特許 7492815 流体制御弁、流体システム、建設機械および制御方法

(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】

(24)【登録日】2024-05-22

(45)【発行日】2024-05-30

(54)【発明の名称】流体制御弁、流体システム、建設機械および制御方法

(51)【国際特許分類】

   F15B 11/00 20060101AFI20240523BHJP

   F16K 3/24 20060101ALI20240523BHJP

   E02F 9/22 20060101ALI20240523BHJP

【ＦＩ】

F15B11/00 Z

F16K3/24 D

E02F9/22 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019160548

(22)【出願日】2019-09-03

(65)【公開番号】P2021038804

(43)【公開日】2021-03-11

【審査請求日】2022-08-03

(73)【特許権者】

【識別番号】503405689

【氏名又は名称】ナブテスコ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 仁

【審査官】藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１２４２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５２８２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１６４１７５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－１６３４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０８３９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６７１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０１９４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０７６８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１０６１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１１４２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６８６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５２７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２８３７７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１４１８５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１５Ｂ １１／００－１１／２２

Ｆ１５Ｂ ２１／１４

Ｆ１６Ｋ ３／２４

Ｅ０２Ｆ ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１アクチュエータポートとポンプとの間を接続するとともに第２アクチュエータポートとタンクとの間を接続する第１位置、または前記第２アクチュエータポートと前記ポンプとの間を接続する第２位置を取り得る第１スプールと、
前記第１スプールが前記第２位置にあるときに前記第１アクチュエータポートと前記タンクとの間を接続する第２スプールと、
前記第１スプール及び前記第２スプールで構成される２つのスプールを制御する３つの制御弁と、
を備え、
前記第１スプール及び前記第２スプールは、バルブボディを貫通するスプール孔の開口方向に延びており、
前記第２スプールは、前記スプール孔の開口方向において前記第１スプールよりも短い流体制御弁。

【請求項2】

前記第１スプールが前記第２スプールに固定されていない請求項１に記載の流体制御弁。

【請求項3】

前記第２スプールは、前記第１スプールが前記第１位置にあるときに前記第１アクチュエータポートと前記タンクとの間を遮断する請求項１または２に記載の流体制御弁。

【請求項4】

前記３つの制御弁は、
前記第１スプールを駆動する２つの第１制御弁と、
前記第２スプールを駆動する１つの第２制御弁と、で構成される請求項１から３のいずれか一項に記載の流体制御弁。

【請求項5】

前記ポンプは第１ポンプと第２ポンプで構成され、前記第１ポンプと前記第１スプールとの間の第１ポンプ通路または前記第２ポンプと前記第１スプールとの間の第２ポンプ通路の少なくともいずれか一方の接続と遮断とを切り換えるポンプ切換弁を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の流体制御弁。

【請求項6】

第１アクチュエータポートとポンプとの間を接続するとともに第２アクチュエータポートとタンクとの間を接続する第１位置、または前記第２アクチュエータポートと前記ポンプとの間を接続する第２位置を取り得る第１スプールと、
前記第１スプールが前記第２位置にあるときに前記第１アクチュエータポートと前記タンクとの間を接続し、前記第１スプールが前記第１位置にあるときに前記第１アクチュエータポートと前記タンクとの間を遮断し、前記第１スプールに固定されていない第２スプールと、
前記第１スプールを駆動する２つの第１制御弁と、
前記第２スプールを駆動する１つの第２制御弁と、
前記ポンプは第１ポンプと第２ポンプで構成され、前記第１ポンプと前記第１スプールとの間の第１ポンプ通路または前記第２ポンプと前記第１スプールとの間の第２ポンプ通路の少なくともいずれか一方の接続と遮断とを切り換えるポンプ切換弁と、
を備え、
前記第１スプール及び前記第２スプールで構成される２つのスプールを制御する３つの制御弁は、前記第１スプールを駆動する２つの前記第１制御弁と、前記第２スプールを駆動する１つの前記第２制御弁と、で構成され、
前記第１スプール及び前記第２スプールは、バルブボディを貫通するスプール孔の開口方向に延びており、
前記第２スプールは、前記スプール孔の開口方向において前記第１スプールよりも短い流体制御弁。

