JP3926253B2 - Valve block structure of rotary vane type steering machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はロータリーベーン式舵取機のバルブブロック構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ロータリーベーン式舵取機の油圧装置は、油圧ポンプの吐出量が約300l/min以下の場合は、構成要素として市販の標準品を利用することが可能であるために、一般に次のようになっている。すなわち、油圧回路は図21に示すようなものであり、主要構成要素は、一方向一定吐出量の油圧ポンプ1、方向切換弁51およびそれを駆動する電磁弁52、パイロット逆止弁53、54、流量調整弁55、56、油タンク57および舵を作動させるアクチュエーター10である。
【0003】
方向切換弁51は、油圧ポンプ1からの吐出油をアクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bのいずれに導くか、あるいは中立位置において油圧ポンプ1の吐出油を油タンク57に戻すかの三動作の切り換えを行う。なお、油圧ポンプ1の吐出油をアクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bのどちらか一方の口に導く場合の他方の口から排出される作動油は方向切換弁51によって油タンク57に戻される。
【0004】
パイロット逆止弁53、54はアクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bのそれぞれに対応して設けられており、例えばパイロット逆止弁53がアクチュエーター10の作動油流入側となる場合は、流出側となるパイロット逆止弁54は、パイロット逆止弁53の入口油管の油圧をパイロット油圧として逆止作用を解除されてアクチュエーター10からの作動油の流出を許すように構成されている。また、パイロット逆止弁54がアクチュエーター10への作動油の流入側となる場合は、逆に流出側となるパイロット逆止弁53は、パイロット逆止弁54の入口油圧をパイロット油圧として逆止作用を解除され、アクチュエーター10からの作動油の流出を許す。かくて、方向切換弁51が中立位置にあるとき、すなわちアクチュエーター10を作動させる必要がなく油圧ポンプ1からの吐出油が方向切換弁51を通って油タンク57に戻されている間、アクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bはパイロット逆止弁53、54によって塞止され、従ってアクチュエーター10はロックされる。
【0005】
アクチュエーター10を油圧ポンプからの吐出油で作動させるとき、アクチュエーター10が逆に舵からの力で回される負トルクの状態になった場合は、パイロット逆止弁53または54がこの負トルクを支える。すなわち、例えばアクチュエーター10の作動油流出入口10aが流入側、流出入口10bが流出側である場合、負トルクの状態になると流出入口10aの側の油圧が失われるため、その油圧をパイロット油圧として逆止作用が解除されていたパイロット逆止弁54は逆止作用を行ってアクチュエーター10の作動油流出入口10bからの流出を阻止し、これにより負トルクが支えられてアクチュエーター10は作動を一時停止する。油圧ポンプ1は一定量を吐出し続けているため、パイロット逆止弁54が逆止作用を行うとアクチュエーター10の作動油流出入口10a側に油圧が発生する。するとその油圧がパイロット油圧となってパイロット逆止弁54の逆止作用が解除され、作動油が流出入口10bから流出してアクチュエーター10は再び作動を始める。しかしアクチュエーター10に作用する負トルクのため、直ちに作動油流出入口10aの側の油圧が失われ、従ってパイロット逆止弁54は逆止作用を行い、アクチュエーター10の作動を一時停止させ、負トルクを支える。すると油圧ポンプ1からの吐出油によりアクチュエーター10の作動油流出入口10a側に油圧が発生し、これをパイロット油圧としてパイロット逆止弁54は逆止作用を解除され、作動油はアクチュエーター10の作動油流出入口10bから流出してアクチュエーター10は再び作動を始める。負トルクの状態においては、このサイクルを短時間で繰り返しながらアクチュエーター10は作動する。
【0006】
流量調整弁55、56は、負トルクの状態になった場合に、この負トルクをパイロット逆止弁53または54で支えるに際して、パイロット逆止弁53または54に流入するアクチュエーター10からの排出作動油の流量を絞るものであり、これにより、パイロット逆止弁53または54が急激な逆止作用を行わないようにして、衝撃と振動の発生を防ぐものである。
【0007】
なお、流量調整弁55、56においては、それぞれバイパス逆止弁55a、56aを併設しており、これにより、アクチュエーター10への流入側となる作動油経路に対しては流量調整をバイパスして抵抗を与えないようになっている。
【0008】
なお、図21において、バルブブロック61を含む油圧ポンプユニット62は予備としてもう1組を設けるのが普通であり、この予備のユニットはアクチュエーター10の他の作動油流出入口10a’、10b’に独立して接続している。この予備のユニットの構成と作用は常用のものと全く同じであるので、油圧系統図および概念図においては図示を省略し、また説明も省略する。以下も同様である。
【0009】
上記の油圧回路各構成要素は従来、概念的には図22〜図23に示すように、また、詳細には図24〜図25に示すように配置されていた。すなわち、油圧ポンプ1とそれを駆動するモーター2、油タンク57、および弁類として方向切換弁51、一対のパイロット逆止弁53、54をセットにしたパイロット逆止弁セット58、一対の流量調整弁55、56をセットにした流量調整弁セット59をマニホールド60の上に積み上げたバルブブロック61を共通台板上に配置して油圧ポンプユニット62として、アクチュエーター10と別置していた。
【0010】
バルブブロック61においては、マニホールド60に各油管を取り付けている。すなわち、油圧ポンプ接続口60aには油圧ポンプ1からの吐出管63、油タンク接続口60bには油タンク57への戻り管64、およびアクチュエーター接続口60c、60dにはアクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bにそれぞれ接続する高圧油管65、66をそれぞれ取り付けている。
【0011】
図26に模式的に示すように、バルブブロック61内には、各バルブ胴体の遊び肉部分を利用して油圧ポンプ接続口60aから方向切換弁51の入口51aに至る油路67、および方向切換弁51の出口51bから油タンク接続口60bに至る油路68がそれぞれ穿孔連通されている。
