JP6734825B2 - Spool valve device - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、油圧ショベル等の建設機械に搭載される油圧システム(液圧システム)の方向制御弁、圧力制御弁、流量制御弁等として用いられるスプール弁装置に関する。 The present invention relates to a spool valve device used as, for example, a direction control valve, a pressure control valve, a flow rate control valve, etc. of a hydraulic system (hydraulic pressure system) mounted on a construction machine such as a hydraulic excavator.

一般に、油圧ショベル、油圧クレーン、ホイールローダ等の建設機械には、油圧駆動装置(液圧駆動装置)とも呼ばれる油圧システム(液圧システム)が搭載されている。このような油圧システムは、例えば、油圧ポンプ等の油圧源(液圧源)と、油圧源から供給される圧油により駆動される油圧モータ、油圧シリンダ等の油圧アクチュエータ(液圧アクチュエータ)と、油圧源と油圧アクチュエータとの間に設けられ油圧アクチュエータに対する圧油の供給と排出を切換える方向制御弁等のスプール弁(スプール弁装置)とを含んで構成されている。 Generally, a construction machine such as a hydraulic excavator, a hydraulic crane, a wheel loader, or the like is equipped with a hydraulic system (fluid pressure system) also called a hydraulic drive device (hydraulic drive device). Such a hydraulic system includes, for example, a hydraulic source (hydraulic pressure source) such as a hydraulic pump, a hydraulic motor (hydraulic actuator) such as a hydraulic motor and a hydraulic cylinder driven by pressure oil supplied from the hydraulic source, It is configured to include a spool valve (spool valve device) such as a directional control valve that is provided between the hydraulic power source and the hydraulic actuator and that switches the supply and discharge of the pressure oil to and from the hydraulic actuator.

ここで、油圧システムに用いられるスプール弁は、入力された指令に応じてスプールと呼ばれる弁体を軸方向に変位させることで開口量を調整し、油圧システムの流速、圧力および方向を制御する役割を持っている。このスプール弁を作動油等の液体が通過するとき、液体の粘性抵抗や動圧(いわゆる、流体力)によってスプールの軸回転方向に力が発生し、スプールが回転する場合がある。 Here, the spool valve used in the hydraulic system plays a role of controlling the flow rate, pressure and direction of the hydraulic system by adjusting the opening amount by axially displacing a valve element called a spool in accordance with an input command. have. When a liquid such as hydraulic oil passes through the spool valve, a force may be generated in the axial rotation direction of the spool due to the viscous resistance and dynamic pressure (so-called fluid force) of the liquid, and the spool may rotate.

この場合に、スプールが回転し続けると、スプールとハウジングとの摺動部が摩耗する可能性がある。そして、この摩耗が進行すると、スプールとハウジングとの間の漏れによる流量損失の増加、スプールの変形による機器寿命の低下を招くおそれがある。さらに、摩耗によって発生した摩耗粉が摺動部に噛み込まれることにより、スプールがスティック(固着)する可能性もある。この場合には、液圧回路の制御ができなくなるおそれも考えられる。 In this case, if the spool continues to rotate, the sliding portion between the spool and the housing may be worn. Then, if this wear progresses, there is a risk that the flow loss may increase due to leakage between the spool and the housing, and the device life may be shortened due to the deformation of the spool. Further, the abrasion powder generated by abrasion is caught in the sliding portion, which may cause the spool to stick (fix). In this case, control of the hydraulic circuit may be lost.

これらの問題を解決する技術として、例えば、特許文献1には、スプールの回転を規制する回転規制部を設けたスプール弁が記載されている。このスプール弁は、スプールの軸方向の摺動は自在とし、回転方向のみを規制する構造となっている。即ち、スプールの軸方向位置がいかなる位置であっても、スプールの回転を阻止することができる。この技術によれば、回転規制部によりスプールの回転を阻止することができ、スプール摺動部の摩耗を低減できると考えられる。 As a technique for solving these problems, for example, Patent Document 1 describes a spool valve provided with a rotation restricting portion that restricts rotation of a spool. This spool valve has a structure that allows the spool to freely slide in the axial direction and restricts only the rotation direction. That is, it is possible to prevent the spool from rotating regardless of the axial position of the spool. According to this technique, it is considered that the rotation of the spool can be prevented by the rotation restricting portion and the wear of the spool sliding portion can be reduced.

しかし、特許文献1に記載された技術の場合、スプールの端部に回転規制部を有しており、また、スプールには流量制御性能向上や油撃防止のためにノッチと呼ばれる切り欠が設けられている。そして、このノッチを流体(作動油)が通過するとき、ベルヌーイの法則に従い流速が急激に増加し、同時に圧力が急激に低下する。このとき、この急激な圧力低下に伴って、液体の圧力が、その液体の種類(液種)によって決定される飽和蒸気圧よりも低くなると、液体中に気泡が発生し膨張するキャビテーションが発生する。 However, in the case of the technique described in Patent Document 1, the spool has a rotation restricting portion at the end, and the spool is provided with a notch called a notch for improving flow rate control performance and preventing oil hammering. Has been. Then, when the fluid (hydraulic oil) passes through this notch, the flow velocity sharply increases according to Bernoulli's law, and at the same time, the pressure sharply decreases. At this time, when the pressure of the liquid becomes lower than the saturated vapor pressure determined by the type (liquid type) of the liquid due to this rapid pressure decrease, bubbles are generated in the liquid and cavitation occurs to expand. ..

さらに、ノッチ(絞り部)で発生した気泡は、高速流体噴流に乗ってノッチの下流部へと流される。このとき、キャビテーションが発生しているノッチよりも下流部の圧力の方が高くなるため、気泡周囲の圧力は徐々に回復し、やがて気泡はこの回復してきた圧力によって押しつぶされる。この気泡が押しつぶされて崩壊した瞬間、局所的に高い衝撃圧が発生し、これが機器部材表面を損傷させ、エロージョン(壊食)が発生する可能性がある。 Furthermore, the bubbles generated in the notch (throttle portion) ride on the high-speed fluid jet and are made to flow to the downstream portion of the notch. At this time, since the pressure in the downstream portion becomes higher than that in the notch in which cavitation occurs, the pressure around the bubble gradually recovers, and the bubble is eventually crushed by this recovered pressure. At the moment when the bubbles are crushed and collapsed, a high impact pressure is locally generated, which may damage the surface of the device member and cause erosion.

特許文献1の技術では、スプールが回転しない構造となっているため、ノッチで発生したキャビテーション噴流が下流側のハウジング壁面に衝突し続ける状態となり、ハウジング壁面でエロージョンが発生する可能性がある。しかも、キャビテーション噴流は、同位置に集中して噴射され続けるため、エロージョンの進行(浸食速度)は速く、機器寿命を過度に低下させるおそれがある。 In the technique of Patent Document 1, since the spool does not rotate, the cavitation jet generated at the notch continues to collide with the housing wall surface on the downstream side, which may cause erosion on the housing wall surface. Moreover, since the cavitation jet continues to be concentrated and ejected at the same position, the progress of erosion (corrosion speed) is fast, which may shorten the life of the device excessively.

このようなエロージョンの問題を解決するために、例えば、特許文献2に記載された技術を採用することが考えられる。特許文献2には、弁のキャビテーションが発生する部品を耐エロージョン性の高い高硬度の素材で形成することにより、エロージョンの発生を抑制する技術が記載されている。 In order to solve such an erosion problem, for example, the technique described in Patent Document 2 may be adopted. Patent Document 2 describes a technique for suppressing the occurrence of erosion by forming a part in which valve cavitation occurs with a material having high erosion resistance and high hardness.

特開平03−163274号公報(特許第2873841号公報)JP-A-03-163274 (Patent No. 2873841) 特開2010−5495号公報(特許第5540475号公報)JP 2010-5495 A (Patent No. 5540475)

上述のように、スプール弁は、スプールの回転による摩耗とエロージョンとがトレードオフの関係にある。特許文献1の技術のように、スプールの回転を規制して回転による摩耗を抑制すると、ノッチの回転位置が固定されるため、エロージョンが発生し易くなる可能性がある。ここで、例えば、特許文献2に記載された耐エロージョン性の高い材料(材質)を使用することが有効な対策として挙げることができる。しかし、耐エロージョン性の高い材料は、一般的に用いられる材料(例えば、鉄等)と比較して高価であり、エロージョンの発生が予測される部品(例えば、ハウジング)にその材料を採用することは、スプール弁の生産性の低下やコストの上昇に繋がる可能性がある。 As described above, the spool valve has a trade-off relationship between erosion and wear due to rotation of the spool. When the rotation of the spool is restricted to suppress the wear due to the rotation as in the technique of Patent Document 1, the rotational position of the notch is fixed, so that erosion may easily occur. Here, for example, the use of the material (material) having high erosion resistance described in Patent Document 2 can be cited as an effective countermeasure. However, a material with high erosion resistance is more expensive than a commonly used material (for example, iron), and it is necessary to use the material for a part (for example, a housing) where erosion is predicted to occur. May lead to a decrease in spool valve productivity and an increase in cost.

本発明の目的は、コストの上昇を抑えつつ寿命の向上を図ることができるスプール弁装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a spool valve device that can improve the life while suppressing the increase in cost.

本発明のスプール弁装置は、スプール摺動穴を有し、切換部を挟んで前記スプール摺動穴の軸方向に複数のポートが設けられた筒状のハウジングと、前記ハウジングのスプール摺動穴に移動可能に挿嵌され前記各ポート間を連通または遮断させるため軸方向に離間して油溝とランドとが設けられたスプールと、前記スプールの前記ランドと前記油溝との境界部に位置して前記ランドに設けられ、前記スプールが移動するときに前記各ポート間を連通させるクラッキング位置で前記各ポート間を小流量で連通させるノッチとを備えてなるスプール弁装置において、前記各ポートが前記ノッチを通じて連通したときに高圧側のポートから流れ込む作動油が衝突する低圧側のポートの内周面には、少なくとも1つの有底状の小穴からなる気泡溜りが設けられており、前記気泡溜りを構成する小穴の穴径をDとし、前記ノッチを作動油が通過するときのキャビテーションによって発生する気泡の直径をDbとし、前記ノッチから噴出して前記低圧側のポートの内周面へと向かう噴流の直径をDcとし、前記低圧側のポートの内周面からの前記小穴の深さをLとしたときに、前記小穴の穴径Dは、前記気泡の直径Dbよりも大きく前記噴流の直径Dcよりも小さく設定されており、前記小穴の深さLは、前記小穴の穴径Dよりも大きく設定されている。
A spool valve device of the present invention includes a cylindrical housing having a spool sliding hole, and a plurality of ports provided in the axial direction of the spool sliding hole with a switching portion interposed therebetween, and a spool sliding hole of the housing. Located at the boundary between the land and the oil groove of the spool, and a spool in which the oil groove and the land are axially separated from each other so as to communicate or block between the ports. In the spool valve device, which is provided on the land and has a notch that allows the ports to communicate with each other at a small flow rate at a cracking position that allows the ports to communicate with each other when the spool moves, wherein the inner peripheral surface of the low-pressure side port hydraulic oil flowing from the high pressure side port when communicating via notches collide, at least one bottomed bubble reservoir consisting of a small hole is provided, the bubble reservoir Is D, the diameter of bubbles generated by cavitation when hydraulic oil passes through the notch is Db, and the bubbles are ejected from the notch toward the inner peripheral surface of the low-pressure side port. When the diameter of the jet is Dc and the depth of the small hole from the inner peripheral surface of the low-pressure side port is L, the hole diameter D of the small hole is larger than the diameter Db of the bubble and the diameter of the jet. It is set to be smaller than Dc, and the depth L of the small hole is set to be larger than the hole diameter D of the small hole .

本発明によれば、コストの上昇を抑えつつ寿命の向上を図ることができる。即ち、キャビテーション噴流が衝突するハウジング壁面には、少なくとも1つの小穴が設けられている。この小穴は、内部にキャビテーションによる気泡が入り込むことにより気泡溜りとなると共に、その小穴の開口側に乱流場を形成することができる。即ち、キャビテーション噴流が衝突する噴流衝突部には、ハウジング壁面に設けられた少なくとも1つの小穴によって、気泡溜りと乱流場が形成される。これにより、噴流衝突部に気泡の崩壊や崩壊時の衝撃圧を低減する流れを惹起(引き起こす)ことができ、エロージョンの発生を抑制することができる。この結果、材料の変更によるコストの上昇を抑えつつ、寿命を向上することができる。 According to the present invention, it is possible to improve life while suppressing an increase in cost. That is, at least one small hole is provided on the wall surface of the housing on which the cavitation jet collides. The small holes serve as a bubble reservoir due to the inclusion of bubbles due to cavitation inside, and a turbulent flow field can be formed on the opening side of the small holes. That is, at the jet collision portion where the cavitation jet collides, at least one small hole provided on the wall surface of the housing forms a bubble reservoir and a turbulent flow field. As a result, it is possible to induce (cause) the collapse of the bubbles and the flow that reduces the impact pressure at the time of the collapse in the jet collision portion, and it is possible to suppress the occurrence of erosion. As a result, the life can be improved while suppressing the cost increase due to the material change.

