JP7482580B2

JP7482580B2 - 油圧ブレーカ

Info

Publication number: JP7482580B2
Application number: JP2020072293A
Authority: JP
Inventors: 節井上; 秀治原
Original assignee: Furukawa Rock Drill Co Ltd
Current assignee: Furukawa Rock Drill Co Ltd
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2024-05-14
Anticipated expiration: 2040-04-14
Also published as: JP2021169127A

Description

本発明は、油圧ブレーカに係り、特に、油圧ブレーカにおいて、ピストンと非同軸に設けられるバルブ機構に関する。

油圧ブレーカでは、ピストンの前進後退動作を制御するバルブ機構が、ピストンの軸線と非同軸に設けられることがある。バルブ機構のバルブは、自身に設けられた径差、すなわち受圧面積に圧油が作用することで推力が発生して自身軸方向に前後進動作をする。
その際、前進と後退を可能とするためには、前後方向に対向する形で異なる受圧面積をそれぞれ設定しなければならない。したがって、バルブと摺接する部材（以下、摺接部材という）側にも複雑な段差が形成されることになるので、摺接部材はライナ化するのが一般的である。

図４に非同軸式のバルブ機構の例を示す。
同図に示すように、このバルブ機構２００は、バルブハウジング２０１内にバルブプラグ２０２を収容して弁室２０３を形成し、弁室２０３内に円筒状のバルブ２０４が自身軸方向に前進後退可能に摺嵌されている。
バルブプラグ２０２は、カバーフランジ２０５およびボルト２０６によってバルブハウジング２０１内部に軸方向後方から固設され、バルブハウジング２０１の前方（図４中左方）はプラグ２０７によって閉止されている。

バルブ機構２００には、常時高圧が作用して前方への推力が発生するバルブ規制室２０９と、制御圧が作用すると後方への推力が発生するバルブ制御室２０８と、が設けられている。
バルブ制御室２０８は、バルブ２０４の外径とバルブハウジング２０１の内径とによって形成され、バルブ規制室２０９は、バルブ２０４の内径とバルブプラグ２０２の外形とによって形成されている。このように、摺接部材としてバルブプラグを採用するバルブ機構をバルブプラグ方式と呼ぶ（特許文献１）。
バルブプラグ方式のバルブ機構２００は、バルブ２０４の内外径が、他の構成部材と同時に摺接するので、高度な加工精度が要求される。また、カバーフランジ２０５の一部が高圧通路を形成するので構成が複雑となる。

図５に非同軸式のバルブ機構の他の例を示す。
同図に示すように、このバルブ機構３００は、バルブハウジング３０１内にバルブリテーナ３０２を収容して弁室３０３を形成し、弁室３０３には、円筒状のバルブ３０４が自身軸方向に前進後退可能に摺嵌されている。
バルブリテーナ３０２は、カバーフランジ３０５およびボルト３０６によってバルブハウジング３０１内部に固設され、バルブハウジング３０１の前方はプラグ３０７によって閉止されている。

弁室３０３には、常時高圧が作用しており、バルブ３０４は、バルブ３０４の中径部３０８と小径部３１０との受圧面積差により常時後方へと付勢される。バルブ３０４の大径部３０９と小径部３１０との境界に形成されたバルブ制御室３１２に制御圧が作用すると、バルブ３０４は前方へと付勢される。バルブ３０４が、バルブハウジング３０１およびバルブリテーナ３０２と摺接するのは外径のみである。
すなわち、バルブ３０４の外形には、高度な加工精度が要求されるのに対し、内径に関してはその必要はない。このように、摺接部材としてバルブリテーナを採用するバルブ機構をバルブリテーナ方式と呼ぶ（特許文献２、ただし同文献の図１等ではバルブリテーナは省略して図示されている）。

バルブリテーナ方式のバルブ機構３００は、バルブプラグ方式のバルブ機構２００に対して構成が簡素で好ましい。
バルブリテーナ３０２は、その内径がバルブ３０４と摺接する円筒部３０２ａと、バルブ３０４の後端部が当接するとともに、カバーフランジ３０５のインロー部が当接する中実部３０２ｂからなるカップ形状を呈している。これにより、弁室３０３は、外部と遮断された閉空間として形成され、弁室３０３への異物の混入は防止されている。

