JP7492815B2 - 流体制御弁、流体システム、建設機械および制御方法 - Google Patents
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Description
一方、キャビン内から前記動作の切り換えを操作可能なものもあるが、依然として複雑な回路を設ける必要があった。
(1)本発明の態様に係る流体制御弁は、第1アクチュエータポートとポンプとの間を接続するとともに第2アクチュエータポートとタンクとの間を接続する第1位置、または前記第2アクチュエータポートと前記ポンプとの間を接続する第2位置を取り得る第1スプールと、前記第1スプールが前記第2位置にあるときに前記第1アクチュエータポートと前記タンクとの間を接続する第2スプールと、前記第1スプール及び前記第2スプールで構成される2つのスプールを制御する3つの制御弁と、を備え、前記第1スプール及び前記第2スプールは、バルブボディを貫通するスプール孔の開口方向に延びており、前記第2スプールは、前記スプール孔の開口方向において前記第1スプールよりも短い。
図1は、第1実施形態の建設機械1の模式図である。
例えば、建設機械1は油圧ショベルである。建設機械1は、旋回体2および走行体3を備える。旋回体2は、走行体3の上に旋回可能に設けられている。旋回体2は、作動油(流体)を供給する油圧ポンプ12(ポンプ)を備える。
図2は、実施形態の流体システム10の概略構成図である。図2においては油圧ポンプ12等の図示を省略している。図3は、実施形態の流体システム10の断面図である。図3においてはポンプ切換弁54等の図示を省略している。
図3に示すように、流体システム10は、流体制御弁11と、油圧ポンプ12と、作動油によって駆動される油圧アクチュエータ13(駆動体)と、を備える。例えば、油圧アクチュエータ13は、油圧モータ、油圧シリンダ等である。図3においては、油圧アクチュエータ13である油圧シリンダを示す。図中符号14は作動油を貯留するタンクを示す。
流体制御弁11は、油圧シリンダ13に対する作動油の供給・排出を制御する。流体制御弁11は、複数(例えば本実施形態では2つ)のチェック弁20と、複数の通路31~37を有するバルブボディ30と、第1スプール40Aと、第2スプール40Bと、第1制御弁51,52と、第2制御弁53と、ポンプ切換弁54(図2参照)と、を備える。流体制御弁11は、スプール式の方向切換弁である。
第1供給通路36および第2供給通路37は、スプール孔31の近傍に配置されている。第1供給通路36および第2供給通路37は、スプール孔31の開口方向(図3の左右方向)に並んでいる。第1供給通路36および第2供給通路37は、ブリッジ通路35の途中に接続されている。
図4は、実施形態の流体制御弁11の動作の一例の説明図である。図5は、実施形態の流体制御弁11の動作の他の例の説明図である。図6は、実施形態の流体制御弁11の切り換え制御の説明図である。
図6に示すように本実施形態では、4つの電磁比例弁により単動、往復動、1ポンプ、2ポンプの切り換えを行うことができる。
図4に示すように、第1電磁比例弁51をオン、第2電磁比例弁52をオフとすると、第1スプール40Aは図4の右側へ押される。このとき、第1スプール40Aがスプール孔31の開口方向において第1コイルバネ42A(図3参照)のバネ力よりも強く押されると、第1スプール40Aは第1コイルバネ42Aに抗して図4の右側に変位する。すなわち、第1スプール40Aは中立位置よりも図4の右側に変位する。これにより、第2アクチュエータポート13bと油圧ポンプ12との間が接続されるとともに第1アクチュエータポート13aと油圧ポンプ12との間が遮断されつつ第2アクチュエータポート13bとタンク14との間が遮断される(第2位置)。
図5に示すように、第1電磁比例弁51をオフ、第2電磁比例弁52をオンとすると、第1スプール40Aは図5の左側(図4とは反対側)へ押される。このとき、第1スプール40Aがスプール孔31の開口方向において第1コイルバネ42A(図3参照)のバネ力よりも強く押されると、第1スプール40Aは第1コイルバネ42Aに抗して図5の左側に変位する。すなわち、第1スプール40Aは中立位置よりも図5の左側に変位する。これにより、第1アクチュエータポート13aと油圧ポンプ12との間が接続されつつ第2アクチュエータポート13bとタンク14との間が接続されるとともに第2アクチュエータポート13bと油圧ポンプ12との間が遮断される(第1位置)。
一方、第4電磁比例弁54をオフとすると、第2ポンプ通路66は接続される。すなわち、第1ポンプ通路65および第2ポンプ通路66のそれぞれが接続される。これにより、2つのポンプ通路65,66による作動油(2ポンプを合流させた流量)の供給が可能となる(図6参照)。
このように本実施形態では、第4電磁比例弁54により1ポンプ、2ポンプの切り換えを行うことができる。
加えて、2つのスプール40A,40Bを3つの制御弁51~53で制御するため、4つのスプールを4つの制御弁で制御する場合と比較して、アタッチメントの種類による動作の切り換えを簡単な構成で行うことができる。
加えて、1つのポンプ通路65のみによる作動油の供給または2つのポンプ通路65,66による作動油の供給に切り換えることができる。例えば、アタッチメントの容量により2ポンプシステムで構成される建設機械1(例えば油圧ショベル)において1ポンプのみの流量、2ポンプを合流させた流量に切り換えることができる。
