特許 6397715 流体圧制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6397715

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】流体圧制御装置

(51)【国際特許分類】

   F15B 11/04 20060101AFI20180913BHJP

   F15B 11/00 20060101ALI20180913BHJP

   F15B 11/08 20060101ALI20180913BHJP

   F16K 31/383 20060101ALI20180913BHJP

   F16K 51/00 20060101ALI20180913BHJP

【ＦＩ】

   F15B11/04 Z

   F15B11/00 D

   F15B11/08 B

   F16K31/383

   F16K51/00 C

【請求項の数】4

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-205870(P2014-205870)

(22)【出願日】2014年10月6日

(65)【公開番号】特開2016-75341(P2016-75341A)

(43)【公開日】2016年5月12日

【審査請求日】2017年5月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000155609

【氏名又は名称】ＫＹＢ−ＹＳ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100075513

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 政喜

(74)【代理人】

【識別番号】100120260

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅昭

(74)【代理人】

【識別番号】100137604

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 淳

(72)【発明者】

【氏名】松崎 敬一

(72)【発明者】

【氏名】小池 史哲

【審査官】 冨永 達朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１４２０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１３６３７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１５Ｂ １１／０４

Ｆ１５Ｂ １１／００

Ｆ１５Ｂ １１／０８

Ｆ１６Ｋ ３１／３８３

Ｆ１６Ｋ ５１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプから供給される作動流体によって伸縮し負荷を駆動するシリンダと、
前記シリンダに対する作動流体の給排を切り換え、前記シリンダの伸縮動作を制御する制御弁と、
前記制御弁にパイロット圧を導くパイロット弁と、
前記制御弁が中立位置の場合に前記負荷による負荷圧が作用する前記シリンダの負荷側圧力室と前記制御弁とを接続するメイン通路と、
前記メイン通路に介装され前記制御弁が中立位置である場合に前記負荷側圧力室の負荷圧を保持する負荷保持機構と、
を備える流体圧制御装置であって、
前記負荷保持機構は、
前記制御弁から前記負荷側圧力室への作動流体の流れのみを許容するチェック弁と、
前記負荷側圧力室側の作動流体を前記チェック弁を迂回して前記制御弁側に導くバイパス通路と、
前記バイパス通路に介装され前記バイパス通路の開閉状態を切り換え可能な切換弁と、を備え、
前記切換弁は、
前記パイロット弁を通じてパイロット圧が導かれるパイロット室と、
前記パイロット室のパイロット圧に応じて開弁方向に移動するスプールと、
前記スプールを閉弁方向に付勢する付勢部材と、
前記パイロット室に導かれるパイロット圧流体の一部をドレン通路に導く導通路と、
前記パイロット室内に摺動自在に収容され前記パイロット弁を通じて導かれるパイロット圧を受けて前記スプールを開弁方向に押圧するピストンと、を備え、
前記導通路は、前記ピストンに形成され前記ピストンがパイロット圧を受けて所定のストローク量以上ストロークすると前記ドレン通路に連通する、
ことを特徴とする流体圧制御装置。

【請求項2】

前記導通路は、前記ピストンの内部に穿設される孔である、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体圧制御装置。

【請求項3】

前記導通路は、前記ピストンの外周面に形成される溝である、
ことを特徴とする請求項１に記載の流体圧制御装置。

【請求項4】

ポンプから供給される作動流体によって伸縮し負荷を駆動するシリンダと、
前記シリンダに対する作動流体の給排を切り換え、前記シリンダの伸縮動作を制御する制御弁と、
前記制御弁にパイロット圧を導くパイロット弁と、
前記制御弁が中立位置の場合に前記負荷による負荷圧が作用する前記シリンダの負荷側圧力室と前記制御弁とを接続するメイン通路と、
前記メイン通路に介装され前記制御弁が中立位置である場合に前記負荷側圧力室の負荷圧を保持する負荷保持機構と、
を備える流体圧制御装置であって、
前記負荷保持機構は、
前記制御弁から前記負荷側圧力室への作動流体の流れのみを許容するチェック弁と、
前記負荷側圧力室側の作動流体を前記チェック弁を迂回して前記制御弁側に導くバイパス通路と、
前記バイパス通路に介装され前記バイパス通路の開閉状態を切り換え可能な切換弁と、を備え、
前記切換弁は、
前記パイロット弁を通じてパイロット圧が導かれるパイロット室と、
前記パイロット室のパイロット圧に応じて開弁方向に移動するスプールと、
前記スプールを閉弁方向に付勢する付勢部材と、
前記パイロット室に導かれるパイロット圧流体の一部をドレン通路に導く導通路と、を備え、
前記スプールは、前記パイロット室に導かれるパイロット圧を受ける受圧面を有し、
前記導通路は、前記スプールの前記受圧面側であって前記スプールの外周面に形成される溝であり、前記スプールがパイロット圧を受けて所定のストローク量以上ストロークすると前記ドレン通路に連通する、
ことを特徴とする流体圧制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体圧シリンダの負荷側圧力室の負荷圧を保持する負荷保持機構を備える流体圧制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、油圧ショベルのブームシリンダを制御するための油圧回路が開示されている。油圧回路は、ポンプから供給される作動油によって伸縮するブームシリンダと、ブームシリンダに対する作動油の給排を切り換えるコントロールバルブと、ブームシリンダの負荷側管路に設けられる保持弁回路と、を備える。

【0003】

保持弁回路は、並列に接続される保持弁とチェック弁とを有する。チェック弁は、コントロールバルブからブームシリンダの負荷側室への作動油の流れのみを許容する。保持弁は、負荷側室とコントロールバルブとを遮断する中立位置と、負荷側室とコントロールバルブとを連通する連通位置と、を有する。保持弁は、スプリングの付勢力によって中立位置に保持され、パイロット圧の作用によりスプリングの付勢力に抗してスプールが移動することで中立位置から連通位置へ切り換えられる。

