JP3549124B2 - カウンタバランス弁 - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は建設機械の走行装置等に使用される油圧モータの駆動油圧回路に設けられるカウンタバランス弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧モータの駆動油圧回路としては例えば図１に示すものが知られている。
すなわち、油圧ポンプ１の吐出路１ａを操作弁２で第１、第２主回路３，４に接続制御し、その第１、第２主回路３、４を油圧モータ５の第１、第２ポート６１ 、６２ に接続し、第１、第２主回路３、４間にカウンタバランス弁７を設け、操作弁２を中立位置Ｎとすると第１、第２主回路３，４の逆止弁８より油圧モータ５側をカウンタバランス弁７の中立位置Ｎで遮断して油圧モータ５が外力で回転しないようにし、操作弁２を第１、又は第２位置ａ，ｂとすると第１又は第２主回路３，４の高圧油でカウンタバランス弁７が第１又は第２位置Ａ，Ｂに切換わり、第２又は第１主回路４，３をカウンタバランス弁７を経てタンク９に接続するようにしてある。
【０００３】
かかる駆動油圧回路に用いられるカウンタバランス弁７は第１、第２主回路３，４の高圧油で第１・第２位置Ａ，Ｂに切換り、その高圧油がなくなると中立位置Ｎに復帰するものである。
他方、油圧モータ５を停止する時には油圧モータ５が外部負荷によって回転されてポンプ作用する。
【０００４】
このために、操作弁２を中立位置Ｎとして、油圧モータ５を停止する際に、カウンタバランス弁７が中立位置Ｎとなると逆止弁８よりも下流側の第１、第２主回路３，４の一方が高圧となって停止時のショックが大となる。
この停止時のショックを低減するにはカウンタバランス弁７が第１・第２位置Ａ，Ｂから中立位置Ｎに復帰する速度を遅くして、第１・第２主回路３，４内の圧油をカウンタバランス弁７で絞ってタンク９に流出するようにすれば良い。
例えば、カウンタバランス弁７と第１・第２主回路３，４を接続する回路１０，１０に絞り１１，１１を設け、この絞り１１の絞りを小としてカウンタバランス弁７が第１・第２位置より中立位置Ｎに復帰する速度を遅くすれば良い。
【０００５】
しかしながら、このようにするとカウンタバランス弁７が中立位置Ｎに復帰する時間が遅くなって、キャビテーションを発生したり、油圧モータの停止時間が長くなってしまう。
【０００６】
このことを解消するカウンタバランス弁としては、例えば実開平４−１３８１０３号公報に示すものが知られている。
つまり図２に示すように弁本体２０の弁孔２１に、第１・第２ポンプ側ポート２２，２３と第１、第２モータ側ポート２４，２５を連通・遮断するスプール２６を左右摺動自在に設け、このスプール２６を各ポートを遮断する中立位置に左右のバネ２７，２７で保持し、左受圧室２８内の圧油で第２ポンプ側ポート２３と第２モータ側ポート２５を連通する第１の走行位置に移動し、右受圧室２９内の圧油で第１ポンプ側ポート２２と第１モータ側ポート２４を連通する第２の走行位置に移動する構成とする。
【０００７】
前記スプール２６の左右に軸孔３０をそれぞれ形成し、この軸孔３０を第１小径孔３３で前記スプール２６における左右小径部３４，３５にそれぞれ開口し、前記各軸孔３０に外向きのフランジ３９を有するピストン３１をそれぞれ嵌挿して、そのフランジ３９とプラグ４０との間にバネ２７を設けてフランジ３９によってスプール２６を中立位置に保持し、前記ピストン３１に油孔３６と、この油孔３６を左右受圧室２８，２９に開口する第２小径孔３７と、油孔３６を外周面に開口する孔３８をそれぞれ形成してある。
【０００８】
前記スプール２６が図２に示す中立位置の時には孔３８が軸孔３０で閉塞され、スプール２６が中立位置から左右に所定ストロークｌ２ 摺動した中間位置の時には孔３８が軸孔３０で閉塞され、スプール２６がさらに左右に所定ストロークｌ１ 摺動した走行位置の時には孔３８が左右受圧室２８，２９に開口し、かつ第１又は第２ポンプ側ポート２２，２３と第１又は第２モータ側ポート２４，２５が連通するように構成したカウンタバランス弁。
