JP3505869B2 - 流体制御弁 - Google Patents
流体制御弁Info
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Description
ョベルのような産業車両のサイドシフト、クランプや、
たとえばフォークリフトのような荷役機械を駆動するバ
ルブに適用される、積層型の多連方向制御弁のアタッチ
メントセクションとして好適に利用可能な流体制御弁に
関する。 【0002】 【従来の技術】同種の流体制御弁を外壁同士を当接させ
ることにより組み合わせた積層型の多連方向制御弁は、
外壁の当接面にドレンが残るが、接続用部品を要しない
のでコストが安くコンパクトでありまた構成要素である
個々の流体制御弁をいろいろに組み合わせることができ
る。このように積層型多連方向制御弁を構成できる従来
の流体制御弁fbについて、図3〜図7を参照して説明
する。 【0003】従来の流体制御弁fbは、図3に示すよう
に、高圧源Pに接続される高圧ポート1、低圧域に連通
するタンクポート2、パラレル通路およびタンクポート
を連通するセンタバイパス3、および一対のアクチュエ
ータポート4、5を接続ポートとするスライドスプール
型4ポート切替弁である。 【0004】図4に示すように、上側の外壁10に高圧
ポート1の開口部、下側の外壁10にタンクポート2の
開口部が設けられ、高圧ポート1の開口部が上側に隣接
する流体制御弁fbの高圧ポート1の開口部と、タンク
ポート2の開口部が下側に隣接する流体制御弁fbのタ
ンクポート2の開口部と連結する。積層型多連流体制御
弁においては相隣接する流体制御弁fb間の接続部分に
接続用部品を用いず加工精度も特に高くしないため、隣
接部はドレン9となる。 【0005】図5に示すようにスプール6が右行位置に
あるときは、センタバイパス3が閉じられ、高圧ポート
1がアクチュエータポート4に、タンクポート2がアク
チュエータポート5に接続して、アクチュエータAが支
持する負荷Wの持ち上げが行なわれる。図6に示すよう
にスプール6が左行位置にあるときは、センタバイパス
3が閉じられ、高圧ポート1がアクチュエータポート5
に、タンクポート2がアクチュエータポート4に接続し
て、アクチュエータAが支持する負荷Wが下げられる。
図7に示すようにスプール6が中立位置にあるときは、
センタバイパス3が開き、アクチュエータポート4、5
は高圧ポート1およびタンクポート2からブロックされ
る。 【0006】ところで、従来の流体制御弁fbにおいて
は、センタバイパス3が開いて高圧ポート1の油圧が下
がったばあいにもアクチュエータポート4または5から
の油の逆流によりアクチュエータAが逆運動しないよ
う、高圧ポート1内にロードチェック弁108が組み込
まれている。このロードチェック弁108が必要となる
理由を図8を参照して説明する。 【0007】スプール6には、作動を軽くなめらかに行
い微動調整を容易にするためノッチ6aが設けられてい
る。このノッチ6aから油がわずかに移動するため、ブ
ロックされているはずの各ポート同士は常に少しずつつ
ながっている。このためスプール切替時に、高圧ポート
1、タンクポート2、およびアクチュエータポート4ま
たは5が一本の流路の形に連続する状態Uが一時的に生
じる。このような状態において、たとえば負荷Wを支持
して上昇中のアクチュエータAを目的の位置で停止させ
ようとスプール6を右行位置から中立位置へ切り替えた
とき、高圧ポート1の油圧が負荷Wによるアクチュエー
タポート4の油圧を下回った時点でアクチュエータAが
逆運動を始め、状態Uのようにつながった流路全体の油
圧がタンクポート2の油圧に下がるまでその逆運動が停
止しないなどの事故が起こり、作業上非常に危険であ
る。高圧ポート1内にロードチェック弁108を設ける
のは、このようなスプール6の切替時の油の逆流を防止
するためである。 【0008】このロードチェック弁を設けるため、図4
に示すように、従来の流体制御弁fbの高圧ポート1を
入口側1aと出口側1bとに分断する位置に、一端が外
