JP3487623B2 - 背圧弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明に係る背圧弁は、例えば
リモートコントロール機構付きのクレーン装置に組み込
んで、リモートコントロール機構用油圧シリンダを作動
させる為の油圧を立ち上がらせるのに利用する。 【０００２】 【従来の技術】リモートコントロール機構付きのクレー
ン装置の油圧回路は、図２に示す様に構成されている。
油タンク１から吸引され、油ポンプ２から給油管３に吐
出された油は、この給油管３の下流側部分に設けられ
た、本発明の対象となる背圧弁４の存在に基づいて圧力
上昇する。一般的には、この背圧弁４の存在に基づいて
上記給油管３内の油圧が、数十kgf/cm² 程度に迄上昇す
る（立ち上がる）。 【０００３】この様にして給油管３内で立ち上がった油
圧は、分岐管５内に送り込まれ、減圧弁６で１５kg/cm²
程度に迄減圧された後、フィルタ７を通過してから、電
磁弁８ａ〜８ｄ並びに電磁弁９ａ〜９ｄの切り換えに基
づき、リモートコントロール用の油圧シリンダ１０ａ〜
１０ｄに、適宜方向から送り込まれる。各油圧シリンダ
１０ａ〜１０ｄのロッド１１ａ〜１１ｄは、軸方向（図
２の左右方向）に亙る変位に基づき、切換弁１２ａ〜１
２ｄのスプールを駆動し、当該切換弁１２ａ〜１２ｄの
連通状態を切り換える。 【０００４】各切換弁１２ａ〜１２ｄと、クレーン装置
を構成する複数の油圧機器、即ち、ブーム伸縮用の油圧
シリンダ、ロープ巻き上げ用の油圧ポンプ、ブーム起伏
用の油圧シリンダ、ブーム旋回用の油圧ポンプ等のアク
チュエータ（何れも図示せず）とは、それぞれ油圧配管
１３ａ〜１３ｄ及び油圧配管１４ａ〜１４ｄにより接続
している。クレーン装置を作動させるべく、上記油圧機
器に圧油を送り込む際には、この油圧機器部分に存在す
る抵抗に基づき、当該油圧機器に通じる油圧配管１３ａ
〜１３ｄ（又は１４ａ〜１４ｄ）内の油圧、並びに前記
給油管３内の油圧が、１００〜２００kg/cm²程度に迄上
昇する。尚、給油管３内の油圧が過度に上昇する事は、
リリーフ弁２９により防止される。 【０００５】リモートコントロール機構付きのクレーン
装置の油圧回路は、上述の様に構成されるので、この油
圧回路に組み込まれる背圧弁４としては、次の様な機能
を有する必要がある。即ち、第一に、油圧機器が作動し
ていない場合でも、リモートコントロール用の油圧シリ
ンダ１０ａ〜１０ｄの作動を確保する為、比較的低圧
（数十kgf/cm² 程度）の油圧を立ち上がらせる事。第二
に、油圧機器の作動時には背圧弁４の存在による圧力損
失が出ない様にする事。 【０００６】この様な要求を満足すべく、従来から、図
３に示す様なパイロット弁付の背圧弁が使用されてい
る。この背圧弁４は、弁ケース１５の内部にシリンダ孔
１６を設けている。このシリンダ孔１６の一端部（図３
の上端部）には、圧油源である前記油ポンプ２（図２）
の吐出口に通じる、給油ポート１７を設けている。又、
上記シリンダ孔１６の他端部（図３の下端部）には、前
記油タンク１（図２）に通じる排油ポート１８を設けて
いる。 【０００７】一方、上記シリンダ孔１６の中間部には、
前記各切換弁１２ａ〜１２ｄを介して前記高圧の油を使
用する油圧機器に通じる、第一供給ポート１９を設けて
いる。又、上記シリンダ孔１６の中間部内周面で、上記
第一供給ポート１９と前記給油ポート１７との間部分に
は、弁座２０を設けている。そして、この弁座２０と上
記給油ポート１７との間に、前記リモートコントロール
