JP3397454B2 - 落下防止弁装置 - Google Patents
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Description
機械における作業機用シリンダに圧油を供給する油圧回
路に用いられる落下防止弁装置に関する。 【0002】 【従来の技術】油圧式掘削機としては車体にブームをブ
ームシリンダによって上下揺動自在に取付け、このブー
ムにアームをアームシリンダによって上下揺動自在に取
付け、そのアームにバケットを取付けたものが知られて
いる。 【0003】この油圧式掘削機の各シリンダに油圧ポン
プの吐出圧油を供給する油圧回路としては、油圧ポンプ
の吐出路にブーム用方向制御弁、アーム用方向制御弁、
バケット用方向制御弁を設け、各方向制御弁を切換え操
作することで各シリンダに圧油を供給して伸縮作動する
ものが知られている。 【0004】このような油圧回路において、各シリンダ
には外部負荷(ブーム、アーム、バケットの重量)によ
って保持圧が発生するので、方向制御弁とシリンダの保
持圧発生室を接続する管路が破損すると、そのシリンダ
は外部負荷によって縮み作動し自由落下する。 【0005】このために、例えば実開昭57−2255
4号公報に示すように、方向制御弁とシリンダの保持圧
発生室とを接続する管路にチェック弁と流量制御弁と安
全弁を備えた落下防止弁装置を設け、その管路が破損し
た時にシリンダの保持圧発生室内の保持圧が流出するこ
とをチェック弁によって阻止してシリンダが自由落下し
ないようにしている。 【0006】つまり、チェック弁は方向制御弁から保持
圧発生室への圧油流れを許容し、その反対の圧油流れを
阻止するものであり、流量制御弁はばね力で遮断状態に
保持されて外部信号によって連通状態に押されるもので
あって、シリンダを縮み作動する時に連通状態となって
保持圧発生室の圧油を方向制御弁に流出するものであ
り、安全弁はシリンダに衝撃力等が作用して保持圧発生
室内の圧力が異常高圧となった時にリリーフ作動してそ
の異常高圧によって各部が破損することを防止するもの
である。 【0007】かかる落下防止弁装置の具体的構造として
は、例えばドイツ国特許公開第3239930号(DE
3239930 AI)に示すように、弁本体内にチ
ェック弁と流量制御弁と安全弁を設け、その弁本体をシ
リンダに取付けるようにしたものが知られている。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】前述の落下防止弁装置
は、弁本体の取付面にシリンダポートが開口し、安全弁
は弁本体の取付面寄りに設けられ、チェック弁と流量制
御弁は弁本体の取付面と反対面寄りに設けてあるので、
弁本体の取付面から取付面と反対面までの寸法、つまり
取付高さ寸法は安全弁の最大径とチェック弁・流量制御
弁の最大径の和より若干大きくなる。 【0009】このようであるから、シリンダに落下防止
弁装置の弁本体を取付けた状態で、その弁本体がシリン
ダの被取付面よりも大きく突出するから、シリンダがシ
リンダ取付体に対して揺動変位した際に弁本体がシリン
ダ取付体に干渉することがあり、シリンダの揺動変位量
が小さくなる。 【0010】例えば、図1に示すように油圧式掘削機の
場合にはブームシリンダ1とブーム2は上部車体3にピ
ン4とピン5で上下揺動自在に取付けられ、落下防止弁
6の弁本体7はブームシリンダ1のピン4寄りに取付け
てあるから、その弁本体7の取付高さ寸法H1 が大きい
とブームシリンダ1が上方に揺動変位した時に弁本体7
が上部車体3と干渉するので、ブームシリンダ1の上下
揺動変位量が小さくなる。 【0011】他方、ブームシリンダ1の上下揺動変位量
はブーム2の上下揺動変位量を大きくするために大きく
する必要があるので、従来は弁本体7をシリンダ1にお
けるピン4より遠い位置に取付け、その弁本体のシリン
ダポートとシリンダのポートを配管用ブロック等によっ
