JP6755814B2

JP6755814B2 - 方向切換弁

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Publication number: JP6755814B2
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Inventors: 岩崎　仁; 仁岩崎; 明紀阿部
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Description

本発明は、作動油の流れを規制する方向切換弁に関する。

２つのポンプから供給される作動油（すなわち圧油）によって各種のアクチュエータを駆動する油圧回路システムが知られている。そのような油圧回路システムでは、２つのポンプからの作動油の流れを方向切換弁により規制し、各アクチュエータの動作が制御される。

特許文献１は、複数種類の通路パターンを選択的に形成できる方向切換弁を開示する。この方向切換弁では、タンデム通路及びパラレル通路の各々とブリッジ通路との間にチェックバルブや栓等を配置することで、複数種類の通路パターンの選択的な形成が可能である。

特開２０１６−１３８６１９号公報

油圧ショベルのブームのような重量のある作動機器を駆動するには、アクチュエータとして面積の大きい油圧シリンダが使われ、とりわけ上昇駆動時には大流量の作動油を油圧シリンダに供給する必要がある。例えば、ブームを上昇させる場合には、十分な速度を確保しつつ重力に抗してブームを移動させるため、比較的大きな流量の作動油を油圧シリンダに供給する必要がある。その一方で、ブームを下降させる場合には、ブームの位置エネルギーを利用することができるため、比較的小さな流量の作動油を油圧シリンダに供給すれば済む。

このようにアクチュエータの駆動に要する作動油の流量は、必ずしも一定ではなく、具体的な作動状態に応じて変わる。したがって、アクチュエータの具体的な作動状態に応じて、油圧シリンダに供給する作動油の流量を、上述の方向切換弁により調整することが好ましい。しかしながら、そのような方向切換弁を簡単な構造で実現することは容易ではなく、流路、バルブ及び栓等の単なる追加は、方向切換弁の構造を複雑化し、高コスト化を招く。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、作動油の供給流量を変えることができる簡単な構造の方向切換弁を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、スプール孔が形成された弁本体と、スプール孔に配置されたスプールと、ブリッジ状に形成されスプール孔に開口するブリッジ通路であって、遮断部によって合流通路と連絡通路とに分断されるブリッジ通路と、弁本体に形成される第１流路、第２流路、第３流路及び第４流路と、を備え、第１流路及び第２流路は第１ポンプに連通され、第３流路及び第４流路は第２ポンプに連通され、スプールが第１の位置に配置された場合、第１流路及び第２流路のうちの少なくともいずれか一方と、第３流路及び第４流路のうちの少なくともいずれか一方とが、合流通路に連通され、スプールが第２の位置に配置された場合、第１流路及び第２流路のうちの少なくともいずれか一方が連絡通路に連通される方向切換弁に関する。

弁本体は、スプール孔に開口するとともにアクチュエータに連通されるアクチュエータ通路を有し、第１流路及び第２流路のうちの一方及び第３流路及び第４流路のうちの少なくともいずれか一方は合流通路に連通し、連絡通路は、第１流路及び第２流路の他方に連通するが合流通路には連通せず、スプールは、スプール孔における配置位置に応じて、ブリッジ通路とアクチュエータ通路との間の連通状態及び遮断状態を変更し、スプールが第１の位置に配置された場合には、スプールは、スプール孔を介して合流通路をアクチュエータ通路に連通させつつ、連絡通路とアクチュエータ通路との間を遮断し、スプールが第２の位置に配置された場合には、スプールは、合流通路とアクチュエータ通路との間を遮断しつつ、スプール孔を介して連絡通路をアクチュエータ通路に連通させてもよい。

本発明の他の態様は、スプール孔が形成された弁本体と、スプール孔に配置されたスプールと、を備え、弁本体は、第１ポンプに連通される第１アンロード通路と、第２ポンプに連通される第２アンロード通路と、第１ポンプに連通される第１供給通路と、第２ポンプに連通される第２供給通路と、スプール孔に開口し、アクチュエータに連通されるアクチュエータ通路と、スプール孔に開口するブリッジ通路と、第１供給通路とブリッジ通路とを連通させる第１パラレル通路を形成可能な第１パラレル領域と、第２供給通路とブリッジ通路とを連通させる第２パラレル通路を形成可能な第２パラレル領域と、第１供給通路及び第１アンロード通路のうちのいずれか一方とブリッジ通路とを連通させる第１分岐通路と、第２供給通路及び第２アンロード通路のうちのいずれか一方とブリッジ通路とを連通させる第２分岐通路と、を有し、ブリッジ通路は、第１パラレル通路及び第２パラレル通路に連通する合流通路と、第１分岐通路に連通するが合流通路には連通しない連絡通路と、を有し、スプールは、スプール孔における配置位置に応じて、ブリッジ通路とアクチュエータ通路との間の連通状態及び遮断状態を変更し、スプールが第１の位置に配置された場合には、スプールは、スプール孔を介して合流通路をアクチュエータ通路に連通させつつ、連絡通路とアクチュエータ通路との間を遮断し、スプールが第２の位置に配置された場合には、スプールは、合流通路とアクチュエータ通路との間を遮断しつつ、スプール孔を介して連絡通路をアクチュエータ通路に連通させる方向切換弁に関する。

