WO2015162993A1 - 制御弁装置 - Google Patents

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翔太 水上
剛 寺尾
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カヤバ工業株式会社
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Abstract

　制御弁装置は、アクチュエータに接続されるアクチュエータポートとアクチュエータポートを戻り通路に連通させるリリーフ通路とを有するバルブボディと、バルブボディに摺動自在に組み込まれ、アクチュエータポートを供給側または戻り側に選択的に連通させるスプールと、アクチュエータポートの圧力を制御し、リリーフ通路を開閉するリリーフ弁と、バルブボディに形成された組込み孔に組み込まれた開閉弁と、を備える。開閉弁は、開弁時に組込み孔を通じてアクチュエータポートとリリーフ通路とを連通させる。

Description

制御弁装置
　本発明は、アクチュエータ内の作動流体をタンクに戻すための開閉弁を備えた制御弁装置に関する。
　この種の制御弁装置は、例えば、ＪＰ２００９－２０９９９Ａに開示されているように従来から知られている。この従来の制御弁装置では、バルブボディにサブブロックが別に設けられ、このサブブロックに上記開閉弁が設けられている。
　上記のようにサブブロックに設けられた開閉弁を備える従来の制御弁装置では、サブブロックを別に設けなければならないので、サブブロックの分だけ部品点数が多くなるとともに、制御弁装置全体が大きくなってしまうという問題があった。
　本発明の目的は、従来のようなサブブロックを付加しなくても開閉弁を設けることができる制御弁装置を提供することである。
　本発明のある態様によれば、制御弁装置は、アクチュエータポート及びリリーフ通路を有するバルブボディと、バルブボディに摺動自在に組み込まれアクチュエータポートを供給側または戻り側に選択的に連通させるスプールと、アクチュエータポートの圧力を制御しリリーフ通路を開閉するリリーフ弁と、バルブボディに形成された組込み孔に組み込まれた開閉弁と、を備える。開閉弁は、開弁時に組込み孔を通じてアクチュエータポートとリリーフ通路とを連通させる。
図１は、リリーフ弁を取り外した状態の第１実施形態の断面図である。 図２は、リリーフ弁を取り付けた状態で、アクチュエータポートの開口側から見た第１実施形態の平面図である。 図３は、リリーフ弁を取り付けた状態で、リリーフ弁側から見た第１実施形態の側面図である。 図４は、リリーフ弁を取り外した状態の第２実施形態の断面図である。 図５は、リリーフ弁を取り付けた状態で、アクチュエータポートの開口側から見た第２実施形態の平面図である。 図６は、リリーフ弁を取り付けた状態で、リリーフ弁側から見た第２実施形態の側面図である。 図７は、リリーフ弁を取り外した状態の第３実施形態の断面図である。 図８は、リリーフ弁を取り付けた状態で、アクチュエータポートの開口側から見た第３実施形態の平面図である。 図９は、リリーフ弁を取り付けた状態で、リリーフ弁側から見た第３実施形態の側面図である。
　（第１実施形態）
　図１～図３に示した第１実施形態では、バルブボディＢ１にスプールＳが摺動自在に組み込まれる。スプールＳの両端はパイロット室１，２に臨んでいる。
　バルブボディＢ１には、アクチュエータポート３，４が形成されており、例えば一方のアクチュエータポート３は図示していないシリンダのロッド側室に連通し、他方のアクチュエータポート４は上記シリンダのボトム側室に連通している。
　スプールＳが図示の中立位置から、例えば右方向に切り換えられると、供給通路５に導かれた作動流体が、スプールＳに形成された第１環状溝７を介して第１環状溝部８に導かれるとともに、この第１環状溝部８から圧力補償弁９に導かれる。圧力補償弁９を通過した作動流体は、ロードチェック弁１０，１１を押し開いて中継流路１２，１３に流入する。
