JP7393250B2 - 流体圧駆動ユニット - Google Patents

Description

本発明は、流体圧駆動ユニットに関するものである。

特許文献１には、正逆回転モータにより作動流体を正逆双方向に圧送する流体圧ポンプと、作動流体により作動し駆動力を発生させる片ロッド複動型シリンダと、作動流体を貯留するタンクと、流体圧ポンプと片ロッド複動型シリンダとの間の作動流体の正逆双方向の流れを制御するオペレートチェック弁と、流体圧ポンプとタンクとの間の正逆双方向の作動流体の流れを制御する切換弁と、を備える流体圧駆動ユニットが開示されている。

また、この流体圧駆動ユニットでは、複動型シリンダのボトム側室に連結されるボトム側管路にタンクからの作動流体の流入を許容する負圧防止用チェック弁が設けられる。複動シリンダに伸び方向の過大外力が作用した場合に、負圧防止用チェック弁を介してタンクからボトム側管路に作動流体を流入させることで、外力によってピストン位置が変動した後も、負圧になることなく作動流体が充填され、安定した位置保持機能を発揮することができる。

特開２００８－２６７５７５号公報

特許文献１に開示される流体圧駆動ユニットでは、流体圧シリンダに伸び方向への過大外力が作用した際タンクからボトム側室に作動流体を吸い込むために、ボトム側管路に接続されタンクと連通する流路を設け、当該流路に負圧防止用チェック弁を設けている。このため、装置構成が大型化し、製造コストの増加を招くおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、流体圧駆動ユニットの構成を小型化することを目的とする。

本発明は、第１流体圧室及び第２流体圧室の作動流体の流体圧によって駆動する流体圧シリンダと、第１ポート及び第２ポートを有し、第１ポート及び第２ポートから選択的に作動流体を吐出するポンプと、作動流体を貯留するタンクと、流体圧シリンダの第１流体圧室とポンプの第１ポートとを接続する第１メイン通路と、流体圧シリンダの第２流体圧室とポンプの第２ポートとを接続する第２メイン通路と、流体圧シリンダとポンプとの間の作動流体の流れを制御するバルブユニットと、を備え、バルブユニットは、第１メイン通路の流体圧によって切り換えられ第１メイン通路とタンクとの連通を制御する切換弁と、ポンプの第１ポートから第１流体圧室へ向かう作動流体の流れのみを許容すると共に、ポンプの第２ポートから吐出される作動流体がパイロット圧として導かれることで開弁するオペレートチェック弁と、を有し、切換弁は、第１メイン通路の流体圧の低下によって第１メイン通路とタンクとを連通するように切り換えられ、第１メイン通路は、第１流体圧室とバルブユニットとを接続するシリンダ側通路を有し、切換弁内で生じる流路抵抗は、シリンダ側通路の流路抵抗以下であり、第１メイン通路のうちの第１流体圧室とオペレートチェック弁との間の通路は、バルブを有しておらず、作動流体を導く通路のみによって構成されることを特徴とする。

この発明では、第１流体圧室が拡大するような過大外力が流体圧シリンダに作用すると、切換弁が切り換えられて第１メイン通路はタンクに連通する。これにより、第１流体圧室には、タンクから切換弁及び第１シリンダ側通路を通じて作動流体が吸い込まれる。この際、作動流体を吸い込む流路中の切換弁の流路抵抗が、第１シリンダ側通路の流路抵抗よりも大きいと、タンクから作動流体が充分に吸い込まれず、第１流体圧室に作動流体を充分に供給することが困難となる。これに対し、この発明では、通常の作動時において作動流体を導く第１メイン通路の一部である第１シリンダ側通路の流路抵抗よりも切換弁の流路抵抗が小さい。このため、ポンプの作動停止中に第１流体圧室が拡大するような過大外力が流体圧シリンダに作用しても、第１流体圧室には、通常の作動時と同等又はそれ以上の吸込性能によってタンクから作動流体が吸い込まれる。このようにして第１流体圧室に充分な量の作動流体を供給できるため、切換弁を介さずに第１流体圧室をタンクＴに接続する流路やチェック弁を廃止することができる。

また、本発明は、第１メイン通路が、ポンプの第１ポートとバルブユニットとを接続するポンプ側通路を有し、切換弁によって生じる流路抵抗は、ポンプ側通路の流路抵抗以下であることを特徴とする。

この発明では、流体圧シリンダの伸縮作動時において、ポンプがタンクから吸い込む作動流体の流れの圧力損失が低減されるため、ポンプ効率を向上させることができる。

また、本発明は、切換弁を収容する収容孔が形成されるバルブハウジングと、タンクに連通し切換弁に接続されるタンク通路と、をさらに備え、タンク通路は、収容孔に開口する円環状の溝部を通じて収容孔に連通することを特徴とする。

この発明では、円環状の溝部が設けられるため、溝部を通じて収容孔の全周にわたり収容孔をタンク通路に連通させることができる。これにより、切換弁を通じた作動流体の吸込性能を向上させることができ、タンクの作動流体がタンク通路から収容孔内に向けて吸い込まれる際に生じる流路抵抗を小さくすることができる。したがって、切換弁において生じる流路抵抗を第１メイン通路の流路抵抗以下とすることが容易となる。

また、本発明では、切換弁は、収容孔内に移動自在に設けられるスプールを有し、オペレートチェック弁は、切換弁のスプールの一端部に対向してバルブハウジングの収容孔内に設けられるスリーブと、スリーブに収容される弁体と、スリーブに形成されるシート部に向けて弁体を付勢する付勢部材と、を有し、オペレートチェック弁のスリーブは、弁体を収容する弁体収容孔と、弁体収容孔に連通し弁体収容孔との間にシート部を形成する連通孔と、を有し、切換弁のスプールは、連通孔を通じて弁体を付勢部材の付勢力に抗して押圧してシート部から離間させる突起部を有し、スプールの突起部とスリーブの連通孔との間に形成される流路の流路抵抗は、第１メイン通路の流路抵抗以下であることを特徴とする。

