(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】2024-08-06
(45)【発行日】2024-08-15
(54)【発明の名称】流体圧制御装置
(51)【国際特許分類】
F15B 11/00 20060101AFI20240807BHJP
【ＦＩ】
F15B11/00 D
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2022160028
(22)【出願日】2022-10-04
(65)【公開番号】P2024053675
(43)【公開日】2024-04-16
【審査請求日】2024-01-29
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000000929
【氏名又は名称】カヤバ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002468
【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】石橋 恒輝
(72)【発明者】
【氏名】吉田 説与
【審査官】松浦 久夫
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－００１２４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１３７３０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－２９２４０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０２－０７２２０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－２０２００３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／０５３７８３（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１５Ｂ １１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポンプから吐出される作動流体によって駆動されるアクチュエータを制御する流体圧制御装置であって、メインバルブブロックと、
前記メインバルブブロックに取り付けられるサブバルブブロックと、を備え、
前記メインバルブブロックは、
前記アクチュエータに対して給排される作動流体が流れるアクチュエータ通路と、
前記アクチュエータ通路を通じて前記アクチュエータに給排される作動流体の給排方向を切り換える弁体と、
前記アクチュエータ通路に連通し前記メインバルブブロックの外面に開口する第１圧力検出通路と、を有し、
前記サブバルブブロックは、
前記第１圧力検出通路に連通する第２圧力検出通路と、
前記第２圧力検出通路に連通し圧力検出器が取り付けられる圧力検出ポートと、を有することを特徴とする流体圧制御装置。
【請求項2】
請求項１に記載の流体圧制御装置であって、前記メインバルブブロックは、
前記弁体を挟んで前記アクチュエータ通路とは反対側に設けられ、タンクと連通する排出通路と、
前記排出通路と前記アクチュエータ通路とを連通するリリーフ通路と、
前記リリーフ通路に設けられるリリーフ弁と、をさらに有し、
前記第１圧力検出通路は、前記メインバルブブロックにおいて前記アクチュエータ通路が開口する外面と、前記リリーフ通路及び前記リリーフ弁と、の間に形成され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、流体圧制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、アーム用シリンダに圧油を給排する切換弁装置が開示されている。切換弁装置では、ブロック状の本体に給排通路が形成され、給排通路を通じてシリンダにポンプからの圧油が給排される。本体にはスプールが設けられ、スプールがパイロット圧により軸方向に沿って移動することで、シリンダに対する圧油の給排方向が切り換えられる。また、給排通路には、リリーフ弁が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００３－２０２００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載のような切換弁装置では、シリンダの作動を制御するために、シリンダに給排される作動流体の圧力を検出することが一般的に行われている。作動流体の圧力を検出するには、給排通路から作動流体を圧力検出用のポートに導き、当該ポートにセンサ等を取り付けることが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載の切換弁装置では、給排通路の近傍にリリーフ弁が設けられているため、本体に圧力検出用のポートを形成するのに十分なスペースが無い。したがって、本体に圧力検出用のポートを形成するためのスペースを確保しようとすると、本体が大きくなり、結果として切換弁装置全体が大型化してしまう。
