JP4986884B2 - ロードセンシングバルブ - Google Patents

Description

この発明は、複数連接して用いる多連形のロードセンシングバルブに関する。

本出願人は、この種のロードセンシングバルブを、特願２００６−１７８６９５号にかかわる発明としてすでに提供しているが、この従来のロードセンシングバルブを本願の図２として示している。

図２に示した従来のロードセンシングバルブは、バルブハウジング１にスプール孔１ａを形成し、このスプール孔１ａにスプール２を摺動自在に組み込んでいる。そして、上記バルブハウジング１には、一対のアクチュエータポート３，４を形成するとともに、これらアクチュエータポート３，４の外側にタンク連通路５を設けている。さらに、このバルブハウジング１には、ポンプに連通した一対の供給ポート６，７を形成するとともに、これら供給ポート６，７間に導入ポート８を形成している。このようにした供給ポート６，７は、図示していないポンプに連通するとともに、他のロードセンシングバルブの供給ポートと、紙面に対して垂直方向に互いに連通するものである。

そして、上記導入ポート８は、圧力補償弁Ｃを介して供給通路９に連通可能にしているが、この圧力補償弁Ｃは、次のように構成している。すなわち、圧力補償弁Ｃの弁体１０を円筒形状にするとともに、この円筒形にした弁体１０内に仕切り壁１０ａを形成し、この仕切り壁１０ａを境にして、導入ポート８側に開口する第１円筒部１０ｂと、最高負荷圧導入室１１側に開口する第２円筒部１０ｃとに区画している。なお、上記最高負荷圧導入室１１は、図示していない他のロードセンシングバルブを含めた複数のロードセンシングバルブに接続したアクチュエータの中の最高負荷圧が導かれるようにしている。
そして、上記第１円筒部１０ｂには連通ポート１２を形成し、弁体１０が導入ポート８側の圧力作用で移動したとき、この連通ポート１２が供給通路９に開口する関係にしている。

上記第２円筒部１０ｃの内部を断面円形の弁室１０ｄとし、この弁室１０ｄにシャトル弁１３を摺動自在に組み込んでいる。そして、このシャトル弁１３は多角柱状にするとともに、この多角柱状にしたシャトル弁１３を、内周を円形にした弁室１０ｄに組み込むことによって、シャトル弁１３と弁室１０ｄとの間にすき間が形成されるが、このすき間を流通路としている。このようにして形成された流通路が上記最高負荷圧導入室１１に通じる通路となる。

また、上記シャトル弁１３の一端には、上記仕切り壁１０ａに形成したシート部１０ｅを開閉する円錐形のポペット部１３ａを形成している。そして、上記シート部１０ｅが開かれると、上記供給通路９が、弁室１０ｄ内の上記流通路を介して最高負荷圧導入室１１に連通し、シート部１０ｅが閉じられると、供給通路９と最高負荷圧導入室１１との連通が遮断される。

なお、上記のようにシャトル弁１３の両端にポペット部１３ａ，１３ａを形成したのは、その組み込み時にシャトル弁１３の方向性を無視できるようにするためである。
また、図中符号１４，１４はロードチェック弁で、アクチュエータポート３，４側の圧力が逆流するのを防止するためのものである。

上記のようにしたバルブハウジング１に組み込んだスプール２が図示の中立位置にあるとき、このスプール２のほぼ中央に設けた第１環状溝１５が導入ポート８に対応し、導入ポート８と供給ポート６，７との連通が遮断される関係にしている。

さらに、上記スプール２の両側には第２環状溝１６，１７を形成しているが、スプール２が図面右方向に移動すると、一方の第２環状溝１６を介して供給通路９とアクチュエータポート３とが連通し、他方の第２環状溝１７を介してアクチュエータポート４とタンク連通路５とが連通する。また、スプール２が図面左方向に移動すると、他方の第２環状溝１７を介して供給通路９とアクチュエータポート４とが連通し、一方の第２環状溝１６を介してアクチュエータポート３とタンク連通路５とが連通する。

