説明

スプール弁

【課題】 供給ポートに設けたチェック弁が、制御位置にあるときにはノッチが機能し、開弁位置にあるときには必要最大流量を流せるようにする。
【解決手段】 チェック弁Vの全閉位置で閉じ、チェック弁が制御位置を保っているとき供給ポート4と中継流路5とを連通させるノッチ27を設ける。一方、このノッチ27よりもポペット部16の先端側に先細りにした円錐状の制御突部26を設け、しかも、この制御突部26の基部は、チェック弁Vが上記開弁位置を保っているとき、シート部4aと所定の間隔Lを保つ構成にしている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、バルブボディに組み込んだスプールを移動させることによって、流路を切り換えるスプール弁に関する。
【背景技術】
【0002】
この種のスプール弁として、特許文献1に記載されたものが従来から知られているが、この従来のスプール弁を示したのが図4〜図6である。この従来のスプール弁は、バルブボディ1に一対のアクチュエータポート2,3を設けている。また、このバルブボディ1には、供給ポート4を形成するとともに、この供給ポート4はチェック弁vを介して中継流路5に連通する構成にしている。
上記バルブボディ1には、スプール6を摺動自在に組み込んでいるが、このスプール6は、それが図示の中立位置にあるとき、供給ポート4と図示していないポンプとの連通を遮断する。一方、スプール6を図面左右いずれかに切り換えたときには、供給ポート4を上記ポンプに連通させるとともに、いずれか一方のアクチュエータポート2あるいは3を、スプール6に形成した第1環状溝7あるいは8を介して連通させる。また、このときには、いずれか他方のアクチュエータポート3あるいは2をスプール6に形成した第2環状溝9あるいは10を介してタンク流路11あるいは12に連通させる。
【0003】
したがって、スプール6を左右いずれかに切り換えると、供給ポート4に供給された圧油は、チェック弁vを押し開いて中継流路5に流入するとともに、この中継流路5からいずれか一方の第1環状溝7あるいは8を介して、いずれか一方のアクチュエータポート2あるいは3から図示していないアクチュエータに供給される。そして、このときのアクチュエータからの戻り油は、いずれか他方のアクチュエータポート3あるいは2から第2環状溝10あるいは9を経由してタンク流路12あるいは11に流出する。
そして、上記のようにしたスプール6の第1環状溝7,8のそれぞれには、制御ノッチ13,14を形成し、スプール6のストロークに応じて、この制御ノッチ13,14を介して中継流路5とアクチュエータポート2,3とを連通させるようにし、微少流量制御を可能にしている。
【0004】
また、上記チェック弁vは、その弁本体15のポペット部16によって、供給ポート4に形成したシート部4aを開閉するようにしている。このようにした弁本体15には、そのポペット部16の先端側にポペット部16に連続する筒部17を形成している。この筒部17には、複数の大径孔18と複数の小径孔19とを形成している。そして、上記小径孔19はチェック弁vの開弁方向前方に位置させ、大径部18は上記開弁方向後方に位置させている。したがって、チェック弁vが開弁方向すなわち図面において上昇する方向に移動すると、最初に小径孔19が中継流路5に開口し、チェック弁vがさらに上昇したとき大径孔18が中継流路5に開口するものである。
【0005】
上記のようにしたチェック弁vは、その弁本体15の中央部分に補助チェック弁20を組み込んでいる。この補助チェック弁20は、供給ポート4からチェック弁vの圧力制御室21への流通のみを許容する構成にしている。そして、この圧力制御室21には、スプリング22を設け、このスプリング22のバネ力で、通常はポペット部16が前記シート部4aを閉じるようにしている。
【0006】
なお、上記圧力制御室21は、パイロットスプール弁23を経由して中継流路5に連通する構成にしている。すなわち、パイロットスプール弁23が図示のノーマル位置にあるとき、圧力制御室21と中継流路5とを連通させるための開口が最大になり、この圧力制御室21内の圧力を中継流路5とほぼ同圧に維持する。しかし、パイロットスプール弁23にパイロット圧を作用させると、パイロットスプール弁23はスプリング24に抗して移動し、圧力制御室21と中継流路5とを連通させるための開口を小さくする。このように圧力制御室21と中継流路5とを連通させるための開口が小さくなればなるほど、圧力制御室21内の圧力は供給ポート4側の圧力に等しくなる。
