JP5987845B2

JP5987845B2 - バルブ及び建設機械

Info

Publication number: JP5987845B2
Application number: JP2014012026A
Authority: JP
Inventors: 亮介林; 克哉入枝; 昭彦榮田
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2034-01-27
Also published as: EP2910825B1; US20150211643A1; EP2910825A1; JP2015140810A; CN104806780B; CN104806780A; US9512928B2

Description

本発明は、流路管内の流体の流れを調節するバルブ及びそれに関連する技術に関する。

流路管には、流体の流れを調節するための各種バルブ（弁）が設けられている。たとえば、特許文献１記載の油圧ショベルにおいては、大流量用配管（９）の上流側にストップバルブ（６）が取り付けられている。このストップバルブ（６）は、破砕機等の特殊作業工具を装着する場合には開放され、それ以外の場合には閉鎖されている。

実開平２−２３０５６号公報

ところで、流路管に設けられるバルブの中には、図８に示すように、流路孔１３を有する円筒部材１１を流路管３に差し込むように構成されているものがある。かかるバルブにおいては、円筒部材１１の上部に配置される回動指示部材１５を回動させることによって、流路管３の貫通方向が変更されて流路の開閉が切り替えられる。

図９に示すように、従来の回動指示部材１４は、ボルト１７によってバルブの開位置及び閉位置のそれぞれが完全に固定されるように構成されていた。このような回動指示部材１４においては、バルブの開閉を切り替える度にボルト１７の脱着作業を行わなければならず、必ずしも作業効率が良いものではなかった。

そこで、本願の発明者は、図１０に示すように、略円形状の一部に切欠き部を有し、ボルト１７を取り付けた状態のままスライド回動させることによりバルブの開閉を切り替える回動指示部材１５を想起した。

しかし、当該回動指示部材１５では、バルブの開位置及び閉位置のそれぞれが完全に固定されないことから、流路孔１３を通過する流体の影響によって円筒部材が意図せずに回動し、バルブが勝手に閉鎖するという新たな問題が生じた。

具体的には、図１１（Ａ）及び図１３（Ａ）に示すように、流路孔１３を通過する流体の影響により円筒部材１１が開位置から閉位置に向かう方向ＲＤに若干回動すると、図１２（Ａ）に示すように、円筒部材１１の周面部分（壁）Ｗが流路に出現する。そして、当該周面部分（壁）Ｗに流体（油）が衝突し続けることによって、円筒部材１１が徐々に方向ＲＤに回動していく。その結果、図１２（Ｂ）及び図１２（Ｃ）に示すように徐々に流路が周面部分（壁）Ｗによって塞がれていき、最終的には、流路が完全に塞がれる（すなわち、バルブが閉鎖する）ことが明らかになった。

そこで本発明は、バルブが開位置から閉位置に意図せずに回動して閉鎖するという問題を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、流路管の途中に取り付けて流路管内の流体の流れを調節するバルブであって、円筒軸を中心に回動可能な円筒形状から成り、円筒軸方向と前記流路管の流路方向とが直交するように前記流路管に挿入され円筒部材と、前記円筒軸方向に対して直交するように前記円筒部材の周面部を貫通する流路孔と、前記流路孔を前記流路管の流路からずらして前記流路を閉鎖する閉位置から前記流路孔を前記流路に合わせて前記流路を開放する開位置に向かう第１の方向への前記円筒部材の回動を前記開位置で停止させる停止手段とを備え、前記開位置においては、前記円筒部材は前記流路孔の入口部と前記流路管の流路とが一致する位置からさらに前記第1の方向に回動した位置にあり、流体の衝突に起因して前記第１の方向に前記円筒部材を回動させるように前記円筒部材の周面部の一部が前記流路管の流路うち前記第１の方向とは反対側に出現することを特徴とするバルブを提供している。

また、前記停止手段は、前記開位置から前記閉位置に向かう第２の方向への前記円筒部材の回動を前記閉位置で停止させ、前記閉位置においては、前記流路管の流路が前記円筒部材の周面部によって塞がれるのが好ましい。

また、前記停止手段は、略円形状の一部に切欠き部を有し、前記円筒部材を前記第１の方向又は前記第２の方向に回動させる回動指示部材と、前記開位置において前記切欠き部の一端側に当接して前記円筒部材の前記第１の方向への回動を停止させるとともに、前記閉位置において前記切欠き部の他端側に当接して前記円筒部材の前記第２の方向への回動を停止させるストッパーとを有するのが好ましい。

