JP4671719B2

JP4671719B2 - 方向制御弁

Info

Publication number: JP4671719B2
Application number: JP2005068641A
Authority: JP
Inventors: 雅夫柏木; 武藤原
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2025-03-11
Also published as: JP2006250263A

Description

この発明は、例えばホイールローダの建設車両の制御回路に用いる方向制御弁に関する。

この種の方向制御弁として特許文献１に記載された発明が従来から知られている。この特許文献１に記載された方向制御弁を示したのが、図５〜図９である。
上記図５はホイールローダの制御回路で、バケットシリンダ１を制御する方向制御弁２と、ブームシリンダ３を制御する方向制御弁４とを、ポンプＰに対してパラレルに接続したもので、この発明の方向制御弁と対応するのはブームシリンダ３を制御する方向制御弁４である。

そして、上記方向制御弁４の具体的な構成を示したのが、図６〜図９である。図６は当該方向制御弁４が中立位置を保った状態を示したもので、ハウジング５に第１，２アクチュエータポート６，７を形成している。さらに、このハウジング５には、ポンプに連通する供給流路８と、タンクに連通するタンク流路９，１０とを形成している。
上記のようにしたハウジング５には、スプール１１を摺動自在に組み込んでいるが、このスプール１１には、第１，２環状凹溝１２，１３を設けるとともに、第１環状凹溝１２の外側にさらに第３環状凹溝１４を設けている。

また、上記第１環状凹溝１２と第３環状凹溝１４との間に、両凹溝を区画する区画ランド部１５を設けるとともに、この区画ランド部１５にはノッチ１６を形成している。このノッチ１６は、当該方向制御弁４を、図７に示すブーム上昇制御位置にストロークさせたとき、ブームシリンダ３の戻り流体を制御し、当該方向制御弁４を、図８に示すブーム下降制御位置にストロークしたとき、ブームシリンダ３に対する供給流量を制御するものである。

上記のようにした方向制御弁４を、図６の中立位置から図７に示すブーム上昇制御位置に切り換えると、供給流路８が第２環状凹溝１３を介して第２アクチュエータポート７に連通するので、この供給流路８に供給された圧力流体は、ブームシリンダ３のボトム側室３ａに供給される。これと同時に第１アクチュエータポート６が第１環状凹溝１２を介してタンク流路９に連通するので、ブームシリンダ３のロッド側室３ｂの作動流体がタンク流路９に戻されることになり、ブームシリンダ３を上昇動作させることになる。なお、このとき、ノッチ１６を利用してロッド側室３ｂの戻り流量を制御できるが、これによってブームシリンダ３の上昇動作を制御できることになる。

また、方向制御弁４を上記中立位置から図８に示すブーム下降制御位置に切り換えると、今度は、第１アクチュエータポート６が第１環状凹溝１２を介して供給流路８に連通するので、供給流路８に供給された圧力流体は、ブームシリンダ３のロッド側室３ｂに供給される。これと同時に第２アクチュエータポート７が第２環状凹溝１３を介してタンク流路１０に連通するので、ブームシリンダ３のボトム側室３ａの作動流体がタンク流路１０に戻されることになり、ブームシリンダ３を下降動作させることになる。

ただし、上記のように方向制御弁４をブーム下降制御位置に切り換えるとき、供給流路８から第１アクチュエータポート６への流通に対してノッチ１６が機能する制御領域があるので、この制御領域においては、ノッチ１６が機能して上記供給流量を制御する。

上記ブーム下降制御位置にある方向制御弁４のスプール１１を図面右方向にさらにフルストロークすると、方向制御弁４は図９に示すフロート制御位置に切り換わる。このフロート制御位置ではブームシリンダ３が上昇方向あるいは下降方向のいずれにも無負荷の状態なる。このようにブームシリンダ３をフロート状態に保つようにしたのは、ホイールローダのバケットを地面に接触させて、地均しをすることを想定しているからである。もし、ブームシリンダに力が作用してしまうと、例えば、上記のように地均しをしている最中に、車体が浮いてしまう。しかし、上記のようにフロート制御位置ではブームシリンダ３が上昇方向あるいは下降方向のいずれにも無負荷の状態なるので、車体が浮いてしまうといった問題が発生しなくなる。
特開平１１−１７３３０４号

