JP2584705Y2 - カウンターバランス弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、油圧シリンダの暴走対
策として使用されるカウンターバランス弁に関し、より
詳細には微少流量の制御を行いかつ最大制御流の通過抵
抗を小さくするという相反する機能を兼ね備えたカウン
ターバランス弁に関する。

【０００２】

【従来技術】高所作業車に使用される各種シリンダに
は、該シリンダ内を移動するピストンの移動速度を一定
にして作業効率及び安全性を高めるためのカウンターバ
ランス弁が設置されている。図１は従来から高所作業車
用として使用されているカウンターバランス弁を示す概
略図である。高所作業車用ゴンドラ１は該ゴンドラ１に
連結された伸縮シリンダ２内を摺動する伸縮ピストン３
により高度が調節され、かつ該伸縮シリンダ２に連結さ
れた起伏シリンダ４内を摺動する起伏ピストン５により
前記伸縮シリンダ３の角度を調節することによりその角
度が調節され、任意の作業個所にゴンドラ１を移動でき
るようにしている。前記両ピストン３、５を所定方向に
移動させるために油圧が使用され、図示の場合には伸縮
シリンダ用オイルタンク６内のオイルがポンプ７により
伸縮シリンダ２に供給されて伸縮ピストン３を任意方向
へ移動させ、かつ起伏シリンダ用オイルタンク８内のオ
イルがポンプ９により起伏シリンダ４に供給されて起伏
ピストン５を任意方向へ移動させてゴンドラ１の位置を
調節している。

【０００３】この操作時に供給オイル量を一定にしてゴ
ンドラ１の移動が定速で行われることが望ましいが、供
給オイル量は増減しやすく増減が生ずると前記ピストン
３、５の速度が変化し、該変化が急激であるといわゆる
ハンチングが生じて作業員に不安感を与え作業の危険性
が増大する。この欠点を解消し供給オイル量の変化に対
応するためにカウンターバランス弁10が前記供給オイル
ラインに設置されている。このカウンターバランス弁と
して従来から多くの弁が例えば図２及び図３に示す弁が
使用されている。図２のテーパースプール型カウンター
バランス弁は、メインスプール11を左方に付勢するスプ
リング12による圧力と、該メインスプール11に右方向に
付加されるパイロット圧力（ｐｐ）とをバランスさせて
おき、ポートａから作動油が流入したときにパイロット
圧力を増加させて前記メインスプール11を右方向に移動
させてテーパー部13を開口させ該テーパー部13により作
動油を絞りポートｂに導くことにより流量制御を行うよ
うにしている。しかし図２のカウンターバランス弁では
特に微少流量の制御の際にフローホースの影響でスプー
ルのふらつきが発生し易く正確な流量制御を行うことが
困難になる。しかし最大制御流量の通過抵抗は図３の弁
より低くなっている。

【０００４】一方図３の円形オリフィス型カウンターバ
ランス弁も同様に、メインスプール14をパイロット圧力
（ｐｐ）とスプリング等（図示略）によりバランスさせ
ておき、ポートａ′から作動油が流入したときにパイロ
ット圧力を増加させて前記メインスプール14を右方向に
移動させ前記作動油をメインスプール14内部を通過させ
かつ円形オリフィス15を通して半径方向に流出させてポ
ートｂ′に導くことにより流量制御を行うようにしてい
る。図３のカウンターバランス弁では作動油が半径方向
に流出しフローホースの影響を受けず安定した流量制御
を可能にするが、最大制御流量通過時の抵抗が大きくな
るという欠点がある。

【０００５】

【考案が解決しようとする問題点】このように従来のカ
ウンターバランス弁には、正確な流量制御を通過抵抗を
小さく維持しながら行い得るものがなく、正確性を若干
犠牲にして流量の大きい制御を行うか、あるいは小流量
の制御を正確に行うかいずれかに限定されている。