また、本発明は、建設機械であって、流路管と、前記流路管の途中に取り付けて流路管内の流体の流れを調節するバルブとを備え、前記バルブは、円筒軸を中心に回動可能な円筒形状から成り、円筒軸方向と前記流路管の流路方向とが直交するように前記流路管に挿入される円筒部材と、前記円筒軸方向に対して直交するように前記円筒部材の周面部を貫通する流路孔と、前記流路孔を前記流路管の流路からずらして前記流路を閉鎖する閉位置から前記流路孔を前記流路に合わせて前記流路を開放する開位置に向かう第１の方向への前記円筒部材の回動を前記開位置で停止させる停止手段とを有し、前記開位置においては、流体の衝突に起因して前記第１の方向に前記円筒部材を回動させるように前記円筒部材の周面部の一部が前記流路管の流路に出現することを特徴とする建設機械をも提供している。

請求項１記載のバルブによれば、開位置において、閉位置から当該開位置に向かう第１の方向に回動しようとする力が円筒部材に作用する。そのため、バルブが開位置から閉位置に意図せずに回動して閉鎖するという問題が抑制される。

請求項２記載のバルブによれば、開位置から閉位置に向かう第２の方向への円筒部材の回動を当該閉位置で停止することにより、流路管の流路を閉鎖することが可能である。

請求項３記載のバルブによれば、円筒部材を回動させる回動指示部材がストッパーにより停止されるので、ストッパーの位置を変更するといった簡易な構成によってバルブが意図せずに回動するという問題を抑制することが可能である。

請求項４記載の建設機械によれば、開位置において、閉位置から当該開位置に向かう第１の方向に回動しようとする力が円筒部材に作用する。そのため、バルブが開位置から閉位置に意図せずに回動して閉鎖するという問題が抑制される。

本発明の実施形態による建設機械のフロントアタッチメントを示す図。ストップバルブを右前方から見た斜視図。開位置におけるストップバルブを示す平面図。閉位置におけるストップバルブを示す平面図。ストップバルブを示す平面図。ストップバルブを示す側面図。ストップバルブを示す断面図。比較例に係るストップバルブを右前方から見た斜視図。比較例に係る回動指示部材を示す平面図。本発明の実施形態による回動指示部材を示す平面図。ストップバルブが意図せずに回動する様子を示す平面図。ストップバルブが意図せずに回動する様子を示す側面図。ストップバルブが意図せずに回動する様子を示す断面図。

＜１．実施形態＞
本発明の実施形態による建設機械及びバルブについて図１乃至図７に基づき説明する。以下、建設機械及びバルブの一例として油圧ショベル及びストップバルブをそれぞれ例にとって説明する

図１に示すように、油圧ショベルのフロントアタッチメント１には、流路管３及びストップバルブ１０等が備えられている。

流路管３は、フロントアタッチメント１の側面に沿って配設され、油の流路として機能する。

ストップバルブ１０は、流路管３の途中に取り付けて当該流路管３内の油の流れを調節するバルブである。具体的には、ストップバルブ１０は、流路管３の流路を開放又は閉鎖することにより、当該流路管３内の油の流れを制御する。

たとえば、フロントアタッチメント１の先端部に工具を脱着する場合、ストップバルブ１０は一旦閉鎖され、流路管３内の油の流れが一時的に停止する。この後、フロントアタッチメント１の先端部に工具が装着されると、ストップバルブ１０は開放され、流路管３内の油の流れが再開する。フロントアタッチメント１の先端部に工具を脱着する状況としては、例えば、ブレーカー作業を行うために当該先端部に装着されていたバケットを取り外して特殊作業工具を装着する場合が想定される。

図２（Ａ）は、ストップバルブ１０を示す図である。図２（Ａ）に示すように、ストップバルブ１０は、流路孔１３が形成された円筒部材１１と回動指示部材１５とブロック１２とボルト１７とを備えて構成される。

なお、図２（Ｂ）は、ストップバルブ１０からブロック１２を除いた状態の円筒部材１１及び回動指示部材１５を示す図である。

円筒部材１１は、円筒軸を中心に回動可能な円筒形状により構成されている。図２（Ａ）に示すように、円筒部材１１は、円筒軸方向ＤＲ１と流路管３の流路方向ＤＲ２とが直交するように流路管３に挿入されて用いられる。