第1の実施の形態によるスプール弁装置が搭載された油圧ショベルを示す正面図である。It is a front view showing a hydraulic excavator in which the spool valve device by a 1st embodiment is carried. レバー操作装置、スプール弁装置等を示す油圧アクチュエータ駆動用の油圧回路図である。FIG. 6 is a hydraulic circuit diagram for driving a hydraulic actuator showing a lever operating device, a spool valve device, and the like. スプールが中立位置でのスプール弁装置を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing a spool valve device in which a spool is in a neutral position. スプールが中立位置から右側に変位したときの図3中の(IV)部に相当する拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view corresponding to part (IV) in FIG. 3 when the spool is displaced to the right from the neutral position. 図4中の矢示V方向からみた矢視図である。It is the arrow line view seen from the arrow V direction in FIG. キャビテーション噴流と小穴との関係を示す説明図(断面図)である。It is explanatory drawing (cross section) which shows the relationship between a cavitation jet and a small hole. 第2の実施の形態によるスプール弁装置を示す要部断面図である。It is an important section sectional view showing a spool valve device by a 2nd embodiment. 図7中の矢示VIII方向からみた矢視図である。FIG. 8 is a view seen from the direction of the arrow VIII in FIG. 7.

以下、本発明のスプール弁装置の実施の形態を、油圧ショベルに搭載された方向制御弁に適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the spool valve device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, taking a case where the embodiment is applied to a directional control valve mounted on a hydraulic excavator as an example.

図1ないし図6は、第1の実施の形態を示している。図1において、建設機械の代表例である油圧ショベル1は、自走可能なクローラ式の下部走行体2と、下部走行体2上に設けられた旋回装置3と、下部走行体2上に旋回装置3を介して旋回可能に搭載された上部旋回体4と、上部旋回体4の前側に設けられ掘削作業等を行う多関節構造の作業装置5とを含んで構成されている。この場合、下部走行体2と上部旋回体4は、油圧ショベル1の車体を構成している。 1 to 6 show a first embodiment. In FIG. 1, a hydraulic excavator 1 that is a typical example of a construction machine includes a crawler-type lower traveling body 2 that is self-propelled, a turning device 3 that is provided on the lower traveling body 2, and a turning structure that moves on the lower traveling body 2. It is configured to include an upper revolving structure 4 which is rotatably mounted via a device 3, and a working device 5 of an articulated structure which is provided on the front side of the upper revolving structure 4 and which performs excavation work and the like. In this case, the lower traveling body 2 and the upper revolving body 4 form the vehicle body of the hydraulic excavator 1.

下部走行体2は、例えば、履帯2Aと、該履帯2Aを周回駆動させることにより油圧ショベル1を走行させる左,右の走行用油圧モータ(図示せず)とを含んで構成されている。下部走行体2は、後述のメイン油圧ポンプ13(図2参照)からの圧油の供給に基づいて、油圧モータ(油圧アクチュエータ)である走行用油圧モータが回転することにより、上部旋回体4および作業装置5と共に走行する。 The lower traveling body 2 is configured to include, for example, a crawler belt 2A and left and right traveling hydraulic motors (not shown) that cause the hydraulic excavator 1 to travel by orbitally driving the crawler belt 2A. The lower traveling body 2 rotates the traveling hydraulic motor, which is a hydraulic motor (hydraulic actuator), based on the supply of pressure oil from a main hydraulic pump 13 (see FIG. 2), which will be described later. It travels with the working device 5.

作業機またはフロントとも呼ばれる作業装置5は、例えば、ブーム5A、アーム5B、作業具としてのバケット5Cと、これらを駆動する油圧アクチュエータ(液圧アクチュエータ)としてのブームシリンダ5D、アームシリンダ5E、バケットシリンダ(作業具シリンダ)5Fとを含んで構成されている。作業装置5は、メイン油圧ポンプ13(図2参照)からの圧油の供給に基づいて、油圧シリンダであるシリンダ5D,5E,5Fが伸長または縮小することにより、俯仰動(揺動)する。なお、後述の図2の油圧回路図では、図面が複雑になることを避けるために、主としてブームシリンダ5Dに関する油圧回路を示しており、アームシリンダ5E、バケットシリンダ5F、前述の左,右の走行用油圧モータ、後述の旋回用油圧モータに関する油圧回路を省略している。 The work device 5, which is also called a work machine or a front, includes, for example, a boom 5A, an arm 5B, a bucket 5C as a work tool, and a boom cylinder 5D, an arm cylinder 5E, and a bucket cylinder as hydraulic actuators (hydraulic actuators) for driving these. (Working tool cylinder) 5F. The work device 5 moves downward (oscillates) by expanding or contracting the cylinders 5D, 5E, 5F, which are hydraulic cylinders, based on the supply of pressure oil from the main hydraulic pump 13 (see FIG. 2). In the hydraulic circuit diagram of FIG. 2, which will be described later, in order to avoid complicating the drawing, the hydraulic circuit mainly relating to the boom cylinder 5D is shown, and the arm cylinder 5E, the bucket cylinder 5F, and the left and right traveling directions described above. The hydraulic circuit for the hydraulic motor for turning and the hydraulic motor for turning described later is omitted.

上部旋回体4は、旋回軸受、旋回用油圧モータ、減速機構等を含んで構成される旋回装置3を介して、下部走行体2上に搭載されている。上部旋回体4は、メイン油圧ポンプ13(図2参照)からの圧油の供給に基づいて、油圧モータ(油圧アクチュエータ)である旋回用油圧モータが回転することにより、下部走行体2上で作業装置5と共に旋回する。上部旋回体4は、上部旋回体4の支持構造体(ベースフレーム)となる旋回フレーム6と、旋回フレーム6上に搭載されたキャブ7、カウンタウエイト8等とを含んで構成されている。この場合、旋回フレーム6上には、エンジン12に加えて、図2に示す油圧ポンプ13,19、作動油タンク14等が搭載されている。 The upper revolving structure 4 is mounted on the lower traveling structure 2 via a revolving device 3 including a revolving bearing, a revolving hydraulic motor, a speed reducing mechanism, and the like. The upper swing body 4 works on the lower traveling body 2 by rotating a swing hydraulic motor, which is a hydraulic motor (hydraulic actuator), based on the supply of pressure oil from the main hydraulic pump 13 (see FIG. 2). Swirl with device 5. The upper swing body 4 is configured to include a swing frame 6 serving as a support structure (base frame) for the upper swing body 4, a cab 7 mounted on the swing frame 6, a counterweight 8, and the like. In this case, in addition to the engine 12, the hydraulic pumps 13 and 19, the hydraulic oil tank 14 and the like shown in FIG. 2 are mounted on the swing frame 6.

旋回フレーム6は、旋回装置3を介して下部走行体2に取付けられている。旋回フレーム6の前部左側には、内部が運転室となったキャブ7が設けられている。旋回フレーム6の後端側には、作業装置5との重量バランスをとるためのカウンタウエイト8が設けられている。キャブ7とカウンタウエイト8との間は、エンジン12、油圧ポンプ13,19(図2参照)等が収容される機械室9となっている。さらに、上部旋回体4(旋回フレーム6)のほぼ中央(中心)には、後述の制御弁装置21が設置されている。 The revolving frame 6 is attached to the lower traveling body 2 via the revolving device 3. On the left side of the front part of the revolving frame 6, a cab 7 whose inside is a cab is provided. A counterweight 8 is provided on the rear end side of the revolving frame 6 to balance the weight with the working device 5. Between the cab 7 and the counterweight 8 is a machine room 9 in which the engine 12, hydraulic pumps 13 and 19 (see FIG. 2) and the like are housed. Further, a control valve device 21 described later is installed at substantially the center (center) of the upper revolving structure 4 (revolving frame 6).

ここで、キャブ7内には、オペレータが着席する運転席(図示せず)が設けられている。運転席の周囲には、油圧ショベル1を操作するための操作装置(図2にブーム用レバー操作装置22のみ図示)が設けられている。操作装置は、例えば、運転席の前側に設けられた左,右の走行用レバー・ペダル操作装置と、運転席の左右両側にそれぞれ設けられた左,右の作業用レバー操作装置とを含んで構成されている。 Here, inside the cab 7, a driver's seat (not shown) in which an operator is seated is provided. An operating device for operating the hydraulic excavator 1 (only the boom lever operating device 22 is shown in FIG. 2) is provided around the driver's seat. The operation device includes, for example, left and right traveling lever/pedal operation devices provided on the front side of the driver's seat, and left and right work lever operation devices provided on both left and right sides of the driver's seat, respectively. It is configured.

左,右の走行用レバー・ペダル操作装置は、下部走行体2を走行させるときにオペレータにより操作される。左,右の作業用レバー操作装置は、作業装置5を動作させるとき、および、上部旋回体4を旋回させるときにオペレータにより操作される。なお、後述の図2の油圧回路図では、各種の操作装置(走行用操作装置および作業用操作装置)のうち作業装置5のブーム5Aを操作(揺動)するためのブーム用レバー操作装置22のみを示している(左右の走行用レバー・ペダル操作装置、旋回用レバー操作装置、アーム用レバー操作装置、バケット用レバー操作装置等を省略している)。ブーム用レバー操作装置22は、例えば、右側の作業用レバー操作装置の前後方向の操作に対応するものである。 The left and right traveling lever/pedal operation devices are operated by an operator when the lower traveling structure 2 is traveling. The left and right work lever operating devices are operated by an operator when operating the work device 5 and when rotating the upper swing body 4. In the hydraulic circuit diagram of FIG. 2, which will be described later, a boom lever operating device 22 for operating (swinging) the boom 5A of the working device 5 among various operating devices (traveling operating device and working operating device). Only the left and right traveling lever/pedal operating devices, turning lever operating devices, arm lever operating devices, bucket lever operating devices, etc. are omitted. The boom lever operation device 22 corresponds to, for example, an operation in the front-rear direction of the work lever operation device on the right side.

操作装置は、オペレータの操作(レバー操作、ペダル操作)に応じたパイロット信号(パイロット圧)を、複数の方向制御弁(図2にブーム用方向制御弁31のみ図示)からなる制御弁装置21に出力する。これにより、オペレータは、走行用油圧モータ、作業装置5のシリンダ5D,5E,5F、旋回装置3の旋回用油圧モータを動作(駆動)させることができる。なお、後述の図2の油圧回路図では、制御弁装置21を構成する複数の方向制御弁のうち、ブーム用方向制御弁31のみを示している(例えば、左走行用方向制御弁、右走行用方向制御弁、旋回用方向制御弁、アーム用方向制御弁、バケット用方向制御弁等を省略している)。 The operating device sends a pilot signal (pilot pressure) according to an operator's operation (lever operation, pedal operation) to a control valve device 21 including a plurality of directional control valves (only the boom directional control valve 31 is shown in FIG. 2). Output. Thus, the operator can operate (drive) the traveling hydraulic motor, the cylinders 5D, 5E, 5F of the working device 5 and the revolving hydraulic motor of the revolving device 3. In the hydraulic circuit diagram of FIG. 2, which will be described later, only the boom directional control valve 31 among the plurality of directional control valves forming the control valve device 21 is shown (for example, the left traveling directional control valve, the right traveling directional control valve). Direction control valve, turning direction control valve, arm direction control valve, bucket direction control valve, etc. are omitted).

次に、油圧ショベル1を駆動するための油圧駆動装置(油圧システム)について、図1に加え、図2も参照しつつ説明する。 Next, a hydraulic drive device (hydraulic system) for driving the hydraulic excavator 1 will be described with reference to FIG. 2 as well as FIG.

図2に示すように、油圧ショベル1は、油圧ポンプ13から供給される圧油に基づいて油圧ショベル1を動作(駆動)させる油圧回路11を備えている。油圧回路11は、油圧アクチュエータ(以下、単にシリンダ5Dともいう)を含むメイン油圧回路11Aと、シリンダ5Dを操作するためのパイロット油圧回路11Bとを含んで構成されている。 As shown in FIG. 2, the hydraulic excavator 1 includes a hydraulic circuit 11 that operates (drives) the hydraulic excavator 1 based on the pressure oil supplied from the hydraulic pump 13. The hydraulic circuit 11 is configured to include a main hydraulic circuit 11A including a hydraulic actuator (hereinafter, also simply referred to as a cylinder 5D) and a pilot hydraulic circuit 11B for operating the cylinder 5D.

即ち、油圧回路11は、シリンダ5Dと、エンジン12(図1参照)と、メイン油圧ポンプ13と、タンクとしての作動油タンク14と、パイロット油圧ポンプ19と、制御弁装置21(ブーム用方向制御弁31)と、操作装置(以下、単にレバー操作装置22ともいう)とを含んで構成されている。そして、油圧回路11のメイン油圧回路11Aは、シリンダ5Dに加え、エンジン12と、メイン油圧ポンプ13と、作動油タンク14と、制御弁装置21(ブーム用方向制御弁31)と、ポンプ管路としてのメイン吐出管路15と、タンク管路としての戻り管路16と、一側アクチュエータ管路としてのボトム側管路17と、他側アクチュエータ管路としてのロッド側管路18とを備えている。一方、油圧回路11のパイロット油圧回路11Bは、エンジン12と、パイロット油圧ポンプ19と、作動油タンク14と、レバー操作装置22と、パイロット吐出管路20と、一側パイロット管路としての伸長側パイロット管路23と、他側パイロット管路としての縮小側パイロット管路24とを備えている。 That is, the hydraulic circuit 11 includes a cylinder 5D, an engine 12 (see FIG. 1), a main hydraulic pump 13, a hydraulic oil tank 14 as a tank, a pilot hydraulic pump 19, a control valve device 21 (boom direction control). The valve 31) and an operating device (hereinafter, also simply referred to as lever operating device 22) are included. In addition to the cylinder 5D, the main hydraulic circuit 11A of the hydraulic circuit 11 includes an engine 12, a main hydraulic pump 13, a hydraulic oil tank 14, a control valve device 21 (a boom directional control valve 31), and a pump line. A main discharge pipe line 15, a return pipe line 16 as a tank pipe line, a bottom side pipe line 17 as one side actuator pipe line, and a rod side pipe line 18 as another side actuator pipe line. There is. On the other hand, the pilot hydraulic circuit 11B of the hydraulic circuit 11 includes an engine 12, a pilot hydraulic pump 19, a hydraulic oil tank 14, a lever operating device 22, a pilot discharge pipeline 20, and an extension side as a one-side pilot pipeline. The pilot line 23 and the reduction side pilot line 24 as the other side pilot line are provided.

