JPH11505314A - 水力流体用の流路切換バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 水力流体用流路切換バルブであって、第１の流入口（１１）と、第２の流入口（１２）と、タンク用流出口（２８）と、駆動用出水口（２９）と、中間位置から切換作動位置まで移動可能なバルブ構成体（２１）とを含み構成されていて、前記バルブ構成体（２１）が、その中間位置では前記第１の流入口（１１）を前記タンク用流出口（２８）に接続連通させると同時に第２の流入口（１２）を閉遮し、またその切換作動位置では第１の流入口（１１）を閉遮するとともに第２の流入口（１２）を駆動用出水口（２９）へと接続連通させる。更に第３の流入口（１３）を備え、前記バルブ構成体（２１）が、中間位置にあれば第３の流入口（１３）を閉遮するが切換作動位置にあれば該第３の流入口（１３）を駆動用出水口（２９）にと接続連通させる。

Description

【発明の詳細な説明】 水力流体用の流路切換バルブ この発明は水力流体の流れ方向（流路）の切換バルブに関し、特に請求の範囲 中の独立請求項での前提構成記載部分にて特定される種類の水力流体の流路切換 バルブに関する。 従来技術を用いた一般的に使用されるこの種の流路切換バルブ(directional-c ontrol valve)においては、主たるバルブ構成要素としてバルブハウジングの円 筒空洞部内で孔軸方向に変位可能になったバルブスプール（糸巻き状体：spool ）が用いられている。バルブスプール（以下、単にスプールとも記載）が中間位 置（neutral position）にては、スプール表面に環状に形成された周面溝が流入 口（inlet ports）の一つとタンク用開口端（tank port）と連通しこれらを繋い でいて貯留部（reservoir）へと水力流体を放出するための流路の一部を形成し ている。これと同時に同じ中間位置にては、該スプールは別な流入口から一対の 駆動用開口端（user or work ports）のそれぞれ対応したものへと延びる２本の 流路を閉遮（block;遮断）している。駆動用開口端は、例えば双方向駆動される 水力シリンダ等の流体圧駆動源（hydraulic motor）の反対方向への駆動動作用 の入力端夫々に繋げるといったように駆動部材に接続して使用するために設けら れている。 流体圧モータの動作方向に夫々対応させてスプールが中間以外の２つの切換動 作位置（operating positions）の一方に移動した場 合には、スプールの第２の環状周面溝が第２の流入口と駆動用出力端のいずれか 一方とを結ぶ流路の一部を形成し、またスプールの第３の環状周面溝は他方の駆 動用出力端からタンク用出力端への間の流路の一部をを形成する。同時にこの状 態においてはスプールは、第１の流入口とタンク用出力口の間の流路を閉遮して いる。 該バルブ使用時には、流体分流器を介してバルブの２つの流入口の両方に接続 されたポンプから水力流体が圧送される（is fed）。流体分流器の一方の出水端 には流量抑制器（restrictor）が挿入されており前記２つの流入口へと接続され ていて、これら流入口への流れの流量率を前記流量抑制器によって調整された流 量率とすることが可能になっている。 流体分流器の２番目の出水端は、ポンプからの出力流体の流体圧に応じて制御 される調整バルブを介して貯留部にと繋がっている（opens）。 もしもスプールが中間位置にあるならば、ポンプは流体分流器の第１の出水口 から切換バルブの第１の流入口へと決められた流量率で流体を供給する。この状 態での流れは、第１の流入口とタンク用出水口の間で実質的にはなんら圧力降下 を引き起こすこと無しに貯留部まで通過する。 バルブスプールが第１の流入口を閉遮しているから、いかなる流体もこの部分 を通り抜けることはできない。ポンプからの流動流体の第１の流入口を通過でき ない部分については、流体分流器の第２の出水端を介して貯留部へと放出（disc harged）される。 