JP6715207B2 - Construction machine equipped with directional control valve and hydraulic circuit to which it is applied - Google Patents
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Description
本発明は、方向制御弁及びそれを適用した油圧回路を備えた建設機械に関する。 The present invention relates to a directional control valve and a construction machine including a hydraulic circuit to which the directional control valve is applied.
従来、この種の建設機械の油圧回路に適用される方向制御弁では、複数のポートを通過する作動油の流量を制御するために、ノッチ（刻み目）付きのスプールが使用された弁体タイプが知られている。通常、スプールにはその軸を中心として対称な角度で配置される一対のノッチが複数組形成されている。 Conventionally, the directional control valve applied to the hydraulic circuit of this type of construction machine has a valve disc type in which a spool with a notch (notch) is used to control the flow rate of hydraulic oil passing through multiple ports. Are known. Usually, the spool is formed with a plurality of pairs of notches arranged at symmetrical angles about the axis thereof.
ところが、スプールをハウジングに挿入した際の組付け角度や製造ばらつき等により、ハウジングの上流部とノッチとの間の距離は同じ一対のノッチ同士でも互いに異なる。このため、作動油がノッチを通過する際にハウジングの上流部から遠い側に位置したノッチの方が流れ難くなるため、上流部から近い側に位置するノッチと上流部から遠い側に位置するノッチとの間で作動油の流量の偏りが生じる。これに伴い、ノッチ近傍の圧力分布が互いに不均衡となるため、スプールを軸回りに回転させる力が生じ、流量が多い程その回転力は大きくなる。 However, the distance between the upstream portion of the housing and the notch is different between the same pair of notches due to the assembly angle when the spool is inserted into the housing, manufacturing variations, and the like. For this reason, when the hydraulic oil passes through the notches, the notches located far from the upstream portion of the housing are less likely to flow, and the notches located closer to the upstream portion and the notches located farther from the upstream portion. There is a deviation in the flow rate of the hydraulic oil between and. Along with this, the pressure distributions in the vicinity of the notches become imbalanced with each other, so that a force that rotates the spool around the axis is generated, and the rotational force increases as the flow rate increases.
具体的に云えば、１つのノッチにおいて、流れがノッチに対して対称でない場合、一対の壁面における圧力分布は互いに不均衡となり、これが回転力を生む。この回転力を低減するため、一般的には一対のノッチを軸対象に配置し、互いの回転力を相殺する構成を採用している。しかしながら、一対のノッチ同士であっても、上流部から近いノッチの方が遠い方のノッチよりも通過流量が多いため、壁面圧力も大きくなる。従って、回転力の大きさは低減されるものの、上流部から近いノッチの回転力が支配的となり、スプールが軸回りに回転してしまう。この回転現象は、ハウジング、スプールまたはその他部品を摩耗させ、作動油への異物混入（所謂コンタミネーション）を生じさせる要因の１つとなる。 Specifically, in one notch, if the flow is not symmetrical with respect to the notch, the pressure distributions on the pair of walls will be imbalanced with respect to each other, which will produce a rotational force. In order to reduce this rotational force, a pair of notches are generally arranged symmetrically with respect to the axis so as to cancel each other's rotational force. However, even between a pair of notches, the notch closer to the upstream portion has a larger flow rate than the notch farther from the upstream portion, so that the wall surface pressure also increases. Therefore, although the magnitude of the rotational force is reduced, the rotational force of the notch near the upstream portion becomes dominant, and the spool rotates around the axis. This rotation phenomenon is one of the factors that cause the housing, the spool, or other parts to be worn and foreign matter to be mixed into the hydraulic oil (so-called contamination).
こうしたスプールの回転現象を抑制するため、ハウジングに対してスプールの回転を止める回り止め構造を組み込む技術が提案され、実施されている。但し、この場合には部品点数の増加に伴うハウジングの大型化や部品のコスト増加を招くという欠点がある。そこで、別な手法として、スプールに回転を防止する構成を格別に施すことなくスプールの回転を防止し、構成を簡素化し得る「スプール弁のスプール回転防止構造」（特許文献１参照）が挙げられる。 In order to suppress such a spool rotation phenomenon, a technique of incorporating a rotation stopping structure for stopping the rotation of the spool in the housing has been proposed and implemented. However, in this case, there are disadvantages that the housing becomes large and the cost of the parts increases due to the increase in the number of parts. Therefore, as another method, there is a "spool valve rotation prevention structure for a spool valve" (see Patent Document 1) that can prevent the rotation of the spool and simplify the structure without specially providing the rotation prevention structure to the spool. ..
上述した特許文献１に係る技術では、流体を整流する部品として供給流路に流量調整部材を設けることでスプールの回転力を低減している。一般に、スプールの変位に対して流量を可変に制御するためには、小流量に制御する変位範囲における開口面積は小さく設計され、小さいノッチが使用される。逆に、大流量に制御する変位範囲における開口面積は大きく設計され、大きいノッチまたはエッジによる開口が使用される。このとき、最大流量を高精度に制御するためには、ノッチ及びエッジの開口面積の総和である最大開口面積を高精度に形成する必要が生じる。 In the technique according to Patent Document 1 described above, the rotational force of the spool is reduced by providing a flow rate adjusting member in the supply passage as a component that rectifies the fluid. Generally, in order to variably control the flow rate with respect to the displacement of the spool, the opening area in the displacement range where the flow rate is controlled to be small is designed to be small, and a small notch is used. On the contrary, the opening area in the displacement range for controlling the large flow rate is designed to be large, and the opening with the large notch or edge is used. At this time, in order to control the maximum flow rate with high accuracy, it is necessary to accurately form the maximum opening area, which is the sum of the opening areas of the notches and edges.
ところが、最大開口面積を精度良く形成するために加工公差を狭めて高精度な加工を行うと、製造コストの増加を招いてしまうという欠点がある。具体的に云えば、ノッチのみで最大開口を形成する場合には、ノッチの加工ばらつきが発生する。ノッチの数が多ければ特に加工ばらつきの集積による開口面積のばらつきが大きくなり易い。また、エッジにより最大開口を形成する場合には、リセス（壁の凹んだ奥所）とスプールとの間における距離のばらつきが発生する。これがスプールのエッジ位置、ハウジングのリセス位置、ハウジングの端面位置等の加工ばらつきになり、スプールの最大変位位置における開口面積もばらついてしまう。 However, if the processing tolerance is narrowed and high-precision processing is performed in order to form the maximum opening area with high accuracy, there is a drawback that the manufacturing cost is increased. Specifically, when the maximum opening is formed only by the notch, processing variation of the notch occurs. If the number of notches is large, the variation in the opening area is likely to be large due to the accumulation of variations in processing. Further, when the maximum opening is formed by the edge, variation in the distance between the recess (the recessed portion of the wall) and the spool occurs. This results in processing variations such as the edge position of the spool, the recess position of the housing, the end surface position of the housing, etc., and the opening area at the maximum displacement position of the spool also varies.
要するに、特許文献１に係る技術によれば、供給流路に流量調整部材を設けることで或る程度スプールの回転力を低減できても、ノッチにおける流量分布及び圧力分布の不均衡度合いを低減し、スプールの軸周りの回転力を十分に抑制できる構造でないという問題がある。また、ノッチ及びエッジの最大開口面積のばらつきや製造コストを抑えることも困難になっている。 In short, according to the technique of Patent Document 1, even if the rotational force of the spool can be reduced to some extent by providing the flow rate adjusting member in the supply flow path, the degree of imbalance between the flow rate distribution and the pressure distribution in the notch is reduced. However, there is a problem that the structure does not sufficiently suppress the rotational force around the spool axis. Further, it is difficult to suppress variations in the maximum opening area of notches and edges and manufacturing costs.
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その主な技術的課題は、ノッチにおける流量分布及び圧力分布の不均衡度合いを低減でき、スプールの軸周りの回転力を十分に抑制できる方向制御弁及びそれを適用した油圧回路を備えた建設機械を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and its main technical problem is to reduce the degree of imbalance of the flow distribution and the pressure distribution in the notch, and to make the rotational force around the spool axis sufficient. Another object of the present invention is to provide a construction machine equipped with a directional control valve that can be suppressed to a certain level and a hydraulic circuit to which the directional control valve is applied.
