(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ本体のスプール穴に摺動自在に組み込んだスプールの両端をパイロット室に臨ませるとともに、その一方のパイロット室に臨ませたスプールにガイドロッドを連結し、このガイドロッドに左右共用のセンタリングスプリングを設け、さらにこのガイドロッドの外側に補助ロッドを設け、この補助ロッドにサブスプリングを設ける一方、他方のパイロット室にもサブスプリングを設け、スプールが中立位置から左右いずれかに移動するとき、スプールの推力に対して、センタリングスプリングのバネ力が反力となり、さらにパイロット圧を上昇させたとき、スプールの推力に対して、センタリングスプリングおよびサブスプリングの合成バネ力が反力となる構成にした切換弁において、他方のパイロット室側に臨ませたスプール端にキャップをかぶせ、このキャップに補助ロッドを連結するとともにこの補助ロッドにサブスプリングを設けたことを特徴とする切換弁。
【請求項２】
他方のパイロット室側に臨ませたスプール端にキャップを摺動自在にかぶせ、このキャップとスプール端との対向部間に、パイロット圧源に接続したパイロット室を形成する一方、このキャップには補助ロッドを連結するとともに、この補助ロッドにサブスプリングを設けた請求項１記載の切換弁。
【請求項３】
キャップに小径部を突出させ、スプール穴の端部には、上記小径部が出入する大径部を形成した請求項１または２記載の切換弁。
【請求項４】
キャップ先端に小径部を形成し、この小径部を、スプール穴端面に形成した大径部に出入可能にするとともに、これら小径部と大径部、およびキャップとカバーとの間にクリアランスを形成し、これらクリアランスを介してパイロット室をパイロット圧源に接続した請求項１〜３のいずれか１に記載の切換弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、中立位置を含めて５あるいは６つのポジションで切り換え可能な切換弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の切換弁として、本出願人は図３に示す具体例をすでに出願しているが、その詳細は次のとおりである。
バルブ本体１には、一対のアクチュエータポートＡ、Ｂを形成し、アクチュエータポートＡをシリンダＣのボトム側室Ｃ2に接続し、アクチュエータポートＢをシリンダＣのロッド側室Ｃ1に接続している。また、バルブ本体１の中央付近には、ポンプからの吐出流体を導く流入通路２ａ、２ａと、この導かれた流体をタンクあるいは図示していない他のバルブ側に導く中立流路２ｂとを形成するとともに、上記流入通路２ａ、２ａに連通するパラレル通路３８と、このパラレル通路３８にチェック弁３９を介して連通する供給通路３４とを形成している。さらに、バルブ本体１には、タンクに連通するタンク通路３を形成している。
また、このバルブ本体１には、スプール穴４を形成し、このスプール穴４にスプール５を摺動自在に組み込んでいる。
【０００３】
上記スプール５には、その両側に第１、２環状溝Ｌ1、Ｌ2 を形成している。この第１、２環状溝Ｌ1、Ｌ2は、スプール５が図示の中立位置にあるとき、アクチュエータポートＡ、Ｂに一致する。そして、スプール５が左右いずれかに移動したとき、アクチュエータポートＡ、Ｂが、第１、２環状溝Ｌ1、Ｌ2を介して、供給通路３４またはタンク通路３のいずれかに連通する。
【０００４】
なお、上記第２環状溝Ｌ2の外方には、第３環状溝Ｌ3を形成しているが、この第３環状溝Ｌ3は、スプール５を図面左方向に大きく動かしたときに、シリンダＣのロッド側室Ｃ1およびボトム側室Ｃ2の両方をタンク通路３に連通させる場合に利用する。すなわち、スプール５を図示の状態から左方向に大きく動かすと、一方のアクチュエータポートＡが第１環状溝Ｌ1を介してタンク通路３に連通するとともに、他方のアクチュエータポートＢも第３環状溝Ｌ3を介してタンク通路３に連通する。このように両アクチュエータポートＡ、Ｂの両方をタンク通路３に連通させる場合としては、例えばシリンダＣの負荷を自重で落下させるときなどが考えられる。シリンダＣの負荷を自重などで降下させるときには、そのシリンダＣの一方の室の作動油をタンクに排出するが、他方の室にはタンクから作動油を吸い込まなければならない。したがって、ロッド側室Ｃ1もボトム側室Ｃ2もタンク通路３に連通させることになる。
