滑阀、操作装置和作业车辆的制作方法

本发明涉及滑阀、操作装置和作业车辆。

背景技术：

在液压回路中，液压控制阀控制液压油的压力、流量和流动方向，由此控制液压缸的速度、力量、位置和方向。作为滑动式液压控制阀的滑阀具备：阀体，其具有滑孔；以及阀芯，其被配置在滑孔，能够沿轴向移动。滑阀使阀芯沿轴向移动，来控制向液压缸供给的液压油。

专利文献

专利文献1：日本特开2006-105283号公报

专利文献2：日本特开2012-154389号公报

技术实现要素：

在液压挖掘机中，作业机的动臂(boom)由动臂缸驱动。由操作者操作操作杆，动臂缸伸长，则动臂进行举升动作，动臂缸收缩，则动臂进行下降动作。作为在使动臂进行下降动作时，精密控制(finecontrol)性能下降的原因之一，可举出作用于阀芯的液动力(flowforce)。精密控制性能是指作业机速度的控制性能。更具体而言，精密控制性能是指操作杆的行程(先导压力(pilotpressure))与阀芯行程的关系。如果能够降低液动力，则可抑制精密控制性能的下降。

本发明的目的在于，提供能够降低作用于阀芯的液动力、抑制精密控制性能的下降的滑阀、操作装置和作业车辆。

根据本发明的第一方式，提供一种滑阀，其具备：阀体，其具有滑孔；以及阀芯，其被配置在上述滑孔，能够沿轴向移动，其中，上述阀芯具有：第一大径部；以及设置在上述第一大径部的轴向一侧的小径部，上述第一大径部具有：可与上述滑孔的内表面产生滑动的第一外表面；与上述第一外表面的轴向一侧的端部和上述小径部的外表面的轴向另一侧的端部分别连接的端面；以及设置于上述端面的切口部，上述切口部的底面以朝向轴向一侧并向上述阀芯的中心轴靠近的方式倾斜。

根据本发明的第二方式，提供一种对第一方式的滑阀进行操作的操作装置。

根据本发明的第三方式，提供一种具有第二方式的操作装置的作业车辆。

根据本发明的方式，提供能够降低作用于阀芯的液动力、抑制精密控制性能的下降的滑阀。

附图说明

图1是表示本实施方式涉及的滑阀的一个示例的图。

图2是表示本实施方式涉及的阀芯的一个示例的剖视图。

图3是将本实施方式涉及的阀芯的一部分放大而得到的剖视图。

图4是将本实施方式涉及的阀芯的一部分放大而得到的立体图。

图5是表示本实施方式涉及的滑阀的动作的一个示例的示意图。

图6是表示作用于阀芯的先导压力与阀芯行程之间的关系的图。

图7是用于说明本实施方式涉及的切口部的底面的作用的示意图。

图8是用于说明本实施方式涉及的切口部的底面的作用的示意图。

图9是用于说明比较例涉及的切口部的作用的示意图。

图10是将本实施方式涉及的阀芯的一部分放大而得到的剖视图。

图11是表示本实施方式涉及的作业车辆的一个示例的示意图。

图12是示意性地表示本实施方式涉及的滑阀和操作装置的一个示例的图。

符号说明

1滑阀，2阀体，3滑孔，4阀芯，5液压缸，6油缸，7活塞，8油缸活塞杆，9液压泵，10油箱，11动臂，12斗杆，13铲斗，21第一大径部，22第二大径部，23第三大径部，24第四大径部，30小径部，31小径部，32小径部，41第一外表面，41a端部，42第二外表面，42b端部，43外表面，43a端部，43b端部，44端面，44a端部，44b端部，45角部，50切口部，51底面，52壁面，60a环状槽，60b环状槽，70曲面，100作业车辆，101上部回转体，102下部行走体，103驾驶室，103s驾驶席，200作业机，300操作装置，a盖侧口，b底侧口，p泵口，t油箱口，ea缸盖侧油室，eb缸底侧油室，la油路，lb油路，lp油路，lt油路，pp1先导压力，pp2先导压力。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明，但本发明不限于此。下面说明的实施方式的结构要素可以进行适当组合。此外，也存在不使用一部分结构要素的情况。

