(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１出力ポート５をポンプポート４に連通し、かつ第２出力ポート６をタンクポートに連通する第１位置、第２出力ポート６をポンプポート４に連通し、かつ第１出力ポート５をタンクポートに連通する第２位置に摺動する切換スプール３と、
前記切換スプール３を第１位置に向けて押す第１受圧室１２、第３受圧室１７と、
前記切換スプール３を第２位置に向けて押す第２受圧室１５、第４受圧室１８を有し、前記第１出力ポート５を第１受圧室１２に連通し、前記第２出力ポート６を第２受圧室１５に連通した切換バルブＡ、
リリーフ状態で前記第１出力ポート５の圧力を第４受圧室１８に供給し、リリーフしない状態では第４受圧室１８をタンクに連通する第１リリーフ弁２０、
リリーフ状態で前記第２出力ポート６の圧力を第３受圧室１７に供給し、リリーフしない状態では第３受圧室１７をタンクに連通する第２リリーフ弁２１、
を備え、
第１受圧室１２と第４受圧室１８に圧力が作用した時には切換スプール３が第１位置から第２位置に向けて摺動し、第２受圧室１５と第３受圧室１７に圧力が作用した時には切換スプール３が第２位置から第１位置に向けて摺動するようにしたことを特徴とする切換バルブ装置。
【請求項２】
前記切換スプール３が第１位置と第２位置の間の中央位置の時にポンプポート４、第１，第２出力ポート５，６、タンクポートが連通するようにし、
前記第１，第２リリーフ弁２０，２１のリリーフ終了圧力Ｐ2 をリリーフ開始圧力Ｐ1 よりも低くし、かつ戻り回路を制限することによりポンプ圧が常にリリーフ終了圧力Ｐ2 よりも高くした請求項１記載の切換バルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転圧装置、破砕装置等に用いられる振動発生装置の往復アクチュエータの第１室と第２室に交互を圧油を供給する切換バルブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平５−１１２９６３号公報に示すようにバケットを振動して掘削能力を向上することが行なわれている。具体的にはバケットと揺動リンクに連結した往復アクチュエータと、この往復アクチュエータの第１室と第２室に圧油を供給する切換バルブで振動発生装置とし、往復アクチュエータのピストンを往復動してバケットを振動するようにしてある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の往復アクチュエータと切換バルブとは、往復アクチュエータのピストンの往復動及び切換バルブのスプール往復動によってポートを開閉して往復アクチュエータの第１室、第２室にポンプの吐出圧油を供給制御することで往復アクチュエータのピストンを往復動している。
【０００４】
このために、往復アクチュエータは複数のポートを有すると共に、そのポートを開閉する特殊な構造となり、一般のシリンダーを用いることが出来ない。
【０００５】
また、往復アクチュエータの往復動に伴うポートの開閉を利用しているため負荷がポンプ圧よりも大きな場合、振動が停止してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は前述の課題を解決できるようにした切換バルブ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
第１の発明は、第１出力ポート５をポンプポート４に連通し、かつ第２出力ポート６をタンクポートに連通する第１位置、第２出力ポート６をポンプポート４に連通し、かつ第１出力ポート５をタンクポートに連通する第２位置に摺動する切換スプール３と、
前記切換スプール３を第１位置に向けて押す第１受圧室１２、第３受圧室１７と、
前記切換スプール３を第２位置に向けて押す第２受圧室１５、第４受圧室１８を有し、前記第１出力ポート５を第１受圧室１２に連通し、前記第２出力ポート６を第２受圧室１５に連通した切換バルブＡ、
リリーフ状態で前記第１出力ポート５の圧力を第４受圧室１８に供給し、リリーフしない状態では第４受圧室１８をタンクに連通する第１リリーフ弁２０、
リリーフ状態で前記第２出力ポート６の圧力を第３受圧室１７に供給し、リリーフしない状態では第３受圧室１７をタンクに連通する第２リリーフ弁２１、
を備え、
