JP6084264B1 - スプール弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】再生機能を備えたスプール弁装置の設計の自由度を上げる。【解決手段】 再生流路４５の一端に開口させた流入口４６を、スプール３７の切換位置にかかわらず一方のアクチュエータポート３５に常時連通させ、前記再生流路４５の他端に開口させた流出口４７は、スプール３７が再生切換位置に切り換えられたとき、流出口４７とランド部４８との相対位置がずれて、流出口４７が供給通路３３側に開口する。そして、スプール３７が再生切換位置以外の位置にあるとき、流出口４７は閉じられる。【選択図】 図１

Description

この発明は、スプールを切り換えて、アクチュエータからの戻り流体を再生するためのスプール弁装置に関する。

例えばシリンダの一方の流体室の戻り流体を、他方の流体室に導く再生機能を備えたスプール弁装置は、特許文献１に示すように従来から知られている。
そして、この種のスプール弁装置を示したのが、図２である。

図２に示した従来のスプール弁装置は、バルブボディ１、ポンプ通路２，３、供給通路４、一対のアクチュエータポート５，６及びタンク通路７を設けている。
このようにしたバルブボディ１にはスプール８を摺動自在に組み込んでいる。

そして、ポンプ通路２，３は、図示していない１つのポンプに常時連通している。しかし、スプール８が図示の中立位置にあるとき、ポンプ通路２，３は、供給通路４との連通が遮断される。スプール８が図面右方向に切り換わると、スプール８に形成した第１環状凹部９を介して、一方のポンプ通路２とバルブボディ１に形成したポンプポート１０とが連通する。また、スプール８を反対方向である左方向に切り換えれば、前記第１環状凹部９を介して、他方のポンプ通路３がポンプポート１０と連通する。

そして、前記のようにスプール８が図面右方向に切り換われば、ポンプ通路２に導かれた圧力流体が、第１環状凹部９及びポンプポート１０を通って、このポンプポート１０に常時連通する圧力補償弁１１に流入し、この圧力補償弁１１を通って供給通路４に流れる。

このときスプール８が前記のように図面右方向に切り換わっているので、スプール８に形成した第２環状凹部１２及びバルブボディ１に形成した第１環状溝１３を介して、供給通路４とアクチュエータポート５とが連通する。したがって、ポンプ通路２に流入した圧力流体は、供給通路４からアクチュエータポート５を経由して図示していないアクチュエータに供給される。

そして、このときに、アクチュエータポート６から排出される戻り流体は、バルブボディ１に形成した第２環状溝１４及びスプール８に形成した第３環状凹部１５を経由してタンク通路７に流出する。

前記とは反対に、スプール８が図面左方向に切り換わると、前記第１環状凹部９を介して、他方のポンプ通路３と前記ポンプポート１０とが連通する。
したがって、ポンプ通路３に導かれた圧力流体は、第１環状凹部９及びポンプポート１０を通って前記圧力補償弁１１に流入し、この圧力補償弁１１を通って供給通路４に流れる。

このときスプール８が前記のように図面左方向に切り換わっているので、スプール８に形成した第３環状凹部１５及びバルブボディ１に形成した第２環状溝１４を介して、供給通路４とアクチュエータポート６とが連通する。したがって、ポンプ通路３に流入した圧力流体は、供給通路４からアクチュエータポート６を経由して図示していないアクチュエータに供給される。

そして、このときに、アクチュエータポート５から排出される戻り流体は、バルブボディ１に形成した第１環状溝１３及びスプール８に形成した第２環状凹部１２を経由してタンク通路７に流出する。

そして、前記スプール８には、その軸方向に再生流路１６を形成するとともに、前記スプール８が図示の中立位置にあるとき、再生流路１６の一端に形成した流入口１７が、第２環状溝１４よりも内側において供給通路４にほぼ隣接する位置を保つようにしている。

さらに、この再生流路１６の他端に形成した流出口１８は、バルブボディ１に形成した第３環状溝１９を介して前記供給通路４に常時連通させている。
このようにした再生流路１６には、流入口１７から流出口１８への流通のみを許容するチェック弁２０を設けている。

したがって、スプール８を図面右方向に切り換えたときには、その切換量に応じて再生流路１６の流入口１７が第２環状溝１４に開口するので、アクチュエータポート６から排出される戻り流体は、タンク通路７に流れるものと、流入口１７から再生流路１６に流れるものとに振り分けられる。

なお、図中符号２１は、スプール８の第３環状凹部１５に開口するノッチで、第３環状凹部１５とタンク通路７とは、このノッチ２１を介して連通するが、戻り流体がこのノッチ２１を通過するときの圧力損失分の圧力によって、タンク通路７に流れる流量と、再生流路１６に流れる流量とが決まる。
そして、再生流路１６に流入した戻り流体はチェック弁２０を押し開き、第３環状溝１９を経由して供給通路４に合流し、アクチュエータポート５側に再生される。