遮断部は、合流通路の一方の端部を塞ぎつつ連絡通路の一方の端部を塞いでもよい。

アクチュエータ通路は、合流通路及び連絡通路のうち連絡通路により近接して配置される第１アクチュエータ通路と、合流通路及び連絡通路のうち合流通路により近接して配置される第２アクチュエータ通路と、を有し、スプールが第１の位置に配置された場合には、スプールは、スプール孔を介して合流通路を第２アクチュエータ通路に連通させつつ、連絡通路と第１アクチュエータ通路との間を遮断し、スプールが第２の位置に配置された場合には、スプールは、合流通路と第２アクチュエータ通路との間を遮断しつつ、スプール孔を介して連絡通路を第１アクチュエータ通路に連通させてもよい。

スプールが第３の位置に配置された場合には、スプールは、連絡通路とアクチュエータ通路との間を遮断しつつ、合流通路とアクチュエータ通路との間を遮断してもよい。

方向切換弁は、合流通路から第２流路への作動油の逆流を防ぐ第１チェックバルブ、合流通路から第３流路への作動油の逆流を防ぐ第２チェックバルブ、連絡通路から第１流路への作動油の逆流を防ぐ第３チェックバルブ、及び合流通路から第４流路への作動油の逆流を防ぐ第４チェックバルブのうちの、少なくともいずれかを更に備えてもよい。

アクチュエータは、油圧シリンダであってもよい。

アクチュエータは、ブームを駆動するためのアクチュエータであってもよい。

本発明によれば、作動油の供給流量を変えることができる方向切換弁を簡単な構造で実現できる。

図１は、油圧ショベルの典型的な構成例の概略を示す外観図である。図２は、方向切換弁の断面図である。図３は、油圧ショベルの油圧回路図を示し、特に油圧シリンダを順方向に駆動してブームを上昇させる場合を示す。図４は、油圧ショベルの油圧回路図を示し、特に油圧シリンダを逆方向に駆動してブームを下降させる場合を示す。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。以下では、油圧ショベルに対し、特にブームを駆動するための油圧回路に使用される方向切換弁に対し、本発明を適用する場合について説明する。ただし、本発明を適用可能な対象は油圧ショベルで使われる方向切換弁に限定されない。例えば、油圧ショベル以外の建設機械や、建設機械以外の油圧駆動機器に対しても、本発明を適用することが可能である。

図１は、油圧ショベル１０の典型的な構成例の概略を示す外観図である。

油圧ショベル１０は、一般に、クローラを具備する下部フレーム１１と、下部フレーム１１に対して旋回可能に設けられる上部フレーム１２と、上部フレーム１２に取り付けられるブーム１４と、ブーム１４に取り付けられるアーム１５と、アーム１５に取り付けられるバケット１６とを備える。油圧シリンダ１８、１９、２０は、ブーム用、アーム用及びバケット用のアクチュエータであり、それぞれブーム１４、アーム１５及びバケット１６を駆動する。上部フレーム１２を旋回させる場合、旋回モータ１３からの回転駆動力が上部フレーム１２に伝達される。また油圧ショベル１０を走行させる場合には、走行モータ１７からの回転駆動力が下部フレーム１１のクローラに伝達される。

図２は、方向切換弁３０の断面図である。方向切換弁３０は、ポンプからアクチュエータに供給する作動油及びアクチュエータから排出される作動油の流れを規制する弁であり、複数種類の通路パターンの中から所望の通路パターンを選択的に形成できる。図２には、図１に示すブーム１４を駆動するためのアクチュエータである油圧シリンダ１８と第１ポンプ５１及び第２ポンプ５２との間に配置される方向切換弁３０が示されている。なお、他のアクチュエータ（例えば、図１に示すアーム１５を駆動するための油圧シリンダ１９及び／又はバケット１６を駆動するための油圧シリンダ２０）とポンプとの間に配置される方向切換弁が、図２に示す方向切換弁３０と同様の構成を有していてもよい。

方向切換弁３０は、スプール孔３３が形成された弁本体３１と、スプール孔３３に配置されたスプール３２とを備える。

スプール孔３３は、弁本体３１の内部に形成され、スプール３２がスライド可能に配置されている。スプール３２のスライド駆動方式は特に限定されず、スプール３２をスプール孔３３内でスライドさせて所望位置に配置するために、例えば機械式、油圧パイロット式或いは電磁式の駆動構造を方向切換弁３０は採用することが可能である。スプール３２は、スプール孔３３に挿入される略円柱状の部材であり、軸方向へ相互に離間して配置される複数のランド部と、ランド部間に設けられる複数の切欠部とを有する。各ランド部の外周径はスプール孔３３の内周径とほぼ一致する。各切欠部の外周径はスプール孔３３の内周径よりも小さい。各ランド部は、スプール孔３３に開口する後述の通路間に配置された場合、これらの通路間のスプール孔３３を塞いで作動油の流れを遮断する。一方、各切欠部は、スプール孔３３に開口する後述の通路間に配置された場合、これらの通路同士をつなぐ流路を形成し、作動油の流れを許容する。スプール３２は、このように通路同士の接続及び遮断（すなわち接続の有無）を切り換えることができるだけでなく、通路間の流路開度（すなわち弁開度）を調整することもできる。