【考案の目的】本考案は、上記従来技術の課題を解決す
るためになされたもので、小流量の場合は勿論、比較的
大流量の場合でも小さい通過抵抗で制御を正確に行い得
るカウンターバランス弁を提供することを目的とする。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】本考案は、流入ポート
から流出ポートに作動油を導く複数のオリフィスが形成
されたメインスプールを、反対方向に作用するパイロッ
ト圧力及び付勢力により横方向に移動可能にし、該メイ
ンスプールをその移動により前記複数個のオリフィスが
順次開放されるようにハウジング内に収容してなるカウ
ンターバランス弁において、複数個のオリフィスを、１
又は２以上の孔状オリフィスと１個のテーパー状オリフ
ィスで構成し、孔状オリフィスをテーパー状オリフィス
より早く開放するようにし、かつメインスプール内の前
記孔状オリフィスの入口と流出ポート間に流出ポート側
から流入ポート側に作動油を流通させるための補助チェ
ック弁を設置し、かつ前記孔状オリフィスの出口と前記
流出ポート間にチェック弁を設置したことを特徴とする
カウンターバランス弁である。

【０００７】以下、本考案を詳細に説明する。前記目的
を達成するために本考案は、作動油の流入ポート及び流
出ポートに連通する中空状のメインスプール内部又はメ
インスプール外面との間に、つまりメインスプール自体
に複数個のオリフィスを形成して、制御流量に応じて前
記複数個のオリフィスを順次開放して作動油の流路断面
積を流量が増加するにつれて増大させることにより通過
抵抗をほぼ一定に維持して、流量制御の正確性を維持し
ながら、定格又は最大流量にも対応できるようにしたこ
とを特徴としている。本考案のカウンターバランス弁の
ハウジング内にはスプリング等の付勢力と該付勢力と逆
方向から付加されるパイロット圧力により横方向に移動
できるメインスプールが収容されている。パイロット圧
力がクラッキング圧力を下回っている間は前記メインス
プールの一部が前記ハウジング内面に接触して作動油の
流路を閉塞しチェック弁として機能し作動油の流れは完
全に停止する。

【０００８】該メインスプール中には補助チェック弁を
設置し、該補助チェック弁の一部とメインスプール内面
を接触させ通常は作動油の流出口として機能する流出ポ
ートから作動油を通常は作動油の流入口として機能する
流入ポートへの作動油の流路つまり自由流の通路を形成
し、前記補助チェック弁によりその開閉を行う。本考案
では該補助チェック弁をメインスプール内に設置できる
ためコンパクトで多機能なカウンターバランス弁を提供
できる。前記オリフィスはメインスプールを貫通する孔
状としてもあるいはメインスプール外面にハウジングと
接触するテーパー状として形成してもよいが、複数個の
オリフィスは、複数個の孔状オリフィス、又は複数個の
孔状オリフィスと単一のテーパー状オリフィス、あるい
は単一の孔状オリフィスと単一のテーパー状オリフィス
により構成する。孔状オリフィスを複数個形成する場合
にはメインスプールの移動につれて順次開放される順に
径を大きくして流路断面積を大きく取れるようにするこ
とが望ましい。

【０００９】本考案のカウンターバランス弁を使用して
流量制御を行う場合には、所定の供給オイル量に応じた
一定のパイロット圧力を予め加えておく。該パイロット
圧力が所定値以上であると該圧力がハウジング内のメイ
ンスプールを移動させ該メインスプールはスプリング等
による付勢力とバランスする点で停止する。この状態で
所定の供給オイル量でピストン等を作動させ供給オイル
量に変化がない場合にはパイロット圧力も変化しないた
めメインスプールの移動がなく一定のオイルが該カウン
ターバランス弁を流れる。そして供給オイル量に変化が
生ずるとそれに応じてパイロット圧力が変化し、供給オ
イル量が増加する際にはメインスプールの前記オリフィ
スが順次開放される方向にメインスプールが移動し、複
数のオリフィスが順次開放されることによりカウンター
バランス弁内を流れるオイル量が増加するにつれて流通
断面積が増加し大流量のオイルが流れる場合にも小さな
流通抵抗しか生ずることがなく、円滑な流量制御を可能
にする。オリフィスとして孔状オリフィスとテーパー状
オリフィスを形成しておくと、テーパー状オリフィスに
より形成される流路断面積が孔状オリフィスによる断面
積より通常遙に大きいため、定格又は最大流量に近づい
た場合により的確に流量増大に対応することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本考案を図面に示す実施例に従ってよ
り詳細に説明するが、該実施例は本考案を限定するもの
ではない。図４は、本考案の一実施例であるカウンター
バランス弁の縦断面図、図５及び図６は図４のカウンタ
ーバランス弁の要部の拡大断面図で図５はオリフィスの
閉塞時を図６はオリフィスの開放時を示す。