用の油圧シリンダ１０ａ〜１０ｄに通じる、第二供給ポ
ート２１を設けている。 【０００８】又、上記シリンダ孔１６の内側には有底円
筒状のスプール２２を、上記弁座２０にその底部２３を
対向させた状態で、油密に且つこのシリンダ孔１６の軸
方向（図３の上下方向）に亙る変位を自在として設けて
いる。又、上記スプール２２と、後述するパイロット弁
２４のハウジング２５との間には、圧縮ばね２６を設け
ている。そして、この圧縮ばね２６の弾力に基づき、上
記スプール２２の底部２３を、上記弁座２０に向け弾性
的に押圧して、背圧弁４を構成している。上記スプール
２２の底部２３には、第一の絞り孔２７を形成してい
る。前記給油ポート１７部分の圧力が上昇すると、この
第一の絞り孔２７を通じて、スプール２２の下側に存在
する空間３２内の圧力が緩徐に上昇する。 【０００９】更に、上記スプール２２と前記排油ポート
１８との間には、パイロット弁２４を設けている。この
パイロット弁２４は、前記第一の供給ポート１９部分の
圧力が背圧弁４の設定圧に満たない場合には前記給油ポ
ート１７部分の圧力を設定圧に保ち、第一の供給ポート
１９の圧力が背圧弁４の設定圧以上になった場合には、
背圧弁４を通過する油の流れに圧力損失を与えない役目
を果たす。この様な背圧弁４は、前記シリンダ孔１６の
他端部で上記スプール２２と前記排油ポート１８との間
部分に油密に嵌装された、ハウジング２５の内側に設け
られている。このハウジング２５の基端面は、前記シリ
ンダ孔１６の下端開口部に螺着した螺子蓋３３の上面に
突き当たって、このシリンダ孔１６からの抜け止めを図
られている。 【００１０】上記ハウジング２５の先端部で、上記スプ
ール２２の底部２３と対向する部分には、第二の絞り孔
２８を設けている。上記ハウジング２５の内周面で、こ
の第二の絞り孔２８と上記排油ポート１８との間部分に
は、弁座３０を形成し、この弁座３０に対向させて弁体
３１を設けている。この弁体３１の下面と上記螺子蓋３
３の上面との間には圧縮ばね３４を設け、この弁体３１
を上記弁座３０に向け弾性的に押圧している。 【００１１】上述の様に構成される背圧弁４の作用は、
次の通りである。油ポンプ２の停止時には、給油ポート
１７部分に油圧が存在しない。従って、この給油ポート
１７部分と、第一の絞り孔２７、空間３２、第二の絞り
孔２８を通じて連通した、前記ハウジング２５の先端部
内側に存在する空間３５内にも、油圧が存在しない。こ
の結果、前記弁体３１は圧縮ばね３４に押されて、前記
弁座３０に当接したままの状態となり、上記給油ポート
１７と排油ポート１８との連通が断たれた状態となる。 【００１２】この状態から油ポンプ２を運転し始める
と、上記給油ポート１７部分の油圧が立ち上がる。そし
てこの油圧が、第一の絞り孔２７、空間３２、第二の絞
り孔２８を通じて、上記空間３５内に導入される。そし
て、この空間３５内の油圧が、前記各油圧シリンダ１０
ａ〜１０ｄを作動させる為に十分な圧力（数十ｋｇｆ／
ｃｍ^２程度）に達すると、上記弁体３１が圧縮ばね３４
の弾力に抗して弁座３０から離れる。この結果、上記給
油ポート１７と排油ポート１８とが、第一の絞り孔２
７、空間３２、第二の絞り孔２８、空間３５、上記ハウ
ジング２５の基端部に形成した通孔３６を介して連通す
る。 【００１３】但し、油ポンプ２から給油ポート１７部分
に送り込まれる油の量は、第一、第二の絞り孔２７、２
８を通じて排油ポート１８に送られる油の量に比べて遥
かに多い為、そのまま油ポンプ２の運転を継続すると、
