パイロットバルブ
【課題】充填した油に気泡が混入した場合にも、操作性の問題やパイロット油圧が不安定になる問題を防止すること。
【解決手段】操作レバーＬの操作量に応じてピストン３０が進出移動した場合に出力圧調整バネ５３によって入力ポート１１ｆと出力ポート１１ｇとを互いに連通させる方向にスプール４０を押圧するとともに、出力ポート１１ｇの圧力を受圧室５６に作用させ、出力圧調整バネ５３の押圧力と受圧室５６に作用する圧力とをバランスさせた状態で出力ポート１１ｇからパイロット油圧を出力するパイロットバルブであって、スプール４０とロードピストン３０との間に、スプール４０の受圧用凹部４４に対してロードピストン３０が予め設定した距離を超えて進入した場合に受圧室５６を油タンクに通じたドレンポート１１ｈに連通させる脱気通路４７，５７を形成した。
【解決手段】操作レバーＬの操作量に応じてピストン３０が進出移動した場合に出力圧調整バネ５３によって入力ポート１１ｆと出力ポート１１ｇとを互いに連通させる方向にスプール４０を押圧するとともに、出力ポート１１ｇの圧力を受圧室５６に作用させ、出力圧調整バネ５３の押圧力と受圧室５６に作用する圧力とをバランスさせた状態で出力ポート１１ｇからパイロット油圧を出力するパイロットバルブであって、スプール４０とロードピストン３０との間に、スプール４０の受圧用凹部４４に対してロードピストン３０が予め設定した距離を超えて進入した場合に受圧室５６を油タンクに通じたドレンポート１１ｈに連通させる脱気通路４７，５７を形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイロットバルブに関するもので、特に、ピストンが移動した場合にピストンとスプールとの間に介在させた出力圧調整バネの押圧力と、スプールに作用する出力ポートの圧力とをバランスさせた状態で出力ポートからパイロット油圧を出力するパイロットバルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術としては、例えば特許文献１に記載のものがある。パイロットバルブは、バルブ本体にピストン及びスプールを備えている。ピストンは、操作レバーの傾動量に応じて進出移動するようにバルブ本体に配設されている。スプールは、バルブ本体に設けた入力ポートと出力ポートとの間の断続状態を変更するようにバルブ本体に進退可能に配設されている。スプールとピストンとの間には、ピストンが進出移動した場合にスプールに押圧力を付与する出力圧調整バネが介在されている。
【０００３】
また、スプールには、先端部に設けた受圧用凹部にロードピストンが進退可能に嵌合されており、スプールの受圧用凹部に受圧室が構成されている。この受圧室は、スプールに形成した連絡通路によってバルブ本体の出力ポートに連通されている。
【０００４】
上記のように構成されたパイロットバルブでは、操作レバーが操作され、その傾動量に応じてピストンが進出移動すると、出力圧調整バネによって入力ポートと出力ポートとが互いに連通される方向にスプールが押圧されるとともに、出力ポートの圧力が受圧室に作用され、出力圧調整バネの押圧力と受圧室に作用する圧力とがバランスした位置にスプールが配置されることになる。従って、入力ポートに接続した油圧ポンプの吐出する油の圧力（１次油圧）を、出力圧調整バネの押圧力、すなわち操作レバーの傾動量に応じたパイロット油圧（２次油圧）として出力ポートから出力することができる。
【０００５】
このパイロットバルブでは、バルブ本体に対してスプールが移動すると、スプールに形成した受圧用凹部に対してロードピストンが進入もしくは退行移動され、ロードピストンの移動に伴って、受圧室に充填された油の圧力が変化することになる。この場合においても、受圧室に連絡通路が形成されているため、内部の油が出力ポートとの間で適宜流通されることになり、受圧室の油がスプールの移動を妨げる恐れはない。具体的には、スプールの受圧用凹部に対してロードピストンが進入する場合、受圧室に充填した油の圧力が上昇することになるが、圧力上昇に伴って連絡通路から出力ポートに油が排出されるため、ロードピストンの進入移動が妨げられることはない。一方、スプールの受圧用凹部に対してロードピストンが退行する場合には、受圧室に充填した油の圧力が減少することになるが、圧力減少に伴って連絡通路から出力ポートの油が流入するため、ロードピストンの退行移動が妨げられることはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、パイロットバルブに限らず、一般的な油圧機器を組み立てる場合には、機器内部に油を充填する際に、油に気泡が混入する恐れがある。混入した気泡は、油が流通される通路においてはそのまま排出されることになるが、油を貯留する室に混入した場合、そのまま残留する場合が多い。例えば、上述したパイロットバルブにあっては、スプールの受圧室に気泡が残存する恐れがある。スプールの受圧室に充填された油に気泡が混入された状態で、スプールの受圧用凹部に対してロードピストンが進入移動した場合には、まず気泡が圧縮され、その後に油の圧力が急速に上昇することになる。
【０００８】
こうした受圧室の段階的な圧力の変化は、スプール、ピストン及び操作レバーを介して操作者の手に伝わることになり、操作反力が変化して違和感を与える等、操作性の点で必ずしも好ましいとはいえない。しかも、操作レバーを一定量操作したにも関わらず、バルブ本体に対するスプールの位置が変化することになり、出力ポートから出力されるパイロット油圧が不安定になる恐れもある。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みて、充填した油に気泡が混入した場合にも、操作性の問題やパイロット油圧が不安定になる問題を防止することのできるパイロットバルブ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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係るパイロットバルブは、バルブ本体に進退可能に配設したピストンと、バルブ本体に設けた入力ポートと出力ポートとの間の断続状態を変更する態様でバルブ本体に進退可能に配設したスプールと、ピストンとスプールの基端部との間に介在し、ピストンが進出移動した場合にその移動量に応じた押圧力をスプールに付与することにより入力ポートと出力ポートと互いに連通する方向に押圧力を付与する出力圧調整バネと、スプールの先端部に設けた受圧用凹部に進退可能に嵌合することにより、スプールの受圧用凹部に受圧室を構成するロードピストンとを備え、操作レバーの操作量に応じてピストンが進出移動した場合に出力圧調整バネによって入力ポートと出力ポートとを互いに連通させる方向にスプールを押圧するとともに、出力ポートの圧力を受圧室に作用させ、出力圧調整バネの押圧力と受圧室に作用する圧力とをバランスさせた状態で出力ポートからパイロット油圧を出力するパイロットバルブであって、前記スプール及び前記ロードピストンに、スプールの受圧用凹部に対してロードピストンが予め設定した距離を超えて進入した場合に前記受圧室を油タンクに通じたドレンポートに連通させる脱気通路を形成したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係るパイロットバルブは、上述した請求項１において、ピストンとバルブ本体との間に構成し、内部圧力が増大した場合にピストンを進出移動させる方向の押圧力を生成するアシスト受圧室と、出力ポートの圧力を前記アシスト受圧室に作用させるアシスト通路とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、操作レバーをフルストロークさせる等、スプールの受圧室に対してロードピストンを予め設定した距離を超えて進入させれば、脱気通路を介して受圧室をドレンポートに連通され、出力ポートの油が受圧室及び脱気通路を通じてドレンポートに排出されることになり、この間、受圧室に気泡が存在していた場合にも油とともにドレンポートに排出されることになる。従って、受圧室に充填された油に気泡が混入された状態で、スプールの受圧用凹部に対してロードピストンを進出移動させた場合にも、受圧室に段階的な圧力の変化が発生することはなく、操作反力が変化して違和感を与える等、操作性の点で問題が発生したり、出力ポートから出力されるパイロット油圧が不安定になる恐れもなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１であるパイロットバルブを示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示したパイロットバルブの要部拡大断面図である。
