JP6731288B2 - 切換弁および薪割装置 - Google Patents

Description

この発明は、切換弁および薪割装置に関する。

薪割装置には、カッタヘッドを油圧式のシリンダによって駆動して薪を破砕するものがある。このような薪割装置は、油圧ポンプからシリンダへ圧油を供給するが、シリンダの伸縮を作業者の手動操作で行えるように、油圧ポンプとシリンダとの間に手動操作によって切換可能な３位置の切換弁を備えている。

切換弁は、ハウジング内に軸方向へ移行可能なスプールと、スプールを操作するためのレバーと、スプールを中立位置へ位置決めするばねとを備えている。そして、切換弁は、中立位置では、油圧ポンプをタンクへ連通させてアンロードするとともに、シリンダ内の伸側の作動室と圧側の作動室を閉鎖して、シリンダを停止させる。

スプールが中立位置から一方側へ移動させられると、切換弁は、圧側の作動室を油圧ポンプに連通する一方、伸側の作動室をタンクに連通させて、シリンダを伸長作動させる。すると、カッタヘッドは、シリンダによって薪側へ移動して薪が破砕される。

反対に、スプールが中立位置から他方側へ移動させられると、切換弁は、伸側の作動室を油圧ポンプに連通する一方、圧側の作動室をタンクに連通して、シリンダを収縮作動させる。すると、カッタヘッドは、破砕した薪から遠ざかる方向へ移動して次の薪を薪割装置へ設置するための空隙を設ける。

このように、スプールを手動操作して切換弁を順次切換えて薪を連続破砕できるが、カッタヘッドを薪から遠ざける場合に、作業者が絶えずばねの附勢力に抗してレバーを操作し、スプールを他方側へ押し続けるのでは作業効率が悪く、作業者の負担も大きい。

そこで、薪割装置には、デテント機構を採用してスプールを他方側の位置で保持できるようにした切換弁が採用される場合がある。このような切換弁は、デテント機構でシリンダを収縮させる位置へスプールを保持するので、シリンダを収縮させる間中に作業者がレバーを押し続ける必要がなく、また、シリンダが最収縮すると油圧ポンプの圧力の利用でデテント機構によるスプールの保持を解除するようになっている（たとえば、特許文献１参照）。

ところが、前述の切換弁では、デテント機構によるスプールの保持を解除するための特別な機構が必要であり、装置が複雑化してしまう。そこで、ばねでスプールを中立位置へ戻す構造と、スプール自体にパイロット圧を作用させてデテント機構によるスプールの保持を解除する構造（たとえば、特許文献２参照）とを併用する構造が考えられる。

特開平６−２７２７８８号公報 特開２００４−３４７００９号公報

このようにすると、スプールにパイロット圧を作用させてデテント機構の解除ができるとともに、スプールを中立位置へ復帰させえるが、このような構造を採用すると、高圧のパイロット圧がスプールを中立位置へ戻すまで継続して作用し続けるため、附勢するばねの附勢力と相まって、スプールが勢いよく中立位置へ戻される。

このようにデテント機構が解除されてスプールが中立位置へ復帰する際に、スプールが勢いよく中立位置へ戻されると、スプールが中立位置を乗り越えて戻ってしまう。これを防止するにはばねの附勢力を大きくしておく必要があるから、スプールの位置を切換えるレバーの操作に大きな力を要し操作性の悪化を招いてしまう。

また、デテント機構の解除時におけるスプールの中立位置への移動速度が速くなるので、スプール周りのシール条件が悪化して、切換弁のシールが難しくなる問題もある。この切換弁の場合、手動でスプールを中立位置からハウジングから引き出す操作を行うが、手動によるスプールの移動速度に比較してばねによるスプールの中立位置への移動速度は速い。スプールとスプールを収容するハウジングとの間をシールする場合、スプールのハウジングに対する移動速度が速くなればなるほどスプール外周に付着する油膜が厚くなる。したがって、手動操作時にハウジング内へスプールが引き入れられる際の油膜は、ばねでハウジング外へスプールが戻される際の油膜よりも薄いので、ハウジング内の油が外へ持ち出されてしまう現象が生じ、シール条件は良好とは言い難い。

さらに、ばねの附勢力が大きいために、デテント機構の解除時にスプールの中立位置への移動速度が速く、レバーがスプールとともに勢いよく振られるため、作業者にレバーが接触すると危険もある。

そこで、本発明は、前記した点を改善するために創案されたものであって、軽快な操作性と良好なシール条件を実現するとともに安全な切換弁の提供と前記切換弁を搭載した薪割装置の提供を目的とする。

前記した目的を解決するために、本発明の切換弁は、ハウジング内に軸方向移動自在に挿入されるスプールと、スプールを附勢して中立位置へ位置決めするばねと、ばねの附勢力に抗してスプールを停止位置にて保持する保持装置と、ポンプ圧をスプールへ作用させて保持装置による保持を解除してスプールを停止位置から中立位置へ戻す圧力室に絞り部を有してポンプ圧を導くパイロット通路とを備えている。このように構成された切換弁では、スプールが停止位置から中立位置へ復帰する際に、容積が拡大する圧力室への液体の供給が絞り部によって抑制されて、スプールの移動とともに圧力室内を減圧できる。よって、スプールの中立位置への移動が進むにつれて、圧力室が減圧されて圧力室内の圧力によるスプールを中立位置へ戻す方向へ押す力を徐々に小さくできる。

また、請求項２に記載の切換弁では、前記パイロット通路は、前記スプールに設けられている。また、請求項３に記載の切換弁では、パイロット通路に絞り部に並列して圧力室から排出される液体の流れのみを許容するチェック弁を設けている。このように切換弁が構成されると、作業者のスプールの停止位置側への操作力を軽減でき、作業負担が軽くなる。

さらに、請求項４に記載の切換弁では、パイロット通路に圧力室へ向かう液体の流れに対して絞り部を有効とし、圧力室から排出される液体の流れに対して絞り部に並列される通路を有効とするシャトル弁を設けている。このように切換弁が構成されると、作業者のスプールの停止位置側への操作力を軽減でき、作業負担が軽くなる。

