JPH04134969U

JPH04134969U - 制御弁

Info

Publication number: JPH04134969U
Application number: JP5156091U
Authority: JP
Inventors: 和人藤山
Original assignee: 川崎重工業株式会社
Priority date: 1991-06-06
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1992-12-15
Anticipated expiration: 2006-06-06
Also published as: JP2566022Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】スプール穴が一つであるほか、二つのスプー
ルを独立に移動することができて各種操作が確実・簡単
な制御弁を提供する。【構成】流体通路６１・６３を閉鎖または開放する
二つのスプール２０および３０を、一直線状の貫通した
スプール穴１０内に配置するとともに、同穴に沿って
それぞれ外向きに力を及ぼすスプリング２３・３３を各
スプールに取り付け、各スプールの外側端部２０ａ・
３０ａが臨む位置にそれぞれパイロット圧力室２７・３
７を設け、両スプールの内側端部２０ｂ・３０ｂ間
に、ドレン孔６６ａと、両スプールが接触せずにともに
必要な移動をなし得るだけの空間とを設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、パワーショベルなど建設機械の油圧回路に主として使用される制御弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

容量の大きなアクチュエータを一定以上の速度で動かすには、一のポンプ系統からの作動流体だけでなく、必要に応じて他の系統の作動流体をも同時にそのアクチュエータへ供給するのがよい。建設機械においても、たとえばショベル用のブームを駆動する大型の油圧シリンダに対しては、その動作時に、他の油圧系統でタンクまでバイパスさせていた作動油の通路をカット（閉鎖）し、その作動油を、該シリンダの本来の系統に合流させて（つまり合流用通路を開放して）供給するよう油圧回路の構成されることがある。このような油圧回路では、上記したバイパスカット用および合流用としてスプールを二本そなえる制御弁が使用される。

【０００３】二本のスプールを有する制御弁は、すでに実開平１−６０００１号公報に開示されている。二本のスプールが別々のスプール穴に配置されるのが一般的であるのに対し、同公報の制御弁は、スプール穴が一つ（直線状の貫通穴）にされ、その内部に二本のスプールが配置されたもので、図３のような構成をもつ。すなわち、第一スプール２０’と第二スプール３０’とは内側端部２０ｂ’・３０ｂ’ を対向させて直線状に配置され、通常は、スプリング２３’の押し付け力に基づいてともに図のように右方位置にある。そしてパイロット圧力室として、第二スプール３０’の外側端部３０ａ’（図の右端）付近に圧力室３７’が設けられ、二つのスプールが互いに接触する位置（中央付近）に圧力室２７’が設けられている。前者の圧力室３７’にパイロット圧が作用すると、二つのスプール２０’ ・３０’がスプリング２３’に抗してともに左方へ移動するので、第一スプール２０’のランド部２０ｃ’がバイパス通路６１’を閉鎖するとともに、第二スプール３０’のランド部３０ｃ’が他のパラレルの通路（たとえば上記した合流用の通路）６３’を開放する。一方、後者の圧力室２７’のみにパイロット圧が作用すると、第二スプール３０’が図の右方に押し付けられたままで第一スプール２０’だけがスプリング２３’に抗して左方へ移動し、バイパス通路６１’を閉鎖する。こうしてバイパス通路６１’の閉鎖のみを行うのは、たとえば、この通路６１’の上流に接続されたアクチュエータには高い圧力をかけるがパラレルの通路６３’への流体供給は不要、といった場合である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

図３に示した従来の制御弁は、スプール穴１０’が一本の貫通孔であるため、同穴が二本の場合に比べてコンパクトなうえ穴加工が容易であるという利点があるが、下記の面では改善の余地がある。すなわち、スプール２０’の位置とは無関係にスプール３０’の位置を定められない点で各スプールの動きが完全には独立でなく、したがってつぎのような不都合がともなうのである。

