| 【発明の名称】 |
方向切換弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】米山 伸一
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| 【要約】 |
【課題】中立状態において、ポンプ通路からアクチュエータ通路に油が漏洩することによるアクチュエータの誤動作を防止すると共に中立位置から切換位置までの反応が速いものとすること。
【解決手段】スプール孔32と、ポンプ通路26と、タンク通路29と、アクチュエータ通路27と、スプール22と、スプールに形成された切欠部30と、スプールの中立時に、ポンプ通路とアクチュエータ通路との間を遮断するスプールの第１外径部35及びタンク通路とアクチュエータ通路との間を遮断するスプールの第２外径部34とを備えた方向切換弁20において、スプールの中立時に、アクチュエータ通路の圧力がアクチュエータの負荷圧よりも低くなるように、第２外径部と前記スプール孔の内周との隙間43を第１外径部とスプール孔の内周との隙間よりも大きくする。アクチュエータ通路にカウンターバランス弁、もしくはパイロット型逆止弁を設ける。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 弁本体に形成されたスプール孔と、前記スプール孔に開口しポンプに連通するポンプ通路と、前記スプール孔に開口しタンクに連通するタンク通路と、前記ポンプ通路と前記タンク通路との間で前記スプール孔に開口しアクチュエータに連通するアクチュエータ通路と、前記スプール孔に挿入さるスプールと、前記スプールに形成され前記スプールを一方に移動させたときに前記ポンプ通路と前記アクチュエータ通路とを連通するとともに前記スプールを他方に移動させたときに前記タンク通路と前記アクチュエータ通路とを連通する切欠部と、前記スプールの中立時に、前記スプール孔の内周と接して前記ポンプ通路と前記アクチュエータ通路との間を遮断する前記スプールの第１外径部及び前記スプール孔の内周と接して前記タンク通路と前記アクチュエータ通路との間を遮断する前記スプールの第２外径部とを備えた方向切換弁において、前記スプールの中立時に、前記アクチュエータ通路の圧力が前記アクチュエータの負荷圧よりも低くなるように、前記第２外径部と前記スプール孔の内周との隙間を前記第１外径部と前記スプール孔の内周との隙間よりも大きくしたことを特徴とする方向切換弁。
【請求項２】 前記アクチュエータ通路に前記アクチュエータへ流れる方向を順方向とするカウンターバランス弁、もしくは、前記アクチュエータへ流れる方向を順方向とするとともに外部からのパイロット信号により開弁するパイロット型逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１に記載の方向切換弁。
【請求項３】 前記スプール孔の径を単一にするとともに、前記スプール外径で第１外径部よりも第２外径部を小径にして、前記第２外径部と前記スプール孔との隙間を前記第１外径部と前記スプール孔との隙間よりも大きくしたことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の方向切換弁。
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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、アクチュエータに作動油を給排する方向切換弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の方向切換弁において、ポンプ通路に油圧が発生した場合、作動油のアクチュエータ通路側への漏洩によりアクチュエータが誤動作する恐れがある。このような誤動作を回避する技術としては、実公平６０−１４０６０号公報に記載のものがある。この技術の特徴を図４を参照して説明する。この方向切換弁１は、本体２のスプール孔に挿入されたスプール３が中立位置から軸方向に移動操作されることにより、ポンプ通路４がスプール３の切欠部１６を介してアクチュエータ通路５に接続する切換位置に、又は切欠部１７を介してアクチュエータ通路６に接続する切換位置となる。図示の状態は、方向切換弁１がポンプ通路４をアクチュエータ通路５、６に対して遮断されている中立位置である。