【０００９】
かかるカウンタバランス弁であれば、図１に示す操作弁２を第１位置ａとして走行する時にはスプール２６がｌ２ ＋ｌ１ だけ右方に摺動して走行位置となり、この状態から操作弁２を中立位置Ｎとすると第１主回路３内の圧油がタンク９に流出して圧力が低下するので、スプール２６はバネ２７で左方に向けて摺動する。
【００１０】
この時、左受圧室２８内の圧油は、第２小径孔３７、径方向の孔３８を通って油穴３６に流れ、第１小径孔３３より第１ポンプ側ポート２２に流れ、第１主回路３よりタンク９に流出するので、左受圧室２８内の圧油は第１小径孔３３で絞られるだけであるから左受圧室２８内の圧油がスムーズにタンク９に流出し、スプール２６は高速で摺動するので、キャビテーションを防止し、追従性良く減速する。
【００１１】
そして、スプール２６がｌ１ だけ左方にストロークして中間位置となると、径方向の孔３８が軸孔３０で閉塞され、左受圧室２８は第２小径孔３７と第１小径孔３３で第１ポンプ側ポート２２に連通し、その連通相当絞り径が小さくなり左受圧室２８内の圧油はタンク９に徐々に流出し、スプール２６がｌ２ だけ左方にストロークすると図２に示す中立位置となるので、スプール２６は低速で左方に摺動するから、停止ショックは小さく、ダンピング効果も大きくハンチングを抑制する。
【００１２】
このように、カウンタバランス弁７のスプール２６は走行位置より中立位置に摺動する際に中間位置までのストローク初期には高速で摺動し、中立位置から中立位置までのストローク終期には低速で摺動するので、カウンタバランス弁７が高速で摺動するストローク初期にキャビテーションを防止でき、低速で摺動するストローク終期にショックなく減速して中立位置に停止できる。
【００１３】
したがって、前述のカウンタバランス弁であればキャビテーションを防止しながらショックなく減速して停止できると共に、短時間にスプール２６を中立位置として短時間に停止できる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
かかるカウンタバランス弁は、弁本体２０とスプール２６と２つのピストン３１より成り、部品点数が多くコストが高くなるばかりか、組立作業が面倒となる。
しかも、ピストン３１はフランジ３９を有すると共に、油孔３６、第２小径孔３７、孔３８を有しており、そのピストン３１の製作は大変面倒で製作コストが高いものとなるので、カウンタバランス弁は非常に高価となる。
【００１５】
そこで、本発明は前述の課題を解決できるようにしたカウンタバランス弁を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
弁本体５０に、第１・第２ポンプ側ポート５２，５３と第１、第２モータ側ポート５４，５５を連通・遮断するスプール５６を左右摺動自在に設け、このスプール５６を各ポートを遮断する中立位置に左右のバネ５７，５７で保持し、左受圧室５８内の圧油で第２ポンプ側ポート５３と第２モータ側ポート５５を連通する第１の走行位置に移動し、右受圧室５９内の圧油で第１ポンプ側ポート５２と第１モータ側ポート５４を連通する第２の走行位置に移動する構成とし、
前記スプール５６に、左受圧室５８に連通した第１の軸孔６０と右受圧室５９に連通した第２の軸孔６０及び、その第１・第２の軸孔６０を常時第１・第２ポンプ側ポート５２，５３にそれぞれ連通する第１・第２の小径孔６１並びに、第１・第２の軸孔６０をスプール外周面に開口する第１・第２の大径孔６４をそれぞれ形成し、前記弁本体５０に補助ポート６５を形成し、
前記スプール５６が中立位置及び中立位置と第１・第２の走行位置の中間位置の時には第１・第２の大径孔６４が閉塞され、スプール５６が第１の走行位置の時には第１の大径孔６４が補助ポート６５に連通し、スプール５６が第２の走行位置の時には第２の大径孔６４が補助ポート６５に連通する構成としたカウンタバランス弁。
【００１７】
【作 用】