弁本体３１は、ブロック状（塊状）の部材であり、第１アンロード通路３４、第２アンロード通路３５、第１供給通路３６、第２供給通路３７、アクチュエータ通路４０、ブリッジ通路４３及びタンク通路５８を有する。これらの通路には作動油が流される。

第１アンロード通路３４は第１ポンプ５１に連通され、第２アンロード通路３５は第２ポンプ５２に連通される。第１供給通路３６は第１ポンプ５１に連通され、第２供給通路３７は第２ポンプ５２に連通される。具体的には、第１ポンプ５１から延びる油路が途中で分岐し、それらの油路の１つが第１アンロード通路３４（特に上流側第１アンロード通路３４ａ）を構成し、他の油路の１つが第１供給通路３６を構成する。同様に、第２ポンプ５２から延びる油路が途中で分岐し、それらの油路の１つが第２アンロード通路３５（特に上流側第２アンロード通路３５ａ）を構成し、他の油路の１つが第２供給通路３７を構成する。

第１アンロード通路３４は上流側第１アンロード通路３４ａ及び下流側第１アンロード通路３４ｂを有し、第２アンロード通路３５は上流側第２アンロード通路３５ａ及び下流側第２アンロード通路３５ｂを有する。上流側第１アンロード通路３４ａ及び上流側第２アンロード通路３５ａは、スプール孔３３よりも上流側（すなわちポンプ側）の通路であり、下流側第１アンロード通路３４ｂ及び下流側第２アンロード通路３５ｂは、スプール孔３３よりも下流側（すなわちタンク側）の通路である。なお本実施形態では、第１アンロード通路３４及び第２アンロード通路３５は、スプール３２の軸方向に関して相互に隣り合って配置される。すなわち下流側第１アンロード通路３４ｂ及び上流側第２アンロード通路３５ａが隣り合って配置され、上流側第１アンロード通路３４ａ及び下流側第１アンロード通路３４ｂが隣り合って配置され、上流側第２アンロード通路３５ａ及び下流側第２アンロード通路３５ｂが隣り合って配置されている。このように第１アンロード通路３４及び第２アンロード通路３５を構成する各油路を隣り合って配置することで、スプール３２の共通のランド部を利用して第１アンロード通路３４及び第２アンロード通路３５の接続／遮断を切り換えることができ、スプール３２及びスプール孔３３の軸方向の長大化を抑制することができる。

第１アンロード通路３４及び第２アンロード通路３５は、第１ポンプ５１及び第２ポンプ５２からの作動油を、アクチュエータに供給せずに、タンクに戻すための通路（バイパス通路）である。本実施形態では、図２に示すように、第１アンロード通路３４及び第２アンロード通路３５の各々と、アクチュエータ通路４０（すなわち第１アクチュエータ通路４１及び第２アクチュエータ通路４２）との間に、スプール３２のランド部が１つ以上存在する。したがって、第１アンロード通路３４及び第２アンロード通路３５の各々は、スプール孔３３を介してアクチュエータ通路４０に対して直接的に連通することはなく、第１アンロード通路３４及び第２アンロード通路３５の各々からスプール孔３３を介してアクチュエータ通路４０に対して直接的に作動油が供給及び排出されることもない。ただし、例えば第１アンロード通路３４及び第２アンロード通路３５から他の油路が分岐する場合は、第１アンロード通路３４及び第２アンロード通路３５からアクチュエータに作動油を供給することが可能である。本実施形態では、上流側第２アンロード通路３５ａが第２分岐通路４９に連通しており、上流側第２アンロード通路３５ａからの作動油を、第２分岐通路４９、ブリッジ通路４３（特に合流通路４５）、スプール孔３３及びアクチュエータ通路４０（特に第２アクチュエータ通路４２）を介して油圧シリンダ１８に供給することが可能である。

第１供給通路３６及び第２供給通路３７は、第１ポンプ５１及び第２ポンプ５２からの作動油を、アクチュエータに供給するための通路である。第１供給通路３６及び第２供給通路３７は、スプール孔３３に対して直接的には接続せず、ブリッジ通路４３を介してスプール孔３３に接続されている。本実施形態の第１供給通路３６は、第１ポンプ５１に直接的に接続されているが、第１アンロード通路３４を介して第１ポンプ５１に接続されてもよい。同様に、本実施形態の第２供給通路３７は、第２ポンプ５２に直接的に接続されているが、第２アンロード通路３５を介して第２ポンプ５２に接続されてもよい。