【0012】
なお、油圧ポンプユニット62とアクチュエーター10とを接続する油管65、66が破損した場合に備えるなどの理由で、アクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bにはそれぞれ遮断弁69が取り付けられている。
【0013】
油圧ポンプの吐出量が約300l/min以上の油圧装置の場合は、容量的に構成要素として利用できる市販の標準品がないために、特別の設計品を用いて、一般に図27に示すような油圧回路で、また、図28〜図29に示すような配置で油圧装置が構成されている。すなわち、油圧ポンプユニット70においては、油タンク71内にサブマージした立型の油圧ポンプ72を油タンク71の天板に取り付けたモーター73で駆動するようにするとともに、方向切換弁74を油タンク71の天板上に配置している。油圧ポンプ72の吐出口72aと方向切換弁74の入口74aとの間を高圧の油圧ポンプ吐出管75で接続する。アクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bに、一対のパイロット逆止弁76、77をセットにしたパイロット逆止弁セット78を取り付け、方向切換弁74とパイロット逆止弁セット78との間を2本の高圧油管79、80で接続している。
【0014】
この構成においては、アクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bとパイロット逆止弁76、77との間に流量調整弁を設けることが構成的に難しいため、パイロット逆止弁76、77の弁ストロークを調整ハンドル76a、77aで制限することによって急激な逆止作用による衝撃、振動の発生を抑制している。なお、この調整ハンドル76a、77aを閉め切ることによってパイロット逆止弁76、77を手動の塞止弁として兼用している。
【0015】
上記のことを除いては、作用に関する限り、この構成における作用は油圧ポンプの吐出量が約300l/min以下の油圧装置の場合と同様であるので、説明を省略する。
【0016】
ロータリーベーン式舵取機の構造を示す先行技術文献としては例えば特許文献1がある。
【0017】
【特許文献1】
特開2000−72092公報
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の構成においては、先ず、油圧ポンプの吐出量が約300l/min以下の場合の、市販の標準品を油圧装置の構成要素として利用することが可能な場合については、図22〜図24に示すように、油圧ポンプユニット62において、油圧ポンプ1の吐出口1aとバルブブロック61のマニホールド60とを接続する高圧の油圧ポンプ吐出管63を取り付けるための空間が非常に狭いのが普通であり、従って、この油圧ポンプ吐出管63を精度良く取り付けるのに大きな作業時間を要していた。さらに、この油圧ポンプ吐出管63は長さが短いため、管内に作用する作動油の油圧力および作動油の温度変化による油圧ポンプ吐出管63の膨張、収縮力が管を通じて直接にバルブブロック61に力を及ぼし、バルブブロック61に歪みを与える。このため、微細かつ精密なクリアランスによって成り立っている弁類の作動に影響を及ぼし、特に方向切換弁51のスプールの固着という大きなトラブルを発生することがあった。
【0019】
また、図26に示すように、バルブブロック61内には、マニホールド60の油圧ポンプ接続口60aから方向切換弁51の入口51aに至る油路67、および方向切換弁51の出口51bからマニホールド60の油タンク接続口60bに至る油路68がそれぞれ設けられねばならないが、これらの油路67、68は、穿孔が支障とならない各構成バルブの胴体遊び部分を選んで穿孔連通されるため、急激な曲がり、ジグザグを免れず、また、油路断面積も制限されるため、作動油の通過抵抗が大きく、圧力損失が大きくなるという問題があった。このために、有効油圧が減少するのみならず、作動油の油温が上昇し、従って放熱のために油タンク57の容量を大きくせねばならないという問題があった。
【0020】
さらに、図21〜図25に示すように、油圧ポンプユニット62とアクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bとをそれぞれ接続する油管65、66は両方とも高圧油管にせねばならず、取付工事の工数が大きくなるばかりでなく、コストが高くなるという問題があった。また、これら油管65、66が破損した場合などに備えて、アクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bにはそれぞれ遮断弁69を設ける必要があるが、このためのコストが高くなるという問題があった。
【0021】
次に、油圧ポンプの吐出量が約300l/min以上の場合の、容量的に市販の標準品が油圧装置の構成要素として利用できない場合については、図28〜図29に示すように、油圧ポンプユニット70においては、油圧ポンプ72の吐出口72aと方向切換弁74の入口74aとを接続する高圧の油圧ポンプ吐出管75を取り付けるための空間が非常に狭いのが普通であり、従って、この油圧ポンプ吐出管75を精度良く取り付けるのに大きな作業時間を要していた。さらに、この油圧ポンプ吐出管75は長さが短いため、管内に作用する作動油の油圧力および作動油の温度変化による管の膨張、収縮力が油圧ポンプ吐出管75を通じて直接、方向切換弁74に力を及ぼし、歪みを与える。このため、微細かつ精密なクリアランスによって成り立っている方向切換弁74のスプールの円滑な作動を妨げ、甚だしくは、スプールの固着という大きなトラブルを発生することがあった。
【0022】
また、図27〜図29に示すように、油圧ポンプユニット70とアクチュエーター10との間を接続する2本の油管79、80は両方とも高圧油管にせねばならず、取付工事の工数が大きくなるばかりでなく、コストが高くなるという問題があった。
【0023】
さらに、パイロット逆止弁セット78をアクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bに取り付けているために、両者の間に流量調整弁を設けることが難しく、また、容量的に市販の標準品が利用できず、そのため、アクチュエーター10が負トルクの状態で作動するときのパイロット逆止弁76、77の急激な逆止作用を緩和するために、パイロット逆止弁76、77の弁ストロークを制限する方法をとっているが、負トルクが大きい場合には対応が困難であり、油圧系統に大きな衝撃、振動、騒音を与え、作業環境を害するという大きな問題があった。
【0024】