この中立位置にあるとき、漏洩する作動油によってアクチュエータが誤動作することがないように、ポンプ通路４とアクチュエータ通路５又は６との間に流れ込んだ作動油を、スプール３に形成された円溝８、孔９、１０、１１を介して、あるいは円溝１２、孔１３、１４、１５を介して圧のないタンクに流す構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スプール３に円溝８や１２を形成するため、切欠部１６と１７の位置がポンプ通路４のスプール挿入孔に開口している位置から離れ、間隔も広くなる。このため、中立位置からアクチュエータ通路５又は６とポンプ通路４とをスプール３の切欠部１６又は１７が連通する切換位置までのスプール３の移動距離が長くなり、方向切換弁１の不感帯域が大きくなる。このように、従来のものは、円溝８、１２がないものと比べて、中立位置から切換位置までの反応が遅いという問題があった。本発明は、中立状態において、ポンプ通路からアクチュエータ通路に作動油が漏洩することに起因するアクチュエータの誤動作を防止するとともに、従来のものより、中立位置から切換位置までの反応が速い方向切換弁を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の手段は、弁本体に形成されたスプール孔と、前記スプール孔に開口しポンプに連通するポンプ通路と、前記スプール孔に開口しタンクに連通するタンク通路と、前記ポンプ通路と前記タンク通路との間で前記スプール孔に開口しアクチュエータに連通するアクチュエータ通路と、前記スプール孔に挿入さるスプールと、前記スプールに形成され前記スプールを一方に移動させたときに前記ポンプ通路と前記アクチュエータ通路とを連通するとともに前記スプールを他方に移動させたときに前記タンク通路と前記アクチュエータ通路とを連通する切欠部と、前記スプールの中立時に、前記スプール孔の内周と接して前記ポンプ通路と前記アクチュエータ通路との間を遮断する前記スプールの第１外径部及び前記スプール孔の内周と接して前記タンク通路と前記アクチュエータ通路との間を遮断する前記スプールの第２外径部とを備えた方向切換弁において、前記スプールの中立時に、前記アクチュエータ通路の圧力が前記アクチュエータの負荷圧よりも低くなるように、前記第２外径部と前記スプール孔の内周との隙間を前記第１外径部と前記スプール孔の内周との隙間よりも大きくしたことを特徴とする（請求項１）。
【０００５】この手段によれば、第１外径部とスプール孔の内周との隙間からアクチュエータ通路に油が漏れ込んでも、アクチュエータ通路の圧力がアクチュエータの負荷圧よりも低くなるように、第２外径部とスプールの内周との隙間から油を流出させるから、従来のようにスプールに円溝を設けることなく、前記漏洩によるアクチュエータの誤作動を防止する。さらに、切欠部の位置をポンプ通路側に近づけることができ、不感帯を従来のものよりも短くして、中立位置からスプールの切換位置までのスプールの移動距離を短くでき、応答を速くすることができる。
【０００６】前記アクチュエータ通路に前記アクチュエータへ流れる方向を順方向とするカウンターバランス弁、もしくは、前記アクチュエータへ流れる方向を順方向とするとともに外部からのパイロット信号により開弁するパイロット型逆止弁を設けた構成とするのがよい（請求項２）。この構成によれば、中立時にアクチュエータから油が流出しないから、第２外径部とスプールの隙間を、カウンターバランス弁もしくはパイロット型逆止弁が破損した場合にアクチュエータの急激な作動を防止する程度に大きくすることができる。これにより、ポンプ通路とアクチュエータ通路との圧力差が比較的大きく、この間の漏れ量が比較的多いものにも適用することができる。すなわち、ポンプ通路が比較的高圧のもの、または、アクチュエータの負荷圧が比較的低圧のものであっても、第２外径部とスプールとの隙間を大きくして、前記漏れと同量の油をアクチュエータ通路からタンク通路に流出させることができ、アクチュエータ通路が負荷圧よりも高くなることを防止できる。