图1是表示本实施方式涉及的滑阀1的一个示例的图。滑阀1是滑动式滑阀。如图1所示，滑阀1具备：阀体2，其具有滑孔3；以及阀芯4，其被配置在滑孔3，能够沿轴向移动。

阀芯4具有中心轴ax。在本实施方式中，将与中心轴ax平行的方向称作轴向，将相对于中心轴ax的辐射方向称作径向，将以中心轴ax为中心的旋转方向称作周向。此外，在轴向上，可将规定方向称作轴向一侧，可将规定方向的相反方向称作轴向另一侧。此外，可将在径向上靠近中心轴ax的方向称作径向内侧，可将在径向上远离中心轴ax的方向称作径向外侧。

滑阀1使阀芯4沿轴向移动，控制向液压缸5供给的液压油。液压缸5例如为液压挖掘机的动臂缸。液压缸5具有油缸6、能够在油缸6的内部移动的活塞7以及与活塞7连接的油缸活塞杆8。油缸6的内部被活塞7划分成缸盖侧油室ea和缸底侧油室eb。

阀体2具有盖侧口a、底侧口b、泵口p和油箱口t。此外，阀体2具有与盖侧口a连接的环状槽60a和与底侧口b连接的环状槽60b。

盖侧口a经由油路la与液压缸5的缸盖侧油室ea连接。底侧口b经由油路lb与液压缸5的缸底侧油室eb连接。泵口p经由油路lp与液压泵9连接。油箱口t经由油路lt与油箱10连接。另外，图1表示了将阀芯4配置在中立位置的例子。

阀芯4借助先导压力pp1和先导压力pp2沿轴向移动。在操作者操作操作杆时，电磁比例控制阀基于操作杆的操作量进行工作。在电磁比例控制阀工作时，与电磁比例控制阀的工作量相应的先导压力pp1、pp2作用于阀芯4。在本实施方式中，在先导压力pp1进行作用时，阀芯4向轴向另一侧移动。在先导压力pp2进行作用时，阀芯4向轴向一侧移动。

此外，在阀体2的两端部与阀芯4的两端部之间分别设置有弹簧，分别对所施加的来自两端部的先导压力pp1、pp2施加反作用力。在未作用有先导压力pp1、pp2的情况下，阀芯4因弹簧而配置在中立位置。

在从滑阀1经由盖侧口a向缸盖侧油室ea供给液压油时，在液压缸5中，与活塞7连接的油缸活塞杆8收缩。在油缸活塞杆8收缩时，与油缸活塞杆8的前端部连接的动臂11进行下降动作。在从滑阀1经由底侧口b向缸底侧油室eb供给液压油时，在液压缸5中，与活塞7连接的油缸活塞杆8伸长。在油缸活塞杆8伸长时，与油缸活塞杆7的前端部连接的动臂11进行举升动作。

阀芯4具有第一大径部21、第二大径部22、第三大径部23和第四大径部24。第二大径部22设置在相比第一大径部21靠轴向一侧。第三大径部23设置在相比第一大径部21靠轴向另一侧。第四大径部24设置在相比第三大径部23靠轴向另一侧。

此外，阀芯4具有设置在第一大径部21与第三大径部23之间的小径部30、设置在第一大径部21与第二大径部22之间的小径部31以及设置在第三大径部23与第四大径部24之间的小径部32。

小径部31设置在第一大径部21的轴向一侧。第二大径部22设置在小径部31的轴向一侧。小径部32设置在第三大径部23的轴向另一侧。第四大径部24设置在小径部32的轴向另一侧。

在本实施方式中，阀芯4相对于轴向的中心对称。即，第一大径部21、小径部31和第二大径部22与第三大径部23、小径部32和第四大径部24实质为相同结构。在以下的说明中，主要对第一大径部21、小径部31和第二大径部22进行说明，简化或省略对第三大径部23、小径部32和第四径部24的说明。另外，阀芯4也可以不相对于轴向的中心对称。

图2是表示本实施方式涉及的阀芯4的一个示例的剖视图，相当于图1的c-c线剖面向视图。图3是将本实施方式涉及的阀芯4的一部分放大而得到的剖视图，相当于图1的d部分的剖视图。图4是将本实施方式涉及的阀芯4的一部分放大而得到的立体图。

