JP2002295407A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建設機械等の油圧シリンダや油圧モータ等の
アクチュエータの停止時に発生するショックを低減する
ための弁装置を提供すること。 【解決手段】 切換弁とアクチュエータを結ぶ管路中に
設けた第１油室と第２油室を有する弁本体と、第２油室
内に一端が弁本体の通路を介して第１油室に開口し、小
径の油路に連通した第３油室と第４油室を有し、夫々第
２油室に連通する小穴通路を有するスリーブと、第３油
室内を更に小油室１と小油室２に別け、第１油室側の小
油室１に小孔通路を介して第２油室へ連通し、選択的の
摺動により小孔通路を塞ぎ、その塞ぎ量で小孔通路開口
面積を変化させる貫通孔を有するスプールと、スリーブ
の第４油室内をオリフィスを介して繋がるバネ室Ｉとバ
ネ室IIに別け、バネ室IIにスリーブの小孔通路を介して
第２油室へ連通し、選択的の摺動により小孔通路を塞
ぎ、その塞ぎ量により開口面積を変化させる貫通孔を設
けたフロコンスプールと、両バネ室にフロコンスプール
を押し合うバネとを有してなることを特徴とする弁装置
とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は建設機械等の油圧シ
リンダや油圧モータ等のアクチュエータの停止時に発生
するショックを低減するための弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の弁装置は種々知られてお
り、例へば実開平２‐１９９０１号公報等に記載されて
いる。図４により実開平２‐１９９０１号公報について
説明すると、油圧ポンプ１１から吐出された圧油は管路
１５より切換弁１３、ショック低減用の弁装置１２を経
て油圧シリンダ１７に作用し、負荷２０を図中右方向に
移動させる。これにより油圧シリンダ１７のロッド側油
室１９内の圧油は油路１６より弁装置１２、切換弁１３
を経てタンク１８へ戻るように構成されている。

【０００３】弁装置１２について詳しく説明する。この
弁装置１２は弁本体１４の中心内径部に貫通孔２３を介
して連通し、弁本体１４の両端をキャップ２４、５４で
蓋をした２個の空間部を設けてあり、この空間部内には
空間部と同一軸の夫々スリーブ２２および５２を液蜜的
に固着し、夫々弁本体１４とスリーブ２２および５２の
外周面との間に油路４２と６２を形成するとともに、前
者は管路１５へ、後者は管路１６へと連通している。キ
ャップ２４、５４の内径部には夫々チェック２５、５５
が設けてあり、油路４２と６２からの圧油を油路４０と
５０を介して選択的に作用させ、夫々チェック２５、５
５を押し開いて穴４１および５３を介してスリーブ２２
および５２内径部に流入させる。

【０００４】スリーブ２２および５２内径部にはポペッ
ト３１と６１が摺動自在に液蜜的に嵌着されており、両
ポペット３１と６１はポペット先端部３１ａと６１ａが
連結して一体的となっていて、バネ３３、６３により互
いに貫通孔２３方向に押付けられるようになっている。
貫通孔２３の両端側にはシート２１、５１が取付けてあ
り、選択的に両ポペット３１と６１のいずれか一方がシ
ート２１或いは５１側に押付けられたとき、他方側はシ
ート５１或いは２１から離れるようになっており、シー
ト２１とポペット３１或いはシート５１とポペット６１
が接したとき貫通孔２３と管路１５或いは管路１６は遮
断される。

【０００５】ポペット３１（ここで両ポペット３１、６
１は同一構成であるから、ポペット３１についてのみ説
明する）の内径部には圧力補償スプール２８が摺動自
在、かつ液蜜的に挿入されており、バネ３０の押付け力
とチェック２５からスリーブ２２内径部に流入された圧
油力によりバランスされ、圧力補償スプール２８に設け
たオリフィス２９を介してスリーブ２２内径部の背室３
４の圧油を油室３２から圧力補償スプール２８の外周部
に設けた溝３８へ貫通している小穴３９、ついでポペッ
ト３１の外周面から油路３７を経てスリーブ２２に設け
た油路３５より油路４２、続いて管路１５へ繋がってい
る。

【０００６】ここで圧力補償スプール２８内から圧油が
同圧力補償スプール２８の外周部に設けた溝３８へ貫通
している小穴３９からポペツト３１の油路３７へ抜ける
場合、圧力補償スプール２８内の背室３４と油室３２の
油圧の大きさにより圧力補償スプール２８が選択的に軸
方向に摺動し、外周面がポペツト３１の油路３７の開口
面積を調整し、流れる圧油の量を調整するようにしてい
る。