【０００７】前記スプール孔の径を単一にするとともに、第１外径部よりも第２外径部を小径にして、前記第２外径部と前記スプール孔との隙間を前記第１外径部と前記スプール孔との隙間よりも大きくした構成とするのがよい（請求項３）。この構成によれば、スプール孔の内径を単一にして、すなわち異なる径に加工することなく、スプールの外径を変えて各々隙間を設定したから、加工が容易にできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１を用いて説明する。図において一部を省略してあるが、この方向切換弁２０は、単動型の油圧アクチュエータに圧油を給排する方向切換弁であって、３方３位置弁である。すなわち、ポンプからアクチュエータへの通路及びアクチュエータからタンクへの通路を遮断する中立状態と、ポンプをアクチュエータへ接続する切換状態と、アクチュエータをタンクへ接続する切換状態とを、とり得る構成のものである。
【０００９】方向切換弁２０は、弁本体２１と、スプール２２と、両側のパイロット部２３（一方は図示省略）とからなる。弁本体２１には、図示していないポンプポートに連通したポンプ通路２６、アクチュエータポート３３に連通したアクチュエータ通路２７、図示していないタンクポートに連通したタンク通路２９、スプール孔３２等を設けてあり、ポンプ通路２６、アクチュエータ通路２７、及びタンク通路２９は夫々スプール孔３２に間隔を隔てて開口している。スプール孔３２に挿入されたスプール２２には、略環状の切欠部３０、その切欠部３０の一側に第１外径部３５、他の側に第２外径部３４を設けてある。図１の状態は中立状態であり、その中立状態で第１外径部３５がポンプ通路２６とアクチュエータ通路２７との間のスプール孔３２に嵌合しており、第２外径部３４がアクチュエータ通路２７とタンク通路２９との間のスプール孔３２に嵌合している。切欠部３０は、アクチュエータ通路２７に位置する環状の溝部３７と、第２外径部３４に設けたタンク通路２９側には連通しない位置から溝部３７に達する幾つかのノッチ３８とからなる。また、第２外径部３４は第１外径部３５よりも小径に形成してあり、ポンプ通路２６からアクチュエータ通路２７への漏れ込み油量と同等以上の油量がアクチュエータ通路２７からタンク通路２９へ隙間４３を介して漏れ出ることが可能になっている。すなわち、アクチュエータ通路２７の圧力がアクチュエータの負荷圧よりも低くなるように隙間４３を決めてある。なお、第１外径部３５にもポンプ通路２６側には連通しない位置から環状の溝部３７に達する幾つかのノッチ３９を設けてある。
【００１０】パイロット部２３は、パイロット室４０に圧油をパイロットポート４１から供給することによりスプール２２を図の左方へ所定距離移動させて、切欠部３０を介してポンプ通路２６をアクチュエータ通路２７に接続する。この接続状態において、アクチュエータ通路２７とタンク通路２９との間は第２外径部３４に隣接する第１外径部３５と同じ外径であるやや太い部分が位置していて隙間４３より小さい隙間による遮断状態になっている。また、図示を省略したが、スプール２２の反対側の端部にも同様なパイロット部を設けてあり、パイロット圧を受けてスプール２２を右方へ所定距離移動させる。中立状態からスプール２２を図の右方へ移動させた時は、切欠部３０を介してアクチュエータ通路２７がタンク通路２９に接続する。
【００１１】このように構成された方向切換弁２０は、アクチュエータに圧油を給排する回路に使用すると、中立状態において、ポンプ通路２６に圧力がかかると、ポンプ通路２６からの作動油が第１外径部３５とスプール孔３２との微小な隙間からアクチュエータ通路２７側へ漏れ込む。この漏れ込んだ作動油により、アクチュエータ通路２７の圧力が上昇するが、その圧力がアクチュエータの負荷圧よりも低くなるように、第１外径部３５とスプール孔３２との微小な隙間より大きく形成された第２外径部３４とスプール孔３２との隙間４３からタンク通路２９へ、作動油を流出させる。
【００１２】これにより、ポンプ通路２６からアクチュエータ通路へ作動油が漏洩することによるアクチュエータの誤作動を防止することができる。そして、従来技術の円溝（８、又は１２）がない分だけ、スプール孔３２と第１外径部３５との接する軸方向の長さが従来に比べて短くでき、方向切換弁２０を小型化することができる。さらに、円溝がないことから切欠部３０の位置をポンプ通路側に近づけることができ、不感帯域を従来のものよりも短くして、中立位置から切換位置までのスプール２２の移動距離を短くできるから、応答を速くすることができる。また、切欠部３０を環状の溝部３７と流量を制御するノッチ３８とにより形成した構成は、円溝がない分ノッチの軸方向距離が、従来に比べて長くでき、スプールの移動距離に応じたノッチの開口面積の増加量を緩やかにできる。
