JP5543236B2 - 建設機械の油圧制御弁 - Google Patents

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Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に使用される油圧制御弁に係り、特に同制御弁に内蔵されるチェック弁の構造に関する。
建設機械例えば油圧ショベルにおいては、通常、ブームやアーム、ショベルなどを駆動する油圧シリンダと、旋回台、走行用キャタピラまたは車両を駆動する油圧モータを備えている。これら油圧アクチュエータには、それぞれ、旋回台に搭載された制御弁ユニットの各油圧制御弁を介して油圧ポンプから所用の圧油が供給されるようになっている。
ところで、前記制御弁ユニットには、特許文献１の図１に示されるように、センタバイパス通路３４を介してタンデムに接続された切換弁ｋ１、ｋ２、ｋ３が設けられており、切換弁ｋ２、ｋ３にはパラレルライン３２を介してチェック弁が設けられている。また、切換弁ｋ２、ｋ３にはこれら各チェック弁の下流側でセンタバイパス通路３４との間に別のチェック弁が設けられている。
本願の図２は、前記特許文献１の図１の油圧回路部分である制御弁６を参照し本願発明に関係する部分についてのみ簡略化して示す。なお、以下の説明では特許文献１中の切換弁に相当するものを油圧制御弁、制御弁に相当するものを制御弁ユニットとそれぞれ呼称する。
図２において、３個の油圧制御弁ＶＬ１〜ＶＬ３がタンデム接続されている。可変吐出ポンプＶＰＭから吐出される圧油はタンデム通路２に与えられると共にバイパス通路１を介してパラレルに絞り３、チェック弁５を経てタンデム通路２からの分岐通路に設けられたチェック弁４と合流して油圧制御弁ＶＬ２のポートＰＴ２へ与えられる。油圧制御弁ＶＬ３についても同様な回路構成である。
同図２の構成は、負荷の小さい油圧アクチュエータと負荷の大きい油圧アクチュエータを同時に駆動可能とするものであって、絞り３は負荷の大きさに応じて定められる。また、チェック弁４はタンデム通路２への逆流を防ぎ、チェック弁５はパラレル通路１への逆流を防ぐものである。
図３は、前記油圧制御弁ＶＬ２の構造の要部を示す。同図３において、油圧制御弁ＶＬ２は、そのケーシングＣＳ内部を貫通する孔にスプールＳｐｒが配置されている。参照符号ａ、ｂはスプールＳｐｒの位置を制御する圧油ポートである。図の中央部に設けられた通路イ、ロは、前記スプールＳｐｒの位置に応じてタンデム通路２またはバイパス通路２から供給されるポンプからの圧油をポートＡＰＴまたはＢＰＴへ供給する分岐通路を構成している。この圧油の分岐操作はチェック弁ユニットＣＨにより行われる。
チェック弁ユニットＣＨは、その本体６の上部に絞り３が形成されその下部には開口部ｃが形成されその外周部はケーシングＣＳに取り付けられるためのネジ部ｄが設けられている。
チェック弁ユニットＣＨ下部の開口部ｃには、タンデム通路２に対向し、図示ではケーシングＣＳのシート面に着座している下向きの第１弁体４ａを有する第１チェック弁４と、同第１チェック弁４内に摺動可能に収納された上向きの第２弁体５ａを有する第２チェック弁５が収納されている。すなわち、油圧制御弁としての構造のコンパクト化を図るため、２つのチェック弁を結合した構造になっている。
なお、前記各弁体４ａ、５ａは図示しないバネにより下方および上方へ付勢されている。
断面Ａ−Ａで示すように、第１チェック弁４は断面外周が略四角形状であってチェック弁ユニットＣＨの円筒状下部との間の符号４ｂはバイパス通路１からの圧油を通路イまたはロへ導く通路を構成している。
しかしながら、図３に示される従来の構造では以下のような問題がある。
すなわち、前記通路４ｂを通る圧油は絞り３の機械加工誤差に伴う位相のずれや、第１チェック弁４の下流の流路形状等に起因する第１チェック弁４回りの流体力の不均衡により第１チェック弁４が高速で回転し、さらに、第１弁体４ａがケーシングＣＳの着座面に押し付けられているのでケーシング自体を磨耗させるという現象が起きていた。この磨耗は、ケーシングＣＳの材料が鋳物であり弁体４ａは鋼材であるため特に着座面の油膜が切れた状態となると図３の下方へ進行し、油圧制御弁としての正常な機能を破壊するに到る恐れがある。また、第１弁体４ａが高速で回転することにより、圧油の有するエネルギーが無駄に使用されていることになり、結果として作動油の発熱原因ともなる。
特開２００２−１５５９０３号公報
本発明者等は、鋭意検討した結果、第１チェック弁の弁体の回転を阻止することによりこの問題が基本的に解決できることを見出した。