第１受圧室１２と第４受圧室１８に圧力が作用した時には切換スプール３が第１位置から第２位置に向けて摺動し、第２受圧室１５と第３受圧室１７に圧力が作用した時には切換スプール３が第２位置から第１位置に向けて摺動するようにしたことを特徴とする切換バルブ装置である。
【０００８】
第１の発明によれば、切換スプール３が第１位置で第１出力ポート５の圧力が第１リリーフ弁２０のリリーフ開始圧力Ｐ1 以上となると第１リリーフ弁２０がリリーフ開始して第４受圧室１８に第１出力ポート５の圧力が作用し、切換スプール３が第１位置から第２位置に摺動する。切換スプール３が第２位置で第２出力ポート６の圧力が第２リリーフ弁２０のリリーフ開始圧力Ｐ1 以上となると第２リリーフ弁２１がリリーフ開始して第３受圧室１７に第２出力ポート６の圧力が作用し、切換スプール３が第２位置から第１位置に摺動する。
【０００９】
このように、第１出力ポート５、第２出力ポート６が第１・第２リリーフ弁２０，２１のリリーフ開始圧力Ｐ1 以上に上昇すると切換スプール３が第１位置、第２位置に摺動するので、第１出力ポート５、第２出力ポート６の圧力によって第１出力ポート５と第２出力ポート６に交互に圧油を供給される。
【００１０】
したがって、通常のシリンダー４０の第１室４１、第２室４２に第１出力ポート５、第２出力ポート６を接続することで、シリンダー４０を往復作動することができるから、通常のシリンダー４０を用いることで振動発生装置とすることができる。
【００１１】
また、第１・第２出力ポート５，６の圧力によって切換スプール３が第１・第２位置に摺動するから、その切換スプール３の第１位置と第２位置との間のストロークに関係なくシリンダー４０のストロークを長くできる。
【００１２】
したがって、前述のようにシリンダー４０を用いることで振動ストロークの長い振動発生装置とすることができる。
【００１３】
また、シリンダー４０の外部負荷に関係なくストロークエンドになると第１・第２出力ポート５，６の圧力が第１・第２リリーフ弁２０，２１のリリーフ開始圧力となるので、有効ストロークの異なるシリンダー４０を前述のように用いることで振動周波数を制御することができる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明における前記切換スプール３が第１位置と第２位置の間の中央位置の時にポンプポート４、第１，第２出力ポート５，６、タンクポートが連通するようにし、
前記第１，第２リリーフ弁２０，２１のリリーフ終了圧力Ｐ2 をリリーフ開始圧力Ｐ1 よりも低くし、かつ戻り回路を制限することによりポンプ圧が常にリリーフ終了圧力Ｐ2 よりも高くした切換バルブ装置である。
【００１５】
第２の発明によれば、切換スプール３が第１位置から第２位置に摺動する途中で第２受圧室１５内の圧力が上昇開始するし、切換スプール３が第２位置から第１位置に摺動する途中で第１受圧室１２内の圧力が上昇開始する。
【００１６】
このようであるから、切換スプール３が第１位置から第２位置、第２位置から第１位置に確実に切換えられるので、第１出力ポート５と第２出力ポート６とに確実に圧力をスムーズに供給できる。
【００１７】
したがって、第１・第２出力ポート５，６をシリンダー４０の第１・第２室４１，４２に連通することでシリンダー４０を安定して往復作動することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
バルブ本体１のスプール２に切換スプール３が摺動自在に嵌挿されてポンプポート４を第１出力ポート５と第２出力ポート６に連通・遮断すると共に、第１出力ポート５と第１タンクポート７及び第２出力ポート６と第２タンクポート８を連通・遮断する。
【００１９】
具体的には切換スプール３には第１小径部９と第２小径部１０が形成され、切換スプール３が図示の中央位置の時にはポンプポート４が切欠３ａで第１・第２出力ポート５，６に連通し、第１出力ポート５が切欠３ｂで第１タンクポート７に連通し、第２出力ポート６が切欠３ｃで第２タンクポート８に連通する。
【００２０】
切換スプール３が図示の中央位置から右方の第１位置に移動した時にはポンプポート４が第１出力ポート５に連通し、第２出力ポート６が第２タンクポート８に連通し、第１タンクポート７は遮断される。
【００２１】
切換スプール３が図示の中央位置から左方の第２位置に移動した時にはポンプポート４が第２出力ポート６に連通し、第１出力ポート５が第１タンクポート７に連通し、第２タンクポート８は遮断される。
【００２２】
