JP6773455B2 - 流量調整弁及び弁構造体 - Google Patents

Description

本発明は、流量調整弁及び流量調整弁を備える弁構造体に関する。

油圧装置は、油圧発生装置、油圧駆動装置及び油圧制御装置が目的に応じて組み合わされて構成され、小型の機器から大型の機器まで幅広い分野で使われており、例えば油圧ショベルなどの掘削機械やその他の建設機械に適用されている。

油圧駆動装置への作動油の供給をコントロールする油圧制御装置として、一般に、圧力制御弁、流量制御弁及び方向制御弁が利用されている。典型的には、圧力制御弁としてリリーフ弁、減圧弁及びアンロード弁等が知られており、流量制御弁として絞り弁が知られており、方向制御弁として逆止弁や方向切換弁が知られている。別個に設けられるこれらの制御弁が適宜組み合わされることで、油圧駆動装置への作動油の供給を適切にコントロール可能な油圧制御装置を構成することができる。

例えば特許文献１は、アクチュエータ作動時のショックを防ぎつつアクチュエータを停止状態に保持することを目的とした油圧制御装置を開示する。この油圧制御装置は、アクチュエータの負荷圧に一定の圧力を加えたポンプ吐出圧となるように流量を制御する可変吐出ポンプと、この可変吐出ポンプからの流量を制御する切換弁と、この切換弁とアクチュエータとの間に設けられる圧力補償弁と、この圧力補償弁とアクチュエータとの間に設けられる逆流防止弁とを備える。圧力補償弁と逆流防止弁とは別個に設けられており、可変吐出ポンプから吐出された圧油（作動油）は、供給ポートに導かれ、供給ポート内の圧油の作用によって圧力補償弁が開く。圧力補償弁が開くと、圧油は、連絡通路、逆流防止弁、ブリッジ通路、第１環状溝及びアクチュエータポートを介してアクチュエータに供給される。

特開２００４−２０４９２３号公報

上述のように従来の油圧制御装置では、作動油の流量をコントロールする流量制御弁（特許文献１の「圧力補償弁」参照）と、作動油の逆流を防ぎつつアクチュエータに供給される作動油の圧力を保持するためのロードホールドチェック弁（特許文献１の「逆流防止弁」参照）とが、別個に設けられている。

したがって油圧制御装置を構成する弁構造体の本体には、流量制御弁及びロードホールドチェック弁の各々を設置するためのスペースを確保するとともに、流量制御弁及びロードホールドチェック弁を適切に連関させるための流路を形成する必要があった。

そのため従来の油圧制御装置は、弁構造体の本体が大型化し、流量制御弁及びロードホールドチェック弁を適切に連関させるための流路を弁構造体の本体に形成する必要があり、弁構造体の小型化及び簡素化を進める観点からは必ずしも望ましくはなかった。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、流量制御弁及びロードホールドチェック弁の両機能を適切に果たすことができる一体構成の流量調整弁、及びそのような流量調整弁を備える弁構造体を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、第１接続流路に接続される第１開口部と第２接続流路に接続される第２開口部とを含む案内流路を有する可動弁本体であって、第１接続流路の作動油の圧力及び第２接続流路の作動油の圧力に応じて配置位置が変動する可動弁本体と、可動弁本体の配置位置に応じて、作動油が通過可能な第２開口部の開口面積を変える開口面積調整体と、第１接続流路の作動油の圧力及び第２接続流路の作動油の圧力に応じて配置位置が変動する可動シール部と、を備え、開口面積調整体は、第１接続流路の作動油の圧力が第２接続流路の作動油の圧力よりも大きく且つ第１接続流路の作動油の圧力と第２接続流路の作動油の圧力との差が第１の圧力差よりも大きい場合には、第１接続流路の作動油の圧力と第２接続流路の作動油の圧力との差が第１の圧力差以下の場合よりも、作動油が通過可能な第２開口部の開口面積を小さくし、可動シール部は、第１接続流路の作動油の圧力及び第２接続流路の作動油の圧力に応じて、案内流路を遮断する位置に配置可能であるとともに案内流路を遮断しない位置に配置可能である流量調整弁に関する。

開口面積調整体は、第１の筒状部によって構成され、可動弁本体は、第１の筒状部の内側に配置される第２の筒状部を有し、第２の筒状部には、第２開口部が形成され、第１の筒状部は、可動弁本体の配置位置に応じて、第２開口部を覆う範囲を変えて、作動油が通過可能な第２開口部の開口面積を変えてもよい。

流量調整弁は、第１接続流路からの作動油によって可動弁本体に加えられる力の方向と対向する方向へ、可動弁本体に弾性力を付与する弾性力付与部を更に備えてもよい。

可動弁本体は、第１の方向へ第１接続流路の作動油によって加えられる力と、第１の方向と対向する第２の方向へ、第１接続流路から第２接続流路に流入する作動油によって加えられる力及び弾性力付与部によって加えられる力とに基づいて配置位置が決められてもよい。

可動シール部は、第２接続流路の作動油の圧力が第１接続流路の作動油の圧力よりも大きい場合には、第１開口部を形成する第１開口形成部に当接する位置に配置されて、第１開口部を塞ぎ、第２接続流路の作動油の圧力が第１接続流路の作動油の圧力よりも小さい場合には、第１開口形成部から離間した位置に配置されてもよい。

可動弁本体内には、可動シール部よりも大きな空間によって形成され、可動シール部が移動可能に配置される弁体収容部が設けられ、案内流路は、第１開口部、弁体収容部及び第２開口部を含み、可動シール部は球形状を有し、第１開口部は、可動シール部の径よりも小さい円形断面を有してもよい。

