JP6647826B2 - 方向切換弁及び油圧システム - Google Patents

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Description

本発明は、流路を切り換え可能な方向切換弁、及びそのような方向切換弁を使った油圧システムに関する。
建設機械等の分野では、アクチュエータの作動に応じて、ポンプ装置、アクチュエータ及び排出タンクに接続される流路を方向切換弁によって切り換える油圧システムが利用されている。
例えば特許文献1は、ブームシリンダの作動に応じて、メインポンプ、ブームシリンダ及びタンクに接続される流路が操作弁によって切り換えられる油圧システムを開示する。特許文献1の油圧システムでは、バルブ機構によって、下降時におけるブームシリンダのピストン側室の戻り油が回生流量として油圧モータに導かれ、必要に応じて戻り油が再生流量としてブームシリンダのロッド側室に導かれる。
特開2011−179541号公報
上述の油圧システムにおいて、アクチュエータは供給側部分及び排出側部分を有し、通常駆動時には、ポンプ装置から作動油が供給側部分に供給され、排出側部分から作動油が排出される。そして特許文献1の油圧システムのように、排出側部分から排出される作動油(戻り油)を供給側部分に戻して通常駆動に供する再生機構が構成されることがある。この再生機構は、エネルギーを有効活用する観点から非常に有用であり、チェック弁などを使って比較的簡単に実現できるため、掘削機などの油圧システムにおいても好適に採用されうる。
掘削機のアーム、ブーム及びバケットなどのアクチュエータは、対象から離間して空中で駆動されるだけではなく、対象に直接的又は間接的に接地した状態でも駆動される。アクチュエータが空中で駆動される際には掘削力は必要とされないが、アクチュエータが対象に接地した状態で駆動される際には掘削力が必要とされる。このように掘削力が必要とされる場合、上述の「戻り油を供給側部分に戻す再生機構」のみでは不十分であり、排出側部分からの作動油を積極的に排出して、掘削を促す力をアクチュエータに働かせることが好ましい。
このような作動油の排出機構を上述の再生機構と別体に設けることも可能ではあるが、排出機構と再生機構とを別体として設ける構成は空間効率が悪くなり、配管構成も複雑化する傾向がある。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、作動油の再生機構と排出機構とが一体的に構成される方向切換弁、及びそのような方向切換弁を使った油圧システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様は、弁体に形成される弁孔と、弁孔、アクチュエータ及びポンプ装置に接続され、ポンプ装置から作動油が供給される供給路と、アクチュエータ及び弁孔に接続され、アクチュエータから作動油が排出される排出路と、弁孔内において移動可能に設けられ、供給路から弁孔に供給される作動油の圧力と、排出路から弁孔に供給される作動油の圧力とに応じて、弁孔内における配置位置が定まる弁スライダであって、排出路から弁孔に供給される作動油の圧力が供給路から弁孔に供給される作動油の圧力よりも大きい場合、排出路と供給路とを連通する第1接続流路を弁孔内に規定する位置に配置される弁スライダと、排出路と排出タンクとを連通する第2接続流路を形成可能な流路形成部と、を備える方向切換弁に関する。
本態様によれば、「排出路から弁孔に供給される作動油の圧力」と「供給路から弁孔に供給される作動油の圧力」との大小関係に応じて第1接続流路が規定され、流路形成部によって第2接続流路が規定される。したがって、作動油の再生機構として利用可能な第1接続流路と作動油の排出機構として利用可能な第2接続流路とを、方向切換弁によって一体的に構成することができる。
弁スライダは、弁孔内において第1の方向及び第2の方向に移動可能であり、排出路から弁孔に供給される作動油によって第1の方向の力が作用する第1作動油作用部と、供給路から弁孔に供給される作動油によって第2の方向の力が作用する第2作動油作用部とを有してもよい。
本態様によれば、第1作動油作用部に作用する「排出路から弁孔に供給される作動油の力」と第2作動油作用部に作用する「供給路から弁孔に供給される作動油の力」とに応じて、弁スライダを移動させることができる。
弁スライダは、第2接続流路の少なくとも一部を構成する排出タンク接続用切欠部を有し、排出路から弁孔に供給される作動油の圧力が供給路から弁孔に供給される作動油の圧力よりも大きい場合には、排出路から弁孔に供給される作動油の圧力が供給路から弁孔に供給される作動油の圧力よりも小さい場合よりも、排出路と排出タンク接続用切欠部との間の連通を制限してもよい。
本態様によれば、排出路と排出タンク接続用切欠部との間の連通状態が「排出路から弁孔に供給される作動油の力」及び「供給路から弁孔に供給される作動油の力」に応じて定まり、作動油の排出機構の有効性が適切に切り換えられる。なお「排出路と排出タンク接続用切欠部との間の連通を制限する」ケースには、排出路と排出タンク接続用切欠部との間を完全に遮断して排出路と排出タンク接続用切欠部との間で全く連通していない状態にする場合だけではなく、排出路と排出タンク接続用切欠部との間における「作動油が流通可能な開口面積」を絞って(減じて)排出路と排出タンク接続用切欠部との間の連通を抑える場合も含まれうる。
弁体には、弁孔と連通する第1接続孔、第2接続孔及び第3接続孔が形成され、第1接続孔は、排出路に接続され、排出路から第1作動油作用部に作動油を導き、第2接続孔は、排出路に接続され、第3接続孔は、排出タンクに連通し、弁スライダは、排出路から弁孔に供給される作動油の圧力が供給路から弁孔に供給される作動油の圧力よりも小さい場合、排出タンク接続用切欠部を第2接続孔及び第3接続孔に接続し、排出路から弁孔に供給される作動油の圧力が供給路から弁孔に供給される作動油の圧力よりも大きい場合には、排出路から弁孔に供給される作動油の圧力が供給路から弁孔に供給される作動油の圧力よりも小さい場合よりも、第2接続孔と排出タンク接続用切欠部との間の連通を制限してもよい。
本態様によれば、第1接続孔、第2接続孔及び第3接続孔によって、排出路から第1作動油作用部に作動油を適切に導くことができ、また作動油の排出機構の有効性を適切に切り換えることができる。
弁スライダは、排出路から弁孔に供給される作動油の圧力が供給路から弁孔に供給される作動油の圧力よりも小さい場合、供給路と弁孔との間の境界を形成する弁体に設けられる弁座に密着する第1の位置に移動し、排出路から弁孔に供給される作動油の圧力が供給路から弁孔に供給される作動油の圧力よりも大きい場合、弁座から離間する第2の位置に移動してもよい。
本態様によれば、弁スライダの移動に応じて、第1接続流路を適切に規定できる。
本発明の他の態様は、上記の方向切換弁と、方向切換弁の供給路に接続されるポンプ装置と、方向切換弁の供給路及び排出路に接続されるアクチュエータと、方向切換弁の第2接続流路に連通する排出タンクと、を備える油圧システム。方向切換弁の第2接続流路に連通する排出タンクと、を備える油圧システムに関する。
本発明によれば、「排出路から弁孔に供給される作動油の圧力」と「供給路から弁孔に供給される作動油の圧力」との大小関係に応じて第1接続流路が規定され、流路形成部によって第2接続流路が規定される。したがって、作動油の再生機構として利用可能な第1接続流路と作動油の排出機構として利用可能な第2接続流路とを、方向切換弁によって一体的に構成することができる。
図1は、油圧システムの機能構成を説明するための回路図である。 図2は、第1駆動状態の方向切換弁の弁構成(図1の符号「A」参照)の一例を示す図である。 図3は、第1駆動状態を実現する方向切換弁の一例を模式的に示し、弁スライダが再生駆動位置に配置された状態を示す回路図である。 図4は、第1駆動状態を実現する方向切換弁の一例を模式的に示し、弁スライダが排出駆動位置に配置された状態を示す回路図である。 図5は、油圧システムの機能構成を説明するための回路図である。 図6は、図5に示す方向切換弁の弁構成(図5の符号「C」参照)の一例を示す図である。 図7は、中立位置に配置されている方向切換弁の断面図である。 図8は、スプールの分解状態を示す側面図である。 図9は、第1作動位置に配置されている方向切換弁の断面図であって、第2アクチュエータ通路と第3供給通路(第2ブリッジ通路)との間が遮断されている状態を示す。 図10は、第1作動位置に配置されている方向切換弁の一部の断面図であって、第2アクチュエータ通路と第3供給通路(第2ブリッジ通路)とが連通している状態を示す。 図11は、第2作動位置に配置されている方向切換弁の断面図である。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
