JP2589526B2 - 方向切換弁のスプール固着時における安全装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はトラツククレーンやパワーシヨベル等に用い
られる開放型油圧回路に関する。

〔従来の技術〕

一般のスプール弁では、スプールとその嵌合孔の工作
精度や組立精度が低かつたり、或いはスプール弁がその
取付けや油圧により歪を生じたり、或いは又スプールと
その嵌合孔壁との隙間にごみが詰つたり等することによ
つて、該隙間からの油の漏れが円周にわたつて一様でな
くなれば、スプール外周の圧力分布が不平衡となつて、
日刊工業新聞社昭和51年１月30日発行の油圧技術便覧第
380〜381頁記載のようにスプールの流体固着現象を生ず
ることがあるが、従来この流体固着現象を完全に防止す
る決め手はなかつた。

〔発明が解決しようとする課題〕

このためトラツククレーンやパワーシヨベル等の各ア
クチエータを作動させる開放型油圧回路において、方向
切換弁のスプールに流体固着現象を生ずると、アクチエ
ータ駆動中の該方向切換弁を中立位置に復帰させること
ができないため、アクチエータが暴走して周辺の建造物
や機器を損傷したり、人身事故を生じたりする恐れがあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこの問題に対処するもので、アクチエータを
制御するスプール弁型の３位置方向切換弁（１）と、こ
れを切換える両側のパイロツト弁（21a），（21b）と、
該両パイロツト弁の操作レバー（40）とを備え、該方向
切換弁とポンプ（２）の吐出口との間の油路にパイロツ
ト作動のリリーフ弁（３）を接続した開放型油圧回路に
おいて、リリーフ弁（３）のベント室とタンクとの間の
ベント回路（31）に通常開の第１開閉弁（４）と通常閉
の第２開閉弁（６）とを直列に挿入し、前記両パイロツ
ト弁と方向切換弁（１）との間の両側のパイロツト油路
よりシヤトル弁（26）を介して第１開閉弁閉鎖用のパイ
ロツト圧を取出す第１弁制御装置（５）と、方向切換弁
がアクチエータ駆動位置にあることをその出力側の油圧
より検出して、該検出油圧により第２開閉弁（６）を開
く第２弁制御装置（７）とを設けて、第１開閉弁（４）
の閉鎖に必要なパイロツト圧を方向切換弁（１）の切換
えに必要なパイロツト圧より低く設定し、且つ該方向切
換弁がアクチエータ駆動位置にあつて前記ベント回路が
導通したポンプの無負荷運転状態においても、第２開閉
弁（６）が開いた状態を維持するように該第２開閉弁の
作動パイロツト圧を低く設定し、アクチエータ駆動位置
の操作レバーを中立位置に戻す際は第２開閉弁（６）が
閉じた後に第１開閉弁（４）が開くように、前記シヤト
ル弁と第１開閉弁のパイロツトシリンダ部との間に逆止
弁（８）と絞り（32）とを並列に挿入した第１開閉弁の
開放遅延装置を設けるか、或いは又シヤトル弁と第１開
閉弁のパイロツトシリンダ部との間に逆止弁（８）を挿
入して、該逆止弁の一次側と二次側とに夫々絞り（3
2′），（33）を介して蓄圧器（９）を接続した第１開
閉弁の開放遅延装置を設けてなる。

〔作用〕

第１開閉弁の開放遅延装置が前者の場合は、操作レバ
ー（40）が中立位置にある時は、第２開閉弁（６）が閉
じているから、リリーフ弁（３）のベント回路（31）は
導通しない。

アクチエータ駆動のため、操作レバーを中立位置から
左右何れかのアクチエータ駆動位置に回動して、両側パ
イロツト弁（21a），（21b）の一方をパイロツト圧供給
位置に切換えた時は、第１開閉弁（４）と方向切換弁
（１）のパイロツト設定圧の差によつて、パイロツト圧
の上昇し始めに先ずシヤトル弁（26）及び逆止弁（８）
を経由したパイロツト圧で第１開閉弁（４）が閉じ、次
いで方向切換弁がアクチエータ駆動位置に切換えられ
る。このため該方向切換弁の出力側油圧により開く第２
開閉弁（６）は第１開閉弁が閉じた後に開くことにな
り、リリーフ弁のベント回路（31）は導通しない。