上記技術的課題を解決するため、本発明の一態様は、ハウジング内に形成されたスプール孔にスプールが移動可能に設けられる方向制御弁であって、前記ハウジングの前記スプール孔には所定の間隔で溝が形成されると共に、前記溝に対して圧油を導通可能にポートが形成され、前記ポートは、吸入用の第１ポート、吐出用の第２ポート、及び吐出用の第３ポートの３つのポートから成り、前記第１ポートに連通した第１溝、前記第２ポートに連通した第２溝、前記第３ポートに連通した第３溝が形成されると共に、前記第１溝に対する一方側に前記第２溝が設けられ、且つ他方側に前記第３溝が設けられ、前記スプールには、前記スプール孔の内面に摺接する第１ランド及び第２ランドが設けられると共に、前記第１ランドと前記第２ランドとの間にくびれ部が設けられ、前記第１ランドは、前記くびれ部側に設けられた第１エッジと、前記スプールが所定ストローク量変位したときに前記第１溝と前記第２溝とを連通させる複数のノッチまたは前記複数のノッチと前記第１エッジとで開口部を形成する第１開口部と、前記くびれ部と前記第１エッジとの間に前記第１ランドの径よりも小さく、前記くびれ部の径よりも大きく形成されると共に、前記第１ポートから前記第２ポートへ流れる圧油を整流する整流部と、を有し、前記整流部は、前記スプールの軸方向において、一端側が前記第１ランドに直接接して形成されていることを特徴とする。
In order to solve the above technical problems, one aspect of the present invention is a directional control valve in which a spool is movably provided in a spool hole formed in a housing, and a predetermined gap is provided in the spool hole of the housing. And a port is formed so that pressure oil can be conducted to the groove, and the port includes a first port for suction, a second port for discharge, and a third port for discharge. A first groove formed of three ports, which communicates with the first port, a second groove which communicates with the second port, and a third groove which communicates with the third port are formed, and one of the first groove is formed. The second groove is provided on one side and the third groove is provided on the other side, and the spool is provided with a first land and a second land that are in sliding contact with the inner surface of the spool hole, and the first land. A constricted portion is provided between the land and the second land, and the first land has a first edge provided on the constricted portion side and the first groove when the spool is displaced by a predetermined stroke amount. A plurality of notches that communicate with the second groove or a first opening that forms an opening with the plurality of notches and the first edge, and the first land between the constricted portion and the first edge . Is smaller than the diameter of the constricted portion and is larger than the diameter of the constricted portion, and the flow regulating portion rectifies the pressure oil flowing from the first port to the second port. In the axial direction, the one end side is formed so as to be in direct contact with the first land.
本発明によれば、ノッチにおける流量分布及び圧力分布の不均衡度合いを低減でき、スプールの軸周りの回転力を十分に抑制できる。また、ノッチ及びエッジの最大開口面積のばらつきや製造コストを抑えることもできる。尚、それ以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to reduce the degree of imbalance of the flow distribution and the pressure distribution in the notch, and it is possible to sufficiently suppress the rotational force around the spool axis. Further, it is possible to suppress the variation in the maximum opening area of the notch and the edge and the manufacturing cost. Note that other problems, configurations, and effects will be clarified by the following description of the embodiments.
以下、本発明の方向制御弁及びそれを適用した油圧回路を備えた建設機械の実施形態例について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a construction machine including a directional control valve of the present invention and a hydraulic circuit to which the directional control valve is applied will be described in detail with reference to the drawings.
「第１実施形態」
図１は、本発明の第１実施形態に係る方向制御弁を適用した油圧回路の概略構成を示す図である。
"First embodiment"
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a hydraulic circuit to which a direction control valve according to a first embodiment of the present invention is applied.
図１を参照すれば、この油圧回路は、建設機械の代表例である油圧ショベルに適用されるもので、ここではそのブームに係る回路構成を抜粋している。具体的に云えば、この油圧回路において、パイロットポンプ２８が同軸に連結された油圧ポンプ１からの圧油は制御弁２、ボトム側管路６ａ、パイロットチェック弁８を介してシリンダ３のボトム側に伝えられる。また、油圧ポンプ１からの圧油は制御弁２を介してロッド側管路６ｂによりシリンダ３のロッド側に伝えられる。実際の油圧回路では、油圧ポンプ１にブーム用のシリンダ３のみだけでは無く、アーム用やバケット用のシリンダも繋がっている。 Referring to FIG. 1, this hydraulic circuit is applied to a hydraulic excavator, which is a typical example of a construction machine, and a circuit configuration related to the boom is extracted here. Specifically, in this hydraulic circuit, the pressure oil from the hydraulic pump 1 to which the pilot pump 28 is coaxially connected is supplied to the bottom side of the cylinder 3 via the control valve 2, the bottom side pipe line 6a, and the pilot check valve 8. Be transmitted to. Further, the pressure oil from the hydraulic pump 1 is transmitted to the rod side of the cylinder 3 through the control valve 2 and the rod side conduit 6b. In an actual hydraulic circuit, not only the boom cylinder 3 but also the arm cylinder and the bucket cylinder are connected to the hydraulic pump 1.
操作レバー４に取り付けられたパイロット弁５には、パイロットポンプ２８から圧油が供給され、操作レバー４の操作量に応じたパイロット圧を発生する。操作レバー４が例えば記号ａの方向で上げ側操作されて発生したパイロット圧Ｐｕは上げ側パイロット管路を介して制御弁２の操作ポート２ａに伝えられる。これにより、制御弁２はパイロット圧Ｐｕに応じた切換・制御の操作がなされる。操作レバー４が例えば記号ｂの方向で下げ側操作されて発生したパイロット圧Ｐｄは下げ側パイロット管路を介して制御弁２の操作ポート２ｂに伝えられる。これにより、制御弁２はパイロット圧Ｐｕに応じた切換・制御の操作がなされる。 Pressure oil is supplied from the pilot pump 28 to the pilot valve 5 attached to the operation lever 4, and a pilot pressure corresponding to the operation amount of the operation lever 4 is generated. The pilot pressure Pu generated by operating the operating lever 4 in the direction of the symbol a, for example, is transmitted to the operating port 2a of the control valve 2 via the raising pilot line. As a result, the control valve 2 is switched/controlled according to the pilot pressure Pu. The pilot pressure Pd generated by operating the operating lever 4 in the lower direction, for example, in the direction of the symbol b, is transmitted to the operating port 2b of the control valve 2 through the lower pilot line. As a result, the control valve 2 is switched/controlled according to the pilot pressure Pu.
また、パイロット圧Ｐｄはパイロットチェック弁８にも伝えられ、パイロット圧Ｐｄが加圧されたパイロットチェック弁８は開放され、シリンダ３の圧油がボトム側管路６ａに導かれる。パイロットチェック弁８は、シリンダ３から不用意な圧油流入（ブーム落下）を防止するためのもので、通常は回路を遮断しており、パイロット圧Ｐｄにより回路を開くようになっている。ボトム側管路６ａには制御弁９に通じる分岐部があり、制御弁９はパイロット圧Ｐｄによって動作する。更に、制御弁９を介してアキュムレータ１０が繋がっており、アキュムレータ１０はシリンダ３から排出される圧油を回収する。制御弁９とアキュムレータ１０との間には、アキュムレータ１０からの圧油がシリンダ３の方向に逆流することを防止するチェック弁１７が設置されている。 Further, the pilot pressure Pd is also transmitted to the pilot check valve 8, the pilot check valve 8 pressurized with the pilot pressure Pd is opened, and the pressure oil of the cylinder 3 is guided to the bottom side conduit 6a. The pilot check valve 8 is for preventing inadvertent inflow of pressure oil (boom drop) from the cylinder 3, and normally shuts off the circuit and opens the circuit by the pilot pressure Pd. The bottom side conduit 6a has a branch portion communicating with the control valve 9, and the control valve 9 is operated by the pilot pressure Pd. Further, an accumulator 10 is connected via the control valve 9, and the accumulator 10 collects the pressure oil discharged from the cylinder 3. A check valve 17 is installed between the control valve 9 and the accumulator 10 to prevent the pressure oil from the accumulator 10 from flowing backward in the direction of the cylinder 3.
