(57)【要約】【課題】  本発明は、アームシリンダのようなアクチュエータの単独操作、又は複合操作(アームインとスイングとの複合駆動をいう)の際、アクチュエータの帰還側流量を供給側流路に補充供給する再生弁において、スプールの繰り返し移動によるハンチングが防止でき、且つ、可変制御弁の構造を単純化し、加工性を向上させることがてきるようにした重装備用可変再生弁を提供することにある。【解決手段】  本発明による重装備用可変再生弁は、油圧ポンプと、該油圧ポンプに連結されるアクチュエータと、アクチュエータの起動、停止及び方向切換を制御する制御弁と、第１ピストン、切換スプール、第１弾性部材、第２ピストンからなる再生切換弁と、ダンピング用の第１オリフィス及び第２オリフィスとを備える。【選択図】  図３
2006038213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプと、
前記油圧ポンプに連結されるアクチュエータと、
前記油圧ポンプとアクチュエータとの間の流路に設けられ、外部からパイロット信号圧の印加時に切り換わり、前記アクチュエータの起動、停止及び方向切換をコントロールする制御弁と、
前記アクチュエータの帰還側通路からタンク通路へ移動される作動油を制御し得るように前記帰還側通路とタンク通路との間に設けられ、前記油圧ポンプの作動油により移動する第１ピストン、第１ピストンの移動により切り換わり、帰還側通路とタンク通路の開口量を可変制御する切換スプール、第１ピストンに対して切換スプールを加圧し、タンク通路を遮断することを初期状態として弾性バイアスする第１弾性部材、第２弾性部材により切換スプールに対向して弾設される第２ピストンから成る再生切換弁と、
前記油圧ポンプと第１ピストンとを連結する通路に設けられるダンピング用の第１オリフィス及び、
前記油圧ポンプから第１ピストンと切換スプールとを通過し、ピストン室に漏洩される作動油を排出せしめるダンピング用の第２オリフィスを備えることを特徴とする重装備用可変再生弁。
【請求項２】
前記第１ピストンに対向するように、前記切換スプールに形成されるダンピング用の第３オリフィスを備えることを特徴とする請求項１に記載の重装備用可変再生弁。
【請求項３】
前記第２ピストンを移動させるように、信号圧を供給する信号圧ラインに設けられるダンピング用の第４オリフィスを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の重装備用可変再生弁。
【請求項４】
前記第１ピストンと前記切換スプールとの間の背圧室に形成される背圧を除去すべく、前記切換スプールに長手方向及び半径方向に互いに連通するように形成される背圧除去用の孔を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の重装備用可変再生弁。
【請求項５】
前記第１ピストンを摺動可能に収容するガイドに対して、前記切換スプールを摺動可能に収容するスリーブを一体型に螺子結合することを特徴とする請求項１又は２に記載の重装備用可変再生弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アームシリンダのようなアクチュエータの単独操作又は複合操作（アームインとスイングの複合駆動をいう）の際、アクチュエータの帰還側流量を供給側流路に補充供給する再生弁から、スプールの繰返し移動によるハンチングを防止し、可変制御弁の構造を単純化し、加工性を向上し得るように構成した重装備用可変再生弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、再生（ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）とは、一つのアクチュエータ帰還側から発生する流量を還元し、供給側流路に補充供給することによって、供給側で流量不足によるキャビテーションを防止し、アクチュエータの円滑な作動速度を確保することをいう。
【０００３】
かかる再生は、該前提条件として、当該アクチュエータが流量供給ではない、自重により動作可能であることが求められる。例えば、掘削機の場合、ブームの下降時、ブームの自重により得られた高圧の帰還流量をブーム上昇時、使用でき得るようにすることが挙げられる。
【０００４】
