| 【発明の名称】 |
再生回路を有する方向制御弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】野沢 勇作
【氏名】西村 良純
【氏名】市来 伸彦
【氏名】高橋 欣也
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| 【要約】 |
【課題】流量制御用のノッチが負荷ポートに開口するスプール形式を持つ方向制御弁において、スプールの一方向操作では圧油の逆流を生じることなく再生機能を果たせ、スプールの反対方向操作でも圧油の逆流を生じないようにする。
【解決手段】逆止弁５６の弁体６０をシート弁部６０ａとピストン部６０ｂの２部分で構成し、ピストン部にシート弁部に摺動自在に嵌合するベビーピストン部６１を設け、スプール２２内のピストン部の背面側に背圧室６６を形成し、シート弁部とベビーピストン部に逆止弁の入口圧を背圧室へ誘導する油通路６７，６８を設け、スプールと摺動するシート弁部の外周部にシート弁部の背面部６３とピストン部の端面部分６２の間に逆止弁の出口圧を誘導する第２油通路６９を設け、スプールに、背圧室をスプールの一方向操作でタンクポートＴｒと連通させ、スプールの逆方向操作でその連通を遮断する第３油通路５７を設ける。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】スプールに再生用油通路を開閉する逆止弁を内蔵し、スプールの一方向操作に際してアクチュエータからの戻り油をアクチュエータに還流する再生回路を有する方向制御弁において、（ａ）前記逆止弁の弁体を、スプール内を摺動自在なシート弁部と、このシート弁部の背面側に位置し同様にスプール内を摺動自在なピストン部の２部分で構成し、ピストン部にシート弁部のシート径より小径のベビーピストン部を設け、このベビーピストン部を前記シート弁部に摺動自在に嵌合させると共に、ベビーピストン部より径方向外側のピストン部の端面部分をシート弁部の背面部に対面させ、（ｂ）スプール内の前記ピストン部の背面側に背圧室を形成し、前記シート弁部とベビーピストン部に逆止弁の入口圧を前記背圧室へ誘導する第１油通路を設け、（ｃ）スプールと摺動するシート弁部の外周部に、前記対面するシート弁部の背面部とピストン部の端面部分との間に逆止弁の出口圧を誘導する第２油通路を設け、（ｄ）スプールに、背圧室を前記スプールの一方向操作でタンクポートと連通させ、前記スプールの逆方向操作でその連通を遮断する第３油通路を設けたことを特徴とする再生回路を有する方向制御弁。
【請求項２】請求項１記載の再生回路を有する方向制御弁において、前記弁体のシート弁部のシート径をｄ１、前記ピストン部のベビーピストン部の直径をｄ２、前記シート弁部の外周部の直径をｄ３とすると、ｄ１＜ｄ３、ｄ２＜ｄ１であることを特徴とする再生回路を有する方向制御弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は再生回路を有する方向制御弁に係わり、特に自重によるネガティブな荷重が作用する作業を行う油圧ショベル等の建設機械に用いる再生回路を有する方向制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】油圧ショベルで自重によるネガティブな荷重が作用する作業例として地表の転圧作業がある。この転圧作業では、図４に示すように、ブーム１００を下げてアーム１０１の先端に設けられているバケット１０２の背中を地表に当てる。この転圧作業で、バケット１０２の背中が地表に当たる前のブーム１００の下げ操作の初期では、ブーム１００，アーム１０１，バケット１０２からなる作業フロントの自重がネガティブな荷重としてブームシリンダ１０に作用し、ブームシリンダ１０のロッド１０ａはこのネガティブな荷重により強制的に押し下げられ下降しようとする。このとき、油圧ポンプからブームシリンダ１０のロッド側に送られる油量がロッド１０ａの下降速度対応の油量より多いと、ロッド１０ａが実線矢印アで示すように下向きの力を受けると同時に、シリンダチュウブ１０ｂは破線矢印イで示すように上向きの力を受ける。ここで、シリンダチュウブ１０ｂはショベル本体とピン結合されているので、シリンダチュウブ１０ｂに上向きの力が働くと、この力で実線矢印ハで示すようにショベル本体の前部が浮き上がり、操作性の悪化を招く。