一方、パイロットポンプ２８からの油路には、アンロード弁１４、リリーフ弁１３、チェック弁１５が繋がっている。また、チェック弁１５を介してパイロットポンプ２８からの油路には、パイロット弁５とリリーフ弁２１とが繋がっている。アキュムレータ１０に蓄えられた圧油は、方向制御弁１９を介してチェック弁１５とパイロット弁５とリリーフ弁２１との間に供給される。更に、パイロットポンプ２８からの吐出油は方向制御弁１９を介してアキュムレータ１０に蓄えられる。 On the other hand, an unload valve 14, a relief valve 13, and a check valve 15 are connected to the oil passage from the pilot pump 28. Further, the pilot valve 5 and the relief valve 21 are connected to an oil passage from the pilot pump 28 via the check valve 15. The pressure oil stored in the accumulator 10 is supplied between the check valve 15, the pilot valve 5 and the relief valve 21 via the direction control valve 19. Further, the oil discharged from the pilot pump 28 is stored in the accumulator 10 via the direction control valve 19.
アキュムレータ１０に蓄えられた圧油は、方向制御弁１９のメインライン１９ａ及びチェック弁１８を介して油圧ポンプ１の出口に供給される。また、方向制御弁１９を切換えるための電磁比例弁２０はコントローラ２７の指令によって駆動し、方向制御弁１９のメインライン１９ａとパイロットライン１９ｂとを切換える。アキュムレータ１０に蓄えられた圧油の圧力(油圧)は圧力検出器１６により検出され、その圧力がコントローラ２７に入力される。その他のアクチュエータも含めた操作レバーの操作量は略図する各種センサによって検出され、操作レバー信号３１としてコントローラ２７に入力される。 The pressure oil stored in the accumulator 10 is supplied to the outlet of the hydraulic pump 1 via the main line 19a of the direction control valve 19 and the check valve 18. The electromagnetic proportional valve 20 for switching the directional control valve 19 is driven by a command from the controller 27 to switch between the main line 19a and the pilot line 19b of the directional control valve 19. The pressure (hydraulic pressure) of the pressure oil stored in the accumulator 10 is detected by the pressure detector 16, and the pressure is input to the controller 27. The operation amount of the operation lever including the other actuators is detected by various sensors (not shown) and is input to the controller 27 as the operation lever signal 31.
そこで、コントローラ２７は入力された圧力や操作レバー信号３１に応じてアキュムレータ１０に蓄えられた圧油を有効的に利用するように制御を行う。具体的には、電磁比例弁２０を介して方向制御弁１９の制御とアンロード弁１４の制御とを行う。 Therefore, the controller 27 controls the pressure oil stored in the accumulator 10 according to the input pressure or the operation lever signal 31 so as to effectively use the pressure oil. Specifically, the directional control valve 19 and the unload valve 14 are controlled via the solenoid proportional valve 20.
図２は、上述した油圧回路に使用される方向制御弁１９の基本構造を側面方向で断面にして示した図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing the basic structure of the directional control valve 19 used in the hydraulic circuit described above in a side direction.
図２を参照すれば、この方向制御弁１９のハウジング４０には、アキュムレータ１０に連通する第１ポート４１と、パイロットライン１９ｂに連通する第２ポート４２と、メインライン１９ａに連通する第３ポート４３と、が形成されている。第１ポート４１は吸入用であり、吐出用の第２ポート４２と吐出用の第３ポート４３との間に配置されている。また、ハウジング４０には、スプール４４を摺動自在に組み込むスプール孔４５が形成されている。スプール孔４５には、第１ポート４１と連通する第１溝４６と、第２ポート４２と連通する第２溝４７と、第３ポート４３と連通する第３溝４８と、が形成されている。 2, the housing 40 of the directional control valve 19 includes a first port 41 communicating with the accumulator 10, a second port 42 communicating with the pilot line 19b, and a third port communicating with the main line 19a. 43 and are formed. The first port 41 is for inhalation, and is arranged between the second port for ejection 42 and the third port for ejection 43. Further, the housing 40 is formed with a spool hole 45 into which the spool 44 is slidably incorporated. The spool hole 45 is formed with a first groove 46 that communicates with the first port 41, a second groove 47 that communicates with the second port 42, and a third groove 48 that communicates with the third port 43. ..
スプール４４は、スプール孔４５に摺動自在に組み込まれ、スプール４４の一端側をパイロット室４９に臨ませ、他端側をドレーン室５０に臨ませている。ドレーン室５０にはバネ５１を介在させ、パイロット室４９に圧油が作用していない状態でバネ力によりスプール４４をパイロット室４９側に押し付け、スプール４４の位置を保持するようにしている。スプール４４には、軸方向の移動に応じて第１溝４６と第２溝４７とを連通または遮断する第１ランド５２と、第１溝４６と第３溝４８とを連通または遮断する第２ランド５３と、が形成されている。その他、第１ランド５２と第２ランド５３との間にはこれらの第１ランド５２及び第２ランド５３の径よりも小さい径を有するくびれ部５４が形成されている。 The spool 44 is slidably incorporated in the spool hole 45, and one end side of the spool 44 faces the pilot chamber 49 and the other end side faces the drain chamber 50. A spring 51 is interposed in the drain chamber 50, and the spool 44 is pressed against the pilot chamber 49 side by a spring force in a state where pressure oil does not act on the pilot chamber 49, and the position of the spool 44 is held. The spool 44 has a first land 52 which communicates or blocks the first groove 46 and the second groove 47 with each other in accordance with a movement in the axial direction, and a second land 52 which communicates or blocks the first groove 46 and the third groove 48 with each other. The land 53 is formed. In addition, a constricted portion 54 having a diameter smaller than the diameters of the first land 52 and the second land 53 is formed between the first land 52 and the second land 53.
第１ランド５２には、くびれ部５４側の第１エッジ５５と、スプール４４が所定ストローク量変位したときに第１溝４６と第２溝４７とを連通させる複数のノッチまたはそれらのノッチと第１エッジ５５で開口部を形成する第１開口部５６と、が形成されている。第１開口部５６は、スプール４４が右方向に変位した際に第１溝４６と第２溝４７との間の開口面積を増加させるよう配置されている。第１開口部５６は、例えば図２中において、第１小ノッチ５７と第１大ノッチ５８で形成され、第１小ノッチ５７が第１大ノッチ５８よりも先に開口するよう配置されている。また、第２ランド５３にはスプール４４が所定ストローク量変位したときに第１溝４６と第３溝４８とを連通させる第２開口部５９が形成されている。第２開口部５９は、スプール４４が右方向に変位した際に第１溝４６と第３溝４８との間の開口面積を減少させるよう配置されている。第２開口部５９は、例えば図２中において、第２ノッチ６０で形成されている。 The first land 52 has a plurality of notches or a plurality of notches that connect the first edge 55 on the constricted portion 54 side to the first groove 46 and the second groove 47 when the spool 44 is displaced by a predetermined stroke amount. A first opening 56 that forms an opening at one edge 55 is formed. The first opening 56 is arranged so as to increase the opening area between the first groove 46 and the second groove 47 when the spool 44 is displaced to the right. The first opening 56 is formed by, for example, a first small notch 57 and a first large notch 58 in FIG. 2, and the first small notch 57 is arranged so as to open before the first large notch 58. .. In addition, the second land 53 is formed with a second opening 59 that allows the first groove 46 and the third groove 48 to communicate with each other when the spool 44 is displaced by a predetermined stroke amount. The second opening 59 is arranged to reduce the opening area between the first groove 46 and the third groove 48 when the spool 44 is displaced to the right. The second opening 59 is formed by a second notch 60 in FIG. 2, for example.
また、くびれ部５４と第１エッジ５５との間には、第１ポート４１から第２ポート４２へ流れる圧油を整流する整流部６１が形成されている。この整流部６１は、第１ランド５２の径よりも小さく、くびれ部５４の径よりも大きく形成されている。第１開口部５６とくびれ部５４とのスプール４４の軸方向距離は、整流部６１を介在させているために０より大きくなるように構成されている。整流部６１の直径は、第１開口部５６の開口面積が最大となる位置にスプール４４が変位した状態を想定する。この状態で整流部６１とハウジング４０との間に形成される円環状開口部６２（図５を参照して後述する）の開口面積が第１開口部５６の開口面積よりも小さくなるよう形成されている。 Further, a rectifying portion 61 that rectifies the pressure oil flowing from the first port 41 to the second port 42 is formed between the constricted portion 54 and the first edge 55. The rectifying portion 61 is formed to be smaller than the diameter of the first land 52 and larger than the diameter of the constricted portion 54. The axial distance of the spool 44 between the first opening 56 and the constricted portion 54 is configured to be larger than 0 because the rectifying portion 61 is interposed. The diameter of the rectifying portion 61 is assumed to be a state in which the spool 44 is displaced to a position where the opening area of the first opening portion 56 is maximum. In this state, an opening area of an annular opening portion 62 (described later with reference to FIG. 5) formed between the rectifying portion 61 and the housing 40 is formed so as to be smaller than the opening area of the first opening portion 56. ing.
