JP2023086306A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】供給ポートからアクチュエータに導かれる作動流体の流量を増加させる。【解決手段】弁装置１００は、供給通路１９５，１９６，１９７と、供給側ランド部１７１と、を有するメインスプール１７０と、導出通路１２３を有するバルブブロック１０と、を備え、供給通路１９５は、メインスプール１７０が中立位置から軸方向における一方のストローク端に向けて移動する過程で供給ポート１２１ａと導出通路１２３とを連通し、供給通路１９６は、メインスプール１７０が中立位置から軸方向における他方のストローク端に向けて移動する過程で供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とを連通し、供給通路１９７は、メインスプール１７０が一方のストローク端に向けて移動する過程で供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とを連通し、メインスプール１７０が他方のストローク端に向けて移動する過程で供給ポート１２１ａと導出通路１２３とを連通する。【選択図】図２

Description

本発明は、弁装置に関する。

特許文献１には、バルブ本体と、バルブ本体に摺動自在に組み込んだスプールと、ポンプに接続した一対の供給ポートと、一対の供給ポート間に形成されスプールの移動位置に応じていずれかの供給ポートに連通する導入ポートと、アクチュエータに連通するアクチュエータポートと、導入ポートに導かれた流体が供給されるとともにスプールの移動位置に応じてアクチュエータポートに連通するブリッジ通路と、を備える多連形切換弁が開示されている。スプールのほぼ中央には第１環状溝が設けられ、第１環状溝の両側にはノッチが形成される。

特許文献１に記載の多連形切換弁は、スプールが中立位置にある状態では導入ポートと供給ポートとの連通が遮断される。スプールが右方向に移動すると、一方の供給ポートが第１環状溝及びノッチを介して導入ポートに連通する。

特開２００８－８３８６号公報

特許文献１に記載の多連形切換弁では、一方の供給ポートから導入ポートに流れ込む作動流体の流量は、ノッチの開口面積によって制御される。しかしながら、ノッチはスプールの外周面に設けられ、スプールの外径によってノッチの開口面積の上限が決まるため、特許文献１に記載の多連形切換弁では、ノッチの開口面積を大きくしようとしても上限がある。よって、特許文献１に記載の多連形切換弁では、供給ポートから導入ポートを通じてアクチュエータに導かれる作動流体の流量を増加させることは難しい。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、弁装置において供給ポートからアクチュエータに導かれる作動流体の流量を増加させることを目的とする。

本発明は、流体圧ポンプからアクチュエータへ供給される作動流体の流れを制御する弁装置であって、軸方向に移動可能なスプールと、スプールを摺動自在に収容するバルブボディと、を備え、バルブボディは、流体圧ポンプから吐出される作動流体がそれぞれ供給される第一及び第二供給ポートと、アクチュエータに連通する第一及び第二アクチュエータ通路と、タンクに連通する排出通路と、第一及び第二供給ポートからの作動流体を第一及び第二アクチュエータ通路に導く導出通路と、を有し、スプールは、スプールの移動に伴い第一供給ポートからの作動流体を導出通路に導くとともに通過する作動流体の流れに抵抗を付与する第一供給通路と、スプールの移動に伴い第二供給ポートからの作動流体を導出通路に導くとともに通過する作動流体の流れに抵抗を付与する第二供給通路と、第一供給ポートと導出通路、及び第二供給ポートと導出通路とをそれぞれ連通可能であり通過する作動流体に抵抗を付与する第三供給通路と、第一、第二、及び第三供給通路と、導出通路と、の連通を遮断可能なランド部と、を有し、ランド部は、スプールが中立位置にある状態では、第一供給ポートと導出通路、及び第二供給ポートと導出通路との連通を遮断し、第一供給通路は、スプールが中立位置から軸方向における一方のストローク端に向けて移動する過程で第一供給ポートと導出通路とを連通し、第二供給通路は、スプールが中立位置から軸方向における他方のストローク端に向けて移動する過程で第二供給ポートと導出通路とを連通し、第三供給通路は、スプールが一方のストローク端に向けて移動する過程で第二供給ポートと導出通路とを連通し、スプールが他方のストローク端に向けて移動する過程で第一供給ポートと導出通路とを連通することを特徴とする。

この発明では、スプールが、一方のストローク端において第二供給ポートと導出通路とを連通し、他方のストローク端において第一供給ポートと導出通路とを連通する第三供給通路を有する。これにより、スプールが両方のストローク端のどちらに移動しても、第一及び第二供給ポートのいずれか一方からではなく両方から導出通路に作動流体が導かれる。そのため、供給ポートからアクチュエータに導かれる作動流体の流量が増加される。

本発明は、バルブボディには、スプールを摺動自在に収容する収容孔が設けられ、収容孔には、第一供給ポート、第二供給ポート、及び導出通路がそれぞれ開口するとともに、導出通路の開口が、軸方向において第一供給ポートの開口と第二供給ポートの開口との間に設けられ、スプールが一方のストローク端に向けて移動する過程と、スプールが他方のストローク端に向けて移動する過程と、の両方で、収容孔の内部を通じて第一供給ポートの開口から導出通路の開口に向かって作動流体が導かれるとともに、収容孔の内部を通じて第二供給ポートの開口から導出通路の開口に向かって作動流体が導かれることを特徴とする。

この発明では、第一供給ポートから導出通路に作動流体が導かれる際に生じる流体力と、第二供給ポートから導出通路に作動流体が導かれる際に生じる流体力とを互いに打ち消すことができる。

本発明は、第三供給通路は、ランド部の外周面に開口し、第一供給ポートと導出通路、及び第二供給ポートと導出通路とをそれぞれ連通可能な連通ノッチを有することを特徴とする。