スプール５６が走行位置より中立位置に向けて移動する時に、中間位置までのストローク初期には左右受圧室５８，５９内の圧油が小径孔６１と大径孔６４よりスムーズに流出し、さらに中立位置までストロークする時には小径孔６１のみより流出して流れ難くなるので、スプール５６の移動速度はストローク初期には速く、ストローク終期では遅くなり、キャビテーションを防止しながらスプール５６を短時間に中立位置に復帰できると共に、第２・第１モータ側ポート５５，５４を第２・第１ポンプ側ポート５３，５２に徐々に連通できる。
また、弁本体５０とスプール５６より構成したので、部品点数が少なくなる。
【００１８】
【実 施 例】
図３に示すように、弁本体５０には弁孔５１が形成され、その弁孔５１には第１・第２ポンプ側ポート５２，５３と第１・第２モータ側ポート５４，５５が形成してあり、各ポートは弁孔５１に摺動自在に嵌挿したスプール５６で連通、遮断され、そのスプール５６は一対のバネ５７，５７で中立位置Ｎに保持され、かつ左右受圧室５８，５９の圧油力で図１に示す第１位置Ａ、第２位置Ｂに向けて摺動される。
【００１９】
前記スプール５６の左右には軸孔６０が穿孔され、この軸孔６０はスプール５６に穿孔した小径孔６１でスプール５６の左右小径部６２，６３にそれぞれ開口し、かつ大径孔６４でスプール５６の外周面に開口し、各軸孔６０は左右受圧室５８，５９に連通・遮断される。
【００２０】
前記第１・第２ポンプ側ポート５２，５３は図１に示す第１・第２主回路３，４に接続し、第１・第２モータ側ポート５４，５５は図１に示す油圧モータ５の第１・第２ポート６１ ，６２ に接続している。
【００２１】
次に各部の詳細を作動とともに説明する。
図１に示す操作弁２が中立位置Ｎの時にはカウンタバランス弁７は中立位置Ｎとなって、そのスプール５６は図３の中立位置となり、大径孔６４は弁孔５１で閉塞されている。
この状態から、操作弁２を第１位置ａとすると、油圧ポンプ１の吐出圧油が第１主回路３に供給され、第１主回路３の圧油は第１ポンプ側ポート５２、小径孔６１、軸孔６０より左受圧室５８に流れてスプール５６を右方にＬ３ だけ押して図４に示す走行位置とし、第２ポンプ側ポート５３と第２モータ側ポート５５を右小径部６３で連通し、左側の大径孔６４は弁孔５１に形成した補助ポート６５に開口する。
【００２２】
これにより、油圧モータ５の第１ポート６１ に圧油が供給され、第２ポート６２ より圧油が第２モータ側ポート５５、第２ポンプ側ポート５３を通ってタンク９に流出する。
なお、前記補助ポート６５は油圧モータ５を制動するブレーキを解除作動する油圧回路に接続している。
【００２３】
前述の状態より操作弁２を中立位置Ｎとすると第１主回路３内の圧油がタンク９に流出して圧力が低下するので、スプール５６はバネ５７で左方に向けて摺動する。
【００２４】
この時、左受圧室５８内の圧油は、図４に示すように軸孔６０、小径孔６１より第１ポンプ側ポート５２に流れ、第１主回路３よりタンク９に流出すると共に、軸孔６０、大径孔６４より補助ポート６５に流出するので、左受圧室５８内の圧油の流出経路の絞り用開口面積は第１小径孔６１の開口面積と大径孔６４の開口面積の和となって大であるから左受圧室５８内の圧油がスムーズに流出し、スプール５６は高速で摺動するので、キャビテーションを防止し、追従性良く減速する。
【００２５】
そして、スプール５６がＬ４ だけ左方にストロークして中間位置となると図５のように、大径孔６４が弁孔５１で閉塞され、左受圧室５８の圧油は軸孔６０と小径孔６１で第１ポンプ側ポート５２に流出し、その流出経路の開口面積は小径孔６１の開口面積のみで小となり、左受圧室５８内の圧油はタンク９に徐々に流出し、スプール５６がＬ５ だけ左方にストロークすると図３に示す中立位置となるので、スプール５６は低速で左方に摺動するから、停止ショックは小さく、ダンピング効果も大きくハンチングを抑制する。
【００２６】
このように、カウンタバランス弁７のスプール５６は走行位置より中立位置に摺動する際に中間位置までのストローク初期には高速で摺動し、中間位置から中立位置までのストローク終期には低速で摺動するので、カウンタバランス弁７が高速で摺動するストローク初期にキャビテーションを防止でき、低速で摺動するストローク終期にショックなく減速して中立位置に停止できる。
