JPH1089315A

JPH1089315A - 油圧パイロット式切換弁

Info

Publication number: JPH1089315A
Application number: JP8239540A
Authority: JP
Inventors: Hideo Araki; 英夫荒木
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 1998-04-07
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JP3828961B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】弁体内の空気抜きを容易達成できる油圧パイ
ロット式切換弁を提供する。【解決手段】アクチュエータ４０を駆動するための作
動油が流入する入口ポート１２と、タンク３６に接続し
た出口ポート１８と、これに接続しアクチュエータ４０
からの戻り油が流入する戻り通路１６と、切換スプール
２０のパイロット圧油を作用させる上部パイロットポー
ト２２および下部パイロットポート２４とを備え、両パ
イロットポートの間に切換スプール２０を上下方向へ垂
直に移動する油圧パイロット式切換弁１０において、上
部パイロットポート２２のパイロット油室２２ｂに、戻
り通路１６とを連通接続するようにパイロット油路６２
を弁体１１内に設け、パイロット油路６２を、パイロッ
ト圧油が下部パイロット室２４ｂに作用して切換スプー
ル２０を上部パイロット室２２ｂへ向けて移動させる際
に、連通開口する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等の
建設機械に搭載される油圧パイロット式切換弁に係り、
特にこの切換弁のスプール作動が垂直方向となるように
配置した切換弁の応答性を向上するように改善した油圧
パイロット式切換弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、油圧ショベル等の建設機械にお
いては、各種アクチュエータを制御するために、油圧パ
イロット式切換弁が使用されている。そして、この種の
油圧パイロット式切換弁として、図３に示す構成からな
るものが知られている。

【０００３】すなわち、図３において、この種の切換弁
１０は、車体フレーム１３上に設けられた弁体１１から
なり、この弁体１１に対し、メインポンプ３０からアク
チュエータ（シリンダ）４０へ供給する作動油を、横方
向へ流動させる入口ポート１２と、センタバイパス通路
１４と、戻り通路１６と、出口ポート１８とを備えると
共に、リモコン弁５０から切換スプール２０に対するパ
イロット圧油を、上方または下方から作用させる上部パ
イロットポート２２および下部パイロットポート２４と
を備えている。そして、前記両パイロットポート２２、
２４の間に、切換スプール２０が上下方向へ垂直にスト
ロークするように配置されている。

【０００４】このように、前記切換スプール２０が、上
下方向へ垂直に作動するように配置される理由は、切換
弁の周囲には他の機器が多数設置されていてスペースが
少なく、その上方にはスペースが充分にあることと、切
換スプール２０の保守および交換をする場合に、その作
業が簡便となるためである。従って、この種の切換弁
（垂直スプール型切換弁と称する）によれば、その切換
スプール２０は、上部パイロットポート２２のカバー２
２ａを取外すだけで、容易に引抜くことが可能である。
すなわち、この切換スプール２０の位置制御を行うため
のキャップ２０ａ、ガイド２０ｂ、ストッパ２０ｃ、ス
プリング２０ｄ等の部材をを取着したままの状態で、前
記切換スプール２０を切換弁１０の弁体１１から容易に
引抜くことが可能である。

【０００５】なお、図３において、切換弁１０は、３つ
の切換スプールを有する複合制御弁から構成されている
が、他の２つの切換スプールに対応するアクチュエータ
およびリモコン弁の接続構成については、前述した切換
スプール２０と同様であり、簡略化のためその図示を省
略している。

【０００６】しかるに、前記垂直スプール型切換弁１０
の作動につき簡単に説明する。先ず、リモコン弁５０
が、図３に示すように、中立状態にある時には、切換弁
１０も図示のように中立状態にあるので、メインポンプ
３０からの作動油は、ポンプライン３２から入口ポート
１２、センタバイパス通路１４、戻り通路１６、出口ポ
ート１８およびタンクライン３４を介し、冷却器３４ａ
およびフィルタ３４ｂを経て、タンク３６へ還流され
る。