図１は、アームシリンダが、“アームイン”駆動するよう、アーム制御弁のスプールが切り換わった状態を示した図面であり、図２は、図１に示された再生弁の要部抜粋拡大断面図である。
【０００５】
図１及び図２に示されたように、従来技術による重装備用再生弁が装着された制御弁は、油圧ポンプ（図示せず）に連結された油圧シリンダＣ（アームシリンダをいう）と、油圧ポンプと油圧シリンダＣとの間の流路に設けされ、且つ、外部からのパイロット信号圧の印加時、スプールＳの切換により油圧シリンダＣの起動、停止及び方向切換を制御するアーム用の制御弁ＡＶと、油圧ポンプの吐出圧力により切り換わり、油圧シリンダＣから油圧タンクへ帰還される作動油を制御する再生切換スプール６が内設された再生弁ＲＶを備える。
【０００６】
この際、図２に示されたように、前述した再生弁ＲＶは、油圧ポンプの吐出圧力により移動するピストン８と、アクチュエータの帰還側通路ＡとタンクポットＴとにそれぞれ連通されるオリフィス１０、１１が形成されるスリーブ７と、バルブバネ５によりスリーブ７内部に弾設され、且つ、ピストン移動時に切り換わり、アクチュエータの帰還側通路ＡからタンクポットＴに移動される再生油を制御する再生切換スプール６と、バルブバネ５の端部に設けられ、外部信号の入力に応じて移動する際、バルブバネ５の弾性力を加減させるピストン３を備える。
【０００７】
１）アクチュエータ（例えば、アームシリンダをいう）が単独操作される場合を説明する。
前述したアーム用の制御弁ＡＶのパイロットポットＰＰに外部からパイロット信号圧が印加され、スプールＳを図面上、右側方向に切り換わる場合、油圧ポンプから吐出される作動油は、ポンプポット２を経由して、チャック弁を図面上、上方向に押し上げ、油圧シリンダＣのラージチャンバーＣ１に供給される。
【０００８】
この際、油圧シリンダＣのスモールチャンバーＣ２から排出される作動油は、ホールディングポペット９を図面上、上方向に押し上げ、且つ、スプールＳを通過した後、再生弁ＲＶのスリーブ７に形成されたオリフィス１０、１１を経由して、タンクポットＴへ移動される。
【０００９】
また、前述したポンプポット２の作動油が、ピストン８と再生切換スプール６とを、図２の図面上、右側方向に移動させることによって、オリフィス１０の直径を縮小させ、帰還側通路ＡからタンクポットＴへ移動される作動油の圧力損失を低減することになる。
【００１０】
この時、前述したスリーブ７の内径と切換スプール６の外径との差による隙間から漏油が生じる。漏洩される作動油は、ピストン１に移動されて、スリーブ７のドレーン孔１２を介してタンクポットＴへ移動される。
【００１１】
この時、漏洩される作動油は、ドレーン孔１２を介してタンクポットＴへ円滑に排出できることが求められるが、ドレーン孔１２の直径が小さいため、ピストン室１に背圧が形成されることになる。ピストン室１に形成される背圧は、時間が経過することに伴って上昇し、切換スプール６を図面上、左側方向に切換えさせ、且つ、これによりピストン８を左側方向に移動させる。
【００１２】
即ち、〔（ポンプポット２での圧力）（ピストン８の受圧面積）〕＜〔（ピストン室１での背圧）（切換スプール６の受圧面積）〕という条件を満たしている。
【００１３】
一方、切換スプール６を図面上、左側方向に切換えた場合、オリフィス１１の断面積が減少されることになるため、アクチュエータの帰還側通路Ａでの圧力が急激に増加する。増加された圧力は、再生チャック弁ＣＶを通過し、背圧室１５での作動油と合流し、且つ、ピストン８を図面上、右側方向に移動させる。
【００１４】
即ち、〔（ポンプポット２での圧力）（ピストン８の受圧面積）〕＞〔（ピストン室１での背圧）（切換スプール６の受圧面積）〕という条件を満たしている。
かかる作動を繰り返す場合、装備ハンチングを起こし得る主原因となる。
【００１５】
２）アクチュエータが複合操作される場合（例えば、アームシリンダのアームインとスイングとの複合駆動をいう）を説明する。
前述した切換スプール６及びピストン８が、図面上、右側方向に移動された状態で、装備を旋回させるように再生弁ＲＶのパイロットポットＰＰにパイロット信号圧４０Ｋが印加される場合、ピストン３が、図２の図面上、左側方向に移動されることによって、右側方向に押圧されていた前記切換スプール６及びピストン８を図面上、左側方向に切換えさせる。
【００１６】