上記給油ポート１７部分の圧力が更に上昇する。この結
果、前記スプール２２が、前記圧縮ばね２６の弾力に抗
して前記弁座２０から離れ、上記給油ポート１７と前記
第一供給ポート１９とが連通する。 【００１４】この様に上記給油ポート１７と前記第一供
給ポート１９とが連通した状態で、何れの油圧機器（前
記ブーム伸縮用の油圧シリンダ、ロープ巻き上げ用の油
圧ポンプ、ブーム起伏用の油圧シリンダ、ブーム旋回用
の油圧モータ等）も使用されていなければ、上記第一供
給ポート１９の下流側に抵抗が存在しない状態となり、
この第一供給ポート１９部分の油圧がそれ以上上昇する
事はない。従って、上記油ポンプ２の駆動トルクが徒に
上昇する事はない。 【００１５】この状態で上記スプール２２は、上記弁座
２０から少しだけ離れた状態となる。そして、上記第
一、第二の絞り孔２７、２８には、上記給油ポート１７
から排油ポート１８に向けて油が流れ続ける。 【００１６】何れかの油圧機器を使用すべく前記切換弁
１２ａ〜１２ｄの何れかを切り換えると、上記第一供給
ポート１９の下流側に抵抗が存在する状態となり、上記
給油ポート１７部分の油圧が更に上昇する。そして、油
ポンプ２の吐出圧力が背圧弁４の設定圧を遥かに越えた
場合には、弁体３１の変位量が多くなり、第一の絞り孔
２７を通過する流量の増大と共に圧力損失が増大する。
この結果、このスプール２２が圧縮ばね２６の弾力に抗
して大きく変位し、給油ポート１７と第一供給ポート１
９との間の流路面積を広げ、上記油圧機器に対して十分
量の圧油を送る。 【００１７】 【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の様に
構成され作用する従来の背圧弁の場合、次に述べる様な
不都合を生じる。即ち、油圧機器の使用時、スプール２
２を圧縮ばね２６の弾力に抗して大きく変位させ、給油
ポート１７と第一供給ポート１９との間の流路面積を広
げて、上記油圧機器に対して十分量の圧油を送る状態で
も、給油ポート１７から排油ポート１８へは、第一、第
二の絞り孔２７、２８を通じて圧油が送られる。そして
この圧油は、何の仕事もする事なく、そのまま油タンク
１に戻される。 【００１８】この様に、何の仕事もする事なく油タンク
１に戻される圧油の分、即ちパイロット流量分だけ、上
記油圧機器に送られる圧油の量が少なくなり、この油圧
機器の作動速度を低下させる原因となる。 【００１９】この様に、油圧機器の使用時、無駄に消費
される圧油の量を少なくする為には、第一、第二の絞り
孔２７、２８の内の一方又は双方の流路面積を狭くすれ
ば良いが、単に流路面積を狭くしただけでは、油圧機器
の不使用時に上記各絞り孔２７、２８を通じて流れる圧
油の量が少なくなり過ぎて、上記スプール２２及び弁体
３１の姿勢を安定させる事が難しくなり、これら各部材
２２、３１が振動して、背圧弁４部分で異音が発生し易
くなる。 【００２０】本発明の背圧弁は、上述の様な不都合を解
消すべく考えられたもので、油圧機器の不使用時には上
記パイロット流量を十分に確保し、油圧機器の使用時に
はこのパイロット流量を制限する構造を得る事により、
油圧機器の作動速度が低下する事の防止を図るものであ
る。 【００２１】 【課題を解決するための手段】本発明の背圧弁は、前述
した従来の背圧弁と同様に、弁ケースと、この弁ケース
の内部に設けられたシリンダ孔と、このシリンダ孔の一
端部に設けられ、油タンクから吸引した油を加圧して吐
出する油圧源に通じる給油ポートと、上記シリンダ孔の
