(57)【要約】【課題】シャトル弁及びポンプユニットを小型化する。【解決手段】シャトル弁４０は、２つのポンプポート３，４にそれぞれ連通する第１導圧ポート４１及び第２導圧ポート４２と作動油が貯留されたタンク１１に連通するタンクポート４３とが形成されたボディ２３と、ボディ２３に収装され、第１導圧ポート４１及び第２導圧ポート４２の一方とタンクポート４３との連通を遮断すると共に他方とタンクポート４３とを連通するように連動して動作するバルブ機構５０と、を備え、バルブ機構５０は、ボディ２３に形成される収容穴４５に収容される単一のスリーブ５１を備え、収容穴４５は、一端にボディ２３の外面に開口する開口部４５ａを有し他端に底部４５ｂを有する非貫通孔である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転方向に応じて２つのポンプポートの一方から作動流体を吸い込んで他方から吐出するポンプに設けられるシャトル弁であって、
前記２つのポンプポートにそれぞれ連通する一対の導圧ポートと作動流体が貯留されたタンクに連通するタンクポートとが形成されたボディと、
前記ボディに収装され、前記一対の導圧ポートの一方を通じて前記ポンプから導かれる作動流体によって駆動して、前記一対の導圧ポートの一方と前記タンクポートとの連通を遮断し他方と前記タンクポートとを連通するように連動して動作するバルブ機構と、を備え、
前記バルブ機構は、
前記ボディに形成される収容穴に収容される単一のスリーブと、
前記スリーブ内に摺動自在に挿入され、前記一対の導圧ポートと前記タンクポートとの連通をそれぞれ切り換える一対のポペット弁と、
前記一対のポペット弁を連結する連結部材と、を備え、
前記スリーブには、前記一対のポペット弁がそれぞれ着座する一対のシート部が形成され、
前記一対のポペット弁は、互いに対向するように配置され、それぞれ前記シート部に着座した状態で前記導圧ポートと前記タンクポートとの連通を遮断し、
前記収容穴は、一端に前記ボディの外面に開口する開口部を有し他端に底部を有する非貫通孔であることを特徴とするシャトル弁。
【請求項２】
前記バルブ機構は、前記収容穴の前記開口部を封止する単一のプラグをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のシャトル弁。
【請求項３】
前記プラグは、前記スリーブとは別体に形成されることを特徴とする請求項２に記載のシャトル弁。
【請求項４】
前記プラグは、前記スリーブと一体に形成されることを特徴とする請求項２に記載のシャトル弁。
【請求項５】
前記バルブ機構は、それぞれ前記ポペット弁を前記シート部に向けて付勢する一対の付勢部材をさらに有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のシャトル弁。
【請求項６】
回転方向に応じて前記２つのポンプポートの一方から作動流体を吸い込んで他方から吐出する前記ポンプと、
請求項１から５のいずれか一つに記載のシャトル弁と、を備えることを特徴とするポンプユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャトル弁及びこれを備えるポンプユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、外面に開口してボディに形成される２つの収容穴にそれぞれ収容される一対のチェック弁機構を備えるシャトル弁が開示されている。それぞれのチェック弁機構は、ポンプの流出入口に連通する作業液通路に連通するスリーブと、ボールと、を備える。それぞれのチェック弁機構のボールはピンによって連結される。チェック弁機構を収容する収容穴の開口部は、それぞれプラグによって封止される。
【０００３】
ポンプが回転すると、一方の作業液通路を通じて一方のスリーブの内部空間に作動液が流れ込み、ピンで連結された２つのボールが移動する。これにより、一方のボールがボディに形成されたシート部分に接触して一方のスリーブの内部空間がタンクポートと遮断されると共に、他方のスリーブの内部空間はタンクポートに連通する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３３６５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されるシャトル弁及びポンプユニットは、一対のボール及び一対のスリーブを備え、ボディに形成される２つの収容穴のそれぞれにボール及びスリーブが挿入される。また、２つの収容穴は、それぞれ開口がプラブによって封止される。
【０００６】
