| 【発明の名称】 |
バルブ装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】岩崎 仁
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| 【要約】 |
【課題】チェック弁とロジック弁とが一つのバルブユニットとして組み込まれているバルブ装置において、該バルブ装置の小型化を計る。
【解決手段】ロジック弁１１とチェック弁１２とを、同軸上で軸方向移動自在に内外嵌合する構成にした。すなわちロジック弁１１の弁体内に同心的に凹部を作りこの凹部内を摺動移動可能なようにチェック弁１２の弁体を収納した。これによりロジック弁体、チェック弁体は一体的でありながら相対移動が可能となり、それぞれの機能を果すことが可能でありながらコンパクトな構成となった。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 チェック弁とロジック弁とを一つのバルブユニットに組み込んで構成されるバルブ装置において、前記チェック弁を構成する第一弁体とロジック弁を構成する第二弁体とを、同一軸上で軸方向移動自在に内外嵌合して構成したことを特徴とするバルブ装置。
【請求項２】 請求項１において、バルブ装置は、重量物の上下動を行う油圧シリンダの油圧回路に配設され、かつ、重量物の下降時におけるメータアウト制御を行う制御弁が組込まれている一方、ロジック弁は、制御弁のメータアウト制御時には油圧シリンダからの排出油路を開放するが、非制御時には該排出油路を閉鎖するものであり、またチェック弁は、重量物の上昇時における油圧シリンダへの圧油供給路を開放するが、該油路を経由しての油の排出は阻止するものであることを特徴とするバルブ装置。
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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、油圧ショベル等の作業用機械に設けられるバルブ装置の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、油圧ショベル等の作業用機械には種々のバルブ装置が設けられるが、これらバルブ装置のなかには、例えばブーム用シリンダの油圧回路に設けられる自重降下防止用のバルブ装置の如く、ブーム下降操作がなされていない状態でのブーム用シリンダからの下降側排出油路を遮断する自重降下防止用のロジック弁と、ブーム上昇時におけるブーム用シリンダへの油の流れを許容するが、逆方向の流れは阻止するチェック弁とを、一つのバルブユニットに組込んだものがある。そして、この様にロジック弁とチェック弁とが一つのバルブユニットに組込まれたバルブ装置として、従来、図５に示すごとく、バルブボディ２９内にロジック弁３０とチェック弁３１とを分散して配置したものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来のバルブ装置は、前述したようにロジック弁とチェック弁とが分散して配置されていたから、どうしてもバルブ装置が大きくなってしまうという問題がある。特に、バルブ装置が自重降下防止用のものである場合には、油圧シリンダに直付けで装着されることになるから、なるべく小型であることが要求され、ここに本発明が解決しようとする課題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、チェック弁とロジック弁とを一つのバルブユニットに組み込んで構成されるバルブ装置において、前記チェック弁を構成する第一弁体とロジック弁を構成する第二弁体とを、同一軸上で軸方向移動自在に内外嵌合して構成したものである。そして、この様にすることにより、バルブ装置の小型化を達成でき、バルブ装置が油圧シリンダに直付けされる場合等に有用である。