JP3001229B2 - リリーフ機能付き流体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、流体モータと切換弁とを接続する給排通
路間にリリーフ弁を介装したリリーフ機能付き流体装置
に関する。

従来の技術 従来、リリーフ機能付き流体装置は、例えばクローラ
車両を駆動する流体装置として用いられており、このよ
うな流体装置としては、第５図に示すような、クローラ
車両を駆動する流体モータ１と、該流体モータ１を制御
する切換弁２と、流体モータ１と切換弁と２を接続する
一対の給排通路３、４と、これら給排通路３、４に設け
られたカウンターバランス弁５と、該カウンターバラン
ス弁５と流体モータ１との間に設けられた一対のクロス
オーバリリーフ弁７、８と、を備えたものが知られてい
る。そして、この流体装置は、前記切換弁２が中立位置
から流れ位置に切換えられて起動時の流体モータ１が回
転に抵抗し、いずれかの給排通路３、４が設定圧以上の
高圧となったとき、あるいは、切換弁２が中立位置に切
換えられて停止時の流体モータ１が慣性回転し、いずれ
かの給排通路３、４が設定圧以上の高圧となったとき、
リリーフ弁７、８が開放して前記高圧を残りの給排通路
３、４に逃がすようにしている。

しかしながら、前述のようなリリーフ機能付き流体装
置にあっては、大出力（高圧）を要する起動時等にリリ
ーフ弁７、８が開放しないよう、リリーフ弁７、８のリ
リーフ圧力を流体モータ１の通常作動時における給排通
路３、４の内圧（システム圧）よりかなり高い値に設定
しているため、クローラ車両等の作動停止時においても
給排通路３、４内は高圧のリリーフ圧力まで上昇し、こ
の結果、大きな衝撃が発生するという問題点がある。

このような問題点を解決するため、例えば特公昭47−
9646号公報に記載されているような流体装置、即ち、直
動型リリーフ弁のリリーフポペットに接近離隔可能なピ
ストンを設けるとともに、該ピストンと弁体との間にリ
リーフ圧設定用のスプリングを介装し、さらに、一端が
切換弁とカウンターバランス弁との間の給排通路に、他
端が前記ピストンに接続され、切換弁が流れ位置に切換
えられたとき高圧側給排通路内の高圧流体をピストンに
導くとともに、切換弁が中立位置に切換えられたとき、
低圧となる一対の流体通路を設けたものが提案されてい
る。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来の流体装置にあって
は、切換弁が中立位置から流れ位置に切換えられた瞬
間、即ち流体モータの起動の瞬間に、高圧側給排通路内
の高圧流体は流体通路を通じてピストンに導かれるた
め、該ピストンはスプリングを圧縮し、起動の最初期か
らリリーフ弁のリリーフ圧はシステム圧よりかなり高い
圧力に設定される。この結果、流体モータの起動時に給
排通路はこの高圧のリリーフ圧まで上昇することとな
り、大きな衝撃が発生してしまうという問題点がある。
しかも、前述した従来の流体装置は流体通路が一対必要
であるため、構造が複雑で高価となってしまうという問
題点もある。さらに、従来の流体装置はリリーフ弁とし
て直動型のリリーフ弁を用いているため、リリーフ圧設
定用のスプリングに、大径で大流体力を受けるリリーフ
ポペットに対応した大型のものを必要とし、しかも、該
スプリングを圧縮させるピストンも、これに対応して大
径のものとならざるを得ず、このようなことから装置全
体が大型化してしまうという問題点がある。