この発明では、第三供給通路の連通ノッチ、第一供給通路、及び第二供給通路により、第一及び第二供給ポートの両方と導出通路とを連通することができる。

本発明によれば、弁装置において供給ポートからアクチュエータに導かれる作動流体の流量を増加させることができる。

本発明の実施形態に係る弁装置を示す断面図であり、メインスプールが中立位置にある状態を示す。 本発明の実施形態に係る弁装置を示す断面図であり、メインスプールが前進位置に移動した状態を示す。 本発明の実施形態に係る弁装置を示す断面図であり、メインスプールが後退位置に移動した状態を示す。 本発明の実施形態の変形例に係る弁装置のメインスプールの供給側ランド部を拡大して示す拡大断面図であり、メインスプールが中立位置にある状態を示す。 本発明の実施形態の変形例に係る弁装置のメインスプールの供給側ランド部を拡大して示す拡大断面図であり、図４に対応して示す。

図面を参照して、本発明の実施形態に係る弁装置について説明する。弁装置は、走行装置を備えた建設機械、農業機械、産業機械等の作業機械に搭載される。以下では、作業機械としてのクローラ式の油圧ショベルに搭載される弁装置を一例に説明する。油圧ショベルのアクチュエータの駆動には、作動流体として作動油を用いる例について説明するが、作動流体には作動水等の他の流体を用いてもよい。

図示しないが、油圧ショベルは、走行部と、走行部の上部に旋回可能に設けられる旋回部と、旋回部に設けられる掘削部と、を備える。走行部は、クローラを有する。クローラが、後述するアクチュエータとしての走行モータ１１１によって駆動されることにより、油圧ショベルが走行する。掘削部は、旋回部に回動可能に取り付けられるブームと、ブームに回動可能に取り付けられるアームと、アームに回動可能に取り付けられるバケットと、を備える。

油圧ショベルは、エンジン（不図示）と、エンジンにより駆動され作動油を吐出する流体圧ポンプとしてのポンプ１１０と、ポンプ１１０から吐出される作動油から、走行部、旋回部、掘削部等を駆動するためのアクチュエータへ供給される作動油の流れを制御する弁装置１００と、弁装置１００から作動油が還流するタンク１１９と、を備える。本実施形態では、油圧ショベルは、複数の弁装置１００と、複数のアクチュエータと、を備え、各弁装置１００により各アクチュエータの動作を制御する。

図１～３を参照して、弁装置１００について詳しく説明する。本実施形態では、アクチュエータとして、走行部駆動用の油圧モータである走行モータ１１１の動作を制御する弁装置１００を例にして説明する。図１～３は弁装置１００を示す断面図であり、図１は、メインスプール１７０が中立位置にある状態を示す。図２は、メインスプール１７０が前進位置（中立位置から図１～３における左側）に移動した状態を示す。図３は、メインスプール１７０が後退位置（中立位置から図１～３における右側）に移動した状態を示す。なお、図２，３では、ポンプ１１０、走行モータ１１１、タンク１１９、及び後述する第１パイロット圧室１３５ａ、第２パイロット圧室１３５ｂ等の記載を省略している。

図１に示すように、弁装置１００は、軸方向に移動可能なスプールとしてのメインスプール１７０と、メインスプール１７０の軸方向に直交する方向に移動するコンペンセータスプール１８０と、メインスプール１７０及びコンペンセータスプール１８０を摺動自在に収容するバルブボディとしてのバルブブロック１０と、を備える。

メインスプール１７０は、走行操作指令に基づいて軸方向に移動する。走行操作指令は、走行操作レバー（不図示）の操作量に応じてパイロット圧出力部（不図示）から後述の第１パイロット圧室１３５ａまたは第２パイロット圧室１３５ｂに出力されるパイロット圧に相当する。

バルブブロック１０には、メインスプール１７０を摺動自在に収容する収容孔としてのメイン収容孔１５０と、コンペンセータスプール１８０を摺動自在に収容するサブ収容孔１６０と、が設けられる。バルブブロック１０及びメインスプール１７０の構造は、略左右対称形状である。

また、弁装置１００は、メインスプール１７０の駆動を制御する第１パイロット圧室１３５ａ及び第２パイロット圧室１３５ｂと、第１パイロット圧室１３５ａに設けられメインスプール１７０をその軸方向に沿って付勢するセンタリングスプリング１３７と、メインスプール１７０の後述する他方のストローク端の位置を規定する位置規定部１３８と、を備える。

メインスプール１７０は、第１パイロット圧室１３５ａ及び第２パイロット圧室１３５ｂがタンク１１９に接続され、第１パイロット圧室１３５ａ及び第２パイロット圧室１３５ｂにパイロット圧が作用していない場合、センタリングスプリング１３７の付勢力によって中立位置に保持される。第１パイロット圧室１３５ａにパイロット圧が作用すると、メインスプール１７０は中立位置から図１における左側に移動して前進位置に切り換えられる。メインスプール１７０が前進位置に切り換えられると、油圧ショベルが前進するように走行モータ１１１に作動油が供給される。第２パイロット圧室１３５ｂにパイロット圧が作用すると、メインスプール１７０は中立位置から図１における右側に移動して後退位置に切り換えられる。メインスプール１７０が後退位置に切り換えられると、油圧ショベルが後退するように走行モータ１１１に作動油が供給される。

バルブブロック１０は、ポンプ１１０から吐出される作動油がそれぞれ供給される第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂと、走行モータ１１１に連通する第一及び第二アクチュエータ通路１２５ａ，１２５ｂと、タンク１１９に連通する排出通路１２９と、第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂからの作動油を第一及び第二アクチュエータ通路１２５ａ，１２５ｂに導く導出通路１２３と、を有する。第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂ、第一及び第二アクチュエータ通路１２５ａ，１２５ｂ、排出通路１２９、導出通路１２３は、メイン収容孔１５０にそれぞれ開口する。