本発明は、方向切換弁、パイロット逆止弁、オリフィスまたは流量調整弁およびマニホールドからなるバルブブロックをロータリーベーン式舵取機のアクチュエーター外壁の作動油流出入口に直接取り付けることによって、従来の、弁類と油圧ポンプ吐出口との間を接続する狭い空間の高圧油管配設をなくして、取付工事の難を解消するとともに、この高圧油管によって弁類が歪みを受けるという問題、特に方向切換弁のスプールの円滑な作動が妨げられるという問題をなくし、また、作動油のバルブブロック内通過抵抗が大きく圧力損失と油温上昇を来すという問題を最小限に抑え、従って油タンクの容量を最小限にすることができ、また、油圧ポンプユニットとアクチュエーターとを接続する油管2本は、一方のみを高圧油管にすればよく、かつその取付工事が容易であり、さらに、油管が破損した場合、アクチュエーターの作動油流出入口を自動的に塞止でき、アクチュエーターの作動油流出入口に独立した遮断弁を設ける必要がなく、さらに、負トルクの状態においても油圧系統に大きな衝撃、振動、騒音を与えることなくアクチュエーターを円滑に作動させることができるようにするロータリーベーン式舵取機のバルブブロック構造を提供することを目的とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に係る本発明のロータリーベーン式舵取機のバルブブロック構造は、一方向一定吐出量型油圧ポンプを持つロータリーベーン式舵取機において、バルブブロックを油圧ポンプユニット配管用マニホールドと、その上に接続した方向切換弁と、油圧ポンプユニット配管用マニホールドの下に接続した綜合弁とで構成し、綜合弁をパイロット逆止弁とオリフィスの組み合わせで構成し、綜合弁をアクチュエーターの作動油流出入口に直接取り付け、油圧ポンプユニット配管用マニホールドに油圧ポンプに接続する高圧油管と油タンクに接続する無圧油管とをそれぞれ接続するようにしたものである。
【0026】
上記した構成により、油圧ポンプ吐出口とバルブブロックとの間を接続する高圧油管を狭い空間内で取付工事を行うことがなくなるほか、この高圧油管に作用する油圧力および熱膨張収縮力によりバルブブロックが歪みを受け、微細精密なクリアランスのもとに作動する弁類、特に方向切換弁のスプールの円滑な作動を妨げることがなくなる。
【0027】
さらに、バルブブロックの油圧ポンプ接続口から方向切換弁に至る油路および方向切換弁から油タンク接続口に至る油路が短く、経路も単純になるため、作動油のバルブブロック通過抵抗が減る。従って油温上昇が最小限となって、油タンクの容量を最小限にすることができる。
【0028】
また、負トルクの状態においてもパイロット逆止弁に作用する作動油の流量がオリフィスにより絞られるため、逆止作用の衝撃、振動、騒音が抑制され、アクチュエーターを円滑に作動させることができる。
【0029】
さらに、油圧ポンプユニットとアクチュエーターとを接続する油管は、従来2本とも高圧油管にする必要があったのに対して、油圧ポンプ吐出口に接続する油管のみを高圧油管にすればよく、コスト低減になるほか、十分な空間があって取付工事が容易になる。
【0030】
さらに、油管が破損した場合、アクチュエーターの作動油流出入口は自動的に遮断され、従って舵が固定されるから、安全である。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
先ず、油圧ポンプの吐出量が約300l/min以上の場合の本発明の実施の形態によるロータリーベーン式舵取機のバルブブロック構造について説明する。
【0035】
図1はその油圧回路を示す。図1において、主要構成要素は、一方向一定吐出量の油圧ポンプ1とそれを駆動するモーター2、油タンク3、方向切換弁4およびそれを作動させる電磁弁5、パイロット逆止弁6、7、オリフィス8、9、および舵を作動させるアクチュエーター10からなる。
【0036】
方向切換弁4は、油圧ポンプ1からの吐出油をアクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bのいずれに導くか、あるいは中立位置においてそのまま油タンク3に戻すかの三動作の切り換えを電磁弁5によって行う。なお、油圧ポンプ1の吐出油をアクチュエーター10の例えば作動油流出入口10aに導く場合、作動油流出入口10bから排出される作動油は方向切換弁4によって油タンク3に戻される。
【0037】
パイロット逆止弁6、7はアクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bのそれぞれに対応して設けられる。例えばパイロット逆止弁6に対応するアクチュエーター10の作動油流出入口10aが作動油の流入側となる場合は、流出側となるアクチュエーター10の作動油流出入口10bに対応するパイロット逆止弁7は、パイロット逆止弁6の入口油管の油圧をパイロット油圧として逆止作用を解除されて、アクチュエーター10の作動油流出入口10bからの作動油の流出を許すように構成される。逆に、アクチュエーター10の作動油流出入口10bが作動油の流入側となる場合は、流出側となるアクチュエーター10の作動油流出入口10aに対応するパイロット逆止弁6は、パイロット逆止弁7の入口油圧をパイロット油圧として逆止作用を解除され、アクチュエーター作動油流出入口10aからの作動油の流出を許すように構成される。
【0038】
かくて、パイロット逆止弁6、7は、アクチュエーター10が停止している時にアクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bを自動的に塞止する機能を持つとともに、アクチュエーター10が油圧ポンプ1からの吐出油の力によってではなく、逆に舵からの力で回されるような状態、すなわち負トルクの状態で作動するとき、この負トルクに対抗して支える機能を持つものである。
【0039】
先ず、アクチュエーター10が停止しているとき、方向切換弁4は中立位置にあって油圧ポンプ1からの吐出油は方向切換弁4の入口4aから出口4bを通って油タンク3に戻されている。この状態では、パイロット逆止弁6、7に対するパイロット油圧が失われているので、アクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bはパイロット逆止弁6、7によって自動的に塞止され、従ってアクチュエーター10はロックされる。
【0040】
次に、アクチュエーター10が逆に舵からの力で回されようとする負トルクの状態で作動するとき、例えばアクチュエーター10の作動油流出入口10aが作動油流入側となっている場合、負トルクの状態になると、作動油流出入口10aの側の油圧が失われるので、パイロット逆止弁7が逆止作用を行い、アクチュエーター10の作動油流入口10bからの作動油の流出を阻止して、アクチュエーター10に作用する負トルクを支え、アクチュエーター10は一時停止する。油圧ポンプ1は一定量を吐出し続けているため、パイロット逆止弁7が逆止作用を行うとアクチュエーター10の作動油出入口10aの側に油圧が発生する。そうすれば、その油圧がパイロット油圧となってパイロット逆止弁7の逆止作用が解除され、アクチュエーター10の作動油流出入口10bからの作動油の流出を許す。しかしその流出は直ちにアクチュエーター10の作動油流出入口10aの側の油圧を喪失させることになるので、パイロット逆止弁7は逆止作用を回復し、アクチュエーター10の作動油流出入口10bからの作動油の流出を阻止してアクチュエーター10を一時停止させ、アクチュエーター10に作用する負トルクを支える。すると油圧ポンプ1からの吐出油によりアクチュエーター10の作動油流出入口10a側に油圧が発生し、パイロット逆止弁7の逆止作用が解除されてアクチュエーター10の作動油流出入口10bから作動油が流出する。
