JP3474231B2 - カウンタフロー制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、油圧アクチュエータの
カウンタフロー時の流量を制御するカウンタフロー制御
弁に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、油圧シリンダ等の油圧アクチュ
エータのカウンタフロー時の流量を制御する弁としてカ
ウンタバランス弁が使用される。図７及び図８に示すよ
うに、従来のカウンタバランス弁８は、油圧アクチュエ
ータ８０に接続されるサービスポートＡと切換弁８１側
に接続されるバルブポートＶとパイロット管路８２に接
続されるパイロットポートＰが設けられた弁箱８３内
に、逆止め弁８４を内蔵した弁体８５が嵌装されてお
り、パイロット圧が発生したとき弁体８５が弁ばね８６
に抗して移動し、サービスポートＡとバルブポートＶと
の間の油路を連通させカウンタフローを生ずる。そこ
で、弁体８５がパイロット圧に比例して移動し、制御絞
りの開口面積が弁体８５の移動量に比例して増加するよ
うに構成することにより、パイロット圧でカウンタフロ
ー時の流量を制御している。 【０００３】ところが、パイロットポートＰに発生する
パイロット圧が低く不安定な場合、弁体８５の位置が安
定せず制御絞りの開口面積が変化するので、サービスポ
ートＡの背圧が変動し弁体８５の押力にも変化を与えて
ハンチングが発生する。このようなパイロット圧の変動
を抑制しハンチングの発生を防止するため、カウンタバ
ランス弁では、パイロットポートＰにオリフィス８７を
設け、パイロット圧に対する応答性を抑えるようにして
いる。 【０００４】しかし、オリフィス８７は目詰まり等の問
題を生じ、径を小さくするには限界があるため、ばね室
にもオリフィスを設けてパイロット圧に対する応答性を
抑えるようにしたもの（実公昭６１−２８５２５号）
や、サービスポートの圧力変動に対する影響を防止する
ようにしたもの（実願平５−４２１７４号）が提案され
ている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
カウンタバランス弁でも、パイロット圧の変動による開
口面積の変化を十分抑制することができず、パイロット
圧が低く極めて不安定な場合にはハンチングを完全に防
止することができなかった。本発明は、カウンタバラン
ス弁における上記問題を解決するものであって、カウン
タフロー時にパイロット圧が低く且つ極めて不安定な状
態でもハンチングを防止することができるカウンタフロ
ー制御弁を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、油圧アクチュ
エータに接続されるサービスポートと切換弁側に接続さ
れるバルブポートとパイロット管路に接続されるパイロ
ットポートとを備えた弁箱内に、バルブポートとサービ
スポートとを接続する正油路と逆油路とを並列に設け、
正油路にはバルブポートからサービスポートへの流れを
許容しサービスポートからバルブポートへの流れを阻止
する逆止め弁を介設すると共に、逆油路には、常時は弁
ばねで弁座側へ弾圧されて逆油路を遮断するチェックス
プールと、パイロット圧が生じたとき前記チェックスプ
ールを弁ばねに抗して移動させ逆油路を連通させるメイ
ンスプールとを設けたカウンタフロー制御弁において、
メインスプールに、常に後端部が逆油路のバルブポート
側に開口する油孔と、油孔の前端部にメインスプールの
移動方向に所定距離互いに離隔して配置され、パイロッ
ト圧が生じたときメインスプールの移動に伴って順次逆
油路のサービスポート側に開口して逆油路を連通させ段
階的に開口面積を増加させる複数の制御絞り孔とを設け
て上記課題を解決している。 【０００７】 【作用】パイロット圧が発生したとき、メインスプール