走行モータ１１１は、弁装置１００によりポンプ１１０から第一及び第二アクチュエータ通路１２５ａ，１２５ｂを通じて作動油が供給されることで駆動する。

ポンプ１１０から第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂに供給される作動油は、導出通路１２３及び第一アクチュエータ通路１２５ａ、または、導出通路１２３及び第二アクチュエータ通路１２５ｂを通じて走行モータ１１１に導かれる。また、走行モータ１１１の作動油は、第一及び第二アクチュエータ通路１２５ａ，１２５ｂから排出通路１２９を通じてタンク１１９に排出される。

導出通路１２３は、メイン収容孔１５０から径方向に延びる第一通路１２３ａと、第一通路１２３ａから二方向に延びる第二及び第三通路１２３ｂ，１２３ｃと、を有する。第二及び第三通路１２３ｂ，１２３ｃにより、導出通路１２３はブリッジ状を呈する、いわゆるブリッジ通路を構成する。

導出通路１２３の第一通路１２３ａにはサブ収容孔１６０の一部が形成される。第一通路１２３ａは、メイン収容孔１５０及びサブ収容孔１６０に連通する。第二及び第三通路１２３ｂ，１２３ｃの間には、コンペンセータスプール１８０が介装される。第二及び第三通路１２３ｂ，１２３ｃは、それぞれの一端がメイン収容孔１５０に連通し、他端が第一通路１２３ａ及びサブ収容孔１６０に連通する。

第一アクチュエータ通路１２５ａは、バルブブロック１０の外周面に開口する第一アクチュエータポート１２６ａ及びメイン収容孔１５０に連通し、第二アクチュエータ通路１２５ｂは、バルブブロック１０の外周面に開口する第二アクチュエータポート１２６ｂ及びメイン収容孔１５０に連通する。また、排出通路１２９は、軸方向におけるメイン収容孔１５０の両端部近傍及びタンク１１９に連通する。

このように、メイン収容孔１５０は、図１における右側から左側に向かって、排出通路１２９、第一アクチュエータ通路１２５ａ、導出通路１２３の第二通路１２３ｂ、第一供給ポート１２１ａ、導出通路１２３の第一通路１２３ａ、第二供給ポート１２１ｂ、導出通路１２３の第三通路１２３ｃ、第二アクチュエータ通路１２５ｂ、及び排出通路１２９の順に、各通路及び各ポートに連通する。つまり、メイン収容孔１５０には、導出通路１２３の第一通路１２３ａの開口が、軸方向において第一供給ポート１２１ａの開口と第二供給ポート１２１ｂの開口との間に設けられる。なお、特許請求の範囲における「導出通路の開口」とは、導出通路１２３の第一通路１２３ａの開口のことを指す。

メインスプール１７０は、メイン収容孔１５０の内周面に摺接する円柱状のランド部を複数有する。具体的には、メインスプール１７０は、メインスプール１７０の軸方向の中心部に設けられる供給側ランド部１７１と、供給側ランド部１７１が間に位置するように設けられる第一及び第二導出側ランド部１７２ａ，１７２ｂと、第一及び第二導出側ランド部１７２ａ，１７２ｂが間に位置するように設けられる第一及び第二排出側ランド部１７３ａ，１７３ｂと、を有する。供給側ランド部１７１が、特許請求の範囲における「ランド部」に相当する。

各ランド部は、軸方向一端（図１における右側）から軸方向他端（図１における左側）に向かって、第一排出側ランド部１７３ａ、第一導出側ランド部１７２ａ、供給側ランド部１７１、第二導出側ランド部１７２ｂ、及び第二排出側ランド部１７３ｂの順に設けられる。

供給側ランド部１７１は、外周面によって、第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂと導出通路１２３の第一通路１２３ａとの連通を遮断可能である。第一導出側ランド部１７２ａは、外周面によって、導出通路１２３の第二通路１２３ｂと第一アクチュエータ通路１２５ａとの連通を遮断可能であり、第二導出側ランド部１７２ｂは、外周面によって、導出通路１２３の第三通路１２３ｃと第二アクチュエータ通路１２５ｂとの連通を遮断可能である。第一排出側ランド部１７３ａは、外周面によって、第一アクチュエータ通路１２５ａと排出通路１２９との連通を遮断可能であり、第二排出側ランド部１７３ｂは、外周面によって、第二アクチュエータ通路１２５ｂと排出通路１２９との連通を遮断可能である。

第二排出側ランド部１７３ｂは、第２パイロット圧室１３５ｂの内壁に接触してメインスプール１７０の一方のストローク端を規定する。また、第一排出側ランド部１７３ａには、軸方向に突出する突出部１７４が設けられる。突出部１７４は、位置規定部１３８に接触してメインスプール１７０の他方のストローク端を規定する。

各ランド部間には、環状溝が設けられる。供給側ランド部１７１と第一導出側ランド部１７２ａとの間には、供給側ランド部１７１の一方の端部に臨む第一環状溝１７５が設けられる。供給側ランド部１７１と第二導出側ランド部１７２ｂとの間には、供給側ランド部１７１の他方の端部に臨む第二環状溝１７６が設けられる。第一導出側ランド部１７２ａと第一排出側ランド部１７３ａとの間には、第三環状溝１７７が設けられる。第二導出側ランド部１７２ｂと第二排出側ランド部１７３ｂとの間には、第四環状溝１７８が設けられる。

供給側ランド部１７１には、第一環状溝１７５に開口する第一ノッチ１９１と、第二環状溝１７６に開口する第二ノッチ１９２と、供給側ランド部１７１の外周面に開口する連通ノッチ１９３と、が設けられる。

第一ノッチ１９１は、供給側ランド部１７１の外周面に設けられ、供給側ランド部１７１の一方の端部からメインスプール１７０の軸方向に延びるとともに周方向に等間隔を空けて複数設けられる。第一ノッチ１９１は、メインスプール１７０の軸方向における長さが全て同じではなく、一部の第一ノッチ１９１が他の第一ノッチ１９１とはメインスプール１７０の軸方向における長さが異なって設けられる。第一ノッチ１９１及び第一環状溝１７５によって、メインスプール１７０の移動に伴い第一供給ポート１２１ａからの作動油を導出通路１２３に導くとともに通過する作動油の流れに抵抗を付与する第一供給通路１９５が形成される。