本発明の他の態様は、第１接続流路及び第２接続流路を有する本体部と、上記の流量調整弁と、を備える弁構造体に関する。

本体部は、第１接続流路及び第２接続流路に連通する挿入孔部を有し、流量調整弁は、挿入孔部に配置されてもよい。

流量調整弁は、挿入孔部に着脱可能に配置されてもよい。

挿入孔部は、第１接続流路と第２接続流路との間に配置される第１挿入部と、第２接続流路に連通する第２挿入部と、を有し、第１挿入部には、可動弁本体の先端部が進退自在に配置され、本体部のうちの第１挿入部を形成する部分と可動弁本体の先端部との間はシールされていてもよい。

挿入孔部のうち第１挿入部と第２挿入部との間の部分は、第２接続流路の一部によって形成されてもよい。

第１接続流路は油圧源に連通され、第２接続流路はアクチュエータに連通されてもよい。

本発明によれば、可動弁本体が有する第２開口部の開口面積が、第１接続流路の作動油の圧力及び第２接続流路の作動油の圧力に応じて、開口面積調整体によって調整される。また案内流路の遮断の有無が、第１接続流路の作動油の圧力及び第２接続流路の作動油の圧力に応じて、可動シール部によって調整される。このように、流量制御弁及びロードホールドチェック弁の両機能を適切に果たすことができる一体構成の流量調整弁、及びそのような流量調整弁を備える弁構造体を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る流量調整弁の断面図である。 図２は、図１に示す流量調整弁の機能を概略的に示した回路図である。 図３は、流量調整弁の流量制御部としての機能を説明するための図である。 図４は、流量調整弁の流量制御部としての機能を説明するための図である。 図５は、流量調整弁の流量制御部としての機能を説明するための図である。 図６は、第１接続流路と第２接続流路との間における作動油の圧力差（Ｘ軸）と、流量調整弁（案内流路）の流量（Ｙ軸）との関係例を示す図である。 図７は、流量調整弁を備える弁構造体の一例を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面には、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある箇所が含まれているが、当業者であれば明細書、特許請求の範囲、要約書及び図面の記述に基づいて本発明の内容を明確に理解することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る流量調整弁１０の断面図である。図１には、後述のように可動シール部１４が移動して絞り部２５に当接し、第１開口部２１が可動シール部１４によって塞がれている状態が示されている。

流量調整弁１０は、可動弁本体１２、可動シール部１４、及びプラグ１７を備える。

可動弁本体１２は、全体として筒状の形状を有し、作動油の流通が可能な案内流路１８を有する。可動弁本体１２の中間部分には、流路を絞って流路面積を局所的に小さくする絞り部２５が設けられている。「絞り部２５により形成される流路」及び「絞り部２５よりも先端側（すなわち後述の第１接続流路４１側）に設けられる流路」によって第１開口部２１が構成されており、絞り部２５は、第１開口部２１を形成する第１開口形成部の一部として機能する。絞り部２５よりもプラグ１７側に設けられる可動弁本体１２の胴体部（後述の第２の筒状部２９）には第２開口部２２が形成され、可動弁本体１２の胴体部（第２の筒状部２９）は、第２開口部２２を形成する第２開口形成部として機能する。可動弁本体１２内における第１開口部２１と第２開口部２２との間の空間（すなわち後述の弁体収容部２４）は、案内流路１８の中間流路を形成する。

このように作動油の案内流路１８は、弁構造体（本実施形態では方向切換弁）の本体部５１に形成された第１接続流路４１に接続される第１開口部２１と、本体部５１に形成された第２接続流路４２に接続される第２開口部２２と、中間流路（弁体収容部２４）とを含む。第１接続流路４１から送られてくる作動油は、案内流路１８を通って第２接続流路４２に流入することができる。なお第１接続流路４１は油圧源（後述の図７の符号「６９」参照）に連通され、第２接続流路４２はアクチュエータ（後述の図７の符号「６７」参照）に連通されている。

可動弁本体１２内（本実施形態では第２の筒状部２９内）には、可動シール部１４よりも大きな空間によって形成される弁体収容部２４が設けられ、この弁体収容部２４には可動シール部１４が移動可能に配置される。弁体収容部２４は、絞り部２５、第２の筒状部２９及びばね座１６によって区画され、第２の筒状部２９が可動シール部１４の移動をガイドする役割を果たし、絞り部２５及びばね座１６は、可動シール部１４の移動を規制する着座部を構成する。なお第２の筒状部２９の内径は可動シール部１４の径よりも大きく、第２の筒状部２９と可動シール部１４との間を作動油は流れることができる。なお図示の例では、可動シール部１４とばね座１６との間に可動シール部１４のばね座１６に向かう動きを規制する部材は配置されていないが、ばね等の任意の規制部材（例えば弾性部材）が弁体収容部２４においてばね座１６と可動シール部１４との間に設けられてもよい。

可動弁本体１２は、第１接続流路４１の作動油の圧力及び第２接続流路４２の作動油の圧力に応じて、スライド移動し、本体部５１における配置位置が変動する。すなわち弁構造体の本体部５１は、第１接続流路４１及び第２接続流路４２に連通する挿入孔部５３を有し、流量調整弁１０は挿入孔部５３に着脱可能に配置される。流量調整弁１０の可動弁本体１２は、本体部５１に設けられる挿入孔部５３内においてスライド移動可能に配置され、第１接続流路４１から第２接続流路４２に向かう方向（第１の方向Ｄ１）及び第２接続流路４２から第１接続流路４１に向かう方向（第２の方向Ｄ２）へ移動することができる。