特開２０００－２７１８７８号公報特開２０１７－１２７９１７号公報

バルブ機構３００の構成部材のうち、部材同士が摺接する箇所は、高度な加工精度が求められることは前述の通りである。そして、油圧ブレーカ全体では、ピストンとシリンダについても、同様にそれぞれ高度な加工精度が要求される。
ここで、油圧ブレーカは、厳密な管理体制の中で加工～組付作業が行われるものの、例えば、作動油の温度によっては、動作が不安定となる場合や、何らかの理由で異物が混入して動作が停止する場合がある。
油圧ブレーカで作動不良が発生した場合には、速やかに原因箇所を特定する必要があるところ、バルブやピストンの摺動状態は、外部から直接視認することは不可能である。そのため、組付けられた構成部材を一旦取り外すことになる。

この確認作業は、図５に示したような、比較的構成部材が小さいバルブ機構３００においては、バルブ機構３００を油圧ブレーカ本体に組付けたままの状態で、必要最低限の部材を取り外すことで可能となることが好ましい。
しかしながら、従来のバルブリテーナ方式のバルブ機構３００においては、弁室３０３は、バルブリテーナ３０２の中実部３０２ｂによって外部と遮断されており、バルブ３０４の動作を直接観察することはできなかった。
なお、プラグ３０７は、アキュムレータが近接して装着されているので、脱着することは困難であり、仮にプラグ３０７を取り外したとしても、この箇所から弁室３０３内部を観察することはアキュムレータが邪魔をして不可能である。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、油圧ブレーカ本体にバルブ機構を組付けたままの状態で、バルブの摺動状態を容易に観察し得る油圧ブレーカを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る油圧ブレーカは、ピストンと、前記ピストンの軸線とは非同軸に配設されて前記ピストンの前進後退動作を制御するバルブ機構と、を備える油圧ブレーカであって、前記バルブ機構は、前記ピストンを前進後退動作させるための圧油の給排を自身の前進後退動作に伴って切換える中空円筒状のバルブと、該バルブを自身内部のバルブ摺動室に摺嵌するバルブリテーナと、該バルブリテーナを自身内部のバルブリテーナ嵌着部に嵌着するバルブハウジングと、該バルブハウジングに形成された前記バルブリテーナ嵌着部の開口部を閉止するカバーと、を備え、前記バルブリテーナは、自身内周面に前記バルブ摺動室が形成された中空円筒状のリテーナボディと、前記リテーナボディの後方に同軸に嵌着されて前記バルブの後退ストロークエンドを規制するとともに前記バルブ摺動室と前記カバーとの間を隔絶する中実円筒状のエンドボディと、を有することを特徴とする。

本発明の一態様に係る油圧ブレーカによれば、バルブリテーナは、バルブ摺動室が内周面に形成されたリテーナボディと、このリテーナボディの後方に同軸に嵌着されてバルブの後退ストロークエンドを規制するとともにバルブ摺動室とカバーとの間を隔絶するエンドボディとを有する構成とされているので、カバーを取り外した後にエンドボディを取り外すことにより、リテーナボディのバルブ摺動室に摺嵌された状態のバルブを直接観察することができる。

上述のように、本発明によれば、油圧ブレーカ本体にバルブ機構を組付けたままの状態でバルブの摺動状態を容易に観察できる。

本発明に係るバルブ機構を備えた油圧ブレーカの一実施形態の説明図である。本発明に係るバルブ機構の詳細を示す説明図である。本発明に係るバルブ機構が備えるバルブリテーナを構成するリテーナボディおよびエンドボディの詳細を示す説明図である。従来のバルブ機構であって、バルブプラグによって弁室が形成された構成例の説明図である。従来のバルブ機構であって、バルブリテーナによって弁室が形成された構成例の説明図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

図１に示すように、本実施形態の油圧ブレーカ１０は、シリンダライナ１６およびシールリテーナ１７によって円筒状のピストン１２が軸方向に前進後退可能に摺嵌されたアウタボディ１１を備える。アウタボディ１１の後端には、内部にガス室が画成されたバックヘッド１３が装着されている。
アウタボディ１１の前部には、フロントブシュ１８およびフロントホルダ１９を介してチゼル１４がピストン１２と同軸上に支持されている。また、アウタボディ１１の側部には、アキュムレータ１５、および、本発明に係るバルブ機構１００が備えられている。なお、本実施形態の油圧ブレーカ１０における、打撃装置や個々の構成部材の作動機序は基本的には公知であるので詳細な説明は省略する。

