JP4620775B2 - 慣性体駆動装置 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に好適に用いられる慣性体駆動装置に関し、特に、上部旋回体等の慣性体が旋回停止時に反転動作するのを抑えるようにした慣性体駆動装置に関する。
一般に、油圧ショベル等の建設機械では、下部走行体上に上部旋回体を旋回可能に設け、該上部旋回体の旋回動作を慣性体駆動装置を用いて制御することにより、旋回動作の停止時に上部旋回体が旋回方向とは逆向きに反転動作するのを抑えるようにしている(例えば、WO94/01682または特公平8−6722号公報参照)。
この種の従来技術による慣性体駆動装置は、旋回用の油圧モータに接続される第1の主管路と第2の主管路との間に設けられた反転防止弁本体であるスプール弁と、加圧油供給手段とを備えている。そして、上部旋回体の慣性回転時にオーバロードリリーフ弁の開,閉弁等に伴ってブレーキ圧が低下してくると、前記スプール弁は、加圧油供給手段の油溜め室から供給される加圧油(パイロット圧)によって一時的に開弁される。
これにより、前記第1,第2の主管路は、スプール弁を介して互いに連通するので、主管路間の圧力差が急激に低下し、これに伴って旋回用の油圧モータが停止する。この結果、上部旋回体の慣性回転に伴う反転動作が、抑えられるものである。
ところで、上述した従来技術では、第1,第2の主管路の間に反転防止用のスプール弁を直接的に設けている。そして、加圧油供給手段の油溜め室をタンクに接続する管路の途中には、流れ抵抗手段としての絞りを設け、該絞りの流路面積等によって前記スプール弁が開弁する時間を決める構成としている。
また、前記スプール弁には、スプールを常に閉弁位置に向けて付勢する弁ばねが設けられている。そして、この弁ばねは、前記スプール弁の開弁時間を長くするために比較的ばね力の弱いスプリングが用いられている。また、前記絞りも流路面積を小さくすることによって、前記スプール弁の開弁時間を長くできるようにしている。
しかし、例えば寒冷地等で上部旋回体を旋回駆動して停止させる場合には、油液の温度が低いので、油液は粘度が高い状態となる。このため、前記絞りを流通する油液の流量が小さく抑えられ、前記スプール弁の開弁時間も長くなってしまう。この結果、寒冷地等では、上部旋回体を停止させるときに、前記スプール弁が開弁位置から閉弁位置に戻るまでに余分な時間がかかり、上部旋回体が停止するまでの時間が必要以上に長くなってしまう。
また、前記スプール弁の開弁時間は、上部旋回体の慣性量(慣性エネルギ)により決められるものである。即ち、例えばバケット等に多量の土砂を積込んだ場合と、積込み量が少ない場合(積込み量が零の場合を含む)とでは、上部旋回体の慣性量が大きく変化してしまう。
そして、上部旋回体の慣性量が大きい場合には、慣性回転時のエネルギを十分に吸収して反転動作を抑えるために、前記スプール弁の開弁時間を長くする必要がある。しかし、前記スプール弁の開弁時間を長くするために、例えば前記絞りの流路面積を小さくすると、上部旋回体の慣性量が小さい場合に、下記の不具合が発生する。
即ち、上部旋回体の慣性量が小さい場合には、慣性回転時のエネルギをスプール弁で吸収した後にも、該スプール弁が開弁状態を続けることがある。このために、上部旋回体が停止するまでの時間が必要以上に長くなり、上部旋回体の停止遅れが発生するという問題がある。
この種の従来技術による慣性体駆動装置は、旋回用の油圧モータに接続される第1の主管路と第2の主管路との間に設けられた反転防止弁本体であるスプール弁と、加圧油供給手段とを備えている。そして、上部旋回体の慣性回転時にオーバロードリリーフ弁の開,閉弁等に伴ってブレーキ圧が低下してくると、前記スプール弁は、加圧油供給手段の油溜め室から供給される加圧油(パイロット圧)によって一時的に開弁される。
これにより、前記第1,第2の主管路は、スプール弁を介して互いに連通するので、主管路間の圧力差が急激に低下し、これに伴って旋回用の油圧モータが停止する。この結果、上部旋回体の慣性回転に伴う反転動作が、抑えられるものである。
ところで、上述した従来技術では、第1,第2の主管路の間に反転防止用のスプール弁を直接的に設けている。そして、加圧油供給手段の油溜め室をタンクに接続する管路の途中には、流れ抵抗手段としての絞りを設け、該絞りの流路面積等によって前記スプール弁が開弁する時間を決める構成としている。
また、前記スプール弁には、スプールを常に閉弁位置に向けて付勢する弁ばねが設けられている。そして、この弁ばねは、前記スプール弁の開弁時間を長くするために比較的ばね力の弱いスプリングが用いられている。また、前記絞りも流路面積を小さくすることによって、前記スプール弁の開弁時間を長くできるようにしている。
しかし、例えば寒冷地等で上部旋回体を旋回駆動して停止させる場合には、油液の温度が低いので、油液は粘度が高い状態となる。このため、前記絞りを流通する油液の流量が小さく抑えられ、前記スプール弁の開弁時間も長くなってしまう。この結果、寒冷地等では、上部旋回体を停止させるときに、前記スプール弁が開弁位置から閉弁位置に戻るまでに余分な時間がかかり、上部旋回体が停止するまでの時間が必要以上に長くなってしまう。
また、前記スプール弁の開弁時間は、上部旋回体の慣性量(慣性エネルギ)により決められるものである。即ち、例えばバケット等に多量の土砂を積込んだ場合と、積込み量が少ない場合(積込み量が零の場合を含む)とでは、上部旋回体の慣性量が大きく変化してしまう。
そして、上部旋回体の慣性量が大きい場合には、慣性回転時のエネルギを十分に吸収して反転動作を抑えるために、前記スプール弁の開弁時間を長くする必要がある。しかし、前記スプール弁の開弁時間を長くするために、例えば前記絞りの流路面積を小さくすると、上部旋回体の慣性量が小さい場合に、下記の不具合が発生する。
即ち、上部旋回体の慣性量が小さい場合には、慣性回転時のエネルギをスプール弁で吸収した後にも、該スプール弁が開弁状態を続けることがある。このために、上部旋回体が停止するまでの時間が必要以上に長くなり、上部旋回体の停止遅れが発生するという問題がある。
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、例えば寒冷地で上部旋回体等の慣性体を駆動した場合でも、慣性体を滑らかに停止させることができ、停止遅れ等の発生を防止できるようにした慣性体駆動装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、慣性体の慣性エネルギである慣性量が大きい場合または小さい場合に拘らず、慣性体の停止動作を滑らかにすることができ、停止遅れ等の発生を防ぐことができるようにした慣性体駆動装置を提供することにある。
(1).上述した課題を解決するため、本発明は、油圧源と、該油圧源から圧油が供給されることにより慣性体を回転駆動する油圧モータと、該油圧モータを前記油圧源に接続する第1,第2の主管路と、該各主管路の途中に設けられ中立位置から切換えられたときに前記油圧源からの圧油を前記油圧モータに供給し、中立位置に復帰したときには前記油圧モータへの圧油の供給を停止する方向制御弁と、該方向制御弁と油圧モータとの間に位置して前記各主管路の途中に設けられ該各主管路内の最高圧力を予め設定した第1の圧力値に制限するオーバロードリリーフ弁とからなる慣性体駆動装置に適用される。
そして、本発明が採用する構成の特徴は、前記方向制御弁と油圧モータとの間に位置して前記各主管路の間に設けられ、中立位置から切換位置に切換わったときに該各主管路間のうち高圧側の主管路と高圧側油路とを接続すると共に、低圧側の主管路と低圧側油路とを接続する圧力選択手段と、該圧力選択手段の低圧側油路と高圧側油路との間に設けられ、開弁位置と閉弁位置との間を摺動変位するスプールを付勢部材によって常時閉弁位置に付勢し、油圧室内の油液が加圧されたときに前記付勢部材に抗して前記スプールを閉弁位置から開弁位置に切換える弁手段と、該弁手段の油圧室に連通する油溜め室を有し、前記高圧側油路内の圧力が前記オーバロードリリーフ弁によって設定された前記第1の圧力値よりも低い第2の圧力値以下となったときに前記油溜め室で加圧された加圧油を前記弁手段の油圧室に供給する加圧油供給手段と、該加圧油供給手段の油溜め室と前記弁手段の油圧室を低圧のリザーバに常時接続する通路と、該通路に設けられ、前記リザーバ側に排出される油液に絞り作用を与える流れ抵抗手段とを備える構成としたことにある。
このような構成を採用した本発明によると、油圧モータを起動した後に慣性回転が停止するまでの間は、第1,第2の主管路間に圧力差が発生することにより、圧力選択手段が高圧側油路を高圧側の主管路に連通させ、低圧側油路を低圧側の主管路に連通させた状態となる。そして、この状態で油圧モータの慣性回転が停止し始めたときに、前記高圧側油路内の圧力が第2の圧力値以下となると、加圧油供給手段の油溜め室から弁手段の油圧室に加圧した油液を加圧油として供給することができる。これにより、弁手段のスプールは、閉弁位置から付勢部材に抗して開弁位置に切換わる。この結果、高圧側油路と低圧側油路とが弁手段のスプールを介して連通するので、高圧側の主管路と低圧側の主管路とを圧力選択手段により連通することができ、2つの主管路の間の圧力差を減少させることができる。
また、この状態で弁手段のスプールは、付勢部材により油圧室側へと付勢され、該油圧室内の油液は、通路を介してリザーバ側に排出される。このときに前記通路を流れる油液は、流れ抵抗手段によって絞り作用を与えられるから、前記スプールの開弁時間を延ばすことができ、この開弁時間にわたって前記2つの主管路間を連通させ、両者の間の圧力差を確実に減少することができる。
このようにして、2つの主管路間の圧力差が小さくなると、圧力選択手段の高圧側油路と低圧側油路とが各主管路から遮断される。これにより、前記スプールの開弁時間が余分に長くなっているときでも、前記圧力選択手段は、2つの主管路間を自動的に遮断した状態にすることができ、これによって油圧モータの反転動作を抑えることができる。
従って、例えば上部旋回体等の慣性体を周囲温度の低い寒冷地等で駆動して停止させるときに、スプールの開弁時間が余分に長くなっても、2つの主管路間の圧力差が小さくなると、圧力選択手段により主管路間を遮断することができる。これにより、慣性体を停止することができ、停止遅れ等が発生するのを防止できる。また、周囲温度等の環境条件に拘らず、慣性体の慣性量(慣性エネルギ)が最大の値となる場合を想定してスプールの開弁時間を予め設定しておくことにより、2つの主管路間の圧力差が小さくなったときには、圧力選択手段によって主管路間を遮断することができる。この結果、慣性量が大きい場合または小さい場合に拘らず、即ち慣性量の大,小に影響されることなく、慣性体を滑らかに停止することができ、停止遅れ等の発生を防ぐことができる。
(2).また、本発明によると、前記圧力選択手段は、前記各主管路間の圧力差に従って中立位置から切換位置に切換わる圧力選択弁により構成し、該圧力選択弁は中立位置に戻ったときに前記高圧側油路と低圧側油路とを前記各主管路に対して遮断する構成としてもよい。
これにより、油圧モータの慣性回転が停止する前に、第1,第2の主管路間の圧力差が小さくなり、これに伴って圧力選択弁が中立位置に戻ったときには、前記高圧側油路と低圧側油路とを各主管路に対して遮断することができる。このため、スプールの開弁時間が余分に長くなる場合でも、2つの主管路間を圧力選択弁により適正に遮断することができ、これによって油圧モータの反転動作を抑えることができる。
(3).また、本発明によると、前記油圧源は、油液が貯留されたタンクと、該タンク内の油液を吸込んで圧油を吐出する油圧ポンプとからなり、前記リザーバは前記タンクにより構成してもよい。
これにより、加圧油供給手段の油溜め室と弁手段の油圧室のうち少なくとも一方の室を、予め油液が貯留されたタンクに通路を介して接続することができ、設計の自由度等を高めることができる。
(4).一方、本発明によると、前記リザーバに接続される前記通路のうち、前記流れ抵抗手段とリザーバとの間に位置する通路を、前記低圧側油路に接続する構成としてもよい。
これにより、例えば弁手段の油圧室から流れ抵抗手段を介してリザーバ側に油液を排出するときには、この油液を低圧側油路から低圧側の主管路にも排出することができる。また、前記リザーバ内には、低圧側の主管路から低圧側油路を介して油液を補給することができ、油液の補給経路と排出経路をコンパクトにまとめることができる。
(5).また、本発明によると、前記加圧油供給手段は、外殻を構成するケーシングと、該ケーシング内に摺動可能に設けられ該ケーシングの一側に前記加圧油を供給するための前記油溜め室を画成し他側にばね室を形成するピストンと、前記ばね室内に設けられ該ピストンを油溜め室側に向け前記第2の圧力値に対応するばね力で付勢する圧力設定ばねとを有し、前記リザーバは前記ばね室により構成してもよい。
これにより、油圧モータの駆動圧またはブレーキ圧が第2の圧力値を越えて、圧力設定ばねがピストンにより撓み変形(圧縮変形)されるときに、ケーシングの一側に画成した油溜め室内には、前記ばね室内の油液を吸込むことができる。一方、前記ピストンが圧力設定ばねによって押戻されるときには、前記油溜め室内の油液(加圧油)を前記通路、流れ抵抗手段を介してばね室側に徐々に排出することができる。従って、加圧油供給手段のばね室を、ドレン用の配管等を介してタンクに接続する必要がなくなる。これにより、配管等の部品点数を減らすことができ、組立て時の作業性等を高めることができる。
(6).また、本発明によると、前記加圧油供給手段のピストン内には、前記弁手段のスプールが摺動可能に挿嵌されるスプール摺動穴を設け、該スプール摺動穴とスプールの端面との間には、前記油溜め室から加圧油が供給される前記弁手段の油圧室を形成する構成としてもよい。
この場合には、前記加圧油供給手段のピストン内にスプール摺動穴を設けることにより、弁手段のスプールを加圧油供給手段のピストン内に同軸に配置することができる。また、加圧油供給手段のケーシング内には、ピストンと共に弁手段のスプール、油圧室等をコンパクトに組込むことができる。これによって、装置の小型、軽量化を図ることができ、油圧回路全体の構造を簡略化することができる。
(7).また、本発明によると、前記加圧油供給手段のケーシングと前記ピストンとの間には、前記高圧側油路に接続された油圧パイロット部を設け、前記ピストンは、前記高圧側油路から該油圧パイロット部内に供給された圧力が前記第2の圧力値を越えたときに、前記ばね室内の油液を前記油溜め室内に吸込ませるように前記圧力設定ばねに抗して摺動変位する構成としている。
これにより、前記高圧側油路から油圧パイロット部内に供給された圧力が、圧力設定ばねによる第2の圧力値を越えたときには、ばね室内から油溜め室内に油液を吸込ませるように前記ピストンを圧力設定ばねに抗して摺動変位させることができる。また、油圧パイロット部内の圧力が第2の圧力値以下となったときには、前記ピストンが圧力設定ばねにより押戻される。これにより、前記油溜め室内の油液を通路、流れ抵抗手段を介してばね室側に徐々に排出することができる。
(8).また、本発明によると、前記ピストンは環状の段部を有した段付筒状体として形成し、前記油圧パイロット部は、前記ピストンの段部を径方向外側から取囲んで前記ケーシングに形成された環状のパイロット油室により構成してもよい。
このため、前記ピストンの段部は、高圧側油路からパイロット油室に導かれる圧油の圧力を受圧することにより、この圧力が第2の圧力値を越えたときにピストンを前記圧力設定ばねに抗して摺動変位させることができる。
(9).一方、本発明によると、前記流れ抵抗手段は、前記通路の途中に設けられた圧力補償型流量制御弁により構成している。
これにより、圧力補償型流量制御弁は、周囲温度の影響で油液の粘度が変化した場合でも、スプールの開弁時間が変化するのを抑えることができ、スプールの開弁時間が余分に長くなる等の問題を解消することができる。
(10).さらに、本発明によると、前記通路には、前記流れ抵抗手段と並列にチェック弁を接続して設け、該チェック弁は、前記リザーバ側から前記油溜め室側に向けて油液が流通するのを許し、逆向きの流れを阻止する構成としてもよい。
これにより、例えばリザーバ内の油液を加圧油供給手段の油溜め室に吸込ませるときには、前記チェック弁を開弁でき、リザーバ側から油溜め室内に向けて油液を円滑に流通させ、この油液を油溜め室内へと短時間に吸込ませることができる。一方、例えば弁手段の油圧室、油溜め室からリザーバに向けて前記加圧油を排出するときには、前記チェック弁が閉弁するため、該チェック弁を介した油液の流れを阻止することができ、前記油圧室、油溜め室内の加圧油を前記流れ抵抗手段を介してリザーバ側へと徐々に排出することができる。
また、本発明の他の目的は、慣性体の慣性エネルギである慣性量が大きい場合または小さい場合に拘らず、慣性体の停止動作を滑らかにすることができ、停止遅れ等の発生を防ぐことができるようにした慣性体駆動装置を提供することにある。
(1).上述した課題を解決するため、本発明は、油圧源と、該油圧源から圧油が供給されることにより慣性体を回転駆動する油圧モータと、該油圧モータを前記油圧源に接続する第1,第2の主管路と、該各主管路の途中に設けられ中立位置から切換えられたときに前記油圧源からの圧油を前記油圧モータに供給し、中立位置に復帰したときには前記油圧モータへの圧油の供給を停止する方向制御弁と、該方向制御弁と油圧モータとの間に位置して前記各主管路の途中に設けられ該各主管路内の最高圧力を予め設定した第1の圧力値に制限するオーバロードリリーフ弁とからなる慣性体駆動装置に適用される。
そして、本発明が採用する構成の特徴は、前記方向制御弁と油圧モータとの間に位置して前記各主管路の間に設けられ、中立位置から切換位置に切換わったときに該各主管路間のうち高圧側の主管路と高圧側油路とを接続すると共に、低圧側の主管路と低圧側油路とを接続する圧力選択手段と、該圧力選択手段の低圧側油路と高圧側油路との間に設けられ、開弁位置と閉弁位置との間を摺動変位するスプールを付勢部材によって常時閉弁位置に付勢し、油圧室内の油液が加圧されたときに前記付勢部材に抗して前記スプールを閉弁位置から開弁位置に切換える弁手段と、該弁手段の油圧室に連通する油溜め室を有し、前記高圧側油路内の圧力が前記オーバロードリリーフ弁によって設定された前記第1の圧力値よりも低い第2の圧力値以下となったときに前記油溜め室で加圧された加圧油を前記弁手段の油圧室に供給する加圧油供給手段と、該加圧油供給手段の油溜め室と前記弁手段の油圧室を低圧のリザーバに常時接続する通路と、該通路に設けられ、前記リザーバ側に排出される油液に絞り作用を与える流れ抵抗手段とを備える構成としたことにある。
このような構成を採用した本発明によると、油圧モータを起動した後に慣性回転が停止するまでの間は、第1,第2の主管路間に圧力差が発生することにより、圧力選択手段が高圧側油路を高圧側の主管路に連通させ、低圧側油路を低圧側の主管路に連通させた状態となる。そして、この状態で油圧モータの慣性回転が停止し始めたときに、前記高圧側油路内の圧力が第2の圧力値以下となると、加圧油供給手段の油溜め室から弁手段の油圧室に加圧した油液を加圧油として供給することができる。これにより、弁手段のスプールは、閉弁位置から付勢部材に抗して開弁位置に切換わる。この結果、高圧側油路と低圧側油路とが弁手段のスプールを介して連通するので、高圧側の主管路と低圧側の主管路とを圧力選択手段により連通することができ、2つの主管路の間の圧力差を減少させることができる。
また、この状態で弁手段のスプールは、付勢部材により油圧室側へと付勢され、該油圧室内の油液は、通路を介してリザーバ側に排出される。このときに前記通路を流れる油液は、流れ抵抗手段によって絞り作用を与えられるから、前記スプールの開弁時間を延ばすことができ、この開弁時間にわたって前記2つの主管路間を連通させ、両者の間の圧力差を確実に減少することができる。
このようにして、2つの主管路間の圧力差が小さくなると、圧力選択手段の高圧側油路と低圧側油路とが各主管路から遮断される。これにより、前記スプールの開弁時間が余分に長くなっているときでも、前記圧力選択手段は、2つの主管路間を自動的に遮断した状態にすることができ、これによって油圧モータの反転動作を抑えることができる。
従って、例えば上部旋回体等の慣性体を周囲温度の低い寒冷地等で駆動して停止させるときに、スプールの開弁時間が余分に長くなっても、2つの主管路間の圧力差が小さくなると、圧力選択手段により主管路間を遮断することができる。これにより、慣性体を停止することができ、停止遅れ等が発生するのを防止できる。また、周囲温度等の環境条件に拘らず、慣性体の慣性量(慣性エネルギ)が最大の値となる場合を想定してスプールの開弁時間を予め設定しておくことにより、2つの主管路間の圧力差が小さくなったときには、圧力選択手段によって主管路間を遮断することができる。この結果、慣性量が大きい場合または小さい場合に拘らず、即ち慣性量の大,小に影響されることなく、慣性体を滑らかに停止することができ、停止遅れ等の発生を防ぐことができる。
(2).また、本発明によると、前記圧力選択手段は、前記各主管路間の圧力差に従って中立位置から切換位置に切換わる圧力選択弁により構成し、該圧力選択弁は中立位置に戻ったときに前記高圧側油路と低圧側油路とを前記各主管路に対して遮断する構成としてもよい。
これにより、油圧モータの慣性回転が停止する前に、第1,第2の主管路間の圧力差が小さくなり、これに伴って圧力選択弁が中立位置に戻ったときには、前記高圧側油路と低圧側油路とを各主管路に対して遮断することができる。このため、スプールの開弁時間が余分に長くなる場合でも、2つの主管路間を圧力選択弁により適正に遮断することができ、これによって油圧モータの反転動作を抑えることができる。