挿入孔部５３は、第１接続流路４１と第２接続流路４２との間に配置され第１接続流路４１及び第２接続流路４２に連通する第１挿入部５４と、第２接続流路４２に連通する第２挿入部５５とを有する。第１挿入部５４には、可動弁本体１２の先端部２６が進退自在に配置され、本体部５１のうちの第１挿入部５４を形成する部分と可動弁本体１２の先端部２６との間はシールされている。すなわち絞り部２５よりも先端側に設けられる可動弁本体１２の外周部と本体部５１との間には、可動弁本体１２をスライド可能にする非常に小さな隙間が設けられ、作動油は、絞り部２５よりも先端側に設けられる可動弁本体１２の外周部と本体部５１との間を流れない。一方、第２挿入部５５には、可動弁本体１２の第２の筒状部２９の一部が進退自在に配置されている。図示の例では、第１挿入部５４及び第２挿入部５５の各々が第２接続流路４２に連通し、挿入孔部５３のうち第１挿入部５４と第２挿入部５５との間の部分は、第２接続流路４２の一部によって形成され、第１挿入部５４、第２挿入部５５及び第２接続流路４２の一部によって挿入孔部５３が構成されている。第１挿入部５４に挿入可能な可動弁本体１２の先端部２６は、絞り部２５の一部と、絞り部２５よりも先端側に設けられる可動弁本体１２とによって構成されている。

絞り部２５は、絞り部２５よりも先端側に設けられる可動弁本体１２の径よりも大きい外径を有し第１接続流路４１に向けて先細りする突出部を含み、この突出部は、絞り部２５よりも先端側に設けられる可動弁本体１２の外周よりも突出する。この絞り部２５の突出部は、可動弁本体１２の第１接続流路４１側（第２の方向Ｄ２）への移動を規制するストッパーとして機能し、絞り部２５の突出部が本体部５１に当接して着座する場合に、可動弁本体１２は第１接続流路４１に最も近接した位置に配置される。なお、絞り部２５の突出部が本体部５１に当接して着座することにより、可動弁本体１２の外周部と本体部５１との間の作動油の流れを確実に遮断することができる。

プラグ１７は、一体的に構成されるプラグ基部２７及び第１の筒状部２８を有し、第１の筒状部２８は、全体として筒状の形状を有する。第１の筒状部２８の外周には雄ネジが形成され、当該雄ネジが本体部５１の第２挿入部５５の内周に形成された雌ネジと螺合することで、プラグ１７が本体部５１に固定される。なお、当該雄ネジ及び雌ネジによって構成される螺合部とプラグ基部２７との間にはＯリング１３が配置され、当該Ｏリング１３によってプラグ１７と本体部５１との間がシールされて作動油の流通が遮断されている。本実施形態では第１の筒状部２８が「可動弁本体１２の配置位置に応じて、作動油が通過可能な第２開口部２２の開口面積を変える開口面積調整体」として働く。

すなわち可動弁本体１２及びプラグ１７は入れ子状に配置され、プラグ１７の先端を構成する第１の筒状部２８の内側に、可動弁本体１２が有する第２の筒状部２９が配置される。第２の筒状部２９には第２開口部２２が形成され、可動弁本体１２がプラグ１７（特に第１の筒状部２８）に対して相対的に移動する際には、第１の筒状部２８の内周面上を第２の筒状部２９の外周面が摺動する。したがってプラグ１７の第１の筒状部２８は、可動弁本体１２の配置位置に応じて、第２開口部２２を覆う範囲を変え、作動油が通過可能な第２開口部２２の開口面積を変える。例えば可動弁本体１２が第１接続流路４１に最も近づいた位置に配置される場合、第１の筒状部２８は第２開口部２２を覆わない。一方、可動弁本体１２が第１接続流路４１から最も遠い位置に配置される場合、第１の筒状部２８は第２開口部２２を完全に覆って塞ぐ。

プラグ基部２７及び第１の筒状部２８の内側に形成される弾性体収容部１９には、ばね座１６と、ばね座１６を介して可動弁本体１２の第２の筒状部２９とは反対側に配置される弾性力付与部１５とが設けられる。弾性力付与部１５は、ばね座１６、第１の筒状部２８及びプラグ基部２７によって区画される弾性体収容部１９において、弾性的に伸縮可能に配置されている。本実施形態の弾性力付与部１５は、スプリングとして構成され、一方の端部側が第１の筒状部２８の内側に配置され、他方の端部側はプラグ基部２７によって被覆されている。なお、プラグ１７の第１の筒状部２８の一部周囲に設けられるＯリング１３は、弁構造体の本体部５１に形成される挿入孔部５３（第２挿入部５５）に圧入されて本体部５１に密着し、プラグ１７と本体部５１との間からは作動油が漏出しない。このようにプラグ１７は本体部５１に対して固定的に設けられるため、弾性力付与部１５の伸縮動に応じてばね座１６の位置及び可動弁本体１２の位置が変動する。

弾性力付与部１５はプラグ１７（特にプラグ基部２７）とばね座１６との間において圧縮されており、ばね座１６は弾性力付与部１５から力を受けて付勢され第２の筒状部２９の先端に当接する。したがって弾性力付与部１５は、第１接続流路４１からの作動油によって可動弁本体１２に加えられる力の方向（第１の方向Ｄ１）と対向する方向（第２の方向Ｄ２）へ、ばね座１６を介して可動弁本体１２に弾性力を付与し、第１接続流路４１における作動油から可動弁本体１２が受ける力に応じて可動弁本体１２（特に第２開口部２２）の位置を定める役割を果たす。すなわち可動弁本体１２は、「可動弁本体１２のスライド移動可能方向のうちの一方の方向である第１の方向Ｄ１」へ第１接続流路４１の作動油によって加えられる力と、「第１の方向Ｄ１と対向する第２の方向Ｄ２」へ、第１接続流路４１から絞り部２５を経て第２接続流路４２に流入する作動油によって加えられる力及び弾性力付与部１５によって加えられる力とに基づいて、配置位置が決められる。