エンジン12(図1参照)は、旋回フレーム6に搭載されている。エンジン12は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関によって構成されている。エンジン12の出力側には、メイン油圧ポンプ13、および、パイロット油圧ポンプ19が取付けられている。これら油圧ポンプ13,19は、エンジン12によって回転駆動される。なお、油圧ポンプ13,19を駆動するための駆動源(動力源)は、内燃機関となるエンジン12単体で構成できる他、例えば、エンジンと電動モータ、または、電動モータ単体により構成してもよい。 The engine 12 (see FIG. 1) is mounted on the swing frame 6. The engine 12 is composed of an internal combustion engine such as a diesel engine. A main hydraulic pump 13 and a pilot hydraulic pump 19 are attached to the output side of the engine 12. The hydraulic pumps 13 and 19 are rotationally driven by the engine 12. The drive source (power source) for driving the hydraulic pumps 13 and 19 can be constituted by the engine 12 alone which is the internal combustion engine, or may be constituted by, for example, the engine and the electric motor or the electric motor alone. ..

メイン油圧ポンプ13は、エンジン12に機械的に(即ち、動力伝達可能に)接続されている。メイン油圧ポンプ13は、シリンダ5Dを含むメイン油圧回路11Aに圧油を供給する。メイン油圧ポンプ13は、例えば、可変容量型の油圧ポンプ、より具体的には、可変容量型の斜板式、斜軸式またはラジアルピストン式油圧ポンプによって構成されている。なお、図2では、メイン油圧ポンプ13を1台の油圧ポンプで示しているが、例えば、2台以上の複数の油圧ポンプにより構成することができる。 The main hydraulic pump 13 is mechanically (that is, capable of transmitting power) to the engine 12. The main hydraulic pump 13 supplies pressure oil to the main hydraulic circuit 11A including the cylinder 5D. The main hydraulic pump 13 is configured by, for example, a variable displacement hydraulic pump, more specifically, a variable displacement swash plate type, oblique shaft type, or radial piston type hydraulic pump. Although the main hydraulic pump 13 is shown as a single hydraulic pump in FIG. 2, it may be composed of, for example, two or more hydraulic pumps.

メイン油圧ポンプ13は、制御弁装置21(ブーム用方向制御弁31)を介してシリンダ5Dに接続されている。メイン油圧ポンプ13は、シリンダ5Dに圧油を供給する。なお、図示は省略するが、メイン油圧ポンプ13は、例えば、ブームシリンダ5Dの他、走行用油圧モータ、旋回用油圧モータ、アームシリンダ5E、バケットシリンダ5Fにも圧油を供給する。 The main hydraulic pump 13 is connected to the cylinder 5D via a control valve device 21 (boom directional control valve 31). The main hydraulic pump 13 supplies pressure oil to the cylinder 5D. Although not shown, the main hydraulic pump 13 supplies pressure oil to, for example, the traveling hydraulic motor, the turning hydraulic motor, the arm cylinder 5E, and the bucket cylinder 5F in addition to the boom cylinder 5D.

メイン油圧ポンプ13は、作動油タンク14に貯溜された作動油を圧油としてメイン吐出管路15に吐出する。メイン吐出管路15に吐出された圧油は、制御弁装置21(ブーム用方向制御弁31)を介してブームシリンダ5D(のボトム側油室またはロッド側油室)に供給され、ブームシリンダ5D(のロッド側油室またはボトム側油室)の圧油は、制御弁装置21(ブーム用方向制御弁31)および戻り管路16を介して作動油タンク14に戻る。このように、メイン油圧ポンプ13は、作動油を貯留する作動油タンク14と共に、メインの油圧源を構成している。 The main hydraulic pump 13 discharges the hydraulic oil stored in the hydraulic oil tank 14 to the main discharge pipeline 15 as pressure oil. The pressure oil discharged to the main discharge pipe line 15 is supplied to (the bottom side oil chamber or the rod side oil chamber of) the boom cylinder 5D via the control valve device 21 (the boom direction control valve 31), and the boom cylinder 5D. The pressure oil in (the rod-side oil chamber or the bottom-side oil chamber) returns to the hydraulic oil tank 14 via the control valve device 21 (the boom direction control valve 31) and the return pipe line 16. As described above, the main hydraulic pump 13 constitutes a main hydraulic pressure source together with the hydraulic oil tank 14 that stores hydraulic oil.

パイロット油圧ポンプ19は、メイン油圧ポンプ13と同様に、エンジン12に機械的に接続されている。パイロット油圧ポンプ19は、シリンダ5Dを操作するためのパイロット油圧回路11Bに圧油を供給する。パイロット油圧ポンプ19は、例えば、固定容量型の歯車ポンプまたは斜板式油圧ポンプによって構成されている。パイロット油圧ポンプ19は、作動油タンク14に貯溜された作動油を圧油としてパイロット吐出管路20に吐出する。即ち、パイロット油圧ポンプ19は、作動油タンク14と共にパイロット油圧源を構成している。 Like the main hydraulic pump 13, the pilot hydraulic pump 19 is mechanically connected to the engine 12. The pilot hydraulic pump 19 supplies pressure oil to the pilot hydraulic circuit 11B for operating the cylinder 5D. The pilot hydraulic pump 19 is configured by, for example, a fixed displacement gear pump or a swash plate hydraulic pump. The pilot hydraulic pump 19 discharges the hydraulic oil stored in the hydraulic oil tank 14 to the pilot discharge pipeline 20 as pressure oil. That is, the pilot hydraulic pump 19 constitutes a pilot hydraulic power source together with the hydraulic oil tank 14.

パイロット油圧ポンプ19は、レバー操作装置22と接続されている。パイロット油圧ポンプ19は、レバー操作装置22に圧油(1次圧)を供給する。この場合、パイロット油圧ポンプ19の圧油は、レバー操作装置22を介して、制御弁装置21(ブーム用方向制御弁31の油圧パイロット部31A,31B)に供給される。 The pilot hydraulic pump 19 is connected to the lever operating device 22. The pilot hydraulic pump 19 supplies pressure oil (primary pressure) to the lever operating device 22. In this case, the pressure oil of the pilot hydraulic pump 19 is supplied to the control valve device 21 (the hydraulic pilot portions 31A and 31B of the boom directional control valve 31) via the lever operating device 22.

制御弁装置21は、ブーム用方向制御弁31を含む複数の方向制御弁からなる制御弁群である。制御弁装置21は、メイン油圧ポンプ13から吐出された圧油を、ブーム用レバー操作装置22を含む各種の操作装置の操作に応じて、ブームシリンダ5D、アームシリンダ5E、バケットシリンダ5F、走行用油圧モータ、および、旋回用油圧モータに分配する。なお、以下の説明は、ブーム用方向制御弁31(以下、単に方向制御弁31ともいう)を制御弁装置21の代表例として説明する。 The control valve device 21 is a control valve group including a plurality of directional control valves including a boom directional control valve 31. The control valve device 21 controls the pressure oil discharged from the main hydraulic pump 13 according to the operation of various operating devices including the boom lever operating device 22, the boom cylinder 5D, the arm cylinder 5E, the bucket cylinder 5F, and the traveling cylinder. It is distributed to the hydraulic motor and the turning hydraulic motor. In the following description, the boom directional control valve 31 (hereinafter, also simply referred to as the directional control valve 31) will be described as a representative example of the control valve device 21.

方向制御弁31は、キャブ7内に配置されたレバー操作装置22の操作による切換信号(パイロット圧)に応じて、メイン油圧ポンプ13からシリンダ5Dに供給される圧油の方向を制御する。これにより、シリンダ5Dは、メイン油圧ポンプ13から供給(吐出)される圧油(作動油)によって駆動(伸長、縮小)される。方向制御弁31は、パイロット操作式の方向制御弁、例えば、5ポート3位置(または、6ポート3位置、4ポート3位置)の油圧パイロット式方向制御弁により構成されている。 The direction control valve 31 controls the direction of the pressure oil supplied from the main hydraulic pump 13 to the cylinder 5D according to the switching signal (pilot pressure) by the operation of the lever operating device 22 arranged in the cab 7. As a result, the cylinder 5D is driven (extended or contracted) by the pressure oil (operating oil) supplied (discharged) from the main hydraulic pump 13. The directional control valve 31 is configured by a pilot operated directional control valve, for example, a 5-port 3-position (or 6-port 3-position, 4-port 3-position) hydraulic pilot type directional control valve.

方向制御弁31は、メイン油圧ポンプ13とシリンダ5Dとの間でシリンダ5Dに対する圧油の供給と排出を切換えることにより、シリンダ5Dを伸長または縮小させる。方向制御弁31の油圧パイロット部31A,31Bには、レバー操作装置22の操作に基づく切換信号(パイロット圧)が供給される。これにより、方向制御弁31は、中立位置(A)から切換位置(B),(C)に切換操作される。 The directional control valve 31 extends or contracts the cylinder 5D by switching supply and discharge of pressure oil to and from the cylinder 5D between the main hydraulic pump 13 and the cylinder 5D. A switching signal (pilot pressure) based on the operation of the lever operating device 22 is supplied to the hydraulic pilot portions 31A and 31B of the directional control valve 31. As a result, the directional control valve 31 is switched from the neutral position (A) to the switching positions (B) and (C).

レバー操作装置22は、上部旋回体4のキャブ7内に配置されている。レバー操作装置22は、例えば、レバー式の減圧弁型パイロット弁により構成されている。レバー操作装置22には、パイロット油圧ポンプ19からの圧油(1次圧)がパイロット吐出管路20を通じて供給される。レバー操作装置22は、オペレータのレバー操作に応じたパイロット圧(2次圧)を、伸長側パイロット管路23または縮小側パイロット管路24を介して方向制御弁31に出力する。 The lever operating device 22 is arranged in the cab 7 of the upper swing body 4. The lever operating device 22 is composed of, for example, a lever type pressure reducing valve type pilot valve. Pressure oil (primary pressure) from the pilot hydraulic pump 19 is supplied to the lever operating device 22 through the pilot discharge pipe line 20. The lever operating device 22 outputs a pilot pressure (secondary pressure) according to the lever operation of the operator to the directional control valve 31 via the extension side pilot conduit 23 or the contraction side pilot conduit 24.

即ち、レバー操作装置22は、オペレータによって操作されることにより、その操作量に比例したパイロット圧を方向制御弁31の油圧パイロット部31A,31Bに供給(出力)する。例えば、レバー操作装置22がシリンダ5Dを伸長させる方向に操作されると(即ち、ブーム5Aを上げるための上げ操作がされると)、この操作により発生したパイロット圧は、伸長側パイロット管路23を介して方向制御弁31の油圧パイロット部31Aに供給される。これにより、方向制御弁31は、中立位置(A)から切換位置(B)に切換わり、メイン油圧ポンプ13からの圧油がボトム側管路17を介してシリンダ5Dのボトム側油室に供給され、シリンダ5Dのロッド側油室の圧油がロッド側管路18、戻り管路16を介して作動油タンク14に戻る。 That is, the lever operating device 22 is operated by the operator to supply (output) a pilot pressure proportional to the operation amount to the hydraulic pilot portions 31A and 31B of the directional control valve 31. For example, when the lever operating device 22 is operated in the direction of extending the cylinder 5D (that is, when the raising operation for raising the boom 5A is performed), the pilot pressure generated by this operation is the extension side pilot pipe line 23. Is supplied to the hydraulic pilot portion 31A of the directional control valve 31 via. As a result, the directional control valve 31 switches from the neutral position (A) to the switching position (B), and the pressure oil from the main hydraulic pump 13 is supplied to the bottom oil chamber of the cylinder 5D via the bottom pipe line 17. Then, the pressure oil in the rod-side oil chamber of the cylinder 5D returns to the hydraulic oil tank 14 via the rod-side conduit 18 and the return conduit 16.

これに対して、例えば、レバー操作装置22がシリンダ5Dを縮小させる方向に操作されると(即ち、ブーム5Aを下げるための下げ操作がされると)、この操作により発生したパイロット圧は、縮小側パイロット管路24を介して方向制御弁31の油圧パイロット部31Bに供給される。これにより、方向制御弁31は、中立位置(A)から切換位置(C)に切換わり、メイン油圧ポンプ13からの圧油がロッド側管路18を介してシリンダ5Dのロッド側油室に供給され、シリンダ5Dのボトム側油室の圧油がボトム側管路17、戻り管路16を介して作動油タンク14に戻る。 On the other hand, for example, when the lever operating device 22 is operated in the direction of reducing the cylinder 5D (that is, when the lowering operation for lowering the boom 5A is performed), the pilot pressure generated by this operation is reduced. It is supplied to the hydraulic pilot portion 31B of the directional control valve 31 via the side pilot conduit 24. As a result, the directional control valve 31 switches from the neutral position (A) to the switching position (C), and the pressure oil from the main hydraulic pump 13 is supplied to the rod side oil chamber of the cylinder 5D via the rod side conduit 18. Then, the pressure oil in the bottom side oil chamber of the cylinder 5D returns to the hydraulic oil tank 14 via the bottom side pipeline 17 and the return pipeline 16.

次に、スプール弁装置としての方向制御弁31について、図1および図2に加え、図3ないし図6も参照しつつ説明する。 Next, the direction control valve 31 as the spool valve device will be described with reference to FIGS. 3 and 6 in addition to FIGS. 1 and 2.