【0005】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、流体圧制御装置において、メインバルブブロックの大型化を抑制しアクチュエータに給排される作動流体の圧力を検出可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、ポンプから吐出される作動流体によって駆動されるアクチュエータを制御する流体圧制御装置であって、メインバルブブロックと、メインバルブブロックに取り付けられるサブバルブブロックと、を備え、メインバルブブロックは、アクチュエータに対して給排される作動流体が流れるアクチュエータ通路と、アクチュエータ通路を通じてアクチュエータに給排される作動流体の給排方向を切り換える弁体と、アクチュエータ通路に連通しメインバルブブロックの外面に開口する第１圧力検出通路と、を有し、サブバルブブロックは、第１圧力検出通路に連通する第２圧力検出通路と、第２圧力検出通路に連通し圧力検出器が取り付けられる圧力検出ポートと、を有することを特徴とする。
【0007】
この発明では、メインバルブブロックに取り付けられるサブバルブブロックに圧力検出ポートが形成され、圧力検出器が取り付けられる。よって、メインバルブブロックには圧力検出ポートは形成されず、第１圧力検出通路のみが形成される。そのため、メインバルブブロックに圧力検出ポートを形成するスペースがなくても、メインバルブブロックを大きくせずに、アクチュエータに給排される作動流体の圧力を圧力検出器により検出可能とすることができる。
【0008】
また、本発明は、メインバルブブロックは、弁体を挟んでアクチュエータ通路とは反対側に設けられ、タンクと連通する排出通路と、排出通路とアクチュエータ通路とを連通するリリーフ通路と、リリーフ通路に設けられるリリーフ弁と、をさらに有し、第１圧力検出通路は、メインバルブブロックにおいてアクチュエータ通路が開口する外面と、リリーフ通路及びリリーフ弁と、の間に形成されることを特徴とする。
【0009】
この発明では、メインバルブブロックにリリーフ弁が設けられていても、リリーフ弁と干渉せずに第１圧力検出通路を形成することができる。また、第１圧力検出通路は、メインバルブブロックにおいて排出通路やリリーフ通路が形成されない領域に形成されるため、油路形成の自由度を高めることができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、流体圧制御装置において、メインバルブブロックの大型化を抑制しアクチュエータに給排される作動流体の圧力を検出可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施形態に係る流体圧制御装置を示す断面図である。
【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係る流体圧制御装置１００について説明する。
【0013】
流体圧制御装置１００は、ポンプ（図示省略）から吐出される作動流体によって駆動されるアクチュエータ（図示省略）を制御する装置であり、例えば、建設機械、農業機械、産業機械等の作業機械に搭載される。以下では、流体圧制御装置１００が、油圧ショベルに搭載され、走行用の油圧モータや、ブーム、アーム、バケット等の駆動用の油圧シリンダといったアクチュエータの作動の制御に用いられる場合について説明する。なお、油圧ショベルのアクチュエータの駆動には、作動流体として作動油を用いる例について説明するが、作動流体には作動水等の他の流体を用いてもよい。
【0014】
流体圧制御装置１００は、メインバルブブロック１と、メインバルブブロック１に取り付けられるサブバルブブロック５０と、を備える。
【0015】
メインバルブブロック１は、作動油の給排方向を切り換える弁体としてのメインスプール２と、メインスプール２の軸方向に直交する方向に移動するサブスプール３と、メインスプール２を摺動自在に収容するメイン収容孔６と、サブスプール３を摺動自在に収容するサブ収容孔７と、を有する。
【0016】
メイン収容孔６は、メインバルブブロック１を貫通して形成される。メインバルブブロック１におけるメイン収容孔６の二つの開口部には、それぞれパイロット圧室１０が設けられる。流体圧制御装置１００では、図示しないレバー等の操作によりパイロット圧室１０にパイロット圧が導かれ、メインスプール２がパイロット圧により軸方向に沿って移動することで、アクチュエータに対する作動油の給排方向が切り換えられる。パイロット圧室１０には、図示しないばねが設けられ、当該ばねによりメインスプール２が中立位置に向けて付勢される。サブ収容孔７は、メイン収容孔６と連通して、メイン収容孔６に直交する方向に延びて形成される。サブスプール３は、後述する供給ポート２０と導出通路２２との連通を切り換える。