又アクチエータを停止するため、アクチエータ駆動位
置にある操作レバーを中立位置に復帰させた時は、直ち
に第２開閉弁（６）のパイロツトシリンダ部の油圧が、
その復帰ばねの弾力により方向切換弁（１）を経てタン
クに排出されるに対し、第１開閉弁（４）のパイロツト
シリンダ部の油圧は、その復帰ばね弾力によつて逆止弁
（８）を閉じると共に、絞り（32）及びシヤトル弁（2
6）を順次経て一方のパイロツト弁よりタンクに排出さ
れるから、該絞り（32）の作用によつて第２開閉弁
（６）が閉じた後に第１開閉弁（４）が開くことにな
り、矢張りリリーフ弁のベント回路（31）は導通しな
い。

従つて操作レバーの操作によつて方向切換弁が中立位
置とアクチエータ駆動位置との間で正常に切換えられる
場合は常にベント回路（31）が導通しないから、リリー
フ弁（３）が開いてポンプ（２）を無負荷運転する恐れ
はなく、アクチエータを自由に制御できる。

しかしアクチエータ駆動中に操作レバーを中立位置に
戻した際に、方向切換弁のスプールが流体固着現象によ
りアクチエータ駆動位置に固着された時は、第２開閉弁
（６）が開いたまゝであるに対し、第１開閉弁（４）が
前述のように開位置（常時位置）に復帰するから、ベン
ト回路（31）が導通してリリーフ弁（３）を開き、ポン
プを無負荷にする。このポンプの無負荷運転状態におい
ても第２開閉弁（６）が開いた状態を維持するように、
該第２開閉弁のパイロツト設定圧を低くしてあるから、
結局ポンプは無負荷運転を続けることになり、アクチエ
ータが暴走する恐れはない。

第２の弁制御装置（７）は、方向切換弁がアクチエー
タ駆動位置にあることを、その出力側の油圧により検出
して、該検出油圧で第２開閉弁（６）を開くから、該方
向切換弁のスプールが中立位置とアクチエータ駆動位置
の最大限界との中間の半切換え状態で流体固着現象を生
じても、アクチエータの暴走を防止し得ることは明らか
である。

この発明においては、アクチエータの駆動停止時に第
１開閉弁（４）のパイロツトシリンダ部を蓄圧器に兼用
して、絞り（32）による弁開放速度の低下により弁
（４）の開放を遅延させているため、該パイロツトシリ
ンダのピストン前後に夫々作用する復帰ばね弾力と油圧
力との差が小さくなつて、該ピストンの摺動摩擦抵抗の
影響が大きくなる。このため弁開放遅延時間の精度を上
げ難く、第２開閉弁（６）の閉鎖直後に第１開閉弁
（４）を開放し難い。

第１開閉弁の開放遅延装置が後者の場合は、逆止弁
（８）の一次側と二次側とに夫々絞り（32′），（33）
を介して蓄圧器（９）を接続して、操作レバーをアクチ
エータ駆動位置に回動した時に該両絞り（32′），（3
3）を介して蓄圧器（９）に油圧を蓄積しているため、
操作レバーを中立位置に戻してアクチエータを停止する
際は、蓄圧器の蓄積油圧が絞り（32′），シヤトル弁
（26）を順次経て前述のように略排出された後に、第１
開閉弁（４）のパイロツトシリンダ部内の油圧が絞り
（33）より絞り（32′），シヤトル弁（26）を経て排出
される。このため絞り（32）よりも絞り（32′），（3
3）の絞り度を小さく（オリフイス径を大きく）するこ
とができ、従つて第１開閉弁の開位置復帰時におけるパ
イロツトシリンダのピストン前後に夫々作用する前記力
の差が大きくなつて、ピストン摺動摩擦抵抗の影響が小
さくなる。従つて弁開放遅延時間が主として蓄圧器
（９）の容量により規制されるため、該遅延時間を一定
にし易く、第２開閉弁（６）の閉鎖直後に第１開閉弁
（４）が開くようにし得る。

〔実 施 例〕

第１図は前者の発明の実施例を示し、両側のパイロツ
ト弁21a,21bは１個の操作レバー40を図示の中立位置よ
り左右のアクチエータ駆動位置に回動することにより選
択的に制御される。従つて操作レバーを左回動した時
は、パイロツト弁21aによつて常時はタンクＴに連通し
ている左側パイロツト油路22aをパイロツトポンプのよ
うな油圧源23に接続して、方向切換弁１を図示の中立位
置から左側のアクチエータ駆動位置に切換え、又操作レ
バーを右回動した時は右側のパイロツト油路22bを油圧
源23に接続して、該方向切換弁を右側のアクチエータ駆
動位置に切換えて、その出力側の油路24,25によりアク
チエータ（図示せず）へのポンプ２の吐出圧油の供給
と、該アクチエータからタンクＴへの油の排出とを行
う。