この発明は、構造簡単でかつ小型、安価でありなが
ら、流体モータの起動時における衝撃を緩和することが
できるリリーフ機能付き流体装置を提供することを目的
とする。

課題を解決するための手段 このような目的は、流体モータと、該流体モータを制
御する切換弁と、流体モータと切換弁とを接続する一対
の給排通路と、いずれかの給排通路内の流体が高圧とな
ったとき該高圧流体を残りの給排通路に逃がすことがで
きるように設けられた一対のリリーフ弁と、前記切換弁
と一対のリリーフ弁との間の一対の給排通路に設けられ
たカウンターバランス弁と、を備え、前記リリーフ弁
を、ばね定数の小さなスプリングにより閉止方向に付勢
された主弁体と、リリーフ圧設定用のばね定数の大きな
スプリングにより閉止方向に付勢されたパイロット弁体
とを有するパイロットオペレーテッド型リリーフ弁から
構成したリリーフ機能付き流体装置であって、前記各リ
リーフ弁のパイロット弁体に接近離隔可能で、該パイロ
ット弁体との間にパイロット弁体の前記スプリングを介
装しているピストンを設けるとともに、これら一対のピ
ストン間に前記リリーフ弁を、ピストン、主弁体、パイ
ロット弁体が同一軸線上に位置するようにして配置し、
かつ、一端が前記カウンターバランス弁に接続され、途
中で二股に分岐するとともに、他端が前記ピストンにそ
れぞれ接続され、切換弁が流れ位置に切換えられたと
き、カウンターバランス弁のスプールの移動により選択
されて取り出された高圧側給排通路内の高圧流体をピス
トンに導く一方、切換弁が中立位置に切換えられたと
き、低圧となる流体通路を設けることにより達成するこ
とができる。

作用 今、例えばクローラ車両を走行させるために、切換弁
を中立位置から流れ位置に切換えると、この切換えた瞬
間に高圧の流体はいずれか一方の給排通路を通じて流体
モータに流入し該流体モータを起動するが、このとき、
流体モータは回転に抵抗するため、前記一方の給排通路
の圧力が上昇する。このとき、カウンターバランス弁も
中立位置から流れ位置に切換わり、流体モータから流出
した低圧の流体を他方の給排通路を通じて戻すが、この
際、カウンターバランス弁はスプールの移動につれてあ
る程度の時間をかけ徐々に切換わる。そして、前述のよ
うにカウンターバランス弁が徐々に切換わると、該カウ
ンターバランス弁から前記一方の給排通路内の高圧流体
が流体通路に最初は少量ずつ選択して取出され、リリー
フ弁のピストンに導かれる。このように高圧流体がピス
トンに導かれると、該ピストンはリリーフ弁のパイロッ
ト弁体に接近して、該パイロット弁体とピストンとの間
に介装されているリリーフ圧設定用のばね定数の大きな
スプリングを圧縮し、リリーフ弁のリリーフ圧を上昇さ
せる。しかしながら、前述のようにピストンに導かれる
高圧流体は最初は少量であるため、流体モータの起動初
期におけるリリーフ弁のリリーフ圧は低い値に抑えら
れ、この結果、流体モータの起動が円滑となり、衝撃も
緩和される。その後、ピストンは前記スプリングを所定
量だけ圧縮し、リリーフ弁のリリーフ圧をシステム圧力
（流体モータの通常作動時における給排通路の内圧）よ
りかなり高い設定圧に設定する。これにより、クローラ
車両の起動中期、後期および走行時においては、大きな
出力（負荷圧）を確保することができる。

次に、例えばクローラ車両を停止させるため、切換弁
を流れ位置から中立位置に切換えると、切換え直後から
短時間だけ流体モータが慣性回転する。この結果、該流
体モータは一方の給排通路から流体を吸引するとともに
他方の給排通路に流体を吐出する。これにより、一方の
給排通路の内圧が低下し、他方の給排通路の内圧が上昇
する。このとき、流体通路が低圧となるため、流体モー
タの吐出圧力を保持する側のリリーフ弁のピストンはス
プリングに付勢されてパイロット弁体から離隔する位置
にある。したがって、スプリングは伸長した状態にあ
り、リリーフ弁のリリーフ圧は前記設定圧未満の所定圧
である。そして、他方の給排通路の内圧が所定圧まで上
昇すると、パイロット弁体がスプリングを圧縮しながら
開弁して主弁体の前後に圧力差を発生させるが、このよ
うな圧力差により主弁体はばね定数の小さなスプリング
を圧縮して開弁する。このようにしてリリーフ弁が開放
し、他方の高圧流体が一方（残り）の給排通路に逃がさ
れるが、このようなリリーフ動作は低圧の所定圧で行な
われるため、停止時等に発生する衝撃が確実に減少す
る。