【0017】
メインバルブブロック１は、ポンプから吐出される作動油が供給される供給ポート２０と、アクチュエータに対して給排される作動油が流れるアクチュエータ通路２１と、供給ポート２０から供給された作動油をアクチュエータ通路２１に導く導出通路２２と、タンク（図示省略）と連通する排出通路２３と、を有する。本実施形態では、供給ポート２０、アクチュエータ通路２１、及び導出通路２２は、サブ収容孔７を挟んで一対形成され、それぞれメイン収容孔６と連通する。また、導出通路２２は、サブ収容孔７とも連通する。
【0018】
メインバルブブロック１内に形成されるこれらの通路は、サブ収容孔７に対して略左右対称に配置されており、以下では、図１においてサブ収容孔７よりも右側に配置されるものを第１供給ポート２０ａ、第１アクチュエータ通路２１ａ、及び第１導出通路２２ａとも称し、図１においてサブ収容孔７よりも左側に配置されるものを第２供給ポート２０ｂ、第２アクチュエータ通路２１ｂ、及び第２導出通路２２ｂとも称する。
【0019】
供給ポート２０は、ポンプと接続されており、供給ポート２０にはポンプから作動油が供給される。アクチュエータ通路２１は、アクチュエータの配管（図示省略）と接続されており、アクチュエータ通路２１を通じてアクチュエータに対して作動油が給排される。排出通路２３は、アクチュエータ通路２１と連通可能であり、アクチュエータ通路２１を通じてアクチュエータから排出される作動油をタンクへと導く。排出通路２３は、メインスプール２を挟んでアクチュエータ通路２１とは反対側に設けられる。
【0020】
メインスプール２は、供給ポート２０とサブ収容孔７との連通と、導出通路２２とアクチュエータ通路２１との連通と、アクチュエータ通路２１と排出通路２３との連通と、を制御するように形成された弁体である。具体的には、図１に示すように、何れのパイロット圧室１０にもパイロット圧が導かれていない状態では、メインスプール２により、供給ポート２０とサブ収容孔７との連通と、導出通路２２とアクチュエータ通路２１との連通と、アクチュエータ通路２１と排出通路２３との連通と、が全て遮断されている。なお、図１に示す状態では、サブスプール３により、供給ポート２０と導出通路２２との連通も遮断されている。
【0021】
これに対して、図１の左側のパイロット圧室１０にパイロット圧が導かれ、メインスプール２が図１に示す状態から右側に摺動すると、第１供給ポート２０ａとサブ収容孔７が連通し、第２導出通路２２ｂと第２アクチュエータ通路２１ｂが連通する。また、第１供給ポート２０ａからサブ収容孔７に導かれる作動油の圧力により、サブスプール３が開弁し、第１供給ポート２０ａから第２導出通路２２ｂに作動油が導かれる。よって、第１供給ポート２０ａからの作動油が、サブ収容孔７、第２導出通路２２ｂ、及び第２アクチュエータ通路２１ｂを通じてアクチュエータに供給される。一方で、第１アクチュエータ通路２１ａと排出通路２３が連通し、これにより、第１アクチュエータ通路２１ａ及び排出通路２３を通じて作動油がアクチュエータからタンクへと排出される。
【0022】
また、図１の右側のパイロット圧室１０にパイロット圧が導かれ、メインスプール２が図１に示す状態から左側に摺動すると、第２供給ポート２０ｂとサブ収容孔７が連通し、第１導出通路２２ａと第１アクチュエータ通路２１ａが連通する。また、第２供給ポート２０ｂからサブ収容孔７に導かれる作動油の圧力により、サブスプール３が開弁し、第２供給ポート２０ｂから第１導出通路２２ａに作動油が導かれる。よって、第２供給ポート２０ｂからの作動油が、サブ収容孔７、第１導出通路２２ａ、及び第１アクチュエータ通路２１ａを通じてアクチュエータに供給される。一方で、第２アクチュエータ通路２１ｂと排出通路２３が連通し、これにより、第２アクチュエータ通路２１ｂ及び排出通路２３を通じて作動油がアクチュエータからタンクへと排出される。このように、メインスプール２は、アクチュエータ通路２１を通じてアクチュエータに給排される作動油の給排方向を切り換える。
【0023】
また、メインバルブブロック１は、排出通路２３とアクチュエータ通路２１とを連通するリリーフ通路３１と、リリーフ通路３１に設けられるリリーフ弁３０と、アクチュエータ通路２１に連通する第１圧力検出通路４１と、を備える。
【0024】
アクチュエータ通路２１内の圧力が予め設定されたリリーフ弁３０のリリーフ圧を超えた場合、リリーフ弁３０が開弁し、リリーフ通路３１を通じてアクチュエータ通路２１から排出通路２３へと高圧の作動油が排出される。これにより、アクチュエータ通路２１内やアクチュエータ内が高圧になり流体圧制御装置１００やアクチュエータが破損してしまうことが防止される。
【0025】