可動シール部１４は、主として、第１開口部２１の向きと同じ方向へ移動可能に設けられ、図１に示す例では、可動弁本体１２のスライド移動可能方向と一致する第１の方向Ｄ１及び第２の方向Ｄ２へ移動自在に弁体収容部２４内に配置されている。

可動シール部１４が球形状を有する一方で、絞り部２５に形成された第１開口部２１は、可動シール部１４の径よりも小さい円形断面を有する。そのため絞り部２５に対して可動シール部１４が当接すると、可動シール部１４は絞り部２５の縁部に密着して第１開口部２１を塞ぎ、案内流路１８は可動シール部１４によって遮断され、作動油は可動シール部１４と絞り部２５との間を流れることができない。

このような可動シール部１４の配置位置は、第１接続流路４１の作動油の圧力及び第２接続流路４２の作動油の圧力に応じて変動する。すなわち弁体収容部２４に配置される球状の可動シール部１４は、第１接続流路４１及び／又は第２接続流路４２から弁体収容部２４に流入する作動油によって力が加えられ、作動油の流れに応じた挙動及び配置を示す。

例えば、第１接続流路４１を流れる作動油の方が第２接続流路４２を流れる作動油よりも圧力が大きい場合（すなわち第２接続流路４２の作動油の圧力が第１接続流路４１の作動油の圧力よりも小さい場合）、作動油は、第１接続流路４１から第１開口部２１を経て弁体収容部２４に流入し、弁体収容部２４から第２開口部２２を経て第２接続流路４２に流出する。この場合、第１接続流路４１からの作動油によって可動シール部１４に加えられる力の方が、第２接続流路４２からの作動油によって可動シール部１４に加えられる力よりも大きい。そのため可動シール部１４は、第１開口部２１を介して弁体収容部２４に流入する作動油の影響によって、絞り部２５から遠ざかる方向（第１の方向Ｄ１）へ作動油から力を受けて移動し、絞り部２５から離間した位置に配置される。これにより可動弁本体１２には、第１接続流路４１と第２接続流路４２とを連通する案内流路１８が形成され、第１接続流路４１から第２接続流路４２への作動油の流路が確保される。

一方、第２接続流路４２を流れる作動油の圧力の方が第１接続流路４１を流れる作動油の圧力よりも大きい場合（すなわち第１接続流路４１の作動油の圧力が第２接続流路４２の作動油の圧力よりも小さい場合）、作動油は、第２接続流路４２から第２開口部２２を経て弁体収容部２４に流入し、可動シール部１４と第２の筒状部２９との間を通って、可動シール部１４よりもばね座１６側の空間にも回り込む。この場合、第２接続流路４２からの作動油によって可動シール部１４に加えられる力の方が、第１接続流路４１からの作動油によって可動シール部１４に加えられる力よりも大きい。そのため可動シール部１４は、第２開口部２２から第１開口部２１に向かう作動油の影響によって、絞り部２５に近づく方向（第２の方向Ｄ２）へ作動油から力を受けて移動し、絞り部２５に当接する位置に配置される。これにより可動シール部１４は、絞り部２５に形成された第１開口部２１を塞ぎ、案内流路１８を遮断して、第１接続流路４１と第２接続流路４２とは非連通状態に置かれる。

図２は、図１に示す流量調整弁１０の機能を概略的に示した回路図である。なお、図２に示す回路図には、図１に示す流量調整弁１０の機能が必ずしも完全には表されていないが、流量調整弁１０の機能を理解するのに有用な図である。

本実施形態の流量調整弁１０は、流量制御部３０としての機能とロードホールドチェック弁部３１としての機能を併せ持つ。すなわち流量調整弁１０は、第１接続流路４１から第２接続流路４２への作動油の流量をコントロールする流量制御部３０として機能しつつ、第２接続流路４２から第１接続流路４１への作動油の流入を防ぐロードホールドチェック弁部３１として機能する。

上述のように第１の方向Ｄ１へ流量調整弁１０に加えられる力は、主として第１接続流路４１からの作動油（特に絞り部２５を通過する前の作動油）によってもたらされる力である。一方、第１の方向Ｄ１と対向する第２の方向Ｄ２へ流量調整弁１０に加えられる力は、主として第１接続流路４１から流出して絞り部２５を通過した後の作動油（すなわち第２接続流路４２に流入する作動油）による力と弾性力付与部１５による力の合力である。したがって「絞り部２５を通過する前の第１接続流路４１からの作動油の第１の方向Ｄ１への力」と「絞り部２５を通過した後の第１接続流路４１からの作動油及び弾性力付与部１５の第２の方向Ｄ２への合力」との関係に応じて、流量調整弁１０は案内流路１８の状態を決定する。