ブリッジ通路４３はブリッジ状に形成されるとともにスプール孔３３に開口し、第１パラレル通路４６、第２パラレル通路４７、第１分岐通路４８及び第２分岐通路４９の各々とスプール孔３３との間に介在する。ブリッジ通路４３は、スプール孔３３及びアクチュエータ通路４０を介して油圧シリンダ１８に作動油を供給するための通路である。ブリッジ通路４３がスプール３２のランド部により塞がれた場合、スプール孔３３及びアクチュエータ通路４０とブリッジ通路４３との間の連通が遮断されたり弁開度が制限されたりする。本実施形態のブリッジ通路４３は、相互に連通しない連絡通路４４及び合流通路４５を有し、連絡通路４４及び合流通路４５の各々が相互に異なる位置でスプール孔３３に開口する。

アクチュエータ通路４０は、スプール孔３３に開口し、ブーム１４を駆動するためのアクチュエータとして機能する油圧シリンダ１８に連通される。本実施形態のアクチュエータ通路４０は、第１アクチュエータ通路４１及び第２アクチュエータ通路４２を有する。第１アクチュエータ通路４１は、合流通路４５及び連絡通路４４のうち連絡通路４４により近接して配置され、油圧シリンダ１８の第１ポート１８ａに接続される。第２アクチュエータ通路４２は、合流通路４５及び連絡通路４４のうち合流通路４５により近接して配置され、油圧シリンダ１８の第２ポート１８ｂに接続される。

油圧シリンダ１８の第１ポート１８ａ及び第２ポート１８ｂは、スプール３２の配置状態に基づいて決まる作動油の流れに応じて、油圧シリンダ１８に対する作動油の供給口又は排出口として機能する。本実施形態では、第１ポート１８ａが排出口として機能し且つ第２ポート１８ｂが供給口として機能する場合、油圧シリンダ１８は順方向に駆動され、油圧シリンダ１８のピストンがシリンダから突出される。一方、第１ポート１８ａが供給口として機能し且つ第２ポート１８ｂが排出口として機能する場合、油圧シリンダ１８は逆方向に駆動され、油圧シリンダ１８のピストンがシリンダ内に引き込まれる。

タンク通路５８は、タンク（図３及び図４の符合「５９」参照）に接続される通路であり、油圧シリンダ１８から排出された作動油をタンクに戻すための通路である。具体的には、スプール３２の配置状態に応じて、タンク通路５８は、第１アクチュエータ通路４１又は第２アクチュエータ通路４２に連通され、或いは第１アクチュエータ通路４１及び第２アクチュエータ通路４２の両者と連通しない。

また弁本体３１は、上述の各通路の他に、第１パラレル領域５３、第２パラレル領域５４、第１タンデム領域５５及び第２タンデム領域５６を有する。

第１パラレル領域５３は、第１供給通路３６とブリッジ通路４３（特に合流通路４５）とを連通させる第１パラレル通路４６を形成可能な領域である。第２パラレル領域５４は、第２供給通路３７とブリッジ通路４３（特に合流通路４５）とを連通させる第２パラレル通路４７を形成可能な領域である。第１タンデム領域５５は、第１供給通路３６及び第１アンロード通路３４（特に上流側第１アンロード通路３４ａ）のうちのいずれか一方とブリッジ通路４３（特に連絡通路４４）とを連通させる第１分岐通路４８を形成可能な領域である。本実施形態の第１分岐通路４８は、第１供給通路３６と連絡通路４４とを連通させる。第２タンデム領域５６は、第２供給通路３７及び第２アンロード通路３５（特に上流側第２アンロード通路３５ａ）のうちのいずれか一方とブリッジ通路４３（特に合流通路４５）とを連通させる第２分岐通路４９を形成可能な領域である。本実施形態の第２分岐通路４９は、第２アンロード通路３５（すなわち上流側第２アンロード通路３５ａ）と合流通路４５とを連通させる。

弁本体３１は、連絡通路４４と合流通路４５との間に配置される遮断部５０であって、ブリッジ通路４３を連絡通路４４と合流通路４５とに分断する遮断部５０を有する。遮断部５０は、合流通路４５の一方の端部（図２の左側端部）を塞ぎつつ、連絡通路４４の一方の端部（図２の右側端部）を塞ぐ。これにより連絡通路４４は、第１分岐通路４８及びスプール孔３３には連通可能であるが、合流通路４５には連通しない。一方、合流通路４５は、第１パラレル通路４６、第２パラレル通路４７、第２分岐通路４９及びスプール孔３３に連通可能であるが、連絡通路４４には連通しない。

第１パラレル通路４６には第１チェックバルブ６１が配置され、第２パラレル通路４７には第２チェックバルブ６２が配置され、第１分岐通路４８には第３チェックバルブ６３が配置され、第２分岐通路４９には第４チェックバルブ６４が配置されている。第１チェックバルブ６１は、合流通路４５から第１パラレル通路４６への作動油の逆流を防ぐ弁であり、第１パラレル通路４６内の作動油の圧力が合流通路４５内の作動油の圧力よりも大きい場合には第１パラレル通路４６を塞がず、第１パラレル通路４６内の作動油の圧力が合流通路４５内の作動油の圧力よりも小さい場合には第１パラレル通路４６を塞ぐ。同様に、第２チェックバルブ６２は、合流通路４５から第２パラレル通路４７への作動油の逆流を防ぐ弁であり、第４チェックバルブ６４は、合流通路４５から第２分岐通路４９への作動油の逆流を防ぐ弁である。一方、第３チェックバルブ６３は、連絡通路４４から第１分岐通路４８への作動油の逆流を防ぐ弁であり、第１分岐通路４８内の作動油の圧力が連絡通路４４内の作動油の圧力よりも大きい場合には第１分岐通路４８を塞がず、第１分岐通路４８内の作動油の圧力が連絡通路４４内の作動油の圧力よりも小さい場合には第１分岐通路４８を塞ぐ。