この構成によれば、切換弁によって生じる流路抵抗を第１メイン通路の流路抵抗以下とすることが容易となる。

本発明によれば、流体圧駆動ユニットを小型化できる。

本発明の実施形態に係る流体圧駆動ユニットの油圧回路図である。 本発明の実施形態に係る流体圧駆動ユニットの構成を示す断面図であり、切換弁が中立ポジションにある状態を示す図である。 図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の実施形態に係る流体圧駆動ユニットの構成を示す断面図であり、切換弁が第１ポジションにある状態を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る流体圧駆動ユニット１００について説明する。

まず、図１の油圧回路図を参照して、流体圧駆動ユニット１００の全体構成について説明する。

流体圧駆動ユニット１００は、作動流体としての作動油の給排によって伸縮作動する流体圧シリンダとしての油圧シリンダ１０と、一対のポンプポート２０Ａ，２０Ｂを有し、一対のポンプポート２０Ａ，２０Ｂから選択的に作動油を吐出するポンプ２０と、ポンプ２０を駆動する電動モータ２５と、作動油を貯留するタンクＴと、油圧シリンダ１０とポンプ２０との間の作動油の流れを制御するバルブユニット３０と、を備える。

油圧シリンダ１０は、円筒状のシリンダチューブ１１と、シリンダチューブ１１内に挿入されるピストンロッド１２と、ピストンロッド１２の端部に設けられシリンダチューブ１１の内周面に沿って摺動するピストン１３と、を備える。

シリンダチューブ１１の内部は、ピストン１３によってボトム側室１５とロッド側室１６とに仕切られる。ボトム側室１５及びロッド側室１６には、作動油が充填される。

油圧シリンダ１０は、ボトム側室１５に作動油が供給されると共にロッド側室１６から作動油が排出されることでピストンロッド１２が伸長方向に移動して、伸長作動する。油圧シリンダ１０は、ロッド側室１６に作動油が供給されると共にボトム側室１５から作動油が排出されることでピストンロッド１２が収縮方向に移動して、収縮作動する。

ポンプ２０は、例えば、ギアポンプである。ポンプ２０は、電動モータ２５の回転軸２５Ａに連結されており、電動モータ２５の回転駆動力に基づいて駆動される。ポンプ２０は、電動モータ２５の回転軸２５Ａが正転する場合にはポンプポート２０Ｂ（以下、「ロッド側ポート２０Ｂ」とも称する。）から吸い込んだ作動油をポンプポート２０Ａ（以下、「ボトム側ポート２０Ａ」とも称する。）から吐出し、電動モータ２５の回転軸２５Ａが逆転する場合にはボトム側ポート２０Ａから吸い込んだ作動油をロッド側ポート２０Ｂから吐出する。このように、ポンプ２０から吐出される作動油の吐出方向は、電動モータ２５の回転方向に応じて選択的に切り換えられる。

ポンプ２０のボトム側ポート２０Ａは、ボトム側通路１を通じて油圧シリンダ１０のボトム側室１５に接続される。ポンプ２０のロッド側ポート２０Ｂは、ロッド側通路２を通じて油圧シリンダ１０のロッド側室１６に接続される。

バルブユニット３０は、ボトム側通路１に設けられボトム側室１５へ供給される作動油の流れのみを許容する第１オペレートチェック弁４０と、ロッド側通路２に設けられロッド側室１６へ供給される作動油の流れのみを許容する第２オペレートチェック弁５０と、ポンプ２０とタンクＴとの連通を制御する切換弁６０と、を備える。

第１オペレートチェック弁４０は、第２オペレートチェック弁５０の上流側の圧力、つまり、ロッド側ポート２０Ｂから吐出される作動油の圧力がパイロット圧として導かれることで開弁し、ボトム側室１５から排出される作動油の流れを許容する。同様に、第２オペレートチェック弁５０は、第１オペレートチェック弁４０の上流側の圧力、つまり、ボトム側ポート２０Ａから吐出される作動油の圧力がパイロット圧として導かれることで開弁し、ロッド側室１６から排出される作動油の流れを許容する。

また、ボトム側通路１における第１オペレートチェック弁４０とボトム側室１５との間には、タンクＴに連通する第１リリーフ通路１Ａが接続される。第１リリーフ通路１Ａには、ボトム側室１５の圧力が所定のリリーフ圧に達すると開弁してボトム側室１５の圧力をタンクＴに逃がす第１リリーフ弁７０が設けられる。ロッド側通路２における第２オペレートチェック弁５０とロッド側室１６との間には、タンクＴに連通する第２リリーフ通路２Ａが接続される。第２リリーフ通路２Ａには、ロッド側室１６の圧力が所定のリリーフ圧に達すると開弁してロッド側室１６の圧力をタンクＴに逃がす第２リリーフ弁７１が設けられる。

なお、図示は省略するが、ボトム側通路１における第１オペレートチェック弁４０とポンプ２０との間にも、タンクＴに連通するリリーフ通路が接続され、当該リリーフ通路にはリリーフ弁が設けられる。ロッド側通路２も同様に、ロッド側通路２における第２オペレートチェック弁５０とポンプ２０との間にも、タンクＴに連通するリリーフ通路が接続され、当該リリーフ通路には、リリーフ弁が設けられる。第１オペレートチェック弁４０及び第２オペレートチェック弁５０の上流側（ポンプ２０側）に設けられるこれらの図示しないリリーフ弁によって、ポンプ２０から吐出される圧力が制限される。つまり、ポンプ２０から吐出される圧力の上限は、これらの図示しないリリーフ弁のリリーフ圧によって設定される。

切換弁６０には、ボトム側ポート２０Ａと第１オペレートチェック弁４０との間においてボトム側通路１に接続される第１サブ通路３と、ロッド側ポート２０Ｂと第２オペレートチェック弁５０との間においてロッド側通路２に接続される第２サブ通路４と、タンクＴに連通するタンク通路５と、が接続される。

切換弁６０は、第１サブ通路３及び第２サブ通路４のそれぞれに対するタンク通路５の連通を遮断する中立ポジション６０Ａと、第１サブ通路３とタンク通路５とを連通し第２サブ通路４とタンク通路５との連通を遮断する第１ポジション６０Ｂと、第２サブ通路４とタンク通路５とを連通し第１サブ通路３とタンク通路５との連通を遮断する第２ポジション６０Ｃと、を有する。