て接続してシリンダ1が大きく上下揺動変位しても弁本
体7が上部車体3と干渉しないようにしているので、構
造が複雑となる。 【0012】そこで、本発明は前述の課題を解決できる
ようにした落下防止弁装置を提供することを目的とす
る。 【0013】 【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダ取付
面11に開口したシリンダポート19に連通したシリン
ダ側通路20と、方向制御弁ポート17に連通した方向
制御弁側通路18を有する弁本体10と、この弁本体1
0に設けられてシリンダ側通路20から方向制御弁側通
路18への圧油流入を阻止するチェック弁24と、前記
弁本体10に設けられ方向制御弁側通路18とシリンダ
側通路20を常時遮断し、外部信号で連通する流量制御
弁34と、前記弁本体10に設けられてシリンダ側通路
20の高圧をリリーフする安全弁44より成り、前記チ
ェック弁24、流量制御弁34、安全弁44をシリンダ
取付面11と略平行なる一平面に配設し、前記流量制御
弁34を、スプール孔25にスプール26を連通位置と
遮断位置に亘って摺動自在に嵌挿し、そのスプール26
を複数のばねによって遮断位置に付勢保持し、かつパイ
ロット圧油により連通方向に押すものとし、前記複数の
ばねを、そのパイロット圧油の圧力が低い範囲ではパイ
ロット圧油の変化に対してスプールストロークが大き
く、ある圧力以上となるとスプールストロークが小さく
なるように設定したことを特徴とする落下防止弁装置で
ある。 【0014】 【作 用】本発明によれば、チェック弁24、流量制御
弁34、安全弁44が弁本体10のシリンダ取付面11
よりほぼ同一高さ位置となるので、弁本体10の取付高
さ寸法がチェック弁24、流量制御弁34、安全弁44
における最大外径に見合う寸法となる。これにより、弁
本体10の取付高さ寸法が小さくなってシリンダがシリ
ンダ取付体に対して大きく揺動変位しても弁本体がシリ
ンダ取付体に干渉することがない。したがって、弁本体
10をシリンダに直接取付けるだけでシリンダの揺動変
位量を十分に大きくでき、構造簡単となるし、その取付
け作業も簡単となる。また、流量制御弁34は、パイロ
ット圧油の圧力によるスプールストロークが2段折れ線
を描くようになり、スプールストローク初期がシール幅
確保範囲となり、その後のスプールストローク範囲が流
量コントロール範囲となるので、油洩れを極めて少なく
できるし、精度良く流量制御できる。 【0015】 【実 施 例】図2ないし図6に示すように、弁本体1
0は相対向したシリンダ取付面11と反対側面12、相
対向した第1・第2面13,14、相対向した第3・第
4面15,16を有するほぼ直方体となり、その弁本体
10の第3面15に方向制御弁ポート17が形成され、
かつ弁本体10内には方向制御弁ポート17に開口した
方向制御弁側通路18が形成してあり、弁本体10のシ
リンダ取付面11にはシリンダポート19が形成され、
かつ弁本体10内にはシリンダポート19に開口したシ
リンダ側通路20が形成してある。 【0016】前記方向制御弁側通路18とシリンダ側通
路20はシリンダ取付面11から同一位置となり、かつ
孔21で連通し、この孔21はバルブ22により開閉さ
れ、そのバルブ22はばね23で閉じ方向に押されてチ
ェック弁24を構成し、方向制御弁側通路18からの圧
油がシリンダ側通路20には流れるが、その反対には圧
油が流れないようにしてある。 【0017】前記弁本体10には第1面13と第2面1
4に開口しかつ方向制御弁側通路18とシリンダ側通路
20を連通するスプール孔25が形成され、このスプー
ル孔25にはスプール26が嵌挿してある。このスプー
ル26は方向制御弁側通路18に臨む第1小径部27と
シリンダ側通路20に臨む第2小径部28とその中間の
大径部29を有し、第1ばね30と第2ばね31で図2
で左方に押されて一端面がプラグ32に当接して方向制
御弁側通路18とシリンダ側通路20を遮断する位置に