以下、上記バルブ機構１００について詳しく説明する。
バルブ機構１００は、ピストン１２とは非同軸に、かつ、アウタボディ１１の側部に配設される。本実施形態のバルブ機構１００は、図２に示すように、アウタボディ１１の側部に固定される直方体状のバルブハウジング１０１を有する。
バルブハウジング１０１は、その直方体部材の内部に、軸方向に貫通するとともに多段の内径からなる円筒状の貫通孔により弁室空間１０５が画成されている。弁室空間１０５に対し、アウタボディ１１の側部に装着される側には、高圧通路１２４、バルブ制御通路１２５、後室通路１２６、および低圧通路１２７が弁室空間１０５に連通するように接続される。

ここで、本実施形態のバルブ機構１００はバルブリテーナ方式であり、弁室空間１０５において、後方（同図右側）が大径とされた開口部を有するバルブリテーナ嵌着部として形成され、また、弁室空間１０５の前方（同図左側）は小径とされてその端部にプラグ１１３が羅着されて閉止される。
そして、この閉空間内に、バルブリテーナ１０２とバルブ１０６が収容されている。つまり、弁室空間１０５のバルブリテーナ嵌着部に、バルブリテーナ１０２が後方の開口部から挿入されて嵌着される。バルブリテーナ嵌着部の開口部には、カバー１１１がボルト１１２によって装着されて閉止される。なお、カバー１１１にはシール１２３が装着可能となっている。

バルブリテーナ１０２の内部にはバルブ１０６が摺嵌される。バルブ１０６は、中空円筒形状を呈し、前方から後方へ向けて、中径部１０７、大径部１０８および小径部１０９を有する。小径部１０９の中程の外径側には連通溝１１０が形成されている。バルブリテーナ１０２は、リテーナボディ１０３およびエンドボディ１０４の２つの部材を有して構成される。
詳しくは、図３に示すように、リテーナボディ１０３は、自身内周面にバルブ摺動室が形成される中空円筒形状の部材である。リテーナボディ１０３は、径方向内外の外径部１０３ａおよび内径小径部１０３ｂ、並びに、軸方向前後の前端面１０３ｆおよび後端面１０３ｅを有する。

内径小径部１０３ｂの前部には、内径小径部１０３ｂよりも大径の内径大径部１０３ｃが形成されている。また、内径小径部１０３ｂの後部には、内径小径部１０３ｂよりも大径の嵌合部内径１０３ｄが形成され、その軸方向内側の端部が嵌合部端面１０３ｇとされている。
外径部１０３ａの後部には、シール溝１０３ｈが形成され、嵌合部内径１０３ｄには、スナップリング溝１０３ｉが形成されている。シール溝１０３ｈには、シール１２１が装着可能となっており、スナップリング溝１０３ｉには、スナップリング１１９を装着可能となっている。

また、同図に示すように、エンドボディ１０４は、中実円筒形状を呈しており、軸方向前後に前端面１０４ｄおよび後端面１０４ｅを有し、前端面１０４ｄの中心部は凹部１０４ｉとされている。後端面１０４ｅの中心にはタップ穴１２０が形成され、タップ穴１２０にはアイボルト等の把持部材を羅着可能となっている。
エンドボディ１０４の径方向は、最大径部分の嵌合部外径１０４ａと、嵌合部外径１０４ａの前側に円環状段部として形成された外径大径部１０４ｂと、嵌合部外径１０４ａの後側に円環状段部として形成された外径小径部１０４ｃと、が設けられている。
外径大径部１０４ｂの軸方向内側の端部が嵌合部端面１０４ｆとされ、外径小径部１０４ｃの軸方向内側の端部が当接面１０４ｇとされている。嵌合部外径１０４ａの後部側にはシール溝１０４ｈが形成され、シール溝１０４ｈにはシール１２２を装着可能となっている。