【００１３】本発明の第２の実施の形態を図２、図３を用いて説明する。この実施の形態の方向切換弁２０ａは、図３に中立状態で示すように、弁本体２１ａと、スプール２２ａと、両側のパイロット部２３ａ、２４等とからなる。弁本体２１ａには、スプール孔３２、パラレル通路２５、ポンプ通路２６、アクチュエータ通路２７、第２アクチュエータ通路２８、タンク通路２９等を設けてある。図３における右側部分は第１の実施の形態と略同じ構成であり、同等部分を同一図面符号で示して説明を省略する。弁本体２１ａのスプール孔３２には、図の左側に見られるように、第２アクチュエータポート４２に連通した第２アクチュエータ通路２８が開口しており、第２アクチュエータ通路２８の前記開口左側に間隔を隔ててタンク通路２９が開口し、第２アクチュエータ通路２８の右側に間隔を隔ててポンプ通路２６が開口している。パラレル通路２５は逆止弁４４を介してポンプ通路２６に接続している。
【００１４】スプール２２ａには、切欠部３０、３１、第１外径部３５、第２外径部３４、第３外径部３６を設けてある。切欠部３０、第１外径部３５、第２外径部３４は前記と同様な構成でスプール２２ａの右側に設けてある。切欠部３１は、スプール２２ａの左側に第３外径部３６と隣合って設けてあり、環状の溝部６１と幾つかのノッチ６２で構成されている。ノッチ６２は第３外径部３６にポンプ通路２６側に連通しない位置から溝部６１に達するように設けてある。この切欠部３１の環状の溝部６１が、スプール孔３２に開口している第２アクチュエータ通路２８の部分に位置している。図３において右側のパイロット部２３ａは、前記パイロット部２３と同じであり、パイロット部２４は、図３の左側に見られるように、パイロット室５０とそのパイロットポート５１を有している。
【００１５】この方向切換弁２０ａは、図２に示すように、図３に中立状態として示した中立位置５２からスプール２２ａが左右に移動させられた切換位置５３、５４を有している。また、この方向切換弁２０ａは、図２に示すように、他の方向切換弁４５と連設されている。他の方向切換弁４５は、中立位置４６と中立位置４６からスプールが左右に移動させられた切換位置４７、４８を有している。図中４９はアンロード通路であり、切換位置４７、又は４８に切換えられたときに遮断される。方向切換弁２０ａの使用においては、例えば、アクチュエータ通路２７がアクチュエータ５５の第１室５９にアクチュエータへ油が流れる方向を順方向とするカウンターバランス弁５８を介して接続され、第２アクチュエータ通路２８がアクチュエータ５５の第２室６０に接続される。カウンターバランス弁５８は、逆止弁５６とシーケンス弁５７とを並列に接続したものである。
【００１６】図２に示すように、方向切換弁２０ａが中立位置５２にあり他の方向切換弁４５が切換位置４７にあるときは、アンロード通路４９が閉じられるため、パラレル通路２５を介して、方向切換弁２０ａのポンプ通路２６に圧がかかる。ポンプ通路に圧がかかると、図３に示すように、作動油が第１外径部３５とスプール孔３２との隙間からアクチュエータ通路２７に漏れ込む。また、ポンプ通路２６の作動油は第３外径部３６とスプール孔３２との隙間から第２アクチュエータ通路２８にも漏れ込む。このような作動油の漏洩により、アクチュエータ通路２７及び第２アクチュエータ通路２８の圧力が上昇する。この上昇したアクチュエータ通路２７、２８の圧力は、カウンターバランス弁５８の逆止弁５６を介してアクチュエータ５５の第１室５９に作用するとともに、第２アクチュエータ通路２８の圧力はアクチュエータ５５の第２室６０に作用する。しかしながら、第２外径部３４とスプール孔３２との隙間４３から作動油を流出させるため、アクチュエータ５５の第１室５９が負荷圧力以上になることはなく、上昇したアクチュエータ通路２７、２８の圧力によりアクチュエータ５５が誤作動することを防ぐ。また、第２アクチュエータ通路２８の圧力は、ポンプ通路２６とタンク通路２９の中間圧であり、カウンターバランス弁５８のシーケンス弁５７は閉弁状態を保持する。これにより、カウンターバランス弁５８がアクチュエータ５５の第１室５９からタンク通路２９への流出を阻止しており、アクチュエータ５５の第２室６０の圧力上昇によるアクチュエータ５５の誤作動も防止することができる。なお、第２アクチュエータ通路２８の圧力が、シーケンス弁５７を開弁させるまで上昇するときは、ノッチ６３をスプール２２の軸方向に延ばし、中立時に、第２アクチュエータ通路２８をタンク通路２８に連通させてもよい。