【００２７】
したがって、キャビテーションを防止しながらショックなく減速して停止できると共に、短時間にスプール５６を中立位置として短時間に停止できる。
【００２８】
【発明の効果】
スプール５６が走行位置より中立位置に向けて移動する時に、中間位置までのストローク初期には左右受圧室５８，５９内の圧油が小径孔６１と大径孔６４よりスムーズに流出し、さらに中立位置までストロークする時には小径孔６１のみより流出して流れ難くなるので、スプール５６の移動速度はストローク初期には速く、ストローク終期では遅くなり、キャビテーションを防止しながらスプール５６を短時間に中立位置に復帰できると共に、第２・第１モータ側ポート５５，５４を第２・第１ポンプ側ポート５３，５２に徐々に連通できる。
したがって、油圧モータの駆動油圧回路に設けることでキャビテーションを防止しながらショックなく減速して短時間に油圧モータを停止できる。
また、弁本体５０とスプール５６より構成したので、部品点数が少なくコストが安くなるし、組立作業が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の駆動油圧回路図である。
【図２】従来のカウンタバランス弁の断面図である。
【図３】本発明のカウンタバランス弁の中立状態の断面図である。
【図４】本発明のカウンタバランス弁の走行状態の断面図である。
【図５】本発明のカウンタバランス弁の中間状態の断面図である。
【符号の説明】
５０…弁本体
５２…第１ポンプ側ポート
５３…第２ポンプ側ポート
５４…第１モータ側ポート
５５…第２モータ側ポート
５６…スプール
５７…バネ
５８…左受圧室
５９…右受圧室
６０…軸孔
６１…小径孔
６２…左小径部
６３…右小径部
６４…大径孔
６５…補助ポート。

Claims (2)

  1. 弁本体５０に、第１・第２ポンプ側ポート５２，５３と第１、第２モータ側ポート５４，５５を連通・遮断するスプール５６を左右摺動自在に設け、このスプール５６を各ポートを遮断する中立位置に左右のバネ５７，５７で保持し、左受圧室５８内の圧油で第２ポンプ側ポート５３と第２モータ側ポート５５を連通する第１の走行位置に移動し、右受圧室５９内の圧油で第１ポンプ側ポート５２と第１モータ側ポート５４を連通する第２の走行位置に移動する構成とし、
    前記スプール５６に、左受圧室５８に連通した第１の軸孔６０と右受圧室５９に連通した第２の軸孔６０及び、その第１・第２の軸孔６０を常時第１・第２ポンプ側ポート５２，５３にそれぞれ連通する第１・第２の小径孔６１並びに、第１・第２の軸孔６０をスプール外周面に開口する第１・第２の大径孔６４をそれぞれ形成し、前記弁本体５０に補助ポート６５を形成し、
    前記スプール５６が中立位置及び中立位置と第１・第２の走行位置の中間位置の時には第１・第２の大径孔６４が閉塞され、スプール５６が第１の走行位置の時には第１の大径孔６４が補助ポート６５に連通し、スプール５６が第２の走行位置の時には第２の大径孔６４が補助ポート６５に連通する構成としたことを特徴とするカウンタバランス弁。
  2. 第１ポンプ側ポート５２と第２ポンプ側ポート５３との中間位置に補助ポート６５を形成し、スプール５６に第１ポンプ側ポート５２と第１モータ側ポート５４を連通遮断する左小径部６２及び第２ポンプ側ポート５３と第２モータ側ポート５５を連通・遮断する右小径部６３を形成し、この左右小径部６２，６３に第１・第２の小径孔６１をそれぞれ開口し、第１・第２の大径孔６４を小径孔６１よりも補助ポート６５寄り位置とし、
    スプール５６が中立位置の時には第１・第２の大径孔６４が弁本体２０により閉塞され、スプール５６が中立位置から左右に所定ストローク移動すると第１又は第２の大径孔６４が補助ポート６５に連通するようにした請求項１記載のカウンタバランス弁。
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