壁10に開口する凹部108d3が設けられる。この凹
部108d3が、凹部108d3の設けられた外壁10
に当接する隣接の流体制御弁fbの外壁10の一部であ
る後壁108d4によりドレン9を残しつつ閉塞され、
室108dが形成される。この室108dに、図9に示
すようにポペット108aとスプリング108bが設け
られ、ロードチェック弁108が構成される。 【0009】ロードチェック弁108の構造を図9に示
す。ポペット108aは進退可能であり、略円柱の胴体
と略円錐の前部108a1からなる。前部108a1は
表面に精密加工された当たり面108a5をもつ。胴体
は、圧液導入孔108a2により高圧ポート出口側1b
と連絡するスプリング室108a3と、胴体全体の底面
の円からからスプリング室108a3底面の円を除いた
平面である後端108a4をもつ。 【0010】スプリング108bは後壁108d4に一
端を固着され、他端をスプリング室108a2の前端に
当接させてポペット108aをシート108cに向かっ
て付勢する。室108dは内方端に、高圧ポート入口側
1aに連絡し精密加工されたシート108cをもつ入口
108d1と高圧ポート出口側1bすなわちアクチュエ
ータポート4または5に連絡する出口108d2をも
ち、シート108cはポペット当たり面108a5と近
接時に互いに密着する。 【0011】このロードチェック弁108においては、
高圧ポート入口側1aの油圧すなわち入口圧がポペット
前部108a1に、高圧ポート出口側1bの油圧すなわ
ち出口圧がスプリング室108a3に伝わる。つまりポ
ペット108aにかかる力としては、ポペット前部10
8a1の油圧付勢力と後端108a4およびスプリング
室108a3との油圧付勢力の差およびスプリング力を
考えればよい。 【0012】負荷Wを支持するアクチュエータAを作動
させるためスプール6を右行位置または左行位置にする
と、高圧ポート入口側1aから入口108d1に入った
圧油Opがスプリング108bの力に逆らってポペット
108aを押し下げる。このためポペット108aは後
壁108d4におしつけられ、ロードチェック弁108
が開き圧油Opは室108dの出口108d2から高圧
ポート出口側1bを経てアクチュエータポート4または
5に流れアクチュエータAが作動する。 【0013】アクチュエータAを止めようとスプール6
を中立位置にすると、高圧ポート入口側1aの油圧が徐
々に下がり、ついにはアクチュエータポート4または5
につながる高圧ポート出口側1bと同圧となる。このと
き、図10に示すように、ポペット前面108a1と後
端108a4およびスプリング室108a3との油圧付
勢力が等しくなり、全体として相殺され、ポペット10
8aを動かす力としてスプリング力のみを考えればよい
状況となるはずである。このようになれば、ポペット1
08aはスプリング力で戻り、ロードチェック弁8は閉
じ、アクチュエータポート4または5からの負荷Wによ
る油の逆流が防がれ、アクチュエータAが負荷Wに負け
て逆運動することが防止される。 【0014】 【発明が解決しようとする課題】しかし、ロードチェッ
ク弁108を実際に適用すると、本来チェック作用をし
て流体の逆流を止めなくてはならない場面でポペット1
08aが戻らないばあいがある。これは、ドレン9から
の油の漏出のため、図11に示すように、スプリング室
108a3から伝わった出口圧よりも低い油圧がポペッ
ト後端108a4にかかるためである。このようになれ
ば、高圧ポート入口側1aとアクチュエータポート4、
5の油圧が等しくなったとしても、ポペット前部108
a1にかかる油圧力よりもポペット後端108a4にか
かる油圧力のほうが低くなり、ポペット全体についてみ
ると、ポペット108aを後壁108d4に向けて押す
力が残存する。この残存する力がスプリング力を上回る
ばあい、ポペット108aは前方へ戻らずアクチュエー
タポート4または5からの油の逆流は阻止されない。 【0015】ドレン9からの油の漏出によるポペット後
端108a4にかかる油圧の低下を補うためにスプリン