【０００３】この問題を無くすにはブームシリンダ１０のロッド側に油圧ポンプから圧油を送らなければよいが、転圧作業では、ブーム１００が下がりバケット１０２が地表に当たった後は、ブームシリンダ１０を油圧ポンプからの圧油で縮め、バケット１０２を地表に押し付ける必要があるので、ロッド側に圧油が送られないと転圧できない。
【０００４】このような問題を解決するため、ブーム下げの初期はブームシリンダ１０のボトム側からタンクへ戻される油の一部をブームシリンダ１０のロッド側へ還流し、ブーム下げ速度が一定になったら油圧ポンプからもブームシリンダ１０のロッド側へ圧油を送る再生回路を有する方向制御弁が提案されている。
【０００５】図５にクローズドセンター型のロードセンシング用の弁の従来例を説明する。この方向制御弁は実開平５−８１５０９号公報に記載のものである。
【０００６】図５において、方向制御弁２０１のスプール２１１を図示右方へ動かすと、ブーム下げの初期はブームシリンダ１０のボトム側１１の圧油は方向制御弁１の負荷ポート２０６からタンクポート２０８へ還流されると同時に、再生ポート２１６から逆止弁２１８を介して再生利用油通路２１７から負荷ポート２０７へも流れ、ブームシリンダ１０のロッド側１２を充満する。また、方向制御弁２０１には２つのポンプポート２０２，２０３が設けられ、スプール２１１を図示右方へ動かす時はポンプポート２０３とフィーダポート２０５とが連通する。従って、負荷ポート２０６と再生ポート２１６間の流量制御用ノッチとポンプポート２０３とフィーダポート２０５間の流量制御用ノッチとの関係を調節することにより、油圧ポンプからの圧油の供給を遅らせ、ブーム下げ速度が一定になったら油圧ポンプからもブームシリンダ１０のロッド側へ圧油を送ることができる。
【０００７】バケット１０２が地表に接し転圧する時は、ブームシリンダ１０の動きは止まり、ボトム側１１の圧力は下がり、逆にロッド側１２の圧力が高くなるが、逆止弁２１８の働きで圧油が逆流することは無い。
【０００８】スプール２１１を左方へ動かしブームを上げる時は、油圧ポンプの圧油がポンプポート２０２からフィーダポート２０４へ流れ、ブームシリンダ１０のボトム側１１に供給され、ブームシリンダ１０のロッド側１２の圧油は方向制御弁２０１の負荷ポート２０７からタンクポート２０９へ還流される。このとき、負荷ポート２０６と再生ポート２１６間は遮断されるため、誤動作することは無い。
【０００９】次に、センターバイパス油通路を有する、所謂オープンセンター型の方向制御弁の従来例を図６により説明する。これは実機への適用例である。
【００１０】図６において、油圧ポンプ２０からの吐出油はポンプポートＰに供給され、ポンプポートＰの下流側は方向制御弁２１Ａ内でセンターバイパスポートＰｂとパラレルポートＰｐに分岐している。センターバイパスポートＰｂは更に右左のバイパスポートＰｂｒ，Ｐｂｌに分岐し、パラレルポートＰｐは更に右左のフィーダ通路Ｆｒ，Ｆｌに分岐し、ポートＰｐと通路Ｐｐｒ，Ｐｐｌの間にはホールドチェツキ弁２３が配置されている。
【００１１】また、弁本体２１ａのスプール２２Ａが摺動するスプール穴の周囲には、図示右側からランド１、その隣に右側タンクポートＴｒ、ランド２、その隣に右側負荷ポートＡａ、ランド３、その隣に右側フィーダポートＰｐｒ、中央のセンターバイパスポートＰｂ，Ｐｂｒ，Ｐｂｌを挟んで左側に左側フィーダポートＰｐｌ、その隣にランド４、その隣に左側負荷ポートＢａ、ランド５、その隣に左側タンクポートＴｌ、及びランド６が形成されている。
【００１２】スプール２２Ａは右左の負荷ポートＡａ，Ｂａの部分に大径部７を有し、ランド３，４の部分にメータインの流量制御用のノッチ２２ａ，２２ｂが形成され、ランド２，５の部分にメータアウトの流量制御用のノッチ２２ｃ，２２ｄが形成され、右左のフィーダポートＰｐｒ，Ｐｐｌ部、タンクポートＴｒ，Ｔｌの部分は小径部８となっている。ランド３，４の部分のノッチ２２ａ，２２ｂ及びランド２，５の部分のノッチ２２ｃ，２２ｄは、それぞれ、スプール２２Ａの小径部８部分でフィーダポートＰｐｒ，Ｐｐｌ及びタンクポートＴｒ，Ｔｌに開口している。
