JP2009174575A - ブレーキ弁 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧源から油圧モータに圧油を供給する起動時等にリリーフ弁からの圧油の漏出を防止して起動遅れの改善を図り、油圧モータへの圧油供給停止時にチェック弁の閉弁の応答性を良くすると共に、油圧モータが発生させるブレーキ圧を適正にリリーフさせてブレーキ圧による衝撃を防止する。
【解決手段】チェック弁37Aを圧油供給側油路13Aを開閉するチェック弁体部40Aとリリーフ弁24Aの流入口29Aを閉塞する閉塞弁部41Aとを一体に形成し、閉塞弁部41Aに、流入口29Aを実質的に閉塞するよう円環状端面41aと、円環状端面41aと外周壁面間に形成させた受圧溝と、チェック弁内部と受圧溝とを連通する連通孔41dとを備え、連通孔41dを介してチェック弁内外の圧力変化に同期させると共にブレーキ圧を円環状端面41aに導いて流入口を逸早く開成させ、チェック弁の開閉弁の応答性を向上させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に設けられる油圧モータを駆動制御する油圧回路に用いて好適なブレーキ弁に関する。

一般に、油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械は、走行用油圧モータ等の油圧アクチュエータによって走行駆動されるが、走行の停止時等に過大な慣性負荷を受けるため、油圧回路内にブレーキ弁を付設し、当該ブレーキ弁により前記慣性負荷を圧油の熱エネルギに変換して吸収するようにしている。
そして、このブレーキ弁は、油圧源と油圧アクチュエータとの間に設けられた一対の主油路と、油圧源からアクチュエータへの圧油供給回路となる圧油供給側主油路に配設され、油圧源側からアクチュエータ側に向う圧油の流れを許し、逆向きの流れを阻止するチェック弁と、アクチュエータから油圧源へのリターン回路となる排油側主油路に配設され、油圧源からアクチュエータへの圧油の給排油に同期して当該排油側主油路を開閉するカウンタバランス弁と、圧油供給側主油路と排油側主油路間に架け渡されたリリーフ回路と、リリーフ回路に配設され、アクチュエータが発生させる油圧を圧油供給側主油路から排油側主油路にリリーフさせるリリーフ弁とを備えて構成されている。

この種の、従来技術によるブレーキ弁が設けられた油圧ショベル、油圧クレーン等の車両にあっては、走行途中の車両を急停止させる場合に、走行用油圧モータの慣性回転により発生するブレーキ圧でリリーフ弁を開弁させ、当該リリーフ弁を通過する圧油（ブレーキ圧）を熱エネルギに変換することにより、車両の慣性力を吸収しつつ制動力を付与するようにしている。

しかし、車両の急停車時には上述のリリーフ弁の開弁によって衝撃等が発生することがあり、車両のオペレータに不快感を与えるばかりでなく、車両の走行用油圧モータやブレーキ弁等の寿命低下を招く虞がある。
このような衝撃を防止するために、上述のリリーフ弁の設定圧力を低く設定することや、ショックレス機構付のリリーフ弁を採用する等の対策が取られることがある。しかし、このような対策では、登坂時、ステアリング時等の負荷が大きいときに走行用油圧モータの駆動力低下を招くことや、駆動遅れによる応答性の低下が生じる等の不具合がある。

そこで、上述した車両急停車時の衝撃解決のために、例えば特公平７−１２２４４１号公報（WO９３／０７３９４、特許文献１）には、ショックレス機構付のリリーフ弁を採用したブレーキ弁が提案されている。このブレーキ弁の場合には、チェック弁とリリーフ弁とを同軸上に配設し、チェック弁のリリーフ弁と対向する面（円環状端面）側に、チェック弁内を主油路に連通させる切欠き溝を設けることを提案している。

特許文献１記載のブレーキ弁においては、油圧モータ起動時の油圧源からの圧油等でチェック弁が開弁すると、このチェック弁のリリーフ弁と対向する円環状端面によりリリーフ弁の流入口を出来るだけ閉塞させてモータ駆動圧がリリーフ弁に作用することを防止する一方、リリーフ弁の流入口の閉塞時にチェック弁の上記切欠き溝からチェック弁内の油を逃がすように構成されている。また、チェック弁閉弁時は切欠き溝よりチェック弁内側と外側の圧力変化に同期して、チェック弁内に設けたばねの小さなばね力でチェック弁を閉弁させると共に、低圧でリリーフ弁を開弁作動させ急停止時の衝撃を防止するようにしている。
特公平７−１２２４４１号公報（WO９３／０７３９４）

上述したとおり、特許文献１記載のブレーキ弁にあっては、油圧モータの起動時に油圧源からの圧油によりチェック弁が開弁すると、この圧油がモータ駆動圧となって油圧モータ側に供給されると共に、開弁状態にあるチェック弁がリリーフ弁の流入口側を閉塞することによって、リリーフ弁がモータ駆動圧で開弁動作することを抑え、油圧モータの起動遅れの発生等を防止している。また、チェック弁が閉弁する際には、チェック弁の円環状端面部に形成された切欠き溝がチェック弁内側と外側の圧力変化を同期させるので、閉弁の応答性がよくなるようにしている。

しかしながら、リリーフ弁と対向する円環状端面部に形成させる切欠き溝の加工精度は、ブレーキ弁性能に大きく影響するという問題がある。切欠き溝が規定寸法値より大きく加工された場合には、モータ駆動時に油圧源からの圧油でチェック弁を開弁させる際に、切欠き溝からリリーフ弁の流入口に流入した圧油がリリーフ弁を開弁してモータ駆動圧の一部を漏出させてしまい、その結果、駆動圧の昇圧が不十分となって油圧モータの起動遅れの原因になるという問題がある。そして、逆に、切欠き溝が規定寸法値より小さく加工されてしまった場合には、チェック弁閉弁時にチェック弁内側と外側との圧力変化を十分に同期させることができず、チェック弁を押し上げてリリーフ弁から離間させるのに時間が掛かることになる。