上述した従来技術による流れ切換バルブは、扱う流体の流量率が 実用設計値と実質的に差がない使用状態の範囲であれば確かに意図通り良好に機 能する。 然しながら、多様な用途の中では実際の流量率は実質的に想定された（dimens ioning）流量率とは異なった値となることも多く、この様な場合には現行の流れ 流路切換バルブでのバルブスプールの中間位置からの位置変化に対する流量率変 化に着目した特性は充分満足できるものではなかった。 本発明の目的の一つは、請求の範囲における独立請求項中の前提記述部で規定 される如き範疇に区分される流れ流路切換バルブであって、特に、２つの異なっ た動作時流量率に対応して効果的に活用でき、しかも夫々の動作モード状態間を 極めて簡単に切換えることができる流路切換バルブを提供することである。 本発明によれば、この目的はバルブの構成を、請求の範囲の独立項中での特徴 記載部にて規定されている構成とすることによって達成される。 以下では、実施例を挙げ図面を参照して本発明をより一段と詳細に記述する。 図１は、発明を具現化した３個の流路切換バルブを含んで構成されたバルブ組立 体（valve assembly）を示す図である。また、図２はこのバルブ組立体に用いて いる流路切換バルブの１つについて軸方向断面を表した図である。 図１で示されているように、バルブ組立体は全く同一構成の３個のスプール式 制御バルブユニットＳ１、Ｓ２、Ｓ３と、これら全制御バルブに共通してかかわ りポンプ用流入口Ｐにまたタンク用流出口Ｔで貯留部へ接続するために設けられ た流入部ユニットＦを含み 構成されている。流入部ユニットＦのこれら流入用あるいは流出用の各開口部は 前記制御バルブユニットの一群へと繋がっている。すなわち、最初の流路切換バ ルブユニットＳ１の片側に符号１１、１２、１３で示された接続点にて接続され ている。従って、これらの各開口部（ports）は、流入部ユニットＦの出口であ り流路切換バルブユニットＳ１の入口にもなっている。 流入部ユニットＦの主な構成部分は、全体として符号１４が付された流体分流 器、そして２態閉遮バルブ１５（two-position shut-off valve）である。 その流入端１６がポンプ用流入口Ｐに接続されている流体分流器１４は、よく 知られているように、スプールバルブ１７と流れ抑制器１８で構成されている。 流体分流器の機能はポンプ用流入口Ｐからの流動流体を、流量抑制器１８によっ て決定される流量率で流入口１１と流入口１２へと向かう第１の支流と、流入口 １３で利用される第２の支流とに分割することである。 流量抑制器１８から流入口１１及び流入口１２へと接続された経路１９は、こ のように流体分流器の第１の出口と見なすことができ、一方、流入口１６を閉遮 バルブ１５へと接続する経路２０は第２の出口と見なして良い。 既に述べたように、制御バルブユニットＳ１、Ｓ２そしてＳ３は同一構成であ り、これらのバルブについての構成およびその動作に関する以下の説明中では、 参照説明は主として１番目の制御バルブユニットＳ１を用いて行う。 図２では、該制御バルブユニットは長手方向にバルブスプールの 長手方向軸を含む平面で切断された断面図で示されている。 良く知られているように，バルブスプール２１はバルブのハウジング２３の円 筒空洞部２２内にあってその中間位置を中心にしてその軸方向両側の両端２箇所 のいずれかの動作時位置の間を軸方向に変位自在に構成してある。 バルブスプール２１では、中程に一対の環状周面溝２４が元径部２５（interv ening land：筒面残部分）によって分離されるように設けられている。元径部２ ５に対面して中央ハウジング凹み２６がハウジングの筒孔壁面２２に形成されて おり、中央ハウジング凹み２６の軸線両端側には一対の側方凹み２７が同様にハ ウジングの筒孔壁面２２に開き形成されている。 