更に、くびれ部５４側の整流部６１の端部６３のスプール４４の軸方向位置は、第１溝４６と第３溝４８とが連通する位置にスプール４４が変位した状態でくびれ部５４側の整流部６１の端部６３と第１溝４６との間で形成される円筒面状開口部６４の開口面積が、第２開口部５９による開口面積よりも大きく形成されている。また、くびれ部５４側の整流部６１の端部６３のスプール４４の軸方向位置は、第１開口部５６の開口面積が最大となる位置にスプール４４が変位した状態で第２溝４７よりも第１溝４６側に位置するように形成されている。更に、くびれ部５４側の第１開口部５６の端部６５のスプール４４の軸方向位置は、第１開口部５６の開口面積が最大となる位置にスプール４４が変位した状態で第１溝４６よりも第２溝４７側に位置するように形成されている。 Further, the axial position of the spool 44 at the end portion 63 of the straightening portion 61 on the side of the constricted portion 54 is on the side of the constricted portion 54 when the spool 44 is displaced to a position where the first groove 46 and the third groove 48 communicate with each other. The opening area of the cylindrical surface-shaped opening portion 64 formed between the end portion 63 of the rectifying portion 61 and the first groove 46 is formed larger than the opening area of the second opening portion 59. The axial position of the spool 44 at the end portion 63 of the rectifying portion 61 on the side of the constricted portion 54 is greater than that of the second groove 47 when the spool 44 is displaced to a position where the opening area of the first opening portion 56 is maximized. It is formed so as to be located on the first groove 46 side. Further, the axial position of the spool 44 at the end portion 65 of the first opening portion 56 on the side of the constricted portion 54 is such that the spool 44 is displaced to a position where the opening area of the first opening portion 56 is maximum, and the first groove 46 is formed. It is formed so as to be located closer to the second groove 47 side.
図３は、上述した油圧回路に使用されるコントローラ２７の制御に係る動作処理を示すフローチャートである。尚、ここでの動作処理は、例えば図示されないキースイッチをオンにした場合に周期的に行われるものである。 FIG. 3 is a flowchart showing an operation process related to the control of the controller 27 used in the hydraulic circuit described above. The operation processing here is periodically performed when, for example, a key switch (not shown) is turned on.
図３を参照すれば、コントローラ２７の制御は、キースイッチがオンされると、演算がスタート（ステップＳ１０１）となる。そこで、コントローラ２７は、圧力検出器１６により検出されたアキュムレータ１０の圧力（ＡＣＣ圧とする）が予め設定されたｓｅｔ圧αよりも高いか否かをＡＣＣ圧＞ｓｅｔ圧αであるか否かの判定（ステップＳ１０２）により判断する。この判定の結果、アキュムレータ１０の圧力のＡＣＣ圧がｓｅｔ圧αよりも高ければ電磁比例弁２０に指示して方向制御弁１９をメインライン１９ａ側に切換え、ｓｅｔ圧α以下であれば方向制御弁１９をパイロットライン１９ｂ側に戻すように切換える。ＡＣＣ圧が高い状態では、パイロットライン１９ｂに戻すと方向制御弁１９での圧力損失が大きくなり、エネルギーを有効に使えなくなるためにメインライン１９ａ側への切換えを行う。因みに、ｓｅｔ圧αはパイロットライン１９ｂの圧力よりも少し高い圧力が設定されている。 Referring to FIG. 3, in the control of the controller 27, when the key switch is turned on, the calculation starts (step S101). Therefore, the controller 27 determines whether or not the pressure of the accumulator 10 detected by the pressure detector 16 (referred to as ACC pressure) is higher than a preset set pressure α, whether ACC pressure>set pressure α. Is determined (step S102). As a result of this determination, if the ACC pressure of the accumulator 10 is higher than the set pressure α, the electromagnetic proportional valve 20 is instructed to switch the directional control valve 19 to the main line 19a side, and if it is the set pressure α or lower, the directional control valve is set. 19 is switched back to the pilot line 19b side. When the ACC pressure is high, returning to the pilot line 19b increases the pressure loss in the directional control valve 19 and makes it impossible to effectively use energy, so switching to the main line 19a side is performed. Incidentally, the set pressure α is set to be slightly higher than the pressure of the pilot line 19b.
上記判定の結果、ＡＣＣ圧＞ｓｅｔ圧αであり、方向制御弁１９をメインライン１９ａ側に切換えた後、コントローラ２７は、操作レバー信号３１が検出されたか否かの判定（ステップＳ１０３）を行う。この判定は操作レバー信号３１に基づいてアキュムレータ１０に蓄えた圧油をメインライン１９ａに戻せるか否かを判断するものである。この判定の結果、操作レバー信号３１が検出されれば方向制御弁１９をメイン位置にする（ステップＳ１０９）ように切換えてメインライン１９ａ側に供給するように処理を行う。このとき、図２に示したように、方向制御弁１９のパイロット室４９には、電磁比例弁２０を介した圧油が供給されていない。このため、スプール４４にはバネ５１による左方向の力が作用し、スプール４４は方向制御弁１９のメイン位置に切換えられている。これにより、アキュムレータ１０と連通する第１ポート４１とメインライン１９ａ側と連通する第３ポート４３とは第２開口部５９を介して連通する。このため、アキュムレータ１０に蓄えた圧油はメインライン１９ａ側に供給される。 As a result of the above determination, ACC pressure>set pressure α, and after switching the direction control valve 19 to the main line 19a side, the controller 27 determines whether or not the operation lever signal 31 is detected (step S103). .. This determination is based on the operation lever signal 31 to determine whether or not the pressure oil stored in the accumulator 10 can be returned to the main line 19a. As a result of this determination, if the operation lever signal 31 is detected, the directional control valve 19 is switched to the main position (step S109), and processing is performed so as to supply to the main line 19a side. At this time, as shown in FIG. 2, the pilot chamber 49 of the directional control valve 19 is not supplied with pressure oil via the electromagnetic proportional valve 20. For this reason, the left force of the spring 51 acts on the spool 44, and the spool 44 is switched to the main position of the direction control valve 19. As a result, the first port 41 communicating with the accumulator 10 and the third port 43 communicating with the main line 19a side communicate with each other through the second opening 59. Therefore, the pressure oil stored in the accumulator 10 is supplied to the main line 19a side.
これに対し、操作レバー信号３１が検出されなければ、シリンダ３が動作していない状態であり、この状態でアキュムレータ１０に蓄えた圧油を供給しても有効にエネルギー利用されないため、方向制御弁１９を中立位置にする（ステップＳ１１０）ように制御する。方向制御弁１９を中立位置に切換えると、圧油を何処にも供給しないように閉じておくことができる。このとき、図４に示すように、方向制御弁１９のパイロット室４９には、電磁比例弁２０を介して圧油が供給され、スプール４４に作用する圧油による右方向の力により、スプール４４は方向制御弁１９の中立位置に切換えられている。これによりアキュムレータ１０と連通する第１ポート４１は、パイロットライン１９ｂ側と連通する第２ポート４２及びメインライン１９ａ側と連通する第３ポート４３の両方とも連通しない状態となる。このため、アキュムレータ１０に蓄えた圧油はどこにも供給されない。 On the other hand, if the operation lever signal 31 is not detected, it means that the cylinder 3 is not operating, and even if the pressure oil stored in the accumulator 10 is supplied in this state, the energy is not effectively utilized. Control is performed so that 19 is set to the neutral position (step S110). When the directional control valve 19 is switched to the neutral position, it can be closed so that the pressure oil is not supplied anywhere. At this time, as shown in FIG. 4, pressure oil is supplied to the pilot chamber 49 of the directional control valve 19 via the electromagnetic proportional valve 20, and the spool 44 is urged by the force in the right direction due to the pressure oil acting on the spool 44. Is switched to the neutral position of the directional control valve 19. As a result, the first port 41 that communicates with the accumulator 10 does not communicate with both the second port 42 that communicates with the pilot line 19b side and the third port 43 that communicates with the main line 19a side. Therefore, the pressure oil stored in the accumulator 10 is not supplied anywhere.