方向制御弁31は、油圧源(メイン油圧ポンプ13および作動油タンク14)と油圧アクチュエータ(シリンダ5D)との間に設けられている。方向制御弁31は、スプール41を図2の(A)に示す中立位置から例えば(B)または(C)に示す切換位置に摺動変位させることにより、シリンダ5Dに供給、排出する圧油の方向および流量を制御する。方向制御弁31は、ポンプポート38を境にしてスプール41の軸方向で対称に形成されている。方向制御弁31は、ハウジング32と、スプール41と、左,右のキャップ45A,45Bと、左,右のスプリング47A,47Bと、左,右の回転規制部48A,48Bとを含んで構成されている。 The direction control valve 31 is provided between the hydraulic power source (the main hydraulic pump 13 and the hydraulic oil tank 14) and the hydraulic actuator (cylinder 5D). The directional control valve 31 slidably displaces the spool 41 from the neutral position shown in FIG. 2A to the switching position shown in FIG. 2B or 2C, thereby supplying or discharging the pressure oil to or from the cylinder 5D. Control direction and flow rate. The direction control valve 31 is formed symmetrically in the axial direction of the spool 41 with the pump port 38 as a boundary. The directional control valve 31 includes a housing 32, a spool 41, left and right caps 45A and 45B, left and right springs 47A and 47B, and left and right rotation restricting portions 48A and 48B. ing.

ハウジング32は、方向制御弁31の弁本体を構成するものである。図3に示すように、ハウジング32は、筒状に形成されており、ハウジング32の内周側は、スプール摺動穴33となっている。換言すれば、ハウジング32は、軸方向(図2の左,右方向)に延びるスプール摺動穴33を有している。ハウジング32の一側(図2の左側)には、スプール摺動穴33の一側開口(左側開口)に対面するように一方のキャップとしての左キャップ45Aが取付けられている。ハウジング32の他側(図2の右側)には、スプール摺動穴33の他側開口(右側開口)に対面するように他方のキャップとしての右キャップ45Bが取付けられている。 The housing 32 constitutes the valve body of the directional control valve 31. As shown in FIG. 3, the housing 32 is formed in a tubular shape, and a spool sliding hole 33 is formed on the inner peripheral side of the housing 32. In other words, the housing 32 has a spool sliding hole 33 extending in the axial direction (left and right directions in FIG. 2). On one side (left side in FIG. 2) of the housing 32, a left cap 45A as one cap is attached so as to face one side opening (left side opening) of the spool sliding hole 33. On the other side (right side in FIG. 2) of the housing 32, a right cap 45B as the other cap is attached so as to face the other side opening (right side opening) of the spool sliding hole 33.

スプール摺動穴33の軸方向の中央部には、中央凹溝34が形成されている。スプール摺動穴33のうち中央凹溝34よりも軸方向の一側(左側)には、一側凹溝としての左側凹溝35Aが形成されている。また、スプール摺動穴33のうち左側凹溝35Aよりも軸方向の一側、即ち、スプール摺動穴33の一端側(左端側)には、一端側凹溝としての左端側凹溝36Aが形成されている。これに対して、スプール摺動穴33のうち中央凹溝34よりも軸方向の他側(右側)には、他側凹溝としての右側凹溝35Bが形成されている。また、スプール摺動穴33のうち右側凹溝35Bよりも軸方向の他側、即ち、スプール摺動穴33の他端側(右端側)には、他端側凹溝としての右端側凹溝36Bが形成されている。 A central concave groove 34 is formed in the axial center of the spool sliding hole 33. A left side groove 35</b>A as one side groove is formed on one side (left side) in the axial direction of the spool sliding hole 33 with respect to the central groove 34. Further, a left end side concave groove 36A as one end side concave groove is provided on one side in the axial direction of the spool sliding hole 33 relative to the left side concave groove 35A, that is, on one end side (left end side) of the spool sliding hole 33. Has been formed. On the other hand, on the other side (right side) in the axial direction of the spool slide hole 33 with respect to the central groove 34, a right side groove 35B as another side groove is formed. Further, on the other side in the axial direction of the right side groove 35B of the spool sliding hole 33, that is, on the other end side (right end side) of the spool sliding hole 33, a right end side concave groove as the other end side concave groove. 36B is formed.

これら各凹溝34,35A,35B,36A,36Bは、いずれもスプール摺動穴33の全周にわたって環状に形成されている。また、各凹溝34,35A,35B,36A,36Bは、スプール摺動穴33の軸方向にわたってそれぞれ離間して設けられている。この場合、各凹溝34,35A,35B,36A,36Bの間は、それぞれスプール摺動穴33の内径側に向けて全周にわたって突出する切換部37,37となっている。 Each of these recessed grooves 34, 35A, 35B, 36A, 36B is formed in an annular shape over the entire circumference of the spool sliding hole 33. The recessed grooves 34, 35A, 35B, 36A, 36B are provided so as to be separated from each other in the axial direction of the spool sliding hole 33. In this case, switching portions 37, 37 are formed between the respective concave grooves 34, 35A, 35B, 36A, 36B so as to project over the entire circumference toward the inner diameter side of the spool sliding hole 33.

さらに、ハウジング32には、スプール摺動穴33の軸方向にそれぞれ離間して5つのポート、即ち、ポンプポート38、一対のアクチュエータポート39A,39B、および、一対のタンクポート40A,40Bが設けられている。ハウジング32の軸方向の中央部に設けられたポンプポート38は、ハウジング32の外面に開口する一側がメイン吐出管路15に接続され、スプール摺動穴33に開口する他側が中央凹溝34に連通している。 Further, the housing 32 is provided with five ports, that is, a pump port 38, a pair of actuator ports 39A and 39B, and a pair of tank ports 40A and 40B, which are spaced apart from each other in the axial direction of the spool sliding hole 33. ing. The pump port 38 provided in the central portion of the housing 32 in the axial direction is connected to the main discharge pipe line 15 on one side opening to the outer surface of the housing 32, and to the central concave groove 34 on the other side opening to the spool sliding hole 33. It is in communication.

一対のアクチュエータポート39A,39Bのうち一方(左方)のアクチュエータポートとしての左アクチュエータポート39Aは、ハウジング32の外面に開口する一側がボトム側管路17に接続され、スプール摺動穴33に開口する他側が左側凹溝35Aに連通している。これに対して、他方(右方)のアクチュエータポートとしての右アクチュエータポート39Bは、ハウジング32の外面に開口する一側がロッド側管路18に接続され、スプール摺動穴33に開口する他側が右側凹溝35Bに連通している。 The left actuator port 39A, which is one (left) actuator port of the pair of actuator ports 39A and 39B, is connected to the bottom side conduit 17 on one side that opens to the outer surface of the housing 32 and opens to the spool sliding hole 33. The other side that communicates with the left recessed groove 35A. On the other hand, in the right actuator port 39B as the other (right) actuator port, one side opening to the outer surface of the housing 32 is connected to the rod side conduit 18, and the other side opening to the spool sliding hole 33 is the right side. It communicates with the groove 35B.

一対のタンクポート40A,40Bのうち一方(左方)のタンクポートとしての左タンクポート40Aは、ハウジング32の外面に開口する一側が戻り管路16に接続され、スプール摺動穴33に開口する他側が左端側凹溝36Aに連通している。これに対して、他方(右方)のタンクポートとしての右タンクポート40Bは、ハウジング32の外面に開口する一側が戻り管路16に接続され、スプール摺動穴33に開口する他側が右端側凹溝36Bに連通している。これにより、ハウジング32には、切換部37,37を挟んでスプール摺動穴33の軸方向に複数のポート38,39A,39B,40A,40Bが設けられている。 The left tank port 40A, which is one (left) tank port of the pair of tank ports 40A and 40B, is connected to the return conduit 16 at one side that opens to the outer surface of the housing 32 and opens to the spool sliding hole 33. The other side communicates with the left end side concave groove 36A. On the other hand, in the right tank port 40B as the other (right) tank port, one side opening to the outer surface of the housing 32 is connected to the return pipe line 16 and the other side opening to the spool sliding hole 33 is the right end side. It communicates with the groove 36B. Thereby, the housing 32 is provided with a plurality of ports 38, 39A, 39B, 40A, 40B in the axial direction of the spool sliding hole 33 with the switching portions 37, 37 interposed therebetween.

スプール41は、ハウジング32のスプール摺動穴33に移動可能(摺動可能)に挿嵌されている。スプール41は、油圧パイロット部31A,31Bに供給されるパイロット圧に応じて、スプール摺動穴33内を軸方向に摺動変位する。スプール41の軸方向中間部には、ランド(第1のランド)としての中央ランド42が設けられている。また、スプール41の軸方向両端側にも、ランド(第2のランド、第3のランド)としての左側ランド43A、右側ランド43Bが設けられている。これら各ランド42,43A,43Bは、スプール摺動穴33に対して軸方向に摺動する。この場合、各ランド42,43A,43Bの間は、スプール41の内径側に向けて全周にわたって凹入する油溝44,44となっている。即ち、スプール41には、各ポート間38,39A,39B,40A,40Bを連通または遮断させるため、軸方向に離間して油溝44,44とランド42,43A,43Bとが設けられている。 The spool 41 is movably (slidingly) inserted into the spool sliding hole 33 of the housing 32. The spool 41 is slidably displaced in the spool sliding hole 33 in the axial direction according to the pilot pressure supplied to the hydraulic pilot portions 31A and 31B. A central land 42 as a land (first land) is provided at an axially intermediate portion of the spool 41. Further, a left side land 43A and a right side land 43B as lands (second land and third land) are also provided on both axial ends of the spool 41. These lands 42, 43A, 43B slide axially in the spool sliding hole 33. In this case, between the lands 42, 43A, 43B, there are oil grooves 44, 44 recessed over the entire circumference toward the inner diameter side of the spool 41. That is, the spool 41 is provided with oil grooves 44, 44 and lands 42, 43A, 43B that are axially separated from each other in order to communicate or block the ports 38, 39A, 39B, 40A, 40B. ..

中央ランド42の一端側(左端側)には、軸方向に延びる複数個のノッチ42A(図3では1個のみ図示)が周方向に等間隔に離間して形成されている。中央ランド42の他端側(右端側)にも、軸方向に延びる複数個のノッチ42B(図3では1個のみ図示)が周方向に等間隔に離間して形成されている。これら各ノッチ42A,42Bは、中央ランド42と油溝44との境界部に位置して中央ランド42に設けられている。一方(左方)のノッチ42Aは、中央凹溝34と左側凹溝35Aとの間、即ち、ポンプポート38と左アクチュエータポート39Aとの間を流れる圧油を小流量で連通させる。他方(右方)のノッチ42Bは、中央凹溝34と右側凹溝35Bとの間、即ち、ポンプポート38と右アクチュエータポート39Bとの間を流れる圧油を小流量で連通させる。即ち、これら各ノッチ42A,42Bは、スプール41が移動するときに各ポート38,39A,39B間を連通させる位置(クラッキング位置)で各ポート38,39A,39B間を小流量で連通させる。 On one end side (left end side) of the central land 42, a plurality of notches 42A (only one is shown in FIG. 3) extending in the axial direction are formed at equal intervals in the circumferential direction. On the other end side (right end side) of the central land 42, a plurality of notches 42B (only one is shown in FIG. 3) extending in the axial direction are formed at equal intervals in the circumferential direction. These notches 42A and 42B are provided in the central land 42 at the boundary between the central land 42 and the oil groove 44. The one (left) notch 42A communicates a small amount of pressure oil that flows between the central groove 34 and the left groove 35A, that is, between the pump port 38 and the left actuator port 39A. The other (right) notch 42B communicates a small amount of pressure oil flowing between the central groove 34 and the right groove 35B, that is, between the pump port 38 and the right actuator port 39B. That is, the notches 42A, 42B allow the ports 38, 39A, 39B to communicate with each other at a small flow rate at a position (cracking position) where the ports 38, 39A, 39B communicate with each other when the spool 41 moves.

左側ランド43Aの右端側(他端側)には、軸方向に延びる複数個のノッチ43A1(図3では1個のみ図示)が周方向に等間隔に離間して形成されている。ノッチ43A1は、左側ランド43Aと油溝44との境界部に位置して左側ランド43Aに設けられている。ノッチ43A1は、左側凹溝35Aと左端側凹溝36Aとの間、即ち、左アクチュエータポート39Aと左タンクポート40Aとの間を流れる圧油を小流量で連通させる。即ち、ノッチ43A1は、スプール41が移動するときに各ポート39A,40A間を連通させる位置(クラッキング位置)で各ポート39A,40A間を小流量で連通させる。左側ランド43Aの左端部(一端部)、即ち、スプール41の左端部(一端部)には、左突出軸部49Aが設けられている。 On the right end side (the other end side) of the left land 43A, a plurality of notches 43A1 (only one is shown in FIG. 3) extending in the axial direction are formed at equal intervals in the circumferential direction. The notch 43A1 is provided in the left land 43A at the boundary between the left land 43A and the oil groove 44. The notch 43A1 communicates a small amount of pressure oil that flows between the left concave groove 35A and the left end concave groove 36A, that is, between the left actuator port 39A and the left tank port 40A. That is, the notch 43A1 allows the ports 39A and 40A to communicate at a small flow rate at a position (cracking position) where the ports 39A and 40A communicate with each other when the spool 41 moves. A left protruding shaft portion 49A is provided at the left end portion (one end portion) of the left land 43A, that is, the left end portion (one end portion) of the spool 41.