なお、上述のスプール３２及びチェックバルブ６１、６２、６３、６４の各々は、弁本体３１に対して着脱可能に設けられており、必要に応じて、図２に示す構成以外の部材に置き換えられてもよい。例えば、図２に示すスプール３２とは異なるランド部及び切欠部を有する別のスプールが、スプール孔３３に配置されてもよい。またチェックバルブ６１、６２、６３、６４のうちの１又は複数のバルブの代わりに、通路を遮断する栓等の部材が配置されてもよい。これにより方向切換弁３０は、様々な通路パターンを選択的に形成することができ、優れた汎用性能を示す。例えば方向切換弁３０によって、１つのポンプのみからアクチュエータに作動油を供給したり、２つのポンプからアクチュエータに作動油を供給したりすることが可能である。また方向切換弁３０によって、油路の接続態様を、パラレル接続及びタンデム接続のいずれにするかを柔軟に変更及び決定することも可能である。また油路に対する作動油の供給に関して優先順位を設けたい場合には、必要に応じて、弁本体３１の対応箇所に絞り構造を形成することも可能である。

上述の構成を有する方向切換弁３０において、スプール３２は、スプール孔３３における配置位置（すなわちストローク位置）に応じて、ブリッジ通路４３とアクチュエータ通路４０との間の連通状態及び遮断状態を変更し、作動油の流動方向を変えることができる。

例えば、図２には、スプール３２が中立位置（すなわち「第３の位置」）に配置されている状態が示されている。この場合、スプール３２（特にランド部）は、連絡通路４４とアクチュエータ通路４０（すなわち第１アクチュエータ通路４１及び第２アクチュエータ通路４２）との間を遮断しつつ、合流通路４５とアクチュエータ通路４０（すなわち第１アクチュエータ通路４１及び第２アクチュエータ通路４２）との間を遮断する。これにより、第１ポンプ５１及び第２ポンプ５２からの作動油は、ブリッジ通路４３（すなわち連絡通路４４及び合流通路４５）からスプール孔３３に流入せず、アクチュエータ通路４０（すなわち第１アクチュエータ通路４１及び第２アクチュエータ通路４２）にも流入しないため、油圧シリンダ１８は中立状態に置かれる。なお、この場合、第１アクチュエータ通路４１及び第２アクチュエータ通路４２の各々は他の流路から遮断されて作動油を封鎖し、油圧シリンダ１８の状態が維持される。

また、スプール孔３３においてスプール３２を、中立位置から一方の軸方向（図２の符合「Ｄ１」参照）へ移動させて第１作動位置（すなわち「第１の位置」）に配置したり、中立位置から他方の軸方向（図２の符合「Ｄ２」参照）へ移動させて第２作動位置（すなわち「第２の位置」）に配置したりすることもできる。

例えばスプール３２が第１作動位置に配置された場合、連絡通路４４と第１アクチュエータ通路４１との間にはスプール３２のランド部が配置され、合流通路４５と第２アクチュエータ通路４２との間にはスプール３２の切欠部が配置される。また、第１アクチュエータ通路４１とタンク通路５８との間にはスプール３２の切欠部が配置され、第２アクチュエータ通路４２とタンク通路５８との間にはスプール３２のランド部が配置される。これによりスプール３２は、スプール孔３３を介して合流通路４５をアクチュエータ通路４０（特に第２アクチュエータ通路４２）に連通させつつ、連絡通路４４とアクチュエータ通路４０（すなわち第１アクチュエータ通路４１及び第２アクチュエータ通路４２）との間を遮断する。また、第１分岐通路４８（第１流路）及び第１パラレル通路４６（第２流路）のうち少なくともいずれか一方（本例では第１パラレル通路４６）と、第２パラレル通路４７（第３流路）及び第２分岐通路４９（第４流路）のうちの少なくともいずれか一方（本例では少なくとも第２分岐通路４９）とが、合流通路４５に連通される。これにより、第１供給通路３６及び第１アンロード通路３４のうちの少なくともいずれか一方（本例では第１供給通路３６）と、第２供給通路３７及び第２アンロード通路３５のうちの少なくともいずれか一方（本例では少なくとも第２アンロード通路３５）とが、合流通路４５に連通される。したがって、第１ポンプ５１から第１供給通路３６及び第１パラレル通路４６を介して合流通路４５に流入した作動油と、第２ポンプ５２から上流側第２アンロード通路３５ａ及び第２分岐通路４９を介して合流通路４５に流入した作動油とが、合流通路４５で合流し、スプール孔３３を介して第２アクチュエータ通路４２に流入する。なお、第２パラレル通路４７には図示しない絞り（図３参照）が設けられている。したがって、第２供給通路３７から合流通路４５に流入する作動油は、第２パラレル通路４７の絞りによって流量が制限される。これにより油圧シリンダ１８は、第２アクチュエータ通路４２から作動油が供給されるとともに第１アクチュエータ通路４１を介してタンク通路５８に作動油を排出し、順方向に駆動される。ここでいう順方向の駆動とは、上下方向にブーム１４を移動させる駆動のうち、より大きなパワーが必要とされるブーム１４を上方向へ移動させるための駆動を意味する。