ところで、図３中のＡＣＣ圧＞ｓｅｔ圧αであるか否かの判定（ステップＳ１０２）の結果、ＡＣＣ圧がｓｅｔ圧α以下であれば、ＡＣＣ圧が低く、パイロットライン１９ｂ側に繋げた方がエネルギーを効率的に利用できると判断する。そこで、方向制御弁１９をパイロットライン１９ｂ側に戻すように切換えた後、コントローラ２７は、ＡＣＣ圧が予め設定されたｓｅｔ圧βよりも高いか否かをＡＣＣ圧＞ｓｅｔ圧βであるか否かの判定（ステップＳ１０４）により判断する。この判定の結果、アキュムレータ１０の圧力のＡＣＣ圧がｓｅｔ圧βよりも十分高ければ電磁比例弁２０に指示して方向制御弁１９をパイロット位置にしてパイロットライン１９ｂ側にすると共に、アンロード弁１４を開く（ステップＳ１１１）。 By the way, as a result of the determination as to whether or not ACC pressure>set pressure α in FIG. 3 (step S102), if the ACC pressure is less than or equal to the set pressure α, the ACC pressure is low and the one connected to the pilot line 19b side. Determines that they can use energy efficiently. Therefore, after the directional control valve 19 is switched back to the pilot line 19b side, the controller 27 determines whether or not the ACC pressure is higher than a preset set pressure β whether ACC pressure>set pressure β. The determination is made (step S104). As a result of this determination, if the ACC pressure of the accumulator 10 is sufficiently higher than the set pressure β, the electromagnetic proportional valve 20 is instructed to set the directional control valve 19 to the pilot position to the pilot line 19b side and the unload valve 14 Is opened (step S111).
このとき、図５に示すように、方向制御弁１９のパイロット室４９には、電磁比例弁２０を介して圧油が供給され、スプール４４に作用する圧油による右方向の力によりスプール４４は方向制御弁１９のパイロット位置に切換えられている。これによりアキュムレータ１０と連通する第１ポート４１とパイロットライン１９ｂ側と連通する第２ポート４２とは、円環状開口部６２及び第１開口部５６を介して連通する。このため、アキュムレータ１０に蓄えた圧油はパイロットライン１９ｂ側に供給される。方向制御弁１９において、このような動作によれば、パイロットポンプ２８の圧油がアンロード弁１４を介してアンロードされることにより、パイロットポンプ２８の出力は抑えられ、燃費を低減することができる。 At this time, as shown in FIG. 5, pressure oil is supplied to the pilot chamber 49 of the direction control valve 19 via the electromagnetic proportional valve 20, and the spool 44 is moved by the force in the right direction due to the pressure oil acting on the spool 44. The directional control valve 19 is switched to the pilot position. As a result, the first port 41 communicating with the accumulator 10 and the second port 42 communicating with the pilot line 19b side communicate with each other through the annular opening 62 and the first opening 56. Therefore, the pressure oil stored in the accumulator 10 is supplied to the pilot line 19b side. According to such an operation in the directional control valve 19, the pressure oil of the pilot pump 28 is unloaded via the unload valve 14, so that the output of the pilot pump 28 is suppressed and the fuel consumption can be reduced. it can.
尚、図示されない他の操作レバーが操作されてパイロットライン１９ｂに圧油が必要な場合は、アキュムレータ１０から圧油が供給されることにより、操作レバー４に連動してパイロット弁５からパイロット圧が供給され、制御弁２が切換えられる。これにより、オペレータの望む所望の動作が可能となる。因みに、図５中では、上述した整流部６１の直径についての要件、整流部６１とハウジング４０との間に形成される円環状開口部６２の開口面積が第１開口部５６の開口面積よりも小さくなるように形成されている様子が判る。 When another operating lever (not shown) is operated and pressure oil is required for the pilot line 19b, pressure oil is supplied from the accumulator 10 so that pilot pressure is supplied from the pilot valve 5 in conjunction with the operation lever 4. It is supplied and the control valve 2 is switched. This enables the desired operation desired by the operator. Incidentally, in FIG. 5, the requirement for the diameter of the rectifying portion 61 described above, the opening area of the annular opening 62 formed between the rectifying portion 61 and the housing 40 is larger than the opening area of the first opening 56. It can be seen that it is formed to be small.
また、ＡＣＣ圧がｓｅｔ圧β以下であればコントローラ２７は、電磁比例弁２０に指示して方向制御弁１９をパイロット位置にしてパイロットライン１９ｂ側にする（ステップＳ１１２）ように切換える。但し、ここではアンロード弁１４には切換信号を送らずに閉じるように制御する。方向制御弁１９において、このような動作によれば、パイロットポンプ２８の圧油がチェック弁１５及び方向制御弁１９を介してアキュムレータ１０に供給されると共に、図示されない他のパイロット弁にも供給される。この結果、図示されない他のパイロット弁にも必要な圧油は確保されると共に、アキュムレータ１０のチャージを行うことができる。 If the ACC pressure is equal to or lower than the set pressure β, the controller 27 instructs the electromagnetic proportional valve 20 to set the directional control valve 19 to the pilot position and set it to the pilot line 19b side (step S112). However, here, the unload valve 14 is controlled to be closed without sending a switching signal. In the directional control valve 19, according to such an operation, the pressure oil of the pilot pump 28 is supplied to the accumulator 10 via the check valve 15 and the directional control valve 19 and also to other pilot valves not shown. It As a result, the necessary pressure oil is secured in the other pilot valve (not shown), and the accumulator 10 can be charged.
図６は、上述した方向制御弁１９のスプール４４の変位Ｘに対する開口面積Ａの線図である。 FIG. 6 is a diagram of the opening area A with respect to the displacement X of the spool 44 of the directional control valve 19 described above.
図６を参照すれば、方向制御弁１９において、スプール４４の変位Ｘが０≦Ｘ≦Ｘ１の範囲の場合は、アキュムレータ１０の圧油（作動油）をメインライン１９ａ側に供給する方向制御弁１９のメイン位置であり、メイン回生開口モードとみなすことができる。因みに、図２に示す方向制御弁１９の態様はスプール４４の変位Ｘ＝０の状態に該当する。スプール４４の変位Ｘが０≦Ｘ≦Ｘ１の範囲は流量を滑らかに減少させるように可変制御して供給する区間である。スプール４４の変位Ｘが０≦Ｘ≦Ｘ１の範囲の場合、アキュムレータ１０とメインライン１９ａ側とを連通させる開口面積は、くびれ部５４側の整流部６１の端部６３と第１溝４６との間で形成される円筒面状開口部６４及び第２開口部５９によって形成されるが、円筒面状開口部６４は第２開口部５９の開口面積よりも大きくなるよう形成されている。このため、アキュムレータ１０とメインライン１９ａ側とを連通させる開口面積は、第２開口部５９の開口面積と等しくなる。この結果、円筒面状開口部６４により無駄に流量を絞ることなく、第２開口部５９で流量を制御することができる。 Referring to FIG. 6, in the directional control valve 19, when the displacement X of the spool 44 is in the range of 0≦X≦X1, the directional control valve that supplies the pressure oil (operating oil) of the accumulator 10 to the main line 19a side. It is the main position of 19 and can be regarded as the main regenerative opening mode. Incidentally, the mode of the directional control valve 19 shown in FIG. 2 corresponds to the state where the displacement X of the spool 44 is X=0. The range where the displacement X of the spool 44 is 0≦X≦X1 is a section in which the flow rate is variably controlled and supplied so as to smoothly reduce the flow rate. When the displacement X of the spool 44 is in the range of 0≦X≦X1, the opening area that allows the accumulator 10 and the main line 19a side to communicate with each other has an opening area between the end 63 of the straightening portion 61 on the constricted portion 54 side and the first groove 46. It is formed by the cylindrical surface-shaped opening portion 64 and the second opening portion 59 formed between them, and the cylindrical surface-shaped opening portion 64 is formed so as to be larger than the opening area of the second opening portion 59. Therefore, the opening area that allows the accumulator 10 to communicate with the main line 19a side is equal to the opening area of the second opening 59. As a result, the flow rate can be controlled by the second opening 59 without unnecessarily restricting the flow rate by the cylindrical surface-shaped opening 64.
また、スプール４４の変位ＸがＸ１≦Ｘ≦Ｘ２の範囲の場合は、アキュムレータ１０の圧油を何処にも供給しない方向制御弁１９の中立位置であり、閉口モードとみなすことができる。因みに、図４に示す方向制御弁１９の態様はスプール４４の変位ＸがＸ１＜Ｘ＜Ｘ２の状態に該当する。 Further, when the displacement X of the spool 44 is in the range of X1≦X≦X2, it is the neutral position of the directional control valve 19 in which the pressure oil of the accumulator 10 is not supplied anywhere, and can be regarded as the closing mode. Incidentally, the mode of the directional control valve 19 shown in FIG. 4 corresponds to the state where the displacement X of the spool 44 is X1<X<X2.