図２に戻り、弁室空間１０５は、高圧通路１２４を介して常時高圧接続される。これにより、バルブ１０６は、中径部１０７と小径部１０９の受圧面積差によって後方へと付勢されてエンドボディ１０４の前端面１０４ｄに当接して後端位置で停止するようになっている。この状態では、連通溝１１０によって排液室１１５と低圧連通室１１６が連通するので、後室通路１２６は、低圧通路１２７と接続されてピストン後室１１ａは低圧接続される。

一方、バルブ制御通路１２５からバルブ制御室１１４に高圧油が供給されると、大径部１０８後方の受圧面積が加算され、バルブ１０６は前方へと付勢されて前端位置で停止するようになっている。この状態では、排液室１１５と低圧連通室１１６との連通が遮断されるとともに、高圧連通室１１７が弁室空間１０５と連通する。
これにより、後室通路１２６は高圧通路１２４と接続され、図１に示す、ピストン後室１１ａは高圧接続される。ピストン後室１１ａが低圧接続されるとピストン１２は後退し、ピストン後室１１ａが高圧接続されるとピストン１２は前進する。このようにして、バルブ機構１００によって、バルブ１０６の前進後退動作に伴って油路が切換えられ、ピストン１２を前進後退動作させるための圧油の給排により、ピストン１２の前進後退動作が制御される。

以下、本実施形態のバルブ機構１００における、バルブリテーナ１０２およびバルブ１０６を、バルブハウジング１０１に組付ける作業手順および作用効果について、図２および図３を適宜参照しつつ説明する。
組付け作業に際しては、まず、リテーナボディ１０３およびエンドボディ１０４に、図２に示すシール１２１、１２２をそれぞれ装着する。次いで、リテーナボディ１０３に対してその後方からエンドボディ１０４を挿入し、図３に示す嵌合部端面１０３ｇと嵌合部端面１０４ｆとを当接させ、係止手段としてスナップリング１１９をスナップリング溝１０３ｉに装着してバルブリテーナ１０２を構成する。

このバルブリテーナ１０２に対して軸方向前方からバルブ１０６を挿入し、これを予めプラグ１１３を羅着したバルブハウジング１０１に、弁室空間１０５の後方の開口部から軸方向に沿って挿入する。カバー１１１の前面のシール溝にシール１２３を装着してバルブハウジング１０１に当接させ、複数のボルト１１２で固定してバルブ機構１００の組付作業は完了する。
リテーナボディ１０３の後端面１０３ｅとエンドボディ１０４の後端面１０４ｅとはカバー１１１によって軸方向の後方から前方に向けて押圧されるので、これにより、リテーナボディ１０３とエンドボディ１０４とはバルブリテーナ１０２として強固に一体化した状態に保持される。このとき、後端面１０３ｅ、１０４ｅとカバー１１１との当接箇所における面圧分布は、後端面１０４ｅの方が高圧となるように各種寸法公差を調整するとよい。

次に、何らかの原因で油圧ブレーカ１０の打撃動作が不安定となり、その原因箇所を特定するために、バルブ機構１００の内部を観察する手順および作用効果について説明する。
バルブ機構１００の内部を観察する際は、まず、ボルト１１２を緩めてバルブハウジング１０１からカバー１１１を取り外す。次いで、スナップリング１１９を取り外し、エンドボディ１０４のタップ穴１２０に把持部材を羅着し、軸方向後方に引き出す。リテーナボディ１０３からエンドボディ１０４を分離してエンドボディ１０４のみを抜き出す。

これにより、バルブハウジング１０１の後方側の開口部から、内部のバルブ１０６の摺動状態を観察することが可能となる。バルブ１０６の観察が済んだら、リテーナボディ１０３に軸方向後方からエンドボディ１０４を挿入して把持部材を取り外し、次いで、スナップリング１１９を装着し、さらにカバー１１１をボルト１１２により装着する。
バルブハウジング１０１からバルブリテーナ１０２およびバルブ１０６を分解する場合は、上記の内部観察の手順のうち、スナップリング１１９を取り外さずに装着したままにすると、エンドボディ１０４はリテーナボディ１０３から分離されないので、バルブリテーナ１０２およびバルブ１０６を、バルブハウジング１０１から一度に抜き出すことが可能である。