第一ノッチ１９１は、メインスプール１７０が中立位置にある状態では、第一供給ポート１２１ａに臨み、導出通路１２３の第一通路１２３ａには臨まない。よって、第一供給通路１９５は、メインスプール１７０が中立位置にある状態では、第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３とを連通しない。図２に示すように、メインスプール１７０が前進位置（図１～３における左側）、つまり、中立位置から軸方向における一方のストローク端に移動すると、第一環状溝１７５は第一供給ポート１２１ａに臨み、第一ノッチ１９１は導出通路１２３の第一通路１２３ａに臨んで第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３とを連通する。つまり、第一供給通路１９５は、メインスプール１７０が中立位置から軸方向における一方のストローク端に向けて移動する過程で第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３とを連通する。一方のストローク端とは、具体的には、メインスプール１７０の第二排出側ランド部１７３ｂが第２パイロット圧室１３５ｂの内壁に接触した状態である。なお、第一ノッチ１９１は、一つのみ設けられてもよく、周方向に異なった間隔を空けて複数設けられてもよい。また、第一ノッチ１９１は、全てが同じ形状で複数設けられてもよい。

第二ノッチ１９２は、供給側ランド部１７１の外周面に設けられ、供給側ランド部１７１の他方の端部からメインスプール１７０の軸方向に延びるとともに周方向に等間隔を空けて複数設けられる。第二ノッチ１９２は、メインスプール１７０の軸方向における長さが全て同じではなく、一部の第二ノッチ１９２が他の第二ノッチ１９２とはメインスプール１７０の軸方向における長さが異なって設けられる。第二ノッチ１９２及び第二環状溝１７６によって、メインスプール１７０の移動に伴い第二供給ポート１２１ｂからの作動油を導出通路１２３に導くとともに通過する作動油の流れに抵抗を付与する第二供給通路１９６が形成される。

図１に示すように、第二ノッチ１９２は、メインスプール１７０が中立位置にある状態では、第二供給ポート１２１ｂに臨み、導出通路１２３の第一通路１２３ａには臨まない。よって、第二供給通路１９６は、メインスプール１７０が中立位置にある状態では、第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とを連通しない。図３に示すように、メインスプール１７０が後退位置（図１～３における右側）、つまり、中立位置から軸方向における他方のストローク端に移動すると、第二環状溝１７６は第二供給ポート１２１ｂに臨み、第二ノッチ１９２は導出通路１２３の第一通路１２３ａに臨んで第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とを連通する。つまり、第二供給通路１９６は、メインスプール１７０が中立位置から軸方向における他方のストローク端に向けて移動する過程で第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とを連通する。他方のストローク端とは、具体的には、メインスプール１７０の突出部１７４が位置規定部１３８に接触した状態である。なお、第二ノッチ１９２は、一つのみ設けられてもよく、周方向に異なった間隔を空けて複数設けられてもよい。また、第二ノッチ１９２は、全てが同じ形状で複数設けられてもよい。

連通ノッチ１９３は、メインスプール１７０の軸方向において第一ノッチ１９１と第二ノッチ１９２の間に軸方向に延びて設けられ、第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３、及び第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とをそれぞれ連通可能である。連通ノッチ１９３によって、第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３、及び第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とをそれぞれ連通可能であり通過する作動油に抵抗を付与する第三供給通路１９７が形成される。連通ノッチ１９３は、第一環状溝１７５及び第二環状溝１７６には開口しない。

図１に示すように、連通ノッチ１９３は、メインスプール１７０が中立位置にある状態では、導出通路１２３の第一通路１２３ａに臨み、第一供給ポート１２１ａ及び第二供給ポート１２１ｂには臨まない。よって、第三供給通路１９７は、メインスプール１７０が中立位置にある状態では、第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３、及び第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とを連通しない。

図２に示すように、メインスプール１７０が前進位置に移動すると、連通ノッチ１９３は第二供給ポート１２１ｂ及び導出通路１２３の第一通路１２３ａに臨み、第三供給通路１９７は第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とを連通する。つまり、第三供給通路１９７は、メインスプール１７０が中立位置から軸方向における一方のストローク端に向けて移動する過程で、メイン収容孔１５０の内部を通じて第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とを連通する。図３に示すように、メインスプール１７０が後退位置に移動すると、連通ノッチ１９３は第一供給ポート１２１ａ及び導出通路１２３の第一通路１２３ａに臨み、第三供給通路１９７は第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３とを連通する。つまり、第三供給通路１９７は、メインスプール１７０が中立位置から軸方向における他方のストローク端に向けて移動する過程で、メイン収容孔１５０の内部を通じて第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３とを連通する。なお、連通ノッチ１９３は、一つのみ設けられてもよく、周方向に等間隔または異なった間隔を空けて複数設けられてもよい。

このように、メインスプール１７０が中立位置にある状態では、第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３、及び第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３との連通が遮断される。図２に示すように、メインスプール１７０が前進位置に移動すると、第一供給通路１９５は第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３とを連通し、第三供給通路１９７は第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とを連通する。図３に示すように、メインスプール１７０が後退位置に移動すると、第三供給通路１９７は第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３とを連通し、第二供給通路１９６は第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とを連通する。つまり、本実施形態における弁装置１００では、メインスプール１７０が中立位置から両方のストローク端に移動すると、第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂの両方と導出通路１２３とが連通する。

