JP2001051728A - 圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧ショベルにおける水平ならし作業を行な
う際に、オペレータが熟練した能力を必要とすることな
く、また、高い掘削力を要する作業との切換えが外部信
号により容易に可能な油圧ショベル用の圧力制御弁を提
供する。 【解決手段】 メインポペット１５とパイロットポペッ
ト１７の間にパイロット圧室１８を形成し、パイロット
ポペット１７後部に圧力調整用スプリング２２を配設す
るスプリング室２４を設け、このスプリング室２４はド
レン通路を介して低圧部１３と連通し、高圧部１２の圧
力が設定圧力以上に昇圧したときパイロットポペット１
７が開弁してパイロット圧室１８と低圧部１３を連通
し、同時にメインポペット１５を開弁して高圧部１２と
低圧部１３とを連通するように構成されたパイロットオ
ペレ−ト型圧力制御弁において、スプリング室２４のド
レン通路にチェック弁２７を配設し、このチェック弁２
７がピストン３４を介して外部信号３８により連通・遮
断されることにより、前記メインポペット１５の開弁・
閉弁を切換可能にした圧力制御弁とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力制御弁に係
り、特に油圧ショベル用の方向切換弁に用いられるパイ
ロットオペレ−ト型の圧力制御弁におけるパイロットポ
ペットのスプリング室の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的な油圧ショベルの基本構造を図３
に示す外観図により説明すると、走行体５３の上面に旋
回可能に載置された旋回台５４の前方には、ブ−ム５５
が連結ピン５６を介して取り付けられブ−ムシリンダ５
７により揺動可能に支持され、ブ−ム５５の先端にはア
−ム５８が連結ピン５９を介して取り付けられア−ムシ
リンダ６０により揺動可能に支持され、さらに、ア−ム
５８の先端にはバケット６１が連結ピン６２を介して取
り付けられ、バケットシリンダ６３により揺動可能に支
持されている。そして、このような油圧ショベルを作動
する油圧回路には上記各アクチュエータを制御する方向
切換弁に対し各アクチュエータを保護する各圧力制御弁
が備えられ、また、油圧回路内の圧力を規制する圧力制
御弁が備えられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、油圧
ショベルにおけるブ−ム用方向切換弁のブ−ムシリンダ
ロッド側の供給通路には、ブ−ムシリンダ保護用の圧力
制御弁のみが設置されており、高い掘削力を得る必要が
ある作業のために設定圧力はアクチュエ−タ保護可能な
最大圧力とされ、その油圧回路内の最大圧力も作業効率
を考慮して高い圧力が必要となる。上記した油圧ショベ
ルの機構によって、ア−ム掘削時のア−ム５８の挙動は
ブ−ム先端の連結ピン５９を支点に図３では時計回りに
移動して、バケット６１先端の刃先の軌跡はブ−ム先端
の連結ピン５９の鉛直下方向を最下点とし円弧を描くこ
とになる。このため、ブ−ム５５は上方にア−ム掘削反
力を受け、ブ−ムシリンダ５７は押し出し方向に移動し
ようとする。しかし、ブ−ムシリンダロッド側の圧油は
戻り口が閉じられた状態になっているので圧縮され圧力
が上昇し、車体重量相当の圧力にまで上昇すると車体が
前方から持ち上がり、ア−ム掘削反力によるジャッキア
ップ（油圧ショベル車体が持ち上がる現象）が発生す
る。この現象は水平ならし（地面を平らにする）作業に
おいては好ましくなく、水平ならし作業には地面に対す
る一定のブ−ム押しつけ力が必要であり、従来では、こ
れを避けるためにブ−ム上げの操作を同時に行なって地
面に対する押しつけ力を調節しなければならないという
オペレータにとって熟練した能力が必要であった。

