JP3505869B2 - 流体制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばパワーシ
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。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施形態のロードチェック弁の幅方
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)

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。