第１圧力検出通路４１は、一端がメインバルブブロック１の外面において開口し、他端がアクチュエータ通路２１内において開口するように、直線状に延びて形成された貫通孔であり、アクチュエータ通路２１とメインバルブブロック１の外部を連通する。具体的には、第１圧力検出通路４１は、メインバルブブロック１においてアクチュエータ通路２１が開口する外面１ａと、リリーフ通路３１及びリリーフ弁３０と、の間に形成される。第１圧力検出通路４１の機能については、サブバルブブロック５０の説明と併せて後述する。
【0026】
次に、サブバルブブロック５０の構成について、詳しく説明する。
【0027】
サブバルブブロック５０は、図示しないボルト等の固定部材により、メインバルブブロック１における第１圧力検出通路４１の開口部に取り付けられる。本実施形態では、サブバルブブロック５０は、アクチュエータ通路２１ａ，２１ｂに連通する二つの第１圧力検出通路４１の開口部のそれぞれに取り付けられる。サブバルブブロック５０は、第１圧力検出通路４１に連通する第２圧力検出通路５１と、第２圧力検出通路５１に連通し圧力検出器としての圧力センサ６０が取り付けられる圧力検出ポート５２と、を有する。
【0028】
第２圧力検出通路５１は、第１圧力検出通路４１と同軸状に延びて、第１圧力検出通路４１と略同径に形成される。圧力検出ポート５２は、第２圧力検出通路５１に直交する方向に延びて形成される。圧力検出ポート５２は、第１圧力検出通路４１及び第２圧力検出通路５１よりも大径に形成される。
【0029】
第１圧力検出通路４１、第２圧力検出通路５１、及び圧力検出ポート５２により、アクチュエータ通路２１内の作動油が圧力センサ６０に導かれる。したがって、圧力センサ６０により、アクチュエータに対して給排される作動油の圧力を検出することが可能となる。これによって、例えば、アクチュエータに供給される作動油の圧力を圧力センサ６０により検出し、検出した圧力が予め設定された値よりも低い場合はポンプの吐出圧を上げるなどして、アクチュエータの作動を制御することができる。なお、圧力検出ポート５２は、第２圧力検出通路５１に直交する方向に延びて形成されたものに限らず、例えば、第２圧力検出通路５１と同軸状に延びて形成されたものであってもよいし、第２圧力検出通路５１と並行に延び、且つ、第２圧力検出通路５１の軸心と圧力検出ポート５２の軸心とがオフセットしたものであってもよい。
【0030】
上述のように、アクチュエータ通路２１の近傍にリリーフ弁３０が設けられていると、比較的大径である圧力検出ポート５２をメインバルブブロック１に形成するのに十分なスペースを確保することが難しく、仮にメインバルブブロック１に圧力検出ポート５２を形成するためのスペースを確保しようとすると、メインバルブブロック１が大きくなり、結果として流体圧制御装置１００全体が大型化してしまうおそれがある。
【0031】
これに対して、本実施形態の流体圧制御装置１００では、上述のように、メインバルブブロック１に取り付けられるサブバルブブロック５０に圧力検出ポート５２が形成され、圧力センサ６０が取り付けられる。よって、メインバルブブロック１には比較的大径な圧力検出ポート５２は形成されず、圧力検出ポート５２よりも小径な第１圧力検出通路４１のみが形成される。そのため、メインバルブブロック１に圧力検出ポート５２を形成するスペースがなくても、メインバルブブロック１を大きくせずに、アクチュエータに給排される作動油の圧力を圧力センサ６０により検出することが可能となる。また、既存のバルブブロックに対しても、第１圧力検出通路４１を加工しサブバルブブロック５０及び圧力センサ６０を取り付けることにより、アクチュエータに給排される作動油の圧力を検出することが可能となる。
【0032】
また、流体圧制御装置１００では、サブバルブブロック５０は、端面（図１における上側の端面）の位置が、アクチュエータ通路２１が開口するメインバルブブロック１の外面１ａ（図１における上側の端面）の位置よりもメインスプール２から離れた位置となるようにメインバルブブロック１に対して取り付けられる。言い換えれば、サブバルブブロック５０の大きさやその取付位置は、メインバルブブロック１の形状によって制限されることはない。このように、サブバルブブロック５０の大きさは、比較的自由に設定できることから、メインバルブブロック１側の構成を変更することなく、サブバルブブロック５０に形成される圧力検出ポート５２の大きさを任意の大きさに変更することにより、様々な大きさの圧力センサ６０を採用することが可能となる。また、メインバルブブロック１に対してサブバルブブロック５０を取り付ける位置や圧力検出ポート５２が延びる方向を適宜変更することで、圧力センサ６０をメインバルブブロック１に対して任意の向きで取り付けることが可能となる。
【0033】