【００１３】図示の位置からスプール２２Ａを左方へ移動した時ブームシリンダ１０を下げ動作させる場合は、負荷ポートＡａをブームシリンダ１０のボトム側１１に、負荷ポートＢａをブームシリンダ１０のロッド側１２に接続する。スプール２２Ａを左方へ移動すると、ランド２部分のノッチ２２ｃがポートＡａとポートＴｒを接続し、ランド４部分のノッチ２２ｂがポートＰｐｌとポートＢａを接続する。
【００１４】なお、ブームシリンダ１０のボトム側１１の配管中に設けられた逆止弁１６はリモートコントロール弁１５の油圧信号で動作する落下防止用のアンチドリフト弁である。
【００１５】また、方向制御弁２１Ａには次のように再生回路が設けられている。
【００１６】スプール２２Ａ内に軸方向の油通路３２が設けられ、ランド２の部分に油通路３２に直角の径方向の油通路３０、ランド１の部分に同様の油通路３１が設けられ、この間に逆止弁２４を配置する。また、ランド４の部分に径方向の油通路３３が設けられ、油通路３２と３３の間に逆止弁２５を配置する。
【００１７】スプール２２Ａを図示左方へ移動すると、ブームシリンダ１０のボトム側１１からの圧油は負荷ポートＡａに戻って来て、ランド２の部分のノッチ２２ｃを介してタンクポートＴｒに流れると同時に、油通路３０から油通路３２に誘導された圧油はその一部が逆止弁２４、油通路３１を介してタンクポートＴｒへ還流し、残りが逆止弁２５、油通路３３を介して負荷ポートＢａへと流れ、ブームシリンダ１０のロッド側１２に再生する。この状態でブームシリンダ１０のロッド側１２が高圧になっても、逆止弁２５の働きで、ポートＢａに流入した油圧ポンプ２０の吐出油がポートＡａ側へ逆流することは無い。
【００１８】また、ブーム上げで操作スプール２２Ａを図示右方へ操作したとき、油通路３３がフィーダポートＰｐｌに接続され、油通路３０がタンクポートＴｒに接続されるが、逆止弁２５の働きでフィーダポートＰｐｌの圧油（油圧ポンプ２０の吐出油）がタンクポートＴｒに逆流することも無い。
【００１９】ところで、オープンセンター型の方向制御弁には、弁本体内を摺動するスプールに二種類あり、１つは上述した図６に示すタイプであり、もう１つは図７に示すタイプである。
【００２０】図６に示すスプール２２Ａは、上述したように右左の負荷ポートＡａ，Ｂａの部分に大径部７を有し、ランド３，４の部分のノッチ２２ａ，２２ｂ及びランド２，５の部分のノッチ２２ｃ，２２ｄは、それぞれ、スプール２２Ａの小径部８部分でフィーダポートＰｐｒ，Ｐｐｌ及びタンクポートＴｒ，Ｔｌに開口している。一方、図７のスプール２２Ｂは右左の負荷ポートＡａ，Ｂａの部分が小径部８Ｂとなっており、ランド３，４の部分のノッチ２２ａ，２２ｂ及びランド２，５の部分のノッチ２２ｃ，２２ｄは、共にそれぞれ、その小径部８Ｂの部分で負荷ポートＡａ又はＢａに開口している。
【００２１】図７に示すものは、図示の位置からスプール２２Ｂを左方へ移動した時ブームシリンダ１０を下げ動作させる場合は、図６に示すのとは逆に、負荷ポートＢをブームシリンダ１０のボトム側１１に、負荷ポートＡをブームシリンダ１０のロッド側１２に接続する。スプール２２Ｂを左方へ移動すると、ランド３部分のノッチ２２ａがポートＰｐｒとポートＡａを接続し、ランド５部分のノッチ２２ｄがポートＢａとポートＴｌを接続する。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】以上のようにクローズドセンター型の方向制御弁及びオープンセンター型の方向制御弁共に、再生機能を付加したものが公知である。
【００２３】しかし、図５に示したクローズドセンター型の方向制御弁の場合は、スプール１１内の中心部分は負荷圧検出通路（図示せず）を設けるなどして、既に負荷圧検出用に利用されているため、再生用にスプール１１内の中心部分を利用することはできない。このため、図示のように再生用の油通路１７は弁本体に設けなければならず、機器の簡素化の点で問題がある。
【００２４】オープンセンター型の方向制御弁の場合、このような制約はない。このため、図６に示したようにスプール内の中心部分を再生用の油通路３２として利用でき、クローズドセンター型に比べ機器を簡素化できる。