前記切換スプール３の左右一端部に第１ロードピストン１１が嵌挿されて切換スプール３を第１位置に押す第１受圧室１２を形成している。この第１受圧室１２は第１油孔１３で第１小径部９に開口している。切換スプール３の左右他端部に第２ロードピストン１４が嵌挿されて切換スプール３を第２位置に押す第２受圧室１５を形成している。この第２受圧室１５は第２油孔１６で第２小径部１０に開口している。
【００２３】
前記第１小径部９は常時第１出力ポート５に開口し、第１受圧室１２には第１出力ポート５の圧力が常時導入される。前記第２小径部１０は常時第２出力ポート６に開口して第２受圧室１５には常時第２出力ポート６の圧力が導入される。
【００２４】
このようであるから、第１受圧室１２の圧力と第２受圧室１５の圧力が等しい時には切換スプール３が中央位置となり、第１受圧室１２の圧力が高い時には切換スプール３が第１位置となり、第２受圧室１５の圧力が高い時には切換スプール３が第２位置となる。
【００２５】
前記切換スプール３の左右一端部とバルブ本体１との間には切換えスプール３を第１位置に押すための第３受圧室１７が形成してある。前記切換スプール３の左右他端面とバルブ本体１との間には切換えスプール３を第２位置に押すための第４受圧室１８が形成してある。これにより切換バルブＡを構成している。
【００２６】
前記バルブ本体１には第１リリーフ弁２０と第２リリーフ弁２１が設けてある。第１リリーフ弁２０は次のように構成してある。バルブ本体１の盲穴２２に挿入して固定したスリーブ２３に第１ポート２４と第２ポート２５を形成する。前記スリーブ２３内にポペット２６を備えたピストン２７が嵌挿してあり、このピストン２７はスプリング２８で押されてポペット２６が第１ポート２４に圧接している。
【００２７】
前記ピストン２７には図２に示すように小径部２９と、この小径部２９をスプリング室２８ａに連通するスリット溝３０が形成してあり、第２ポート２５を小径部２９、スリット溝３０を経てスプリング室２８ａに連通し、そのスプリング室２８ａはタンクポートに連通している。
【００２８】
このようであるから、スプリング２８でポペット２６が第１ポート２４に圧接している時には第２ポート２５はタンクに連通する。この状態で第１ポート２４の圧力がスプリング２８により設定した設定圧よりも高くなるとスプリング２８に抗してピストン２７とともにポペット２６が移動して第１ポート２４と第２ポート２５が連通し、第１ポート２４より流入した圧油がピストン２７のスリット溝３０を通ってスプリング室２８ａ（タンク）へと流れる。この時スリット溝３０を流れることで圧力損失（通過圧損）が発生し、スリット溝３０の流入側に圧力が生じ、その圧力がピストン２７の端面２７ａに作用する。
【００２９】
ポペット２６の受圧部（第１受圧部）の受圧面積Ａ1 よりもピストン２７の端面２７ａ（第２受圧部）の受圧面積Ａ2 が大きいので、ピストン２７は更にスプリング２８に抗して移動して第１ポート２４と第２ポート２５の開口面積が大きくなる。
【００３０】
このようであるから、第１リリーフ弁２０はその設定圧が第１ポート２４の圧力（第１出力ポート圧力）に対して小さくなりフル開口状態となる。つまり、リリーフ開始圧力Ｐ1 よりもリリーフ終了圧力Ｐ2 が受圧面積差に相応するだけ低圧となる。
【００３１】
前記第２ポート２５の圧油は小径部２９スリット溝３０を通してタンクに流れるし、このスリット溝３０の面積はポペット２６の受圧部の受圧面積に対して十分に小さく、しかも、ピストン２７のストロークに伴ってスリット溝３０と第２ポート２５の開口面積が減少して閉状態となる。
【００３２】
これにより、第１ポート２４の圧力が設定したリリーフ開始圧力を越えると第１ポート２４と第２ポート２５は同一圧力となる。
【００３３】
前記第１ポート２４は第１油孔３１で第１出力ポート５に連通し、第２ポート２５は第２油孔３２で第４受圧室１８に連通する。
【００３４】
前記第２リリーフ弁２１は第１リリーフ弁２０と同一構造であり、その第１ポート２４が第３油孔３３で第２出力ポート６に連通し、第２ポート２５が第４油孔３４で第３受圧室１７に連通している。
【００３５】
前記第１出力ポート５がシリンダー４０の第１室４１に連通し、第２出力ポート６がシリンダー４０の第２室４２に連通している。
【００３６】
次に作動を説明する。
ポンプポート４に圧油が供給されずに作動していない時には切換スプール３がスプリング３５で第１位置となっている。
【００３７】