また、流体圧制御装置１００では、第１圧力検出通路４１は、メインバルブブロック１の外面１ａと、リリーフ通路３１及びリリーフ弁３０と、の間に形成される。これにより、メインバルブブロック１にリリーフ弁３０が設けられていても、リリーフ弁３０と干渉せずに第１圧力検出通路４１を形成することができる。また、メインバルブブロック１の外面１ａと、リリーフ通路３１及びリリーフ弁３０と、の間は排出通路２３やリリーフ通路３１が形成されない領域であるため、第１圧力検出通路４１を形成する際に排出通路２３やリリーフ通路３１を避ける必要がなく、第１圧力検出通路４１の油路形成の自由度を高めることができる。
【0034】
なお、第１圧力検出通路４１及びサブバルブブロック５０は、アクチュエータ通路２１ａ，２１ｂの何れか一方のみに対して設けられていてもよい。また、メインバルブブロック１は、上記の構成に限らず、少なくとも、アクチュエータに対して給排される作動油が流れる一つのアクチュエータ通路２１と、アクチュエータ通路２１を通じてアクチュエータに給排される作動油の給排方向を切り換えるメインスプール２と、アクチュエータ通路２１に連通する第１圧力検出通路４１と、を有する構成であればよい。
【0035】
上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。
【0036】
流体圧制御装置１００では、メインバルブブロック１に取り付けられるサブバルブブロック５０に圧力検出ポート５２が形成され、圧力センサ６０が取り付けられる。よって、メインバルブブロック１には圧力検出ポート５２は形成されず、第１圧力検出通路４１のみが形成される。そのため、メインバルブブロック１に圧力検出ポート５２を形成するスペースがなくても、メインバルブブロック１を大きくせずに、アクチュエータに給排される作動油の圧力を圧力センサ６０により検出することができる。
【0037】
流体圧制御装置１００では、メインバルブブロック１にリリーフ弁３０が設けられていても、リリーフ弁３０と干渉せずに第１圧力検出通路４１を形成することができる。また、第１圧力検出通路４１は、メインバルブブロック１においてリリーフ通路３１が形成されない領域に形成されるため、油路形成の自由度を高めることができる。
【0038】
以上のように構成された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。
【0039】
ポンプから吐出される作動流体によって駆動されるアクチュエータを制御する流体圧制御装置１００は、メインバルブブロック１と、メインバルブブロック１に取り付けられるサブバルブブロック５０と、を備え、メインバルブブロック１は、アクチュエータに対して給排される作動流体が流れるアクチュエータ通路２１と、アクチュエータ通路２１を通じてアクチュエータに給排される作動流体の給排方向を切り換える弁体としてのメインスプール２と、アクチュエータ通路２１に連通する第１圧力検出通路４１と、を有し、サブバルブブロック５０は、第１圧力検出通路４１に連通する第２圧力検出通路５１と、第２圧力検出通路５１に連通し圧力検出器としての圧力センサ６０が取り付けられる圧力検出ポート５２と、を有する。
【0040】
この構成では、メインバルブブロック１に取り付けられるサブバルブブロック５０に圧力検出ポート５２が形成され、圧力センサ６０が取り付けられる。よって、メインバルブブロック１には圧力検出ポート５２は形成されず、第１圧力検出通路４１のみが形成される。そのため、メインバルブブロック１に圧力検出ポート５２を形成するスペースがなくても、メインバルブブロック１を大きくせずに、アクチュエータに給排される作動油の圧力を圧力センサ６０により検出することができる。
【0041】
また、メインバルブブロック１は、メインスプール２を挟んでアクチュエータ通路２１とは反対側に設けられ、タンクと連通する排出通路２３と、排出通路２３とアクチュエータ通路２１とを連通するリリーフ通路３１と、リリーフ通路３１に設けられるリリーフ弁３０と、をさらに有し、第１圧力検出通路４１は、メインバルブブロック１においてアクチュエータ通路２１が開口する外面１ａと、リリーフ通路３１及びリリーフ弁３０と、の間に形成される。
【0042】
この構成では、メインバルブブロック１にリリーフ弁３０が設けられていても、リリーフ弁３０と干渉せずに第１圧力検出通路４１を形成することができる。また、第１圧力検出通路４１は、メインバルブブロック１において排出通路２３やリリーフ通路３１が形成されない領域に形成されるため、油路形成の自由度を高めることができる。
【0043】
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】
【0044】
１…メインバルブブロック、１ａ…外面、２…メインスプール（弁体）、２１，２１ａ，２１ｂ…アクチュエータ通路、２３…排出通路、３０…リリーフ弁、３１…リリーフ通路、４１…第１圧力検出通路、５０…サブバルブブロック、５１…第２圧力検出通路、５２…圧力検出ポート、６０…圧力センサ（圧力検出器）、１００…流体圧制御装置
【図1】