【００１１】カウンターバランス弁21は、該カウンター
バランス弁21のほぼ全長に等しい長さを有する筒状のハ
ウジング22、該ハウジング22内に収容された筒状のメイ
ンスプール23及びハウジング22の右端に嵌合されたアダ
プター24を含んで成っている。前記メインスプール23は
ハウジング22に対して固定されず該ハウジング22内を左
右に移動可能とされ、図４のパイロット圧力が比較的小
さい状態では該メインスプール23の左端はハウジング22
の左端近傍に達している。該メインスプール23の左端内
縁には中央に補助チェック弁用保持部材25が螺合されて
前記メインスプール23と一体化され、前記保持部材25の
係合孔26にはスプリング27により右方に付勢された補助
チェック弁28が挿入されている。前記ハウジング22の左
方寄りにはそれを貫通するように上下１対の流入ポート
29が穿設され、該流入ポート29より右方側に上下１対の
流出ポート30が穿設されている。

【００１２】前記メインスプール23はその右端とアダプ
ター24間に設置された１対のスプリング31により左方に
付勢されるとともに、前記保持部材25の左壁に付加され
るパイロット圧力（ｐｐ）により右方に付勢されて図４
及び図５の状態でバランスしている。該メインスプール
23の前記流入ポート29に相当する部分に流入口32が、又
前記流出ポート30に相当する部分に流出口33がそれぞれ
穿設されている。該流入口32及び流出口33の間のメイン
スプール23には厚肉部34が形成され、該厚肉部34には右
から順に第１孔状オリフィス35、第２孔状オリフィス36
及び第３孔状オリフィス37が穿設され（図５参照）、第
１〜第３オリフィス35〜37は順に内径が大きくなるよう
にしてある。そして図４及び図５の状態では各オリフィ
ス35〜37はその上端がハウジング22の内面に接し閉塞さ
れている。該オリフィス35〜37のやや左方において前記
厚肉部34の上面にテーパーが施されてテーパー状オリフ
ィス38が形成されている。

【００１３】又該メインスプール23はその流出口33のや
や左方に設けられたテーパー部39においてハウジング22
の内向き突起40に接触して作動油の流通を阻害するチェ
ック弁として機能している。又前記補助チェック弁28の
右端のテーパー部41は前記メインスプール23の流出口33
を形成する内向き膨出部42の左端内縁に接触して流入口
32側から流出口33側への作動油の流通を阻害している
（図４及び図５）。図４及び図５の状態でパイロット圧
力を若干上昇させるとバランスが崩れてメインスプール
23が右方に移動し、まず前記第１孔状オリフィス35とハ
ウジング22内面との接触が解除されかつテーパー部39も
右方に移動して内向き突起40との接触が解除される。こ
の状態で流入ポート29及び流入口32を通して作動油をメ
インスプール23内部に供給すると供給された作動油は前
記第１孔状オリフィス35を通過しさらに前記テーパー部
39と内向き突起40の間を通り流出ポート30から取り出さ
れる。