【００１７】また、このアクチュエータ５５がクレーンのブーム伸縮シリンダやブーム起伏シリンダである場合には、その一例として、ポンプ通路２６の圧力は、２１MPa、アクチュエータの負荷圧が４MPaであり、ポンプ通路２６とアクチュエータ通路２７の圧力差が比較的大きく、ポンプ通路２６からアクチュエータ通路２７に漏れ込む油量も多い。しかし、カウンターバランス弁５８を設けることにより、方向切換弁２０ａの中立状態でのアクチュエータ５５からタンク通路２９側への油の漏れを阻止するから、すなわちアクチュエータ通路２７におけるカウンターバランス弁５８のアクチュエータ５５側から方向切換弁２０ａ側への漏れを防止するから、前記漏れ込み量に対応して第２外径部３４とスプール孔３２との隙間４３を比較的大きくして、アクチュエータ５５の負荷圧以上になることを防ぎ、アクチュエータ５５の誤作動を防止できる。なお、第２外径部３４とスプール孔２２ａとの隙間４３は、カウンターバランス弁５８が故障した際に備えて、アクチュエータ５５が急激に作動しないように、アクチュエータ通路２７からタンク通路２９への油量を絞るように形成するものとする。
【００１８】以上説明したように、本発明は、単動シリンダ等の単動アクチュエータと、複動シリンダ等の複動アクチュエータとのいずれにも適用することができる。また、スプールの切り換えにパイロット圧を用いたもの示しているが、これが手動で切り換える手動操作弁であってもよい。前記第２の実施の形態において、カウンターバランス弁５８を方向切換弁２０ａから出てアクチュエータ５５に至る通路の途中に設けた構成を回路図で示したが、このカウンターバランス弁５８はこれに代えてパイロット型逆止弁を設けてもよく、また、このカウンターバランス弁５８又はパイロット型逆止弁を、方向切換弁２０ａのアクチュエータ通路２７に設けてもよい。
【００１９】
【実施例】前記実施の形態における、第１外径部３５とスプール孔３２との隙間４３は１０μｍ、第２外径部３４とスプール孔３２との隙間は２０μｍである。
【００２０】
【発明の効果】請求項１に記載の発明は、第１外径部とスプール孔の内周との隙間からアクチュエータ通路に油が漏れ込んでも、従来のようにスプールに円溝を設けることなく、漏洩によるアクチュエータの誤作動を防止できると共に、不感帯を従来のものよりも短くして中立位置からスプールの切換位置までのスプールの移動距離を短くでき、応答を速くすることができる効果を奏する。請求項２に記載の発明は、ポンプ通路が比較的高圧のもの、または、アクチュエータの負荷圧が比較的低圧のものであっても、第２外径部とスプールとの隙間を大きくして、ポンプ通路とアクチュエータ通路との間の漏れと同量の油をアクチュエータ通路からタンク通路に流出させることができ、アクチュエータ通路が負荷圧よりも高くなることを防止できる効果を奏する。請求項３に記載の発明は、スプール孔の加工が容易にできる効果を奏する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４０１９
【氏名又は名称】株式会社ナブコ
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月１５日（１９９９．１０．１５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６２９９３
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 浩 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１１６１５３（Ｐ２００１−１１６１５３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月２７日（２００１．４．２７） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２９３９１４ |
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