このように、本実施形態においては、弁装置１００は、メインスプール１７０が前進位置（一方のストローク端）に向けて移動する過程と、後退位置（他方のストローク端）に向けて移動する過程と、の両方で、メイン収容孔１５０の内部を通じて第一供給ポート１２１ａの開口から導出通路１２３の開口に向かって作動油が導かれるとともに、メイン収容孔１５０の内部を通じて第二供給ポート１２１ｂの開口から導出通路１２３の開口に向かって作動油が導かれる。つまり、メイン収容孔１５０の内部における第一供給ポート１２１ａから導出通路１２３への作動油の流れと第二供給ポート１２１ｂから導出通路１２３への作動油の流れは、メインスプール１７０の軸方向において互いに逆向きである。これにより、第一供給ポート１２１ａから導出通路１２３に導かれる作動油からメインスプール１７０に作用する流体力と、第二供給ポート１２１ｂから導出通路１２３に導かれる作動油からメインスプール１７０に作用する流体力と、を打ち消し合うことができる。よって、メインスプール１７０のヒステリシスを改善することができ、弁装置１００の動作が改善される。

なお、第一ノッチ１９１、第二ノッチ１９２、及び連通ノッチ１９３は、メインスプール１７０の軸方向に対して垂直な断面積がそれぞれ同じであっても、異なってもよい。また、メインスプール１７０が前進位置に向けて移動する過程において、第三供給通路１９７が第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とを連通するタイミングは第一供給通路１９５が第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３とを連通するタイミングと同じであっても、異なってもよい。さらに、メインスプール１７０が後退位置に向けて移動する過程において、第三供給通路１９７が第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３とを連通するタイミングは第二供給通路１９６が第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とを連通するタイミングと同じであっても、異なってもよい。

このように、供給側ランド部１７１には、第一ノッチ１９１、第二ノッチ１９２、及び連通ノッチ１９３が設けられる。供給側ランド部１７１は、外周面における第一ノッチ１９１、第二ノッチ１９２、及び連通ノッチ１９３が設けられない領域によって、第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３、及び第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３との連通を遮断する。言い換えれば、供給側ランド部１７１は、第一、第二、及び第三供給通路１９５，１９６，１９７と、導出通路１２３と、の連通を遮断可能であり、メインスプール１７０が中立位置にある状態では、第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３、及び第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３との連通を遮断する。

コンペンセータスプール１８０は、複数の弁装置１００により制御されるアクチュエータの複数を同時に操作したとき、各アクチュエータ間の負荷を調整する。このように、本実施形態における油圧ショベルが備える複数の弁装置１００では、コンペンセータスプール１８０を用いたロードセンシングシステムが採用されている。

コンペンセータスプール１８０は、一端（図１～３における下端）が導出通路１２３の第一通路１２３ａに臨んで設けられ、他端（図１～３における上端）が、最高負荷圧（複数の弁装置１００により制御されるアクチュエータの負荷圧のうち最も高い負荷圧）が導かれる最高負荷圧室１８５に臨むように配置される。コンペンセータスプール１８０は、導出通路１２３の第一通路１２３ａの圧力が、最高負荷圧よりも所定値だけ高くなるように補償する。これにより、複数の弁装置１００によってアクチュエータを同時に駆動する際、アクチュエータの負荷圧の大小にかかわらず、弁装置１００のメインスプール１７０の移動量に応じた流量の作動油を供給することができる。

コンペンセータスプール１８０には、コンペンセータスプール１８０が最高負荷圧室１８５側に移動する初期段階において、導出通路１２３の第一通路１２３ａから第二通路１２３ｂ及び第三通路１２３ｃに通過する作動油に抵抗を付与する絞り部１８１が設けられる。第二通路１２３ｂ及び第三通路１２３ｃに対する絞り部１８１の開度は、コンペンセータスプール１８０が最高負荷圧室１８５側に移動するにしたがって、大きくなる。

コンペンセータスプール１８０には、その移動位置に応じて第二通路１２３ｂ及び第三通路１２３ｃに対する開度を可変にした圧力導入部１８２が設けられる。第二通路１２３ｂ及び第三通路１２３ｃに対する圧力導入部１８２の開度は、コンペンセータスプール１８０が最高負荷圧室１８５側に移動するにしたがって、小さくなる。

また、コンペンセータスプール１８０には、高圧選択弁１８３が組み込まれる。高圧選択弁１８３は、一端（図１～３における下端）が圧力導入室１８４に臨み、他端（図１～３における上端）が最高負荷圧室１８５に臨むように配置される。高圧選択弁１８３は、最高負荷圧室１８５の圧力が、圧力導入室１８４の圧力よりも高いときには閉弁状態を維持する。一方、高圧選択弁１８３は、圧力導入室１８４の圧力が、最高負荷圧室１８５の圧力よりも高いときには開弁し、圧力導入室１８４の圧力を他の弁装置１００の最高負荷圧室１８５に導く。

図１～図３を参照して、本実施形態に係る弁装置１００の動作について説明する。

油圧ショベルのオペレータが、運転室内に設けられる走行操作レバー（不図示）を操作すると、走行操作指令としてのパイロット圧が弁装置１００の第１パイロット圧室１３５ａまたは第２パイロット圧室１３５ｂに作用する。直進走行を行う場合、オペレータは、左走行操作レバーを前進側に傾けるとともに右走行操作レバーを前進側に傾ける。以下、左右の走行操作レバー（不図示）を同時に前進側に操作して、油圧ショベルを直進走行させる場合の弁装置１００の動作として、メインスプール１７０及びコンペンセータスプール１８０の動作、及び弁装置１００内の作動油の流れについて詳しく説明する。

図１に示すように、走行操作レバーが中立位置に保持されていると、メインスプール１７０は中立位置に保持される。メインスプール１７０が中立位置にある状態では、供給側ランド部１７１の外周面によって第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３、及び第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３との連通が遮断されている。また、第一排出側ランド部１７３ａの外周面によって第一アクチュエータ通路１２５ａと排出通路１２９との連通が遮断され、第二排出側ランド部１７３ｂの外周面によって第二アクチュエータ通路１２５ｂと排出通路１２９との連通が遮断される。