【００１４】更に前記パイロット圧力を徐々に上昇させ
るとメインスプール23が右方に移動して、第２孔状オリ
フィス36、第３孔状オリフィス37及びテーパー状オリフ
ィス38の順に開放されて作動油が流通する断面積が徐々
に大きくなり（図６参照）、大量の作動油の制御を正確
に行うことが可能になる。なお流出ポート30側に高圧の
作動油を供給すると補助チェック弁28が左方に移動し、
大量の作動油を内向き膨出部42とテーパー部41の間隙を
通して流出ポート30側から流入ポート29側に供給するこ
とができる。

【００１５】

【考案の効果】本考案は、流入ポートから流出ポートに
作動油を導くオリフィスが形成されたメインスプール
を、反対方向に作用するパイロット圧力及び付勢力によ
り横方向に移動可能にハウジング内に収容してなるカウ
ンターバランス弁において、前記オリフィスを複数個形
成し、前記メインスプールの移動により前記複数個のオ
リフィスが順次開放されるようにしたことを特徴とする
カウンターバランス弁である。このカウンターバランス
弁では流入ポートと流出ポートを順に開閉できるように
した複数個のオリフィスを介して連通させてあり、作動
油の流量が小さい初期には単一のオリフィスで、流量が
大きくなる時点では複数のオリフィスで作動油を制御す
ることにより、オリフィス内の通過抵抗を過度に増加さ
せることなく、つまりどのような流量の場合にも単一の
カウンターバランス弁で正確に流量制御を行うことが可
能になる。

【００１６】このようなカウンターバランス弁の複数個
のオリフィスは孔状オリフィスとテーパー状オリフィス
で構成し、孔状オリフィスをテーパー状オリフィスより
早く開放することが望ましい。孔状オリフィスは通過抵
抗がテーパー状オリフィスよりも大きく、初期の小流量
時には孔状オリフィスにより正確な制御を可能にし、し
かも大流量が流れる定格又は最大制御時には通過抵抗が
殆ど零であるテーパー状オリフィスを作動油を流通させ
ることにより大流量制御を容易に行うことを可能にして
いる。しかも本考案に係わるカウンターバランス弁では
メインスプール内に流出ポート側から流入ポート側に作
動油を流通させるための補助チェック弁を設置すること
ができ、よりコンパクトな多機能型カウンターバランス
弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】高所作業車へのオイル供給の要領を示す概略
図。

【図２】従来のテーパースプール型カウンターバランス
弁を示す縦断面図。

【図３】従来の円形オリフィス型カウンターバランス弁
を示す縦断面図。

【図４】本考案の一実施例であるカウンターバランス弁
の縦断面図。

【図５】図４のカウンターバランス弁の閉塞時の要部の
拡大断面図。

【図６】図４のカウンターバランス弁の開放時の要部の
拡大断面図。

【符号の説明】

21・・・カウンターバランス弁 22・・・ハウジング
23・・・メインスプール 24・・・アダプター 25・・
・保持部材 28・・・補助チェック弁 29・・・流入ポ
ート 30・・・流出ポート 31・・・スプリング 32・
・・流入口 33・・・流出口 35・・・第１孔状オリフ
ィス 36・・・第２孔状オリフィス 37・・・第３孔状
オリフィス 38・・・テーパー状オリフィス

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入ポートから流出ポートに作動油を導
   く複数のオリフィスが形成されたメインスプールを、反
   対方向に作用するパイロット圧力及び付勢力により横方
   向に移動可能にし、該メインスプールをその移動により
   前記複数個のオリフィスが順次開放されるようにハウジ
   ング内に収容してなるカウンターバランス弁において、
   複数個のオリフィスを、１又は２以上の孔状オリフィス
   と１個のテーパー状オリフィスで構成し、孔状オリフィ
   スをテーパー状オリフィスより早く開放するようにし、
   かつメインスプール内の前記孔状オリフィスの入口と流
   出ポート間に流出ポート側から流入ポート側に作動油を
   流通させるための補助チェック弁を設置し、かつ前記孔
   状オリフィスの出口と前記流出ポート間にチェック弁を
   設置したことを特徴とするカウンターバランス弁。