切換弁６０は、一対の付勢部材としてのスプリング６１Ａ，６１Ｂの付勢力によって中立ポジション６０Ａに保持される。中立ポジション６０Ａでは、油圧シリンダ１９への作動油の給排が遮断され、油圧シリンダ１０は負荷保持状態となる。

切換弁６０は、ポンプ２０のロッド側ポート２０Ｂから吐出される作動油の圧力（ロッド側通路２の油圧）がパイロット圧として導かれることで、後述するスプール６１が一方のスプリング６１Ａに抗して移動して、第１ポジション６０Ｂに切り換えられる。切換弁６０は、ポンプ２０のボトム側ポート２０Ａから吐出される作動油の圧力（ボトム側通路１の油圧）がパイロット圧として導かれることで、スプール６１が他方のスプリング６１Ｂに抗して移動して、第２ポジション６０Ｃに切り換えられる。また、切換弁６０は、通過する作動油の流れに付与する流路抵抗が、ボトム側通路１及びロッド側通路２のそれぞれで生じる流路抵抗以下に設定される。切換弁６０を含む流体圧制御装置の具体的な構成については、後に詳細に説明する。

次に、流体圧駆動ユニット１００の作動について説明する。

電動モータ２５が回転せずポンプ２０の作動が停止した状態では、切換弁６０は中立ポジション６０Ａに位置し、油圧シリンダ１０への作動油の給排は遮断される。よって、油圧シリンダ１０は、作動せずに負荷を保持する負荷保持状態となる。

油圧シリンダ１０を伸長作動させる場合には、電動モータ２５を正転させる。

電動モータ２５が正転すると、ポンプ２０は、ロッド側ポート２０Ｂから作動油を吸い込み、ボトム側ポート２０Ａから吐出する。ポンプ２０のボトム側ポート２０Ａから吐出される作動油は、ボトム側通路１に導かれて第１オペレートチェック弁４０を開弁し、油圧シリンダ１０のボトム側室１５に供給される。また、ボトム側ポート２０Ａから吐出される作動油の圧力がパイロット圧として第２オペレートチェック弁５０に導かれて、第２オペレートチェック弁５０が開弁する。これにより、油圧シリンダ１０のロッド側室１６から排出される作動油は、ロッド側通路２に導かれ第２オペレートチェック弁５０を通過してポンプ２０のロッド側ポート２０Ｂに吸い込まれる。このようにして、油圧シリンダ１０は、伸長作動する。

また、ポンプ２０のボトム側ポート２０Ａから吐出される作動油は、パイロット圧として切換弁６０に導かれて、切換弁６０は第２ポジション６０Ｃに切り換えられる。第２ポジション６０Ｃでは、ロッド側通路２が切換弁６０を通じてタンクＴに連通する。これにより、伸長作動の際、シリンダチューブ１１から退出するピストンロッド１２の体積分に相当する作動油が、タンクＴからロッド側ポート２０Ｂに吸い込まれて、ボトム側室１５とロッド側室１６との容積差が補償される。

油圧シリンダ１０を収縮作動させる場合には、電動モータ２５を逆転させる。

電動モータ２５が逆転すると、ポンプ２０は、ボトム側ポート２０Ａから作動油を吸い込み、ロッド側ポート２０Ｂから吐出する。ポンプ２０のロッド側ポート２０Ｂから吐出される作動油は、ロッド側通路２に導かれて第２オペレートチェック弁５０を開弁し、油圧シリンダ１０のロッド側室１６に供給される。また、ロッド側ポート２０Ｂから吐出される作動油の圧力がパイロット圧として第１オペレートチェック弁４０に導かれて、第１オペレートチェック弁４０が開弁する。これにより、油圧シリンダ１０のボトム側室１５から排出される作動油は、ボトム側通路１に導かれ第１オペレートチェック弁４０を通過してポンプ２０のボトム側ポート２０Ａに吸い込まれる。このようにして、油圧シリンダ１０は、収縮作動する。

また、ポンプ２０のロッド側ポート２０Ｂから吐出される作動油は、パイロット圧として切換弁６０に導かれて、切換弁６０は第１ポジション６０Ｂに切り換えられる。第１ポジション６０Ｂでは、ボトム側通路１が切換弁６０を通じてタンクＴに連通する。これにより、収縮作動の際、シリンダチューブ１１に進入するピストンロッド１２の体積分に相当する作動油が、ボトム側室１５からタンクＴに排出されて、ロッド側室１６とボトム側室１５との容積差が補償される。

次に、流体圧駆動ユニット１００の作用について説明する。なお、以下では、ボトム側通路１を構成する通路のうち、バルブユニット３０と油圧シリンダ１０のボトム側室１５との間の通路を「第１シリンダ側通路１Ｂ」、バルブユニット３０とポンプ２０のボトム側ポート２０Ａとの間の通路を「第１ポンプ側通路１Ｃ」とも称する。同様に、ロッド側通路２を構成する通路のうち、バルブユニット３０と油圧シリンダ１０のロッド側室１６との間の通路を「第２シリンダ側通路２Ｂ」、バルブユニット３０とポンプ２０のロッド側ポート２０Ｂとの間の通路を「第２ポンプ側通路２Ｃ」とも称する。第１シリンダ側通路１Ｂ及び第２シリンダ側通路２Ｂが、シリンダ側通路に相当する。第１ポンプ側通路１Ｃ及び第２ポンプ側通路２Ｃが、ポンプ側通路に相当する。

一般に、流体圧駆動ユニットでは、ポンプの作動を停止して油圧シリンダが負荷を保持している状態で油圧シリンダのピストンロッドに外力が作用することがある。例えば、ピストンロッドを伸長方向（言い換えれば、ボトム側室が拡大する方向）に移動させるような外力が作用した場合、ロッド側室の圧力が急激に増加すると共に、ボトム側室の圧力は急激に低下する。これにより、油圧シリンダ、ポンプ、タンクなどに高負荷がかかってしまう。