また、円環状端面部に形成する微小形状の切欠き溝の溝長さが長くなると、微小溝の断面形状に対して溝長さが長いので温度特性が悪くなり、チェック弁の応答性が温度に影響されて変化する問題がある。そこで、切欠き溝の溝長さを短くするべく円環状端面部の円環幅を小にすると、切欠き溝長さは短くなるけれども、チェック弁の開閉動作の繰り返しにより、円環状端面部とリリーフ弁の流入口側との当接の衝撃でチェック弁が破損する虞が生じる。

更に、微小な切欠き溝を加工する場合には、切欠き溝の加工上の寸法管理が難しくなり、加工コストを増大させ、上記の起動遅れや応答性の悪さを招来させてしまう。
本発明は、上述した従来技術の問題を鑑みなされたもので、モータ駆動時にチェック弁が開弁する際に、油圧源からの圧油がリリーフ弁から漏出せず、油圧モータの起動遅れ等の発生を防止し、チェック弁が閉弁する際にはチェック弁の閉弁の応答性を良くし、しかも当該チェック弁の加工精度上の品質管理が容易なブレーキ弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明に係るブレーキ弁は、ケーシングと、当該ケーシング内に設けられ、油圧源側とアクチュエータ側との間に接続される一対の主油路と、前記油圧源からアクチュエータへの圧油供給回路となる圧油供給側主油路に配設され、油圧源側からアクチュエータ側に向う圧油の流れを許し、逆向きの流れを阻止するチェック弁と、前記アクチュエータから油圧源へのリターン回路となる排油側主油路に配設され、前記油圧源からアクチュエータへの圧油の給排油に同期して当該排油側主油路を開閉するカウンタバランス弁と、圧油供給側主油路と排油側主油路間に架け渡されたリリーフ回路と、リリーフ回路に配設され、アクチュエータが発生させる油圧を圧油供給側主油路から排油側主油路にリリーフさせるリリーフ弁とを備えたブレーキ弁であって、前記チェック弁とリリーフ弁とを同軸上に配設し、当該チェック弁は、一端に形成され、圧油供給側主油路を開閉するチェック弁体部と、リリーフ弁に対向する他端面に開口する有底のばね孔と、該ばね孔に収容され、主油路を閉成させる方向にチェック弁を付勢するばねと、ばね孔の開口周囲に、チェック弁体部と一体に形成され、チェック弁体部が主油路を開成させる時にリリーフ弁の流入口側リリーフ回路を実質的に閉塞する閉塞弁部とを備え、前記閉塞弁部は、前記リリーフ弁の流入口周囲に設けられた当接面に液密に当接する円環状端面と、当該円環状端面と閉塞弁部外周壁面間に形成され、圧油を受けてチェック弁体部を閉弁させるための受圧溝と、当該受圧溝壁からばね孔に向けて形成され、チェック弁内部を圧油供給側主油路に連通させる連通孔とを備えることを特徴とする。

本発明は、油圧源からの圧油を、前記一対の主油路の一方からのみアクチュエータに供給するブレーキ弁に適用することもできるが、いずれの主油路からもアクチュエータに切り換え供給するブレーキ弁にも適用できる。
請求項２記載のブレーキ弁は、更に、前記一対の主油路のいずれか一方に、油圧源からアクチュエータへの圧油が選択的に供給可能な方向切換弁を備え、前記チェック弁及びカウンタバランス弁が各主油路に配置されると共に、一方の主油路を圧油供給側主油路として、当該主油路と排油側主油路となる他方の主油路との間に架け渡され、アクチュエータが発生させる油圧を前記一方の主油路から他方の主油路にリリーフさせるリリーフ弁が配置された第１のリリーフ回路と、前記他方の主油路を圧油供給側主油路として、当該主油路と排油側主油路となる前記一方の主油路との間に架け渡され、アクチュエータが発生させる油圧を前記他方の主油路から一方の主油路にリリーフさせるリリーフ弁が配置された第２のリリーフ回路とを備えることを特徴とする。

請求項３記載のブレーキ弁は、請求項１又は２記載のブレーキ弁において、前記受圧溝は、前記円環状端面に形成された円周溝と、該円周溝に連通し、円環状端面を径方向外方に横切って延び、閉塞弁部外周壁面に開口するガイド溝とで構成されることを特徴とする。
請求項４記載のブレーキ弁は、請求項１又は２記載のブレーキ弁において、前記連通孔は、連通孔軸方向の断面形状が円形であることを特徴とする。

請求項５記載のブレーキ弁は、請求項３記載のブレーキ弁において、前記連通孔は、前記ガイド溝壁に開口していることを特徴とする。

請求項１及び２に記載の発明に依れば、チェック弁とリリーフ弁とを同軸上に配設し、このチェック弁を、チェック弁体部と閉塞弁部とを一体に形成し、チェック弁体部が主油路を開成させる時に、受圧溝壁からばね孔に向けて形成させた連通孔からチェック弁内部の圧油を圧油供給側主油路に流出させるようにしたので、閉塞弁部の円環状端面がリリーフ弁の流入口周囲に設けられた当接面に逸早く当接して流入口を閉塞することができ、アクチュエータに供給される圧油がリリーフ弁から漏出することが防止できる。