このように、従来のシャトル弁及びポンプユニットは、部品点数が多く、大型化しやすいものであった。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、シャトル弁及びポンプユニットを小型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、シャトル弁であって、２つのポンプポートにそれぞれ連通する一対の導圧ポートと作動流体が貯留されたタンクに連通するタンクポートとが形成されたボディと、ボディに収装され、一対の導圧ポートの一方を通じてポンプから導かれる作動流体によって駆動して、一対の導圧ポートの一方とタンクポートとの連通を遮断し他方とタンクポートとを連通するように連動して動作するバルブ機構と、を備え、バルブ機構は、ボディに形成される収容穴に収容される単一のスリーブと、スリーブ内に摺動自在に挿入され、一対の導圧ポートとタンクポートとの連通をそれぞれ切り換える一対のポペット弁と、一対のポペット弁を連結する連結部材と、を備え、スリーブには、一対のポペット弁がそれぞれ着座する一対のシート部が形成され、一対のポペット弁は、互いに対向するように配置され、それぞれシート部に着座した状態で導圧ポートとタンクポートとの連通を遮断し、収容穴は、一端にボディの外面に開口する開口部を有し他端に底部を有する非貫通孔であることを特徴とする。
【０００９】
第１の発明では、単一のスリーブにシート部が形成され、スリーブ内に一対のポペット弁が収容される。また、スリーブ及びポペット弁を収容する収容穴は、他端が底部として形成される非貫通孔である。このように、一対のポペット弁に対し単一のスリーブを有すると共に、収容穴の他端を封止するプラグ等を廃止することができるため、部品点数が削減される。
【００１０】
第２の発明は、バルブ機構が、収容穴の開口部を封止する単一のプラグをさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、プラグが、スリーブとは別体に形成されることを特徴とする。
【００１２】
第３の発明によれば、比較的強度が求められるスリーブと強度が求められないプラグとをそれぞれ適切な材質によって形成することができる。
【００１３】
第４の発明は、プラグが、スリーブと一体に形成されることを特徴とする。
【００１４】
第４の発明によれば、プラグとスリーブを一体に形成することで加工コストを低減することができる。
【００１５】
第５の発明は、バルブ機構は、それぞれポペット弁をシート部に向けて付勢する一対の付勢部材をさらに有することを特徴とする。
【００１６】
第５の発明では、シャトル弁が水平方向に対して傾いて設置される場合であっても、一対の付勢部材の付勢力によって、一対のポペット弁の閉弁時における重力に起因した作動性の低下を補うことができる。
【００１７】
第６の発明は、ポンプユニットであって、回転方向に応じて２つのポンプポートの一方から作動流体を吸い込んで他方から吐出するポンプと、第１から第５の発明のいずれか一つに記載のシャトル弁と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、シャトル弁及びポンプユニットが小型化される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るポンプユニットが適用されるシリンダ制御装置の油圧回路である。
【図２】本発明の実施形態に係るポンプユニットの断面図である。
【図３】図２におけるシャトル弁の部分拡大図である。
【図４】本発明の変形例に係るシャトル弁の部分拡大図である。
【図５】本発明の比較例に係るシャトル弁の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るポンプユニット１００について説明する。
【００２１】
ポンプユニット１００は、アクチュエータとしての油圧シリンダ１の駆動を制御するシリンダ制御装置１０に適用される。まず、図１を参照して、シリンダ制御装置１０の油圧回路について説明する。図１のうち点線で囲った範囲がポンプユニット１００である。
【００２２】
シリンダ制御装置１０は、動力源としてのモータ２と、モータ２の回転に伴って回転し、回転方向に応じて２つの第１及び第２ポンプポート３，４の一方から作動油（作動流体）を吸い込んで他方から吐出するポンプ５と、作動油が貯留されたタンク１１と、ポンプ５から供給される作動油によって伸縮し負荷を駆動する油圧シリンダ１と、油圧シリンダ１の反ピストン側室１ｂとポンプ５の第１ポンプポート３とを接続する第１給排通路６と、油圧シリンダ１のピストン側室１ａとポンプ５の第２ポンプポート４とを接続する第２給排通路７と、第１及び第２給排通路６，７にそれぞれ接続されるリリーフ弁８，９と、ポンプ５の第１及び第２ポンプポート３，４の一方から吐出される作動油によって駆動し、第１及び第２ポンプポート３，４の他方とタンク１１とが連通するように動作するシャトル弁４０と、を備える。
【００２３】
油圧シリンダ１は、シリンダチューブ１２と、シリンダチューブ１２内に摺動自在に挿入され、シリンダチューブ１２内をピストン側室１ａと反ピストン側室１ｂに区画するピストン１４と、一端がピストン１４に連結され他端がシリンダチューブ１２の外部へと突出するピストンロッド１３と、を備える片ロッド型シリンダである。
【００２４】