他端部に設けられ、上記油タンクに通じる排油ポート
と、上記シリンダ孔の中間部に設けられ、比較的高圧の
油圧を使用する高油圧機器に通じる第一供給ポートと、
上記シリンダ孔の中間部内周面で、上記第一供給ポート
と給油ポートとの間部分に設けられた弁座と、この弁座
と上記給油ポートとの間に設けられ、比較的低圧の油圧
を使用する低油圧機器に通じる第二供給ポートと、上記
弁座にその底部を対向させた状態で上記シリンダ孔の内
側に、油密に且つこのシリンダ孔の軸方向に亙る変位自
在に設けられた、有底筒状のスプールと、このスプール
の底部を上記弁座に向け押圧するばねと、上記スプール
の底部に設けられた第一の絞り孔と、上記スプールと排
油ポートとの間に設けられた第二の絞り孔を含む流路を
有し、上記第二供給ポート部分の油圧が上記低油圧機器
を作動させる為に十分なものとなった場合に上記流路を
開いて、上記給油ポートと排油ポートとを連通させるパ
イロット弁とを備えている。 【００２２】特に、本発明の背圧弁に於いては、上記ス
プールの一部で上記第二の絞り孔の端部開口に対向する
部分に支持された、プラグを備えている。このプラグの
内部には、上記第一の絞り孔と上記スプールの内側とに
十分な面積で連通する第二の流路が設けられている。そ
して、上記スプールが上記ばねの弾力に抗して大きく変
位した場合に、このプラグの一部が上記第二の絞り孔の
端部開口に当接して、この第二の絞り孔を通じて流れる
圧油の流量を制限する事を特徴としている。 【００２３】 【作用】上述の様に構成される本発明の背圧弁の作用
は、次の通りである。先ず、高油圧機器の不使用時に
は、給油ポート部分に存在する油圧は比較的低圧であ
り、スプールの変位量は限られたものとなる。従って、
プラグが第二の絞り孔の端部開口に突き当たる事はな
く、この第二の絞り孔を通じて流れる圧油の流量が、第
一、第二の絞り孔による制限以上に制限される事はな
い。 【００２４】次に、高油圧機器の使用時には、上記給油
ポート部分に存在する油圧が高くなり、上記スプールは
ばねの弾力に抗して大きく変位する。この変位により、
スプールに支持されたプラグの一部が上記第二の絞り孔
の端部開口に当接して、この第二の絞り孔を通じて流れ
る圧油の流量を制限する。この結果、高圧機器の使用時
に、何らの仕事も行なわずに油タンクに戻される圧油の
量を少なくする（更にはなくす）事が出来る。 【００２５】 【実施例】図１は本発明の実施例を示している。尚、本
発明の背圧弁４ａは、スプール２２の内側にプラグ３７
を設ける事により、油圧機器の不使用時には前記パイロ
ット流量を十分に確保し、油圧機器の使用時にはこのパ
イロット流量を制限する構造に特徴があり、その他の部
分の構成及び作用は、前記図３で説明した従来構造と同
様である。よって、前記従来構造と同等部分には同一符
号を付して重複する説明を省略し、以下、本発明の特徴
部分に就いて説明する。 【００２６】下方が開口した有底円筒状のスプール２２
の内側には、上方が開口した有底円筒状のプラグ３７を
挿入している。このプラグ３７の上端部外周縁には、鍔
部３８を形成している。そして、この鍔部３８の下面
と、パイロット弁２４を構成するハウジング２５の上面
との間に、圧縮ばね２６を設けている。この圧縮ばね２
６は、上記スプール２２に対し弁座２０に向かう弾力を
付与すると同時に、上記プラグ３７をスプール２２の底
部２３下面に押し付けておく役目を果たす。 【００２７】上記プラグ３７の側壁部には、このプラグ
３７の内外周を連通させる通孔３９、３９を穿設して、