【０００５】図３の制御弁において使用上もっとも不都合な点は、圧力室２７’にパイロット圧をかけてスプール２０’を図の左方へ移動した状態では、さらにスプール３０’をも左方へ移動することが難しいことである。その状態で圧力室３７’にパイロット圧をかけても、その圧力が圧力室２７’におけるものと等しい以上は、力がバランスして左方へも右方へもスプール３０’が確実な移動をなし得ないからである。そのため、前述のようにまずバイパス通路６１’を閉鎖してその系統のアクチュエータを動かし、そのまま引き続いて他のパラレルの通路６３’を開放して流体を送る−といった操作ができないことになる。このような操作を行う場合には、重力の作用にたよるべくスプール３０’の外側端部３０ａ’の側を上向きに保つなど制約下でこの弁を設置・使用するか、あるいは、圧力室２７’ へのパイロット圧を一旦ゼロに戻したうえ改めて圧力室３７’にパイロット圧をかけるという煩わしい手順に従うかしなければならない。

【０００６】本考案の目的は、スプール穴が一つであることに加え、二つのスプールを独立に移動することができて各種操作が確実・簡単であるといった利点をもつ制御弁を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案の制御弁は、流体通路を閉鎖または開放する二つのスプールを、一直線状の貫通したスプール穴内に配置するとともに、同穴に沿ってそれぞれ外向き（すなわちスプール同士を引き離す向き）に力を及ぼすスプリングを各スプールに取り付け、各スプールの外側端部が臨む位置にそれぞれパイロット圧力室を設け、両スプールの内側端部間に、ドレン孔と、両スプールが接触せずにともに必要な移動をなし得るだけの空間とを設けた−ものである。

【０００８】

【作用】

本考案の制御弁は、上記に記したとおりスプール穴を一本にしてコンパクト化を図り、かつその穴の加工を容易にしたものだが、そのスプール穴において二つのスプールは、下記のようにそれぞれ独立に移動する。すなわち、 1) 各スプールは、それぞれ取り付けられた上記のスプリングによって各外向きの力を受けるので、通常は、スプール穴の内部でその軸心に沿って互いに最も引き離された位置にある。

【０００９】 2) 上記の二つのパイロット圧力室のうち一方にパイロット圧がかかると、その圧力室に外側端部を臨ませた一のスプールが、取り付けられた上記のスプリングに抗して内側へ移動する。そしてそのパイロット圧がなくなると、スプリングの力でスプールは上記1)の状態に復帰する。

【００１０】 3) 二つのスプールの内側端部間には上記のとおり空間およびドレン孔があるため、上記2)の移動と復帰は、そのスプールが他方のスプールに当たったり背圧が上昇したりして妨げられることなく、スムーズに行われる。上記の空間は、両スプールがともに移動するに十分な（つまり移動ストロークの合計分以上のスペースをもつ）ものであるため、各スプールについて、互いに他方の状態に関係なく上記の移動・復帰が行われる。したがってたとえば、一方のスプールを上記 2)のように内側へ移動した状態で続けて他方のスプールを同様に内側へ移動することも、本制御弁ではその設置向きなどに拘わらず無条件に行える。

【００１１】

【実施例】

本考案の制御弁についての一実施例を図１に示し、その制御弁を使用した油圧回路の例を図２に示す。

【００１２】図２の回路は、建設機械であるパワーショベル（図示せず）用の油圧回路の一部である。機械本体の走行のための油圧モータ５や旋回用の油圧モータ６、および図示を省略した他の油圧アクチュエータとともに、ブームを駆動する一組の油圧シリンダ７が、図示のようにバルブユニット２を介してポンプユニット１に接続されている。上記の走行や旋回に比べるとブームの駆動には大きな出力が必要なので、シリンダ７には、相当に大きな容量が備わっている。

【００１３】ポンプユニット１には、図２のように二つの油圧ポンプ５１・５２が装備されている。そして、上記のモータ５・６は一方のポンプ５１の系統に接続されており、シリンダ７は、もう一方のポンプ５２の系統にある。つまり、モータ５・６は、ポンプ５１からの作動油を通すセンターバイパス（バイパス通路）６１に対しそれぞれ切換弁７１・７２を介して接続され、シリンダ７は、ポンプ５２の側のセンターバイパス（同）６２に、切換弁７３をはさんで接続されている。センターバイパス６１・６２は、バルブユニット２に形成された作動油の通路で、いずれも図示のＴポートにてタンク（図示せず）につながる。