さらに本発明のバルブ装置は、重量物の上下動を行う油圧シリンダの油圧回路に配設され、かつ、重量物の下降時におけるメータアウト制御を行う制御弁が組込まれている一方、ロジック弁は、制御弁のメータアウト制御時には油圧シリンダからの排出油路を開放するが、非制御時には該排出油路を閉鎖するものであり、またチェック弁は、重量物の上昇時における油圧シリンダへの圧油供給路を開放するが、該油路を経由しての油の排出は阻止するものである場合等に実施できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図面において、１は本発明が実施されたバルブ装置であって、該バルブ装置１は、本実施の形態では、油圧ショベルのブーム（図示せず）を揺動させるためのブームシリンダ２の油圧回路に、自重降下防止用として配設されている。
【０００６】図１に、前記ブームシリンダ２の油圧回路を示すが、該図１において、３はメインポンプ、４はパイロットポンプ、５は油タンク、６はコントロールバルブ、７はパイロットバルブ、８はブーム用操作具であって、これら各部材装置３〜８は油圧ショベルの上部旋回体に搭載されている。また、前記バルブ装置１は、ブームシリンダ２に直付けで装着されている。
【０００７】前記コントロールバルブ６は、第一〜第六ポート６ａ〜６ｆおよび上昇側、下降側のパイロットポート６ｇ、６ｈを有する三位置切換弁であって、このものの第一ポート６ａは油タンク５に、第二、第三ポート６ｂ、６ｃはメインポンプ３に、第四ポート６ｄは前記バルブ装置１を経由してブームシリンダ２の上昇側油室２ａに、第五ポート１４ｅはブームシリンダ２の下降側油室２ｂに、第六ポート６ｆは油タンク５にそれぞれ接続されている。そしてこのコントロールバルブ６は、両パイロットポート６ｇ、６ｈにパイロット圧が入力されていない状態では、ブームシリンダ２への圧油の供給排出を行わない中立位置Ｎに位置しているが、上昇側パイロットパート６ｇにパイロット圧が入力されることにより、メインポンプ３からの圧油をバルブ装置１を経由してブームシリンダ２の上昇側油室２ａに供給する一方、下降側油室２ｂからの排出油を油タンク５に流す上昇側位置Ｘに切換り、これによりブームシリンダ２が伸長してブームが上昇するように構成されている。また、下降側パイロットパート６ｈにパイロット圧が入力されたときには、コントロールバルブ６は、メインポンプ３からの圧油を下降側油室２ｂに供給する一方、上昇側油室２ａからの排出油をバルブ装置１を経由して油タンク５に流す下降側位置Ｙに切換り、これによりブームシリンダ２が縮小してブームが下降するように構成されている。
【０００８】また、前記パイロットバルブ７は、上昇側パイロットバルブ７Ａと下降側パイロットバルブ７Ｂとから構成されている。そして、ブーム用操作具８を上昇側または下降側に操作することにより、該操作された側のパイロットバルブ７Ａまたは７Ｂからパイロット圧が出力され、該パイロット圧が前記コントロールバルブ６の上昇側、下降側パイロットポート６ｇ、６ｈにそれぞれ入力されるようになっているが、さらに、下降側パイロットバルブ７Ｂから出力されたパイロット圧は、後述するように、バルブ装置１にも入力されるように構成されている。
【０００９】一方、前記バルブ装置１について、図１〜図４に基づいて説明すると、該バルブ装置１のボディ９には、スプール弁１０（本発明の制御弁に相当する）の弁体（以下、該弁体をスプール弁１０と称する）、ロジック弁１１の弁体（本発明の第二弁体に相当し、以下、該弁体をロジック弁１１と称する）、チェック弁１２の弁体（本発明の第一弁体に相当し、以下、該弁体をチェック弁１２と称する）、これら弁１０、１１、１２をそれぞれ押圧する第一、第二、第三弾機１３、１４、１５が組込まれると共に、ブームシリンダ２の上昇側油室２ａに接続されるシリンダ上昇側接続口１６、ブームシリンダ２の下降側油室２ｂに接続されるシリンダ下降側接続口１７、コントロールバルブ６の第四ポート６ｄに接続されるコントロールバルブ接続口１８、下降側パイロットバルブ７Ｂに接続されるパイロット接続口１９、油タンク５に接続されるドレン接続口２０、さらに後述する油室、油路等が形成されている。尚、以下の説明において、上下左右は、図２〜図４における位置や方向を示すものであって、実際の位置や方向を示すものではない。