【００２５】しかし、前述したように、オープンセンター型の方向制御弁はスプールの設計の仕方で二種類に別れ、図７に示すタイプ、即ち流量制御用のノッチ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが負荷ポートＡａ又はＢａに開口するスプール形式を持つタイプの方向制御弁２１Ｂに図６の方向制御弁２１Ａと同様の再生回路を設けようとすると問題が生じる。
【００２６】図７に図６の方向制御弁２１Ａと同様の再生回路を設けた場合を仮定し、その状態を二点鎖線で示す。スプール２２Ｂ内に軸方向の油通路３２が設けられ、ランド４の部分に油通路３２に直角の径方向の油通路３０を、ランド５の部分に同様の油通路３１が設けられ、この間に逆止弁２４を配置する。また、ランド２の部分に油通路３２に直角の径方向の油通路３３が設けられ、油通路３２と油通路３３間に逆止弁２５を配置する。
【００２７】スプール２２Ｂを図示左方へ移動したブーム下げ操作では図６の場合と同じになり、特に問題はない。即ち、ブームシリンダ１０のボトム側１１からの戻り油がブームシリンダ１０のロッド側１２に再生されると共に、ロッド側１２が高圧になっても圧油の逆流を生じない。しかし、スプール２２Ｂを図示右方へ移動するブーム上げの操作で油通路３０がフィーダポートＰｐｌに接続されると、油通路３３もタンクポートＴｒと接続するため、フィーダポートＰｐｌに供給された油圧ポンプ２０の吐出油が油通路３０，３２，３３を介し、タンクポートＴｒよりタンクへ逃げてしまう。このため、ブームシリンダ１０のボトム側に圧油が供給できず、ブーム上げが行えない。
【００２８】ブームの方向制御弁に図６に示すタイプのものを用いれば、そのような問題は生じない。しかし、油圧ショベル等の建設機械では、ブーム、アーム、バケット等の複数の非駆動部材の方向制御弁が多連弁の形で配置されている。この場合、方向制御弁を図７のタイプとした多連弁でブームの方向制御弁だけ図６に示すタイプのものを用いることは、スプールの図示左方の操作でブーム下げを行えるようにするためブームシリンダと弁をつなげる２つの配管を逆にする必要がある。即ち、図７のタイプの方向制御弁ではブームシリンダ１０のロッド側配管を負荷ポートＡに接続し、ボトム側配管を負荷ポートＢ接続していたのを、図６のタイプの方向制御弁ではブームシリンダ１０のロッド側配管を負荷ポートＢに接続し、ボトム側配管を負荷ポートＡ接続する必要がある。このように負荷ポートＡ，Ｂにつなげる配管が逆になると、配管の接続作業が煩雑で間違い易くなる。また、多連弁の中にあってブーム以外の方向制御弁（図７のタイプ）ではスプール２２Ｂを図示左方へ操作すると負荷ポートＡから圧油が流出するのに、ブームの方向制御弁（図６のタイプ）のみが負荷ポートＢから圧油が流出することになり、サービス、点検等でも混乱を招く恐れがある。
【００２９】図７のタイプでもランド２を十分長く取れば、油通路３３がタンクポートＴｒと接続する恐れは無くなる。しかし、ランド２の部分にあるノッチ２２ｃが長くなり、ランド２の部分のスプール形状の再検討が必要になるのみで無く、多連弁においてブーム用の方向制御弁のみタンクポートＴｒの位置が異なると、タンクポートＴｒの接続に関しても再検討が必要になる。
【００３０】本発明の目的は、流量制御用のノッチが負荷ポートに開口するスプール形式を持つ方向制御弁であって、スプールの一方向操作では圧油の逆流を生じることなく再生機能を果たせ、スプールの反対方向操作でも圧油の逆流を生じない再生回路を有する方向制御弁を提供することである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明は、スプールに再生用油通路を開閉する逆止弁を内蔵し、スプールの一方向操作に際してアクチュエータからの戻り油をアクチュエータに還流する再生回路を有する方向制御弁において、（ａ）前記逆止弁の弁体を、スプール内を摺動自在なシート弁部と、このシート弁部の背面側に位置し同様にスプール内を摺動自在なピストン部の２部分で構成し、ピストン部にシート弁部のシート径より小径のベビーピストン部を設け、このベビーピストン部を前記