また、請求項５に記載の切換弁では、スプールが中立位置にある場合、圧力室がタンクに通じてアンロードされるようになっている。スプールを中立位置から停止位置へ移動させる際に、スプールが圧力室を圧縮するが、圧力室内は移動前にタンク圧となっていて圧縮されても高圧になり難い。したがって、スプールの移動の際に、圧力室の圧力によってスプールを押し返す力は十分小さくなって、作業者のスプールの切換時における作業負担が軽減される。

さらに、請求項６に記載の切換弁では、スプールの外径が他部よりも小径な小径部を有しており、ハウジングと小径部との間で圧力室が形成され、パイロット通路が圧力室に対向する小径部から開口するようになっている。このように切換弁が構成されると、パイロット通路の開口の縁に特別な加工をせずともスプールの周囲を封止するシールを攻撃しないので、加工工数の削減とシール性を向上できる。

さらに、請求項７に記載の切換弁では、パイロット通路がスプールの外周から開口して径方向へ設けられる径方向孔を有し、前記径方向孔に絞り部が設けられる。このように切換弁が構成されると、絞り部の長さを短くでき加工も容易となる。

また、請求項８の薪割装置は、内部に二つの作動室を有して伸長時にカッタヘッドを薪へ近づけ収縮時にカッタヘッドを薪から遠ざけるように駆動するシリンダと、シリンダへ液体を供給するポンプと、タンクと、切換弁とを備え、切換弁がスプールが中立位置にあるとポンプをタンクへ連通するとともに各作動室を閉鎖し、スプールが停止位置にあるとシリンダを収縮させ、ポンプと圧力室を連通させるようになっている。このような薪割装置にあっては、切換弁の操作でスプールを停止位置にすれば保持装置によって保持されて、シリンダは最収縮するまで収縮作動を続けて、最収縮するとスプールが中立位置へ復帰する。よって、作業者は、シリンダの収縮作動中に、両手を使って新しい薪を用意して薪割装置にセットできるようになるので、効率的に薪割作業を行える。

よって、本発明の切換弁によれば、軽快な操作性と良好なシール条件を実現するとともに安全性が向上し、また、薪割装置によれば効率的に薪割作業を行えるとともに操作性を向上できる。

一実施の形態における切換弁を用いた薪割装置の側面図である。 スプールを中立位置に配置した状態における一実施の形態における切換弁の断面図である。 ベッドを起こした状態における一実施の形態における切換弁を用いた薪割装置の側面図である。 スプールを停止位置に配置した状態における一実施の形態の切換弁の断面図である。 スプールを停止位置とは逆側に配置した状態における一実施の形態の切換弁の断面図である。 薪割装置における油圧回路図である。 パイロット通路をハウジングに設けた切換弁の断面図である。 チェック弁を設けた切換弁の断面図である。 シャトル弁を設けた切換弁の断面図である。

以下に、図示した実施の形態に基づいて、この発明を説明する。一実施の形態における切換弁Ｖは、図１に示すように、薪割装置Ｗに適用されており、薪割装置ＷのカッタヘッドＨを駆動するシリンダＣの駆動の制御に利用されている。

具体的には、切換弁Ｖは、図２に示すように、ハウジング１と、ハウジング１内に軸方向移動自在に挿入されるスプール２と、スプール２を附勢して中立位置へ位置決めするばね３と、ばね３の附勢力に抗してスプール２を停止位置にて保持する保持装置４と、スプール２を中立位置へ戻す方向へ圧力を作用させる圧力室Ｒへ絞り部を有してポンプ圧を導くパイロット通路５とを備えて構成されている。

また、本実施の形態の切換弁Ｖが適用される薪割装置Ｗは、本例では、図１に示すように、履帯を回転駆動して走行可能なクローラ１００と、クローラ１００に設けた架台１０１と、架台１０１に対してヒンジ連結されて架台１０１に対して起伏可能に設けたベッド１０２と、ベッド１０２の一端側に配置されて取り付けられたテレスコピック型のシリンダＣと、シリンダＣによってベッド１０２の長手方向に沿って往復動されるカッタヘッドＨと、ベッド１０２の他端に設けたストッパ１０３と、シリンダＣへ圧油を供給するポンプＰと、作動油を貯留するタンクＴと、シリンダＣとポンプＰおよびタンクＴとの間に設けた切換弁Ｖとを備えて構成されている。

この薪割装置Ｗは、図１に示すように、ベッド１０２を水平に保持できるととともに、図３に示すように、ベッド１０２を水平姿勢から矢印方向へ回転して垂直に起して保持できるようになっている。そして、この薪割装置Ｗで薪を破砕する際、ベッド１０２を水平姿勢とする場合では、図１の破線で示すように、薪１０４の端部をストッパ１０３に当接させて薪１０４をベッド１０２に載置し、カッタヘッドＨを駆動して薪１０４へ接近させる。すると、薪１０４は、ストッパ１０３とカッタヘッドＨに挟み込まれ、さらに、カッタヘッドＨをストッパ１０３側へ駆動すると薪１０４にせん断力が作用して破砕される。他方、薪割装置Ｗで薪を破砕する際、ベッド１０２を垂直姿勢とする場合では、図３の破線で示すように、薪１０４の端部をストッパ１０３に載置し、カッタヘッドＨを駆動して薪１０４へ接近させる。すると、薪１０４は、ストッパ１０３とカッタヘッドＨに挟み込まれ、さらに、カッタヘッドＨをストッパ１０３側へ駆動すると薪１０４にせん断力が作用して破砕される。このように、本例の薪割装置Ｗでは、ベッド１０２を水平姿勢とする伏した状態でも、ベッド１０２を垂直姿勢とする起こした状態でも、薪１０４を破砕できる。なお、本例では、薪割装置Ｗの作動媒体を作動油としているが、シリンダＣの駆動に利用できれば作動油以外の液体を用いてもよい。

つづいて、切換弁Ｖについて詳細に説明する。ハウジング１は、スプール２が挿入される弁孔１０と、外方から開口して弁孔１０に通じるタンクポート１１と、同じく外方から開口して弁孔１０に通じるポンプポート１２と、リリーフ弁６が挿入されるリリーフ弁孔１３と、外方から弁孔１０に通じるＡポート１４とＢポート１５とを備えている。