ポンプ５と片ロッド型の油圧シリンダ１とを図１に示すように閉回路で接続すると、油圧シリンダ１の伸長作動時と収縮作動時でシリンダチューブ１２の容積にピストンロッド１３の体積分だけ差が生じる。シャトル弁４０は、油圧シリンダ１の伸長作動時と収縮作動時でのシリンダチューブ１２の容積差を補償して、油圧シリンダ１を安定して伸縮作動させるためのものである。また、シャトル弁４０は、ポンプ５の高圧部から作動油がリークして閉回路中の作動油が減少したときに、タンク１１から閉回路中に作動油を補給して閉回路中の作動油の不足を防止する機能も有する。
【００２５】
なお、油圧シリンダ１は、片ロッド型シリンダに限られるものではなく、両ロッド型シリンダであってもよい。また、油圧シリンダ１に代えて、油圧モータを適用するようにしてもよい。
【００２６】
次に、図２を参照して、ポンプ５について説明する。
【００２７】
ポンプ５は、斜板型ピストンポンプである。ポンプ５は、モータ２に連結されるシャフト２０と、シャフト２０に連結されシャフト２０の回転に伴って回転するシリンダブロック２１と、シリンダブロック２１を収容すると共に軸受２４を介してシャフト２０を回転自在に支持するケース２２と、を備える。
【００２８】
シャフト２０はケース２２を挿通して設けられ、ケース２２から外部に突出する端部２０ａにモータ２が連結される。ケース２２における反モータ側の開口部は、後述するシャトル弁４０のボディ２３によって封止される。シャフト２０の反モータ側の端部は、ボディ２３に形成された凹部２３ａに挿入され、軸受２５を介して回転自在に支持される。
【００２９】
シリンダブロック２１には、一方の端面に開口部を有する複数のシリンダ２６がシャフト２０と平行に形成される。複数のシリンダ２６は、シリンダブロック２１の周方向に所定の間隔をもって形成される。シリンダ２６には、容積室２６ａを画成する円柱状のピストン２７が往復動自在に挿入される。ピストン２７の先端側はシリンダ２６の開口部から突出し、その先端部には球面座２７ａが形成される。
【００３０】
ポンプ５はさらに、ピストン２７の球面座２７ａを収容する収容部２９ａを有し球面座２７ａと回動自在に連結されるシュー２９と、シャフト２０の回転に伴ってシュー２９が摺接する斜板３０と、すべてのシュー２９を保持する環状のリテーナプレート３１と、リテーナプレート３１を軸方向に押圧するリテーナホルダ３２と、リテーナホルダ３２をリテーナプレート３１側に付勢するスプリング３３と、を備える。
【００３１】
斜板３０は、ケース２２の内壁に固定され、シャフト２０の軸に垂直な方向から傾斜した摺接面３０ａを有する。シュー２９の平板部２９ｂは、摺接面３０ａに対して面接触する。
【００３２】
ボディ２３には、シリンダブロック２１の基端面が摺接するバルブプレート３５が固定される。バルブプレート３５には、ボディ２３に形成された第１及び第２給排通路６，７に連通する第１及び第２ポンプポート３，４が形成される。
【００３３】
モータ２の動力によりシャフト２０が回転駆動され、シリンダブロック２１が回転すると、各シュー２９の平板部２９ｂが斜板３０に対して摺接し、各ピストン２７が斜板３０の傾斜角度に応じたストローク量でシリンダ２６内を往復動する。各ピストン２７の往復動により、各容積室２６ａの容積が増減する。
【００３４】
モータ２の駆動によりシリンダブロック２１が一方の方向に回転すると、容積が拡大する容積室２６ａに第２ポンプポート４を通じて作動油が吸い込まれ、容積が縮小する容積室２６ａから第１ポンプポート３を通じて作動油が吐出される。一方、シリンダブロック２１が他方の方向に回転すると、容積が拡大する容積室２６ａに第１ポンプポート３を通じて作動油が吸い込まれ、容積が縮小する容積室２６ａから第２ポンプポート４を通じて作動油が吐出される。このように、ポンプ５では、シリンダブロック２１の回転に伴って、作動油の吸込と吐出が連続的に行われる。また、シリンダブロック２１の回転方向に応じて、第１及び第２ポンプポート３，４の吸込と吐出が切り換わる。
【００３５】
次に、図２及び３を参照して、シャトル弁４０について説明する。
【００３６】
図２及び図３に示すように、シャトル弁４０は、ボディ２３と、ボディ２３に収装されるバルブ機構５０と、を備える。
【００３７】
ボディ２３には、第１給排通路６を通じて第１ポンプポート３と連通する第１導圧ポート４１と、第２給排通路７を通じて第２ポンプポート４と連通する第２導圧ポート４２と、が形成される。
【００３８】
ボディ２３には、ポンプ５の逆側にタンク１１が結合される（図２参照）。ボディ２３には、タンク１１に連通するタンクポート４３が形成される。
【００３９】
バルブ機構５０は、図３に示すように、ボディ２３に形成される収容穴４５に収容され筒状に形成される単一のスリーブ５１と、スリーブ５１内に設けられ、第１及び第２導圧ポート４１，４２とタンクポート４３との連通をそれぞれ切り換える一対のポペット弁としての第１ポペット６０及び第２ポペット６５と、第１ポペット６０と第２ポペット６５とを連結する連結部材としてのピン７０と、を備える。
【００４０】