【０００５】
上記のようにしたスプール５には、さらにその中央部分に、第４、５環状溝Ｌ4、Ｌ5を形成している。これら第４、５環状溝Ｌ4、Ｌ5は、流入通路２ａを中立流路２ｂに連通させたり、その連通を遮断したりするものである。すなわち、スプール５が図示の中立位置にあるときには、流入通路２ａを中立流路２ｂに連通させる。また、スプール５を左右いずれかに切り換えることによって、流入通路２ａと中立流路２ｂとの連通を遮断して、この流入通路２ａに供給された作動油を、パラレル通路３８およびチェック弁３９を介して、供給通路３４に導く。
【０００６】
上記バルブ本体１の両側には、上記スプール穴４の両端をふさぐカバー６、７を組み付け、これらカバー６、７内をパイロット室８、９としている。
そして、一方のパイロット室８に臨ませたスプール５の端面には、ガイドロッド１０を連結するとともに、このガイドロッド１０に一対のバネ受け１１、１２を摺動自在に設けている。また、これら両バネ受け１１、１２間には、センタリングスプリング１３を設けている。
【０００７】
上記一方のバネ受け１１は、センタリングスプリング１３が最伸長の状態にあるとき、ガイドロッド１０の先端に形成したフランジ状のストッパー１４とカバー６に形成した段差部１５との両方に接触する。また、このとき他方のバネ受け１２は、スプール５に形成した段差部１６とバルブ本体１の壁面との両方に接触する。このようにバネ受け１１、１２の両方が、ストッパー１４と段差部１５、段差部１６とバルブ本体１の壁面とのそれぞれに同時に接触しているということは、センタリングスプリング１３が最伸長の状態を維持していることになる。このようにしてセンタリングスプリング１３が最伸長状態にあるとき、スプール５は図示の中立位置に保たれる。そして、このセンタリングスプリング１３は、スプール５が左右いずれに移動するときにもバネ力を発揮するもので、左右共用のものである。
【０００８】
さらに、上記ガイドロッド１０の先端には、補助ロッド１７を連結している。この補助ロッド１７には、バネ受け１８を摺動自在にはめるとともに、その先端にはフランジからなるストッパー１９を形成している。そして、このバネ受け１８と前記したストッパー１４との間には、サブスプリング２０を介在させている。また、上記バネ受け１８は、カバー６内を軸方向に移動可能になっているが、カバー６内に形成した段差部２１によって、図中左方向への所定量以上の移動を規制されている。言い換えれば、段差部２１を、バネ受け１８の移動軌跡内に出っ張らせている。
ただ、上記のように段差部２１でバネ受け１８の移動が規制されているが、補助ロッド１７自体は、カバー６の底部２２に当たるまでストロークが可能になるようにしている。
【０００９】
他方のパイロット室９に臨ませたスプール５の端部にも、補助ロッド２４を連結している。上記補助ロッド２４には、一対のバネ受け２３、２６を摺動自在に設けている。また、補助ロッド２４の先端には、ストッパー２５を形成し、上記バネ受け２６が抜けないようにしている。そして、バネ受け２３、２６間には、サブスプリング２７を介在させている。なお、図中符号３１は段差部で、スプール５と補助ロッド２４との太さの違いによって形成されるものである。
また、上記パイロット室９内にも段差部３０を形成しているが、一方のカバー６側の段差部２１の場合と同様に、この段差部３０によってバネ受け２６の軸方向の移動を規制している。
なお、図中符号２８、２９は比例電磁弁で、パイロット通路３２、３３を経由してパイロット室８、９に導くパイロット圧を制御するためのものである。
【００１０】
次に、この従来の切換弁の作用を説明する。