【0041】
このサイクルを短時間に頻繁に繰り返すことによって、アクチュエーター10は、負トルクの状態においてもこれを支えつつ作動することができる。
オリフィス8、9は、上記のようにアクチュエーター10が負トルクの状態で作動するとき、パイロット逆止弁6、7に急激に逆止作用を行わせないようにする作用を行うものであり、油圧系統に衝撃、振動、騒音を与えないようにするためのものである。すなわち、アクチュエーター10が負トルクで作動する状態において、パイロット逆止弁6または7が逆止作用の状態になったとき、パイロット逆止弁6または7に作用する作動油の流量がオリフィス8または9により絞られることにより、パイロット逆止弁6または7の逆止作用が急激になることが避けられる。従って、衝撃と振動と騒音を発生することが避けられる。
【0042】
なお、負トルク状態においてパイロット逆止弁6または7の逆止作用により衝撃と振動と騒音が発生する現象は、これまでの資料データの解析から、作動油の流量に対してシステム抵抗が少ない場合に発生している。従って、油圧系統の抵抗が油圧ポンプ1の出力から算定される許容システム抵抗いっぱいになるようにオリフィス8、9の絞りを設定することによって、上記現象に対応することができる。
【0043】
なお、図1において、油圧ポンプユニット11およびバルブブロック14は予備としてもう1組を設けるのが普通であり、その場合、予備の組はアクチュエーター10の他の作動油流出入口10a’、10b’に独立して接続する。この予備の組の構成と作用は常用のものと全く同じであるので、図示および説明を省略する。
【0044】
図2〜図3は油圧装置の概略の配置を概念的に示したものである。なお、実際には、油圧ポンプユニット11およびバルブブロック14は予備としてもう1組を設け、アクチュエーター10の他の作動油流出入口10a’、10b’に独立して接続するが、上記の通り、図示および説明は省略する。
【0045】
図4はバルブロックの内部構造を模式的に示したものである。
図5〜図7はバルブブロック14をアクチュエーター10に取り付けた配置の詳細設計例を示すものであり、また、図8〜図10はバルブブロック14の組立の詳細設計例を示すものである。
【0046】
図2〜図10において、油圧ポンプ1とそれを駆動するモーター2および油タンク3は油圧ポンプユニット11として、アクチュエーター10から別置して設け、方向切換弁4、油圧ポンプユニット配管用マニホールド12、およびパイロット逆止弁6、7とオリフィス8、9を綜合させた綜合弁13でバルブブロック14を形成して、このバルブブロック14を綜合弁13の部位においてアクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bに直接取り付ける。油圧ポンプユニット11の油圧ポンプ1の吐出口1aとバルブブロック14の油圧ポンプユニット配管用マニホールド12の油圧ポンプ接続口12aとを高圧油管15で、また、バルブブロック14の油圧ポンプユニット配管用マニホールド12の油タンク接続口12bと油タンク3とを無圧油管16でそれぞれ接続する。
【0047】
なお、方向切換弁4を電磁弁5によって切り換えるためのパイロット油圧系として、図1に示すように、油圧ポンプ1の内部に併設したパイロット油圧ポンプ1cのパイロット油圧取出口1dからパイロット油圧管1bをバルブブロック14に導く。パイロット油圧管1bは、バルブブロック14においては、図5、図8に示すように、油圧ポンプユニット配管用マニホールド12に接続する。
【0048】
バルブブロック14においては、アクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bに綜合弁13を直接接続し、この綜合弁13の上に油圧ポンプユニット配管用マニホールド12および方向切換弁4を、各弁の流出入口がそれぞれ連通するようにして順次積み上げて取り付ける。
【0049】
方向切換弁4の胴体遊び肉部分には、図4に示すように、油圧ポンプユニット配管用マニホールド12の油圧ポンプ接続口12aから方向切換弁4の入口4aに連通する油路17、および方向切換弁4の出口4bから油圧ポンプユニット配管用マニホールド12の油タンク接続口12bに連通する油路18をそれぞれ穿孔する。
【0050】
以下、上記構成における作用を説明する。
舵すなわちアクチュエーター10を作動させないときは、バルブブロック14の方向切換弁4は中立位置にある。油圧ポンプ1からの吐出油は高圧油管15を経て油圧ポンプユニット配管用マニホールド12の油圧ポンプ接続口12aに入り、方向切換弁4胴体部分の油路17を通って方向切換弁4の入口4aに入る。方向切換弁4は中立位置においてはバイパスするので、作動油はそのまま出口4bから方向切換弁4胴体部分の油路18に入り、油圧ポンプユニット配管用マニホールド12の油タンク接続口12bから無圧油管16を通って油圧ポンプユニット11の油タンク3に戻る。この間、アクチュエーター10内の作動油はパイロット逆止弁6、7によりロックされる。
【0051】
アクチュエーター10を例えば取舵方向に作動させるとき、すなわち、アクチュエーター10の作動油流出入口10aが作動油流入側となるときは、方向切換弁4を取舵方向に電磁弁5により切り換える。油圧ポンプ1からの吐出油は高圧油管15から油圧ポンプユニット配管用マニホールド12の油圧ポンプ接続口12aに入り、油路17を通って方向切換弁4の入口4aに入る。そして方向切換弁4において取舵方向への流路を通って綜合弁13に入る。綜合弁13においては、作動油はまずパイロット逆止弁6に入り、パイロット逆止弁6において、作動油は弁を押し上げてオリフィス8に入る。それからアクチュエーター10の作動油流出入口10aに流入し、アクチュエーター10を取舵方向に回転させる。
【0052】
アクチュエーター10の作動油流出入口10bから排出される作動油は、オリフィス9を通ってパイロット逆止弁7に入る。
アクチュエーター10が負トルクの状態でない限り、この逆止弁7は、パイロット逆止弁6の流入側の油圧、すなわちアクチュエーター10への流入側の油路の油圧によって逆止作用が殺されているので、作動油はパイロット逆止弁7を自由に通過して、方向切換弁4に戻る。作動油は、方向切換弁4の取舵戻り流路を通って油圧ポンプユニット配管用マニホールド12に入り、その油タンク接続口12bから無圧油管16を通って油タンク3に戻る。
