説明

弁装置

【課題】 再生弁を備え、かつ小型で圧力損失が少なく、各ポートを独立して制御できる弁装置を提供することである。
【解決手段】 方向切換弁Vの第1ポート6は、接続通路12を介して再生弁の流出ポート8に接続するとともに、この接続通路12に連通した第1,2連通路13,14にも連通し、上記第1連通路13はシリンダCのロッド側室15に連通し、第2連通路14は再生弁Dの流入ポート8に連通し、これら第1,2連通路13,14には方向切換弁Vからその下流側への流通のみを許容するチェック弁18を設け、さらに、方向切換弁Vの第2ポート7は、第3連通路19を介してシリンダCのヘッド側室16に連通している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、建設機械等に用いるのに最適な弁装置に関する。
【背景技術】
【0002】
この種の装置として特許文献1に記載されたものが従来から知られている。この従来の装置は、ポンプにメータインバルブとメータアウトバルブとを接続するとともに、これら両バルブのそれぞれには互いに連通するブリードオフ通路を形成している。
【特許文献1】特開2003−130005号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
メータインバルブおよびメータアウトバルブのそれぞれにブリードオフ通路を形成しているので、メータインバルブおよびメータアウトバルブにおいて、ブリードオフ通路分だけスペースがとられることになる。このようにブリードオフ通路分だけスペースがとられてしまうと、それが各バルブにおける別のポートにしわ寄せがおよび、それらポートを十分に大きくとれなくなる。ポートを十分に大きくできなければ、それだけ圧力損失が大きくなり、ポンプ効率も悪くなる。もし、この圧力損失を小さくしようとすると、弁本体を大型化しなければならないが、弁本体を大型化すればするほど、例えば建設機械への搭載性が悪くなってしまう。
【0004】
また、ブリードオフ通路を、方向切換弁および再生弁のそれぞれに設けているので、ブリードオフ通路の開口面積の制御は、それらバルブの切り換え量に依存することになる。そのために、ブリードオフ通路の開口面積を独立して制御することができないという問題もあった。
さらに、メータアウトバルブには、再生機能が付加されていないので、シリンダのロッド側室の流体を効率よく利用することもできなかった。
【0005】
この発明の目的は、小型で圧力損失が少なく、しかも、シリンダの伸張側の開口面積を独立して制御でき、かつ再生機能を備えたる弁装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
ポンプに、その上流側から順に、ブリードオフバルブ、方向切換弁および再生弁を接続し、上記方向切換弁は、ポンプに接続した流入ポートと、タンクに接続した戻りポートと、これら流入ポートあるいは戻りポートに連通したりその連通を遮断されたりする第1,2ポートとを備え、かつ、この方向切換弁が中立位置にあるとき、上記流入ポートおよび戻りポートと、第1,2ポートとの連通が遮断されるクローズドセンターにし、上記再生弁は、流出ポートおよび流入ポートと、シリンダのロッド側室に連通した第1シリンダポートおよびヘッド側室に連通した第2シリンダポートを備え、かつ、再生弁がノーマル位置にあるとき、流入ポートおよび流出ポートと、第1シリンダポートおよび第2シリンダポートとの連通が遮断され、切り換え位置にあるとき、第1シリンダポートと流出ポートとを連通させ、流入ポートと第2シリンダポートとを連通させる構成にする一方、方向切換弁の第1ポートは、接続通路を介して再生弁の流出ポートに接続するとともに、この接続通路に連通した第1,2連通路にも連通し、上記第1連通路はシリンダのロッド側室に連通し、第2連通路は再生弁の流入ポートに連通し、これら第1,2連通路には方向切換弁からその下流側への流通のみを許容するチェック弁を設け、さらに、方向切換弁の第2ポートは、第3連通路を介してシリンダのヘッド側室に連通した点に特徴を有する。
【発明の効果】
【0007】
第1の発明によれば、方向切換弁と再生弁をクローズドセンターにし、シリンダ伸張側の各開口面積を独立して制御することができるようにしたので、それだけエネルギー損失が少ない効率的な制御が正確にできることになる。
【0008】
また、方向切換弁および再生弁はブリードオフ通路を必要としないので、ブリードオフ通路を必要としない分、両バルブにおける各通路を大きくでき、圧力損失も小さくできる。しかも、上記両バルブの通路を大きくしたとしても、弁本体までも大型化しなくてもすむので、相対的には、装置全体の小型化も可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
図1〜図4はこの発明の第1実施形態を示すものであるが、先ず、図1の回路図をもとにして装置全体の構成を説明する。