　スプールＳが右方向に切り換わっているとき、スプールＳの第２環状溝１４を介して上記中継流路１２と一方のアクチュエータポート３とが連通する。したがって、中継流路１２に流入した作動流体は、一方のアクチュエータポート３から上記シリンダのロッド側室に供給される。
　上記シリンダのボトム側室からの戻り作動流体は、他方のアクチュエータポート４に流入する。スプールＳが右方向に切り換わっているとき、スプールＳの第３環状溝１５を介して他方のアクチュエータポート４と、図示していないタンクに連通する戻り通路１６と、が連通する。したがって、他方のアクチュエータポート４に流入した戻り作動流体は、上記戻り通路１６から図示していないタンクに戻される。
　一方、スプールＳが上記とは反対の左方向に切り換わると、供給通路６に導かれた作動流体が、上記第１環状溝７を介して第１環状溝部８に導かれるとともに、この第１環状溝部８から圧力補償弁９に導かれる。圧力補償弁９を通過した作動流体は、ロードチェック弁１０，１１を押し開いて中継流路１２，１３に流入する。
　スプールＳが左方向に切り換わっているとき、スプールＳの第３環状溝１５を介して上記中継流路１３と他方のアクチュエータポート４とが連通する。したがって、中継流路１３に流入した作動流体は、他方のアクチュエータポート４から上記シリンダのボトム側室に供給される。
　上記シリンダのロッド側室からの戻り作動流体は、一方のアクチュエータポート３に流入する。スプールＳが左方向に切り換わっているとき、スプールＳの第２環状溝１４を介して一方のアクチュエータポート３と、上記戻り通路１６と、が連通する。したがって、一方のアクチュエータポート３に流入した戻り作動流体は、上記戻り通路１６から図示していないタンクに戻される。
　上記のバルブボディＢ１には、アクチュエータポート３，４に連通するリリーフ用孔１７，１８が形成されており、このリリーフ用孔１７，１８にリリーフ弁１９，２０が組み付けられている。
　リリーフ弁１９，２０は、アクチュエータポート３，４に接続されるシリンダの負荷圧を制御する。シリンダの負荷圧が当該リリーフ弁１９，２０で設定した圧力を超えたとき、リリーフ弁１９，２０は開き、アクチュエータポート３，４の作動流体を、リリーフ通路２１，２２を経由して上記戻り通路１６に逃がす。
　バルブボディＢ１の、アクチュエータポート４の開口部が形成された側面には、開閉弁Ｖ１を組み込むための組込み孔２３が設けられている。この組込み孔２３は、上記アクチュエータポート４の中心を通りかつスプールＳに対して平行な仮想線Ｘから外れた位置と、上記アクチュエータポート４及びリリーフ弁２０に干渉しない位置と、の２つの位置条件を満たす位置に開口している。
　上記のように形成された組込み孔２３は、アクチュエータポート４及びリリーフ弁２０にも干渉しない位置に開口するとともに、上記スプールＳとは直交する方向に掘り下げられている。組込み孔２３は、この掘り下げ方向においても、上記リリーフ弁２０には干渉しない。
　このような組込み孔２３には、開閉弁Ｖ１が組み込まれる。開閉弁Ｖ１は、ネジ部材２４を締め付けたり緩めたりして弁体２５を開閉する。
　上記アクチュエータポート４内には、図１に示すように、上記開閉弁Ｖ１に作動流体を導く導入通路２６の一端が開口している。この導入通路２６は、バルブボディＢ１の、アクチュエータポート３，４の開口部が形成された面と平行に形成されている。
　また、バルブボディＢ１の、上記アクチュエータポート３，４の開口部が形成された面には、上記導入通路２６に交差して連通する連通孔２７の一端が開口している。その開口はプラグ２７ａでふさがれている。さらに、バルブボディＢ１の、上記リリーフ弁２０が設けられた側面に、上記連通孔２７に交差して連通する連通ポート２８が開口している。その開口はプラグ２８ａでふさがれている。