弁孔１０は、本例では、図２に示すように、ハウジング１を左右に貫いており、途中の径が大径とされて形成される七つの環状凹部１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈと二つのシール収容凹部１０ａ，１０ｉを備えている。タンクポート１１は、直接あるいは連通路１１ａを介して図２中で左方から一番目の環状凹部１０ｂ、四番目の環状凹部１０ｅおよび七番目の環状凹部１０ｈに連通されている。具体的には、タンクポート１１は、環状凹部１０ｅに開口し、連通路１１ａは、環状凹部１０ｂから開口して環状凹部１０ｈに通じ、途中がタンクポート１１に接続されている。

また、ポンプポート１２は、途中で分岐して図２中で左方から三番目の環状凹部１０ｄと五番目の環状凹部１０ｆに開口している。また、Ａポート１４は、図２中で左方から六番目の環状凹部１０ｇに開口しており、Ｂポート１５は、図２中で左方から二番目の環状凹部１０ｃに開口している。

また、リリーフ弁孔１３は、ポンプポート１２に接続されて図２中一番目の環状凹部１０ｂに開口する迂回路１６の途中に設けられている。リリーフ弁６は、リリーフ弁孔１３内に設けた環状の弁座６１と、リリーフ弁孔１３内に軸方向移動自在に挿入されて弁座６１に対して離着座するポペット６２と、ポペット６２を弁座６１へ向けて附勢する弁ばね６３とを備えて構成されている。したがって、このリリーフ弁６は、ポンプポート１２側からの圧力の作用によってポペット６２を弁座６１から離間する方向へ押す力が弁ばね６３の附勢力に打ち勝つと開弁してポンプポート１２をタンクポート１１へ連通する。

スプール２は、本例では、円柱状とされてハウジング１の弁孔１０内に軸方向移動自在に挿入されており、弁孔１０の環状凹部以外の内周に摺接する外径とされて他所よりも大径な五つのランド部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅを備えている。

さらに、スプール２の図２中の左方から一番目のランド部２ａの左側には、ハウジング１との間に圧力室Ｒを形成する小径部２ｆが設けられており、小径部２ｆの外径は、小径部２ｆよりも図２中左端側の左端部２ｇの外径よりも小径とされている。スプール２におけるランド部２ａ，２ｂ間、ランド部２ｂ，２ｃ間、ランド部２ｃ，２ｄ間、ランド部２ｄ，２ｅ間の外径は、ランド部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅよりも小径とされている。

さらに、スプール２は、スプール２の図２中左方から二番目のランド部２ｂと三番目のランド部２ｃとの間から小径部２ｆへ通じるパイロット通路５が設けられている。パイロット通路５は、途中に絞り部としてオリフィス５ｇを備えており、ランド部２ｂ，２ｃ間の空間を圧力室Ｒへ連通している。具体的には、パイロット通路５は、スプール２の図２中左端から軸方向へ沿って開口する軸方向孔５ａと、スプール２のランド部２ｂ，２ｃ間の部位の側方から径方向に沿って開口する径方向孔５ｂと、小径部２ｆから径方向へ沿って開口する径方向孔５ｃを備えている。そして、径方向孔５ｂの途中の内径を小径にしてオリフィス５ｇが設けられている。このように径方向孔５ｂに絞り部であるオリフィス５ｇを設けるようにすれば、オリフィスの長さを短くでき、オリフィスを設置する加工が容易となる。

また、軸方向孔５ａの左端側の内周には、螺子溝５ｆが設けられており、螺子溝５ｆには、保持装置４が螺着されており、軸方向孔５ａの左端が閉塞されている。保持装置４の螺着によっても径方向孔５ｃが閉塞されないように配慮されており、パイロット通路５によるランド部２ｂ，２ｃ間の空間と圧力室Ｒとの連通が確保されている。

このように構成されたスプール２は、弁孔１０内に挿入されるとランド部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅが弁孔１０の環状凹部以外の部位に摺接する。また、スプール２の左端側は、ハウジング１の図２中左方のシール収容凹部１０ａに装着されたシール筒１８内に摺動自在に挿入されている。シール筒１８は、内周と外周にそれぞれスプール２の外周に摺接するＯリング１８ａと弁孔１０の内周面に密着するＯリング１８ｂを備えている。また、スプール２の右端側は、ハウジング１の図２中右方のシール収容凹部１０ｉに装着された環状のシール部材１７内に摺動自在に挿入されている。これらシール筒１８とシール部材１７によって、スプール２とハウジング１との間がシールされ、弁孔１０内から作動油の漏洩が防止されている。

また、スプール２の図２中で右端は、弁孔１０からハウジング外へ突出しており、スプール２を軸方向へ移動させる操作を容易とするレバー７にヒンジ連結されている。レバー７は、操作桿７ａと、操作桿７ａの上端に設けた持手７ｂと、操作桿７ａの下端とハウジング１の左端とにヒンジ連結されたリンク７ｃとを備えており、操作桿７ａの下端の近傍がスプール２にヒンジ連結されている。そのため、レバー７を図２中左方へ倒すように押し込むと、スプール２をハウジング１に対して図２中左方側へ移動して図４に示す位置へ移動させられる。反対にレバー７を図２中右方へ倒すように引くと、スプール２をハウジング１に対して図２中右方側へ移動して図５に示す位置へ移動させられる。このように、スプール２は、レバー７の操作によってハウジング１内で軸方向に移動できるので、手動操作でスプール２の位置の切換ができる。
なお、スプール２がレバー７の押込みによって図２中左方へ移動限界まで移動しても、ランド部２ａの左端がシール筒１８の右端には接触せず、圧力室Ｒの容積が無くならないように配慮されている。

スプール２が図２中左方へ移動限界まで移動して小径部２ｆがシール筒１８内に侵入しても、小径部２ｆの外径はシール筒１８の内径よりも小径とされている。また、Ｏリング１８ａの設置位置も小径部２ｆに開口する径方向孔５ｃに対向しない位置に設定されている。よって、圧力室Ｒは常時パイロット通路５に連通状態に維持されている。

保持装置４は、スプール２の軸方向孔５ａに螺着される取付部材２１と、内周に環状溝２２ａを有して取付部材２１の外周に配置される筒部材２２と、取付部材２１内に収容されて環状溝２２ａ内に出入り可能な四つの小径球２３と、取付部材２１内に収容される保持用ばね２４によって附勢されて各小径球２３を互いが離間するように押しつける大径球２５とを備えて構成されている。