まず、本発明の基本概念について説明する。
図1は、油圧システム10の機能構成を説明するための回路図である。本例の油圧システム10では、可変容量型のポンプ装置11が方向切換弁13を介してアクチュエータ12に接続され、ポンプ装置11とアクチュエータ12との間における作動油の流路が方向切換弁13によって規定される。すなわちポンプ装置11は、例えばチェック弁16が設けられた供給路20を介して方向切換弁13に接続され、方向切換弁13は供給路20を介してアクチュエータ12のヘッド室12aに接続される。またアクチュエータ12のロッド室12bは、排出路22を介して方向切換弁13に接続され、方向切換弁13はタンク流路23を介して第2タンク15に接続される。さらに供給路20から分岐したアンロード通路21が方向切換弁13に接続され、方向切換弁13はアンロード通路21を介して第1タンク14に接続される。
本例の方向切換弁13は、中立状態(中立位置)、第1駆動状態(第1作動位置)及び第2駆動状態(第2作動位置)の流路構成を採用可能であり、図1に示される方向切換弁13の弁構成は、左側から順に第1駆動状態、中立状態及び第2駆動状態を示す。
図2は、第1駆動状態の方向切換弁13の弁構成(図1の符号「A」参照)の一例を示す図である。本例の第1駆動状態の方向切換弁13は、図2において符号「B」によって示される弁構成を含み、アクチュエータ12(ロッド室12b)から排出路22に排出される作動油の圧力と、ポンプ装置11から供給路20に供給される作動油の圧力との大小関係に応じて当該弁の流路構成が定まる。
すなわち「アクチュエータ12から排出路22に排出される作動油の圧力」が「ポンプ装置11から供給路20に供給される作動油の圧力」よりも大きい場合、符号「B」で表される弁構成のうち左側の弁構成が採用され、作動油は排出路22から供給路20に送られる。すなわち方向切換弁13において、「排出路22を流れる作動油」は「ポンプ装置11に接続される供給路20とアクチュエータ12(ヘッド室12a)に接続される供給路20とをつなぐ流路を流れる作動油」に合流し、チェック弁16(図1参照)によりポンプ装置11への逆流が防がれた状態で、供給路20を介してアクチュエータ12(ヘッド室12a)に送られる。なお図2に示す例では、方向切換弁13における「排出路22からの作動油と供給路20からの作動油との合流部」と「アクチュエータ12に接続される供給路20」との間の流路に絞りが設けられ、作動油の流量規制及び圧力調整が行われている。
一方、「ポンプ装置11から供給路20に供給される作動油の圧力」が「アクチュエータ12から排出路22に排出される作動油の圧力」よりも大きい場合、符号「B」で表される弁構成のうち右側の弁構成が採用され、作動油は排出路22からタンク流路23に送られる。このように「ポンプ装置11から供給路20に供給される作動油の圧力」と「アクチュエータ12から排出路22に排出される作動油の圧力」との大小関係に応じて、アクチュエータ12から排出路22に排出される作動油が供給路20に送られる(すなわち戻される)かタンク流路23を介して第2タンク15に送られる(すなわち排出される)かが決定される。なお、図1においては、第1タンク14と第2タンク15とを別のタンクとして図示しているが、第1タンク14と第2タンク15が同一のタンクであってもよい。
なお、方向切換弁13が第1駆動状態に置かれる場合、アンロード通路21は遮断され、ポンプ装置11から供給される作動油は供給路20及び方向切換弁13を経由してアクチュエータ12(ヘッド室12a)に供給される。
一方、方向切換弁13が中立状態に置かれる場合、図1に示すように、供給路20は遮断され、また排出路22及びタンク流路23も遮断されるが、アンロード通路21は連通状態となり、ポンプ装置11から供給される作動油がアンロード通路21を介して第1タンク14に送られる。
また方向切換弁13が第2駆動状態に置かれる場合、図1に示すように、ポンプ装置11から作動油が供給される供給路20は方向切換弁13を介して排出路22に接続され、アクチュエータ12に接続される供給路20は方向切換弁13を介してタンク流路23に接続される。したがってアクチュエータ12は、方向切換弁13が第2駆動状態に置かれた場合には、方向切換弁13が第1駆動状態に置かれた場合とは逆の作動を行うように駆動される。すなわち図1に示す例では、第1駆動状態の場合にはヘッド室12aに作動油が供給されてロッド室12bから作動油が排出されるが、第2駆動状態の場合にはロッド室12bに作動油が供給されてヘッド室12aから作動油が排出される。
次に、図2に示す「第1駆動状態の方向切換弁13の弁構成」の具体例について説明する。
図3及び図4は、第1駆動状態を実現する方向切換弁13の一例を模式的に示す回路図であり、弁スライダ32が再生駆動位置に配置された状態が図3に示され、弁スライダ32が排出駆動位置に配置された状態が図4に示される。なお便宜上、図3及び図4では、ポンプ装置11からラインによって描かれている供給路20が所定径を有する供給路20に接続するように概略的に示されているが、実際には、供給路20はポンプ装置11から弁孔31に向かって一体的に途切れることなく延在している。
本例の油圧システム10において、供給路20は、ポンプ装置11、アクチュエータ12(ヘッド室12a)及び方向切換弁13の弁孔31に接続され、ポンプ装置11から作動油が供給される。一方、排出路22は、アクチュエータ12(ロッド室12b)に接続されるととともに方向切換弁13の弁孔31に接続され、アクチュエータ12から排出される作動油を弁孔31に導く。なお本例では、アクチュエータ12(ロッド室12b)から延在する排出路22は途中で分岐し、分岐した一方の排出路22が弁体30に設けられる第1接続孔38に接続され、分岐した他方の排出路22が弁体30に設けられる第2接続孔39に接続される。
方向切換弁13は、弁体30に形成される弁孔31と、弁孔31内において第1の方向(図3の符号「D1」参照)及び第2の方向(図4の符号「D2」参照)に移動可能に設けられる弁スライダ32とを備える。
弁スライダ32は、供給路20から弁孔31に供給される作動油の圧力と、排出路22から弁孔31に供給される作動油の圧力とに応じて、弁孔31内における配置位置が定まり、弁孔31内における配置に応じて弁孔31内に流路を規定する。
本例の弁スライダ32は、弁孔31の周壁上を摺動する第1弁ランド部42a及び第2弁ランド部42bと、第1弁ランド部42aと第2弁ランド部42bとの間に設けられる排出タンク接続用切欠部37と、第1弁ランド部42aにより構成される端面と第2弁ランド部42bにより構成される端面との間において弁スライダ32を貫通する貫通孔43とを有する。第1弁ランド部42a及び第2弁ランド部42bのうち、弁孔31と供給路20との接続部に近接して配置される第1弁ランド部42aの先端部(第1弁ランド部42aにより構成される端面)は斜面を有し、当該斜面は、後述のように、排出路22から弁孔31に供給される作動油によって第1の方向D1の力が作用する第1作動油作用部35を構成する。一方、第2弁ランド部42bによって構成される弁スライダ32の端面は、後述のように、供給路20から弁孔31に供給される作動油によって第2の方向D2の力が作用する第2作動油作用部36を構成する。排出タンク接続用切欠部37は、後述のように、第2接続孔39、第3接続孔40及びタンク流路23と組み合わされて、排出路22と第2タンク15とを連通する第2接続流路34(図4参照)を構成する。
弁体30には、弁孔31と連通する第1接続孔38、第2接続孔39及び第3接続孔40が形成されている。第1接続孔38は、排出路22に接続され、排出路22から弁孔31内の第1作動油作用部35に作動油を導く。第3接続孔40はタンク流路23を介して第2タンク15に連通する。第2接続孔39は排出路22に接続され、第2接続孔39と排出タンク接続用切欠部37との間は弁スライダ32(特に第1弁ランド部42a)によって連通されたり遮断されたりする。