特開２００１−３０４２０２号公報

前記のようにした従来のスプール弁装置では、スプール８を図面右方向に切り換えたときの再生タイミングを速くしたいときに、再生流路１６の流入口１７を形成する相対位置の特定が難しくなるという問題があったが、その理由は次の通りである。

図示の状態で、再生タイミングを速くするためには、スプール８を図面右方向に切り換えたとき、前記流入口１７が第２環状溝１４になるべく速く開くようにしなければならない。そのためには、スプール８が中立位置にあるときの、流入口１７から第３環状凹部１５までの距離Ｌを短くしなければならない。

しかし、前記距離Ｌを短くし過ぎると、流入口１７と第３環状凹部１５とが重なりあってしまい、距離Ｌを短くするにも限界が生じる。
そこで、第３環状凹部１５を現状よりも図面右方向にシフトすることも考えられる。

しかし、この第３環状凹部１５は、第１，２環状凹部９，１２や第１〜３環状溝１３，１４，１９などとの相対位置が決められているので、第３環状凹部１５の位置だけをずらすことはできない。
結局、従来のスプール弁装置では、再生タイミングを速くするにも限界があるという問題があった。
この発明の目的は、再生タイミングを簡単に速くできるスプール弁装置を提供することである。

この発明のスプール弁装置は、バルブボディに設けたスプールを切り換えることによって、ポンプの圧力流体を一方のアクチュエータポートに導いたり、他方のアクチュエータポートに導いたりして、アクチュエータの運動方向を切り換えるスプール弁装置である。
そして、スプールを一方の方向に切り換えたとき、一方のアクチュエータポートから排出される戻り流体を、スプールの軸方向に沿って形成した再生流路を経由して他方のアクチュエータポートに導き、アクチュエータから排出される戻り流体を再生する。

第１の発明は、前記再生流路の一端に開口させた流入口を、前記一方のアクチュエータポートに常時連通させるようにしている。さらに、前記再生流路の他端に形成される流出口は、前記スプールの移動位置に応じて、前記他方のアクチュエータポートに連通されたり、あるいはその連通が遮断されたりする。そして、前記スプールが所定の移動量を確保した再生切換位置にあるとき、前記流出口は前記供給通路を介して前記他方のアクチュエータポートに連通される。また、前記スプールが前記再生切換位置以外の位置にあるとき、前記流出口は前記他方のアクチュエータポートとの連通が遮断される。

前記のようにスプールに形成した再生流路の流入口を、一方のアクチュエータポートに常時連通させているので、この流入口側においては、その流入口の位置を、例えばスプールに形成した環状凹部にも形成できる。
一方、前記再生流路の他端に形成される流出口は、前記スプールの移動位置に応じて、前記他方のアクチュエータポートと連通したり、あるいはその連通が遮断されたりし、前記スプールが所定の移動量を確保した再生切換位置にあるとき、前記供給通路を介して前記他方のアクチュエータポートと連通する。
このように前記再生切換位置はスプールの移動量に依存するので、その移動量の設定に応じて再生タイミングを変えることができる。

第２の発明は、前記供給通路に再生連通部と中継部とを設けるとともに、これら再生連通部と中継部と間に形成されるランド部とを有している。そして、前記スプールが前記再生切換位置以外の位置にあるときに前記流出口が前記ランド部によって遮断される。
したがって、バルブボディに設けたランド部によって、再生流路の流出口を閉じたり開いたりできるとともに、スプールの軸方向における前記ランド部の長さに応じて、前記再生切換位置を設定できる。

第３の発明は、前記ポンプと前記供給通路とを連通させるポンプポートを設けている。そして、前記ランド部は、前記ポンプポートと前記他方のアクチュエータポートとの間に形成されている。
したがって、前記ランド部を設ける位置は、前記ポンプポートと前記他方のアクチュエータポートとの間にあればよい。

第４の発明は、前記スプールに、前記再生流路の前記流入口から前記流出口への流れのみを許容するチェック弁を設けている。
したがって、供給通路に導かれた圧力流体が、再生流路に逆流することがない。

第１の発明のスプール弁装置によれば、再生タイミングの設計の自由度が向上する。

第２の発明のスプール弁装置によれば、スプールの軸方向におけるランド部の長さを変えるだけで、再生タイミングを自由に設定できる。

第３の発明のスプール弁装置によれば、前記ランド部を設ける位置についての設計の自由度が向上する。

第４の発明のスプール弁装置によれば、前記ポンプからの圧力流体がタンク側に無駄に流出したりしない。

この発明の実施形態を示す断面図である。 従来のスプール弁装置の断面図である。

図示の実施形態は、バルブボディＢ、ポンプ通路３１，３２、供給通路３３、一対のアクチュエータポート３４，３５及びタンク通路３６を設けている。
このようにしたバルブボディＢにはスプール３７を摺動自在に組み込んでいる。