グ力を増大させることは、クラッキング圧力を増大させ
るため実用上不適当である。 【0016】本発明はこのような従来技術に鑑み、ドレ
ンの存在の下でも、高圧ポートとアクチュエータポート
の圧力差を忠実に反映し、圧力油逆流によるアクチュエ
ータの逆運動の発生を確実に防止できるロードチェック
弁を備えた流体制御弁の提供を目的とする。 【0017】 【課題を解決するための手段】本発明は、同種の流体制
御弁の外壁同士を隙間にドレンを残して当接させること
により組み合わせて積層型の多連方向制御弁を形成する
ことが可能で、高圧源に接続される高圧ポートと、低圧
域に開放されるタンクポートと、アクチュエータポート
と、前記アクチュエータポートを高圧ポート又は低圧ポ
ートに選択的に連通させるスプールと、前記高圧ポート
を入口側と出口側とに分断する位置に形成され一端が外
壁に開口する凹部と、隣接する流体制御弁の外壁の一部
である後壁が前記凹部の設けられた外壁に当接すること
によって前記ドレンを残しつつ凹部と後壁の間に閉塞さ
れる室と、前記室を構成要素とするロードチェック弁と
を具備してなる流体制御弁であって、前記ロードチェッ
ク弁が、前記室内に進退可能に配設されスプリング室と
前記スプリング室を前記高圧ポート出口側に連通させる
圧液導入孔を備え前進位置で前部に形成した当たり面を
前記室の内方端に形成したシートに着座させて高圧ポー
トを遮断し後退位置で後端を前記後壁に当接させ前記当
たり面をシートから離反させるポペットと、前記スプリ
ング室に収容され両端を前記スプリング室前端および隣
接する流体制御弁の外壁にそれぞれ弾接させてポペット
をシートに向かって付勢するスプリングと、前記ポペッ
トの後退位置で前記ポペット後端と前記後壁との間に形
成される圧力導入空間とを備え、前記高圧ポート入口側
と前記高圧ポート出口側との液圧が等しいばあいにポペ
ットに作用する液圧付勢力が相殺されるように構成され
ていることを特徴とする。 【0018】前記圧力導入用空間は、前記ポペット後端
に設けられた圧力導入溝または前記室の前記ポペット後
端に接する部分の圧力導入溝として実現可能である。 【0019】本発明の流体制御弁においても、前記ポペ
ット後端の油は前記ドレンにより流出するが、前記圧力
導入用空間により、前記アクチュエータポートの油圧と
同じ油圧を持つ前記スプリング室の圧力油が前記ポペッ
ト後端に容易に移動し、前記ドレンの影響を打ち消すた
め、前記スプリング室の油圧すなわち前記アクチュエー
タポートの油圧がそのまま前記ポペット後端にもかか
る。 【0020】本発明の流体制御弁において、前記高圧ポ
ートと前記アクチュエータポートの油圧が同じになった
とする。このとき前記圧力導入用空間の作用により、前
記ポペット後端にかかる油圧は前記アクチュエータポー
トの油圧をそのまま反映するため、前記ポペットを前に
押す力と後ろに押す力は等しくなり、全体として相殺さ
れる。この結果、前記ポペットにかかるみかけの力はス
プリング力のみとなり、前記ポペットはスプリング力で
戻り、前記ロードチェック弁は閉じた状態になる。こう
して前記ロードチェック弁は前記高圧ポートと前記アク
チュエータポートの圧力差を忠実に反映し、前記アクチ
ュエータの負荷による圧力油の逆流が防がれる。 【0021】このようにして、本発明により、高圧ポー
トとアクチュエータポートの圧力差を忠実に反映し、圧
力油逆流によるアクチュエータの逆運動の発生を確実に
防止できるロードチェック弁を備えた流体制御弁が提供
される。 【0022】 【発明の実施の形態】以下、図1および図2を参照し、
本発明の一実施形態を説明する。なお、従来の流体制御
弁fbと共通する基本的な構造については、ロードチェ
ック弁108をロードチェック弁8におきかえる他は、
従来の流体制御弁fbと共通の符号を用い図3〜図8を
用いて説明する。 【0023】本発明の流体制御弁FBは、高圧源Pに接
続する高圧ポート1、低圧域に連通するタンクポート
2、パラレル通路およびタンクポートを連通するセンタ
バイパス3、および一対のアクチュエータポート4、5