【0053】
アクチュエーター10が逆に舵からの力によって回転させられる負トルクの状態になった場合は、アクチュエーター10の流入側の油圧、すなわちパイロット逆止弁7に対するパイロット油圧の喪失と回復によるパイロット逆止弁7の逆止作用の繰り返しによって、この負トルクを断続的に支えるが、それに際して、パイロット逆止弁7に流入する作動油の流量がオリフィス9により絞られることでパイロット逆止弁7の逆止作動において発生する衝撃が緩和される。
【0054】
アクチュエーター10を逆に面舵方向に作動させるときは、方向切換弁4を面舵方向に電磁弁5により切り換える。そうすれば、方向切換弁4とアクチュエーター10との間の作動油経路が逆になるだけで、作用は取舵方向の場合と全く同じである。
【0055】
次に、油圧ポンプの吐出量が約300l/min以下の場合の本発明の他の実施の形態によるロータリーベーン式舵取機のバルブブロック構造について説明する。
【0056】
バルブブロックを構成する各バルブの胴体遊び肉部分に通過抵抗の少ない油路を穿孔連通させることが可能な場合に適用できる。
図11はその油圧回路を示し、図12はバルブブロック31の構造を模式的に示すものである。また、図13〜図14は油圧装置の配置の詳細設計例を示すものである。図15〜図17はバルブブロック31をアクチュエーター10に取り付けた配置の詳細設計例を、また、図18〜図20はバルブブロック31の組立の詳細設計例をそれぞれ示すものである。
【0057】
バルブブロック31の油圧ポンプユニット配管用マニホールド32をアクチュエーター10の作動油流出入口10a、10bに直接接続し、油圧ポンプユニット配管用マニホールド32の上に、流量調整弁33、34およびそのバイパス逆止弁33a、34aをセットにした流量調整弁セット35を接続し、流量調整弁セット35の上にパイロット逆止弁36、37をセットにしたパイロット逆止弁セット38を接続し、パイロット逆止弁セット38の上に方向切換弁39を接続する。各弁の流出入口がそれぞれ連通するようにして順次積み上げて取り付ける。
【0058】
油圧ポンプユニット配管用マニホールド32には油圧ポンプ接続口32aおよび油タンク接続口32bを設け、油圧ポンプ接続口32aから方向切換弁39の入口39aまで、各弁の胴体遊び肉部分を連通して油路40を穿孔し、また、油タンク接続口32bから方向切換弁39の出口39bまで、各弁の胴体遊び肉部分を連通して油路41を穿孔する。
【0059】
油圧ポンプユニット配管用マニホールド32の油圧ポンプ接続口32aと油圧ポンプユニット11の油圧ポンプ1の吐出口1aとの間を高圧油管15で、また、油圧ポンプユニット配管用マニホールド32の油タンク接続口32bと油圧ポンプユニット11の油タンク3との間を無圧油管16でそれぞれ接続する。
なお、方向切換弁39を電磁弁42によって切り換えるためのパイロット油圧系として、図11に示すように、油圧ポンプ1の内部に併設したパイロット油圧ポンプ1cのパイロット油圧取出口1dからパイロット油圧管1bをバルブブロック31に導く。パイロット油圧管1bは、バルブブロック31においては、図13〜図16、図18に示すように、油圧ポンプユニット配管用マニホールド32に接続する。
【0060】
先に説明した本発明の実施の形態におけるオリフィス8、9が本発明の他の実施の形態においては流量調整弁33、34になっていることを除いて、作用に関する限り、両者は同じであり、また、オリフィス8、9の作用と流量調整弁33、34の作用も類似したものであるので、本発明の他の実施の形態におけるバルブブロック31の作用については説明を省略する。
【0061】
【発明の効果】
本発明は、一方向一定吐出量型の油圧ポンプを採用したロータリーベーン式舵取機の油圧装置において、方向切換弁、パイロット逆止弁、オリフィスまたは流量調整弁、およびマニホールドからなるバルブブロックをロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターの作動油流出入口に直接取り付けることによって、従来の油圧ポンプ吐出口と弁類との間を接続する狭い空間の高圧油管配設がなくなり、これにより、狭い空間内でこの高圧油管を正確に取り付けるという困難性がなくなるほか、この高圧油管に作用する力により、微細精密なクリアランスのもとに作動する弁類が歪みを受けて、特に方向切換弁のスプールの円滑な作動が妨げられることがなくなり、また、バルブブロックにおいて油圧ポンプ接続口から方向切換弁入口まで、および方向切換弁出口からバルブブロックの油タンク接続口までバルブブロックの胴体遊び肉部分を連通して設ける油路の通過抵抗が減ることにより、油温上昇を、従って油タンク容量を最小限にすることができ、また、油圧ポンプユニットとアクチュエーターとを接続する油管を、従来は2本とも高圧油管にする必要があったのに対し、1本のみを高圧油管にすればよくなり、また、高圧油管の配管工事を容易にするスペースも十分に確保でき、従ってコスト削減ができ、また、従来アクチュエーターの作動油流出入口に取り付けていた遮断弁をなくすることができ、さらに、油管が破損した場合、アクチュエーターの作動油流出入口は自動的に塞止されるので安全であり、また、負トルクの状態においても油圧系統に衝撃と振動を与えることなくアクチュエーターを円滑に作動させることができるなど卓越した効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるロータリーベーン式舵取機のバルブブロックを含むロータリーベーン式舵取機の油圧回路を示す説明図である。
【図2】同ロータリーベーン式舵取機のバルブブロックを含むロータリーベーン式舵取機の油圧ポンプユニットとアクチュエーター取付バルブブロックの配置を概念的に示す平面図である。
【図3】同、図2におけるa−a矢視側面図である。
【図4】同ロータリーベーン式舵取機のバルブブロックの構成を模式的に示す説明図である。
【図5】同ロータリーベーン式舵取機のバルブブロックをアクチュエーターに取り付けた配置の詳細設計例を示す平面図である。
【図6】同側面図である。
【図7】同正面図である。
【図8】同ロータリーベーン式舵取機のバルブブロックの組立の詳細設計例を示す平面図である。
【図9】同側面図である。
【図10】同正面図である。
【図11】本発明の他の実施の形態におけるロータリーベーン式舵取機のバルブブロックを含むロータリーベーン式舵取機の油圧回路を示す説明図である。
【図12】同ロータリーベーン式舵取機のバルブブロックの構成を模式的に示す説明図である。
【図13】同ロータリーベーン式舵取機の油圧装置の配置の詳細設計例を示す平面図である。
【図14】同側面図である。
