JP2558115Y2 - 弁装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、建設機械等の弁装置に係るもので、特に油
圧シリンダ、油圧モータ等のアクチュエータが停止する
際のショックの低減に関するものである。

［従来技術］ 従来技術の例として、実公昭61−28532号公報の『バ
イパス弁』があり、これは油圧モータを制御する切換弁
を中立位置に切換えると、或る時間のブレーキ動作後油
圧モータおよび被駆動体を停止するが、停止直後におい
て油圧モータに揺り戻しのショックが発生するので、こ
のショックを低減する目的で考案されたものであり、こ
れを第３図によって説明する。

図において、ポンプ101を駆動し、タンク102内の油へ
圧力を加えて吐出し、リリーフ弁103により最高圧力を
制御された圧油は、切換弁104とカウンタバランス弁105
を通ってバイパス弁106へ流入する。切換弁104を、例え
ば、左室に切換えるとカウンタバランス弁105も左室に
切換り、圧油はバイパス弁106を通って油圧モータ107へ
左側管路119から流入し、油圧モータ107を回転させた
後、右側管路139からバイパス弁106,カウンタバランス
弁105そして切換弁を経てタンク102へ戻る。

バイパス弁106の弁体108の中心には穴109があけられ
ており、その穴109内にはスリーブ111および131が液蜜
的に挿入され、各スリーブ111および131の内孔にはポペ
ット114および134が軸長手方向へ摺動可能に挿入されて
いて、各ポペット114および134の外周にはＶ字形或いは
Ｕ字形等のミゾ115および135が複数設けてあり、かつフ
タ113および133に取付けたストッパ116および136に接す
るスプリング117および137によりそれぞれ内側へ向けて
押圧されると共にシート112および132に接している。

また、各ポペット114および134は内部に大径と中径そ
して小径の穴を連続して設け、大径の穴にはピストン11
8および138が液蜜的に挿入されており、両ピストン118
および138はその小径部を互いに対向して常時接してい
る。油圧モータ107は管路119および139によりバイパス
弁106へ連通し、両管路119および139との間には、ブレ
ーキ作用時に高圧になった油を他側へ流すためのリリー
フ弁120および140が取付けられており、また油圧モータ
107の駆動軸には慣性を有する被駆動体124が固着されて
いる。

ここで切換弁104を中立位置へ切換えると、カウンタ
バランス弁105も中立位置に切換えられることにより、
油圧モータ107の流入側および吐出側を閉鎖するので、
油圧モータ107への油の流入は停止すると共に、両管路1
19および139はブロックされ油圧モータ107は停止しよう
とするが、被駆動体124の慣性によりなおも回転を続け
る。この結果右側管路139の油圧は高くなりこの圧油は
リリーフ弁140を通って左側管路119へ流入し、リリーフ
弁140の設定圧力を保持しブレーキ作用をして慣性を失
うまで回転を続ける。少時回転した後油圧モータと慣性
を有する被駆動体は停止するが、停止直後において油圧
モータ107の吐出側である管路139には比較的高い残圧が
保持されているので、この残圧により油圧モータ107は
逆転しようとする。

ここで油圧モータ107の回転中での管路119の圧力は高
く、この圧力はバイパス弁106の弁体108の油路121から
スリーブ111のミゾ122と小穴123を通ってポペット114の
外周に達し、次いでミゾ115を通ってポペット114の左方
へ作用する。ポペット114の左方の圧油はポペット114の
小径および中径の穴を通ってピストン118へ作用し、ピ
ストン118はピストン138を介して、右方のポペット134
をスプリング137に抗してストッパ136に接するまで、右
方へ移動させる。この結果スリーブ131の小穴143は、両
ピストン118および138の小径部外周の室110へ連通す
る。

そこで、切換弁104を中立位置へ切換えると、管路119
の圧力は降下して管路139の圧力は上昇し、管路139の圧
油はリリーフ弁140を通って、管路119へ流入する。また
管路119の圧力は油路141小穴143そしてミゾ135を通って
ポペット134の右端に作用し、次いでピストン138および
118を介してポペット114をスプリング117に抗して左方
へ押す。この結果スリーブ111の小穴123は室110へ連通
される。ブレーキが一定時間働いた後油圧モータ107は
停止し、前述したように停止直後に揺り戻しにより油圧
モータ107は逆方向に回転しようとするが、この圧力は
小穴123が室110へ連通しているので、直ちにポペット13
4を右方へ押して室110を小穴143即ち管路139へ連通す
る。従って揺り戻しによる回転はほとんど発生しない。

