JP2010096192A - 建設機械の油圧回路及び同回路に使用する減圧弁 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧シリンダの伸張操作から中立状態に戻したときに減圧弁のスプールの復帰が遅れによる油圧シリンダの停止の遅れを防止すること。
【解決手段】減圧弁１１の２次側ポート７８ｂと一方のパイロットポート７３ａとを結ぶ第２パイロット油路７５ｃと、減圧弁１１の１次側ポート７８ａと一方のリモコン弁９０の出力ポートを結ぶ第１パイロット油路７５ａとに減圧弁１１を挟んで該減圧弁１１に並列な分岐油路１１ｃを設け、該並列な分岐油路１１ｃにパイロットポート７３ａからリモコン弁９０の出力ポートにパイロット圧油が流れる向きにチェック弁１２を介装した。
【選択図】図１

Description

この発明は建設機械の油圧回路の技術分野に属する。更に詳しくはアクチュエータを制御する制御弁の操作性を向上させるためにリモコン弁と制御弁の切換用スプールを移動させるパイロットポートを連結したパイロット油路に関する。

従来の建設機械の油圧回路においては、アクチュエータの動作の性能を改良するためにアクチュエータを制御する制御弁のパイロットポートと制御弁を操作するリモコン弁の出力油路を連結するパイロット油路に種々の改良を加えた油圧回路が考案されてきた。例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されているようにアクチュエータの振動を抑制する油圧回路がある。
実開平７−１４２０４、作業機の振動抑制装置 特開平１１−８１３９１、作業機の振動抑制装置

図３はこの従来回路（以下、従来回路１という。）を示す。以下、この従来回路１を簡単に説明する。この従来回路１は油圧ショベルのブーム昇降停止時に発生する振動を抑制することを目的にした回路である。図３において、パイロット油圧操作弁６１と方向制御弁５１の上げ側、下げ側パイロットポート５２，５３とを接続するパイロット油圧回路６３，６４上に、パイロットチェック弁６５ａ、６５ｂと、絞り弁６６ａ、６６ｂとを並列に設け、パイロット油圧回路６３，６４とパイロットチェック弁６５ａ、６５ｂとを接続する回路６７ａ、６７ｂを有するパイロットチェックスローリターン弁６８ａ、６８ｂを介装する。また、パイロットチェック弁６５ａ、６５ｂのバイパス回路６９ａ，６９ｂを設け、電磁切換弁７０を介装する。

上記従来回路１は、上記構成により以下の様に機能する。即ち、図３に示すように、方向切換弁５１の操作レバー６２を下げ位置Ｄから中立位置Ｎに戻すときに、下げ側パイロットポート５３の油は絞り弁６６ｂを通ってオイルタンク５８に戻るため戻り速度が遅くなり、ブームシリンダ５０のボトム油室５５の高圧油はオイルタンク５８に逃げ、ピーク圧を下げて振動を抑制する。
以上に説明したように、従来回路１は、制御用スプールのパイロットポートとリモコン弁の出力ポートとを結ぶパイロット油路に絞り弁及び該絞り弁と並列に接続したチェック弁を有する点において、本願発明と類似しているが、その機能及び作用は本願発明と全く異なる。

又、図４に示す従来回路２は、アクチュエータ７４の移動速度又は移動距離を調節するために、制御用スプール７３と操作弁９０とを結ぶパイロット回路７５（７５ａ、７５ｂ、７５ｃ）の一方の回路（７５ａ、７５ｃ）に減圧弁７６を介装して、制御用スプール７３の移動量を規制した回路である。図４において、油圧ポンプ７１のセンタ油路７２に制御弁（方向切換弁）７３を設け、油圧シリンダ７４の伸縮動を制御するために操作弁９０出力を油路７５ａ、７５ｂ、７５ｃにより制御用スプール７３（以下、制御弁７３という。）のパイロットポート７３ａ、７３ｂに接続している。更に、油圧シリンダ７４の伸張時の速度又は移動距離を小さくするために減圧弁７６を油路（７５ａ、７５ｃ）に挿入している。即ち、操作弁７５を伸張方向に操作した場合に油路７５ａにパイロット圧油が出力されるが、減圧弁７６が介装されているために下流の油路７５ｃには減圧弁７６で設定された設定圧以下（この設定圧は油路７５ａのパイロット圧よりも小さい）の油圧が油路７５ｃ作用し、油圧シリンダ７４の伸張時の速度（又は移動距離も）を小さくなる。

しかし、操作弁７５を伸張操作から中立状態に戻したときに減圧弁７６のスプール７７の復帰が遅れて油圧シリンダ７４の停止が遅れるという危険な事態を引き起こす可能性があり問題である。この問題を解決するために減圧弁７６のスプール７６ａと本体（図５参照）との隙間をある程度広げればよい。しかしながら隙間を広げすぎるとリーク量が大きくなり、パイロットポンプ７８の容量が増大する。また、温度変化による油の粘性変化の影響も大きくなり問題である。