【請求項7】

第１位置のときポンプから第１アクチュエータポートへ流体を流すとともに第２アクチュエータポートからタンクへ流体を流し、第２位置のとき前記ポンプから前記第２アクチュエータポートへ流体を流す第１スプールと、
前記第１スプールが前記第２位置のとき前記第１アクチュエータポートから前記タンクへ流体を流す第２スプールと、
前記第１スプール及び前記第２スプールで構成される２つのスプールを制御する３つの制御弁と、
を備え、
前記第１スプール及び前記第２スプールは、バルブボディを貫通するスプール孔の開口方向に延びており、
前記第２スプールは、前記スプール孔の開口方向において前記第１スプールよりも短い流体制御弁。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一項に記載の流体制御弁と、
ポンプと、
前記ポンプの流体によって駆動される駆動体と、を備える流体システム。

【請求項9】

請求項８に記載の流体システムを備える建設機械。

【請求項10】

第１アクチュエータポートとポンプとの間を接続するとともに第２アクチュエータポートとタンクとの間を接続する第１位置、または前記第２アクチュエータポートと前記ポンプとの間を接続する第２位置を取り得る第１スプールが前記第２位置にあるときに前記第１アクチュエータポートと前記タンクとの間を第２スプールで接続し、
前記第１スプール及び前記第２スプールで構成される２つのスプールを制御する３つの制御弁を備え、
前記第１スプール及び前記第２スプールは、バルブボディを貫通するスプール孔の開口方向に延びており、
前記第２スプールは、前記スプール孔の開口方向において前記第１スプールよりも短い制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体制御弁、流体システム、建設機械および制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、建設機械の一種として油圧ショベルが知られている。油圧ショベルは、油圧シリンダで動作するブーム、アームおよびバケット等のアタッチメントを備える。油圧ショベルは、アタッチメントを駆動させる流体システムを備える。流体システムは、油圧シリンダに対する作動油の供給・排出を制御する流体制御弁を備える。流体制御弁としては、複数の通路を有するバルブボディと、バルブボディに供給された作動油の逆流を防止するためのチェック弁と、を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

ところで、油圧ショベルは、バケットによる掘削作業だけではなく油圧ブレーカ、クラッシャ等のアタッチメントが搭載され様々な用途に使用される。アタッチメントの種類により、油圧ブレーカのようにポンプから作動油の供給のみを行う単動と、クラッシャのように作動油の供給・排出を行う往復動とに切り換える必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１４１８５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、アタッチメントの種類による動作の切り換えは、通路内に設けられた切換弁を手動で切り替える必要がある。
一方、キャビン内から前記動作の切り換えを操作可能なものもあるが、依然として複雑な回路を設ける必要があった。

【0006】

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、アタッチメントの種類による動作の切り換えを簡単な制御で行うことができる流体制御弁、流体システム、建設機械および制御方法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】

【0007】

上記課題の解決手段として、本発明の態様は以下の構成を有する。
（１）本発明の態様に係る流体制御弁は、第１アクチュエータポートとポンプとの間を接続するとともに第２アクチュエータポートとタンクとの間を接続する第１位置、または前記第２アクチュエータポートと前記ポンプとの間を接続する第２位置を取り得る第１スプールと、前記第１スプールが前記第２位置にあるときに前記第１アクチュエータポートと前記タンクとの間を接続する第２スプールと、前記第１スプール及び前記第２スプールで構成される２つのスプールを制御する３つの制御弁と、を備え、前記第１スプール及び前記第２スプールは、バルブボディを貫通するスプール孔の開口方向に延びており、前記第２スプールは、前記スプール孔の開口方向において前記第１スプールよりも短い。

【0008】

この構成によれば、第１スプールが第２位置にあるときに第２スプールが第１アクチュエータポートとタンクとの間を接続するため、制御を簡単化できる。したがって、アタッチメントの種類による動作の切り換えを簡単な制御で行うことができる。

【0009】

（２）上記（１）に記載の流体制御弁では、前記第１スプールが前記第２スプールに固定されていなくてもよい。

【0010】

（３）上記（１）または（２）に記載の流体制御弁では、前記第２スプールは、前記第１スプールが前記第１位置にあるときに前記第１アクチュエータポートと前記タンクとの間を遮断してもよい。

【0011】

（４）上記（１）から（３）のいずれか一項に記載の流体制御弁では、前記３つの制御弁は、前記第１スプールを駆動する２つの第１制御弁と、前記第２スプールを駆動する１つの第２制御弁と、で構成されてもよい。