【０００４】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、油圧ショベルにおける水平ならし作業を行なう際
に、オペレータが熟練した能力を必要とすることなく、
また、高い掘削力を要する作業との切換えが外部信号に
より容易に可能な油圧ショベル用の圧力制御弁を提供
し、かつ、従来と同じく方向切換弁のハウジングポケッ
トに取付け可能にすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明に係る圧力制御弁は、メインポペットとパイロ
ットポペットの間にパイロット圧室を形成し、パイロッ
トポペット後部にはパイロットポペットに押接する圧力
調整用スプリングを配設するスプリング室を設け、この
スプリング室はドレン通路を介して低圧部と連通し、高
圧部の圧力が設定圧力以上に昇圧したときパイロットポ
ペットが開弁してパイロット圧室とスプリング室および
低圧部を連通し、同時にメインポペットを開弁して高圧
部と低圧部とを連通するように構成されたパイロットオ
ペレ−ト型圧力制御弁において、前記スプリング室のド
レン通路にチェック弁を配設し、このチェック弁がピス
トンを介して外部信号により連通・遮断されることによ
り、前記メインポペットの開弁・閉弁を切換可能にした
圧力制御弁とする。

【０００６】さらに、この圧力制御弁は、油圧ショベル
の方向切換弁のハウジングに取り付け可能であり、ブ−
ムシリンダロッド側の油圧回路中に設置され、高い掘削
力が必要となる作業と、ア−ム掘削反力によるジャッキ
アップを防止し地面に対する一定の押しつけ力が得られ
る水平ならし作業とに対応させて、外部信号によって切
換可能になるものとする。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に係る圧力制御弁の実施例
について、図１を参照しながら説明をする。この圧力制
御弁４０は、油圧ショベルにおける方向切換弁のハウジ
ングポケットに取り付けられている。すなわち、図１に
おいて、ハウジング１０に螺合された外スリ−ブ１４
と、この外スリ−ブ１４に摺動可能に嵌装されたメイン
ポペット１５とにより方向切換弁に連通する油路におけ
る高圧部１２と低圧部１３との間を液密的に分離・遮断
している。メインポペット１５は高圧部１２の圧油を受
け外スリ−ブ１４の内孔をスプリング１６のばね力に抗
して移動（図で右行）することにより外スリ−ブ１４と
のシート面を開口し、高圧部１２と低圧部１３との間を
開弁して連通する。外スリ−ブ１４内孔のメインポペッ
ト１５後部側には外スリ−ブ１４に螺合された中間スリ
−ブ２１端部に押接されるパイロットシート１９が装着
され、このパイロットシート１９にパイロットポペット
１７が摺動可能に嵌装されている。メインポペット１５
とパイロットポペット１７の間にパイロット圧室１８が
形成され、高圧部１２の圧油がメインポペット１５の内
孔に設けたオリフィス２０を介して接続されパイロット
圧室１８に作用する。パイロットポペット１７は圧力調
整用スプリング２２とスプリング受け２３を介し、中間
スリ−ブ２１の内孔に嵌装され端部で螺合された内スリ
−ブ２８によりパイロットシ−ト１９に押しつけられる
とともに、内スリ−ブ２８のねじ込み量によって押しつ
け力が任意に調整可能となっており、高圧部１２の設定
圧力が任意に調整できる。パイロットポペット１７後部
と内スリ−ブ２８端部側に装着したスプリング受け２３
との間に圧力調整用スプリング２２を配設したスプリン
グ室２４を形成している。このスプリング室２４は、ス
プリング受け２３に穿設した内部通路２５から内スリ−
ブ２８に穿設した内孔室（後述するチェック弁２７のス
プリング室２６）および横穴２９を通って中間スリ−ブ
２１内部に穿設した低圧通路３１、外スリ−ブ１４内部
に穿設した低圧通路３３にまで至る、いわゆるドレン通
路を介して低圧部１３へ連通されている。

【０００８】しかるに、本発明の圧力制御弁４０は、上
記の内スリ−ブ２８に穿設した内孔室と横穴２９との間
を連通・遮断するためのチェック弁２７が配設される。
このチェック弁２７は頭部側に延伸した軸部３２を内ス
リ−ブ２８に摺動可能に嵌装するとともに、軸部３２は
内スリ−ブ２８に穿設したピストン室３６へ突出し、ピ
ストン室３６に摺動可能に嵌装したピストン３４に当接
されている。ピストン室３６は内スリ−ブ２８端部に螺
合したキャップ３５により閉塞され、キャップ３５には
外部信号ポート３８を設けている。そして、チェック弁
２７の背部にはスプリング受け２３との間にスプリング
３７を配設したスプリング室２６（内孔室）を形成し、
スプリング３７のばね力によりチェック弁２７が閉弁す
るとともに、外部信号ポート３８からの圧力がピストン
３４に作用するとスプリング３７に抗して移動（図で左
行）してチェック弁２７を開弁することによって、上記
のドレン通路が連通・遮断される。