ここで、前記流体通路は途中で二股に分岐したもので
あるため、分岐点までは１本であり、この結果、構造が
簡単となり、製作費を安価とすることもできる。また、
前記リリーフ圧を設定するスプリングは、小型で小さな
流体力しか受けないパイロット弁体を付勢するものであ
るため、小径のもので充分であり、しかも、このスプリ
ングを圧縮させるピストンも、スプリング径に対応して
小径のものを用いることが可能であり、これにより、装
置全体を容易に小型化することができる。一方、主弁体
を付勢するスプリングはばね定数の小さなもので充分で
あるため、主弁体の径に応じて簡単に小径とすることが
できる。さらに、前記一対のピストン間にリリーフ弁を
配置するとともに、これらピストンおよびリリーフ弁の
主弁体、パイロット弁体を同一軸線上に配置するように
しているため、これらの占有径を小さなものとすること
ができ、これにより、装置をさらに小型化することがで
きる。

実施例 以下、この発明の第１実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１、２図において、11はポンプ12およびタンク13に
接続された切換弁であり、この切換弁11と該切換弁11に
よって制御されるクローラ車両駆動用の流体モータ14と
は一対の給排通路15、16によって接続されている。24は
ケーシングであり、このケーシング24内には前記給排通
路15の一部を構成する通路25および給排通路16の一部を
構成する通路26が形成されている。30は前記切換弁11と
後述のリリーフ弁60、61との間の一対の給排通路15、16
に設けられたカウンターバランス弁であり、このカウン
ターバランス弁30はケーシング24内に収納され、通路2
5、26に連通するスプール室31に軸方向に移動可能に収
納されたスプール32を有する。33、34はスプール32の軸
方向両側のケーシング24内に形成されたスプリング室で
あり、これらスプリング室33、34内にはそれぞれ絞り3
5、36によってスプール32の移動速度を低下させる緩衝
シリンダ37、38と、スプール32を中立位置に向かって付
勢する中立スプリング39、40とが収納されている。ま
た、前記スプール32内には前記通路25、26に両端が連通
し前記給排通路15、16の一部を構成する連通路43、44が
形成され、これら連通路43、44の途中には切換弁11から
流体モータ14に向かう流れのみを許容する逆止弁45、46
が介装されている。これらの逆止弁45、46は軸方向に移
動することにより連通路43、44を開閉する弁体47、48
と、該弁体47、48を閉止方向に付勢するスプリング49、
50と、を有する。

