JP7486410B2

JP7486410B2 - 制御バルブ

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Publication number: JP7486410B2
Application number: JP2020205715A
Authority: JP
Inventors: 優藤田
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2020-12-11
Filing date: 2020-12-11
Publication date: 2024-05-17
Anticipated expiration: 2040-12-11
Also published as: WO2022123973A1; JP2022092799A

Description

本発明は、制御バルブに関する。

例えば、作業機において、ミッションケースに貯留された潤滑油、あるいは、エンジンのオイルパンに貯留された潤滑油を作動油として用いるものでは、塵埃を含んだ作動油が制御バルブに供給されることもあった。

作動油を制御するスプールを有する制御バルブでは、塵埃が制御バルブ内に侵入する不都合を防止し、スプールの適正な作動を確保するため、以下に説明する特許文献１，２に示されるように供給ポートの外部位置にフィルタを備えたものが考えられている。

特許文献１には、ソレノイドバルブのスプール部の円筒状のバルブスリーブのオイル供給ポートと進角ポートとにフィルタ部材を巻回し、このように巻回しフィルタの端部を固定するための複数の技術が記載されている。

つまり、スプール部の外周にスタッドを突設し、このスタッドを薄板状のフィルタの両端部に形成された係合孔に挿通することでスプール部の外周にフィルタを支持する技術や、薄板状のフィルタをスプール部に巻回し、端部同士を重ね合わせて接着剤で接着する技術や、スポット溶接で接合する技術、あるいは、薄板状のフィルタの端部に形成した嵌合嵌め込み手段により係合させる技術が記載されている。

また、特許文献２には、電磁弁のスプールを収容するスリーブのポートを覆う位置に環状フィルタ部材が巻き付け状態で配置され、フィルタ部材の両端部に形成された係合部を嵌合させる構造と、スリーブに係合する係合突起の構造とを形成した構成が記載されている。

特開２００６－２２８１６号公報特開２０１９－１１７７９号公報

薄板状のフィルタを制御バルブのスリーブ部のポートを覆う位置に巻き付ける構成を考えると、特許文献１に記載されるように、フィルタの両端部を接着するものでは、接着剤の劣化を考慮する必要があり、両端部を溶接するものでは、溶接のための設備を必要とするだけでなく、溶接時にフィルタに熱変形を招くことがあり、溶接時に発生する突起等を研磨により除去する工程等を必要とするものであった。

また、特許文献１，２に記載されるようにフィルタの両端部に係合部を形成させる構成では、係合部に高い精度が要求されるだけでなく、フィルタを装着する際に、係合を行い、この係合状態の確認を要するものであった。

このような理由から、スプールを収容するスリーブ部のポートを覆う環状のフィルタを簡便に装着し、装着後に良好な装着状態が維持される制御バルブが求められる。

本発明に係る制御バルブの特徴構成は、スプールと、前記スプールを、スプール軸芯方向に沿って移動自在に収容し、前記スプール軸芯方向と直交する径方向に貫通する供給ポートを有するスリーブ部と、前記スリーブ部の外周面うち、前記供給ポートを覆う位置に取り付けられたフィルタと、を備え、前記フィルタが、前記スリーブ部の外周面に押圧する円環状で弾性変形可能で、前記フィルタとは別体に形成されたバンド体を備え、前記スリーブ部の外周面における前記供給ポートが形成された部位に、前記スリーブ部の外径よりも小径で、前記スプール軸芯方向での前記フィルタの幅よりも大きな幅を有し、前記フィルタが嵌め込まれる小径部が形成され、前記バンド体が、前記フィルタの前記スプール軸芯方向に沿った幅方向の両端部の２箇所で、且つ、前記フィルタの濾過面に重複しない位置に配置され、２箇所に配置された前記バンド体どうしを連結するように前記スプール軸芯方向に平行する姿勢で形成され、前記フィルタとは別体に形成された架橋体を備えている点にある。

この特徴構成によると、スリーブ部の外周のうち、供給ポートを覆う位置にフィルタを取り付け、このフィルタの外面にバンド体を備えることにより、フィルタをスリーブ部の外周面に押圧する状態を維持できる。また、この構成では、例えば、スリーブ部とフィルタとの熱膨張率が異なり、流体の温度が上昇した場合のようにフィルタの両端部の周方向での位置関係が変化する状況であっても、スプールをスリーブ部に密着させ、これらの間に隙間を作り出すこともない。
従って、スプール部を収容するスリーブ部のポートを覆う環状のフィルタを簡便に装着し、装着後に良好な装着状態が維持される制御バルブが構成された。