上記中央ハウジング凹み２６は、ハウジングに形成された図に表れない（hidd en）通路を介して常に流入口１１に連通しており（open communication）、側方 凹み２７はタンク用流出口２８へと同様に図示されないハウジング内通路を介し て常に連通している。 バルブスプール２１が図２で示されているように中間位置にあるときには、バ ルブスプールの側方凹み２４の一方は中央ハウジング凹み２６をタンク用流出口 ２８に接続しており、従ってポンプから供給される水力流体は流入口１１を通っ て実質的には何ら流体圧の降下を伴うこと無しに直接にタンク用流出口２８、そ して残りの制御バルブユニットＳ２及びＳ３を通って貯留部へと放出される。 バルブスプールが一方の切換位置に変位すると、中央元径部２５は、ハウジン グの円筒空洞部２２の内周面を形成している（define）一部分と協働して中央ハ ウジング凹み２６を側方ハウジング凹み２ ７から切り離すことにより流入口１１とタンク用流出口２８の間の流路を遮断す る。その代わりに、前述中央位置においては閉遮されていた流入口１２との間の 流路が連通され、これにより流入口１１そして駆動用出水口２９の一方にも連通 するようになる。これらの駆動用出水口は図示されていない２方向駆動の流体シ リンダその他の水力駆動源（hydraulic motor）の対抗する両側などの負荷に接 続するために備えられている。 最後に言及する流路は、ハウジング円筒空洞部に開けられた３つのハウジング 凹み３０、３１及び３２と、バルブスプール２１上に形成された環状周面溝３３ 及び３４により構成される。全く同様な対応するハウジング凹み群と環状周面溝 群が、もう片方の切換位置に対応付けて設けられている。 バルブスプールに設けられた２つの環状周面溝３３と３４の間は、バルブスプ ールの元径部３５、３６そして３７を主体にしてハウジングの一部とハウジング 凹み３０、３１及び３２と更にはハウジング凹み群間の流体の流れを制御するた めのこれから説明する更に別なハウジング凹み等が協働することで軸方向に離隔 されている。 各ハウジング凹み３０は、ハウジング内流路３８と単方向バルブ（non-return valve）３９を介して流入口１２へと接続されている。対応して同じ様に、ハウ ジング凹み３１がハウジング内流路４０と２個の単方向バルブ（non-return val ve）４１を介して流入口１３へと接続されている。 夫々のハウジング凹み３２は個々に駆動用出水口２９のうちのそれぞれ対応す るものに恒常的に連通している。夫々のハウジング凹 み３２の外側には更にハウジング凹み４２が備えられている。このハウジング凹 み４２は、ハウジング円筒空洞部２２に繋がっており、また恒常的にタンク用流 出口と連通状態にある。 バルブスプール２１が端部よりのいずれかの動作位置にある時には、スプール の環状周面溝３３はハウジング凹み３０とハウジング凹み３１の間の連通状態に 開かれた流通路の一部を形成し、同時にこれと隣接する環状周面溝３４はハウジ ング凹み３１とハウジング凹み３２との間の連通状態に開かれた流通路の一部を 形成する。 こうして水力流体は、流入口１２から流れるし、もし閉遮バルブ１５が図示し たような開口位置にあれば流入口１３から駆動用出水口２９の一方に流れる。同 時に水力流体は、もう一方の駆動用出水口２９から隣のハウジング凹み４２そし てタンク用流出口２８の一方を通って貯留部へと流れることができる。 このようにして、閉遮バルブ１５が開放状態にある時には、制御バルブユニッ トＳ１はポンプから供給されて分割器１４を通った流体流の全体を処理すること ができる。一方で、閉遮バルブ１５が閉じていれば流体分配器の流量抑制された 出水端１９に供給された流体流のみが利用されることになる。 当該部分での閉遮バルブ１５が開放状態にあって流入口１２を通り流入する流 体流の制御と、流体の流れ全体への制御とはバルブスプールの異なる部分（part s）、即ちバルブスプールの元径部３５と元径部３６の夫々に依って夫々に独立 して達成される。 こうして、これらの部品は別々に最適化することが可能となっている。