上述の構成において「排出路22から弁孔31に供給される作動油の圧力」が「供給路20から弁孔31に供給される作動油の圧力」よりも大きい場合(すなわち「アクチュエータ12から排出路22に排出される作動油の圧力」が「ポンプ装置11から供給路20に供給される作動油の圧力」よりも大きい場合)、弁スライダ32は図3に示す再生駆動位置(第2の位置)に配置される。すなわち、アクチュエータ12から排出路22に排出された作動油が第1接続孔38を介して弁孔31内に流入し、第1作動油作用部35を押圧して弁スライダ32を第1の方向D1に移動させ、弁スライダ32は図3に示す再生駆動位置に配置される。これにより弁スライダ32は、「弁体30に設けられ、供給路20と弁孔31との間の境界を形成する弁座41」から離間し、第1接続孔38、弁孔31(第1接続流路33)及び供給路20が相互につながれた流路が形成される。
また再生駆動位置に配置された弁スライダ32(特に第1弁ランド部42a)によって第2接続孔39と排出タンク接続用切欠部37との間が遮断され、第2接続孔39と排出タンク接続用切欠部37とは非連通状態となる。すなわち弁スライダ32は、「排出路22から弁孔31に供給される作動油の圧力が供給路20から弁孔31に供給される作動油の圧力よりも大きい場合」には、後述の「排出路22から弁孔31に供給される作動油の圧力が供給路20から弁孔31に供給される作動油の圧力よりも小さい場合」よりも、排出路22と排出タンク接続用切欠部37との間の連通(特に第2接続孔39と排出タンク接続用切欠部37との間の連通)を制限する。
このように弁スライダ32は、排出路22から弁孔31に供給される作動油の圧力が供給路20から弁孔31に供給される作動油の圧力よりも大きい場合、排出路22と排出タンク接続用切欠部37との連通を遮断(制限)する一方で、第1接続孔38と組み合わされて排出路22と供給路20とを連通する第1接続流路33を弁孔31内に規定する。このようにしてアクチュエータ12から排出路22、第1接続孔38、弁孔31(第1接続流路33)及び供給路20を介してアクチュエータ12に作動油を送るための流路が形成され、アクチュエータ12(ロッド室12b)から排出された作動油が戻り油としてアクチュエータ12(ヘッド室12a)に戻される。
一方、「排出路22から弁孔31に供給される作動油の圧力」が「供給路20から弁孔31に供給される作動油の圧力」よりも小さい場合(すなわち「アクチュエータ12から排出路22に排出される作動油の圧力」が「ポンプ装置11から供給路20に供給される作動油の圧力」よりも小さい場合)、弁スライダ32は図4に示す排出駆動位置(第1の位置)に配置される。すなわち、供給路20から弁孔31に供給される作動油が貫通孔43を通って第2作動油作用部36を押圧して弁スライダ32を第2の方向D2に移動させ、弁スライダ32は図4に示す排出駆動位置に配置される。これにより、弁スライダ32の第1作動油作用部35は弁座41に密着し、弁孔31と供給路20との間の連通を遮断する。
また弁スライダ32が排出駆動位置に配置されると、排出タンク接続用切欠部37は第2接続孔39及び第3接続孔40に接続され、第2接続孔39は排出路22から排出タンク接続用切欠部37に作動油を導き、第3接続孔40は排出タンク接続用切欠部37からタンク流路23に作動油を導く。
このように排出路22から弁孔31に供給される作動油の圧力が供給路20から弁孔31に供給される作動油の圧力よりも小さい場合、排出路22と排出タンク接続用切欠部37とが連通され、第2接続孔39、第3接続孔40及びタンク流路23と組み合わされて、排出路22と第2タンク15とを連通する第2接続流路34が弁スライダ32によって弁孔31内に規定される。このように本例では、弁孔31及び弁スライダ32によって「排出路22と第2タンク15(排出タンク)とを連通する第2接続流路34を形成可能な流路形成部」が構成される。このようにしてアクチュエータ12から排出路22、第2接続孔39、弁孔31(排出タンク接続用切欠部37(第2接続流路34))、第3接続孔40及びタンク流路23を介して第2タンク15に作動油を送るための流路が形成され、アクチュエータ12から排出された作動油が第2タンク15に排出される。
このように、本例の方向切換弁13によれば「排出路22から弁孔31に供給される作動油の圧力」と「供給路20から弁孔31に供給される作動油の圧力」との大小関係に応じて、弁孔31内に第1接続流路33(図3参照)及び第2接続流路34(図4参照)を規定することができる。したがって、作動油の再生機構として利用可能な第1接続流路33と作動油の排出機構として利用可能な第2接続流路34とを単一の方向切換弁13によって一体的に構成することができ、装置構成を簡素化することができる。
また特に、第1接続流路33を使ってアクチュエータ12から排出される作動油をアクチュエータ12に再生することで、作動油のエネルギーロスを防いで、アクチュエータ12の作動スピードを向上させることができる。また上述のように、再生油として利用する作動油を「アクチュエータ12、排出路22、第1接続孔38、第1接続流路33及び(チェック弁16の下流側における)供給路20」を経由してアクチュエータ12に供給することで、十分な作動油の再生量を確保しつつ、確実に作動油をアクチュエータ12に戻すことができる。さらにアクチュエータ12から排出される作動油を第2タンク15に排出(アンロード)するための流路が、第2接続孔39、排出タンク接続用切欠部37、第3接続孔40及びタンク流路23によって確保されている。そのため掘削時には、当該流路を介してアクチュエータ12から排出される作動油を第2タンク15に排出することで、掘削に必要とされる掘削力を確保することもできる。
なお、作動油の再生機構として利用可能な「第1接続流路33」と作動油の排出機構として利用可能な「第2接続流路34」とを一体的に構成可能な方向切換弁13は、上述の例には限定されない。例えば、上述の実施形態ではポンプ装置11が「単一の作動油供給源」を有する例について説明したが、ポンプ装置11が「複数の作動油供給源」を有するケースにも、そのような方向切換弁13を適用することが可能である。
次に、ポンプ装置11が作動油の供給源を複数具備する油圧システムの一例について、図5〜図11を参照して説明する。
図5は、油圧システム101の機能構成を説明するための回路図である。図6は、図5に示す方向切換弁13の弁構成(図5の符号「C」参照)の一例を示す図である。なお図6は、JIS(Japanese Industrial Standards)に基づく方式で記載されている。
図5に示す建設機械用油圧システム(油圧回路)101は、建設機械(図示なし)に用いられる油圧システムである。この建設機械は、建設作業を行うための機械である。建設機械は、例えば油圧ショベルである。図5に示すように、建設機械用油圧システム101は、ポンプ装置11と、タンク115と、アクチュエータ120と、方向切換弁130とを備える。
ポンプ装置11は、作動油を吐出する容量可変型の油圧ポンプである。ポンプ装置11では、例えば斜板の傾転角が変わることで容量が変わり、容量が変わると入力軸1回転当たりの作動油の吐出量が変わる。ポンプ装置11は、2つのポンプで構成される。ポンプ装置11は、第1吐出ポートを形成する第1ポンプ111と、第2吐出ポートを形成する第2ポンプ112とを備える。ポンプ装置11は、例えばスプリットポンプである。スプリットポンプは、1つの入力軸により、複数のポンプ(第1ポンプ111及び第2ポンプ112)が駆動されるポンプである。スプリットポンプでは、第1ポンプ111と第2ポンプ112とが一体的に構成される。スプリットポンプでは、第1ポンプ111の吐出量と第2ポンプ112の吐出量とが等しい。なお、ポンプ装置11は、スプリットポンプでなくてもよい。第1ポンプ111と第2ポンプ112とは、別体でもよい。第1ポンプ111の入力軸と第2ポンプ112の入力軸とは、共通であってもよいし、共通でなくてもよい。第1ポンプ111の吐出量と第2ポンプ112の吐出量とは、同一であってもよいし、相違してもよい。
タンク115は、作動油を貯留する。タンク115は、ポンプ装置11に作動油を供給する。タンク115には、ポンプ装置11から吐出されてアクチュエータ120を通った作動油が戻される。タンク115には、ポンプ装置11から吐出されてアクチュエータ120を通らない作動油が戻される。