を接続ポートとするスライドスプール型4ポート切替弁
である。 【0024】上側の外壁10に高圧ポート1の開口部、
下側の外壁10にタンクポート2の開口部が設けられ、
高圧ポート1の開口部が上側に隣接する流体制御弁FB
の高圧ポート1の開口部と、タンクポート2の開口部が
下側に隣接する流体制御弁FBのタンクポート2の開口
部と連結する。積層型多連流体制御弁においては相隣接
する流体制御弁fb間の接続部分に接続用部品を用いず
加工精度も特に高くしないため、隣接部はドレン9とな
る。 【0025】スプール6が右行位置にあるときは、セン
タバイパス3が閉じられ、高圧ポート1がアクチュエー
タポート4に、タンクポート2がアクチュエータポート
5に接続して、アクチュエータAが支持する負荷Wの持
ち上げが行なわれる。スプール6が左行位置にあるとき
は、センタバイパス3が閉じられ、高圧ポート1がアク
チュエータポート5に、タンクポート2がアクチュエー
タポート4に接続して、アクチュエータAが支持する負
荷Wが下げられる。スプール6が中立位置にあるとき
は、センタバイパス3が開き、アクチュエータポート
4、5は高圧ポート1およびタンクポート2からブロッ
クされる。 【0026】本発明の流体制御弁FBにおいても、ロー
ドチェック弁を設けるため、従来の流体制御弁fbの高
圧ポート1を入口側1aと出口側1bとに分断する位置
に、一端が外壁10に開口する凹部8d3が設けられ
る。この凹部8d3が、凹部8d3の設けられた外壁1
0に当接する隣接の流体制御弁fbの外壁10の一部で
ある後壁8d4によりドレン9を残しつつ閉塞され、室
8dが形成される。この室8dに、図9に示すようにポ
ペット8aとスプリング8bが設けられ、ロードチェッ
ク弁8が構成される。 【0027】図1に示すように、ポペット8aは進退可
能であり、略円柱の胴体と略円錐の前部8a1からな
る。前部8a1は表面に精密加工された当たり面8a5
をもつ。胴体は、圧液導入孔8a2により高圧ポート出
口側1bと連絡するスプリング室8a3と、胴体全体の
底面の円からからスプリング室8a3底面の円を除いた
平面である後端8a4をもつ。ポペット後端8a4には
圧力導入溝8hが設けられる。 【0028】スプリング8bは後壁8d4に一端を固着
され、他端をスプリング室8a2の前端に当接させてポ
ペット8aをシート8cに向かって付勢する。室8dは
内方端に、高圧ポート入口側1aに連絡し精密加工され
たシート8cをもつ入口8d1と高圧ポート出口側1b
すなわちアクチュエータポート4または5に連絡する出
口8d2をもち、シート8cはポペット当たり面8a5
と近接時に互いに密着する。室後壁8d4はポペット8
aが後退位置にあるとき、ポペット後端圧力導入溝8a
4とともに圧力導入用空間8iを形成する。 【0029】図2に示すように、流体制御弁FBにおい
ても、ポペット後端8a1の油はドレン9により流出す
るが、圧力導入用空間8iにより、アクチュエータポー
ト4、5の油圧と同じ油圧を持つスプリング室8a3の
圧力油がポペット後端8a4に容易に移動し、ドレン9
の影響を打ち消すため、スプリング室8a3の油圧すな
わちアクチュエータポート4、5の油圧がそのままポペ
ット後端8a4にもかかる。 【0030】この流体制御弁FBにおいて、高圧ポート
1とアクチュエータポート4、5の油圧が同じになった
とする。このとき圧力導入用空間8iの作用により、ポ
ペット後端8a4にかかる油圧はアクチュエータポート
4、5の油圧をそのまま反映するため、ポペット8aを
前に押す力と後ろに押す力は等しくなり、全体として相
殺される。この結果、ポペット8aにかかるみかけの力
はスプリング力のみとなり、ポペット8aはスプリング
力で戻り、ロードチェック弁8は閉じる。こうしてロー
ドチェック弁8は高圧ポート1とアクチュエータポート
4、5の圧力差を忠実に反映し、アクチュエータAの負
荷Wによる圧力油の逆流が防がれる。 【0031】このようにして、本発明により、ドレンの
存在の下でも、高圧ポートとアクチュエータポートの圧
