(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に一対の給排油路と、この給排油路の内側に設けられた供給油路と、前記給排油路の外側に設けられたタンク油路と、前記各油路を開閉するスプールとからなり、このスプールの動きに応じて前記給排油路と連通する給排油ポートから流体を給排するように構成し、前記一対の給排油ポートの一方と連通する給排油路とタンク油路との間にサブタンク室を設け、このサブタンク室の一部に対して背圧弁を設けて、前記サブタンク室と前記タンク油路とを連通するように構成すると共に、前記供給油路と連通するスプールの一端内部にチェック弁を設けて、前記供給油路と前記サブタンク室とを連通するように構成してなる方向制御弁において、
前記給排油路とサブタンク室とを相互に連通するスプール内油路を設けると共に、サブタンク室内の流体の一部をバイパス通路を介してネガコン圧力発生装置へ導くための前記サブタンク室とバイパス通路とを相互に連通するスプール内油路を設けることを特徴とする方向制御弁。
【請求項２】
スプールを移動操作して油圧シリンダにより負荷制御を行うに際し、油圧シリンダの一方の油室の油量が不足して負圧となった場合、スプールの一端内部に設けたチェック弁を開放し、サブタンク室とスプール内油路を介して給排油路とを連通して、前記油室に不足流体を補充するように構成してなる請求項１記載の方向制御弁。
【請求項３】
背圧弁の設定圧力を、ネガコン圧力発生装置の設定圧力より若干低く設定し、供給油路の圧力が背圧弁の設定圧力より高くなった場合、スプールの一端内部に設けたチェック弁を閉塞し、サブタンク室内の流体を背圧弁を介してタンク油路に排出すると共に、サブタンク室内の流体の一部をスプール内油路を介してネガコン圧力発生装置へ導入するように構成してなる請求項１記載の方向制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、方向制御弁に係り、特に油圧アクチュエータからの戻り油の一部を供給側に再生する場合において、油圧ポンプの吐出流量を増大させることなく、適正な負荷制御を達成することができる方向制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排出油を再生して使用する再生回路を備えた方向制御弁としては、例えば特公昭４６−１５０５９号（ハイドレコ型）および特公昭４１−１０４４６号（ハスコ型）に記載のものが知られている。
【０００３】
しかるに、近年において、油圧装置の駆動圧力は、非常に高圧になってきており、従来の再生回路におけるハイドレコ型の方向制御弁においては、スプール内部に２重、３重のポペット弁を装備しているため、内部通路を十分確保した場合には、スプール強度に不安があり、また強度を重視すれば、内部通路が確保できないのみならず、スプール内部の加工形状が複雑となる難点を有している。
【０００４】
また、その他にも種々の型式のものが知られているが、大半のものがスプールの内部を使用しているため、前記と同様の難点を有している。
【０００５】
さらに、ハスコ型の方向制御弁においては、前記のような問題点は回避されるが、スプール中立時において、アクチュエータの負荷防止弁が存在し、しかもメインタンクと負荷防止弁との通路間に逆止弁が存在するため、作用しない難点を有する。
【０００６】
一方、従来の排油絞り機能を備えた方向制御弁においては、例えば方向制御弁の外部に逆止弁付き絞り装置を設けたものでは、所要の設置スペースを必要とし、また自由流れの時の通路確保のために逆止弁の構成が大きくなり、装置全体が大形化する難点を有している。また、スプールにメータリングノッチを刻設して、その開口面積をスプールの移動により変化させて、排油を絞る絞り機能を持たせた方向制御弁においては、省スペース化および低価格化を図ることができる利点を有しているが、使用されるアクチュエータの自重落下速度に合わせることにより、スプールがそれぞれ専用的になり、メータリングノッチの形状により多種のスプールを製作しなければならなくなる等の難点を有する。
【０００７】
このような観点から、本出願人は、先に、簡単な構成からなり、再生回路の形成時においてのスプール強度を十分に保持し得ると共に、スプール中立時においても負荷防止弁の機能を損なうことなく再生回路を形成することができ、しかも排油絞り時には最少限必要とされる部品の交換のみで対応でき、内部構造を簡略化して製造並びに調整の簡便な方向制御弁を開発し、実用新案登録出願を行った（実開平６−２５６０２号公報・実用新案登録第２５００３７８号公報）。
【０００８】