【0004】

保持弁によってブームシリンダが所定の動作位置で保持されている状態で、オペレータがリモコン弁を操作すると、操作量に応じてパイロット圧が保持弁に供給される。これにより、保持弁が開弁してブームシリンダの負荷側室の作動油が保持弁を介してコントロールバルブへ流れ、ブームシリンダが収縮する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４−６０８２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

油圧ショベルの製造時、保持弁を油圧ショベルに取り付け、パイロット通路と保持弁とを配管接続した段階では、パイロット圧が供給される保持弁のパイロット室にエアが混入している。この状態で、オペレータのレバー操作によって保持弁を中立位置から連通位置に切り換えると、スプールの移動に応答遅れが生じてブームシリンダの操作性が悪化する可能性がある。

【0007】

そこで、パイロット室と作動油のドレン通路との間にオリフィスや隙間などを設けることでエア抜きを行うことが考えられる。しかし、このような構造では、パイロット室のパイロット圧が常時ドレン通路にドレンされるため、パイロット圧が不安定となり保持弁の微操作時に応答遅れや応答性のバラツキが生じる可能性がある。

【0008】

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、パイロット室のエア抜きを可能としながら応答性に与える影響を抑制可能な負荷保持機構を備える流体圧制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、ポンプから供給される作動流体によって伸縮し負荷を駆動するシリンダと、シリンダに対する作動流体の給排を切り換え、シリンダの伸縮動作を制御する制御弁と、制御弁にパイロット圧を導くパイロット弁と、制御弁が中立位置の場合に負荷による負荷圧が作用するシリンダの負荷側圧力室と制御弁とを接続するメイン通路と、メイン通路に介装され制御弁が中立位置である場合に負荷側圧力室の負荷圧を保持する負荷保持機構と、を備える流体圧制御装置であって、負荷保持機構は、制御弁から負荷側圧力室への作動流体の流れのみを許容するチェック弁と、負荷側圧力室側の作動流体をチェック弁を迂回して制御弁側に導くバイパス通路と、バイパス通路に介装されバイパス通路の開閉状態を切り換え可能な切換弁と、を備え、切換弁は、パイロット弁を通じてパイロット圧が導かれるパイロット室と、パイロット室のパイロット圧に応じて開弁方向に移動するスプールと、スプールを閉弁方向に付勢する付勢部材と、パイロット室に導かれるパイロット圧流体の一部をドレン通路に導く導通路と、を備え、導通路は、切換弁が開弁方向に所定のストローク量以上ストロークするとドレン通路に連通する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、パイロット室に導かれるパイロット圧流体の一部をドレン通路に導く導通路が、切換弁が開弁方向に所定のストローク量以上ストロークした場合にドレン通路に連通するので、切換弁のストローク量が小さい微操作時にはパイロット圧の変動を防止でき、切換弁が大きくストロークした場合にはパイロット室に混入したエアをドレン通路へと排出することができる。よって、パイロット通路のエア抜きを可能としながら応答性に与える影響を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】油圧ショベルの一部分を示す図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る流体圧制御装置の油圧回路図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る流体圧制御装置の負荷保持機構の断面図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る流体圧制御装置の負荷保持機構の断面図である。

【図5】本発明の第１実施形態に係る流体圧制御装置の負荷保持機構の断面図である。

【図6A】切換弁のピストンを拡大して示す拡大図である。

【図6B】切換弁のピストンを拡大して示す拡大図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係る流体圧制御装置の負荷保持機構の断面図である。

【図8】本発明の第２実施形態に係る流体圧制御装置の負荷保持機構の断面図である。

【図9A】ピストンの外周面に形成された溝を示す側面図である。

【図9B】ピストンの外周面に形成された溝の断面形状を示す部分断面図である。

【図9C】ピストンの外周面に形成された溝の断面形状を示す部分断面図である。

【図10】本発明の第３実施形態に係る流体圧制御装置の負荷保持機構の断面図である。

【図11】本発明の第３実施形態に係る流体圧制御装置の負荷保持機構の断面図である。

【図12】本発明の第４実施形態に係る流体圧制御装置の負荷保持機構の断面図である。

【図13】本発明の第４実施形態に係る流体圧制御装置の負荷保持機構の断面図である。

【図14】本発明の第３実施形態に係る流体圧制御装置の油圧回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、異なる図面の間で付された同一の符号は同一の構成を示す。

【0013】

初めに、第１実施形態について説明する。

【0014】

流体圧制御装置としての油圧制御装置１００は、油圧ショベル等の油圧作業機器の動作を制御するものであり、本実施形態では、図１に示す油圧ショベルの負荷としてのアーム１を駆動するシリンダ２の伸縮動作を制御する場合について説明する。

【0015】

まず、図２を参照して、油圧制御装置１００の油圧回路について説明する。

【0016】

シリンダ２は、シリンダ２内を摺動自在に移動するピストンロッド３によって、ロッド側圧力室２ａと反ロッド側圧力室２ｂとに画成される。

【0017】

油圧ショベルにはエンジンが搭載され、そのエンジンの動力によって油圧源であるポンプ４及びパイロットポンプ５が駆動する。

【0018】

ポンプ４から吐出された作動油（作動流体）は、制御弁６を通じてシリンダ２に供給される。

【0019】

制御弁６とシリンダ２のロッド側圧力室２ａとはメイン通路としての第１メイン通路７によって接続され、制御弁６とシリンダ２の反ロッド側圧力室２ｂとは第２メイン通路８によって接続される。

【0020】

制御弁６は、油圧ショベルの乗務員が操作レバー９を手動操作することに伴ってパイロットポンプ５からパイロット弁１０を通じてパイロット室６ａ、６ｂに供給されるパイロット圧油によって操作される。