そして、受圧溝壁からばね孔に向けて形成される連通孔は、従来の円環状端面に形成させる切欠き溝とは異なり、ドリル加工や放電加工による貫通孔（錐穴）として形成することができるので、連通孔の加工上の寸法管理が容易になる。連通孔の断面形状を、好ましくは円形に形成すると、寸法管理がピンゲージ等で行うことができ、品質管理がより容易となる（請求項４）。

また、リリーフ弁流入口の当接面に当接する閉塞弁部の円環状端面に受圧溝を設けたことによって、円環状端面側に圧油を作用させることができ、チェック弁の移動、すなわち応答性を良くすることができる。そして、受圧溝を設けることにより、リリーフ弁の流入口を閉塞する円環状端面の面積を大きく設定しても、当接面と密着してチェック弁をリリーフ弁の流入口から離間させ難いといった問題が解消され、円環状端面の面積を大きく形成させることが可能になる。しかも、連通孔を受圧溝壁からばね孔に向けて形成するので、連通孔の流路長さを短くすることができ、チェック弁の応答性が温度に影響されること（温度依存性）を極力避けることができる。

請求項３記載のブレーキ弁は、受圧溝を、円周溝とガイド溝とで構成させ、円周溝への圧油の流通を、円環状端面を径方向外方に横切って延びるガイド溝を介して行うことができるので、円環状端面の当接面積を大きく確保することができる。
請求項５記載のブレーキ弁は、前記連通孔を、このガイド溝壁に開口して形成させるので、小径の連通孔の流路長さをより短く形成させることができる。

従って、アクチュエータの起動時等にリリーフ弁が作動する等の不具合をなくし、アクチュエータを高い応答性をもって起動できると共に、リリーフ弁のリリーフ設定圧を車両等の制動特性、停止特性を向上させるために自由に選択することが可能となり、油圧ショベル等の車両を停止させるときの衝撃を確実に低減でき、車両を滑らかに停止させることができる。

以下、本発明の実施の形態によるブレーキ弁を、油圧ショベルの走行用油圧回路に適用した場合を例に説明する。
図１は、ブレーキ弁１１が組み込まれた油圧ショベルの走行用油圧回路を示す。先ず、当該油圧回路の主要構成要素についての概略を説明すると、図において、油圧ポンプ１は、タンク２と共に油圧源を構成し、当該油圧源からの圧油を、アクチュエータを構成する走行用の油圧モータ４に供給する。油圧ポンプ１の吐出側とタンク２との間にはメインリリーフ弁３が配設されており、このリリーフ弁３は、油圧ポンプ１の最大吐出圧を適宜圧（例えば３５０ｋｇ／ｃｍ²程度）に設定し、これ以上の過剰圧をタンク２側にリリーフさせる。

油圧モータ４は一対の給排通路４Ａ，４Ｂを有し、該給排通路４Ａ，４Ｂは一対の主管路５Ａ，５Ｂおよび後述の切換制御弁６等を介して油圧ポンプ１とタンク２とに接続されている。この給排通路４Ａ，４Ｂは、後述するブレーキ弁１１のケーシング１２（図２）に一体形成されている。
主管路５Ａ，５Ｂの途中には、走行用の切換制御弁６が配設されており、この制御弁６は、図１に示す如く、４ポート３位置の方向切換弁等からなり、例えば油圧ショベルのオペレータが操作レバー６Ａを操作することによって、中立位置（イ）から切換位置（ロ）又は切換位置（ハ）に切換操作される。そして、制御弁６は、切換位置（ロ）で油圧ポンプ１からの圧油を主管路５Ａを介して油圧モータ４の給排通路４Ａ側に供給し、油圧モータ４を一方向（例えば、車両を前進させる方向）に回転させると共に、給排通路４Ｂからの戻り油を主管路５Ｂ等を介してタンク２側へと排出させる。また、制御弁６を切換位置（ハ）に切換えたときには、圧油の供給方向が逆転し、油圧モータ４は逆向き（例えば、車両を後進させる方向）に回転駆動される。

ケーシング１２には主管路５Ａ，５Ｂの一部を構成する一対の主油路１３Ａ，１３Ｂが設けられており、これらの主油路１３Ａ，１３Ｂの途中には、チェック弁３７Ａ，３７Ｂが配設されている。これらのチェック弁３７Ａ，３７Ｂは、有底筒状のペポット型弁体として形成され、該弁体の有底側頭部は、各主油路１３Ａ，１３Ｂの、油圧源からモータ４に向かう供給側圧油流れを許容し、モータ４からタンク２への排油側圧油流れを阻止するチェック弁体部４０Ａ，４０Ｂとして構成される。また、チェック弁３７Ａ，３７Ｂの各開口端部は、後述するリリーフ弁２４Ａ、２４Ｂが配設されるリリーフ回路をそれぞれ開閉する閉塞弁機能を備えており（閉塞弁と等価の機能を有するので、以下「等価閉塞弁部４１Ａ，４１Ｂ」又は、単に「閉塞弁部４１Ａ，４１Ｂ」と称する）、その詳細については後述する。