一方、スプール３２が第２作動位置に配置された場合、連絡通路４４と第１アクチュエータ通路４１との間にはスプール３２の切欠部が配置され、合流通路４５と第２アクチュエータ通路４２との間にはスプール３２のランド部が配置される。また、第１アクチュエータ通路４１とタンク通路５８との間にはスプール３２のランド部が配置され、第２アクチュエータ通路４２とタンク通路５８との間にはスプール３２の切欠部が配置される。これによりスプール３２は、合流通路４５とアクチュエータ通路４０（第１アクチュエータ通路４１及び第２アクチュエータ通路４２）との間を遮断しつつ、スプール孔３３を介して連絡通路４４をアクチュエータ通路４０（特に第１アクチュエータ通路４１）に連通させる。また、第１分岐通路４８（第１流路）及び第１パラレル通路４６（第２流路）のうちの少なくともいずれか一方（本例では第１分岐通路４８）が、連絡通路４４に連通される。これにより、第１アンロード通路３４及び第１供給通路３６のうちの少なくともいずれか一方（本例では第１供給通路３６）が連絡通路４４に連通される。したがって、第１ポンプ５１から第１供給通路３６及び第１分岐通路４８を介して連絡通路４４に流入した作動油が、スプール孔３３を介して第１アクチュエータ通路４１に流入する。これにより油圧シリンダ１８は、第１アクチュエータ通路４１から作動油が供給されるとともに第２アクチュエータ通路４２に作動油を排出し、逆方向に駆動される。ここでいう逆方向の駆動とは、上下方向にブーム１４を移動させる駆動のうち、より小さなパワーが必要とされるブーム１４を下方向へ移動させるための駆動を意味する。

次に、図３及び図４の油圧回路図を使って、第１ポンプ５１、第２ポンプ５２、方向切換弁３０及び油圧シリンダ１８の駆動状態について説明する。

図３は、油圧ショベル１０の油圧回路図を示し、特に油圧シリンダ１８を順方向に駆動してブーム１４を上昇させる場合を示す。図４は、油圧ショベル１０の油圧回路図を示し、特に油圧シリンダ１８を逆方向に駆動してブーム１４を下降させる場合を示す。なお図３及び図４には、ブーム１４を駆動する油圧シリンダ１８のための油圧回路だけではなく、旋回モータ１３のための油圧回路、アーム１５を駆動する油圧シリンダ１９のための油圧回路、及びバケット１６を駆動する油圧シリンダ２０のための油圧回路も示されている。以下では、主としてブーム１４を駆動する油圧シリンダ１８の油圧回路を説明するので、旋回モータ１３、油圧シリンダ１９及び油圧シリンダ２０のために設けられる方向切換弁７０、７１、７２は、図３及び図４では中立状態に置かれている。

油圧シリンダ１８を順方向に駆動してブーム１４を上昇させる場合、上述のようにスプール３２は第１作動位置に配置される。この場合、方向切換弁３０は図３に示す回路構成を有し、符号「３０ｂ」で示される油路によって第１ポンプ５１及び第２ポンプ５２と油圧シリンダ１８とが接続される。

すなわち、第１ポンプ５１から延在する油路が途中で分岐して第１供給通路３６を形成し、第１供給通路３６から分岐する第１パラレル通路４６が合流通路４５に連通する。一方、第２ポンプ５２から延在する油路によって上流側第２アンロード通路３５ａが形成され、上流側第２アンロード通路３５ａから分岐する第２分岐通路４９が合流通路４５に連通する。なお第２供給通路３７から分岐する第２パラレル通路４７には絞り及び第２チェックバルブ６２が設けられており、当該第２パラレル通路４７も合流通路４５に連通する。そして合流通路４５が第２アクチュエータ通路４２に連通され、第２アクチュエータ通路４２が油圧シリンダ１８の第２ポート１８ｂに接続されている。また油圧シリンダ１８の第１ポート１８ａに接続されている第１アクチュエータ通路４１は、タンク通路５８に連通され、タンク通路５８はタンク５９に接続されている。

上述の構成を有する油圧回路によれば、第１ポンプ５１からの作動油及び第２ポンプ５２からの作動油は、合流通路４５で合流し、第２アクチュエータ通路４２を介して油圧シリンダ１８に供給される。また油圧シリンダ１８から流出される作動油は、第１アクチュエータ通路４１及びタンク通路５８を経てタンク５９に排出される。これにより、油圧シリンダ１８が順方向に駆動され、ブーム１４が上昇させられる。