従って、本発明の目的は、タンデム通路とパラレル通路からチェック弁を介して圧油が供給されるタイプの油圧制御弁に内蔵されたチェック弁の弁体の高速回転を阻止するようにした油圧制御弁を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本発明による油圧制御弁は、可変吐出ポンプに接続されたタンデム通路またはパラレル通路からの圧油を受け入れる油圧制御弁であって、同油圧制御弁のケーシングには、前記パラレル通路からの圧油が供給されている状態でタンデム通路との連通を遮断するよう作動する第１チェック弁の弁体を摺動可能且つ回転不能に収納するチェック弁ユニットが固定して内蔵され、また前記チェック弁ユニットの収納部内周面と前記弁体外周面との間には前記パラレル通路からの圧油通路が形成されており、
前記第１チェック弁の弁体は、係合部を有する係合部位と側壁を設けている前記側壁部位と着座部位が一体に構成されていて、
前記側壁部位は前記チェック弁ユニットの本体の開口部より幅が小さく、前記係合部位は前記側壁部位より幅が小さく、さらに前記着座部位の幅の大きさは、前記チェック弁ユニットの本体の前記開口部と対向する側において前記開口部の幅の大きさより大きく、
前記係合部位と前記側壁部位は複数の曲面コーナー部を有し、前記側壁部位の曲面コーナー部は、前記本体の開口部の内側に接することを特徴とする。
その場合、前記回転不能に収納するチェック弁ユニットとして、前記第１チェック弁の弁体外形面には摺動方向に所定長さのリブが設けられ、前記チェック弁ユニットの収納部内周面には前記リブを受け入れる溝を形成することができる。または、前記チェック弁ユニットの収納部内周面には所定長さのリブが設けられ、前記第１チェック弁の弁体外形面には前記リブを受け入れる溝を形成することも可能である。
またそれらの場合、前記チェック弁ユニットには、前記パラレル通路から前記圧油通路への圧油の流動を遮断する第２チェック弁を設けることができる。
さらにまた、前記第２チェック弁の弁体は、前記第１チェック弁の弁体内に摺動可能に収納されよう構成することが好ましい。
本発明によれば、油圧制御弁のケーシングにはパラレル通路からの圧油が供給されている状態でタンデム通路との連通を遮断するよう作動する第１チェック弁の弁体を摺動可能且つ回転不能に収納するチェック弁ユニットが固定して内蔵されており、前記チェック弁ユニットの収納部内周面と前記弁体外周面との間には前記パラレル通路からの圧油通路が形成されているので、前記圧油通路やその下流での圧油の流れの不均衡があっても前記弁体の回転は阻止されているのでケーシングの磨耗を可及的に少なくすることができ、圧油の有するエネルギーが無駄に使用されておらず、また作動油の発熱も起きない。更に、前記のように圧油通路を形成していることも相俟って、前記チェック弁ユニットが内蔵された油圧制御弁では、ケーシングＣＳ内においてキャビテーションが起きないため、振動も騒音も発生しなく、内部破損もおきない。
本発明による油圧制御弁のケーシングに内蔵されるチェック弁ユニットの組み付け前の斜視図である。 タンデム通路とパラレル通路により接続された複数の油圧制御弁の一般的な回路図である。 従来の油圧制御弁のスプール軸方向断面図である。 本発明による油圧制御弁のケーシングに内蔵されるチェック弁ユニットの別形態の組み付け前の斜視図である。
以下、本発明の好適な実施例について図１により詳細に説明する。
図１は、本発明による油圧制御弁のケーシングに内蔵されるチェック弁ユニットの組み付け前の斜視図である。以下の説明では図３中の要素に対応する要素については同じ符号を用いるものとする。
図１において、チェック弁ユニットＣＨは本体６と第１チェック弁４の弁体４ａとから構成される。参照符号６ａはＯ−リング溝である。参照符号３は絞りである。参照符号６ｂは、本体６を油圧制御弁ＶＬ２のケーシングＣＳに固定するため外周部にネジ部ｄが形成された円筒状の収納部であって、参照符号ｃはその内周側の開口部である。収納部６ｂの内周面には軸方向に溝８が形成されている。
一方、第１チェック弁４の弁体４ａは、リブ７、圧油通路４ｂを形成する平面状の側壁４ｃ、及びチェック弁ユニットが開口した際にケーシングＣＳの着座面と接する着座部位４ａ３が設けられている。弁体４ａが本体６に組付けられる際、このリブ７は本体６の溝８へ矢視のように挿入される。弁体４ａが本体６の開口部ｃ内に嵌合されることにより、弁体４ａが本体６に組付けられることとなる。
チェック弁ユニットが閉口した際には、弁体４ａの着座部位４ａ３と収納部６ｂは当接する。圧油が通過できるように、弁体４ａの側壁４ｃを設けている。部位４ａ２は本体６の開口部ｃより幅が小さく構成されている。弁体４は本体６内で摺動可能となるように構成されている。また、弁体４ａのリブ７を設けている部位４ａ１は部位４ａ２より幅が小さく構成されている。部位４ａ３の幅の大きさは、本体６の開口部ｃの幅の大きさ以上である。弁体４ａが本体６に組付けられてケーシングＣＳに固定されると弁体４ａは圧油通路４ｂの位相ずれなどの不均衡があっても溝８に嵌まり込んだリブ７すなわち、弁体４ａは軸方向に摺動可能であるが回転は阻止される。そのため、チェック弁ユニットが開口し、部位４ａ３とケーシングＣＳの着座面が当接した場合も、第１チェック弁の弁体４ａは回転することがなくケーシングＣＳの着座面が摩耗することがなく、圧油の有するエネルギーが無駄に使用されておらず、また作動油の発熱が起きない。更に、前記のように圧油が通過できるように構成していることも相俟って、図１に示すようなチェック弁ユニットが内蔵された油圧制御弁では、ケーシングＣＳ内においてキャビテーションが起きないため、振動も騒音も発生しなく、内部破損もおきない。