そして、ポンプ通路３１，３２は、図示していない１つのポンプに常時連通している。しかし、スプール３７が図示の中立位置にあるとき、ポンプ通路３１，３２は、供給通路３３との連通が遮断される。スプール３７が図面右方向に切り換わると、スプール３７に形成した第１環状凹部３８を介して、一方のポンプ通路３１とバルブボディＢに形成したポンプポート３９とが連通する。また、スプール３７を反対方向である左方向に切り換えれば、前記第１環状凹部３８を介して、他方のポンプ通路３２がポンプポート３９と連通する。

そして、前記のようにスプール３７が図面右方向に切り換われば、ポンプ通路３１に導かれた圧力流体が、第１環状凹部３８及びポンプポート３９を通って、このポンプポート３９に常時連通する圧力補償弁４０に流入し、この圧力補償弁４０を通って供給通路３３に流れる。

このときスプール３７が前記のように図面右方向に切り換わっているので、スプール３７に形成した第２環状凹部４１及びバルブボディＢに形成した第１環状溝４２を介して、供給通路３３とアクチュエータポート３４とが連通する。したがって、ポンプ通路３１に流入した圧力流体は、供給通路３３からアクチュエータポート３４を経由して図示していないアクチュエータに供給される。

そして、アクチュエータポート３５から排出される戻り流体は、バルブボディＢに形成した第２環状溝４３及びスプール３７に形成した第３環状凹部４４を経由してタンク通路３６に流出する。

前記とは反対に、スプール３７が図面左方向に切り換わると、前記第１環状凹部３８を介して、他方のポンプ通路３２と前記ポンプポート３９とが連通する。
したがって、ポンプ通路３２に導かれた圧力流体は、第１環状凹部３８及びポンプポート３９を通って前記圧力補償弁４０に流入し、この圧力補償弁４０を通って供給通路３３に流れる。

このときスプール３７が前記のように図面左方向に切り換わっているので、スプール３７に形成した第３環状凹部４４及びバルブボディＢに形成した第２環状溝４３を介して、供給通路３３とアクチュエータポート３５とが連通する。したがって、ポンプ通路３２に流入した圧力流体は、供給通路３３からアクチュエータポート３５を経由して図示していないアクチュエータに供給される。

そして、アクチュエータポート３４から排出される戻り流体は、バルブボディＢに形成した第１環状溝４２及びスプール３７に形成した第２環状凹部４１を経由してタンク通路３６に流出する。

さらに、前記スプール３７には、その軸方向に再生流路４５を形成するとともに、この再生流路４５の一端に形成した流入口４６を、第３環状凹部４４内に開口させ、アクチュエータポート３５に常時連通させている。
このように流入口４６をアクチュエータポート３５に常時連通さるようにしたので、この流入口４６の位置はそれほど厳密に定めなくてもよい。

一方、再生流路４５の他端に形成した流出口４７は、スプール３７が図示の中立位置にあるとき、ランド部４８で閉じられるようにしている。
前記ランド部４８は、アクチュエータポート３４側における供給通路３３の開口部に形成した第３，４環状溝４９，５０の間に介在させている。
そして、スプール３７が左右いずれか一方に切り換わることによって、流出口４７は、この発明の再生連通部である第３環状溝４９に開口したり、この発明の中継部である第４環状溝５０に開口したりする。

つまり、流出口４７は、スプール３７の移動位置に応じて、アクチュエータポート３４に連通したり、あるいはその連通が遮断されたりする。例えば、スプール３７が所定量移動して再生切換位置にあるとき、流出口４７が第３環状溝４９に開口する。そして、スプール３７が前記再生切換位置以外の中立位置近傍にあるとき、前記流出口４７はアクチュエータポート３４との連通が遮断される。

なお、前記ランド部４８は、ポンプ通路３２と第２環状凹部４１の間にあれば、その位置を自由に定められる。言い換えると、第３，４環状溝４９，５０の位置は、他の環状凹部や環状溝との相対関係による規制がもっとも少ないところなので、前記のようにランド部４８の位置を定める自由度が大きくなる。

このようにした再生流路４５には、流入口４６から流出口４７への流通のみを許容するチェック弁５１を設けている。
したがって、流出口４７が第４環状溝５０に開口したとしても、供給通路３３に導かれた圧力流体が、再生流路４５に逆流することがない。
なお、図中符号５２は、第３環状凹部４４をタンク通路３６に連通させるためのノッチである。