上記のようにした従来の方向制御弁は、区画ランド部１５に形成したノッチ１６が、ブーム上昇制御位置において、第１アクチュエータポート６からタンク流路９に流体が戻されるときに機能する一方、ブーム下降制御位置において、供給流路８から第１アクチュエータポート６に圧力流体が供給されるときにも機能するようにしている。言い換えると、ノッチ１６は、第１アクチュエータポート６に流体を供給するときと、第１アクチュエータポート６から流体を戻すときとの、両方に対して機能するようにしている。

しかしながら、一つのノッチ１６で、異なる制御位置における流量を制御しようとすると、どうしても無理が生じる。例えば、ブーム上昇制御位置においては、その戻り流量をある程度確保するために、そのノッチ１６は大きめにするのが望ましい。しかし、ブーム下降制御位置においては、シリンダ下降速度をおとすためにある程度絞ることが望ましい。
そして、従来の方向制御弁では、ブーム上昇制御位置とブーム下降制御位置とで、ノッチによる絞り特性を変えることができなかった。
この発明の目的は、制御特性にあった絞り効果を発揮する方向制御弁を提供することである。

この発明の構成は、次の通りである。すなわち、ハウジングに、一対の第１，２アクチュエータポートと、ポンプに連通した供給流路と、タンクに連通したタンク流路とを設けるとともに、上記ハウジングに第１，２環状凹溝を形成したスプールを摺動自在に組み込み、上記スプールが中立位置にあるとき、上記第１，２アクチュエータポートと上記供給流路およびタンクポートとの連通を遮断し、上記スプールがいずれか一方にストロークしたとき、上記第１環状凹溝を介して、上記第１アクチュエータポートと上記供給流路とを連通させ、上記第２環状凹溝を介して、上記第２アクチュエータポートを上記タンク流路に連通させる。一方、上記スプールを他方にストロークさせたとき、上記第２環状凹溝を介して、上記第２アクチュエータポートと上記供給流路とを連通させ、上記第１環状凹溝を介して、上記第１アクチュエータポートを上記タンク流路に連通させる構成にする一方、上記第１環状凹溝のさらに外側にフローティング用の第３環状凹溝を形成し、上記スプールを上記一方にフルストロークした時、上記第３環状凹溝を介して上記第１アクチュエータポートと上記タンク流路とを連通させるとともに、上記第２環状凹溝を介して上記第２アクチュエータポートと上記タンク流路とを連通させる構成にしている。

さらに、上記第１アクチュエータポートに対応する上記第１環状凹溝を、分割ランド部を境にして第１凹部と第２凹部とに分割する一方、上記第１アクチュエータポートは、上記スプール側における基端を第１分岐通路と第２分岐通路とに分け、上記スプールを一方にストロークしたとき、上記第１凹部を介して上記供給流路と上記第１分岐通路とを連通させるとともに、上記第２環状凹溝を介して上記第２アクチュエータポートと上記タンク流路とを連通させ、上記スプールをさらに一方にフルストロークしたとき、上記第３環状凹溝を介して上記第２分岐通路と上記タンク流路とを連通させるとともに、上記第２環状凹溝を介して上記タンク流路と上記第２アクチュエータポートとを連通させる構成にし、かつ、上記分割ランド部には、上記供給流路から上記第１分岐通路への流通に対して機能する供給側ノッチを形成し、上記第２凹部と上記第３環状凹溝とを区画する区画ランド部には上記第２分岐通路から上記タンク流路への流通に対して機能する戻り側ノッチを形成してなる。

この発明によれば、第１アクチュエータ側に連通するノッチを、供給側ノッチと戻り側ノッチとに分けて設けたので、その分、設計の自由度が増し、それぞれのノッチによって、目的とする制御特性にあった絞り効果を発揮させることができる。