そして、スプール２が図面右方向に移動すると、供給ポート７が第１環状溝１５を介して導入ポート８に連通する。したがって、供給ポート７に流入した圧力流体は、導入ポート８に導かれるとともに、その導入ポート８内の圧力の作用で、圧力補償弁Ｃが最高負荷圧導入室１１の圧力作用に抗して移動する。このように圧力補償弁Ｃが移動すると、その連通ポート１２が供給通路９に対して開口するので、導入ポート８に導かれた圧力流体は、ロードチェック弁１４および一方の第２環状溝１６を経由してアクチュエータポート３から流出する。そして、他方のアクチュエータポート４から流入したアクチュエータの戻り流体は、他方の第２環状溝１７を介してタンク連通路５に排出される。

上記のように供給通路９がアクチュエータに連通すると、そのときの当該アクチュエータの負荷圧がシャトル弁１３のポペット部１３ａに作用する。このとき、最高負荷圧導入室１１に導かれている圧力よりも、上記アクチュエータポート３側の負荷圧の方が高ければ、シャトル弁１３が上昇してシート部１０ｅを開く。このようにしてシート部１０ｅが開けば、アクチュエータポート３側の負荷圧が最高負荷圧導入室１１に導かれるとともに、この最高負荷圧導入室１１から図示していないレギュレータに導かれる。このレギュレータは、図示していないポンプの吐出圧が、上記最高負荷圧導入室１１の負荷圧よりも設定圧以上高い圧力になるように制御する。

ただし、上記最高負荷圧導入室１１は、他のロードセンシングバルブの最高負荷圧導入室と連通しているので、最高負荷圧導入室１１内の圧力は、他のロードセンシングバルブに接続した各アクチュエータのうちの最高負荷圧が導かれることになる。したがって、上記レギュレータに導かれる圧力も、各アクチュエータのうちの最高負荷圧が導かれるとともに、当該レギュレータは、ポンプの吐出圧が、上記最高負荷圧よりも設定圧だけ高い圧力に保たれるように制御されることになる。言い換えると、上記最高負荷圧導入室１１に導かれる最高負荷圧によって、いわゆるロードセンシング制御がされることになる。
特開２００３−３２９１５２号公報

上記のようにした従来のロードセンシングバルブの圧力補償弁Ｃの弁体１０は、導入ポート８側の供給圧と、最高負荷圧導入室１１側の圧力とがバランスする位置を保つが、圧力バランスが急激に変化したりすると、シャトル弁１３と圧力補償弁Ｃが、同じ最高負荷圧導入室１１の圧力で動作するので、弁体１０の移動速度が速くなり、安定的な制御ができなくなるといった問題があった。
この発明の第１の目的は、圧力補償弁の弁体の移動をゆっくりさせながら、安定的な制御を可能にしたロードセンシングバルブを提供することである。
第２の目的は、シャトル弁を圧力補償弁に組み込んで当該圧力補償弁をカートリッジ化して、当該圧力補償弁の組み付け等の作業が簡単なロードセンシングバルブを提供することである。

この発明は、次のロードセンシングバルブを前提にするものである。すなわち、このロードセンシングバルブのバルブハウジングにはアクチュエータポート、ポンプ連通路、供給通路およびタンク連通路を形成するとともに、このバルブハウジングに形成したスプール孔に、複数の環状溝を形成したスプールを摺動自在に組み込んでいる。そして、このスプールが切り換ったとき、アクチュエータポートが特定の環状溝および供給通路を介して上記ポンプ連通路に接続したり、特定の環状溝を介してタンク連通路に連通したりする構成にしている。しかも、上記ポンプ連通路と供給通路との間に圧力補償弁を設け、この圧力補償弁の弁体の一方の受圧面には上記ポンプ連通路の圧力を作用させ、他方の受圧面には他のバルブとの間で決まる最高負荷圧を導く最高負荷圧導入室の圧力を作用させるようにしている。一方、上記圧力補償弁の弁体にはシャトル弁を組み込み、このシャトル弁のポペット部には上記供給通路の圧力を作用させ、ポペット部とは反対面には上記最高負荷圧導入室の最高圧を作用させる。そして、上記供給通路の圧力が上記最高負荷圧に打ち勝ったとき、シャトル弁が開弁して、当該供給通路の圧力を最高負荷圧導入室に導く構成にしている。