［考案が解決しようとする課題］ 第３図の従来例では、ポペット114および134の背部の
背室は各ポペット114および134の外周に設けたミゾ115
および135により接続されているが、この場合に、ミゾ1
15および135が比較的長いため、使用条件によっては、
即ち周囲温度が低い状態では作動油の粘度が高くなり、
ポペット114または134の背部の背室への圧油流入には長
時間を要し、このためポペット114または134の戻りが遅
れて必要以上にバイパス時間が長くなり、この結果、油
圧モータ107がゆっくり動いてしまい、他方、周囲温度
が高い状態では作動油の粘度が低下し、ポペット114ま
たは134の背部の背室への圧油の流入が速くなり、短時
間でポペット114または134が閉じてしまうため、ショッ
クが軽減できないという問題がある。

そこで、本考案は、圧力補償による流量制御を達成
し、従来例に見られるような周囲温度の変化が作動油に
及ぼし作動上の早遅のバラツキとなる影響を受けること
のないように大幅に改良することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ アクチュエータと、油圧ポンプから前記アクチュエー
タへの圧油の流入・排出を切換える切換弁との間の油路
間のアクチュエータの両ポートへ小穴を介して接続する
連通路を設け、該連通路上にはアクチュエータの両ポー
ト間に互いに対抗させて一対のポペットを設け、かつ、
これらポペットを、いずれか一方のポペットがシートし
た状態では前記連通路を遮断するように配設する共に、
各々のポペットの背部に背室を設け、これら背室には各
々のポペット内に設け該ポペット内の油室と前記背室と
の間にオリフィス形絞りを内在した圧力補償流量制御ス
プールを介して圧油を流入・排出するようにした弁装置
とする。

また、前述のポペット背部に設けた背室には、流入を
許容し、流出を阻止する向きに設けたチェック弁を介し
て圧油を流入させ、かつ、ぜき背室からは各々のポペッ
ト内に設け該ポペット内の油室と前記背室との間にオリ
フィス形絞りを内在した圧力補償流量制御スプールを介
して圧油を排出するようにした弁装置とする。

［作用］ 油圧ポンプからの圧油をアクチュエータへ供給するた
めに切換弁を操作すると、油圧ポンプからの圧油は切換
弁と、その切換弁とアクチュエータの両ポートを接続す
る連通路を設けた弁装置とを経て、油路を通ってアクチ
ュエータへ供給され、負荷を移動させ、これに伴いアク
チュエータの排出油は、反対側の油路を経て、弁装置と
切換弁を流れて、タンクへ排出される。

弁装置において、連通路上に互いに対抗させて設けた
一対のポペットは、いずれか一方のポペットがシートし
た状態では両ポート間を分離するように配設されてお
り、かつ、各々のポペットの背部の背室へは、流入を許
容し、流出を阻止する向きに設けたチェック弁を介して
圧油を流入させ、背室からはオリフィス形絞りを内在し
た圧力補償流量制御スプールを介して圧油を流出させる
ことにより、他方のポペットが開口した状態からシート
するまでの時間を作動油粘度にかかわらずほぼ一定なら
しめる。

［実施例］ 本考案の一実施例を示す第１図に基づいて説明する。

図において、11は油圧ポンプ、13は切換弁、17は油圧
シリンダ、15,16は切換弁13と、油圧シリンダ17とを結
ぶ油路であり、12は油路15,16の間に設けた弁装置であ
る。

弁装置12は左右対称の配置を成しており、図の左半分
について説明する。装置12は、弁体14に貫通穴23を設
け、貫通穴23の口元の段付き端面には、シート21がスリ
ーブ22を介してキャップ24により、液密的に押接されて
いる。また、スリーブ22の内径部には、ポペット31が摺
動自在に、かつ、液密的に挿入されており、このポペッ
ト31はバネ33により、シート21に接する向きに力を受け
ている。また、ポペット31の内径部にはオリフィス形絞
り29を設けた圧力補償スプール28が摺動自在、かつ、液
密的に挿入されており、この圧力補償スプールはバネ30
の力を受け、ポペット31の内径部に設けたストッパ27に
より軸方向の動きを規制されている。また、キャップ24
には油路40を設け、このキャップ24の内径部には、チェ
ック25が摺動自在に、かつ、油路15からポペット31の背
室34への圧油の流入を許容し、流出を阻止する向きに設
けられている。また、チェック25はストッパ26によりキ
ャップ24の内径部内での軸方向の動きを規制されてい
る。