【0012】

（５）上記（１）から（４）のいずれか一項に記載の流体制御弁では、前記ポンプは第１ポンプと第２ポンプで構成され、前記第１ポンプと前記第１スプールとの間の第１ポンプ通路または前記第２ポンプと前記第１スプールとの間の第２ポンプ通路の少なくともいずれか一方の接続と遮断とを切り換えるポンプ切換弁を備えてもよい。

【0013】

（６）本発明の態様に係る流体制御弁は、第１アクチュエータポートとポンプとの間を接続するとともに第２アクチュエータポートとタンクとの間を接続する第１位置、または前記第２アクチュエータポートと前記ポンプとの間を接続する第２位置を取り得る第１スプールと、前記第１スプールが前記第２位置にあるときに前記第１アクチュエータポートと前記タンクとの間を接続し、前記第１スプールが前記第１位置にあるときに前記第１アクチュエータポートと前記タンクとの間を遮断し、前記第１スプールに固定されていない第２スプールと、前記第１スプールを駆動する２つの第１制御弁と、前記第２スプールを駆動する１つの第２制御弁と、前記ポンプは第１ポンプと第２ポンプで構成され、前記第１ポンプと前記第１スプールとの間の第１ポンプ通路または前記第２ポンプと前記第１スプールとの間の第２ポンプ通路の少なくともいずれか一方の接続と遮断とを切り換えるポンプ切換弁と、を備え、前記第１スプール及び前記第２スプールで構成される２つのスプールを制御する３つの制御弁は、前記第１スプールを駆動する２つの前記第１制御弁と、前記第２スプールを駆動する１つの前記第２制御弁と、で構成され、前記第１スプール及び前記第２スプールは、バルブボディを貫通するスプール孔の開口方向に延びており、前記第２スプールは、前記スプール孔の開口方向において前記第１スプールよりも短い。

【0014】

この構成によれば、第１スプールが第２位置にあるときに第２スプールが第１アクチュエータポートとタンクとの間を接続するため、制御を簡単化できる。したがって、アタッチメントの種類による動作の切り換えを簡単な制御で行うことができる。加えて、２つのスプールを３つの制御弁で制御するため、４つのスプールを４つの制御弁で制御する場合と比較して、アタッチメントの種類による動作の切り換えを簡単な構成で行うことができる。加えて、１つのポンプ通路のみによる流体の供給または２つのポンプ通路による流体の供給に切り換えることができる。例えば、アタッチメントの容量により２ポンプシステムで構成される建設機械（例えば油圧ショベル）において１ポンプのみの流量、２ポンプを合流させた流量に切り換えることができる。

【0015】

（７）本発明の態様に係る流体制御弁は、第１位置のときポンプから第１アクチュエータポートへ流体を流すとともに第２アクチュエータポートからタンクへ流体を流し、第２位置のとき前記ポンプから前記第２アクチュエータポートへ流体を流す第１スプールと、前記第１スプールが前記第２位置のとき前記第１アクチュエータポートから前記タンクへ流体を流す第２スプールと、前記第１スプール及び前記第２スプールで構成される２つのスプールを制御する３つの制御弁と、を備え、前記第１スプール及び前記第２スプールは、バルブボディを貫通するスプール孔の開口方向に延びており、前記第２スプールは、前記スプール孔の開口方向において前記第１スプールよりも短い。

【0016】

この構成によれば、第１スプールが第２位置のときに第２スプールが第１アクチュエータポートからタンクへ流体を流すため、制御を簡単化できる。したがって、アタッチメントの種類による動作の切り換えを簡単な制御で行うことができる。

【0017】

（８）本発明の態様に係る流体システムは、上記（１）から（７）のいずれか一項に記載の流体制御弁と、ポンプと、前記ポンプの流体によって駆動される駆動体と、を備える。

【0018】

（９）本発明の態様に係る建設機械は、上記（８）に記載の流体システムを備える。

【0019】

（１０）本発明の態様に係る制御方法は、第１アクチュエータポートとポンプとの間を接続するとともに第２アクチュエータポートとタンクとの間を接続する第１位置、または前記第２アクチュエータポートと前記ポンプとの間を接続する第２位置を取り得る第１スプールが前記第２位置にあるときに前記第１アクチュエータポートと前記タンクとの間を第２スプールで接続し、前記第１スプール及び前記第２スプールで構成される２つのスプールを制御する３つの制御弁を備え、前記第１スプール及び前記第２スプールは、バルブボディを貫通するスプール孔の開口方向に延びており、前記第２スプールは、前記スプール孔の開口方向において前記第１スプールよりも短い。