【図３】図３は、図１に示したパイロットバルブの要部断面図である。
【図４】図４は、図１に示したパイロットバルブにおいてスプールとロードピストンとの動作を示す要部断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２であるパイロットバルブを示す断面図である。
【図６】図６は、図５に示したパイロットバルブにおいてスプールとロードピストンとの動作を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明に係るパイロットバルブの好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１及び図２は、本発明の実施の形態１であるパイロットバルブを示したものである。ここで例示するパイロットバルブは、建設機械においてブームやバケット等の作業機を駆動する作業機用油圧アクチュエータと油圧ポンプとの間に介在し、作業機用油圧アクチュエータに対する油の供給制御を行う方向切換バルブに対して操作レバーＬの操作量に応じたパイロット油圧を供給するためのものである。図には明示していないが、本実施の形態１は、特に、バルブ本体１０の一端面に傾動可能に配設した操作レバーＬによって２つの方向切換バルブ（図示せず）に対する油の供給制御をおこなうパイロットバルブを示しており、操作レバーＬの基端部に装着したディスクＤによって覆われる位置に２対の収容孔１１を有するとともに、それぞれの収容孔１１にスリーブ２０、ピストン３０及びスプール４０が収容してある。４つの収容孔１１は、互いに軸心が平行となり、かつ操作レバーＬからの距離が同一となるようにバルブ本体１０に形成してある。尚、収容孔１１及びこれに収容させたスリーブ２０、ピストン３０及びスプール４０は、互いに同一の構成を有したものである。従って、以下においては基本的に、そのうちの一つを代表して説明を行う。また、以下においては便宜上、バルブ本体１０において操作レバーＬを配設した端面を上方として説明を行う。
【００１６】
収容孔１１は、スリーブ収容部１１ａとピストン収容部１１ｂとスプール収容部１１ｃとを有して構成したものである。スリーブ収容部１１ａは、バルブ本体１０の上端部に構成した円柱状の孔であり、バルブ本体１０の上端面に開口している。
【００１７】
ピストン収容部１１ｂは、スリーブ収容部１１ａよりも小さい内径を有した円柱状の孔であり、スリーブ収容部１１ａの下方部に互いの軸心を合致させた状態で形成してある。このピストン収容部１１ｂには連絡ポート１１ｄが設けてある。連絡ポート１１ｄは、ピストン収容部１１ｂの下端部に形成した大径の環状を成す凹部である。バルブ本体１０に形成した４つの連絡ポート１１ｄは、連通通路１１ｅを介して互いに連通し、ドレンポートに繋がっている。
【００１８】
スプール収容部１１ｃは、ピストン収容部１１ｂよりも小さい内径を有した円柱状の孔であり、ピストン収容部１１ｂの下方部に互いの軸心を合致させた状態で形成してある。スプール収容部１１ｃには、入力ポート１１ｆ、出力ポート１１ｇ及びドレンポート１１ｈが設けてある。入力ポート１１ｆは、スプール収容部１１ｃの上方部に形成した大径の環状を成す凹部である。バルブ本体１０に形成した４つの入力ポート１１ｆは、入力ポート連絡通路１１ｉによって互いに連通し、さらに供給ポート１２を介して図示せぬ油圧ポンプに接続してある。出力ポート１１ｇは、入力ポート１１ｆよりも下方となる部位に形成した大径の環状を成す凹部である。バルブ本体１０に形成した４つの出力ポート１１ｇは、互いに独立しており、図には明示していないが、それぞれが対応する方向切換バルブ（図示せず）を切り換えるためのパイロットポートに接続してある。ドレンポート１１ｈは、スプール収容部１１ｃの下端部に形成した大径部分である。バルブ本体１０に形成した４つのドレンポート１１ｈは、それぞれが図示していないドレン通路を介して油タンク（図示せず）に接続してある。
【００１９】
スリーブ２０は、収容孔１１のスリーブ収容部１１ａに嵌合する外径を有した円筒状部材であり、外周面とスリーブ収容部１１ａとの間にシール部材２１を介在させた状態でスリーブ収容部１１ａに嵌着してある。図２に示すように、スリーブ２０の内径は、収容孔１１におけるピストン収容部１１ｂの内径よりも僅かに小さく形成してある。
【００２０】
またスリーブ２０には、図２に示すように、下端部に薄肉部２０ａが設けてあるとともに、上端部にストッパリング２２が設けてある。薄肉部２０ａは、スリーブ２０の上方部よりも外径を小さく形成するとともに内径を大きく形成することによって構成したもので、複数箇所に圧力伝達口２０ｂを有している。圧力伝達口２０ｂは、それぞれスリーブ２０の径方向に沿って形成した小径の貫通孔である。ストッパリング２２は、スリーブ２０の内周面から内方に向けて突設したリング状部材であり、スリーブ２０に対するピストン３０の上動位置を規制するものである。
【００２１】
ピストン３０は、下端が開口した円筒状部材であり、下端部が収容孔１１におけるピストン収容部１１ｂの内径に合致する外径に形成してあるとともに、上端部がスリーブ２０の内径に合致する外径に形成してある。このピストン３０は、上端部がスリーブ２０に摺動可能に嵌合し、かつ下端部がピストン収容部１１ｂに摺動可能に嵌合した状態で収容孔１１に収容してある。
【００２２】
図からも明らかなように、このピストン３０は、バルブ本体１０及びスリーブ２０との間にアシスト受圧室５０を構成している。アシスト受圧室５０は、内部圧力が増大した場合にスリーブ２０に対してピストン３０を下方に押し下げる力が作用するように構成してある。このアシスト受圧室５０には、図３に示すように、バルブ本体１０に形成したアシスト通路５１を介して出力ポート１１ｇが連通してある。
【００２３】
図１及び図２に示すように、ピストン３０の上端面には押圧操作部３１が設けてある。押圧操作部３１は、操作レバーＬが傾動した場合にディスクＤによって押圧される部分であり、ピストン３０よりも小さい外径を有した円柱状部材を成し、互いの軸心を合致させた状態でピストン３０の上端面から上方に向けて突設してある。押圧操作部３１は、ピストン３０が最も下方まで移動した場合にも、球状に構成した上端部がバルブ本体１０の上面から突出するに十分な長さに構成してある。押圧操作部３１の中心部には、ピストン３０の内部に連通するロッド収容孔３１ａが形成してある。
【００２４】
尚、図２中の符号３１ｂは、押圧操作部３１のロッド収容孔３１ａとバルブ本体１０の収容孔１１との間を連通させるための孔である。また符号３２は、押圧操作部３１の外周面とスリーブ２０の上端部においてストッパリング２２よりも上方となる部位との間に介在させたシール部材である。さらに、図１中の符号Ｂは、操作レバーＬの下端部とバルブ本体１０の上端部との間に設けたダストブースである。
【００２５】
スプール４０は、図１に示すように、収容孔１１のスプール収容部１１ｃにおいて入力ポート１１ｆからドレンポート１１ｈに亘る部位に嵌合した円柱状部材であり、バルブ本体１０に対して自己の軸心に沿う方向に移動することが可能である。このスプール４０の外周面には、出力溝４１及びドレン溝４２が形成してある。これら出力溝４１及びドレン溝４２は、互いに独立した環状を成す凹溝である。出力溝４１は、スプール４０が自己の軸心に沿って移動した場合にバルブ本体１０の入力ポート１１ｆと出力ポート１１ｇとの間を連通／遮断させるものである。ドレン溝４２は、スプール４０が自己の軸心に沿って移動した場合にバルブ本体１０の出力ポート１１ｇとドレンポート１１ｈとの間を連通／遮断させるものである。
【００２６】