取付部材２１は、スプール２に螺着される軸部２１ａと、軸部２１ａより大径な筒部２１ｂとを備えており、筒部２１ｂ内には保持用ばね２４が収容されている。筒部２１ｂには、本例では、放射状に設けた四つの孔２１ｃが設けられており、この孔２１ｃには、それぞれ、小径球２３が収容されている。

筒部材２２は、ハウジング１の図２中左端に取り付けられる筒状のケース９に固定され、取付部材２１は、筒部材２２内に軸方向移動自在に挿入されている。よって、取付部材２１は、スプール２の軸方向への移動に伴って筒部材２２に対して軸方向へ移動できる。

また、筒部材２２の内周に設けた環状溝２２ａの幅は、小径球２３の直径よりも少し短く、小径球２３は、一部分を環状溝２２ａ内に侵入させ得る。大径球２５は、小径球２３よりも取付部材２１側に配置されていて全ての小径球２３に接している。また、大径球２５の直径は、小径球２３の直径よりも大径とされており、全部の小径球２３が環状溝２２ａに最大限に侵入しても大径球２５が各小径球２３の間を通り抜けて小径球２３よりも図２中左側に移動しないようになっている。また、保持用ばね２４は、取付部材２１の筒部２１ｂ内で圧縮状態で収容されており、大径球２５は常に保持用ばね２４の附勢力によって各小径球２３を互いに離間させる方向である取付部材２１の径方向であって外周側へ向う方向へ押しつけている。

保持装置４は、以上のように構成されており、レバー７を左方へ倒してスプール２を左方へ移動させると、図４に示すように、スプール２の移動に伴って取付部材２１が筒部材２２内で移動する。そして、取付部材２１の孔２１ｃが筒部材２２の環状溝２２ａに対向すると、保持用ばね２４により附勢された小径球２３が環状溝２２ａ内に侵入し、保持装置４は、スプール２を移動できないように保持する。このときのスプール２のハウジング１に対する位置、つまり、図４に示したスプール２の位置が停止位置とされる。この保持状態からスプール２に図２中右方へ押す力が作用し、小径球２３が環状溝２２ａの周縁から力を受けて大径球２５を押圧して保持用ばね２４が押し縮められると、小径球２３が環状溝２２ａから抜け出てスプール２の保持状態が解除される。保持が解除された状態では、スプール２はハウジング１に対して移動できるようになる。このように、本例の保持装置４は、デテント装置とされているが、スプール２にある程度の大きさの軸方向の力が加わると保持状態が解除されるものであればよいので、他の装置を採用してもよい。

つづいて、ばね３は、スプール２と保持装置４の筒部材２２との間に介装されており、スプール２を図２に示すように中立位置に位置決めするよう附勢している。詳細には、ばね３は、スプール２の図２中左端に嵌合されて装着される筒状のばね受１９と、取付部材２１に当接する筒状のばね受２０との間に介装されている。ばね受１９は、筒状であって、図２中右端の外周に設けたフランジ状の受部１９ａと、図２中左端の内周に設けたフランジ状のストッパ部１９ｂとを備えている。ばね受２０は、筒状であって、図２中左端の外周に設けられて筒部材２２の右端に当接する受部２０ａと、図２中右端の内周に設けられたフランジ状のストッパ部２０ｂとを備えている。そして、ばね３は、ばね受１９の受部１９ａとばね受２０の受部２０ａとの間に介装されている。ばね受１９のストッパ部１９ｂとばね受２０のストッパ部２０ｂとは対向しており、ばね３が圧縮されて所定の長さまで縮むと両ストッパ部１９ｂ，２０ｂが当接して、それ以上ばね３が圧縮しないように規制する。また、ばね受１９のストッパ部１９ｂは、スプール２の図２中左端に当接しており、これによりばね３の附勢力をスプール２に作用させている。ばね受２０のストッパ部２０ｂは、取付部材２１の外周であって軸部２１ａと筒部２１ｂとの境の段部２１ｄに当接しており、これによりばね３の附勢力を取付部材２１に作用させている。

また、ばね受１９の受部１９ａは、ケース９の内周に設けた段部９ａに対向しておりスプール２が中立位置にある状態では前記段部９ａに当接するようになっている。さらに、ばね受２０の受部２０ａは、スプール２が中立位置にある状態では、保持装置４における筒部材２２の図２中右端に当接するようになっている。そして、筒部材２２は、ケース９に取り付けられているので、スプール２が中立位置にある状態ではばね受１９とばね受２０のそれ以上の軸方向への離間ができない。また、ばね３は、圧縮状態でばね受１９，２０間に介装されおり、ばね受１９とばね受２０を離間する方向へ附勢するため、ケース９と筒部材２２とでばね受１９とばね受２０の離間が規制されるとばね３はそれ以上伸長できなくなる。この状態では、スプール２を図２中左方へ移動させるとばね受１９がスプール２とともに左方へ移動するので、ばね３は縮められてスプール２の移動を妨げる附勢力を発揮する。反対にスプール２を図２中右方へ移動させるとばね受２０が取付部材２１とともに右方へ移動するので、ばね３は縮められてスプール２の移動を妨げる附勢力を発揮する。よって、スプール２を中立位置から左右のいずれに移動させてもばね３が縮められて附勢力が大きくなり、スプール２を元の中立位置へ戻す附勢力を発揮する。以上より、ばね３は、スプール２を附勢して中立位置へ位置決めしている。