シート弁部に摺動自在に嵌合させると共に、ベビーピストン部より径方向外側のピストン部の端面部分をシート弁部の背面部に対面させ、（ｂ）スプール内の前記ピストン部の背面側に背圧室を形成し、前記シート弁部とベビーピストン部に逆止弁の入口圧を前記背圧室へ誘導する第１油通路を設け、（ｃ）スプールと摺動するシート弁部の外周部に、前記対面するシート弁部の背面部とピストン部の端面部分との間に逆止弁の出口圧を誘導する第２油通路を設け、（ｄ）スプールに、背圧室を前記スプールの一方向操作でタンクポートと連通させ、前記スプールの逆方向操作でその連通を遮断する第３油通路を設けたものとする。
【００３２】このように逆止弁の弁体をシート弁部とピストン部の２部分で構成し、シート弁部の背面部とピストン部の端面部分との間に第２通路を介して逆止弁の出口圧を誘導すると共に、背圧室に関連して第１油通路及び第３油通路を設けスプールの操作方向に応じて背圧室の圧力を調整することにより、必要なときのみ逆止弁を開弁し、逆流を生じることなく適切な再生機能を果たせる。
【００３３】即ち、スプールを上記一方向に操作したときは、背圧室は第３油通路を介してタンクポートに連通するため、ベビーピストン部に設けられた第１油通路の絞り効果で背圧室の圧力はタンクポートの圧力となる。このとき、逆止弁の入口圧Ｐ１≧逆止弁の出口圧Ｐ２であると、シート弁部のシート径部分に作用する逆止弁の入口圧とシート弁部の背面部に導かれた逆止弁の出口圧とにより生じる油圧力は開弁方向の力となり、ピストン部の端面部分に導かれた逆止弁の出口圧とピストン部の背面部に作用する背圧室の圧力とにより生じる油圧力も開弁方向の力となり、アクチュエータからの戻り油は逆止弁を介して再生する。逆止弁の入口圧Ｐ１＜逆止弁の出口圧Ｐ２になると、シート弁部のシート径部分に作用する逆止弁の入口圧とシート弁部の背面部に導かれた逆止弁の出口圧とにより生じる油圧力は閉弁方向の力となり、逆止弁は閉弁し、圧油の逆流は生じない。
【００３４】スプールを逆方向に操作したときは、逆止弁の出口がタンクポートに接続されても、第３油通路による背圧室とタンクポートの連通は遮断され、背圧室の圧力は逆止弁の入口圧に等しくなるため、逆止弁全体に働く油圧力は閉弁方向の力となり、圧油の逆流は生じない。
【００３５】上記油圧力の関係を得るために所定の面積関係が必要であり、前記弁体のシート弁部のシート径をｄ１、前記ピストン部のベビーピストン部の直径をｄ２、前記シート弁部の外周部の直径をｄ３とすると、ｄ１＜ｄ３、ｄ２＜ｄ１に設定すればよい。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００３７】図１において、２１は本実施形態による再生機能を有する方向制御弁であり、この方向制御弁２１は、油圧ポンプ２０からの吐出油が供給されるポンプポートＰと、ブームシリンダ１０に圧油を給排する負荷ポートＡ，Ｂとを形成した弁本体２１ａを有し、ポンプポートＰの下流側は弁本体２１ａ内でセンターバイパスポートＰｂとパラレルポートＰｐに分岐し、センターバイパスポートＰｂは更にタンクＴにつながる右左のバイパスポートＰｂｒ，Ｐｂｌへと分岐し、パラレルポートＰｐは更に右左のフィーダ通路Ｆｒ，Ｆｌへと分岐し、パラレルポートＰｐとフィーダ通路Ｆｒ，Ｆｌの間にはホールドチェッキ弁２３が配置されている。
【００３８】また、弁本体２１ａにはスプール穴２１ｂが形成され、このスプール穴２１ｂにスプール２２が挿入されている。スプール穴２１ｂの周囲には、上記バイパスポートＰｂ及びＰｂｒ，Ｐｂｌが形成されると共に、これを中央に挟んで図示右側に、右側からランド１、タンクＴにつながる右側タンクポートＴｒ、ランド２、負荷ポートＡにつながる右側負荷ポートＡａ、ランド３、フィーダ通路Ｆｒにつながる右側フィーダポートＰｐｒが形成され、バイパスポートＰｂ及びＰｂｒ，Ｐｂｌの図示左側に、フィーダ通路Ｆｌにつながる左側フィーダポートＰｐｌ、ランド４、負荷ポートＢにつながる左側負荷ポートＢａ、ランド５、タンクＴにつながる左側タンクポートＴｌ、及びランド６が順次形成されている。