【０００７】次に、リモコン弁５０の操作レバー５０ａ
を、例えば左側へ所定量だけ操作すると、前記操作レバ
ー５０ａの操作角度に比例した圧力となるパイロット圧
油が、一方のパイロットライン５４ａから上部パイロッ
トポート２２のパイロット油室２２ａ内に作用し、これ
によって発生する力がスプリング２０ｄの弾発力と釣り
合う位置まで、切換スプール２０を図示の下方へ移動す
る。

【０００８】この時、切換弁１０の入口ポート１２に接
続した供給通路２６ａとシリンダポート４２ａとが連通
し、シリンダポート４２ｂと戻り通路１６とが連通する
と共に、センタバイパス通路１４と戻り通路１６との間
が切換スプール２０上に設けられたセンタ溝４３によっ
て絞られるので、センタバイパス通路１４から戻り通路
１６へ流れる流量は減少し、この減少した分の流量の作
動油が、供給通路２６ａからシリンダポート４２ａおよ
びアクチュエータライン４４ａを介してアクチュエータ
４０に供給される。そして、このアクチュエータ４０か
らの戻り油は、アクチュエータライン４４ｂよりシリン
ダポート４２ｂ、戻り通路１６、出口ポート１８および
タンクライン３４を介し、さらに冷却器３４ａおよびフ
ィルタ３４ｂを経て、タンク３６へ還流される。

【０００９】従って、このように構成される垂直スプー
ル型切換弁によれば、建設機械におけるアクチュエータ
の速度制御を、多くの場合において、切換スプール２０
の位置により制御される切換スプール２０上のセンタ溝
４３の開口面積を調節することにより、すなわちセンタ
バイパス通路１４から戻り通路１６にブリードオフする
作動油の流量制御（ブリードオフ流量制御）により、行
うことができる。

【００１０】なお、操作レバー５０ａを、右側へ操作し
た場合の作動については、前記と同様であるので、説明
を省略する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おけるこの種の垂直スプール型切換弁は、なお以下に述
べるような難点を有していた。

【００１２】この種の垂直スプール型切換弁は、前述し
たように、スプールを垂直方向に作動するよう構成する
ことにより、スプールの保守および交換の作業性を向上
することを意図しているが、反面において、切換弁の応
答性が低下するという本質的な難点を有している。すな
わち、パイロット圧油中に混入している気体が、パイロ
ットライン５４ａを経て上部パイロットポート２２のカ
バー２２ａ内のパイロット油室２２ｂ内に漸次蓄積さ
れ、この蓄積された空気は油に比べて圧縮性（圧力に対
する体積減少率）が大きいので、リモコン弁５０の操作
レバー５０ａを操作した後に、前記パイロット油室２２
ｂの圧力が規定の圧力になるまでに相当の時間を要し、
前記リモコン弁５０の操作に対する切換弁１０の応答性
を悪化させるものである。

【００１３】このため、従来のこの種の垂直スプール型
切換弁においては、前記気体を手作業で排出するか、あ
るいは特別の自動エア抜き装置等を設けた構成とするこ
と（例えば、実公平３−４９２８６号公報）が提案され
ている。しかるに、前記構成において、前者の場合に
は、極めて繁雑な作業となることは明らかである。ま
た、後者の場合には、パイロット油室に付加的なドレン
配管を必要とするため製造コストが増大するばかりでな
く、複数のスプールを備える複合制御方式とする場合、
前記ドレン配管を１本で済ませるために、メンテナンス
上はスプール毎に設けるべきカバーを一体の構造として
おり、スプールの保守および交換の作業に際して、スプ
ールの交換を必要としないスプールのパイロット圧油配
管までも着脱する必要があり、スプールの保守および交
換の作業時間が増大すると共に、メンテナンス費用も増
大する難点を有する。