そして、スプール２が中立位置にある場合、図２に示すように、ランド部２ａが弁孔１０の環状凹部１０ｂ，１０ｃ間の内周に対向して環状凹部１０ｂおよび環状凹部１０ｃの連通を絶つ。ランド部２ｂが弁孔１０の環状凹部１０ｃ，１０ｄ間の内周に対向して環状凹部１０ｃと環状凹部１０ｄの連通を絶つ。また、ランド部２ｄが弁孔１０の環状凹部１０ｆ，１０ｇ間の内周に対向して環状凹部１０ｆと環状凹部１０ｇの連通を絶つ。さらに、ランド部２ｅが弁孔１０の環状凹部１０ｇ，１０ｈ間の内周に対向して環状凹部１０ｇと環状凹部１０ｈの連通を絶つ。なお、ランド部２ｃは、環状凹部１０ｅに対向しており、環状凹部１０ｄ、環状凹部１０ｅおよび環状凹部１０ｆは、相互に連通される。よって、図２に示すように、環状凹部１０ｄ、環状凹部１０ｅおよび環状凹部１０ｆが相互に連通されるので、タンクポート１１とポンプポート１２とが連通される。他方、Ｂポート１５が開口する環状凹部１０ｃは、ランド部２ａ，２ｂに阻まれて隣の環状凹部１０ｂ，１０ｄのどちらとも連通できず、Ｂポート１５は、タンクポート１１、ポンプポート１２およびＡポート１４のいずれとも連通されず遮断される。また、Ａポート１４が開口する環状凹部１０ｇは、ランド部２ｄ，２ｅに阻まれて隣の環状凹部１０ｆ，１０ｈのどちらとも連通できず、Ａポート１４は、タンクポート１１、ポンプポート１２およびＢポート１５のいずれとも連通されず遮断される。

さらに、レバー７を左方へ倒して図４に示す位置までスプール２を移動させると、ばね受１９とばね受２０が接近しばね受１９のストッパ部１９ｂとばね受２０のストッパ部２０ｂとが当接して、それ以上のスプール２と筒部材２２の接近が規制される。この状態では、スプール２は、図４に示す位置からそれ以上は左方へは移動できず、ばね受１９とばね受２０とでスプール２の図４中左方への移動限界が設定されている。また、前述したが、図４に示すスプール２の位置は停止位置であり、この停止位置にスプール２が配置されると保持装置４がスプール２を保持する。この停止位置にスプール２が配置された状態でレバー７から手を放しても保持装置４がスプール２を保持しており、ばね３がスプール２を中立位置へ戻そうとする附勢力のみでは保持装置４の保持を解除できず、スプール２は停止位置に保持されたままとなる。

そして、スプール２が停止位置にある場合、図４に示すように、ランド部２ｂが弁孔１０の環状凹部１０ｃ，１０ｄ間の内周に対向して環状凹部１０ｃと環状凹部１０ｄの連通を絶つ。ランド部２ｃが弁孔１０の環状凹部１０ｄ，１０ｅ間の内周に対向して環状凹部１０ｄと環状凹部１０ｅの連通を絶つ。また、ランド部２ｄが弁孔１０の環状凹部１０ｅ，１０ｆ間の内周に対向して環状凹部１０ｅと環状凹部１０ｆの連通を絶つ。さらに、ランド部２ｅが弁孔１０の環状凹部１０ｇ，１０ｈ間の内周に対向して環状凹部１０ｇと環状凹部１０ｈの連通を絶つ。よって、図４に示すように、環状凹部１０ｂと環状凹部１０ｃはスプール２のランド部２ａ，２ｂ間の空間によって連通されてタンクポート１１とＢポート１５が連通される。さらに、環状凹部１０ｆと環状凹部１０ｇはスプール２のランド部２ｄ，２ｅ間の空間によって連通されてポンプポート１２とＡポート１４が連通される。

反対に、レバー７を右方へ倒して図５に示す位置までスプール２を移動させると、ばね受１９とばね受２０が接近しばね受１９のストッパ部１９ｂとばね受２０のストッパ部２０ｂとが当接して、それ以上のスプール２と筒部材２２の接近が規制される。この状態では、スプール２は、図５に示す位置からそれ以上は右方へは移動できず、ばね受１９とばね受２０とでスプール２の図５中右方への移動限界が設定されている。この位置にスプール２が配置された状態でレバー７かを作業者が手を放すとスプール２は、ばね３の附勢力によって押されて中立位置へ復帰する。

そして、スプール２が図５に示す位置にある場合、ランド部２ａが弁孔１０の環状凹部１０ｂ，１０ｃ間の内周に対向して環状凹部１０ｂと環状凹部１０ｃの連通を絶つ。ランド部２ｂが弁孔１０の環状凹部１０ｄ，１０ｅ間の内周に対向して環状凹部１０ｄと環状凹部１０ｅの連通を絶つ。また、ランド部２ｃが弁孔１０の環状凹部１０ｅ，１０ｆ間の内周に対向して環状凹部１０ｅと環状凹部１０ｆの連通を絶つ。さらに、ランド部２ｄが弁孔１０の環状凹部１０ｆ，１０ｇ間の内周に対向して環状凹部１０ｆと環状凹部１０ｇの連通を絶つ。よって、図５に示すように、環状凹部１０ｃと環状凹部１０ｄはスプール２のランド部２ａ，２ｂ間の空間によって連通されてポンプポート１２とＢポート１５が連通される。さらに、環状凹部１０ｇと環状凹部１０ｈはスプール２のランド部２ｄ，２ｅ間の空間によって連通されてタンクポート１１とＡポート１４が連通される。

このように構成された切換弁Ｖは、図６に示すように、タンクポート１１がタンクＴに接続され、ポンプポート１２がポンプＰの吐出側に接続され、Ａポート１４がシリンダＣの伸側室ＥＲに接続され、Ｂポート１５がシリンダＣの圧側室ＣＲに接続される。ポンプＰは、吸込側がタンクＴに接続されていて、タンクＴ内に貯留されている作動油を吸込んで切換弁Ｖ側へ吐出する。シリンダＣは、筒状のアウターシェル２００と、アウターシェル２００内に摺動自在に挿入されてアウターシェル２００内を二つの作動室である伸側室ＥＲと圧側室ＣＲに仕切るピストン２０１と、アウターシェル２００の外方から伸側室ＥＲ内に挿入されるとともにピストン２０１に連結されるロッド２０２とを備えている。

そして、切換弁Ｖのスプール２を中立位置に配置すると、タンクポート１１とポンプポート１２とが連通されてポンプＰが吐出した作動油はタンクＴへ戻されてシリンダＣには供給されない。また、Ａポート１４とＢポート１５がともに遮断されるので、シリンダＣの伸側室ＥＲと圧側室ＣＲが閉鎖され、シリンダＣは、伸縮不能なロック状態となる。