(3).また、本発明によると、前記油圧源は、油液が貯留されたタンクと、該タンク内の油液を吸込んで圧油を吐出する油圧ポンプとからなり、前記リザーバは前記タンクにより構成してもよい。
これにより、加圧油供給手段の油溜め室と弁手段の油圧室のうち少なくとも一方の室を、予め油液が貯留されたタンクに通路を介して接続することができ、設計の自由度等を高めることができる。
(4).一方、本発明によると、前記リザーバに接続される前記通路のうち、前記流れ抵抗手段とリザーバとの間に位置する通路を、前記低圧側油路に接続する構成としてもよい。
これにより、例えば弁手段の油圧室から流れ抵抗手段を介してリザーバ側に油液を排出するときには、この油液を低圧側油路から低圧側の主管路にも排出することができる。また、前記リザーバ内には、低圧側の主管路から低圧側油路を介して油液を補給することができ、油液の補給経路と排出経路をコンパクトにまとめることができる。
(5).また、本発明によると、前記加圧油供給手段は、外殻を構成するケーシングと、該ケーシング内に摺動可能に設けられ該ケーシングの一側に前記加圧油を供給するための前記油溜め室を画成し他側にばね室を形成するピストンと、前記ばね室内に設けられ該ピストンを油溜め室側に向け前記第2の圧力値に対応するばね力で付勢する圧力設定ばねとを有し、前記リザーバは前記ばね室により構成してもよい。
これにより、油圧モータの駆動圧またはブレーキ圧が第2の圧力値を越えて、圧力設定ばねがピストンにより撓み変形(圧縮変形)されるときに、ケーシングの一側に画成した油溜め室内には、前記ばね室内の油液を吸込むことができる。一方、前記ピストンが圧力設定ばねによって押戻されるときには、前記油溜め室内の油液(加圧油)を前記通路、流れ抵抗手段を介してばね室側に徐々に排出することができる。従って、加圧油供給手段のばね室を、ドレン用の配管等を介してタンクに接続する必要がなくなる。これにより、配管等の部品点数を減らすことができ、組立て時の作業性等を高めることができる。
(6).また、本発明によると、前記加圧油供給手段のピストン内には、前記弁手段のスプールが摺動可能に挿嵌されるスプール摺動穴を設け、該スプール摺動穴とスプールの端面との間には、前記油溜め室から加圧油が供給される前記弁手段の油圧室を形成する構成としてもよい。
この場合には、前記加圧油供給手段のピストン内にスプール摺動穴を設けることにより、弁手段のスプールを加圧油供給手段のピストン内に同軸に配置することができる。また、加圧油供給手段のケーシング内には、ピストンと共に弁手段のスプール、油圧室等をコンパクトに組込むことができる。これによって、装置の小型、軽量化を図ることができ、油圧回路全体の構造を簡略化することができる。
(7).また、本発明によると、前記加圧油供給手段のケーシングと前記ピストンとの間には、前記高圧側油路に接続された油圧パイロット部を設け、前記ピストンは、前記高圧側油路から該油圧パイロット部内に供給された圧力が前記第2の圧力値を越えたときに、前記ばね室内の油液を前記油溜め室内に吸込ませるように前記圧力設定ばねに抗して摺動変位する構成としている。
これにより、前記高圧側油路から油圧パイロット部内に供給された圧力が、圧力設定ばねによる第2の圧力値を越えたときには、ばね室内から油溜め室内に油液を吸込ませるように前記ピストンを圧力設定ばねに抗して摺動変位させることができる。また、油圧パイロット部内の圧力が第2の圧力値以下となったときには、前記ピストンが圧力設定ばねにより押戻される。これにより、前記油溜め室内の油液を通路、流れ抵抗手段を介してばね室側に徐々に排出することができる。
(8).また、本発明によると、前記ピストンは環状の段部を有した段付筒状体として形成し、前記油圧パイロット部は、前記ピストンの段部を径方向外側から取囲んで前記ケーシングに形成された環状のパイロット油室により構成してもよい。
このため、前記ピストンの段部は、高圧側油路からパイロット油室に導かれる圧油の圧力を受圧することにより、この圧力が第2の圧力値を越えたときにピストンを前記圧力設定ばねに抗して摺動変位させることができる。
(9).一方、本発明によると、前記流れ抵抗手段は、前記通路の途中に設けられた圧力補償型流量制御弁により構成している。
これにより、圧力補償型流量制御弁は、周囲温度の影響で油液の粘度が変化した場合でも、スプールの開弁時間が変化するのを抑えることができ、スプールの開弁時間が余分に長くなる等の問題を解消することができる。
(10).さらに、本発明によると、前記通路には、前記流れ抵抗手段と並列にチェック弁を接続して設け、該チェック弁は、前記リザーバ側から前記油溜め室側に向けて油液が流通するのを許し、逆向きの流れを阻止する構成としてもよい。
これにより、例えばリザーバ内の油液を加圧油供給手段の油溜め室に吸込ませるときには、前記チェック弁を開弁でき、リザーバ側から油溜め室内に向けて油液を円滑に流通させ、この油液を油溜め室内へと短時間に吸込ませることができる。一方、例えば弁手段の油圧室、油溜め室からリザーバに向けて前記加圧油を排出するときには、前記チェック弁が閉弁するため、該チェック弁を介した油液の流れを阻止することができ、前記油圧室、油溜め室内の加圧油を前記流れ抵抗手段を介してリザーバ側へと徐々に排出することができる。
図1は、本発明の第1の実施の形態による慣性体駆動装置が適用された油圧ショベルの旋回用油圧モータ、慣性体反転防止弁等を示す油圧回路図である。
図2は、図1中の方向制御弁を中立位置から切換えた状態を示す油圧回路図である。
図3は、方向制御弁を中立位置に戻して油圧モータが慣性回転している状態を示す油圧回路図である。
図4は、慣性回転を停止させるために慣性体反転防止弁のスプール弁装置が閉弁位置から開弁位置に切換わった状態を示す油圧回路図である。
図5は、図4中の油溜め室から油液がさらに排出された状態を示す油圧回路図である。
図6は、慣性回転の停止時に図5中の圧力選択弁が中立位置に復帰し主管路の間が遮断された状態を示す油圧回路図である。
図7は、一対の主管路内に発生するモータ駆動圧、ブレーキ圧等の圧力特性を示す特性線図である。
図8は、第2の実施の形態による慣性体反転防止弁等を示す油圧回路図である。
図9は、第3の実施の形態による慣性体反転防止弁等を示す油圧回路図である。
図10は、第4の実施の形態による慣性体反転防止弁の全体構成を示す回路構成図である。
図11は、図10中の要部を拡大して示す断面図である。
図12は、油圧モータの慣性回転によりピストンがストロークエンドまで変位し油溜め室内に油液を吸込んだ状態を示す断面図である。
図13は、慣性回転を停止させるために油溜め室内から流入する油液によってスプールがピストン内で摺動変位し高圧側油路と低圧側油路が連通した状態を示す断面図である。
図14は、図13の状態に続いてピストンが油溜め室側に押戻された状態を示す断面図である。
図15は、第4の実施の形態による慣性体反転防止弁等を示す図10に対応した油圧回路図である。
図16は、図15中の方向制御弁を中立位置から切換えた状態を示す油圧回路図である。
図17は、方向制御弁を中立位置に戻して油圧モータが慣性回転している状態を示す図12に対応した油圧回路図である。
図18は、慣性回転を停止させるために慣性体反転防止弁のスプール弁装置が閉弁位置から開弁位置に切換わった状態を示す図13に対応した油圧回路図である。
図19は、図18中のピストンが油溜め室側に押戻されて油溜め室の油液がさらに排出された状態を示す図14に対応した油圧回路図である。
図20は、慣性回転の停止時に図19中の圧力選択弁が中立位置に復帰し主管路の間が遮断された状態を示す油圧回路図である。
図21は、第5の実施の形態による慣性体反転防止弁の全体構成を示す回路構成図である。
図22は、図21中の要部を拡大して示す断面図である。
図23は、油圧モータの慣性回転によりピストンがストロークエンドまで変位し油溜め室内に油液を吸込んだ状態を示す断面図である。
図24は、慣性回転を停止させるために油溜め室内から流入する油液によってスプールがピストン内で摺動変位し高圧側油路と低圧側油路が連通した状態を示す断面図である。
図25は、慣性回転の停止前にピストンが油溜め室側に押戻された状態を示す断面図である。
図26は、第5の実施の形態による慣性体反転防止弁等を示す図21に対応した油圧回路図である。
図27は、本発明の第1の変形例による慣性体反転防止弁等を示す油圧回路図である。
図28は、本発明の第2の変形例による慣性体反転防止弁等を示す油圧回路図である。
図2は、図1中の方向制御弁を中立位置から切換えた状態を示す油圧回路図である。
図3は、方向制御弁を中立位置に戻して油圧モータが慣性回転している状態を示す油圧回路図である。
図4は、慣性回転を停止させるために慣性体反転防止弁のスプール弁装置が閉弁位置から開弁位置に切換わった状態を示す油圧回路図である。
図5は、図4中の油溜め室から油液がさらに排出された状態を示す油圧回路図である。
図6は、慣性回転の停止時に図5中の圧力選択弁が中立位置に復帰し主管路の間が遮断された状態を示す油圧回路図である。
図7は、一対の主管路内に発生するモータ駆動圧、ブレーキ圧等の圧力特性を示す特性線図である。
図8は、第2の実施の形態による慣性体反転防止弁等を示す油圧回路図である。
図9は、第3の実施の形態による慣性体反転防止弁等を示す油圧回路図である。
図10は、第4の実施の形態による慣性体反転防止弁の全体構成を示す回路構成図である。
図11は、図10中の要部を拡大して示す断面図である。
図12は、油圧モータの慣性回転によりピストンがストロークエンドまで変位し油溜め室内に油液を吸込んだ状態を示す断面図である。
図13は、慣性回転を停止させるために油溜め室内から流入する油液によってスプールがピストン内で摺動変位し高圧側油路と低圧側油路が連通した状態を示す断面図である。
図14は、図13の状態に続いてピストンが油溜め室側に押戻された状態を示す断面図である。
図15は、第4の実施の形態による慣性体反転防止弁等を示す図10に対応した油圧回路図である。
図16は、図15中の方向制御弁を中立位置から切換えた状態を示す油圧回路図である。
図17は、方向制御弁を中立位置に戻して油圧モータが慣性回転している状態を示す図12に対応した油圧回路図である。
図18は、慣性回転を停止させるために慣性体反転防止弁のスプール弁装置が閉弁位置から開弁位置に切換わった状態を示す図13に対応した油圧回路図である。
図19は、図18中のピストンが油溜め室側に押戻されて油溜め室の油液がさらに排出された状態を示す図14に対応した油圧回路図である。
図20は、慣性回転の停止時に図19中の圧力選択弁が中立位置に復帰し主管路の間が遮断された状態を示す油圧回路図である。
図21は、第5の実施の形態による慣性体反転防止弁の全体構成を示す回路構成図である。
図22は、図21中の要部を拡大して示す断面図である。
図23は、油圧モータの慣性回転によりピストンがストロークエンドまで変位し油溜め室内に油液を吸込んだ状態を示す断面図である。
図24は、慣性回転を停止させるために油溜め室内から流入する油液によってスプールがピストン内で摺動変位し高圧側油路と低圧側油路が連通した状態を示す断面図である。
図25は、慣性回転の停止前にピストンが油溜め室側に押戻された状態を示す断面図である。
図26は、第5の実施の形態による慣性体反転防止弁等を示す図21に対応した油圧回路図である。
図27は、本発明の第1の変形例による慣性体反転防止弁等を示す油圧回路図である。
図28は、本発明の第2の変形例による慣性体反転防止弁等を示す油圧回路図である。
以下、本発明の実施の形態による慣性体駆動装置として、油圧ショベルの旋回用油圧回路を例に挙げ、添付の図1ないし図28を参照して詳細に説明する。
まず、図1ないし図7は本発明の第1の実施の形態による慣性体駆動装置を示している。
図中、1は旋回用の油圧モータで、該油圧モータ1は、油圧源としての油圧ポンプ2、タンク3に後述の主管路4A,4Bを介して接続されている。そして、油圧モータ1は、油圧ポンプ2との間で圧油が供給、排出されることにより回転駆動され、これによって、慣性体となる油圧ショベルの上部旋回体を下部走行体(図示せず)上で旋回駆動するものである。
4A,4Bは油圧モータ1を油圧ポンプ2、タンク3に接続する第1,第2の主管路である。5は主管路4A,4Bの途中に設けられた方向制御弁を示している。そして、この方向制御弁5は、オペレータが操作レバー5Aを手動操作することにより、中立位置(A)から左,右の切換位置(B),(C)に切換えられる。
ここで、方向制御弁5は、切換位置(B)または切換位置(C)に切換えられたときに、油圧ポンプ2から油圧モータ1に向けて供給する圧油の方向を切換える。また、方向制御弁5は、中立位置(A)に復帰したときに、油圧モータ1に対する圧油の供給、排出を停止するものである。
6A,6Bは油圧モータ1と方向制御弁5との間に位置して主管路4A,4Bの途中に接続された一対のチャージ用チェック弁(以下、チェック弁6A,6Bという)を示し、該チェック弁6A,6Bは、補助管路7およびタンク管路8を介してタンク3に接続されている。そして、該チェック弁6A,6Bは、油圧モータ1の慣性回転時等に主管路4Aまたは4B内が負圧になると、タンク3内の作動油をこの主管路4A,4B内に補給するものである。
9A,9Bは一対のオーバロードリリーフ弁で、該オーバロードリリーフ弁9A,9Bは、油圧モータ1と方向制御弁5との間に位置して主管路4A,4Bの途中に設けられている。そして、オーバロードリリーフ弁9A,9Bは、補助管路7等を介してタンク3に接続されると共に、チェック弁6A,6Bの流入側にも接続されている。
ここで、オーバロードリリーフ弁9A,9Bは、そのリリーフ設定圧(開弁圧)がばね10A,10Bにより予め決められた第1の圧力値Pc(図7参照)に設定されている。そして、オーバロードリリーフ弁9A(9B)は、油圧モータ1の慣性回転時に主管路4A(4B)内に圧力値Pcを越える過剰圧が発生すると開弁する。これにより、オーバロードリリーフ弁9A(9B)は、このときの過剰圧を相手方の主管路4B(4A)に向けチェック弁6B(6A)を介してリリーフさせ、主管路4A,4B内の最高圧力を、前記圧力値Pc以下の圧力に制限するものである。
11は本実施の形態で採用した慣性体反転防止弁を示し、該慣性体反転防止弁11は、後述する圧力選択手段としての圧力選択弁13と、弁手段としてのスプール弁装置16と、加圧油供給手段としてのシリンダ装置22等とにより構成されている。そして、慣性体反転防止弁11は、油圧モータ1のハウジング(図示せず)内にチェック弁6A,6Bおよびオーバロードリリーフ弁9A,9B等と一緒に組込まれるものである。
12A,12Bは油圧モータ1と方向制御弁5との間に位置して主管路4A,4Bから分岐した一対のバイパス管路で、該バイパス管路12A,12Bのうち一方のバイパス管路12Aは、主管路4Aを後述する圧力選択弁13の一のポート側に接続している。また、他方のバイパス管路12Bは、主管路4Bを圧力選択弁13の他のポート側に接続するものである。
13は圧力選択手段としての圧力選択弁で、該圧力選択弁13は、油圧モータ1と方向制御弁5との間に配置された油圧パイロット式の方向制御弁により構成されている。そして、圧力選択弁13は、主管路4A,4Bの間にバイパス管路12A,12Bを介して設けられている。ここで、圧力選択弁13は、常時は中立位置(a)にあり、主管路4A,4Bに連通するバイパス管路12A,12B間の圧力差に従って中立位置(a)から左,右の切換位置(b),(c)に切換えられる。
そして、圧力選択弁13は、切換位置(b),(c)のいずれかに切換えられたときに、後述の高圧側油路14を高圧側の主管路に対して接続し、低圧側の主管路を後述の低圧側油路15に対して接続する。また、圧力選択弁13は、主管路4A,4B間、即ちバイパス管路12A,12B間の圧力差が小さくなると、中立位置(a)に復帰し、このときには高圧側油路14と低側油路15とをバイパス管路12A,12B(主管路4A,4B)に対して遮断するものである。
14は圧力選択弁13を介して高圧側の主管路に連通される高圧側油路で、該高圧側油路14は、図1に示すように一側が圧力選択弁13に接続され、他側が後述するシリンダ装置22のパイロット油室25に接続されている。そして、高圧側油路14は、圧力選択弁13が図2,図3に示す如く切換位置(b),(c)のいずれかに切換えられているときに、主管路4A,4Bのうち高圧側となる主管路4Aまたは4B(バイパス管路12Aまたは12B)に接続される。これにより、高圧側油路14内には、主管路4A,4Bのうち高圧側の圧油が導かれる。
一方、圧力選択弁13が図1に示すように中立位置(a)に戻ったときに、高圧側油路14は、バイパス管路12A,12B、即ち主管路4A,4Bのいずれに対しても遮断される。そして、このときに高圧側油路14は、後述の低圧側油路15からも遮断された状態に保持される。また、高圧側油路14の途中には、分岐路14Aが設けられ、この分岐路14Aは、後述のスプール弁装置16を介して低圧側油路15に対し連通,遮断されるものである。
15は圧力選択弁13を介して低圧側の主管路に連通される低圧側油路で、該低圧側油路15は、後述のスプール弁装置16と圧力選択弁13との間に設けられている。そして、低圧側油路15は、圧力選択弁13が図2,図3に示すように切換位置(b),(c)のいずれかに切換えられているときに、主管路4A,4Bのうち低圧側となる主管路4Aまたは4B(バイパス管路12Aまたは12B)に連通される。これにより、低圧側油路15内はタンク圧に近い低圧状態に保たれる。
即ち、低圧側油路15は、後述のスプール弁装置16が図4、図5に示すように開弁位置(e)に切換えられたときに、高圧側油路14内の圧油が分岐路14Aを介して低圧側油路15、低圧側の主管路(例えば、主管路4A)に向けて流通するのを許すものである。そして、圧力選択弁13が図1に示す如く中立位置(a)に戻ったときに、低圧側油路15は、バイパス管路12A,12B(即ち、主管路4A,4B)のいずれに対しても遮断され、高圧側油路14からも遮断された状態に保持される。
16は高圧側油路14の分岐路14Aと低圧側油路15との間に設けられた弁手段としてのスプール弁装置を示し、該スプール弁装置16は、例えば4ポート2位置のスプール式切換弁により構成されている。そして、スプール弁装置16は、油圧モータ1のハウジング(図示せず)内にチェック弁6A,6B、オーバロードリリーフ弁9A,9Bおよび後述のシリンダ装置22等と一緒に組込まれ、油圧モータ1のハウジングに内蔵されるものである。
ここで、スプール弁装置16は、高圧側油路14の分岐路14Aと低圧側油路15との間に設けられ油路14,15間を連通,遮断するように閉弁位置(d)と開弁位置(e)との間を摺動変位するスプール17と、該スプール17を閉弁位置(d)に向けて常時付勢した付勢部材としての弁ばね18と、該弁ばね18に抗してスプール17を閉弁位置(d)から開弁位置(e)に摺動変位させる油圧室19とを含んで構成されている。
そして、スプール弁装置16の油圧室19は、後述の油溜め室26に連絡通路30を介して接続されている。そして、油圧室19には、油溜め室26から加圧状態の油液が加圧油として供給または排出され、これにより、スプール17は、閉弁位置(d)と開弁位置(e)との間で摺動変位するものである。
また、スプール弁装置16には、スプール17が閉弁位置(d)から開弁位置(e)に変位したときに高圧側油路14の分岐路14Aと低圧側油路15との間を連通させ、圧油(油液)の流れに絞り作用を与える絞り油路20と、後述の吸込み/排出通路31とタンク通路32との間を常に連通状態に保つ連通路21とが設けられている。
22はスプール弁装置16の油圧室19に圧油を供給、排出する加圧油供給手段としてのシリンダ装置である。このシリンダ装置22は、当該装置22の外殻(ケーシング)を構成し、大径筒部23Aと小径筒部23Bを有した段付シリンダ23と、該段付シリンダ23の大径筒部23A内と小径筒部23B内とに摺動可能に挿嵌された大径部24Aと小径部24Bとにより段付形状に形成された段付のピストン24と、後述のパイロット油室25、油溜め室26、ばね室27および圧力設定ばね28とにより構成されている。
25は加圧油供給手段の油圧パイロット部を構成するパイロット油室である。このパイロット油室25は、段付シリンダ23の大径筒部23Aとピストン24の大径部24Aとの間に環状の油室として画成されている。ここで、パイロット油室25は、常時高圧側油路14に接続されている。そして、パイロット油室25は、後述するように、高圧側油路14からの圧油(パイロット圧)により、ピストン24を段付シリンダ23内で後述の圧力設定ばね28に抗して摺動変位させるものである。
26は段付シリンダ23の小径筒部23Bとピストン24の小径部24Bとの間に形成された油溜め室である。この油溜め室26は、段付シリンダ23内でピストン24が摺動変位するのに応じて内部に油液を吸込んだり、吸込んだ油液を加圧油としてスプール弁装置16の油圧室19に供給したりする。即ち、油溜め室26は、その容量(貯油量)がピストン24の摺動変位に伴って変化するものである。
27は段付シリンダ23の大径筒部23Aとピストン24の大径部24Aとの間に形成されたばね室、28は該ばね室27内に設けられた圧力設定ばねを示している。そして、該圧力設定ばね28は、ピストン24をパイロット油室25側に向けて常時付勢している。また、ばね室27は、ドレン管路29を介してタンク3に接続され、低圧の作動油によって満たされるものである。
