(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一個以上のパイロット操作制御弁の、パイロット流体の給排される複数個の液室の各々を、ドレン又は圧力流体源に選択自在に接続する切換弁と、該液室の各々と該切換弁とを結ぶ流路の各々に設けられ該切換弁の方向への流れのみを許容する逆止弁とを備えている、ことを特徴とするパイロット操作制御弁のエア抜き構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パイロット操作制御弁のエア抜き構造、さらに詳しくは、パイロット操作制御弁を操作するパイロット流体に混入したエアを抜くための、エア抜き構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のパイロット操作制御弁は、例えばオペレータが操作するパイロット弁からの操作量に応じた圧力のパイロット流体を、制御弁の制御スプールに臨む液室に供給することにより、制御スプールは、スプリングにより保持された位置からスプリング力に抗して圧力の大きさに応じた位置に切換えられる。パイロット流体の圧力を解除すると、制御スプールはスプリングの力によって元の位置に戻される。このように、パイロット操作制御弁は、パイロット流体の給排によりその制御スプールが任意の位置に切換操作される。
【０００３】
油圧ショベルなどの建設機械は、油圧アクチュエータを作動操作するための複数個のパイロット操作制御弁を備えている。パイロット操作制御弁を操作するパイロット流体としては油圧装置の作動油が用いられている。この油圧装置において、パイロット油中にエアが混入していると、パイロット油はそれが給排される液室であるパイロット室が行き止まりであるために、エアは閉じ込められ排出されにくく、そのためにスプリング力に抗して制御スプールを切換操作するパイロット油はスポンジ状態になり、パイロット操作制御弁の切換応答の遅れ、切換操作フィーリングの悪化などの不具合を発生させる。さらに、建設機械の作業性能も悪化させてしまう。
【０００４】
パイロット油へのエアの混入は、油圧装置に作動油を充填するときに、あるいは油圧装置の仕様を変更するために制御弁など油圧機器を追加工事するときに、また作動油タンクの油面が波打ち傾いたときなどに発生しやすい。油圧ポンプにより作動油とともに吐出されたエアは、一部はタンクに戻り大気に解放されるが、一部は上述のパイロット室に残留してしまう。したがって、このエア抜きは重要である。
【０００５】
パイロット油の中に混入したエアを排出するための典型的な従来のエア抜き構造を説明する。
【０００６】
（１）図４を参照してその一つを説明する。パイロット操作制御弁５０の制御スプール５２にはエア抜き用のノッチ５２ａが加工されている。ノッチ５２ａは、パイロット室５４に矢印Ｙで示すようにパイロット油が供給され制御スプール５２が押され摺動ストロークの端に近づくと、パイロット室５４が弁本体５１のドレン流路５１ａに開口する（二点鎖線で示す）。ノッチ５２ａがドレン流路５１ａに開口すると、パイロット室５４に供給されたパイロット油の一部は、混入したエアとともにノッチ５２ａを通し矢印Ｄで示すようにドレン流路５１ａに排出される。
【０００７】
（２）他の構造を図５を参照して説明する。この構造においては、パイロット操作制御弁６０のパイロット室６２にパイロット油を給排する配管（図示していない）を接続するためのコネクタ６４にエア抜き流路６６が形成されている。エア抜き流路６６は、コネクタ６４の貫通流路６４ａと弁本体６１のドレン空間６１ｂとを、貫通流路６４ａと外周の雄ねじ６４ｂとをつなぐ穴６４ｃ及び雄ねじ６４ａの一部外径を小さくして形成されている。コネクタ６４は、弁本体６１のスプール６３に臨むパイロット室６２につながった雌ねじ６１ａに雄ねじ６４ｂが螺合され取付けられている。したがって、パイロット室６２に矢印Ｙで示すようにパイロット油が供給されると、パイロット油の一部は常に矢印Ｄで示すように混入したエアとともにドレン流路６１ｂに排出される。
【０００８】
パイロット操作制御弁が複数個の設置される場合は、上述のエア抜き構造はパイロット操作制御弁それぞれに設けられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおりの形態の従来のパイロット操作制御弁のエア抜き構造には、次のとおりの解決すべき問題がある。