すなわち、前記提案に係る方向制御弁は、図２に示すように、ケーシング１０内に一対の給排油路１４、１６と、この給排油路１４、１６の内側に設けられた供給油路１８と、前記給排油路１４、１６の外側に設けられたタンク油路２０、２２と、前記各油路を開閉するスプール１２とからなり、このスプール１２の動きに応じて前記給排油路１４、１６と連通する給排油ポート１７、１９から流体を給排するように構成した方向制御弁であって、前記一対の給排油ポート１７、１９の一方と連通する給排油路１６とタンク油路２２との間にサブタンク室２８を設け、このサブタンク室２８の一部に対して背圧弁３２を設けて、前記サブタンク室２８と前記タンク油路２２とを連通するように構成すると共に、前記供給油路１８と連通するスプール１２の一端内部にチェック弁３８を設けて、前記供給油路１８と前記サブタンク室２８とを連通するように構成したものである。
【０００９】
このように構成した方向制御弁は、スプール１２による負荷の落下操作時における落下速度は、負荷の重量により落下速度が決定され、油圧シリンダ５０の圧力側の油量が不足した場合、給排油ポート１９から排出された流体はサブタンク室２８に導入され、油圧シリンダ５０の圧力側が負圧となった場合、チェック弁３８の開放によりサブタンク室２８から供給油路１８、給排油路１４を経て油圧シリンダ５０の圧力側に不足流体が補充される。また、油圧シリンダ５０の圧力側に前記供給油が充足され、供給油路１８の圧力が背圧弁３２の設定圧力より昇圧すると、チェック弁３０は閉塞して、サブタンク室２８内の流体は背圧弁３２を介してタンク油路２２に排出される。これにより、再生機能ならびに排油絞り機能を生じさせることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記提案に係る方向制御弁においては、次のような解決すべき問題が残されている。
【００１１】
すなわち、図２において、油圧シリンダ５０を例えば油圧ショベルのブーム用油圧シリンダとする場合、スプール１２を図示において左方向に移動操作し、前記油圧シリンダ５０のヘッド側油室５０ｂへ圧油を導入して負荷Ｗを上昇させ、油圧シリンダ５０をストロークエンドまで操作し、この状態から負荷Ｗを降下させると、前述したように負荷Ｗにより落下速度が決定される。このため、油圧ポンプ２５において、必要以上の圧力を発生させることは無意味となる。
【００１２】
この問題を回避するため、スプール１２を、図示において右方向にフルストローク移動操作した際に、油圧ポンプ２５から吐出される圧油の一部を、ネガティブ可変吐出流量制御圧力発生装置４０（以下、ネガコン圧力発生装置４０と略称する）へ連通するバイパス通路２１、２６へブリード用ノッチ３９を介して通油し、ネガティブ可変吐出流量制御圧力（以下、ネガコン圧力と略称する）を発生させることにより、油圧ポンプ２５からの吐出流量を低下させるように設定している。
【００１３】
しかし、負荷Ｗを降下させて、油圧シリンダ５０のロッド側油室５０ａに、油圧ショベル自体を持ち上げるだけの圧力が必要になった場合のために、前記ブリード用ノッチ３９の面積を余り大きくすることはできない。このため、負荷Ｗを降下させる場合に必要な省エネルギ効果と、油圧ショベルを持ち上げる場合に必要な圧力の供給との、両者をそれぞれ十分に満足させることは困難である。
【００１４】
そこで、本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、ケーシング内に一対の給排油路と、この給排油路の内側に設けられた供給油路と、前記給排油路の外側に設けられたタンク油路と、前記各油路を開閉するスプールとからなり、このスプールの動きに応じて前記給排油路と連通する給排油ポートから流体を給排するように構成し、前記一対の給排油ポートの一方と連通する給排油路とタンク油路との間にサブタンク室を設け、このサブタンク室の一部に対して背圧弁を設けて、前記サブタンク室と前記タンク油路とを連通するように構成すると共に、前記供給油路と連通するスプールの一端内部にチェック弁を設けて、前記供給油路と前記サブタンク室とを連通するように構成した方向制御弁において、前記給排油路とサブタンク室とを相互に連通するスプール内油路を設けると共に、サブタンク室内の流体の一部をバイパス通路を介してネガコン圧力発生装置へ導くための前記サブタンク室とバイパス通路とを相互に連通するスプール内油路を設けることにより、前記スプールを移動操作して油圧シリンダにより負荷制御を行うに際して、油圧シリンダの一方の油室の油量が不足して負圧となった場合に、スプールの一端内部に設けたチェック弁を開放し、サブタンク室とスプール内油路を介して給排油路とを連通させて、前記油室に不足流体を補充することができる。そして、この場合、前記背圧弁の設定圧力を、ネガコン圧力発生装置の設定圧力より若干低く設定することによって、供給油路の圧力が背圧弁の設定圧力より高くなった場合に、スプールの一端内部に設けたチェック弁を閉塞し、サブタンク室内の流体を背圧弁を介してタンク油路に排出すると共に、サブタンク室内の流体の一部をスプール内油路を介してネガコン圧力発生装置へ導入することができ、油圧ポンプの吐出流量を増大することなく油圧シリンダによる適正な負荷制御を達成することができることを突き止めた。