ここで、圧力設定ばね28は、オーバロードリリーフ弁9A,9Bの開弁圧となる第1の圧力値Pcに対して、例えば75〜85%程度のばね力となる第2の圧力値Pdに予め設定されている。即ち、圧力設定ばね28は、高圧側油路14を通じてパイロット油室25内に供給されるパイロット圧が、図7中に示す第2の圧力値Pd(例えば、Pd≒0.80×Pc)を越えたときに弾性的に撓み変形され、ピストン24がばね室27側に向けて摺動変位するのを許す。
そして、シリンダ装置22は、図2に示す如くピストン24がばね室27側に向けて摺動変位するときに、例えば後述の連絡通路30、吸込み/排出通路31、タンク通路32を介してタンク3から油溜め室26内に油液を吸込み、該油溜め室26内に比較的多量の油液を充満させて貯留する。
また、パイロット油室25内のパイロット圧が第2の圧力値Pd以下まで低下したときには、圧力設定ばね28がピストン24を油溜め室26側に向けて摺動変位させるように押動する。これにより、油溜め室26内の油液はピストン24の小径部24Bによって加圧され、スプール弁装置16の油圧室19内には後述の連絡通路30を介して加圧油が供給される。
このとき、連絡通路30内に供給される加圧油(油液)の一部は、吸込み/排出通路31、タンク通路32等を介してタンク3に排出されるが、この油液の流れは後述の絞り33により制限される。このため、油溜め室26内の加圧油のうち大部分の加圧油は、スプール弁装置16の油圧室19内に供給されるようになる。
そして、油圧室19内に供給された加圧油は、スプール17の端面に圧力を作用させることにより、スプール17を弁ばね18に抗して摺動変位させる。この結果、スプール弁装置16は、図4に示すように閉弁位置(d)から開弁位置(e)に切換えられ、スプール17は、高圧側油路14と低圧側油路15との間を絞り油路20を介して連通させるものである。
30はスプール弁装置16の油圧室19とシリンダ装置22の油溜め室26との間に設けられた連絡通路で、該連絡通路30は、油溜め室26を油圧室19に対して恒常的に連通している。そして、連絡通路30、油圧室19内の圧力は、油溜め室26内の圧力変化に従って変動し、これにより、スプール弁装置16のスプール17は、閉弁位置(d)と開弁位置(e)のいずれかに摺動変位されるものである。
31は連絡通路30の途中位置から分岐した油液の吸込み/排出通路で、該吸込み/排出通路31は、スプール弁装置16の連通路21を介してタンク通路32に接続されている。また、このタンク通路32は、リザーバとしてのタンク3に接続されている。そして、タンク3内の作動油は、タンク通路32、連通路21および吸込み/排出通路31を介してシリンダ装置22の油溜め室26に対し、吸入または排出される。
33は吸込み/排出通路31の途中に設けられた流れ抵抗手段としての絞りを示している。この絞り33は、例えば油圧室19内の油液が吸込み/排出通路31、連通路21およびタンク通路32を介してタンク3内へと流出するときに、この油液に絞り作用を与えて流出流量を制限する。これにより、絞り33は、スプール弁装置16のスプール17が開弁位置(e)から閉弁位置(d)に復帰するまでの時間を延ばすものである。
このため、スプール弁装置16は、図4、図5に示すように開弁位置(e)に切換わった後に、再び閉弁位置(d)に戻るまでに所定の時間遅れが生じる。即ち、スプール弁装置16の開弁時間は、図7中に例示する時間ΔT(例えば、ΔT=0.2〜0.4秒)だけ長くなる。そして、主管路4A,4Bの間は、圧力選択弁13、高圧側油路14、スプール弁装置16の絞り油路20、低圧側油路15を介して開弁時間ΔTにわたり連通されるものである。
なお、図7中に例示した特性線34A,34Bは、主管路4A,4B内の圧力変化特性を表すものである。即ち、特性線34Aは主管路4A内の圧力特性を実線で示し、特性線34Bは主管路4B内の圧力特性を一点鎖線により示している。そして、方向制御弁5を後述の如く切換操作することにより、主管路4A内には、図7中の時間T1〜T2間で特性線34Aに沿ってモータ駆動圧が発生し、主管路4B内には、例えば時間T2以降で特性線34Bに沿ってブレーキ圧が発生するものである。
第1の実施の形態による油圧ショベルの旋回用油圧回路は上述の如き構成を有するもので、次に、その作用について説明する。
(1)まず、油圧モータ1の駆動時の作用について述べる。
方向制御弁5を図2に示すように中立位置(A)から切換位置(B)に切換えると(例えば,図7中の時間T1参照)、油圧ポンプ2からの圧油(モータ駆動圧)が主管路4Aを介して油圧モータ1に供給される。該油圧モータ1は、この圧油により慣性体としての上部旋回体を、例えば右方向に旋回駆動する。そして、油圧モータ1からの戻り油は主管路4Bを介してタンク3内へと排出される。
このため、主管路4A,4B内の圧力は、方向制御弁5の切換え操作に伴って図7中に例示する特性線34A,34Bの如く時間T1以降で大きく変化する。そして、高圧側の主管路4A内では、図7中の時間T1〜T2の間で特性線34Aに沿ってモータ駆動圧が発生し、低圧側の主管路4B内は、一点鎖線で示す特性線34Bの如く、時間T1〜T2の間で低い圧力状態に保たれる。
また、このときには主管路4A,4B間、即ちバイパス管路12A,12B間の圧力差により、圧力選択弁13が中立位置(a)から切換位置(b)に切換わる。このため、高圧側油路14は、図2に示すようにバイパス管路12Aを介して高圧側の主管路4Aに連通し、低圧側油路15は、バイパス管路12Bを介して低圧側の主管路4Bに連通される。そして、高圧側油路14内には、高圧側の主管路4A側から圧油(モータ駆動圧の一部)が導かれ、この圧油はパイロット圧となってシリンダ装置22のパイロット油室25に供給される。
この結果、シリンダ装置22の段付シリンダ23内では、ピストン24が圧力設定ばね28に抗して図2中の矢示D方向に摺動変位する。そして、シリンダ装置22の油溜め室26は、その容積がピストン24の変位に伴って拡大されるので、油溜め室26内には、例えばタンク通路32、連通路21、吸込み/排出通路31、絞り33等を介してタンク3内の油液が吸込まれる。
即ち、油溜め室26内には、タンク3からの油液が充満した状態で貯留される。しかし、スプール弁装置16のスプール17は、このときに弁ばね18により閉弁位置(d)に付勢された状態を保ち、高圧側油路14の分岐路14Aと低圧側油路15との間を遮断した状態に保持する。
(2)次に、油圧モータ1の慣性回転時の作用について述べる。
即ち、上記の状態で上部旋回体を停止させるため、方向制御弁5を図3に示す如く切換位置(B)から中立位置(A)に戻すと(図7中の時間T2参照)、油圧ポンプ2から主管路4Aを介した油圧モータ1への圧油の供給は断たれる。このため、主管路4A内の圧力は、図7中の特性線34Aに示すように、時間T2以降で急激に低下し、油圧モータ1による上部旋回体への駆動力が解除されることになる。
しかし、上部旋回体は、その慣性力によって油圧モータ1を慣性回転させるので、油圧モータ1はポンピング作用を行い、主管路4A内の圧油を主管路4B側に吐出させる。そして、油圧モータ1の慣性回転によって主管路4A側が負圧傾向になると、タンク3内の作動油は、タンク管路8、チェック弁6Aを介して主管路4A側に補給される。
これにより、主管路4B内には、油圧モータ1と方向制御弁5との間に多量の圧油が封じ込められるので、主管路4B内には油圧モータ1の慣性回転を停止させるようにブレーキ圧が発生する。そして、このブレーキ圧が図7中の時間T2以降において、一点鎖線で示す特性線34Bのように、オーバロードリリーフ弁9Bの開弁圧(第1の圧力値Pc)を越えると、この場合には、オーバロードリリーフ弁9Bがばね10Bに抗して開弁する。これにより、オーバロードリリーフ弁9Bは、主管路4B内のブレーキ圧を補助管路7、チェック弁6Aを介して主管路4Aに向けてリリーフさせる。
また、このときには主管路4A,4B間、即ちバイパス管路12A,12B間の圧力差により、圧力選択弁13が図3に示す如く切換位置(c)に切換わる。このため、高圧側油路14は、ブレーキ圧により高圧側となった主管路4Bに連通し、低圧側の主管路4Aには低圧側油路15が連通した状態となる。
そして、このときには主管路4B内の圧力が第1の圧力値Pcに近い圧力まで上昇している。これにより、主管路4B内の圧油がバイパス管路12B、高圧側油路14を介してシリンダ装置22のパイロット油室25に供給され、圧力設定ばね28を弾性的に撓み変形(圧縮変形)した状態に保つ。このため、シリンダ装置22は、ピストン24を前述の場合と同様に矢示D方向に押動したまま、油溜め室26内に多量の油液を貯留し続け、スプール弁装置16は閉弁位置(d)に保持された状態となる。
この場合、圧力選択弁13は、図2に示す切換位置(b)から、中立位置(a)を通過して図3に示す切換位置(c)に切換わる。この際、圧力選択弁13で選択する圧油の圧力が主管路4A側の駆動圧から主管路4B側のブレーキ圧に切換わった瞬間に、パイロット油室25に供給されるパイロット圧が圧力設定ばね28の設定圧(第2の圧力値Pd)よりも瞬時だけ低下することがある。
そして、この瞬間においては、シリンダ装置22の油溜め室26から少量の油液が油圧室19に供給され、スプール弁装置16のスプール17が僅かに弁ばね18に抗して下向きに移動する。しかし、スプール17には、閉弁位置(d)と開弁位置(e)との間に不感帯が設けられている。このため、スプール弁装置16は、高圧側油路14の分岐路14Aと低圧側油路15とが不用意に連通するのを防ぐことができる。
かくして、油圧モータ1の慣性回転がオーバロードリリーフ弁9Bの開弁により制動された後、該オーバロードリリーフ弁9Bが閉弁されると、油圧モータ1の慣性回転が一旦は停止される。そして、このときに主管路4B,4A間には、図7中に例示するように主管路4B側を高圧とする差圧ΔPが生じ、この差圧ΔPによって油圧モータ1が反転しようとする。
(3)次に、反転動作を繰返すことなく、油圧モータ1を停止させる場合の作用と効果について述べる。
しかし、油圧モータ1が反転し始めようとするときには、高圧となっている主管路4B内の圧油は、油圧モータ1(例えば、油圧モータ1のシリンダブロックとピストンとの間の微小隙間等)からリークし、モータハウジング内を介してタンク3側に排出される。これにより、主管路4B内の圧力は、オーバロードリリーフ弁9Bによる圧力値Pcに対して、例えば75〜85%程度低い圧力状態となる。
この結果、主管路4B内から高圧側油路14を介してパイロット油室25内に導かれているパイロット圧が、圧力設定ばね28の設定圧(第2の圧力値Pd)以下まで低下する。このため、シリンダ装置22は、圧力設定ばね28によりピストン24を油溜め室26側に向けて図3中の矢示E方向に押動する。これにより、ピストン24は、油溜め室26内の油液を加圧しつつ、連絡通路30を介してスプール弁装置16の油圧室19内に供給する。
また、このときに油液の一部は、連絡通路30から吸込み/排出通路31、連通路21、タンク通路32を介してタンク3側に排出される。しかし、吸込み/排出通路31の途中に設けた絞り33は、タンク3側に排出される油液の流れを制限する。このため、絞り33の上流側に位置する連絡通路30内には比較的高い圧力が残存し、この圧力がスプール弁装置16の油圧室19に作用する。
これによって、スプール弁装置16は、油圧室19内に供給された油液の圧力によりスプール17が弁ばね18に抗して摺動変位し、図4に示すように閉弁位置(d)から開弁位置(e)に切換えられる。そして、このときには高圧側油路14の分岐路14Aと低圧側油路15との間が、スプール弁装置16の絞り油路20を介して連通される。
このとき、スプール弁装置16のスプール17は、弁ばね18により油圧室19側に向けて付勢されているため、油圧室19内の油液を連絡通路30、吸込み/排出通路31、連通路21およびタンク通路32等を介してタンク3へと流出させようとする。しかし、吸込み/排出通路31の途中に設けた絞り33は、油圧室19側から吸込み/排出通路31、タンク通路32等を介してタンク3側に流出しようとする油液に絞り作用を与えて流出流量を制限している。
このため、スプール弁装置16のスプール17が図4、図5に示す開弁位置(e)から図1に示す閉弁位置(d)に戻るまでの開弁時間を、図7中に例示する開弁時間ΔT(例えば、ΔT=0.2〜0.4秒)だけ延ばすことができる。この結果、主管路4A,4B間を、切換位置(c)にある圧力選択弁13、高圧側油路14、スプール弁装置16の絞り油路20、低圧側油路15を介して比較的長い時間にわたり連通させることができる。
そして、開弁位置(e)にあるスプール弁装置16は、例えば主管路4B、バイパス管路12B内の高圧(ブレーキ圧)を、図4、図5中の矢示F方向へと高圧側油路14から絞り油路20等を介して絞り作用を与えつつ、低圧側油路15、バイパス管路12A、主管路4A側に逃がすことができる。
この結果、スプール弁装置16は、前述の如く主管路4A,4B間に発生した差圧ΔP(図7参照)を絞り油路20等を介して低減することができる。そして、主管路4A,4B間の圧力差が小さくなったときには、後述するように圧力選択弁13が中立位置(a)に復帰し、該圧力選択弁13により主管路4A,4B(バイパス管路12A,12B)間を遮断できると共に、油圧モータ1が反転動作を繰返すのを防止することができる。
一方、スプール弁装置16は、スプール17が弁ばね18により油圧室19側に徐々に押動され、図1に例示する閉弁位置(d)に復帰したときに、高圧側油路14の分岐路14Aと低圧側油路15との間をスプール17によって遮断することができる。そして、スプール弁装置16は、閉弁位置(d)に復帰して主管路4A,4B(バイパス管路12A,12B)間の連通状態を断つことにより、油圧モータ1を停止状態に保持できると共に、油圧モータ1の次なる駆動時にスプール弁装置16が誤って開弁したりするのを防止できる。
(4)次に、寒冷地等の周囲温度の影響で油液の粘度が高くなっている場合の作用と効果について述べる。
ところで、例えば寒冷地等で上部旋回体を旋回駆動して停止させる場合には、油液の温度が低く、粘度が高い状態となっている。従って、前記絞り33を流通する油液の流量が小さく抑えられ、スプール弁装置16が図4、図5に示す開弁位置(e)に保持される開弁時間ΔTも、周囲温度の影響で相対的に長くなってしまう。このため、寒冷地等では、上部旋回体を停止させるときに、スプール弁装置16のスプール17が開弁状態から閉弁するまでに余分な時間がかかり、上部旋回体に停止遅れが生じる等の可能性がある。
そこで、本実施の形態によれば、油圧モータ1と方向制御弁5との間に位置して主管路4A,4Bの間にはバイパス管路12A,12Bを介して圧力選択弁13を設けている。この圧力選択弁13は、主管路4A,4B間、即ちバイパス管路12A,12B間の圧力差に従って中立位置(a)から左,右の切換位置(b),(c)に切換えられる。そして、圧力選択弁13は、切換位置(b),(c)に切換えられると、高圧側油路14と低圧側油路15とをバイパス管路12A,12Bに接続する構成である。
即ち、主管路4A,4Bのうち高圧側の主管路は、圧力選択弁13が切換位置(b),(c)に切換わったときに高圧側油路14に連通され、低圧側の主管路は低圧側油路15に連通する構成としている。また、スプール弁装置16は、図1〜図5に示すように高圧側油路14の分岐路14Aと低圧側油路15との間を連通,遮断する構成としている。また、圧力選択弁13は、中立位置(a)に戻ったときに高圧側油路14と低圧側油路15とを、主管路4A,4Bから共に遮断する。
このため、例えば上部旋回体等の慣性体を周囲温度の低い寒冷地等で駆動して停止させるときに、スプール弁装置16の開弁時間ΔTが長くなり、長時間にわたり開弁位置(e)に保持されることがある。一方、2つの主管路4A,4B間の圧力差が小さくなると、スプール弁装置16が開弁位置(e)にあるにも拘らず、圧力選択弁13が図6に示すように自動的に中立位置(a)に復帰する。これによって、スプール弁装置16が開弁位置(e)にあるときでも、主管路4A,4B(バイパス管路12A,12B)間を圧力選択弁13により強制的に遮断することができる。
このように、周囲温度等の影響でスプール弁装置16の開弁時間ΔTが余分に長くなり、2つの主管路4A,4B間(即ち、バイパス管路12A,12B間)が、図5に示すように、高圧側油路14、絞り油路20、低圧側油路15を介して連通している状態でも、2つの主管路4A,4B間の圧力差が小さくなると、圧力選択弁13は、図6に示すように自動的に中立位置(a)に復帰する。これにより、スプール弁装置16の動きに拘らず、圧力選択弁13を用いて主管路4A,4B間を遮断することができる。
そして、このように圧力選択弁13が主管路4A,4B間を遮断した状態は、例えば図7中の時間T3以降に相当し、この間に主管路4A,4B内の圧力は、油圧モータ1内のリーク等により、図7中の特性線に示す如く漸次低減することができ、上部旋回体の反転動作を抑えて滑らか停止することができる。
従って、周囲温度の低い寒冷地等でスプール弁装置16の開弁時間ΔTが余分に長くなった場合でも、圧力選択弁13を用いてバイパス管路12A,12B間、即ち主管路4A,4B間を遮断することができる。これにより、上部旋回体を滑らかに停止させることができ、停止遅れ等の発生を防止することができる。
(5)次に、上部旋回体の慣性量が変化する場合の作用と効果について述べる。
また、スプール弁装置16の開弁時間ΔTは、上部旋回体の慣性量(慣性エネルギ)により決められるもので、例えばバケット等に多量の土砂を積込んだ場合と、積込み量が少ない場合(積込み量が零の場合を含む)とでは、上部旋回体の慣性量が大きく変化してしまう。
しかし、周囲温度等の環境条件に拘らず、慣性体の慣性量を予め最大の値とした条件の下で、スプール弁装置16の開弁時間を設定し、例えば弁ばね18の付勢力を予め弱くしたり、絞り33の流路径を小さくしたりする。これにより、スプール弁装置16が開弁位置(e)にある場合でも、2つの主管路4A,4B間の圧力差が小さくなったときには、圧力選択弁13によって主管路4A,4B間を自動的に遮断することができる。
このため、上部旋回体の慣性量がバケットの積込み量等に応じて大きく変化する場合でも、慣性量の大,小に影響されることなく、上部旋回体(慣性体)を滑らかに停止することができ、上部旋回体に停止遅れ等の不具合が発生するのを防ぐことができる。
次に、図8は本発明の第2の実施の形態を示している。第2の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。しかし、第2の実施の形態の特徴は、慣性体反転防止弁41の一部を構成する弁手段としてのスプール弁装置42を、例えば2ポート2位置のスプール式切換弁によって構成したことにある。
ここで、スプール弁装置42は、第1の実施の形態で述べたスプール弁装置16とほぼ同様に構成され、スプール43、付勢部材としての弁ばね44、油圧室45および絞り油路46等を有している。そして、スプール弁装置42の油圧室45は、シリンダ装置22の油溜め室26に連絡通路30を介して接続され、油溜め室26との間で加圧状態の油液が供給、排出される。これにより、スプール弁装置42のスプール43は、閉弁位置(d)と開弁位置(e)との間で摺動変位するものである。
また、連絡通路30の途中位置から分岐した油液の吸込み/排出通路47は、スプール弁装置42のスプール43等を介することなく、その先端側が直接的にタンク3に接続されている。そして、吸込み/排出通路47の途中には、流れ抵抗手段としての絞り48が設けられ、該絞り48は、第1の実施の形態で述べた絞り33と同様に構成されるものである。
かくして、このように構成される第2の実施の形態でも、前記第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができ、上部旋回体を滑らかに停止させ、停止遅れ等が発生するのを防ぐことができる。しかし、本実施の形態では、スプール弁装置42を2ポート2位置のスプール式切換弁等により構成している。
そして、吸込み/排出通路47は、スプール弁装置42のスプール43等を介することなく、その先端側を直接的にタンク3に接続する構成としている。このため、スプール弁装置42と吸込み/排出通路47とを別々に配置することができ、レイアウト設計の自由度等を高めることができる。
次に、図9は本発明の第3の実施の形態を示している。第3の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。しかし、第3の実施の形態の特徴は、慣性体反転防止弁51の一部を構成する流れ抵抗手段を、圧力補償型流量制御弁52により構成したことにある。
ここで、圧力補償型流量制御弁52は、第1の実施の形態で述べた絞り33に替えて吸込み/排出通路31の途中位置に設けられている。そして、圧力補償型流量制御弁52は、絞り53の前,後の圧力差に従って開,閉弁される減圧弁54と、該減圧弁54および絞り53に対して並列接続されたチェック弁55とにより構成されている。
この場合、チェック弁55は、シリンダ装置22の油溜め室26内にタンク3から油液を吸込むときに開弁し、タンク通路32側からスプール弁装置16の連通路21、チェック弁55、吸込み/排出通路31を介して油溜め室26内に油液が流入するのを許す。しかし、チェック弁55は、例えば吸込み/排出通路31側からタンク通路32に向けて油液が逆向きに流れるのを阻止し、このときには減圧弁54を介して油液がタンク3側に排出される。
即ち、圧力補償型流量制御弁52の減圧弁54は、周囲温度の変化により油液の温度、粘度等が変わる場合でも、絞り53の前,後で圧力差が大きくなると開弁し、圧力差が小さくなると閉弁する。これにより、減圧弁54は、絞り53の前,後の圧力差がほぼ一定となるように開,閉弁を繰返し、シリンダ装置22の油溜め室26から吸込み/排出通路31内をタンク3側に向けて排出される油液の流量を調整するものである。