【０００９】次に上記の構成からなる本発明の圧力制御
弁４０の作動について説明をする。高圧部１２の圧力が
設定圧力以上に昇圧すると、メインポペット１５内孔に
設けたオリフィス２０を介して接続されたパイロット圧
室１８に作用してパイロットポペット１７は開弁し、さ
らに、スプリング室２４からスプリング受け２３の内部
通路２５を経てチェック弁２７のスプリング室２６へ作
用する。そこで、外部信号ポ−ト３８に圧力信号が無い
場合には、チェック弁２７はスプリング３７およびスプ
リング室２６の圧力により内スリ−ブ２８のシート面に
押しつけられ、スプリング室２６と横穴２９の間を閉塞
してドレン通路を遮断するために、高圧部１２の圧油が
パイロット圧室１８からドレン通路を介して低圧部１３
へ至る流れが形成されず、高圧部１２とパイロット圧室
１８との間に圧力差が生じることなく、メインポペット
１５は閉弁の状態となる。しかるに、外部信号ポ−ト３
８に一定以上の圧力信号がある場合には、ピストン３４
が移動（図で左行）され、チェック弁２７はスプリング
３７の力およびスプリング室２６の圧力に抗して開口
（図で左行）して、スプリング室２６から横穴２９を通
って中間スリ−ブ２１内部の低圧通路３１、外スリ−ブ
１４内部の低圧通路３３に至るドレン通路が連通される
ため、上記の高圧部１２の圧油がパイロット圧室１８か
らドレン通路を介して低圧部１３へ至る流れが形成さ
れ、高圧部１２とパイロット圧室１８との間にはメイン
ポペット１５内孔のオリフィス２０による圧力損失によ
って圧力差が生じることになり、その結果、メインポペ
ット１５が開弁する。このように、外部信号ポ−ト３８
への一定以上の圧力信号の有・無により、チェック弁１
７を連通・遮断してパイロット圧室１８から低圧部１３
へのドレン通路を連通・遮断することによりメインポペ
ット１５が開弁・閉弁され、リリ−フ機能とブロック機
能の切換えが成し得る。

【００１０】図２は、本発明の圧力制御弁４０が用いら
れた油圧ショベルの油圧回路図で、説明の便宜上、本発
明に関する説明では必要の無い部分について図示を省略
している。一般的に油圧ショベルの方向切換弁には２つ
のポンプ系列を備え、ブームおよびアームの各シリンダ
に対してそれぞれ合流用切換弁を必要とすることが多
い。すなわち、図２の場合においても、２つのポンプ４
２、ポンプ４３を油圧源として、ブーム用方向切換弁４
４、ブーム合流用方向切換弁４５、アーム用方向切換弁
４６、アーム合流用方向切換弁４７を設けている。ま
た、ブームおよびアーム用方向切換弁４４、４６に対し
てブームおよびアームシリンダ５７、６０を保護する圧
力制御弁として、ブームシリンダ保護用圧力制御弁４
８、アームシリンダ保護用圧力制御弁４９を設けてい
る。そこで、ブ−ムシリンダ保護用圧力制御弁４８の他
に、本発明の圧力制御弁４０が、ブ−ムシリンダロッド
側供給通路４１に設置されている。上記実施例では、本
発明の圧力制御弁４０をブ−ム合流用方向切換弁４５の
ハウジングポケットに設置したけれども、設置場所はこ
れに限られるものではなく、ブ−ムシリンダロッド側供
給通路４１の圧力が作用する箇所であればどこに設置し
ても良い。なお、油圧回路内の圧力を規制する圧力制御
弁として回路規制用圧力制御弁５０を備えている。この
ような油圧回路を構成する油圧ショベルにおいて、ア−
ム掘削の際、ブ−ムはア−ム掘削反力を受けてブ−ムシ
リンダ５７は押し出し方向に移動されようとする。しか
し、ブ−ムシリンダロッド側供給通路４１の圧油は戻り
口は閉じられているために圧縮され圧力が上昇する。こ
のときに、外部信号ポ−ト３８に信号を入力することに
より、本発明の圧力制御弁４０が上記した作動のとおり
に開弁されて、ブ−ムシリンダロッド側供給通路４１内
の上昇した圧油は、低圧通路５１を経てタンク５２に戻
りブ−ムシリンダ５７は押し出し方向に伸びることがで
き、ア−ム掘削反力によるジャッキアップが防止される
とともに、ブ−ムシリンダロッド側供給通路４１内の圧
力は本発明の圧力制御弁４０の設定圧力となり、地面に
対するブ−ムの押しつけ力は一定の力を維持する。上記
の本発明の圧力制御弁４０の作動の中で説明したよう
に、圧力制御弁４０の設定圧力は任意に調整可能であ
り、ブ−ムの地面に対する押し付け力も調整可能とな
る。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の圧力制御弁
によれば、従来の方向切換弁のハウジングポケットに設
置可能であり、水平ならし作業の際に、オペレータが熟
練した能力を必要とすることなく、ブ−ムの地面に対す
る一定の押しつけ力が得られ、水平ならし作業を容易に
実現でき、さらに、高い掘削力を要する作業との切換え
が外部信号により容易に行ない得るという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧力制御弁の実施例を示す断面図
である。