55はケーシング24内に設けられた収納体であり、この
収納体55内には両端が通路25、26にそれぞれ連通し給排
通路15、16の一部を構成する連通通路56、57が形成され
ている。そして、これらの連通通路56、57同士は収納体
55内に形成された１本の接続通路58により接続されてい
る。60、61は収納体55内に収納された一対のパイロット
オペレーテッド型リリーフ弁であり、これらのリリーフ
弁60、61のリリーフ動作を行なう主弁体62、63は接続通
路58、詳しくは接続通路58と連通通路56、57との境界部
に配置されている。前記主弁体62、63より軸方向外側に
はシート体64、65が配置され、これらのシート体64、65
と前記主弁体62、63との間にはばね定数の小さなスプリ
ング66、67が介装され、これらのスプリング66、67は主
弁体62、63を軸方向内側（閉止方向）に向かって付勢
し、該リリーフ弁60、61を閉止する。前記シート体64、
65内にはリリーフ弁60、61のパイロット弁体70、71が収
納されている。また、前記パイロット弁体70、71より軸
方向外側のケーシング24内には一対のシリンダ穴74、75
が形成され、これらのシリンダ穴74、75内にはそれぞれ
軸方向に移動することによりパイロット弁体、70、71に
接近離隔することができるピストン76、77が摺動可能に
収納されている。78、79は前記パイロット弁体70、71と
ピストン76、77との間に介装されたリリーフ圧設定用の
ばね定数の大きなスプリングであり、これらのスプリン
グ78、79はパイロット弁体70、71を常時軸方向内側、即
ち閉止方向に向かって付勢し、主弁体62、63の内部とシ
ート体64、65の内部とを遮断する。ここで、前記一対の
リリーフ弁60、61は前記一対のピストン76、77間に配置
されるとともに、これらピストン76、77とリリーフ弁6
0、61の主弁体62、63およびパイロット弁体70、71とは
同一軸線上に位置している。80、81はシート体64、65の
内部と前記通路25、26とを接続する絞り通路である。83
は一端がカウンターバランス弁30、詳しくは、通路25と
通路26との間のスプール室31に接続された流体通路であ
り、この流体通路83は途中で二股に分岐し、その他端の
一方は前記シリンダ穴74内のピストン76に、他方は前記
シリンダ穴75内のピストン77に接続されている。そし
て、前記切換弁11が流れ位置に切換えられたとき、前記
流体通路83はカウンターバランス弁30のスプール32の移
動により選択されて取り出された高圧側である給排通路
15または16内の高圧流体をピストン76、77に導いてピス
トン76、77の少なくともいずれか一方（負荷圧力を支持
または保持するリリーフ弁60または61側のピストン76ま
たは77）をパイロット弁体70または71に接近させ、リリ
ーフ圧を設定圧に設定するとともに、切換弁11が中立位
置に切換えられたとき低圧となって、両リリーフ弁60、
61のリリーフ圧を設定圧未満の所定圧とする。85は流体
モータ14に連結されたネガティブブレーキであり、この
ネガティブブレーキ85と前記流体通路83とは途中に制御
弁86が介装されたブレーキ通路87により接続されてい
る。

次に、この発明の第１実施例の作用について説明す
る。

今、クローラ車両を走行させるために、切換弁11を中
立位置Ａから平行流れ位置Ｂに切換えると、この切換え
た瞬間に、ポンプ12から吐出された高圧の流体は逆止弁
45を押し開くとともに、一方の給排通路15を通じて流体
モータ14に流入し該流体モータ14を起動するが、このと
き、流体モータ14は慣性によって回転に抵抗するため、
前記給排通路15の圧力が上昇する。このとき、カウンタ
ーバランス弁30のスプール32は該給排通路15内の高圧を
受けるため、第２図において右方へ移動して中立位置か
ら流れ位置に切換わり、流体モータ14から流出した低圧
の流体を通路26等からなる他方の給排通路16を通じてタ
ンク13に戻す。また、このとき、リリーフ弁60の主弁体
62は前記給排通路15内の高圧を受けて一瞬開口するた
め、該高圧は接続通路58に導かれ両リリーフ弁60、61に
作用する。ここで、前述のカウンターバランス弁30はス
プール32の移動につれてある程度の時間をかけ徐々に切
換わるため、該カウンターバランス弁30から高圧側給排
通路15内の高圧流体が流体通路83に最初は少量ずつ選択
して取出され、リリーフ弁60、61の両ピストン76、77に
導かれる。このとき、リリーフ弁60のシート体64の内部
は給排通路15と等圧の高圧であるが、リリーフ弁61のシ
ート体65の内部は低圧（タンク圧）であるため、前述の
高圧流体によりピストン77のみがリリーフ弁61のパイロ
ット弁体71に接近し、該パイロット弁体71とピストン77
との間に介装されているリリーフ圧設定用のばね定数の
大きなスプリング79を圧縮し、リリーフ弁61のリリーフ
圧を上昇させる。しかしながら、前述のようにピストン
77に導かれる高圧流体は最初は少量であるため、流体モ
ータ14の起動初期におけるリリーフ弁61のリリーフ圧は
低い値に抑えられ、これにより、流体モータ14の起動が
円滑となり、衝撃も緩和される。その後、ピストン77は
前記スプリング79を所定量だけ圧縮し、負荷圧を保持す
るは支持する側のリリーフ弁61のリリーフ圧をシステム
圧力（流体モータ14の通常作動時における給排通路15の
内圧）よりかなり高い設定圧に設定する。これにより、
クローラ車両の起動中期、後期および走行時において、
大きな出力（負荷圧）を確保することができる。