これによると、フィルタの幅方向での両端部となる２箇所にバンド体を配置した場合に、これらが架橋体で連結されるため、２箇所のバンド体の移動を抑制し、フィルタの濾過面にバンド体が重複する不都合を招くことがない。

上記構成に加えた構成として、前記バンド体と前記スリーブ部とを係合により適正な位置に保持する係合部が前記バンド体と前記スリーブ部との間に形成されても良い。

これによると、例えば、フィルタの幅方向での両端部となる２箇所にバンド体を配置した場合に、バンド体とスリーブ部とを係合部で係合させることにより、バンド体の移動を抑制し、フィルタの濾過面にバンド体が重複する位置に不都合を招くことがない。

上記構成に加えた構成として、前記係合部が、前記バンド体に一体的に形成された係合体と、前記スリーブ部の外面に凹状に形成された係合凹部とで構成されても良い。

これによると、スリーブ部の外面の係合凹部に、バンド体の係合体を係合させることでスリーブ部に対するベルト体の位置を固定できる。

制御バルブの断面図である。フィルタとバンド体を示す側面図である。フィルタとバンド体の斜視図である。フィルタとバンド体の拡大断面図である。別実施形態（ａ）のフィルタとバンド体の拡大断面図である。別実施形態（ｃ）のフィルタとバンド体の側面図である。別実施形態（ｅ）のフィルタとバンド体の拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１に示すように、スプール１と、このスプール１をスプール軸芯Ｘに沿って移動自在に収容するスリーブ部２と、スプール軸芯Ｘに沿う方向にスプール１を付勢する圧縮コイル型のスプリング３と、スプリング３の付勢力に抗してスプール１を操作する電磁ソレノイド４とを備えて制御バルブＶが構成されている。

この制御バルブＶは、エンジン（図示せず）の駆動力により走行する作業車のミッションケースやエンジン等のブロック部５に備えられている。この実施形態では、ブロック部５にスリーブ部２を収容し、ブロック部５の外部に電磁ソレノイド４を配置する状態でブロック部５に備えられている。ブロック部５は、流体としての作動油が加圧状態で供給される主流路６と、制御バルブＶで制御された作動油が流れる制御流路７と、制御バルブＶからの作動油を排出するドレン流路８とを有している。

作動油は、ミッションケースに貯留されている潤滑油、あるいは、エンジンのオイルパンに貯留されている潤滑油を用いるものを想定しており、これらの潤滑油がオイルポンプ（図示せず）により主流路６に供給される。

〔制御弁の各部の構成〕
スプール１は、一対のランド部の間に作動油供給部１ａが形成され、スプール軸芯Ｘと同軸芯上にドレン孔１ｂが形成されている。スリーブ部２は、スプール１を収容するスプール収容空間２ｓをスプール軸芯Ｘと同軸芯に形成することで全体的に筒状に成形され、このスプール収容空間２ｓは、外端側（図１で左側の端部）でブロック部５のドレン流路８に連通している。

スリーブ部２は、外部とスプール収容空間２ｓとを結ぶようにスリーブ部２を径方向に貫通する複数のポンプポート２ｐ（供給ポートの一例）と、スリーブ部２を径方向に貫通する複数の制御ポート２ｃとが形成されている。制御バルブＶは、ポンプポート２ｐの外周にフィルタ１０を備えており、このフィルタ１０を介して、ポンプポート２ｐと主流路６とが連通し、制御流路７と制御ポート２ｃとが連通している（フィルタ１０の詳細は後述する）。

電磁ソレノイド４は、スプール１の端部に当接する操作ロッド４ａと、この操作ロッド４ａに連結する可動コア４ｂと、可動コア４ｂを取り囲む領域に配置されたソレノイド４ｃと、これらを収容するハウジング４ｄとを備えている。

図１に示す制御バルブＶは、電磁ソレノイド４のソレノイド４ｃに電流が供給され、スプール１が供給ポジションにある状態を表している。この供給ポジションではポンプポート２ｐに供給された作動油が、スプール１の作動油供給部１ａを介して制御ポート２ｃに流れ、この制御ポート２ｃから制御流路７に供給される。

尚、この制御バルブＶは、例えば、油圧クラッチを制御するための作動油の給排を行う等、作動油の給排の切換により作動するアクチュエータ等の制御に用いられる。

〔フィルタ〕
前述したように、ミッションケースの潤滑油、あるいは、エンジンの潤滑油を作動油として用いる場合には、作動油に粒子状の異物が含まれるため、この異物を除去するため、スリーブ部２のうちポンプポート２ｐが形成された部位の外周を取り囲む領域にフィルタ１０が備えられている。