　連通ポート２８は、導入通路２６に流入した作動流体を上記弁体２５側に導く。バルブボディＢ１には組込み孔２３に連続する通路孔２９が形成されている。この通路孔２９は導出ポート３０を介して上記リリーフ通路２２及び戻り通路１６に連通している。
　上記開閉弁Ｖ１のネジ部材２４が締め付けられているときには、開閉弁Ｖ１の弁体２５が上記連通ポート２８と通路孔２９との連通を遮断する。言い換えると、開閉弁Ｖ１は、アクチュエータポート４と戻り通路１６との連通を遮断する。
　また、上記ネジ部材２４が緩められて弁体２５が開けば、アクチュエータポート４は、導入通路２６、連通孔２７、連通ポート２８、開閉弁Ｖ１、通路孔２９、導出ポート３０及びリリーフ通路２２を経由して戻り通路１６に連通する。
　したがって、もしスプールＳがロックして、シリンダが作動できなくなったときでも、上記開閉弁Ｖ１を開けば、シリンダを自重もしくは負荷によって動かすことができる。そして、上記開閉弁Ｖ１は、アクチュエータポート４及びリリーフ弁２０とは干渉しない位置に設けられるので、例えば、既存のバルブボディＢ１をそのまま使うことができる。
　第１実施形態によれば、開閉弁Ｖ１を組み込むための組込み孔２３がアクチュエータポート４とリリーフ通路２２とに連通しているので、アクチュエータ内の作動流体を、リリーフ通路２２を介して戻り通路１６に戻すことができる。そのため、バルブボディＢ１に形成される流路を最小限とすることができる。したがって、開閉弁Ｖ１を設けるスペースを小さくできるとともに、その小さくしたスペースに開閉弁Ｖ１を設けることができる。
　また、開閉弁Ｖ１を組み込むための組込み孔をアクチュエータポート４及びリリーフ弁２０に干渉しない位置に設けることができる。したがって、開閉弁Ｖ１を設けるためにバルブボディＢ１を大型化しなくてもよいし、既存のバルブボディＢ１に当該開閉弁Ｖ１を組み込むこともできる。
　（第２実施形態）
　図４～図６に示した第２実施形態では、開閉弁Ｖ２は、バルブボディＢ２の、リリーフ弁２０が設けられた面に組み付けられている。第２実施形態における制御弁装置は、第１実施形態と同様に、切り換えに応じていずれか一方のアクチュエータポートを供給側に連通しいずれか他方のアクチュエータポートを戻り側に連通するスプールＳを備える。したがって、第２実施形態の説明において、第１実施形態と同一の構成要素については同一符号を付して説明し、それらの詳細な説明は省略する。
　バルブボディＢ２の、リリーフ弁２０が設けられた面には、開閉弁Ｖ２を組み込むための組込み孔３１が設けられている。この組込み孔３１は、図５に示す位置に開口している。すなわち、組込み孔３１は、上記アクチュエータポート４の中心を通るとともにスプールＳに対して平行な仮想線Ｘから外れた位置と、上記アクチュエータポート４及びリリーフ弁２０に干渉しない位置と、の２つの位置条件を満たす位置に開口している。
　上記のように形成された上記組込み孔３１の深さ方向は、上記スプールＳの中心線と平行な方向であり、この組込み孔３１に開閉弁Ｖ２が組み込まれる。この開閉弁Ｖ２は、ネジ部材３２を締め付けたり緩めたりして弁体３３を開閉する。
　上記アクチュエータポート４内には、第１実施形態と同様に、導入通路２６の一端が開口している。この導入通路２６は、連通ポート３４と交差しており、それら導入通路２６と連通ポート３４とが連通している。このような連通ポート３４は、導入通路２６に流入した作動流体を弁体３３側に導く。バルブボディＢ１には組込み孔３１に連続する通路孔３５が形成されている。この通路孔３５は導出ポート３６を介して上記リリーフ通路２２及び戻り通路１６に連通している。
　したがって、この第２実施形態においても、スプールＳがロックして、シリンダが作動できなくなったときでも、上記開閉弁Ｖ２を開けば、シリンダを自重もしくは負荷によって動かすことができる。