【００３９】スプール２２は右左のタンクポートＴｒ，Ｔｌの部分に大径部７を有し、右左の負荷ポートＡａ，Ｂａ及びフィーダポートＰｐｒ，Ｐｐｌの部分は小径部８Ｂ，８となっており、スプール２２のランド３，４の部分にメータインの流量制御用のノッチ２２ａ，２２ｂが形成され、スプール２２のランド２，５の部分にメータアウトの流量制御用のノッチ２２ｃ，２２ｄが形成され、ランド３，４の部分のノッチ２２ａ，２２ｂ及びランド２，５の部分のノッチ２２ｃ，２２ｄはそれぞれ小径部８Ｂ，８Ｂ部分で負荷ポートＡａ，Ｂａに開口している。
【００４０】負荷ポートＡはブームシリンダ１０のロッド側１２に接続され、負荷ポートＢはブームシリンダ１０のボトム側１１に接続されている。図示の位置からスプール２２を左方へ移動すると、ランド３の部分のノッチ２２ａがフィーダポートＰｐｒと負荷ポートＡａを接続し、ランド５の部分のノッチ２２ｄが負荷ポートＢａとタンクポートＴｌを接続し、ブームシリンダ１０の縮み方向に圧油が給排され、ブーム下げ動作させる。逆にスプール２２を図示右方に移動すると、ランド４の部分のノッチ２２ｂがフィーダポートＰｐｌと負荷ポートＢａを接続し、ランド２の部分のノッチ２２ｃが負荷ポートＡａとタンクポートＴｒを接続し、ブームシリンダ１０の伸び方向に圧油が給排され、ブーム上げ動作させる。
【００４１】１５はリモートコントロール弁であり、このリモートコントロール弁１５を油圧信号Ｐａが生じるよう操作すると、スプール２２は図示左方に移動し、油圧信号Ｐｂが生じるよう操作すると、スプール２２は図示右方に移動する。ブームシリンダ１０のボトム側１１の配管には、リモートコントロール弁１５の油圧信号Ｐａで動作する落下防止用のアンチドリフト弁としての逆止弁１６が設けられている。
【００４２】また、方向制御弁２１には再生回路５０が組み込まれている。この再生回路５０は、スプール２２内に設けられた軸方向の油通路５１と、ランド４の部分に油通路５１に直角に設けられた径方向の油通路５２と、ランド５の部分に同様に油通路５１に直角に設けられた径方向の油通路５３と、油通路５１，５２と油通路５３との間に設けられ、油通路５３から油通路５１，５２に向かう圧油の流れを阻止する逆止弁５４と、ランド２の部分に油通路５１に直角に設けられた径方向の油通路５５と、油通路５１と油通路５５との間に設けられた逆止弁５６と、ランド１の部分に設けられ、逆止弁５６の背圧室６６（後述）に開口する径方向の油通路５７とを有している。
【００４３】逆止弁５６は、油通路５１の圧力（逆止弁５６の入口圧）をＰ１、油通路５５の圧力（逆止弁５６の出口圧）をＰ２とすると、スプール２２を図示左方に移動したときは、Ｐ１≧Ｐ２で開弁し、Ｐ１＜Ｐ２になると閉弁し、スプール２２を図示右方に移動したときは、Ｐ１≧Ｐ２になっても開弁しないように構成されている。以下、逆止弁５６の詳細を図２により説明する。
【００４４】図２において、逆止弁５６は弁体６０を有し、この弁体６０は、直径ｄ１のシート径を持ちかつスプール２２内を摺動自在な直径ｄ３（＞ｄ１）の摺動部を持つシート弁部６０ａと、このシート弁部６０ａの背面側に位置し同様にスプール２２内を摺動自在な直径ｄ３の摺動部を持つピストン部６０ｂの２部分で構成されている。ピストン部６０ｂにはシート弁部６０ａのシート径ｄ１より小さな直径ｄ２を持つベビーピストン部６１が設けられ、このベビーピストン部６１がシート弁部６０ａに摺動自在に嵌合され、ピストン部６０ｂのベビーピストン部６１より径方向外側の端面部分６２はシート弁部６０ａの背面部６３に接触可能に対面させ、かつピストン部６０ｂのベビーピストン部６１とシート弁部６０ａとの間に受圧室６４を形成している。また、スプール２２内のピストン部６０ｂの背面側には背圧室６６が形成され、シート弁部６０ａの中心部には逆止弁５６の入口圧を受圧室６４に導く油通路６７が形成され、ピストン部６０ｂのベビーピストン部６１の中心部には受圧室６４の圧力（逆止弁５６の入口圧）を背圧室６６へ誘導する軸方向の絞り通路６８が形成されている。
【００４５】更に、スプール２２と摺動するシート弁部６０ａの摺動部には上記ピストン部６０ｂの端面部分６２とシート弁部６０ａの背面部６３との間に逆止弁５６の出口圧を誘導する溝状の油通路６９が形成され、ピストン部６０ｂの端面部分６２には油通路６９からの圧力を端面部分６２とシート弁部６０ａの背面部６３との間に確実に導く放射溝６２ａが形成されている。７０は非操作時弁体６０を閉位置に保持する弱いバネである。