【００１４】シリンダ７を一定以上の速度で伸長してブームを高速度で駆動するためには、図２の状態でタンク（Ｔポート）へ流れていたバイパス６１の作動油をバイパス６２の作動油に合流させてシリンダ７へ供給するのが合理的であるため、ユニット２のうちには、図のように、いわゆるバイパスカット用および合流用の各スプール２０・３０が配備されている。タンクに至るバイパス６１をスプール２０の切り換えによって閉鎖するとともに、バイパス６１からの分岐通路６３にあるスプール３０を開放側へ切り換えることにより、ユニット２外で接続されているＪ１ポートとＪ２ポートとを通して、バイパス６１の作動油をシリンダ７への供給管６４に合流させるのである。図の回路では、シリンダ７の切換弁７３にＰ１ポートよりパイロット圧をかけるとき、同時にＰ２ポートにもパイロット圧が立つようになっており、そのパイロット圧によってスプール２０および同３０が同時に切り換えられるので、オペレータ（運転員）の操作は極めて簡単である。

【００１５】さて、図２におけるバルブユニット２には、図１に示す構造の制御弁３が組み込まれ使用されている。制御弁３は、上記のスプール２０・３０や、それらによって閉鎖または開放されるバイパス６１および通路６３を含む（したがって図２では制御弁３が記号化されない）ほか、図１のように別のスプール４１・４２などをも有するもので、他のマニホールド部分４とともにバルブユニット２を構成している。

【００１６】この制御弁３は、つぎの二点に特徴がある。第一の点は、上記した二つのスプール２０・３０を、図１のとおり、ケーシング３ａに対し貫通して設けた一つのスプール穴１０の内部に直線状に並べて配置していること。そして第二の点は、この第一の点にも拘わらず、二つのスプール２０・３０の各独立な切り換え制御が自在となるよう構成したことである。

【００１７】上記第一の点については、スプール穴１０が一つなので、それが二つある場合よりも制御弁３がコンパクトになるうえ、貫通孔であるため、その穴１０をホーニングなどにより容易に高精度加工できる、という利点がある。このようにスプール穴１０を一つにし、そこに二つのスプール２０・３０をおさめる場合、通常なら各スプール２０・３０を独立に動かすこと（上記第二の点）は難しいが、この制御弁３では、つぎのイ)〜ハ)の構成によってそれを可能にしている。

【００１８】イ) スプール２０・３０の各外側端部２０ａおよび３０ａをケーシング３ａから突出させ、その端部２０ａ・３０ａとケーシング３ａとの各間にコイルスプリング２３・３３をそれぞれ取り付けた。スプリング２３は、スプール２０の回りにおいて、ケーシング３ａに付けた座金２３ａとスプール２０の外側端部２０ａに付けた座金２３ｂとの間に圧縮して装着したので、スプール２０に対し、常に外向き（ケーシング３ａの外、つまり他方のスプール３０から遠ざかる向き）の力を及ぼす。座金２３ａ・２３ｂの間ではスリーブ２３ｃをもスプール２０に装着し、これによってスプール２０の移動端を定めている（つまり、スリーブ２３ｃの両端に座金２３ａ・２３ｂが当たるまではスプール２０が内向きに移動できる）。なおスプリング３３についても、座金３３ａ・３３ｂやスリーブ２３ｃを同様にスプール３０の外側端部３０ａ付近に装着している。

【００１９】ロ) ケーシング３ａより突出したスプール２０・３０の各外側端部２０ａ・３０ａの周囲に、パイロット圧力室２７および３７をそれぞれ形成した。すなわちケーシング３ａの外側に、端部２０ａ・３０ａや前記のスプリング２３・３３などを囲むキャップ２６・３６をそれぞれ固着し、各キャップ２６・３６の内側をそれぞれパイロット圧力室２７・３７として、前述のＰ２ポート（図２）に接続したのである。各端部２０ａ・３０ａに付けた座金２３ｂ・３３ｂが、スプリング２３・３３に押されてキャップ２６・３６の各内側に当たることによって常態（パイロット圧のかかっていない図示の状態）でのスプール２０・３０の位置が定まるので、この位置と、上記のスリーブ２３ｃ・３３ｃで決まる移動端との間が、スプール２０・３０の各移動ストロークとなる。

【００２０】ハ) スプリング２３・３３の力で引き離された二つのスプール２０・３０の内側端部２０ｂ・３０ｂの間に、十分なスペースをとるとともにドレン孔６６ａを形成した。十分なスペースというのは、上記の移動ストローク分だけ両方のスプール２０・３０が接近しあっても、当接して互いの動きを妨げる事態の発生しないだけのスペースである。ドレン孔６６ａは、言うまでもなくドレン通路６６への開口であって、図２におけるＤポートに至るものである。