【0007】
今、スプール6を図示の中立位置から、図面左方向に移動すると、供給ポート4がポンプに連通するとともに、一方の第1環状溝7を介して中継流路4と一方のアクチュエータポート2とが連通する。また、他方のアクチュエータポート3は他方の第2環状溝10を介して他方のタンク流路12に連通する。
したがって、供給ポート4に流入した圧油は、図示していないアクチュエータに供給されるとともに、アクチュエータからの戻り油は、タンク流路12を経由して図示していないタンクに戻される。
【0008】
そして、スプール6の移動量すなわち切換量を微少にして、制御ノッチ13で微少制御すなわちインチング制御をするときには、パイロットスプール弁23のパイロット室25にパイロット圧を作用させて、当該スプール弁23をスプリング24に抗して移動すると、前記したように圧力制御室21の圧力が相対的に上昇する。このように圧力制御室21内の圧力が上昇すれば、その圧力作用で弁本体15の上昇が制限されるので、図5に示すように、筒部17の小径孔19のみが中継流路5に開口することになる。したがって、供給ポート4から中継流路5に供給される流量も、大径孔18が中継流路5に開口しているときよりも少なくなる。このように中継流路5に供給される流量が少なくなるので、その少ない流量で制御ノッチ13による制御が可能になる。
【0009】
上記のように制御ノッチ13に供給される流量が少なければ、それだけインチング制御がやりやすくなる。例えば、制御ノッチ13に供給される流量が多ければ、その分、制御ノッチ13前後の差圧が大きくなるので、スプール6のわずかの移動で、その制御ノッチ13を通過する流量が大きく変化することになる。そのために、オペレータのレバー操作が微妙になり、熟練者でなければ操舵できなくなるという問題が発生する。そこで、上記のように小径孔19のみを中継流路5に開口させて、制御ノッチ13に供給する流量を制限するようにしている。
【0010】
一方、上記パイロット室25のパイロット圧をタンク圧に解放すると、パイロットスプール弁23はスプリング24の作用で図示のノーマル位置に戻る。スプール弁23が図示のノーマル位置に戻れば、圧力制御室21と中継流路5とを連通させるための開口が最大になるので、圧力制御室21の圧力が相対的に低下する。このように圧力制御室21の圧力が相対的に低下すれば、ポペット部16も大きく移動することになる。ポペット部16が大きく移動すれば、図6に示すように筒部17の大径孔18が中継流路5に開口するので、中継流路5および第1環状溝7に供給される流量が、小径孔19が中継流路5に開口しているときよりも多くなる。その分、大流量の圧油をアクチュエータに供給することができる。
【0011】
なお、上記の説明は、スプール6を図面左方向に切り換えた場合である。しかし、スプール6を図面右方向に切り換えた場合も、パイロット室25にパイロット圧を作用させるかどうかによって、小径孔19を中継流路5に開口させるか、あるいは大径孔18を中継流路5に開口させるかを決めることができることは、スプール6を左方向に切り換えたときと同じである。
【特許文献1】特開2003−227571号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
上記のようにした従来のスプール弁では、最大供給流量が大径孔18の開口面積に規制される。しかし、大径孔18の開口面積は、筒部17の大きさ等に依存することになるので、制限なく大きくすることができない。そのために上記した最大供給流量を十分に確保できないと言う問題があった。
この発明の目的は、微少制御も可能で、しかも、最大供給流量を十分に確保できるスプール弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