【００１０】前記スプール弁１０は、ボディ９に形成された第一スリーブ部９ａに軸方向（左右方向）移動自在に支持されているが、該スプール弁１０の左端面１０ａは、前記パイロット接続口１９に連通するパイロット油室２１に臨んでいる。また、スプール弁１０の右側部は、ドレン接続口２０に連通する第一弾機収納室２２に収納されている。
【００１１】そして前記スプール弁１０は、パイロット油室２１にパイロット圧が入力されていない状態では、第一弾機収納室２２に収納された第一弾機１３の押圧力を受けて、スプール弁１０に形成された規制面１０ｂが第一スリーブ部９ａの右端部に形成される規制受部９ｂに接当してこれ以上の左方への移動が規制される最左端位置（該位置を、スプール弁１０の閉鎖位置Ｘと称する）に位置していて、後述するメータリング油路Ａ、再生油路Ｂおよびドレン油路Ｃを閉じ、かつシリンダ圧導入油路Ｄを開いているが、パイロット油室２１にパイロット圧が入力されることにより、前記第一弾機１３の押圧力に抗して右方に移動して（該右方に移動した位置を、スプール弁１０の開放位置Ｙと称する）、前記メータリング油路Ａ、再生油路Ｂおよびドレン油路Ｃを開き、かつシリンダ圧導入油路Ｄを閉じるように構成されている。
【００１２】ここで、前記メータリング油路Ａは、シリンダ上昇側接続口１６に後述する開放位置Ｙのロジック弁１１および第一油路２３を介して連通される第二油路２４と、コントロールバルブ接続口１８に連通される第三油路２５とを、スプール弁１０の外周面部に切欠き形成される軸方向を向いた第一油溝１０ｃを介して連通する油路であって、該メータリング油路Ａの開度量は、パイロット油室２１に入力されるパイロット圧、つまりブーム用操作具８の操作に基づいて下降側パイロットバルブ７Ｂから出力されるパイロット圧に対応して調節される。そして、該メータリング油路Ａが閉じている状態では、第二油路２４から第三油路２５への油の流れは阻止されるが、メータリング油路Ａが開くことにより、ブーム下降時においてブームシリンダ上昇側油室２ａから排出される油を、シリンダ上昇側接続口１６、開放位置Ｙのロジック弁１１、第一油路２３、第二油路２４、メータリング油路Ａ、第三油路２５、およびコントロールバルブ側接続口１８を経由してコントロールバルブ第四ポート６ｄに流すことができるようになっており（図４参照）、これにより、ブーム下降時におけるメータアウト制御（排出油の流量制御）が行われる構成になっている。
【００１３】また再生油路Ｂは、前記第二油路２４とシリンダ下降側接続口１７とを、スプール弁１０の外周面部に切欠き形成される軸方向を向いた第二油溝１０ｄを経由して連通する油路であって、該再生油路Ｂが閉じている状態では、第二油路２４からシリンダ下降側接続口１７への油の流れは阻止されるが、再生油路Ｂが開くことにより、ブーム下降時におけるブームシリンダ上昇側油室２ａからの排出油の一部を、シリンダ上昇側接続口１６、開放位置Ｙのロジック弁１１、第一油路２３、第二油路２４、再生油路Ｂ、およびシリンダ下降側接続口１７を経由してブームシリンダ下降側油室２ｂに再生供給することができるようになっている（図４参照）。
【００１４】さらにドレン油路Ｃは、後述の第二弾機収納室２６に連通する第四油路２７と第一弾機収納室２２とを連通する油路であって、該ドレン油路Ｃが閉じている状態では、第四油路２７から第一弾機収納室２２への油の流れは阻止されるが、ドレン油路Ｃが開くことにより、第二弾機収納室２６の油を、第四油路２７、ドレン油路Ｃ、第一弾機収納室２２、ドレン側接続口２０を経由して油タンク５に流すことができるようになっている（図４参照）。