【００４６】スプール２２のランド１の部分には上記の油通路５７が形成されている。この油通路５７は、スプール２２を図示左方に移動したときは背圧室６６をタンクポートＴｒに連通させ、スプール２２を図示右方に移動したときはランド１でその連通を遮断される。
【００４７】逆止弁５６の動作の詳細を説明する。
【００４８】シート弁部６０ａのシート径ｄ１の部分の面積をＡ１、ベビーピストン部６１の直径ｄ２の面積をＡ２、ピストン部６０ｂの直径ｄ３の背圧室２８側の端面の面積をＡ３とし、油通路５１の圧力及び負荷ポートＡの圧力を上記のようにＰ１，Ｐ２とし、背圧室６６の圧力をＰ３とする。
【００４９】シート弁部６０ａに作用する油圧力Ｆａは、受圧室６４の圧力が油通路５１の圧力と同じＰ１であるので、 Ｆａ＝（Ａ１−Ａ２）（Ｐ１−Ｐ２） …（１）
と計算され、ピストン部６０ｂに作用する油圧力Ｆｂは、 Ｆｂ＝（Ａ３−Ａ２）（Ｐ２−Ｐ３）＋Ａ２（Ｐ１−Ｐ３） …（２）
と計算される。
【００５０】スプール２２を図示左方へ移動した時は、前述したようにフィーダポートＰｐｒがノッチ２２ａを介して負荷ポートＡａに接続されると共に、油通路５５が負荷ポートＡａに接続され、更に背圧室６６は油通路５７を介してタンクポートＴｒに接続される。このときブーム下げ操作の初期でＰ１≧Ｐ２であるとすると、シート弁部６０ａに作用する上記（１）式の油圧力Ｆａ＝（Ａ１−Ａ２）（Ｐ１−Ｐ２）は図示右方の力となり、シート弁部６０ａに開弁方向に作用する。また、このとき、ベビーピストン部６１に設けられた絞り通路６８の絞り効果で背圧室６６の圧力Ｐ３はタンクポートＴｒの圧力Ｐｔ（ほぼ０）となり、かつブーム下げ操作時はＰ２＝Ｐｔとみなせるので、ピストン部６０ｂに作用する上記（２）式の油圧力Ｆｂは、Ｆｂ＝Ａ２（Ｐ１−Ｐｔ）となり、ピストン部６０ｂを図示右方へ動かす。このためシート弁部６０ａ上記開弁方向の油圧力Ｆａにより開弁し、ブームシリンダ１０のボトム側１１から油通路３２に誘導された圧油はその一部が逆止弁５４、油通路５３を介してタンクポートＴｌへ還流し、残りが逆止弁５６、油通路５５を介して負荷ポートＡａへと流れ、ブームシリンダ１０のロッド側１２に再生する。
【００５１】一方、この状態でバケット１０２が地表に接し、Ｐ２＞Ｐ１になると、シート弁部６０ａに作用する上記（１）式の油圧力Ｆａ＝（Ａ１−Ａ２）（Ｐ１−Ｐ２）は図示左方の閉弁方向の力となり、シート弁部６０ａは閉弁する。このとき、油通路５１の圧力Ｐ１は、Ｐ１＝Ｐｔとみなせるので、ピストン部６０ｂに働く上記（２）式の油圧力Ｆｂは、Ｆｂ＝（Ａ３−Ａ２）（Ｐ２−Ｐｔ）
となり、依然として右方を向いている。このため、ブームの下げ操作でバケットが地表に達しＰ２＞Ｐ１になっても、シート弁部６０ａが閉じるので、逆流の恐れは無い。
【００５２】次に、スプール２２を図示右方へ移動しブームの上げ操作を行うときは、上記のように負荷ポートＡａがノッチ２２ｃを介してタンクポートＴｒに接続されると共に、油通路５５もタンクポートＴｒに接続され、Ｐ２＝Ｐｔとなる。一方、このとき油通路５７はランド１で閉じられ、Ｐ３＝Ｐ１となる。このため、シート弁部６０ａに作用する上記（１）式の油圧力Ｆａは、Ｆａ＝（Ａ１−Ａ２）（Ｐ１−Ｐｔ）
の図示右方の力となり、シート弁部６０ａに開弁方向に作用する。しかし、ピストン部６０ｂに作用する上記（２）式の油圧力Ｆｂは、Ｆｂ＝（Ａ３−Ａ２）（Ｐｔ−Ｐ１）
の図示左方の閉弁方向の力となり、両者の合計の油圧力（逆止弁２５全体に働く油圧力）Ｆは、Ｆ＝Ｆａ＋Ｆｂ＝−（Ａ３−Ａ１）（Ｐ１−Ｐｔ）
となる。この時のＰ１は油圧ポンプ２０の吐出圧であり、油圧力Ｆは逆止弁５６を閉じる図示左方の力となり、油圧ポンプ２０の吐出圧がタンクへ還流されることは無い。