即ち、 流量抑制された流体分流器出水口１９からの制限され た流動流体用に、そして総体的流動のために夫々独立して各部品を最適化するこ とができる。 閉遮バルブ１５は、任意の適したやり方で操作されるようにすれば良い。図示 された実施例にては流体分流器１４によって閉遮バルブ１５を介して達成されて いるが、水力流体の流入口１３への供給については他の方法、例えば分離式ポン プ（separate pump）を用いた方法によって実現することもできる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］ 水力流体用流路切換バルブであって、第１の流入口（１１）と、第２の 流入口（１２）と、タンク用流出口（２８）と、駆動用出水口（２９）と、バル ブ構成体（２１）とを含み構成されていて、前記バルブ構成体（２１）が、中間 位置から切換作動位置まで移動可能に構成されてその中間位置においては前記第 １の流入口（１１）を前記タンク用流出口（２８）に接続連通させると同時に第 ２の流入口（１２）を閉遮し、またその切換作動位置にあっては第１の流入口（ １１）を閉遮するとともに第２の流入口（１２）を駆動用出水口（２９）へと接 続連通させるようにした水力流体用流路切換バルブにおいて、 更に第３の流入口（１３）を備えると共に、前記バルブ構成体（２１） が、中間位置にあれば第３の流入口（１３）を閉遮するが切換作動位置にあれば 該第３の流入口（１３）を駆動用出水口（２９）にと接続連通させるように構成 したことを特徴とする水力流体用流路切換バルブ。 ［２］ ポンプ用流入口（Ｐ）に接続された流入口（１６）、及び入力ユニット 部を前記第１の流入口（１１）並びに第２の流入口（１２）に接続するための第 １の出水口（１９）を有した流体分流器（１４）を含み構成された入力部（Ｆ） を具備しており、流体分流器（１４）の入力ユニット部（Ｆ）に前記第３の流入 口（１３）に接続するための第２の出水口（２ ０）を配したことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の水力流体用流路切換バ ルブ。 ［３］ 流体分配器の第２の出水端（２０）に介入接続されて閉止状態時に当該 第２の出水端（２０）を閉遮する閉遮バルブ（１５）を具備したことを特徴とす る請求の範囲第２項に記載の水力流体用流路切換バルブ。 ［４］ 前記バルブ構成体（２１）がバルブスプールであって、該バルブスプー ルはバルブハウジング内の円筒空洞部（２２）の中を軸方向に移動可能で、軸方 向に空間的に離間し設けられた流れ制御用の複数の元径部（２５、３５、３６、 ３７）とこれらの間を区画しているバルブスプール環状周面溝（２４、３３、３ ４）とが形成されており、前記ハウジングには複数の軸方向に離間したハウジン グ凹み（２６、２７、３０、３１、３２）が円筒空洞部（２２）内周壁に形成さ れていて夫々は間のハウジング内周壁残部分により分離されていて夫々が、流入 口（１１、１２、１３）、駆動用出水口（２９）、タンク用流出口（２８）の対 応付けられたものに連通しており、 バルブスプール（２１）表面上の流れ制御用の各元径部（２５、３５、 ３６、３７）が、前記ハウジング内周壁残部分と協働して、一方の流入口（１１ 、１２、１３）から他方の駆動用出水口（２９）あるいはタンク用流入口（２８ ）へ至る間の水力流体流を制御するようになっており、 特に、一対の隣接した元径部（３５、３６）を離隔してい るバルブスプール周面溝（３３）の一方のものが、第２の流入口（１２）か第３ の流入口（１３）のいずれか一方に繋がっている第１のハウジング凹み（３１） に連通接続されて、流入口（１２、１３）と駆動用出水口（２９）間の水力流体 流の通過を制御し、対となる他方の元径部が前記第１のハウジング凹み（３１） と前記流入口（１２，１３）の残った側のものとの間の水力流体流の通過を制御 することを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載の水力流 体用流路切換バルブ。