【００１５】さらにまた、シリンダ圧導入油路Ｄは、シリンダ上昇側接続口１６に連通する第五油路２８と前記第四油路２７とを連通する油路であって、該シリンダ圧導入油路Ｄが閉じている状態では、第五油路２８から第四油路２７への油の流れは阻止されるが、シリンダ圧導入油路Ｄが開くことにより、ブームシリンダ上昇側油室２ａの圧力を、シリンダ上昇側接続口１６、第五油路２８、シリンダ圧導入油路Ｄ、および第四油路２７を経由して第二弾機収納室２６に導くことができるようになっている（図２参照）。
【００１６】一方、前記ロジック弁１１は、左端部にテーパ状のシート面１１ａが形成されたポペットタイプのものであって、このものは、ボディ９に形成された第二スリーブ部９ｃに軸方向（左右方向）移動自在に支持されているが、該ロジック弁１１の軸芯部には、軸方向を向き左側が開口した中空部１１ｂが開設されており、該中空部１１ｂには、チェック弁１２が軸方向（左右方向）移動自在に嵌合されている。また、前記第二スリーブ部９ｃの右側部は、ロジック弁１１を左方向に押圧する第二弾機１４が収納される第二弾機収納室２６に構成されている。
【００１７】そして前記ロジック弁１１は、シート面１１ａが第二スリーブ部９ｃの左端部に形成された第一弁座部９ｄに接当する最左端の閉鎖位置Ｘに位置している状態では、シリンダ上昇側接続口１６と第一油路２３とを封止状に遮断しているが、ロジック弁１１の左端面またはシート面１１ａに油圧が作用することにより右方に移動して、シリンダ上昇側接続口１６と第一油路２３とを連通する開放位置Ｙとなるように構成されている。そして、該ロジック弁１１が開放位置Ｙに位置することにより、ブーム下降時におけるブームシリンダ上昇側油室２ａからの排出油を、シリンダ上昇側接続口１６、開放位置Ｙのロジック弁１１、第一油路２３を経由して第二油路２４に流すことができるようになっている。また、ブーム上昇時においてコントロールバルブ第四ポート６ｄから供給される圧油を、コントロールバルブ側接続口１８、後述する開放位置Ｙのチェック弁１２、第一油路２３、開放位置Ｙのロジック弁１１、シリンダ上昇側接続口１６を経由してブームシリンダ２の上昇側油室２ａに供給することができるようになっている。
【００１８】また、前記チェック弁１２は、ロジック弁１１と同様に左端部にテーパ状のシート面１２ａが形成されたポペットタイプのものであって、このものは、前述したように、ロジック弁１１の中空部１１ｂａにロジック弁１１と同軸となる状態で軸方向移動自在に嵌合されている。ここで、上記シート面１２ａが形成されるチェック弁１２の左端部は、ロジック弁中空部１１ｂよりも大径の大径部１２ｂに形成されていて、該大径部１２ｂは中空部１１ｂに没入することなく中空部１１ｂの左側開口から左方に突出するようになっている。また、前記ロジック弁中空部１１ｂの右側部には、チェック弁１２を左方向に押圧する第三弾機１５が収納されている。
【００１９】そして前記チェック弁１２は、シート面１２ａがボディ９に形成された第二弁座部９ｅに接当する最左端の閉鎖位置Ｘに位置している状態では、コントロールバルブ接続口１８と第一油路２３とを封止状に遮断しているが、チェック弁１２の左端面に油圧が作用することにより右方に移動して、コントロールバルブ接続口１８と第一油路２３とを連通する開放位置Ｙとなるように構成されている。そして、該チェック弁１２が開放位置Ｙに位置することにより、ブーム上昇時においてコントロールバルブ第四ポート６ｄから供給される圧油を、コントロールバルブ接続口１８、開放位置Ｙのチェック弁１２、第一油路２３、前述した開放位置Ｙのロジック弁１１、シリンダ上昇側接続口１６を経由してブームシリンダ上昇側油室２ａに供給することができるようになっている。