【0020】

この方法によれば、第１スプールが第２位置にあるときに第２スプールで第１アクチュエータポートとタンクとの間を接続するため、制御を簡単化できる。したがって、アタッチメントの種類による動作の切り換えを簡単な制御で行うことができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、アタッチメントの種類による動作の切り換えを簡単な制御で行うことができる流体制御弁、流体システム、建設機械および制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施形態の建設機械の模式図である。

【図2】実施形態の流体システムの概略構成図である。

【図3】実施形態の流体システムの断面図である。

【図4】実施形態の流体制御弁の動作の一例の説明図である。

【図5】実施形態の流体制御弁の動作の他の例の説明図である。

【図6】実施形態の流体制御弁の切り換え制御の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、建設機械として流体システムを備えた油圧ショベルを例に挙げて説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

【0024】

［建設機械］
図１は、第１実施形態の建設機械１の模式図である。
例えば、建設機械１は油圧ショベルである。建設機械１は、旋回体２および走行体３を備える。旋回体２は、走行体３の上に旋回可能に設けられている。旋回体２は、作動油（流体）を供給する油圧ポンプ１２（ポンプ）を備える。

【0025】

旋回体２は、操作者が搭乗可能なキャブ５と、キャブ５に一端が揺動自在に連結されたブーム６と、ブーム６のキャブ５とは反対側の他端（先端）に揺動自在に一端が連結されたアーム７と、アーム７のブーム６とは反対側の他端（先端）に揺動自在に連結されたバケット８と、を備える。油圧ポンプ１２は、キャブ５内に配置されている。油圧ポンプ１２から供給される作動油によって、キャブ５、ブーム６、アーム７およびバケット８が駆動される。

【0026】

［流体システム］
図２は、実施形態の流体システム１０の概略構成図である。図２においては油圧ポンプ１２等の図示を省略している。図３は、実施形態の流体システム１０の断面図である。図３においてはポンプ切換弁５４等の図示を省略している。
図３に示すように、流体システム１０は、流体制御弁１１と、油圧ポンプ１２と、作動油によって駆動される油圧アクチュエータ１３（駆動体）と、を備える。例えば、油圧アクチュエータ１３は、油圧モータ、油圧シリンダ等である。図３においては、油圧アクチュエータ１３である油圧シリンダを示す。図中符号１４は作動油を貯留するタンクを示す。

【0027】

［流体制御弁］
流体制御弁１１は、油圧シリンダ１３に対する作動油の供給・排出を制御する。流体制御弁１１は、複数（例えば本実施形態では２つ）のチェック弁２０と、複数の通路３１～３７を有するバルブボディ３０と、第１スプール４０Ａと、第２スプール４０Ｂと、第１制御弁５１，５２と、第２制御弁５３と、ポンプ切換弁５４（図２参照）と、を備える。流体制御弁１１は、スプール式の方向切換弁である。

【0028】

複数の通路３１～３７は、作動油が流れる流路（油路）である。複数の通路３１～３７は、スプール孔３１、第１アクチュエータ通路３２、第２アクチュエータ通路３３、バイパス通路３４、ブリッジ通路３５、第１供給通路３６および第２供給通路３７を含む。

【0029】

スプール孔３１は、スプール４０Ａ，４０Ｂを挿し込み可能な孔である。スプール孔３１は、チェック弁２０の軸線Ｃ１と実質的に直交する方向（図３の左右方向、スプール孔３１の開口方向）にバルブボディ３０を貫通している。スプール４０Ａ，４０Ｂは、スプール孔３１に着脱可能に挿入されている。スプール４０Ａ，４０Ｂは、スプール孔３１の開口方向に延びている。スプール４０Ａ，４０Ｂは、スプール孔３１の内周面に接触可能なランド４１を備える。スプール４０Ａ，４０Ｂは、スプール孔３１の開口方向に移動することによって流路の開閉、絞り動作を行う。油圧シリンダ１３に供給される作動油の流量は、スプール４０Ａ，４０Ｂの位置によって制御される。

【0030】

第１アクチュエータ通路３２は、チェック弁２０の一側方に配置されている。第１アクチュエータ通路３２は、軸線Ｃ１と実質的に平行な方向（図３の上下方向、スプール孔３１の開口方向と直交する方向）に延びている。第１アクチュエータ通路３２の一端（図３の上端）は、油圧シリンダ１３の第１アクチュエータポート１３ａ（例えばロッド側油室）に接続されている。第２アクチュエータ通路３３の他端（図３の下端）は、スプール孔３１に接続されている。