一方、右側ランド43Bの左端側(一端側)にも、軸方向に延びる複数個のノッチ43B1(図3では1個のみ図示)が周方向に等間隔に離間して形成されている。ノッチ43B1は、右側ランド43Bと油溝44との境界部に位置して右側ランド43Bに設けられている。ノッチ43B1は、右側凹溝35Bと右端側凹溝36Bとの間、即ち、右アクチュエータポート39Bと右タンクポート40Bとの間を流れる圧油を小流量で連通させる。即ち、ノッチ43B1は、スプール41が移動するときに各ポート39B,40B間を連通させる位置(クラッキング位置)で各ポート39B,40B間を小流量で連通させる。右側ランド43Bの右端部(他端部)、即ち、スプール41の右端部(他端部)には、右突出軸部49Bが設けられている。 On the other hand, on the left end side (one end side) of the right land 43B, a plurality of notches 43B1 (only one is shown in FIG. 3) extending in the axial direction are formed at equal intervals in the circumferential direction. The notch 43B1 is located at the boundary between the right land 43B and the oil groove 44, and is provided in the right land 43B. The notch 43B1 communicates a small amount of pressure oil that flows between the right concave groove 35B and the right end concave groove 36B, that is, between the right actuator port 39B and the right tank port 40B. That is, the notch 43B1 allows the ports 39B and 40B to communicate with each other at a small flow rate at a position (cracking position) where the ports 39B and 40B communicate with each other when the spool 41 moves. A right protruding shaft portion 49B is provided at the right end portion (other end portion) of the right land 43B, that is, at the right end portion (other end portion) of the spool 41.

ここで、例えば、スプール41が、図3に示す中立位置から右方向に変位すると、中央ランド42と左側ランド43Aとの間の油溝44を介して中央凹溝34と左側凹溝35Aとの間が連通される。これと共に、中央ランド42と右側ランド43Bとの間の油溝44を介して右側凹溝35Bと右端側凹溝36Bとの間が連通される。この場合、メイン油圧ポンプ13から吐出された圧油は、メイン吐出管路15、ポンプポート38、中央凹溝34、切換部37と油溝44との間、および、左側凹溝35Aを介して左アクチュエータポート39Aへと導かれ、ボトム側管路17を介してシリンダ5Dのボトム側油室に供給される。これにより、シリンダ5Dを伸長させることができる。このとき、シリンダ5Dのロッド側油室の圧油は、ロッド側管路18、右アクチュエータポート39B、右側凹溝35B、切換部37と油溝44との間、および、右端側凹溝36Bを介して右タンクポート40Bへと導かれ、戻り管路16を介して作動油タンク14に戻される。 Here, for example, when the spool 41 is displaced rightward from the neutral position shown in FIG. 3, the center groove 42 and the left groove 35A are separated from each other via the oil groove 44 between the center land 42 and the left land 43A. The spaces are connected. Along with this, the right side recessed groove 35B and the right end side recessed groove 36B communicate with each other via the oil groove 44 between the center land 42 and the right side land 43B. In this case, the pressure oil discharged from the main hydraulic pump 13 passes through the main discharge pipeline 15, the pump port 38, the central groove 34, the switching portion 37 and the oil groove 44, and the left groove 35A. It is guided to the left actuator port 39A and supplied to the bottom side oil chamber of the cylinder 5D via the bottom side pipe line 17. Thereby, the cylinder 5D can be extended. At this time, the pressure oil in the rod-side oil chamber of the cylinder 5D flows through the rod-side conduit 18, the right actuator port 39B, the right groove 35B, the switching portion 37 and the oil groove 44, and the right end groove 36B. It is guided to the right tank port 40B through the return line 16 and returned to the hydraulic oil tank 14 via the return line 16.

左キャップ45Aは、有底筒状に形成され、スプール摺動穴33の左端開口を塞ぐようにハウジング32に取付けられている。左キャップ45Aには、伸長側パイロット管路23が接続される接続ポート45A1が設けられている。左キャップ45Aの内部は、スプール41を軸方向に摺動変位させるための油圧パイロット部31Aとなっている。油圧パイロット部31A内には、左ばね受46Aと、左スプリング47Aとが設けられている。左ばね受46Aは、左突出軸部49Aの外周側に嵌合している。左スプリング47Aは、左突出軸部49Aの外周側で左キャップ45Aの底部と左ばね受46Aとの間に設けられている。左スプリング47Aは、左ばね受46Aを介してスプール41を中立位置(A)に向けて付勢している。 The left cap 45A is formed in a cylindrical shape with a bottom, and is attached to the housing 32 so as to close the left end opening of the spool sliding hole 33. The left cap 45A is provided with a connection port 45A1 to which the extension pilot line 23 is connected. Inside the left cap 45A is a hydraulic pilot portion 31A for slidingly displacing the spool 41 in the axial direction. A left spring receiver 46A and a left spring 47A are provided in the hydraulic pilot portion 31A. The left spring receiver 46A is fitted on the outer peripheral side of the left protruding shaft portion 49A. The left spring 47A is provided on the outer peripheral side of the left protruding shaft portion 49A between the bottom portion of the left cap 45A and the left spring receiver 46A. The left spring 47A biases the spool 41 toward the neutral position (A) via the left spring receiver 46A.

右キャップ45Bは、有底筒状に形成され、スプール摺動穴33の右端開口を塞ぐようにハウジング32に取付けられている。右キャップ45Bには、縮小側パイロット管路24が接続される接続ポート45B1が設けられている。右キャップ45Bの内部は、スプール41を軸方向に摺動変位させるための油圧パイロット部31Bとなっている。油圧パイロット部31B内には、右ばね受46Bと、右スプリング47Bとが設けられている。右ばね受46Bは、右突出軸部49Bの外周側に嵌合している。右スプリング47Bは、右突出軸部49Bの外周側で右キャップ45Bの底部と右ばね受46Bとの間に設けられている。右スプリング47Bは、右ばね受46Bを介してスプール41を中立位置(A)に向けて付勢している。 The right cap 45B is formed in a cylindrical shape with a bottom, and is attached to the housing 32 so as to close the right end opening of the spool sliding hole 33. The right cap 45B is provided with a connection port 45B1 to which the reduction side pilot conduit 24 is connected. Inside the right cap 45B is a hydraulic pilot portion 31B for slidingly displacing the spool 41 in the axial direction. A right spring receiver 46B and a right spring 47B are provided inside the hydraulic pilot portion 31B. The right spring receiver 46B is fitted on the outer peripheral side of the right protruding shaft portion 49B. The right spring 47B is provided on the outer peripheral side of the right protruding shaft portion 49B between the bottom portion of the right cap 45B and the right spring receiver 46B. The right spring 47B biases the spool 41 toward the neutral position (A) via the right spring receiver 46B.

次に、スプール41の軸方向変位を許容すると共にスプール41の回転を規制(阻止)するための左,右の回転規制部48A,48Bについて説明する。なお、一方の回転規制部としての左回転規制部48Aと他方の回転規制部としての右回転規制部48Bは、左右が相違する以外同様の構成である。このため、右回転規制部48Bについては、左回転規制部48Aと同一の構成要素に符号「B」を付すことにより、その説明を省略する。 Next, the left and right rotation restricting portions 48A and 48B for allowing the axial displacement of the spool 41 and restricting (blocking) the rotation of the spool 41 will be described. The left rotation restricting portion 48A as one rotation restricting portion and the right rotation restricting portion 48B as the other rotation restricting portion have the same configuration except that the left and right sides are different. Therefore, with respect to the right rotation restricting portion 48B, the same components as those of the left rotation restricting portion 48A are denoted by reference numeral "B", and the description thereof will be omitted.

左回転規制部48Aは、スプール41の左端と左キャップ45Aとの間に設けられている。左回転規制部48Aは、スプール41が左キャップ45A側に向けて変位したときに、スプール41のスプール摺動穴33内における回転を規制する。左回転規制部48Aは、一方の突出軸部としての左突出軸部49Aと、一方の突部としての左突部50Aとを備えている。 The left rotation restricting portion 48A is provided between the left end of the spool 41 and the left cap 45A. The left rotation restricting portion 48A restricts rotation of the spool 41 in the spool sliding hole 33 when the spool 41 is displaced toward the left cap 45A side. The left rotation restricting portion 48A includes a left protruding shaft portion 49A as one protruding shaft portion and a left protruding portion 50A as one protruding portion.

左突出軸部49Aは、スプール41の左端に設けられ、左キャップ45A内に向けて軸方向に突出している。左突出軸部49Aは、円柱体からなり左側ランド43Aと一体に形成されている。左突出軸部49Aには、左突部50Aと係合する係合溝49A1が設けられている。 The left protruding shaft portion 49A is provided at the left end of the spool 41 and protrudes axially toward the inside of the left cap 45A. The left protruding shaft portion 49A is formed of a cylindrical body and is integrally formed with the left land 43A. The left protruding shaft portion 49A is provided with an engagement groove 49A1 that engages with the left protruding portion 50A.

左突部50Aは、左キャップ45Aの底部に設けられている。左突部50Aは、左キャップ45Aの底部から係合溝49A1に向けて突出している。左突部50Aは、左突出軸部49Aの係合溝49A1に対応して形成されている。左突部50Aは、例えば、板状に形成されている。左突部50Aは、スプール41が中立位置から左方向に変位したときに係合溝49A1内に入り込む。これにより、スプール41は、軸方向の変位が許容され、かつ、スプール41の回転が阻止(規制)される。 The left protrusion 50A is provided on the bottom of the left cap 45A. The left protrusion 50A projects from the bottom of the left cap 45A toward the engagement groove 49A1. The left protrusion 50A is formed corresponding to the engagement groove 49A1 of the left protrusion shaft portion 49A. The left protrusion 50A is formed in a plate shape, for example. The left protrusion 50A enters into the engagement groove 49A1 when the spool 41 is displaced leftward from the neutral position. As a result, the spool 41 is allowed to be displaced in the axial direction, and the rotation of the spool 41 is blocked (restricted).

ところで、スプール41の回転を規制する構成の場合、スプール41の回転に伴うスプール41とハウジング32との摩耗を抑制することができる。しかし、この場合、例えば、左,右のランド43A,43Bのノッチ43A1,43B1の回転方向の位置が固定される。このため、ノッチ43A1,43B1で発生したキャビテーション噴流が、下流側のハウジング壁面の同じ位置に衝突する傾向となる。即ち、ノッチ43A1で発生したキャビテーション噴流は、左端側凹溝36Aの内面(内周面、底面)の同じ位置に衝突する傾向となり、ノッチ43B1で発生したキャビテーション噴流は、右端側凹溝36Bの内面(内周面、底面)の同じ位置に衝突する傾向となる。これにより、左端側凹溝36Aの内面および右端側凹溝36Bの内面でエロージョンが発生し易くなる可能性がある。 By the way, when the rotation of the spool 41 is restricted, the wear of the spool 41 and the housing 32 due to the rotation of the spool 41 can be suppressed. However, in this case, for example, the positions of the notches 43A1 and 43B1 of the left and right lands 43A and 43B in the rotational direction are fixed. Therefore, the cavitation jet generated in the notches 43A1 and 43B1 tends to collide with the same position on the downstream housing wall surface. That is, the cavitation jet generated at the notch 43A1 tends to collide with the same position on the inner surface (inner peripheral surface, bottom surface) of the left end side concave groove 36A, and the cavitation jet generated at the notch 43B1 becomes the inner surface of the right end side concave groove 36B. It tends to collide with the same position (inner surface, bottom surface). As a result, erosion may easily occur on the inner surface of the left end side groove 36A and the inner surface of the right end side groove 36B.

即ち、スプール41が右方に変位すると、右アクチュエータポート39Bと右タンクポート40Bとがスプール41の右側ランド43Bのノッチ43B1を介して連通する。このとき、このノッチ43B1によって形成される油路の断面積は、他の部分の油路の断面積よりも小さくなる。このため、ノッチ43B1で作動油の流速の増加および圧力の低下が発生し、これによりキャビテーションが発生する可能性がある。そして、図6に示すように、ノッチ43B1で発生したキャビテーションは、気泡51を伴った作動油の流れとなるキャビテーション噴流52となって、右端側凹溝36Bの内周面36B1に衝突する。これにより、右端側凹溝36Bの内周面36B1にエロージョンが発生する可能性がある。しかも、スプール41の回転が規制されている構成の場合には、キャビテーション噴流52が同位置に集中して噴射されることにより、エロージョンの進行(浸食速度)が速くなる可能性がある。 That is, when the spool 41 is displaced to the right, the right actuator port 39B and the right tank port 40B communicate with each other via the notch 43B1 of the right land 43B of the spool 41. At this time, the cross-sectional area of the oil passage formed by this notch 43B1 becomes smaller than the cross-sectional area of the oil passage of other parts. Therefore, an increase in the flow velocity of the hydraulic oil and a decrease in the pressure occur in the notch 43B1, which may cause cavitation. Then, as shown in FIG. 6, the cavitation generated in the notch 43B1 becomes a cavitation jet 52 which is a flow of the hydraulic oil accompanied by the bubbles 51 and collides with the inner peripheral surface 36B1 of the right end side concave groove 36B. As a result, erosion may occur on the inner peripheral surface 36B1 of the right end side groove 36B. Moreover, in the case of the configuration in which the rotation of the spool 41 is restricted, the cavitation jet flow 52 is concentrated and ejected at the same position, which may accelerate the progress of erosion (erosion speed).