スリーブ５１が収容される収容穴４５は、図３に示すように、一端（図３中左端）がボディ２３の外面に開口する開口部４５ａとして形成され、他端（図３中右端）には底部４５ｂが形成される非貫通孔である。収容穴４５には、第１導圧ポート４１、第２導圧ポート４２、及びタンクポート４３がそれぞれ開口する。収容穴４５の開口部４５ａは、収容穴４５の内周面に螺合するプラグ８０によって封止される。
【００４１】
スリーブ５１は、第１ポペット６０が摺動自在に挿入される第１ガイド部５２と、第２ポペット６５が摺動自在に挿入される第２ガイド部５３と、第１ガイド部５２及び第２ガイド部５３を接続する接続部５４と、を有する。
【００４２】
第１ガイド部５２の内周面と接続部５４の内周面との間には、第１ポペット６０が当接する第１シート部５５が形成される。第２ガイド部５３の内周面と接続部５４の内周面との間には、第２ポペット６５が当接する第２シート部５６が形成される。第１及び第２シート部５５，５６は、それぞれ第１及び第２ガイド部５２，５３から接続部５４に向かって次第に径が減少するテーパ状に形成される。
【００４３】
スリーブ５１の第１ガイド部５２及び第２ガイド部５３には、それぞれ内外周面を貫通する第１連通ポート５２ａ及び第２連通ポート５３ａが周方向に間隔を空けて複数形成される。また、接続部５４には、内外周面を貫通する第３連通ポート５４ａが周方向に間隔を空けて複数形成される。
【００４４】
第１連通ポート５２ａは、第１ガイド部５２と収容穴４５との間の環状隙間を通じて第１導圧ポート４１に連通する。第２連通ポート５３ａは、第２ガイド部５３と収容穴４５との間の環状隙間を通じて第２導圧ポート４２に連通する。また、第３連通ポート５４ａは、接続部５４と収容穴４５との間の環状隙間を通じてタンクポート４３に連通する。なお、図３ではそれぞれ２つの第１連通ポート５２ａ、第２連通ポート５３ａ、第３連通ポート５４ａを図示しているが、２つに限らず、１または３つ以上形成してもよい。
【００４５】
第１連通ポート５２ａと第３連通ポート５４ａとの間における接続部５４の外周面には、収容穴４５との間の隙間を封止するシール部材５７が設けられる。これにより、スリーブ５１の外周面と収容穴４５の内周面との間を通じた第１連通ポート５２ａと第３連通ポート５４ａとの連通が遮断される。また、第２連通ポート５３ａと第３連通ポート５４ａとの間における接続部５４の外周面には、収容穴４５との間の隙間を封止するシール部材５８が設けられる。これにより、スリーブ５１の外周面と収容穴４５の内周面との間を通じた第２連通ポート５３ａと第３連通ポート５４ａの連通が遮断される。
【００４６】
第１，第２ポペット６０，６５は、第１，第２シート部５５，５６に着座するポペット部６０ａ，６５ａと、スリーブ５１の内周面に摺動する外周面を有する摺動部６０ｂ，６５ｂと、をそれぞれ有する。
【００４７】
第１ポペット６０のポペット部６０ａが第１シート部５５に着座した状態では、第１導圧ポート４１とタンクポート４３との連通が遮断され、ポペット部６０ａが第１シート部５５から離間すると、第１導圧ポート４１とタンクポート４３とが連通する。第２ポペット６５のポペット部６５ａが第２シート部５６に着座した状態では、第２導圧ポート４２とタンクポート４３との連通が遮断され、ポペット部６５ａが第２シート部５６から離間すると、第２導圧ポート４２とタンクポート４３とが連通する。
【００４８】
第１ポペット６０及び第２ポペット６５には、その先端部に開口し、内周面が円形の穴部６１，６６が軸心上に延設される。第１ポペット６０及び第２ポペット６５は、先端部が互いに対向するように配置され、かつピン７０を介して同軸的に連結される。ピン７０は、円柱状の部材であり、その外径は穴部の内径と略等しい。ピン７０は、スリーブ５１に挿入され、両端部のそれぞれは、第１，第２ポペット６０，６５の穴部６１，６６に挿入される。
【００４９】
プラグ８０は、収容穴４５の内径よりも大きな外径を有しボディ２３に当接するヘッド部８１と、収容穴４５に挿入される円筒部８２と、を有する。プラグ８０は、円筒部８２の外周面に形成されたおねじ８３を、収容穴４５に形成されためねじ４５ｄに螺合することによってボディ２３に締結される。円筒部８２と収容穴４５との間には、作動油の漏れを防止するシール部材８４が設けられる。このようにして、収容穴４５の開口部４５ａがプラグ８０によって封止される。
【００５０】
プラグ８０の円筒部８２内には、スリーブ５１の端部が収容される大径穴８２ａと、大径穴８２ａの底面８２ｃに形成され大径穴８２ａの内径よりも小さい内径を有する小径凹部８２ｂと、が形成される。大径穴８２ａの底面８２ｃは、一部がスリーブ５１の一端面に対向するように形成される。
【００５１】
スリーブ５１は、プラグ８０の大径穴８２ａの底面８２ｃと収容穴４５の底部４５ｂとの間にわずかに隙間をもって配置される。つまり、スリーブ５１は、プラグ８０の締結力によって収容穴４５の底部４５ｂに押し付けられるものではない。
【００５２】