この発明は、一対のアクチュエータポートを形成したバルブボディにスプールを組み込むとともに、バルブボディに形成した供給ポートとポンプとを連通し、上記供給ポートは上記バルブボディに組み込んだポペットタイプのチェック弁を介してバルブボディに形成した中継流路に連通する構成にし、かつ、スプールを切換位置に切り換えたとき、上記中継流路をいずれか一方のアクチュエータポートに連通させ、いずれか他方のアクチュエータポートをタンク流路に連通させる一方、上記チェック弁は、ポペット部が供給ポートに形成したシート部に圧接してそのシート部を閉じる全閉位置と、開弁ストロークを小さく保つ制御位置と、開弁ストロークを大きく保つ開弁位置との間でストロークする構成にしたスプール弁を前提にするものである。そして、上記スプール弁を前提にしつつ、この発明は、チェック弁の全閉位置で閉じ、チェック弁が制御位置を保っているとき供給ポートと中継流路とを連通させるノッチを設ける一方、このノッチよりもポペット部先端側に先細りにした円錐状の制御突部を設け、しかも、この制御突部の基部は、チェック弁が上記開弁位置を保っているとき、シート部と所定の間隔を保つ構成にした点に特徴を有する。
【発明の効果】
【0014】
第1の発明によれば、チェック弁が制御位置に保たれている状態で、ノッチを利用した微少流量制御ができるが、その上で、チェック弁が開弁位置にあるとき、最大流量を十分に確保できる。したがって、アクチュエータが最大流量を必要とするときに、適切に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
図1〜図3に示した実施形態において、チェック弁Vの構造以外は、すべて従来と同じである。したがって、従来と同じ構成要素については、その詳細な説明を省略するとともに、同一の構成要素については同一符号を付して説明する。なお、上記チェック弁Vも、そのポペット部16の形状に特徴を有するので、その他は従来と同様なので、チェック弁Vに関しても、従来と同一の構成要素については、その詳細な説明を省略するとともに、同一の構成要素については同一符号を付して説明する。
【0016】
この実施形態における最大の特徴は、チェック弁Vのポペット部16の先端に制御突部26を形成するとともに、この制御突部26の基部にノッチ27を形成した点である。
すなわち、上記制御突部26は、ポペット部16と連続する円柱状凸部26aを形成するとともに、この円柱状凸部26aの周囲に複数のノッチ27を形成したものである。ただし、上記円柱状凸部26aはその外径をシート部4aにぴったりはまる大きさにする一方、軸方向長さをほんのわずかとし、チェック弁Vすなわち弁本体15が図1に示す全閉位置から図2に示す制御位置にわずかに移動したとき、ノッチ27を介して供給ポート4と中継流路5とが連通する構成にしている。すなわち、上記弁本体15が制御位置にあるとは、ノッチ27を介して供給ポート4と中継流路5とが連通する位置関係をいう。
【0017】
さらに、上記円柱状凸部26aに連続して小径部26bを形成するとともに、この小径部26bの先端側に先細り部26cを形成している。上記小径部26bは、シート部4aよりも十分に小径にし、弁本体15が図3に示す開弁位置にあるとき、この小径部26bとシート部4aとの間に十分な間隔Lが保たれるようにしている。ここでいう十分な間隔Lとは、アクチュエータポート2,3に接続したアクチュエータに十分な必要最大流量を流せるだけの間隔をいう。
【0018】
ただし、上記十分な間隔Lは、先細り部26cとの相対的な関係で決まることになる。すなわち、この先細り部26cは、チェック弁Vが開閉するとときの流体力を軽減するために設けたもので、この先細り部26cの傾斜部分の角度や長さによって流体力軽減効果が相違してくる。そのために、例えば、小径部26bの外径を小さくすればするほど、先細り部26cの軸方向における傾斜面の長さが短くなる。しかし、傾斜面の上記長さが短くなりすぎると、流体力軽減効果がほとんどなくなってしまう。
【0019】
一方、傾斜面の上記長さを長くすればするほど流体力の軽減効果は期待できるが、今度は小径部26bの外径を大きくせざるを得なくなる。しかし、小径部26bの外径を大きくすればするほど、間隔Lが小さくなるので、アクチュエータが必要とする最大流量を確保できなくなる。このような意味から、小径部26bの外径と先細り部26cとの大きさは、アクチュエータが必要とする最大流量に応じて、相対的に決まるものである。
なお、上記小径部26bはシート部4aに対して間隔Lを保つことが絶対条件ではあるが、それが軸線に対して傾斜していてもよいものである。