【００１４】さらに、緊急時においては、建設機械のエ
ンジンが停止した状態でも、スプールを操作する必要が
あるため、パイロットポンプ５２の圧油を蓄積するアキ
ュムレータ５８が設けられる。この場合、ドレン通路か
ら漏れるパイロット圧油の流量が多いと、直ちにアキュ
ムレータ５８に蓄積される圧油が減少し、スプールを操
作することができなくなることから、大きな容量の高価
なアキュムレータを必要とする難点がある。

【００１５】なお、切換弁１０の下部パイロットポート
２４のカバー２４ａ内のパイロット油室２４ｂに滞留す
る空気は、このパイロット油室２４ｂ内の上方に集まる
ので、切換スプール２０と切換弁１０の弁体１１との間
の隙間から戻り通路１６に抜け易く、また前記パイロッ
ト油室２４ｂ内には、前記スプール２０の位置制御用部
材（キャップ２０ａ、ガイド２０ｂ、ストッパ２０ｃ、
スプリング２０ｄ等）を設ける必要もないので、このパ
イロット油室２４ｂの容積は上部パイロットポート２２
のパイロット油室２２ｂの容積に比べて小さくなり、こ
こに空気が滞留したとしても、切換弁１０の応答性が問
題となる程の影響は生じない。

【００１６】そこで、本発明の目的は、スプールを垂直
方向に作動するように設けた油圧パイロット式切換弁に
おいて、付加的な配管を要することなく弁体内における
空気抜きを容易かつ確実に達成することができると共
に、簡単な構成で低コストに製造することができる油圧
パイロット式切換弁を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る油圧パイロット式切換弁は、アクチュ
エータを駆動するための作動油が流入する入口ポート
と、タンクに接続した出口ポートと、この出口ポートに
接続すると共に前記アクチュエータからの戻り油が流入
する戻り通路と、切換スプールのパイロット圧油を上方
または下方から作用させる上部パイロットポートおよび
下部パイロットポートとを備え、前記両パイロットポー
トの間に切換スプールを上下方向へ垂直に移動するよう
配置してなる油圧パイロット式切換弁において、上部パ
イロットポートのパイロット油室に、このパイロット油
室と前記戻り通路とを連通接続するようにパイロット油
路を弁体内に設け、このパイロット油路を、パイロット
圧油が下部パイロット室に作用して切換スプールを上部
パイロット室へ向けて移動させる際に、連通開口するよ
うに構成したことを特徴とする。

【００１８】この場合、前記上部パイロットポートのパ
イロット油室を、出口ポートに接続される戻り通路に連
通接続するパイロット油路は、前記パイロット油室と前
記戻り通路との間に位置する切換スプールのスプール穴
と、このスプール穴に挿通されるスプールランドの円周
上に穿設した溝とにより、オリフィスとして構成するこ
とができる。

【００１９】また、前記上部パイロットポートのパイロ
ット油室を、出口ポートに接続される戻り通路に連通接
続するパイロット油路は、切換スプールのストロークエ
ンド近傍で連通開口するように構成すれば好適である。

【００２０】本発明に係る油圧パイロット式切換弁にお
いては、上部パイロットポートのパイロット油室と出口
ポートに接続される戻り通路とを連通接続するように、
スプールにパイロット油路を形成することにより、付加
的な配管設備を設けることなく、前記戻り通路からパイ
ロット油室へ向けてパイロット油路内を流動する油と共
に、前記パイロット油室側に滞留する空気を円滑に流出
させることができる。

【００２１】

【実施例】次に、本発明に係る油圧パイロット式切換弁
の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説
明する。なお、説明の便宜上、図３に示す従来の構成と
同一の構成部分には同一の参照符号を付し、詳細な説明
は省略する。