また、メインスプール１７０が中立位置にある状態では、第一導出側ランド部１７２ａの外周面によって導出通路１２３の第二通路１２３ｂと第一アクチュエータ通路１２５ａとの連通が遮断され、第二導出側ランド部１７２ｂの外周面によって導出通路１２３の第三通路１２３ｃと第二アクチュエータ通路１２５ｂとの連通が遮断される。

走行操作レバーの前進側への操作が開始されると、第１パイロット圧室１３５ａにパイロット圧が作用し、メインスプール１７０が前進位置に移動する。図２に示すように、メインスプール１７０が前進位置（中立位置から図１～３における左側）に移動すると、第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３の第一通路１２３ａとが第一供給通路１９５（具体的には、第一環状溝１７５及び第一ノッチ１９１）を通じて連通する。さらに、第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３の第一通路１２３ａとが第三供給通路１９７（具体的には、連通ノッチ１９３）を通じて連通する。このように、第一通路１２３ａには、第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂの両方から作動油が導かれるため、第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂの片方から作動油が導かれる場合と比較して、第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂから第一通路１２３ａに導かれる作動油の量が増加される。

また、第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂからの作動油は、第一ノッチ１９１及び連通ノッチ１９３によって絞られて第一通路１２３ａに導かれる。仮に、作動油がノッチ等の絞りを介さずに第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂから第一通路１２３ａに導かれると、第一供給ポート１２１ａと第一通路１２３ａ、及び第二供給ポート１２１ｂと第一通路１２３ａが連通した瞬間に多くの作動油が第一通路１２３ａに導かれ、第一通路１２３ａに流入する作動油の流量を制御することができない。これに対し、本実施形態の弁装置１００では、第一ノッチ１９１及び連通ノッチ１９３によって、第一通路１２３ａに流入する作動油の流量を制御しつつ第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂから第一通路１２３ａに導かれる作動油の量が増加される。

導出通路１２３の第一通路１２３ａに作動油が導かれると、第一通路１２３ａの圧力により、コンペンセータスプール１８０が最高負荷圧室１８５の圧力に抗して、図示上方に移動する。コンペンセータスプール１８０が図示上方に移動すると、絞り部１８１の開度が大きくなる。このため、絞り部１８１の開度が大きくなるにしたがって、導出通路１２３の第一通路１２３ａから第二通路１２３ｂ導かれる作動油の流量が増加する。

メインスプール１７０が前進位置にある状態では、導出通路１２３の第二通路１２３ｂと第一アクチュエータ通路１２５ａとがメインスプール１７０の第三環状溝１７７を通じて連通する。よって、第二通路１２３ｂに導かれた作動油は、第三環状溝１７７を通じて第一アクチュエータ通路１２５ａに導かれる。

第一アクチュエータ通路１２５ａに導かれた作動油は、第一アクチュエータポート１２６ａを通じて走行モータ１１１に供給され、走行モータ１１１が回転する。走行モータ１１１から排出された作動油は、第二アクチュエータポート１２６ｂを通じて第二アクチュエータ通路１２５ｂに導かれる。メインスプール１７０が前進位置にある状態では、第二アクチュエータ通路１２５ｂと排出通路１２９とがメインスプール１７０の第四環状溝１７８を通じて連通する。よって、第二アクチュエータ通路１２５ｂに導かれた作動油は、第四環状溝１７８を通じて排出通路１２９に導かれ、タンク１１９に排出される。

なお、左右の走行操作レバーを後退側に操作したときには、メインスプール１７０の動きは上述の動きと逆になる。つまり、図３に示すように、メインスプール１７０が後退位置（中立位置から図１～３における右側）移動すると、第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３の第一通路１２３ａとが第三供給通路１９７（具体的には、連通ノッチ１９３）を通じて連通する。さらに、第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３の第一通路１２３ａとが第二供給通路１９６（具体的には、第二環状溝１７６及び第二ノッチ１９２）を通じて連通する。そして、導出通路１２３の第一通路１２３ａから第三通路１２３ｃ、及びメインスプール１７０の第四環状溝１７８を通じて第二アクチュエータ通路１２５ｂに作動油が導かれる。一方で、走行モータ１１１から排出された作動油は、第一アクチュエータポート１２６ａ、第一アクチュエータ通路１２５ａ、及び第三環状溝１７７を通じて排出通路１２９に導かれ、タンク１１９に排出される。

このように、本実施形態における弁装置１００は、メインスプール１７０が、第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３、及び第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とをそれぞれ連通可能な第三供給通路１９７を有する。これにより、メインスプール１７０が両方のストローク端に移動すると、第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂのいずれか一方からではなく両方から導出通路１２３に作動流体が導かれる。そのため、第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂから導出通路１２３を通じて走行モータ１１１に導かれる作動油の流量が増加される。よって、走行モータ１１１の出力が増加する。

さらに、本実施形態における弁装置１００は、第一ノッチ１９１、第二ノッチ１９２、及び連通ノッチ１９３により、第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３、及び第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とがそれぞれ連通される。よって、第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂからの作動油が第一ノッチ１９１、第二ノッチ１９２、及び連通ノッチ１９３によって絞られて導かれるため、第一ノッチ１９１、第二ノッチ１９２、及び連通ノッチ１９３によって導出通路１２３の第一通路１２３ａに流入する作動油の流量を制御しつつ第一通路１２３ａに流入する作動油の流量を制御することができる。

上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。

弁装置１００は、メインスプール１７０が、前進位置（一方のストローク端）に向けて移動する過程で第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とを連通し、後退位置（他方のストローク端）に向けて移動する過程で第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３とを連通する第三供給通路１９７を有する。これにより、メインスプール１７０が両方のストローク端に移動すると、第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂのいずれか一方からではなく両方から導出通路１２３に作動流体が導かれる。そのため、第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂから導出通路１２３を通じて走行モータ１１１に導かれる作動油の流量が増加される。