【0020】
次に、この実施形態の作用を説明する。
今、パイロットスプール弁23のパイロット室25にパイロット圧を作用させ、圧力制御室21の圧力を高圧に維持した状態で、例えば、スプール6を図1の左方向に切り換えると、図1に示す全閉位置にあったチェック弁Vは、供給ポート4の供給圧によって図2に示す制御位置に移動する。チェック弁Vが制御位置にあれば、供給ポート4と中継流路5とがノッチ27を介して連通する。したがって、第1環状溝7にはこのノッチ27で制御された微小流量が供給されることになる。
【0021】
また、上記パイロット室25にパイロット圧を作用させない状態で、例えば、スプール6を図1の左方向に切り換えると、図1に示す全閉位置にあったチェック弁Vは、供給ポート4の供給圧によって図3に示す開弁位置に移動し、供給ポート4と中継流路5とが間隔Lを介して連通する。したがって、第1環状溝7にはアクチュエータが必要とする最大流量が供給されることになる。
【0022】
上記のように供給ポート4から中継流路5へ最大流量が供給されるときには、その圧油が先細り部26cの傾斜面に沿って誘導される。このように圧油が、先細り部26cの傾斜面に沿って流れることによって、中継流路5への圧油の噴出角度が制御され、それによって流体力が軽減されることになる。そして、この実施形態では、先細り部26cの先端の角度を90度に設定しているが、この先端の角度も、相対的に決まるものである。
なお、パイロットスプール弁23を操作することによって、チェック弁Vを、制御位置あるいは開弁位置に制御できるが、この点は、従来と同様である。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】チェック弁が全閉位置を保った状態のスプール弁の断面図である。
【図2】チェック弁が制御位置を保った状態の要部断面図である。
【図3】チェック弁が開弁位置を保った状態の要部断面図である。
【図4】チェック弁が全閉位置を保った状態の従来のスプール弁の断面図である。
【図5】チェック弁が制御位置を保った状態の従来の要部断面図である。
【図6】チェック弁が開弁位置を保った状態の従来の要部断面図である。
【符号の説明】
【0024】
1 バルブボディ
2,3 アクチュエータポート
4 供給ポート
4a シート部
5 中継流路
6 スプール
V チェック弁
16 ポペット部
25 制御突部
27 ノッチ
L 間隔

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一対のアクチュエータポートを形成したバルブボディにスプールを組み込むとともに、バルブボディに形成した供給ポートとポンプとを連通し、上記供給ポートは上記バルブボディに組み込んだポペットタイプのチェック弁を介してバルブボディに形成した中継流路に連通する構成にし、かつ、スプールを切換位置に切り換えたとき、上記中継流路をいずれか一方のアクチュエータポートに連通させ、いずれか他方のアクチュエータポートをタンク流路に連通させる一方、上記チェック弁は、ポペット部が供給ポートに形成したシート部に圧接してそのシート部を閉じる全閉位置と、開弁ストロークを小さく保つ制御位置と、開弁ストロークを大きく保つ開弁位置との間でストロークする構成にしたスプール弁において、チェック弁の全閉位置で閉じ、チェック弁が制御位置を保っているとき供給ポートと中継流路とを連通させるノッチを設ける一方、このノッチよりもポペット部の先端側に先細りにした円錐状の制御突部を設け、しかも、この制御突部の基部は、チェック弁が上記開弁位置を保っているとき、シート部と所定の間隔を保つ構成にしたスプール弁。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2006−17273(P2006−17273A)
【公開日】平成18年1月19日(2006.1.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−197910(P2004−197910)
【出願日】平成16年7月5日(2004.7.5)
【出願人】(000000929)カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Fターム(参考)】