【図15】同ロータリーベーン式舵取機のバルブブロックをアクチュエーターに取り付けた配置の詳細設計例を示す平面図である。
【図16】同側面図である。
【図17】同正面図である。
【図18】同ロータリーベーン式舵取機のバルブブロックの組立の詳細設計例を示す平面図である。
【図19】同側面図である。
【図20】同正面図である。
【図21】油圧ポンプの吐出量が約300l/min以下の場合の従来のロータリーベーン式舵取機の油圧回路を示す説明図である。
【図22】同従来のロータリーベーン式舵取機の油圧ポンプユニットとアクチュエーターの配置を概念的に示す平面図である。
【図23】同、図22におけるb−b矢視側面図である。
【図24】同従来のロータリーベーン式舵取機の油圧装置の配置の詳細設計例を示す平面図である。
【図25】同側面図である。
【図26】同従来のロータリーベーン式舵取機のバルブブロックの構成を模式的に示す説明図である。
【図27】油圧ポンプの吐出量が約300l/min以上の場合の従来のロータリーベーン式舵取機の油圧回路を示す説明図である。
【図28】同従来のロータリーベーン式舵取機の油圧ポンプユニットとアクチュエーターの配置を概念的に示す平面図である。
【図29】同、図28におけるc−c矢視側面図である。
【符号の説明】
1 油圧ポンプ
1a 吐出口
1b パイロット油圧管
1c パイロット油圧ポンプ
1d パイロット油圧取出口
2 モーター
3 油タンク
4 方向切換弁
4a 入口
4b 出口
5 電磁弁
6、7 パイロット逆止弁
8、9 オリフィス
10 アクチュエーター
10a、10b 作動油流出入口
11 油圧ポンプユニット
12 油圧ポンプユニット配管用マニホールド
12a 油圧ポンプ接続口
12b 油タンク接続口
13 綜合弁
14 バルブブロック
15 高圧油管
16 無圧油管
17、18 油路(バルブブロック胴体)
31 バルブブロック
32 油圧ポンプユニット配管用マニホールド
32a 油圧ポンプ接続口
32b 油タンク接続口
33、34 流量調整弁
33a、34a バイパス逆止弁
35 流量調整弁セット
36、37 パイロット逆止弁
38 パイロット逆止弁セット
39 方向切換弁
39a 入口
39b 出口
40、41 油路(バルブブロック胴体)
51 方向切換弁
51a 入口
51b 出口
52 電磁弁
53、54 パイロット逆止弁
55、56 流量調整弁
55a、56a バイパス逆止弁
57 油タンク
58 パイロット逆止弁セット
59 流量調整弁セット
60 マニホールド
60a 油圧ポンプ接続口
60b 油タンク接続口
60c、60d アクチュエーター接続口
61 バルブブロック
62 油圧ポンプユニット
63 吐出管(油圧ポンプ)
64 戻り管(油圧ポンプ)
65、66 高圧油管
67、68 油路(バルブブロック胴体)
69 遮断弁(アクチュエーター)
70 油圧ポンプユニット
71 油タンク
72 油圧ポンプ
72a 吐出口
73 モーター
74 方向切換弁
74a 入口
74b 出口
75 吐出管(油圧ポンプ)
76、77 パイロット逆止弁
76a、77a 調節ハンドル
78 パイロット逆止弁セット
79、80 高圧油管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve block structure of a rotary vane type steering machine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a hydraulic device of a rotary vane type steering machine can use a commercially available standard product as a component when the discharge amount of the hydraulic pump is about 300 l / min or less. It has become. That is, the hydraulic circuit is as shown in FIG. 21, and the main components are a
[0003]
The
[0004]
The
[0005]
When the
[0006]
When the flow
[0007]
The flow
[0008]
In FIG. 21, the
[0009]
Conventionally, each component of the above hydraulic circuit has been conceptually arranged as shown in FIGS. 22 to 23 and in detail as shown in FIGS. 24 to 25. That is, the
[0010]
In the
[0011]
As schematically shown in FIG. 26, in the
[0012]
Note that a
[0013]
In the case of a hydraulic device having a hydraulic pump discharge rate of about 300 l / min or more, there is no commercially available standard product that can be used as a component in terms of capacity, so a specially designed product is generally used as shown in FIG. The hydraulic apparatus is configured by the hydraulic circuit and the arrangement as shown in FIGS. That is, in the
[0014]
In this configuration, since it is structurally difficult to provide a flow rate adjusting valve between the
[0015]
Except for the above, as far as the action is concerned, the action in this configuration is the same as that in the case of a hydraulic device with a discharge amount of the hydraulic pump of about 300 l / min or less, and the description thereof will be omitted.