アクチュエータ120は、建設機械を作動させる。アクチュエータ120は、油圧アクチュエータであり、ポンプ装置11から油が供給されることにより駆動する。アクチュエータ120は、第1ポンプ111及び第2ポンプ112の少なくとも一方から作動油が供給されることで駆動する。アクチュエータ120の種類には、油圧モータ(図示なし)と油圧シリンダとがある。建設機械が油圧ショベルの場合、アクチュエータ120の用途には、走行用、旋回用、バケット回動用、アーム起伏用及びブーム起伏用などがある。アクチュエータ120の具体例は次の通りである。[例1]アクチュエータ120は、建設機械を走行させるための油圧モータ(走行用モータ)である。アクチュエータ120は、建設機械が備える下部走行体のクローラ(右側又は左側のクローラ)を駆動するための、右走行用モータ又は左走行用モータである。[例2]アクチュエータ120は、下部走行体に対して上部旋回体を旋回させるための油圧モータ(旋回用モータ)である。[例3]アクチュエータ120は、アームに対してバケットを回動させるための油圧シリンダ(バケット用シリンダ)である。[例4]アクチュエータ120は、ブームに対してアームを起伏(上げ下げ及び回動)させるための油圧シリンダ(アーム用シリンダ)である。[例5]アクチュエータ120は、上部旋回体に対してブームを起伏(上げ下げ及び回動)させるための油圧シリンダ(ブーム用シリンダ)である。なお、アクチュエータ120は、上記[例1]〜[例5]以外のものであってもよく、例えばドーザ作動用の油圧シリンダなどであってもよい。アクチュエータ120は、第1作動油ポート121及び第2作動油ポート122を備える。
第1作動油ポート121及び第2作動油ポート122は、それぞれアクチュエータ120に対する作動油の供給口及び排出口である。第1作動油ポート121に作動油が供給され、且つ、第2作動油ポート122から作動油が排出されることにより、アクチュエータ120は一方側に作動する。具体的には、例えば油圧シリンダが伸び、或いは油圧モータ(図示なし)が一方側に回転する。第2作動油ポート122に作動油が供給され、且つ、第1作動油ポート121から作動油が排出されることにより、アクチュエータ120は他方側(上記「一方側」とは逆側)に作動する。具体的には、例えば油圧シリンダが縮み、或いは油圧モータが他方側に回転する。
方向切換弁130は、アクチュエータ120の動作を制御するための弁である。方向切換弁130は、アクチュエータ120に対して作動油を供給及び排出する弁である。方向切換弁130は、ポンプ装置11の吐出作動油をアクチュエータ120に供給する。方向切換弁130は、アクチュエータ120が排出した作動油をタンク115に排出する。方向切換弁130は、ポンプ装置11からアクチュエータ120に供給される作動油の流量を調整し及び/又は流れ方向を切り換える。方向切換弁130は、第1ポンプ111、第2ポンプ112、アクチュエータ120及びタンク115に接続される。方向切換弁130は、第1ポンプ111とアクチュエータ120との間(間の油路、以下同様)に配置され、第2ポンプ112とアクチュエータ120との間に配置される。第1ポンプ111及び第2ポンプ112(2つのポンプ)から、1つのアクチュエータ120に作動油を供給するために、方向切換弁130は1つで足り、2以上の方向切換弁130は不要である。方向切換弁130は、建設機械用油圧システム101に複数設けられてもよい(図示なし)。方向切換弁130が複数設けられる場合、複数の方向切換弁130は、例えば一体的に構成され、例えばブロック状(略直方体状)に構成される。複数の方向切換弁130全体として「方向切換弁」と称される場合もある。
方向切換弁130の切換位置には、図5及び図6に示すように中立位置130a(図7参照)と、第1作動位置130b(図9及び図10参照)と、第2作動位置130c(図11参照)とがある。本例の方向切換弁130は、第1作動位置130bに配置される場合、図6において符号「D」によって示される弁構成を含む。この弁構成Dでは、アクチュエータ120から排出された作動油である後述の第2アクチュエータ通路162を流れる作動油の圧力と、ポンプ装置11から供給された作動油である後述の第3供給通路153を流れる作動油の圧力との大小関係に応じて流路構成が定まる。
すなわち「排出路として機能する第2アクチュエータ通路162にアクチュエータ120から排出される作動油の圧力」が「ポンプ装置11から第3供給通路153に供給される作動油の圧力」よりも大きい場合、図6において符号「D」で表される弁構成のうち右側の弁構成が採用され、第2アクチュエータ通路162からの作動油がタンク通路145に送られるとともに第1アクチュエータ通路161に送られる(すなわち戻される)。本例では、当該弁構成において、第2アクチュエータ通路162とタンク通路145とをつなぐ流路が局所的に絞られており、第2アクチュエータ通路162から第1アクチュエータ通路161へ作動油が効果的に戻される。一方、「ポンプ装置11から第3供給通路153に供給される作動油の圧力」が「アクチュエータ120から第2アクチュエータ通路162に排出される作動油の圧力」以上の場合、符号「D」で表される弁構成のうち左側の弁構成が採用され、第2アクチュエータ通路162からの作動油は、タンク通路145には送られるが、第1アクチュエータ通路161には送られない(すなわち戻されない)。このように「ポンプ装置11から第3供給通路153に供給される作動油の圧力」と「アクチュエータ120から第2アクチュエータ通路162に排出される作動油の圧力」との大小関係に応じて、アクチュエータ120から排出される作動油がアクチュエータ120に送られる(すなわち戻される)か否かが決定される。
なお、方向切換弁130が第1作動位置130bに配置される場合、アンロード通路141、142は遮断され、ポンプ装置11から供給される作動油は、第3供給通路153、方向切換弁130及び第1アクチュエータ通路161を経由してアクチュエータ120(第1作動油ポート121)に送られる。
一方、方向切換弁130が中立位置130aに配置される場合、図6に示すように、第3供給通路153、第1アクチュエータ通路161、第2アクチュエータ通路162及びタンク通路145は遮断されるが、アンロード通路141、142は連通状態となり、ポンプ装置11から供給される作動油がアンロード通路141、142を介してタンク115に送られる。
また方向切換弁130が第2作動位置130cに配置される場合、図6に示すように、第3供給通路153は第2アクチュエータ通路162に接続され、第1アクチュエータ通路161はタンク通路145に接続され、アンロード通路141、142は遮断される。したがってアクチュエータ120は、方向切換弁130が第2作動位置130cに配置された場合には、方向切換弁130が第1作動位置130bに配置された場合とは逆の作動を行うように駆動される。
上述の方向切換弁130は、図7に示すようにスプール弁によって構成可能である。スプール弁は、スプール孔133(下記)に対するスプール180(下記)の位置(ストローク位置)に応じて、作動油の流量及び方向を変える弁である。方向切換弁130は、スプール180のストローク位置に応じて、切換位置を切り換える。図7に示すように、方向切換弁130は、切換弁本体131と、スプール孔133と、通路(141〜162)と、チェック弁171、172と、スプール180とを備える。
切換弁本体131は、スプール孔133及び通路(141〜162)が形成される部分である。切換弁本体131は、ブロック状(塊状)である。
スプール孔133は、切換弁本体131(の内部)に形成される。スプール孔133は、スプール180を差し込み可能な孔である。
通路(141〜162)は、作動油が流れる流路(油路、配管)である。通路(141〜162)は、切換弁本体131(の内部)に形成される。通路(141〜162)は複数設けられ、複数の通路(141〜162)はそれぞれスプール孔133に接続してスプール孔133に開口する。通路(141〜162)のスプール孔133への開口は、例えばスプール孔133の周方向に延びる。通路(141〜162)は、切換弁本体131の外部と連通するように、切換弁本体131の表面に開口する(図示なし)。通路(141〜162)は、ポンプ装置11から作動油が供給されるアンロード通路141、142と、タンク115に連通するタンク通路145と、供給通路151〜153と、アクチュエータ通路161、162とを備える。
アンロード通路141、142は、図5に示すポンプ装置11の吐出作動油を、アクチュエータ120に供給せずに、タンク115に戻すためのバイパス通路であり、一部がスプール孔133によって構成される。但し、例えばアンロード通路141、142と他の通路とが合流する場合(図示なし)は、アクチュエータ120から排出された作動油が、アンロード通路141、142を流れてもよい。また、例えばアンロード通路141、142から他の通路が分岐する場合(図示なし)は、アンロード通路141、142からアクチュエータ120に作動油が供給されてもよい。本例では所謂デュアルバイパス方式が採用され、2本のアンロード通路141、142(第1アンロード通路141及び第2アンロード通路142)が設けられている。