【0021】

具体的には、パイロット室６ａにパイロット圧が導かれた場合には、制御弁６は位置ａに切り換わり、ポンプ４から第１メイン通路７を通じてロッド側圧力室２ａに作動油が供給されると共に、反ロッド側圧力室２ｂの作動油が第２メイン通路８を通じてタンクＴへと排出される。これにより、シリンダ２は収縮動作し、アーム１は、図１に示す矢印Ａの方向へと上昇する。

【0022】

一方、パイロット室６ｂにパイロット圧が導かれた場合には、制御弁６は位置ｂに切り換わり、ポンプ４から第２メイン通路８を通じて反ロッド側圧力室２ｂに作動油が供給されると共に、ロッド側圧力室２ａの作動油が第１メイン通路７を通じてタンクＴへと排出される。これにより、シリンダ２は伸長動作し、アーム１は、図１に示す矢印Ｂの方向へと下降する。

【0023】

パイロット室６ａ、６ｂにパイロット圧が導かれない場合には、制御弁６は位置ｃに切り換わり、シリンダ２に対する作動油の給排が遮断され、アーム１は停止した状態を保つ。

【0024】

このように、制御弁６は、シリンダ２を収縮動作させる収縮位置ａ、シリンダ２を伸長動作させる伸長位置ｂ、及びシリンダ２の負荷を保持する中立位置ｃの３つの切り替え位置を備え、シリンダ２に対する作動油の給排を切り換え、シリンダ２の伸縮動作を制御する。

【0025】

ここで、図１に示すように、バケット１１を持ち上げた状態で、制御弁６を中立位置ｃに切り換えアーム１の動きを止めた場合には、バケット１１とアーム１等の自重によって、シリンダ２には伸長する方向の力が作用する。このように、アーム１を駆動するシリンダ２においては、ロッド側圧力室２ａが、制御弁６が中立位置ｃの場合に負荷圧が作用する負荷側圧力室となる。

【0026】

負荷側であるロッド側圧力室２ａに接続された第１メイン通路７には、負荷保持機構２０が介装される。負荷保持機構２０は、制御弁６が中立位置ｃの場合に、ロッド側圧力室２ａの負荷圧を保持するものであり、図１に示すように、シリンダ２の表面に固定される。

【0027】

なお、ブーム１２を駆動するシリンダ１６においては、反ロッド側圧力室１６ｂが負荷側圧力室となるため、ブーム１２に負荷保持機構２０を設ける場合には、反ロッド側圧力室１６ｂに接続されたメイン通路に負荷保持機構２０が介装される（図１参照）。

【0028】

負荷保持機構２０は、第１メイン通路７に介装されたチェック弁２１と、パイロット弁１０を通じてパイロット室としての第１パイロット室２２ａに供給されるパイロット圧油によって制御弁６と連動して動作する切換弁２２と、を備える。

【0029】

チェック弁２１は、制御弁６からロッド側圧力室２ａへの作動油の流れを許容する一方、ロッド側圧力室２ａから制御弁６への作動油の流れを規制する。すなわち、チェック弁２１は、ロッド側圧力室２ａ内の作動油の漏れを防止して負荷圧を保持し、アーム１の停止状態を保持する。

【0030】

切換弁２２は、チェック弁２１よりロッド側圧力室２ａ側の作動油をチェック弁２１を迂回して制御弁６側に導くバイパス通路２３に介装される。切換弁２２は、第１パイロット室２２ａに供給されるパイロット圧に応じてバイパス通路２３の開閉状態を切り換え、シリンダ２を伸長動作させる際の第１メイン通路７の作動油の流れを制御する。

【0031】

第１パイロット室２２ａには、制御弁６のパイロット室６ｂにパイロット圧が導かれたときに、同時に同じ圧力のパイロット圧が導かれる。つまり、制御弁６を伸長位置ｂに切り換えた場合に、切換弁２２も開弁する。

【0032】

具体的に説明すると、第１パイロット室２２ａにパイロット圧が導かれない場合には、スプリング２４の付勢力によって、切換弁２２は遮断された状態を保ち、バイパス通路２３が遮断される。

【0033】

第１パイロット室２２ａにパイロット圧が導かれ、切換弁２２がパイロット圧によって開弁方向に受ける力がスプリング２４の付勢力を上回った場合には、切換弁２２が開弁してバイパス通路２３が開放される。これにより、ロッド側圧力室２ａの作動油はバイパス通路２３から切換弁２２を通じてチェック弁２１より制御弁６側の第１メイン通路７へと導かれる。つまり、ロッド側圧力室２ａの作動油はチェック弁２１をバイパスして制御弁６へと導かれる。

【0034】

第１メイン通路７におけるチェック弁２１より上流側には、リリーフ通路２５が分岐して接続される。リリーフ通路２５には、ロッド側圧力室２ａの圧力が所定圧力に達した場合に開弁して作動油の通過を許容し、ロッド側圧力室２ａの作動油を逃がすリリーフ弁２６が介装される。リリーフ弁２６を通過した作動油は、排出通路２７を通じてタンクＴへ排出される。排出通路２７にはオリフィス２８が介装され、オリフィス２８の上流側の圧力は第２パイロット室２２ｂに導かれる。すなわち、切換弁２２は、リリーフ弁２６を通過して第２パイロット室２２ｂに導かれたリリーフ圧油の圧力によっても開弁する。

【0035】

第１メイン通路７のチェック弁２１より制御弁６側には第１メインリリーフ弁１３が接続され、第２メイン通路８には第２メインリリーフ弁１４が接続される。第１メインリリーフ弁１３、第２メインリリーフ弁１４は、アーム１に大きな外力が作用したときに、シリンダ２のロッド側圧力室２ａ、反ロッド側圧力室２ｂに生じる高圧を逃がすためのものである。