【００２２】先ず初めに、本実施例における油圧パイロ
ット式切換弁の構成は、図３に示す従来の構成と基本的
に同一である。従って、重複するが再び簡単に説明する
と、図１において、本実施例の油圧パイロット式切換弁
１０は、基本的には、車体フレーム１３上に設けられた
弁体１１からなり、この弁体１１に対し、メインポンプ
３０からアクチュエータ４０へ供給する作動油を、横方
向へ流動させる入口ポート１２と、センタバイパス通路
１４と、戻り通路１６と、出口ポート１８とを備えると
共に、リモコン弁５０から切換スプール２０に対するパ
イロット圧油を、上方または下方から作用させる上部パ
イロットポート２２および下部パイロットポート２４と
を備えている。そして、前記両パイロットポート２２、
２４の間に、切換スプール２０が上下方向へ垂直に移動
するように配置されている。

【００２３】そこで、リモコン弁５０の操作レバー５０
ａを、例えば左側へ操作すると、前記操作レバー５０ａ
の操作角度に比例した圧力となるパイロット圧油が、一
方のパイロットライン５４ａから上部パイロットポート
２２のパイロット油室２２ａ内に作用し、これによって
発生する力がスプリング２０ｄの弾発力と釣り合う位置
まで、切換スプール２０を図示の下方へ移動する。

【００２４】この時、切換弁１０の入口ポート１２に接
続した供給通路２６ａとシリンダポート４２ａとが連通
し、シリンダポート４２ｂと戻り通路１６とが連通する
と共に、センタバイパス通路１４と戻り通路１６との間
が切換スプール２０上に設けられたセンタ溝４３によっ
て絞られるので、センタバイパス通路１４から戻り通路
１６へ流れる流量は減少し、この減少した分の流量の作
動油が、供給通路２６ａからシリンダポート４２ａおよ
びアクチュエータライン４４ａを介してアクチュエータ
４０に供給される。そして、このアクチュエータ４０か
らの戻り油は、アクチュエータライン４４ｂよりシリン
ダポート４２ｂ、戻り通路１６、出口ポート１８および
タンクライン３４を介し、さらに冷却器３４ａおよびフ
ィルタ３４ｂを経て、タンク３６へ還流される。

【００２５】しかるに、本実施例においては、前記構成
において、図２に拡大して示すように、上部パイロット
ポート２２のパイロット油室２２ｂと出口ポート１８に
接続する戻り通路１６との間に位置する、弁体１１に穿
設したスプール穴６２ｂに挿通される切換スプール２０
のスプールランド６０の円周上に、溝６２ａを設ける。
この溝６２ａは、リモコン弁５０の操作レバー５０ａを
右方向に操作して、下部パイロットポート２４のパイロ
ット油室２４ｂが加圧され、切換スプール２０が上方に
移動した際にそのストロークエンド近傍で、下部パイロ
ットポート２２のパイロット油室２２ｂと戻り通路１６
との間を接続するパイロット油路６２を形成するように
構成される。従って、このパイロット油路６２を形成す
る溝６２ａは、前記弁体１１に設けたスプール穴６２ｂ
との間で、開口面積の小さなオリフィスとして形成され
ている。

【００２６】そこで、この場合、一般的な建設機械にお
いては、切換弁１０の出口ポート１８からタンク３６ヘ
戻るメインポンプ３０の吐出油またはアクチュエータ４
０からの戻り油の流量は、比較的大流量であり、タンク
ライン３４、冷却器３４ａ、フィルタ３４ｂ等の流路抵
抗により、通常は出口ポート１８およびこれに接続する
戻り通路１６において、約０．５ＭＰａの背圧が生じて
いる。一方、上部パイロットポート２２および下部パイ
ロットポート２４の圧力は、リモコン弁５０で加圧され
ない限り、前記両パイロットポート２２、２４からリモ
コン弁５０への油の流れは生じないので、タンク３６内
の圧力すなわち大気圧力と等しくなっている。