一方、油圧シリンダ１８を逆方向に駆動してブーム１４を下降させる場合、上述のようにスプール３２は第２作動位置に配置される。この場合、方向切換弁３０は図４に示す回路構成を有し、符号「３０ｃ」で示される油路によって第１ポンプ５１及び第２ポンプ５２と油圧シリンダ１８とが接続される。

すなわち、第１ポンプ５１から延在する油路が途中で分岐して第１供給通路３６を形成し、第１供給通路３６から第１分岐通路４８が分岐し、この第１分岐通路４８は連絡通路４４を介して第１アクチュエータ通路４１に連通される。一方、第２ポンプ５２から延在する油路は、方向切換弁３０により遮断されて、アクチュエータ通路４０（すなわち第１アクチュエータ通路４１及び第２アクチュエータ通路４２）に連通しない。そして、第２アクチュエータ通路４２がタンク通路５８を介してタンク５９に接続されている。

上述の構成を有する油圧回路によれば、第１ポンプ５１からの作動油は、第１供給通路３６、第１分岐通路４８、連絡通路４４及び第１アクチュエータ通路４１を経て油圧シリンダ１８に供給されるが、第２ポンプ５２からの作動油は油圧シリンダ１８に供給されない。また油圧シリンダ１８から流出される作動油は、第２アクチュエータ通路４２及びタンク通路５８を経てタンク５９に排出される。これにより、油圧シリンダ１８が逆方向に駆動され、ブーム１４が下降させられる。

なおブーム１４を上昇も下降もさせない場合には、上述のようにスプール３２は中立位置に配置され、第１ポンプ５１及び第２ポンプ５２と油圧シリンダ１８との間の油路は、図３及び図４の符号「３０ａ」に示されるように構成される。すなわち、第１ポンプ５１及び第２ポンプ５２とアクチュエータ通路４０（すなわち第１アクチュエータ通路４１及び第２アクチュエータ通路４２）との間は方向切換弁３０によって遮断され、油圧シリンダ１８に対する作動油の供給も排出も行われない。

以上説明したように本実施形態によれば、簡単な構造の方向切換弁３０によって油圧シリンダ１８への作動油の供給流量を変えることができる。特に本実施形態の方向切換弁３０では、遮断部５０によってブリッジ通路４３を連絡通路４４及び合流通路４５に分割するだけで、油圧シリンダ１８の作動状態に応じた所望量の作動油を油圧シリンダ１８に供給することができる。すなわち、油圧シリンダ１８が大流量の作動油を必要とする順方向駆動の際には、２つのポンプ（すなわち第１ポンプ５１及び第２ポンプ５２）から油圧シリンダ１８に作動油を供給することができる。一方、油圧シリンダ１８に対する作動油の供給量が小流量で十分な逆方向駆動の際には、１つのポンプ（すなわち第１ポンプ５１）からのみ油圧シリンダ１８に作動油を供給することができる。

このように、油圧シリンダ１８の駆動状態に応じて作動油の供給態様を最適化することができ、エネルギー効率を向上させることができる。

なお上述の実施形態では、ブーム１４を駆動するための油圧シリンダ１８に対する作動油の供給及び排出を規制する方向切換弁３０が図２に示す構成を有しているが、他の方向切換弁７０、７１、７２（特にアーム１５及びバケット１６を駆動するための油圧シリンダ１９、２０に対する作動油の供給及び排出を規制する方向切換弁７１、７２）が図２に示す構成を有していてもよい。

本発明は、上述の実施形態及び変形例には限定されない。例えば、上述の実施形態及び変形例の各要素に各種の変形が加えられてもよい。また、上述の構成要素以外の構成要素を含む形態も、本発明の実施形態に含まれる。また、上述の構成要素のうちの一部の要素が含まれない形態も、本発明の実施形態に含まれる。したがって、上述の実施形態及び変形例、及び上述以外の本発明の実施形態の各々に含まれる構成要素同士が組み合わされてもよく、そのような組み合わせに係る形態も本発明の実施形態に含まれる。また、本発明によって奏される効果も上述の効果に限定されず、各実施形態の具体的な構成に応じた特有の効果も発揮されうる。このように、本発明の技術的思想及び趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲、明細書、要約書及び図面に記載される各要素に対して種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

例えば、合流通路４５は、第１分岐通路４８及び第１パラレル通路４６のうちの一方と、第２パラレル通路４７及び第２分岐通路４９のうちの少なくともいずれか一方と連通していればよい。また連絡通路４４は、第１分岐通路４８及び第１パラレル通路４６のうちの他方と連通していればよい。ただしこの場合にも、連絡通路４４は合流通路４５には連通しない。