例えば「第１接続流路４１からの作動油が可動シール部１４に対して第１の方向Ｄ１へ加える力が、第２接続流路４２からの作動油が可動シール部１４に対して第２の方向Ｄ２へ加える力よりも大きく」且つ「絞り部２５を通過する前の第１接続流路４１からの作動油の第１の方向Ｄ１への力」が「絞り部２５を通過した後の第１接続流路４１からの作動油及び弾性力付与部１５の第２の方向Ｄ２への合力」よりも小さい場合には、流量調整弁１０は第１接続流路４１から第２接続流路４２に向かう作動油の流れを許容する（図２の符号「３０」の下側ブロック参照）。一方、「第１接続流路４１からの作動油が可動シール部１４に対して第１の方向Ｄ１へ加える力が、第２接続流路４２からの作動油が可動シール部１４に対して第２の方向Ｄ２へ加える力よりも大きく」且つ「絞り部２５を通過する前の第１接続流路４１からの作動油の第１の方向Ｄ１への力」が「絞り部２５を通過した後の第１接続流路４１からの作動油及び弾性力付与部１５の第２の方向Ｄ２への合力」よりも大きい場合、流量調整弁１０は案内流路１８を制限して（最終的には遮断して）第１接続流路４１と第２接続流路４２との間における作動油の流れを規制する（図２の符号「３０」の上側ブロック参照）。

なお、第１接続流路４１からの作動油が可動シール部１４に対して第１の方向Ｄ１へ加える力が、第２接続流路４２からの作動油が可動シール部１４に対して第２の方向Ｄ２へ加える力よりも小さい場合には、上述のように可動シール部１４によって案内流路１８が遮断され（図２の符号「３１」参照）、第１接続流路４１と第２接続流路４２との間では作動油が流れない。

このように図１に示す流量調整弁１０によれば、ロードホールドチェック弁部３１としての機能だけではなく流量制御部３０としての機能も、単一の弁体によって実現することができる。

なお、上述の図２の説明における「絞り部２５を通過した後の第１接続流路４１からの作動油」は、図１に示す弁体収容部２４、第２開口部２２及び第２接続流路４２に順次流れ込む作動油に相当し、その圧力は第１接続流路４１を流れる作動油と第２接続流路４２を流れる作動油との差圧に依存する。したがって、可動弁本体１２の配置位置は、第１接続流路４１の作動油の圧力及び第２接続流路４２の作動油の圧力に応じて変動することになる。

図３〜図５は、流量調整弁１０の流量制御部３０としての機能を説明するための図であり、第１接続流路４１の作動油の圧力が第２接続流路４２の作動油の圧力よりも大きい状態を示す。図３は第１接続流路４１の作動油と第２接続流路４２の作動油との間の圧力差ΔＰ１が比較的小さい場合を示し、図４は第１接続流路４１の作動油と第２接続流路４２の作動油との間の圧力差ΔＰ２が図３の場合の圧力差ΔＰ１よりも大きい場合を示す。図５は第１接続流路４１と第２接続流路４２との間が遮断された状態を示す図である。

図６は、第１接続流路４１と第２接続流路４２との間における作動油の圧力差（Ｘ軸）と、流量調整弁１０（案内流路１８）の流量（Ｙ軸）との関係例を示す図である。

第１接続流路４１の作動油の圧力が第２接続流路４２の作動油の圧力よりも大きい状態で、且つ「絞り部２５を通過する前の第１接続流路４１からの作動油の第１の方向Ｄ１への力」が「絞り部２５を通過した後の第１接続流路４１からの作動油（すなわち第２接続流路４２に流入する作動油）及び弾性力付与部１５の第２の方向Ｄ２への合力」以下の場合には、図３に示すように、可動シール部１４が絞り部２５から離間してばね座１６に当接する位置に配置される一方で、絞り部２５の突出部が本体部５１に当接して可動弁本体１２が最も第１接続流路４１に近接した位置に配置される。この場合、開口面積調整体として機能する第１の筒状部２８は第２開口部２２を覆わない位置に配置され、案内流路１８の流路面積（特に第２開口部２２の流路面積）は最大となる。

一般に、オリフィスを流れる流量（流速）「Ｑ」は、流量係数（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）を「Ｃ」で表し、オリフィス（流路）の断面積を「Ａ」で表し、オリフィスの前後の作動油の差圧を「ΔＰ」で表した場合、「Ｑ＝ＣＡ√（ΔＰ）」によって表される。図３に示す状態に置かれている間は、案内流路１８の断面積（特に第２開口部２２の断面積）は不変であるため、第１接続流路４１の作動油と第２接続流路４２の作動油との差圧が大きくなるに従って、第１接続流路４１から第２接続流路４２に流れ込む作動油の流量は比例的に増大する（図６の「ΔＰ１」で示される範囲参照）。

一方、第１接続流路４１の作動油の圧力が第２接続流路４２の作動油の圧力よりも大きい状態で、且つ「絞り部２５を通過する前の第１接続流路４１からの作動油の第１の方向Ｄ１への力」が「絞り部２５を通過した後の第１接続流路４１からの作動油（すなわち第２接続流路４２に流入する作動油）及び弾性力付与部１５の第２の方向Ｄ２への合力」よりも大きくなった場合には、図４に示すように、可動シール部１４がばね座１６に当接する位置に配置される一方で、絞り部２５の突出部が本体部５１から離間して可動弁本体１２が第１接続流路４１から離れる方向（第１の方向Ｄ１）へ移動する。可動弁本体１２の第１の方向Ｄ１への移動に伴って、第２の筒状部２９に形成された第２開口部２２が第１の筒状部２８（開口面積調整体）によって徐々に覆われ、案内流路１８の流路面積（特に第２開口部２２の流路面積）は徐々に減少する。そのため、第１接続流路４１から第２接続流路４２に流れ込む作動油の流量の増加率は徐々に鈍くなる（図６の「ΔＰ２」で示される範囲参照）。