第一の絞り孔２７から第二の絞り孔２８に向けて圧油を
送る為の、第二の流路を形成している。この通孔３９、
３９は、十分に大きな流路面積を有する。又、上記プラ
グ３７の上端開口部により、上記底部２３の中央部に形
成した第一の絞り孔２７の下端開口部を囲んでいる。 【００２８】又、上記プラグ３７の底部４０の中央部に
は、第三の絞り孔４１を形成している。この第三の絞り
孔４１の流路面積は、上記第一、第二の絞り孔２７、２
８の流路面積よりも十分に小さい。更に、上記プラグ３
７の下端面４３、並びに前記ハウジング２５の上端面４
２は、それぞれの軸に対し直角な平滑面としている。
又、必要に応じて、何れかの面４３、４２にゴム板等の
シール材を添着する。勿論、シール材の一部で第三の絞
り孔４１部分には、孔をあける。従って、前記給油ポー
ト１７部分の圧力が上昇し、上記スプール２２が前記圧
縮ばねの２６弾力に抗して変位した場合には、上記下端
面４３と上端面４２とは互いに密接し、スプール２２の
下側に存在する空間３２と上記第二の絞り孔２８との連
通を断つ。この状態で、上記第一の絞り孔２７と第二の
絞り孔２８とは、上記第三の絞り孔４１を通じてのみ、
互いに連通する。 【００２９】上述の様に構成される本発明の背圧弁の作
用は、次の通りである。先ず、高油圧機器の不使用時に
は、第一供給ポート１９の下流側には抵抗が存在しない
為、給油ポート１７部分で油圧が立ち上がる事はなく、
この給油ポート１７部分に存在する油圧は比較的低圧と
なる。この状態で上記スプール２２は、圧縮ばね２６の
弾力に抗して、図１の下方に向け少しだけ変位する。従
ってこの状態では、プラグ３７の下端面４３とハウジン
グ２５の上端面４２とが当接する事はない。 【００３０】上記両端面４３、４２同士が当接しない状
態では、スリーブ２２に形成した第一の絞り孔２７とハ
ウジング２５に形成した第二の絞り孔２８とは、通孔３
９、３９及び空間３２を介して互いに連通する。これら
通孔３９、３９及び空間３２の流路面積は十分に広い
為、上記第二の絞り孔２８を通じて流れる圧油の流量
が、第一、第二の絞り孔２７、２８による制限以上に制
限される事はない。 【００３１】次に、高油圧機器の使用時には、上記第一
供給ポート１９の下流側に抵抗が存在する状態となり、
給油ポート１７部分で油圧が立ち上がって、この給油ポ
ート１７部分に存在する油圧が高くなる。この結果上記
スプール２２は、圧縮ばね２６の弾力に抗して、図１の
下方に向け大きく変位し、上記下端面４３と上端面４２
とを当接させる。又、この状態では、第二、第三の絞り
孔２８、４１同士が直列に接続される。 【００３２】この様に両端面４３、４２同士が互いに密
接した状態では、前述の様に、スプール２２の下側に存
在する空間３２と上記第二の絞り孔２８との連通が断た
れ、上記第一の絞り孔２７と第二の絞り孔２８とは、上
記第三の絞り孔４１を通じてのみ、互いに連通する。こ
の第三の絞り孔４１の流路面積は、上記第一、第二の絞
り孔２７、２８の流路面積よりも十分に小さいので、上
記第二の絞り孔２８を通じて流れる圧油の流量が、この
第二の絞り孔２８の流路面積に対応した量よりも更に制
限される。この結果、高油圧機器の使用時に何らの仕事
も行なわずに油タンク１（図２）に戻される圧油の量、
即ちパイロット流量を少なく出来る。 【００３３】尚、高油圧機器の使用時には、上記スプー
ル２２はハウジング２５に向け強く押し付けられる。従
って、上記第三の絞り孔４１を省略し、高油圧機器の使