このため、シリンダ装置22の油溜め室26から連絡通路30に油液が流出するときには、絞り53の前,後の圧力差に対応した圧力が連絡通路30を介してスプール弁装置16の油圧室19に供給される。そして、スプール弁装置16のスプール17は、このときの圧力により閉弁位置(d)から開弁位置(e)に切換えられるものである。
かくして、このように構成される第3の実施の形態でも、前記第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができ、上部旋回体を滑らかに停止させ、停止遅れ等が発生するのを防ぐことができる。しかし、本実施の形態では、圧力補償型流量制御弁52を吸込み/排出通路31の途中に設ける構成としている。
このように、圧力補償型流量制御弁52を用いることにより、連絡通路30から吸込み/排出通路31を介してタンク通路32側に排出される油液の流量が、周囲温度等に影響されて変動するのを防ぐことができる。従って、スプール弁装置16の開弁時間ΔT(図7参照)を一定の時間に保つことができると共に、慣性体反転防止弁51の動作特性を安定させ、油圧回路中でのマッチングを容易に行うことができる。
また、圧力補償型流量制御弁52の一部を構成するチェック弁55は、シリンダ装置22の油溜め室26内にタンク3から油液を吸込むときに開弁し、タンク3内の油液をタンク通路32側からスプール弁装置16の連通路21、チェック弁55および吸込み/排出通路31等を介して油溜め室26内へと円滑に流入させることができる。これにより、油溜め室26内に油液を吸込む動作に余分な時間が掛かるのを防ぎ、油液の吸込み動作を短時間で行うことができる。
次に、図10ないし図20は本発明の第4の実施の形態を示している。第4の実施の形態の特徴は、加圧油供給手段(シリンダ装置)のばね室を低圧のリザーバとし、このリザーバに接続される通路を低圧側油路にも連通させる構成したことにある。なお、本実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図中、61は第4の実施の形態で採用した慣性体反転防止弁で、この慣性体反転防止弁61は、後述の圧力選択弁67およびシリンダ装置77等に共通した外殻となるケーシング62を有している。そして、このケーシング62は、前記第1の実施の形態でも述べたように油圧モータ1のハウジング(図示せず)と一体に形成されるものである。
そして、慣性体反転防止弁61は、ケーシング62内に組込まれた後述の圧力選択弁67、シリンダ装置77およびスプール弁装置86等により構成されている。また、ケーシング62内には、図10に示すチェック弁6A,6Bおよびオーバロードリリーフ弁9A,9B等が一緒に組込まれるものである。
ここで、ケーシング62には、図10、図11に示す如く弁体摺動穴63とピストン摺動穴64とが左,右方向(軸方向)へと互いに平行に延びるように形成されている。そして、弁体摺動穴63とピストン摺動穴64との間には、両者の間を径方向で連通させるように後述の高圧側油路73,低圧側油路74が形成されている。
また、ケーシング62の弁体摺動穴63は、その両端側が蓋体65A,65Bを用いて閉塞され、ピストン摺動穴64の両端側は、蓋体66A,66Bを用いて閉塞されている。この場合、ピストン摺動穴64は、第1の実施の形態で述べた段付シリンダ23とほぼ同等の機能を有し、図11、図15に示すように、大径筒部に相当する大径穴部64Aと、小径筒部に相当する小径穴部64Bとからなる段付き穴として形成されている。
次に、第4の実施の形態で採用した圧力選択手段としての圧力選択弁67の構成について述べる。
この圧力選択弁67は、第1の実施の形態で述べた圧力選択弁13と同様に油圧パイロット式の方向制御弁により構成されている。ここで、圧力選択弁67は、図10、図15〜図20に示すように、油圧モータ1と方向制御弁5との間に位置して主管路4A,4Bの間にバイパス管路12A、12Bを介して設けられている。そして、圧力選択弁67は、主管路4A,4B間の圧力差に従って中立位置(a)から左,右の切換位置(b),(c)に切換えられるものである。
しかし、この場合の圧力選択弁67は、ケーシング62の弁体摺動穴63内にスプール弁体68を挿嵌することにより構成されている。また、圧力選択弁67は、スプール弁体68の両端と蓋体65A,65Bとの間に位置して左,右一対の油室69A,69Bを有している。これらの油室69A,69Bは、弁体摺動穴63の軸方向両側に位置してケーシング62に形成された環状の油室により構成されている。そして、油室69A,69Bのうち一方の油室69Aは、バイパス管路12Aを介して主管路4Aに連通し、他方の油室69Bは、バイパス管路12Bを介して主管路4Bに連通している。
また、圧力選択弁67のスプール弁体68には、その軸方向(図11中の左,右方向)の中間位置で互いに離間した一対の径方向孔70A,70Bと、該径方向孔70A,70Bの位置からスプール弁体68の両端側端面に向けて軸方向に延びた軸方向孔71A,71Bとが設けられている。そして、軸方向孔71A,71Bのうち、一方の軸方向孔71Aは、油室69Aに常時連通し、他方の軸方向孔71Bは、油室69Bに常時連通するものである。
また、スプール弁体68の両端側に位置する油室69A,69B内には、蓋体65A,65Bとの間にスプリング72A,72Bが配設されている。そして、これらのスプリング72A,72Bは、スプール弁体68を左,右両側から付勢することにより、圧力選択弁67を図15に示す中立位置(a)に復帰させるものである。
73は圧力選択弁67を介して高圧側の主管路に連通される高圧側油路である。この高圧側油路73は、図11に示すように、一側が弁体摺動穴63の軸方向中間(軸方向孔71A,71B間)となる位置で該弁体摺動穴63に接続(開口)され、他側が後述するシリンダ装置77のパイロット油室79に接続されている。そして、高圧側油路73は、スプール弁体68が図12に示す如く軸方向に摺動変位したときに径方向孔70A,70Bの一方(例えば、径方向孔70B)に連通する。これにより、高圧側油路73は、軸方向孔71Bを介して高圧側の主管路(例えば、主管路4B)に連通される。
即ち、高圧側油路73は、圧力選択弁67が図16,図17に示す如く切換位置(b),(c)のいずれかに切換えられたときに、主管路4A,4Bのうち、高圧側となる主管路4Aまたは4Bに連通される。これにより、高圧側油路73内には、高圧側の圧油が導かれる。
一方、圧力選択弁67が図15に示すように中立位置(a)に戻ったときに、高圧側油路73は、主管路4A,4Bのいずれに対しても遮断される。また、高圧側油路73の途中には、図15に示すように分岐路73Aが設けられ、この分岐路73Aは、後述のスプール弁装置86を介して低圧側油路74に対し連通,遮断されるものである。
74は圧力選択弁67を介して低圧側の主管路に連通される低圧側油路である。この低圧側油路74は、図10、図11に示す如く高圧側油路73から右方向に離間して弁体摺動穴63とピストン摺動穴64との間を高圧側油路73とほぼ平行に延びている。そして、低圧側油路74は、一側がピストン摺動穴64の位置で後述の低圧室80に連通し、他側が弁体摺動穴63の位置で後述の迂回通路76に連通している。
ここで、低圧側油路74は、例えば慣性回転によりスプール弁体68が図12に示す如く軸方向の左側(矢示D方向)に摺動変位したときに、後述の迂回通路76を介して径方向孔70A,70Bの一方(例えば、径方向孔70A)に連通する。これにより、低圧側油路74は、軸方向孔71Aを介して低圧側の主管路(例えば、主管路4A)に連通される。そして、低圧側油路74は、後述のスプール87が図13に示す位置まで摺動変位したときに、高圧側油路73内の圧油が後述のパイロット油室79、環状油溝90および低圧室80を介して迂回通路76、低圧側の主管路(例えば、主管路4A)に向けて流通するのを許すものである。
即ち、低圧側油路74は、圧力選択弁67が図16,図17に示すように切換位置(b),(c)のいずれかに切換えられているときに、主管路4A,4Bのうち低圧側となる主管路4Aまたは4Bに連通され、低圧側油路74内はタンク圧に近い低圧状態に保たれる。そして、低圧側油路74は、後述のスプール弁装置86が図18、図19に示すように開弁位置(e)に切換えられたときに、高圧側油路73内の圧油が分岐路73Aを介して低圧側油路74、低圧側の主管路(例えば、主管路4A)に向けて流通するのを許すものである。
また、圧力選択弁67のスプール弁体68は、スプリング72A,72Bで付勢されることにより、図10、図11に示す位置に復帰する。そして、圧力選択弁67が図15に示す如く中立位置(a)に戻ったときに、低圧側油路74は、主管路4A,4Bのいずれに対しても遮断される。このときに、低圧側油路74は、高圧側油路73からも遮断された状態に保持される。
75は高圧側油路73を挟んで低圧側油路74とは反対側に配置されたばね室側通路で、該ばね室側通路75は、図10、図11に示す如く高圧側油路73から左方向に離間している。そして、ばね室側通路75は、弁体摺動穴63と後述のばね室82との間を高圧側油路73とほぼ平行に延びている。ここで、ばね室側通路75は、一側が後述のばね室82に連通し、他側が弁体摺動穴63の位置で後述の迂回通路76に連通している。
76は低圧側油路74をばね室側通路75に連通させる迂回通路で、該迂回通路76は、弁体摺動穴63を挟んで低圧側油路74、ばね室側通路75とは反対側となる位置に、略U字状をなす通路穴として形成されている。そして、この迂回通路76は、弁体摺動穴63の周囲で高圧側油路73を迂回して低圧側油路74とばね室側通路75とを恒常的に連通させるものである。
次に、ケーシング62のピストン摺動穴64内に段付のピストン78を挿嵌して構成された加圧油供給手段としてのシリンダ装置77について述べる。
第4の実施の形態によるシリンダ装置77は、第1の実施の形態で述べた段付シリンダ23に相当するピストン摺動穴64と、このピストン摺動穴64内に摺動可能に挿嵌されたピストン78と、後述のパイロット油室79、油溜め室81、ばね室82および圧力設定ばね84,85とを含んで構成されている。
ここで、ピストン78は、図11に示す如く段付筒状のスプール弁体として形成され、ピストン摺動穴64の大径穴部64A内に挿嵌された大径部78Aと、ピストン摺動穴64の小径穴部64B内に挿嵌された小径部78Bとから構成されている。この場合、大径部78Aの外径寸法は、例えば0.2〜0.4mm程度だけ小径部78Bよりも大径になっている。
そして、ピストン78の外周側には、大径部78Aと小径部78Bとの間に環状の段部78Cが設けられ、この段部78Cは、例えば0.1〜0.2mm程度の環状段差により形成されている。また、ピストン78の内周側には、後述のスプール87が挿嵌されるスプール摺動穴78Dが形成されている。一方、ピストン78の小径部78B側には、軸方向に離間して径方向に延びる一対の油穴78E,78Fが形成されている。
ここで、ピストン78は、後述するパイロット油室79内の圧力を環状の段部78Cで受圧することにより、後述の圧力設定ばね84,85に抗してピストン摺動穴64内を軸方向(図11中の矢示D,E方向)に変位する。このとき、ピストン78は、油穴78E,78Fのうち段部78Cに近い方の油穴78Eが後述のパイロット油室79に対して連通,遮断される。また、他方の油穴78Fは、後述の低圧室80に対して連通,遮断されるものである。
そして、シリンダ装置77は、ピストン78が図11に示す初期位置と図12に示すストロークエンド位置との間で軸方向に摺動変位することにより、後述するスプール弁装置86の油圧室89に圧油を供給、排出し、スプール弁装置86の開,閉弁を制御するものである。
79はシリンダ装置77(加圧油供給手段)の油圧パイロット部を構成するパイロット油室で、該パイロット油室79は、ピストン摺動穴64の周壁側に形成された環状凹溝により構成されている。そして、パイロット油室79は、ピストン78の段部78Cを径方向外側から取囲む環状の油室として形成されている。ここで、パイロット油室79は、図11に示す如く高圧側油路73に常時連通している。そして、ピストン78の段部78Cは、高圧側油路73からの圧油をパイロット油室79内でパイロット圧として受圧する。これにより、ピストン78をピストン摺動穴64内で後述の圧力設定ばね84,85に抗して摺動変位させるものである。
80は低圧側油路74に連通してピストン摺動穴64の周囲に形成された低圧室で、該低圧室80は、パイロット油室79と同様にピストン摺動穴64の周壁側に形成された環状凹溝により構成されている。また、低圧室80は、パイロット油室79に対して図11中の右方向(軸方向)に離間している。そして、低圧室80は、後述のスプール87が図13に示す位置まで摺動したときに、油穴78E,78Fと後述の環状油溝90を介して低圧側油路74を高圧側油路73(パイロット油室79)に一時的に連通させるものである。
81はピストン摺動穴64の周囲に位置してピストン78の小径部78Bと蓋体66Bの間に形成された油溜め室を示している。ここで、該油溜め室81は、ピストン摺動穴64内でピストン78が軸方向に変位するときに、後述のばね室82側から絞り93等を介して油液を内部に吸込んだり、吸込んだ油液を加圧油としてスプール弁装置86の油圧室89に供給したりする。そして、油溜め室81は、その容量(貯油量)がピストン78の摺動変位に伴って変化するものである。
82はピストン78を挟んで油溜め室81とは軸方向の反対側に設けられたばね室で、該ばね室82は、ピストン摺動穴64の他側となる位置でピストン78の大径部78Aと蓋体66Aとの間に大きな容積をもった筒状空間として形成されている。そして、ばね室82は、低圧のリザーバを構成し、ばね室側通路75、迂回通路76を介して低圧側油路74に連通している。さらに、ばね室82は、後述の連通穴83A,91および絞り93等を介して油圧室89、油溜め室81に連通され、低圧の作動油によって満たされるものである。
83はばね室82内に配置された可動ばね受で、該可動ばね受83は、図10〜図14に示す如くピストン78(大径部78A)の端部に着脱可能に嵌合して設けられ、ピストン摺動穴64内をピストン78と一体に変位するものである。また、可動ばね受83には、その全長にわたって軸方向に延びる連通穴83Aが穿設され、この連通穴83Aは、後述するスプール87内の連通穴91とばね室82との間を常時連通している。
84,85は可動ばね受83と共にばね室82内に配設された圧力設定ばねを示し、該圧力設定ばね84,85は、第1の実施の形態で述べた圧力設定ばね28と同様に第2の圧力値Pd(図7参照)に設定されている。そして、圧力設定ばね84,85は、ピストン78を油溜め室81側に向けて図11中の矢示E方向に常時付勢している。なお、第4の実施の形態では、圧力設定ばね84,85は、コイル径の大きいスプリング(ばね84)と、コイル径の小さいスプリング(ばね85)とにより構成されている。
次に、ピストン78のスプール摺動穴78D内にスプール87を挿嵌して構成された弁手段としてのスプール弁装置86の構成について述べる。
即ち、第4の実施の形態によるスプール弁装置86は、第1の実施の形態で述べたスプール弁装置16とほぼ同様に構成され、高圧側油路73と低圧側油路74との間を後述の環状油溝90等を介して連通,遮断するものである。
ここで、スプール弁装置86は、ピストン78のスプール摺動穴78D内に挿嵌されたスプール87と、ピストン78のスプール摺動穴78D内に位置して該スプール87と可動ばね受83との間に配設されスプール87を図11中の右方向(矢示E方向)に付勢した付勢部材としての弁ばね88と、該弁ばね88に抗してスプール87を左方向(矢示D方向)に摺動変位させるため、ピストン78のスプール摺動穴78Dとスプール87の端面との間に形成された油圧室89とを含んで構成されている。
また、スプール87の外周側には、ピストン78の油穴78E,78F間にわたって軸方向に延びる環状油溝90が形成されている。この環状油溝90は、ピストン78とスプール87が、図12ないし図14に示す如く、軸方向に相対的に摺動変位するときにパイロット油室79と低圧室80との間を油穴78E,78Fを介して連通,遮断するものである。
即ち、これらの油穴78E,78Fと環状油溝90は、第1の実施の形態で述べた絞り油路20と同等の機能を有している。そして、スプール弁装置86は、スプール87が軸方向に摺動変位するに伴って、図15〜図19に示すように閉弁位置(d)と開弁位置(e)とのいずれかに切換わる。例えば、スプール弁装置86が開弁位置(e)になると、高圧側油路73の分岐路73Aと低圧側油路74との間は、環状油溝90等を介して連通するものである。
また、スプール弁装置86の油圧室89は、油溜め室81に後述の連絡通路94を介して連通(接続)されている。そして、油圧室89は、油溜め室81から加圧状態の油液が供給、排出されることにより、スプール87をピストン78のスプール摺動穴78D内で軸方向に変位させる。これによって、スプール弁装置86は、図15〜図19に示す如く閉弁位置(d)と開弁位置(e)とに選択的に切換わるものである。
91はスプール87内に形成された軸方向穴からなる連通穴で、該連通穴91は、軸方向の一側が後述の絞り93等を介して油溜め室81、油圧室89に連通し、軸方向の他側は弁ばね88等を介して可動ばね受83の連通穴83Aに連通している。そして、連通穴91は、第1の実施の形態で述べた連通路21と同等の機能を有し、ばね室82内の油液を、油溜め室81側との間で絞り93を介して吸入または排出させるものである。
92は油圧室89に臨むスプール87の一側端面に形成されたポート穴で、該ポート穴92は、例えば第1の実施の形態で述べた吸込み/排出通路31と同等の機能を有している。そして、ポート穴92は、ばね室82内の油液を油溜め室81側との間で後述の絞り93を介して吸入または排出させるものである。
93はスプール87に形成された流れ抵抗手段としての絞りで、この絞り93は、図11に示す如く連通穴91とポート穴92との間に位置してスプール87の軸方向に穿設された小径な油孔により構成されている。そして、絞り93は、第1の実施の形態で述べた絞り33と同等の機能を有し、後述の連絡通路94、油圧室89にポート穴92を介して常に連通している。
即ち、絞り93は、例えば油圧室89内の油液がポート穴92、連通穴91,83A等を介してばね室82側に流出するときに、この油液に絞り作用を与えて流出流量を制限する。これにより、絞り93は、スプール弁装置86のスプール87が開弁位置(e)から閉弁位置(d)に復帰するまでの時間を延ばすものである。
94はピストン78の一側端面に形成された油穴からなる連絡通路で、該連絡通路94は、第1の実施の形態で述べた連絡通路30と同様な機能を有し、スプール弁装置86の油圧室89とシリンダ装置77の油溜め室81との間を恒常的に連通させるものである。
第4の実施の形態による慣性体反転防止弁61は上述の如き構成を有するもので、その基本的な作動については、前述した第1の実施の形態とほぼ同様である。しかし、本実施の形態では、シリンダ装置77のばね室82を低圧のリザーバとして用いる構成としている。
そして、このばね室82は、ばね室側通路75、迂回通路76を介して低圧側油路74に連通している。また、このばね室82は、油溜め室81、油圧室89に対しても、スプール87内の連通穴91、絞り93等を介して連通する構成としているので、下記のような作用効果を奏する。
即ち、方向制御弁5を図16に示すように切換位置(B)に切換えて油圧モータ1を駆動し、上部旋回体を旋回動作させる。その後、上部旋回体を停止させるため、方向制御弁5を図17に示す如く切換位置(B)から中立位置(A)に戻す。なお、図17の場合には、後述する理由により、ピストン78は圧力設定ばね84,85に抗して矢示D方向に変位している。
この場合に、方向制御弁5を中立位置に戻した後も、慣性体となる上部旋回体によって油圧モータ1が慣性回転を続けると、主管路4B内には油圧モータ1の慣性回転を停止させるようにブレーキ圧が発生する。なお、このときのブレーキ圧がオーバロードリリーフ弁9Bの開弁圧よりも大きくなると、オーバロードリリーフ弁9Bが開弁することによって、主管路4B内のブレーキ圧はリリーフされる。
一方、油圧モータ1の慣性回転に伴って、主管路4B側に発生したブレーキ圧により、圧力選択弁67は、図17に示す如く切換位置(c)に切換わる。このため、高圧側油路73は、ブレーキ圧で高圧側となった主管路4Bに連通し、低圧側の主管路4Aには低圧側油路74が連通した状態となる。このとき、圧力選択弁67のスプール弁体68は、図12に示すようにスプリング72Aに抗して左方向(矢示D方向)に変位する。
このように、スプール弁体68が左方向に変位すると、径方向孔70Bは高圧側油路73に連通する。このため、主管路4Bからの高圧(ブレーキ圧)は、油室69B、軸方向孔71Bを介して高圧側油路73、パイロット油室79に導かれる。また、スプール弁体68の径方向孔70A、軸方向孔71Aは、低圧側の主管路4Aを迂回通路76を介して低圧側油路74に連通させると共に、ばね室側通路75を介してシリンダ装置77のばね室82にも連通させる。
これにより、シリンダ装置77のピストン78は、パイロット油室79内の圧力を環状の段部78Cで受圧する。このため、ピストン78は、ピストン摺動穴64内を圧力設定ばね84,85に抗して図12中の矢示D方向にストロークエンドまで摺動変位し、可動ばね受83は、蓋体66Aに当接する位置まで変位する。
そして、このときは、シリンダ装置77の油溜め室81内に、ばね室82側から連通穴83A、連通穴91、絞り93、連絡通路94等を介して油液が吸込まれ、油溜め室81内は油液が充満した状態となる。なお、この状態では、図17に示すように、スプール弁装置86が閉弁位置(d)に保持されている。