弁装置１００では、メインスプール１７０が前進位置に向けて移動する過程と、後退位置に向けて移動する過程と、の両方で、メイン収容孔１５０の内部を通じて第一供給ポート１２１ａの開口から導出通路１２３の開口に向かって作動油が導かれるとともに、メイン収容孔１５０の内部を通じて第二供給ポート１２１ｂの開口から導出通路１２３の開口に向かって作動油が導かれる。つまり、メイン収容孔１５０の内部における第一供給ポート１２１ａから導出通路１２３への作動油の流れと第二供給ポート１２１ｂから導出通路１２３への作動油の流れは、メインスプール１７０の軸方向において互いに逆向きである。これにより、第一供給ポート１２１ａから導出通路１２３に導かれる作動油からメインスプール１７０に作用する流体力と、第二供給ポート１２１ｂから導出通路１２３に導かれる作動油からメインスプール１７０に作用する流体力と、を打ち消し合うことができ、メインスプール１７０のヒステリシスが改善され、弁装置１００の動作が改善される。

次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。

＜変形例＞
上記実施形態では、第三供給通路１９７は、供給側ランド部１７１の外周面に形成される連通ノッチ１９３を有する。これに代えて、図４に示すように、第三供給通路１９７は、メインスプール１７０内を軸方向に貫通して設けられる第一貫通孔２９３ａと、第一貫通孔２９３ａと連通するとともに供給側ランド部１７１を径方向に貫通する複数の第二貫通孔２９３ｂと、を有してもよい。第二貫通孔２９３ｂは、メインスプール１７０の軸方向に並んで複数設けられる。複数の第二貫通孔２９３ｂ同士は、第一貫通孔２９３ａを通じて連通する。メインスプール１７０が前進位置（図４における左側）に移動すると、図４における一番左側の第二貫通孔２９３ｂと、一番右側の第二貫通孔２９３ｂと、を通じて第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とが連通する。また、メインスプール１７０が後退位置（図４における右側）に移動すると、図４における一番右側の第二貫通孔２９３ｂと、一番左側の第二貫通孔２９３ｂと、を通じて第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３とが連通する。

また、図５に示すように、メインスプール１７０の供給側ランド部１７１に小径部１７１ａと、小径部１７１ａを挟むような位置に設けられる一対の大径部１７１ｂと、小径部１７１ａと一対の大径部１７１ｂとの間に設けられる一対のテーパ部１７１ｃと、が設けられてもよい。この場合、第三供給通路１９７は、連通ノッチ１９３に代えて、一対の大径部１７１ｂをそれぞれ径方向に貫通する一対の第一貫通孔３９３ａと、一対の第一貫通孔３９３ａのそれぞれと連通するとともにテーパ部１７１ｃに開口する複数の第二貫通孔３９３ｂと、を有してもよい。複数の第二貫通孔３９３ｂのそれぞれは、一対の第一貫通孔３９３ａいずれかと連通するとともにテーパ部１７１ｃに開口する。メインスプール１７０が前進位置に移動すると、図５における左側の第一貫通孔３９３ａと、当該第一貫通孔３９３ａと連通する第二貫通孔３９３ｂと、を通じて第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とが連通する。また、メインスプール１７０が後退位置に移動すると、図５における右側の第一貫通孔３９３ａと、当該第一貫通孔３９３ａと連通する第二貫通孔３９３ｂと、を通じて第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３とが連通する。これらの構成であっても、上記実施形態と同様の効果を奏する。

以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

流体圧ポンプ１１０からアクチュエータとしての走行モータ１１１へ供給される作動流体の流れを制御する弁装置１００は、軸方向に移動可能なスプールとしてのメインスプール１７０と、メインスプール１７０を摺動自在に収容するバルブボディとしてのバルブブロック１０と、を備え、バルブブロック１０は、流体圧ポンプ１１０から吐出される作動流体がそれぞれ供給される第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂと、走行モータ１１１に連通する第一及び第二アクチュエータ通路１２５ａ，１２５ｂと、タンク１１９に連通する排出通路１２９と、第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂからの作動流体を第一及び第二アクチュエータ通路１２５ａ，１２５ｂに導く導出通路１２３と、を有し、メインスプール１７０は、メインスプール１７０の移動に伴い第一供給ポート１２１ａからの作動流体を導出通路１２３に導くとともに通過する作動流体の流れに抵抗を付与する第一供給通路１９５と、メインスプール１７０の移動に伴い第二供給ポート１２１ｂからの作動流体を導出通路１２３に導くとともに通過する作動流体の流れに抵抗を付与する第二供給通路１９６と、第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３、及び第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とをそれぞれ連通可能であり通過する作動流体に抵抗を付与する第三供給通路１９７と、第一、第二、及び第三供給通路１９５，１９６，１９７と、導出通路１２３と、の連通を遮断可能なランド部としての供給側ランド部１７１と、を有し、供給側ランド部１７１は、メインスプール１７０が中立位置にある状態では、第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３、及び第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３との連通を遮断し、第一供給通路１９５は、メインスプール１７０が中立位置から軸方向における一方のストローク端に向けて移動する過程で第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３とを連通し、第二供給通路１９６は、メインスプール１７０が中立位置から軸方向における他方のストローク端に向けて移動する過程で第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とを連通し、第三供給通路１９７は、メインスプール１７０が一方のストローク端に向けて移動する過程で第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とを連通し、メインスプール１７０が他方のストローク端に向けて移動する過程で第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３とを連通する。