用時には、第一の絞り孔２７から第二の絞り孔２８に向
けて、全く圧油が送られない様に構成する事も出来る。 【００３４】 【発明の効果】本発明の背圧弁は、以上に述べた通り構
成され作用するが、高油圧機器の使用時に於けるパイロ
ット流量を制限出来て、高油圧機器に送る圧油の量をそ
の分だけ多く出来るので、圧油吐出用の油ポンプを大型
化する事なく、この高油圧機器の作動速度を高める事が
可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例を示す断面図。 【図２】背圧弁を組み込んだ油圧回路を示す配管図。 【図３】従来構造を示す断面図。 【符号の説明】 １ 油タンク ２ 油ポンプ ３ 給油管 ４、４ａ 背圧弁 ５ 分岐管 ６ 減圧弁 ７ フィルタ ８ａ〜８ｄ、９ａ〜９ｄ 電磁弁 １０ａ〜１０ｄ 油圧シリンダ １１ａ〜１１ｄ ロッド １２ａ〜１２ｄ 切換弁 １３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｄ 油圧配管 １５ 弁ケース １６ シリンダ孔 １７ 給油ポート １８ 排油ポート １９ 第一供給ポート ２０ 弁座 ２１ 第二供給ポート ２２ スプール ２３ 底部 ２４ パイロット弁 ２５ ハウジング ２６ 圧縮ばね ２７ 第一の絞り孔 ２８ 第二の絞り孔 ２９ リリーフ弁 ３０ 弁座 ３１ 弁体 ３２ 空間 ３３ 螺子蓋 ３４ 圧縮ばね ３５ 空間 ３６ 通孔 ３７ プラグ ３８ 鍔部 ３９ 通孔 ４０ 底部 ４１ 第三の絞り孔 ４２ 上端面 ４３ 下端面

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 弁ケースと、この弁ケースの内部に設け
   られたシリンダ孔と、このシリンダ孔の一端部に設けら
   れ、油タンクから吸引した油を加圧して吐出する油圧源
   に通じる給油ポートと、上記シリンダ孔の他端部に設け
   られ、上記油タンクに通じる排油ポートと、上記シリン
   ダ孔の中間部に設けられ、比較的高圧の油圧を使用する
   高油圧機器に通じる第一供給ポートと、上記シリンダ孔
   の中間部内周面で、上記第一供給ポートと給油ポートと
   の間部分に設けられた弁座と、この弁座と上記給油ポー
   トとの間に設けられ、比較的低圧の油圧を使用する低油
   圧機器に通じる第二供給ポートと、上記弁座にその底部
   を対向させた状態で上記シリンダ孔の内側に、油密に且
   つこのシリンダ孔の軸方向に亙る変位自在に設けられ
   た、有底筒状のスプールと、このスプールの底部を上記
   弁座に向け押圧するばねと、上記スプールの底部に設け
   られた第一の絞り孔と、上記スプールと排油ポートとの
   間に設けられた第二の絞り孔を含む流路を有し、上記第
   二供給ポート部分の油圧が上記低油圧機器を作動させる
   為に十分なものとなった場合に上記流路を開いて、上記
   給油ポートと排油ポートとを連通させるパイロット弁と
   を備えた背圧弁に於いて、上記スプールの一部で上記第
   二の絞り孔の端部開口に対向する部分に支持されたプラ
   グを備え、このプラグの内部には、上記第一の絞り孔と
   上記スプールの内側とに十分な面積で連通する第二の流
   路が設けられており、上記スプールが上記ばねの弾力に
   抗して大きく変位した場合に、このプラグの一部が上記
   第二の絞り孔の端部開口に当接して、この第二の絞り孔
   を通じて流れる圧油の流量を制限する事を特徴とする背
   圧弁。