次に、油圧モータ1の慣性回転がオーバロードリリーフ弁9Bの開弁により制動された後、該オーバロードリリーフ弁9Bが閉弁されると、油圧モータ1の慣性回転が一旦は停止される。そして、その後に油圧モータ1が反転し始めようとするときには、主管路4B内の圧力がオーバロードリリーフ弁9Bによる圧力値Pc(図7参照)に対して、例えば75〜85%程度低い圧力状態となる。
この結果、パイロット油室79内のパイロット圧が圧力設定ばね84,85の設定圧(第2の圧力値Pd)以下まで低下するので、シリンダ装置77は、圧力設定ばね84,85によりピストン78を油溜め室81側に向けて図13、図18に示す如く矢示E方向に押動する。これにより、ピストン78は、油溜め室81内の油液を加圧しつつ、この加圧油を連絡通路94を介してスプール弁装置86の油圧室89内に供給する。
また、このときに油液の一部は、連絡通路94側から絞り93、連通穴91,83A等を介してばね室82側に排出される。しかし、スプール87に連通穴91等と共に設けた絞り93は、ばね室82側に排出される油液の流れを制限する。このため、絞り93の上流側に位置する油圧室89内には比較的高い圧力が発生し、この圧力によって、スプール弁装置86のスプール87は、弁ばね88に抗して摺動変位する。即ち、スプール弁装置86のスプール87は、図18、図19に示すように閉弁位置(d)から開弁位置(e)に切換えられる。
この状態では、高圧側油路73は、図13に示すようにパイロット油室79、ピストン78の油穴78E、スプール87の環状油溝90、油穴78F、低圧室80を介して低圧側油路74と迂回通路76とに連通する。これによって、主管路4A,4B(バイパス管路12A,12B)間は、左,右の油室69A,69Bを介して一時的に連通した状態となる。
また、このときは、スプール弁装置86のスプール87が、弁ばね88により油圧室89側に向けて付勢されている。このため、油圧室89内の油液は、スプール87の絞り93、連通穴91、可動ばね受83の連通穴83Aを介してばね室82側に流出しようとする。しかし、スプール87に形成した絞り93は、油圧室89側から連通穴91、連通穴83A等を介してばね室82側に流出しようとする油液に絞り作用を与えて流出流量を制限している。
このため、スプール弁装置86のスプール87が図18、図19に示す開弁位置(e)から閉弁位置(d)に戻るまでの開弁時間を、第1の実施の形態で述べた如く時間ΔT(図7参照)だけ延ばすことができる。これにより、主管路4A,4B間を図18、図19に示す如く、切換位置(c)にある圧力選択弁67、高圧側油路73、スプール弁装置86の環状油溝90、低圧側油路74を介して長い時間にわたり連通させることができる。
この結果、例えば主管路4B内の高圧(ブレーキ圧)を、図18、図19中の矢示F方向へと高圧側油路73からスプール弁装置86の環状油溝90等を介して絞り作用を与えつつ、低圧側油路74、バイパス管路12A、主管路4A側に逃がすことができる。この間、前述の如く主管路4A,4B間に発生した差圧ΔP(図7参照)を低減し、油圧モータ1が反転動作を繰返すのを防止することができる。
そして、スプール87が弁ばね88により油圧室89側に徐々に押動され、図15に例示する閉弁位置(d)に復帰したときには、高圧側油路73の分岐路73Aと低圧側油路74との間をスプール弁装置86のスプール87により遮断することができる。このため、慣性体反転防止弁61による主管路4A,4B間の連通状態を断つことができ、油圧モータ1を停止状態に保持できる。しかも、油圧モータ1の次なる駆動時にスプール弁装置86が誤って開弁したりするのを防止できる。
また、例えば上部旋回体等の慣性体を周囲温度の低い寒冷地等で駆動して停止させるときに、スプール弁装置86の開弁時間ΔTが余分に長くなっても、2つの主管路4A,4B間の圧力差が小さくなると、圧力選択弁67は、図20に示すように自動的に中立位置(a)に復帰する。このため、スプール弁装置86が開弁位置(e)にあるときでも、主管路4A,4B間を圧力選択弁67により強制的に遮断でき、第1の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
特に、第4の実施の形態では、シリンダ装置77のばね室82を低圧のリザーバとして用いている。そして、このばね室82をばね室側通路75、迂回通路76を介して低圧側油路74に連通させると共に、油溜め室81、油圧室89にも絞り93等を介して連通させる構成としている。このため、シリンダ装置77のばね室82を別途にドレン配管(例えば、図1に示すドレン管路29)等を介してタンク3等に接続する必要がなくなる。これにより、配管等の部品点数を減らすことができ、組立て時の作業性等を高めることができる。
また、スプール弁装置86を、例えば閉弁位置(d)から開弁位置(e)に切換えた後に再び閉弁位置(d)に戻すために、油圧室89内の油液を絞り93等を介してばね室82(リザーバ)側に油液を排出するときに、この油液の一部ををばね室側通路75、迂回通路76、低圧側油路74等を介して低圧側の主管路4A(または4B)にも排出することができる。この結果、ばね室82内を常にタンク圧に近い低圧状態に保つことができる。
このため、前述した第1,第3の実施の形態のように、タンク3に接続されるドレン管路29、タンク通路32等を特別に設ける必要がなくなる。この結果、スプール弁装置86の油圧室89から油液を排出するための経路をコンパクトにまとめることができ、これによっても部品点数を減らして組立て時の作業性等を高めることができる。
また、単一のケーシング62内に圧力選択弁67、シリンダ装置77およびスプール弁装置86を組込んで構成される慣性体反転防止弁61は、主管路4A,4Bの間に1個のみ設ければよい。このため、慣性体反転防止弁61は、例えば油圧モータ1のハウジング等にケーシング62等を介して簡単に組込むことができる。
この場合、ケーシング62に形成したピストン摺動穴64内に筒状弁体として形成したピストン78を挿嵌し、該ピストン78のスプール摺動穴78D内にスプール弁装置86のスプール87を挿嵌して設ける構成としている。このため、ピストン78とスプール87とをピストン摺動穴64内で同軸に配置することができ、慣性体反転防止弁61全体をコンパクトに形成して小型、軽量化を図ることができると共に、油圧回路全体の構造を簡略化することができる。
しかも、シリンダ装置77のピストン78は、大径部78Aと小径部78Bとの間に形成した環状の段部78Cによりパイロット油室79内の圧力を受圧する構成としている。このため、例えば0.1〜0.2mm程度の環状段差からなる環状の段部78Cにより、パイロット油室79内の圧力を受圧することができ、ピストン78(段部78C)の受圧面積を小さくすることができる。従って、前記第2の圧力値Pdを設定する圧力設定ばね84,85のばね力を小さくすることが可能となり、慣性体反転防止弁61全体を確実に小型化、軽量化することができる。
次に、図21ないし図26は本発明の第5の実施の形態を示している。第5の実施の形態の特徴は、加圧油供給手段の油溜め室と弁手段の油圧室を低圧のリザーバに接続する通路に、流れ抵抗手段と並列になるようにチェック弁を設け、例えばリザーバ側から油溜め室に向けて油液を吸込むときの流れを円滑にする構成したことにある。
なお、第5の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図中、101は本実施の形態で採用した慣性体反転防止弁で、この慣性体反転防止弁101は、後述の圧力選択弁107およびシリンダ装置117等に共通した外殼となるケーシング102を有している。そして、該ケーシング102は、前記第4の実施の形態で述べたケーシング62と同様に油圧モータ1のハウジング(図示せず)と一体に形成されるものである。
即ち、慣性体反転防止弁101は、ケーシング102内に組込まれた後述の圧力選択弁107、シリンダ装置117およびスプール弁装置125等により構成されている。そして、ケーシング102内には、図21に示すチェック弁6A,6Bおよびオーバロードリリーフ弁9A,9B等が一緒に組込まれるものである。
ここで、ケーシング102には、図21、図22に示す如く弁体摺動穴103とピストン摺動穴104とが左,右方向(軸方向)へと互いに平行に延びるように形成されている。そして、弁体摺動穴103とピストン摺動穴104との間には、両者の間を径方向で連通させるように後述の高圧側油路113,低圧側油路114が形成されている。
また、ケーシング102の弁体摺動穴103は、その両端側が蓋体105A,105Bを用いて閉塞され、ピストン摺動穴104の両端側は、蓋体106A,106Bを用いて閉塞されている。そして、ピストン摺動穴104は、図22、図26に示すように、大径筒部に相当する大径穴部104Aと小径筒部に相当する小径穴部104Bとからなる段付き穴として形成されている。
次に、第5の実施の形態で採用した圧力選択手段としての圧力選択弁107の構成について述べる。
この圧力選択弁107は、第4の実施の形態で述べた圧力選択弁67と同様に油圧パイロット式の方向制御弁により構成されている。即ち、圧力選択弁107は、図21、図26に示す如く油圧モータ1と方向制御弁5との間に位置して主管路4A,4Bの間にバイパス管路12A、12Bを介して設けられている。そして、圧力選択弁107は、主管路4A,4B間の圧力差に従って中立位置(a)から左,右の切換位置(b),(c)に切換えられるものである。
ここで、圧力選択弁107は、ケーシング102の弁体摺動穴103内にスプール弁体108を挿嵌することにより構成されている。また、圧力選択弁107は、スプール弁体108の両端と蓋体105A,105Bとの間に位置して左,右一対の油室109A,109Bを有している。そして、油室109A,109Bのうち一方の油室109Aは、バイパス管路12Aを介して一方の主管路4Aに連通し、他方の油室109Bは、バイパス管路12Bを介して他方の主管路4Bに連通している。
また、圧力選択弁107のスプール弁体108には、その軸方向(図22中の左,右方向)の中間位置で互いに離間した一対の径方向孔110A,110Bと、該径方向孔110A,110Bの位置からスプール弁体108の両端側端面に向けて軸方向に延びた軸方向孔111A,111Bとが設けられている。そして、一方の軸方向孔111Aは、一方の油室109Aに常時連通し、他方の軸方向孔111Bは、他方の油室109Bに常時連通するものである。
また、スプール弁体108の両端側に位置する油室109A,109B内には、蓋体105A,105Bとの間にスプリング112A,112Bが配設されている。そして、これらのスプリング112A,112Bは、スプール弁体108を左,右両側から付勢することにより、圧力選択弁107を図26に示す中立位置(a)に復帰させるものである。
113は圧力選択弁107を介して高圧側の主管路に連通される高圧側油路で、該高圧側油路113は、図22に示すように一側が弁体摺動穴103の軸方向中間(軸方向孔111A,111B間)となる位置で該弁体摺動穴103に接続(開口)され、他側が後述するシリンダ装置117のパイロット油室119に接続されている。そして、高圧側油路113は、スプール弁体108が図23に示す如く軸方向に摺動変位したときに径方向孔110A,110Bの一方(例えば、径方向孔110B)に連通する。これにより、高圧側油路113は、軸方向孔111Bを介して高圧側の主管路(例えば、主管路4B)に連通される。
即ち、高圧側油路113は、圧力選択弁107が図26に示す切換位置(b),(c)のいずれかに切換えられたときに、主管路4A,4Bのうち高圧側となる主管路4Aまたは4Bに連通され、高圧側油路113内には高圧側の圧油が導かれる。一方、圧力選択弁107が中立位置(a)に戻ったときに、高圧側油路113は、主管路4A,4Bのいずれに対しても遮断される。また、高圧側油路113の途中には、図26に示すように分岐路113Aが設けられ、この分岐路113Aは、後述のスプール弁装置125を介して低圧側油路114に対し連通,遮断されるものである。
114は圧力選択弁107を介して低圧側の主管路に連通される低圧側油路である。この低圧側油路114は、図21、図22に示す如く高圧側油路113から右方向に離間している。そして、低圧側油路114は、一側がピストン摺動穴104の位置で後述の低圧室120に連通し、他側が弁体摺動穴103の位置で後述の迂回通路116に連通している。
ここで、低圧側油路114は、スプール弁体108が図23に示す如く軸方向に摺動変位したときに後述の迂回通路116を介して径方向孔110A,110Bの一方(例えば、径方向孔110A)に連通する。これにより、低圧側油路114は、軸方向孔111Aを介して低圧側の主管路(例えば、主管路4A)に連通される。そして、低圧側油路114は、後述のスプール126が図24に示す位置まで摺動変位したときに、高圧側油路113内の圧油を後述のパイロット油室119、環状油溝129および低圧室120を介して迂回通路116、低圧側の主管路(例えば、主管路4A)に向けて流通させるものである。
即ち、低圧側油路114は、圧力選択弁107が図26に示す中立位置(a)から切換位置(b),(c)のいずれかに切換えられているときに、主管路4A,4Bのうち低圧側となる主管路4Aまたは4Bに連通され、低圧側油路114内はタンク圧に近い低圧状態に保たれる。そして、この状態で低圧側油路114は、後述のスプール弁装置125が図26に示す閉弁位置(d)から開弁位置(e)に切換えられたときに、高圧側油路113内の圧油が分岐路113Aを介して低圧側油路114、低圧側の主管路(例えば、主管路4A)に向けて流通するのを許すものである。
また、圧力選択弁107のスプール弁体108は、スプリング112A,112Bにより付勢され、図21、図22に示す位置に復帰する。そして、圧力選択弁107が図26に示す如く中立位置(a)に戻ったときに、低圧側油路114は、主管路4A,4Bのいずれに対しても遮断され、高圧側油路113からも遮断された状態に保持される。
115は高圧側油路113を挟んで低圧側油路114とは反対側に配置されたばね室側通路で、該ばね室側通路115は、図21、図22に示す如く高圧側油路113から左方向に離間している。そして、ばね室側通路115は、一側が後述のばね室122に連通し、他側が弁体摺動穴103の位置で後述の迂回通路116に連通している。
116は低圧側油路114をばね室側通路115に連通させる迂回通路で、該迂回通路116は、弁体摺動穴103の周囲で高圧側油路113を迂回して低圧側油路114とばね室側通路115とを恒常的に連通させるものである。
次に、第5の実施の形態による加圧油供給手段としてのシリンダ装置117について述べる。
このシリンダ装置117は、ケーシング102のピストン摺動穴104内に段付のピストン118を挿嵌して構成されるものである。そして、シリンダ装置117は、第4の実施の形態で述べたシリンダ装置77とほぼ同様に、ピストン摺動穴104内に摺動可能に挿嵌されたピストン118と、後述のパイロット油室119、油溜め室121、ばね室122および圧力設定ばね124等とにより構成されている。
ここで、ピストン118は、図22に示す如く段付筒状のスプール弁体として形成され、ピストン摺動穴104の大径穴部104A内に挿嵌された大径部118Aと、ピストン摺動穴104の小径穴部104B内に挿嵌された小径部118Bとから構成されている。この場合、大径部118Aの外径寸法は、例えば0.2〜0.4mm程度だけ小径部118Bよりも大径になっている。
そして、ピストン118の外周側には、大径部118Aと小径部118Bとの間に環状の段部118Cが設けられ、この段部118Cは、例えば0.1〜0.2mm程度の環状段差により形成されている。また、ピストン118の内周側には、後述のスプール126が挿嵌されるスプール摺動穴118Dが段付き穴として形成されている。一方、ピストン118の小径部118B側には、軸方向に離間して径方向に延びる一対の油穴118E,118Fが形成されている。
ここで、ピストン118は、後述するパイロット油室119内の圧力を環状の段部118Cで受圧することにより、後述の圧力設定ばね124に抗してピストン摺動穴104内を軸方向に変位する。このとき、ピストン118は、段部118Cに近い方の油穴118Eが後述のパイロット油室119に対して連通,遮断される。また、他方の油穴118Fは、後述の低圧室120に対して連通,遮断されるものである。
そして、シリンダ装置117は、ピストン118が図22に示す初期位置と図23に示すストロークエンド位置との間で軸方向に摺動変位することにより、後述するスプール弁装置125の油圧室128に圧油を供給、排出し、スプール弁装置125の開,閉弁を制御するものである。
119はシリンダ装置117(加圧油供給手段)の油圧パイロット部を構成するパイロット油室で、該パイロット油室119は、ピストン摺動穴104の周壁側に形成された環状凹溝からなり、ピストン118の段部118Cを径方向外側から取囲む環状の油室として構成されている。
ここで、パイロット油室119は、図22に示す如く高圧側油路113に常時連通している。そして、パイロット油室119には、高圧側油路113から圧油(パイロット圧)が供給されており、このときのパイロット圧により、ピストン118は、ピストン摺動穴104内で後述の圧力設定ばね124に抗して摺動変位されるものである。
120は低圧側油路114に連通してピストン摺動穴104の周囲に形成された低圧室で、該低圧室120は、パイロット油室119と同様にピストン摺動穴104の周壁側に形成された環状凹溝により構成されている。そして、この低圧室120は、低圧側油路114と常に連通すると共に、迂回通路116、ばね室側通路115を介して後述のばね室122に常に連通している。
また、低圧室120は、図22に示す如く後述の吸込み/排出通路132,134、チェック弁135、絞り137等を介して油溜め室121にも連通するものである。そして、ピストン118と後述のスプール126とが図24に示す如く摺動変位したときに、低圧室120は、ピストン118の油穴118E,118Fと後述の環状油溝129を介してパイロット油室119に連通し、このときに高圧側油路113と低圧側油路114とが一時的に連通されるものである。
121はピストン摺動穴104の端部に位置してピストン118の小径部118Bと蓋体106Bとの間に形成された油溜め室で、該油溜め室121は、ピストン摺動穴104内でピストン118が軸方向(矢示D,E方向)に摺動変位するときに、その容量(油溜め室121内の貯油量)がピストン118の変位に伴って変化するものである。
即ち、油溜め室121は、ピストン摺動穴104内でピストン118が矢示D方向に変位するときに、低圧室120(低圧側油路114、迂回通路116、ばね室側通路115、後述のばね室122を含む)側からチェック弁135等を介して油液を内部に吸込む。そして、油溜め室121内に吸込んだ油液は、ピストン118が矢示E方向に変位するときに、加圧油となって後述するスプール弁装置125の油圧室128に供給される。
122はピストン118を挟んで油溜め室121とは軸方向の反対側に設けられたばね室で、該ばね室122は、ピストン摺動穴104の大径穴部104A側に位置し、ピストン118の大径部118Aと蓋体106Aとの間に大きな容積をもった筒状空間として形成されている。そして、ばね室122は、低圧のリザーバを構成し、低圧の作動油によって満たされるものである。
即ち、ばね室122は、低圧側油路114に対しばね室側通路115、迂回通路116を介して常に連通している。そして、油溜め室121および油圧室128に対しても、ばね室122は、後述の吸込み/排出通路132,134、チェック弁135、絞り137等を介して連通されるものである。
123はばね室122内に配置された可動ばね受で、該可動ばね受123は、図21〜図25に示す如くピストン118(大径部118A)の端部に螺合等の手段で固定して取付けられ、ピストン摺動穴104内をピストン118と一体に変位するものである。また、可動ばね受123には、その全長にわたって軸方向に延びる連通穴123Aが穿設され、この連通穴123Aは、後述するスプール126の弁ばね127の空間とばね室122との間を常時連通している。
124は可動ばね受123と共にばね室122内に配設された圧力設定ばねを示している。この圧力設定ばね124は、第1の実施の形態で述べた圧力設定ばね28と同様に第2の圧力値Pd(図7参照)に設定されている。そして、圧力設定ばね124は、ピストン118を油溜め室121側に向けて常時付勢している。
次に、第5の実施の形態に適用される弁手段としてのスプール弁装置125について述べる。
このスプール弁装置125は、ピストン118のスプール摺動穴118D内にスプール126を挿嵌して構成されている。そして、スプール弁装置125は、第1の実施の形態で述べたスプール弁装置16とほぼ同様に構成され、高圧側油路113と低圧側油路114との間を後述の環状油溝129等を介して連通,遮断するものである。
ここで、スプール弁装置125は、ピストン118のスプール摺動穴118D内に挿嵌されたスプール126と、ピストン118のスプール摺動穴118D内に位置して該スプール126と可動ばね受123との間に配設されスプール126を図22中の矢示E方向(右方向)に付勢した付勢部材としての弁ばね127と、該弁ばね127に抗してスプール126を矢示D方向(左方向)に摺動変位させるため、ピストン118のスプール摺動穴118Dとスプール126の端面との間に形成された油圧室128等とにより構成されている。