【００２７】次に、このような構成からなる本実施例の
切換弁における空気抜き操作並びにその作動について説
明する。

【００２８】上部パイロットポート２２のカバー２２ａ
および／またはパイロット油室２２ｂ内に、空気が滞留
（蓄積）した場合、先ずリモコン弁５０の操作レバー５
０ａを、図１に示す状態から右側へ傾動操作する。これ
により、パイロットポンプ５２からのパイロット圧油
は、図示の下方におけるパイロットライン５４ｂから、
下部パイロットポート２４のパイロット油室２４ｂ内に
作用して、切換スプール２０を図示の上方へ移動する。

【００２９】そして、この切換スプール２０が、図２に
示すように、そのストロークエンド近傍まで上昇する
と、前述したようにパイロット油路６２が開口し、溝６
２ａおよびスプール穴６２ｂを介してパイロット油室２
２ｂと戻り通路１６とが連通する。この時、前記戻り通
路１６の圧力は約０．５ＭＰａであり、また前記パイロ
ット油室２２ｂの圧力は大気圧となっているので、メイ
ンポンプ３０の吐出油またはアクチュエータ４０からの
戻り油の一部（ΔＱ）が、戻り通路１６からスプール穴
６２ｂおよび溝６２ａ（パイロット油路６２）、パイロ
ット油室２２ｂ、カバー２２ａとガイド２０ｂとの隙
間、上部パイロットポート２２、パイロットライン５４
ａを経て、さらに図１に示すリモコン弁５０におけるタ
ンクライン５６を介してタンク３６へ還流される。従っ
て、この油に帯同して、前記上部パイロットポート２２
のカバー２２ａおよび／またはパイロット油室２２ｂ内
に滞留した空気６４を、タンク３６へ流出させることが
できる。

【００３０】なお、前記パイロット油路６２を形成する
溝６２ａとスプール穴６２ｂで構成されるオリフィスの
開口面積は、空気が流出可能な程度の小流量の油が流通
し得るように小さく設定することができるので、前記パ
イロットライン５４ａおよびリモコン弁５０等の流路抵
抗によりパイロット油室２２ｂに生じる背圧は、無視で
きる程に低くなる。しかも、この切換弁１０は、前述し
たように、多くの場合において、ブリードオフ流量制御
を行うので、切換スプール２０のセンタ溝４３がセンタ
バイパス通路１４と戻り通路１６とをブロックしてか
ら、前記スプール２０のストロークエンドまでの間は、
流量制御性能は前記スプール２０の位置に依存しない。
従って、前記パイロット油路６２の溝６２ａがパイロッ
ト油室２２ｂに開口するタイミングを、切換スプール２
０のストロークエンド近傍に設定すれば、前記パイロッ
ト油室２２ｂに仮に多少の背圧が発生したとしても、実
用上において流量制御性能が悪化することはない。

【００３１】また、前記とは反対に、リモコン弁５０の
操作レバー５０ａを左側へ傾動操作した場合は、パイロ
ットポンプ５２からのパイロット圧油は、パイロットラ
イン５４ａから上部パイロットポート２２のパイロット
油室２２ｂ内に作用し、切換スプール２０を図示の下方
へ移動させる（図１参照）。この場合、パイロット油室
２２ｂと戻り通路１６との間は、前記スプール２０のス
プールランド６０でブロックされているので、パイロッ
トポンプ５２の吐出油またはアキュムレータ５８の蓄積
油が、パイロット油室２２ｂから戻り通路１６に漏れる
油量は極めて少なくなる。従って、本実施例によれば、
アキュムレータ５８の容量を大きくする必要はない。

【００３２】このようにして、本発明によれば、パイロ
ット油路６２を、弁体１１内に穿設して形成するだけ
で、弁体１１内における空気抜きを、簡単かつ確実に達
成することができる。しかも、この場合、構成が簡単で
あることから、従来のように付加的な設備を必要とする
ことがなく、しかも切換スプール２０の引き抜きによる
保守および交換の作業性を損なうこともない。