【００２０】次に、前記スプール弁１０、ロジック弁１１およびチェック弁１２の動作について説明すると、まず、ブーム用操作具８が操作されていない状態、つまりパイロットバルブ７からパイロット圧油が出力されず、コントロールバルブ６がブームシリンダ２への圧油の供給排出を行わない中立位置Ｎに位置している状態では、図２に示す如く、スプール弁１０は、メータリング油路Ａ、再生油路Ｂ、ドレン油路Ｃをそれぞれ閉じ、かつシリンダ圧導入油路Ｄを開く閉鎖位置Ｘに位置しており、またロジック弁１１はシリンダ上昇側接続口１６と第一油路２３とを遮断する閉鎖位置Ｘに位置し、さらにチェック弁１２はコントロールバルブ接続口１８と第一油路２３とを遮断する閉鎖位置Ｘに位置している。この状態では、ブームシリンダ上昇側油室２ａの圧力は、シリンダ上昇側接続口１６から第五油路２８、シリンダ圧導入油路Ｄ、および第四油路２７を経由して第二弾機収納室２６に導入されるが、該第二弾機収納室２６に導入された圧力は、ロジック弁１１を左方向に押圧する押圧力として作用し、これによりロジック弁１１は閉鎖位置Ｘに保持される。つまり、操作具８が操作されていない状態では、コントロールバルブ６からブームシリンダ２への圧油の供給排出は行われず、ブームは停止している。このとき、ブームシリンダ２の上昇側油室２ａには、ブームが負担している荷重（自重）がかかることになるが、この場合、ブームシリンダ２に直付けで取付けられるバルブ装置１に組込まれたロジック弁１１が、ブームシリンダ上昇側油室２ａからの排出油の通り路であるシリンダ上昇側接続口１６と第一油路２３とを封止状に遮断する閉鎖位置Ｘに保持されており、これによりシリンダ上昇側油室２ａからの油の流出が阻止されることになって、例えばコントロールバルブ６からブームシリンダ２に至る配管等に漏れ等のアクシデントが発生したような場合であっても、ブームが自重により降下してしまうことを防止できるようになっている。
【００２１】一方、ブーム用操作具８が上昇側に操作されると、上昇側パイロットバルブ７Ａからパイロット圧が出力されてコントロールバルブ６が上昇側位置Ｘに切換り、これによりメインポンプ３からの圧油が、コントロールバルブ第四ポート６ｄを経由してバルブ装置１のコントロールバルブ接続口１８に入力される。そして、該コントロールバルブ接続口１８に入力された圧油がチェック弁１２を右方向に移動させる力として作用することにより、チェック弁１２は第三弾機１５の押圧力に抗して右方に移動して、コントロールバルブ接続口１８と第一油路２３とを連通する開放位置Ｙになる。さらに、該開放位置Ｙのチェック弁１２を経由して第一油路２３に供給された圧油は、ロジック弁１１を右方向に移動させる力として作用するが、この力は、前記ロジック弁１１を閉鎖位置Ｘに保持する力よりも大きく、これによりロジック弁１１は右方に移動して、第一油路２３とシリンダ上昇側接続口１６とを連通する開放位置Ｙになる（図３参照）。而して、前記コントロールバルブ第四ポート６ｄからコントロールバルブ接続口１８に供給された圧油は、開放位置Ｙのチェック弁１２、第一油路２３、開放位置Ｙのロジック弁１１、シリンダ上昇側接続口１６を経由してブームシリンダ上昇側油室２ａに供給されるようになっている。一方、ブームシリンダ下降側油室２ｂからの排出油は、コントロールバルブ第五ポート６ｅを経由して油タンク５に排出されるようになっている。
【００２２】また、ブーム用操作具８が下降側に操作されると、下降側パイロットバルブ７Ｂからパイロット圧油が出力されてコントロールバルブ６が下降側位置Ｙに切換り、これによりメインポンプ３からの圧油がコントロールバルブ第五ポート６ｅを経由してブームシリンダ下降側油室２ｂに供給される。一方、前記下降側パイロットバルブ７Ｂから出力されたパイロット圧は、バルブ装置１のパイロット接続口１９からパイロット油室２１に入力され、これによりスプール弁１０は右方に移動して、メータリング油路Ａ、再生油路Ｂおよびドレン油路Ｃを開き、かつシリンダ圧導入油路Ｄを閉じる開放位置Ｙになる。この状態では、ブームシリンダ上昇側油室２ａからの圧力が第二弾機収納室２６に入力されず、また第二弾機収納室２６の油はドレン油路Ｃを介して油タンク５に流れるようになっているため、ブームシリンダ上昇側油室２ａの圧力がロジック弁１１を左方に押圧する力として作用することがなく、而してロジック弁１１は、ブームシリンダ上昇側油室２ａからシリンダ上昇側接続口１６に導入された圧油がロジック弁１１のシート面１１ａに作用する力により右方に移動して、シリンダ上昇側接続口１６と第一油路２３とを連通する開放位置Ｙになる（図４参照）。