いま、パイロット室９にパイロット圧を導いたとする。そして、このときのパイロット圧によるスプール５の推力が、センタリングスプリング１３のバネ力に打ち勝てば、スプール５がそのバネ力に抗して図面左方向に移動する。スプール５がこのように移動すると、先ず、バネ受け１８が段差部２１に当たる。バネ受け１８が段差部２１に当たった段階で、スプール５の移動に抗するバネ力は、センタリングスプリング１３とサブスプリング２０とを合成したものとなる。
このときパイロット室９に導いたパイロット圧を、比例電磁弁２９で制御して、両スプリング１３、２０の合成バネ力よりも弱くしておけば、スプール５はバネ受け１８を段差部２１に当てた位置で停止する。この停止位置が第１段階の切り換え位置となる。
【００１１】
この第１段階の切り換え位置では、第２環状溝Ｌ2に連通するノッチ３６ａが供給通路３４に開口する。したがって、供給通路３４はノッチ３６ａおよび第２環状溝Ｌ2を介してアクチュエータポートＢに連通する。このときアクチュエータポートＡ側も、第１環状溝Ｌ1に連通するノッチ３５ａがタンク通路３に開口するので、アクチュエータポートＡが、第１環状溝Ｌ1およびノッチ３５ａを介してタンク通路３に連通する。
したがって、この第１段階の切り換え位置では、アクチュエータを微少動作させるいわゆるインチング制御状態となる。
【００１２】
比例電磁弁２９でパイロット圧をさらに上げて、スプール５の推力を、センタリングスプリング１３とサブスプリング２０の合成バネ力に打ち勝つようにすれば、スプール５は上記の状態から、両スプリング１３、２０に抗してさらに左方向に移動し、そのストッパー１９をカバー６の底部２２に突き当てる。このようにストッパー１９が底部２２に突き当たった状態が、第２段階の切り換え位置ということになる。
この第２段階の切り換え位置では、第２環状溝Ｌ2がアクチュエータポートＢと供給通路３４とに対して全開状態になるととともに、第１環状溝Ｌ1もアクチュエータポートＡとタンク通路３に対して全開状態を維持する。
【００１３】
なお、この第２段階の切り換え位置がスプール５の移動の限界であるが、カバー６を図面よりも長くして、補助ロッドをもう一段階増やすようにすれば、スプール５をさらに左方向に移動できる。この場合には、前記したように第３環状溝Ｌ3を介してアクチュエータポートＢとタンク通路３とを連通させられるので、シリンダＣの負荷を自重などで降下させることができる。
また、上記のように負荷を自重で降下させる場合だけでなく、例えば、ローダーなどのバケットをフリーな状態にして地面に接触させ、そのバケットの重さだけで地均しするようなときにも使える。
いずれにしても、構造的には、第３段階の切り換え位置を設けることは可能なことである。ただし、この場合には、パイロット室９に導くパイロット圧も、３段階制御をしなければならないこと当然である。
【００１４】
また、図示の中立状態から、パイロット室８に、比例電磁弁２８で制御されたパイロット圧を導いた場合には、スプール５の左方向の移動のときとまったく同じ原理で、スプール５が図面右方向に移動する。すなわち、その第１段階の切り換え位置では、センタリングスプリング１３に抗して移動したスプール５が段差部３０に当たった状態を保持する。この第１段階の切り換え位置は、インチング制御用であることも前記と同様である。なお、図中符号３５ｂは第１環状溝Ｌ1に連通するノッチ、３６ｂは第２環状溝Ｌ2に連通するノッチである。
そして、そのパイロット圧をさらに高くすれば、センタリングスプリング１３とサブスプリング２７とをたわませながらストッパー２５がカバー７の底部３７に突き当たって第２段階の切り換え位置を保つ。
【００１５】
また、このようにした切換弁を組み立てるときには、バネ受け１１、１２やセンタリングスプリング１３を組み付けたガイドロッド１０をスプール５の一端に予め連結するとともに、このガイドロッド１０にも、バネ受け１８やサブスプリング２０を組み付けた補助ロッド１７を予め連結しておく。ただし、反対側のスプール５の端部には、何も組み付けずにおく。
このようにしたスプール５は、センタリングスプリング１３を組み付けた側とは反対側を先頭にしてスプール穴４に通し、その挿入方向先端をバルブ本体１から突出させる。そして、この突出端に、バネ受け２３、２６やサブスプリング２７を組み付けた補助ロッド２４を連結する。