スプール４０には、支持ロッド部４３及び受圧用凹部４４が設けてある。支持ロッド部４３は、スプール４０よりも小さい外径を有した円柱状部材であり、互いの軸心を合致させた状態でスプール４０の上端面から上方に向けて突設し、その上端部が押圧操作部３１のロッド収容孔３１ａに位置している。この支持ロッド部４３には、リングプレート３５が設けてある。リングプレート３５は、支持ロッド部４３の上端部に形成した小径のスライド軸部４３ａに嵌合した円板状部材であり、スライド軸部４３ａの範囲内において軸心方向に移動することが可能である。リングプレート３５の外径は、ピストン３０の内部に摺動可能に嵌合できる大きさに形成してある。
【００２７】
図からも明らかなように、リングプレート３５とバルブ本体１０との間にはピストン復帰バネ５２が介在させてあるとともに、リングプレート３５とスプール４０の基端部との間には出力圧調整バネ５３が介在させてある。ピストン復帰バネ５２は、リングプレート３５を介してピストン３０を上方に押圧するためのコイルスプリングである。ピストン３０に外力が作用していない場合、ピストン３０は、このピストン復帰バネ５２の押圧力によって最上位置に配置され、図１に示すように、上端面がストッパリング２２に当接した状態となる。出力圧調整バネ５３は、リングプレート３５に対してスプール４０を離隔する方向に押圧するコイルスプリングである。出力圧調整バネ５３の押圧力は、ピストン復帰バネ５２よりも小さく設定してある。ピストン３０が上述した最上位置に配置された場合、出力圧調整バネ５３は、バルブ本体１０に対してスプール４０を最上位置に配置し、入力ポート１１ｆと出力ポート１１ｇとの間を遮断し、かつ出力ポート１１ｇとドレンポート１１ｈとの間を連通させた状態に維持する。
【００２８】
受圧用凹部４４は、スプール４０の下端面に設けた円柱状の孔であり、互いに軸心を合致させるように形成してある。図１からも明らかなように、この受圧用凹部４４は、スプール４０が最上位置に配置された場合にその内部上端面が出力ポート１１ｇに達する長さを有している。
【００２９】
受圧用凹部４４には、図４に示すように、小径室４５、連絡通路４６及びスプール側脱気通路４７が付設してある。小径室４５は、受圧用凹部４４よりも小径の円柱状を成す空所であり、互いに軸心を合致させた状態で受圧用凹部４４の上端部に連通するように設けてある。連絡通路４６及びスプール側脱気通路４７は、それぞれスプール４０の径方向に沿って形成し、スプール４０の外周面に開口するごく小径の孔である。連絡通路４６は、小径室４５の周面から径外方向に向けて延在したもので、バルブ本体１０に対してスプール４０が移動した場合にも常時出力ポート１１ｇに連通する位置に設けてある。スプール側脱気通路４７は、受圧用凹部４４の周面から径外方向に向けて延在したもので、バルブ本体１０に対してスプール４０が移動した場合にも常時ドレンポート１１ｈに開口する位置に設けてある。
【００３０】
この受圧用凹部４４には、押圧バネ５４を介してロードピストン５５が挿入してある。押圧バネ５４は、受圧用凹部４４の内部上端面とロードピストン５５との間に介在し、ロードピストン５５を常時受圧用凹部４４から押し出すように付勢するコイルスプリングである。押圧バネ５４の押圧力は、出力圧調整バネ５３の押圧力よりも小さく設定してある。ロードピストン５５は、上端部を小径に形成した円柱状部材を成し、大径の下端部を介して受圧用凹部４４に進退可能に嵌合したもので、スプール４０の受圧用凹部４４に受圧室５６を構成している。尚、実施の形態１のように受圧用凹部４４に押圧バネ５４を設けた場合には、中立時にロードピストン５５の位置が不安定になる事態を防止することができる。しかしながら、受圧用凹部４４には、出力ポート１１ｇからの出力圧が作用し、常にロードピストン５５を突出する方向に押圧するため、必ずしも押圧バネ５４を設ける必要はない。
【００３１】
このロードピストン５５には、ピストン側脱気通路５７が形成してある。ピストン側脱気通路５７は、ロードピストン５５の上端部に軸心に沿うように形成した主通路部５７ａと、主通路部５７ａからロードピストン５５の径方向に沿って形成した上下２つの枝通路部５７ｂ，５７ｃとを有したものである。主通路部５７ａは、ロードピストン５５の上端面に開口する一方、下端部がロードピストン５５の内部で閉塞している。上方に設けた枝通路部５７ｂは、ロードピストン５５の小径に形成した上端部において大径の下端部に近接した部位に設けてあり、受圧室５６の内部に常時開口している。下方に設けた枝通路部５７ｃは、ロードピストン５５の外周面に形成した環状凹部５５ａに開口するものであり、図４の（ｃ）に示すように、スプール４０が最下位置に配置された場合にのみスプール側脱気通路４７に連通するように形成してある。
【００３２】
上記のように構成したパイロットバルブでは、通常状態にある場合、図１の左方に示すように、ピストン復帰バネ５２の押圧力によってピストン３０が最上位置に配置され、それぞれのピストン３０の押圧操作部３１がディスクＤの下面に当接した状態にあり、操作レバーＬが鉛直上方に沿って配置される。それぞれのスプール４０は、いずれも入力ポート１１ｆと出力ポート１１ｇとが遮断された状態に維持され、かつ出力ポート１１ｇとドレンポート１１ｈとが連通した状態に維持されている。従って、パイロットバルブからはいずれの方向切換バルブ（図示せず）に対してもパイロット油圧が出力されることはない。
【００３３】
この状態から、図１の右方に示すように、操作レバーＬを任意の方向に傾動（図示の例では右側に傾動）させると、傾動方向に配置されたピストン３０がディスクＤを介して押圧される。ピストン３０が押圧されて下方に進出移動すると、リングプレート３５の下動により出力圧調整バネ５３を介してスプール４０が下方に押圧され、図４の（ｂ）に示すように、スプール４０の出力溝４１を介してバルブ本体１０の入力ポート１１ｆと出力ポート１１ｇとが連通されるとともに、出力ポート１１ｇとドレンポート１１ｈとが遮断されることになり、対応する出力ポート１１ｇからパイロット油圧が出力される。
【００３４】
この間、出力ポート１１ｇの圧力が連絡通路４６を介して受圧室５６に作用することになり、出力圧調整バネ５３の押圧力と受圧室５６に作用する圧力とがバランスした位置にスプール４０が配置されることになる。従って、入力ポート１１ｆに接続した油圧ポンプ（図示せず）の吐出する油の圧力（１次油圧）を、出力圧調整バネ５３の押圧力、すなわち操作レバーＬの傾動量に応じたパイロット油圧（２次油圧）として出力ポート１１ｇから出力することができる。
【００３５】
操作レバーＬの傾動量が増大し、出力ポート１１ｇからのパイロット油圧が大きくなると、受圧室５６に作用する圧力も増大し、操作反力も大きくなる。しかしながら、上記パイロットバルブにおいては、出力ポート１１ｇの圧力がアシスト通路５１を介してアシスト受圧室５０に作用し、出力ポート１１ｇの圧力に応じてピストン３０を下方に押圧する力が作用することになる。このため、出力ポート１１ｇの圧力が増大した場合にも大きな操作力を要することなく操作レバーＬを操作することが可能となり、操作性の点で有利となる。
【００３６】
バルブ本体１０に対してスプール４０が移動すると、スプール４０に形成した受圧用凹部４４に対してロードピストン５５が進入もしくは退行移動され、ロードピストン５５の移動に伴って、受圧室５６に充填された油の圧力が変化することになる。すなわち、スプール４０の受圧用凹部４４に対してロードピストン５５が進入する場合には、受圧室５６に充填された油の圧力が上昇することになる。しかしながら、圧力上昇に伴って連絡通路４６から出力ポート１１ｇに油が排出されるため、ロードピストン５５の進入移動が妨げられることはない。一方、スプール４０の受圧用凹部４４に対してロードピストン５５が退行する場合には、受圧室５６に充填した油の圧力が減少することになる。しかしながら、圧力減少に伴って連絡通路４６から出力ポート１１ｇの油が流入するため、ロードピストン５５の退行移動が妨げられることはない。
【００３７】
ところで、このパイロットバルブにあっても、受圧室５６に充填した油に気泡が混入していた場合には、スプール４０の受圧用凹部４４に対してロードピストン５５が進入移動すると、まず気泡が圧縮され、その後に油の圧力が急速に上昇する、という段階的な圧力の変化が招来される恐れがある。
【００３８】