第１弁制御装置５は、両側パイロツト弁の選択的切換
えによりパイロツト油路22a,22bの一方に生ずる上昇し
始めのパイロツト圧によつて操作レバーがアクチエータ
駆動位置に回動したことを検出し、該パイロツト圧がシ
ヤトル弁26と、その二次側のパイロツト油路27に設けた
逆止弁８とを順次経て通常開の第１開閉弁４のパイロツ
トシリンダ部に供給されることにより、該弁４を図の左
側の閉位置に切換えるようにしてなる。従つて第１開閉
弁４のパイロツト設定圧は方向切換弁１を切換えるパイ
ロツト設定圧よりも低い。

第２弁制御装置７は、方向切換弁１が中立位置にある
時はタンクＴに連通し、又アクチエータ駆動位置にある
時はその高圧側の出力油路24或いは25に連通するアクチ
エータ油路28を直接該方向切換弁に接続し、方向切換弁
１がアクチエータ駆動位置にあることを該油路28のパイ
ロツト圧の上昇により検出して、該検出パイロツト圧に
より通常閉の第２開閉弁６を図の左側の開位置に切換え
るようにしてなる。しかし該パイロツト圧は前記油路2
4,25よりシヤトル弁を介して取出すようにすることもで
きる。

第２開閉弁６は、方向切換弁１がアクチエータ駆動位
置にあつてリリーフ弁のベント回路31が導通したポンプ
２の無負荷運転状態（スプールの流体固着現象発生状
態）における油路28のパイロツト圧（一平方cm当り３〜
5Kg程度）によつても、該第２開閉弁が開いた状態を維
持するように構成される。

このため方向切換弁１よりタンクＴへの戻り回路29の
流路抵抗が大きい場合は、スプールの流体固着現象発生
状態における該方向切換弁前後の圧力差或いはパイロツ
ト油路28,30間の圧力差が前記パイロツト設定圧に達し
た時に第２開閉弁６が開位置に切換えられるように該第
２開閉弁を図示の差圧切換弁に構成する。尚パイロツト
油圧30は第２開閉弁に戻り回路29の背圧を伝達する油路
を示す。

第２開閉弁６は図示のようなパイロツト操作型に限定
されるものではなく、ソレノイド操作型にすることもで
きる。この場合は油路28,30間に差圧スイツチを接続し
て、該差圧スイツチが閉じた時に第２開閉弁の作動ソレ
ノイドが電源に接続するようにすればよい。

この発明においては、第１開閉弁４の開放遅延装置
が、パイロツト油路27の途中に逆止弁８と絞り32とを並
列に挿入しているが、後者の発明においては、第２図に
示すように逆止弁８の一次側と二次側とに、夫々前記絞
り32よりオリフイス径の大きい絞り32′,33を介してプ
ラダ型蓄圧器９を接続している。

このため第２図の発明においては、油圧源23より蓄圧
器９への油圧の供給を絶つた時には、先ず該蓄圧器の蓄
積油圧が絞り33を介して第１開閉弁４のパイロツトシリ
ンダ部に伝達されて該弁４を閉位置に保持しながら、該
蓄積油圧が絞り32′より前述のように排出され、該蓄積
油圧が略排出されると、第１開閉弁４のパイロツトシリ
ンダ部の油圧が絞り33,32′より排出される。尚絞り33
はパイロツト油路27の逆止弁８を経て第１開閉弁４のパ
イロツトシリンダ部にパイロツト油圧が供給される際
に、該絞り33より蓄圧器９に蓄積される圧力エネルギを
制限して、第１開閉弁の閉位置切換えを迅速にする機能
も持つことは明らかである。

尚第１図及び第２図中、34は第１開閉弁４のドレーン
油路、35はポンプ２の吐出口と方向切換弁１のプレツシ
ヤポートとの間の油路、36は該油路35にリリーフ弁３を
接続する油路を示す。