図１〜図４に示した実施形態の方向制御弁Ｖは、そのスプールＳの第１環状凹溝Ｂ側およびこの第１環状凹溝Ｂに対応する第１アクチュエータポートａｐの形態を異にしただけで、その他の構成は、従来の方向制御弁と同じである。したがって、従来と同一の構成要素については、図６〜図９と同一符号を付して説明するとともに、その詳細な説明は省略する。
また、この実施形態の方向制御弁Ｖは、ホイールローダに用いられるもので、その回路も図５と全く同様である。

上記スプールＳに設けた第１環状凹溝Ｂを、分割ランド部１７を境にして第１凹部１８と第２凹部１９とに分割したものである。また、第１アクチュエータポートａｐの基端側を第１分岐通路２０と第２分岐通路２１とに分岐し、それら通路２０，２１の境界部分に隔壁２２を設けている。そして、上記第１凹部１８の一方の側面すなわち分割ランド部１７の側面には供給側ノッチ２３を形成するとともに、この供給側ノッチ２３に対応する側面にもメインノッチ２４を形成している。また、前記従来と同じ区画ランド部１５には戻り側ノッチ２５を形成している。

上記実施形態における方向制御弁Ｖは、スプールＳが図１の中立位置にあるとき、第１アクチュエータポートａｐと供給流路８およびタンク流路９との連通を遮断するとともに、第２アクチュエータポート７と供給流路８およびタンク流路１０との連通を遮断する。

そして、スプールＳを図面左方向に移動して方向制御弁Ｖを図２に示すブーム上昇制御位置に切り換えると、第２環状凹溝１３を介して供給流路８と第２アクチュエータポート７とが連通する。また、第１アクチュエータポートａｐは、その第２分岐通路２１が第３環状凹溝１４を介してタンク流路９に連通する。ただし、このときには第１分岐通路２０が供給流路８に対して閉じた位置関係を保つようにしている。

したがって、供給流路８に供給された圧力流体は、第２環状凹溝１３から第２アクチュエータポート７を経由してブームシリンダ３のボトム側室３ａに供給される。また、ブームシリンダ３のロッド側室３ｂの流体は、第１アクチュエータポートａｐの第２分岐通路２１から第２凹部１９を経由してタンク流路９に流出し、ブームシリンダ３を上昇作動させる。ただし、上記のようにスプールＳが図面左方向に移動する過程で、戻り側ノッチ２５のみがタンク流路９に開口し、この戻り側ノッチ２５を介してその戻り流量が制御される制御位置が実現されるので、その位置でスプールＳを微少操作することによって、ブームシリンダ３を微少制御することができる。

一方、スプールＳを上記中立位置から右方向に移動して、当該方向制御弁Ｖを、図３に示すブーム下降制御位置に切り換えると、供給流路８が第１凹部１８を介して第１アクチュエータａｐに連通する。このように供給流路８が第１アクチュエータａｐに連通すれば、供給流路８に供給された圧力流体が、ブームシリンダ３のロッド側室３ｂに供給される。一方、第２アクチュエータポート７は第２環状凹溝１３を介してタンク流路１０に連通するので、ボトム側室３ａの作動流体がタンク流路１０に戻される。したがって、ブームシリンダ３は下降動作をすることになる。

このとき、スプールＳを移動させた当初においてはメインノッチ２４が開いて、第１分岐通路２０に流体が供給されるが、スプールＳをそれ以上ストロークすると、今度は供給側ノッチ２３を介して供給流路８と第１分岐通路２０とが連通することになる。したがって、この供給側ノッチ２３が開いた状態においては、供給側ノッチ２３によってブームシリンダ３のロッド側室３ｂに供給される流量が制御されることになる。このように供給側ノッチ２３で流量が制御されるので、そこでの圧力損失が大きくなる。その圧力損失が大きくなれば、供給流路８があの圧力が十分に高く保たれるので、前記したようにバケットシリンダ１とブームシリンダ３とを同時操作しても、バケットシリンダ１側に十分な流量が供給されることになる。