しかしながら、上記パイロットバルブによれば、以下の操作を行うことによって上述の問題を解決することができる。すなわち、操作レバーＬをストロークエンドまで傾動操作し、ピストン３０の下方への進出移動を介してスプール４０を最下位置まで移動させると、図４の（ｃ）に示すように、スプール４０に形成したスプール側脱気通路４７とロードピストン５５に形成したピストン側脱気通路５７の枝通路部５７ｃとが互いに連通する。この状態においては、連絡通路４６から受圧室５６に流入した出力ポート１１ｇの油がピストン側脱気通路５７及びスプール側脱気通路４７を通じてドレンポート１１ｈに連続して排出されることになる。従って、パイロットバルブの組み立て後に上述した操作を行えば、組み立て時に油に気泡が混入したとしてもこれを確実に除去することができるようになり、操作レバーＬを操作したときに受圧室５６に段階的な圧力の変化が発生することもない。これにより、操作反力が変化して違和感を与える等、操作性の点で問題が発生したり、出力ポート１１ｇから出力されるパイロット油圧が不安定になる恐れもなくなる。
【００３９】
尚、上述した実施の形態１では、ロードピストンとして上端部に小径部分を有した円柱状のものを例示しているが、例えば、以下に示す実施の形態２のように、必ずしもこの形状である必要はない。
【００４０】
（実施の形態２）
図５及び図６は、本発明の実施の形態２であるパイロットバルブを示したものである。このパイロットバルブは、実施の形態１と同様、建設機械においてブームやバケット等の作業機を駆動する作業機用油圧アクチュエータと油圧ポンプとの間に介在し、作業機用油圧アクチュエータに対する油の供給制御を行う方向切換バルブに対して操作レバーＬの操作量に応じたパイロット油圧を供給するためのものである。この実施の形態２においても、バルブ本体１０の一端面に傾動可能に配設した操作レバーＬによって２つの方向切換バルブ（図示せず）に対する油の供給制御をおこなうパイロットバルブを示しており、操作レバーＬの基端部に装着したディスクＤによって覆われる位置に２対の収容孔１１を有するとともに、それぞれの収容孔１１にスリーブ２０、ピストン３０及びスプール４０が収容してある。４つの収容孔１１は、互いに軸心が平行となり、かつ操作レバーＬからの距離が同一となるようにバルブ本体１０に形成してある。
【００４１】
図５及び図６に示すように、実施の形態２のパイロットバルブでは、単に円柱状を成すロードピストン１５５を適用している。図６に示すように、このロードピストン１５５には、ピストン側脱気通路１５７としてロードピストン１５５の上端部に軸心に沿うように形成した主通路部１５７ａと、主通路部１５７ａからロードピストン１５５の径方向に沿って形成した１つの枝通路部１５７ｂとを有したものを適用している。主通路部１５７ａは、ロードピストン１５５の上端面に開口する一方、下端部がロードピストン１５５の内部で閉塞している。枝通路部１５７ｂは、ロードピストン１５５の外周面に開口するものであり、図６の（ｃ）に示すように、スプール４０が最下位置に配置された場合にのみスプール側脱気通路４７に連通するように形成してある。尚、実施の形態２において実施の形態１と同様の構成に関しては、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
【００４２】
この実施の形態２のパイロットバルブでは、図５に示すように、操作レバーＬを任意の方向に傾動させると、傾動方向に配置されたピストン３０がディスクＤを介して押圧される。ピストン３０が押圧されて下方に進出移動すると、リングプレート３５の下動により出力圧調整バネ５３を介してスプール４０が下方に押圧され、図６の（ａ）に示す状態から図６の（ｂ）に示すように、スプール４０の出力溝４１を介してバルブ本体１０の入力ポート１１ｆと出力ポート１１ｇとが連通されるとともに、出力ポート１１ｇとドレンポート１１ｈとが遮断されることになり、対応する出力ポート１１ｇからパイロット油圧が出力される。
【００４３】
この間、出力ポート１１ｇの圧力が連絡通路４６を介して受圧室５６に作用することになり、出力圧調整バネ５３の押圧力と受圧室５６に作用する圧力とがバランスした位置にスプール４０が配置されることになる。従って、入力ポート１１ｆに接続した油圧ポンプ（図示せず）の吐出する油の圧力（１次油圧）を、出力圧調整バネ５３の押圧力、すなわち操作レバーＬの傾動量に応じたパイロット油圧（２次油圧）として出力ポート１１ｇから出力することができる。
【００４４】
操作レバーＬの傾動量が増大し、出力ポート１１ｇからのパイロット油圧が大きくなると、受圧室５６に作用する圧力も増大し、操作反力も大きくなる。しかしながら、上記パイロットバルブにおいては、出力ポート１１ｇの圧力がアシスト通路５１を介してアシスト受圧室５０に作用し、出力ポート１１ｇの圧力に応じてピストン３０を下方に押圧する力が作用することになる。このため、出力ポート１１ｇの圧力が増大した場合にも大きな操作力を要することなく操作レバーＬを操作することが可能となり、操作性の点で有利となる。
【００４５】
バルブ本体１０に対してスプール４０が移動すると、スプール４０に形成した受圧用凹部４４に対してロードピストン１５５が進入もしくは退行移動され、ロードピストン１５５の移動に伴って、受圧室５６に充填された油の圧力が変化することになる。すなわち、スプール４０の受圧用凹部４４に対してロードピストン１５５が進入する場合には、受圧室５６に充填された油の圧力が上昇することになる。しかしながら、圧力上昇に伴って連絡通路４６から出力ポート１１ｇに油が排出されるため、ロードピストン１５５の進入移動が妨げられることはない。一方、スプール４０の受圧用凹部４４に対してロードピストン１５５が退行する場合には、受圧室５６に充填した油の圧力が減少することになる。しかしながら、圧力減少に伴って連絡通路４６から出力ポート１１ｇの油が流入するため、ロードピストン１５５の退行移動が妨げられることはない。
【００４６】
さらに、操作レバーＬをストロークエンドまで傾動操作し、ピストン３０の下方への進出移動を介してスプール４０を最下位置まで移動させると、図６の（ｃ）に示すように、スプール４０に形成したスプール側脱気通路４７とロードピストン１５５に形成したピストン側脱気通路１５７の枝通路部１５７ｂとが互いに連通する。この状態においては、連絡通路４６から受圧室５６に流入した出力ポート１１ｇの油がピストン側脱気通路１５７及びスプール側脱気通路４７を通じてドレンポート１１ｈに連続して排出されることになる。従って、パイロットバルブの組み立て後に上述した操作を行えば、組み立て時に油に気泡が混入したとしてもこれを確実に除去することができるようになり、操作レバーＬを操作したときに受圧室５６に段階的な圧力の変化が発生することもない。これにより、操作反力が変化して違和感を与える等、操作性の点で問題が発生したり、出力ポート１１ｇから出力されるパイロット油圧が不安定になる恐れもなくなる。
【符号の説明】
【００４７】
１０ バルブ本体
１１ 収容孔
１１ｆ 入力ポート
１１ｇ 出力ポート
１１ｈ ドレンポート
３０ ピストン
４０ スプール
４４ 受圧用凹部
４６ 連絡通路
４７ スプール側脱気通路
５０ アシスト受圧室
５１ アシスト通路
５３ 出力圧調整バネ
５５ ロードピストン
５６ 受圧室
５７ ピストン側脱気通路
１５５ ロードピストン
１５７ ピストン側脱気通路
Ｌ 操作レバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイロットバルブに関するもので、特に、ピストンが移動した場合にピストンとスプールとの間に介在させた出力圧調整バネの押圧力と、スプールに作用する出力ポートの圧力とをバランスさせた状態で出力ポートからパイロット油圧を出力するパイロットバルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術としては、例えば特許文献１に記載のものがある。パイロットバルブは、バルブ本体にピストン及びスプールを備えている。ピストンは、操作レバーの傾動量に応じて進出移動するようにバルブ本体に配設されている。スプールは、バルブ本体に設けた入力ポートと出力ポートとの間の断続状態を変更するようにバルブ本体に進退可能に配設されている。スプールとピストンとの間には、ピストンが進出移動した場合にスプールに押圧力を付与する出力圧調整バネが介在されている。
【０００３】
また、スプールには、先端部に設けた受圧用凹部にロードピストンが進退可能に嵌合されており、スプールの受圧用凹部に受圧室が構成されている。この受圧室は、スプールに形成した連絡通路によってバルブ本体の出力ポートに連通されている。