なお、説明の便宜上、チェック弁体部４０Ａ，４０Ｂから油圧源側の各主油路１３Ａ，１３Ｂをそれぞれ油路１４Ａ，１４Ｂと、モータ４側（アクチュエータ側）をそれぞれ油路１５Ａ，１５Ｂと呼ぶ。
上述のアクチュエータ側油路１５Ａと油路１５Ｂには、これらの油路間に架け渡されて両油路を接続する２本のリリーフ油路が形成されており、第一のリリーフ油路には、等価閉塞弁部４１Ａ及びリリーフ弁２４Ａが配設され、油路１５Ａから分岐し、油路１５Ａと等価閉塞弁部４１Ａ間に配置される油路１５Ａ2、等価閉塞弁４１Ａとリリーフ弁２４Ａ間に配置される油路（流入口）２９Ａ、及びリリーフ弁２４Ａの出口側と油路１５Ｂ間に配置される油路１５Ｂ3が形成されている。また、第二のリリーフ回路には、等価閉塞弁部４１Ｂ及びリリーフ弁２４Ｂが配設され、油路１５Ｂから分岐し、油路１５Ｂと等価閉塞弁部４１Ｂ間に配置される油路１５Ｂ2、等価閉塞弁４１Ｂとリリーフ弁２４Ｂ間に配置される油路（流入口）２９Ｂ、及びリリーフ弁２４Ｂの出口側と油路１５Ａ間に配置される油路１５Ａ3が形成されている。

上述の油圧源側油路１４Ａ，１４Ｂの途中に位置してカウンタバランス弁１６が配設されている。このカウンタバランス弁１６は、油圧モータ（アクチュエータ）４から油圧ポンプ（油圧源）１へのリターン回路となる各排油側主油路１３Ａ，１３Ｂに配設され、油圧ポンプ１から油圧モータ４への圧油の給排油に同期して当該排油側主油路１３Ａ，１３Ｂを開閉するものである。より具体的には、カウンタバランス弁１６は、ケーシング１２内に一体形成されたスプール摺動穴と、該スプール摺動穴内に摺動可能に挿嵌されたスプール（いずれも図示せず）とを含んで構成され、スプールの移動により、チェック弁体部４０Ａを迂回して、油路１４Ａ，１５Ａ間を連通、遮断させると共に、チェック弁体部４０Ｂを迂回して、油路１４Ｂ，１５Ｂ間を連通、遮断させるように構成されている。また、カウンタバランス弁１６のスプールの各両端面にはそれぞれ油路１４Ａ，１４Ｂに常時連通してパイロット油圧を印加するための油路が接続されると共に、スプールを中立位置に向けて常時付勢するための復帰用ばね２０Ａ，２０Ｂが配設されている。そして、油路１４Ａ，１４Ｂからのパイロット圧油によってスプール両端面に作用する油圧に圧力差が生じると、この圧油の給排油に同期してスプールが左，右方向いずれかに、復帰用ばね２０Ａ，２０Ｂに抗して摺動変位し、これによりカウンタバランス弁１６は切換制御弁６に連動して、図１に示す中立位置（イ）から左，右の切換位置（ロ），（ハ）に切換えられる。

次に、リリーフ回路について、図２乃至図５をも参照して説明する。なお、図１から明白なように、ブレーキ弁１１には、車両を前進駆動する場合のリリーフ回路と後進駆動する場合のリリーフ回路が設けられており、いずれか一方を説明すれば、他方の回路を容易に理解することができるので、上述した油圧回路の内、第一のリリーフ回路に配設される等価閉塞弁体部４１Ａ及びリリーフ弁２４Ａ、並びに油路１３Ａに配設されるチェック弁体部４０Ａの詳細を以下に説明する。

ケーシング１２内には、油圧源側の油路１４Ａに対してほぼ同軸となるようにチェック弁収容穴２１、リリーフ弁取付穴２３、並びに穴２１，２３の中間に位置して、チェック弁収容穴２１よりは大径で且つリリーフ弁取付穴２３よりは小径の弁座筒収容穴２３ａが形成されている。
チェック弁収容穴２１は、一端側が油路１４Ａに連通し、他端側は弁座筒収容穴２３ａに開口し、チェック弁収容穴２１の軸方向略中間位置で油路１５Ａの分岐路１５Ａ2 に連通するように形成されている。また、チェック弁収容穴２１の一端側と油路１４Ａとの間にはチェック弁体部４０Ａが着座する弁座２２が形成されている。弁座筒収容穴２３ａの軸方向中間位置には、分岐路１５Ｂ3 が開口し、弁座筒収容穴２３ａと連通している。リリーフ弁取付穴２３は、後述するフリーピストン３３Ａのピストン摺動穴を兼用する構成とされ、このリリーフ弁取付穴２３には、後述する弁ガイド２５にフリーピストン３３Ａを外嵌させたリリーフ弁２４Ａが嵌装される。そして、取付穴２３のケーシング開口端部内周壁には、蓋体２６を螺着させるためのネジ溝が刻設されている。

リリーフ弁２４Ａは、チェック弁３７Ａと同軸上にこれと対向配設された弁座筒２８、弁ガイド２５、リリーフ弁体３０、設定ばね３１Ａおよびフリーピストン３３Ａ等からなり、所謂ショックレス機能付のクロスオーバロードリリーフ弁を構成するものである。
先ず、弁座筒２８は、チェック弁収容穴２１に液密に嵌合される筒本体部２８ａ、この筒本体部２８ａより先端側（図２で視て弁座２２側）に、これと一体に形成され、外径が筒本体部２８ａより小径で、後述するチェック弁体部４０Ａの有底内孔（ばね孔）４０ａに嵌合可能なチェック弁ガイド筒部２８ｂ、筒本体部２８ａより基端側にこれと一体に形成され、後述する弁ガイド２５の先端内孔（リリーフ弁体孔）２５ａに嵌合され、外径が筒本体部２８ａより小径に形成され、先端開口部に後述するリリーフ弁体３０の弁座が形成されたリリーフ弁座部２８ｃ、及び筒本体部２８ａとリリーフ弁座部２８ｃ間に形成され、その外径がほぼ弁座筒収容穴２３ａと略同径である鍔部２８ｄ等で構成され、これらは同軸に形成され、且つ、それらの中心軸に沿ってリリーフ油が流通する、中心軸孔である流入口２９Ａが形成されている。