これにより、ブームシリンダ上昇側油室２ａからの排出油は、シリンダ上昇側接続口１６、開放位置Ｙのロジック弁１１、第一油路２３を経由して第二油路２４に流れ、さらに該第二油路２４からメータリング油路Ａ、第三油路２５、コントロールバルブ接続口１８、コントロールバルブ第四ポート６ｄを経由して油タンク５に流れるようになっており、而して上記メータリング油路Ａによりメータアウト制御された状態でのブーム下降が行われる構成となっている。また、前記第二油路２４に流れたブームシリンダ上昇側油室２ａからの排出油の一部は、再生油路Ｂ、シリンダ下降側接続口１７を経由してブームシリンダ下降側油室２ｂに再生供給されるようになっており、これによりブーム下降時における上昇側油室２ａからの排出油を下降側油室２ｂへの供給油として有効利用できるようになっている。ここで、上記ブーム下降時において、ブームシリンダ上昇側油室２ａから第一油路２３に流れた油は、チェック弁１２を左方向に押圧する力としてチェック弁大径部１２ｂの右端面に作用し、これによりチェック弁１２はコントロールバルブ接続口１８と第一油路２３とを遮断する閉鎖位置Ｘに保持されるようになっている。そして、該チェック弁１２が閉鎖位置Ｘに保持されることにより、ブーム下降時におけるブームシリンダ上昇側油室２ａからの排出油が、前記メータリング油路Ａを経由することなくコントロールバルブ第四ポート６ｄに流れてしまうことを阻止できるようになっている。
【００２３】叙述の如く構成されたものにおいて、ブームシリンダ２に直付けで装着されるバルブ装置１は、ブーム下降時におけるメータアウト制御を行うためのスプール弁１０、ブーム下降操作がなされていない状態でのブームシリンダ２からの下降側排出油路を遮断するロジック弁１１、ブーム上昇時におけるブームシリンダ２への油の流れを許容するが、逆方向の流れは阻止するチェック弁１２等が組み込まれているが、このものにおいて、前記ロジック弁１１とチェック弁１２とは、同一軸上で軸方向移動自在に内外嵌合する状態で設けられている。この結果、ロジック弁とチェック弁とが分散して設けられた従来のものと比べて、バルブ装置１の小型化を達成でき、特にバルブ装置１が油圧シリンダに直付けで装着されるもののような場合に、搭載性に優れることになって都合がよい。尚、本発明は、前記実施の形態に限定されないことは勿論であって、例えば油圧ショベルのアームシリンダに直付けされる自重降下防止用のバルブ装置にも実施でき、さらには、ロジック弁とチェック弁とが組込まれる各種のバルブ装置において適宜実施することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１９０２９７
【氏名又は名称】新キャタピラー三菱株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月２２日（１９９９．１０．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８５３９４
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 哲夫
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１２４２２６（Ｐ２００１−１２４２２６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１１日（２００１．５．１１） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３０１０７４ |
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