【００５３】図３に比較例として、本発明の逆止弁に係わる基本的な弁構造を示す。図３（イ）の逆止弁８０Ａは弁体８１ａに油通路６８ａを設け、背圧室８２をこの油通路６８ａを介して油通路５５（逆止弁の出口側）と接続したものである。スプール２２を図示左方へ移動した時、背圧室８２の圧力Ｐ３は油通路５５の圧力Ｐ２となるので、Ｐ１≧Ｐ２であれば弁体８１ａは開弁し、油通路５１の圧油は油通路５５を介して負荷ポートＡａに流れ、負荷ポートＡａ側の圧力が高くなりＰ２＞Ｐ１になると、弁体８１ａは閉じる。しかし、スプール２２を図示右方へ移動した時に油通路５５とタンクポートＴｒが接続すると、背圧室８２の圧力Ｐ３もタンクポートＴｒの圧力Ｐｔとなり、弁体８１ａは開弁し、油圧ポンプの吐出油がタンクへ流れてしまう。
【００５４】図３（ロ）の逆止弁８０Ｂは、図３（イ）の逆止弁８０Ａが油通路６８ａを介して背圧室８２を逆止弁の出口側と接続したのに対し、油通路６８ｂを介し逆止弁の入口側である油通路５１と背圧室８２を接続したものである。この構造の場合、Ｐ１≧Ｐ２で背圧室８２の圧力Ｐ３が常に油通路５１の圧力Ｐ１と等しいと弁体８１ｂは閉状態のままであるので、弁体８１ｂの開閉用にスプール２２のランド１の部分に油通路５７が用意されている。スプール２２を図示左方へ移動した時、背圧室８２の圧力Ｐ３はタンクポートＴｒの圧力Ｐｔとなるため、弁体８１ｂは開弁し、スプール２２を図示右方へ移動した時は背圧室８２の圧力Ｐ３は油通路５１の圧力Ｐ１になるため、弁体８１ｂは閉じる。しかし、スプール２２を図示左方へ移動した時、負荷ポートＡａの圧力が高くなりＰ２＞Ｐ１になっても、背圧室８２の圧力Ｐ３はタンクポートＴｒの圧力Ｐｔのままなので、弁体８１ｂも開いたままとなる。
【００５５】本実施形態では、図３（ロ）の逆止弁８０Ａの閉じ状態を基本とし、その開閉はスプール２２の操作方向を検出する油通路５７を利用し、図３（イ）の逆止弁８０Ｂの出口圧（油通路５５の圧力）Ｐ２を弁体に作用させるため、逆止弁の弁体をシート部６０ａとピストン部６０ｂとに２分割したものである。これにより、上記のように逆止弁の出口圧（油通路５５の圧力）Ｐ２が入口側の油通路５１の圧力Ｐ１より高くなっても、シート弁部６０ａは閉じるため、一連の動作に対し誤動作の恐れが無くなる。このように弁体を２分割しても、シート弁部６０ａは外周に摺動部６９を持つ構造としたため、シート弁部６０ａと油通路５１との同軸性が確保され、シート弁部６０ａの良好なシート性を維持できる。
【００５６】
【発明の効果】本発明によれば、逆止弁の弁体をシート弁部とピストン部の２部分で構成し、シート弁部の背面部とピストン部の端面部分との間に第２通路を介して逆止弁の出口圧を誘導すると共に、背圧室に関連して第１油通路及び第３油通路を設けスプールの操作方向に応じて背圧室の圧力を調整できるようにしたので、流量制御用のノッチが負荷ポートに開口するスプール形式を持つ方向制御弁であっても、スプールの一方向操作では圧油の逆流を生じることなく再生機能を果たせ、スプールの反対方向操作でも圧油の逆流を生じることがなくなる。このため、油圧ショベルのブームの方向制御弁にあっては、ブームの下げ操作の再生機能を逆流の恐れ無く達成でき、かつブームの上げ操作も同様に逆流の恐れ無く達成できる。
【００５７】また、流量制御用のノッチが負荷ポートに開口するスプール形式を持つ多連弁において、再生機能を付与する方向制御弁のみランドの寸法を変更したり、スプール形式を変更する必要がなく、容易に再生機能を付加できると共に、配管の接続作業が煩雑になったり、サービス、点検等で混乱を招く恐れもない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５５２２
【氏名又は名称】日立建機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）２月１８日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】春日 讓
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２３０３７５ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）８月２７日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３５８３４ |
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