これに対して、実施の形態では、ハウジング壁面(左端側凹溝36Aの内周面36A1および右端側凹溝36Bの内周面36B1)に、有底の小穴53A,53Aからなる気泡溜り53を設けている。即ち、図4に示すように、右端側凹溝36Bの底面となる内周面36B1には、複数の有底状の小穴53A,53Aからなる気泡溜り53が設けられている。この場合、右端側凹溝36Bの内周面36B1は、右アクチュエータポート39Bと右タンクポート40Bとがノッチ43B1を通じて連通したときに、高圧側の右アクチュエータポート39Bから流れ込む作動油が衝突する低圧側の右タンクポート40B側の内周面(油路壁面)に対応する。 On the other hand, in the embodiment, on the wall surface of the housing (the inner peripheral surface 36A1 of the left end side concave groove 36A and the inner peripheral surface 36B1 of the right end side concave groove 36B), the bubble reservoir 53 including the small holes 53A and 53A having a bottom is formed. It is provided. That is, as shown in FIG. 4, the inner peripheral surface 36B1 serving as the bottom surface of the right end side groove 36B is provided with a bubble reservoir 53 composed of a plurality of bottomed small holes 53A, 53A. In this case, the inner peripheral surface 36B1 of the right end side concave groove 36B has a low pressure side against which hydraulic oil flowing from the high pressure side right actuator port 39B collides when the right actuator port 39B and the right tank port 40B communicate with each other through the notch 43B1. Corresponding to the inner peripheral surface (oil passage wall surface) on the right tank port 40B side.

また、図3に示すように、左端側凹溝36Aの内周面36A1にも、右端側凹溝36Bの内周面36B1と同様に、複数の有底状の小穴53A,53Aからなる気泡溜り53が設けられている。なお、左端側凹溝36Aの小穴53A,53Aは、左右が相違する以外、右端側凹溝36Bの小穴53A,53Aと同様の構成であるため、以下、主として右端側凹溝36Bの小穴53A,53Aを代表例として説明する。また、図3ないし図6(後述する図7および図8)では、小穴53A、気泡51、噴流52等を誇張して示している。 In addition, as shown in FIG. 3, in the inner peripheral surface 36A1 of the left end side concave groove 36A, similarly to the inner peripheral surface 36B1 of the right end side concave groove 36B, a bubble pool composed of a plurality of bottomed small holes 53A, 53A. 53 is provided. Note that the small holes 53A and 53A of the left end side concave groove 36A have the same configuration as the small holes 53A and 53A of the right end side concave groove 36B except that the left and right sides are different, and henceforth, the small holes 53A of the right end side concave groove 36B will be mainly described below. 53A will be described as a typical example. Further, in FIGS. 3 to 6 (FIGS. 7 and 8 described later), the small holes 53A, the bubbles 51, the jet flow 52 and the like are exaggeratedly shown.

図6に示すように、小穴53A,53Aは、キャビテーションによる気泡51が入り込むことにより、気泡溜り53となるものである。気泡溜り53は、キャビテーションの気泡51の崩壊時に生じる衝撃圧を吸収する。即ち、気泡溜り53の気泡51が、崩壊する気泡51の衝撃圧を吸収することで、エロージョンに寄与(関与)する力を減衰する。また、小穴53A,53Aの縁(開口縁)を液体(作動油)が流れることにより渦54が発生する。この渦54の発生によって、キャビテーション噴流52が衝突する噴流衝突部(即ち、右端側凹溝36Bの内周面36B1の近辺)の圧力場が乱れる(換言すれば、内周面36B1の近辺に乱流場が形成される)。これにより、噴流衝突部付近の圧力回復が起こりにくくなり、気泡51の崩壊による衝撃力の発生を抑制することができる。 As shown in FIG. 6, the small holes 53A and 53A serve as a bubble reservoir 53 when bubbles 51 due to cavitation enter. The bubble reservoir 53 absorbs an impact pressure generated when the cavitation bubbles 51 collapse. That is, the bubbles 51 of the bubble pool 53 absorb the impact pressure of the collapsing bubbles 51, thereby attenuating the force that contributes to (participates in) the erosion. Further, a vortex 54 is generated by the liquid (working oil) flowing through the edges (opening edges) of the small holes 53A, 53A. Due to the generation of the vortex 54, the pressure field of the jet collision portion (that is, near the inner peripheral surface 36B1 of the right end side groove 36B) against which the cavitation jet 52 collides is disturbed (in other words, the pressure field near the inner peripheral surface 36B1 is disturbed. A flow field is formed). As a result, pressure recovery in the vicinity of the jet impingement portion is less likely to occur, and the generation of impact force due to the collapse of the bubbles 51 can be suppressed.

ここで、気泡溜り53を構成する小穴53A,53Aは、右端側凹溝36Bの内周面36B1のうちノッチ43B1に対応する部位に設けられている。即ち、小穴53A,53Aは、スプール41の周方向に関して、ノッチ43B1と対応する位置に設けられている。このため、スプール41が軸方向に変位したときに、ノッチ43B1と小穴53A,53Aとは、スプール41およびスプール摺動穴33の径方向で対面する。 Here, the small holes 53A, 53A forming the bubble reservoir 53 are provided in a portion of the inner peripheral surface 36B1 of the right end side concave groove 36B corresponding to the notch 43B1. That is, the small holes 53A and 53A are provided at positions corresponding to the notches 43B1 in the circumferential direction of the spool 41. Therefore, when the spool 41 is displaced in the axial direction, the notch 43B1 and the small holes 53A, 53A face each other in the radial direction of the spool 41 and the spool sliding hole 33.

また、図4および図6に示すように、気泡溜り53を構成する小穴53Aの穴径をDとし、ノッチ43B1を作動油(油液)が通過するときのキャビテーションによって発生する気泡51の直径をDbとし、ノッチ43B1から噴出して右端側凹溝36Bの内周面36B1へと向かう噴流52の直径をDcとする。このとき、次の数1式に示すように、小穴53Aの穴径Dは、気泡51の直径Dbよりも大きく、かつ、噴流52の直径Dcよりも小さく設定されている。これにより、小穴53A内に気泡51が溜り易くなる(入り込み易くなる)ようにしている。なお、キャビテーション噴流52の直径Dcは、右端側凹溝36Bの内周面36B1に衝突する直前の位置でのキャビテーション噴流52の直径Dcとすることができる。例えば、Dbは10μm程度となり、Dcは10mm程度となることから、Dは0.5〜3mm程度(より好ましくは、1mm程度)とすることが考えられる。 As shown in FIGS. 4 and 6, the diameter of the small hole 53A forming the bubble reservoir 53 is D, and the diameter of the bubble 51 generated by cavitation when hydraulic oil (oil liquid) passes through the notch 43B1. Let Db be the diameter of the jet flow 52 ejected from the notch 43B1 and heading toward the inner peripheral surface 36B1 of the right end side groove 36B. At this time, the hole diameter D of the small hole 53A is set to be larger than the diameter Db of the bubble 51 and smaller than the diameter Dc of the jet flow 52, as shown in the following Expression 1. This makes it easier for the air bubbles 51 to accumulate in the small holes 53A (easy to enter). The diameter Dc of the cavitation jet 52 can be the diameter Dc of the cavitation jet 52 at a position immediately before the collision with the inner peripheral surface 36B1 of the right end side groove 36B. For example, since Db is about 10 μm and Dc is about 10 mm, it is considered that D is about 0.5 to 3 mm (more preferably about 1 mm).

Figure 0006734825
Figure 0006734825

また、右端側凹溝36Bの内周面36B1からの小穴53Aの深さをLとしたときに、次の数2式に示すように、小穴53Aの深さLは、小穴53Aの穴径Dよりも大きく設定されている。これにより、小穴53A内の深さ方向に気泡51を溜める(深さ方向に気泡51を積層させる)ことができるようにしている。なお、小穴53Aの深さLは、例えば、穴径Dの1.5倍ないし3倍程度とすることが考えられる。 Assuming that the depth of the small hole 53A from the inner peripheral surface 36B1 of the right end side concave groove 36B is L, the depth L of the small hole 53A is the hole diameter D of the small hole 53A as shown in the following mathematical formula 2. Is set larger than. Thereby, the bubbles 51 can be accumulated in the small holes 53A in the depth direction (the bubbles 51 can be stacked in the depth direction). The depth L of the small hole 53A may be, for example, about 1.5 to 3 times the hole diameter D.

Figure 0006734825
Figure 0006734825

また、図5および図6に示すように、右端側凹溝36Bの軸方向(図5および図6の左,右方向)に関する小穴53Aが設けられた部位の寸法をXとし、右端側凹溝36Bの周方向(図5の上,下方向)に関する小穴53Aが設けられた部位の寸法をYとする。このとき、例えば、次の数3式に示すように、小穴53Aが設けられた部位の寸法X,Yを、キャビテーション噴流52の直径をDcよりも大きく設定することができる。この場合には、噴流52が、小穴53Aを設けた範囲内で衝突するようにできる。 Further, as shown in FIGS. 5 and 6, the dimension of the portion where the small hole 53A is provided in the axial direction of the right end side groove 36B (left and right directions in FIGS. 5 and 6) is X, and the right end side groove Let Y be the dimension of the portion where the small hole 53A is provided in the circumferential direction of 36B (upward and downward in FIG. 5). At this time, for example, as shown in the following formula 3, the dimensions X and Y of the portion where the small hole 53A is provided can be set to be larger than the diameter Dc of the diameter of the cavitation jet 52. In this case, the jet flow 52 can collide within the range where the small holes 53A are provided.

Figure 0006734825
Figure 0006734825

なお、実施の形態では、小穴53Aを複数設けているが、1個(単数)の小穴を設ける構成としてもよい。即ち、1個の有底状の小穴により気泡溜りを構成してもよい。また、複数の小穴53Aを設ける場合、各小穴53Aの径寸法D、深さ寸法Lは、全ての小穴53Aで同じにしてもよいし、必要に応じて異ならせてもよい。また、図5に示すように、実施の形態では、複数の小穴53Aを等間隔に、かつ、全体として矩形(四角形)の陣形となるように配置しているが、これに限らず、円形、楕円形、三角形、または、五角形以上の多角形等、他の形状の陣形となるように配置してもよい。即ち、小穴53Aの径寸法D、深さ寸法L、小穴53Aを設ける位置、範囲、小穴53Aの配置、陣形は、エロージョンを抑制することができるように(換言すれば、気泡51の崩壊や崩壊時の衝撃圧を低減する流れを惹起できるように)、設計者の意図や方向制御弁31の仕様等に応じて適宜設定することができる。 Although a plurality of small holes 53A are provided in the embodiment, one (single) small hole may be provided. That is, the bubble reservoir may be formed by a single small hole having a bottom. When a plurality of small holes 53A are provided, the diameter dimension D and the depth dimension L of each small hole 53A may be the same for all small holes 53A or may be different as necessary. Further, as shown in FIG. 5, in the embodiment, the plurality of small holes 53A are arranged at equal intervals and form a rectangular (quadrangle) formation as a whole, but the present invention is not limited to this, and a circle, You may arrange|position so that it may become the shape of other shapes, such as an ellipse, a triangle, or a polygon more than a pentagon. That is, the diameter dimension D, the depth dimension L of the small hole 53A, the position and range of the small hole 53A, the arrangement of the small hole 53A, and the formation can suppress erosion (in other words, collapse or collapse of the bubble 51). In order to induce a flow for reducing the impact pressure at the time), it can be appropriately set according to the intention of the designer, the specifications of the directional control valve 31, and the like.

第1の実施の形態による油圧ショベル1および方向制御弁31は、上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。 The hydraulic excavator 1 and the directional control valve 31 according to the first embodiment have the above-described configurations, and their operations will be described next.

キャブ7に搭乗したオペレータがエンジン12を始動させると、エンジン12によって油圧ポンプ13,19が駆動される。これにより、油圧ポンプ13,19から吐出した圧油は、キャブ7内に設けられた走行用操作装置および作業用操作装置(レバー操作装置22)のレバー操作、ペダル操作に応じて、走行油圧モータ、旋回油圧モータ、作業装置5のブームシリンダ5D、アームシリンダ5E、バケットシリンダ5Fに向けて吐出する。これにより、油圧ショベル1は、下部走行体2による走行動作、上部旋回体4の旋回動作、作業装置5による掘削作業等を行うことができる。 When an operator riding in the cab 7 starts the engine 12, the engine 12 drives the hydraulic pumps 13 and 19. As a result, the pressure oil discharged from the hydraulic pumps 13 and 19 is supplied to the traveling hydraulic motor according to the lever operation and the pedal operation of the traveling operating device and the working operating device (lever operating device 22) provided in the cab 7. , The swing hydraulic motor, the boom cylinder 5D of the working device 5, the arm cylinder 5E, and the bucket cylinder 5F. As a result, the hydraulic excavator 1 can perform a traveling operation by the lower traveling body 2, a revolving operation of the upper revolving body 4, an excavation work by the work device 5, and the like.

ここで、例えば、レバー操作装置22がシリンダ5Dを伸長させる方向に操作される(即ち、ブーム5Aを上げ動作させるための上げ操作がされる)と、レバー操作装置22から方向制御弁31の油圧パイロット部31Aにパイロット圧が供給される。これにより、方向制御弁31は、中立位置(A)から切換位置(B)に切換わる。即ち、図3に示すように、レバー操作装置22から左キャップ45A内の油圧パイロット部31Aにパイロット圧が供給され、スプール41が右キャップ45B内の右スプリング47Bに抗して右方向に摺動変位する。 Here, for example, when the lever operating device 22 is operated in a direction to extend the cylinder 5D (that is, a raising operation for raising the boom 5A is performed), the hydraulic pressure of the directional control valve 31 from the lever operating device 22. Pilot pressure is supplied to the pilot portion 31A. As a result, the directional control valve 31 switches from the neutral position (A) to the switching position (B). That is, as shown in FIG. 3, pilot pressure is supplied from the lever operating device 22 to the hydraulic pilot portion 31A in the left cap 45A, and the spool 41 slides rightward against the right spring 47B in the right cap 45B. Displace.