【０００４】
上記のように構成されたパイロットバルブでは、操作レバーが操作され、その傾動量に応じてピストンが進出移動すると、出力圧調整バネによって入力ポートと出力ポートとが互いに連通される方向にスプールが押圧されるとともに、出力ポートの圧力が受圧室に作用され、出力圧調整バネの押圧力と受圧室に作用する圧力とがバランスした位置にスプールが配置されることになる。従って、入力ポートに接続した油圧ポンプの吐出する油の圧力（１次油圧）を、出力圧調整バネの押圧力、すなわち操作レバーの傾動量に応じたパイロット油圧（２次油圧）として出力ポートから出力することができる。
【０００５】
このパイロットバルブでは、バルブ本体に対してスプールが移動すると、スプールに形成した受圧用凹部に対してロードピストンが進入もしくは退行移動され、ロードピストンの移動に伴って、受圧室に充填された油の圧力が変化することになる。この場合においても、受圧室に連絡通路が形成されているため、内部の油が出力ポートとの間で適宜流通されることになり、受圧室の油がスプールの移動を妨げる恐れはない。具体的には、スプールの受圧用凹部に対してロードピストンが進入する場合、受圧室に充填した油の圧力が上昇することになるが、圧力上昇に伴って連絡通路から出力ポートに油が排出されるため、ロードピストンの進入移動が妨げられることはない。一方、スプールの受圧用凹部に対してロードピストンが退行する場合には、受圧室に充填した油の圧力が減少することになるが、圧力減少に伴って連絡通路から出力ポートの油が流入するため、ロードピストンの退行移動が妨げられることはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、パイロットバルブに限らず、一般的な油圧機器を組み立てる場合には、機器内部に油を充填する際に、油に気泡が混入する恐れがある。混入した気泡は、油が流通される通路においてはそのまま排出されることになるが、油を貯留する室に混入した場合、そのまま残留する場合が多い。例えば、上述したパイロットバルブにあっては、スプールの受圧室に気泡が残存する恐れがある。スプールの受圧室に充填された油に気泡が混入された状態で、スプールの受圧用凹部に対してロードピストンが進入移動した場合には、まず気泡が圧縮され、その後に油の圧力が急速に上昇することになる。
【０００８】
こうした受圧室の段階的な圧力の変化は、スプール、ピストン及び操作レバーを介して操作者の手に伝わることになり、操作反力が変化して違和感を与える等、操作性の点で必ずしも好ましいとはいえない。しかも、操作レバーを一定量操作したにも関わらず、バルブ本体に対するスプールの位置が変化することになり、出力ポートから出力されるパイロット油圧が不安定になる恐れもある。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みて、充填した油に気泡が混入した場合にも、操作性の問題やパイロット油圧が不安定になる問題を防止することのできるパイロットバルブ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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係るパイロットバルブは、バルブ本体に進退可能に配設したピストンと、バルブ本体に設けた入力ポートと出力ポートとの間の断続状態を変更する態様でバルブ本体に進退可能に配設したスプールと、ピストンとスプールの基端部との間に介在し、ピストンが進出移動した場合にその移動量に応じた押圧力をスプールに付与することにより入力ポートと出力ポートと互いに連通する方向に押圧力を付与する出力圧調整バネと、スプールの先端部に設けた受圧用凹部に進退可能に嵌合することにより、スプールの受圧用凹部に受圧室を構成するロードピストンとを備え、操作レバーの操作量に応じてピストンが進出移動した場合に出力圧調整バネによって入力ポートと出力ポートとを互いに連通させる方向にスプールを押圧するとともに、出力ポートの圧力を受圧室に作用させ、出力圧調整バネの押圧力と受圧室に作用する圧力とをバランスさせた状態で出力ポートからパイロット油圧を出力するパイロットバルブであって、前記スプール及び前記ロードピストンに、スプールの受圧用凹部に対してロードピストンが予め設定した距離を超えて進入した場合に前記受圧室を油タンクに通じたドレンポートに連通させる脱気通路を形成したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係るパイロットバルブは、上述した請求項１において、ピストンとバルブ本体との間に構成し、内部圧力が増大した場合にピストンを進出移動させる方向の押圧力を生成するアシスト受圧室と、出力ポートの圧力を前記アシスト受圧室に作用させるアシスト通路とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、操作レバーをフルストロークさせる等、スプールの受圧室に対してロードピストンを予め設定した距離を超えて進入させれば、脱気通路を介して受圧室をドレンポートに連通され、出力ポートの油が受圧室及び脱気通路を通じてドレンポートに排出されることになり、この間、受圧室に気泡が存在していた場合にも油とともにドレンポートに排出されることになる。従って、受圧室に充填された油に気泡が混入された状態で、スプールの受圧用凹部に対してロードピストンを進出移動させた場合にも、受圧室に段階的な圧力の変化が発生することはなく、操作反力が変化して違和感を与える等、操作性の点で問題が発生したり、出力ポートから出力されるパイロット油圧が不安定になる恐れもなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１であるパイロットバルブを示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示したパイロットバルブの要部拡大断面図である。
【図３】図３は、図１に示したパイロットバルブの要部断面図である。
【図４】図４は、図１に示したパイロットバルブにおいてスプールとロードピストンとの動作を示す要部断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２であるパイロットバルブを示す断面図である。
【図６】図６は、図５に示したパイロットバルブにおいてスプールとロードピストンとの動作を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明に係るパイロットバルブの好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１及び図２は、本発明の実施の形態１であるパイロットバルブを示したものである。ここで例示するパイロットバルブは、建設機械においてブームやバケット等の作業機を駆動する作業機用油圧アクチュエータと油圧ポンプとの間に介在し、作業機用油圧アクチュエータに対する油の供給制御を行う方向切換バルブに対して操作レバーＬの操作量に応じたパイロット油圧を供給するためのものである。図には明示していないが、本実施の形態１は、特に、バルブ本体１０の一端面に傾動可能に配設した操作レバーＬによって２つの方向切換バルブ（図示せず）に対する油の供給制御をおこなうパイロットバルブを示しており、操作レバーＬの基端部に装着したディスクＤによって覆われる位置に２対の収容孔１１を有するとともに、それぞれの収容孔１１にスリーブ２０、ピストン３０及びスプール４０が収容してある。４つの収容孔１１は、互いに軸心が平行となり、かつ操作レバーＬからの距離が同一となるようにバルブ本体１０に形成してある。尚、収容孔１１及びこれに収容させたスリーブ２０、ピストン３０及びスプール４０は、互いに同一の構成を有したものである。従って、以下においては基本的に、そのうちの一つを代表して説明を行う。また、以下においては便宜上、バルブ本体１０において操作レバーＬを配設した端面を上方として説明を行う。
【００１６】
収容孔１１は、スリーブ収容部１１ａとピストン収容部１１ｂとスプール収容部１１ｃとを有して構成したものである。スリーブ収容部１１ａは、バルブ本体１０の上端部に構成した円柱状の孔であり、バルブ本体１０の上端面に開口している。