【００３３】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更
が可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る油圧
パイロット式切換弁は、アクチュエータを駆動するため
の作動油が流入する入口ポートと、タンクに接続した出
口ポートと、この出口ポートに接続すると共に前記アク
チュエータからの戻り油が流入する戻り通路と、切換ス
プールのパイロット圧油を上方または下方から作用させ
る上部パイロットポートおよび下部パイロットポートと
を備え、前記両パイロットポートの間に切換スプールを
上下方向へ垂直に移動するよう配置してなる油圧パイロ
ット式切換弁において、上部パイロットポートのパイロ
ット油室に、このパイロット油室と前記戻り通路とを連
通接続するようにパイロット油路を弁体内に設け、この
パイロット油路を、パイロット圧油が下部パイロット室
に作用して切換スプールを上部パイロット室へ向けて移
動させる際に、連通開口する構成としたことにより、弁
体内の空気抜きを、パイロット油路を穿設するだけの簡
単な構成で、容易かつ確実に達成することができると共
に、従来のように付加的な設備を必要とすることなく、
円滑な空気抜きを可能とする。

【００３５】従って、本発明の切換弁によれば、切換ス
プールの保守および交換の作業性を損なうことなく、弁
体内における空気抜きを、簡単な構成により、容易かつ
確実に達成することができると共に、この種の切換弁の
応答性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る油圧パイロット式切換弁の一実施
例を示す要部断面とその制御系統図である。

【図２】図１に示す上部パイロットポートの切換スプー
ルの上昇ストロークエンド近傍における状態を示す拡大
断面図である。

【図３】従来の油圧パイロット式切換弁を示す要部断面
とその制御系統図である。

【符号の説明】

１０切換弁１１弁体１２入口ポート１３車体フレーム１４センタバイパス通路１６戻り通路１８出口ポート２０切換スプール２０ａキャップ２０ｂガイド２０ｃストッパ２０ｄスプリング２２上部パイロットポート２２ａカバー２２ｂ上部パイロット油室２４下部パイロットポート２４ａカバー２４ｂ下部パイロット油室３０メインポンプ３２ポンプライン３４タンクライン３４ａ冷却器３４ｂフィルタ３６タンク４０アクチュエータ４２ａ、４２ｂシリンダポート４３センタ溝４４ａ、４４ｂアクチュエータライン５０リモコン弁５０ａ操作レバー５２パイロットポンプ５４ａ、５４ｂパイロットライン５６タンクライン５８アキュムレータ６０スプールランド６２パイロット油路６２ａ溝６２ｂスプール穴６４空気

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アクチュエータを駆動するための作動油
が流入する入口ポートと、タンクに接続した出口ポート
と、この出口ポートに接続すると共に前記アクチュエー
タからの戻り油が流入する戻り通路と、切換スプールの
パイロット圧油を上方または下方から作用させる上部パ
イロットポートおよび下部パイロットポートとを備え、
前記両パイロットポートの間に切換スプールを上下方向
へ垂直に移動するよう配置してなる油圧パイロット式切
換弁において、上部パイロットポートのパイロット油室に、このパイロ
ット油室と前記戻り通路とを連通接続するようにパイロ
ット油路を弁体内に設け、このパイロット油路を、パイ
ロット圧油が下部パイロット室に作用して切換スプール
を上部パイロット室へ向けて移動させる際に、連通開口
するように構成したことを特徴とする油圧パイロット式
切換弁。
【請求項２】上部パイロットポートのパイロット油室
を、出口ポートに接続される戻り通路に連通接続するパ
イロット油路は、前記パイロット油室と前記戻り通路と
の間に位置する切換スプールのスプール穴と、このスプ
ール穴に挿通されるスプールランドの円周上に穿設した
溝とにより、オリフィスを構成してなる請求項１記載の
油圧パイロット式切換弁。
【請求項３】上部パイロットポートのパイロット油室
を、出口ポートに接続される戻り通路に連通接続するパ
イロット油路は、切換スプールのストロークエンド近傍
で連通開口するように構成してなる請求項１記載の油圧
パイロット式切換弁。