そして、第１の発明は、上記のロードセンシングバルブを前提にしつつ、シャトル弁のポペット部とは反対側に設けた中継室に最高負荷圧導入通路を連通させ、この中継室と上記最高負荷圧導入室との間にダンパーオリフィスを設けるとともに、このダンパーオリフィスを介して最高負荷圧を最高負荷圧導入室に導く構成にした点に特徴を有する。

第２の発明は、圧力補償弁の弁体に、内周を断面円形にした弁室を設け、この弁室に、ポペット部以外の部分を多角柱状にしたシャトル弁を組み込み、このシャトル弁の外周と、弁室内壁との間に形成される隙間を流通路とし、この流通路を介して、バルブハウジングに形成した最高負荷圧導入通路を最高負荷圧導入室に連通させ、しかも、シャトル弁が開弁したとき、上記流通路を介して供給通路の圧力を最高負荷圧導入室に導く構成にする一方、上記弁室を、ダンパーオリフィスを形成したプラグでふさいで、当該圧力補償弁をカートリッジ化した点に特徴を有する。
第３の発明は、シャトル弁の両端に同一形状のポペット部を形成した点に特徴を有する。

第１の発明によれば、圧力補償弁の最高負荷圧導入室には、ダンパーオリフィスを介して最高負荷圧を導くようにしたので、圧力補償弁の弁体が移動するときには、このダンパーオリフィスを介して流体が流れ、ダンピング効果を発揮させることができる。したがって、当該圧力補償弁の制御機能を安定させることができる。
第２の発明によれば、圧力補償弁は、シャトル弁を組み込んだカートリッジ化することが可能になり、その分、当該圧力補償弁の組み付け等の作業が簡単になる。

第３の発明によれば、シャトル弁の組み込み方向を無視することができるので、その分、組み立て作業が簡単になるとともに、シャトル弁の誤組という問題も発生しない。なお、シャトル弁の一方の端部のみにポペット部を形成した場合に、当該圧力補償弁の組み付けが完了してそれをバルブハウジングに組み込んでから、シャトル弁の誤組が判明したりすると、その修復作業に多大の時間を必要とするが、この発明によればそのような問題も発生しない。

図１に示した実施形態は、その圧力補償弁Ｃの弁室１０ｄをプラグ１８でふさぐとともに、このプラグ１８にダンパーオリフィス１９を形成した点が主な特徴である。その他の構成はおおむね従来の構成と同様であるが、以下には、従来と同一の構成も繰り返し説明するとともに、従来と同一の構成要素に関しては同一符号を付して説明する。

図１に示した実施形態は、バルブハウジング１にスプール孔１ａを形成し、このスプール孔１ａにスプール２を摺動自在に組み込んでいる。そして、上記バルブハウジング１には、一対のアクチュエータポート３，４を形成するとともに、これらアクチュエータポート３，４の外側にタンク連通路５を設けている。さらに、このバルブハウジング１には、ポンプに連通した一対の供給ポート６，７を形成するとともに、これら供給ポート６，７間に導入ポート８を形成している。このようにした供給ポート６，７は、図示していないポンプに連通するとともに、他のロードセンシングバルブの供給ポートと、紙面に対して垂直方向に互いに連通するものである。なお、上記供給ポート６，７および導入ポート８が相まって、この発明のポンプ連通路を構成するものである。

そして、上記導入ポート８は、圧力補償弁Ｃを介して供給通路９に連通可能にしているが、この圧力補償弁Ｃは、次のように構成している。すなわち、圧力補償弁Ｃの弁体１０を円筒形状にするとともに、この円筒形にした弁体１０内に仕切り壁１０ａを形成し、この仕切り壁１０ａを境にして、導入ポート８側に開口する第１円筒部１０ｂと、最高負荷圧導入室１１側に開口する第２円筒部１０ｃとに区画している。
そして、上記第１円筒部１０ｂには連通ポート１２を形成し、弁体１０が導入ポート８側の圧力作用で移動したとき、この連通ポート１２が供給通路９に開口する関係にしている。

