JP6200634B2

JP6200634B2 - 油圧制御弁

Info

Publication number: JP6200634B2
Application number: JP2012146169A
Authority: JP
Inventors: 小林　正幸; 正幸小林
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2017-09-20
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: JP2014009737A

Description

本発明は、建設機械等に用いられる油圧制御弁に係るものであり、特に、一つのポンプに複数の方向切換弁を接続するとともに、各方向切換弁にアクチュエータを接続し、各方向切換弁を切り換えることによって、それぞれのアクチュエータを駆動する油圧制御弁装置に関する。

建設機械等に用いられる油圧制御弁の多くは、例えば、図５に示すようなオープンセンタ型の制御弁である。

図５において、油圧制御弁には方向切換弁１ａ、１ｂが連接して形成されている。各方向切換弁１には、それぞれのアクチュエータＡに接続される一対のアクチュエータポート２、ポンプＰに対して各方向切換弁を直列に接続したタンデム通路３及び各方向切換弁を並列に接続したパラレル通路４、パラレル通路４からアクチュエータポート２の方向への圧油の流れを許容し、逆方向への圧油の流れを阻止する第１逆止弁５、タンデム通路からアクチュエータポート２の方向への圧油の流れを許容し、逆方向への圧油の流れを阻止する第２逆止弁６、摺動自在なスプール７等が設けられている。

図５に示すとおり、各方向切換弁１ａ、１ｂにおいて、タンデム通路３は、スプール７が中立位置にあるときは、ポンプＰから吐出された圧油をタンクＴへ開放する構造になっている。そして、方向切換弁１ｂのスプール７を例えば左側へ変位させると、ブリッジ通路８がアクチュエータポート２ａと連通し、反対にスプール７を右側へ変位させると、ブリッジ通路８がアクチュエータポート２ｂと連通するようになっている。

第１逆止弁５は、パラレル通路４からの圧油により弁が押し下げられて開口され、第１逆止弁５の外周に設けられた溝５ａを介して、ブリッジ通路８へ圧油が流れる構成となっている。また、第２逆止弁６は、第１逆止弁５の内部に摺動自在に内挿されて形成されている。これは、建設機械の油圧制御装置においては、油圧制御弁をコンパクトに構成することが望ましいからである。このような構成の逆止弁は、特許文献１に記載の油圧制御弁においても、採用されている（図６）。

このような構成において、例えば、図５に示す方向切換弁１ｂを切り換えることによって、スプール７を前記中立位置から左側へ摺動させると、ポンプＰからの圧油が第１逆止弁５及び第２逆止弁６を介してブリッジ通路８を通り、一方のアクチュエータポート２ａに供給される。また、方向切換弁１ｂを切り換えることによって、スプール７を右側へ摺動させると、ポンプＰからの圧油が第１逆止弁５及び第２逆止弁６を介してブリッジ通路８を通り、他方のアクチュエータポート２ｂに供給される。この場合、方向切換弁１ｂのスプール７が中立状態であれば、方向切換弁１ｂのアクチュエータポート２ａ、２ｂへは圧油が供給されず、方向切換弁１ａに接続されたアクチュエータだけが制御されることになる。

なお、オープンセンタ型の特徴としては、その操作量に応じて図５及び図６に示すようなタンデム通路３が次第に閉じられつつアクチュエータポートへの通路の開度が次第に大きくなるため、方向切換弁の操作量の増加に応じてアクチュエータへの圧油の供給量は増加するので、その操作性はスムースである。

ここで、前記特許文献１における方向切換弁の逆止弁では、前述のとおり、制御弁をコンパクトに構成するために、スプールの軸上にタンデム通路、スプールの上面側にブリッジ通路とパラレル通路を設け、更に各通路の逆流を防ぐために第１逆止弁、第２逆止弁を設け、第１逆止弁を第２逆止弁に内挿して形成されている。

しかし、このような制御弁の場合、タンデム通路からの圧油とパラレル通路からの圧油がブリッジ通路にて合流し、ブリッジ通路には大流量が流れるとともに、第１逆止弁、第２逆止弁、パラレル通路もバルブ上面側に構成されているため、制御弁の強度上、大きな通路を確保することができない。また、第１逆止弁からの圧油は第２逆止弁の大きさに規制され、十分な通路を確保できないとともに、逆止弁の設計上、薄肉、小型にならざるを得ない。