スリーブ５１には第１，第２シート部５５，５６が形成されるため、スリーブ５１は強度の高い材料、具体的には鉄鋼材料にて形成される。一方、プラグ８０は、開口部４５ａを封止するものであればよく、第１，第２ポペット６０，６５が接触するものではないため、高い強度が要求されない。よって、プラグ８０は、例えばアルミニウム合金にて形成される。このように、スリーブ５１とプラグ８０とを別体として形成することにより、それぞれを最適な材質にて形成することができる。
【００５３】
バルブ機構５０は、それぞれ第１ポペット６０及び第２ポペット６５の背面に形成されポンプ５からの作動油が導かれる一対の背圧室としての第１背圧室４６及び第２背圧室４７と、それぞれ第１ポペット６０及び第２ポペット６５を第１シート部５５及び第２シート部５６に向けて付勢する一対の付勢部材としての第１ポペットスプリング８５及び第２ポペットスプリング８６と、をさらに備える。
【００５４】
第１背圧室４６は、第１ポペット６０の基端面とプラグ８０に形成される小径凹部８２ｂとの間に区画される。第２背圧室４７は、第２ポペット６５の基端面と収容穴４５の底部４５ｂに形成される凹部４５ｃとの間に区画される。
【００５５】
第１ポペットスプリング８５は、第１ポペット６０の基端面とプラグ８０の小径凹部８２ｂとの間に圧縮状態で設けられる。第１ポペットスプリング８５の一端は、第１ポペット６０の基端面に形成されるばね収容凹部６０ｃに収容される。第２ポペットスプリング８６は、第２ポペット６５の基端面と収容穴４５の凹部４５ｃとの間に圧縮状態で設けられる。第２ポペットスプリング８６の一端は、第２ポペット６５の基端面に形成されるばね収容凹部６５ｃに収容される。このように、第１及び第２ポペット６０，６５は、一対のスプリングによって支持される。
【００５６】
スリーブ５１の第１ガイド部５２の外周面とプラグ８０の円筒部８２の内周面との間には、第１導圧ポート４１から第１背圧室４６へ作動油を導く第１導圧通路４８が形成される。また、スリーブ５１の第２ガイド部５３の外周面と収容穴４５の内周面との間には、第２導圧ポート４２から第２背圧室４７へ作動油を導く第２導圧通路４９が形成される。
【００５７】
スリーブ５１の端面には、それぞれ径方向に延びる第１及び第２スリット５２ｂ，５３ｂが形成される。プラグ８０に対向する端面に第１スリット５２ｂが形成されることによって、スリーブ５１の端面がプラグ８０の大径穴８２ａの底面８２ｃに当接した場合であっても、第１スリット５２ｂを通じて第１導圧通路４８と第１背圧室４６とが連通する。これにより、第１スリット５２ｂを通じて作動油が第１導圧通路４８から第１背圧室４６へと導かれる。同様に、収容穴４５の底部４５ｂに対向するスリーブ５１の端面に第２スリット５３ｂが形成されることによって、スリーブ５１が収容穴４５の底部４５ｂに当接した場合であっても、第２スリット５３ｂを通じて第２導圧通路４９と第２背圧室４７とが連通する。これにより、第２スリット５３ｂを通じて作動油が第２導圧通路４９から第２背圧室４７へと導かれる。
【００５８】
次に、シャトル弁４０の動作について説明する。
【００５９】
モータ２の駆動によりシリンダブロック２１が一方の方向に回転すると、ポンプ５は第２給排通路７から第２ポンプポート４を通じて作動油を吸い込み、ポンプ５の第１ポンプポート３から吐出された作動油は第１給排通路６を通じて油圧シリンダ１の反ピストン側室１ｂに供給される。これにより、油圧シリンダ１は伸長作動する。
【００６０】
このようにして油圧シリンダ１が伸長作動する際には、第１ポンプポート３に連通する第１導圧ポート４１にはポンプ５の吐出圧が導かれ、第２ポンプポート４に連通する第２導圧ポート４２にはポンプ５の吸込圧が導かれることになる。ポンプ５から第１導圧ポート４１に導かれた作動油は、第１導圧通路４８を通じて第１背圧室４６に導かれる。一方、第２背圧室４７には第２導圧ポート４２を通じてポンプ５の吸込圧が導かれる。これにより、第１ポペット６０は前進して第１シート部５５に着座すると共に、第２ポペット６５はピン７０に押されて後退して第２シート部５６から離間する。このため、第１導圧ポート４１とタンクポート４３との連通が遮断され、第２導圧ポート４２とタンクポート４３とが連通する。
【００６１】
第２導圧ポート４２とタンクポート４３とが連通することによって、ポンプ５は第２導圧ポート４２とタンクポート４３を通じてタンク１１から作動油を吸い込むことが可能となる。また、第１導圧ポート４１とタンクポート４３との連通が遮断されることによって、ポンプ５の第１ポンプポート３から吐出された作動油が第１導圧ポート４１からタンク１１へ排出されることはない。
【００６２】
モータ２の駆動によりシリンダブロック２１が他方の方向に回転し、油圧シリンダ１が収縮作動すると、ポンプ５から第２導圧ポート４２に導かれた作動油は、第２導圧通路４９を通じて第２背圧室４７に導かれる。一方、第１背圧室４６には第１導圧ポート４１を通じてポンプ５の吸込圧が導かれる。これにより、第２ポペット６５は前進して第２シート部５６に着座すると共に、第１ポペット６０はピン７０に押されて後退して第１シート部５５から離間するため、第２導圧ポート４２とタンクポート４３との連通が遮断され、第１導圧ポート４１とタンクポート４３とが連通する。