本実施形態のバルブ機構１００によれば、バルブリテーナ方式のバルブ機構として備える作用効果、すなわち、バルブの加工工数の簡略化、および、外部からの弁室の遮断性の高さ、をそのまま受け継いでいる。さらに、上述したように、本実施形態のバルブ機構１００によれば、非常に簡単な作業手順で弁室内部を外部から観察することが可能である。

以上説明したように、本実施形態の油圧ブレーカ１０によれば、油圧ブレーカ本体にバルブ機構１００を組付けたままの状態でバルブ１０６の摺動状態を容易に観察できる。なお、本発明に係る油圧ブレーカのバルブ機構は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
例えば、上記実施形態では、カバー１１１とエンドボディ１０４とを別個の部品として構成した例を示したが、これに限らず、例えば、カバー１１１側に弁室空間１０５の後端まで延出するインロー部を設けることでエンドボディ１０４の代用としてもよい。

また、例えば上記実施形態では、分解ないし組立て作業時における、リテーナボディ１０３からのエンドボディ１０４の挿抜動作について、挿抜動作を行えない規制状態と挿抜動作を行える許容状態とを切換える係止手段としてスナップリング１１９を用いた例を示したが、これに限らず、スナップリング１１９の代わりに、例えば、ボールロックピン機構をエンドボディに設けてもよい。

１０油圧ブレーカ
１１アウタボディ
１２ピストン
１３バックヘッド
１４チゼル
１５アキュムレータ
１６シリンダライナ
１７シールリテーナ
１８フロントブシュ
１９フロントホルダ
１００バルブ機構
１０１バルブハウジング
１０２バルブリテーナ
１０３リテーナボディ
１０３ａ外径部
１０３ｂ内径小径部
１０３ｃ内径大径部
１０３ｄ嵌合部内径
１０３ｅ後端面
１０３ｆ前端面
１０３ｇ嵌合部端面
１０３ｈシール溝
１０３ｉスナップリング溝
１０４エンドボディ
１０４ａ嵌合部外径
１０４ｂ外径大径部
１０４ｃ外径小径部
１０４ｄ前端面
１０４ｅ後端面
１０４ｆ嵌合部端面
１０４ｇ当接面
１０４ｈシール溝
１０４ｉ凹部
１０５弁室空間
１０６バルブ
１０７中径部
１０８大径部
１０９小径部
１１０連通溝
１１１カバー
１１２ボルト
１１３プラグ
１１４バルブ制御室
１１５排液室
１１６低圧連通室
１１７高圧連通室
１１８低圧室
１１９スナップリング
１２０タップ穴
１２１シール
１２２シール
１２３シール
１２４高圧通路
１２５バルブ制御通路
１２６後室通路
１２７低圧通路

Claims

ピストンと、前記ピストンの軸線とは非同軸に配設されて前記ピストンの前進後退動作を制御するバルブ機構と、を備える油圧ブレーカであって、
前記バルブ機構は、前記ピストンを前進後退動作させるための圧油の給排を自身の前進後退動作に伴って切換える中空円筒状のバルブと、該バルブを自身内部のバルブ摺動室に摺嵌するバルブリテーナと、該バルブリテーナを自身内部のバルブリテーナ嵌着部に嵌着するバルブハウジングと、該バルブハウジングに形成された前記バルブリテーナ嵌着部の開口部を閉止するカバーと、を備え、
前記バルブリテーナは、自身内周面に前記バルブ摺動室が形成された中空円筒状のリテーナボディと、前記リテーナボディの後方に同軸に嵌着されて前記バルブの後退ストロークエンドを規制するとともに前記バルブ摺動室と前記カバーとの間を隔絶する中実円筒状のエンドボディと、を有し、
前記バルブ摺動室は、前記リテーナボディのみによって形成されていることを特徴とする油圧ブレーカ。
前記リテーナボディおよび前記エンドボディは、前記バルブハウジング内に装着されているときは、前記カバーによって押圧されて一体化した状態に保持される請求項１に記載の油圧ブレーカ。
前記カバーを外したときに、前記リテーナボディの後方からの前記エンドボディの挿抜動作を行えない規制状態と挿抜動作を行える許容状態とを切換える係止手段を有する請求項１または２に記載の油圧ブレーカ。
前記係止手段は、前記リテーナボディの内径に着脱可能に装着されるスナップリングである請求項３に記載の油圧ブレーカ。