は弁ばねに抗してチェックスプールを押しながら移動す
る。すると、先ずチェックスプールが弁座から離れ、次
に最初の制御絞り孔が開口して、逆油路が連通しカウン
タフローを生ずる。メインスプールの移動距離の増加に
伴って順次制御絞り孔が開口してゆくので段階的に開口
面積が増加しカウンタフローの流量が増加する。 【０００８】各制御絞り孔は、メインスプールの移動方
向に所定距離互いに離隔して配置されているので、１つ
の制御絞り孔が開口してから次の制御絞り孔が開口する
までの間には、開口面積が変化せずカウンタフローの流
量が変化しない領域（以下不変域という）が存在する。
従って、この不変域ではパイロット圧力の変動によりメ
インスプールの位置変動を生じてもカウンタフローの流
量は変化せずハンチングは生じない。仮に制御絞り孔が
開口する位置でパイロット圧力の変動によるメインスプ
ールの位置変動を生じ、ハンチングが発生しても、メイ
ンスプールが不変域に移動すればハンチングは抑止され
る。 【０００９】 【実施例】図１は、本発明の一実施例であるカウンタフ
ロー制御弁の縦断面図、図２は本発明のカウンタフロー
制御弁を用いたさく孔ジャンボのブームの側面図、図３
は本発明のカウンタフロー制御弁で制御されるブームリ
フトシリンダの油圧回路図である。 【００１０】ここで、さく孔ジャンボのブームＢは、ブ
ーム本体１０の先端にチルトボデイ１１が枢着されてお
り、このチルトボデイ１１にスイングボデイ１２が枢着
されている。スイングボデイ１２にはガイドロータリ１
３が設けられており、このガイドロータリ１３に枢着さ
れたガイドマウンチング１４で、油圧ドリフタ１５を搭
載したガイドシェル１６を支持している。ブーム本体１
０には、ブームペデスタル１７との間にブームリフトシ
リンダ１８が取付けられており、また、ブーム本体１０
とチルトボデイ１１との間にはガイドチルトシリンダ１
９が取付けられていて、ブームリフトシリンダ１８の伸
縮によりブーム本体１０が起伏し、ガイドチルトシリン
ダ１９の伸縮によりガイドシェル１６が前後に傾動す
る。 【００１１】ブームリフトシリンダ１８のヘッド側油室
１８Ｈは作動管路２０でブームリフト操作弁２１に接続
されており、ブームリフトシリンダ１８のロッド側油室
１８Ｒは同調管路２２でガイドチルトシリンダ１９のヘ
ッド側油室１９Ｈに接続され、ガイドチルトシリンダ１
９のロッド側油室１９Ｒは同調管路２３でブームリフト
操作弁２１に接続されている。ブームリフト操作弁２１
は３位置の切換弁であり、その切換操作によりブームリ
フトシリンダ１８を伸縮させるが、このとき同調管路２
２、２３でガイドチルトシリンダ１９にも圧油が送られ
るので、ガイドチルトシリンダ１９も同調して伸縮す
る。従って、ブーム本体１０の起伏動作に同調してガイ
ドドシェル１６が前後傾動動作するので、ブーム本体１
０の起伏の際にガイドドシェル１６は平行状態に保持さ
れる。 【００１２】なお、ガイドチルトシリンダ１９のヘッド
側油室１９Ｈとロッド側油室１９Ｒは、その作動管路２
４、２５でガイドチルト操作弁２６に接続されており、
このガイドチルト操作弁２６の切換操作により、ガイド
シェル１６の前後傾動動作のみを独立して行うことがで
きる。このとき、ブームリフトシリンダ１８が作動しな
いよう、同調管路２２、２３にはパイロットチェック弁
２７、２８が設けられている。 【００１３】ブーム本体１０の伏動作を行う場合、圧油
はブームリフト操作弁２１からガイドチルトシリンダ１
９のロッド側油室１９Ｒに入ってガイドチルトシリンダ
１９を縮小させ、ガイドチルトシリンダ１９のヘッド側
油室１９Ｈから流出した作動油がブームリフトシリンダ
１８のロッド側油室１８Ｒに入ってブームリフトシリン
ダ１８を縮小させる。さく孔ジャンボのブームＢは、長
いブーム本体１０の先端で重量の大きい油圧ドリフタ１