第1アンロード通路141は、第1ポンプ111に接続され、第1ポンプ111から作動油が供給される。第1アンロード通路141は、タンク115に接続される。第1アンロード通路141は、上流側第1アンロード通路141aと、下流側第1アンロード通路141bとを備える。上流側第1アンロード通路141aは、第1アンロード通路141のうち、スプール孔133よりも上流側(第1ポンプ111側)の通路である。下流側第1アンロード通路141bは、第1アンロード通路141のうち、スプール孔133よりも下流側(タンク115側)の通路である。
第2アンロード通路142は、第2ポンプ112に接続され、第2ポンプ112から作動油が供給される。第2アンロード通路142は、タンク115に接続される。第2アンロード通路142は、上流側第2アンロード通路142aと、下流側第2アンロード通路142bとを備える。上流側第2アンロード通路142aは、第2アンロード通路142のうち、スプール孔133よりも上流側(第2ポンプ112側)の通路である。下流側第2アンロード通路142bは、第2アンロード通路142のうち、スプール孔133よりも下流側(タンク115側)の通路である。
タンク通路145は、タンク115に接続されており、アクチュエータ120から排出された作動油をタンク115に戻すための通路である。
供給通路151〜153は、ポンプ装置11の吐出作動油を、アクチュエータ120に供給するための通路である。供給通路151〜153は、第1供給通路151と、第2供給通路152と、第3供給通路153とを備える。
第1供給通路151は、第1ポンプ111の吐出作動油を、アクチュエータ120に供給するための通路である(但し、第3供給通路153は第1供給通路151に含まれない)。第1供給通路151は、第1ポンプ111に接続される。第1供給通路151は、第1アンロード通路141(上流側第1アンロード通路141a)に接続される。第1供給通路151の第1アンロード通路141への接続は、方向切換弁130の外部で行われる(方向切換弁130の内部で行われてもよい)。
第2供給通路152は、第2ポンプ112の吐出作動油を、アクチュエータ120に供給するための通路である(但し、第3供給通路153は第2供給通路152に含まれない)。第2供給通路152は、第2ポンプ112に接続される。第2供給通路152は、第2アンロード通路142(上流側第2アンロード通路142a)に接続される。第2供給通路152の第2アンロード通路142への接続は、方向切換弁130の外部で行われる(方向切換弁130の内部で行われてもよい)。
第3供給通路153は、ポンプ装置11の(第1ポンプ111及び第2ポンプ112の少なくとも一方の)吐出作動油を、アクチュエータ120に供給するための通路である。以下では、第1ポンプ111及び第2ポンプ112の少なくとも一方を「ポンプ装置11」という。第3供給通路153は、第1供給通路151及び第2供給通路152に接続される(連通する)。第3供給通路153には、第1供給通路151を流れる作動油と第2供給通路152を流れる作動油とが合流した作動油が流れる。或いは、第3供給通路153には、第1供給通路151及び第2供給通路152のうち一方を流れる作動油のみが流れる。図7に示すように、第3供給通路153は第1ブリッジ通路153a及び第2ブリッジ通路153bを備え、第1ブリッジ通路153a及び第2ブリッジ通路153bは第1供給通路151及び第2供給通路152のうち少なくともいずれか一方に接続される(連通する)。第1ブリッジ通路153aは、ポンプ装置11(図5参照)の吐出作動油を、第1アクチュエータ通路161に供給するための通路である。第2ブリッジ通路153bは、ポンプ装置11(図5参照)の吐出作動油を、第2アクチュエータ通路162に供給するための通路である。
アクチュエータ通路161、162は、図5に示すように、第3供給通路153を流れる作動油を、アクチュエータ120に供給するための通路である。アクチュエータ通路161、162は、アクチュエータ120に接続される。アクチュエータ通路161、162は、第1アクチュエータ通路161と、第2アクチュエータ通路162とを備える。第1アクチュエータ通路161は、第1作動油ポート121に接続される。第2アクチュエータ通路162は、第2作動油ポート122に接続される。
チェック弁171、172は、逆流を防ぐ弁である。チェック弁171、172は、第1チェック弁171と、第2チェック弁172とを備える。第1チェック弁171は、第1供給通路151に配置され、第3供給通路153から第1供給通路151への作動油の逆流を防ぐ。第2チェック弁172は、第2供給通路152に配置され、第3供給通路153から第2供給通路152への作動油の逆流を防ぐ。
スプール180は、図7に示すようにスプール孔133に挿入され、後述のように弁体(図3及び図4の符号「30」参照)と同様の機能を果たす。スプール180は、略円柱状である。スプール180の軸方向(略円柱の中心軸の方向)を、スプール軸方向Aとする。スプール軸方向Aにおける一方側を一方側A1、他方側を他方側A2とする。スプール180は、スプール孔133に対してスプール軸方向Aにスライド(ストローク)自在である。なお図9及び図10は、スプール180のストローク位置(スプール孔133に対するスプール180の位置)が他方側A2の端の位置である状態(スプール180が最も他方側A2にストロークした状態)を示す。図11は、スプール180のストローク位置が一方側A1の端の位置である状態を示す。
このスプール180は、図7に示す複数の通路(141〜162)の接続を切り換える。スプール180は、第3供給通路153(第1供給通路151又は第2供給通路152)と、アクチュエータ通路161、162と、の接続を切り換える。スプール180は、アクチュエータ通路161、162と、タンク通路145と、の接続を切り換える。スプール180は、上流側第1アンロード通路141aと、下流側第1アンロード通路141bと、の接続を切り換える。スプール180は、上流側第2アンロード通路142aと、下流側第2アンロード通路142bと、の接続を切り換える。
このスプール180は、通路(141〜162)同士の接続の有無及び接続の開度(弁開度)を切り換える。さらに詳しくは、スプール180は、通路(141〜162)を「遮断状態」並びに「接続状態」(「全開状態」及び「絞り状態」)のいずれかの状態にする。「遮断状態」は、通路(141〜162)同士が接続されていない状態(遮断された状態)である。「接続状態」は、通路(141〜162)同士が接続された状態(連通された状態)である。この「接続状態」には、「全開状態」と「絞り状態」とがある。「全開状態」は、通路(141〜162)同士の流路の開度が最大の状態(スプール180を一方側A1の端から他方側A2の端までストロークさせたときに開度が様々に変化するところ、この開度が最大の状態)である。例えば、「全開状態」は、通路(141〜162)同士の流路が絞られていない状態である。「絞り状態」は、通路(141〜162)同士の流路が、上記「全開状態」よりも絞られた状態(遮断状態を除く)である。
このスプール180は、図8に示すように、複数の切欠部181と、複数のランド部183とを備える。切欠部181とランド部183とは、スプール軸方向Aに交互に配置される(形成される)。
切欠部181は、図7に示す通路(141〜162)同士(通路間)を接続させる。切欠部181(図8参照)は、通路(141〜162)のスプール孔133への開口同士を接続させる。以下、スプール孔133への開口を、「開口」という。切欠部181は、通路(141〜162)同士を、スプール孔133を介して接続させる。図8に示すように、切欠部181は、ランド部183に対して、スプール180の径方向内側に凹む部分である。切欠部181は、複数設けられる。切欠部181は、第1アンロード通路用切欠部181aと、第2アンロード通路用切欠部181bと、第1アクチュエータ通路用切欠部181cと、第2アクチュエータ通路用切欠部181dとを備える。第1アンロード通路用切欠部181aは、上流側第1アンロード通路141aと下流側第1アンロード通路141bとを接続させる。第2アンロード通路用切欠部181bは、上流側第2アンロード通路142aと下流側第2アンロード通路142bとを接続させる。第1アクチュエータ通路用切欠部181cは、第3供給通路153(第1ブリッジ通路153a)と第1アクチュエータ通路161とを接続させる。第2アクチュエータ通路用切欠部181dは、第3供給通路153(第2ブリッジ通路153b)と第2アクチュエータ通路162とを接続させる。