円筒部材１１は、円筒軸を中心に回動することによって、次述の開位置ＰＳ１（図３）と閉位置ＰＳ２（図４）とを切り替えることが可能である。開位置ＰＳ１は、流路孔１３を流路管３の流路に合わせて当該流路を開放する位置であり、閉位置ＰＳ２は、流路孔１３を流路管３の流路からずらして当該流路を閉鎖する位置である。

流路孔１３は、円筒部材１１の円筒軸方向ＤＲ１に対して直交するように当該円筒部材１１の周面部を貫通する孔である。

回動指示部材１５は、円筒部材１１の上部に接続されており、当該円筒部材１１を回動させるための部材である。具体的には、回動指示部材１５は、方向ＲＤ１（図３）に回動して円筒部材１１を閉位置ＰＳ２から開位置ＰＳ１に回動させ、方向ＲＤ２（図４）に回動して円筒部材１１を開位置ＰＳ１から閉位置ＰＳ２に回動させる。

図３及び図４に示すように、回動指示部材１５は、略円形状の一部に切欠き部１５１を備えて構成される。切欠き部１５１は、回動指示部材１５が開位置ＰＳ１と閉位置ＰＳ２との間をボルト１７に対してスライド移動できるように構成されている。また、切欠き部１５１は、ボルト１７に当接することによって、回動指示部材１５を開位置ＰＳ１（図３）で停止させる端部１５１ａと、回動指示部材１５を閉位置ＰＳ２（図４）で停止させる端部１５１ｂとを有している。

ボルト１７は、フロントアタッチメント１に装着されたブロック１２に対して取り付けられ、回動指示部材１５の回動を開位置ＰＳ１（図３）又は閉位置ＰＳ２（図４）で停止させるためのストッパーである。

図３に示すように、切欠き部１５１の端部１５１ａがボルト１７に当接することにより、回動指示部材１５の方向ＲＤ１への回動が開位置ＰＳ１で停止する。また、図４に示すように、切欠き部１５１の端部１５１ｂがボルト１７に当接することにより、回動指示部材１５の方向ＲＤ２への回動が閉位置ＰＳ２で停止する。

以上のように、回動指示部材１５及びボルト１７は、互いに協働することによって、円筒部材１１を開位置ＰＳ１（図３）又は閉位置ＰＳ２（図４）で停止させるための停止手段として機能する。

続いて、図５〜図７を参照しつつ、開位置ＰＳ１におけるストップバルブ１０の構成をより詳細に説明する。

なお、図５（Ａ）は、比較例に係る開位置ＰＳ１でのストップバルブ１０を示す平面図であり、図５（Ｂ）は、本実施形態に係る開位置ＰＳ１でのストップバルブ１０を示す平面図である。また、図６（Ａ）は、比較例に係る開位置ＰＳ１でのストップバルブ１０を示す側面図であり、図６（Ｂ）は、本実施形態に係る開位置ＰＳ１でのストップバルブ１０を示す側面図である。さらに、図７（Ａ）は、図６（Ａ）のＡＡ位置で切った断面図であり、図７（Ｂ）は、図６（Ｂ）のＡＡ位置で切った断面図である。

上述したように、開位置ＰＳ１において流路孔１３の入口部と流路管３の流路とが一致する場合（図５（Ａ）、図６（Ａ）及び図７（Ａ））、流路孔１３を通過する流体の影響によって円筒部材１１が意図せずに開位置ＰＳ１から閉位置ＰＳ２に回動することが有る。

そこで、本実施形態では、開位置ＰＳ１において、流路孔１３の入口部を流路管３の流路から若干ずらした状態で（図７（Ｂ））回転指示部材１５が停止するように構成されている（図５（Ｂ））。

具体的には、図５（Ｂ）に示すように、回転指示部材１５が図５（Ａ）の状態よりも若干方向ＲＤ１に（即ち開き側に）回動した状態において、切欠き部１５１ａがボルト１７に当接するように当該ボルト１７が配置される。なお、方向ＲＤ１は、ストップバルブ１０が閉位置ＰＳ１から開位置ＰＳ２に向かう方向である。

この場合、図６（Ｂ）及び図７（Ｂ）に示すように、流路管３の流路には円筒部材１１の周面部（壁）Ｗが出現する。詳細には、流路管３の流路のうち、油の衝突に起因して方向ＲＤ１に円筒部材１１を回動させようとする部分に当該円筒部材１１の周面部（壁）Ｗが出現する。すなわち、開位置ＰＳ１においては、当該周面部Ｗに油が衝突し続けることにより、円筒部材１１には方向ＲＤ１に回動しようとする力が作用し続ける。当該周面部Ｗを出現させる面積は、圧力損失等の影響を考慮して適宜設定すればよい。