更に、スプール４４の変位ＸがＸ２≦Ｘ≦Ｘ５の範囲の場合は、アキュムレータ１０とパイロットライン１９ｂ側とを連通させる方向制御弁１９のパイロット位置であり、パイロット回生開口モードとみなすことができる。因みに、図５に示す方向制御弁１９の態様は開口面積Ａが最大値Ａ４となるスプール４４の変位Ｘ＝Ｘ５の最大変位位置の状態に該当する。 Further, when the displacement X of the spool 44 is in the range of X2≦X≦X5, it is the pilot position of the directional control valve 19 that connects the accumulator 10 and the pilot line 19b side, and can be regarded as the pilot regenerative opening mode. Incidentally, the mode of the directional control valve 19 shown in FIG. 5 corresponds to the state of the maximum displacement position of the displacement X=X5 of the spool 44 in which the opening area A has the maximum value A4.
ところで、方向制御弁１９のパイロット位置は３つの状態に分けられる。スプール４４の変位ＸがＸ２≦Ｘ≦Ｘ３の範囲の場合は、開口面積を小さくすることで流量を小さく制御する小流量可変制御範囲である。例えば第１小ノッチ５７で第１開口部５６が形成される。このとき、くびれ部５４側の第１開口部５６の端部６５はどの位置にあっても良い。一方、くびれ部５４側の整流部６１の端部６３は、第２溝４７よりも第１溝４６側に位置するよう形成されている。因みに、図７に示す方向制御弁１９の態様はスプール４４の変位Ｘ＝Ｘ２の状態に該当する。スプール４４の変位ＸがＸ２≦Ｘ≦Ｘ３の範囲は流量を滑らかに増大させるように可変制御して供給する区間である。 By the way, the pilot position of the directional control valve 19 is divided into three states. When the displacement X of the spool 44 is in the range of X2≦X≦X3, it is a small flow rate variable control range in which the flow rate is controlled to be small by reducing the opening area. For example, the first opening 56 is formed by the first small notch 57. At this time, the end portion 65 of the first opening portion 56 on the constricted portion 54 side may be located at any position. On the other hand, the end portion 63 of the rectifying portion 61 on the constricted portion 54 side is formed so as to be located closer to the first groove 46 side than the second groove 47. Incidentally, the mode of the directional control valve 19 shown in FIG. 7 corresponds to the state of displacement X=X2 of the spool 44. The range in which the displacement X of the spool 44 is X2≦X≦X3 is a section in which the flow rate is variably controlled and supplied so as to smoothly increase the flow rate.
また、スプール４４の変位ＸがＸ３≦Ｘ≦Ｘ４の範囲の場合は、開口面積を大きくすることで流量を大きく制御する大流量可変制御範囲であり、例えば第１小ノッチ５７に加えて第１大ノッチ５８でも第１開口部５６が形成される。このとき、くびれ部５４側の第１開口部５６の端部６５は、どの位置にあっても良い。一方、くびれ部５４側の整流部６１の端部６３は、第２溝４７よりも第１溝４６側に位置するよう形成されている。因みに、図８に示す方向制御弁１９の態様はスプール４４の変位Ｘ＝Ｘ３の状態に該当する。スプール４４の変位ＸがＸ３≦Ｘ≦Ｘ４の範囲はショックがない程度で流量を急激に増大させるように可変制御して供給する区間である。 Further, when the displacement X of the spool 44 is in the range of X3≦X≦X4, it is a large flow rate variable control range in which the flow rate is largely controlled by increasing the opening area. For example, in addition to the first small notch 57, The large notch 58 also forms the first opening 56. At this time, the end portion 65 of the first opening 56 on the constricted portion 54 side may be located at any position. On the other hand, the end portion 63 of the rectifying portion 61 on the side of the constricted portion 54 is formed so as to be located closer to the first groove 46 than the second groove 47. Incidentally, the mode of the directional control valve 19 shown in FIG. 8 corresponds to the state of displacement X=X3 of the spool 44. When the displacement X of the spool 44 is in the range of X3≦X≦X4, the flow is variably controlled and supplied so as to rapidly increase the flow rate without shock.
更に、スプール４４の変位ＸがＸ４≦Ｘ≦Ｘ５の範囲の場合は、開口面積を一定にすることで流量を一定に制御する流量固定制御範囲である。このとき、くびれ部５４側の第１開口部５６の端部６５は、第１溝４６よりも第２溝４７側に位置するよう形成されている。一方、くびれ部５４側の整流部６１の端部６３は、第２溝４７よりも第１溝４６側に位置するよう形成されている。この整流部６１の位置関係により、スプール４４の変位ＸがＸ４≦Ｘ≦Ｘ５の範囲の場合は、整流部６１とハウジング４０との間には円環状開口部６２が形成されており、その開口面積はスプール４４の変位に対して一定である。また、この開口面積は第１小ノッチ５７及び第１大ノッチ５８により構成された第１開口部５６の開口面積よりも小さく形成されている。このため、アキュムレータ１０とパイロットライン１９ｂ側とを連通させる開口面積は円環状開口部６２の開口面積と等しくなり、図６に示されるようにスプール４４の変位ＸがＸ４≦Ｘ≦Ｘ５の範囲ではスプール４４の開口面積は一定となる。 Further, when the displacement X of the spool 44 is in the range of X4≦X≦X5, it is a flow rate fixed control range in which the flow rate is controlled to be constant by keeping the opening area constant. At this time, the end portion 65 of the first opening 56 on the constricted portion 54 side is formed so as to be located closer to the second groove 47 side than the first groove 46. On the other hand, the end portion 63 of the rectifying portion 61 on the constricted portion 54 side is formed so as to be located closer to the first groove 46 side than the second groove 47. Due to the positional relationship of the straightening portion 61, when the displacement X of the spool 44 is in the range of X4≦X≦X5, an annular opening portion 62 is formed between the straightening portion 61 and the housing 40, and the opening thereof is formed. The area is constant with respect to the displacement of the spool 44. Further, this opening area is formed smaller than the opening area of the first opening portion 56 constituted by the first small notch 57 and the first large notch 58. Therefore, the opening area for communicating the accumulator 10 and the pilot line 19b side is equal to the opening area of the annular opening 62, and as shown in FIG. 6, the displacement X of the spool 44 is in the range of X4≦X≦X5. The opening area of the spool 44 is constant.
以下は、第１実施形態に係る方向制御弁１９の油圧回路での働きについて説明する。ここでは、方向制御弁１９によってアキュムレータ１０の圧油をパイロットライン１９ｂ側に供給する際の大流量固定制御範囲における圧油の流れを想定する。この場合、アキュムレータ１０の圧油は第１ポート４１、第１溝４６、円環状開口部６２、第１小ノッチ５７及び第１大ノッチ５８で構成された第１開口部５６、第２溝４７、第２ポート４２を順に経由してパイロットライン１９ｂ側に流れる。 The operation of the directional control valve 19 according to the first embodiment in the hydraulic circuit will be described below. Here, the flow of the pressure oil in the large flow rate fixed control range when the pressure oil of the accumulator 10 is supplied to the pilot line 19b side by the directional control valve 19 is assumed. In this case, the pressure oil of the accumulator 10 is the first port 41, the first groove 46, the annular opening 62, the first small notch 57 and the first large notch 58, and the second groove 47. , And then to the pilot line 19b side via the second port 42 in order.
このとき、圧油が第１溝４６から円環状開口部６２に流れる際には、上流側である第１ポート４１から距離の近い側の円環状開口部６２には流量が多く流れ、逆に距離の遠い側の円環状開口部６２には少なく流れる。ところが、円環状開口部６２の範囲を流れる際に流れの偏りは整流され、第１小ノッチ５７及び第１大ノッチ５８に圧油が流れ込む手前ではその流量はそれぞれ均一化される。その結果、同一形状の一対の第２ノッチ６０における流量分布及び圧力分布の不均衡が低減され、スプール４４を軸周りに回転する力を抑制することができる。 At this time, when the pressure oil flows from the first groove 46 to the annular opening 62, a large amount of flow flows into the annular opening 62 on the side closer to the upstream first port 41, and conversely. A small amount flows in the annular opening 62 on the far side. However, when flowing in the area of the annular opening 62, the flow deviation is rectified, and the flow rate is uniform before the pressure oil flows into the first small notch 57 and the first large notch 58. As a result, the imbalance of the flow distribution and the pressure distribution in the pair of second notches 60 having the same shape is reduced, and the force for rotating the spool 44 around the axis can be suppressed.