如图1、图2、图3和图4所示，第一大径部21具有：可与滑孔3的内表面产生滑动的第一外表面41；与第一外表面41的轴向一侧的端部41a和小径部31的外表面43的轴向另一侧的端部43b分别连接的端面44；以及设置于端面44的切口部50。

端面44朝向轴向一侧。端面44为环带状。端面44具有径向内侧的端部44a和径向外侧的端部44b。第一外表面41的端部41a与端面44的端部44b连接。端面44的端部44a与外表面43的端部43b连接。在本实施方式中，第一外表面41的端部41a与端面44的端部44b吻合。端面44的端部44a与外表面43的端部43b吻合。

切口部50以将第一外表面41的一部分和端面44的一部分切除的方式形成。即，切口部50以将由第一外表面41和端面44规定的角部45切出切口的方式形成。

在本实施方式中，沿周向等间隔地设置有4个切口部50。另外，关于切口部50，也可以沿周向设置2个、设置6个或者设置8个。

小径部31具有与第一大径部21相邻的直主干部311和设置在相比直主干部311靠轴向一侧的锥形部312。

直主干部311为半径固定的部分。直主干部311的半径为中心轴ax与直主干部311的外表面43的距离。

锥形部312为半径朝向轴向一侧增大的部分。锥形部312的半径为中心轴ax与锥形部312的外表面43的距离。

小径部31的外表面43的轴向一侧的端部43a与第二大径部22的第二外表面42的轴向另一侧的端部42b连接。在本实施方式中，外表面43的端部43a与第二外表面42的端部42b吻合。

在本实施方式中，端部43b为直主干部311的轴向另一侧的端部。端部43a为锥形部312的轴向一侧的端部。

如图3和图4所示，切口部50具有底面51和配置在底面51的周围的壁面52。

在本实施方式中，切口部50的底面51为平面。切口部50的底面51具有轴向一侧的端部51a和轴向另一侧的端部51b。

在本实施方式中，切口部50的底面51以朝向轴向一侧并向阀芯4的中心轴ax靠近的方式倾斜。即，端部51a配置在相比端部51b靠径向内侧的位置。

在本实施方式中，底面51的轴向一侧的端部51a与小径部31的外表面43的轴向另一侧的端部43b连接。在本实施方式中，底面51的端部51a与外表面43的端部43b大致吻合。

接着，对本实施方式涉及的滑阀1的动作的一个示例进行说明。图5是表示本实施方式涉及的滑阀1的动作的一个示例的示意图。例如，在操作者为了使液压挖掘机的动臂11进行下降动作而操作操作杆时，电磁比例控制阀基于操作杆的操作量进行工作。在电磁比例控制阀工作时，与电磁比例控制阀的工作量相应的先导压力pp1作用于阀芯4。如图5所示，在先导压力pp1进行作用时，阀芯4向轴向另一侧移动。在阀芯4向轴向另一侧移动时，从液压泵9供给的液压油在通过小径部30后，经由环状槽60a，从盖侧口a排出。从盖侧口a排出的液压油经由油路la供给到缸盖侧油室ea。由此，液压缸5收缩，动臂11进行下降动作。此外，从缸底侧油室eb排出的液压油经由油路lb和底侧口b，供给到环状槽60b。供给到环状槽60b的液压油与第一大径部21的一部分接触，在通过小径部31后经由油箱口t回收到油箱10。

在阀芯4向轴向另一侧移动时，由于切口部50的形状，与阀芯4的移动方向相反方向的液动力有可能作用于阀芯4。

图6是表示作用于阀芯4的先导压力pp1与作为阀芯4的移动量的阀芯行程之间的关系的图。在阀芯4被配置在中立位置的状态下，当由操作者操作操作杆时，与操作杆的操作量相应的先导压力pp1作用于阀芯4。先导压力pp1逐渐上升，在超过某值pa时，阀芯4开始向轴向另一侧移动。

在阀芯4开始移动而从中立位置移动了第一距离wa时，切口部50的一部分配置在阀体2的环状槽60b处。在阀芯4从中立位置移动了第二距离wb时，切口部50全部配置在环状槽60b处，小径部31的一部分配置在环状槽60b处。

在第一距离wa与第二距离wb之间，来自底侧口b的液压油主要通过切口部50。因此，由于切口部50的形状，与阀芯4的移动方向相反方向的液压油的液动力有可能作用于阀芯4。其结果是，如图6所示，阀芯行程相对于与操作杆的操作量相对应的先导压力的线性会丧失，精密控制性能下降。