弁座筒の筒本体部２８ａは、外径がチェック弁体部４０Ａ（閉塞弁部４１Ａ）と略同径であり、筒本体部２８ａとチェック弁ガイド筒部２８ｂ間の段部には、後述する閉塞弁部４１Ａの円環状端面４１ａが当接する当接面２８ｅが形成されている。また、チェック弁ガイド筒部２８ｂは、その外周壁にブレーキ圧を流入口２９Ａに導くための適宜個数、適宜大きさの孔が穿設されている。

弁座筒２８は、その鍔部２８ｄを弁座筒収容穴２３ａに嵌挿し、これを収容穴２３ａとチェック弁収容穴２１間の段部に当接させるようにしてこれらの穴２１，２３ａに装着される。このような装着状態において、弁座筒２８の基端側であるリリーフ弁座部２８ｃが分岐路１５Ｂ3 に臨み、先端側であるチェック弁ガイド筒部２８ｂが分岐路１５Ａ2 に臨むように装着されている。

リリーフ弁２４Ａの本体部となる弁ガイド２５は、その先端側にリリーフ弁体３０が収容される有底のリリーフ弁体孔２５ａを備え、上記弁座筒のリリーフ弁座部２８ｃに外嵌している。弁ガイド２５の基端側には有底ばね孔２５ｂを備え、孔２５ｂに収容された設定ばね３１Ａがリリーフ弁体３０をリリーフ弁座部２８ｃの弁座に向かって付勢している。リリーフ弁体孔２５ａとばね孔２５ｂとは、それらの中心軸に沿って穿設された軸孔で連通しており、リリーフ弁体孔２５ａからばね孔２５ｂに向かって挿入されたリリーフ弁体３０の弁軸がばね孔２５ｂに突出している。

リリーフ弁体孔２５ａが形成される弁ガイド２５の先端部には、リリーフ弁２４Ａから圧油の流出口となる油穴２７が径方向に（例えば、２個）穿設され、リリーフ弁体孔２５ａは、油穴２７を介して、相手方となる油路１５Ｂの分岐路１５Ｂ3に常時連通している。
弁ガイド２５は、フリーピストン３３Ａを外嵌させ、リリーフ弁体３０をリリーフ弁体孔２５ａに装着した状態で、先端側のリリーフ弁体孔２５ａをリリーフ弁座部２８ｃに外嵌させてリリーフ弁取付穴２３に嵌装し、ばね孔２５ｂに設定ばね３１Ａを挿入した後、弁ガイド２５の基端側に蓋体２６を冠着させてケーシング１２内に装着される。

上述したリリーフ弁体３０は、弁座筒２８に離着座すべく弁ガイド２５内に摺動可能に設けられており、該リリーフ弁体３０はリリーフ弁２４Ａのリリーフ設定圧（以下、開弁圧ＰBという）を設定する設定ばね３１Ａによって常時閉弁方向に付勢されている。また、リリーフ弁体３０には、図２に示す如く、その軸方向に絞り孔３２を備えた貫通孔が形成されており、該絞り孔３２は、弁ガイド２５のばね孔２５ｂ内を、弁座筒２８の流入口２９Ａ内または相手方の分岐路１５Ｂ3 と、小さい流路面積をもって連通させる。

なお、本実施例によるリリーフ弁２４Ａは、設定ばね３１Ａによる開弁圧ＰB が、メインリリーフ弁３（図１）の設定圧ＰAに対して、例えば５〜３０％程度だけ低い圧力値に予め設定され、アクチュエータ側の油路１５Ａ内に発生するブレーキ圧が開弁圧ＰBまで上昇したときに、リリーフ弁体３０が弁座筒２８から離座（開弁）することにより、前記ブレーキ圧を相手方の分岐路１５Ｂ3を介してアクチュエータ側の油路１５Ｂにリリーフさせる構成となっている。

次に、アキュムレータを構成するフリーピストン３３Ａについて説明する。フリーピストン３３Ａは、リリーフ弁２４Ａを低圧リリーフさせるためのもので、図２に示すように、リリーフ弁取付穴２３と弁ガイド２５との間に摺動可能に挿嵌され、蓋体２６の先端面との間に蓄油室３４Ａを画成している。そして、該蓄油室３４Ａは弁ガイド２５のばね孔２５ｂに連通孔３６を介して連通し、該連通孔３６は後述の低圧リリーフ時に、ばね孔２５ｂ内の圧力を蓄油室３４Ａ側に導出させることにより、フリーピストン３３Ａを弁ガイド２５に沿って軸方向に摺動変位させる。

次に、チェック弁３７Ａについて詳細に説明する。チェック弁収容穴２１内に摺動可能に挿嵌されたチェック弁３７Ａは、前述したとおり、油路１３Ａの一方向流れのみを許容する機能を果たすためのチェック弁体部４０Ａと、リリーフ回路の開閉機能を果たすための閉塞弁部４１Ａとを備えている。そして、チェック弁体部４０Ａの有底内孔（ばね孔）４０ａには、付勢手段としての弱ばね３８Ａが配設されている。このばね３８Ａは、弁座筒のチェック弁ガイド筒部２８ｂの端面に介装させたリテーナに保持されて、チェック弁体部４０Ａを弁座２２に着座させる方向（閉弁させる方向）に、従って、弁座筒当接面２８ｅから閉塞弁部４１Ａを離間させる方向（従って、開弁させる方向）にチェック弁３７Ａを付勢している。