これにより、ハウジング32のポンプポート38と左アクチュエータポート39Aとが、中央凹溝34、中央ランド42のノッチ42A、中央ランド42と左側ランド43Aとの間の油溝44、左側凹溝35Aを介して連通する。また、右アクチュエータポート39Bと右タンクポート40Bとが、右側凹溝35B、中央ランド42と右側ランド43Bとの間の油溝44、右側ランド43Bのノッチ43B1、右端側凹溝36Bを介して連通する。この結果、シリンダ5Dのボトム側油室には、メイン油圧ポンプ13からの圧油が、メイン吐出管路15、ポンプポート38、左アクチュエータポート39A、ボトム側管路17を介して供給される。また、シリンダ5Dのロッド側油室の圧油は、ロッド側管路18,右アクチュエータポート39B、右タンクポート40B、戻り管路16を介して作動油タンク14内に排出される。この結果、シリンダ5Dが伸長する。 As a result, the pump port 38 of the housing 32 and the left actuator port 39A pass through the central concave groove 34, the notch 42A of the central land 42, the oil groove 44 between the central land 42 and the left land 43A, and the left concave groove 35A. Communicate with each other. Further, the right actuator port 39B and the right tank port 40B communicate with each other through the right concave groove 35B, the oil groove 44 between the central land 42 and the right land 43B, the notch 43B1 of the right land 43B, and the right end side concave groove 36B. To do. As a result, the pressure oil from the main hydraulic pump 13 is supplied to the bottom side oil chamber of the cylinder 5D via the main discharge pipe line 15, the pump port 38, the left actuator port 39A, and the bottom side pipe line 17. The pressure oil in the rod-side oil chamber of the cylinder 5D is discharged into the hydraulic oil tank 14 via the rod-side conduit 18, the right actuator port 39B, the right tank port 40B, and the return conduit 16. As a result, the cylinder 5D extends.

このとき、右側ランド43Bのノッチ43B1によって形成される油路の断面積が他の部分の油路の断面積よりも小さくなることから、ノッチ43B1で作動油の流速の増加および圧力の低下が発生し、これによりキャビテーションが発生する可能性がある。そして、図6に示すように、ノッチ43B1で発生したキャビテーション噴流52は、右端側凹溝36Bの内周面36B1に衝突する。これに対して、レバー操作装置22がシリンダ5Dを縮小させる方向に操作される(即ち、ブーム5Aを下げ動作させるための下げ操作がされる)と、左側ランド43Aのノッチ43A1で発生したキャビテーション噴流(図示省略)は、左端側凹溝36Aの内周面36A1に衝突する。 At this time, since the cross-sectional area of the oil passage formed by the notch 43B1 of the right land 43B is smaller than the cross-sectional area of the oil passage of the other portion, the notch 43B1 causes an increase in the flow velocity of the hydraulic oil and a decrease in pressure. However, this may cause cavitation. Then, as shown in FIG. 6, the cavitation jet 52 generated in the notch 43B1 collides with the inner peripheral surface 36B1 of the right end side groove 36B. On the other hand, when the lever operating device 22 is operated in the direction of reducing the cylinder 5D (that is, the lowering operation for lowering the boom 5A is performed), the cavitation jet generated in the notch 43A1 of the left land 43A is generated. (Not shown) collides with the inner peripheral surface 36A1 of the left end side concave groove 36A.

この場合、第1の実施の形態では、キャビテーション噴流52が衝突するハウジング壁面、即ち、低圧側のタンクポート40A,40B側の内周面(油路壁面)となる凹溝36A,36Bの内周面36A1,36B1には、複数の小穴53A,53Aが設けられている。このため、スプール41と切換部37との開口部となるノッチ43A1,43B1で発生したキャビテーション噴流52は、複数の小穴53A,53Aを有する部材表面(凹溝36A,36Bの内周面36A1,36B1)に衝突する。この場合に、キャビテーションによる気泡51は、小穴53A,53A内に入り込むことにより、小穴53A,53A内に気泡溜り53が形成される。 In this case, in the first embodiment, the inner peripheral surfaces of the housing grooves against which the cavitation jet 52 collides, that is, the inner peripheral surfaces of the low pressure side tank ports 40A, 40B side inner peripheral surfaces (oil passage wall surfaces) 36A, 36B. The surfaces 36A1 and 36B1 are provided with a plurality of small holes 53A and 53A. Therefore, the cavitation jet 52 generated in the notches 43A1 and 43B1 which are the openings of the spool 41 and the switching portion 37 has the surface of the member having the plurality of small holes 53A and 53A (the inner peripheral surfaces 36A1 and 36B1 of the concave grooves 36A and 36B). ). In this case, the bubbles 51 due to cavitation enter the small holes 53A, 53A, so that the bubble pool 53 is formed in the small holes 53A, 53A.

この気泡溜り53は、キャビテーションの気泡51の崩壊時に生じる衝撃圧を吸収することで、エロージョンに関与(寄与)する力を減衰することができる。また、小穴53A,53Aの縁(開口縁)を液体(作動油)が流れることにより渦54,54が発生し、この渦54,54の発生によってキャビテーション噴流52が衝突する噴流衝突部(即ち、凹溝36A,36Bの内周面36A1,36B1の近辺)の圧力場が乱れる(乱流場が形成される)。これにより、噴流衝突部付近の圧力回復が起こりにくくなり、気泡51の崩壊による衝撃力の発生が抑制される。この結果、噴流衝突部でのエロージョンを抑制することができ、エロージョンに対する方向制御弁31の寿命を長くすることができる。この場合、耐エロージョン性の高い高価な材料を用いずに、エロージョンを抑制することができるため、コストの上昇を抑えつつ寿命の向上を図ることができる。 The bubble pool 53 absorbs the impact pressure generated when the cavitation bubbles 51 collapse, and thus can attenuate the force involved (contribution) in the erosion. In addition, a vortex 54, 54 is generated by the liquid (hydraulic oil) flowing through the edge (opening edge) of the small holes 53A, 53A, and the cavitation jet 52 collides with the jet collision portion (that is, The pressure field on the inner peripheral surfaces 36A1 and 36B1 of the concave grooves 36A and 36B is disturbed (a turbulent flow field is formed). As a result, pressure recovery in the vicinity of the jet impingement portion is less likely to occur, and the generation of impact force due to the collapse of the bubbles 51 is suppressed. As a result, erosion at the jet impingement portion can be suppressed, and the life of the directional control valve 31 with respect to erosion can be extended. In this case, since erosion can be suppressed without using an expensive material having high erosion resistance, the life can be improved while suppressing an increase in cost.

第1の実施の形態では、気泡溜り53を構成する小穴53A,53Aは、低圧側のタンクポート40A,40Bの内周面(凹溝36A,36Bの内周面36A1,36B1)のうちノッチ43A1,43B1に対応する部位に設けられている。このため、ノッチ43A1,43B1で発生したキャビテーション噴流52を小穴53A,53Aに向けて進むようにできる。これにより、エロージョンに関与(寄与)する力の減衰と気泡51の崩壊による衝撃力の発生の抑制とを噴流衝突部(凹溝36A,36Bの内周面36A1,36B1の近辺)で安定して行うことができる。 In the first embodiment, the small holes 53A, 53A forming the bubble reservoir 53 are notches 43A1 in the inner peripheral surfaces of the low pressure side tank ports 40A, 40B (the inner peripheral surfaces 36A1, 36B1 of the concave grooves 36A, 36B). , 43B1. Therefore, the cavitation jet flow 52 generated in the notches 43A1 and 43B1 can be advanced toward the small holes 53A and 53A. As a result, the damping of the force that contributes to (contributes to) the erosion and the suppression of the generation of the impact force due to the collapse of the bubble 51 are stably performed at the jet collision portion (in the vicinity of the inner peripheral surfaces 36A1 and 36B1 of the concave grooves 36A and 36B). It can be carried out.

第1の実施の形態では、小穴53A,53Aの穴径Dを気泡51の直径Dbよりも大きく、かつ、噴流52の直径Dcよりも小さく設定している。このため、「小穴53A,53A内に気泡溜り53を形成すること」と「小穴53A,53Aの開口縁で渦54,54を発生させること」とを両立することができる。即ち、小穴53A,53Aで気泡51を安定して溜めることができ、かつ、小穴53A,53Aの開口縁で渦54,54を安定して発生させることができる。 In the first embodiment, the hole diameter D of the small holes 53A, 53A is set to be larger than the diameter Db of the bubble 51 and smaller than the diameter Dc of the jet flow 52. Therefore, it is possible to satisfy both “to form the bubble reservoir 53 in the small holes 53A and 53A” and “to generate the vortices 54 and 54 at the opening edges of the small holes 53A and 53A”. That is, the bubbles 51 can be stably accumulated in the small holes 53A and 53A, and the vortices 54 and 54 can be stably generated at the opening edges of the small holes 53A and 53A.

さらに、第1の実施の形態では、小穴53A,53Aの深さLを穴径Dよりも大きく設定している。このため、小穴53A,53Aの深さ方向に気泡51を溜める(深さ方向気泡51を積層させる)ことができる。これにより、小穴53A,53A内に安定して気泡溜り53を形成することができる。 Further, in the first embodiment, the depth L of the small holes 53A, 53A is set to be larger than the hole diameter D. Therefore, the bubbles 51 can be accumulated in the depth direction of the small holes 53A, 53A (the depth direction bubbles 51 can be stacked). Thereby, the bubble reservoir 53 can be stably formed in the small holes 53A, 53A.

次に、図7および図8は、第2の実施の形態を示している。第2の実施の形態の特徴は、ハウジングに対して着脱が可能なプラグの内壁面に複数の有底状の小穴からなる気泡溜りを設ける構成としたことにある。なお、第2の実施の形態では、上述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIGS. 7 and 8 show a second embodiment. The feature of the second embodiment resides in that a bubble reservoir composed of a plurality of bottomed small holes is provided on the inner wall surface of a plug that can be attached to and detached from a housing. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

ハウジング32には、スプール摺動穴33の軸方向と直交する方向に延びる貫通孔61が設けられている。貫通孔61は、右端側凹溝36Bの内周面36B1、即ち、右アクチュエータポート39Bと右タンクポート40Bとがノッチ43B1を通じて連通したときに、高圧側の右アクチュエータポート39Bから流れ込む作動油が衝突する低圧側の右タンクポート40B側の内周面(油路壁面)に開口している。そして、ハウジング32の貫通孔61には、ハウジング32とは別部材からなり貫通孔61を液密に封止するプラグ62が設けられている。 The housing 32 is provided with a through hole 61 extending in a direction orthogonal to the axial direction of the spool sliding hole 33. When the inner peripheral surface 36B1 of the right end side concave groove 36B, that is, the right actuator port 39B and the right tank port 40B communicate with each other through the notch 43B1, the through hole 61 collides with the hydraulic oil flowing from the high pressure side right actuator port 39B. It opens to the inner peripheral surface (oil passage wall surface) on the right tank port 40B side on the low pressure side. The through hole 61 of the housing 32 is provided with a plug 62 which is made of a member different from the housing 32 and seals the through hole 61 in a liquid-tight manner.

プラグ62は、例えば、貫通孔61に螺合により取付けられている。そして、プラグ62の内壁面62Aには、複数の有底状の小穴53A,53Aからなる気泡溜り53が設けられている。この場合、プラグ62の内壁面62Aは、低圧側のポート40Bの内周面となる右端側凹溝36Bの内周面36B1と同一面として形成することが好ましい。即ち、プラグ62を貫通孔61に取付けたときに、プラグ62の内壁面62Aが右端側凹溝36Bの内周面36B1と同一面となるように、プラグ62の寸法、形状を設定することが好ましい。換言すれば、プラグ62の内壁面62Aと右端側凹溝36Bの内周面36B1とを滑らかに連続する周面とすることが好ましい。 The plug 62 is attached to the through hole 61 by screwing, for example. The inner wall surface 62A of the plug 62 is provided with a bubble reservoir 53 composed of a plurality of bottomed small holes 53A, 53A. In this case, it is preferable that the inner wall surface 62A of the plug 62 be formed as the same surface as the inner peripheral surface 36B1 of the right end side concave groove 36B that is the inner peripheral surface of the low pressure side port 40B. That is, the size and shape of the plug 62 can be set so that when the plug 62 is attached to the through hole 61, the inner wall surface 62A of the plug 62 is flush with the inner peripheral surface 36B1 of the right end side groove 36B. preferable. In other words, it is preferable that the inner wall surface 62A of the plug 62 and the inner peripheral surface 36B1 of the right end side concave groove 36B are smoothly continuous peripheral surfaces.

さらに、貫通孔61の内周面とプラグ62の外周面との間には、例えば、シールリング(オーリング)とも呼ばれるシール部材(図示せず)を設けることにより、これらの間を液密に封止することができる。プラグ62は、例えば、ハウジング32と同じ材質(素材)により構成してもよいし、ハウジング32とは異なる材質(素材)により構成してもよい。例えば、プラグ62は、ハウジング32よりもエロージョンに対する耐久性の高い材質(例えば、高硬度の材料)を用いてもよいし、プラグ62の表面(内壁面62A)に熱処理、表面処理等の硬化処理を施してもよい。 Further, for example, a seal member (not shown) also called a seal ring (O-ring) is provided between the inner peripheral surface of the through hole 61 and the outer peripheral surface of the plug 62 so as to make the space therebetween liquid-tight. Can be sealed. The plug 62 may be made of, for example, the same material (material) as the housing 32, or may be made of a material (material) different from that of the housing 32. For example, the plug 62 may be made of a material having higher durability against erosion than the housing 32 (for example, a material having a high hardness), or the surface of the plug 62 (inner wall surface 62A) may be subjected to a heat treatment, a hardening treatment such as a surface treatment, or the like. May be given.