【0036】

次に、図３を参照して、負荷保持機構２０の構造について説明する。

【0037】

チェック弁２１は、ボディ３０に組み込まれる。ボディ３０には摺動孔３０ａが形成され、摺動孔３０ａにはチェック弁２１の弁体３１が摺動自在に組み込まれる。摺動孔３０ａは、ボディ３０を貫通するように形成され、上流側端がプラグ３２を介して第１メイン通路７のシリンダ２側に接続されるとともに下流側端がプラグ３３を介して第１メイン通路７の制御弁６側に接続される。

【0038】

摺動孔３０ａの内壁には、下流へ行くほど縮径するシート部３４が形成される。弁体３１は、プラグ３２との間に介装されるスプリング３５の付勢力によってシート部３４に着座する方向に常時押圧される。

【0039】

チェック弁２１は、第１メイン通路７を通じてシリンダ２側から流入する作動油に対しては閉弁した状態を保つ。また、第１メイン通路７を通じて制御弁６側から流入する作動油の圧力により弁体３１が受ける力がスプリング３５の付勢力を超えるとチェック弁２１が開弁する。

【0040】

切換弁２２は、ボディ３０に組み込まれる。ボディ３０にはスプール孔３０ｂが形成され、スプール孔３０ｂにはスプール３６が摺動自在に組み込まれる。スプール３６の一端面３６ａの側方には、キャップ３７によって区画されたスプリング室３８が画成される。スプリング室３８は、キャップ３７の開口部に螺合するプラグ３９に形成されたドレンポート３９ａを通じてドレン通路４０（図２参照）に連通する。ドレン通路４０は、オリフィス２８（図２参照）の下流側に連通しタンクＴに接続される。

【0041】

スプリング室３８には、スプール３６を付勢する付勢部材としてのスプリング４１が収装される。また、スプリング室３８には、端面がスプール３６の一端面に当接する環状の第１バネ受部材４２と、キャップ３７に螺合されるプラグ３９の先端面に当接する環状の第２バネ受部材４３と、が収装される。スプリング４１は、第１バネ受部材４２と第２バネ受部材４３との間に圧縮状態で介装され、第１バネ受部材４２を介してスプール３６を閉弁方向に付勢する。

【0042】

スプール３６の他端面３６ｂの側方には、スプール孔３０ｂと連通して形成されたピストン孔３０ｃとピストン孔３０ｃを閉塞するキャップ４４とによってパイロット室２２ａ、２２ｂが画成される。パイロット室２２ａ、２２ｂ内には、背面にパイロット圧を受けてスプール３６にスプリング４１の付勢力に抗する推力を付与するピストン４５が摺動自在に挿入される。

【0043】

パイロット室２２ａ、２２ｂは、ピストン４５によって、ピストン４５の背面に臨む第１パイロット室２２ａと、ピストン４５の前面及びスプール３６の他端面３６ｂに臨む第２パイロット室２２ｂと、に区画される。第１パイロット室２２ａには、キャップ４４に形成されたパイロットポート４４ａを通じてパイロット弁１０からのパイロット圧油が供給される。第２パイロット室２２ｂには、排出通路２７を通じてリリーフ弁２６を通過したリリーフ圧油が導かれる。

【0044】

ピストン４５は、外周面がピストン孔３０ｃの内周面に沿って摺動する摺動部４５ａと、摺動部４５ａと比較して小径に形成されスプール３６の他端面３６ｂに対峙する先端部４５ｂと、ピストン４５の前面に径方向に亘って形成される溝部４５ｃと、摺動部４５ａに穿設され第１パイロット室２２ａと第２パイロット室２２ｂとを連通する導通路４６と、を備える。

【0045】

導通路４６は、摺動部４５ａのキャップ側端面から先端部４５ｂへ向けて軸方向に摺動部４５ａの中央付近まで穿設される孔としての軸方向通路４６ａと、軸方向通路４６ａの先端から摺動部４５ａを貫通するように径方向に穿設される孔としての径方向通路４６ｂと、軸方向通路４６ａの先端であって径方向通路４６ｂとの合流箇所に設けられる孔としてのエア抜き絞り４６ｃと、を備える。

【0046】

パイロットポート４４ａを通じて第１パイロット室２２ａ内にパイロット圧油が供給されると、摺動部４５ａの背面にパイロット圧が作用する。これにより、ピストン４５は、前進し、先端部４５ｂがスプール３６の他端面３６ｂに当接してスプール３６を移動させる。このように、スプール３６は、ピストン４５の背面に作用するパイロット圧に基づいて発生するピストン４５の推力を受け、スプリング４１の付勢力に抗して開弁方向に移動する。

【0047】

排出通路２７を通じて第２パイロット室２２ｂ内にリリーフ弁２６を通過したリリーフ圧油が導かれると、スプール３６の他端面３６ｂにリリーフ圧油の圧力が作用する。これにより、スプール３６はスプリング４１の付勢力に抗して開弁方向に移動する。この際、リリーフ圧油の圧力はピストン４５にも作用するため、ピストン４５は後退してキャップ４４に当接する。

【0048】

スプール３６は、一端面３６ａに作用するスプリング４１の付勢力と他端面３６ｂに作用するピストン４５の推力とがバランスした位置で停止し、そのスプール３６の停止位置に応じて切換弁２２の開度が規定される。スプール３６は、ピストン４５の推力がスプリング４１の付勢力より大きいとき開弁方向に移動し、スプリング４１の付勢力がピストン４５の推力より大きいとき閉弁方向に移動する。

【0049】

スプール３６の外周面は部分的に環状に切り欠かれ、開弁方向先端側から順に、ポペット部４７、第１ランド部４８、第２ランド部４９が形成される。ポペット部４７は、第１ランド部４８及び第２ランド部４９より外径が大きく、開弁方向に向かって外径が大きくなるテーパ状に形成される。