チェック弁体部４０Ａが弁座２２に着座してチェック弁３７Ａが主油路１３Ａを閉塞している状態で、ポンプ１からモータ４に圧油が供給されると、油路１４Ａと油路１５Ａの差圧がチェック弁３７Ａに作用し、この差圧が弱ばね３８Ａのばね力に勝るとチェック弁３７Ａが移動して、主油路１３Ａが開成されると共に、閉塞弁部４１Ａが弁座筒当接面２８ｅに密着当接することにより、リリーフ回路２９Ａが閉塞される。図１に示す等価回路においては、油路１４Ａから分岐するパイロット油路１５Ａ1が導く油圧と、油路１５Ａから分岐する油路１５Ａ2の油圧が閉塞弁部４１Ａの両端に作用するように示されている。

閉塞弁部４１Ａの平坦な円環状端面４１ａが形成されており、この円環状端面４１ａは、リリーフ弁の流入口（油路）２９Ａの周囲に形成された弁座筒端面２８ｅと液密に当接して、チェック弁体部４０Ａの開弁時に油路１５Ａからリリーフ弁２４Ａを介して流出する圧油の流れを遮断するものである。円環状端面４１ａには、径方向でみて、円環状端面ほぼ中央位置に円周溝４１ｂが形成されており、この円周溝４１ｂは、端面４１ａが弁座筒当接面２８ｅに当接密着している状態においては、内孔４０ａと非連通であるが、円周方向適宜箇所（実施例では１箇所）に、円環状端面４１ａに設けられ、径方向外方に向かって形成させたガイド溝４１ｃによって油路１５Ａ2に常時連通している。なお、本実施形態では、当該ガイド溝４１ｃと円周溝４１ｂとで受圧溝を構成している。

従って、この受圧溝によって端面の完全密着が防止され、円周溝４１ｂに油路１５Ａ2からのブレーキ圧を作用させることができ、円周溝４１ｂの圧力を油路１５Ａ2の圧力を同期させて弁座筒当接面２８ｅから閉塞弁部４１Ａを離間させ易くしている。
また、ガイド溝４１ｃの断面形状は特に限定されないが、図４及び図５に示すように、径方向と直交する断面で見て、半円形状が好ましい。ガイド溝４１ｃの溝底壁４１c’は、連通孔４１ｄの加工が容易なように平坦な垂直壁面に形成するのがよく、エンドミル等の機械加工によって垂直壁を有し、断面半円形状のガイド溝４１ｃが容易に形成することができる。

そして、ばね孔４０ａとガイド溝４１ｃとを連通させる連通孔４１ｄが、溝底壁４１c’の壁面に垂直に穿設して形成される。連通孔形状は特に限定されないが、この連通孔４１ｄの加工についても、例えばドリル加工や放電加工による断面円形貫通孔（錐穴等）にすれば、寸法管理をピンゲージ等で行うことができ、切り欠き溝のような連通溝に比較して流路形状の加工寸法管理が容易である。

連通孔４１ｄは、チェック弁体部４０Ａの開弁時、すなわち閉塞弁部４１Ａがリリーフ弁２４の流入口２９Ａを閉じる際にチェック弁３７Ａ内部の油を油路１５Ａに逃がしてチェック弁３７Ａの内圧、外圧を短時間に同期させるように構成することができるので、これによって、閉塞弁部４１Ａが逸早く閉弁してポンプ油圧の急激な立ち上げ時に無闇にリリーフ弁２４を開弁させて圧油を漏出させることがない。

本実施例によるブレーキ弁１１を備えた油圧ショベルの走行用油圧回路は上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。
先ず、車両を走行させるため、オペレータが図１に示す制御弁６をその中立位置（イ）から切換位置（ロ）に切り換えると、油圧ポンプ１からのモータ駆動圧は主管路５Ａを介して油路１４Ａ内に流入する。このとき、油路１４Ａの開閉機能を果たすチェック弁３７Ａのチェック弁体部４０Ａが弁座２２に着座している状態において、チェック弁３７Ａは、油路１４Ａから、図２中矢示Ａ方向に流入してくるモータ駆動圧を、受圧面積Ｓをもって受圧する。これにより、チェック弁体部４０Ａは弱ばね３８Ａに抗して弁座２２から離座し、油路１４Ａからの圧油がアクチュエータ側の油路１５Ａを介して油圧走行モータ４へと流入し（矢示Ｂ方向）、油圧走行モータ４にモータ駆動圧が供給される。

また、このときのチェック弁３７Ａの移動により、リリーフ油路を開閉する機能を果たすチェック弁３７Ａの閉塞弁部４１Ａがリリーフ弁２４Ａからの漏出を防止する。より具体的には、閉塞弁部４１Ａの円環状端面４１ａがリリーフ弁の筒本体部当接面２８ｅに当接して流入口（油路）２９Ａと油路１５Ａ2との連通を遮断し、流入口（油路）２９Ａへの圧油の流入を防止する。このとき、チェック弁のばね孔４０ａは、連通孔４１ｄにより常時油路１５Ａ2と連通しているので、閉塞弁部４１Ａによる遮断動作時の内部圧油をスムーズに逃がすことができる。流入口（油路）２９Ａと油路１５Ａ2とを速やかに遮断してモータ駆動圧の一部がリリーフ弁２４Ａから流出ことを阻止することができる。そして、車両登坂時、ステアリング時等の負荷が急激に変化し、それに伴って油圧走行モータ４へのモータ駆動圧を急激に増大させる必要がある場合にも、弱ばね３８Ａのばね力を適宜小に設定すること及び上述の連通孔４１ｄの流路面積（流路抵抗）を適宜の大きさに設定することにより、チェック弁３７Ａとは別体の閉塞弁を設けることなく、リリーフ弁２４Ａからの圧油の漏出を防止することができる。