【００１５】
従って、本発明の目的は、油圧アクチュエータからの戻り油の一部を供給側に再生する場合において、油圧ポンプの吐出流量を増大させることなく、適正な負荷制御を達成することができる方向制御弁を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る方向制御弁は、ケーシング内に一対の給排油路と、この給排油路の内側に設けられた供給油路と、前記給排油路の外側に設けられたタンク油路と、前記各油路を開閉するスプールとからなり、このスプールの動きに応じて前記給排油路と連通する給排油ポートから流体を給排するように構成し、前記一対の給排油ポートの一方と連通する給排油路とタンク油路との間にサブタンク室を設け、このサブタンク室の一部に対して背圧弁を設けて、前記サブタンク室と前記タンク油路とを連通するように構成すると共に、前記供給油路と連通するスプールの一端内部にチェック弁を設けて、前記供給油路と前記サブタンク室とを連通するように構成してなる方向制御弁において、
前記給排油路とサブタンク室とを相互に連通するスプール内油路を設けると共に、サブタンク室内の流体の一部をバイパス通路を介してネガコン圧力発生装置へ導くための前記サブタンク室とバイパス通路とを相互に連通するスプール内油路を設けることを特徴とする。
【００１７】
この場合、前記スプールを移動操作して油圧シリンダにより負荷制御を行うに際し、油圧シリンダの一方の油室の油量が不足して負圧となった場合、スプールの一端内部に設けたチェック弁を開放し、サブタンク室とスプール内油路を介して給排油路とを連通して、前記油室に不足流体を補充するように構成することができる。
【００１８】
また、前記背圧弁の設定圧力を、ネガコン圧力発生装置の設定圧力より若干低く設定し、供給油路の圧力が背圧弁の設定圧力より高くなった場合、スプールの一端内部に設けたチェック弁を閉塞し、サブタンク室内の流体を背圧弁を介してタンク油路に排出すると共に、サブタンク室内の流体の一部をスプール内油路を介してネガコン圧力発生装置へ導入するように構成することにより、油圧ポンプの吐出流量を増大することなく油圧シリンダによる負荷制御を達成することができる。
【００１９】
【実施例】
次に、本発明に係る方向制御弁の実施例につき、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２に示す従来の構造と同一の構成部分には同一の参照符号を付して説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る方向制御弁の一実施例を示す概略断面図である。すなわち、図１において、参照符号１０はケーシングを示し、このケーシング１０内にスプール１２が摺動可能に挿嵌され、一対の給排油路１４、１６と、この給排油路１４、１６に接続された給排油ポート１７、１９と、前記給排油路１４、１６の内側に配設された逆Ｕ字形の供給油路１８と、その外側にタンク２３に接続されたタンク油路２０、２２とがそれぞれ配設されている。
【００２１】
前記供給油路１８の中央には、油圧ポンプ２５に連通するバイパス通路２４が設され、このバイパス通路２４と供給油路１８とはチェック弁２７を介して接続されている。また、前記供給油路１８とバイパス通路２４との間には、タンク２３に連通する一対のバイパス通路２１、２６がそれぞれ配設されている。
【００２２】
このように構成される方向制御弁は、油圧ポンプ２５からの圧油が、バイパス通路２４よりチェック弁２７を介して供給油路１８に供給されると共に、スプール１２の中立時はバイパス通路２１または２６を流過してタンク２３に還流するように動作する。
【００２３】
一対の給排油ポート１７、１９の内の一方の給排油ポート１９と、タンク油路２２との間には、サブタンク室２８を設け、このサブタンク室２８と供給油路１８とは、スプール１２内に組込まれたチェック弁３８を介して接続されている。そして、前記サブタンク室２８は、タンク油路２２にも背圧弁３２を介して接続されている。
【００２４】
また、参照符号３４、３６はオーバーロードリリーフ弁と負圧防止弁とを一体化させた公知のアクチュエータ保護機能部材であり、前記給排油路１４、１６とタンク油路２２との間に配設されている。そして、前記一対の給排油ポート１７、１９は、それぞれ油圧シリンダ５０に接続され、この油圧シリンダ５０への圧油の供給により、負荷Ｗの昇降動作を行うことができる。
【００２５】
なお、本実施例の方向制御弁においては、供給油路１８とバイパス通路２４との間には、ネガコン圧力発生装置４０を介して、タンク２３に連通する一対のバイパス通路２１、２６がそれぞれ配設されている。
【００２６】