10…流体システム
11…流体制御弁
12…油圧ポンプ(ポンプ)
13…油圧シリンダ、油圧アクチュエータ(駆動体)
13a…第1アクチュエータポート
13b…第2アクチュエータポート
14…タンク
40A…第1スプール
40B…第2スプール
51…第1電磁比例弁(第1制御弁)
52…第2電磁比例弁(第1制御弁)
53…第3電磁比例弁(第2制御弁)
54…第4電磁比例弁(ポンプ切換弁)
65…第1ポンプ通路
66…第2ポンプ通路
Claims (10)
- 第1アクチュエータポートとポンプとの間を接続するとともに第2アクチュエータポートとタンクとの間を接続する第1位置、または前記第2アクチュエータポートと前記ポンプとの間を接続する第2位置を取り得る第1スプールと、
前記第1スプールが前記第2位置にあるときに前記第1アクチュエータポートと前記タンクとの間を接続する第2スプールと、
前記第1スプール及び前記第2スプールで構成される2つのスプールを制御する3つの制御弁と、
を備え、
前記第1スプール及び前記第2スプールは、バルブボディを貫通するスプール孔の開口方向に延びており、
前記第2スプールは、前記スプール孔の開口方向において前記第1スプールよりも短い流体制御弁。 - 前記第1スプールが前記第2スプールに固定されていない請求項1に記載の流体制御弁。
- 前記第2スプールは、前記第1スプールが前記第1位置にあるときに前記第1アクチュエータポートと前記タンクとの間を遮断する請求項1または2に記載の流体制御弁。
- 前記3つの制御弁は、
前記第1スプールを駆動する2つの第1制御弁と、
前記第2スプールを駆動する1つの第2制御弁と、で構成される請求項1から3のいずれか一項に記載の流体制御弁。 - 前記ポンプは第1ポンプと第2ポンプで構成され、前記第1ポンプと前記第1スプールとの間の第1ポンプ通路または前記第2ポンプと前記第1スプールとの間の第2ポンプ通路の少なくともいずれか一方の接続と遮断とを切り換えるポンプ切換弁を備える請求項1から4のいずれか一項に記載の流体制御弁。
- 第1アクチュエータポートとポンプとの間を接続するとともに第2アクチュエータポートとタンクとの間を接続する第1位置、または前記第2アクチュエータポートと前記ポンプとの間を接続する第2位置を取り得る第1スプールと、
前記第1スプールが前記第2位置にあるときに前記第1アクチュエータポートと前記タンクとの間を接続し、前記第1スプールが前記第1位置にあるときに前記第1アクチュエータポートと前記タンクとの間を遮断し、前記第1スプールに固定されていない第2スプールと、
前記第1スプールを駆動する2つの第1制御弁と、
前記第2スプールを駆動する1つの第2制御弁と、
前記ポンプは第1ポンプと第2ポンプで構成され、前記第1ポンプと前記第1スプールとの間の第1ポンプ通路または前記第2ポンプと前記第1スプールとの間の第2ポンプ通路の少なくともいずれか一方の接続と遮断とを切り換えるポンプ切換弁と、
を備え、
前記第1スプール及び前記第2スプールで構成される2つのスプールを制御する3つの制御弁は、前記第1スプールを駆動する2つの前記第1制御弁と、前記第2スプールを駆動する1つの前記第2制御弁と、で構成され、
前記第1スプール及び前記第2スプールは、バルブボディを貫通するスプール孔の開口方向に延びており、
前記第2スプールは、前記スプール孔の開口方向において前記第1スプールよりも短い流体制御弁。 - 第1位置のときポンプから第1アクチュエータポートへ流体を流すとともに第2アクチュエータポートからタンクへ流体を流し、第2位置のとき前記ポンプから前記第2アクチュエータポートへ流体を流す第1スプールと、
前記第1スプールが前記第2位置のとき前記第1アクチュエータポートから前記タンクへ流体を流す第2スプールと、
前記第1スプール及び前記第2スプールで構成される2つのスプールを制御する3つの制御弁と、
を備え、
前記第1スプール及び前記第2スプールは、バルブボディを貫通するスプール孔の開口方向に延びており、
前記第2スプールは、前記スプール孔の開口方向において前記第1スプールよりも短い流体制御弁。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の流体制御弁と、
ポンプと、
前記ポンプの流体によって駆動される駆動体と、を備える流体システム。 - 請求項8に記載の流体システムを備える建設機械。
- 第1アクチュエータポートとポンプとの間を接続するとともに第2アクチュエータポートとタンクとの間を接続する第1位置、または前記第2アクチュエータポートと前記ポンプとの間を接続する第2位置を取り得る第1スプールが前記第2位置にあるときに前記第1アクチュエータポートと前記タンクとの間を第2スプールで接続し、
前記第1スプール及び前記第2スプールで構成される2つのスプールを制御する3つの制御弁を備え、
前記第1スプール及び前記第2スプールは、バルブボディを貫通するスプール孔の開口方向に延びており、
前記第2スプールは、前記スプール孔の開口方向において前記第1スプールよりも短い制御方法。
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