したがって、このような逆止弁では、急激に圧油が通過・逆流を繰り返すと逆止弁体に過大な衝撃力がかかり、逆止弁が破損する問題があった。

特許第４２７６４９１号公報

そこで、本願発明は、これらの課題を解決するため、スプールの上面側にパラレル通路への逆流を防ぐための第１逆止弁とブリッジ通路を配置するとともに、スプールの下面側にタンデム通路への逆流を防ぐための第２逆止弁とブリッジ通路を配置し、上下のブリッジ通路を略円環状に連結することで、ポンプからシリンダコア間の圧力損失を低減するとともに、他の部品の制約を受けることなく、逆止弁を堅牢なものとし、高効率且つ高品質の油圧制御弁を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本願発明に係る油圧制御弁は、複数の方向切換弁が連設して形成され、これらの方向切換弁は、摺動自在なスプールと、一対のアクチュエータポートと、これらのアクチュエータポートにそれぞれ連通する給排通路と、前記複数の方向切換弁を並列に接続するパラレル通路と、前記複数の方向切換弁を直列に接続するタンデム通路と、前記パラレル通路と前記給排通路を前記スプールを介して連通可能な第１ブリッジ通路と、前記タンデム通路と前記給排通路を前記スプールを介して連通可能な第２ブリッジ通路と、前記第１ブリッジ通路に設けられた第１逆止弁と、前記第２ブリッジ通路に設けられた第２逆止弁を有し、前記第１ブリッジ通路及び前記第２ブリッジ通路は、前記スプールを介して連結されるとともに前記スプールを挟んで互いに対称位置に略円環状に配設され、前記スプールが中立位置から変位したときに各ブリッジ通路が前記給排通路のいずれか一方と連通することを特徴とする。

また、本願発明に係る油圧制御弁の前記第１逆止弁は、前記パラレル通路から前記第１ブリッジに圧油が排出される際にパラレル通路側から押し上げられ、その弁移動量により圧油の通流面積を調整することができる形状であることを特徴とする。

同様に、前記第２逆止弁について、前記タンデム通路から前記第２ブリッジ通路に圧油が排出される際にタンデム通路側から押し上げられ、その弁移動量により圧油の通流面積を調整することができる形状としてもよい。

本願発明に係る油圧制御弁に係る油圧回路図である。本願発明に係る油圧制御弁のスプール中立位置における断面図である。本願発明に係る油圧制御弁のスプール変位時における断面図である。本願発明に係る油圧制御弁の逆止弁の断面図である。従来の油圧制御弁における断面図である。特許文献１に記載の油圧制御弁における断面図である。

以下、本願発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本願発明に係る油圧制御弁の一実施例を示す油圧回路図である。同図において、各方向切換弁１を作動させていない場合には、ポンプＰからの圧油はタンデム通路３を通り、各方向切換弁１ａ、１ｂ、１ｃを通過してタンクＴへと流れる。一方、上流側の方向切換弁を作動させた場合、下流側の方向切換弁のタンデム通路３は遮断する機構になっている。

ここで、上流側の方向切換弁、例えば方向切換弁１ａを作動させた場合、ポンプＰからの圧油は分岐し、パラレル通路４を介して、下流側の方向切換弁１ｂ、１ｃにおけるブリッジ通路８ａに接続する。したがって、この場合には、方向切換弁１ａにはタンデム通路３からの圧油が供給され、下流側の方向切換弁１ｂ、１ｃはパラレル通路４から圧油が供給されることとなり、同時に二系統以上の方向切換弁を作動させることができる。

図２は、図１における下流側の方向切換弁（１ｂまたは１ｃ）のスプールが中立位置にある場合の油圧制御弁の断面図である。また、図３は、図１における下流側の方向切換弁（１ｂまたは１ｃ）のスプールが変位した場合の油圧制御弁の断面図である。これらの図において、バルブボディＢには、図１で示したように、方向切換弁１ａ、１ｂ、１ｃが圧油の上流側から連接して形成されているとする。

図１及び図２に示すように、方向切換弁１ｂ及び１ｃには、それぞれのアクチュエータＡに接続された一対のアクチュエータポート２ａ、２ｂ、タンデム通路３及び各方向切換弁を並列に接続したパラレル通路４、第１逆止弁５、第２逆止弁６、摺動自在なスプール７、タンデム通路３及びパラレル通路４とアクチュエータポート２とを結ぶブリッジ通路８等が設けられている。一方、方向切換弁１については図示しないが、アクチュエータＡに接続された一対のアクチュエータポート、タンデム通路、第１逆止弁、スプール、タンデム通路とアクチュエータポートを結ぶブリッジ通路が設けられている（図１を参照）。

ここで、方向切換弁１ｂ及び１ｃにおいて、ブリッジ通路８は、パラレル通路用の上側ブリッジ通路８ａと、タンデム通路用の下側ブリッジ通路８ｂとの二系統が、スプール７を挟んで対称位置に配置されており、スプール７を介して略円環状に接続されるように構成されている。

また、第１逆止弁５は、バルブボディＢの上面側に設けられ、上側ブリッジ通路８ａにおいて、図４に示すようなパラレル通路４からアクチュエータポート２の方向への圧油の流れを許容し逆方向への圧油の流れを阻止する構造となっている。また同様に、第２逆止弁６は、バルブボディＢの下面側に設けられ、タンデム通路３からアクチュエータポート２の方向への圧油の流れを許容し逆方向への圧油の流れを阻止する構造となっている。