上記第２円筒部１０ｃの内部を断面円形の弁室１０ｄとし、この弁室１０ｄにシャトル弁１３を摺動自在に組み込んでいる。そして、このシャトル弁１３は多角柱状にするとともに、この多角柱状にしたシャトル弁１３を、内周を円形にした弁室１０ｄに組み込むことによって、シャトル弁１３と弁室１０ｄとの間にすき間が形成されるが、このすき間がこの発明の流通路となる。このようにして形成された流通路は、シャトル弁１３のポペット部１３ａとは反対側に形成した中継室１１ａを介して上記最高負荷圧導入室１１に通じる通路となる。

また、上記弁体１０の第２円筒部１０ｃの周囲に環状の最高負荷圧導入通路２０を形成しているが、上記最高負荷圧導入通路２０は、図示していない他のロードセンシングバルブを含めた複数のロードセンシングバルブに接続したアクチュエータの中の最高負荷圧が導かれるようにしている。このようにした最高負荷圧導入通路２０は、上記第２円筒部１０ｃに形成した貫通孔２１、シャトル弁１３の周囲に形成された上記流通路及び中継室１１ａを介して最高負荷圧導入室１１に連通している。

さらに、上記弁体１０の第２円筒部１０ｃの開口部分は、前記したプラグ１８でふさいでいるが、上記開口部分内周には雌ネジを形成し、プラグ１８の外周には雄ネジを形成し、これら両ネジを結合してプラグ１８を第２円筒部１０ｃの開口部に固定している。このようにしたプラグ１８にはダンパーオリフィス１９を形成し、上記最高負荷圧導入通路２０に導かれた最高負荷圧が、中継室１１ａ及びダンパーオリフィス１９を経由して最高負荷圧導入室１１に導かれるようにしている。

一方、上記実施形態では、上記シャトル弁１３の一端に、上記仕切り壁１０ａに形成したシート部１０ｅを開閉する円錐形のポペット部１３ａを形成している。そして、上記シート部１０ｅが開かれると、上記供給通路９が、弁室１０ｄ内の上記流通路を介して最高負荷圧導入室１１に連通し、シート部１０ｅが閉じられると、供給通路９と最高負荷圧導入室１１との連通が遮断される。

そして、上記のように弁体１０にシャトル弁１３を組み込んだ状態で、第２円筒部１０ｃの開口部をプラグ１８でふさいで、当該圧力補償弁Ｃをカートリッジ化している。
なお、上記実施形態では、シャトル弁１３の一端にのみポペット部１３ａを形成したが、従来例の図２に示すようにシャトル弁１３の両端に同一形状にした一対のポペット部１３ａ，１３ａを形成するようにしても良い。

このようにシャトル弁１３の両端にポペット部１３ａ，１３ａを形成しておけば、シャトル弁の組み込み方向を無視することができるので、その分、組み立て作業が簡単になるとともに、シャトル弁の誤組という問題も発生しない。もし、シャトル弁の一方の端部のみにポペット部を形成した場合に、当該圧力補償弁の組み付けが完了してそれをバルブハウジングに組み込んでから、シャトル弁の誤組が判明したとき、その修復作業に多大の時間を必要とするが、上記のようにシャトル弁１３の両端に同一形状のポペット部１３ａ，１３ａを形成しておけば、そのような問題も発生しない。
また、図中符号１４，１４はロードチェック弁で、アクチュエータポート３，４側の圧力が逆流するのを防止するためのものである。

上記のようにしたロードセンシングバルブ自体の機能は従来と同様なので、その詳細は省略し、以下には、圧力補償弁Ｃの動作について説明する。
当該圧力補償弁Ｃの弁体１０は、仕切り壁１０ａを含んだ第１円筒部１０ｂの端面を、この発明の一方の受圧面とし、プラグ１８側をこの発明の他方の受圧面とするが、この弁体１０は、これら両受圧面に対する圧力作用がバランスする位置を保つ。そして、この圧力バランスが変化したときには、弁体１０が上下いずれかに移動する。このように弁体１０が移動するときには、最高負荷圧導入室１１と中継室１１ａとの間で、流体の流れが発生するが、この流体の流れはダンパーオリフィス１９を経由して流通する。例えば、弁体１０が図面上方に移動するときには、最高負荷圧導入室１１の圧力流体がダンパーオリフィス１９を経由して最高負荷圧導入通路２０側に排出される。反対に、弁体１０が下方に移動するときには、最高負荷圧導入通路２０側の圧力流体が、ダンパーオリフィス１９を経由して最高負荷圧導入室１１に流入する。
いずれにしても、弁体１０が移動するときには、圧力流体がダンパーオリフィス１９を経由して流通することになるので、そのときに弁体１０の移動速度がゆっくりとなり、安定的な制御が可能になる。