【００６３】
このように、バルブ機構５０は、ポンプ５の第１及び第２ポンプポート３，４の一方から吐出される作動油によって駆動して、タンク１１と第１及び第２ポンプポート３，４の一方との連通を遮断し他方とタンク１１とが連通するように連動して動作する。これにより、油圧シリンダ１の伸長作動時と収縮作動時でのシリンダチューブ１２の容積差を補償して、油圧シリンダ１を安定して伸縮作動させる。
【００６４】
また、第１，第２ポペット６０，６５の中心軸が水平方向に対して傾斜するようにシャトル弁４０が使用される場合には、鉛直方向の下方側にあるポペットは、閉弁時に重力に抗して移動しなければならず、作動性が低下する。閉弁時の作動性が低下することにより、ポンプ５の吐出圧がタンク１１へ抜けるおそれがある。
【００６５】
これに対し、第１，第２ポペット６０，６５が第１，第２ポペットスプリング８５，８６によって支持されることにより、第１，第２ポペット６０，６５は、第１，第２ポペットスプリング８５，８６の付勢力によって支えられるため、速やかに閉弁方向へ移動することができる。よって、シャトル弁４０が水平方向に傾斜して設けられる場合であっても、第１，第２ポペット６０，６５を安定して作動させることができる。
【００６６】
ここで、本発明の理解を容易にするために、図５を参照して、本発明の比較例に係るシャトル弁１４０について説明する。なお、本実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
比較例に係るシャトル弁１４０は、収容穴１４５がボディ２３を貫通する貫通孔として形成され、それぞれ第１，第２ポペット６０，６５が挿入される一対のスリーブ１５１，１５５を有する。シャトル弁１４０における収容穴１４５は、２つの開口部１４５ａ，１４５ｂを有し、バルブ機構１５０は、収容穴１４５の開口部１４５ａ，１４５ｂをそれぞれ封止する２つのプラグ８０を備える。比較例に係るシャトル弁１４０は、このような点において、本実施形態に係るシャトル弁４０と相違する。
【００６８】
収容穴４５の２つの開口部１４５ａ、１４５ｂを封止するプラグ８０は、それぞれ収容穴１４５のめねじ１４５ｄに螺合することによりボディ２３に取り付けられる。ねじ締結においては、ねじ径に応じて適切な締結長さを確保する必要がある。よって、シャトル弁１４０においては、２つのプラグ８０のねじ締結における締結長さを確保するために、その分収容穴１４５の軸方向長さを長くしなければならず、ボディ２３の大型化を招く。
【００６９】
また、シャトル弁１４０におけるボディ２３には、それぞれ一対のスリーブ１５１，１５５が当接しスリーブ１５１，１５５を位置決めする環状のテーパ面１２３ａ，１２３ｂが形成される。スリーブ１５１，１５５は、一対のプラグ８０をボディ２３にねじ締結する締め付け力によって一対のテーパ面１２３ａ，１２３ｂに対して押し付けられる。これにより、一対のスリーブ１５１，１５５の外周面と収容穴１４５の内周面との間を通じたタンクポート４３と第１導圧ポート４１及び第２導圧ポート４２との間の連通が遮断される。このように、シャトル弁１４０では、一対のスリーブ１５１，１５５の外周面にシール部材５７，５８は設けられず、一対のスリーブ１５１，１５５がボディ２３に押し付けられてメタルシールされる。よって、シャトル弁１４０では、メタルシールによって一対のスリーブ１５１，１５５やボディ２３が削られて、コンタミが発生するおそれがある。
【００７０】
また、収容穴１４５は、開口部１４５ａ，１４５ｂからテーパ面１２３ａ，１２３ｂに向けて径が減少する形状である。このような場合、一般的には、ドリル等により下穴を加工した後、開口部１４５ａ，１４５ｂから工具を挿入して下穴の内周面を加工することで、収容穴１４５が形成される。シャトル弁１４０における収容穴１４５の形状では、開口部１４５ａ，１４５ｂのいずれか一方から工具を挿入し収容穴１４５の全体を一括に加工することは困難である。よって、まず一方の開口部１４５ａから工具を挿入して一方のテーパ面１２３ａを含む収容穴１４５の片側を形成し、一度ボディ２３のチャックを解除してボディ２３を反転させた上で、他方の開口部１４５ｂから工具を挿入して他方のテーパ面１２３ｂを含む収容穴１４５の反対側を形成する必要がある。また、シャトル弁１４０では、２つの開口部１４５ａ，１４５ｂを封止する２つのプラグ８０が設けられるため、収容穴１４５に２か所のねじ加工を必要とする。このようにシャトル弁１４０では、収容穴１４５を形成するための加工工数が増加する。また、収容穴１４５の片側を加工した後、一度チャックを解除して反対側を加工するために、収容穴１４５の片側とその反対側とで中心がずれて、収容穴１４５の同軸度が低下するおそれもある。
【００７１】