この構成では、メインスプール１７０が、一方のストローク端において第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とを連通し、他方のストローク端において第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３とを連通する第三供給通路１９７を有する。これにより、メインスプール１７０が両方のストローク端に移動すると、第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂのいずれか一方からではなく両方から導出通路１２３に作動流体が導かれる。そのため、供給ポート１２１ａ，１２１ｂからアクチュエータに導かれる作動流体の流量が増加される。

弁装置１００は、バルブブロック１０には、メインスプール１７０を摺動自在に収容する収容孔としてのメイン収容孔１５０が設けられ、メイン収容孔１５０には、第一供給ポート１２１ａ、第二供給ポート１２１ｂ、及び導出通路１２３がそれぞれ開口するとともに、導出通路１２３の開口が、軸方向において第一供給ポート１２１ａと第二供給ポート１２１ｂとの間に設けられ、メインスプール１７０が一方のストローク端に向けて移動する過程と、他方のストローク端に向けて移動する過程と、の両方で、メイン収容孔１５０の内部を通じて第一供給ポート１２１ａの開口から導出通路１２３の開口に向かって作動油が導かれるとともに、メイン収容孔１５０の内部を通じて第二供給ポート１２１ｂの開口から導出通路１２３の開口に向かって作動油が導かれる。

この構成では、第一供給ポート１２１ａから導出通路１２３に作動流体が導かれる際に生じる流体力と、第二供給ポート１２１ｂから導出通路１２３に作動流体が導かれる際に生じる流体力とを互いに打ち消すことができる。

弁装置１００は、第三供給通路１９７が、供給側ランド部１７１の外周面に開口し、第一供給ポート１２１ａと導出通路１２３、及び第二供給ポート１２１ｂと導出通路１２３とをそれぞれ連通可能な連通ノッチ１９３を有する。

この構成では、第三供給通路１９７の連通ノッチ１９３、第一供給通路１９５、及び第二供給通路１９６により、第一及び第二供給ポート１２１ａ，１２１ｂの両方と導出通路１２３とを連通することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１０・・・バルブブロック、１００・・・弁装置、１１０・・・ポンプ（流体圧ポンプ）、１１１・・・走行モータ（アクチュエータ）、１１９・・・タンク、１２１ａ・・・第一供給ポート、１２１ｂ・・・第二供給ポート、１２３・・・導出通路、１２５ａ・・・第一アクチュエータ通路、１２５ｂ・・・第二アクチュエータ通路、１２９・・・排出通路、１５０・・・メイン収容孔（収容孔）、１７０・・・メインスプール（スプール）、１７１・・・供給側ランド部（ランド部）、１７５・・・第一環状溝、１７６・・・第二環状溝、１９３・・・連通ノッチ、１９５・・・第一供給通路、１９６・・・第二供給通路、１９７・・・第三供給通路

Claims (3)

1. 流体圧ポンプからアクチュエータへ供給される作動流体の流れを制御する弁装置であって、
   軸方向に移動可能なスプールと、
   前記スプールを摺動自在に収容するバルブボディと、を備え、
   前記バルブボディは、
   前記流体圧ポンプから吐出される作動流体がそれぞれ供給される第一及び第二供給ポートと、
   前記アクチュエータに連通する第一及び第二アクチュエータ通路と、
   タンクに連通する排出通路と、
   前記第一及び第二供給ポートからの作動流体を前記第一及び第二アクチュエータ通路に導く導出通路と、を有し、
   前記スプールは、
   前記スプールの移動に伴い前記第一供給ポートからの作動流体を前記導出通路に導くとともに通過する作動流体の流れに抵抗を付与する第一供給通路と、
   前記スプールの移動に伴い前記第二供給ポートからの作動流体を前記導出通路に導くとともに通過する作動流体の流れに抵抗を付与する第二供給通路と、
   前記第一供給ポートと前記導出通路、及び前記第二供給ポートと前記導出通路とをそれぞれ連通可能であり通過する作動流体に抵抗を付与する第三供給通路と、
   前記第一、第二、及び第三供給通路と、前記導出通路と、の連通を遮断可能なランド部と、を有し、
   前記ランド部は、前記スプールが中立位置にある状態では、前記第一供給ポートと前記導出通路、及び前記第二供給ポートと前記導出通路との連通を遮断し、
   前記第一供給通路は、前記スプールが前記中立位置から軸方向における一方のストローク端に向けて移動する過程で前記第一供給ポートと前記導出通路とを連通し、
   前記第二供給通路は、前記スプールが前記中立位置から軸方向における他方のストローク端に向けて移動する過程で前記第二供給ポートと前記導出通路とを連通し、
   前記第三供給通路は、前記スプールが前記一方のストローク端に向けて移動する過程で前記第二供給ポートと前記導出通路とを連通し、前記スプールが前記他方のストローク端に向けて移動する過程で前記第一供給ポートと前記導出通路とを連通することを特徴とする弁装置。
2. 請求項１に記載の弁装置であって、
   前記バルブボディには、前記スプールを摺動自在に収容する収容孔が設けられ、
   前記収容孔には、前記第一供給ポート、前記第二供給ポート、及び前記導出通路がそれぞれ開口するとともに、前記導出通路の開口が、前記軸方向において前記第一供給ポートの開口と前記第二供給ポートの開口との間に設けられ、
   前記スプールが前記一方のストローク端に向けて移動する過程と、前記スプールが前記他方のストローク端に向けて移動する過程と、の両方で、前記収容孔の内部を通じて前記第一供給ポートの前記開口から前記導出通路の前記開口に向かって作動流体が導かれるとともに、前記収容孔の内部を通じて前記第二供給ポートの前記開口から前記導出通路の前記開口に向かって作動流体が導かれることを特徴とする弁装置。
3. 請求項１または２に記載の弁装置であって、
   前記第三供給通路は、前記ランド部の外周面に開口し、前記第一供給ポートと前記導出通路、及び前記第二供給ポートと前記導出通路とをそれぞれ連通可能な連通ノッチを有することを特徴とする弁装置。

Images