また、スプール126の外周側には、ピストン118の油穴118E,118F間にわたって軸方向に延びる環状油溝129が形成されている。この環状油溝129は、ピストン118とスプール126が、図23ないし図25に示す如く、軸方向に相対的に摺動変位するときにパイロット油室119と低圧室120との間を油穴118E,118Fを介して連通,遮断するものである。
即ち、これらの油穴118E,118Fと環状油溝129は、第1の実施の形態で述べた絞り油路20と同等の機能を有している。そして、スプール弁装置125は、スプール126が軸方向に摺動変位するに伴って、図26に示す閉弁位置(d)と開弁位置(e)とのいずれかに切換わる。そして、開弁位置(e)では、高圧側油路113の分岐路113Aと低圧側油路114との間を環状油溝129等を介して連通させるものである。
130はスプール弁装置125の油圧室128を油溜め室121に連通する連通穴である。この連通穴130は、図22に示すようにピストン118の小径部118B側の右端部側に径方向に穿設され、ピストン118内の油圧室128を外側の油溜め室121に常に連通させるものである。
ここで、スプール弁装置125は、油溜め室121と油圧室128との間で、例えば連通穴130等を介して加圧状態の油液が供給、排出されることにより、スプール126をピストン118のスプール摺動穴118D内で軸方向に変位させる。そして、このときにスプール弁装置125は、図26に示す閉弁位置(d)と開弁位置(e)とのいずれかに選択的に切換わるものである。
131はケーシング102に設けられたチェック弁取付穴で、該チェック弁取付穴131は、図22〜図25に示すようにピストン摺動穴104の径方向外側となる位置に配置されている。そして、チェック弁取付穴131は、図22に示すケーシング102の右側端面(蓋体106B側の端面)から、例えば低圧室120側に向けてピストン摺動穴104と平行に延びる段付穴として形成されている。
132はケーシング102内をチェック弁取付穴131と同方向に延びる第1の吸込み/排出通路通路で、該第1の吸込み/排出通路132は、低圧室120と連通している。そして、第1の吸込み/排出通路132とチェック弁取付穴131との間には環状の弁座133が形成され、該弁座133には、後述のチェック弁135が離着座するものである。
134はチェック弁取付穴131の径方向に穿設された第2の吸込み/排出通路で、該第2の吸込み/排出通路134は、油溜め室121とチェック弁取付穴131との間を連通してる。従って、油溜め室121は、低圧室120に対してチェック弁取付穴131、吸込み/排出通路132,134、チェック弁135を介して連通する。これにより、チェック弁取付穴131と吸込み/排出通路132,134とは、例えば第1の実施の形態で述べた吸込み/排出通路31と同等の機能を有するものである。
135はケーシング102のチェック弁取付穴131内に設けられたチェック弁である。このチェック弁135は、チェック弁取付穴131の開口端側から弁座133側に向けて挿入され、この状態でチェック弁取付穴131の開口端は、プラグ136により閉塞されている。そして、チェック弁135は、例えばばね力が小さいスプリング135Aにより弁座133に着座するように付勢されている。また、チェック弁135の周壁には油孔135Bが設けられ、該油孔135Bは、チェック弁135内を第2の吸込み/排出通路134を介して油溜め室121に常時連通している。
ここで、シリンダ装置117のピストン118が図23に示すように矢示D方向に変位し、油溜め室121内が負圧傾向になると、チェック弁135はスプリング135Aに抗して開弁し、低圧側油路114(ばね室122)側の油液が吸込み/排出通路132,134を介して油溜め室121内に流通するのを許す。
一方、ピストン118が図24、図25に示すように矢示E方向に変位し、油溜め室121内で油液が加圧されると、チェック弁135は弁座133に着座して閉弁状態に保持される。このため、油溜め室121内の加圧油は、後述の絞り137を介して低圧側油路114(ばね室122)側に排出される。
137はチェック弁135と並列に設けられた流れ抵抗手段としての絞りで、この絞り137は、図22に示す如く吸込み/排出通路132,134間に位置してチェック弁135の中央部位に穿設された小径の油孔により構成されている。そして、絞り137は、第1の実施の形態で述べた絞り33と同等の機能を有し、チェック弁135の前,後で吸込み/排出通路132,134間を常に連通させるものである。
即ち、絞り137は、例えば油圧室128内の油液が閉弁状態にあるチェック弁135の前,後で吸込み/排出通路134,132等を介して低圧室120から低圧側油路114、ばね室122側に流出するときに、この油液に絞り作用を与えて流出流量を制限する。これにより、絞り137は、スプール弁装置125のスプール126が開弁状態から閉弁状態に復帰するまでの時間を延ばすものである。
第5の実施の形態は、このように構成されるが、本実施の形態でも、シリンダ装置117のばね室122を低圧のリザーバとして用いることにより、前述した第1〜第4の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、シリンダ装置117の油溜め室121とスプール弁装置125の油圧室128を低圧側油路114(ばね室122)に接続する通路のうち、例えば吸込み/排出通路132,134間のチェック弁取付穴131にはチェック弁135を設けると共に、該チェック弁135と並列に絞り137を設ける構成としている。
このため、例えばリザーバとなるばね室122、低圧室120内の油液をシリンダ装置117の油溜め室121に吸込ませるときにチェック弁135を開弁させ、低圧側油路114側から油溜め室121内に向けて油液を円滑に流通させることができる。これにより、油溜め室121内に油液を吸込む動作に余分な時間が掛かるのを防ぐことができ、その吸込み動作を短時間で実現することができる。
一方、例えばスプール弁装置125の油圧室128、油溜め室121からばね室122側に向けて加圧油を排出するときには、チェック弁135を閉弁させ、該チェック弁135を介した油液の流れを阻止することができる。そして、このときには、油圧室128、油溜め室121内の加圧油を絞り137を介してばね室122側へと徐々に排出することができ、スプール弁装置125の開弁時間を長くすることができる。
なお、前記第1の実施の形態では、図1〜図5に示す如く、吸込み/排出通路31の途中に流れ抵抗手段としての絞り33を設ける場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、図27に示す第1の変形例のように、吸込み/排出通路31の途中には、絞り33と並列にチェック弁141を設ける構成としてもよい。
そして、この場合には、タンク3内の油液をシリンダ装置22の油溜め室26に吸込ませるときにチェック弁141が開弁することにより、タンク3側から油溜め室26内に向けて油液を短時間で円滑に流通させることができ、前記第5の実施の形態で述べたチェック弁135とほぼ同様な効果を得ることができる。
また、前記第2の実施の形態では、図8に示すように、吸込み/排出通路47の途中に流れ抵抗手段としての絞り48を設ける場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、図28に示す第2の変形例のように、吸込み/排出通路47の途中には、絞り48と並列にチェック弁151を設ける構成としてもよいものである。
一方、前記第4の実施の形態では、図10〜図14に示すように、単一のケーシング62内に圧力選択弁67、シリンダ装置77およびスプール弁装置86を組込んで慣性体反転防止弁61を構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、図15〜図20に示す油圧回路の範囲内で種々の変更が可能であり、例えばシリンダ装置77のピストン78とスプール弁装置86のスプール87とを同軸ではなく、互いに離間した位置に設ける構成としてもよい。
また、前記第5の実施の形態でも、図21〜図25に示すように、単一のケーシング102内に圧力選択弁107、シリンダ装置117およびスプール弁装置125を組込んで慣性体反転防止弁101を構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、図26に示す油圧回路の範囲内で種々の変更が可能であり、例えばシリンダ装置117のピストン118とスプール弁装置125のスプール126とを互いに離間した位置に設ける構成としてもよいものである。
一方、前記第1の実施の形態では、図1〜図7に示すように、スプール弁装置16のスプール17とシリンダ装置22のピストン24とを互いに離間して配置した場合を例に挙げて図示した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば第4,第5の実施の形態でも述べたように、加圧油供給手段のピストンと弁手段のスプールを同軸に配置する構成としてもよいものである。そして、この点は第2,第3の実施の形態についても同様である。
また、前記第2の実施の形態では、図8に示すように、吸込み/排出通路47を連絡通路30の途中位置から分岐させて設ける場合をした例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば吸込み/排出通路47を連絡通路30の途中ではなく、シリンダ装置22の油溜め室26に直接的に接続する構成としてもよい。一方、吸込み/排出通路47は、スプール弁装置42の油圧室45に直接的に接続する構成としてもよいものである。そして、この点は第1,第3,第4,第5の実施の形態についても同様である。
さらに、前記第3の実施の形態では、図9に示す吸込み/排出通路31の途中に流れ抵抗手段としての圧力補償型流量制御弁52を設ける構成としている。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば図8に示す吸込み/排出通路47の途中に流れ抵抗手段として圧力補償型流量制御弁を設ける構成としてもよい。また、図15に例示した絞り93に替えて、圧力補償型流量制御弁を用いる構成としてもよいものである。
まず、図1ないし図7は本発明の第1の実施の形態による慣性体駆動装置を示している。
図中、1は旋回用の油圧モータで、該油圧モータ1は、油圧源としての油圧ポンプ2、タンク3に後述の主管路4A,4Bを介して接続されている。そして、油圧モータ1は、油圧ポンプ2との間で圧油が供給、排出されることにより回転駆動され、これによって、慣性体となる油圧ショベルの上部旋回体を下部走行体(図示せず)上で旋回駆動するものである。
4A,4Bは油圧モータ1を油圧ポンプ2、タンク3に接続する第1,第2の主管路である。5は主管路4A,4Bの途中に設けられた方向制御弁を示している。そして、この方向制御弁5は、オペレータが操作レバー5Aを手動操作することにより、中立位置(A)から左,右の切換位置(B),(C)に切換えられる。
ここで、方向制御弁5は、切換位置(B)または切換位置(C)に切換えられたときに、油圧ポンプ2から油圧モータ1に向けて供給する圧油の方向を切換える。また、方向制御弁5は、中立位置(A)に復帰したときに、油圧モータ1に対する圧油の供給、排出を停止するものである。
6A,6Bは油圧モータ1と方向制御弁5との間に位置して主管路4A,4Bの途中に接続された一対のチャージ用チェック弁(以下、チェック弁6A,6Bという)を示し、該チェック弁6A,6Bは、補助管路7およびタンク管路8を介してタンク3に接続されている。そして、該チェック弁6A,6Bは、油圧モータ1の慣性回転時等に主管路4Aまたは4B内が負圧になると、タンク3内の作動油をこの主管路4A,4B内に補給するものである。
9A,9Bは一対のオーバロードリリーフ弁で、該オーバロードリリーフ弁9A,9Bは、油圧モータ1と方向制御弁5との間に位置して主管路4A,4Bの途中に設けられている。そして、オーバロードリリーフ弁9A,9Bは、補助管路7等を介してタンク3に接続されると共に、チェック弁6A,6Bの流入側にも接続されている。
ここで、オーバロードリリーフ弁9A,9Bは、そのリリーフ設定圧(開弁圧)がばね10A,10Bにより予め決められた第1の圧力値Pc(図7参照)に設定されている。そして、オーバロードリリーフ弁9A(9B)は、油圧モータ1の慣性回転時に主管路4A(4B)内に圧力値Pcを越える過剰圧が発生すると開弁する。これにより、オーバロードリリーフ弁9A(9B)は、このときの過剰圧を相手方の主管路4B(4A)に向けチェック弁6B(6A)を介してリリーフさせ、主管路4A,4B内の最高圧力を、前記圧力値Pc以下の圧力に制限するものである。
11は本実施の形態で採用した慣性体反転防止弁を示し、該慣性体反転防止弁11は、後述する圧力選択手段としての圧力選択弁13と、弁手段としてのスプール弁装置16と、加圧油供給手段としてのシリンダ装置22等とにより構成されている。そして、慣性体反転防止弁11は、油圧モータ1のハウジング(図示せず)内にチェック弁6A,6Bおよびオーバロードリリーフ弁9A,9B等と一緒に組込まれるものである。
12A,12Bは油圧モータ1と方向制御弁5との間に位置して主管路4A,4Bから分岐した一対のバイパス管路で、該バイパス管路12A,12Bのうち一方のバイパス管路12Aは、主管路4Aを後述する圧力選択弁13の一のポート側に接続している。また、他方のバイパス管路12Bは、主管路4Bを圧力選択弁13の他のポート側に接続するものである。
13は圧力選択手段としての圧力選択弁で、該圧力選択弁13は、油圧モータ1と方向制御弁5との間に配置された油圧パイロット式の方向制御弁により構成されている。そして、圧力選択弁13は、主管路4A,4Bの間にバイパス管路12A,12Bを介して設けられている。ここで、圧力選択弁13は、常時は中立位置(a)にあり、主管路4A,4Bに連通するバイパス管路12A,12B間の圧力差に従って中立位置(a)から左,右の切換位置(b),(c)に切換えられる。
そして、圧力選択弁13は、切換位置(b),(c)のいずれかに切換えられたときに、後述の高圧側油路14を高圧側の主管路に対して接続し、低圧側の主管路を後述の低圧側油路15に対して接続する。また、圧力選択弁13は、主管路4A,4B間、即ちバイパス管路12A,12B間の圧力差が小さくなると、中立位置(a)に復帰し、このときには高圧側油路14と低側油路15とをバイパス管路12A,12B(主管路4A,4B)に対して遮断するものである。
14は圧力選択弁13を介して高圧側の主管路に連通される高圧側油路で、該高圧側油路14は、図1に示すように一側が圧力選択弁13に接続され、他側が後述するシリンダ装置22のパイロット油室25に接続されている。そして、高圧側油路14は、圧力選択弁13が図2,図3に示す如く切換位置(b),(c)のいずれかに切換えられているときに、主管路4A,4Bのうち高圧側となる主管路4Aまたは4B(バイパス管路12Aまたは12B)に接続される。これにより、高圧側油路14内には、主管路4A,4Bのうち高圧側の圧油が導かれる。
一方、圧力選択弁13が図1に示すように中立位置(a)に戻ったときに、高圧側油路14は、バイパス管路12A,12B、即ち主管路4A,4Bのいずれに対しても遮断される。そして、このときに高圧側油路14は、後述の低圧側油路15からも遮断された状態に保持される。また、高圧側油路14の途中には、分岐路14Aが設けられ、この分岐路14Aは、後述のスプール弁装置16を介して低圧側油路15に対し連通,遮断されるものである。
15は圧力選択弁13を介して低圧側の主管路に連通される低圧側油路で、該低圧側油路15は、後述のスプール弁装置16と圧力選択弁13との間に設けられている。そして、低圧側油路15は、圧力選択弁13が図2,図3に示すように切換位置(b),(c)のいずれかに切換えられているときに、主管路4A,4Bのうち低圧側となる主管路4Aまたは4B(バイパス管路12Aまたは12B)に連通される。これにより、低圧側油路15内はタンク圧に近い低圧状態に保たれる。
即ち、低圧側油路15は、後述のスプール弁装置16が図4、図5に示すように開弁位置(e)に切換えられたときに、高圧側油路14内の圧油が分岐路14Aを介して低圧側油路15、低圧側の主管路(例えば、主管路4A)に向けて流通するのを許すものである。そして、圧力選択弁13が図1に示す如く中立位置(a)に戻ったときに、低圧側油路15は、バイパス管路12A,12B(即ち、主管路4A,4B)のいずれに対しても遮断され、高圧側油路14からも遮断された状態に保持される。
16は高圧側油路14の分岐路14Aと低圧側油路15との間に設けられた弁手段としてのスプール弁装置を示し、該スプール弁装置16は、例えば4ポート2位置のスプール式切換弁により構成されている。そして、スプール弁装置16は、油圧モータ1のハウジング(図示せず)内にチェック弁6A,6B、オーバロードリリーフ弁9A,9Bおよび後述のシリンダ装置22等と一緒に組込まれ、油圧モータ1のハウジングに内蔵されるものである。
ここで、スプール弁装置16は、高圧側油路14の分岐路14Aと低圧側油路15との間に設けられ油路14,15間を連通,遮断するように閉弁位置(d)と開弁位置(e)との間を摺動変位するスプール17と、該スプール17を閉弁位置(d)に向けて常時付勢した付勢部材としての弁ばね18と、該弁ばね18に抗してスプール17を閉弁位置(d)から開弁位置(e)に摺動変位させる油圧室19とを含んで構成されている。
そして、スプール弁装置16の油圧室19は、後述の油溜め室26に連絡通路30を介して接続されている。そして、油圧室19には、油溜め室26から加圧状態の油液が加圧油として供給または排出され、これにより、スプール17は、閉弁位置(d)と開弁位置(e)との間で摺動変位するものである。
また、スプール弁装置16には、スプール17が閉弁位置(d)から開弁位置(e)に変位したときに高圧側油路14の分岐路14Aと低圧側油路15との間を連通させ、圧油(油液)の流れに絞り作用を与える絞り油路20と、後述の吸込み/排出通路31とタンク通路32との間を常に連通状態に保つ連通路21とが設けられている。
22はスプール弁装置16の油圧室19に圧油を供給、排出する加圧油供給手段としてのシリンダ装置である。このシリンダ装置22は、当該装置22の外殻(ケーシング)を構成し、大径筒部23Aと小径筒部23Bを有した段付シリンダ23と、該段付シリンダ23の大径筒部23A内と小径筒部23B内とに摺動可能に挿嵌された大径部24Aと小径部24Bとにより段付形状に形成された段付のピストン24と、後述のパイロット油室25、油溜め室26、ばね室27および圧力設定ばね28とにより構成されている。
25は加圧油供給手段の油圧パイロット部を構成するパイロット油室である。このパイロット油室25は、段付シリンダ23の大径筒部23Aとピストン24の大径部24Aとの間に環状の油室として画成されている。ここで、パイロット油室25は、常時高圧側油路14に接続されている。そして、パイロット油室25は、後述するように、高圧側油路14からの圧油(パイロット圧)により、ピストン24を段付シリンダ23内で後述の圧力設定ばね28に抗して摺動変位させるものである。
26は段付シリンダ23の小径筒部23Bとピストン24の小径部24Bとの間に形成された油溜め室である。この油溜め室26は、段付シリンダ23内でピストン24が摺動変位するのに応じて内部に油液を吸込んだり、吸込んだ油液を加圧油としてスプール弁装置16の油圧室19に供給したりする。即ち、油溜め室26は、その容量(貯油量)がピストン24の摺動変位に伴って変化するものである。
27は段付シリンダ23の大径筒部23Aとピストン24の大径部24Aとの間に形成されたばね室、28は該ばね室27内に設けられた圧力設定ばねを示している。そして、該圧力設定ばね28は、ピストン24をパイロット油室25側に向けて常時付勢している。また、ばね室27は、ドレン管路29を介してタンク3に接続され、低圧の作動油によって満たされるものである。
ここで、圧力設定ばね28は、オーバロードリリーフ弁9A,9Bの開弁圧となる第1の圧力値Pcに対して、例えば75〜85%程度のばね力となる第2の圧力値Pdに予め設定されている。即ち、圧力設定ばね28は、高圧側油路14を通じてパイロット油室25内に供給されるパイロット圧が、図7中に示す第2の圧力値Pd(例えば、Pd≒0.80×Pc)を越えたときに弾性的に撓み変形され、ピストン24がばね室27側に向けて摺動変位するのを許す。
そして、シリンダ装置22は、図2に示す如くピストン24がばね室27側に向けて摺動変位するときに、例えば後述の連絡通路30、吸込み/排出通路31、タンク通路32を介してタンク3から油溜め室26内に油液を吸込み、該油溜め室26内に比較的多量の油液を充満させて貯留する。
また、パイロット油室25内のパイロット圧が第2の圧力値Pd以下まで低下したときには、圧力設定ばね28がピストン24を油溜め室26側に向けて摺動変位させるように押動する。これにより、油溜め室26内の油液はピストン24の小径部24Bによって加圧され、スプール弁装置16の油圧室19内には後述の連絡通路30を介して加圧油が供給される。
このとき、連絡通路30内に供給される加圧油(油液)の一部は、吸込み/排出通路31、タンク通路32等を介してタンク3に排出されるが、この油液の流れは後述の絞り33により制限される。このため、油溜め室26内の加圧油のうち大部分の加圧油は、スプール弁装置16の油圧室19内に供給されるようになる。
そして、油圧室19内に供給された加圧油は、スプール17の端面に圧力を作用させることにより、スプール17を弁ばね18に抗して摺動変位させる。この結果、スプール弁装置16は、図4に示すように閉弁位置(d)から開弁位置(e)に切換えられ、スプール17は、高圧側油路14と低圧側油路15との間を絞り油路20を介して連通させるものである。