【0031】

第２アクチュエータ通路３３は、チェック弁２０の他側方に配置されている。すなわち、第２アクチュエータ通路３３は、チェック弁２０を挟んで第１アクチュエータ通路３２とは反対側に配置されている。第２アクチュエータ通路３３は、第１アクチュエータ通路３２と実質的に平行な方向（図３の上下方向）に延びている。第２アクチュエータ通路３３の一端（図３の上端）は、油圧シリンダ１３の第２アクチュエータポート１３ｂ（例えばヘッド側油室）に接続されている。第２アクチュエータ通路３３の他端（図３の下端）は、スプール孔３１に接続されている。

【0032】

バイパス通路３４は、スプール孔３１から分岐している。バイパス通路３４は、第１アクチュエータ通路３２の側方に位置し第１アクチュエータ通路３２と実質的に平行な方向（図３の上下方向）に延びる第１バイパス路３４ａと、第２アクチュエータ通路３３の側方に位置し第１バイパス路３４ａと実質的に平行な方向（図３の上下方向）に延びる第２バイパス路３４ｂと、スプール孔３１の開口方向と実質的に平行な方向に延び第１バイパス路３４ａの一端（図３の下端）と第２バイパス路３４ｂの一端（図３の下端）とを接続する第３バイパス路３４ｃと、を備える。第３バイパス路３４ｃは、スプール孔３１を挟んでチェック弁２０とは反対側に配置されている。

【0033】

ブリッジ通路３５は、断面視で逆Ｕ字状を有する。ブリッジ通路３５の両端は、スプール孔３１に接続されている。
第１供給通路３６および第２供給通路３７は、スプール孔３１の近傍に配置されている。第１供給通路３６および第２供給通路３７は、スプール孔３１の開口方向（図３の左右方向）に並んでいる。第１供給通路３６および第２供給通路３７は、ブリッジ通路３５の途中に接続されている。

【0034】

チェック弁２０は、スプール孔３１の開口方向（図３の左右方向）に並んで一対配置されている。一対のチェック弁２０は、バルブボディ３０の壁部３０ａを挟んで隣り合う位置に配置されている。図中符号１８はチェック弁２０の端部を覆うプラグを示す。

【0035】

第１スプール４０Ａは、異なる２つのアクチュエータポート１３ａ，１３ｂ（第１アクチュエータポート１３ａ、第２アクチュエータポート１３ｂ）と油圧ポンプ１２との間の接続と遮断とを切り換える。第１スプール４０Ａは、通路の複数の接続状態を切り替え可能である。複数の接続状態には、第１位置および第２位置が含まれる（図４、図５参照）。第１位置は、第１アクチュエータポート１３ａと油圧ポンプ１２との間を接続するとともに第２アクチュエータポート１３ｂとタンク１４との間を接続する位置である（図５参照）。第２位置は、第２アクチュエータポート１３ｂと油圧ポンプ１２とを接続する位置である（図４参照）。第１スプール４０Ａは、第２スプール４０Ｂに固定されていない。

【0036】

第１スプール４０Ａは、第１位置のとき油圧ポンプ１２から第１アクチュエータポート１３ａへ作動油を流すとともに、第２アクチュエータポート１３ｂからタンク１４へ作動油を流す。第１スプール４０Ａは、第２位置のとき油圧ポンプ１２から第２アクチュエータポート１３ｂへ作動油を流す。

【0037】

第２スプール４０Ｂは、第１スプール４０Ａとは別に設けられている。第２スプール４０Ｂは、スプール孔３１の開口方向において第１スプール４０Ａよりも短い。第２スプール４０Ｂは、第１アクチュエータポート１３ａとタンク１４との間の接続と遮断とを切り換える。第２スプール４０Ｂは、第１スプール４０Ａが第２位置にあるときに第１アクチュエータポート１３ａとタンク１４との間を接続する（図４参照）。第２スプール４０Ｂは、第１スプール４０Ａが第１位置にあるときに第１アクチュエータポート１３ａとタンク１４との間を遮断する（図５参照）。第２スプール４０Ｂは、第１スプール４０Ａが第１位置にあるときに（第１アクチュエータポート１３ａと油圧ポンプ１２との間が接続状態にあるときに）作動しない（停止状態となる）。