切換弁Ｖのスプール２の位置を図５に示す位置へ配置すると、タンクポート１１とＡポート１４が連通され、ポンプポート１２とＢポート１５が連通される。すると、伸側室ＥＲはタンクＴに連通され、圧側室ＣＲはポンプＰに連通される。ポンプＰが吐出した作動油は、圧側室ＣＲに供給されてピストン２０１を図６中左方へ押して移動させ、ピストン２０１の移動によって容積が小さくなる伸側室ＥＲでは、作動油がタンクＴへ排出される。よって、シリンダＣは、ロッド２０２がアウターシェル２００から退出する伸長作動を呈する。スプール２を図５に示す位置へ配置した状態に維持するには、ばね３の附勢力に抗してレバー７を引き続ける必要がある。よって、作業者がレバー７を引く操作を行っている間は、シリンダＣは伸長作動を呈し続けて、カッタヘッドＨを薪１０４側へ接近させる。シリンダＣが伸長作動を続けて、最伸長状態となると、ピストン２０１がアウターシェル２００の頂部に当接して移動が規制される。すると、ポンプＰから圧側室ＣＲへ作動油を供給しても、それ以上、ピストン２０１は移動できないので、圧側室ＣＲ内の圧力が高まり、リリーフ弁６の開弁圧に達するとリリーフ弁６が開弁して迂回路１６を開放してポンプポート１２をタンクポート１１に連通させる。よって、シリンダＣが最伸長した状態となっても作業者がレバー７を引き続けてしまい、ポンプＰから圧側室ＣＲに作動油が供給され続けても、圧側室ＣＲ内の圧力がリリーフ弁６の開弁圧に制御されてシリンダＣを過剰圧力から保護できる。

切換弁Ｖのスプール２の位置を図４に示す停止位置へ配置すると、タンクポート１１とＢポート１５が連通され、ポンプポート１２とＡポート１４が連通される。すると、伸側室ＥＲはポンプＰに連通され、圧側室ＣＲはタンクＴに連通される。ポンプＰが吐出した作動油は、伸側室ＥＲに供給されてピストン２０１を図６中右方へ押して移動させ、ピストン２０１の移動によって容積が小さくなる圧側室ＣＲでは、作動油がタンクＴへ排出される。よって、シリンダＣは、ロッド２０２がアウターシェル２００内へ侵入する収縮作動を呈する。このように切換弁Ｖは、ポンプＰ、タンクＴと作動室である伸側室ＥＲと圧側室ＣＲとの接続状態を切換可能である。

そして、スプール２を図４に示す停止位置へ配置した状態では、保持装置４がばね３の附勢力に抗してスプール２を停止位置に保持するので、作業者がレバー７から手を放してもシリンダＣは収縮作動を呈し続けて、カッタヘッドＨを薪１０４から遠ざける。シリンダＣが収縮作動を続けて、最収縮状態となると、ピストン２０１がアウターシェル２００の底部に当接して移動が規制される。すると、ポンプＰから伸側室ＥＲへ作動油を供給しても、それ以上、ピストン２０１は移動できないので、伸側室ＥＲ内の圧力およびポンプＰの吐出圧力が高まってポンプポート１２の圧力も高くなる。

ここで、スプール２が停止位置にあると、スプール２に設けたパイロット通路５におけるランド部２ｂ，２ｃ間の開口は、ポンプポート１２に連通される環状凹部１０ｄに対向し、ポンプポート１２を圧力室Ｒに連通する。よって、ポンプポート１２の圧力、すなわち、ポンプ圧が圧力室Ｒに伝搬して、シリンダＣが最収縮すると圧力室Ｒ内の圧力が上昇する。圧力室Ｒ内の圧力は、ランド部２ａの図２中左端に作用するとともにスプール２の小径部２ｆよりも図２中左側の左端部２ｇの右端に作用する。ランド部２ａの外径よりも左端部２ｇの外径は小径であるため、スプール２は、圧力室Ｒ内の圧力によって図２中右方へ押される。圧力室Ｒ内の圧力が上昇すると、この圧力によってスプール２を右方へ押す力は大きくなり、ばね３の附勢力と前記圧力による力の合力で保持装置４を解除できるようになると保持装置４のスプール２の保持が解除されてスプール２は、中立位置へ復帰する。スプール２が停止位置から中立位置へ復帰する際には、スプール２の移動によって圧力室Ｒの容積が拡大する。パイロット通路５の途中に絞り部としてオリフィス５ｇが設けられているため、圧力室Ｒに対するパイロット通路５を介しての作動油の供給が抑制され、スプール２の移動とともに圧力室Ｒ内が減圧される。つまり、スプール２の中立位置への移動が進むにつれて、圧力室Ｒが減圧されて圧力室Ｒ内の圧力によるスプール２を中立位置へ戻す方向へ押す力は小さくなっていく。スプール２を停止位置から中立位置へ復帰させる力は、圧力室Ｒ内の圧力による力とばね３の附勢力の合力であるため、保持装置４によるスプール２の保持が解除された後は、スプール２を中立位置へ復帰させる力は、徐々に弱まっていく。このように、スプール２には、高圧のポンプ圧が作用し続けないので、中立位置へ勢いよく高速で戻らず、適度な速度で中立位置へ復帰する。

以上のように、本発明の切換弁Ｖは、ハウジング１内に軸方向移動自在に挿入されるスプール２と、スプール２を附勢して中立位置へ位置決めするばね３と、ばね３の附勢力に抗してスプール２を停止位置にて保持する保持装置４と、ポンプ圧をスプール２へ作用させて保持装置４による保持を解除してスプール２を停止位置から中立位置へ戻す圧力室Ｒに、絞り部５ｇを有してポンプ圧を導くパイロット通路５とを備えている。

このように構成された切換弁Ｖでは、保持装置４によるスプール２の保持が解除されてスプールが中立位置へ復帰する際に、スプール２が勢いよく中立位置へ戻らないので、スプール２が中立位置へ復帰する際に中立位置を乗り越えない。そのため、ばね３の附勢力を特に大きく設定する必要が無くなるので、スプール２の位置を切換えるレバー７の操作に大きな力は不要であり操作性が向上する。