【００１６】
上記のように補助ロッド２４側を最初からスプール５に組み付けておかないのは、バネ受け２３、２６などの外径を、スプール穴４の内径よりも大きくしなければならないことが多いからである。その主な理由は、補助ロッド２４を強度維持の観点からそれほど細くできないということである。補助ロッド２４が太くなれば、それにともなってサブスプリング２７のコイル形も大きくなる。当然のこととして、サブスプリング２７を受けるバネ受け２３、２６も大きくならざるをえず、その結果、ほとんどの場合にバネ受け２３、２６の外径がスプール穴４の内径よりも大きくなってしまうのが、現状であった。
このようにバネ受け２３、２６の外径がスプール穴４の内径よりも大きければ、それを装着したままスプール６をスプール穴４に通せないことは明らかである。
したがって、上記したように補助ロッド２４側は、それを予め組み付けないようにしていた。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにした従来の切換弁では、補助ロッド２４側をスプール５に連結する作業が難しくなるという問題があった。なぜなら、バネ受け２３は、補助ロッド２４をスプール５に連結したときにできる段差部３１で止められるので、補助ロッド２４を連結するまでは、組み付け作業者がこのバネ受け２３を押さえていなければならないからである。言い換えれば、サブスプリング２７のバネ力に抗してバネ受け２３を押さえながら、補助ロッド２４を連結する作業をしなければならないので、その連結作業が非常に難しいものとなる。そのために、組み付け作業能率が悪くなっていた。
この発明の目的は、スプール穴に挿入したスプールの挿入方向先端側に設ける補助ロッドなどを組み付けやすくした切換弁を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、バルブ本体のスプール穴に摺動自在に組み込んだスプールの両端をパイロット室に臨ませるとともに、その一方のパイロット室に臨ませたスプールにガイドロッドを連結し、このガイドロッドに左右共用のセンタリングスプリングを設け、さらにこのガイドロッドの外側に補助ロッドを設け、この補助ロッドにサブスプリングを設ける一方、他方のパイロット室にもサブスプリングを設け、スプールが中立位置から左右いずれかに移動するとき、先ずセンタリングスプリングをたわませ、そのセンタリングスプリングのバネ力とパイロット圧の作用力とがバランスする位置でスプールが停止し、さらにパイロット圧を上昇させたとき、スプールの推力に対して、センタリングスプリングおよびサブスプリングの合成バネ力が反力となる構成にした切換弁を前提にする。
【００１９】
そして、第１の発明は、他方のパイロット室側に臨ませたスプール端にキャップをかぶせ、このキャップとスプール端との対向部間にパイロット室を形成し、このパイロット室をパイロット圧源に接続する一方、このキャップには補助ロッドを連結するとともに、この補助ロッドにサブスプリングを設けた点に特徴を有する。
第２の発明は、他方のパイロット室側に臨ませたスプール端にキャップを摺動自在にかぶせ、このキャップとスプール端との対向部間に、パイロット圧源に接続したパイロット室を形成する一方、このキャップには補助ロッドを連結するとともに、この補助ロッドにサブスプリングを設けた点に特徴を有する。
第３の発明は、キャップに小径部を突出させ、スプール穴の端部には、上記小径部が出入する大径部を形成した点に特徴を有する。
第４の発明は、キャップ先端に小径部を形成し、この小径部を、スプール穴端面に形成した大径部に出入可能にするとともに、これら小径部と大径部、およびキャップとカバーとの間にクリアランスを形成し、これらクリアランスを介してパイロット室をパイロット圧源に接続した点に特徴を有する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１に示した実施例は、カバー７側の構成が従来と相違するだけで、その他の構成は従来と同様である。