　そして、上記開閉弁Ｖ２は、リリーフ弁２０とは干渉しない位置に設けられるので、例えば、既存のバルブボディをそのまま使うことができる。
　第２実施形態によれば、第１実施形態と同様、開閉弁Ｖ２を組み込むための組込み孔３１がアクチュエータポート４とリリーフ通路２２とに連通しているので、アクチュエータ内の作動流体を、リリーフ通路２２を介して戻り通路１６に戻すことができる。そのため、バルブボディＢ２に形成される流路を最小限とすることができる。したがって、開閉弁Ｖ２を設けるスペースを小さくできるとともに、その小さくしたスペースに開閉弁Ｖ２を設けることができる。
　また、開閉弁Ｖ２を組み込むための組込み孔をアクチュエータポート４及びリリーフ弁２０に干渉しない位置に設けることができる。したがって、開閉弁Ｖ２を設けるためにバルブボディＢ２を大型化しなくてもよいし、既存のバルブボディＢ２に当該開閉弁Ｖ２を組み込むこともできる。
　（第３実施形態）
　図７～図９に示した第３実施形態は、上記第１実施形態における開閉弁Ｖ１として第１開閉弁を備え、上記第２実施形態における開閉弁Ｖ２として第２開閉弁を備える。つまり、第３実施形態における制御弁装置は、第１及び第２実施形態における第１，２開閉弁Ｖ１，Ｖ２の両方をバルブボディＢ３に備える。
　バルブボディＢ３は、上記第１開閉弁Ｖ１が組み込まれる第１実施形態における組込み孔２３として第１組込み孔を有し、上記第２開閉弁Ｖ２が組み込まれる第２実施形態における組込み孔３１として第２組込み孔を有する。
　したがって、この第３実施形態の説明において、第１，２実施形態と同一の構成要素については同一符号を付して説明し、それらの詳細な説明は省略する。
　なお、図７～図９のそれぞれには、第１開閉弁Ｖ１の弁体２５及び第２開閉弁Ｖ２の弁体３３を図示していない。第１，２実施形態と同様の位置関係を保った第１組込み孔２３及び第２組込み孔３１がバルブボディＢ３に設けられており、これら第１，２組込み孔２３，３１に上記図示していない弁体２５及び３３が組み込まれている。このような弁体２５及び３３は、第１，２実施形態と同様のネジ部材２４及び３２を締め付けたり緩めたりして弁体２５及び３３を開閉する。そして、これらの構成は第１実施形態と同じである。
　上記アクチュエータポート４内には、図７に示すように、上記第１開閉弁Ｖ１に作動流体を導く導入通路２６の一端が開口している。バルブボディＢ３には、上記導入通路２６に交差して連通する連通孔２７が形成されており、連通孔２７の開口がプラグ２７ａでふさがれている。バルブボディＢ３の、リリーフ弁２０が設けられた側面に、上記連通孔２７に交差して連通する連通ポート２８が開口されており、連通ポート２８の開口はプラグ２８ａでふさがれている。
　上記連通ポート２８は、導入通路２６に流入した作動流体を、上記弁体２５側に導く。バルブボディＢ３には第１組込み孔２３に連続する通路孔２９が形成されている。通路孔２９は導出ポート３０を介して上記リリーフ通路２２及び戻り通路１６に連通している。
　上記第１開閉弁Ｖ１のネジ部材２４が締め付けられているときには、弁体２５が上記連通ポート２８と通路孔２９との連通を遮断する。言い換えると、第１開閉弁Ｖ１は、アクチュエータポート４と戻り通路１６との連通を遮断する。
　また、上記ネジ部材２４が緩められて弁体２５が開けば、アクチュエータポート４は、導入通路２６、連通孔２７、連通ポート２８、第１開閉弁Ｖ１、通路孔２９、導出ポート３０及びリリーフ通路２２を経由して戻り通路１６に連通する。
　第２開閉弁Ｖ２が組み込まれる第２組込み孔３１は、図９からも明らかなように、上記第１組込み孔２３から上下方向において十分に離れており、第１，２開閉弁Ｖ１，Ｖ２は互いに干渉しない。
　第２開閉弁Ｖ２側の連通ポート３４、連通孔３５も、それぞれ、上記第１開閉弁Ｖ１側の連通ポート２８、連通孔２９から図９の上下方向においてずらされている。したがって、通ポート３４、連通孔３５は、それぞれ、連通ポート２８、連通孔２９に干渉しない。