【0038】

第２スプール４０Ｂは、第１スプール４０Ａが第２位置のとき第１アクチュエータポート１３ａからタンク１４へ作動油を流す。第２スプール４０Ｂは、第１スプール４０Ａが第１位置のとき第１アクチュエータポート１３ａからタンク１４へ作動油を流さない。

【0039】

図中において、符号４２Ａは第１スプール４０Ａを所定位置で保持するための第１コイルバネ（例えば第１スプール４０Ａを中立位置へ戻すためのリターンスプリング）、符号４３は第１スプール４０Ａの一端側に設けられたパイロットポート、符号４２Ｂは第２スプール４０Ｂを所定位置で保持するための第２コイルバネ（例えば第２スプール４０Ｂを初期位置へ戻すためのリターンスプリング）、符号４４は第２スプール４０Ｂの一端側に設けられたパイロットポートをそれぞれ示す。

【0040】

第１制御弁５１，５２は、第１スプール４０Ａを第１位置および第２位置のいずれかに切り換え、作動油によって駆動される油圧アクチュエータを制御する。第１制御弁５１，５２は、２つ設けられている。２つの第１制御弁５１，５２は、第１スプール４０Ａをスプール孔３１の開口方向の一方向（図３の右方向）へ移動させるための制御弁５１（以下「第１電磁比例弁５１」ともいう。）と、第１スプール４０Ａをスプール孔３１の開口方向の他方向（図３の左方向）へ移動させるための制御弁５２（以下「第２電磁比例弁５２」ともいう。）と、である。

【0041】

第２制御弁５３は、第１制御弁５１，５２が第１スプール４０Ａを第１位置に切り換えたとき第２スプール４０Ｂが作動しないように第２スプール４０Ｂを制御する。第２制御弁５３は、１つのみ設けられている。

【0042】

図中において、符号６１は第１アクチュエータポート１３ａとタンク１４との間の第１タンク通路、符号６２は第２アクチュエータポート１３ｂとタンク１４との間の第２タンク通路をそれぞれ示す。第１タンク通路６１は、第１アクチュエータ通路３２及び第１バイパス路３４ａを含む通路である。第２タンク通路６２は、第２アクチュエータ通路３３および第２バイパス路３４ｂを含む通路である。第２制御弁５３は、第１タンク通路６１の途中に第１制御弁５１，５２とは別に設けられている。第２制御弁５３は、第１タンク通路６１に通じるスプール孔３１の一部に接続されている。以下、第２制御弁５３を「第３電磁比例弁５３」ともいう。

【0043】

図２に示すように、ポンプ切換弁５４は、１つのみ設けられている。図中において、符号６５は油圧ポンプ１２（図３参照）を構成する第１ポンプと第１スプール４０Ａとの間の第１ポンプ通路、符号６６は油圧ポンプ１２を構成する第２ポンプと第１スプール４０Ａとの間の第２ポンプ通路をそれぞれ示す。ポンプ切換弁５４は、第２ポンプ通路６６の途中に設けられている。ポンプ切換弁５４は、第２ポンプ通路６６を接続または遮断する。以下、ポンプ切換弁５４を「第４電磁比例弁５４」ともいう。

【0044】

［流体制御弁の動作］
図４は、実施形態の流体制御弁１１の動作の一例の説明図である。図５は、実施形態の流体制御弁１１の動作の他の例の説明図である。図６は、実施形態の流体制御弁１１の切り換え制御の説明図である。
図６に示すように本実施形態では、４つの電磁比例弁により単動、往復動、１ポンプ、２ポンプの切り換えを行うことができる。

【0045】

図４は、第１電磁比例弁５１をオン、第２電磁比例弁５２をオフ、第３電磁比例弁５３をオンとしたときを示す。
図４に示すように、第１電磁比例弁５１をオン、第２電磁比例弁５２をオフとすると、第１スプール４０Ａは図４の右側へ押される。このとき、第１スプール４０Ａがスプール孔３１の開口方向において第１コイルバネ４２Ａ（図３参照）のバネ力よりも強く押されると、第１スプール４０Ａは第１コイルバネ４２Ａに抗して図４の右側に変位する。すなわち、第１スプール４０Ａは中立位置よりも図４の右側に変位する。これにより、第２アクチュエータポート１３ｂと油圧ポンプ１２との間が接続されるとともに第１アクチュエータポート１３ａと油圧ポンプ１２との間が遮断されつつ第２アクチュエータポート１３ｂとタンク１４との間が遮断される（第２位置）。