ポンプPに接続したポンプ流路1には、ブリードオフバルブ2および方向切換弁Vをパラレルに接続している。そして、ブリードオフバルブ2は、ノーマル状態において全開位置を保つとともに、パイロット室2aに作用するパイロット圧に応じてその開度が制御される。そして、当該ブリードオフバルブ2の開度に応じて、ポンプPの吐出流量の一部がタンク通路3を介してタンクTに戻される。
【0010】
また、上記方向切換弁Vには、上記ポンプ流路1に接続した流入ポート4と、タンク通路3に連通する戻りポート5と、これら両ポート4あるいは5に対して連通したりその連通が遮断されたりする第1,2ポート6,7を設けている。なお、図中符号gは流入ポート4の上流側に設けたチェック弁である。
上記のようにした方向切換弁Vが図示の中立位置にあるとき、上記各ポート4,5と6,7とは、その連通が遮断されるいわゆるクローズドセンターの構成にしている。そして、この方向切換弁Vが図面左側位置に切り換わったとき、流入ポート4と第2ポート7とが連通し、戻りポート5と第1ポート6とが連通する。反対に、方向切換弁Vが図面右側位置に切り換わったときは、流入ポート4と第1ポート6とが連通し、戻りポート5と第2ポート7とが連通する。
【0011】
さらに、上記再生弁Dは、流出ポート8と流入ポート9とを設けるとともに、これらポート8,9と対向する第1,2シリンダポート10,11を設けている。
【0012】
そして、上記方向切換弁Vの第1ポート6は、接続通路12に連通しているが、この接続通路12は再生弁Dの流出ポート8に連通している。また、接続通路12には、第1連通路13と第2連通路14とを接続しているが、上記第1連通路13はシリンダCのロッド側室15に連通している。そして、この第1連通路13には方向切換弁Vから上記ロッド側室15への流通のみを許容するチェック弁17を設けている。また、上記第2連通路14は、再生弁Dの流入ポート9に連通しているが、この第2連通路14には、再生弁Dの流出ポート8から流入ポート9への流通のみを許容する再生チェック弁18を設けている。
【0013】
一方、方向切換弁Vの第2ポート7は、第3連通路19を介してシリンダCのヘッド側室16に連通させている。
また、再生弁Dの第1シリンダポート10は第1連通路13と合流してシリンダCのロッド側室15に連通させ、第2シリンダポート11は第3連通路19と合流してシリンダCのヘッド側室16に連通させている。
【0014】
なお、方向切換弁Vの両側にはパイロット室20,21を設けているが、いずれか一方のパイロット室にパイロット圧が作用すると、この方向切換弁Vが切り換わることになる。例えば、一方のパイロット室20にパイロット圧を作用させると、方向切換弁Vは図面左側位置に切り換わり、反対に、他方のパイロット室21にパイロット圧を作用させると、方向切換弁Vは図面右側位置に切り換わる。そして、その切り換え位置における各ポートの連通関係は前記したとおりである。
【0015】
そして、再生弁Dの片側にパイロット室22を設けているが、このパイロット室22にパイロット圧が作用すると、この再生弁Dが、図面のノーマル位置から図面左側位置である切り換え位置に切り換わることになる。
【0016】
今、例えば、ブリードオフバルブ2のパイロット室2a、方向切換弁Vのパイロット室20および再生弁Dのパイロット室22にパイロット圧を作用させると、ブリードオフバルブ2、方向切換弁Vおよび再生弁Dが図面左側位置に切り換わる。したがって、ポンプPからの吐出された圧力流体は、ポンプ流路1を経由して方向切換弁Vの流入ポート4に流入する。そして、この流入ポート4に流入した圧力流体は、第2ポート7から第3連通路19に流出するとともに、この第3連通路19からシリンダCのヘッド側室16に供給される。
【0017】
一方、シリンダCのロッド側室15からの戻り流体は、第1シリンダポート10から流出ポート8を経由して方向切換弁Vの第1ポート6に流入する。そして、この第1ポート6に流入した戻り流体は、戻りポート5からタンク通路3を経由してタンクTに戻される。したがって、このときにはシリンダCが伸張することになる。
【0018】
また、ブリードオフバルブ2のパイロット室2aおよび方向切換弁Vのパイロット室21にパイロット圧を作用させ、再生弁Dのパイロット室22にはパイロット圧を作用させない場合、言い換えると、ブリードオフバルブ2を左側位置に切り換える一方、方向切換弁Vを右側位置に切り換え、再生弁Dをノーマル位置に保ったままにすると、ポンプPから方向切換弁Vの流入ポート4に流入した圧力流体は、第1ポート6→接続通路12→第1連通路13を経由してシリンダCのロッド側室15に供給される。そして、シリンダCのヘッド側室16からの戻り流体は、第3連通路19を介して方向切換弁Vの第2ポート7に流入し、この第2ポート7から戻りポート5およびタンク通路3を経由してタンクTに戻される。したがって、この場合には、シリンダCが収縮することになる。