以上のように、本実施形態のストップバルブ１０によれば、開位置ＰＳ１において、閉位置ＰＳ２から当該開位置ＰＳ１に向かう方向ＲＤ１に回動しようする力が円筒部材１１に作用する。このため、ストップバルブ１０が開位置ＰＳ１から閉位置ＰＳ２に意図せずに回動して閉鎖するという問題を抑制することが可能である。

特に、本実施形態では、円筒部材１１を回動させる回転指示部材１５がボルト１７により停止されるので、当該ボルト１７の位置を変更するといった簡易な構成によって、意図しないストップバルブ１０の閉鎖を防止することが可能である。換言すれば、従来の円筒部材１１や回転指示部材１５の構成を変更することなく、意図しないストップバルブ１０の閉鎖を防止し得る。

＜２．変形例＞
本発明によるバルブ及び建設機械は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

例えば、上記実施形態では、本発明に係るバルブの思想をストップバルブ１０に適用する場合を例示したが、これに限定されず、かかる思想を他のバルブ（セレクタバルブ等）に適用するようにしてもよい。

以上のように本発明にかかるバルブは、流路管内の液体の流れを調節するのに適している。

１フロントアタッチメント、３流路管、１０ストップバルブ、１１円筒部材、
１２ブロック、１３流路孔、１４，１５回動指示部材、１５１切欠き部、
１５１ａ，１５１ｂ端部、１７ボルト、
ＤＲ１円筒軸方向、ＤＲ２流路方向、ＰＳ１開位置、ＰＳ２閉位置

Claims

流路管の途中に取り付けて流路管内の流体の流れを調節するバルブであって、
円筒軸を中心に回動可能な円筒形状から成り、円筒軸方向と前記流路管の流路方向とが直交するように前記流路管に挿入される円筒部材と、
前記円筒軸方向に対して直交するように前記円筒部材の周面部を貫通する流路孔と、
前記流路孔を前記流路管の流路からずらして前記流路を閉鎖する閉位置から前記流路孔を前記流路に合わせて前記流路を開放する開位置に向かう第１の方向への前記円筒部材の回動を前記開位置で停止させる停止手段と、
を備え、
前記開位置において、前記円筒部材は前記流路孔の入口部と前記流路管の流路とが一致する位置からさらに前記第1の方向に回動した位置にあり、流体の衝突に起因して前記第１の方向に前記円筒部材を回動させるように前記円筒部材の周面部の一部が前記流路管の流路のうち前記第１の方向とは反対側に出現することを特徴とするバルブ。
請求項１に記載のバルブにおいて、
前記停止手段は、前記開位置から前記閉位置に向かう第２の方向への前記円筒部材の回動を前記閉位置で停止させ、
前記閉位置においては、前記流路管の流路が前記円筒部材の周面部によって塞がれることを特徴とするバルブ。
請求項２に記載のバルブにおいて、
前記停止手段は、
略円形状の一部に切欠き部を有し、前記円筒部材を前記第１の方向又は前記第２の方向に回動させる回動指示部材と、
前記開位置において前記切欠き部の一端側に当接して前記円筒部材の前記第１の方向への回動を停止させるとともに、前記閉位置において前記切欠き部の他端側に当接して前記円筒部材の前記第２の方向への回動を停止させるストッパーと、
を有することを特徴とするバルブ。
建設機械であって、
流路管と、
前記流路管の途中に取り付けて流路管内の流体の流れを調節するバルブと、
を備え、
前記バルブは、
円筒軸を中心に回動可能な円筒形状から成り、円筒軸方向と前記流路管の流路方向とが直交するように前記流路管に挿入される円筒部材と、
前記円筒軸方向に対して直交するように前記円筒部材の周面部を貫通する流路孔と、
前記流路孔を前記流路管の流路からずらして前記流路を閉鎖する閉位置から前記流路孔を前記流路に合わせて前記流路を開放する開位置に向かう第１の方向への前記円筒部材の回動を前記開位置で停止させる停止手段と、
を有し、
前記開位置においては、流体の衝突に起因して前記第１の方向に前記円筒部材を回動させるように前記円筒部材の周面部の一部が前記流路管の流路に出現することを特徴とする建設機械。