即ち、〔（ポンプポット２での圧力）（ピストン８の受圧面積）〕＜〔（４０Ｋ）（ピストン３の受圧面積）〕という条件を満たしている。
【００１７】
一定圧力が上昇されるまで、オリフィス１０、１１は、固定オリフィスの機能を奏することになる。前述した切換スプール６の切換により、オリフィス１１の断面積が縮小され、アクチュエータの帰還側通路Ａでの圧力損失が増大し、油圧シリンダＣ（アームシリンダをいう）の駆動に対して、スイング駆動が優先的に行われることになる。
【００１８】
流量が増大され、且つ、圧力損失値が増大される場合、
〔（ポンプポット２での圧力）（ピストン８の受圧面積）〕＞〔（ピストン３の受圧面積）（４０Ｋ）〕という条件を満たしている。
【００１９】
この際、瞬間的に、ピストン３、切換スプール６及びピストン８が移動されることによって、オリフィス１１の断面積が急激に増大されながら、圧力損失値（ΔＰ）が少なくなる。圧力損失値が少なくなる場合、
〔（ポンプポット２での圧力）（ピストン８の受圧面積）〕＜〔（ピストン３の受圧面積）（４０Ｋ）〕という条件を満たしている。
かかる作動を繰り返す場合、装備ハンチングを起こし得る主原因となる。
【００２０】
また、前述したポンプポット２から移動される作動油は、ピストン８とスリーブ７との間の隙間と、スリーブ７の内径と切換スプール６の外径との差による隙間とを介して漏油が生じ、切換スプール６の左側端の凹溝から切換スプール６のオリフィス１３を経由して、ピストン室１に移動される。
【００２１】
この際、オリフィス１３の直径が小さいことから、作動油の排出が円滑に行われないため、切換スプール６の左側面に圧力が作用する。そして、ピストン８の移動による外力で動くというよりは、切換スプール６の力により移動することになる。これにより、油圧回路のスペックに対して、相対的に作動圧力が低下され、装備の信頼性が劣るという問題点を抱えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、アームシリンダのようなアクチュエータの単独操作又はアームシリンダと装備スイング動作を同時に駆動させる複合操作の際、ダンピングオリフィス（ｄａｍｐｉｎｇ  ｏｒｉｆｉｃｅ）によりハンチングを防止することができるようにした重装備用可変再生弁を提供することにある。
【００２３】
本発明の他の目的は、可変制御弁の構造を単純化し、加工性が向上できるようにした重装備用可変再生弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前記目的等を達成するために、本発明は、油圧ポンプと、該油圧ポンプに連結されるアクチュエータと、油圧ポンプとアクチュエータとの間の流路に設けられ、外部からパイロット信号圧の印加時に切り換わり、アクチュエータの起動、停止及び方向切換をコントロールする制御弁と、アクチュエータの帰還側通路からタンク通路へ移動される作動油を制御し得るように帰還側通路とタンク通路との間に設けられて、油圧ポンプの作動油により移動される第１ピストン、第１ピストンの移動により切り換わり、帰還側通路とタンク通路の開口量を可変制御する切換スプール、第１ピストンに対して、切換スプールを加圧しタンク通路を遮断することを初期状態として弾性バイアスする第１弾性部材、第２弾性部材により切換スプールに対向して弾設される第２ピストンからなる再生切換弁と、油圧ポンプと第１ピストンとを連結する通路に設けられるダンピング用の第１オリフィスと、油圧ポンプから第１ピストンと切換スプールとを通過し、ピストン室に漏洩される作動油を排出させるダンピング用の第２オリフィスとを備えることを特徴とする重装備用可変再生弁を提供することによって達成される。
【００２５】
好ましい実施形態によれば、前述した第１ピストンに対向するように切換スプールに形成されるダンピング用の第３オリフィスと、前述した第２ピストンを移動させるように、信号圧を供給する信号圧ラインに設けられるダンピング用の第４オリフィスと、第１ピストンと切換スプールとの間の背圧室に形成される背圧を除去し得るように切換スプールに長手方向及び半径方向に互に連通するように形成される背圧除去用の孔を備える。
【００２６】
また、前述した第１ピストンを摺動可能に収容するガイドに対して切換スプールを摺動可能に収容するスリーブを一体型に螺子結合する。
【発明の効果】
【００２７】