また、切換弁Ｖは、保持装置４の保持の解除に特別な構造を要せず、スプール２に中立位置へ戻す方向に圧力を作用させる圧力室Ｒへパイロット通路５を通じてポンプ圧を導入すればよいので、切換弁Ｖの構造が複雑とならず安価となる。

さらに、本発明の切換弁Ｖにあっては、保持装置４のスプール２の保持の解除時におけるスプール２の中立位置への移動速度が低速に抑えられるので、スプール２の周囲のシール条件が良化して、切換弁Ｖのシールが容易となる利点もある。つまり、手動でスプール２を中立位置からハウジング１から引き出す操作を行う際のスプール２の移動速度と、スプール２が停止位置から中立位置へ復帰する際のスプール２の移動速度との差が小さくなるので、スプール２の移動時にハウジング１外へ持ち出されてしまう作動油量を極少なくできる。

また、ばね３の附勢力を大きくする必要がないため、保持装置４のスプール２の保持の解除時にスプール２の中立位置への移動速度が低くなり、レバー７も勢いよく振られなくなる。よって、作業者は、安全に切換弁Ｖを操作できる。

なお、絞り部は、本例では、オリフィス５ｇとされているが、チョークとされてもよい。また、パイロット通路５は、スプール２に設けられているが、ハウジング１に設けてもよい。具体的には、図７に示すように、ハウジング１に対してポンプポート１２に連通される環状凹部１０ｄ，１０ｆの一方を圧力室Ｒに通じるようにパイロット通路５１を設ければよく、パイロット通路５１に絞り部としてオリフィス５１ａ等を設ければよい。

また、本例の切換弁Ｖでは、スプール２が中立位置にある場合、パイロット通路５がタンクポート１１に連通されるようになっているので、パイロット通路５に通じる圧力室ＲもタンクＴに通じてアンロードされて、圧力室Ｒ内部に圧力が残留しないようになっている。スプール２を中立位置から停止位置へ移動させるべくレバー７を操作する際に、スプール２が圧力室Ｒを圧縮するが、圧力室Ｒ内は移動前にタンク圧となっていて圧縮されても高圧になり難い。したがって、スプール２の移動の際に、圧力室Ｒの圧力によってスプール２を押し返す力は十分小さいので、レバー７の操作力が小さくて済む。よって、作業者のスプール２の切換時における作業負担が軽減される。

さらに、本例の切換弁Ｖでは、スプール２が外径が他部よりも小径な小径部２ｆを有しており、ハウジング１と小径部２ｆとの間で圧力室Ｒが形成され、パイロット通路５がスプール２に設けられて圧力室Ｒに対向する小径部２ｆから開口するようになっている。このように切換弁Ｖが構成されると、パイロット通路５の開口の縁に特別な加工をせずともスプール２の周囲を封止するシール筒１８の内周面やシール筒１８に設けたＯリング１８ｂを攻撃しないので、加工工数の削減とシール性を向上できる。

また、本例の薪割装置Ｗは、内部に二つの作動室である伸側室ＥＲと圧側室ＣＲを有して伸長時にカッタヘッドＨを薪１０４へ近づけ収縮時にカッタヘッドＨを薪１０４から遠ざけるように駆動するシリンダＣと、シリンダＣへ液体を供給するポンプＰと、タンクＴと、切換弁Ｖとを備え、切換弁Ｖがスプール２が中立位置にあるとポンプＰをタンクＴへ連通するとともに伸側室ＥＲと圧側室ＣＲを閉鎖し、スプール２が停止位置にあるとシリンダＣを収縮させるようになっている。このような薪割装置Ｗにあっては、切換弁Ｖの操作でスプール２を停止位置にすれば保持装置４によって保持されて、シリンダＣは最収縮するまで収縮作動を続けて、最収縮するとスプール２が中立位置へ復帰する。よって、作業者は、シリンダＣの収縮作動中に、両手を使って新しい薪１０４を用意して薪割装置Ｗにセットできるようになるので、効率的に薪割作業を行えるとともに操作性を向上できる。

なお、前述の切換弁Ｖでは、パイロット通路５に絞り部としてオリフィス５ｇを設けているのみであったが、図８に示すように、オリフィスに並列して圧力室Ｒから排出される液体の流れのみを許容するチェック弁３０を設けてもよい。この例では、パイロット通路５の軸方向孔５ａ内に弁座部材３１とこの弁座部材３１に離着座可能な弁体３２とを共に収容している。弁座部材３１は、円柱状であって図８中左端から開口して側方へ抜ける通路３１ａを備えており、図８中左端の通路３１ａの開口の周囲を弁座３１ｂとしている。通路３１ａは、弁座部材３１が軸方向孔５ａ内に装着されると、小径部２ｆに通じる径方向孔５ｃに対向して圧力室Ｒに通じ、パイロット通路５の一部を形成する。

弁体３２は、円柱状であって外周に設けられて弁座３１ｂに着座可能なフランジ３２ａと、フランジ３２ａに設けた切欠で形成したオリフィス３２ｂとを備えている。弁体３２は、フランジ３２ａが弁座部材３１の弁座３１ｂに当接した状態では、オリフィス３２ｂのみを有効とし、弁座部材３１から後退して離座するとパイロット通路５を大きく開放する。

このように構成された切換弁Ｖでは、圧力室Ｒが圧縮される際には、チェック弁３０が開弁して圧力室Ｒ内の圧力上昇を抑制する一方、圧力室Ｒへの作動油の供給に対してはオリフィス３２ｂが有効に機能する。よって、スプール２を中立位置から停止位置へ移動させる際には、チェック弁３０が開弁して圧力室Ｒ内の圧力は上昇せず、スプール２は圧力室Ｒ内の圧力による抵抗なくスムーズに移動し得る。反対に、スプール２が停止位置から中立位置へ移動する際には、圧力室Ｒの容積が増大しポンプポート１２側からの圧力は高圧であるのでチェック弁３０は閉弁してオリフィス３２ｂのみが有効となる。よって、スプール２が停止位置から中立位置へ移動する際には、圧力室Ｒの圧力はスプール２の移動が進むにつれて減少するため、スプール２が中立位置へ勢いよく高速で戻されずに済む。よって、このようにオリフィス３２ｂにチェック弁３０を並列させると、スプール２の戻り側への速度を低下させる作用に加えて、作業者のスプール２の停止位置側への操作力を軽減でき、作業負担が軽くなる。また、弁座部材３１は、長尺とされており、軸方向孔５ａ内への取付作業が容易であるが、弁座部材を短尺の環状として軸方向孔５ａ内に設置してもよい。