【００２１】こうした構成によって、各スプール２０・３０は、互いに他方のスプールの状態に関係なく独立に切り換えが可能であり、またそのことが制御弁３の設置向き（上下関係など）に影響されることもない。すなわち、図１に示すパイロット圧力室２７または３７のうち任意の側にパイロット圧を導入することにより、その側のスプール２０または３０をスプリング２３または３３に抗して内向きに移動し、一方、そのパイロット圧を除くことにより、そのスプールをスプリングの力で外向きに移動する（つまり図示の位置に復帰させる）のである。なお、スプール２０は、図示の位置ではバイパス６１を開放しているが、内向きに移動したときはランド部２０ｃでそのバイパス６１を閉鎖する。またスプール３０は、図示の位置ではランド部３０ｃにより通路６３を閉鎖しているが、内向きに移動したときその通路６３を開放する。

【００２２】この制御弁３では、スプール２０・３０を同時に内向きに移動することも当然ながら可能だが、そのほかにたとえば、先にスプール２０のみを内向きに移動しておき、そのまま続けてスプール３０を内向きに移動することも全く問題なく行える。つまり、図１の状態からまずスプール２０のみを切り換えてバイパス６１を閉じ、その後、バイパス６１を閉じたままでスプール３０を切り換えて通路６３を開くことである。この機能は、図２の回路において下記のケース等でとくに有効である。すなわち、バイパス６１から分岐した予備の通路６５に、クラッシャーなど油圧式の特殊な付属機器（図示せず）をＲポートにて接続した場合であって、同機器の使用時に、タンクへ流れるバイパス６１の作動油を遮断し、その状態で、さらにブーム用のシリンダ７を伸ばす場合である。オペレータは、はじめにＰＲポートからパイロット圧をかけてスプール２０を閉鎖（バイパスカット）し、その後ブームの駆動の際に、Ｐ１ポートとＰ２ポートとにパイロット圧をかけてスプール３０を開放（合流）するという、簡単かつ自然な操作をなすだけで、意図したとおりの運転が行える。

【００２３】以上、実施例を一つ紹介したが、本考案は、たとえば下記の点で、この実施例に限定されるものではない。すなわち、 a) 各スプールに力を及ぼすスプリングの取り付け位置は、必ずしもケーシングの外、あるいはスプールの外側端部の付近であるには及ばない。ケーシングの内部にて、スプールの内側端部付近に対し取り付けるスプリングであっても、それぞれが各スプールに外向きの力を付与するものであれば、実施例のものと同じ作用を果たすからである。

【００２４】 b) スプール穴に二つのスプールとスプリング・パイロット圧力室などを上述のように備えた組を、同じケーシングのうちに二組以上有する制御弁も、もちろん構成可能である。

【００２５】 c) 各スプールの用途は、上記実施例では、タンクへのバイパスのカットおよび他の系統への作動流体の合流であったが、これに限らず、流体通路における各スプールのオン・オフ（解放・閉鎖）機能を各種の用途に適用できることは言うまでもない。

【００２６】

【考案の効果】

本考案の制御弁にはつぎの効果がある。まず、二つのスプールのためのスプール穴が一本の直線状の貫通孔であることから、弁の構成がコンパクトなうえ、その穴の加工が容易である。さらに、二つのスプールのそれぞれが、他方の状態に関係なく独立に切り換え制御され得るので、操作が簡単であるとともに確実に機能する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例としての制御弁の断面図であ
る。

【図２】図１の制御弁を使用した油圧回路の一例であ
る。

【図３】二つのスプールを有する従来の制御弁の断面図
である。

【符号の説明】

３制御弁１０スプール穴２０・３０スプール２３・３３スプリング２７・３７パイロット圧力室６６ａドレン孔

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】流体通路を閉鎖または開放する二つのス
プールを含む制御弁であって、上記二つのスプールを一
直線状の貫通したスプール穴内に配置するとともに、同
穴に沿ってそれぞれ外向きに力を及ぼすスプリングを各
スプールに取り付け、各スプールの外側端部が臨む位置
にそれぞれパイロット圧力室を設け、両スプールの内側
端部間に、ドレン孔と、両スプールが接触せずにともに
必要な移動をなし得るだけの空間とを設けたことを特徴
とする制御弁。