次に、例えばクローラ車両を停止させるため、切換弁
11を平行流れ位置Ｂから中立位置Ａに切換えると、切換
え直後から短時間だけ流体モータ14が慣性回転する。こ
の結果、該流体モータ14は一方の給排通路15から流体を
吸引するとともに他方の給排通路16に流体を吐出する。
このとき、カウンターバランス弁30のスプール32は絞り
35、36によって速度制御されながら中立スプリング40に
付勢されて流れ位置から中立位置に向かうよう移動し、
給排通路15、16を徐々に遮断する。このようなことか
ら、一方の給排通路15の内圧が低下し、流体モータ14と
カウンターバランス弁30との間に位置する他方の給排通
路16の内圧が上昇する。このとき、リリーフ弁61の主弁
体63はこの圧力上昇によって開放し、給排通路16内の高
圧をリリーフ弁60、61に導く。また、前述のスプール32
の移動により流体通路83の一端は徐々に閉止されるが、
完全な閉止状態になるまではタンク13に接続されている
給排通路15に連通しているため、該流体通路83内は低圧
（タンク圧）となる。このため、ピストン76、77に流体
通路83を通じて低圧が導かれる。このとき、ピストン76
は前述のようにパイロット弁体70から離隔した位置、即
ちスプリング78が伸長した位置で停止しているので、リ
リーフ弁60のリリーフ圧は前記設定圧未満の所定圧であ
る。そして、他方の給排通路16の内圧が所定圧まで上昇
すると、パイロット弁体70がスプリング78を圧縮しなが
ら開弁して主弁体62の前後に圧力差を発生させるが、こ
のような圧力差により主弁体62はスプリング66を圧縮し
ながら開弁する。このようにしてリリーフ弁60が開放
し、給排通路16の高圧流体が残りの給排通路15に逃がさ
れる。そして、このようなリリーフ動作は低圧の所定圧
で行なわれるため、クローラ車両の停止時等に発生する
衝撃が確実に減少する。

ここで、前記流体通路83は途中で二股に分岐したもの
であるため、分岐点までは１本であり、しかも、流体通
路83のカウンターバランス弁30における接続口を２個設
ける必要はなく（１個だけでよく）、さらに、このこと
からカウンターバランス弁30のスプール32における中央
ランドの長さを接続口が２個の場合より短くすることが
できる。このようなことから、構造が簡単となり、製作
費を安価とすることもできる。また、前記リリーフ圧を
設定するスプリング78、79は小型のパイロット弁体70、
71を付勢するものであるため、小径のもので充分であ
り、しかも、このスプリング78、79を圧縮させるピスト
ン76、77も、該スプリング78、79の径に対応して小径の
ものを用いることができ、これにより、装置全体を容易
に小型化することができる。また、前記一対のピストン
76、77間にリリーフ弁60、61を配置するとともに、これ
らピストン76、77およびリリーフ弁60、61の主弁体62、
63、パイロット弁体70、71を同一軸線上に配置するよう
にしているため、これらの占有径を小さなものとするこ
とができ、これにより、装置をさらに小型化することが
できる。ここで、前記所定圧はクローラ車両が上り坂に
停止した場合、該上り坂からずり落ちないような保持圧
力以上で、かつ、衝撃減少を効果的にするため前記シス
テム圧未満にするとよい。なお、切換弁11を中立位置Ａ
から交差流れ位置Ｃへ、あるいは交差流れ位置Ｃから中
立位置Ａへ切換えた場合も、前述と同様に作動する。