上記スプールＳを図３の状態からさらに右方向に移動して、当該方向制御弁Ｖをブーム下降制御位置から図４に示すフロート制御位置に切り換えると、分割ランド部１７が供給流路８と第１分岐通路２０との連通を遮断するとともに、第３環状凹溝１４を介して第２分岐通路２１とタンク流路９とが連通する。また、第２環状凹溝１３を介して第２アクチュエータポート７とタンク流路１０も連通する。したがって、ブームシリンダ３のボトム側室３ａおよびロッド側室３ｂの両方が、タンク流路９，１０に連通することになるので、ブームシリンダ３は、上昇側にも下降側にも自由に動作することができ、いわゆるフロート状態に保たれる。

そして、上記実施形態の場合には、供給側ノッチ２３と戻り側ノッチ２５とを別々に形成したので、それぞれに求められる制御特性に応じて、それらノッチ２３，２５の大きさを特定することができる。したがって、従来のように、一つのノッチ１６で供給側および戻り側の特性を制御する場合に比べて、設計の自由度が増すとともに、常に適切な制御が可能になる。

方向制御弁を中立位置に保った状態の断面図である。方向制御弁をブーム上昇制御位置に保った状態の断面図である。方向制御弁をブーム下降制御位置に保った状態の断面図である。方向制御弁をフロート制御位置に保った状態の断面図である。従来のホイールローダの回路図である。従来の方向制御弁を中立位置に保った状態の断面図である。従来の方向制御弁をブーム上昇制御位置に保った状態の断面図である。従来の方向制御弁をブーム下降制御位置に保った状態の断面図である。従来の方向制御弁をフロート制御位置に保った状態の断面図である。

符号の説明

５ハウジング
ａｐ第１アクチュエータポート
７第２アクチュエータポート
８供給流路
９，１０タンク流路
Ｓスプール
Ｂ第１環状凹溝
１３第２環状凹溝
１４第３環状凹溝
１８第１凹部
１９第２凹部
２０第１分岐通路
２１第２分岐通路
２３供給側ノッチ
２５戻り側ノッチ

Claims

ハウジングに、一対の第１，２アクチュエータポートと、ポンプに連通した供給流路と、タンクに連通したタンク流路とを設けるとともに、上記ハウジングに第１，２環状凹溝を形成したスプールを摺動自在に組み込み、上記スプールが中立位置にあるとき、上記第１，２アクチュエータポートと上記供給流路およびタンクポートとの連通を遮断し、上記スプールがいずれか一方にストロークしたとき、上記第１環状凹溝を介して、上記第１アクチュエータポートと上記供給流路とを連通させ、上記第２環状凹溝を介して、上記第２アクチュエータポートを上記タンク流路に連通させる一方、上記スプールを他方にストロークさせたとき、上記第２環状凹溝を介して、上記第２アクチュエータポートと上記供給流路とを連通させ、上記第１環状凹溝を介して、上記第１アクチュエータポートを上記タンク流路に連通させる構成にする一方、上記第１環状凹溝のさらに外側にフローティング用の第３環状凹溝を形成し、上記スプールを上記一方にフルストロークした時、上記第３環状凹溝を介して上記第１アクチュエータポートと上記タンク流路とを連通させるとともに、上記第２環状凹溝を介して上記第２アクチュエータポートと上記タンク流路とを連通させる構成にした方向制御弁において、上記第１アクチュエータポートに対応する上記第１環状凹溝を、分割ランド部を境にして第１凹部と第２凹部とに分割する一方、上記第１アクチュエータポートは、上記スプール側における基端を第１分岐通路と第２分岐通路とに分け、上記スプールを一方にストロークしたとき、上記第１凹部を介して上記供給流路と上記第１分岐通路とを連通させるとともに、上記第２環状凹溝を介して上記第２アクチュエータポートと上記タンク流路とを連通させ、上記スプールをさらに一方にフルストロークしたとき、上記第３環状凹溝を介して上記第２分岐通路と上記タンク流路とを連通させるとともに、上記第２環状凹溝を介して上記タンク流路と上記第２アクチュエータポートとを連通させる構成にし、かつ、上記分割ランド部には、上記供給流路から上記第１分岐通路への流通に対して機能する供給側ノッチを形成し、上記第２凹部と上記第３環状凹溝とを区画する区画ランド部には上記第２分岐通路から上記タンク流路への流通に対して機能する戻り側ノッチを形成してなる方向制御弁。