【００１７】
ピストン収容部１１ｂは、スリーブ収容部１１ａよりも小さい内径を有した円柱状の孔であり、スリーブ収容部１１ａの下方部に互いの軸心を合致させた状態で形成してある。このピストン収容部１１ｂには連絡ポート１１ｄが設けてある。連絡ポート１１ｄは、ピストン収容部１１ｂの下端部に形成した大径の環状を成す凹部である。バルブ本体１０に形成した４つの連絡ポート１１ｄは、連通通路１１ｅを介して互いに連通し、ドレンポートに繋がっている。
【００１８】
スプール収容部１１ｃは、ピストン収容部１１ｂよりも小さい内径を有した円柱状の孔であり、ピストン収容部１１ｂの下方部に互いの軸心を合致させた状態で形成してある。スプール収容部１１ｃには、入力ポート１１ｆ、出力ポート１１ｇ及びドレンポート１１ｈが設けてある。入力ポート１１ｆは、スプール収容部１１ｃの上方部に形成した大径の環状を成す凹部である。バルブ本体１０に形成した４つの入力ポート１１ｆは、入力ポート連絡通路１１ｉによって互いに連通し、さらに供給ポート１２を介して図示せぬ油圧ポンプに接続してある。出力ポート１１ｇは、入力ポート１１ｆよりも下方となる部位に形成した大径の環状を成す凹部である。バルブ本体１０に形成した４つの出力ポート１１ｇは、互いに独立しており、図には明示していないが、それぞれが対応する方向切換バルブ（図示せず）を切り換えるためのパイロットポートに接続してある。ドレンポート１１ｈは、スプール収容部１１ｃの下端部に形成した大径部分である。バルブ本体１０に形成した４つのドレンポート１１ｈは、それぞれが図示していないドレン通路を介して油タンク（図示せず）に接続してある。
【００１９】
スリーブ２０は、収容孔１１のスリーブ収容部１１ａに嵌合する外径を有した円筒状部材であり、外周面とスリーブ収容部１１ａとの間にシール部材２１を介在させた状態でスリーブ収容部１１ａに嵌着してある。図２に示すように、スリーブ２０の内径は、収容孔１１におけるピストン収容部１１ｂの内径よりも僅かに小さく形成してある。
【００２０】
またスリーブ２０には、図２に示すように、下端部に薄肉部２０ａが設けてあるとともに、上端部にストッパリング２２が設けてある。薄肉部２０ａは、スリーブ２０の上方部よりも外径を小さく形成するとともに内径を大きく形成することによって構成したもので、複数箇所に圧力伝達口２０ｂを有している。圧力伝達口２０ｂは、それぞれスリーブ２０の径方向に沿って形成した小径の貫通孔である。ストッパリング２２は、スリーブ２０の内周面から内方に向けて突設したリング状部材であり、スリーブ２０に対するピストン３０の上動位置を規制するものである。
【００２１】
ピストン３０は、下端が開口した円筒状部材であり、下端部が収容孔１１におけるピストン収容部１１ｂの内径に合致する外径に形成してあるとともに、上端部がスリーブ２０の内径に合致する外径に形成してある。このピストン３０は、上端部がスリーブ２０に摺動可能に嵌合し、かつ下端部がピストン収容部１１ｂに摺動可能に嵌合した状態で収容孔１１に収容してある。
【００２２】
図からも明らかなように、このピストン３０は、バルブ本体１０及びスリーブ２０との間にアシスト受圧室５０を構成している。アシスト受圧室５０は、内部圧力が増大した場合にスリーブ２０に対してピストン３０を下方に押し下げる力が作用するように構成してある。このアシスト受圧室５０には、図３に示すように、バルブ本体１０に形成したアシスト通路５１を介して出力ポート１１ｇが連通してある。
【００２３】
図１及び図２に示すように、ピストン３０の上端面には押圧操作部３１が設けてある。押圧操作部３１は、操作レバーＬが傾動した場合にディスクＤによって押圧される部分であり、ピストン３０よりも小さい外径を有した円柱状部材を成し、互いの軸心を合致させた状態でピストン３０の上端面から上方に向けて突設してある。押圧操作部３１は、ピストン３０が最も下方まで移動した場合にも、球状に構成した上端部がバルブ本体１０の上面から突出するに十分な長さに構成してある。押圧操作部３１の中心部には、ピストン３０の内部に連通するロッド収容孔３１ａが形成してある。
【００２４】
尚、図２中の符号３１ｂは、押圧操作部３１のロッド収容孔３１ａとバルブ本体１０の収容孔１１との間を連通させるための孔である。また符号３２は、押圧操作部３１の外周面とスリーブ２０の上端部においてストッパリング２２よりも上方となる部位との間に介在させたシール部材である。さらに、図１中の符号Ｂは、操作レバーＬの下端部とバルブ本体１０の上端部との間に設けたダストブースである。
【００２５】
スプール４０は、図１に示すように、収容孔１１のスプール収容部１１ｃにおいて入力ポート１１ｆからドレンポート１１ｈに亘る部位に嵌合した円柱状部材であり、バルブ本体１０に対して自己の軸心に沿う方向に移動することが可能である。このスプール４０の外周面には、出力溝４１及びドレン溝４２が形成してある。これら出力溝４１及びドレン溝４２は、互いに独立した環状を成す凹溝である。出力溝４１は、スプール４０が自己の軸心に沿って移動した場合にバルブ本体１０の入力ポート１１ｆと出力ポート１１ｇとの間を連通／遮断させるものである。ドレン溝４２は、スプール４０が自己の軸心に沿って移動した場合にバルブ本体１０の出力ポート１１ｇとドレンポート１１ｈとの間を連通／遮断させるものである。
【００２６】
スプール４０には、支持ロッド部４３及び受圧用凹部４４が設けてある。支持ロッド部４３は、スプール４０よりも小さい外径を有した円柱状部材であり、互いの軸心を合致させた状態でスプール４０の上端面から上方に向けて突設し、その上端部が押圧操作部３１のロッド収容孔３１ａに位置している。この支持ロッド部４３には、リングプレート３５が設けてある。リングプレート３５は、支持ロッド部４３の上端部に形成した小径のスライド軸部４３ａに嵌合した円板状部材であり、スライド軸部４３ａの範囲内において軸心方向に移動することが可能である。リングプレート３５の外径は、ピストン３０の内部に摺動可能に嵌合できる大きさに形成してある。
【００２７】
図からも明らかなように、リングプレート３５とバルブ本体１０との間にはピストン復帰バネ５２が介在させてあるとともに、リングプレート３５とスプール４０の基端部との間には出力圧調整バネ５３が介在させてある。ピストン復帰バネ５２は、リングプレート３５を介してピストン３０を上方に押圧するためのコイルスプリングである。ピストン３０に外力が作用していない場合、ピストン３０は、このピストン復帰バネ５２の押圧力によって最上位置に配置され、図１に示すように、上端面がストッパリング２２に当接した状態となる。出力圧調整バネ５３は、リングプレート３５に対してスプール４０を離隔する方向に押圧するコイルスプリングである。出力圧調整バネ５３の押圧力は、ピストン復帰バネ５２よりも小さく設定してある。ピストン３０が上述した最上位置に配置された場合、出力圧調整バネ５３は、バルブ本体１０に対してスプール４０を最上位置に配置し、入力ポート１１ｆと出力ポート１１ｇとの間を遮断し、かつ出力ポート１１ｇとドレンポート１１ｈとの間を連通させた状態に維持する。
【００２８】
受圧用凹部４４は、スプール４０の下端面に設けた円柱状の孔であり、互いに軸心を合致させるように形成してある。図１からも明らかなように、この受圧用凹部４４は、スプール４０が最上位置に配置された場合にその内部上端面が出力ポート１１ｇに達する長さを有している。
【００２９】
受圧用凹部４４には、図４に示すように、小径室４５、連絡通路４６及びスプール側脱気通路４７が付設してある。小径室４５は、受圧用凹部４４よりも小径の円柱状を成す空所であり、互いに軸心を合致させた状態で受圧用凹部４４の上端部に連通するように設けてある。連絡通路４６及びスプール側脱気通路４７は、それぞれスプール４０の径方向に沿って形成し、スプール４０の外周面に開口するごく小径の孔である。連絡通路４６は、小径室４５の周面から径外方向に向けて延在したもので、バルブ本体１０に対してスプール４０が移動した場合にも常時出力ポート１１ｇに連通する位置に設けてある。スプール側脱気通路４７は、受圧用凹部４４の周面から径外方向に向けて延在したもので、バルブ本体１０に対してスプール４０が移動した場合にも常時ドレンポート１１ｈに開口する位置に設けてある。
【００３０】