【０００７】同様にポペット６１内も同一構成となって
おり、バネ６３の押付け力とチェック５５によりスリー
ブ５２内径部に流入された圧油力によりバランスされ、
圧力補償スプール５８に設けたオリフィス２９を介して
スリーブ５２内径部の背室６４の圧油を油室６０から圧
力補償スプール５８の外周部に設けた溝へ貫通している
小穴６９、ついでポペット６１の外周面から油路６７を
経てポペット６１に設けた油路６８を経てスリーブ５２
に設けた油路６５より油路６２、続いて管路１６へ繋が
っている。圧力補償スプール５８内から外周部に設けた
溝へ貫通している小穴６９からスリーブ５２の油路６７
へ抜ける場合、圧力補償スプール５８内の背室６４と油
室６０の油圧の大きさにより圧力補償スプール５８が選
択的に軸方向に摺動し、外周面がスリーブ５２の油路６
７の開口面積を調整し、流れる圧油の量を調整すること
も同一である。

【０００８】次にその作用について説明する。切換弁１
３を左位置とし、油圧ポンプ１１からの圧油は管路１５
より弁装置１２の油路４２を経て油圧シリンダ１７に作
用し、負荷２０を図中右方向に移動させる。一方、油圧
シリンダ１７のロッド側油室１９内の圧油は管路１６よ
り弁装置１２の油路６２を通り切換弁１３を経てタンク
１８へ戻るようになっている。

【０００９】ここで負荷２０の移動を停止するべく切換
弁１３を中立位置に戻すと、管路１５および１６はポン
プ回路およびタンク回路から遮断されるが、慣性で負荷
２０はなお右方向に移動しようとし、管路１６内は管路
１５内より高圧となり、従って圧油は油路６２から油路
５０を経てチェック５５を押し開きスリーブ５２内の背
室６４へ導かれ、ポペット６１は管路１６と管路１５内
の差圧およびバネ６３の附圧により図中左方向に移動
し、シート２１に接していたポペット３１が離れ、管路
１６からの圧油は油路６２からスリーブ５２の小穴６６
より貫通穴２３を通ってスリーブ２２の油路３６へ抜け
る。一方、チェック５５を押し開きスリーブ５２内の背
室６４へ導かれた圧油は圧力補償スプール５８のオリフ
ィス２９から圧力補償スプール５８の小穴６９からポペ
ット６１の油路６７を経てスリーブ５２の油路６５へ抜
けるようになっていて、ショック防止をする。

【００１０】ポペット３１が左方向に移動するのでチェ
ック２５は左方向に移動し、閉じられるためポペット３
１の背室３４内の圧油は流出を阻まれ、圧力補償スプー
ル２８のオリフィス２９からのみ小穴３９、溝３８およ
びポペット３１の小穴３７、スリーブ２２の小穴３５を
経て管路１５へ排出されるが、このときオリフィス２９
により背室３４と油室３２の間には差圧が発生し、圧力
補償スプール２８はバネ３０の押し圧力に打ち勝って図
中右方向へ移動する。

【００１１】この結果、圧力補償スプール２８の溝３８
からポペット３１の小穴３７への油通路が狭まり、油室
３２から管路１５の圧油の流量が制限され、最終的には
圧力補償スプール２８は背室３４と油室３２の夫々の圧
力とバネ３０の附勢力とがつり合った位置に維持され、
背室３４内の圧油は一定量率で管路１５へ排出されるこ
とになり、この間ポペット３１および６１はシート２１
および５１から夫々離れた状態となっているので、前述
のように管路１６の圧油は貫通穴２３を経て管路１５へ
流出し、サージ圧力によるショックの防止を行う。

【００１２】所定時間経過後、背室３４内の圧油が排出
され、ポペット６１はシート５１に接し、同時に背室６
４内の圧力およびバネ６３の押し圧力により押し付けら
れるので、貫通穴２３と管路１６は完全に分離される。
このようにして負荷２０の停止時のサージ圧力によるシ
ョックの発生は防止される。