次に、作動について説明をする。

油圧ポンプ11からの圧油を油圧シリンダ17へ供給するた
め、切換弁13を図の右方へ操作すると、油圧ポンプ11か
らの圧油は油路15へ供給され、負荷20を右方へ移動さ
せ、これに伴い油圧シリンダ17のロッド側の油室19の油
は、油路16を経て切換弁13へ流れ、切換弁13からタンク
18へ排出される。この状態では油路15の油は、弁装置12
において、弁体14とスリーブ22の外周の間にできる油路
42およびキャップ24に設けた油路40を経て、チェック25
を開き、チェック25に設けた穴41を経てポペット31の背
室34へ流入し、この油圧力と、バネ33との付勢力により
ポペット31をシート21へ押圧するので、油路15と貫通穴
23とは遮断されている。また、ポペット31の内径部に摺
動自在に支持された圧力補償スプール28は、バネ30によ
り付勢力を受け、ストッパ27に当接した位置で止まって
いる。

ここで、切換弁13を中位へ戻すと、油路15,16は、そ
れぞれポンプ回路およびタンク回路から遮断され、負荷
20を急停止させることになるので、この負荷20の慣性に
より排出側油路16には、本考案の弁装置12がない場合に
は、瞬時サージ圧力とショックが発生することになる。

そこで、本考案の弁装置12を適用した場合を説明する
と、第１図において、ポペット31は、前述のようにシー
ト21へ押圧されているので、ポペット31の先端部31a
は、弁装置12の図の右半分に対称に配置する部分の、ポ
ペット61をシート51から開離した状態に保持しており、
従って、油路16はスリーブ52の小穴66を経て、貫通穴23
へ連通している。この状態で切換弁13が中立へ戻り、油
路16が遮断され、サージ圧力が発生しようとすると、油
路15の圧力＜油路16の圧力となり、これがポペット31の
右面のシート21に対する受圧面ｄ径部に作用し、ポペッ
ト31をバネ33の付勢力に打ち勝って、左方へ移動させる
ので、油路16の圧油はスリーブ52の小穴66、貫通穴23、
スリーブ22の小穴36を経て油路15へ流出する。この時、
流出する圧油は、スリーブ22の小穴36で絞られるので、
貫通穴23の圧力＜油路16の圧力となり、かつ、ポペット
61の背室64へは油路16の圧油がチェック55を介して流入
するので、ポペット61には前記差圧とバネ33の付勢力と
により、左方へ力が発生し、これがポペット61の先端部
61aに接したポペット31に伝えられるので、ポペット31
はさらに左方へ押される。

ところが、ポペット31の背室34内の圧油は、チェック
25によっては流出を阻止されるので、圧力補償スプール
28に設けたオリフィス形絞り29からのみ小穴39、ミゾ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、油路15へ排出されることになるが、この時、オリフ
ィス形絞り29により背室34と油室32の間には差圧が発生
するので、圧力補償スプール28はバネ30の付勢力に打ち
勝ち、ストッパ27から離れて右行する。この結果、圧力
補償スプール28のミゾ38からポペット31の小穴37への油
通路が狭くなり、油室32から油路15の圧油の流出が制限
され、これに伴い、油室32の圧力が高まり背室34との差
圧が少なくなり、圧力補償スプール28はバネ30の付勢力
により戻され左行してミゾ38から小穴37への油通路は広
くなり、油室32から油路15への圧油の流出が増加し油室
32の圧力が減じて背室34と油室32との差圧が大きくな
り、再び圧力補償スプール28がバネ30の付勢力に打ち勝
って右行しミゾ38から小穴37への油通路が狭くなり油室
32から油路15への圧油の流出が制限される。このように
して最終的には、圧力補償スプール28は、オリフィス形
絞り29を介して背室34と油室32の各々の圧力と、バネ30
の付勢力とがつり合った位置に維持され、油室32から油
路15へ圧油を流出する圧力補償スプール28のミゾ38から
ポペット31の小穴37への油通路が背室34と油室32との差
圧に常に即応して自動的に調整され、差圧が大ならば油
通路を狭く差圧が小ならば油通路を広くするように圧力
補償による流量制御が達成され、かつ、オリフィス形絞
り29により周囲温度が作動油に及ぼす影響を受けること
なく、背室34内の圧油は一定流量率で油路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から各々離脱した状態にあるので、油路16の
圧油は、貫通穴23を経て油路15へ流出し、サージ圧力発
生およびショックを防止する。さらに、油路16から貫通
穴23を経て油路15へ圧油を流出している過程で、すなわ
ち、油路15の圧力＜貫通穴23の圧力＜油路16の圧力の段
階で、背室34内が圧油の排出に伴って圧力が減少すると
同時に、反対側の背室64内には油路16の圧油が流入して
いるので、背室64内の油圧力とバネ63の付勢力との和が
背室34内の油圧力とバネ33の付勢力との和に打ち勝っ
て、ポペット61はシート51に当接するまで左行させ、シ
ート51に押圧されるので、油路16と貫通穴23とは完全に
分離され、その後の油路15と油路16との間のリークを阻
止する。この場合に、バネ33、63は弱くして影響力を少
なくし、各油路、油室の大きさを好適に設計することに
より、切換弁13を中立へ戻したときに油路16と油路15と
を貫通穴23を介して連通しサージ圧力発生およびショッ
クを防止した後、再び油路16と貫通穴23を完全に分離す
るまでの動作時間を所定時間に設定することができる。