[0016]
As a prior art document showing the structure of a rotary vane type steering machine, there is
[0017]
[Patent Document 1]
JP 2000-72092 A
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional configuration described above, first, a case where a commercially available standard product can be used as a component of the hydraulic device when the discharge amount of the hydraulic pump is about 300 l / min or less is shown in FIGS. 24, in the
[0019]
As shown in FIG. 26, the
[0020]
Furthermore, as shown in FIGS. 21 to 25, both of the
[0021]
Next, regarding a case where a commercially available standard product cannot be used as a component of the hydraulic device when the discharge amount of the hydraulic pump is about 300 l / min or more, as shown in FIGS. 28 to 29, the hydraulic pump In the
[0022]
Further, as shown in FIGS. 27 to 29, both of the two
[0023]
Furthermore, since the pilot check valve set 78 is attached to the
[0024]
The present invention relates to conventional valves by attaching a valve block comprising a direction switching valve, a pilot check valve, an orifice or a flow control valve, and a manifold directly to a hydraulic oil outlet of an actuator outer wall of a rotary vane type steering machine. This eliminates the difficulty of installation work by eliminating the installation of a high-pressure oil pipe in a narrow space that connects between the hydraulic pump and the discharge port of the hydraulic pump. The problem that the smooth operation of the oil is hindered is eliminated, and the problem that the resistance of the hydraulic oil passing through the valve block is large, causing pressure loss and oil temperature rise is minimized, and therefore the capacity of the oil tank is minimized. In addition, only one of the two oil pipes connecting the hydraulic pump unit and the actuator needs to be a high pressure oil pipe. The installation work is easy, and when the oil pipe is broken, the hydraulic oil outlet of the actuator can be automatically closed, and there is no need to provide an independent shut-off valve at the hydraulic oil outlet of the actuator. An object of the present invention is to provide a valve block structure of a rotary vane type steering machine that allows an actuator to operate smoothly without giving a large impact, vibration, or noise to a hydraulic system even in a negative torque state. .
[0025]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the valve block structure of the rotary vane type steering machine according to the first aspect of the present invention is a rotary vane type steering machine having a one-way constant discharge hydraulic pump. It consists of a pump unit piping manifold, a directional switching valve connected on top of it, and a combined valve connected under the hydraulic pump unit piping manifold. The combined valve consists of a combination of a pilot check valve and an orifice. The combination valve is directly attached to the hydraulic oil outlet / inlet of the actuator, and the high pressure oil pipe connected to the hydraulic pump and the non-pressure oil pipe connected to the oil tank are connected to the hydraulic pump unit piping manifold.
[0026]
With the above-described configuration, the high pressure oil pipe connecting the hydraulic pump discharge port and the valve block is not required to be installed in a narrow space, and the valve block is caused by the oil pressure and thermal expansion / contraction force acting on the high pressure oil pipe. Is distorted, and the smooth operation of the valves that operate under a fine and precise clearance, particularly the spool of the directional switching valve, is not hindered.
[0027]
Furthermore, since the oil path from the hydraulic pump connection port of the valve block to the direction switching valve and the oil path from the direction switching valve to the oil tank connection port are short and the path is simple, the hydraulic oil passage resistance is reduced. Therefore, the oil temperature rise is minimized, and the capacity of the oil tank can be minimized.
[0028]
Further, since the flow rate of the hydraulic oil acting on the pilot check valve is reduced by the orifice even in the negative torque state, the impact, vibration and noise of the check action are suppressed, and the actuator can be operated smoothly.
[0029]
Furthermore, the two oil pipes that connect the hydraulic pump unit and the actuator had to be high-pressure oil pipes in the past, but only the oil pipe connected to the hydraulic pump discharge port needs to be a high-pressure oil pipe, reducing costs. In addition, there is enough space to make installation work easier.
[0030]
In addition, if the oil pipe breaks, the hydraulic fluid inlet of the actuator is automatically shut off, so the rudder is fixed,It is safe.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, the valve block structure of the rotary vane type steering machine according to the embodiment of the present invention when the discharge amount of the hydraulic pump is about 300 l / min or more will be described.
[0035]
FIG. 1 shows the hydraulic circuit. In FIG. 1, the main components are a
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
Thus, the
[0039]
First, when the
[0040]
Next, when the
[0041]
By repeating this cycle frequently in a short time, the
The
[0042]
In addition, the phenomenon that shock, vibration and noise are generated by the check action of the
[0043]
In FIG. 1, the
[0044]
2 to 3 conceptually show the schematic arrangement of the hydraulic device. Actually, another set of the
[0045]
FIG. 4 schematically shows the internal structure of the valve block.
5 to 7 show detailed design examples of the arrangement in which the
[0046]
2 to 10, the
[0047]
As a pilot hydraulic system for switching the
[0048]
In the
[0049]
As shown in FIG. 4, an
[0050]
Hereinafter, the operation of the above configuration will be described.
When the rudder or
[0051]
For example, when the
[0052]
The hydraulic oil discharged from the hydraulic oil outlet /
Unless the
[0053]
When the
[0054]
Conversely, when the
[0055]
Next, a valve block structure of a rotary vane type steering machine according to another embodiment of the present invention when the discharge amount of the hydraulic pump is about 300 l / min or less will be described.
[0056]
The present invention can be applied to a case where an oil passage having a low passage resistance can be perforated and communicated with the body flesh portion of each valve constituting the valve block.