【0050】

スプール孔３０ｂの内周面は部分的に環状に切り欠かれ、その切り欠かれた部分とスプール３６の外周面とで、開弁方向先端側から順に、第１圧力室５０、第２圧力室５１、第３圧力室５２が形成される。

【0051】

ボディ３０には、第１圧力室５０とチェック弁２１のシート部３４より下流側の第１メイン通路７とを連通する第１連通路５３と、第３圧力室５２とチェック弁２１のシート部３４より上流側の第１メイン通路７とを連通する第２連通路５４と、が形成される。第１連通路５３及び第２連通路５４は、スプール孔３０ｂとともにバイパス通路２３を構成する。

【0052】

第１圧力室５０は、チェック弁２１のシート部３４より下流側の第１メイン通路７に常時連通している。第２圧力室５１は、スプール孔３０ｂの内周面から内径側に環状に突出する環状突部５５にポペット部４７が着座することで第１圧力室５０と遮断される。第３圧力室５２は、チェック弁２１のシート部３４より上流側の第１メイン通路７に常時連通している。

【0053】

スプール３６の第１ランド部４８の外周には、スプール３６が開弁方向に移動することによって、第３圧力室５２と第２圧力室５１とを連通する複数のノッチ５６が形成される。第２パイロット室２２ｂは、スプール３６内に軸方向に形成された導通孔５７及び絞り通路５８を介してスプリング室３８に常時連通している。導通孔５７は、一端が第２パイロット室２２ｂに開口し、他端がスプリング室３８近傍に位置する。

【0054】

ここで、図３〜図５並びに図６Ａ及び図６Ｂを参照して、切換弁２２の動作について説明する。

【0055】

図３に示すように、第１パイロット室２２ａにパイロット圧が導かれない場合には、スプリング４１の付勢力によってスプール３６に形成されたポペット部４７が、スプール孔３０ｂの内周に形成された環状突部５５に押し付けられ、第２圧力室５１と第１圧力室５０との連通が遮断される。したがって、第１連通路５３と第２連通路５４との連通が遮断される。これにより、シリンダ２のロッド側圧力室２ａの作動油がバイパス通路２３を通じて制御弁６側に流れることはない。

【0056】

図４に示すように、第１パイロット室２２ａにパイロット圧が導かれ、スプール３６に作用するピストン４５の推力がスプリング４１の付勢力よりも大きくなった場合には、スプール３６はスプリング４１の付勢力に抗して開弁方向に移動する。これにより、ポペット部４７が環状突部５５から離れるとともに、第３圧力室５２と第２圧力室５１とが複数のノッチ５６を通じて連通するため、第２連通路５４は、第３圧力室５２、ノッチ５６、第２圧力室５１、及び第１圧力室５０を通じて第１連通路５３と連通する。これにより、ロッド側圧力室２ａの作動油が、ノッチ５６を介して制御弁６側の第１メイン通路７へと導かれる。

【0057】

さらに、スプール３６の移動により絞り通路５８の開口部がキャップ３７の内周面がより大径に形成される拡径部５９に到達する。これにより、第２パイロット室２２ｂは導通孔５７及び絞り通路５８を介してスプリング室３８に連通する。

【0058】

図６Ａは、図４のピストン４５を拡大して示す部分拡大図である。第２パイロット室２２ｂの内径は、ピストン４５の摺動部４５ａの外径より僅かに大きく設定される。図６Ａに示す状態では、ピストン４５の径方向通路４６ｂの開口部が第２パイロット室２２ｂに到達していないので、第１パイロット室２２ａに導かれるパイロット圧油は第２パイロット室２２ｂに漏出することはなく第１パイロット室２２ａ内に留まる。したがって、この段階では、第１パイロット室２２ａのパイロット圧油は導通孔５７及び絞り通路５８を介してスプリング室３８には流れない。

【0059】

図５に示すように、第１パイロット室２２ａに導かれるパイロット圧が大きくなって、スプール３６がスプリング４１の付勢力に抗して開弁方向にフルストロークすると、ピストン４５の前面がピストン孔３０ｃとスプール孔３０ｂとの境界に形成される段部６０に当接する。これにより、第３圧力室５２と第２圧力室５１とが図４の状態よりさらに大きな開口面積で連通する。よって、ロッド側圧力室２ａからバイパス通路２３を通じて制御弁６側の第１メイン通路７へと導かれる作動油の流量が増加する。

【0060】

さらに、図４と同様に、絞り通路５８の開口部が拡径部５９に対向するので、第２パイロット室２２ｂは導通孔５７及び絞り通路５８を介してスプリング室３８に引き続き連通した状態に維持される。

【0061】

図６Ｂは、図５のピストン４５を拡大して示す部分拡大図である。図６Ｂに示すように、ピストン４５がフルストロークすると、ピストン４５の径方向通路４６ｂの開口部が第２パイロット室２２ｂに開口する。これにより、第１パイロット室２２ａに導かれるパイロット圧油は軸方向通路４６ａ及び径方向通路４６ｂを介して第２パイロット室２２ｂに導かれる。このとき、パイロット圧油の流れは軸方向通路４６ａと径方向通路４６ｂとの間に設けられるエア抜き絞り４６ｃによって絞られるので、第１パイロット室２２ａのパイロット圧は所定のパイロット圧に維持される。

【0062】

第２パイロット室２２ｂに導かれたパイロット圧油は、ピストン４５の前面に形成される溝部４５ｃを介してスプール孔３０ｂ内の導通孔５７に導かれる。さらに、図５に示すように、パイロット圧油は、導通孔５７から絞り通路５８を介してスプリング室３８に導かれ、ドレンポート３９ａを介してドレン通路４０へと排出される。

【0063】

ここで、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、ピストン４５の径方向通路４６ｂの開口部が第２パイロット室２２ｂに開口し始めるのは、ピストン４５のストローク量が所定のストローク量以上となった場合である。この所定のストローク量は、径方向通路４６ｂを形成する位置によって規定され、ピストン４５のフルストロークに相当するストローク量より僅かに小さいストローク量に設定される。