この受圧用凹部４４には、押圧バネ５４を介してロードピストン５５が挿入してある。押圧バネ５４は、受圧用凹部４４の内部上端面とロードピストン５５との間に介在し、ロードピストン５５を常時受圧用凹部４４から押し出すように付勢するコイルスプリングである。押圧バネ５４の押圧力は、出力圧調整バネ５３の押圧力よりも小さく設定してある。ロードピストン５５は、上端部を小径に形成した円柱状部材を成し、大径の下端部を介して受圧用凹部４４に進退可能に嵌合したもので、スプール４０の受圧用凹部４４に受圧室５６を構成している。尚、実施の形態１のように受圧用凹部４４に押圧バネ５４を設けた場合には、中立時にロードピストン５５の位置が不安定になる事態を防止することができる。しかしながら、受圧用凹部４４には、出力ポート１１ｇからの出力圧が作用し、常にロードピストン５５を突出する方向に押圧するため、必ずしも押圧バネ５４を設ける必要はない。
【００３１】
このロードピストン５５には、ピストン側脱気通路５７が形成してある。ピストン側脱気通路５７は、ロードピストン５５の上端部に軸心に沿うように形成した主通路部５７ａと、主通路部５７ａからロードピストン５５の径方向に沿って形成した上下２つの枝通路部５７ｂ，５７ｃとを有したものである。主通路部５７ａは、ロードピストン５５の上端面に開口する一方、下端部がロードピストン５５の内部で閉塞している。上方に設けた枝通路部５７ｂは、ロードピストン５５の小径に形成した上端部において大径の下端部に近接した部位に設けてあり、受圧室５６の内部に常時開口している。下方に設けた枝通路部５７ｃは、ロードピストン５５の外周面に形成した環状凹部５５ａに開口するものであり、図４の（ｃ）に示すように、スプール４０が最下位置に配置された場合にのみスプール側脱気通路４７に連通するように形成してある。
【００３２】
上記のように構成したパイロットバルブでは、通常状態にある場合、図１の左方に示すように、ピストン復帰バネ５２の押圧力によってピストン３０が最上位置に配置され、それぞれのピストン３０の押圧操作部３１がディスクＤの下面に当接した状態にあり、操作レバーＬが鉛直上方に沿って配置される。それぞれのスプール４０は、いずれも入力ポート１１ｆと出力ポート１１ｇとが遮断された状態に維持され、かつ出力ポート１１ｇとドレンポート１１ｈとが連通した状態に維持されている。従って、パイロットバルブからはいずれの方向切換バルブ（図示せず）に対してもパイロット油圧が出力されることはない。
【００３３】
この状態から、図１の右方に示すように、操作レバーＬを任意の方向に傾動（図示の例では右側に傾動）させると、傾動方向に配置されたピストン３０がディスクＤを介して押圧される。ピストン３０が押圧されて下方に進出移動すると、リングプレート３５の下動により出力圧調整バネ５３を介してスプール４０が下方に押圧され、図４の（ｂ）に示すように、スプール４０の出力溝４１を介してバルブ本体１０の入力ポート１１ｆと出力ポート１１ｇとが連通されるとともに、出力ポート１１ｇとドレンポート１１ｈとが遮断されることになり、対応する出力ポート１１ｇからパイロット油圧が出力される。
【００３４】
この間、出力ポート１１ｇの圧力が連絡通路４６を介して受圧室５６に作用することになり、出力圧調整バネ５３の押圧力と受圧室５６に作用する圧力とがバランスした位置にスプール４０が配置されることになる。従って、入力ポート１１ｆに接続した油圧ポンプ（図示せず）の吐出する油の圧力（１次油圧）を、出力圧調整バネ５３の押圧力、すなわち操作レバーＬの傾動量に応じたパイロット油圧（２次油圧）として出力ポート１１ｇから出力することができる。
【００３５】
操作レバーＬの傾動量が増大し、出力ポート１１ｇからのパイロット油圧が大きくなると、受圧室５６に作用する圧力も増大し、操作反力も大きくなる。しかしながら、上記パイロットバルブにおいては、出力ポート１１ｇの圧力がアシスト通路５１を介してアシスト受圧室５０に作用し、出力ポート１１ｇの圧力に応じてピストン３０を下方に押圧する力が作用することになる。このため、出力ポート１１ｇの圧力が増大した場合にも大きな操作力を要することなく操作レバーＬを操作することが可能となり、操作性の点で有利となる。
【００３６】
バルブ本体１０に対してスプール４０が移動すると、スプール４０に形成した受圧用凹部４４に対してロードピストン５５が進入もしくは退行移動され、ロードピストン５５の移動に伴って、受圧室５６に充填された油の圧力が変化することになる。すなわち、スプール４０の受圧用凹部４４に対してロードピストン５５が進入する場合には、受圧室５６に充填された油の圧力が上昇することになる。しかしながら、圧力上昇に伴って連絡通路４６から出力ポート１１ｇに油が排出されるため、ロードピストン５５の進入移動が妨げられることはない。一方、スプール４０の受圧用凹部４４に対してロードピストン５５が退行する場合には、受圧室５６に充填した油の圧力が減少することになる。しかしながら、圧力減少に伴って連絡通路４６から出力ポート１１ｇの油が流入するため、ロードピストン５５の退行移動が妨げられることはない。
【００３７】
ところで、このパイロットバルブにあっても、受圧室５６に充填した油に気泡が混入していた場合には、スプール４０の受圧用凹部４４に対してロードピストン５５が進入移動すると、まず気泡が圧縮され、その後に油の圧力が急速に上昇する、という段階的な圧力の変化が招来される恐れがある。
【００３８】
しかしながら、上記パイロットバルブによれば、以下の操作を行うことによって上述の問題を解決することができる。すなわち、操作レバーＬをストロークエンドまで傾動操作し、ピストン３０の下方への進出移動を介してスプール４０を最下位置まで移動させると、図４の（ｃ）に示すように、スプール４０に形成したスプール側脱気通路４７とロードピストン５５に形成したピストン側脱気通路５７の枝通路部５７ｃとが互いに連通する。この状態においては、連絡通路４６から受圧室５６に流入した出力ポート１１ｇの油がピストン側脱気通路５７及びスプール側脱気通路４７を通じてドレンポート１１ｈに連続して排出されることになる。従って、パイロットバルブの組み立て後に上述した操作を行えば、組み立て時に油に気泡が混入したとしてもこれを確実に除去することができるようになり、操作レバーＬを操作したときに受圧室５６に段階的な圧力の変化が発生することもない。これにより、操作反力が変化して違和感を与える等、操作性の点で問題が発生したり、出力ポート１１ｇから出力されるパイロット油圧が不安定になる恐れもなくなる。
【００３９】
尚、上述した実施の形態１では、ロードピストンとして上端部に小径部分を有した円柱状のものを例示しているが、例えば、以下に示す実施の形態２のように、必ずしもこの形状である必要はない。
【００４０】
（実施の形態２）
図５及び図６は、本発明の実施の形態２であるパイロットバルブを示したものである。このパイロットバルブは、実施の形態１と同様、建設機械においてブームやバケット等の作業機を駆動する作業機用油圧アクチュエータと油圧ポンプとの間に介在し、作業機用油圧アクチュエータに対する油の供給制御を行う方向切換バルブに対して操作レバーＬの操作量に応じたパイロット油圧を供給するためのものである。この実施の形態２においても、バルブ本体１０の一端面に傾動可能に配設した操作レバーＬによって２つの方向切換バルブ（図示せず）に対する油の供給制御をおこなうパイロットバルブを示しており、操作レバーＬの基端部に装着したディスクＤによって覆われる位置に２対の収容孔１１を有するとともに、それぞれの収容孔１１にスリーブ２０、ピストン３０及びスプール４０が収容してある。４つの収容孔１１は、互いに軸心が平行となり、かつ操作レバーＬからの距離が同一となるようにバルブ本体１０に形成してある。
【００４１】
図５及び図６に示すように、実施の形態２のパイロットバルブでは、単に円柱状を成すロードピストン１５５を適用している。図６に示すように、このロードピストン１５５には、ピストン側脱気通路１５７としてロードピストン１５５の上端部に軸心に沿うように形成した主通路部１５７ａと、主通路部１５７ａからロードピストン１５５の径方向に沿って形成した１つの枝通路部１５７ｂとを有したものを適用している。主通路部１５７ａは、ロードピストン１５５の上端面に開口する一方、下端部がロードピストン１５５の内部で閉塞している。枝通路部１５７ｂは、ロードピストン１５５の外周面に開口するものであり、図６の（ｃ）に示すように、スプール４０が最下位置に配置された場合にのみスプール側脱気通路４７に連通するように形成してある。尚、実施の形態２において実施の形態１と同様の構成に関しては、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