この場合、「可動弁本体１２に第１の方向Ｄ１へ加えられる力（第１接続流路４１の作動油からの力）」と「可動弁本体１２に第２の方向Ｄ２へ加えられる力（第１接続流路４１から弁体収容部２４を経て第２接続流路４２に流入する作動油からの力及び弾性力付与部１５からの力）」とが釣り合う位置に、可動弁本体１２は配置される。そして可動弁本体１２が第１接続流路４１から離れる方向（第１の方向Ｄ１）へ移動して第２の筒状部２９に形成された第２開口部２２が第１の筒状部２８（開口面積調整体）によって完全に覆われると（図５参照）、案内流路１８が第１の筒状部２８（開口面積調整体）によって遮断され、第１接続流路４１から第２接続流路４２に流れ込む作動油の流量はゼロ（０）になる。

このように第１の筒状部２８（開口面積調整体）は、第１接続流路４１の作動油の圧力が第２接続流路４２の作動油の圧力よりも大きく且つ第１接続流路４１の作動油の圧力と第２接続流路４２の作動油の圧力との差が第１の圧力差よりも大きい場合には、第１接続流路４１の作動油の圧力と第２接続流路４２の作動油の圧力との差が第１の圧力差以下の場合よりも、作動油が通過可能な第２開口部２２の開口面積を小さくする。そのため第１接続流路４１の作動油と第２接続流路４２の作動油との間の差圧が大きくなって「絞り部２５を通過する前の第１接続流路４１の作動油の第１の方向Ｄ１への力」が「絞り部２５を通過した後の第１接続流路４１からの作動油及び弾性力付与部１５の第２の方向Ｄ２への合力」よりも大きくなるに従って、流量調整弁１０（案内流路１８）における流量も増大するが、その流量の増大率は徐々に低減する（図６の「ΔＰ１」〜「ΔＰ２」で示される範囲参照）。また、本実施形態の流量調整弁１０（案内流路１８）における流量には最大値Ｒｍａｘが設定されることになる。

したがって、作動油の流量に最大値Ｒｍａｘが設定されることが求められている弁構造体に対して、本実施形態の流量調整弁１０は好適に適用できる。

なお、上述のように「絞り部２５を通過する前の第１接続流路４１からの作動油の第１の方向Ｄ１への力」が「絞り部２５を通過した後の第１接続流路４１からの作動油及び弾性力付与部１５の第２の方向Ｄ２への合力」以下の場合には可動弁本体１２が動かない。可動弁本体１２が動かない状態における第１接続流路４１の作動油の圧力と第２接続流路４２の作動油の圧力との差の上限値を上記の「第１の圧力差」が示す場合、この「第１の圧力差」は弾性力付与部１５の第２の方向Ｄ２への力に基づいて定められる。すなわち、上記の「第１の圧力差」に基づいて可動弁本体１２に第１の方向Ｄ１へ相対的に加えられる力は、弾性力付与部１５によって可動弁本体１２に第２の方向Ｄ２へ加えられる力の大きさよりも大きくなる。なお弾性力付与部１５によって可動弁本体１２に加えられる力は、弾性力付与部１５の弾性係数に基づいて決められるため、上記の「第１の圧力差」は弾性力付与部１５の弾性係数に基づいて定められることになる。また第２開口部２２が第１の筒状部２８によって完全に覆われた後は、第２開口部２２の開口面積は変化しない。そのため、上記の「第１の圧力差」は、第２開口部２２が第１の筒状部２８によって完全に覆われた際の「第１接続流路４１の作動油の圧力と第２接続流路４２の作動油の圧力との差」よりも小さい値に設定される。

一方、可動シール部１４は、第１接続流路４１の作動油の圧力及び第２接続流路４２の作動油の圧力に応じて、案内流路１８を遮断する位置に配置可能であるとともに案内流路１８を遮断しない位置に配置可能である。本例の図示の可動シール部１４は、第２接続流路４２の作動油の圧力が第１接続流路４１の作動油の圧力よりも大きい場合には案内流路１８を遮断する位置に配置され、第２接続流路４２の作動油の圧力が第１接続流路４１の作動油の圧力よりも小さい場合には案内流路１８を遮断しない位置に配置される。なお、第２接続流路４２の作動油の圧力が第１接続流路４１の作動油の圧力と等しい場合、可動シール部１４は移動せずに停止する。

次に、上述の流量調整弁１０を適用可能な弁構造体の一例について説明する。そのような弁構造体は特に限定されず、例えばスプール弁を備える方向切換弁において上述の流量調整弁１０を好適に使用することができる。

図７は、流量調整弁１０を備える弁構造体６０の一例を示す断面図である。

図７に示す弁構造体６０は、油圧源６９からアクチュエータ６７への作動油の供給をコントロールする方向切換弁として構成される。この弁構造体６０は、スプール６３が配置されるスプール収容孔６４が形成された本体部５１を備える。スプール６３には複数の切欠部が形成され、切欠部間にはスプール収容孔６４の径とほぼ同じ径を持つランド部が設けられている。スプール収容孔６４には、第２接続流路４２を介して第１接続流路４１が接続され、またアクチュエータ通路６６を介してアクチュエータ６７が接続されている。

本例の弁構造体６０は、油圧源６９から２つの第１接続流路４１に作動油が供給され、弁構造体６０の本体部５１において各第１接続流路４１が第２接続流路４２に接続されている。

弁構造体６０の本体部５１には、更に電磁比例弁６１、リリーフ弁６５及び圧力室６８が設けられるとともに、タンク通路６２が形成されている。圧力室６８は２つ設けられており、スプール６３の両端部が配置される。電磁比例弁６１は、圧力室６８に対応するようにして２つ設けられており、圧力室６８に対する制御油（圧油）の供給及び排出を行って、スプール収容孔６４におけるスプール６３の移動及び配置をコントロールする。リリーフ弁６５は２つ設けられ、それぞれがアクチュエータ通路６６及びタンク通路６２に接続している。アクチュエータ通路６６の作動油が所定の圧力以上を示す場合、各リリーフ弁６５は、アクチュエータ通路６６とタンク通路６２を連通して、アクチュエータ通路６６からタンク通路６２に作動油を逃がし、アクチュエータ通路６６の作動油の圧力を下げる。