さらに、シャトル弁１４０では、一方の開口部１４５ａから一方のスリーブ１５１及び第１ポペット６０を挿入し、第１ポペット６０と第２ポペット６５がピン７０によって連結されるように他方の開口部１４５ｂからピン７０、第２ポペット６５、及びスリーブ１５５を挿入するようにして組み立てられる。このように、シャトル弁１４０は、組み立て時においても、工数の増加を招く。また、収容穴１４５内において第１ポペット６０と第２ポペット６５とを連結させなければならないため、組立性もよくない。
【００７２】
これに対し、本実施形態に係るシャトル弁４０では、収容穴４５は、底部４５ｂを有する非貫通孔であり、単一の開口部４５ａを有するものである。また、シャトル弁４０は、単一のスリーブ５１を有するものであり、スリーブ５１は、プラグ８０と収容穴４５の底部４５ｂとの間に設けられる。言い換えれば、第１ポペット６０及び第２ポペット６５は、共通のスリーブ５１に挿入される。このため、シャトル弁４０では、比較例に係るシャトル弁１４０と比べ、プラグ８０を１つ廃止することができ、収容穴４５の一端へのねじ加工も不要となる。以上から、部品点数が削減される共に、収容穴４５の一方のねじ部が不要となるため、小型化することができる。
【００７３】
また、スリーブ５１は、プラグ８０と収容穴４５の底部４５ｂとの間に隙間を持って設けられ、スリーブ５１の外周にはシール部材５７、５８が設けられる。このように、シャトル弁４０では、メタルシールされる箇所がないため、コンタミの発生のおそれもない。
【００７４】
また、スリーブ５１は、プラグ８０と底部４５ｂとの間に設けられるため、スリーブ５１を位置決めするテーパ面１２３ａ，１２３ｂを収容穴４５に形成する必要がない。よって、開口部４５ａから工具を挿入して、一度の加工によって収容穴４５をボディ２３に形成することができる。このように、チャックを解除しボディ２３を反転させて収容穴４５を加工する必要がないため、加工工数が低減されると共に収容穴４５の同軸度が確保される。
【００７５】
また、シャトル弁４０では、予めスリーブ５１に第１ポペット６０及び第２ポペット６５とピン７０とを収容してこれらを連結し、スリーブ５１、第１ポペット６０、及び第２ポペット６５の組み立て品を開口部４５ａから収容穴４５に挿入することでシャトル弁４０を組み立てることができる。このため、組み立て時の工数が低減されると共に、収容穴４５内で第１ポペット６０及び第２ポペット６５を連結させる必要がないため、組み立て性も向上する。
【００７６】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
【００７７】
上記実施形態では、スリーブ５１とプラグ８０とは、別体として形成される。これに対し、シャトル弁４０が使用されるポンプ５の吐出圧が低い場合など、スリーブ５１に高い強度が求められないような場合には、図４に示すように収容穴４５の開口部４５ａを封止するプラグ８０をスリーブ５１と一体として形成してもよい。具体的には、収容穴４５の開口部４５ａを封止するプラグとしてのプラグ部８０ａが第１ガイド部５２に接続するようにスリーブ５１に形成され、第１ガイド部５２は収容穴４５に螺合される。プラグ部８０ａには、第１ポペット６０を第１ガイド部５２内に収容するための組み立て穴８０ｂが形成される。組み立て穴８０ｂは、第１ポペット６０の収容後にキャップ８０ｃにより封止される。キャップ８０ｃは、ねじ締結や溶接によりプラグ部８０ａに固定される。また、第１ガイド部５２には、キャップ８０ｃと第１ポペット６０の間に画成される第１背圧室４６に第１導圧ポート４１からの作動油を導く連通路４８ａが形成される。このようにスリーブ５１とプラグ８０とを一体に形成することにより、２つを別々に形成する場合と比較して、加工工数が低減される。
【００７８】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００７９】
シャトル弁４０では、単一のスリーブ５１に第１シート部５５及び第２シート部５６が形成され、スリーブ５１内に第１ポペット６０及び第２ポペット６５が収容される。また、スリーブ５１、第１ポペット６０、及び第２ポペット６５を収容する収容穴４５は、一端が開口部４５ａとして形成され他端が底部４５ｂとして形成される非貫通孔である。このように、第１ポペット６０及び第２ポペット６５に対し単一のスリーブ５１を有すると共に、収容穴４５の他端を封止するプラグ等を廃止することができるため、部品点数が削減されると共に収容穴４５の他端のねじ部が不要となる。したがって、シャトル弁４０及びポンプユニット１００が小型化される。
【００８０】
また、スリーブ５１は、プラグ８０と底部４５ｂとの間に設けられるため、スリーブ５１を位置決めするテーパ面１２３ａ，１２３ｂを収容穴４５に形成する必要がない。よって、開口部４５ａから工具を挿入して、一度の加工によって収容穴４５をボディ２３に形成することができる。したがって、加工工数が低減されると共に収容穴４５の同軸度が確保される。
【００８１】
また、シャトル弁４０では、予めスリーブ５１に第１，第２ポペット６０，６５とピン７０とを収容して連結し、これらを開口部４５ａから収容穴４５に挿入することでシャトル弁４０を組み立てることができる。このため、組み立て時の工数が低減されると共に、収容穴４５内で第１ポペット６０と第２ポペット６５とを連結させる必要がないため、組み立て性も向上する。