このようにして、弁装置12は、油圧シリンダ17におけ
る負荷20停止時のサージ圧力の発生およびこれに伴なう
ショックを軽減防止し、操作上の安全を計る。

また、第２図は本考案の別の実施例を示すものであ
る。この場合は、第１図の実施例において弁装置のキャ
ップ（24）に油路（40）を設け、このキャップ（24）の
内径部に、チャック（25）を摺動自在に、かつ、油路
（15）からポペット（31）の背室（34）への圧油の流入
を許容し、流出を阻止する向きに設けられている構成の
部分を無くしたものであるが、切換弁（13）を中立へ戻
した時に、各々のポペットの背室に、各々のポペット内
に設けたオリフィス形絞りを内在した圧力補償流量制御
スプールを介して圧油を流入・排出するようになる作動
については、第１図の実施例の場合と同様である。

［考案の効果］ 以上のことにより、本考案は油圧アクチュエータ停止
時のショックを軽減・防止し、かつ、オリフィス形絞り
を内在した圧力補償による流量制御を達成して、従来例
に見られるような周囲温度の変化が作動油に及ぼし作動
上の早遅のバラツキとなる影響を受けることのないよう
に大幅に改良し、使用条件の違いによる影響を低減する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例における弁装置を示す断面
図、第２図は本考案の別の実施例の弁装置を示す断面
図、第３図は従来例のバイパス弁を示す断面図である。 12……弁装置、13……切換弁、14……弁体、17……油圧
シリンダ、21,51……シート、22,52……スリーブ、23…
…貫通穴、24,54……キャップ、25,55……チェック、2
8,58……圧力補償スプール、29……オリフィス形絞り、
31,61……ポペット、33,63……バネ、34,64……背室、3
5〜37,66……小穴、104……切換弁、106……バイパス
弁、107……油圧モータ、110……室、114,134……ポペ
ット、115,135……ミゾ、117,137……スプリング、118,
138……ピストン、119,139……管路、123,143……小
穴。

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】アクチュエータ（17）と、油圧ポンプ（1
   1）から前記アクチュエータ（17）への圧油の流入・排
   出を切換える切換弁（13）との間の油路（15,16）間に
   アクチュエータ（17）の両ポートへ小穴（36,66）を介
   して接続する連通路を設け、該連通路上には一対のポペ
   ット（31,61）を互いに対抗させ、かつ、いずれか一方
   のポペットがシートした状態では前記連通路を遮断する
   ように配設すると共に、各々のポペット（31,61）の背
   部には背室（34,64）を設け、これら背室（34,64）には
   前記ポペット（31,61）内に設け該ポペット内の油室と
   前記背室との間にオリフィス形絞り（29）を内在した圧
   力補償流量制御スプール（28,58）を介して圧油を流入
   ・排出するようにした弁装置。
2. 【請求項２】実用新案登録請求の範囲第１項の記載にお
   いて、前記ポペット背部に設けた背室には、流入を許容
   し、流出を阻止する向きに設けたチェック弁（25,55）
   を介して圧油を流入させ、かつ、前記背室からは前記ポ
   ペット（31,61）内に設け該ポペット内の油室と前記背
   室との間にオリフィス形絞り（29）を内在した圧力補償
   流量制御スプールを介して圧油を排出するようにした弁
   装置とする。