【００１３】

【発明が解決しょうとする課題】しかしながら、前述の
ように従来の弁装置は構成が複雑で、製作時間と費用も
掛かり、弁装置も大形となるという欠点があった。

【００１４】本発明の目的は、従来の建設機械等の油圧
シリンダや油圧モータ等のアクチュエータの停止時に発
生するショックを低減するための構成が簡単で、製作時
間と費用も掛からない、小形の弁装置を提供することに
有る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
め本発明は、油圧ポンプからの圧油をアクチュエータへ
の流入・排出を切換える切換弁と、アクチュエータを結
ぶ管路中に設けられ、通路を介して連通し、夫々アクチ
ュエータと切換弁へ繋がる管路を設けた第１油室と第２
油室を有する弁本体と、第２油室内に設けられ、一端が
弁本体の通路を介して第１油室に開口するとともに、小
径の油路を介して連通した第３油室と第４油室を有し、
第３油室と第４油室に夫々第２油室に連通する小穴通路
を設けたスリーブと、スリーブの第３油室内に摺動自在
に設けられ、第３油室を更に小油室１と小油室２に別け
るとともに、第１油室側に位置する小油室１にスリーブ
の小孔通路を介して弁本体の第２油室へ連通し、選択的
の摺動により外周面が小孔通路を塞ぐことにより、その
塞ぎ量により小孔通路の開口面積を変化させる外周面か
らの貫通孔を有するスプールと、スリーブの第４油室内
に摺動自在に設けられ、第４油室をオリフィスを介して
繋がるバネ室１とバネ室IIに別けるとともに、反スプー
ル側に位置するバネ室IIにスリーブの小孔通路を介して
弁本体の第２油室へ連通し、選択的の摺動により外周面
が小孔通路を塞ぐことにより、その塞ぎ量により小孔通
路の開口面積を変化させる外周面からの貫通孔を有する
フロコンスプールと、両バネ室に夫々設けた互いにフロ
コンスプールを押し合うバネとを有してなることを特徴
とする弁装置とした。

【００１６】また弁装置は切換弁とアクチュエータを結
ぶ回路中に換えてアクチュエータのケーシングと一体的
に設ければより好適である。

【００１７】これにより、従来の構成が簡単で、製作時
間と費用も掛からない、装置も小形な建設機械等の油圧
シリンダや油圧モータ等のアクチュエータの停止時に発
生するショックを低減するための弁装置となった。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図１、
図２、図３により説明する。油圧ポンプ７０から吐出さ
れた圧油は切換弁７１、管路１０６、ショック低減用の
弁装置７２を経て管路７３よりアクチュエータである油
圧モータ７４に作用し、負荷７５を駆動させる。これに
より油圧モータ７４からの戻り油は管路７６より弁装置
７２、管路１０７、切換弁７１を経てタンク７７へ戻る
ように構成されている。

【００１９】弁装置７２について詳しく説明する。この
弁装置７２は弁本体７８内径部に通路７９を介して連通
する第１油室８０と第２油室８１を有し、夫々アクチュ
エータである油圧モータ７４と切換弁７１へ繋がる管路
１０６および管路７３、管路１０７および管路７６が連
結されている。第２油室８１には一端がシール材８２、
通路７９および１０８を介して第１油室８０に開口する
とともに、小径の油路８３を介して連通した第３油室８
４と第４油室８５を設け、同油室８４と油室８５に夫々
前記第２油室に連通する小孔通路８６、８７を設けたス
リーブ８９が液蜜的に固着されている。

【００２０】スリーブ８９の第３油室８４内には同第３
油室８４を更に小油室１９０と小油室２９１に別けるス
プール９２が摺動自在に嵌着されており、第１油室８０
側に位置する小油室１９０にスリーブ８９の小孔通路８
６を介して弁本体７８の第２油室８１へ連通し、スプー
ル９２の選択的な摺動により図２に示すように溝９３の
肩８８が前記小孔通路８６を塞ぎ、その塞ぎ量により小
孔通路８６の開口面積を変化させ小油室１９０から溝９
３へ貫通した貫通孔９４を通って前記小孔通路８６へ抜
ける圧油の流量を制限するようにしている。 スリーブ８９の第４油室８５内には同第４油室８５をバ
ネ室Ｉ９５とバネ室II９６に別けるとともに、オリフィ
ス９７を介して同バネ室Ｉ９５とバネ室II９６が繋がっ
ているフロコンスプール９８が摺動自在に嵌着されてお
り、図３に示すように反スプール９２側に位置するバネ
室II９６にはスリーブ８９の小孔通路８７を介して弁本
体７８の第２油室８１へ連通し、フロコンスプール９８
の選択的な摺動により外周面が小孔通路８７を塞ぎ、そ
の塞ぎ量により小孔通路８７の開口面積を変化させ、第
２油室８１へ抜ける圧油の流量を制限するようにしてい
る。