【００８２】
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
【００８３】
回転方向に応じて２つのポンプポート３，４の一方から作動油を吸い込んで他方から吐出するポンプ５に設けられるシャトル弁４０は、２つのポンプポート３，４にそれぞれ連通する第１導圧ポート４１及び第２導圧ポート４２と作動油が貯留されたタンク１１に連通するタンクポート４３とが形成されたボディ２３と、ボディ２３に収装され、第１導圧ポート４１及び第２導圧ポート４２の一方を通じてポンプ５から導かれる作動油によって駆動して、第１導圧ポート４１及び第２導圧ポート４２の一方とタンクポート４３との連通を遮断すると共に他方とタンクポート４３とを連通するように連動して動作するバルブ機構５０と、を備え、バルブ機構５０は、ボディ２３に形成される収容穴４５に収容される単一のスリーブ５１と、スリーブ５１内に摺動自在に挿入され、第１導圧ポート４１及び第２導圧ポート４２とタンクポート４３との連通をそれぞれ切り換える第１ポペット６０及び第２ポペット６５と、第１ポペット６０及び第２ポペット６５を連結するピン７０と、を備え、スリーブ５１には、第１ポペット６０及び第２ポペット６５がそれぞれ着座する第１シート部５５及び第２シート部５６が形成され、第１ポペット６０及び第２ポペット６５は、互いに対向するように配置され、それぞれ第１シート部５５及び第２シート部５６に着座した状態で第１導圧ポート４１及び第２導圧ポート４２とタンクポート４３との連通を遮断し、収容穴４５は、一端にボディ２３の外面に開口する開口部４５ａを有し他端に底部４５ｂを有する非貫通孔である。
【００８４】
この構成では、単一のスリーブ５１に第１シート部５５及び第２シート部５６が形成され、スリーブ５１内に第１ポペット６０及び第２ポペット６５が収容される。また、スリーブ５１、第１ポペット６０、及び第２ポペット６５を収容する収容穴４５は、他端が底部４５ｂとして形成される非貫通孔である。このように、第１ポペット６０及び第２ポペット６５に対し単一のスリーブ５１を有すると共に、収容穴４５の他端を封止するプラグ等を廃止することができるため、部品点数が削減される。したがって、シャトル弁４０及びポンプユニット１００が小型化される。
【００８５】
また、シャトル弁４０では、バルブ機構５０は、収容穴４５の開口部４５ａを封止する単一のプラグ８０をさらに備える。
【００８６】
また、シャトル弁４０では、プラグ８０は、スリーブ５１とは別体に形成される。
【００８７】
この構成によれば、比較的強度が求められるスリーブ５１と強度が求められないプラグ８０とをそれぞれ適切な材質によって形成することができる。
【００８８】
また、シャトル弁４０では、プラグ８０は、スリーブ５１と一体に形成されてもよい。
【００８９】
この構成によれば、スリーブ５１に比較的高い強度が求められない場合には、プラグ８０と一体に形成することで加工コストを低減することができる。
【００９０】
また、シャトル弁４０では、バルブ機構５０は、それぞれ第１ポペット６０及び第２ポペット６５を第１シート部５５及び第２シート部５６に向けて付勢する第１ポペットスプリング８５及び第２ポペットスプリング８６をさらに有する。
【００９１】
この構成では、シャトル弁４０が水平方向に対して傾いて設置される場合であっても、第１ポペットスプリング８５及び第２ポペットスプリング８６の付勢力によって、閉弁時における重力に起因した第１ポペット６０及び第２ポペット６５の作動性の低下を補うことができる。
【００９２】
また、ポンプユニット１００は、回転方向に応じて２つのポンプポート３，４の一方から作動油を吸い込んで他方から吐出するポンプ５と、上記のシャトル弁４０と、を備える。
【００９３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００９４】
３…第１ポンプポート（ポンプポート）、４…第２ポンプポート（ポンプポート）、５…ポンプ、１１…タンク、２３…ボディ、４０…シャトル弁、４１…第１導圧ポート（導圧ポート）、４２…第２導圧ポート（導圧ポート）、４３…タンクポート、４５…収容穴、４５ａ…開口部、４５ｂ…底部、４６…第１背圧室（背圧室）、４７…第２背圧室（背圧室）、５０…バルブ機構、５１…スリーブ、５５…第１シート部（シート部）、５６…第２シート部（シート部）、６０…第１ポペット（ポペット弁）、６０…第２ポペット（ポペット弁）、７０…ピン（連結部材）、８０…プラグ、８０ａ…プラグ部（プラグ）、８５…第１ポペットスプリング（付勢部材）、８６…第２ポペットスプリング（付勢部材）、１００…ポンプユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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