【0064】

次に、図２〜図５を参照して、油圧制御装置１００の動作について説明する。

【0065】

制御弁６が中立位置ｃの場合には、ポンプ４が吐出する作動油はシリンダ２に供給されない。このとき、切換弁２２の第１パイロット室２２ａにはパイロット圧が導かれないため、切換弁２２は遮断された状態を保ち、バイパス通路２３が遮断される。第１メイン通路７はチェック弁２１によって遮断された状態に保たれる。これにより、ロッド側圧力室２ａの作動油の漏れが防止され、アーム１の停止状態が保持される。

【0066】

操作レバー９が操作され、パイロット弁１０から制御弁６のパイロット室６ａへとパイロット圧が導かれると、制御弁６は、パイロット圧に応じた量だけ収縮位置ａへと切り換わる。制御弁６が収縮位置ａへと切り換わると、ポンプ４が吐出する作動油の圧力はチェック弁２１を開弁させ、ポンプ４から吐出された作動油はロッド側圧力室２ａに供給され、シリンダ２は収縮する。これにより、アーム１は、図１に示す矢印Ａの方向へと上昇する。

【0067】

操作レバー９が操作され、パイロット弁１０から制御弁６のパイロット室６ｂへとパイロット圧が導かれると、制御弁６はパイロット圧に応じた量だけ伸長位置ｂへと切り換わる。また、これと同時に、第１パイロット室２２ａへもパイロット圧が導かれるため、切換弁２２は、供給されるパイロット圧に応じて開弁する。

【0068】

これにより、バイパス通路２３が開放されるので、ロッド側圧力室２ａの作動油は、第１メイン通路７からチェック弁２１を迂回して制御弁６に導かれ、制御弁６からタンクＴへと排出される。また、反ロッド側圧力室２ｂには、ポンプ４の吐出する作動油が供給されるため、シリンダ２は伸長する。これにより、アーム１は、図１に示す矢印Ｂの方向へと下降する。

【0069】

ここで、油圧ショベルの製造時、負荷保持機構２０を油圧ショベルに取り付け、負荷保持機構２０のパイロットポート４４ａにパイロット通路１５を配管接続した段階では、パイロット圧が供給される第１パイロット室２２ａにエアが混入している。また、油圧ショベルのメンテナンス後や長期保管後などにも同様にエアが混入する場合がある。

【0070】

この状態で、オペレータのレバー操作によって切換弁２２の第１パイロット室２２ａにパイロット圧油が導かれると、エアの体積変化によって第１パイロット室２２ａのパイロット圧が変動して、スプール３６の移動に応答遅れが生じる可能性がある。これにより、シリンダ２の操作性が悪化する可能性がある。

【0071】

また、第１パイロット室２２ａを第２パイロット室２２ｂに常時連通させておくことで、第１パイロット室２２ａのエアを第２パイロット室２２ｂを経由してドレン通路４０へと排出させてエア抜きすることも考えられるが、このような構造では、スプール３６が所定のストローク量以上ストロークしてエアが排出された後も、第１パイロット室２２ａのパイロット圧油が常時ドレン通路４０にドレンされるため、パイロット圧が不安定となり特にオペレータによるレバー操作量が微小なインチング操作等が行われる場合に、切換弁２２の開閉動作に応答遅れや応答性のバラツキが生じる可能性がある。

【0072】

そこで、本実施形態では、第１パイロット室２２ａと第２パイロット室２２ｂとを連通する導通路４６をピストン４５に設け、ピストン４５のストローク量がフルストローク付近である所定のストローク量以上となった場合に導通路４６が開口するように設定した。

【0073】

これにより、第１パイロット室２２ａのパイロット圧油は、ピストン４５のストローク量が小さい切換弁２２の微小な動作時には第２パイロット室２２ｂへと導かれないので、インチング操作時などに切換弁２２の開閉動作に応答遅れや応答性のバラツキが生じることが防止される。さらに、微操作時ではないピストン４５のストローク量が大きい場合には、第１パイロット室２２ａのパイロット圧油がエアとともに第２パイロット室２２ｂへ導かれるので、第１パイロット室２２ａに混入したエアが排出される。

【0074】

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

【0075】

第１パイロット室２２ａに導かれるパイロット圧油の一部をドレン通路４０に導く導通路４６が、切換弁２２のピストン４５が開弁方向に所定のストローク量以上ストロークした場合にドレン通路４０に連通するので、切換弁２２のストローク量が小さい微操作時にはパイロット圧の変動を防止でき、切換弁２２が大きくストロークした場合には第１パイロット室２２ａに混入したエアをドレン通路４０へと排出することができる。よって、第１パイロット室２２ａのエア抜きを可能としながら応答性に与える影響を抑制することができる。

【0076】

さらに、切換弁２２は第１パイロット室２２ａのパイロット圧を受けてスプール３６を開弁方向に押圧するピストン４５を有し、第１パイロット室２２ａと第２パイロット室２２ｂとを連通する導通路４６がピストン４５に形成されるので、スプール３６の構造を複雑化することなくエア抜きを行うことができる。

【0077】

さらに、導通路４６がピストン４５の内部に穿設されるので、ピストン４５のストローク量が所定のストローク量に達する前に導通路４６からピストン４５の外周を通じてパイロット圧油が漏出することを防止することができる。よって、第１パイロット室２２ａのエア抜きを可能としながら応答性に与える影響をより確実に抑制することができる。