【００２１】前記バネ室Ｉ９５とバネ室II９６には夫
々、互いにフロコンスプール９８を押し合うバネ１０
１、１０２が取付けてある。

【００２２】次にその動作を説明する。切換弁７１を左
位置とし、油圧ポンプ７１からの圧油は管路１０６より
弁装置７２の油室８０、管路７３を経て油圧モータ７４
に作用し、負荷７５を駆動させる。一方、油圧モータ７
４から排出された圧油は管路７６より弁装置７２の油室
８１、管路１０７を通り切換弁７１を経てタンク７７へ
戻るようになっている。

【００２３】ここで負荷７５の駆動が停止するべく切換
弁７１を中立位置に戻すと、管路１０６および１０７は
ポンプ回路およびタンク回路から遮断され、管路７３お
よび７６内に圧油が封入されるが、負荷７５の慣性力が
大きい場合、この油圧力が負荷７５の慣性で動かされ、
その都度ショックが発生することになる。仮に慣性力の
反動で油圧モータ７４の図中左側、即ち管路７３側が管
路７６側より高圧となり、従って弁装置７２の第１油室
８０が高圧となった場合、圧油は通路７９、１０８、第
３油室８４、即ち、スプール９２の小油室１９０、続い
て貫通孔９４を経て外周面の溝９３から前記小孔通路８
６を抜けて弁装置７２の第２油室８１へ流れる。

【００２４】このときスプール９２には第１油室８０か
ら圧油が作用し、スプール９２は図中右方向に移動する
とともに、小油室２９１内の圧油はスプール９２の移動
により押されて小径の油路８３を通り、フロコンスプー
ル９８のバネ室Ｉ９５、オリフィス９７、続いてバネ室
II９６、貫通孔１００を経て外周面の溝９９から前記小
孔通路８７を抜けて弁装置７２の第２油室８１へ流れ、
バネ室Ｉ９５およびバネ室II９６の圧力は圧油がオリフ
ィス９７を介してバネ室Ｉ９５からバネ室II９６へ流れ
るので、その際の圧力損失により差圧が生じ、つまり、
バネ室Ｉ９５の圧力がバネ室II９６のそれを上回り、バ
ネ室II９６のバネ１０２の押し圧力に打ち勝ってフロコ
ンスプール９８を右方向に移動させる。

【００２５】このフロコンスプール９８の右方向への移
動は最初はバネ室Ｉ９５の圧力にバネ１０１の押し圧力
も加算され行われるが、フロコンスプール９８の移動が
進むに従い、バネ１０１の押し圧力は小さくなり、一方
バネ１０２は圧縮されるので、フロコンスプール９８に
作用する力はバネ室Ｉ９５の圧力とバネ１０２の押し圧
力が支配的になる。このようにフロコンスプール９８が
バネ１０２の押し圧力に抗してバネ室Ｉ９５の圧力によ
り移動すると、フロコンスプール９８外周面にある溝９
９の肩１０４が小孔通路８７の開口面積を小さくさせ、
バネ室II９６から貫通孔１００を抜けて弁装置７２の第
２油室８１へ排出される圧油は絞られ、バネ室II９６の
圧力は上昇する。

【００２６】最終的にはバネ室Ｉ９５とバネ室II９６と
の差圧による力がバネ１０１とバネ１０２とがフロコン
スプール９８に作用する力の差に等しくなった位置でバ
ランスする。つまり、バネ１０１とバネ１０２の荷重を
比較的小さく設定すればバネ室Ｉ９５の圧油がオリフィ
ス９７を経てバネ室II９６へ抜ける際の差圧を非常に小
さく設定できることになる。このことはスプール９２が
小油室１９０の圧力に押されて図中右方向に移動する
際、小油室２９１から通路８３を通ってバネ室Ｉ９５へ
排出される圧油の量はオリフィス９７の面積が一定の場
合、小油室２９１、即ちバネ室Ｉ９５とバネ室II９６の
差圧の平方根に比例するので、バネ１０１とバネ１０２
の荷重を適切な小さい値に設定することにより小油室２
９１からバネ室II９６へ排出される単位時間当たりの油
量を小さく設定できる。

【００２７】フロコンスプール９８の移動過程で溝９９
の肩１０４が小孔通路８７の開口面積を制限する位置ま
では小孔通路８７の面積は大きく、フロコンスプール９
８は直ちに移動するので、スプール９２の移動速度は速
い。その後スプール９３の速度は小油室２９１の圧油が
通路８３、バネ室Ｉ９５からオリフィス９７を経てバネ
室II９６、次いで貫通孔１００を抜けて溝９９の肩１０
４と小孔通路８７によって形成される可変絞りを経て弁
装置７２の第２油室８１へ排出される単位時間当たりの
油量によって決まる。