また、図９に示すように、パイロット通路５に圧力室Ｒへ向かう液体の流れに対して絞り部を有効とし、圧力室Ｒから排出される液体の流れに対して絞り部に並列される通路を有効とするシャトル弁４０を設けてもよい。この例では、パイロット通路５の軸方向孔５ａを図９中左方側を大径にして段部５ｄを設け、段部５ｄよりも左方へリング４１を設け、リング４１と段部５ｄとの間に円柱状のシャトル弁４０を収容している。シャトル弁４０は、リング４１と段部５ｄとの間で軸方向に移動できるようになっている。軸方向孔５ａの段部５ｄと段部５ｄよりも左方には、絞り部に並列される通路として溝５ｅが設けられており、シャトル弁４０には、軸方向に貫くオリフィス４０ａを設けてこれを絞り部としている。

このように構成された切換弁Ｖでは、圧力室Ｒが圧縮される際には、シャトル弁４０が段部５ｄに当接して溝５ｅを通じて圧力室Ｒがランド部２ｃ，２ｄ間の空間に連通される。溝５ｅの断面積は、オリフィス４０ａの断面積に比して大きくしてあり、流れに然程抵抗を与えないようになっている。よって、圧力室Ｒが圧縮される際には、圧力室Ｒ内の圧力上昇が抑制される。他方、圧力室Ｒへの作動油の供給に対してはシャトル弁４０がリング４１に当接するので、オリフィス４０ａが有効に機能する。よって、スプール２を中立位置から停止位置へ移動させる際には、オリフィス４０ａは無効とされて断面積の大きな溝５ｅを作動油が通過するので圧力室Ｒ内の圧力は上昇せず、スプール２は圧力室Ｒ内の圧力による抵抗なくスムーズに移動し得る。反対に、スプール２が停止位置から中立位置へ移動する際には、圧力室Ｒの容積が増大しポンプポート１２側からの圧力は高圧であるのでシャトル弁４０はオリフィス４０ａのみを有効となる。よって、スプール２が停止位置から中立位置へ移動する際には、圧力室Ｒの圧力はスプール２の移動が進むにつれて減少するため、スプール２が中立位置へ勢いよく高速で戻されずに済む。よって、このように絞り部としてのオリフィス４０ａと通路としての溝５ｅの有効無効をシャトル弁４０で切換えるようにしても、スプール２の戻り側への速度を低下させる作用に加えて、作業者のスプール２の停止位置側への操作力を軽減でき、作業負担が軽くなる。また、リング４１は、長尺にして軸方向孔５ａ内への取付作業を容易としてもよい。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されない。

１・・・ハウジング、２・・・スプール、３・・・ばね、４・・・保持装置、５，５１・・・パイロット通路、５ｂ・・・径方向孔、５ｇ，３２ｂ，４０ａ，５１ａ・・・オリフィス（絞り部）、１１・・・タンクポート、３０・・・チェック弁、４０・・・シャトル弁、１０４・・・薪、２ｆ・・・小径部、Ｃ・・・シリンダ、ＣＲ・・・圧側室（作動室）、ＥＲ・・・伸側室（作動室）、Ｈ・・・カッタヘッド、Ｐ・・・ポンプ、Ｒ・・・圧力室、Ｔ・・・タンク

Claims (8)

1. ハウジング内に軸方向移動自在に挿入されて手動操作によって位置の切換が可能なスプールと、
   前記スプールを附勢して中立位置へ位置決めするばねと、
   前記ばねの附勢力に抗して前記スプールを停止位置にて保持する保持装置と、
   前記ハウジングと前記スプールとの間に設けられて、ポンプ圧を前記スプールへ作用させて前記保持装置による保持を解除して前記スプールを前記停止位置から前記中立位置へ戻す圧力室と、
   前記スプールが前記停止位置にあると、途中に絞り部を有して前記圧力室へ前記ポンプ圧を導くパイロット通路とを備えた
   ことを特徴とする切換弁。
2. 前記パイロット通路は、前記スプールに設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の切換弁。
3. 前記パイロット通路に、前記絞り部に並列して前記圧力室から排出される液体の流れのみを許容するチェック弁を設けた
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の切換弁。
4. 前記パイロット通路に、前記圧力室へ向かう液体の流れに対して前記絞り部を有効とし、前記圧力室から排出される液体の流れに対して前記絞り部に並列される通路を有効とするシャトル弁を設けた
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の切換弁。
5. 前記ハウジングは、タンクに連通されるタンクポートを有し、
   前記スプールが前記中立位置にある場合に前記パイロット通路は前記圧力室を前記タンクポートに連通する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の切換弁。
6. 前記スプールは、外径が他部よりも小径な小径部を有し、
   前記ハウジングと前記小径部との間で前記圧力室が形成されており、
   前記パイロット通路は、前記圧力室に対向する小径部から開口する
   ことを特徴とする請求項２、請求項２に従属する請求項３、請求項２に従属する請求項４又は請求項２に従属する請求項５に記載の切換弁。
7. 前記パイロット通路は、前記スプールの外周から開口して径方向へ設けられる径方向孔を有し、
   前記径方向孔に前記絞り部が設けられる
   ことを特徴とする請求項６に記載の切換弁。
8. 内部に二つの作動室を有して伸長時に薪を破砕するカッタヘッドを薪へ近づけ収縮時にカッタヘッドを前記薪から遠ざけるように駆動するシリンダと、
   前記シリンダへ液体を供給するポンプと、
   タンクと、
   前記ポンプ、前記タンクと前記各作動室との接続を切換可能に設けた請求項１から７のいずれか一項に記載の切換弁とを備え、
   前記切換弁は、前記スプールが前記中立位置にあると前記ポンプを前記タンクへ連通するとともに各作動室を閉鎖し、前記スプールが前記停止位置にあると前記ポンプを一方の作動室へ連通するとともに前記タンクを他方の作動室へ連通して前記シリンダを収縮させ、前記ポンプと前記圧力室を連通させる
   ことを特徴とする薪割装置。

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