これに対し、ピストンロッド１２に伸長方向の外力が作用した場合を例に説明すると、流体圧駆動ユニット１００では、ロッド側室１６の圧力が増加して、第２リリーフ弁７１のリリーフ圧に達すると、第２リリーフ弁７１が開弁してロッド側室１６の圧力をタンクＴに逃がす。

また、ボトム側室１５の圧力が低下すると、ボトム側通路１の圧力も低下し、ボトム側通路１とロッド側通路２との圧力差によって切換弁６０は中立ポジション６０Ａから第１ポジション６０Ｂに切り換えられる。よって、ボトム側室１５には、タンクＴからタンク通路５、バルブユニット３０（切換弁６０、第１オペレートチェック弁４０）、及び第１シリンダ側通路１Ｂを通じて作動油が吸い込まれる。これにより、急激に拡大するボトム側室１５に作動油を充分に供給できる。

この際、作動油を吸い込む流路中の切換弁の流路抵抗が、第１シリンダ側通路の流路抵抗よりも大きいと、タンクから作動油が充分に吸い込まれず、ボトム側室に作動油を充分に供給することが困難となる。

そこで、流体圧駆動ユニット１００では、切換弁６０の流路抵抗が第１シリンダ側通路１Ｂの流路抵抗以下に構成される。言い換えれば、切換弁６０における最小流路断面積は、第１シリンダ側通路１Ｂにおける最小流路断面積よりも大きい。このため、ポンプ２０の作動停止中にボトム側室１５が拡大するような過大外力が油圧シリンダ１０に作用しても、ボトム側室１５には、通常の作動時と同等又はそれ以上の吸込性能によってタンクＴから切換弁６０を通じて作動油が吸い込まれる。このようにして、負荷保持状態の油圧シリンダ１０に過大外力が作用してボトム側室１５が急激に拡大しようとしても、タンクＴからボトム側室１５に充分な量の作動油を供給できる。したがって、タンクＴからボトム側室１５に作動油を吸い込むための流路やチェック弁を別途設ける必要がなく、流体圧駆動ユニット１００の小型化及び低コスト化を図ることができる。

なお、流体圧駆動ユニット１００の作用について、伸長方向の外力が作用する場合を例に説明したが、収縮方向の外力が作用した場合も同様である。つまり、切換弁６０の流路抵抗は、第２シリンダ側通路２Ｂの流路抵抗以下に構成されており、これにより、収縮方向の外力が作用した場合でも、伸長方向の外力が作用した場合と同様の作用効果を奏する。

また、切換弁６０の流路抵抗は、第１ポンプ側通路１Ｃ及び第２ポンプ側通路２Ｃの流路抵抗以下に構成される。これにより、油圧シリンダ１０の伸縮作動時において、ポンプ２０がタンクＴから吸い込む作動油の流れの圧力損失が低減されるため、ポンプ効率を向上させることができる。さらに言えば、本実施形態では、切換弁６０の流路抵抗は、ボトム側通路１及びロッド側通路２の流路抵抗以下に構成されている。

次に、バルブユニット３０の具体的構成について説明する。より詳細には、切換弁６０によって生じる流路抵抗をボトム側通路１及びロッド側通路２の流路抵抗以下とするための特徴的構成について説明する。

図２に示すように、バルブユニット３０の切換弁６０、第１オペレートチェック弁４０、及び第２オペレートチェック弁５０は、それぞれバルブハウジング３１に形成される収容孔３１Ａに収容される。言い換えれば、切換弁６０、第１オペレートチェック弁４０、及び第２オペレートチェック弁５０は、互いに共通のバルブハウジング３１に収容される。収容孔３１Ａは、円形断面を有し、バルブハウジング３１の両端面に開口する。バルブハウジング３１の端面に対する収容孔３１Ａの開口は、プラグ３２Ａ，３２Ｂによって封止される。

バルブハウジング３１には、ポンプ２０のボトム側ポート２０Ａに連通する第１バルブポート３３Ａと、ポンプ２０のロッド側ポート２０Ｂに連通する第２バルブポート３３Ｂと、油圧シリンダ１０のボトム側室１５に連通する第３バルブポート３３Ｃと、油圧シリンダ１０のロッド側室１６に連通する第４バルブポート３３Ｄと、タンクＴに連通する溝部としてのタンクポート３４と、が形成される。第１バルブポート３３Ａ、第２バルブポート３３Ｂ、第３バルブポート３３Ｃ、第４バルブポート３３Ｄ、及びタンクポート３４は、それぞれ収容孔３１Ａの内周面に開口する円環状の溝である。また、バルブハウジング３１には、タンクＴに連通するタンク通路５が形成される。タンク通路５は、タンクポート３４を通じて収容孔３１Ａに連通する。

切換弁６０は、収容孔３１Ａの軸方向に沿って収容孔３１Ａに移動自在に挿入されるスプール６１を有する。スプール６１は、移動方向に垂直な断面が略三角形状に形成される軸部６２と、軸部６２の両端部にそれぞれ形成され収容孔３１Ａの内周面に摺接するフランジ部６３Ａ，６３Ｂと、フランジ部６３Ａ，６３Ｂから収容孔３１Ａの軸方向に突出する突起部６４Ａ，６４Ｂと、を有する。

図３に示すように、軸部６２は、収容孔３１Ａの周方向に離間し収容孔３１Ａの内周面に摺接する３つの曲部６２Ａと、隣り合う曲部６２Ａ同士を接続する３つの平面部６２Ｂと、を有する。各平面部６２Ｂと収容孔３１Ａの内周との間には、作動油が導かれる圧力室６５が形成される。３つの圧力室６５は、それぞれ円環状のタンクポート３４を通じてタンク通路５に連通する。

フランジ部６３Ａ，６３Ｂは、それぞれ円板状に形成され、円筒面状の外周面が収容孔３１Ａの内周面に摺接する。図２に示すように、フランジ部６３Ａ，６３Ｂのそれぞれにおける一方の端面に軸部６２の端部が接続され、その反対側（他方側）の端面に突起部６４Ａ，６４Ｂが接続される。突起部６４Ａ，６４Ｂは、フランジ部６３Ａ，６３Ｂよりも外径が小さい円柱状に形成される。