【0078】

次に、図７、図８、図９Ａ〜図９Ｃを参照して第２実施形態について説明する。

【0079】

本実施形態では、導通路１４６の構造が第１実施形態と異なる。また、第１実施形態では、第２パイロット室２２ｂとスプリング室３８とを連通する導通孔５７をスプール３６の内部に形成したが、本実施形態では、ボディ３０に新たに形成した。この導通孔１５７の下流端は、ボディ３０に螺合されるキャップ３７の内外を連通する絞り通路１５８に接続される。これにより、第２パイロット室２２ｂは導通孔１５７、絞り通路１５８及びスプリング室３８を介してドレンポート３９ａに連通する。

【0080】

図７に示すように、導通路１４６はピストン４５の摺動部４５ａの外周面に形成される。図９Ａは、図７のピストン４５を拡大して示す部分拡大図である。導通路１４６は、ピストン４５の摺動部４５ａの外周面に螺旋状に形成される溝としての螺旋溝１４６ａと、摺動部４５ａの外周面であって螺旋溝１４６ａのピストン前面側（図９Ａにおける左側）の終端に接続され摺動部４５ａの外周面より小径の溝としての小径部１４６ｂと、から構成される。

【0081】

螺旋溝１４６ａの断面形状は、図９Ｂに示すように、矩形に形成されてもよいし、図９Ｃに示すようにＶ字形に形成されてもよい。螺旋溝１４６ａは、断面積が十分小さく設定され、絞りとしても機能する。

【0082】

図７に示すように、第１パイロット室２２ａにパイロット圧が導かれない場合には、ピストン４５がストロークしないので、小径部１４６ｂが第２パイロット室２２ｂに開口しない。よって、第１パイロット室２２ａのパイロット圧油は第２パイロット室２２ｂには導かれない。

【0083】

図８に示すように、第１パイロット室２２ａに導かれるパイロット圧が大きくなって、ピストン４５がフルストロークすると、ピストン４５の小径部１４６ｂが第２パイロット室２２ｂに開口する。これにより、第１パイロット室２２ａに導かれるパイロット圧油は螺旋溝１４６ａ及び小径部１４６ｂを介して第２パイロット室２２ｂに導かれる。このとき、パイロット圧油の流れは螺旋溝１４６ａの絞り作用によって絞られるので、第１パイロット室２２ａのパイロット圧は所定のパイロット圧に維持される。

【0084】

第２パイロット室２２ｂに導かれたパイロット圧油は、ボディ３０に形成される導通孔１５７及びキャップ３７に形成される絞り通路１５８を介してスプリング室３８に導かれ、ドレンポート３９ａを介してドレン通路４０に導かれる。

【0085】

ピストン４５の小径部１４６ｂが第２パイロット室２２ｂに開口し始めるのは、第１実施形態と同様に、ピストン４５のストローク量が所定のストローク量以上となった場合である。この所定のストローク量は、小径部１４６ｂを形成する位置によって規定され、ピストン４５のフルストロークに相当するストローク量より僅かに小さいストローク量に設定される。

【0086】

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

【0087】

導通路１４６がピストン４５の外周面に形成されるので、エンドミル等によってピストン４５の外周面に溝を形成するだけで導通路１４６を形成することができる。これにより、導通路１４６の形成をより容易に行うことができ、製造コストを低減することができる。

【0088】

次に、図１０及び図１１を参照して第３実施形態について説明する。

【0089】

第１実施形態では、スプール３６とピストン４５とを別体としたが、本実施形態では、ピストン４５及びピストン孔３０ｃを省略し、スプール孔２３０ｂ及びスプール２３６を軸方向に延長した。つまり、スプール孔２３０ｂは第１パイロット室２２ａに連通し、スプール２３６の他端面２３６ｂが第１パイロット室２２ａに臨む。

【0090】

また、第１実施形態では、第２パイロット室２２ｂとスプリング室３８とを連通する導通孔５７をスプール３６の内部に形成したが、本実施形態では、ボディ３０に新たに形成した。この導通孔２５７の下流端は、ボディ３０に螺合されるキャップ３７の内外を連通する絞り通路２５８に接続される。また、第１実施形態ではリリーフ弁２６を通過した作動油が第２パイロット室２２ｂに導かれていたが、本実施形態ではパイロット室２２ｂを廃し、代わりに、スプール孔３０ｂの内周面を環状に切り欠いて形成される大径部６１を新たに設けた。大径部６１の内径はスプール３６の外径より大きく設定されるので、リリーフ弁２６を通過した作動油はスプール３６の軸方向位置にかかわらず常に導通孔２５７に導かれ、絞り通路２５８及びスプリング室３８を介してドレンポート３９ａに導かれる。

【0091】

さらに、大径部６１はスプール３６の外周に開口するので、スプール３６はリリーフ弁２６を通過した作動油からは軸方向に力を受けない。従って、油圧回路図は第１実施形態の場合を示す図２ではなく、図１４が示すようになる。つまり、リリーフ弁２６を通過した作動油は切換弁２２に作用することなく常にタンクＴへと排出される。なお、図１４では、図２と同様の機能を有する部材には同一の符号を付している。

【0092】

図１０に示すように、導通路２４６はスプール２３６の内部に穿設される。導通路２４６は、スプール２３６の受圧面としての他端面２３６ｂから一端面２３６ａ側へ向けて軸方向に穿設される孔としての軸方向通路２４６ａと、軸方向通路２４６ａの先端からスプール２３６を貫通するように径方向に穿設される孔としての径方向通路２４６ｂと、軸方向通路２４６ａの先端であって径方向通路２４６ｂとの合流箇所に設けられる孔としてのエア抜き絞り２４６ｃと、を備える。

【0093】

図１０に示すように、第１パイロット室２２ａにパイロット圧が導かれない場合には、スプール２３６がストロークしないので、径方向通路２４６ｂの開口部が大径部６１に開口しない。よって、第１パイロット室２２ａのパイロット圧油は大径部６１には導かれない。