【００１０】
（１）スプールにエア抜きノッチを形成（図４）：
制御スプール５２にエア抜きノッチ５２ａを形成する構造においては、パイロット油中のエアの排出は、パイロット弁を一杯に操作、すなわち制御スプール５２を一杯に動かした時のみである。したがって、エアを抜くにはパイロット弁を一杯に切換操作して一定時間保持するか、一杯に切換える操作を繰り返し行う必要がある。
【００１１】
（２）コネクタにエア抜き流路を形成（図５）：
コネクタ６４にエア抜き流路６６を形成する構造においては、パイロット操作切換弁を切換操作するとエアはエア抜き流路６６を通してパイロット油の一部とともに排出されるが、パイロット油の一部が常にドレンに逃がされるので、パイロット操作切換弁の切換応答性、操作性などが悪くなる。さらに、弁本体６１にはパイロット油室６２の外方側にドレン流路６１ｂの形成が必要になる。
【００１２】
（３）上記いずれのエア抜き構造においても、パイロット操作制御弁の切換応答性、操作性などの悪化をできるだく小さくするために、ノッチ５２ａあるいはエア抜き流路６６による絞り流路を可能な限り小さくすることが望まれる。しかしながら、十分なエア抜きのためには絞り流路を大きくし流れを生じさせなければならない、という相反する問題もある。
【００１３】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、パイロット操作制御弁を操作するパイロット流体のエア抜き構造において、パイロット流体をドレンへ十分な流れを生じさせ排出できるようにするとともに、この排出を任意に断続できるようにしてエア抜きを行わないときにはパイロット流体のドレンへの流出を止め、エア抜きを適切に確実に行えるようにする。さらに、複数個のパイロット操作制御弁のエア抜きを容易に行えるようにする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、一個以上のパイロット操作制御弁の、パイロット流体の給排される複数個の液室の各々を、ドレン又は圧力流体源に選択自在に接続する切換弁と、該液室の各々と該切換弁とを結ぶ流路の各々に設けられ該切換弁の方向への流れのみを許容する逆止弁とを備えている、ことを特徴とするパイロット操作制御弁のエア抜き構造である。
【００１５】
そして、パイロット流体が給排される複数個の液室を、エア抜きのときには逆止弁及び切換弁を介してドレンに接続し十分な流れを生じさせ確実にエア抜きができるようにし、エア抜きを行わない例えばパイロット操作制御弁の通常の操作時においては、切換弁により逆止弁の各々に圧力流体源の圧力流体を与え逆止弁を確実に閉じ液室からパイロット流体が流出しないようにする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成されたパイロット操作制御弁のエア抜き構造を、油圧装置のパイロット操作制御弁における好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００２３】
第１の実施の形態を先ず図１を参照して説明する。このエア抜き構造は、パイロット操作制御弁２ａ、２ｂ、２ｃのパイロット流体が給排される液室であるパイロット室３ａ、３ｂ、３ｃ各々をドレンであるタンク４又は圧力流体源である油圧源６に選択自在に接続する切換弁８と、パイロット室３ａ、３ｂ、３ｃ各々と切換弁８とを結ぶ流路１０ａ、１０ｂ、１０ｃ各々に設けられ切換弁８の方向への流れのみを許容する逆止弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃとを備えている。さらにパイロット室３ａ、３ｂ、３ｃ各々と逆止弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃとの間には、絞り２８ａ、２８ｂ、２８ｃがそれぞれ備えられている。
【００２４】
パイロット操作制御弁２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれの部分におけるエア抜き構造の構成は同じである。したがって、その詳細についてはパイロット操作制御弁２ａの部分で代表し、また油圧装置の概要も含めて、図２を参照して説明する。
【００２５】