第１オペレートチェック弁４０は、スプール６１の一端部に対向して収容孔３１Ａに設けられるスリーブ４１と、スリーブ４１に収容される弁体４５と、を有する。

スリーブ４１は、円筒状の本体部４２と本体部４２の一端部に設けられる底部４３とを有する有底筒状に形成される。スリーブ４１は、収容孔３１Ａの段部とプラグ３２Ａとの間で収容孔３１Ａの軸方向に位置決めされる。収容孔３１Ａの内側には、スリーブ４１とスプール６１の一端部とによって第１パイロット圧室６１Ｃが形成される。第１パイロット圧室６１Ｃには、第１バルブポート３３Ａを通じて、ポンプ２０のボトム側ポート２０Ａから吐出された作動油がパイロット圧として導かれる。

スリーブ４１の本体部４２には、弁体４５を収容する弁体収容孔４１Ａがその中心軸に沿って設けられる。本体部４２には、内周面と外周面とを連通する複数の貫通孔４１Ｂが径方向に沿って放射状に形成される。貫通孔４１Ｂによって、弁体収容孔４１Ａと第３バルブポート３３Ｃとが連通する。

スリーブ４１の底部４３には、スプール６１の突起部６４Ａが通過可能な連通孔４１Ｃが形成される。連通孔４１Ｃの内径は、弁体収容孔４１Ａの内径よりも小さく形成される。スリーブ４１の内側に面する底部４３の端面（底面）と貫通孔４１Ｂの内周面との間に、弁体４５が離着座するシート部４４が形成される。つまり、シート部４４は、弁体収容孔４１Ａと連通孔４１Ｃとの内径差によって底部４３に形成される。

弁体４５は、スリーブ４１の本体部４２の内周面に摺接する摺接部４６と、摺接部４６よりも外径が小さく本体部４２の内周面との間に空間が形成される円筒状の筒部４７と、シート部４４に接触する円錐面状の接触面を有する接触部４８と、を有する。

弁体４５とプラグ３２Ａとの間には、スプリング４９が圧縮状態で設けられる。これにより、スプリング４９の付勢力によって、弁体４５の接触部４８の接触面がスリーブ４１のシート部４４に押し付けられる。図２におけるスプリング４９は、図１に示す油圧回路における切換弁６０のスプリング６１Ａに相当する。

第２オペレートチェック弁５０は、第１オペレートチェック弁４０と同様に、スリーブ５１と、弁体５５と、を有する。

スリーブ５１は、円筒状の本体部５２と本体部５２の一端部に設けられる底部５３とを有する有底筒状に形成される。収容孔３１Ａの内側には、スリーブ５１とスプール６１の一端部とによって第２パイロット圧室６１Ｄが形成される。第２パイロット圧室６１Ｄには、第２バルブポート３３Ｂを通じて、ポンプ２０のロッド側ポート２０Ｂから吐出された作動油がパイロット圧として導かれる。

本体部５２には、弁体５５を収容する弁体収容孔５１Ａが中心軸に沿って形成され、内周面と外周面とを連通する複数の貫通孔５１Ｂが径方向に沿って放射状に形成される。貫通孔５１Ｂによって、弁体収容孔５１Ａと第４バルブポート３３Ｄとが連通する。底部５３には、スプール６１の突起部６４Ａが通過可能な連通孔５１Ｃが形成される。シート部５４は、弁体収容孔５１Ａと連通孔５１Ｃとの内径差によって底部５３に形成される。

弁体５５は、スリーブ５１の本体部５２の内周面に摺接する摺接部５６と、摺接部５６よりも外径が小さく本体部５２の内周面との間に空間が形成される円筒状の筒部５７と、シート部５４に接触する円錐面状の接触面を有する接触部５８と、を有する。

弁体５５とプラグ３２Ａとの間には、スプリング５９が圧縮状態で設けられる。スプリング５９の付勢力によって、弁体５５の接触部５８の接触面がスリーブ５１のシート部５４に押し付けられる。図２におけるスプリング５９は、図１に示す油圧回路における切換弁６０のスプリング６１Ｂに相当する。

油圧シリンダ１０を伸長作動させる場合には、上述のようにポンプ２０のボトム側ポート２０Ａから作動油が吐出される。ボトム側ポート２０Ａから吐出された作動油は、第１パイロット圧室６１Ｃに導かれ、図４に示すように、スプリング４９の付勢力に抗して弁体４５を移動させて第１オペレートチェック弁４０を開弁する。これにより、ボトム側ポート２０Ａから吐出された作動油が、スリーブ４１の連通孔４１Ｃ、弁体収容孔４１Ａ、及び第３バルブポート３３Ｃを通じて油圧シリンダ１０のボトム側室１５に導かれる。

また、ボトム側ポート２０Ａから吐出され第１パイロット圧室６１Ｃにパイロット圧として導かれた油圧によって、スプール６１は第２オペレートチェック弁５０に向けて図中右方向に移動する。このようなスプール６１の移動により、スプール６１の突起部６４Ｂがスリーブ５１の貫通孔５１Ｂを通じて弁体５５に当接する。この状態からスプール６１がさらに移動することで、弁体５５は突起部６４Ｂによりスプリング５９の付勢力に抗して押し下げられ、弁体５５の接触部５８がスリーブ５１のシート部５４から離間する。このようにして、ボトム側ポート２０Ａから吐出される作動油がパイロット圧として導かれて、第２オペレートチェック弁５０が開弁される。

第２オペレートチェック弁５０が開弁すると、弁体５５とシート部５４との間に流路が形成されると共に、スプール６１の突起部６４Ｂとスリーブ５１の連通孔５１Ｃとの間に環状の流路Ｐが形成される。よって、ロッド側室１６から排出される作動油は、第４バルブポート３３Ｄ、弁体５５とシート部５４との間の流路、スプール６１の突起部６４Ｂと連通孔５１Ｃとの間に形成される環状の流路Ｐ、及び第２バルブポート３３Ｂを通じてポンプ２０のロッド側ポート２０Ｂに導かれる。