在本实施方式中，切口部50的底面51以朝向轴向一侧并向阀芯4的中心轴ax靠近的方式倾斜。因此，能够降低液动力。

图7是用于说明本实施方式涉及的切口部50的底面51的作用的示意图。如图7所示，在切口部50移至环状槽60b时，从底侧口b向环状槽60b供给的液压油流过切口部50。液压油的至少一部分冲流于切口部50的底面51。液压油具有以图7的箭头y1所示的矢量分量来冲流于底面51。其结果是，产生具有箭头y2所示的矢量分量的液压油的分力，作用于底面51。

箭头y2所示的液压油的分力以抵消液动力的方式进行作用。由此，液动力下降。

此外，在本实施方式中，底面51的轴向一侧的端部51a与小径部31的外表面43的轴向另一侧的端部43b连接。由此，能够更有效地降低液动力。

图8是用于说明本实施方式涉及的切口部50的底面51的作用的示意图。如图8所示，来自环状槽60b的液压油在沿着底面51流动后，到达小径部31的外表面43。由此，在切口部50中，抑制了负压的产生。

图9是用于说明比较例涉及的切口部的作用的示意图。如图9所示，在底面51与外表面43不是直接地连接、而在底面51与外表面43之间形成有台阶部的情况下，如图9所示，在台阶部与外表面43之间形成负压空间。负压包含使阀芯4朝与液动力相同方向移动的力的分量。因此，在产生负压时，会使得朝与阀芯4的移动方向相反方向作用的液动力增大。

在本实施方式中，如图8所示，底面51与外表面43直接且顺畅地连接。因此，抑制了负压空间的产生，降低了液动力。

此外，在本实施方式中，小径部31具有与第一大径部21相邻的直主干部311和设置在相比直主干部311靠轴向一侧的锥形部312，锥形部312的外表面43的轴向一侧的端部43a与第二大径部22的第二外表面42的轴向另一侧的端部42b直接地连接。因此，如图8所示，沿着直主干部311的外表面43流动的液压油的至少一部分在沿着锥形部312的外表面43流动后，从外表面43的端部43a向径向外侧流动，在与阀体2的内表面冲流后，以与底面51冲流的方式流动。由于该液压油的流动会产生使来自环状槽60b的液压油可靠地冲流底面51而沿着底面51流动的作用，因此，能够防止来自环状槽60b的液压油脱离底面51而产生负压，能够稳定地降低液动力。

如以上说明的那样，根据本实施方式，使切口部50的底面51以朝向轴向一侧并向阀芯4的中心轴ax靠近的方式倾斜，因此，能够产生抵消液动力的力。因此，抑制了由液动力引起的精密控制性能的下降。

此外，在本实施方式中，切口部50的底面51的轴向一侧的端部51a与小径部31的外表面43的轴向另一侧的端部43b连接。由此，在切口部50中，抑制了负压空间的产生，抑制了液动力的增大。因此，更有效地抑制了由液动力引起的精密控制性能的下降。

此外，在本实施方式中，底面51为平面。由此，液压油能够沿着底面51顺畅地流动。

此外，在本实施方式中，小径部31具有直主干部311和锥形部312，小径部31的锥形部312的外表面43的轴向一侧的端部43a与第二大径部22的第二外表面42的轴向另一侧的端部42b连接。由此，沿着直主干部311和锥形部312流动的液压油在与阀体2的内表面冲流后，能够以抵消液动力的方式冲流于底面51。因此，更有效地抑制了由液动力引起的精密控制性能的下降。

另外，在上述的实施方式中，例如如参照图3或图8说明的那样，在包含中心轴ax的剖面中，切口部50的底面51和小径部31的外表面43分别为直线状，在切口部50的底面51与小径部31的外表面43之间形成有角部。如图10所示，切口部50的底面51的轴向一侧的端部与小径部31的外表面43的轴向另一侧的端部也可以经由圆弧状的曲面70相连。换言之，在包含中心轴ax的剖面中，直线状的切口部50的底面51与直线状的小径部31的外表面43可以经由圆弧状的曲线连接。通过设置曲面70，使得来自环状槽60b的液压油在沿着底面51流动而顺畅地流过曲面70后到达小径部31的外表面43。通过设置曲面70，液压油的流动变得顺畅，进一步抑制了负压空间的产生，进一步抑制了液动力的增大。