【0046】

第３電磁比例弁５３をオンとすると、第２スプール４０Ｂは図４の右側へ押される。このとき、第２スプール４０Ｂがスプール孔３１の開口方向において第２コイルバネ４２Ｂ（図３参照）のバネ力よりも強く押されると、第２スプール４０Ｂは第２コイルバネ４２Ｂに抗して図４の右側に変位する。これにより、第１アクチュエータポート１３ａとタンク１４との間が接続される。すなわち、第１タンク通路６１では作動油が流通可能となり、第２タンク通路６２では作動油が流通不能となる。

【0047】

図５は、第１電磁比例弁５１をオフ、第２電磁比例弁５２をオン、第３電磁比例弁５３をオフとしたときを示す。
図５に示すように、第１電磁比例弁５１をオフ、第２電磁比例弁５２をオンとすると、第１スプール４０Ａは図５の左側（図４とは反対側）へ押される。このとき、第１スプール４０Ａがスプール孔３１の開口方向において第１コイルバネ４２Ａ（図３参照）のバネ力よりも強く押されると、第１スプール４０Ａは第１コイルバネ４２Ａに抗して図５の左側に変位する。すなわち、第１スプール４０Ａは中立位置よりも図５の左側に変位する。これにより、第１アクチュエータポート１３ａと油圧ポンプ１２との間が接続されつつ第２アクチュエータポート１３ｂとタンク１４との間が接続されるとともに第２アクチュエータポート１３ｂと油圧ポンプ１２との間が遮断される（第１位置）。

【0048】

第３電磁比例弁５３をオフとすると、第２スプール４０Ｂは押されず初期位置で停止する。これにより、第１アクチュエータポート１３ａとタンク１４との間が遮断される。すなわち、第１タンク通路６１では作動油が流通不能となり、第２タンク通路６２では作動油が流通可能となる。

【0049】

第１位置においては、油圧ポンプ１２から第１アクチュエータポート１３ａに作動油を供給することにより油圧シリンダ１３のロッドは図５の左側に変位可能となる（図５参照）。第２位置においては、油圧ポンプ１２から第２アクチュエータポート１３ｂに作動油を供給することにより油圧シリンダ１３のロッドは図４の右側に変位可能となる（図４参照）。このように本実施形態では、３つの電磁比例弁５１～５３（第１電磁比例弁５１、第２電磁比例弁５２および第３電磁比例弁５３）により単動、往復動の切り換えを行うことができる。

【0050】

図２に示すように、第４電磁比例弁５４をオンとすると、第２ポンプ通路６６は遮断される。すなわち、第１ポンプ通路６５のみが接続される。これにより、１つのポンプ通路６５のみによる作動油（１ポンプのみの流量）の供給が可能となる（図６参照）。
一方、第４電磁比例弁５４をオフとすると、第２ポンプ通路６６は接続される。すなわち、第１ポンプ通路６５および第２ポンプ通路６６のそれぞれが接続される。これにより、２つのポンプ通路６５，６６による作動油（２ポンプを合流させた流量）の供給が可能となる（図６参照）。
このように本実施形態では、第４電磁比例弁５４により１ポンプ、２ポンプの切り換えを行うことができる。

【0051】

以上説明したように、本実施形態に係る流体制御弁１１は、第１アクチュエータポート１３ａと油圧ポンプ１２との間を接続するとともに第２アクチュエータポート１３ｂとタンク１４との間を接続する第１位置、または第２アクチュエータポート１３ｂと油圧ポンプ１２との間を接続する第２位置を取り得る第１スプール４０Ａと、第１スプール４０Ａが第２位置にあるときに第１アクチュエータポート１３ａとタンク１４との間を接続し、第１スプール４０Ａが第１位置にあるときに第１アクチュエータポート１３ａとタンク１４との間を遮断し、第１スプール４０Ａに固定されていない第２スプール４０Ｂと、第１スプール４０Ａを駆動する２つの第１制御弁５１，５２と、第２スプール４０Ｂを駆動する１つの第２制御弁５３と、油圧ポンプ１２は第１ポンプと第２ポンプで構成され、第１ポンプと第１スプール４０Ａとの間の第１ポンプ通路６５または第２ポンプと第１スプール４０Ａとの間の第２ポンプ通路６６のうち第２ポンプ通路６６の接続と遮断とを切り換えるポンプ切換弁５４と、を備える。