【００２８】従って、スプール９２およびフロコンスプ
ール９８の移動距離Ｌ１、Ｌ２、スプール９２およびフ
ロコンスプール９８の溝９３、９９の肩８８、１０４の
位置、バネ１０１とバネ１０２の荷重、オリフィス９７
の面積、スリーブ８９の小孔通路８６の位置と面積等を
適切に設定することにより、第１油室８０から第２油室
８１へ小孔通路８６を経て排出される圧油の量および排
出時間を調整することが出来る。

【００２９】前述の説明は第１油室８０が第２油室８１
より高圧の場合を説明したが、この反対に第２油室８１
が第１油室８０より高圧になった場合も、各油室、通路
を流れる圧油の方向およびスプール９２、フロコンスプ
ール９８の移動方向が前述の説明と逆方向になるだけで
同様に第２油室８１から小孔通路８６を経て第１油室８
０へ排出される圧油の量および排出時間を適切に調整す
ることが出来る。

【００３０】本発明による弁装置は前述の説明のように
油圧モータに限らず、油圧シリンダ等にも適用可能なこ
とは勿論、切換弁とアクチュエータを結ぶ回路中ばかり
でなく、アクチュエータ例へば旋回モータのケーシング
と一体的に設けることも可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
非常に簡単な構成で先行技術と同様な機能、性能を得る
ことができ、非常に低コストでコンパクトな建設機械等
の油圧シリンダや油圧モータ等のアクチュエータの停止
時に発生するショックを低減するための弁装置を提供す
ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態例を示す弁装置の説明図で
ある。

【図２】本発明の１実施形態例を示す弁装置の説明図
で、図１の“イ”部詳細図である。

【図3】本発明の１実施形態例を示す弁装置の説明図
で、図１の“ロ”部詳細図である。

【図４】従来の弁装置の説明図である。

【符号の説明】

７０ 油圧ポンプ ７１ 切換弁 ７２ 弁装置 ７３、７６、１０６、１０７ 管路 ７４ 油圧モータ ７５ 負荷 ７７ タンク ７８ 弁本体 ７９ 通路 ８０ 第１油室 ８１ 第２油室 ８２ シール材 ８３ 小径の油路 ８４ 第３油室 ８５ 第４油室 ８６、８７ 小孔通路 ８８、１０４ 肩 ８９ スリーブ ９０ 小油室１ ９１ 小油室２ ９２ スプール ９３、９９ 溝 ９４、１００ 貫通孔 ９５ バネ室Ｉ ９６ バネ室II ９７ オリフィス ９８ フロコンスプール １０１、１０２ バネ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H056 AA05 BB04 CA02 CB02 GG12 3H059 AA12 BB15 CA04 CA05 CA12 CB04 CB12 CD05 CD12 CF01 CF08 FF03 3H089 AA43 BB06 CC01 CC08 DA03 DB14 GG02 JJ01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプからの圧油のアクチュエータ
   への流入・排出を切換える切換弁と、アクチュエータを
   結ぶ管路中に設けられ、通路を介して連通し、夫々アク
   チュエータと切換弁へ繋がる管路を設けた第１油室と第
   ２油室を有する弁本体と、前記第２油室内に設けられ、
   一端が弁本体の通路を介して第１油室に開口するととも
   に、小径の油路を介して連通した第３油室と第４油室を
   有し、第３油室と第４油室に夫々前記第２油室に連通す
   る小孔通路を設けたスリーブと、スリーブの第３油室内
   に摺動自在に設けられ、第３油室を更に小油室１と小油
   室２に別けるとともに、前記第１油室側に位置する小油
   室１にスリーブの小孔通路を介して弁本体の第２油室へ
   連通し、選択的の摺動により外周面が前記小孔通路を塞
   ぎ、その塞ぎ量により小孔通路開口面積を変化させる外
   周面からの貫通孔を有するスプールと、スリーブの第４
   油室内に摺動自在に設けられ、第４油室をオリフィスを
   介して繋がるバネ室Ｉとバネ室IIに別けるとともに、反
   スプール側に位置するバネ室IIにスリーブの小孔通路を
   介して弁本体の第２油室へ連通し、選択的の摺動により
   外周面が前記小孔通路を塞ぎ、その塞ぎ量により小孔通
   路開口面積を変化させる外周面からの貫通孔を有するフ
   ロコンスプールと、両バネ室に夫々設けた互いにフロコ
   ンスプールを押し合うバネとを有してなることを特徴と
   する弁装置。
2. 【請求項２】 前記弁装置は切換弁とアクチュエータを
   結ぶ回路中に換えてアクチュエータのケーシングと一体
   的に設けたことを特徴とする請求項１記載の弁装置。