また、第２バルブポート３３Ｂは、スプール６１の軸部６２と収容孔３１Ａとの間に形成される圧力室６５、タンクポート３４、及びタンク通路５を通じてタンクＴにも連通する。よって、伸長作動時にピストンロッド１２が伸長方向へ移動する外力が生じた場合には、タンクＴの作動油がタンク通路５、タンクポート３４、圧力室６５、及び第４バルブポート３３Ｄを通じてポンプ２０のロッド側ポート２０Ｂに吸い込まれる。

ここで、本実施形態では、円環状のタンクポート３４が設けられるため、スプール６１の周方向にわたって設けられる３つの圧力室６５（図３参照）のすべてをタンク通路５に連通させることができる。これにより、切換弁６０を通じた作動油の吸込性能を向上させることができ、タンクＴの作動油がタンク通路５から収容孔３１Ａ内の圧力室６５に吸い込まれる際に生じる流路抵抗を小さくすることができる。したがって、切換弁６０において生じる流路抵抗（タンクポート３４から圧力室６５へ向かう作動油の流れに対する流路抵抗）をボトム側通路１の第１シリンダ側通路１Ｂの流路抵抗以下とすることが容易となる。

また、切換弁６０のスプール６１の突起部６４Ｂの外径と第２オペレートチェック弁５０のスリーブ５１の連通孔５１Ｃの内径との径差（突起部６４Ｂと連通孔５１Ｃとで形成される環状の流路Ｐの流路面積）は、通過する作動油の流れに対して、ボトム側通路１の流路抵抗以下の流路抵抗を生じるように設定される。つまり、突起部６４Ｂと連通孔５１Ｃとの間の環状の流路Ｐ（図４参照）において生じる流路抵抗は、ボトム側通路１の流路抵抗以下に設定される。これにより、切換弁６０によって生じる流路抵抗を、ボトム側通路１の第１シリンダ側通路１Ｂの流路抵抗以下に設定することが容易となる。

なお、油圧シリンダ１０が伸長作動する場合を例に説明したが、油圧シリンダ１０が収縮作動する場合についても同様の作用効果を奏する。油圧シリンダ１０が伸長作動する場合又はピストンロッド１２に伸長方向の外力が作用する場合には、ボトム側室１５が第１流体圧室、ボトム側通路１が第１メイン通路、ボトム側ポート２０Ａが第１ポート、ロッド側室１６が第２流体圧室、ロッド側通路２が第２メイン通路、ロッド側ポート２０Ｂが第２ポートとしてそれぞれ機能する。これに対し、油圧シリンダ１０が収縮作動する場合又はピストンロッド１２に収縮方向の外力が作用する場合には、ロッド側室１６が第１流体圧室、ロッド側通路２が第１メイン通路、ロッド側ポート２０Ｂが第１ポート、ボトム側室１５が第２流体圧室、ボトム側通路１が第２メイン通路、ボトム側ポート２０Ａが第２ポートとしてそれぞれ機能する。このように、油圧シリンダ１０の作動方向（又は外力の作用する方向）によって、ロッド側の構成とボトム側の構成との機能が入れ替わる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

流体圧駆動ユニット１００では、切換弁６０の流路抵抗は、ボトム側通路１の第１シリンダ側通路１Ｂ及びロッド側通路２の第２シリンダ側通路２Ｂの流路抵抗以下である。このため、ポンプ２０の作動停止中にボトム側室１５又はロッド側室１６が拡大するような過大外力がピストンロッド１２に作用しても、通常の作動時と同等又はそれ以上の吸込性能によってタンクＴから切換弁６０を通じてボトム側室１５又はロッド側室１６に作動油が吸い込まれる。したがって、タンクＴからボトム側室１５又はロッド側室１６に作動油を吸い込むための流路やチェック弁を別途設ける必要がなく、流体圧駆動ユニット１００を小型化及び低コスト化することができる。

また、流体圧駆動ユニット１００では、切換弁６０の流路抵抗は、第１ポンプ側通路１Ｃ及び第２ポンプ側通路２Ｃの流路抵抗以下に構成される。これにより、油圧シリンダ１０の伸縮作動時において、ポンプ２０がタンクＴから吸い込む作動油の流れの圧力損失が低減されるため、ポンプ効率を向上させることができる。

また、流体圧駆動ユニット１００の切換弁６０では、円環状のタンクポート３４が設けられるため、タンクポート３４を通じて３つの圧力室６５のすべてをタンク通路５に連通させることができる。これにより、切換弁６０を通じた作動油の吸込性能を向上させることができ、タンクＴの作動油がタンク通路５から収容孔３１Ａ内の圧力室６５に向けて吸い込まれる際に生じる流路抵抗を小さくすることができる。したがって、切換弁６０において生じる流路抵抗をボトム側通路１の第１シリンダ側通路１Ｂ及びロッド側通路２の第２シリンダ側通路２Ｂの流路抵抗以下とすることが容易となる。

また、切換弁６０のスプール６１の突起部６４Ａ，６４Ｂの外径と第１及び第２オペレートチェック弁４０，５０のスリーブ４１，５１の連通孔４１Ｃ，５１Ｃの内径との径差（突起部６４Ａ，６４Ｂと連通孔４１Ｃ，５１Ｃとで形成される環状の流路Ｐの流路面積）は、通過する作動油の流れに対して、それぞれボトム側通路１の第１シリンダ側通路１Ｂ及びロッド側通路２の第２シリンダ側通路２Ｂの流路抵抗以下の流路抵抗を生じるように設定される。これにより、切換弁６０によって生じる流路抵抗をボトム側通路１の第１シリンダ側通路１Ｂ及びロッド側通路２の第２シリンダ側通路２Ｂの流路抵抗以下とすることが容易となる。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