FIG. 11 shows the hydraulic circuit, and FIG. 12 schematically shows the structure of the
[0057]
The hydraulic pump
[0058]
The hydraulic pump
[0059]
Between the hydraulic
As a pilot hydraulic system for switching the
[0060]
As far as the operation is concerned, they are the same except that the
[0061]
【The invention's effect】
The present invention relates to a rotary vane type steering hydraulic device that employs a one-way constant discharge type hydraulic pump, in which a valve block comprising a direction switching valve, a pilot check valve, an orifice or flow rate adjusting valve, and a manifold is rotated. By attaching directly to the hydraulic oil inlet / outlet of the actuator of the vane type steering machine, there is no conventional high-pressure oil pipe arrangement in the narrow space connecting between the hydraulic pump discharge port and valves. In addition to eliminating the difficulty of attaching this high-pressure oil pipe accurately, the force acting on this high-pressure oil pipe can distort the valves that operate under a fine and precise clearance, and in particular the smoothness of the spool of the direction switching valve. Operation is not hindered, and from the hydraulic pump connection port to the direction switching valve inlet in the valve block. By reducing the passage resistance of the oil passage that connects the body of the valve block to the oil tank connection port from the direction switching valve outlet to the oil tank connection port of the valve block, the oil temperature rise and therefore the oil tank capacity is minimized. In addition, both of the oil pipes connecting the hydraulic pump unit and the actuator had to be high-pressure oil pipes in the past, but only one high-pressure oil pipe needs to be used. Sufficient space can be secured to facilitate the piping work of the oil pipe, so the cost can be reduced, the shut-off valve attached to the hydraulic oil outlet of the actuator can be eliminated, and the oil pipe is damaged. In addition, the hydraulic fluid inlet of the actuator is automatically closed, so it is safe and can apply shock and vibration to the hydraulic system even under negative torque conditions. Etc. without actuator can be smoothly operated to exert the excellent effects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a hydraulic circuit of a rotary vane type steering machine including a valve block of the rotary vane type steering machine in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view conceptually showing an arrangement of a hydraulic pump unit and an actuator mounting valve block of a rotary vane type steering machine including a valve block of the rotary vane type steering machine.
FIG. 3 is a side view taken along the line aa in FIG.
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a configuration of a valve block of the rotary vane type steering machine.
FIG. 5 is a plan view showing a detailed design example of an arrangement in which a valve block of the rotary vane type steering machine is attached to an actuator.
FIG. 6 is a side view of the same.
FIG. 7 is a front view of the same.
FIG. 8 is a plan view showing a detailed design example of assembling a valve block of the rotary vane type steering machine.
FIG. 9 is a side view of the same.
FIG. 10 is a front view of the same.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a hydraulic circuit of a rotary vane type steering machine including a valve block of the rotary vane type steering machine in another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory view schematically showing a configuration of a valve block of the rotary vane type steering machine.
FIG. 13 is a plan view showing a detailed design example of the arrangement of the hydraulic device of the rotary vane type steering machine.
FIG. 14 is a side view of the same.
FIG. 15 is a plan view showing a detailed design example of an arrangement in which the valve block of the rotary vane type steering machine is attached to an actuator.
FIG. 16 is a side view of the same.
FIG. 17 is a front view of the same.
FIG. 18 is a plan view showing a detailed design example of assembling a valve block of the rotary vane type steering machine.
FIG. 19 is a side view of the same.
FIG. 20 is a front view of the same.
FIG. 21 is an explanatory diagram showing a hydraulic circuit of a conventional rotary vane type steering machine when the discharge amount of the hydraulic pump is about 300 l / min or less.
FIG. 22 is a plan view conceptually showing the arrangement of hydraulic pump units and actuators of the conventional rotary vane type steering machine.
FIG. 23 is a side view taken along the line bb in FIG.
FIG. 24 is a plan view showing a detailed design example of the arrangement of the hydraulic device of the conventional rotary vane type steering machine.
FIG. 25 is a side view of the same.
FIG. 26 is an explanatory view schematically showing a configuration of a valve block of the conventional rotary vane type steering machine.
FIG. 27 is an explanatory diagram showing a hydraulic circuit of a conventional rotary vane type steering machine when the discharge amount of the hydraulic pump is about 300 l / min or more.
FIG. 28 is a plan view conceptually showing the arrangement of hydraulic pump units and actuators of the conventional rotary vane type steering machine.
29 is a side view taken along the line cc in FIG. 28. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Hydraulic pump
1a Discharge port
1b Pilot hydraulic pipe
1c Pilot hydraulic pump
1d Pilot hydraulic outlet
2 Motor
3 Oil tank
4-way switching valve
4a entrance
4b Exit
5 Solenoid valve
6, 7 Pilot check valve
8,9 Orifice
10 Actuator
10a, 10b Hydraulic oil outlet
11 Hydraulic pump unit
12 Manifold for hydraulic pump unit piping
12a Hydraulic pump connection port
12b Oil tank connection port
13 Joint venture
14 Valve block
15 High pressure oil pipe
16 No-pressure oil pipe
17, 18 Oil passage (valve block fuselage)
31 Valve block
32 Hydraulic pump unit manifold
32a Hydraulic pump connection port
32b Oil tank connection port
33, 34 Flow control valve
33a, 34a Bypass check valve
35 Flow control valve set
36, 37 Pilot check valve
38 Pilot check valve set
39 Directional switching valve
39a entrance
39b Exit
40, 41 Oil passage (valve block fuselage)
51 Directional switching valve
51a entrance
51b Exit
52 Solenoid valve
53, 54 Pilot check valve
55, 56 Flow control valve
55a, 56a Bypass check valve
57 Oil tank
58 Pilot check valve set
59 Flow control valve set
60 Manifold
60a Hydraulic pump connection port
60b Oil tank connection port
60c, 60d Actuator connection port
61 Valve block
62 Hydraulic pump unit
63 Discharge pipe (hydraulic pump)
64 Return pipe (hydraulic pump)
65, 66 High pressure oil pipe
67, 68 Oil passage (valve block fuselage)
69 Shut-off valve (actuator)
70 Hydraulic pump unit
71 Oil tank
72 Hydraulic pump
72a Discharge port
73 motor
74 Directional switching valve
74a entrance
74b exit
75 Discharge pipe (hydraulic pump)
76, 77 Pilot check valve
76a, 77a Adjustment handle
78 Pilot check valve set
79, 80 High pressure oil pipe
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