【図２】本発明の圧力制御弁が用いられた油圧ショベル
の油圧回路図である。

【図３】一般的な油圧ショベルの外観図である。

【符号の説明】

１０ ハウジング １２ 高圧部 １３ 低圧部 １４ 外スリ−ブ １５ メインポペット １６ スプリング １７ パイロットポペット １８ パイロット圧室 １９ パイロットシート ２０ オリフィス ２１ 中間スリ−ブ ２２ 圧力調整用スプリング ２３ スプリング受け ２４ スプリング室 ２５ 内部通路 ２６ スプリング室 ２７ チェック弁 ２８ 内スリ−ブ ２９ 横穴 ３１ 低圧通路 ３２ 軸部 ３３ 低圧通路 ３４ ピストン ３５ キャップ ３６ ピストン室 ３７ スプリング ３８ 外部信号ポート ４０ 本発明の圧力制御弁 ４１ ブ−ムシリンダロッド側供給通路 ４２ ポンプ ４３ ポンプ ４４ ブーム用方向切換弁 ４５ ブーム合流用方向切換弁 ４６ アーム用方向切換弁 ４７ アーム合流用方向切換弁 ４８ ブームシリンダ保護用圧力制御弁 ４９ アームシリンダ保護用圧力制御弁 ５０ 回路規制用圧力制御弁 ５１ 低圧通路 ５２ タンク ５３ 走行体 ５４ 旋回台 ５５ ブ−ム ５６ 連結ピン ５７ ブ−ムシリンダ ５８ ア−ム ５９ 連結ピン ６０ ア−ムシリンダ ６１ バケット ６２ 連結ピン ６３ バケットシリンダ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メインポペットとパイロットポペットの
   間にパイロット圧室を形成し、パイロットポペット後部
   にはパイロットポペットに押接する圧力調整用スプリン
   グを配設するスプリング室を設け、このスプリング室は
   ドレン通路を介して低圧部と連通し、高圧部の圧力が設
   定圧力以上に昇圧したときパイロットポペットが開弁し
   てパイロット圧室とスプリング室および低圧部を連通
   し、同時にメインポペットを開弁して高圧部と低圧部と
   を連通するように構成されたパイロットオペレ−ト型圧
   力制御弁において、 前記スプリング室のドレン通路にチェック弁を配設し、
   このチェック弁がピストンを介して外部信号により連通
   ・遮断されることにより、前記メインポペットの開弁・
   閉弁を切換可能にしたことを特徴とする圧力制御弁。
2. 【請求項２】 前記圧力制御弁は、油圧ショベルの方向
   切換弁のハウジングに取り付け可能であり、ブ−ムシリ
   ンダロッド側の油圧回路中に設置され、高い掘削力が必
   要となる作業と、ア−ム掘削反力によるジャッキアップ
   を防止し地面に対する一定の押しつけ力が得られる水平
   ならし作業とに対応させて、前記外部信号によって切換
   可能になることを特徴とする請求項１記載の圧力制御
   弁。