30はスプール弁装置16の油圧室19とシリンダ装置22の油溜め室26との間に設けられた連絡通路で、該連絡通路30は、油溜め室26を油圧室19に対して恒常的に連通している。そして、連絡通路30、油圧室19内の圧力は、油溜め室26内の圧力変化に従って変動し、これにより、スプール弁装置16のスプール17は、閉弁位置(d)と開弁位置(e)のいずれかに摺動変位されるものである。
31は連絡通路30の途中位置から分岐した油液の吸込み/排出通路で、該吸込み/排出通路31は、スプール弁装置16の連通路21を介してタンク通路32に接続されている。また、このタンク通路32は、リザーバとしてのタンク3に接続されている。そして、タンク3内の作動油は、タンク通路32、連通路21および吸込み/排出通路31を介してシリンダ装置22の油溜め室26に対し、吸入または排出される。
33は吸込み/排出通路31の途中に設けられた流れ抵抗手段としての絞りを示している。この絞り33は、例えば油圧室19内の油液が吸込み/排出通路31、連通路21およびタンク通路32を介してタンク3内へと流出するときに、この油液に絞り作用を与えて流出流量を制限する。これにより、絞り33は、スプール弁装置16のスプール17が開弁位置(e)から閉弁位置(d)に復帰するまでの時間を延ばすものである。
このため、スプール弁装置16は、図4、図5に示すように開弁位置(e)に切換わった後に、再び閉弁位置(d)に戻るまでに所定の時間遅れが生じる。即ち、スプール弁装置16の開弁時間は、図7中に例示する時間ΔT(例えば、ΔT=0.2〜0.4秒)だけ長くなる。そして、主管路4A,4Bの間は、圧力選択弁13、高圧側油路14、スプール弁装置16の絞り油路20、低圧側油路15を介して開弁時間ΔTにわたり連通されるものである。
なお、図7中に例示した特性線34A,34Bは、主管路4A,4B内の圧力変化特性を表すものである。即ち、特性線34Aは主管路4A内の圧力特性を実線で示し、特性線34Bは主管路4B内の圧力特性を一点鎖線により示している。そして、方向制御弁5を後述の如く切換操作することにより、主管路4A内には、図7中の時間T1〜T2間で特性線34Aに沿ってモータ駆動圧が発生し、主管路4B内には、例えば時間T2以降で特性線34Bに沿ってブレーキ圧が発生するものである。
第1の実施の形態による油圧ショベルの旋回用油圧回路は上述の如き構成を有するもので、次に、その作用について説明する。
(1)まず、油圧モータ1の駆動時の作用について述べる。
方向制御弁5を図2に示すように中立位置(A)から切換位置(B)に切換えると(例えば,図7中の時間T1参照)、油圧ポンプ2からの圧油(モータ駆動圧)が主管路4Aを介して油圧モータ1に供給される。該油圧モータ1は、この圧油により慣性体としての上部旋回体を、例えば右方向に旋回駆動する。そして、油圧モータ1からの戻り油は主管路4Bを介してタンク3内へと排出される。
このため、主管路4A,4B内の圧力は、方向制御弁5の切換え操作に伴って図7中に例示する特性線34A,34Bの如く時間T1以降で大きく変化する。そして、高圧側の主管路4A内では、図7中の時間T1〜T2の間で特性線34Aに沿ってモータ駆動圧が発生し、低圧側の主管路4B内は、一点鎖線で示す特性線34Bの如く、時間T1〜T2の間で低い圧力状態に保たれる。
また、このときには主管路4A,4B間、即ちバイパス管路12A,12B間の圧力差により、圧力選択弁13が中立位置(a)から切換位置(b)に切換わる。このため、高圧側油路14は、図2に示すようにバイパス管路12Aを介して高圧側の主管路4Aに連通し、低圧側油路15は、バイパス管路12Bを介して低圧側の主管路4Bに連通される。そして、高圧側油路14内には、高圧側の主管路4A側から圧油(モータ駆動圧の一部)が導かれ、この圧油はパイロット圧となってシリンダ装置22のパイロット油室25に供給される。
この結果、シリンダ装置22の段付シリンダ23内では、ピストン24が圧力設定ばね28に抗して図2中の矢示D方向に摺動変位する。そして、シリンダ装置22の油溜め室26は、その容積がピストン24の変位に伴って拡大されるので、油溜め室26内には、例えばタンク通路32、連通路21、吸込み/排出通路31、絞り33等を介してタンク3内の油液が吸込まれる。
即ち、油溜め室26内には、タンク3からの油液が充満した状態で貯留される。しかし、スプール弁装置16のスプール17は、このときに弁ばね18により閉弁位置(d)に付勢された状態を保ち、高圧側油路14の分岐路14Aと低圧側油路15との間を遮断した状態に保持する。
(2)次に、油圧モータ1の慣性回転時の作用について述べる。
即ち、上記の状態で上部旋回体を停止させるため、方向制御弁5を図3に示す如く切換位置(B)から中立位置(A)に戻すと(図7中の時間T2参照)、油圧ポンプ2から主管路4Aを介した油圧モータ1への圧油の供給は断たれる。このため、主管路4A内の圧力は、図7中の特性線34Aに示すように、時間T2以降で急激に低下し、油圧モータ1による上部旋回体への駆動力が解除されることになる。
しかし、上部旋回体は、その慣性力によって油圧モータ1を慣性回転させるので、油圧モータ1はポンピング作用を行い、主管路4A内の圧油を主管路4B側に吐出させる。そして、油圧モータ1の慣性回転によって主管路4A側が負圧傾向になると、タンク3内の作動油は、タンク管路8、チェック弁6Aを介して主管路4A側に補給される。
これにより、主管路4B内には、油圧モータ1と方向制御弁5との間に多量の圧油が封じ込められるので、主管路4B内には油圧モータ1の慣性回転を停止させるようにブレーキ圧が発生する。そして、このブレーキ圧が図7中の時間T2以降において、一点鎖線で示す特性線34Bのように、オーバロードリリーフ弁9Bの開弁圧(第1の圧力値Pc)を越えると、この場合には、オーバロードリリーフ弁9Bがばね10Bに抗して開弁する。これにより、オーバロードリリーフ弁9Bは、主管路4B内のブレーキ圧を補助管路7、チェック弁6Aを介して主管路4Aに向けてリリーフさせる。
また、このときには主管路4A,4B間、即ちバイパス管路12A,12B間の圧力差により、圧力選択弁13が図3に示す如く切換位置(c)に切換わる。このため、高圧側油路14は、ブレーキ圧により高圧側となった主管路4Bに連通し、低圧側の主管路4Aには低圧側油路15が連通した状態となる。
そして、このときには主管路4B内の圧力が第1の圧力値Pcに近い圧力まで上昇している。これにより、主管路4B内の圧油がバイパス管路12B、高圧側油路14を介してシリンダ装置22のパイロット油室25に供給され、圧力設定ばね28を弾性的に撓み変形(圧縮変形)した状態に保つ。このため、シリンダ装置22は、ピストン24を前述の場合と同様に矢示D方向に押動したまま、油溜め室26内に多量の油液を貯留し続け、スプール弁装置16は閉弁位置(d)に保持された状態となる。
この場合、圧力選択弁13は、図2に示す切換位置(b)から、中立位置(a)を通過して図3に示す切換位置(c)に切換わる。この際、圧力選択弁13で選択する圧油の圧力が主管路4A側の駆動圧から主管路4B側のブレーキ圧に切換わった瞬間に、パイロット油室25に供給されるパイロット圧が圧力設定ばね28の設定圧(第2の圧力値Pd)よりも瞬時だけ低下することがある。
そして、この瞬間においては、シリンダ装置22の油溜め室26から少量の油液が油圧室19に供給され、スプール弁装置16のスプール17が僅かに弁ばね18に抗して下向きに移動する。しかし、スプール17には、閉弁位置(d)と開弁位置(e)との間に不感帯が設けられている。このため、スプール弁装置16は、高圧側油路14の分岐路14Aと低圧側油路15とが不用意に連通するのを防ぐことができる。
かくして、油圧モータ1の慣性回転がオーバロードリリーフ弁9Bの開弁により制動された後、該オーバロードリリーフ弁9Bが閉弁されると、油圧モータ1の慣性回転が一旦は停止される。そして、このときに主管路4B,4A間には、図7中に例示するように主管路4B側を高圧とする差圧ΔPが生じ、この差圧ΔPによって油圧モータ1が反転しようとする。
(3)次に、反転動作を繰返すことなく、油圧モータ1を停止させる場合の作用と効果について述べる。
しかし、油圧モータ1が反転し始めようとするときには、高圧となっている主管路4B内の圧油は、油圧モータ1(例えば、油圧モータ1のシリンダブロックとピストンとの間の微小隙間等)からリークし、モータハウジング内を介してタンク3側に排出される。これにより、主管路4B内の圧力は、オーバロードリリーフ弁9Bによる圧力値Pcに対して、例えば75〜85%程度低い圧力状態となる。
この結果、主管路4B内から高圧側油路14を介してパイロット油室25内に導かれているパイロット圧が、圧力設定ばね28の設定圧(第2の圧力値Pd)以下まで低下する。このため、シリンダ装置22は、圧力設定ばね28によりピストン24を油溜め室26側に向けて図3中の矢示E方向に押動する。これにより、ピストン24は、油溜め室26内の油液を加圧しつつ、連絡通路30を介してスプール弁装置16の油圧室19内に供給する。
また、このときに油液の一部は、連絡通路30から吸込み/排出通路31、連通路21、タンク通路32を介してタンク3側に排出される。しかし、吸込み/排出通路31の途中に設けた絞り33は、タンク3側に排出される油液の流れを制限する。このため、絞り33の上流側に位置する連絡通路30内には比較的高い圧力が残存し、この圧力がスプール弁装置16の油圧室19に作用する。
これによって、スプール弁装置16は、油圧室19内に供給された油液の圧力によりスプール17が弁ばね18に抗して摺動変位し、図4に示すように閉弁位置(d)から開弁位置(e)に切換えられる。そして、このときには高圧側油路14の分岐路14Aと低圧側油路15との間が、スプール弁装置16の絞り油路20を介して連通される。
このとき、スプール弁装置16のスプール17は、弁ばね18により油圧室19側に向けて付勢されているため、油圧室19内の油液を連絡通路30、吸込み/排出通路31、連通路21およびタンク通路32等を介してタンク3へと流出させようとする。しかし、吸込み/排出通路31の途中に設けた絞り33は、油圧室19側から吸込み/排出通路31、タンク通路32等を介してタンク3側に流出しようとする油液に絞り作用を与えて流出流量を制限している。
このため、スプール弁装置16のスプール17が図4、図5に示す開弁位置(e)から図1に示す閉弁位置(d)に戻るまでの開弁時間を、図7中に例示する開弁時間ΔT(例えば、ΔT=0.2〜0.4秒)だけ延ばすことができる。この結果、主管路4A,4B間を、切換位置(c)にある圧力選択弁13、高圧側油路14、スプール弁装置16の絞り油路20、低圧側油路15を介して比較的長い時間にわたり連通させることができる。
そして、開弁位置(e)にあるスプール弁装置16は、例えば主管路4B、バイパス管路12B内の高圧(ブレーキ圧)を、図4、図5中の矢示F方向へと高圧側油路14から絞り油路20等を介して絞り作用を与えつつ、低圧側油路15、バイパス管路12A、主管路4A側に逃がすことができる。
この結果、スプール弁装置16は、前述の如く主管路4A,4B間に発生した差圧ΔP(図7参照)を絞り油路20等を介して低減することができる。そして、主管路4A,4B間の圧力差が小さくなったときには、後述するように圧力選択弁13が中立位置(a)に復帰し、該圧力選択弁13により主管路4A,4B(バイパス管路12A,12B)間を遮断できると共に、油圧モータ1が反転動作を繰返すのを防止することができる。
一方、スプール弁装置16は、スプール17が弁ばね18により油圧室19側に徐々に押動され、図1に例示する閉弁位置(d)に復帰したときに、高圧側油路14の分岐路14Aと低圧側油路15との間をスプール17によって遮断することができる。そして、スプール弁装置16は、閉弁位置(d)に復帰して主管路4A,4B(バイパス管路12A,12B)間の連通状態を断つことにより、油圧モータ1を停止状態に保持できると共に、油圧モータ1の次なる駆動時にスプール弁装置16が誤って開弁したりするのを防止できる。
(4)次に、寒冷地等の周囲温度の影響で油液の粘度が高くなっている場合の作用と効果について述べる。
ところで、例えば寒冷地等で上部旋回体を旋回駆動して停止させる場合には、油液の温度が低く、粘度が高い状態となっている。従って、前記絞り33を流通する油液の流量が小さく抑えられ、スプール弁装置16が図4、図5に示す開弁位置(e)に保持される開弁時間ΔTも、周囲温度の影響で相対的に長くなってしまう。このため、寒冷地等では、上部旋回体を停止させるときに、スプール弁装置16のスプール17が開弁状態から閉弁するまでに余分な時間がかかり、上部旋回体に停止遅れが生じる等の可能性がある。
そこで、本実施の形態によれば、油圧モータ1と方向制御弁5との間に位置して主管路4A,4Bの間にはバイパス管路12A,12Bを介して圧力選択弁13を設けている。この圧力選択弁13は、主管路4A,4B間、即ちバイパス管路12A,12B間の圧力差に従って中立位置(a)から左,右の切換位置(b),(c)に切換えられる。そして、圧力選択弁13は、切換位置(b),(c)に切換えられると、高圧側油路14と低圧側油路15とをバイパス管路12A,12Bに接続する構成である。
即ち、主管路4A,4Bのうち高圧側の主管路は、圧力選択弁13が切換位置(b),(c)に切換わったときに高圧側油路14に連通され、低圧側の主管路は低圧側油路15に連通する構成としている。また、スプール弁装置16は、図1〜図5に示すように高圧側油路14の分岐路14Aと低圧側油路15との間を連通,遮断する構成としている。また、圧力選択弁13は、中立位置(a)に戻ったときに高圧側油路14と低圧側油路15とを、主管路4A,4Bから共に遮断する。
このため、例えば上部旋回体等の慣性体を周囲温度の低い寒冷地等で駆動して停止させるときに、スプール弁装置16の開弁時間ΔTが長くなり、長時間にわたり開弁位置(e)に保持されることがある。一方、2つの主管路4A,4B間の圧力差が小さくなると、スプール弁装置16が開弁位置(e)にあるにも拘らず、圧力選択弁13が図6に示すように自動的に中立位置(a)に復帰する。これによって、スプール弁装置16が開弁位置(e)にあるときでも、主管路4A,4B(バイパス管路12A,12B)間を圧力選択弁13により強制的に遮断することができる。
このように、周囲温度等の影響でスプール弁装置16の開弁時間ΔTが余分に長くなり、2つの主管路4A,4B間(即ち、バイパス管路12A,12B間)が、図5に示すように、高圧側油路14、絞り油路20、低圧側油路15を介して連通している状態でも、2つの主管路4A,4B間の圧力差が小さくなると、圧力選択弁13は、図6に示すように自動的に中立位置(a)に復帰する。これにより、スプール弁装置16の動きに拘らず、圧力選択弁13を用いて主管路4A,4B間を遮断することができる。
そして、このように圧力選択弁13が主管路4A,4B間を遮断した状態は、例えば図7中の時間T3以降に相当し、この間に主管路4A,4B内の圧力は、油圧モータ1内のリーク等により、図7中の特性線に示す如く漸次低減することができ、上部旋回体の反転動作を抑えて滑らか停止することができる。
従って、周囲温度の低い寒冷地等でスプール弁装置16の開弁時間ΔTが余分に長くなった場合でも、圧力選択弁13を用いてバイパス管路12A,12B間、即ち主管路4A,4B間を遮断することができる。これにより、上部旋回体を滑らかに停止させることができ、停止遅れ等の発生を防止することができる。
(5)次に、上部旋回体の慣性量が変化する場合の作用と効果について述べる。
また、スプール弁装置16の開弁時間ΔTは、上部旋回体の慣性量(慣性エネルギ)により決められるもので、例えばバケット等に多量の土砂を積込んだ場合と、積込み量が少ない場合(積込み量が零の場合を含む)とでは、上部旋回体の慣性量が大きく変化してしまう。
しかし、周囲温度等の環境条件に拘らず、慣性体の慣性量を予め最大の値とした条件の下で、スプール弁装置16の開弁時間を設定し、例えば弁ばね18の付勢力を予め弱くしたり、絞り33の流路径を小さくしたりする。これにより、スプール弁装置16が開弁位置(e)にある場合でも、2つの主管路4A,4B間の圧力差が小さくなったときには、圧力選択弁13によって主管路4A,4B間を自動的に遮断することができる。
このため、上部旋回体の慣性量がバケットの積込み量等に応じて大きく変化する場合でも、慣性量の大,小に影響されることなく、上部旋回体(慣性体)を滑らかに停止することができ、上部旋回体に停止遅れ等の不具合が発生するのを防ぐことができる。
次に、図8は本発明の第2の実施の形態を示している。第2の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。しかし、第2の実施の形態の特徴は、慣性体反転防止弁41の一部を構成する弁手段としてのスプール弁装置42を、例えば2ポート2位置のスプール式切換弁によって構成したことにある。
ここで、スプール弁装置42は、第1の実施の形態で述べたスプール弁装置16とほぼ同様に構成され、スプール43、付勢部材としての弁ばね44、油圧室45および絞り油路46等を有している。そして、スプール弁装置42の油圧室45は、シリンダ装置22の油溜め室26に連絡通路30を介して接続され、油溜め室26との間で加圧状態の油液が供給、排出される。これにより、スプール弁装置42のスプール43は、閉弁位置(d)と開弁位置(e)との間で摺動変位するものである。
また、連絡通路30の途中位置から分岐した油液の吸込み/排出通路47は、スプール弁装置42のスプール43等を介することなく、その先端側が直接的にタンク3に接続されている。そして、吸込み/排出通路47の途中には、流れ抵抗手段としての絞り48が設けられ、該絞り48は、第1の実施の形態で述べた絞り33と同様に構成されるものである。
かくして、このように構成される第2の実施の形態でも、前記第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができ、上部旋回体を滑らかに停止させ、停止遅れ等が発生するのを防ぐことができる。しかし、本実施の形態では、スプール弁装置42を2ポート2位置のスプール式切換弁等により構成している。
そして、吸込み/排出通路47は、スプール弁装置42のスプール43等を介することなく、その先端側を直接的にタンク3に接続する構成としている。このため、スプール弁装置42と吸込み/排出通路47とを別々に配置することができ、レイアウト設計の自由度等を高めることができる。
次に、図9は本発明の第3の実施の形態を示している。第3の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。しかし、第3の実施の形態の特徴は、慣性体反転防止弁51の一部を構成する流れ抵抗手段を、圧力補償型流量制御弁52により構成したことにある。
ここで、圧力補償型流量制御弁52は、第1の実施の形態で述べた絞り33に替えて吸込み/排出通路31の途中位置に設けられている。そして、圧力補償型流量制御弁52は、絞り53の前,後の圧力差に従って開,閉弁される減圧弁54と、該減圧弁54および絞り53に対して並列接続されたチェック弁55とにより構成されている。
この場合、チェック弁55は、シリンダ装置22の油溜め室26内にタンク3から油液を吸込むときに開弁し、タンク通路32側からスプール弁装置16の連通路21、チェック弁55、吸込み/排出通路31を介して油溜め室26内に油液が流入するのを許す。しかし、チェック弁55は、例えば吸込み/排出通路31側からタンク通路32に向けて油液が逆向きに流れるのを阻止し、このときには減圧弁54を介して油液がタンク3側に排出される。
即ち、圧力補償型流量制御弁52の減圧弁54は、周囲温度の変化により油液の温度、粘度等が変わる場合でも、絞り53の前,後で圧力差が大きくなると開弁し、圧力差が小さくなると閉弁する。これにより、減圧弁54は、絞り53の前,後の圧力差がほぼ一定となるように開,閉弁を繰返し、シリンダ装置22の油溜め室26から吸込み/排出通路31内をタンク3側に向けて排出される油液の流量を調整するものである。
このため、シリンダ装置22の油溜め室26から連絡通路30に油液が流出するときには、絞り53の前,後の圧力差に対応した圧力が連絡通路30を介してスプール弁装置16の油圧室19に供給される。そして、スプール弁装置16のスプール17は、このときの圧力により閉弁位置(d)から開弁位置(e)に切換えられるものである。
かくして、このように構成される第3の実施の形態でも、前記第1の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができ、上部旋回体を滑らかに停止させ、停止遅れ等が発生するのを防ぐことができる。しかし、本実施の形態では、圧力補償型流量制御弁52を吸込み/排出通路31の途中に設ける構成としている。
このように、圧力補償型流量制御弁52を用いることにより、連絡通路30から吸込み/排出通路31を介してタンク通路32側に排出される油液の流量が、周囲温度等に影響されて変動するのを防ぐことができる。従って、スプール弁装置16の開弁時間ΔT(図7参照)を一定の時間に保つことができると共に、慣性体反転防止弁51の動作特性を安定させ、油圧回路中でのマッチングを容易に行うことができる。
また、圧力補償型流量制御弁52の一部を構成するチェック弁55は、シリンダ装置22の油溜め室26内にタンク3から油液を吸込むときに開弁し、タンク3内の油液をタンク通路32側からスプール弁装置16の連通路21、チェック弁55および吸込み/排出通路31等を介して油溜め室26内へと円滑に流入させることができる。これにより、油溜め室26内に油液を吸込む動作に余分な時間が掛かるのを防ぎ、油液の吸込み動作を短時間で行うことができる。