なお、チェック弁３７Ａに迅速動作をさせるためには、肉厚部を極力なくす、等によりチェック弁３７Ａの軽量化を図ることが望ましい。
この結果、オペレータが走行用の操作レバーを操作し、油圧走行モータを起動させる場合等において、チェック弁機能と閉塞弁機能とを兼ね備える本発明のチェック弁３７Ａによって、圧油がチェック弁体部４０Ａを開弁させ、閉塞弁部４１Ａの円環状端面４１ａによりリリーフ弁２４の流入口（油路）２９Ａ側を閉塞し続けることができ、油圧走行モータ４の起動遅れ等の発生を防止できる。そして、リリーフ弁２４の流入口（油路）２９Ａが閉塞されているので、モータ駆動圧が油圧源のメインリリーフ弁３の設定圧ＰAまで上昇可能な油圧を確保することができ、油圧走行モータに高いモータ駆動圧を供給しつつ、この油圧走行モータにより車両を確実に発進させることができる。

一方、慣性体である車両の走行を停止させるため、オペレータが走行レバー６Ａを中立位置（イ）に戻した場合、油圧走行モータ４が慣性回転するようになり、アクチュエータ側の油路１５Ａ内にブレーキ圧が発生する。このブレーキ圧は、閉塞弁部４１Ａのガイド溝４０ｃ、円周溝４１ｂに流入し、円環状端面４１ａに作用してチェック弁３７Ａを、弱ばね３８Ａと協働して、当接面２８ｅから離間する方向に移動させる。この移動により、チェック弁体部４０Ａが着座部２２に着座して油路１３Ａが閉成すると共に、閉塞弁部４１Ａが開弁して、油路１５Ａ内のブレーキ圧が弁座筒２８内の流入口２９Ａ側からリリーフ弁２４Ａ内に導かれる。

そして、この場合にはリリーフ弁２４Ａをフリーピストン３３等を介して低圧リリーフさせることにより、油路１５Ａ内のブレーキ圧が油圧走行モータの慣性回転で急激に上昇することを防止することができ、所謂ショックレス機能を与えることができる。そして、その後にブレーキ圧が設定ばね３１Ａによるリリーフ弁２４Ａの開弁圧ＰBまで上昇したときには、ブレーキ圧がリリーフ弁体３０を設定ばね３１に抗して開弁させ、ブレーキ圧をリリーフ弁２４Ａのリリーフ回路の流出口側回路となる各油穴２７、油路１５Ｂ3並びに油路１５Ｂを介してモータ４に循環させて、油圧を円滑にリリーフすることができる。

従って、本実施例によれば、油圧走行モータ４の起動時等に圧油の一部がリリーフ弁２４Ａ側に漏出ることを防止でき、油圧走行モータを高い応答性をもって起動できると共に、車両の駆動力を早期に高めることができ、発進、走行時の操作性や信頼性を大幅に向上できる。
そして、車両の発進時等にリリーフ弁２４Ａが作動してしまうのを防止できるため、リリーフ弁２４Ａの開弁圧ＰBを、設定ばね３１Ａを調整して、車両の制動特性、停止特性を向上させるために自由に選択することが可能となる。一方、車両の停止時初期にはフリーピストン３３Ａにより、リリーフ弁２４Ａを低圧リリーフさせ、ショックレス機能を与えることができると共に、ブレーキ弁１１内に発生するブレーキ圧を、油圧源側のリリーフ弁３の設定圧ＰAよりも低く抑えることができ、車両停止時の衝撃を確実に低減し、車両を滑らかに停止させることができる。

また、チェック弁３７Ａの円環状端面４１ａにアクチュエータ側の圧油を受圧できる受圧溝（ガイド溝４１ｃ及び円周溝４１ｂ）、並びにチェック弁３７Ａのばね孔４０ａと油路１５Ａ2 間を連通する連通孔４１ｄを設けることで、従来技術でのチェック弁に比べてリリーフ弁流入口２９Ａへの圧油の漏れを防ぎ、チェック弁の閉弁の応答性を良くすることができる。

さらに、チェック弁３７Ａの連通孔４１ｄを例えばドリル加工や放電加工による貫通孔（錐穴等）にして、連通孔の断面形状を、好ましくは円形に形成すると、寸法管理にピンゲージ等の使用が可能になり、切欠き溝のような連通溝に比較して、流路形状の加工寸法管理が容易であり、端面ラッピング研磨等による組立調整が簡便あるいは不要となり、生産性、信頼性が向上する。そして、弱ばね３８Ａによる設定ばね力と連通孔４１ｄからの圧油の逃がし速度（連通孔４１ｄの加工精度に影響される）によって、閉塞弁部４１Ａによるリリーフ回路閉塞速度が影響されるが、連通孔４１ｄを上記貫通孔とすることによって加工精度が確保することができるので、リリーフ弁２４Ａの圧油の漏出をより確実に防止することができる。

また、上述の実施例では、アクチュエータとして走行用油圧モータを用いる場合を好適例として説明したが、本発明はこれに限らず、例えばカウンタバランス弁を有したブレーキ弁を設ける旋回用の油圧モータまたはロープウインチ等をアクチュエータとして用いた油圧回路等にも適用できるものである。そして、本発明は、油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械への適用に限ることなく、走行用または旋回用の油圧モータ等を備える機械装置のブレーキ弁に広く適用することができる。