【0019】
さらに、ブリードオフバルブ2のパイロット室2aおよび方向切換弁Vのパイロット室20にパイロット圧を作用させて、ブリードオフバルブ2と方向切換弁Vとを左側位置に切り換えるとともに、再生弁Dのパイロット室22にもパイロット圧を作用させて、この再生弁Dを切り換え位置に切り換えると、ポンプPから流入ポート4に流入した圧力流体は、第2ポート7を経由して第3連通路19に導かれる。そして、このときのロッド側室15からの戻り流体は、第1シリンダポート10および流出ポート8を経由して接続通路12に流れるとともに、その一部の圧力流体は第2連通路14から、再生チェック弁18、流入ポート9および第2シリンダポート11に合流することになる。つまり、再生機能が発揮されながら、シリンダCが伸張することになる。
【0020】
また、ブリードオフバルブ2は、その時々のシリンダCの起動圧力を制御するためのものであり、目的とする起動圧力に応じてパイロット室2aのパイロット圧を制御するものである。そして、このブリードオフバルブ2は、それ自体単独での制御が可能なので、純粋にシリンダCの起動圧力だけを基準に、パイロット圧すなわちその開度を制御することができる。
【0021】
上記の回路構成を弁本体Aに実現した例が、図2〜図4である。図2は、弁本体Aに方向切換弁Vのスプール23と、再生弁Dのスプール24とを平行に設けるとともに、方向切換弁Vよりも上流側になる関係位置にブリードオフバルブ2のスプール25を設けたものである。
【0022】
そして、上記弁本体Aには、ポンプPに連通するポンプ流路1を形成するとともに、このポンプ流路1をブリードオフバルブ2のポート26に連通している。また、スプール25はその一端をパイロット室2aに望ませるとともに、このパイロット室2aにはスプリング27を介在させている。したがって、パイロット室2aにパイロット圧が作用していないときには、上記スプリング27のバネ力の作用で、ブリードオフバルブ2は図示のノーマル位置を保つ。このノーマル位置において、スプール25に形成した環状溝28が上記ポート26とタンク通路3との両方に連通する。
【0023】
したがって、ポンプPから吐出された圧力流体は、ポート26→環状溝28→タンク通路3を経由してタンクTに戻される。そして、パイロット室2aにパイロット圧が作用すると、スプール25が図面右方向に移動するので、その移動量に応じてスプール25に形成したノッチ28aの連通開度が小さくなる。このようにして、上記連通開度を制御してブリードオフの流量を制御するようにしている。言い換えると、方向切換弁Vや再生弁Dの制御とは無関係に、パイロット室2aのパイロット圧を制御することによって、ブリードオフバルブ2の開度を制御することができる。
【0024】
一方、方向切換弁Vは、図3に示すように、弁本体Aに、第1,2環状凹部29,30を形成したスプール23を組み込むとともに、この弁本体Aに、ポンプ流路1に常時連通する流入ポート4とタンクTに連通する戻りポート5とを形成している。なお、上記流入ポート4とポンプ流路1との間にはチェック弁gを設けている。
また、上記スプール23の両端はパイロット室20,21に臨ませている。なお、一方のパイロット室20にはセンタリングスプリング31を介在させている。そして、スプール23がセンタリングスプリング31のバネ力の作用で、図示の中立位置にあるとき、スプール23に形成した第1,2環状凹部29,30が第1,2ポート6,7に対応し、流入ポート4とは完全に食い違っている。したがって、流入ポート4は第1,2ポート6,7に連通しないとともに、第1,2ポート6,7も戻りポート5に連通しない。
【0025】
そして、方向切換弁Vの一方のパイロット室20にパイロット圧を作用させると、方向切換弁Vのスプール23が図面右方向に移動し、第2環状凹部30を介して流入ポート4と第2ポート7とを連通させるとともに、第1環状凹部29を介して第1ポート6と戻りポート5とを連通させる。
【0026】
また、他方のパイロット室21にパイロット圧が作用したときには、スプール23が図面左方向に移動し、第1環状凹部29を介して流入ポート4と、第1ポート6とを連通させるとともに、第2環状凹部30を介して、第2ポート7と戻りポート5とを連通させる。
【0027】
さらに、上記第1,2環状凹部29,30には、一対の制御ノッチ33,34を形成している。そして、これら制御ノッチ33,34は、流入ポート4が第1,2ポート6,7側に開く方向に対して前方となる第1,2環状凹部29,30のエッジ部分に形成している。このように制御ノッチ33,34を形成することによって、流入ポート4から第1環状凹部29,流入ポート4から第2環状凹部30に圧力流体が流入するとき、制御ノッチ33,34が機能することになるが、このように第1,2環状凹部29,30に流入する側に制御ノッチ33,34を形成することによって、流体力の発生を最小限に抑えることができる。