なお、スプール７には、スプールが中立位置にある場合にタンデム通路３からの圧油をタンクＴへ開放し、スプールが変位した場合にタンデム通路３からの圧油を下側のブリッジ通路８ｂに流すための切欠部９ａが形成されている。また、このスプール７における切欠部９ａの左右には、スプールが変位した場合にブリッジ通路８をアクチュエータポート２ａまたは２ｂのいずれかと連通させるための切欠部９ｂ、９ｃが、一定の間隔を置いて形成されている。

次に、図３により、油圧制御弁の作動を説明する。

図２において、例えば、方向切換弁１ｂのスプール７が中立位置にあるとき、タンデム通路３はポンプＰから吐出された圧油を下流側へ開放する。このとき、方向切換弁１ｂのスプール７の上下に配置されたブリッジ通路８ａと８ｂは、スプール７よってアクチュエータポート２ａ、２ｂと連通が遮断されている状態である。

一方、例えば図３のように、スプール７が左側へ変位したときは、タンデム通路３からタンクＴへの通路はスプールによって遮断され、上下のブリッジ通路８ａ及び８ｂは、切欠部９ｂを介してアクチュエータポート２ａと連通する。これによりポンプＰからの圧油は、第１逆止弁５を押し上げて上側ブリッジ通路８ａに通油し、また、第２逆止弁６を押し上げて下側ブリッジ通路８ｂに通油して、アクチュエータポート２ａに流入する。反対に、スプール７が右側へ変位すれば、タンデム通路３からタンクＴへの通路はスプールによって遮断され、上下のブリッジ通路８ａ及び８ｂは、切欠部９ｃを介してアクチュエータポート２ｂと連通する。この場合には、ポンプＰからの圧油は、第１逆止弁５を押し上げて上側ブリッジ通路８ａに通油し、また、第２逆止弁６を押し上げて下側ブリッジ通路８ｂに通油して、アクチュエータポート２ｂに流入する。

以上の本願発明に係る油圧制御弁によれば、下流側の方向切換弁１ｂ、１ｃは、タンデム通路、パラレル通路とともに、第１逆止弁、第２逆止弁、並びに上下のブリッジ通路を有し、さらに、上下のブリッジ通路をスプールを介して略円環状に連結することによって、従来よりも通路面積が確保され、損失が少なく、高効率でポンプからの圧油を通流させることが可能になる。また、これにより、他の部品に制約を受けることなく、さらに、第１逆止弁、第２逆止弁を小型化することなく、配置することが可能であり、通路面積を確保し堅牢化することが可能になる。

加えて、同時に二系統以上の方向切換弁を作動させる場合には、前記のとおり、下流側の方向切換弁１ｂ（または方向切換弁１ｃ）は、タンデム通路３が遮断されてパラレル通路４からブリッジ通路８ａに圧油が供給されるため、パラレル通路４はアクチュエータＡの負荷の差により、通路面積の調整が必要であるが、図４に示すような逆止弁の形状とすることで、パラレル通路側から押し上げられる際の弁移動量を調整して、通路面積を調整することが可能かつ容易となり、機能的に満足することとなる。

１方向切換弁
２アクチュエータポート
３タンデム通路
４パラレル通路
５第１逆止弁
６第２逆止弁
７スプール
８ブリッジ通路
９切欠部
Ａアクチュエータ
Ｂバルブボディ
Ｐポンプ
Ｔタンク

Claims

複数の方向切換弁が連設して形成され、
これらの方向切換弁は、摺動自在なスプールと、一対のアクチュエータポートと、これらのアクチュエータポートにそれぞれ連通する給排通路と、前記複数の方向切換弁を並列に接続するパラレル通路と、前記複数の方向切換弁を直列に接続するタンデム通路と、前記パラレル通路と前記給排通路を前記スプールを介して連通可能な第１ブリッジ通路と、前記タンデム通路と前記給排通路を前記スプールを介して連通可能な第２ブリッジ通路と、前記第１ブリッジ通路に設けられた第１逆止弁と、前記第２ブリッジ通路に設けられた第２逆止弁を有し、
前記第１ブリッジ通路及び前記第２ブリッジ通路は、それぞれ半円環状に形成され、各ブリッジ通路の両端がスプールの移動方向において同じ位置で前記スプールに開口して連結されるとともに前記スプールを挟んで互いに対称位置に略円環状に配設され、前記スプールが中立位置から一方に変位したときに各ブリッジ通路の一方の端部が前記一対のアクチュエータポートの一方と連通する前記給排通路と連通し、かつ、前記スプールが中立位置から他方に変位したときに各ブリッジ通路の他方の端部が前記一対のアクチュエータポートの他方と連通する前記給排通路と連通することを特徴とする油圧制御弁装置。
前記第１逆止弁は、前記パラレル通路から前記第１ブリッジ通路に圧油が排出される際にパラレル通路側から押し上げられ、その弁移動量により圧油の通路面積を調整することができる形状であることを特徴とする請求項１に記載の油圧制御弁装置。
前記第２逆止弁は、前記タンデム通路から前記第２ブリッジ通路に圧油が排出される際にタンデム通路側から押し上げられ、その弁移動量により圧油の通路面積を調整することができる形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧制御弁装置。