５を搭載したガイドシェル１６を支持しており、ブーム
リフトシリンダ１８が急激に縮小するのは危険であるた
め、作動管路２０の途中にカウンタバランス弁を設けて
ブームリフトシリンダ１８のヘッド側油室１８Ｈからブ
ームリフト操作弁２１へのカウンタフローの流量を制御
する必要がある。しかし、ブーム本体１０の伏動作はガ
イドチルトシリンダ１９の支持圧力に大きな変動を与え
るため、同調管路２２の油圧は変動が激しく、この変動
の大きい同調管路２２からのパイロット圧で制御される
カウンタバランス弁はしばしばハンチングを生ずる。 【００１４】そこで、作動管路２０の途中には、カウン
タフロー制御弁１が設けられている。このカウンタフロ
ー制御弁１には、ブームリフトシリンダ１８のヘッド側
油室１８Ｈに接続されるサービスポートＡと、ブームリ
フト操作弁２１側に接続されるバルブポートＶと、同調
管路２２から分岐したパイロット管路２９に接続される
パイロットポートＰとを備えた弁箱２内に、バルブポー
トＶとサービスポートＡとを接続する正油路３と逆油路
４とが並列に設けられている。正油路３の途中には、バ
ルブポートＶからサービスポートＡへの流れを許容しサ
ービスポートＡからバルブポートＶへの流れを阻止する
公知の逆止め弁５が介設されている。 【００１５】逆油路４の途中には、弁座６１を備えたケ
ース６２が嵌着されており、このケース６２には、弁箱
２に螺着されたキャップ６３に装着された弁ばね６４で
常時は弁座６１側へ弾圧されて逆油路４を遮断するチェ
ックスプール６が摺動可能に挿着されている。また、こ
のケース６２には、チェックスプール６より小径のメイ
ンスプール７が摺動可能に挿着されている。 【００１６】メインスプール７はその軸心部に前端（図
上左端）が閉じ後端部が開口する油孔７１が穿設されて
おり、油孔７１から外周に貫通する複数の制御絞り孔７
２が前方から移動方向に所定距離互いに離隔して配置さ
れている。メインスプール７の後部（図上右部）は大径
のピストン７３となっており、このピストン７３の後部
油室７４は、オリフィス７５を備えたパイロットチェッ
クスプール７６を介してパイロットポートＰに接続され
ている。 【００１７】ブーム本体１０の伏操作によりパイロット
圧が発生すると、作動油はパイロットポートＰからパイ
ロットチェックスプール７６のオリフィス７５を通って
ピストン７３の後部油室７４に入り、ピストン７３はゆ
っくり前進してメインスプール７がチェックスプール６
に衝接し、弁ばね６４に抗してチェックスプール６を押
しながら移動する。 【００１８】すると、先ずチェックスプール６が弁座６
１から離れるが、メインスプール７は小径でケース６２
の内径との間のクリアランスは極めて少なく、このとき
作動油は殆ど流れない。メインスプール７が更に前進す
ると、図４に示すように、最初の制御絞り孔７２がサー
ビスポートＡ側に開口して、逆油路４が連通しカウンタ
フローを生ずる。最初の制御絞り孔７２が全開となるま
では、カウンタフローの流量は徐々に増加し、制御絞り
孔７２が全開となった後はメインスプール７が更に前進
しても、次の制御絞り孔７２が開口するまではカウンタ
フローの流量が増加しない不変域となる。その後はメイ
ンスプール７の移動距離の増加に伴って順次制御絞り孔
７２が開口してゆくので段階的に開口面積が増加しカウ
ンタフローの流量が増加する。図５に示すようにピスト
ン７３がストロークエンドまで前進すると、全ての制御
絞り孔７２が開き、カウンタフローの流量は最大とな
る。制御絞り孔７２の個数、開口面積、離隔距離等は、
制御対象に合わせて適宜選択することができる。 【００１９】図６はメインスプール７の移動距離と制御
絞り孔７２の開口面積との関係（線Ｃ）を、従来のカウ
ンタバランス弁８の弁体８５の移動距離と開口面積との
関係（線Ｄ）と比較して示すグラフである。このグラフ
から明らかなように、このカウンタフロー制御弁１は、