しかるに、前記構成からなる本実施例に係る方向制御弁において、スプール１２を右方向に移動操作して、負荷Ｗを降下させた場合、負荷Ｗの重量により落下速度が決定される。
【００２７】
しかしながら、例えば油圧ポンプ２５の吐出油全量が送油された場合においても、油圧シリンダ５０のロッド側油室５０ａの油量が不足することがある。
【００２８】
そこで、本発明においては、スプール１２の内に、給排油路１４とサブタンク室２８とを相互に連通する油路４２ａ、４２ｂ、４２ｃを設けると共に、サブタンク室２８内の流体の一部をバイパス通路２１を介してネガコン圧力発生装置４０へ導くための、前記サブタンク室２８とバイパス通路２１とを相互に連通する油路４２ａ、４２ｂ、４２ｄを設ける。
【００２９】
このように構成することにより、油圧シリンダ５０のロッド側油室５０ａが負圧になった場合、チェック弁３８が開放して、サブタンク室２８からスプール１２内に設けた油路４２ａ、４２ｂ、４２ｃおよび給排油路１４を経て、油圧シリンダ５０のロッド側油室５０ａに不足流体が補充される。そして、油圧シリンダ５０のロッド側油室５０ａに供給油が充足され、供給油路１８の圧力が背圧弁３２の設定圧力より高くなると、チェック弁３８は閉塞して、サブタンク室２８内の流体は背圧弁３２を介してタンク油路２２に排出される。
【００３０】
この時、前記背圧弁３２の設定圧力を、ネガコン圧力発生装置４０の設定圧力より若干低く設定することにより、サブタンク室２８内の流体の一部を、スプール１２内に設けた油路４２ａ、４２ｂ、４２ｄおよびバイパス通路２１を介して、ネガコン圧力発生装置４０へ導き、油圧ポンプ２５の吐出流量を増大させることなく前記油圧シリンダ５０による適正な負荷制御を達成することができる。
【００３１】
また、この時、油圧シリンダ５０のロッド側油室５０ａに油圧ショベル自体を持ち上げるだけの圧力が必要になっても、油圧ポンプ２５からの吐出流量の一部を、ネガコン圧力発生装置４０へ導く必要がないため、十分な圧力を確保することが可能である。
【００３２】
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、そ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。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る方向制御弁は、ケーシング内に一対の給排油路と、この給排油路の内側に設けられた供給油路と、前記給排油路の外側に設けられたタンク油路と、前記各油路を開閉するスプールとからなり、このスプールの動きに応じて前記給排油路と連通する給排油ポートから流体を給排するように構成し、前記一対の給排油ポートの一方と連通する給排油路とタンク油路との間にサブタンク室を設け、このサブタンク室の一部に対して背圧弁を設けて、前記サブタンク室と前記タンク油路とを連通するように構成すると共に、前記供給油路と連通するスプールの一端内部にチェック弁を設けて、前記供給油路と前記サブタンク室とを連通するように構成してなる方向制御弁において、前記給排油路とサブタンク室とを相互に連通するスプール内油路を設けると共に、サブタンク室内の流体の一部をバイパス通路を介してネガコン圧力発生装置へ導くための前記サブタンク室とバイパス通路とを相互に連通するスプール内油路を設けた構成としたことにより、スプールを移動操作して油圧シリンダにより負荷制御を行うに際して、油圧シリンダの一方の油室の油量が不足して負圧となった場合に、サブタンク室より前記油室に不足流体を補充することができると共に、サブタンク室内の流体の一部をスプール内油路を介してネガコン圧力発生装置へ導入することもでき、油圧ポンプの吐出流量を増大することなく油圧シリンダによる適正な負荷制御を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る方向制御弁の一実施例を示す概略断面図である。
【図２】従来の方向制御弁の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０  ケーシング
１２  スプール
１４、１６  給排油路
１７、１９  給排油ポート
１８  供給油路
２０、２２  タンク油路
２１、２６  バイパス通路
２３  タンク
２４  バイパス通路
２５  油圧ポンプ
２７  チェック弁
２８  サブタンク室
３２  背圧弁
３４、３６  アクチュエータ保護機能部材（負荷防止弁）
３８  チェック弁
４０  ネガコン圧力発生装置
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ  スプール内油路
５０  油圧シリンダ
５０ａ  ロッド側油室
５０ｂ  ヘッド側油室
【図１】
0003618530.tif 000002
【図２】
0003618530.tif 000003