油圧装置は、作動油のタンク４と、タンク４の作動油を吐出する可変容量形の油圧ポンプ１４と、アクチュエータとしての油圧シリンダ１６を備え、油圧ポンプ１４の吐出油は、パイロット操作制御弁２ａにより油圧シリンダ１６のロッド側油室１６ａあるいはヘッド側油室１６ｂに切換えられて供給される。油圧装置は、パイロット操作制御弁２ａに切換操作のためのパイロット流体としてのパイロット油を給排するパイロット弁１８を備えている。パイロット弁１８はオペレータにより操作される。
【００２６】
パイロット操作制御弁２ａは、弁本体２０と、弁本体２０に摺動自在に挿入された制御スプール２２とを備え、パイロット油が給排される液室であるパイロット室３ａが制御スプール２２の一端（右端）に臨んで、パイロット室３ｄが制御スプール２２の他端（左端）に臨んでそれぞれ備えられている。制御スプール２２は、パイロット室３ａに配設された二重圧縮コイルスプリング２４の付勢力により図示の中立位置に保持されている。パイロット室３ａ、３ｂのいずれかにパイロット油が供給されると、制御スプール２２は、スプリング２４の付勢力に抗して押され移動させられる。
【００２７】
パイロット室３ａにつながる流路１０ａは、パイロット室３ａを形成するハウジング２１及びパイロット操作制御弁２ａの弁本体２０内を通して形成されている。
【００２８】
切換弁８は電磁切換弁により構成された、周知の電磁ソレノイドにより切換えられる二位置の弁である。ソレノイドが通電されない非励磁状態（図示の状態）においては油圧源６は流路１０ａに接続され、ソレノイドが通電された励磁状態においては油圧源６と流路１０ａの接続は断たれ、流路１０ａはタンク４に接続される。電磁切換弁８を操作するための電気スイッチ２６がパイロット弁１８の近傍に備えられている。
【００２９】
逆止弁１２ａは、ハウジング２１において流路１０ａがパイロット室３ａに接続する部分に設けられている。絞り２８ａは、逆止弁１２ａとパイロット室３ａとの間に流路１０ａを小径にして形成されている。
【００３０】
圧力流体源６としては、パイロット弁１８に圧油を吐出するパイロットポンプ１９の吐出油など、適宜の油圧源を用いることができる。
【００３１】
パイロット操作切換弁２ａを備えた油圧装置の作動について説明する。パイロット弁１８が操作され、いずれか一方のパイロット室、例えばパイロット室３ａに操作に応じた圧力のパイロット油が供給されると、スプール２２はスプリング２４の付勢力に抗して弁本体２０の内方に（図２の左方に）押され、ポンプ１４の吐出油はロードチェック弁３０を介して流路３２に流れ、ポート３４に流れて油圧シリンダ１６のヘッド側油室１６ｂに流入し、油圧シリンダ１６は伸張作動する。このとき、油圧シリンダ１６のロッド側油室１６ａの作動油は、弁本体２０のポート３６、流路３８を通り、ドレン流路４０を通り、タンク４に流れる。他方のパイロット室３ｄはパイロット弁１８を介してタンク４に開放される。
【００３２】
パイロット弁１８を操作し他方のパイロット室３ｄにパイロット油を供給すると、スプール２２は上述とは逆の方向（右方）に押され、ポンプ１４の吐出油は油圧シリンダ１６のロッド側油室１６ａに流入し、油圧シリンダ１６は収縮作動し、ヘッド側油室１６ｂの作動油はタンク４に流れる。パイロット室３ａはパイロット弁１８を介してタンク４に開放される。
【００３３】
図１及び図２、主として図２を参照して、上述のパイロット操作制御弁のエア抜き構造の、エア抜き操作および作用について説明する。
【００３４】
（１）エア抜き操作：
パイロット油に混入したエアを抜くには、電磁切換弁８を電気スイッチ２６を操作して、流路１０ａをタンク４に接続する。この状態においてパイロット弁１８を操作しパイロット室３ａにパイロット油を供給すると、パイロット油は混入したエアとともに、オリフィス２８ａ、逆止弁１２ａを通り、流路１０ａ、電磁切換弁８を介してタンク４に排出される。したがって、パイロット流体をドレンであるタンク４へ十分な流れを生じさせて排出することができる。また、電磁切換弁８の電気スイッチ２６の操作で、排出を任意に容易に断続できる。
【００３５】
（２）パイロット操作制御弁の通常操作：
エア抜きが終わったら、またエア抜きを行わないときには、電磁切換弁８を電気スイッチ２６を操作して、流路１０ａが油圧源６に接続した状態にする（図示の状態）。この状態においては、逆止弁１２ａは油圧源６の圧油により閉じられる。したがって、パイロット室３ａのパイロット油は、逆止弁１２ａを通してタンク４に、あるいは他のパイロット室に流れることなく、スプール２２の作動に用いられる。そして、パイロット操作制御弁の切換応答性、操作性などの悪化も防止される。