ランド部183は、図7に示す通路(141〜162)同士が接続されない状態(遮断状態)にする。ランド部183(図8参照)は、切欠部181(図8参照)による通路(141〜162)同士の接続が行われないようにする。ランド部183は、スプール孔133の内面に接触する。ランド部183は、通路(141〜162)の開口を塞ぐ。又は、ランド部183は、異なる通路(141〜162)間のスプール孔133を塞ぐ。ランド部183は、通路(141〜162)同士を絞り状態にする。ランド部183は、通路(141〜162)の開口を、全開状態よりも狭くする。図8に示すように、ランド部183は、複数設けられる。ランド部183は、アンロード通路用ランド部183a、183b、183cを備える。
アンロード通路用ランド部183a、183b、183cは、アンロード通路141、142を遮断可能である(遮断状態にすることが可能である)。アンロード通路用ランド部183a、183b、183cは、第1アンロード通路用ランド部183aと、第2アンロード通路用ランド部183bと、第3アンロード通路用ランド部183cとを備える。第1アンロード通路用ランド部183aは、図9及び図10に示す第1作動位置130bのときに、第1アンロード通路141を遮断状態又は絞り状態(図示なし)にする。第2アンロード通路用ランド部183bは、図11に示す第2作動位置130cのときに、第2アンロード通路142を遮断状態又は絞り状態(図示なし)にする。
第3アンロード通路用ランド部183cは、第1アンロード通路141を遮断可能(図11参照)、且つ、第2アンロード通路142を遮断可能(図9及び図10参照)である(2つの用途に使われる、共通化できる)。第3アンロード通路用ランド部183cは、図9及び図10に示す第1作動位置130bのときに、第2アンロード通路142を遮断状態又は絞り状態(図示なし)にする。第3アンロード通路用ランド部183cは、図11に示す第2作動位置130cのときに、第1アンロード通路141を遮断状態又は絞り状態(図示なし)にする。
また本例のスプール180は、図1〜図4を参照して既に説明した弁スライダ32、弁シール部51及び弁基礎部50を含む流路切換部185を有する。図7に示すように、スプール180の端部のうちスプール軸方向Aの他方側A2の端部(特に第2アンロード通路用切欠部181bよりもスプール軸方向Aの他方側A2の端部)は中空構造を有し、当該端部の内部には上述した弁孔31が設けられている。弁スライダ32は、弁孔31内にスライド自在に配置され、弁孔31の周壁上を摺動するように設けられている。弁基礎部50は、大部分が弁孔31内に配置され、弁孔31を塞ぐようにスプール180の他方側A2の端部に固定的に設けられる。弁シール部51は、弁基礎部50によって貫通され、弁孔31の周壁と弁基礎部50との間を封止するように弁孔31の周壁と弁基礎部50との間に固定的に設けられる。なお図示は省略するが、弁スライダ32と弁基礎部50との間にはスプリング(弾性体)が設けられ、弁スライダ32は、当該スプリングによって弁基礎部50から離間する方向(スプール軸方向Aの一方側A1)に付勢される。
弁スライダ32のスプール軸方向Aの一方側A1の端面と他方側A2の端面との間には、弁スライダ32を貫通する貫通孔43が形成されている。弁スライダ32の他方側A2の端面は、第3供給通路153(第2ブリッジ通路153b)から弁孔31に供給され貫通孔43を通った作動油によって力が作用する第2作動油作用部36を構成する。
弁孔31を内部に形成するスプール180の壁部には、スプール180の外部と内部(すなわち弁孔31)とを連通する第4接続孔54、第5接続孔55、第6接続孔56及び第7接続孔57が、スプール軸方向Aの一方側A1から他方側A2に向かって順次形成されている。第6接続孔56は、第2アクチュエータ通路用切欠部181dに形成されている。第4接続孔54及び第5接続孔55は、第2アクチュエータ通路用切欠部181dよりもスプール軸方向Aの一方側A1において、第2アンロード通路用切欠部181bと第2アクチュエータ通路用切欠部181dとの間のランド部183に形成されている。第7接続孔57は、第2アクチュエータ通路用切欠部181dよりもスプール軸方向Aの他方側A2のランド部183に形成される。なお第4接続孔54、第5接続孔55、第6接続孔56及び第7接続孔57の形状は、特に限定されない。
(通路(141〜162)の配置)
図7に示す通路(141〜162)の開口(スプール孔133への開口)は、スプール軸方向Aの一方側A1から他方側A2の順に、例えば「一方側A1のタンク通路145、第1アクチュエータ通路161、第1ブリッジ通路153a(一方側A1の第3供給通路153)、アンロード通路141、142、第2ブリッジ通路153b(他方側A2の第3供給通路153)、第2アクチュエータ通路162、他方側A2のタンク通路145」の順に並ぶ。一方側A1のタンク通路145の開口と、他方側A2のタンク通路145の開口とは、切換弁本体131の内部で連通する(切換弁本体131の内部で連通しなくてもよい)。
(アンロード通路141、142の配置)
アンロード通路141、142は、次のように配置される。アンロード通路141、142は、スプール軸方向Aにおけるスプール孔133(図7参照)の寸法(スプール180の寸法)が大きくなりすぎることを抑制できるように配置される。具体的には次の通りである。
(アンロード通路141、142の配置順)
アンロード通路141、142は、第3アンロード通路用ランド部183cの共通化ができるように配置される。具体的には、第1アンロード通路141と第2アンロード通路142とは、隣り合う(スプール軸方向Aに隣り合う、以下同様)ように配置される(「隣り合う」については下記参照)。例えば、上流側第1アンロード通路141aと上流側第2アンロード通路142aとは、隣り合うように配置される。例えば、下流側第1アンロード通路141bと上流側第1アンロード通路141aとは、隣り合うように配置される。例えば、上流側第2アンロード通路142aと下流側第2アンロード通路142bとは、隣り合うように配置される。
ここで、通路αと通路βとが「隣り合う」とは、次の[配置例1]又は[配置例2]のように配置されることである。[配置例1]通路αと通路βとの間に、他の通路(通路α及び通路β以外の通路)が配置されない。スプール孔133(図7参照)では、通路αの開口(スプール孔133への開口)と、通路βの開口と、の間に他の通路の開口が配置されない。[配置例2]通路αと通路βとがスプール軸方向Aに順番に配置される。さらに詳しくは、スプール軸方向Aの一方側A1から他方側A2の順に、通路αの次に通路βが配置される(又は、通路βの次に通路αが配置される)。スプール孔133(図7参照)では、通路αの開口と通路βの開口とがスプール軸方向Aに順番に配置される。
(作動)
図5に示す建設機械用油圧システム101は、次のように作動する。方向切換弁130は、方向切換弁130の操作(建設機械の操縦者による操作、例えばレバー操作)に応じて作動する。この操作に応じて、方向切換弁130は、中立位置130aと、第1作動位置130bと、第2作動位置130cとを切り換える。この操作に応じて、図7に示すスプール180は、ストローク位置を変える。その結果、スプール180は、通路(141〜162)同士の接続の有無及び接続の開度(弁開度)を切り換える。その結果、方向切換弁130は、アクチュエータ120への作動油の供給及び排出の有無、及びアクチュエータ120に対して供給及び排出する作動油の流量を調整する。
(中立位置130a)
切換位置が中立位置130aのときの方向切換弁130は、アクチュエータ120に対する作動油の供給及び排出をしない。方向切換弁130の切換位置が中立位置130aのとき、スプール180は図7に示すスプール孔133内の第2の位置に配置され、方向切換弁130などは次のように作動する。[作動1a]図7に示すように、スプール180は第1アンロード通路141の遮断又は絞りを解除し、方向切換弁130は第1アンロード通路141を全開状態にする。具体的には、上流側第1アンロード通路141aと下流側第1アンロード通路141bとを、第1アンロード通路用切欠部181a(図8参照)を介して、全開状態にする。作動油は、上流側第1アンロード通路141aから下流側第1アンロード通路141bに流入する。[作動1b]スプール180は第2アンロード通路142の遮断又は絞りを解除し、方向切換弁130は第2アンロード通路142を全開状態にする。具体的には、方向切換弁130は、上流側第2アンロード通路142aと下流側第2アンロード通路142bとを、第2アンロード通路用切欠部181b(図8参照)を介して、全開状態にする。作動油は、上流側第2アンロード通路142aから下流側第2アンロード通路142bに流入する。[作動1c]方向切換弁130は、第1ブリッジ通路153aを遮断状態にする。[作動1d]方向切換弁130は、タンク通路145を遮断状態にする。