ポンプポート４に圧油を供給すると、その圧油が第１出力ポート５よりシリンダー４０の第１室４１に供給され、第２室４２の油が第２出力ポート６より第２タンクポート８に流出する。この時第２出力ポート６と第２タンクポート８の開口面積は切換スプール３の切欠３ｃ等により制限されており、起動圧力Ｐ0 が発生するようになっている。これによって第１出力ポート５の圧力が上昇して起動圧力Ｐ0 ＋シリンダ抵抗となるとシリンダー４０が一方向に作動する。
【００３８】
シリンダー４０の外部負荷が大となって第１出力ポート５の圧力が第１リリーフ弁２０のリリーフ開始圧力Ｐ1 以上に上昇するとリリーフ開始し、ポペット２６、スプール２７がスプリング２８に抗して移動して第１ポート２４と第２ポート２５が連通し、第１出力ポート５の圧力が第４受圧室１８に流入するので、第４受圧室１８内の圧力が第１出力ポート５の圧力まで上昇する。
【００３９】
第４受圧室１８の圧力と第１受圧室１２の圧力が等しいが、第４受圧室１８の受圧面積は第１受圧室１２の受圧面積よりも大きいので、切換スプール３は第４受圧室１２の圧力で中央位置に向けて摺動、つまり反転運動を開始する。
【００４０】
切換スプール３が中央位置近くになるとポンプポート４と第１・第２出力ポート５，６が連通し、第１出力ポート４と第１タンクポート７が連通し、第２出力ポート６が第２タンクポート８に連通する。そして切換スプール３が中央位置から第２位置側に摺動すると第１出力ポート５とポンプポート４が遮断し、かつ第１出力ポート５と第１タンクポート７が連通し、ポンプポート４が第２出力ポート６に連通する。
【００４１】
これにより、第２出力ポート６の圧力が上昇すると共に、第１出力ポート５の圧力と第４受圧室１８の圧力がともに降下し、第１リリーフ弁２０は入口圧（第１出力ポート５の圧力）がスプール２７の端面２７ａの受圧面積（第２受圧部の受圧面積）に見合う圧力（リリーフ終了圧力Ｐ2 ）以下となるとポペット２６が第１ポート２４に圧接してリリーフ終了し、第４受圧室１８の圧力はタンク圧力となる。
【００４２】
一方、第２出力ポート６の圧力は起動圧力Ｐ0 ＋シリンダ抵抗まで上昇し、その後に第１出力ポート５の圧力がタンク圧力となるので切換スプール３は第２位置に保持される。
【００４３】
第１出力ポート５、第２出力ポート６、第４受圧室１８の圧力変化を図表で示すと図３に示すようになる。
【００４４】
そして、第２出力ポート６の圧力が第２リリーフ弁２１のリリーフ開始圧力Ｐ1 まで上昇すると前述と同様にリリーフ作動して切換スプール３は第１位置に向けて反転運動が開始する。
【００４５】
なお、シリンダー４０の外部負荷が大きくポンプ圧が常にリリーフ終了圧力を越える場合は、切換スプール３により戻り回路（第１出力ポート５と第１タンクポート７の開口面積、第２出力ポート６と第２タンクポート８の開口面積）の制限は不要である。
【００４６】
図４は本発明の第３の実施の形態を示し、切換スプール３の左右両端部に小径突部６０を設け、この小径室部６０をプラグ６１の盲穴６２に嵌合して第１受圧室１２、第２受圧室１５を形成し、第１油孔１３、第２油孔１６を第１受圧室１２、第２受圧室１５に連通してある。
【００４７】
以上の各実施の形態では第１・第２リリーフ弁２０，２１をバルブ本体１に設けたが、バルブ本体１とは別に設けて配管で連通するようにしても良いし、図４の場合には第１・第２リリーフ弁２０，２１をそれぞれプラグ６１内に設けるように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】リリーフ弁のポペットとスプールの斜視図である。
【図３】受圧室の圧力変化を示す図表である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…バルブ本体
２…スプール孔
３…切換スプール
４…ポンプポート
５…第１出力ポート
６…第２出力ポート
７…第１タンクポート
８…第２タンクポート
１２…第１受圧室
１５…第２受圧室
１７…第３受圧室
１８…第４受圧室
２０…第１リリーフ弁
２１…第２リリーフ弁
２４…第１ポート
２５…第２ポート
２６…ポペット
２７…ピストン
２８…スプリング
６０…小径突部
６１…プラグ
６２…盲穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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