保持され、そのスプール26の一端面、つまり受圧部3
3に作用するパイロット圧油の圧力によって図2で右方
に押されて方向制御弁側通路18とシリンダ側通路20
を連通するようになり、これにより流量制御弁34を構
成している。 【0018】前記第1ばね30はスプール26の他端面
と可動ばね受35との間に設けられ、第2ばね31は可
動ばね受35と固定ばね箱36との間に設けてあり、そ
の固定ばね箱36は弁本体10の第2面14にボルト止
めされ、第1ばね30のばね力は第2ばね31のばね力
よりも小さくなっている。 【0019】このようであるから、プラグ32に接続し
た図示しないパイロット配管よりパイロット圧油を受圧
部33に供給すると、その圧力に比例してスプール26
は第1ばね30に抗して右方に押されてスプール26の
他端面が可動ばね受35に当接する。この時、スプール
26の大径部29はスプール孔25に嵌挿しており、方
向制御弁側通路18とシリンダ側通路20は遮断してい
る。 【0020】この状態よりパイロット圧油の圧力が上昇
するとスプール26は第2ばね31に抗して右方に摺動
して大径部29がスプール孔25より抜け出して第2小
径部28によって方向制御弁側通路17とタンク側通路
20が連通し、その連通面積はパイロット圧油の圧力に
比例して大きくなる。 【0021】つまり、パイロット圧油の圧力とスプール
ストロークは図7に示すように第1ばね30に抗してス
トロークするa部と第2ばね31に抗してストロークす
るb部の2段折れ線を描くようになり、そのa部がシー
ル幅確保範囲、b部が流量コントロール範囲となり、パ
イロット圧油が作用しない時のシール幅(大径部29と
スプール孔25の嵌挿長さ)を大きくできるので、油洩
れを極めて少なくすることができる。すなわち、a部は
パイロット圧油の変動に対してスプールストロークが大
きく、b部はパイロット圧油の変動に対してスプールス
トロークが小さいから、全体のスプールストロークをあ
まり大きくせずにスプール孔25とスプール26の大径
部29の嵌挿代を大きくできるので、洩れ量を少なくで
きるし、b部において精度良く流量制御できる。 【0022】図2においてスプール26には軸心方向の
盲穴37と径方向の孔38が形成され、このスプール2
6を弁本体10内に挿入した時にスプール26を右方に
押して孔38を固定ばね箱36内に開口することでパイ
ロット配管内のエアー抜きができるようにしてある。 【0023】つまり、前記弁本体10にはタンク通路3
9が形成され、このタンク通路39はタンクポート40
で固定ばね箱36のタンク側ポート41に連通している
と共に、連通ポート42で固定ばね箱36のばね収容室
43に開口し、スプール26を右方に押して孔38をば
ね収容室43に開口することで受圧部33、プラグ32
内がタンク側ポート41に連通してパイロット配管内の
エアー抜きができる。 【0024】前記弁本体10にはシリンダ側通路20の
高圧をタンク通路39にリリーフする安全弁44が設け
てある。該安全弁44はスリーブ45、主バルブ46、
補助バルブ47、パイプ48等を有し、シリンダ側通路
20内の圧油はパイプ48を通って補助バルブ47に作
用し、その圧力がばね49の取付荷重に見合う値以上と
なると補助バルブ47が押されて補助流出ポート50よ
りタンク通路39に流出し、それによって主バルブ46
前後に差圧が生じて主入口ポート51と主流出ポート5
2を開口してシリンダ側通路20の高圧油をタンク通路
39にリリーフする。 【0025】図8に示すように、油圧ポンプ60の吐出
圧油は方向制御弁61で第1・第2管路62,63に供
給され、その第1管路62はシリンダ64の下げ側室6
5に接続し、第2管路63は弁本体10の方向制御弁ポ
ート17に接続し、そのシリンダポート19が上げ側室
66(保持圧発生室)に接続してある。 【0026】前記方向制御弁61は中立位置N、上昇位
置U、下降位置Dを有し、常時中立位置Nに保持され、