　ただし、第１実施形態における上記導出ポート３０と第２実施形態における導出ポート３６は、この第３実施形態においては共通化されている。図８及び図９においては、共通化された導出ポートが符号３０で示されている。
　この第３実施形態においても、スプールＳがロックして、シリンダが作動できなくなったときでも、上記第１開閉弁Ｖ１あるいは第２開閉弁Ｖ２のいずれかを開けば、シリンダを自重もしくは負荷によって動かすことができる。しかも、第１，２開閉弁Ｖ１，Ｖ２のいずれもが、リリーフ弁２０とは干渉しない位置に設けられるので、例えば、既存のバルブボディをそのまま使うことができる。
　そして、この第３実施形態は、第１，２開閉弁Ｖ１，Ｖ２を備えるので、当該制御弁装置の設置状況に応じて、第１，２開閉弁Ｖ１，Ｖ２のいずれかを使い分けることができる。
　また、上記第３実施形態では、第１，２開閉弁Ｖ１，Ｖ２の両方がバルブボディＢ３に組み付けられているが、本発明はこの形態に限られない。第１，２開閉弁Ｖ１，Ｖ２のいずれか一方のみが組込み孔に組み込まれ、いずれか他方の開閉弁を組み込むための組込み孔がプラグでふさがれてもよい。この場合には、組込み孔を必要に応じて使い分けることができる。
　第３実施形態によれば、第１および第２実施形態の効果に加え、次の効果を奏する。すなわち、組込み孔２３，３１を選択的に活用することによって、当該制御弁装置の設置状況に対応させることができる。例えば、当該制御弁装置のアクチュエータポート３，４の開口側に開閉弁Ｖ１の取り付けスペースがない場合、組込み孔３１を用いることによって対応することができる。リリーフ弁２０が設けられた面側に開閉弁Ｖ２の取り付けスペースがなかい場合、組込み孔２３を用いることによって対応することができる。
　なお、各実施形態は、一対のアクチュエータポート３，４を設けた制御弁装置を前提にしているが、本発明は、例えば単動シリンダを制御する制御弁装置にも適用できることは当然である。
　本発明は、パワーショベルなどで、スプールがロックした場合の安全対策を施した制御弁装置として最適である。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　本願は２０１４年４月２５日に日本国特許庁に出願された特願２０１４－０９１６７１に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (4)

  1. 　制御弁装置であって、
    　アクチュエータに接続されるアクチュエータポートと前記アクチュエータポートを戻り通路に連通させるリリーフ通路とを有するバルブボディと、
    　前記バルブボディに摺動自在に組み込まれ、前記アクチュエータポートを供給側または戻り側に選択的に連通させるスプールと、
    　前記アクチュエータポートの圧力を制御し、前記リリーフ通路を開閉するリリーフ弁と、
    　前記バルブボディに形成された組込み孔に組み込まれた開閉弁と、を備え、
    　前記開閉弁は、開弁時に前記組込み孔を通じて前記アクチュエータポートと前記リリーフ通路とを連通させる制御弁装置。
  2. 　請求項１に記載の制御弁装置であって、
    　前記組込み孔は、前記アクチュエータポートの中心を通りかつ前記スプールの軸線と平行な仮想線から外れた位置と、前記アクチュエータポート及び前記リリーフ弁に干渉しない位置と、の２つの位置条件を満たす位置に設けられる制御弁装置。
  3. 　請求項１に記載の制御弁装置であって、
    　前記組込み孔は、前記アクチュエータポートの開口部が形成された前記バルブボディの面に設けられる制御弁装置。
  4. 　請求項１に記載の制御弁装置であって、
    　前記組込み孔は、前記リリーフ弁が設けられた前記バルブボディの面に設けられる制御弁装置。
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