図１～図４に示すように、スリーブ部２の外周のうち、ポンプポート２ｐが形成された部位において、フィルタ１０の幅（図１、図２においてスプール軸芯Ｘに沿う方向での寸法）より僅かに大きい領域に小径部２ｄが形成されている。フィルタ１０は、小径部２ｄに嵌め込まれることによりスプール軸芯Ｘに沿う方向での変位が規制される。

フィルタ１０は、ステンレス材等の薄板材に微細な貫通孔を多数形成した帯状、或いは線状のステンレス材等からなる網状であり、このフィルタ１０を、前述した小径部２ｄの外周に巻き付けるように配置して取り付け、フィルタ１０が小径部２ｄの外周面からの浮き上がる現象を防止する一対のバンド体１１をフィルタ１０外面に押圧する状態で備えている。

特に、フィルタ１０は、小径部２ｄの外周面に巻き付けた状態で、長手方向（周方向）の端部同士が重なり合う長さに設定されている。バンド体１１は、円環状で弾性変形可能なゴム材等の材料を用いて形成され、自然状態（外力が作用しない状態）で円環状部位の内径が小径部２ｄの外径より僅かに小さい値のものが用いられている。

夫々のバンド体１１の断面形状は、図４に示すように円形であり、図２、図３に示すようにスプール軸芯Ｘに平行する姿勢となる複数（実施形態では４つ）の架橋体１２で連結している。架橋体１２を備えることにより、一対のバンド体１１を、フィルタ１０の幅方向での端部位置に保持し、バンド体１１がフィルタ１０の濾過面に重複しない位置に保持される。

この実施形態では、一対のバンド体１１と複数の架橋体１２とをゴム材等のように弾性変形可能な材料によって一体的に形成しているが、これに限らず、例えば、架橋体１２の剛性をバンド体１１より高くしても良い。

〔実施形態の作用効果〕
これにより、フィルタ１０の装着が容易で、装着後にはバンド体１１が装着状態を良好に維持する。また、帯状のフィルタ１０をスリーブ部２の外周に対して単純に巻き付けるものと比較すると、バンド体１１が装着されるためフィルタ１０がスリーブ部２の外周から浮き上がる不都合（実施例的には、小径部２ｄから浮き上がる不都合）を抑制し、フィルタ１０による濾過性能を低下させず、良好な濾過性能を維持できる。

更に、一対のバンド体１１を複数の架橋体１２で連結する構成であるため、２箇所のバンド体１１が、フィルタ１０の幅方向（スプール軸芯Ｘに沿う方向）に移動して濾過面に重複する不都合を防止し、高い濾過性能を維持できる。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。また、以下の別実施形態のバンド体１１は、弾性変形可能ゴム材等の材料で成るものを想定している。

（ａ）バンド体１１の断面形状を、図５に示す正方形等の矩形、あるいは、三角形のように、スリーブ部２の外周面に密着する面を有する形状に成形する。このように成形することにより、バンド体１１とフィルタ１０とが接触する面を拡大してバンド体１１の変位を抑制し、適正な位置に保持できる。

（ｂ）架橋体１２の数は１つでも良く、２つでも良い。また、２つの架橋体１２を設ける場合には、スプール軸芯Ｘに沿う方向視において、２つの架橋体１２の位置がスプール軸芯Ｘを挟んで対向する位置（直径方向で対向する位置）を避けるように位置関係を決めることが望ましい。このように２つの架橋体１２の位置関係を決めることで、例えば、２箇所のポンプポート２ｐ（供給ポート）がスプール軸芯Ｘを挟んで対称となる位置関係に配置されていても、２つの架橋体１２が作動油（流体）の流れを同時に妨げる不都合を招くことがない。

尚、架橋体１２の数は３つ以上であって良く、夫々の周方向での間隔（或いはスプール軸芯Ｘに沿う方向視で、隣接する架橋体１２のスプール軸芯Ｘに対する角度）は決まった値である必要もない。

（ｃ）図６に示すように、バンド体１１に係合体１１ｔを一体的に形成し、この係合体１１ｔをスリーブ部２の外面の係合凹部２ｔに嵌め込むように構成する。この構成では、係合体１１ｔと係合凹部２ｔで係合部Ｌが構成されている。

この別実施形態（ｃ）では、スプール軸芯Ｘに直交する方向視で、係合体１１ｔが、バンド体１１から離間する位置ほど幅広のダブテール状に形成され、この係合体１１ｔが嵌まり込む係合凹部２ｔも、ダブテール状に対応する形状に成形される。