以上の通り、本発明によれば、次のような効果を奏するものである。
アームシリンダのようなアクチュエータの単独操作時、アームシリンダと装備スイングとを同時に駆動させる複合操作を行う際、ダンピング用のオリフィス（ｄａｍｐｉｎｇ  ｏｒｉｆｉｃｅ）によりハンチングを防止することができる。
また、可変制御弁の構造を単純化し、且つ、構成部品数を減らすことによって、原価コストを低減し、生産性や組立性をも向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下では、本発明の望ましい実施形態を、添付図面を介して説明する。
図３は、再生切換弁の初期状態を示す図面であり、図４は、油圧ポンプから吐出される作動油によりスプールが切り換わり、アクチュエータから排出される作動油が油圧タンクに帰還されることを示す図面であり、且つ、図５は、図３及び図４に示された再生切換弁の概略を表した油圧回路図である。
【００２９】
本発明による重装備用可変再生弁は、エンジン（図示せず）に連結される油圧ポンプＰと、該油圧ポンプＰに連結されるアクチュエータ（図示せず、例えば、アームシリンダをいう）と、油圧ポンプＰとアクチュエータとの間の流路に設けられ、且つ、外部からのパイロット信号圧の印加時に切り換わり、アクチュエータの起動、停止及び方向切換を制御する制御弁ＣＶを備える。
【００３０】
また、図３及び図４に示されたように、アクチュエータの帰還側通路Ａからタンク通路Ｔに移動する作動油を制御し得るように、帰還側通路Ａとタンク通路Ｔとの間に設けられ、油圧ポンプＰから吐出される作動油により移動する第１ピストン１００、第１ピストン１００の移動により切り換わり、帰還側通路Ａとタンク通路Ｔの開口量を可変制御する切換スプール１０１、第１ピストン１００に対して切換スプール１０１を加圧し、タンク通路Ｔを遮断することを初期状態として、弾性バイアスする第１弾性部材１０２、第２弾性部材１０３により切換スプール１０１に対向するように、弾設される第２ピストン１０４から成る再生切換弁１０５を備える。
【００３１】
また、油圧ポンプＰと第１ピストン１００とを連結する通路に設けられるダンピング用の第１オリフィス１０６と、油圧ポンプＰから第１ピストン１００と切換スプール１０１とを通過して、ピストン室１０７に漏洩される作動油を排出せしめるダンピング用の第２オリフィス１０８と、第１ピストン１００に対向するように切換スプール１０１に形成されるダンピング用の第３オリフィス１０９と、前述した第２ピストン１０４を移動させるように、パイロット信号圧を供給する信号圧ラインに設けられるダンピング用の第４オリフィス１１０を備える。
【００３２】
この際、前述した第１ピストン１００と切換スプール１０１との間の背圧室１１１に形成される背圧を除去し得るように、切換スプール１０１に長手方向及び半径方向に互いに連通できるように形成される背圧除去用の孔１１２、１１３を備える。
【００３３】
また、前述した第１ピストン１００を摺動可能に収容するガイド１１４に対して、切換スプール１０１を摺動可能に収容するスリーブ１１５を一体型に螺子結合する。
【００３４】
以下では、本発明による重装備用可変再生弁の作動を、添付図面を参照として説明する。
【００３５】
図４及び図５に示されたように、油圧ポンプＰから吐出される作動油は、図示されていない制御弁ＣＶのスプール切換によりアクチュエータに供給され、且つ、アームなどのようなアタッチメントを駆動させる。
【００３６】
この際、図４に示されたように、油圧ポンプＰから吐出される作動油により前述した第１ピストン１００が、図面上、右側方向に移動し、これにより第１ピストン１００と密着されていた切換スプール１０１が右側方向に移動されることになるため、アクチュエータから排出される作動油は、アクチュエータ帰還側通路Ａと、オリフィス１１６、１１７を通過して、タンク側の通路Ｔに移動される。
【００３７】
この際、オリフィス１１７の直径が拡大されるにつれ、圧力が下がるため、切換スプール１０１を弾説させた第１弾性部材１０２の復元力により切換スプール１０１と第１ピストン１００とを、図面上、左側方向に移動させるように加圧する。
【００３８】