力差を忠実に反映し、圧力油逆流によるアクチュエータ
の逆運動の発生を確実に防止するロードチェック弁を備
えた流体制御弁が提供される。 【0032】なお、圧力導入用空間8i創出の方法は、
ポペット後端8a4に設けられた圧力導入溝8hに限ら
ず、たとえば室後壁8d4に圧力導入溝を設けることに
よっても、またポペット後端8a4もしくは室後壁8d
4の少なくとも片方に突起を設けることなどによっても
可能である。また、ポペット後端8a4もしくは室後壁
8d4に圧力導入溝を設けるばあい、その形状は図1に
示すものに限定されず、充分な面積を有しかつスプリン
グ室8a3からポペット8a表面への油の流出を許すも
のであればよい。図12にそのような圧力導入溝の変形
例を示す。(A)、(B)は放射状に多数の溝を設けた
例、(C)は渦状の溝を設けた例である。
向縦端面図。 【図2】同実施形態のロードチェック弁における油の流
れと実際の油圧を示す作用説明図。 【図3】従来の流体制御弁を組み込んだ油圧回路図。 【図4】従来の流体制御弁の部分縦断面図。 【図5】従来の流体制御弁のスプールが右行位置のとき
の作用説明の横断面図。 【図6】従来の流体制御弁のスプールが左行位置のとき
の作用説明の横断面図。 【図7】従来の流体制御弁のスプールが中立位置のとき
の作用説明の横断面図。 【図8】従来の流体制御弁のスプール切替時に出現する
状態を示す油圧回路図。 【図9】従来例のロードチェック弁の幅方向縦端面図。 【図10】従来例のロードチェック弁における、ドレン
の影響が無視できるばあいの油の流れと油圧を示す作用
説明図。 【図11】従来例のロードチェック弁における実際の油
の流れと油圧を示す作用説明図。 【図12】本発明の圧力導入溝の変形例を示す端面図。 【符号の説明】 1…高圧ポート 1a…高圧ポート入口側 1a…高圧ポート出口側 2…タンクポート 4、5…アクチュエータポート 6…スプール 8…ロードチェック弁 8a…ポペット 8a1…ポペット前部 8a2…圧液導入孔 8a3…スプリング室 8a4…ポペット後端 8a5…ポペット当たり面 8b…スプリング 8c…シート 8d…室 8d3…凹部 8d4…室後壁 8h…圧力導入用溝 8i…圧力導入用空間 9…ドレン 10…隣接する流体制御弁の外壁 FB…流体制御弁 P…高圧源
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】同種の流体制御弁の外壁同士を隙間にドレ
ンを残して当接させることにより組み合わせて積層型の
多連方向制御弁を形成することが可能で、高圧源に接続
される高圧ポートと、低圧域に開放されるタンクポート
と、アクチュエータポートと、前記アクチュエータポー
トを高圧ポート又は低圧ポートに選択的に連通させるス
プールと、前記高圧ポートを入口側と出口側とに分断す
る位置に形成され一端が外壁に開口する凹部と、隣接す
る流体制御弁の外壁の一部である後壁が前記凹部の設け
られた外壁に当接することによって前記ドレンを残しつ
つ凹部と後壁の間に閉塞される室と、前記室を構成要素
とするロードチェック弁とを具備してなる流体制御弁で
あって、前記ロードチェック弁が、前記室内に進退可能
に配設されスプリング室と前記スプリング室を前記高圧
ポート出口側に連通させる圧液導入孔を備え前進位置で
前部に形成した当たり面を前記室の内方端に形成したシ
ートに着座させて高圧ポートを遮断し後退位置で後端を
前記後壁に当接させ前記当たり面をシートから離反させ
るポペットと、前記スプリング室に収容され両端を前記
スプリング室前端および隣接する流体制御弁の外壁にそ
れぞれ弾接させてポペットをシートに向かって付勢する
スプリングと、前記ポペットの後退位置で前記ポペット
後端と前記後壁との間に形成される圧力導入空間とを備
え、前記高圧ポート入口側と前記高圧ポート出口側との
液圧が等しいばあいにポペットに作用する液圧付勢力が
相殺されるように構成されていることを特徴とする流体
制御弁。
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