流体圧駆動ユニット１００は、第１流体圧室及び第２流体圧室（ロッド側室１６、ボトム側室１５）内の作動油の流体圧によって駆動する油圧シリンダ１０と、第１ポート及び第２ポート（ロッド側ポート２０Ｂ、ボトム側ポート２０Ａ）を有し、第１ポート及び第２ポート（ロッド側ポート２０Ｂ及びボトム側ポート２０Ａ）から選択的に作動油を吐出するポンプ２０と、作動油を貯留するタンクＴと、油圧シリンダ１０の第１流体圧室（ボトム側室１５、ロッド側室１６）とポンプ２０の第１ポート（ボトム側ポート２０Ａ、ロッド側ポート２０Ｂ）とを接続する第１メイン通路（ボトム側通路１、ロッド側通路２）と、油圧シリンダ１０の第２流体圧室（ロッド側室１６、ボトム側室１５）とポンプ２０の第２ポート（ロッド側ポート２０Ｂ、ボトム側ポート２０Ａ）とを接続する第２メイン通路（ロッド側通路２、ボトム側ポート２０Ａ）と、油圧シリンダ１０とポンプ２０との間の作動油の流れを制御するバルブユニット３０と、を備え、バルブユニット３０は、第１メイン通路（ボトム側通路１、ロッド側通路２）の流体圧によって切り換えられ第１メイン通路（ボトム側通路１、ロッド側通路２）と第１ポート（ボトム側ポート２０Ａ、ロッド側ポート２０Ｂ）とタンクＴとの連通を制御する切換弁６０を有し、切換弁６０は、第１メイン通路（ボトム側通路１、ロッド側通路２）の流体圧の低下によって第１メイン通路（ボトム側通路１、ロッド側通路２）とタンクＴとを連通するように切り換えられ、第１メイン通路（ボトム側通路１、ロッド側通路２）は、第１流体圧室（ロッド側室１６、ボトム側室１５）とバルブユニット３０とを接続するシリンダ側通路（第１シリンダ側通路１Ｂ、第２シリンダ側通路２Ｂ）を有し、切換弁６０によって生じる流路抵抗は、シリンダ側通路（第１シリンダ側通路１Ｂ、第２シリンダ側通路２Ｂ）における流路抵抗以下である。

この構成では、第１流体圧室（ボトム側室１５、ロッド側室１６）が拡大するような過大外力が油圧シリンダ１０に作用すると、切換弁６０が切り換えられて第１メイン通路（ボトム側通路１、ロッド側通路２）はタンクＴに連通する。これにより、第１流体圧室には、タンクＴから切換弁６０、及びシリンダ通路を通じて作動油が吸い込まれる。この際、作動油を吸い込む流路中の切換弁６０の流路抵抗が、第１流体圧室（ボトム側室１５、ロッド側室１６）に給排される作動油を導く第１メイン通路（ボトム側通路１、ロッド側通路２）の一部であるシリンダ側通路の流路抵抗よりも大きいと、タンクＴから作動油が充分に吸い込まれず、第１流体圧室（ボトム側室１５、ロッド側室１６）に作動油を充分に供給することが困難となる。これに対し、本実施形態では、切換弁６０の流路抵抗がシリンダ側通路の流路抵抗よりも小さい。このため、ポンプ２０の作動停止中に第１流体圧室（ボトム側室１５、ロッド側室１６）が拡大するような過大外力が油圧シリンダ１０に作用しても、第１流体圧室には、通常の作動時と同等又はそれ以上の吸込性能によってタンクＴから作動油が吸い込まれる。このようにして、タンクＴから第１流体圧室（ボトム側室１５、ロッド側室１６）に充分な量の作動油を供給できるため、切換弁６０を介さずに第１流体圧室（ボトム側室１５、ロッド側室１６）をタンクＴに接続する流路やチェック弁を廃止することができる。したがって、流体圧駆動ユニット１００を小型化できる。

また、流体圧駆動ユニット１００では、第１メイン通路（ボトム側通路１、ロッド側通路２）が、ポンプ２０の第１ポート（ボトム側ポート２０Ａ、ロッド側ポート２０Ｂ）とバルブユニット３０とを接続するポンプ側通路（第１ポンプ側通路１Ｃ、第２ポンプ側通路２Ｃ）を有し、切換弁６０によって生じる流路抵抗は、ポンプ側通路（第１ポンプ側通路１Ｃ、第２ポンプ側通路２Ｃ）の流路抵抗以下である。

この発明では、油圧シリンダ１０の伸縮作動時において、ポンプ２０がタンクＴから吸い込む作動油の流れの圧力損失が低減されるため、ポンプ効率を向上させることができる。

また、流体圧駆動ユニット１００は、切換弁６０を収容する収容孔３１Ａが形成されるバルブハウジング３１と、タンクＴに連通し切換弁６０に接続されるタンク通路５と、をさらに備え、タンク通路５は、収容孔３１Ａに開口する円環状のタンクポート３４を通じて収容孔３１Ａに連通する。

この構成では、円環状のタンクポート３４が設けられるため、タンクポート３４を通じて全周にわたって収容孔３１Ａをタンク通路５に連通させることができる。これにより、切換弁６０を通じた作動油の吸込性能を向上させることができ、タンクＴの作動油がタンク通路５から収容孔３１Ａ内に向けて吸い込まれる際に生じる流路抵抗を小さくすることができる。したがって、切換弁６０において生じる流路抵抗を第１メイン通路（ボトム側通路１、ロッド側通路２）の流路抵抗以下とすることが容易となる。