第2の実施の形態は、上述のようなプラグ62に複数の有底状の小穴53A,53Aからなる気泡溜り53を設ける構成としたもので、その基本的作用については、上述した第1の実施の形態によるものと格別差異はない。即ち、第2の実施の形態も、第1の実施の形態と同様に、コストの上昇を抑えつつ寿命の向上を図ることができる。 The second embodiment is configured such that the plug 62 as described above is provided with a bubble reservoir 53 composed of a plurality of bottomed small holes 53A, 53A, and the basic operation thereof is the same as that of the first embodiment described above. There is no particular difference from the embodiment. That is, also in the second embodiment, as in the first embodiment, it is possible to improve the life while suppressing the increase in cost.

特に、第2の実施の形態では、気泡溜り53を構成する小穴53Aは、ハウジング32とは別部材のプラグ62の内壁面62Aに設けられている。このため、ハウジング32内の油路壁面に直接小穴を設ける構成よりも、小穴53Aの加工を容易(簡単)に行うことができる。また、小穴53Aによりエロージョンを抑制できたとしても、例えば、非常に長い時間噴流52(図6参照)に曝され続けると、エロージョンが進行する場合も考えられる。この場合でも、エロージョンの発生部位となるプラグ62を交換するだけで、方向制御弁31の油路の状態を元の状態(新品の状態)に戻すことができる。このように、実施の形態では、方向制御弁31の内部(スプール摺動穴33の内面)に小穴53Aを容易に形成することができ、かつ、長時間の稼働によって噴流衝突部でエロージョンが進行した場合にも簡単に油路を再生することができる。これにより、「低コスト化」と「長寿命化」とを高い次元で両立することができる。 In particular, in the second embodiment, the small hole 53A forming the bubble reservoir 53 is provided on the inner wall surface 62A of the plug 62 which is a member separate from the housing 32. Therefore, the small hole 53A can be processed more easily (simpler) than the structure in which the small hole is directly provided on the wall surface of the oil passage in the housing 32. Even if erosion can be suppressed by the small holes 53A, for example, erosion may progress if it is exposed to the jet flow 52 (see FIG. 6) for a very long time. Even in this case, the state of the oil passage of the directional control valve 31 can be returned to the original state (new state) simply by exchanging the plug 62, which is the erosion generation site. As described above, in the embodiment, the small hole 53A can be easily formed inside the directional control valve 31 (the inner surface of the spool sliding hole 33), and the erosion progresses in the jet collision portion due to long-term operation. Even in case of doing, the oil passage can be easily regenerated. This makes it possible to achieve both "low cost" and "long life" at a high level.

第2の実施の形態では、プラグ62の内壁面62Aを低圧側のポート40Bの内周面となる右端側凹溝36Bの内周面36B1と同一面として形成している。このため、プラグ62の内壁面62Aと右端側凹溝36Bの内周面36B1とを滑らかに連続させることができる。これにより、この面からも、「小穴53A内に気泡溜り53を形成すること」と「小穴53Aの開口縁で渦54を発生させること」とを両立することができる。 In the second embodiment, the inner wall surface 62A of the plug 62 is formed as the same surface as the inner peripheral surface 36B1 of the right end side concave groove 36B which is the inner peripheral surface of the low pressure side port 40B. Therefore, the inner wall surface 62A of the plug 62 and the inner peripheral surface 36B1 of the right end side groove 36B can be smoothly continuous. As a result, from this aspect as well, it is possible to achieve both "forming the bubble reservoir 53 in the small hole 53A" and "generating the vortex 54 at the opening edge of the small hole 53A".

なお、各実施の形態では、左端側凹溝36Aと右端側凹溝36Bとに複数の有底状の小穴53Aからなる気泡溜り53を設ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、左側凹溝35Aと右側凹溝35Bとに複数の有底状の小穴からなる気泡溜りを設けてもよい。即ち、ポンプポート38とアクチュエータポート39A,39Bとがノッチ42A,42Bを通じて連通したときに、高圧側のポンプポート38から流れ込む作動油が衝突する低圧側のアクチュエータポート39A,39B側の内周面(即ち、左側凹溝35Aの内周面、右側凹溝35Bの内周面)に複数の小穴を設けてもよい。 In each of the embodiments, the case where the bubble reservoir 53 including the plurality of bottomed small holes 53A is provided in the left end side concave groove 36A and the right end side concave groove 36B has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, the left recessed groove 35A and the right recessed groove 35B may be provided with a bubble reservoir formed of a plurality of bottomed small holes. That is, when the pump port 38 and the actuator ports 39A, 39B communicate with each other through the notches 42A, 42B, the inner peripheral surface on the side of the low pressure side actuator ports 39A, 39B against which the hydraulic oil flowing from the high pressure side pump port 38 collides ( That is, a plurality of small holes may be provided on the inner peripheral surface of the left concave groove 35A and the inner peripheral surface of the right concave groove 35B.

各実施の形態では、左端側凹溝36Aと右端側凹溝36Bとに複数の小穴53Aからなる気泡溜り53を設ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、単数(1個)の小穴からなる気泡溜りを設ける構成としてもよい。即ち、低圧側のポート側の内周面に単数(1個)の小穴からなる気泡溜りを設ける構成としてもよい。 In each of the embodiments, the case where the bubble reservoir 53 including the plurality of small holes 53A is provided in the left end side concave groove 36A and the right end side concave groove 36B has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a configuration may be adopted in which a bubble reservoir composed of a single (one) small hole is provided. That is, a configuration may be employed in which a bubble reservoir composed of a single (one) small hole is provided on the inner peripheral surface of the low-pressure side port side.

各実施の形態では、気泡溜り53を構成する小穴53A,53Aを、右端側凹溝36Bの内周面36B1のうちノッチ43B1に対応する部位に設ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、右端側凹溝36Bの内周面36B1の全周にわたって設ける構成としてもよい。 In each of the embodiments, the case where the small holes 53A and 53A forming the bubble reservoir 53 are provided in a portion of the inner peripheral surface 36B1 of the right end side groove 36B corresponding to the notch 43B1 has been described as an example. However, the configuration is not limited to this, and may be provided, for example, over the entire circumference of the inner peripheral surface 36B1 of the right end side concave groove 36B.

各実施の形態では、スプール弁装置として、ブームシリンダ5Dに対する圧油の供給と排出を切換える方向制御弁31を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、アームシリンダ5E、バケットシリンダ5F、走行用油圧モータ、旋回用油圧モータ等に用いる方向制御弁に適用してもよい。また、これ以外にも、圧力制御弁、流量制御弁等の各種のスプール弁装置(スプール弁)に適用することもできる。 In each of the embodiments, as the spool valve device, the directional control valve 31 for switching the supply and the discharge of the pressure oil to the boom cylinder 5D has been described as an example. However, the invention is not limited to this, and may be applied to, for example, a directional control valve used for an arm cylinder 5E, a bucket cylinder 5F, a traveling hydraulic motor, a turning hydraulic motor, or the like. In addition to this, it can be applied to various spool valve devices (spool valves) such as a pressure control valve and a flow rate control valve.

各実施の形態では、建設機械として、エンジン12により駆動されるエンジン式の油圧ショベル1を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、エンジンと電動モータとにより駆動されるハイブリッド式の油圧ショベル、電動モータにより駆動される電動式の油圧ショベルに適用することができる。また、油圧ショベルに限らず、ホイールローダ、油圧クレーン、ブルドーザ等、各種の建設機械に広く適用することができる。さらに、各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。 In each embodiment, the hydraulic excavator 1 of the engine type driven by the engine 12 is described as an example of the construction machine. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, a hybrid hydraulic excavator driven by an engine and an electric motor, and an electric hydraulic excavator driven by an electric motor. Further, the invention is not limited to hydraulic excavators, but can be widely applied to various construction machines such as wheel loaders, hydraulic cranes and bulldozers. Further, it is needless to say that each embodiment is an exemplification, and partial replacement or combination of the configurations shown in different embodiments is possible.

1 油圧ショベル(建設機械)
5D ブームシリンダ(油圧アクチュエータ)
11 油圧回路
11A メイン油圧回路
11B パイロット油圧回路
31 方向制御弁(スプール弁装置)
32 ハウジング
33 スプール摺動穴
37 切換部
34 中央凹溝(凹溝)
35A 左側凹溝(凹溝、一側凹溝)
35B 右側凹溝(凹溝、他側凹溝)
36A 左端側凹溝(凹溝、一端側凹溝)
36B 右端側凹溝(凹溝)他端側凹溝)
36A1,36B1 内周面(低圧側のポートの内周面)
38 ポンプポート(ポート)
39A 左アクチュエータポート(ポート)
39B 右アクチュエータポート(ポート)
40A 左タンクポート(ポート)
40B 右タンクポート(ポート)
41 スプール
42 中央ランド(ランド)
43A 左側ランド(ランド)
43B 右側ランド(ランド)
42A,42B,43A1,43B1 ノッチ
44 油溝
51 気泡
52 キャビテーション噴流(噴流)
53 気泡溜り
53A 小穴
61 貫通孔
62 プラグ
62A 内壁面
1 Hydraulic excavator (construction machinery)
5D boom cylinder (hydraulic actuator)
11 hydraulic circuit 11A main hydraulic circuit 11B pilot hydraulic circuit 31 directional control valve (spool valve device)
32 Housing 33 Spool sliding hole 37 Switching part 34 Central concave groove (concave groove)
35A Left side groove (concave groove, one side groove)
35B Right side groove (concave groove, other side groove)
36A Left end side concave groove (concave groove, one end side concave groove)
36B Right end side concave groove (concave groove) Other end side concave groove)
36A1, 36B1 inner peripheral surface (inner peripheral surface of low-pressure side port)
38 Pump port (port)
39A Left actuator port (port)
39B Right actuator port (port)
40A Left tank port (port)
40B Right tank port (port)
41 spool 42 central land (land)
43A Left land (land)
43B Right Land (Land)
42A, 42B, 43A1, 43B1 Notch 44 Oil groove 51 Bubble 52 Cavitation jet (jet flow)
53 Bubble Reservoir 53A Small Hole 61 Through Hole 62 Plug 62A Inner Wall Surface

Claims (4)

スプール摺動穴を有し、切換部を挟んで前記スプール摺動穴の軸方向に複数のポートが設けられた筒状のハウジングと、
前記ハウジングのスプール摺動穴に移動可能に挿嵌され前記各ポート間を連通または遮断させるため軸方向に離間して油溝とランドとが設けられたスプールと、
前記スプールの前記ランドと前記油溝との境界部に位置して前記ランドに設けられ、前記スプールが移動するときに前記各ポート間を連通させるクラッキング位置で前記各ポート間を小流量で連通させるノッチとを備えてなるスプール弁装置において、
前記各ポートが前記ノッチを通じて連通したときに高圧側のポートから流れ込む作動油が衝突する低圧側のポートの内周面には、少なくとも1つの有底状の小穴からなる気泡溜りが設けられており、
前記気泡溜りを構成する小穴の穴径をDとし、前記ノッチを作動油が通過するときのキャビテーションによって発生する気泡の直径をDbとし、前記ノッチから噴出して前記低圧側のポートの内周面へと向かう噴流の直径をDcとし、前記低圧側のポートの内周面からの前記小穴の深さをLとしたときに、
前記小穴の穴径Dは、前記気泡の直径Dbよりも大きく前記噴流の直径Dcよりも小さく設定されており、
前記小穴の深さLは、前記小穴の穴径Dよりも大きく設定されていることを特徴とするスプール弁装置。
A tubular housing having a spool sliding hole and provided with a plurality of ports in the axial direction of the spool sliding hole with the switching portion interposed therebetween;
A spool having an oil groove and a land, which are movably inserted into a spool sliding hole of the housing and are axially separated from each other so as to communicate or block between the ports;
A cracking position is provided at the land located at the boundary between the land of the spool and the oil groove, and allows the ports to communicate with each other when the spool moves. In a spool valve device including a notch,
Wherein the inner peripheral surface of the low pressure side ports each port hydraulic fluid collides flowing from the high pressure side port when communicating through said notch, at least one bottomed bubble reservoir consisting of a small hole is provided ,
The diameter of the small hole forming the bubble reservoir is D, the diameter of the bubble generated by cavitation when hydraulic oil passes through the notch is Db, and the inner peripheral surface of the low-pressure side port ejected from the notch. Let Dc be the diameter of the jet flowing toward and L be the depth of the small hole from the inner peripheral surface of the low-pressure side port.
The hole diameter D of the small hole is set to be larger than the diameter Db of the bubble and smaller than the diameter Dc of the jet flow,
The spool valve device , wherein the depth L of the small hole is set to be larger than the hole diameter D of the small hole .
前記ハウジングには、前記スプール摺動穴の軸方向と直交し前記低圧側のポートの内周面に開口する貫通孔が設けられ、
前記ハウジングには、前記ハウジングとは別部材からなり前記貫通孔を液密に封止するプラグが設けられ、
前記プラグの内壁面には、前記気泡溜りが設けられていることを特徴とする請求項1に記載のスプール弁装置。
The housing is provided with a through hole that is orthogonal to the axial direction of the spool sliding hole and opens on the inner peripheral surface of the low-pressure side port.
The housing is provided with a plug formed of a member different from the housing and sealing the through hole in a liquid-tight manner,
The spool valve device according to claim 1, wherein the bubble reservoir is provided on an inner wall surface of the plug.
前記気泡溜りを構成する小穴は、前記低圧側のポートの内周面のうち前記ノッチに対応する部位に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のスプール弁装置。 The spool valve device according to claim 1, wherein the small hole forming the bubble reservoir is provided in a portion of the inner peripheral surface of the low-pressure side port corresponding to the notch. 前記プラグの内壁面は、前記低圧側のポートの内周面と同一面として形成されていることを特徴とする請求項2に記載のスプール弁装置。 The spool valve device according to claim 2, wherein an inner wall surface of the plug is formed to be flush with an inner peripheral surface of the low-pressure side port.
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