そこで、ここでは、従来との相違点のみを詳細に説明し、従来と同一要素については、先の説明を援用する。
【００２１】
カバー７側の臨ませたスプール５の先端には、キャップ４０を摺動自在にかぶせるが、このキャップ４０には、補助ロッド４１を予め連結しておく。そして、この補助ロッド４１にはストッパー４２を形成し、このストッパー４２とキャップ４０との間に一対のバネ受け４３、４４を摺動自在にはめるとともに、これらバネ受け４３、４４の間にサブスプリング４５を介在させている。
また、上記キャップ４０の周囲には連通ポート４６を形成し、この連通ポート４６を、スプール５とキャップ４０との間に形成されるパイロット室４７に連通している。そして、スプール５が図示の中立位置にあるとき、パイロット室４７内には間隔ｓが保たれるが、この間隔ｓは、スプール５が中立位置から第１段階の切り換え位置まで移動するストローク量に対応させている。
【００２２】
上記のようにスプール５にキャップ４０をかぶせてからカバー７を組み付ければ、このキャップ４０とカバー７との間にクリアランス４８が形成されるようにしている。このクリアランス４８は、連通ポート４６と相まって、上記パイロット室４７をカバー７内に連通させる。また、カバー７内には、ストッパーとしての段差部４９を形成し、この段差部４９に外側のバネ受け４４が接触するようにしている。また、このカバー７には補助ロッド４１のストッパー４２が出入りする出入穴５０を形成している。
そして、サブスプリング４５が、図示のように最伸長状態にあるとき、キャップ４０に形成した小径部５１が、スプール穴４の端部に形成した大径部５２に入る。ただし、このとき小径部５１と大径部５２との間にもクリアランス５３が形成されるようにしている。このクリアランス５３は先に説明したクリアランス４８と連通するとともに、パイロット通路３３を介して比例電磁弁２９にも連通させている。
【００２３】
したがって、比例電磁弁２９からパイロット圧が導かれると、そのパイロット圧は、クリアランス５３、４８および連通ポート４６を経由してパイロット室４７に作用するとともに、カバー７内の全体にも作用する。このようにカバー７内全体にもパイロット圧が作用するので、パイロット室４７にパイロット圧が作用したとき、キャップ４０は動かず、スプール５のみが図面左方向に移動する。
【００２４】
なお、キャップ４０に小径部５１を形成し、この小径部５１をスプール穴４の大径部５２に入るようにしたのは、スプール５とキャップ４０との摺動長さを長く保って、両者のはめ合い関係を安定させるためである。
また、スプール５とキャップ４０とのはめ合い長さが短すぎると、スプール５が図面左方向に最大にストロークしたとき、スプール５がキャップ４０から抜けてしまうことも考えられる。もし、スプールがキャップから抜けてしまうと、上記したクリアランス４８あるいは５３の分だけキャップ４０が偏心したり傾いたりするので、スプール５が戻ってきたとき、それがキャップ４０内に再び入らなくなってしまう。
しかし、この実施例では小径部５１を設けて、スプール５との摺動長さを十分に保っているので、上記のような問題は発生しない。
【００２５】
次に、この実施例の作用を説明する。
いま、比例電磁弁２９を励磁してパイロット圧を発生させると、そのパイロット圧が、クリアランス５３→クリアランス４８→連通ポート４６を経由して、パイロット室４７に導かれる。
なお、このときにカバー７内全体にもパイロット圧が作用するので、キャップ４０に対するパイロット圧の作用力がバランスする。このようにキャップ４０に対する作用力がバランスするので、パイロット室４７にパイロット圧が導かれても、キャップ４０がサブスプリング４５に抗して移動したりしない。
したがって、パイロット室４７にパイロット圧が導かれれば、スプール５が図面左方向に移動するが、そのときの切り換え状況は、従来の場合とまったく同様である。そして、このパイロット圧を２段階に制御することによって、第１段階の切り換え位置と第２段階の切り換え位置とを選択できることも従来と同様である。