また、流体圧駆動ユニット１００は、第１メイン通路（ボトム側通路１、ロッド側通路２）に設けられてポンプ２０の第１ポート（ボトム側ポート２０Ａ、ロッド側ポート２０Ｂ）から第１流体圧室（ボトム側室１５、ロッド側室１６）へ向かう作動油の流れのみを許容すると共に、ポンプ２０の第２ポート（ロッド側通路２、ボトム側通路１）から吐出される作動油がパイロット圧として導かれることで開弁するオペレートチェック弁（第１オペレートチェック弁４０、第２オペレートチェック弁５０）をさらに備え、切換弁６０は、収容孔３１Ａ内に移動自在に挿入されるスプール６１を有し、オペレートチェック弁（第１オペレートチェック弁４０、第２オペレートチェック弁５０）は、切換弁６０のスプール６１の一端部に対向してバルブハウジング３１の収容孔３１Ａ内に設けられるスリーブ４１，５１と、スリーブ４１，５１に収容される弁体４５，５５と、スリーブ４１，５１に形成されるシート部４４，５４に向けて弁体４５，５５を付勢するスプリング４９，５９と、を備え、オペレートチェック弁（第１オペレートチェック弁４０、第２オペレートチェック弁５０）のスリーブ４１，５１は、弁体４５，５５を収容する弁体収容孔４１Ａ，５１Ａと、弁体収容孔４１Ａ，５１Ａに連通し弁体収容孔４１Ａ，５１Ａとの間にシート部４４、５４を形成する連通孔４１Ｃ，５１Ｃと、を有し、切換弁６０のスプール６１は、連通孔４１Ｃ，５１Ｃを通じて弁体４５，５５をスプリング４９，５９の付勢力に抗して押圧してシート部４４，５４から離間させる突起部６４Ａ，６４Ｂを有し、スプール６１の突起部６４Ａ，６４Ｂとスリーブ４１，５１の連通孔４１Ｃ，５１Ｃとの間に形成される流路Ｐの流路抵抗は、第１メイン通路（ボトム側通路１、ロッド側通路２）の流路抵抗以下である。

この構成によれば、切換弁６０によって生じる流路抵抗をボトム側通路１及びロッド側通路２の流路抵抗以下とすることが容易となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１００…流体圧駆動ユニット、１…ボトム側通路（第１メイン通路、第２メイン通路）、１Ｂ…第１シリンダ側通路（シリンダ側通路）、１Ｃ…第１ポンプ側通路（ポンプ側通路）、２…ロッド側通路（第１メイン通路、第２メイン通路）、２Ｂ…第２シリンダ側通路（シリンダ側通路）、２Ｃ…第２ポンプ側通路（ポンプ側通路）、５…タンク通路、１０…油圧シリンダ（流体圧シリンダ）、１５…ボトム側室（第１流体圧室、第２流体圧室）、１６…ロッド側室（第１流体圧室、第２流体圧室）、２０…ポンプ、２０Ａ…ボトム側ポート（第１ポート、第２ポート）、２０Ｂ…ロッド側ポート（第１ポート、第２ポート）)、３１…バルブハウジング、３１Ａ…収容孔、３４…タンクポート（溝部）、４０…第１オペレートチェック弁（オペレートチェック弁）、５０…第２オペレートチェック弁（オペレートチェック弁）、４１，５１…スリーブ、４１Ａ,５１Ａ…弁体収容孔、４１Ｃ，５１Ｃ…連通孔、４４，５４シート部、４５，５５…弁体、４９，５９…スプリング（付勢部材）、６０…切換弁、６１…スプール、６１Ａ，６１Ｂ…スプリング（付勢部材）

Claims (4)

1. 第１流体圧室及び第２流体圧室の作動流体の流体圧によって駆動する流体圧シリンダと、
   第１ポート及び第２ポートを有し、前記第１ポート及び前記第２ポートから選択的に作動流体を吐出するポンプと、
   作動流体を貯留するタンクと、
   前記流体圧シリンダの前記第１流体圧室と前記ポンプの前記第１ポートとを接続する第１メイン通路と、
   前記流体圧シリンダの前記第２流体圧室と前記ポンプの前記第２ポートとを接続する第２メイン通路と、
   前記流体圧シリンダと前記ポンプとの間の作動流体の流れを制御するバルブユニットと、を備え、
   前記バルブユニットは、
   前記第１メイン通路の流体圧によって切り換えられ前記第１メイン通路と前記タンクとの連通を制御する切換弁と、
   前記ポンプの前記第１ポートから前記第１流体圧室へ向かう作動流体の流れのみを許容すると共に、前記ポンプの前記第２ポートから吐出される作動流体がパイロット圧として導かれることで開弁するオペレートチェック弁と、を有し、
   前記切換弁は、前記第１メイン通路の流体圧の低下によって前記第１メイン通路と前記タンクとを連通するように切り換えられ、
   前記第１メイン通路は、前記第１流体圧室と前記バルブユニットとを接続するシリンダ側通路を有し、
   前記切換弁内で生じる流路抵抗は、前記シリンダ側通路の流路抵抗以下であり、
   前記第１メイン通路のうちの前記第１流体圧室と前記オペレートチェック弁との間の通路は、バルブを有しておらず、作動流体を導く通路のみによって構成されることを特徴とする流体圧駆動ユニット。
2. 前記第１メイン通路は、前記ポンプの前記第１ポートと前記バルブユニットとを接続するポンプ側通路を有し、
   前記切換弁によって生じる流路抵抗は、前記ポンプ側通路の流路抵抗以下であることを特徴とする請求項１に記載の流体圧駆動ユニット。
3. 前記切換弁を収容する収容孔が形成されるバルブハウジングと、
   前記タンクに連通し前記切換弁に接続されるタンク通路と、をさらに有し、
   前記タンク通路は、前記収容孔に開口する円環状の溝部を通じて前記収容孔に連通することを特徴とする請求項１又は２に記載の流体圧駆動ユニット。
4. 前記切換弁は、前記収容孔内に移動自在に設けられるスプールを有し、
   前記オペレートチェック弁は、
   前記切換弁の前記スプールの一端部に対向して前記バルブハウジングの前記収容孔内に設けられるスリーブと、
   前記スリーブに収容される弁体と、
   前記スリーブに形成されるシート部に向けて前記弁体を付勢する付勢部材と、を有し、
   前記オペレートチェック弁の前記スリーブは、
   前記弁体を収容する弁体収容孔と、
   前記弁体収容孔に連通し前記弁体収容孔との間に前記シート部を形成する連通孔と、を有し、
   前記切換弁の前記スプールは、前記連通孔を通じて前記弁体を前記付勢部材の付勢力に抗して押圧して前記シート部から離間させる突起部を有し、
   前記スプールの前記突起部と前記スリーブの前記連通孔との間に形成される流路の流路抵抗は、前記シリンダ側通路の流路抵抗以下であることを特徴とする請求項３に記載の流体圧駆動ユニット。

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