メインスプール７の移動距離に対する制御絞り孔７２の
開口面積の変化が従来のカウンタバランス弁８に比べて
極めて小さく、正確なカウンタフローの流量の制御が可
能となる。 【００２０】各制御絞り孔７２は、メインスプール７の
移動方向に所定距離互いに離隔して配置されているの
で、１つの制御絞り孔７２が開口してから次の制御絞り
孔７２が開口するまでの間には、開口面積が変化せずカ
ウンタフローの流量が変化しない不変域Ｉが存在する。
従って、この不変域Ｉではパイロット圧力の変動により
メインスプール７の位置変動を生じてもカウンタフロー
の流量は変化せずハンチングは生じない。仮に制御絞り
が開口する位置でパイロット圧力の変動によるメインス
プールの位置変動を生じ、ハンチングが発生しても、メ
インスプールが不変域に移動すればハンチングは抑止さ
れる。 【００２１】また、パイロットチェックスプール７６を
設けているので、ビストン７３の前進と後退の移動速度
が異なり、オイルホースの伸縮に起因するような一般的
なパイロット圧力のサインカーブ的変動との共振も防止
される。 【００２２】 【発明の効果】以上説明したように、本発明のカウンタ
フロー制御弁は、カウンタフロー時にパイロット圧が低
く且つ極めて不安定な状態でもハンチングを防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例であるカウンタフロー制御弁
の縦断面図である。 【図２】カウンタフロー制御弁を用いたさく孔ジャンボ
のブームの側面図である。 【図３】カウンタフロー制御弁を設けたブームリフトシ
リンダの油圧回路図である。 【図４】メインスプールの作動の説明図である。 【図５】メインスプールの作動の説明図である。 【図６】メインスプールの移動距離と制御絞り孔の開口
面積との関係を示すグラフである。 【図７】従来のカウンタバランス弁の縦断面図である。 【図８】従来のカウンタバランス弁の回路図である。 【符号の説明】 １ カウンタフロー制御弁 ２ 弁箱 ３ 正油路 ４ 逆油路 ５ 逆止め弁 ６ チェックスプール ７ メインスプール １０ ブーム本体 １１ チルトボデイ １５ 油圧ドリフタ １６ ガイドシェル １８ ブームリフトシリンダ １９ ガイドチルトシリンダ ２０ 作動管路 ２１ ブームリフト操作弁 ２２ 同調管路 ２３ 同調管路 ２９ パイロット管路 ６１ 弁座 ６４ 弁ばね ７２ 制御絞り孔 Ａ サービスポート Ｂ ブーム Ｉ 不変域 Ｐ パイロットポート Ｖ バルブポート

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 油圧アクチュエータに接続されるサービ
   スポートと切換弁側に接続されるバルブポートとパイロ
   ット管路に接続されるパイロットポートとを備えた弁箱
   内に、バルブポートとサービスポートとを接続する正油
   路と逆油路とを並列に設け、正油路にはバルブポートか
   らサービスポートへの流れを許容しサービスポートから
   バルブポートへの流れを阻止する逆止め弁を介設すると
   共に、逆油路には、常時は弁ばねで弁座側へ弾圧されて
   逆油路を遮断するチェックスプールと、パイロット圧が
   生じたとき前記チェックスプールを弁ばねに抗して移動
   させ逆油路を連通させるメインスプールとを設けたカウ
   ンタフロー制御弁であって、メインスプールに、常に後
   端部が逆油路のバルブポート側に開口する油孔と、油孔
   の前端部にメインスプールの移動方向に所定距離互いに
   離隔して配置され、パイロット圧が生じたときメインス
   プールの移動に伴って順次逆油路のサービスポート側に
   開口して逆油路を連通させ段階的に開口面積を増加させ
   る複数の制御絞り孔とを設けたことを特徴とするカウン
   タフロー制御弁。