そして、本発明のブレーキ弁を走行用または旋回用の油圧モータを駆動制御する油圧回路に適用して、油圧モータを正逆いずれの方向にも切り換え可能な油圧回路を例示したが、一方向にだけ回転駆動する油圧モータの油圧回路にも適用が可能である。そのような油圧回路においては、リリーフ回路は、供給側の主油路から排油側主油路にブレーキ圧をリリーフさせる回路だけがあればよく、また、供給側主油路への圧油の給排に同期して排油側主油路の開閉するカウンタバランス弁を、アクチュエータ（油圧モータ）から油圧源への排油のリターン回路である排油側主油路に配設するだけでよい。

本発明の実施例によるブレーキ弁が適用された油圧ショベルの走行用油圧回路図である。 図１に示される油圧回路が組み込まれたケーシング１２内の回路の一部を示し、本発明に係るブレーキ弁の主要構成要素であるチェック弁３７Ａ及びリリーフ弁２４Ａの部分断面図である。 図２中のチェック弁３７Ａの拡大縦断面図である。 図３のチェック弁３７Ａの閉塞弁部４１の部分拡大断面図である。 図３のチェック弁３７Ａの斜視図である。

符号の説明

１ 油圧ポンプ（油圧源）
６ 油圧モータ（アクチュエータ）
１１ ブレーキ弁
１２ ケーシング
１３Ａ，１３Ｂ 主油路
１４Ａ，１４Ｂ 油圧源側の油路（主油路）
１５Ａ、１５Ｂ アクチュエータ側の油路（主油路）
１５Ａ2，２９Ａ，１５Ｂ3 第１のリリーフ回路
１５Ｂ2，２９Ｂ，１５Ａ3 第２のリリーフ回路
１６ カウンタバランス弁
２２ 弁座
２３ リリーフ弁取付穴
２４Ａ，２４Ｂ リリーフ弁
２９Ａ，２９Ｂ 流入口（油路）
３７Ａ，３７Ｂ チェック弁
３８ 弱ばね（付勢手段）
４０Ａ，４０Ｂ チェック弁体部
４０ａ ばね孔
４１Ａ，４１Ｂ 閉塞弁部
４１ａ 円環状端面
４１ｂ 円周溝（受圧溝）
４１ｃ ガイド溝（受圧溝）
４１ｃ’ ガイド溝壁
４１ｄ 連通孔

Claims (5)

1. ケーシングと、
   当該ケーシング内に設けられ、油圧源側とアクチュエータ側との間に接続される一対の主油路と、
   前記油圧源からアクチュエータへの圧油供給回路となる圧油供給側主油路に配設され、油圧源側からアクチュエータ側に向う圧油の流れを許し、逆向きの流れを阻止するチェック弁と、
   前記アクチュエータから油圧源へのリターン回路となる排油側主油路に配設され、前記油圧源からアクチュエータへの圧油の給排油に同期して当該排油側主油路を開閉するカウンタバランス弁と、
   圧油供給側主油路と排油側主油路間に架け渡されたリリーフ回路と、
   リリーフ回路に配設され、アクチュエータが発生させる油圧を圧油供給側主油路から排油側主油路にリリーフさせるリリーフ弁と
   を備えたブレーキ弁であって、
   前記チェック弁とリリーフ弁とを同軸上に配設し、
   当該チェック弁は、一端に形成され、圧油供給側主油路を開閉するチェック弁体部と、リリーフ弁に対向する他端面に開口する有底のばね孔と、該ばね孔に収容され、主油路を閉成させる方向にチェック弁を付勢するばねと、ばね孔の開口周囲に、チェック弁体部と一体に形成され、チェック弁体部が主油路を開成させる時にリリーフ弁の流入口側リリーフ回路を実質的に閉塞する閉塞弁部とを備え、
   前記閉塞弁部は、前記リリーフ弁の流入口周囲に設けられた当接面に液密に当接する円環状端面と、当該円環状端面と閉塞弁部外周壁面間に形成され、圧油を受けてチェック弁体部を閉弁させるための受圧溝と、当該受圧溝壁からばね孔に向けて形成され、チェック弁内部を圧油供給側主油路に連通させる連通孔とを備えることを特徴とするブレーキ弁。
2. 前記一対の主油路のいずれか一方に、油圧源からアクチュエータへの圧油が選択的に供給可能な方向切換弁を備え、
   前記チェック弁及びカウンタバランス弁が各主油路に配置されると共に、一方の主油路を圧油供給側主油路として、当該主油路と排油側主油路となる他方の主油路との間に架け渡され、アクチュエータが発生させる油圧を前記一方の主油路から他方の主油路にリリーフさせるリリーフ弁が配置された第１のリリーフ回路と、前記他方の主油路を圧油供給側主油路として、当該主油路と排油側主油路となる前記一方の主油路との間に架け渡され、アクチュエータが発生させる油圧を前記他方の主油路から一方の主油路にリリーフさせるリリーフ弁が配置された第２のリリーフ回路とを備えることを特徴とする、請求項１記載のブレーキ弁。
3. 前記受圧溝は、前記円環状端面に形成された円周溝と、該円周溝に連通し、円環状端面を径方向外方に横切って延び、閉塞弁部外周壁面に開口するガイド溝とで構成されることを特徴とする、請求項１又は２記載のブレーキ弁。
4. 前記連通孔は、連通孔軸方向の断面形状が円形であることを特徴とする、請求項１又は２記載のブレーキ弁。
5. 前記連通孔は、前記ガイド溝壁に開口していることを特徴とする、請求項３記載のブレーキ弁。

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