[作動1e]第2ブリッジ通路153bは第4接続孔54を介して弁孔31に連通し、第2ブリッジ通路153bから第4接続孔54を介して弁孔31に流入した作動油が、貫通孔43を通って第2作動油作用部36に作用する。これにより弁スライダ32は、スプール軸方向Aの一方側A1(図7の左側)に移動する。なお、第5接続孔55は第2ブリッジ通路153bと第2アクチュエータ通路162との間に配置され、第6接続孔56は第2アクチュエータ通路162と連通し、第7接続孔57は第2アクチュエータ通路162とタンク通路145との間に配置される。
[作動1f]その結果、図5に示すポンプ装置11の吐出作動油は、方向切換弁130からアクチュエータ120に供給されない。このように第2の位置に配置されるスプール180はアンロード通路141、142の遮断又は絞りを解除し、ポンプ装置11の吐出作動油は、アンロード通路141、142を通り、タンク115(図5参照)に戻される。[作動1g]また第2アクチュエータ通路162と第2ブリッジ通路153bとの間は、流路切換部185(弁スライダ32)により遮断される。
(第1作動位置130b)
切換位置が第1作動位置130bのときの方向切換弁130は、アクチュエータ120に対する作動油の供給及び排出をする。方向切換弁130の切換位置が第1作動位置130bのとき、スプール180は図9及び図10に示すスプール孔133内の第1の位置に配置され、方向切換弁130などは次のように作動する。[作動2a]スプール180は第1アンロード通路141を遮断し又は絞り、方向切換弁130は第1アンロード通路141を遮断状態又は絞り状態(図示なし)にする。具体的には、方向切換弁130は、上流側第1アンロード通路141aと下流側第1アンロード通路141bとを、第1アンロード通路用ランド部183aにより、遮断状態又は絞り状態にする。[作動2b]スプール180は第2アンロード通路142を遮断し又は絞り、方向切換弁130は第2アンロード通路142を遮断状態又は絞り状態(図示なし)にする。具体的には、方向切換弁130は、上流側第2アンロード通路142aと下流側第2アンロード通路142bとを、第3アンロード通路用ランド部183cにより、遮断状態又は絞り状態にする。[作動2c]方向切換弁130は、第1ブリッジ通路153a(第3供給通路153)と、第1アクチュエータ通路161とを接続状態にする。具体的には、スプール180に形成される第1アクチュエータ通路用切欠部181cが第1ブリッジ通路153a(第3供給通路153)及び第1アクチュエータ通路161に接続し、第1アクチュエータ通路用切欠部181cを介して第1ブリッジ通路153a(第3供給通路153)と第1アクチュエータ通路161とが接続される。[作動2d]スプール180は、第2アクチュエータ通路162とタンク通路145とをつなぐ流路(第2接続流路)を第2アクチュエータ通路用切欠部181dによって規定し、方向切換弁130は、第2アクチュエータ通路162とタンク通路145とを接続状態にする。[作動2e]その結果、第1供給通路151及び第2供給通路152を流れる作動油は、第3供給通路153で合流する。第3供給通路153を流れる作動油は、第1アクチュエータ通路161を介してアクチュエータ120(第1作動油ポート121;図5参照)に供給される。その結果、アクチュエータ120が一方側に作動する。
[作動2f]また、第4接続孔54は第2ブリッジ通路153bに接続され、第5接続孔55は第2アクチュエータ通路162に接続され、第6接続孔56は第2アクチュエータ通路162とタンク通路145との間に配置され、第7接続孔57はタンク通路145に接続される。
[作動2g]「第2アクチュエータ通路162を流れる作動油の圧力」が「第2ブリッジ通路153bを流れる作動油の圧力」以下の場合、図9に示すように、弁スライダ32は、スプール軸方向Aの一方側A1(図9の左側)に移動して、第2アクチュエータ通路162と第2ブリッジ通路153bとの間を遮断する。これによりアクチュエータ120(第2作動油ポート122)から排出された作動油は、第2ブリッジ通路153bに送られることなく、第2アクチュエータ通路162及び第2アクチュエータ通路用切欠部181d(第2接続流路34)を介してタンク通路145に流れ込み、タンク115(図5参照)に送られる。このように本例では、スプール180(第2アクチュエータ通路用切欠部181d)によって「第2アクチュエータ通路162(排出路)とタンク115(排出タンク)とを連通する第2接続流路34を形成可能な流路形成部」が構成される。
[作動2h]一方、「第2アクチュエータ通路162を流れる作動油の圧力」が「第2ブリッジ通路153bを流れる作動油の圧力」よりも大きい場合、図10に示すように、弁スライダ32は、スプール軸方向Aの他方側A2(図10の右側)に移動し、弁孔31内には、第4接続孔54と第5接続孔55とを連通する第1接続流路33が形成される。したがって、第2アクチュエータ通路162と第2ブリッジ通路153bとは、第5接続孔55、第1接続流路33(弁孔31)及び第4接続孔54を介して連通される。これによりアクチュエータ120(第2作動油ポート122)から排出された作動油は、第2アクチュエータ通路162及び第2アクチュエータ通路用切欠部181dを介してタンク通路145に流れ込んでタンク115に送られるとともに、第5接続孔55、第1接続流路33(弁孔31)及び第4接続孔54を介して第2ブリッジ通路153bに送られる。第2アクチュエータ通路162から第2ブリッジ通路153bに送られる作動油は、第1ブリッジ通路153a及び第1アクチュエータ通路161を介して再びアクチュエータ120に送られる(戻される)。
このように「第2アクチュエータ通路162(排出路)から弁孔31に供給される作動油の圧力」と「第2ブリッジ通路153b(供給路)から弁孔31に供給される作動油の圧力」との大小関係に応じて、方向切換弁130の流路切換部185(弁スライダ32)により第1接続流路33が規定される。また方向切換弁130(第2アクチュエータ通路用切欠部181d)によって、第2アクチュエータ通路162(排出路)とタンク通路145(タンク115(排出タンク))とを連通する流路(第2接続流路)が規定される。したがって、作動油の再生機構として利用可能な第1接続流路33と作動油の排出機構として利用可能な第2接続流路とを方向切換弁130によって一体的に構成することができる。
(第2作動位置130c)
切換位置が第2作動位置130cのときの方向切換弁130は、アクチュエータ120に対する作動油の供給及び排出をする。このとき、方向切換弁130は、切換位置が第1作動位置130bの場合とは逆側(他方側)にアクチュエータ120が作動するように、アクチュエータ120に対する作動油の供給及び排出をする。方向切換弁130の切換位置が第2作動位置130cのとき、スプール180は図11に示すスプール孔133内の第3の位置に配置され、方向切換弁130などは次のように作動する。[作動3a]図11に示すように、方向切換弁130は、第1アンロード通路141を、遮断状態又は絞り状態(図示なし)にする。具体的には、方向切換弁130は、上流側第1アンロード通路141aと下流側第1アンロード通路141bとを、第3アンロード通路用ランド部183c(図7参照)により、遮断状態又は絞り状態にする。[作動3b]方向切換弁130は、第2アンロード通路142を、遮断状態又は絞り状態(図示なし)にする。具体的には、方向切換弁130は、上流側第2アンロード通路142aと下流側第2アンロード通路142bとを、第2アンロード通路用ランド部183b(図7参照)により、遮断状態又は絞り状態にする。[作動3c]方向切換弁130は、第1ブリッジ通路153aを遮断状態にする。具体的には、第1アンロード通路用ランド部183aによって第1ブリッジ通路153aが遮断され、当該第1ブリッジ通路153aと第1アクチュエータ通路161との間が遮断される。[作動3d]方向切換弁130は、第2ブリッジ通路153b(第3供給通路153)と、第2アクチュエータ通路162とを接続状態にする。具体的には、第2アクチュエータ通路用切欠部181dが第2ブリッジ通路153b(第3供給通路153)及び第2アクチュエータ通路162に接続され、第2アクチュエータ通路用切欠部181dを介して第2ブリッジ通路153b(第3供給通路153)と第2アクチュエータ通路162とが接続される。[作動3e]方向切換弁130は、第1アクチュエータ通路161とタンク通路145とを接続状態にする。具体的には、第1アクチュエータ通路用切欠部181cが第1アクチュエータ通路161及びタンク通路145に接続され、第1アクチュエータ通路用切欠部181cを介して第1アクチュエータ通路161とタンク通路145とが接続される。