第１接続流路４１から第２接続流路４２に供給される作動油のアクチュエータ６７への供給は、スプール収容孔６４におけるスプール６３の配置位置によってコントロールされる。アクチュエータ６７に作動油を供給する場合には、スプール６３に形成される切欠部が第２接続流路４２とアクチュエータ通路６６との間に配置され、当該切欠部を介して第２接続流路４２とアクチュエータ通路６６とが連通され、アクチュエータ６７に対する作動油の供給及び排出が行われる。一方、アクチュエータ６７に作動油を供給しない場合には、スプール６３の切欠部間のランド部が第２接続流路４２とアクチュエータ通路６６との間に配置され、当該ランド部によって第２接続流路４２とアクチュエータ通路６６との間の連通が遮断され、アクチュエータ６７に対する作動油の供給及び排出が行われない。

上述の構造を有する弁構造体６０において、流量調整弁１０の案内流路１８（図１等参照）が各第１接続流路４１と第２接続流路４２との間に配置されるように、流量調整弁１０は、弁構造体６０の本体部５１に形成される挿入孔部５３に対して着脱可能に取り付けられる。これにより、第１接続流路４１と第２接続流路４２との間における作動油の流れが流量調整弁１０によって調整され、各流量調整弁１０によって、第１接続流路４１から第２接続流路４２に供給される作動油の流量（特に最大流量）を的確にコントロールしつつ、第２接続流路４２から第１接続流路４１への作動油の流入（逆流）を確実に防ぐことが可能である。

以上説明したように本実施形態によれば、アクチュエータ６７に供給される負荷圧を保持するロードホールドチェック弁と、絞りを具備しその絞りの入口圧と出口圧との差圧に応じて一定流量を流す流量制御弁とを、一体的な構造を有する単一の弁体（流量調整弁１０）によって実現することができる。これにより、弁構造体６０の大型化及び複雑化を防ぎつつ高機能化することができ、作動油の意図しない逆流を防いでアクチュエータ６７に流れ込む作動油の流量をコントロールすることができる。このように流量制御弁及びロードホールドチェック弁の両機能を適切に果たすことができる一体構成の流量調整弁１０、及びそのような流量調整弁１０を備える弁構造体６０を提供することで、弁構造体６０の小型化及び簡素化を図りつつ、アクチュエータ６７に流れ込む作動油の最大流量を規制することができる。

また上述の弁構造体（方向切換弁）６０のように流量調整弁１０を着脱可能に設けることによって、流量調整弁１０のメンテナンスや修理を簡単に行うことができるだけではなく、他の機能を発揮する弁を流量調整弁１０の代わりに装着することも可能である。

例えば、一つの装着部（すなわち一つの挿入孔部５３）に対し、ロードホールドチェック弁及び流量制御弁のうちのいずれか一方のみが装着される方向切換弁（弁構造体）が従来より知られており、ロードホールドチェック弁及び流量制御弁のうちの一方のみが設けられている低価格仕様の方向切換弁も多い。そのような低価格仕様の方向切換弁において、既存の装着弁を、ロードホールドチェック弁及び流量制御弁の両機能を併せ持つ上述の流量調整弁１０に変更するだけで、機能アップした高機能な方向切換弁を実現することが可能である。また弁構造体の装着部（挿入孔部５３）に対して着脱可能に装着することができるロードホールドチェック弁、流量制御弁及び上述の流量調整弁１０を予め準備しておき、これらの弁の中から必要に応じた適切な弁を装着部に装着することで、一つの弁構造体６０によって様々な機能を奏することが可能になる。

本発明は、上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形が加えられた各種態様も含みうるものであり、本発明によって奏される効果も上述の事項に限定されない。したがって、本発明の技術的思想及び趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲及び明細書に記載される各要素に対して種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

例えば、上述の実施形態では開口面積調整体がプラグ１７のプラグ基部２７と一体的に構成された第１の筒状部２８によって構成されているが、プラグ基部２７と分離した第１の筒状部２８によって開口面積調整体が構成されてもよいし、プラグ１７とは別個の部材によって開口面積調整体が構成されてもよい。

１０ 流量調整弁
１２ 可動弁本体
１３ Ｏリング
１４ 可動シール部
１５ 弾性力付与部
１６ ばね座
１６ａ ばね座貫通孔
１７ プラグ
１８ 案内流路
１９ 弾性体収容部
２１ 第１開口部
２２ 第２開口部
２４ 弁体収容部
２５ 絞り部
２６ 先端部
２７ プラグ基部
２８ 第１の筒状部
２９ 第２の筒状部
３０ 流量制御部
３１ ロードホールドチェック弁部
４１ 第１接続流路
４２ 第２接続流路
５１ 本体部
５３ 挿入孔部
５４ 第１挿入部
５５ 第２挿入部
６０ 弁構造体
６１ 電磁比例弁
６２ タンク通路
６３ スプール
６４ スプール収容孔
６５ リリーフ弁
６６ アクチュエータ通路
６７ アクチュエータ
６８ 圧力室
６９ 油圧源
Ｄ１ 第１の方向
Ｄ２ 第２の方向

Claims (11)