【0094】

図１１に示すように、第１パイロット室２２ａに導かれるパイロット圧が大きくなって、スプール２３６がフルストロークすると、スプール２３６の径方向通路２４６ｂの開口部が大径部６１に開口する。これにより、第１パイロット室２２ａに導かれるパイロット圧油は導通路２４６を介して大径部６１に導かれる。このとき、パイロット圧油の流れはエア抜き絞り２４６ｃによって絞られるので、第１パイロット室２２ａのパイロット圧は所定のパイロット圧に維持される。

【0095】

大径部６１に導かれたパイロット圧油は、ボディ３０に形成される導通孔２５７及びキャップ３７に形成される絞り通路２５８を介してスプリング室３８に導かれ、ドレンポート３９ａを介してドレン通路４０に導かれる。

【0096】

スプール２３６の径方向通路２４６ｂが大径部６１に開口し始めるのは、第１実施形態と同様に、スプール２３６のストローク量が所定のストローク量以上となった場合である。この所定のストローク量は、径方向通路２４６ｂを形成する位置によって規定され、スプール２３６のフルストロークに相当するストローク量より僅かに小さいストローク量に設定される。

【0097】

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

【0098】

スプール２３６の他端面２３６ｂが第１パイロット室２２ａからパイロット圧を受けてスプール２３６が開弁方向にストロークするので、パイロット圧を受けるためのピストンを設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。

【0099】

さらに、導通路２４６がスプール２３６の内部に穿設されるので、スプール２３６のストローク量が所定のストローク量に達する前に導通路２４６からスプール２３６の外周を通じてパイロット圧油が漏出することを防止することができる。よって、第１パイロット室２２ａのエア抜きを可能としながら応答性に与える影響をより確実に抑制することができる。

【0100】

さらに、導通孔２５７がボディ３０に形成されるので、スプール２３６の構造を簡素化することができ、製造コストを低減することができる。

【0101】

次に、図１２及び図１３を参照して第４実施形態について説明する。

【0102】

本実施形態では、導通路３４６の構造が第３実施形態と異なり、その他の構成は第３実施形態と同一である。

【0103】

図１２に示すように、導通路３４６はスプール３３６の外周面に形成される。導通路３４６は、図９Ａと同様に、スプール３３６の外周面に螺旋状に形成される溝としての螺旋溝３４６ａと、スプール３３６の外周面であってスプール３３６のストローク側（図１２における左側）における螺旋溝３４６ａの終端に接続されスプール３３６の外周面より小径の溝としての小径部３４６ｂと、から構成される。

【0104】

螺旋溝３４６ａの断面形状は、図９Ｂと同様に、矩形に形成されてもよいし、図９Ｃと同様にＶ字形に形成されてもよい。螺旋溝３４６ａは、断面積が十分小さく設定され、絞りとしても機能する。

【0105】

図１２に示すように、第１パイロット室２２ａにパイロット圧が導かれない場合には、スプール３３６がストロークしないので、小径部３４６ｂが大径部６１に開口しない。よって、第１パイロット室２２ａのパイロット圧油は大径部６１には導かれない。

【0106】

図１３に示すように、第１パイロット室２２ａに導かれるパイロット圧が大きくなって、スプール３３６がフルストロークすると、スプール３３６の小径部３４６ｂが大径部６１に開口する。これにより、第１パイロット室２２ａに導かれるパイロット圧油は螺旋溝３４６ａ及び小径部３４６ｂを介して大径部６１に導かれる。このとき、パイロット圧油の流れは螺旋溝３４６ａの絞り作用によって絞られるので、第１パイロット室２２ａのパイロット圧は所定のパイロット圧に維持される。

【0107】

大径部６１に導かれたパイロット圧油は、ボディ３０に形成される導通孔２５７に導かれ、キャップ３７に形成される絞り通路２５８、スプリング室３８、ドレンポート３９ａを介してドレン通路４０へと排出される。

【0108】

スプール３３６の小径部３４６ｂが大径部６１に開口し始めるのは、第３実施形態と同様に、スプール３３６のストローク量が所定のストローク量以上となった場合である。この所定のストローク量は、小径部３４６ｂを形成する位置によって規定され、スプール３３６のフルストロークに相当するストローク量より僅かに小さいストローク量に設定される。

【0109】

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

【0110】

導通路３４６がスプール３３６の外周面に形成されるので、エンドミル等によってスプール３３６の外周面に溝を形成するだけで導通路３４６を形成することができる。これにより、導通路３４６の形成をより容易に行うことができ、製造コストを低減することができる。

【0111】

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つを示したに過ぎず、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。

【0112】

例えば、上記実施形態では、作動流体として作動油を用いた場合について例示したが、作動流体は油以外の液体、例えば水や水溶性代替液等であってもよい。

【0113】

さらに、上記実施形態では、付勢部材としてスプリング４１を例示したが、スプールを付勢することができる伸縮可能なその他の部材であってもよい。

【符号の説明】

【0114】

１ アーム（負荷）
２ シリンダ
２ａ ロッド側圧力室（負荷側圧力室）
４ ポンプ
６ 制御弁
７ 第１メイン通路（メイン通路）
１０ パイロット弁
２０ 負荷保持機構
２１ チェック弁
２２ 切換弁
２２ａ 第１パイロット室（パイロット室）
２３ バイパス通路
３６ スプール
４０ ドレン通路
４１ スプリング（付勢部材）
４５ ピストン
４６ 導通路
４６ａ 軸方向通路（孔）
４６ｂ 径方向通路（孔）
４６ｃ エア抜き絞り（孔）
１００ 油圧制御装置（流体圧制御装置）
１４６ａ 螺旋溝（溝）
１４６ｂ 小径部（溝）
２３６ｂ スプールの他端面（受圧面）
２４６ａ 軸方向通路（孔）
２４６ｂ 径方向通路（孔）
２４６ｃ エア抜き絞り（孔）
３４６ａ 螺旋溝（溝）
３４６ｂ 小径部（溝）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】