スプール３７を図面右方向に切り換えて、流出口４７を第３環状溝４９に開口させる前記再生切換位置においては、第２環状溝４３が第３環状凹部４４及びノッチ５２を介してタンク通路３６に連通し、アクチュエータポート３５から排出される戻り流体をタンク通路３６に戻す。
このとき、ノッチ５２の上流側には圧力損失分の圧力が発生するので、その圧力を保持した戻り流体が流入口４６を経由して再生流路４５に流入する。

そして、再生流路４５に流入した戻り流体は、チェック弁５１を押し開いて流出口４７にいたるとともに、第３環状溝４９を経由して供給通路３３に供給された流体と合流する。
また、このときには、供給通路３３は、第４環状溝５０及び第２環状凹部４１を経由してアクチュエータポート３４に連通するので、アクチュエータポート３４には前記合流した圧力流体が供給されることになる。

なお、スプール３７を前記とは反対方向である図面左方向に切り換えたときには、流出口４７が第４環状溝５０に開口するが、このときにチェック弁５１が機能するので、供給通路３３の圧力流体が再生流路４５に逆流することはない。

前記のようにした実施形態において、流入口４６は一方のアクチュエータポートに常時連通させるようにしたので、アクチュエータポート３５に常時連通する第３環状凹部４４に、前記流入口４６を開口させることができる。したがって、前記流入口４６は、第３環状凹部４４内であれば、どの位置に設けてもよく、その分、流入口４６の開口位置に関する設計の自由度が大幅に向上する。

さらに、流出口４７は、スプール３７の移動位置に応じて、前記アクチュエータポート３４と連通したり、あるいはその連通が遮断されたりし、前記スプール３７が所定の移動量を確保した再生切換位置にあるとき、前記供給通路３３を介して前記アクチュエータポート３４と連通する構成にしている。
このように前記再生切換位置はスプールの移動量に依存するので、その移動量の設定に応じて再生タイミングを変えることができる。

特に、この実施形態においては、前記アクチュエータ３４と連通する中継部である第４環状溝５０と、再生時に流出口４７を供給通路３３に連通させる前記再生連通部である第３環状溝４９との間に、ランド部４８を設けたので、スプール３７の軸方向におけるランド部４８の長さに応じて、再生タイミングを自由に設定できる。
しかも、前記したように第３，４環状溝４９，５０の位置は、他の環状凹部や環状溝との相対関係による規制がもっとも少ないところなので、ランド部４８の前記長さの規制もほとんどない。

例えば、パワーショベルに用いられる各種のシリンダの再生制御システムに用いるのに最適である。

Ｂ…バルブボディ、３１，３２…ポンプ通路、３３…供給通路、３４，３５…アクチュエータポート、３７…スプール、４５…再生流路、４６…流入口、４７…流出口、４９…再生連通部である第３環状溝、５０…中継部である第４環状溝、５１…チェック弁

Claims (4)

1. バルブボディと、
   前記バルブボディに形成される一方のアクチュエータポート及び他方のアクチュエータポートと、
   前記バルブボディに摺動可能に挿入されるスプールと、
   前記スプールの切換位置に応じてポンプと前記一方のアクチュエータポート又は他方のアクチュエータポートとを連通させる供給通路と、
   前記スプールの軸方向に形成される再生流路とを備え、
   前記再生流路の一端に形成される流入口は前記一方のアクチュエータポートに常時連通されるとともに、
   前記再生流路の他端に形成される流出口は、前記スプールの移動位置に応じて、前記他方のアクチュエータポートに連通されたり、あるいはその連通が遮断されたりし、前記スプールが所定の移動量を確保した再生切換位置にあるとき、前記流出口は前記供給通路を介して前記他方のアクチュエータポートに連通され、前記スプールが前記再生切換位置以外の位置にあるとき、前記流出口は前記他方のアクチュエータポートとの連通が遮断される
   ことを特徴とするスプール弁装置。
2. 前記供給通路は、
   前記スプールが前記再生切換位置にあるとき、前記流出口と連通する再生連通部と、
   前記スプールが前記再生切換位置にあるとき、前記他方のアクチュエータと連通する中継部と、
   前記再生連通部と前記中継部との間に形成されるランド部とを有し、
   前記スプールが前記再生切換位置以外の位置にあるときに前記流出口が前記ランド部によって遮断される
   ことを特徴とする請求項１に記載のスプール弁装置。
3. 前記ポンプと前記供給通路とを連通させるポンプポートをさらに備え、
   前記ランド部は、前記スプールの軸線上における前記ポンプポートと前記他方のアクチュエータポートとの間に形成される
   ことを特徴とする請求項２に記載のスプール弁の装置。
4. 前記再生流路には前記流入口への連通のみを許容するチェック弁が設けられる
   ことを特徴とする請求項１〜３にいずれか一つに記載のスプール弁装置。
   
   
   
   
   

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