1. 第１接続流路に接続される第１開口部と第２接続流路に接続される第２開口部とを含む案内流路を有する可動弁本体であって、前記第１接続流路の作動油の圧力及び前記第２接続流路の作動油の圧力に応じて配置位置が変動する可動弁本体と、
   前記可動弁本体の配置位置に応じて、作動油が通過可能な前記第２開口部の開口面積を変える開口面積調整体と、
   前記第１接続流路の作動油の圧力及び前記第２接続流路の作動油の圧力に応じて配置位置が変動する可動シール部と、を備え、
   前記開口面積調整体は、前記第１接続流路の作動油の圧力が前記第２接続流路の作動油の圧力よりも大きく且つ前記第１接続流路の作動油の圧力と前記第２接続流路の作動油の圧力との差が第１の圧力差よりも大きい場合には、前記第１接続流路の作動油の圧力と前記第２接続流路の作動油の圧力との差が前記第１の圧力差以下の場合よりも、作動油が通過可能な前記第２開口部の開口面積を小さくし、
   前記可動シール部は、前記第１接続流路の作動油の圧力及び前記第２接続流路の作動油の圧力に応じて、前記案内流路を遮断する位置に配置可能であるとともに前記案内流路を遮断しない位置に配置可能であり、
   前記可動シール部は、
   前記第２接続流路の作動油の圧力が前記第１接続流路の作動油の圧力よりも大きい場合には、前記第１開口部を形成する第１開口形成部に当接する位置に配置されて、前記第１開口部を塞ぎ、
   前記第２接続流路の作動油の圧力が前記第１接続流路の作動油の圧力よりも小さい場合には、前記第１開口形成部から離間した位置に配置される流量調整弁。
2. 第１接続流路に接続される第１開口部と第２接続流路に接続される第２開口部とを含む案内流路を有する可動弁本体であって、前記第１接続流路の作動油の圧力及び前記第２接続流路の作動油の圧力に応じて配置位置が変動する可動弁本体と、
   前記可動弁本体の配置位置に応じて、作動油が通過可能な前記第２開口部の開口面積を変える開口面積調整体と、
   前記第１接続流路の作動油の圧力及び前記第２接続流路の作動油の圧力に応じて配置位置が変動する可動シール部と、を備え、
   前記開口面積調整体は、前記第１接続流路の作動油の圧力が前記第２接続流路の作動油の圧力よりも大きく且つ前記第１接続流路の作動油の圧力と前記第２接続流路の作動油の圧力との差が第１の圧力差よりも大きい場合には、前記第１接続流路の作動油の圧力と前記第２接続流路の作動油の圧力との差が前記第１の圧力差以下の場合よりも、作動油が通過可能な前記第２開口部の開口面積を小さくし、
   前記可動シール部は、前記第１接続流路の作動油の圧力及び前記第２接続流路の作動油の圧力に応じて、前記案内流路を遮断する位置に配置可能であるとともに前記案内流路を遮断しない位置に配置可能であり、
   前記開口面積調整体は、プラグの先端を構成する第１の筒状部によって構成され、
   前記可動弁本体は、前記第１の筒状部の内側に配置される第２の筒状部を有し、
   前記可動弁本体のうち前記第２の筒状部よりも前記プラグとは反対側に設けられる先端部は、前記第１接続流路と前記第２接続流路との間に配置され前記第１接続流路及び前記第２接続流路に連通する第１挿入部に、進退自在に配置され、
   前記第２の筒状部は、前記第２接続流路に連通する第２挿入部に進退自在に配置され、
   前記第２の筒状部には、前記第２開口部が形成され、
   前記第１の筒状部は、前記可動弁本体の配置位置に応じて、前記第２開口部を覆う範囲を変えて、作動油が通過可能な前記第２開口部の開口面積を変える流量調整弁。
3. 前記第１接続流路からの作動油によって前記可動弁本体に加えられる力の方向と対向する方向へ、前記可動弁本体に弾性力を付与する弾性力付与部を更に備える請求項１又は２に記載の流量調整弁。
4. 前記可動弁本体は、第１の方向へ前記第１接続流路の作動油によって加えられる力と、第１の方向と対向する第２の方向へ、前記第１接続流路から前記第２接続流路に流入する作動油によって加えられる力及び前記弾性力付与部によって加えられる力とに基づいて配置位置が決められる請求項３に記載の流量調整弁。
5. 前記可動弁本体内には、前記可動シール部よりも大きな空間によって形成され、前記可動シール部が移動可能に配置される弁体収容部が設けられ、
   前記案内流路は、前記第１開口部、前記弁体収容部及び前記第２開口部を含み、
   前記可動シール部は球形状を有し、
   前記第１開口部は、前記可動シール部の径よりも小さい円形断面を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の流量調整弁。
6. 前記第１接続流路及び前記第２接続流路を有する本体部と、
   請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の流量調整弁と、を備える弁構造体。
7. 前記本体部は、前記第１接続流路及び前記第２接続流路に連通する挿入孔部を有し、
   前記流量調整弁は、前記挿入孔部に配置される請求項６に記載の弁構造体。
8. 前記流量調整弁は、前記挿入孔部に着脱可能に配置される請求項７に記載の弁構造体。
9. 前記挿入孔部は、前記第１接続流路と前記第２接続流路との間に配置される第１挿入部と、前記第２接続流路に連通する第２挿入部と、を有し、
   前記第１挿入部には、前記可動弁本体の先端部が進退自在に配置され、前記本体部のうちの前記第１挿入部を形成する部分と前記可動弁本体の前記先端部との間はシールされている請求項７又は８のいずれか一項に記載の弁構造体。
10. 前記挿入孔部のうち前記第１挿入部と前記第２挿入部との間の部分は、前記第２接続流路の一部によって形成される請求項９に記載の弁構造体。
11. 前記第１接続流路は油圧源に連通され、
    前記第２接続流路はアクチュエータに連通される請求項６〜１０のいずれか一項に記載の弁構造体。

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