前述したように、第１弾性部材１０２の復元力により、切換スプール１０１と第１ピストン１００とが左側方向に移動される際、ガイド１１４に形成されたダンピング用の第１オリフィス  １０６により、そして、ガイド１１４に対する第１ピストン１００と前記切換スプール１０１に形成されたダンピング用の第３オリフィス１０９とにより、切換スプール１０１の左側方向の急激な働きを防ぐことから、ハンチングを防止し得る。
【００３９】
また、前述した切換スプール１０１に形成されたダンピング用の第３オリフィス１０９によって、切換スプール１０１に対する第１ピストン１００の衝突によるハンチングを防止し得る。
【００４０】
さらに、装備をスウイング駆動せしめるように、パイロット信号圧の印加時、信号圧通路に設けられたダンピング用の第４オリフィス１１０により切換スプール１０１に対する第２ピストン１０４の急激な作動を防ぐことから、ハンチングを防止し得る。
【００４１】
一方、前述した第１ピストン１００と切換スプール１０１との間の背圧室１１１に生成される背圧を前述した切換スプール１０１に互いに連通するように半径方向及び長手方向に形成された背圧除去用の孔１１２、１１３を介してタンク側に排出せしめることによって、装備のスペックに対して性能低下を招くことを防止し得る。
【００４２】
また、前述した第１ピストン１００を収容するガイド１１４と、切換スプール１０１を収容するスリーブ１１５との結合部位を螺子結合し、且つ、一体型に結合することによって、再生切換弁１０５が組み立てられた状態での組立、又は分解し得ることができるため、作業工程数を減らすことができ、且つ、作業性を向上させ得る。
【００４３】
また、前述した切換スプール１０１の外径に対応するスリーブ１１５の内径を機械加工で精度良く施すことができ、既存のスリーブ加工よりは加工性が良いことから、生産性を向上させ得る。
【００４４】
また、図２に示されたように、従来には、切換スプール６を摺動可能に収容するスリーブ７と、ピストン３を収容するスリーブ９とに二元化されたが、図３及び図４に示されたように、切換スプール１０１と、第２ピストン１０４とを摺動可能に収容するスリーブ１１５のみに単一化させることによって、当該部品数を減らし、且つ、原価コスト低減につながることになる。
【００４５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者が発明を容易に実施し得る程度内で詳細に説明したものであって、これにより、本発明の技術的思想及び範疇が限定されることを意味するのではない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】従来技術による重装備用再生弁の使用状態図である。
【図２】図１に示された再生弁の要部抜粋断面図である。
【図３】本発明による重装備用可変再生弁の要部抜粋断面図である。
【図４】図３に示された再生弁の使用状態図である。
【図５】本発明による重装備用可変再生弁の油圧回路図である。
【符号の説明】
【００４７】
Ａ              アクチュエータの帰還側通路
Ｃ              油圧シリンダ
Ｐ              油圧ポンプ
ＰＰ            パイロットポット
Ｓ              スプール
Ｔ              タンク通路
ＡＶ            アーム用の制御弁
ＣＶ            制御弁
ＲＶ            再生弁
１００          第１ピストン
１０１          切換スプール
１０２          第１弾性部材
１０３          第２弾性部材
１０４          第２ピストン
１０５          再生切換弁
１０６          ダンピング用の第１オリフィス
１０７          ピストン室
１０８          ダンピング用の第２オリフィス
１０９          ダンピング用の第３オリフィス
１１０          ダンピング用の第４オリフィス
１１１          背圧室
１１２、１１３  背圧除去用の孔
１１４          ガイド
１１５          スリーブ
１１６、１１７  オリフィス
【図１】
2006038213.tif 000003
【図２】
2006038213.tif 000004
【図３】
2006038213.tif 000005
【図４】
2006038213.tif 000006
【図５】
2006038213.tif 000007