また、スプール４４の変位ＸがＸ５の位置の最大変位位置における第１溝４６と第２溝４７との間の開口面積は、エンドミル等よりも加工が容易な旋盤加工等により高精度に形成された整流部６１から構成される円環状開口部６２により決定される。ここでのスプール４４の構造では最大開口面積のばらつき及び製造コストを同時に抑えることができる。仮に、加工ばらつきによるノッチ（第１小ノッチ５７及び第１大ノッチ５８）形状やスプール４４の最大変位位置のばらつきによって第１開口部５６の開口面積がパイロット圧力に対してばらついても構わない。その理由は、第１溝４６と第２溝４７との間の開口面積のばらつきを極めて小さく形成することができるためであり、アキュムレータ１０からパイロットラインに供給される流量のばらつきは極めて小さくなる。この結果、過剰な流量がパイロットライン１９ｂに流れてパイロットリリーフのオーバーライド特性によりパイロットライン１９ｂの圧力が上昇する虞は小さくなり、パイロットライン１９ｂにおける油圧配管や機器の寿命が低下する虞を回避できる。 Further, the opening area between the first groove 46 and the second groove 47 at the maximum displacement position where the displacement X of the spool 44 is X5 is formed with high accuracy by lathe machining which is easier to machine than an end mill or the like. It is determined by the annular opening 62 composed of the rectifying portion 61. With the structure of the spool 44, the variation in the maximum opening area and the manufacturing cost can be suppressed at the same time. If the notch (first small notch 57 and first large notch 58) shape or the maximum displacement position of the spool 44 varies due to variations in processing, the opening area of the first opening 56 may vary with respect to the pilot pressure. The reason is that the variation in the opening area between the first groove 46 and the second groove 47 can be made extremely small, and the variation in the flow rate supplied from the accumulator 10 to the pilot line is extremely small. As a result, the risk that the excessive flow rate will flow into the pilot line 19b and the pressure in the pilot line 19b will rise due to the pilot relief override characteristic will be reduced, and the risk of shortening the life of the hydraulic piping and equipment in the pilot line 19b can be avoided.
尚、第１実施形態に係る方向制御弁１９では、第１エッジ５５が開口しない場合について説明したが、第１エッジ５５が開口する場合であっても同様の効果がある。 In the directional control valve 19 according to the first embodiment, the case where the first edge 55 does not open has been described, but the same effect can be obtained even when the first edge 55 opens.
因みに、図１に示した油圧回路を建設機械の例えば解体機に適用した場合のブームの動作に対応したアキュムレータ１０の蓄圧動作について簡単に説明する。最初に、ブームの上げ動作について説明すれば、操作レバー４をａ側に操作すると、パイロット弁５からのパイロット圧Ｐｕが制御弁２の操作ポート２ａに伝えられ、制御弁２が切換操作される。このとき、油圧ポンプ１からの流量がシリンダ３のボトム側管路６ａに導かれ、パイロットチェック弁８を介してシリンダ３のボトムに圧油が供給され、シリンダ３は伸び動作する。これに伴い、シリンダ３のロッド側から排出される戻り流量は、ロッド側管路６ｂ、制御弁２を通ってタンクに導かれる。このとき、制御弁９は切換えられないため、アキュムレータ１０に圧油が流れることは無い。 Incidentally, the pressure accumulating operation of the accumulator 10 corresponding to the operation of the boom when the hydraulic circuit shown in FIG. 1 is applied to a construction machine such as a demolition machine will be briefly described. First, the boom raising operation will be described. When the operation lever 4 is operated to the side a, the pilot pressure Pu from the pilot valve 5 is transmitted to the operation port 2a of the control valve 2 and the control valve 2 is switched. .. At this time, the flow rate from the hydraulic pump 1 is guided to the bottom side conduit 6a of the cylinder 3, pressure oil is supplied to the bottom of the cylinder 3 via the pilot check valve 8, and the cylinder 3 extends. Along with this, the return flow rate discharged from the rod side of the cylinder 3 is guided to the tank through the rod side conduit 6b and the control valve 2. At this time, since the control valve 9 cannot be switched, the pressure oil does not flow to the accumulator 10.
次に、ブームの下げ動作について説明すれば、操作レバー４をｂ側に操作すると、パイロット弁５からのパイロット圧Ｐｄが制御弁２の操作ポート２ｂに伝えられ、制御弁２が切換操作される。このとき、更にパイロットチェック弁８を切換えることにより、シリンダ３の圧油がパイロットチェック弁８、ボトム側管路６ａ及び制御弁２を介してタンク側に絞り制御されながら流れる。油圧ポンプ１からの流量はシリンダ３のロッド側管路６ｂに導かれ、シリンダ３のロッドに圧油が供給され、シリンダ３が縮み動作をする。また、パイロットチェック弁８と制御弁２との間から分岐した圧油は制御弁９を介してアキュムレータ１０に流れることにより、シリンダ３から排出される戻り油を回収することができる。この場合、シリンダ３からタンク側に繋がる通路は、制御弁２によって十分絞られているため、大半の圧油がアキュムレータ１０に流れることになる。アキュムレータ１０に圧油が畜圧されると、アキュムレータ１０の圧力が上昇して高圧となる。そこで、コントローラ２７が圧力検出器１６、操作レバー信号３１の入力信号に基づいてアキュムレータ１０に蓄えられた圧油を有効的に利用するように、アンロード弁１４、電磁比例弁２０に動作指令を送る。 Next, the boom lowering operation will be described. When the operation lever 4 is operated to the b side, the pilot pressure Pd from the pilot valve 5 is transmitted to the operation port 2b of the control valve 2 and the control valve 2 is switched. .. At this time, by further switching the pilot check valve 8, the pressure oil in the cylinder 3 flows through the pilot check valve 8, the bottom side pipe 6a and the control valve 2 to the tank side while being throttle-controlled. The flow rate from the hydraulic pump 1 is guided to the rod side pipe line 6b of the cylinder 3, pressure oil is supplied to the rod of the cylinder 3, and the cylinder 3 contracts. Further, the pressure oil branched from between the pilot check valve 8 and the control valve 2 flows to the accumulator 10 via the control valve 9, so that the return oil discharged from the cylinder 3 can be recovered. In this case, since the passage connecting the cylinder 3 to the tank side is sufficiently throttled by the control valve 2, most of the pressure oil flows into the accumulator 10. When the pressure oil is stored in the accumulator 10, the pressure in the accumulator 10 rises to a high pressure. Therefore, an operation command is issued to the unload valve 14 and the solenoid proportional valve 20 so that the controller 27 effectively uses the pressure oil accumulated in the accumulator 10 based on the input signals of the pressure detector 16 and the operation lever signal 31. send.
「第２実施形態」
図９は、上述した図１の油圧回路に使用される第２実施形態に係る方向制御弁１９′の基本構造を側面方向で断面にして示した図である。
"Second embodiment"
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the basic structure of a directional control valve 19' according to the second embodiment used in the hydraulic circuit of FIG.
図９を参照すれば、この方向制御弁１９′では、スプール４４′の第１エッジ５５と整流部６１との間に工具逃げ溝６６が形成されており、これによって第１大ノッチ５８′が一部変形して小さくなっている。このようにスプール４４′の第１エッジ５５と整流部６１との間に工具逃げ溝６６を形成したことにより、第１実施形態の場合と比べて同様な効果を奏することに加え、第１開口部５６′を形成する加工が容易となる。例えば第１実施形態における第１小ノッチ５７及び第１大ノッチ５８の加工においては、開口面積に寄与しない範囲である整流部６１と被った範囲も加工する必要が生じる。これに対し、第２実施形態に係る方向制御弁１９′では、工具逃げ溝６６が設けられているために、不要な範囲の加工をせずに済ませることができる。このため、加工時間の短縮及び加工工具の消耗抑制を図ることができ、製造コストを低減することが可能になる。 Referring to FIG. 9, in this directional control valve 19', a tool clearance groove 66 is formed between the first edge 55 of the spool 44' and the flow straightening portion 61, whereby the first large notch 58' is formed. Partly deformed and smaller. By forming the tool relief groove 66 between the first edge 55 of the spool 44' and the flow straightening portion 61 in this way, in addition to the same effect as in the case of the first embodiment, the first opening is provided. Processing for forming the portion 56' is facilitated. For example, in the processing of the first small notch 57 and the first large notch 58 in the first embodiment, it is necessary to also process the range covered with the rectifying section 61, which is a range that does not contribute to the opening area. On the other hand, in the directional control valve 19' according to the second embodiment, since the tool relief groove 66 is provided, it is possible to avoid processing in an unnecessary range. Therefore, the processing time can be shortened and the consumption of the processing tool can be suppressed, and the manufacturing cost can be reduced.
尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、その技術的要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。上記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者であれば、開示した内容から様々な変形例を実現することが可能であるが、これらは添付した特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the technical scope of the present invention, and all the technical matters included in the technical idea described in the claims are included. It is the subject of the present invention. Although the above-mentioned embodiment shows a suitable example, a person skilled in the art can realize various modifications from the disclosed contents, and these are described in the appended claims. It is included in the technical scope.
１ 油圧ポンプ
２ 制御弁
２ａ、２ｂ 操作ポート
３ シリンダ
４ 操作レバー
５ パイロット弁
６ａ ボトム側管路
６ｂ ロッド側管路
８ パイロットチェック弁
９ 制御弁
１０ アキュムレータ
１３、２１ リリーフ弁
１４ アンロード弁
１５、１７、１８ チェック弁
１６ 圧力検出器
１９、１９′ 方向制御弁
１９ａ メインライン
１９ｂ パイロットライン
２０ 電磁比例弁
２７ コントローラ
２８ パイロットポンプ
３１ 操作レバー信号
４０ ハウジング
４１ 第１ポート
４２ 第２ポート
４３ 第３ポート
４４、４４′ スプール
４５ スプール孔
４６ 第１溝
４７ 第２溝
４８ 第３溝
４９ パイロット室
５０ ドレーン室
５１ バネ
５２ 第１ランド
５３ 第２ランド
５４ くびれ部
５６、５６′ 第１開口部
５７ 第１小ノッチ
５８ 第１大ノッチ
５９ 第２開口部
６０ 第２ノッチ
６１ 整流部
６２ 円環状開口部
６３、６５ 端部
６４ 円筒面状開口部
６６ 工具逃げ溝
1 Hydraulic Pump 2 Control Valves 2a, 2b Operation Port 3 Cylinder 4 Operation Lever 5 Pilot Valve 6a Bottom Side Pipe 6b Rod Side Pipe 8 Pilot Check Valve 9 Control Valve 10 Accumulator 13, 21 Relief Valve 14 Unload Valve 15, 17 , 18 Check valve 16 Pressure detector 19, 19' Directional control valve 19a Main line 19b Pilot line 20 Electromagnetic proportional valve 27 Controller 28 Pilot pump 31 Operating lever signal 40 Housing 41 First port 42 Second port 43 Third port 44, 44' Spool 45 Spool hole 46 First groove 47 Second groove 48 Third groove 49 Pilot chamber 50 Drain chamber 51 Spring 52 First land 53 Second land 54 Constricted portion 56, 56' First opening 57 First small notch 58 1st large notch 59 2nd opening 60 2nd notch 61 Rectifying part 62 Circular opening 63, 65 End 64 Cylindrical surface-shaped opening 66 Tool escape groove
Claims (7)
前記ハウジングの前記スプール孔には所定の間隔で溝が形成されると共に、前記溝に対して圧油を導通可能にポートが形成され、
前記ポートは、吸入用の第１ポート、吐出用の第２ポート、及び吐出用の第３ポートの３つのポートから成り、前記第１ポートに連通した第１溝、前記第２ポートに連通した第２溝、前記第３ポートに連通した第３溝が形成されると共に、前記第１溝に対する一方側に前記第２溝が設けられ、且つ他方側に前記第３溝が設けられ、
前記スプールには、前記スプール孔の内面に摺接する第１ランド及び第２ランドが設けられると共に、前記第１ランドと前記第２ランドとの間にくびれ部が設けられ、
前記第１ランドは、前記くびれ部側に設けられた第１エッジと、前記スプールが所定ストローク量変位したときに前記第１溝と前記第２溝とを連通させる複数のノッチまたは前記複数のノッチと前記第１エッジとで開口部を形成する第１開口部と、前記くびれ部と前記第１エッジとの間に前記第１ランドの径よりも小さく、前記くびれ部の径よりも大きく形成されると共に、前記第１ポートから前記第２ポートへ流れる圧油を整流する整流部と、を有し、
前記整流部は、前記スプールの軸方向において、一端側が前記第１ランドに直接接して形成されていることを特徴とする方向制御弁。 A directional control valve in which a spool is movably provided in a spool hole formed in a housing,
Grooves are formed at predetermined intervals in the spool hole of the housing, and ports are formed so that pressure oil can pass through the grooves.
The port is composed of three ports, a first port for inhalation, a second port for ejection, and a third port for ejection, and is in communication with the first groove communicating with the first port and the second port. A second groove and a third groove communicating with the third port are formed, the second groove is provided on one side of the first groove, and the third groove is provided on the other side.
The spool is provided with a first land and a second land that are in sliding contact with the inner surface of the spool hole, and a constricted portion is provided between the first land and the second land.
The first land is a plurality of notches or a plurality of notches that allow the first edge provided on the constricted portion side and the first groove and the second groove to communicate with each other when the spool is displaced by a predetermined stroke amount. And a first opening that forms an opening with the first edge, and a diameter smaller than the diameter of the first land and larger than the diameter of the constriction between the constriction and the first edge. And a rectifying unit that rectifies the pressure oil flowing from the first port to the second port,
In the axial direction of the spool, the rectifying portion is formed such that one end side thereof is in direct contact with the first land and is formed.
前記第１開口部と前記くびれ部とは、前記スプールの軸方向に前記整流部を介して所定間隔で設けられたことを特徴とする方向制御弁。 In claim 1 Symbol placement of the directional control valve,
The directional control valve, wherein the first opening portion and the constricted portion are provided at predetermined intervals in the axial direction of the spool via the rectifying portion.
前記整流部における前記スプールの直径は、前記第１開口部の開口面積が最大となる位置に前記スプールが変位した状態で前記整流部と前記ハウジングとの間に形成される円環状開口部の開口面積が前記第１開口部の開口面積よりも小さくなるように形成されたことを特徴とする方向制御弁。 In claim 1 Symbol placement of the directional control valve,
The diameter of the spool in the rectifying portion is an opening of an annular opening formed between the rectifying portion and the housing in a state where the spool is displaced to a position where the opening area of the first opening is maximized. A directional control valve having an area smaller than an opening area of the first opening.
前記第２ランドには、前記第１溝と前記第３溝とを連通させる第２開口部が設けられ、
前記第１溝と前記第３溝とが連通する位置に前記スプールが変位した状態で、前記くびれ部側に位置する前記整流部における端部と前記第１溝との間で形成される円筒面状の開口面積が、前記第２開口部による開口面積よりも大きくなるように形成された特徴とする方向制御弁。 In claim 1 Symbol placement of the directional control valve,
The second land is provided with a second opening communicating the first groove and the third groove,
A cylindrical surface formed between the first groove and an end portion of the rectifying portion located on the constricted portion side with the spool displaced to a position where the first groove and the third groove communicate with each other. The directional control valve is characterized in that the opening area of the shape is larger than the opening area of the second opening.
前記くびれ部側に位置する前記整流部における端部の前記スプールの軸方向位置は、前記第１開口部の開口面積が最大となる位置に前記スプールが変位した状態で、前記第２溝よりも前記第１溝側に位置するよう構成されたことを特徴とする方向制御弁。 In claim 1 Symbol placement of the directional control valve,
The axial position of the spool at the end of the straightening portion located on the constricted portion side is greater than that of the second groove when the spool is displaced to a position where the opening area of the first opening is maximized. A directional control valve configured to be located on the side of the first groove.
前記くびれ部側に位置する前記第１開口部における端部の前記スプールの軸方向位置は、前記第１開口部の開口面積が最大となる位置に前記スプールが変位した状態で、前記第１溝よりも前記第２溝側に位置するよう構成されたことを特徴とする方向制御弁。 In claim 1 Symbol placement of the directional control valve,
The axial position of the spool at the end of the first opening located on the constricted portion side is the first groove when the spool is displaced to a position where the opening area of the first opening is maximized. A directional control valve configured to be positioned closer to the second groove than the directional control valve.
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