図５は従来の油圧回路２（図４）で使用する減圧弁の従来構造を示した例である。図５において１次側（高圧側）ポート７８ａには油路７５ａが接続され、リモコン弁９０の出力油路に連絡している。また、２次側（低圧側）ポート７８ｂは油路７５ｃを経て制御弁７３（制御用スプール）のパイロットポート７３ａに接続されている。減圧弁本体７６の内部には１次側ポート７８ａと２次側ポート７８ｂを連通する主連通油路７９が設けられ、主連通油路７９を連通及び遮断するスプール７７が図の上下方向に摺動自在に設けられている。スプール７７の上側の油室８０には付勢バネ８１が設けられ、その上側に付勢バネ８１押圧力を設定する調節用ネジ８２が設けられている。又、スプール７７の下側にはストッパー８３が設けられ、ストッパー８３の内側に油室８３ａが設けられている。油室８３ａは第２連通油路８４により２次側ポート７８ｂに連通している。また、スプール７７の内部中央にはドレン８５が設けられている。

図５はリモコン弁９０から油路７５ａを通じてパイロット油圧が作用する前の状態を示している。１次側ポート７８ａにパイロット圧油が作用すると、そのパイロット圧油が主連通油路７９を経て２次側ポート７８ｂに作用し、同時に第２連通油路８４を介して油室８３ａに流入し、油室８３ａの圧油が付勢バネ８１のバネ力に抗してスプール７７を上昇させる。図６（Ａ）はスプール７７が上昇した状態を示す。このときに油室８０の余った圧油はドレン８５を介して油タンク（図示省略）に戻される。図６（Ａ）の状態から操作レバー９０ｂを急激に中立状態に戻すと油路７５ａの油圧、即ち１次側ポートの油圧（Ｐ１）は、図６（Ｂ）に示すように、速やかに油タンク圧となる。この場合スプール７７は図中の矢印方向に移動する。

しかし、２次側ポートの油圧（Ｐ２）は主連通油路７９とスプール７７との隙間等の他に圧油が逃げる路がないので、相当時間（Δｔ）遅れてから油タンク圧に戻る。従って、従来の減圧弁（図５）を使用していた場合は、前述したような問題が生じる。即ち、操作弁９０を伸張操作から中立状態に戻したときに減圧弁７６のスプール７７の復帰が遅れて油圧シリンダ７４の停止が遅れて危険な事態を引き起こす可能性があり、問題であった。本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、上記の問題を解決した油圧回路及び減圧弁を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用している。即ち、
請求項１に記載の発明は、建設機械のアクチュエータを制御する制御弁の制御用スプールに一対のパイロットポートを設け、該制御弁を操作するリモコン弁に一対の出力ポートを設けて、前記パイロットポートと前記出力ポートを連通した一対のパイロット油路の一方に減圧弁を設けた建設機械の油圧回路において、
前記減圧弁の２次側ポートと前記一方のパイロットポートとを結ぶ第２パイロット油路と、前記減圧弁の１次側ポートと前記一方の出力ポートを結ぶ第１パイロット油路とに前記減圧弁を挟んで該減圧弁に並列な分岐油路を設け、該分岐油路に前記パイロットポートから前記出力ポートにパイロット圧油が流れる向きにチェック弁を介装したことを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記アクチュエータは油圧シリンダで構成し、前記一方の油路は該油圧シリンダのヘッド室に油圧を供給する側のパイロットポートと前記リモコン弁の出力ポートを接続する油路であることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、減圧弁の本体に、リモコン弁の一方の出力ポートに接続する１次側ポートと、アクチュエータを制御する制御用スプールの一方のパイロットポートに接続する２次側ポートを設け、前記本体の内部に前記１次側ポートと２次側ポートを連通する主連通油路を設け、該主連通油路に摺動自在なスプールを設けて該主連通油路を連通及び遮断可能に構成し、該スプールの一端側に前記主連通油路を遮断する方向に該スプールを移動させる第２油室を設け、該第２油室と前記２次側ポートを連通する第２連通油路を設け、該スプールの反対側端に第１油室を設け、該第１油室内に前記スプールを第２油室方向に付勢する付勢バネを設けた減圧弁において、
前記第２油室と前記１次側ポートを連通する第１連通油路を設けると共に、前記２次側ポートから前記１次側ポートにパイロット圧油が流れる向きに該第１連通油路にチェック弁を介装したことを特徴としている。

請求項１又は請求項２に記載した油圧回路を使用すれば、操作レバーを伸張操作から中立状態に戻したときに油圧シリンダ等のアクチュエータの復帰、停止が遅れることなく速やかに行われるという効果が得られる。又請求項３に記載する減圧弁を使用すれば回路の接続が複雑になることがなく、上記の効果が得られる。

以下本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１は、本発明を実施した油圧回路を示す。本油圧回路は従来回路（図４）で説明した要素と同じ構成要素については同じ参照番号を付して詳細な説明を省略する。図１において、減圧弁１１の１次側（高圧側）ポート７８ａをリモコン弁９０の油圧シリンダ７４を伸張させる側の出力油路７５ａを接続すると共に、２次側（低圧側）ポートに油路７５ｃにより制御弁７３の制御ポート７３ａを接続する。更に、１次側ポート７８ａとスプール１１ａを移動させる制御ポート１３（又は、油室８３ａ）を油路１１ｂで油路７５ｃに接続する。更に、制御ポート１３と１次側ポート７８ａを接続する油路１１ｃを設け、油路１１ｃに１次側ポートに油圧が流れる向きにチェック弁１２を介装している。なお、チェック弁１２は減圧弁１１の外部に油路７５ｃと油路７５ａを連結する油路（図示省略）を設けて、その連結油路に介装してもよい。