第1受圧部67に供給される圧油で上昇位置Uとなり、
第2受圧部68に供給される圧油で下降位置Dとなり、
その第1・第2受圧部67,68にはパイロット弁69
よりパイロット圧油が供給される。 【0027】前記パイロット弁69は操作レバー70で
操作される第1・第2減圧弁部71,72を有し、この
第1・第2減圧弁71,72の入口側に補助油圧ポンプ
73より圧油が供給され、出口側に接続した第1・第2
パイロット管路74,75が第1・第2受圧部67,6
8に接続し、その第2パイロット管路75が弁本体10
のプラグ32に接続している。具体的には弁本体10の
シリンダ取付面11が図3に示すようにシリンダ64に
ボルト止めされてシリンダポート19がシリンダのポー
トに直接連通している。 【0028】次に作動を説明する。シリンダ64の上げ
側室66内の圧油はシリンダポート19よりシリンダ側
通路20に流入するが、チェック弁24により方向制御
弁側通路18には流れることが阻止されるので、第2管
路63が破損しても上げ側室66に外部負荷Fにより発
生した保持圧が流出しないからシリンダ64が自由落下
しない。 【0029】操作レバー70により第1減圧弁71を操
作して第1パイロット管路74にパイロット圧油を出力
すると方向制御弁61は上昇位置Uとなり、油圧ポンプ
60の吐出圧油は第2管路63より方向制御弁ポート1
7に流入し、チェック弁24を押し開いてシリンダポー
ト19よりシリンダ64の上げ側室66に流入し、下げ
側室65の圧油は第1管路62より方向制御弁61を通
ってタンクに流入する。 【0030】操作レバー70により第2減圧弁部72を
操作して第2パイロット管路75にパイロット圧油を出
力すると、方向制御弁61が下げ位置Dとなって油圧ポ
ンプ60の吐出圧油は第1管路62よりシリンダ64の
下げ側室65に供給される。 【0031】これと同時に、弁本体10のプラグ32よ
り受圧部33にパイロット圧油が供給されてスプール2
6が図示の状態より右方に押されて方向制御弁側通路1
8とシリンダ側通路20を連通するので、シリンダ64
の上げ側室66内の圧油はシリンダポート19、シリン
ダ側通路20より方向制御弁側通路18に流れ、方向制
御弁ポート17より方向制御弁61を通ってタンクに流
れる。 【0032】図9は第2実施例を示し、安全弁44が弁
本体10における流量制御弁34より方向制御弁ポート
17寄りに設けてある。 【0033】図10は第3実施例を示し、チェック弁2
4が弁本体10における流量制御弁34よりシリンダポ
ート側通路20寄りに設けてある。 【0034】図11は第4実施例を示し、チェック弁2
4を弁本体10における流量制御弁34よりシリンダー
ポート19寄りに設け、このチェック弁24と流量制御
弁34との間に安全弁44が設けてある。 【0035】図12は第5実施例を示し、安全弁44が
弁本体10における流量制御弁ポート17寄りに設け、
この安全弁44と流量制御弁34との間にチェック弁2
4が設けてある。 【0036】図13は第6実施例を示し、チェック弁2
4を弁本体10における方向制御弁ポート17寄りに設
け、このチェック弁24と流量制御弁34との間に安全
弁44が設けてある。 【0037】以上の各実施例はチェック弁24、流量制
御弁34、安全弁44の配列を異ならせた場合であり、
図14に示す第7実施例は各弁の配列が図2に示すもの
と同様であるが、流量制御弁34が異なる。つまり、ス
プール孔25に開口する中間ポート80を形成し、スプ
ール26に円錐形状のコーンシート部81を開閉用大径
部82を形成し、スプール26をばね83で押してコー
ンシート部81と弁本体10におけるスプール孔25の
方向制御弁側通路18に開口した周縁部84に圧接して
方向制御弁側通路18と中間ポート80を遮断し、この
時中間ポート80とシリンダ側通路20を開閉用大径部
82で遮断してある。 【0038】このようにすれば、コーンシート部81と