[作動3f]第4接続孔54は、第2アンロード通路142(下流側第2アンロード通路142b)と第2ブリッジ通路153bとの間に配置される。第5接続孔55は、第2ブリッジ通路153bに接続される。第6接続孔56は、第2ブリッジ通路153b及び第2アクチュエータ通路162に接続される。第7接続孔57は、第2アクチュエータ通路162に接続される。
[作動3g]その結果、第1供給通路151及び第2供給通路152を流れる作動油は、第3供給通路153において合流する。第3供給通路153(第2ブリッジ通路153b)を流れる作動油は、第2アクチュエータ通路用切欠部181d及び第2アクチュエータ通路162を介して、アクチュエータ120(第2作動油ポート122;図5参照)に供給される。アクチュエータ120(第1作動油ポート121)から排出された作動油は、図11に示す第1アクチュエータ通路161及び第1アクチュエータ通路用切欠部181cを介して、タンク通路145に流入し、図5に示すタンク115に送られる。その結果、アクチュエータ120が他方側に作動する。
[作動3h]なお第2ブリッジ通路153b及び第2アクチュエータ通路162は第2アクチュエータ通路用切欠部181dを介して連通され、第2ブリッジ通路153bから第2アクチュエータ通路162に作動油が供給されるため、「第2ブリッジ通路153bを流れる作動油の圧力」は「第2アクチュエータ通路162を流れる作動油の圧力」以上となる。この場合、弁スライダ32は、スプール軸方向Aの一方側A1(図11の左側)に移動し、第5接続孔55、第6接続孔56及び第7接続孔57を閉じる(塞ぐ)。
本発明は、上述の個々の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、実施形態及び変形例が相互に組み合わされてもよく、各種の変形が加えられてもよい。特許請求の範囲において特定されている内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想及び趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
10 油圧システム
11 ポンプ装置
12 アクチュエータ
12a ヘッド室
12b ロッド室
13 方向切換弁
14 第1タンク
15 第2タンク
16 チェック弁
20 供給路
21 アンロード通路
22 排出路
23 タンク流路
30 弁体
31 弁孔
32 弁スライダ
33 第1接続流路
34 第2接続流路
35 第1作動油作用部
36 第2作動油作用部
37 排出タンク接続用切欠部
38 第1接続孔
39 第2接続孔
40 第3接続孔
41 弁座
42a 第1弁ランド部
42b 第2弁ランド部
43 貫通孔
50 弁基礎部
51 弁シール部
54 第4接続孔
55 第5接続孔
56 第6接続孔
57 第7接続孔
101 建設機械用油圧システム
111 第1ポンプ
112 第2ポンプ
115 タンク
120 アクチュエータ
121 第1作動油ポート
122 第2作動油ポート
130 方向切換弁
130a 中立位置
130b 第1作動位置
130c 第2作動位置
131 切換弁本体
133 スプール孔
141 第1アンロード通路
141a 上流側第1アンロード通路
141b 下流側第1アンロード通路
142 第2アンロード通路
142a 上流側第2アンロード通路
142b 下流側第2アンロード通路
145 タンク通路
151 第1供給通路
152 第2供給通路
153 第3供給通路
153a 第1ブリッジ通路
153b 第2ブリッジ通路
161 第1アクチュエータ通路
162 第2アクチュエータ通路
171 第1チェック弁
172 第2チェック弁
180 スプール(弁体)
181 切欠部
181a 第1アンロード通路用切欠部
181b 第2アンロード通路用切欠部
181c 第1アクチュエータ通路用切欠部
181d 第2アクチュエータ通路用切欠部
183 ランド部
183a 第1アンロード通路用ランド部
183b 第2アンロード通路用ランド部
183c 第3アンロード通路用ランド部
185 流路切換部

Claims (6)

  1. 弁体に形成される弁孔と、
    前記弁孔、アクチュエータ及びポンプ装置に接続され、前記ポンプ装置から作動油が供給される供給路と、
    前記アクチュエータ及び前記弁孔に接続され、前記アクチュエータから作動油が排出される排出路と、
    前記弁孔内において移動可能に設けられ、前記供給路から前記弁孔に供給される作動油の圧力と、前記排出路から前記弁孔に供給される作動油の圧力とに応じて、前記弁孔内における配置位置が定まる弁スライダであって、前記排出路から前記弁孔に供給される作動油の圧力が前記供給路から前記弁孔に供給される作動油の圧力よりも大きい場合、前記排出路と前記供給路とを連通する第1接続流路を前記弁孔内に規定する位置に配置される弁スライダと、
    前記排出路と排出タンクとを連通する第2接続流路を形成可能な流路形成部と、を備え
    前記弁スライダは、
    前記第2接続流路の少なくとも一部を構成する排出タンク接続用切欠部を有し、
    前記排出路から前記弁孔に供給される作動油の圧力が前記供給路から前記弁孔に供給される作動油の圧力よりも大きい場合には、前記排出路と前記排出タンク接続用切欠部との間の連通を遮断する、方向切換弁。
  2. 前記弁スライダは、
    前記弁孔内において第1の方向及び第2の方向に移動可能であり、
    前記排出路から前記弁孔に供給される作動油によって第1の方向の力が作用する第1作動油作用部と、前記供給路から前記弁孔に供給される作動油によって第2の方向の力が作用する第2作動油作用部とを有する請求項1に記載の方向切換弁。
  3. 前記弁体には、前記弁孔と連通する第1接続孔、第2接続孔及び第3接続孔が形成され、
    前記第1接続孔は、前記排出路に接続され、前記排出路から前記第1作動油作用部に作動油を導き、
    前記第2接続孔は、前記排出路に接続され、
    前記第3接続孔は、前記排出タンクに連通し、
    前記弁スライダは、
    前記排出路から前記弁孔に供給される作動油の圧力が前記供給路から前記弁孔に供給される作動油の圧力よりも小さい場合、前記排出タンク接続用切欠部を前記第2接続孔及び前記第3接続孔に接続し、
    前記排出路から前記弁孔に供給される作動油の圧力が前記供給路から前記弁孔に供給される作動油の圧力よりも大きい場合には、前記排出路から前記弁孔に供給される作動油の圧力が前記供給路から前記弁孔に供給される作動油の圧力よりも小さい場合よりも、前記第2接続孔と前記排出タンク接続用切欠部との間の連通を制限する請求項に記載の方向切換弁。
  4. 前記弁スライダは、
    前記排出路から前記弁孔に供給される作動油の圧力が前記供給路から前記弁孔に供給される作動油の圧力よりも小さい場合、前記供給路と前記弁孔との間の境界を形成する前記弁体に設けられる弁座に密着する第1の位置に移動し、
    前記排出路から前記弁孔に供給される作動油の圧力が前記供給路から前記弁孔に供給される作動油の圧力よりも大きい場合、前記弁座から離間する第2の位置に移動する請求項1〜のいずれか一項に記載の方向切換弁。
  5. 前記弁スライダは、前記弁体のうち前記弁孔を形成する周壁上を摺動する第1弁ランド部及び第2弁ランド部を有し、
    前記第1弁ランド部と前記第2弁ランド部との間に前記排出タンク接続用切欠部が設けられる請求項1〜4のいずれか一項に記載の方向切換弁。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の方向切換弁と、
    前記方向切換弁の前記供給路に接続されるポンプ装置と、
    前記方向切換弁の前記供給路及び前記排出路に接続されるアクチュエータと、
    前記方向切換弁の前記第2接続流路に連通する排出タンクと、を備える油圧システム。
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