また、シャトル弁１３を組み込んだ圧力補償弁Ｃは、カートリッジ化したので、その分、当該圧力補償弁Ｃの組み付け等の作業が簡単になる。
さらに、シャトル弁１３の両端に同一形状のポペット部１３ａ，１３ａを設けたので、シャトル弁１３の組み込み方向を無視することができる。したがって、その分、組み立て作業が簡単になるとともに、シャトル弁１３の誤組という問題も発生しない。

この発明の実施形態を示すロードセンシングバルブの断面図である。 従来のロードセンシングバルブの断面図である。

符号の説明

１ バルブハウジング
１ａ スプール孔
２ スプール
３，４ アクチュエータポート
５ タンク連通路
６，７ ポンプ連通路を構成する供給ポート
８ ポンプ連通路を構成する導入ポート
９ 供給通路
Ｃ 圧力補償弁
１０ 弁体
１０ｄ 弁室
１１ 最高負荷圧導入室
１１ａ 中継室
１３ シャトル弁
１３ａ ポペット部
１６，１７ 第２環状溝
１８ プラグ
１９ ダンパーオリフィス
２０ 最高負荷圧導入通路

Claims (3)

1. バルブハウジングにはアクチュエータポート、ポンプ連通路、供給通路およびタンク連通路を形成するとともに、このバルブハウジングに形成したスプール孔に、複数の環状溝を形成したスプールを摺動自在に組み込み、このスプールが切り換ったとき、アクチュエータポートが特定の環状溝および供給通路を介して上記ポンプ連通路に接続したり、特定の環状溝を介してタンク連通路に連通したりする構成にし、しかも、上記ポンプ連通路と供給通路との間に圧力補償弁を設け、この圧力補償弁の弁体の一方の受圧面には上記ポンプ連通路の圧力を作用させ、他方の受圧面には他のバルブとの間で決まる最高負荷圧を導く最高負荷圧導入室の圧力を作用させる一方、上記圧力補償弁の弁体にはシャトル弁を組み込み、このシャトル弁のポペット部には上記供給通路の圧力を作用させ、ポペット部とは反対面には上記最高負荷圧導入室の最高圧を作用させるとともに、上記供給通路の圧力が上記最高負荷圧に打ち勝ったとき、シャトル弁が開弁して、当該供給通路の圧力を最高負荷圧導入室に導く構成にしたロードセンシングバルブにおいて、シャトル弁のポペット部とは反対側に設けた中継室に最高負荷圧導入通路を連通させ、この中継室と上記最高負荷圧導入室との間にダンパーオリフィスを設けるとともに、このダンパーオリフィスを介して最高負荷圧を最高負荷圧導入室に導く構成にしたロードセンシングバルブ。
2. 圧力補償弁の弁体に、内周を断面円形にした弁室を設け、この弁室に、ポペット部以外の部分を多角柱状にしたシャトル弁を組み込み、このシャトル弁の外周と、弁室内壁との間に形成される隙間を流通路とし、この流通路を介して、バルブハウジングに形成した最高負荷圧導入通路を最高負荷圧導入室に連通させ、しかも、シャトル弁が開弁したとき、上記流通路を介して供給通路の圧力を最高負荷圧導入室に導く構成にする一方、上記弁室を、ダンパーオリフィスを形成したプラグでふさいで、当該圧力補償弁をカートリッジ化した請求項１記載のロードセンシングバルブ。
3. 上記シャトル弁の両端に同一形状のポペット部を形成した請求項２記載のロードセンシングバルブ。

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