【0052】

本実施形態によれば、第１スプール４０Ａが第２位置にあるときに第２スプール４０Ｂが第１アクチュエータポート１３ａとタンク１４との間を接続するため、制御を簡単化できる。したがって、アタッチメントの種類による動作の切り換えを簡単な制御で行うことができる。
加えて、２つのスプール４０Ａ，４０Ｂを３つの制御弁５１～５３で制御するため、４つのスプールを４つの制御弁で制御する場合と比較して、アタッチメントの種類による動作の切り換えを簡単な構成で行うことができる。
加えて、１つのポンプ通路６５のみによる作動油の供給または２つのポンプ通路６５，６６による作動油の供給に切り換えることができる。例えば、アタッチメントの容量により２ポンプシステムで構成される建設機械１（例えば油圧ショベル）において１ポンプのみの流量、２ポンプを合流させた流量に切り換えることができる。

【0053】

本実施形態に係る流体システム１０は、上記の流体制御弁１１と、油圧ポンプ１２と、油圧ポンプ１２の作動油によって駆動される駆動体１３と、を備える。

【0054】

この構成によれば、アタッチメントの種類による動作の切り換えを簡単な制御で行うことができる流体システム１０を提供することができる。

【0055】

本実施形態に係る建設機械１は、上記の流体システム１０を備える。

【0056】

この構成によれば、アタッチメントの種類による動作の切り換えを簡単な制御で行うことができる建設機械１を提供することができる。

【0057】

なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【0058】

上述した実施形態では、建設機械１は油圧ショベルである例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、油圧ショベル以外の建設機械に本発明を適用してもよい。

【0059】

上述した実施形態では、第１アクチュエータポート１３ａと油圧ポンプ１２との間を接続するとともに第２アクチュエータポート１３ｂとタンク１４との間を接続する第１位置、または第２アクチュエータポート１３ｂと油圧ポンプ１２との間を接続する第２位置を取り得る第１スプール４０Ａと、第１スプール４０Ａが第２位置にあるときに第１アクチュエータポート１３ａとタンク１４との間を接続する第２スプール４０Ｂと、を備える流体制御弁を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、第１アクチュエータポート１３ａと油圧ポンプ１２との間を接続するとともに第２アクチュエータポート１３ｂとタンク１４との間を接続する第１位置、または第２アクチュエータポート１３ｂと油圧ポンプ１２との間を接続する第２位置を取り得る第１スプール４０Ａが第２位置にあるときに第１アクチュエータポート１３ａとタンク１４との間を第２スプール４０Ｂで接続する制御方法に本発明を適用してもよい。

【0060】

上述した実施形態では、第１制御弁５１，５２は２つ設けられ、第２制御弁５３は１つのみ設けられている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、第１制御弁は１つのみ設けられ、第２制御弁は２つ設けられていてもよい。第１制御弁および第２制御弁の設置数は要求仕様に応じて変更可能である。

【0061】

上述した実施形態では、流体制御弁１１がポンプ切換弁５４を備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、流体制御弁１１は、ポンプ切換弁５４を備えなくてもよい。すなわち、３つの電磁比例弁５１～５３（第１電磁比例弁５１、第２電磁比例弁５２および第３電磁比例弁５３）により単動、往復動の切り換えが可能であればよい。

【0062】

上述した実施形態では、流体システム（油圧システム）は、油圧ポンプの作動油によって駆動される油圧アクチュエータを備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、作動油以外の流体（ポンプの流体）によって駆動される駆動体を備える流体システムに本発明を適用してもよい。

【0063】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは可能である。また、上述した各変形例を組み合わせても構わない。

【符号の説明】

【0064】

１…建設機械
１０…流体システム
１１…流体制御弁
１２…油圧ポンプ（ポンプ）
１３…油圧シリンダ、油圧アクチュエータ（駆動体）
１３ａ…第１アクチュエータポート
１３ｂ…第２アクチュエータポート
１４…タンク
４０Ａ…第１スプール
４０Ｂ…第２スプール
５１…第１電磁比例弁（第１制御弁）
５２…第２電磁比例弁（第１制御弁）
５３…第３電磁比例弁（第２制御弁）
５４…第４電磁比例弁（ポンプ切換弁）
６５…第１ポンプ通路
６６…第２ポンプ通路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】