【００２６】
上記とは反対に、パイロット室８にパイロット圧を導くと、スプール５は前記した間隔ｓの分だけ移動して、第１段階の切り換え位置を保つ。次に、パイロット室８内のパイロット圧をさらに上昇させると、今度は、スプール５とキャップ４０とが一体になって、サブスプリング４５に抗して移動し、補助ロッド４１の先端が出入穴５０の底部５０ａに突き当る。
このように補助ロッド４１の先端が、底部５０ａに突き当たった状態が、前記した第２段階の切り換え位置となる。
なお、この実施例では、キャップ４０内に間隔ｓを保って、スプール５が第１段階の切り換え位置まで移動するストロークを確保したが、この間隔ｓをゼロにして、バネ受け４４と段差部４９との間に間隔ｓを保つようにしてもよい。ただし、この場合には、キャップ４０内全体がパイロット室になるとともに、キャップとスプールとの間に圧力が入らないようにするために、両者間にシールが必要になる。
【００２７】
上記のようにした切換弁において、スプール５をバルブ本体１に組み込むときには、次のようにする。
先ず、バネ受け４３、４４およびサブスプリング４５を組み付けた補助ロッド４１をキャップ４０に予め連結して、一体化した部品として用意しておく。なお、この一体化した部品を組み付け部品ａという。
一方で、スプール５の一端に、ガイドロッド１０および補助ロッド１７を連結するとともに、ガイドロッド１０にはバネ受け１１、１２とセンタリングスプリング１３とを組み付け、補助ロッド１７にはバネ受け１８とサブスプリング２０とを組み付ける。
【００２８】
このようにしてから、センタリングスプリングとは反対側のスプール５端を先頭にして、それをスプール穴４に挿入する。そして、スプール５の先頭がバルブ本体１から突出した段階で、その突出端に、組み付け部品ａのキャップ４０をはめる。組み付け部品ａのキャップ４０をスプール５にはめたら、このスプール５の両端側をカバー６、７でふさぐ。
このとき、スプール５とガイドロッド１０あるいは補助ロッド１７とは予め組み付けておけるし、組み付け部品ａも同じように予め組み付けておけるので、従来のようにスプール５をスプール穴４にいれた状態で、補助ロッド２４を取り付けるときの作業性の悪さがなくなる。
【００２９】
なお、この実施例の組み付け部品ａの場合も、補助ロッド４１を連結するまでは、組み付け作業者がバネ受け４３を押さえていなければならない。その意味では、従来の切換弁と同じであるが、この実施例では、組み付け部品ａをスプール５と離して組み立てられるので、それらを機械的に組み付けることも可能になり、その作業性は従来と比較にならないほどよくなる。
【００３０】
【発明の効果】
第１の発明によれば、スプールの一方の端にキャップをかぶせるだけでよく、しかもこれらキャップなどを組み付け部品として扱えるので、バルブ本体に挿入した状態のスプールに、この組み付け部品を装着するための作業が非常に楽になる。
第２の発明によれば、キャップ内に形成したパイロット室のシールなどが不要になる。
第３の発明によれば、キャップとスプールとの摺動長さを十分に保てるので、スプールがキャップから抜けたりしない。
第４の発明によれば、キャップ内に形成されたパイロット室にパイロット圧を導くのに、特別な配管を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の断面図である。
【図２】要部の拡大断面図である。
【図３】従来の切換弁の断面図である。
【符号の説明】
１    バルブ本体
４    スプール穴
５    スプール
１０    ガイドロッド
１３    センタリングスプリング
１７    補助ロッド
２０    サブスプリング
４０    キャップ
４１    補助ロッド
４５    サブスプリング
４７    パイロット室
４８    クリアランス
５１    小径部
５２    大径部
５３    クリアランス
【図１】
0003802984.tif 000002
【図２】
0003802984.tif 000003
【図３】
0003802984.tif 000004