第３図はこの発明の第２実施例を示す図である。この
実施例においては、前記流体通路83の二股部分にそれぞ
れ絞り90、91および高速復帰用のチェック弁92、93を設
けている。このような絞り90、91を設けると、切換弁11
を中立位置Ａから流れ位置Ｂ、Ｃに切換えたとき、即ち
流体モータ14の起動時、ピストン76、77がパイロット弁
体70、71にさらに緩やかに接近するようになるため、リ
リーフ圧が所定圧から徐々に上昇する。この結果、起動
初期に、負荷圧を保持する側のリリーフ弁60または61が
高圧側（負荷圧側）の給排通路15または16の流体を低圧
側の給排通路15または16に多少逃がすこととなり、流体
モータ14への流体の急激な流入が緩和される。この結
果、流体モータ14の起動が円滑となり衝撃も減少する。
なお、他の構成、作用は前記第１実施例と同様である。

第４図はこの発明の第３実施例を示す図である。この
実施例においては、前述の絞り通路80、81のＯリング96
によって給排通路15、16から遮断するとともにタンク13
に常時連通し、シート体64、65の内部を低圧（タンク
圧）に保持している。この結果、切換弁11が一方の流れ
位置から他方の流れ位置へ、例えば平行流れ位置Ｂから
交差流れ位置Ｃへの一瞬の間に切換えられたとき、リリ
ーフ弁61のパイロット弁体71が開放して給排通路15内の
高圧がタンク13に逃がされ、該給排通路15内にサージ圧
が発生する事態が防止される。また、このものにあって
は、切換弁11が中立位置Ａからいずれかの流れ位置Ｂ、
Ｃに切換えられたとき、ピストン76、77は共にパイロッ
ト弁体70、71に接近移動し、スプリング78、79を圧縮し
てリリーフ弁60、61のリリーフ圧を設定圧に設定する。
なお、他の構成、作用は前記第１実施例と同様である。

発明の効果 以上説明したように、この発明によれば、構造簡単で
かつ小型、安価でありながら、流体モータの停止時にお
ける衝撃を減少させることができるとともに、起動時に
おける衝撃を緩和することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を記号で示す全体図、第２
図はリリーフ弁近傍の断面図、第３図はこの発明の第２
実施例を記号で示す全体図、第４図はこの発明の第３実
施例を示すリリーフ弁近傍の断面図、第５図は従来の流
体装置を記号で示す全体図である。 11……切換弁、14……流体モータ 15、16……給排通路 60、61……クロスオーバリリーフ弁 70、71……パイロット弁体（弁体） 76、77……ピストン、78、79……スプリング 83……流体通路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体モータと、該流体モータを制御する切
   換弁と、流体モータと切換弁とを接続する一対の給排通
   路と、いずれかの給排通路内の流体が高圧となったとき
   該高圧流体を残りの給排通路に逃がすことができるよう
   に設けられた一対のリリーフ弁と、前記切換弁と一対の
   リリーフ弁との間の一対の給排通路に設けられたカウン
   ターバランス弁と、を備え、前記リリーフ弁を、ばね定
   数の小さなスプリングにより閉止方向に付勢された主弁
   体と、リリーフ圧設定用のばね定数の大きなスプリング
   により閉止方向に付勢されたパイロット弁体とを有する
   パイロットオペレーテッド型リリーフ弁から構成したリ
   リーフ機能付き流体装置であって、前記各リリーフ弁の
   パイロット弁体に接近離隔可能で、該パイロット弁体と
   の間にパイロット弁体の前記スプリングを介装している
   ピストンを設けるとともに、これら一対のピストン間に
   前記リリーフ弁を、ピストン、主弁体、パイロット弁体
   が同一軸線上に位置するようにして配置し、かつ、一端
   が前記カウンターバランス弁に接続され、途中で二股に
   分岐するとともに、他端が前記ピストンにそれぞれ接続
   され、切換弁が流れ位置に切換えられたとき、カウンタ
   ーバランス弁のスプールの移動により選択されて取り出
   された高圧側給排通路内の高圧流体をピストンに導く一
   方、切換弁が中立位置に切換えられたとき、低圧となる
   流体通路を設けたことを特徴とするリリーフ機能付き流
   体装置。