【0028】
また、再生弁Dは、図4に示すように、スプール24に、第1,2環状凹部35,36を形成している。このようにしたスプール24の一端をパイロット室22に臨ませている。なお、このパイロット室22はセンタリングスプリング37を介在させている。そして、スプール24がセンタリングスプリング37のバネ力の作用で、図示のノーマル位置にあるとき、スプール24に形成した第1,2環状凹部35,36が流出ポート8および流入ポート9に対応し、第1,2シリンダポート10,11とは完全に食い違っている。第1,2シリンダポート10,11と、流出ポート8、流入ポート9とはその連通が遮断された状態にある。
【0029】
再生弁Dのパイロット室22にパイロット圧を作用させると、再生弁Dのスプール24が図面右方向に移動するが、このときには第1シリンダポート10と流出ポート8とが第1環状凹溝35を介して連通し、第2シリンダポート11と流入ポート9とが第3環状凹部38を介して連通する。
【0030】
さらに、上記第1,3環状凹部35,38には、制御ノッチ39,40を形成している。そして、これら制御ノッチ39,40は、流出ポート8あるいは流入ポート9が、第1シリンダポート10あるいは第2シリンダポート11側に開く方向に対して前方となる第1,3環状凹部35,38のエッジ部分に形成している。このように制御ノッチ39,40を形成することによって、方向切換弁Vの場合と同様に、流体力の発生を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】この発明の実施形態を示す回路図である。
【図2】上記実施形態の断面図である。
【図3】図2のIII−III線断面図である。
【図4】図2のIV−IV線断面図である。
【符号の説明】
【0032】
P ポンプ
1 ポンプ流路
2 ブリードオフバルブ
V 方向切換弁
T タンク
4 流入ポート
5 戻りポート
6 第1ポート
7 第2ポート
10,11 第1,2シリンダポート
12 接続通路
C シリンダ
13,14 第1,2連通路
15 ロッド側室
16 ヘッド側室
17 チェック弁
18 再生チェック弁
19 第3連通路
A 弁本体
23,24 スプール
29,30 第1,2環状凹部
33,34 制御ノッチ
35,36 第1,2環状凹部
38 第3環状凹部
39,40 制御ノッチ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポンプに、その上流側から順に、ブリードオフバルブ、方向切換弁および再生弁を接続し、上記方向切換弁は、ポンプに接続した流入ポートと、タンクに接続した戻りポートと、これら流入ポートあるいは戻りポートに連通したりその連通を遮断されたりする第1,2ポートとを備え、かつ、この方向切換弁が中立位置にあるとき、上記流入ポートおよび戻りポートと、第1,2ポートとの連通が遮断されるクローズドセンターにし、上記再生弁は、流出ポートおよび流入ポートと、シリンダのロッド側室に連通した第1シリンダポートおよびヘッド側室に連通した第2シリンダポートを備え、かつ、再生弁がノーマル位置にあるとき、流入ポートおよび流出ポートと、第1シリンダポートおよび第2シリンダポートとの連通が遮断され、切り換え位置にあるとき、第1シリンダポートと流出ポートとを連通させ、流入ポートと第2シリンダポートとを連通させる構成にする一方、方向切換弁の第1ポートは、接続通路を介して再生弁の流出ポートに接続するとともに、この接続通路に連通した第1,2連通路にも連通し、上記第1連通路はシリンダのロッド側室に連通し、第2連通路は再生弁の流入ポートに連通し、これら第1,2連通路には方向切換弁からその下流側への流通のみを許容するチェック弁を設け、さらに、方向切換弁の第2ポートは、第3連通路を介してシリンダのヘッド側室に連通してなる弁装置。
【請求項2】
ブリードオフバルブのスプールと、方向切換弁のスプールと、再生弁のスプールとを、間隔を保って弁本体に設けた請求項1記載の弁装置。
【請求項3】
上記方向切換弁および再生弁にはスプールを備え、上記スプールに形成した環状凹部には、その環状凹部が上記各ポート側に開く方向に対して前方となるエッジ部分に制御ノッチを形成した請求項1または2記載の弁装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2006−132699(P2006−132699A)
【公開日】平成18年5月25日(2006.5.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−323651(P2004−323651)
【出願日】平成16年11月8日(2004.11.8)
【出願人】(000000929)カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Fターム(参考)】