１０油圧ショベル
１１下部フレーム
１２上部フレーム
１３旋回モータ
１４ブーム
１５アーム
１６バケット
１７走行モータ
１８油圧シリンダ
１８ａ第１ポート
１８ｂ第２ポート
１９油圧シリンダ
２０油圧シリンダ
３０方向切換弁
３０ａ中立位置
３０ｂ第１作動位置
３０ｃ第２作動位置
３１弁本体
３２スプール
３３スプール孔
３４第１アンロード通路
３４ａ上流側第１アンロード通路
３４ｂ下流側第１アンロード通路
３５第２アンロード通路
３５ａ上流側第２アンロード通路
３５ｂ下流側第２アンロード通路
３６第１供給通路
３７第２供給通路
４０アクチュエータ通路
４１第１アクチュエータ通路
４２第２アクチュエータ通路
４３ブリッジ通路
４４連絡通路
４５合流通路
４６第１パラレル通路（第２流路）
４７第２パラレル通路（第３流路）
４８第１分岐通路（第１流路）
４９第２分岐通路（第４流路）
５０遮断部
５１第１ポンプ
５２第２ポンプ
５３第１パラレル領域
５４第２パラレル領域
５５第１タンデム領域
５６第２タンデム領域
５８タンク通路
５９タンク
６１第１チェックバルブ
６２第２チェックバルブ
６３第３チェックバルブ
６４第４チェックバルブ
７０方向切換弁
７１方向切換弁
７２方向切換弁

Claims

スプール孔が形成された弁本体と、
前記スプール孔に配置されたスプールと、
ブリッジ状に形成され前記スプール孔に開口するブリッジ通路であって、遮断部によって合流通路と連絡通路とに分断されるブリッジ通路と、
前記弁本体に形成される第１流路、第２流路、第３流路及び第４流路と、を備え、
前記第１流路及び前記第２流路は第１ポンプに連通され、
前記第３流路及び前記第４流路は第２ポンプに連通され、
前記スプールが第１の位置に配置された場合、前記第１流路及び前記第２流路のうちの少なくともいずれか一方と、前記第３流路及び前記第４流路のうちの少なくともいずれか一方とが、前記合流通路に連通され、
前記スプールが第２の位置に配置された場合、前記第１流路及び前記第２流路のうちの少なくともいずれか一方が前記連絡通路に連通される方向切換弁。
前記弁本体は、前記スプール孔に開口するとともにアクチュエータに連通されるアクチュエータ通路を有し、
前記第１流路及び前記第２流路のうちの一方及び前記第３流路及び第４流路のうちの少なくともいずれか一方は前記合流通路に連通し、
前記連絡通路は、前記第１流路及び前記第２流路のうちの他方に連通するが前記合流通路には連通せず、
前記スプールは、前記スプール孔における配置位置に応じて、前記ブリッジ通路と前記アクチュエータ通路との間の連通状態及び遮断状態を変更し、
前記スプールが前記第１の位置に配置された場合には、前記スプールは、前記スプール孔を介して前記合流通路を前記アクチュエータ通路に連通させつつ、前記連絡通路と前記アクチュエータ通路との間を遮断し、
前記スプールが前記第２の位置に配置された場合には、前記スプールは、前記合流通路と前記アクチュエータ通路との間を遮断しつつ、前記スプール孔を介して前記連絡通路を前記アクチュエータ通路に連通させる請求項１に記載の方向切換弁。
前記遮断部は、前記合流通路の一方の端部を塞ぎつつ前記連絡通路の一方の端部を塞ぐ請求項２に記載の方向切換弁。
前記アクチュエータ通路は、前記合流通路及び前記連絡通路のうち前記連絡通路により近接して配置される第１アクチュエータ通路と、前記合流通路及び前記連絡通路のうち前記合流通路により近接して配置される第２アクチュエータ通路と、を有し、
前記スプールが前記第１の位置に配置された場合には、前記スプールは、前記スプール孔を介して前記合流通路を前記第２アクチュエータ通路に連通させつつ、前記連絡通路と前記第１アクチュエータ通路との間を遮断し、
前記スプールが前記第２の位置に配置された場合には、前記スプールは、前記合流通路と前記第２アクチュエータ通路との間を遮断しつつ、前記スプール孔を介して前記連絡通路を前記第１アクチュエータ通路に連通させる請求項２又は３に記載の方向切換弁。
前記スプールが第３の位置に配置された場合には、前記スプールは、前記連絡通路と前記アクチュエータ通路との間を遮断しつつ、前記合流通路と前記アクチュエータ通路との間を遮断する請求項２〜４のいずれか一項に記載の方向切換弁。
前記合流通路から前記第２流路への作動油の逆流を防ぐ第１チェックバルブ、前記合流通路から前記第３流路への作動油の逆流を防ぐ第２チェックバルブ、前記連絡通路から前記第１流路への作動油の逆流を防ぐ第３チェックバルブ、及び前記合流通路から前記第４流路への作動油の逆流を防ぐ第４チェックバルブのうちの、少なくともいずれかを更に備える請求項２〜５のいずれか一項に記載の方向切換弁。
前記アクチュエータは、油圧シリンダである請求項２〜６のいずれか一項に記載の方向切換弁。
前記アクチュエータは、ブームを駆動するためのアクチュエータである請求項２〜７のいずれか一項に記載の方向切換弁。