〔発明の効果〕

本発明によれば、操作レバーを中立位置からアクチエ
ータ駆動位置に切換える際は、リリーフ弁のベント回路
に直列に接続した通常開の第１開閉弁と通常閉の第２開
閉弁とを、該第１開閉弁が閉じた後に第２開閉弁が開
き、又操作レバーをアクチエータ駆動位置から中立位置
に復帰させる際は、第１開閉弁の開放遅延装置によつ
て、第２開閉弁が閉じた後に該第１開閉弁が開くように
構成して、駆動中のアクチエータを停止するため操作レ
バーを中立位置に戻した際に、方向切換弁のスプールが
流体固着された時にのみ前記ベント回路が導通するよう
にしたから、操作レバーによる該方向切換弁の制御に何
等支障を生ずることなくして、該流体固着現象発生時に
おけるアクチエータの暴走を、該方向切換弁の弁開度の
大小如何に拘らず、常に確実に防止することができる。
しかも請求項（１）の発明の場合は、第１開閉弁のパイ
ロツトシリンダが蓄圧器として機能するから、別に蓄圧
器を設ける必要がなく、又請求項（２）の発明の場合
は、第２開閉弁の閉鎖直後に第１開閉弁が開くようにし
得るから、方向切換弁を迅速に反覆して切換えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は他の実施
例の回路図である。 23……油圧源、24,25……方向切換弁の出力側油路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクチエータを制御するスプール弁型の３
   位置方向切換弁（１）と、これを切換える両側のパイロ
   ツト弁（21a），（21b）と、該両パイロツト弁の操作レ
   バー（40）とを備え、該方向切換弁とポンプ（２）の吐
   出口との間の油路にパイロツト作動のリリーフ弁（３）
   を接続した開放型油圧回路において、リリーフ弁（３）
   のベント室とタンクとの間のベント回路（31）に通常開
   の第１開閉弁（４）と通常閉の第２開閉弁（６）とを直
   列に挿入し、前記両パイロツト弁と方向切換弁（１）と
   の間の両側のパイロツト油路よりシヤトル弁（26）を介
   して第１開閉弁閉鎖用のパイロツト圧を取出す第１弁制
   御装置（５）と、方向切換弁がアクチエータ駆動位置に
   あることをその出力側の油圧より検出して、該検出油圧
   により第２開閉弁（６）を開く第２弁制御装置（７）と
   を設けて、第１開閉弁（４）の閉鎖に必要なパイロツト
   圧を方向切換弁（１）の切換えに必要なパイロツト圧よ
   り低く設定し、且つ該方向切換弁がアクチエータ駆動位
   置にあつて前記ベント回路が導通したポンプの無負荷運
   転状態においても、第２開閉弁（６）が開いた状態を維
   持するように該第２開閉弁の作動パイロツト圧を低く設
   定し、アクチエータ駆動位置の操作レバーを中立位置に
   戻す際は第２開閉弁（６）が閉じた後に第１開閉弁
   （４）が開くように、前記シヤトル弁と第１開閉弁のパ
   イロツトシリンダ部との間に逆止弁（８）と絞り（32）
   とを並列に挿入したことを特徴とする方向切換弁のスプ
   ール固着時における安全装置。
2. 【請求項２】アクチエータを制御するスプール弁型の３
   位置方向切換弁（１）と、これを切換える両側のパイロ
   ツト弁（21a），（21b）と、該両パイロツト弁の操作レ
   バーとを備え、該方向切換弁とポンプ（２）の吐出口と
   の間の油路にパイロツト作動のリリーフ弁（３）を接続
   した開放型油圧回路において、リリーフ弁（３）のベン
   ト室とタンクとの間のベント回路（31）に通常開の第１
   開閉弁（４）と通常閉の第２開閉弁（６）とを直列に挿
   入し、且つ前記両パイロツト弁と方向切換弁（１）との
   間の両側のパイロツト油路よりシヤトル弁（26）を介し
   て第１開閉弁閉鎖用のパイロツト圧を取出す第１弁制御
   装置（５）と、方向切換弁がアクチエータ駆動位置にあ
   ることをその出力側の油圧より検出して、該検出油圧に
   より第２開閉弁（６）を開く第２弁制御装置（７）とを
   設けて、第１開閉弁（４）の閉鎖に必要なパイロツト圧
   を方向切換弁（１）の切換えに必要なパイロツト圧より
   低く設定し、且つ該方向切換弁がアクチエータ駆動位置
   にあつて前記ベント回路が導通したポンプの無負荷運転
   状態においても、第２開閉弁（６）が開いた状態を維持
   するように該第２開閉弁の作動パイロツト圧を低く設定
   し、アクチエータ駆動位置の操作レバーを中立位置に戻
   す際は第２開閉弁（６）が閉じた後に第１開閉弁（４）
   が開くように、前記シヤトル弁と第１開閉弁のパイロツ
   トシリンダ部との間に逆止弁（８）を挿入して、該逆止
   弁の一次側と二次側とに夫々絞り（32′），（33）を介
   して蓄圧器（９）を接続したことを特徴とする方向切換
   弁のスプール固着時における安全装置。