周縁部84の圧接部で方向制御弁側通路18とシリンダ
側通路20を遮断するから、その部分よりの油洩れがな
くなり、シリンダの保持圧が方向制御弁側通路18に洩
れることがなくなると共に、ばね83を1つ設ければ良
いから図2に示すものと比べて構造が簡単となる。 【0039】以上の各実施例は弁本体10を一体とした
が、図15に示す第8実施例に示すように、弁本体10
をチェック弁24、流量制御弁34、安全弁44を取付
けた第1弁本体90と、シリンダ取付面11に開口した
シリンダポート19を有する第2弁本体91をボルト9
2で連結したものとしても良い。 【0040】 【発明の効果】チェック弁24、流量制御弁34、安全
弁44が弁本体10のシリンダ取付面11よりほぼ同一
高さ位置となるので、弁本体10の取付高さ寸法がチェ
ック弁24、流量制御弁34、安全弁44における最大
外径に見合う寸法となる。これにより、弁本体10の取
付高さ寸法が小さくなってシリンダがシリンダ取付体に
対して大きく揺動変位しても弁本体がシリンダ取付体に
干渉することがない。したがって、弁本体10をシリン
ダに直接取付けるだけでシリンダの揺動変位量を十分に
大きくでき、構造簡単となるし、その取付け作業も簡単
となる。また、流量制御弁34は、パイロット圧油の圧
力によるスプールストロークが2段折れ線を描くように
なり、スプールストローク初期がシール幅確保範囲とな
り、その後のスプールストローク範囲が流量コントロー
ル範囲となるので、油洩れを極めて少なくできるし、精
度良く流量制御できる。 【0041】 【0042】
態の概略説明図である。 【図2】本発明の第1実施例を示す横断面図である。 【図3】図2の左側面図である。 【図4】図2の右側面図である。 【図5】図2の平面図である。 【図6】図2のA−A断面図である。 【図7】流量制御弁のスプールストロークとパイロット
圧油の圧力との関係を示す図表である。 【図8】油圧回路に組み込んだ状態の説明図である。 【図9】本発明の第2実施例を示す横断面図である。 【図10】本発明の第3実施例を示す横断面図である。 【図11】本発明の第4実施例を示す横断面図である。 【図12】本発明の第5実施例を示す横断面図である。 【図13】本発明の第6実施例を示す横断面図である。 【図14】本発明の第7実施例を示す横断面図である。 【図15】本発明の第8実施例を示す横断面図である。 【符号の説明】 10…弁本体、11…シリンダ取付面、17…方向制御
弁ポート、18…方向制御弁側通路、19…シリンダ側
通路、24…チェック弁、34…流量制御弁、44…安
全弁。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 シリンダ取付面11に開口したシリンダ
ポート19に連通したシリンダ側通路20と、方向制御
弁ポート17に連通した方向制御弁側通路18を有する
弁本体10と、この弁本体10に設けられてシリンダ側
通路20から方向制御弁側通路18への圧油流入を阻止
するチェック弁24と、前記弁本体10に設けられ方向
制御弁側通路18とシリンダ側通路20を常時遮断し、
外部信号で連通する流量制御弁34と、前記弁本体10
に設けられてシリンダ側通路20の高圧をリリーフする
安全弁44より成り、 前記チェック弁24、流量制御弁34、安全弁44をシ
リンダ取付面11と略平行なる一平面に配設し、前記流量制御弁34を、スプール孔25にスプール26
を連通位置と遮断位置に亘って摺動自在に嵌挿し、その
スプール26を複数のばねによって遮断位置に付勢保持
し、かつパイロット圧油により連通方向に押すものと
し、前記複数のばねを、そのパイロット圧油の圧力が低
い範囲ではパイロット圧油の変化に対してスプールスト
ロークが大きく、ある圧力以上となるとスプールストロ
ークが小さくなるように設定したことを特徴とする落下
防止弁装置。
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