【００４２】
この実施の形態２のパイロットバルブでは、図５に示すように、操作レバーＬを任意の方向に傾動させると、傾動方向に配置されたピストン３０がディスクＤを介して押圧される。ピストン３０が押圧されて下方に進出移動すると、リングプレート３５の下動により出力圧調整バネ５３を介してスプール４０が下方に押圧され、図６の（ａ）に示す状態から図６の（ｂ）に示すように、スプール４０の出力溝４１を介してバルブ本体１０の入力ポート１１ｆと出力ポート１１ｇとが連通されるとともに、出力ポート１１ｇとドレンポート１１ｈとが遮断されることになり、対応する出力ポート１１ｇからパイロット油圧が出力される。
【００４３】
この間、出力ポート１１ｇの圧力が連絡通路４６を介して受圧室５６に作用することになり、出力圧調整バネ５３の押圧力と受圧室５６に作用する圧力とがバランスした位置にスプール４０が配置されることになる。従って、入力ポート１１ｆに接続した油圧ポンプ（図示せず）の吐出する油の圧力（１次油圧）を、出力圧調整バネ５３の押圧力、すなわち操作レバーＬの傾動量に応じたパイロット油圧（２次油圧）として出力ポート１１ｇから出力することができる。
【００４４】
操作レバーＬの傾動量が増大し、出力ポート１１ｇからのパイロット油圧が大きくなると、受圧室５６に作用する圧力も増大し、操作反力も大きくなる。しかしながら、上記パイロットバルブにおいては、出力ポート１１ｇの圧力がアシスト通路５１を介してアシスト受圧室５０に作用し、出力ポート１１ｇの圧力に応じてピストン３０を下方に押圧する力が作用することになる。このため、出力ポート１１ｇの圧力が増大した場合にも大きな操作力を要することなく操作レバーＬを操作することが可能となり、操作性の点で有利となる。
【００４５】
バルブ本体１０に対してスプール４０が移動すると、スプール４０に形成した受圧用凹部４４に対してロードピストン１５５が進入もしくは退行移動され、ロードピストン１５５の移動に伴って、受圧室５６に充填された油の圧力が変化することになる。すなわち、スプール４０の受圧用凹部４４に対してロードピストン１５５が進入する場合には、受圧室５６に充填された油の圧力が上昇することになる。しかしながら、圧力上昇に伴って連絡通路４６から出力ポート１１ｇに油が排出されるため、ロードピストン１５５の進入移動が妨げられることはない。一方、スプール４０の受圧用凹部４４に対してロードピストン１５５が退行する場合には、受圧室５６に充填した油の圧力が減少することになる。しかしながら、圧力減少に伴って連絡通路４６から出力ポート１１ｇの油が流入するため、ロードピストン１５５の退行移動が妨げられることはない。
【００４６】
さらに、操作レバーＬをストロークエンドまで傾動操作し、ピストン３０の下方への進出移動を介してスプール４０を最下位置まで移動させると、図６の（ｃ）に示すように、スプール４０に形成したスプール側脱気通路４７とロードピストン１５５に形成したピストン側脱気通路１５７の枝通路部１５７ｂとが互いに連通する。この状態においては、連絡通路４６から受圧室５６に流入した出力ポート１１ｇの油がピストン側脱気通路１５７及びスプール側脱気通路４７を通じてドレンポート１１ｈに連続して排出されることになる。従って、パイロットバルブの組み立て後に上述した操作を行えば、組み立て時に油に気泡が混入したとしてもこれを確実に除去することができるようになり、操作レバーＬを操作したときに受圧室５６に段階的な圧力の変化が発生することもない。これにより、操作反力が変化して違和感を与える等、操作性の点で問題が発生したり、出力ポート１１ｇから出力されるパイロット油圧が不安定になる恐れもなくなる。
【符号の説明】
【００４７】
１０ バルブ本体
１１ 収容孔
１１ｆ 入力ポート
１１ｇ 出力ポート
１１ｈ ドレンポート
３０ ピストン
４０ スプール
４４ 受圧用凹部
４６ 連絡通路
４７ スプール側脱気通路
５０ アシスト受圧室
５１ アシスト通路
５３ 出力圧調整バネ
５５ ロードピストン
５６ 受圧室
５７ ピストン側脱気通路
１５５ ロードピストン
１５７ ピストン側脱気通路
Ｌ 操作レバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ本体に進退可能に配設したピストンと、
バルブ本体に設けた入力ポートと出力ポートとの間の断続状態を変更する態様でバルブ本体に進退可能に配設したスプールと、
ピストンとスプールの基端部との間に介在し、ピストンが進出移動した場合にその移動量に応じた押圧力をスプールに付与することにより入力ポートと出力ポートと互いに連通する方向に押圧力を付与する出力圧調整バネと、
スプールの先端部に設けた受圧用凹部に進退可能に嵌合することにより、スプールの受圧用凹部に受圧室を構成するロードピストンと
を備え、操作レバーの操作量に応じてピストンが進出移動した場合に出力圧調整バネによって入力ポートと出力ポートとを互いに連通させる方向にスプールを押圧するとともに、出力ポートの圧力を受圧室に作用させ、出力圧調整バネの押圧力と受圧室に作用する圧力とをバランスさせた状態で出力ポートからパイロット油圧を出力するパイロットバルブであって、
前記スプール及び前記ロードピストンに、スプールの受圧用凹部に対してロードピストンが予め設定した距離を超えて進入した場合に前記受圧室を油タンクに通じたドレンポートに連通させる脱気通路を形成したことを特徴とするパイロットバルブ。
【請求項２】
ピストンとバルブ本体との間に構成し、内部圧力が増大した場合にピストンを進出移動させる方向の押圧力を生成するアシスト受圧室と、
出力ポートの圧力を前記アシスト受圧室に作用させるアシスト通路と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のパイロットバルブ。
【請求項１】
バルブ本体に進退可能に配設したピストンと、
バルブ本体に設けた入力ポートと出力ポートとの間の断続状態を変更する態様でバルブ本体に進退可能に配設したスプールと、
ピストンとスプールの基端部との間に介在し、ピストンが進出移動した場合にその移動量に応じた押圧力をスプールに付与することにより入力ポートと出力ポートと互いに連通する方向に押圧力を付与する出力圧調整バネと、
スプールの先端部に設けた受圧用凹部に進退可能に嵌合することにより、スプールの受圧用凹部に受圧室を構成するロードピストンと
を備え、操作レバーの操作量に応じてピストンが進出移動した場合に出力圧調整バネによって入力ポートと出力ポートとを互いに連通させる方向にスプールを押圧するとともに、出力ポートの圧力を受圧室に作用させ、出力圧調整バネの押圧力と受圧室に作用する圧力とをバランスさせた状態で出力ポートからパイロット油圧を出力するパイロットバルブであって、
前記スプール及び前記ロードピストンに、スプールの受圧用凹部に対してロードピストンが予め設定した距離を超えて進入した場合に前記受圧室を油タンクに通じたドレンポートに連通させる脱気通路を形成したことを特徴とするパイロットバルブ。
【請求項２】
ピストンとバルブ本体との間に構成し、内部圧力が増大した場合にピストンを進出移動させる方向の押圧力を生成するアシスト受圧室と、
出力ポートの圧力を前記アシスト受圧室に作用させるアシスト通路と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のパイロットバルブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２３００１９（Ｐ２０１０−２３００１９Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７４９７２（Ｐ２００９−７４９７２）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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