従って、リモコン弁９０の操作レバー９０ｂにより、油圧シリンダ７４が伸張する側に操作したときは既に述べた従来装置の回路（図４）と全く同じ作動を行う。しかし、リモコン弁９０（操作レバー９０ｂ）を油圧シリンダ７４が伸張する状態からリモコン弁９０を中立状態に急激に戻したときは油路７５ａの油圧は急激に油タンク圧に減少し、同時に油路７５ｃの圧油も２次側ポート７８ｂ、油路１１ｂ、チェック弁１２の油路、油路１１ｃ、１次側ポート７８ａを通って油路７５ａに流れるので、制御弁７３の制御ポート７３ａのパイロット油圧も速やかに油タンク圧となる。従って、制御用スプール７３はバネ力による中立位置に戻り、油圧シリンダ７４も速やかに停止する。

図２は本願発明を実施した減圧弁の実施例である。減圧弁２０の本体内部にチェック弁１３を設けたケースである。減圧弁２０の構造は従来装置の減圧弁（図５，図６）と大部分が同じ構成である。同じ構成部分は同一の番号を付して詳細な説明は省略する。図２において、油室８３ａと連通する横方向の孔２１を設け、この横孔２１とチェック弁１２の先端部の孔と水密に連通するように設ける。更に、１次側ポート７８ａと連通する縦孔２３を設けて、この縦孔２３をチェック弁１２の油室の後端部と連通するように設ける。チェック弁１２の油室にはボール（又はポペット）１２ａを付勢する付勢バネが設けられている。この実施形態に依れば、チェック弁１２は減圧弁本体７６の内部に設けられており、従来装置（図５）で説明したと同じ配管接続をすれば、図１の回路で説明したと同じ効果が得られる。また、配管がコンパクトで、配管作業も容易になると言う効果が得られる。

以上本発明の実施形態を図面に基づいて詳述してきたが、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。例えば、油路７５ｃと油路７５ａを連通する油路を減圧弁本体の外部に設けて、その連通油路にチェック弁を介装してもよい。

本発明を実施した回路図を示す。 本発明を実施した減圧弁の構成図を示す。 従来回路１を示す。 従来回路２を示す。 従来の減圧弁の構成例を示す。 （Ａ）図５の減圧弁の作用を示す。（Ｂ）従来の減圧弁の圧力の伝達遅れを示す。

符号の説明

１１ 減圧弁本体
１１ａ 減圧弁のスプール
１２ チェック弁
１３ 制御ポート
２１ 横孔（第１連通油路）
２３ 縦孔（第１連通油路）
７３ 制御用スプール
７３ａ、７３ｂ パイロットポート
７５ａ、７５ｂ、７５ｃ パイロット油路
７６ 減圧弁
７６ａ 減圧弁のスプール
７８ａ １次側スプール
７８ｂ ２次側スプール
８０ 第１油室
８１ 付勢バネ
８３ａ 第２油室
８４ 第２連通油路

Claims (2)

1. 建設機械のアクチュエータを制御する制御弁の制御用スプールに一対のパイロットポートを設け、該制御弁を操作するリモコン弁に一対の出力ポートを設けて、前記パイロットポートと前記出力ポートを連通した一対のパイロット油路の一方に減圧弁を設けた建設機械の油圧回路において、
   前記減圧弁の２次側ポートと前記一方のパイロットポートとを結ぶ第２パイロット油路と、前記減圧弁の１次側ポートと前記一方の出力ポートを結ぶ第１パイロット油路との間に前記減圧弁を挟んで該減圧弁に並列な分岐油路を設け、該分岐油路に前記パイロットポートから前記出力ポートにパイロット圧油が流れる向きにチェック弁を介装したことを特徴とする建設機械の油圧回路。
2. 減圧弁の本体に、リモコン弁の一方の出力ポートに接続する１次側ポートと、アクチュエータを制御する制御用スプールの一方のパイロットポートに接続する２次側ポートを設け、前記本体の内部に前記１次側ポートと２次側ポートを連通する主連通油路を設け、該主連通油路に摺動自在なスプールを設けて該主連通油路を連通及び遮断可能に構成し、該スプールの一端側に前記主連通油路を遮断する方向に該スプールを移動させる第２油室を設け、該第２油室と前記２次側ポートを連通する第２連通油路を設け、該スプールの反対側端に第１油室を設け、該第１油室内に前記スプールを第２油室方向に付勢する付勢バネを設けた減圧弁において、
   前記第２油室と前記１次側ポートを連通する第１連通油路を設けると共に、前記２次側ポートから前記１次側ポートにパイロット圧油が流れる向きに該第１連通油路にチェック弁を介装したことを特徴とする減圧弁。
   
   

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