【００３６】
（３）絞り：
さらに、逆止弁１２ａとパイロット室３ａとの間に絞り２８ａを備えることにより、エア抜き時における初動の油の流れを妨げるので、より効率良くエア抜きを行うことができる。また、絞り２８ａは、パイロット油をパイロット室３ａからある程度の圧力を立てて押出すので、エアを確実に押出すことができる。
【００３７】
第２の実施の形態を図３を参照して説明する。このエア抜き構造は、図１に示す第１の実施の形態と、パイロット室３ａ、３ｂ、３ｃをタンク４又は油圧源６に選択自在に接続する電磁切換弁８を、パイロット室３ａ、３ｂ、３ｃをタンク４に断続自在に接続する電磁切換弁４２に代えた以外は、同一である。
【００３８】
第１の実施の形態においては、逆止弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃは油圧源６の圧油により強制的に閉じられるのに対し、この実施の形態においては、操作されたパイロット操作制御弁のパイロット圧油により閉じられる。
【００３９】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。
【００４０】
（１）パイロット操作制御弁の数：
本実施の形態においては、パイロット操作制御弁は三個（２ａ、２ｂ、２ｃ）示されているが、本発明に係るエア抜き構造は、一個以上の適宜の数のパイロット操作制御弁に適用できるものである。
【００４１】
（２）液室：
本実施の形態においては、一対の液室３ａ、３ｄの一方のパイロット室３ａにエア抜き構造が備えられている。通常、この種パイロット操作制御弁は一方の液室を上にした状態で取付けられ、エアは油より軽いので一方の液室に集まり易いから、一方のパイロット室３ａにエア抜き構造を設けるだけでよい。しかしながら、パイロット操作制御弁の取付形態などにより、必要であれば、両方のパイロット室にエア抜き構造を設けてもよい。
【００４２】
（３）パイロット操作制御弁：
本実施の形態においては、パイロット操作制御弁２ａは油圧シリンダ１６への作動油の流れの方向を制御する方向制御弁であり、またスプール２２の両端にパイロット室３ａ、３ｂを備えているが、パイロット操作制御弁は、パイロット流体により操作される弁であればよいから、圧力制御弁、流量制御弁など適宜の弁でよく、またパイロット室の数も二個に限定されるものではない。
【００４３】
（４）切換弁：
本実施の形態においては、切換弁として電磁切換弁が用いられているが、切換弁は、流路の接続を切換えるものであればよいから、例えば、デテント付レバーを備えた手動切換弁、ロータリー型切換弁などであってもよい。
【００４４】
【発明の効果】
本発明に従って構成されたパイロット操作制御弁のエア抜き構造によれば、エアを含むパイロット流体をドレンへ十分な流れを生じさせて排出できる。また、この排出を任意に断続でき、そしてエア抜きを行わないときにはパイロット流体のドレン及び他の液室への流出が止められるので、パイロット操作制御弁の切換応答性、操作性などを悪化させることなくエア抜きが適切に確実に行える。さらに、複数個のパイロット操作制御弁のエア抜きを容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成されたパイロット操作制御弁のエア抜き構造の、第１の実施の形態の概要を示す回路図。
【図２】図１に示すエア抜き構造を備えた油圧装置の詳細回路図。
【図３】本発明に従って構成されたパイロット操作制御弁のエア抜き構造の、第２の実施の形態の概要を示す回路図。
【図４】従来のエア抜き構造の典型例の一つを示す断面図。
【図５】従来のエア抜き構造の他の典型例を示す断面図。
【符号の説明】
２ａ：パイロット操作制御弁
２ｂ：パイロット操作制御弁
２ｃ：パイロット操作制御弁
３ａ：パイロット室（液室）
３ｂ：パイロット室（液室）
３ｃ：パイロット室（液室）
４：タンク（ドレン）
６：油圧源（圧力流体源）
８：電磁切換弁（切換弁）
１０ａ：流路
１０ｂ：流路
１０ｃ：流路
１２ａ：逆止弁
１２ｂ：逆止弁
１２ｃ：逆止弁
２８ａ：絞り
２８ｂ：絞り
２８ｃ：絞り
４２：電磁切換弁（切換弁）
【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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