以上本発明の好適実施例を説明したが、当業者であれば図１に開示された回転阻止手段を種々変形することが可能である。例えば、溝８とリブ７を円周上に等間隔で複数対設けるよう構成することも可能である。また、弁体４ａが本体６内で摺動可能でかつ本体６内で圧油が通過可能な程度であれば、例えば部位４ａ１の幅は、部位４ａ２の幅と同じ又は部位４ａ２の幅より大きく構成することも可能である。
また、図４に示すように、本体６の収納部内周面にリブ９を設け、弁体４ａの外形面に溝１０を設けるよう構成することも可能である。この場合、本体６に弁体４ａを組付ける際は、溝１０は本体６のリブ９へ矢視のように挿入される。参照符号４ｃは圧油通路４ｂを形成する平面状の側壁である。弁体４ａが本体６に組みつけられてケーシングＣＳに固定されると弁体４ａは圧油通路４ｂの位相ずれなどの不均衡があっても溝１０に嵌まり込んだリブ９すなわち、弁体４ａは軸方向に摺動可能であるが回転は阻止される。そのため、チェック弁ユニットが開口し、弁体４ａの着座部分とケーシングＣＳの着座面が当接した場合も、第１チェック弁の弁体４ａは回転することがなくケーシングＣＳの着座面が摩耗することがなく、圧油の有するエネルギーが無駄に使用されておらず、また作動油の発熱が起きない。更に、前記のように圧油が通過できるように構成していることも相俟って、図４に示すようなチェック弁ユニットが内蔵された油圧制御弁でも、ケーシングＣＳ内においてキャビテーションが起きないため、振動も騒音も発生しなく、内部破損もおきない。
１ パラレル通路
２ タンデム通路
３ 絞り
４ 第１チェック弁
４ａ 第１チェック弁の弁体
４ａ１ リブ７を設けている部位
４ａ２ 側壁４ｃを設けている部位
４ａ３ 着座部位
４ｂ 通路
５ 第２チェック弁
５ａ 第２チェック弁の弁体
６ チェック弁ユニットの本体
７、９ リブ
８、１０ 溝
ａ、ｂ 圧油ポート
ｃ 開口部
ｄ ネジ部
ＣＨ チェック弁ユニット
ＣＳ ケーシング
Ｓｐｒ スプール
ＶＬ２ 油圧制御弁
ＶＰＭ 可変吐出ポンプ

Claims (5)

  1. 可変吐出ポンプに接続されたタンデム通路またはパラレル通路からの圧油を受け入れる油圧制御弁であって、同油圧制御弁のケーシングには、前記パラレル通路からの圧油が供給されている状態でタンデム通路との連通を遮断するよう作動する第１チェック弁の弁体を摺動可能且つ回転不能に収納するチェック弁ユニットが固定して内蔵され、また前記チェック弁ユニットの収納部内周面と前記弁体外周面との間には前記パラレル通路からの圧油通路が形成されており、
    前記第１チェック弁の弁体は、係合部を有する係合部位と側壁を設けている前記側壁部位と着座部位が一体に構成されていて、
    前記側壁部位は前記チェック弁ユニットの本体の開口部より幅が小さく、前記係合部位は前記側壁部位より幅が小さく、さらに前記着座部位の幅の大きさは、前記チェック弁ユニットの本体の前記開口部と対向する側において前記開口部の幅の大きさより大きく、
    前記係合部位と前記側壁部位は複数の曲面コーナー部を有し、前記側壁部位の曲面コーナー部は、前記本体の開口部の内側に接することを特徴とする建設機械の油圧制御弁。
  2. 前記回転不能に収納するチェック弁ユニットとして、前記第１チェック弁の弁体外形面には摺動方向に所定長さのリブが設けられ、前記チェック弁ユニットの収納部内周面には前記リブを受け入れる溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載された建設機械の油圧制御弁。
  3. 前記回転不能に収納するチェック弁ユニットとして、前記チェック弁ユニットの収納部内周面には所定長さのリブが設けられ、前記第１チェック弁の弁体外形面には前記リブを受け入れる溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載された建設機械の油圧制御弁。
  4. 前記チェック弁ユニットには、前記パラレル通路から前記圧油通路への圧油の流動を遮断する第２チェック弁が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３に記載された建設機械の油圧制御弁。
  5. 前記第２チェック弁の弁体は、前記第１チェック弁の弁体内に摺動可能に収納されていることを特徴とする請求項４に記載された建設機械の油圧制御弁。
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