另外，在上述的实施方式中，以液压挖掘机的动臂进行下降动作时的滑阀1的动作为例进行了说明。在使动臂进行举升动作时，也能够得到上述的效果。

此外，在上述的实施方式中，对将滑阀1应用于驱动动臂的液压缸(动臂缸)的例子进行了说明，但也可以应用于驱动斗杆(arm)的液压缸(斗杆缸)，或者应用于驱动铲斗的液压缸(铲斗缸)。此外，也可以应用于驱动推土机的推土铲(blade)的液压缸，或者应用于驱动轮式装载机的作业机的液压缸。

图11是表示搭载有在上述的实施方式中说明的滑阀1的作业车辆100的一个示例的图。在图11中，作业车辆100为液压挖掘机。

如图11所示，液压挖掘机100具备：利用液压工作的作业机200；作为支承作业机200的车体的上部回转体101；作为支承上部回转体101的行走装置的下部行走体102；以及用于操作作业机200的操作装置300。上部回转体101具有供操作者搭乘的驾驶室103。驾驶室103具有操作者乘坐的驾驶席103s。下部行走体102具有一对履带。液压挖掘机100通过履带的旋转来行走。另外，下部行走体102也可以具有轮胎。

作业机200支承于上部回转体101。作业机200具有与上部回转体101连结的动臂11、与动臂11连结的斗杆12以及与斗杆12连结的铲斗13。动臂11利用液压缸5(动臂缸5a)工作。斗杆12利用液压缸5(斗杆缸5b)工作。铲斗13利用液压缸5(铲斗缸5c)工作。

操作装置300配置在驾驶室103。操作装置300包含由液压挖掘机100的操作者操作的操作部件。通过操作操作装置300来操作滑阀1。操作者操作操作装置300，使作业机200工作。在本实施方式中，操作装置300包含右作业机操作杆和左作业机操作杆。

在向前方操作位于中立位置的右作业机操作杆时，动臂11进行下降动作，在向后方操作时，动臂11进行升举动作。在向右方操作位于中立位置的右作业机操作杆时，铲斗13进行倾卸动作，在向左方操作时，铲斗13进行挖掘动作。

在向前方操作位于中立位置的左作业机操作杆时，斗杆12进行倾卸动作，在向后方操作时，斗杆12进行挖掘动作。在向右方操作位于中立位置的左作业机操作杆时，上部回转体101向右回转，在向左方操作时，上部回转体101向左回转。

另外，右作业机操作杆和左作业机操作杆的操作方向与作业机200的动作方向和上部回转体101的回转方向之间的关系也可以不是上述的关系。

图12是示意性地表示滑阀1和操作装置300的一个示例的图。通过供给液压油来驱动液压缸5。滑阀1控制针对液压缸5的液压油的供给量和液压油流动的方向。

液压挖掘机100的液压系统具有：作为主液压泵的液压泵9；供给先导油的先导压力泵302；供先导油流动的油路303a、303b；配置于油路303a、303b的压力传感器304a、304b；调整作用于滑阀1的先导压力的控制阀307a、307b；以及操作装置300，其包含调整针对滑阀1的先导压力的右作业机操作杆和左作业机操作杆。操作装置300的右作业机操作杆和左作业机操作杆为先导液压式操作装置。

从液压泵9供给的液压油经由滑阀1供给到液压缸5。通过操作装置300来操作滑阀1。从先导压力泵302送出的先导油供给到操作装置300。另外，也可以向操作装置300供给从液压泵9送出并由减压阀减压的先导油。操作装置300包含先导压力调整阀。控制阀307a、307b基于操作装置300的操作量进行工作，来调整作用于滑阀1的阀芯4的先导压力。滑阀1被先导压力驱动。利用操作装置300来调整先导压力，由此调整阀芯在轴向上的移动量、移动速度和移动方向。

在操作操作装置300、利用油路303a的先导压力来使阀芯4移动时，来自液压泵9的液压油供给到缸底侧油室eb。此外，在操作操作装置300、利用油路303b的先导压力来使阀芯4移动时，来自液压泵9的液压油供给到缸盖侧油室ea。