このような係合部Ｌを備えることで、バンド体１１がスリーブ部２に対して決まった位置に保持できることになり、バンド体１１がフィルタ１０の濾過面の幅方向の中央側に移動する不都合も解消できる。尚、この係合部Ｌは、１つのバンド体１１の複数箇所に形成されるものを想定しているが、係合部Lの数は特に限定されるものではなく、例えば１箇所であっても良い。また、この別実施形態（ｃ）の構成の一対のバンド体１１の間に架橋体１２を備えても良く、このように架橋体１２を備えた構成では、一対のバンド体１１の一方にだけ係合部Ｌを形成しても良い。

（ｄ）係合部Ｌは、別実施形態（ｃ）に示した構成に限るものではなく、例えば、バンド体１１のうち、スプール軸芯Ｘに沿う方向でフィルタ１０の外端より外側となる位置に、スプール軸芯Ｘに直交する姿勢でスプール軸芯Ｘの方向に突出するピン状の係合体１１ｔを形成し、スリーブ部２の外面のうち、ピン状の係合体１１ｔに対応する位置に、係合体１１ｔが嵌まり込む係合凹部２ｔを形成することも考えられる。この場合、係合体１１ｔ及び係合凹部２ｔの断面形状は特に限定されず、例えば、円形、楕円形、三角形、矩形等であってよい。また、係合体１１ｔ及び係合凹部２ｔは、各バンド体１１に１または複数備えられていてもよく、一対のバンド体１１の間に架橋体１２を備え、一対のバンド体１１の一方にのみ係合体１１ｔが形成され、スリーブ部２の外面における係合体１１ｔに対応する位置に係合凹部２ｔが形成されていても良い。

（ｅ）図７に示すように、バンド体１１を、フィルタ１０の幅方向の端部の近傍の外周面に圧着する圧着部１１ａと、スリーブ部２の小径部２ｄの外周面に当接する当接部１１ｂと、当接部１１ｂに半径方向の内方に突出する複数のピン状の係合体１１ｔとで構成し、スリーブ部２の小径部２ｄのうち、係合体１１ｔに対応する部位に係合体１１ｔが嵌まり込む係合凹部２ｔを形成する。

この別実施形態（ｅ）では、係合体１１ｔと、係合凹部２ｔとで係合部Ｌが構成され、バンド体１１の当接部１１ｂがスリーブ部２に対して係合部Ｌにより位置決め状態で保持され、バンド体１１の圧着部１１ａがフィルタ１０の外周面に圧着することでフィルタ１０の位置保持を実現する。

（ｆ）フィルタ１０を、弾性変形によりスリーブ部２の外周に巻き付けた状態を維持できるように予めロール成形等の技術により筒状に保形したものを用いる。このように構成することにより、フィルタ１０がスリーブ部２の外面から浮き上がる不都合を防止して良好なフィルタ性能を維持できる。

本発明は、スプールを収容するスリーブ部に供給ポートが形成された制御バルブに利用することができる。

１スプール
２スリーブ部
２ｄ小径部
２ｔ係合凹部
２ｐポンプポート（供給ポート）
１０フィルタ
１１バンド体
１１ｔ係合体
１２架橋体
Ｌ係合部
Ｘスプール軸芯

Claims

スプールと、
前記スプールを、スプール軸芯方向に沿って移動自在に収容し、前記スプール軸芯方向と直交する径方向に貫通する供給ポートを有するスリーブ部と、
前記スリーブ部の外周面うち、前記供給ポートを覆う位置に取り付けられたフィルタと、を備え、
前記フィルタが、前記スリーブ部の外周面に押圧する円環状で弾性変形可能で、前記フィルタとは別体に形成されたバンド体を備え、
前記スリーブ部の外周面における前記供給ポートが形成された部位に、前記スリーブ部の外径よりも小径で、前記スプール軸芯方向での前記フィルタの幅よりも大きな幅を有し、前記フィルタが嵌め込まれる小径部が形成され、
前記バンド体が、前記フィルタの前記スプール軸芯方向に沿った幅方向の両端部の２箇所で、且つ、前記フィルタの濾過面に重複しない位置に配置され、
２箇所に配置された前記バンド体どうしを連結するように前記スプール軸芯方向に平行する姿勢で形成され、前記フィルタとは別体に形成された架橋体を備えている制御バルブ。
前記バンド体と前記スリーブ部とを係合により適正な位置に保持する係合部が前記バンド体と前記スリーブ部との間に形成されている請求項１に記載の制御バルブ。
前記係合部が、前記バンド体に一体的に形成された係合体と、前記スリーブ部の外面に凹状に形成された係合凹部とで構成されている請求項２に記載の制御バルブ。