次に、図10ないし図20は本発明の第4の実施の形態を示している。第4の実施の形態の特徴は、加圧油供給手段(シリンダ装置)のばね室を低圧のリザーバとし、このリザーバに接続される通路を低圧側油路にも連通させる構成したことにある。なお、本実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図中、61は第4の実施の形態で採用した慣性体反転防止弁で、この慣性体反転防止弁61は、後述の圧力選択弁67およびシリンダ装置77等に共通した外殻となるケーシング62を有している。そして、このケーシング62は、前記第1の実施の形態でも述べたように油圧モータ1のハウジング(図示せず)と一体に形成されるものである。
そして、慣性体反転防止弁61は、ケーシング62内に組込まれた後述の圧力選択弁67、シリンダ装置77およびスプール弁装置86等により構成されている。また、ケーシング62内には、図10に示すチェック弁6A,6Bおよびオーバロードリリーフ弁9A,9B等が一緒に組込まれるものである。
ここで、ケーシング62には、図10、図11に示す如く弁体摺動穴63とピストン摺動穴64とが左,右方向(軸方向)へと互いに平行に延びるように形成されている。そして、弁体摺動穴63とピストン摺動穴64との間には、両者の間を径方向で連通させるように後述の高圧側油路73,低圧側油路74が形成されている。
また、ケーシング62の弁体摺動穴63は、その両端側が蓋体65A,65Bを用いて閉塞され、ピストン摺動穴64の両端側は、蓋体66A,66Bを用いて閉塞されている。この場合、ピストン摺動穴64は、第1の実施の形態で述べた段付シリンダ23とほぼ同等の機能を有し、図11、図15に示すように、大径筒部に相当する大径穴部64Aと、小径筒部に相当する小径穴部64Bとからなる段付き穴として形成されている。
次に、第4の実施の形態で採用した圧力選択手段としての圧力選択弁67の構成について述べる。
この圧力選択弁67は、第1の実施の形態で述べた圧力選択弁13と同様に油圧パイロット式の方向制御弁により構成されている。ここで、圧力選択弁67は、図10、図15〜図20に示すように、油圧モータ1と方向制御弁5との間に位置して主管路4A,4Bの間にバイパス管路12A、12Bを介して設けられている。そして、圧力選択弁67は、主管路4A,4B間の圧力差に従って中立位置(a)から左,右の切換位置(b),(c)に切換えられるものである。
しかし、この場合の圧力選択弁67は、ケーシング62の弁体摺動穴63内にスプール弁体68を挿嵌することにより構成されている。また、圧力選択弁67は、スプール弁体68の両端と蓋体65A,65Bとの間に位置して左,右一対の油室69A,69Bを有している。これらの油室69A,69Bは、弁体摺動穴63の軸方向両側に位置してケーシング62に形成された環状の油室により構成されている。そして、油室69A,69Bのうち一方の油室69Aは、バイパス管路12Aを介して主管路4Aに連通し、他方の油室69Bは、バイパス管路12Bを介して主管路4Bに連通している。
また、圧力選択弁67のスプール弁体68には、その軸方向(図11中の左,右方向)の中間位置で互いに離間した一対の径方向孔70A,70Bと、該径方向孔70A,70Bの位置からスプール弁体68の両端側端面に向けて軸方向に延びた軸方向孔71A,71Bとが設けられている。そして、軸方向孔71A,71Bのうち、一方の軸方向孔71Aは、油室69Aに常時連通し、他方の軸方向孔71Bは、油室69Bに常時連通するものである。
また、スプール弁体68の両端側に位置する油室69A,69B内には、蓋体65A,65Bとの間にスプリング72A,72Bが配設されている。そして、これらのスプリング72A,72Bは、スプール弁体68を左,右両側から付勢することにより、圧力選択弁67を図15に示す中立位置(a)に復帰させるものである。
73は圧力選択弁67を介して高圧側の主管路に連通される高圧側油路である。この高圧側油路73は、図11に示すように、一側が弁体摺動穴63の軸方向中間(軸方向孔71A,71B間)となる位置で該弁体摺動穴63に接続(開口)され、他側が後述するシリンダ装置77のパイロット油室79に接続されている。そして、高圧側油路73は、スプール弁体68が図12に示す如く軸方向に摺動変位したときに径方向孔70A,70Bの一方(例えば、径方向孔70B)に連通する。これにより、高圧側油路73は、軸方向孔71Bを介して高圧側の主管路(例えば、主管路4B)に連通される。
即ち、高圧側油路73は、圧力選択弁67が図16,図17に示す如く切換位置(b),(c)のいずれかに切換えられたときに、主管路4A,4Bのうち、高圧側となる主管路4Aまたは4Bに連通される。これにより、高圧側油路73内には、高圧側の圧油が導かれる。
一方、圧力選択弁67が図15に示すように中立位置(a)に戻ったときに、高圧側油路73は、主管路4A,4Bのいずれに対しても遮断される。また、高圧側油路73の途中には、図15に示すように分岐路73Aが設けられ、この分岐路73Aは、後述のスプール弁装置86を介して低圧側油路74に対し連通,遮断されるものである。
74は圧力選択弁67を介して低圧側の主管路に連通される低圧側油路である。この低圧側油路74は、図10、図11に示す如く高圧側油路73から右方向に離間して弁体摺動穴63とピストン摺動穴64との間を高圧側油路73とほぼ平行に延びている。そして、低圧側油路74は、一側がピストン摺動穴64の位置で後述の低圧室80に連通し、他側が弁体摺動穴63の位置で後述の迂回通路76に連通している。
ここで、低圧側油路74は、例えば慣性回転によりスプール弁体68が図12に示す如く軸方向の左側(矢示D方向)に摺動変位したときに、後述の迂回通路76を介して径方向孔70A,70Bの一方(例えば、径方向孔70A)に連通する。これにより、低圧側油路74は、軸方向孔71Aを介して低圧側の主管路(例えば、主管路4A)に連通される。そして、低圧側油路74は、後述のスプール87が図13に示す位置まで摺動変位したときに、高圧側油路73内の圧油が後述のパイロット油室79、環状油溝90および低圧室80を介して迂回通路76、低圧側の主管路(例えば、主管路4A)に向けて流通するのを許すものである。
即ち、低圧側油路74は、圧力選択弁67が図16,図17に示すように切換位置(b),(c)のいずれかに切換えられているときに、主管路4A,4Bのうち低圧側となる主管路4Aまたは4Bに連通され、低圧側油路74内はタンク圧に近い低圧状態に保たれる。そして、低圧側油路74は、後述のスプール弁装置86が図18、図19に示すように開弁位置(e)に切換えられたときに、高圧側油路73内の圧油が分岐路73Aを介して低圧側油路74、低圧側の主管路(例えば、主管路4A)に向けて流通するのを許すものである。
また、圧力選択弁67のスプール弁体68は、スプリング72A,72Bで付勢されることにより、図10、図11に示す位置に復帰する。そして、圧力選択弁67が図15に示す如く中立位置(a)に戻ったときに、低圧側油路74は、主管路4A,4Bのいずれに対しても遮断される。このときに、低圧側油路74は、高圧側油路73からも遮断された状態に保持される。
75は高圧側油路73を挟んで低圧側油路74とは反対側に配置されたばね室側通路で、該ばね室側通路75は、図10、図11に示す如く高圧側油路73から左方向に離間している。そして、ばね室側通路75は、弁体摺動穴63と後述のばね室82との間を高圧側油路73とほぼ平行に延びている。ここで、ばね室側通路75は、一側が後述のばね室82に連通し、他側が弁体摺動穴63の位置で後述の迂回通路76に連通している。
76は低圧側油路74をばね室側通路75に連通させる迂回通路で、該迂回通路76は、弁体摺動穴63を挟んで低圧側油路74、ばね室側通路75とは反対側となる位置に、略U字状をなす通路穴として形成されている。そして、この迂回通路76は、弁体摺動穴63の周囲で高圧側油路73を迂回して低圧側油路74とばね室側通路75とを恒常的に連通させるものである。
次に、ケーシング62のピストン摺動穴64内に段付のピストン78を挿嵌して構成された加圧油供給手段としてのシリンダ装置77について述べる。
第4の実施の形態によるシリンダ装置77は、第1の実施の形態で述べた段付シリンダ23に相当するピストン摺動穴64と、このピストン摺動穴64内に摺動可能に挿嵌されたピストン78と、後述のパイロット油室79、油溜め室81、ばね室82および圧力設定ばね84,85とを含んで構成されている。
ここで、ピストン78は、図11に示す如く段付筒状のスプール弁体として形成され、ピストン摺動穴64の大径穴部64A内に挿嵌された大径部78Aと、ピストン摺動穴64の小径穴部64B内に挿嵌された小径部78Bとから構成されている。この場合、大径部78Aの外径寸法は、例えば0.2〜0.4mm程度だけ小径部78Bよりも大径になっている。
そして、ピストン78の外周側には、大径部78Aと小径部78Bとの間に環状の段部78Cが設けられ、この段部78Cは、例えば0.1〜0.2mm程度の環状段差により形成されている。また、ピストン78の内周側には、後述のスプール87が挿嵌されるスプール摺動穴78Dが形成されている。一方、ピストン78の小径部78B側には、軸方向に離間して径方向に延びる一対の油穴78E,78Fが形成されている。
ここで、ピストン78は、後述するパイロット油室79内の圧力を環状の段部78Cで受圧することにより、後述の圧力設定ばね84,85に抗してピストン摺動穴64内を軸方向(図11中の矢示D,E方向)に変位する。このとき、ピストン78は、油穴78E,78Fのうち段部78Cに近い方の油穴78Eが後述のパイロット油室79に対して連通,遮断される。また、他方の油穴78Fは、後述の低圧室80に対して連通,遮断されるものである。
そして、シリンダ装置77は、ピストン78が図11に示す初期位置と図12に示すストロークエンド位置との間で軸方向に摺動変位することにより、後述するスプール弁装置86の油圧室89に圧油を供給、排出し、スプール弁装置86の開,閉弁を制御するものである。
79はシリンダ装置77(加圧油供給手段)の油圧パイロット部を構成するパイロット油室で、該パイロット油室79は、ピストン摺動穴64の周壁側に形成された環状凹溝により構成されている。そして、パイロット油室79は、ピストン78の段部78Cを径方向外側から取囲む環状の油室として形成されている。ここで、パイロット油室79は、図11に示す如く高圧側油路73に常時連通している。そして、ピストン78の段部78Cは、高圧側油路73からの圧油をパイロット油室79内でパイロット圧として受圧する。これにより、ピストン78をピストン摺動穴64内で後述の圧力設定ばね84,85に抗して摺動変位させるものである。
80は低圧側油路74に連通してピストン摺動穴64の周囲に形成された低圧室で、該低圧室80は、パイロット油室79と同様にピストン摺動穴64の周壁側に形成された環状凹溝により構成されている。また、低圧室80は、パイロット油室79に対して図11中の右方向(軸方向)に離間している。そして、低圧室80は、後述のスプール87が図13に示す位置まで摺動したときに、油穴78E,78Fと後述の環状油溝90を介して低圧側油路74を高圧側油路73(パイロット油室79)に一時的に連通させるものである。
81はピストン摺動穴64の周囲に位置してピストン78の小径部78Bと蓋体66Bの間に形成された油溜め室を示している。ここで、該油溜め室81は、ピストン摺動穴64内でピストン78が軸方向に変位するときに、後述のばね室82側から絞り93等を介して油液を内部に吸込んだり、吸込んだ油液を加圧油としてスプール弁装置86の油圧室89に供給したりする。そして、油溜め室81は、その容量(貯油量)がピストン78の摺動変位に伴って変化するものである。
82はピストン78を挟んで油溜め室81とは軸方向の反対側に設けられたばね室で、該ばね室82は、ピストン摺動穴64の他側となる位置でピストン78の大径部78Aと蓋体66Aとの間に大きな容積をもった筒状空間として形成されている。そして、ばね室82は、低圧のリザーバを構成し、ばね室側通路75、迂回通路76を介して低圧側油路74に連通している。さらに、ばね室82は、後述の連通穴83A,91および絞り93等を介して油圧室89、油溜め室81に連通され、低圧の作動油によって満たされるものである。
83はばね室82内に配置された可動ばね受で、該可動ばね受83は、図10〜図14に示す如くピストン78(大径部78A)の端部に着脱可能に嵌合して設けられ、ピストン摺動穴64内をピストン78と一体に変位するものである。また、可動ばね受83には、その全長にわたって軸方向に延びる連通穴83Aが穿設され、この連通穴83Aは、後述するスプール87内の連通穴91とばね室82との間を常時連通している。
84,85は可動ばね受83と共にばね室82内に配設された圧力設定ばねを示し、該圧力設定ばね84,85は、第1の実施の形態で述べた圧力設定ばね28と同様に第2の圧力値Pd(図7参照)に設定されている。そして、圧力設定ばね84,85は、ピストン78を油溜め室81側に向けて図11中の矢示E方向に常時付勢している。なお、第4の実施の形態では、圧力設定ばね84,85は、コイル径の大きいスプリング(ばね84)と、コイル径の小さいスプリング(ばね85)とにより構成されている。
次に、ピストン78のスプール摺動穴78D内にスプール87を挿嵌して構成された弁手段としてのスプール弁装置86の構成について述べる。
即ち、第4の実施の形態によるスプール弁装置86は、第1の実施の形態で述べたスプール弁装置16とほぼ同様に構成され、高圧側油路73と低圧側油路74との間を後述の環状油溝90等を介して連通,遮断するものである。
ここで、スプール弁装置86は、ピストン78のスプール摺動穴78D内に挿嵌されたスプール87と、ピストン78のスプール摺動穴78D内に位置して該スプール87と可動ばね受83との間に配設されスプール87を図11中の右方向(矢示E方向)に付勢した付勢部材としての弁ばね88と、該弁ばね88に抗してスプール87を左方向(矢示D方向)に摺動変位させるため、ピストン78のスプール摺動穴78Dとスプール87の端面との間に形成された油圧室89とを含んで構成されている。
また、スプール87の外周側には、ピストン78の油穴78E,78F間にわたって軸方向に延びる環状油溝90が形成されている。この環状油溝90は、ピストン78とスプール87が、図12ないし図14に示す如く、軸方向に相対的に摺動変位するときにパイロット油室79と低圧室80との間を油穴78E,78Fを介して連通,遮断するものである。
即ち、これらの油穴78E,78Fと環状油溝90は、第1の実施の形態で述べた絞り油路20と同等の機能を有している。そして、スプール弁装置86は、スプール87が軸方向に摺動変位するに伴って、図15〜図19に示すように閉弁位置(d)と開弁位置(e)とのいずれかに切換わる。例えば、スプール弁装置86が開弁位置(e)になると、高圧側油路73の分岐路73Aと低圧側油路74との間は、環状油溝90等を介して連通するものである。
また、スプール弁装置86の油圧室89は、油溜め室81に後述の連絡通路94を介して連通(接続)されている。そして、油圧室89は、油溜め室81から加圧状態の油液が供給、排出されることにより、スプール87をピストン78のスプール摺動穴78D内で軸方向に変位させる。これによって、スプール弁装置86は、図15〜図19に示す如く閉弁位置(d)と開弁位置(e)とに選択的に切換わるものである。
91はスプール87内に形成された軸方向穴からなる連通穴で、該連通穴91は、軸方向の一側が後述の絞り93等を介して油溜め室81、油圧室89に連通し、軸方向の他側は弁ばね88等を介して可動ばね受83の連通穴83Aに連通している。そして、連通穴91は、第1の実施の形態で述べた連通路21と同等の機能を有し、ばね室82内の油液を、油溜め室81側との間で絞り93を介して吸入または排出させるものである。
92は油圧室89に臨むスプール87の一側端面に形成されたポート穴で、該ポート穴92は、例えば第1の実施の形態で述べた吸込み/排出通路31と同等の機能を有している。そして、ポート穴92は、ばね室82内の油液を油溜め室81側との間で後述の絞り93を介して吸入または排出させるものである。
93はスプール87に形成された流れ抵抗手段としての絞りで、この絞り93は、図11に示す如く連通穴91とポート穴92との間に位置してスプール87の軸方向に穿設された小径な油孔により構成されている。そして、絞り93は、第1の実施の形態で述べた絞り33と同等の機能を有し、後述の連絡通路94、油圧室89にポート穴92を介して常に連通している。
即ち、絞り93は、例えば油圧室89内の油液がポート穴92、連通穴91,83A等を介してばね室82側に流出するときに、この油液に絞り作用を与えて流出流量を制限する。これにより、絞り93は、スプール弁装置86のスプール87が開弁位置(e)から閉弁位置(d)に復帰するまでの時間を延ばすものである。
94はピストン78の一側端面に形成された油穴からなる連絡通路で、該連絡通路94は、第1の実施の形態で述べた連絡通路30と同様な機能を有し、スプール弁装置86の油圧室89とシリンダ装置77の油溜め室81との間を恒常的に連通させるものである。
第4の実施の形態による慣性体反転防止弁61は上述の如き構成を有するもので、その基本的な作動については、前述した第1の実施の形態とほぼ同様である。しかし、本実施の形態では、シリンダ装置77のばね室82を低圧のリザーバとして用いる構成としている。
そして、このばね室82は、ばね室側通路75、迂回通路76を介して低圧側油路74に連通している。また、このばね室82は、油溜め室81、油圧室89に対しても、スプール87内の連通穴91、絞り93等を介して連通する構成としているので、下記のような作用効果を奏する。
即ち、方向制御弁5を図16に示すように切換位置(B)に切換えて油圧モータ1を駆動し、上部旋回体を旋回動作させる。その後、上部旋回体を停止させるため、方向制御弁5を図17に示す如く切換位置(B)から中立位置(A)に戻す。なお、図17の場合には、後述する理由により、ピストン78は圧力設定ばね84,85に抗して矢示D方向に変位している。
この場合に、方向制御弁5を中立位置に戻した後も、慣性体となる上部旋回体によって油圧モータ1が慣性回転を続けると、主管路4B内には油圧モータ1の慣性回転を停止させるようにブレーキ圧が発生する。なお、このときのブレーキ圧がオーバロードリリーフ弁9Bの開弁圧よりも大きくなると、オーバロードリリーフ弁9Bが開弁することによって、主管路4B内のブレーキ圧はリリーフされる。
一方、油圧モータ1の慣性回転に伴って、主管路4B側に発生したブレーキ圧により、圧力選択弁67は、図17に示す如く切換位置(c)に切換わる。このため、高圧側油路73は、ブレーキ圧で高圧側となった主管路4Bに連通し、低圧側の主管路4Aには低圧側油路74が連通した状態となる。このとき、圧力選択弁67のスプール弁体68は、図12に示すようにスプリング72Aに抗して左方向(矢示D方向)に変位する。
このように、スプール弁体68が左方向に変位すると、径方向孔70Bは高圧側油路73に連通する。このため、主管路4Bからの高圧(ブレーキ圧)は、油室69B、軸方向孔71Bを介して高圧側油路73、パイロット油室79に導かれる。また、スプール弁体68の径方向孔70A、軸方向孔71Aは、低圧側の主管路4Aを迂回通路76を介して低圧側油路74に連通させると共に、ばね室側通路75を介してシリンダ装置77のばね室82にも連通させる。
これにより、シリンダ装置77のピストン78は、パイロット油室79内の圧力を環状の段部78Cで受圧する。このため、ピストン78は、ピストン摺動穴64内を圧力設定ばね84,85に抗して図12中の矢示D方向にストロークエンドまで摺動変位し、可動ばね受83は、蓋体66Aに当接する位置まで変位する。
そして、このときは、シリンダ装置77の油溜め室81内に、ばね室82側から連通穴83A、連通穴91、絞り93、連絡通路94等を介して油液が吸込まれ、油溜め室81内は油液が充満した状態となる。なお、この状態では、図17に示すように、スプール弁装置86が閉弁位置(d)に保持されている。
次に、油圧モータ1の慣性回転がオーバロードリリーフ弁9Bの開弁により制動された後、該オーバロードリリーフ弁9Bが閉弁されると、油圧モータ1の慣性回転が一旦は停止される。そして、その後に油圧モータ1が反転し始めようとするときには、主管路4B内の圧力がオーバロードリリーフ弁9Bによる圧力値Pc(図7参照)に対して、例えば75〜85%程度低い圧力状態となる。
この結果、パイロット油室79内のパイロット圧が圧力設定ばね84,85の設定圧(第2の圧力値Pd)以下まで低下するので、シリンダ装置77は、圧力設定ばね84,85によりピストン78を油溜め室81側に向けて図13、図18に示す如く矢示E方向に押動する。これにより、ピストン78は、油溜め室81内の油液を加圧しつつ、この加圧油を連絡通路94を介してスプール弁装置86の油圧室89内に供給する。
また、このときに油液の一部は、連絡通路94側から絞り93、連通穴91,83A等を介してばね室82側に排出される。しかし、スプール87に連通穴91等と共に設けた絞り93は、ばね室82側に排出される油液の流れを制限する。このため、絞り93の上流側に位置する油圧室89内には比較的高い圧力が発生し、この圧力によって、スプール弁装置86のスプール87は、弁ばね88に抗して摺動変位する。即ち、スプール弁装置86のスプール87は、図18、図19に示すように閉弁位置(d)から開弁位置(e)に切換えられる。
この状態では、高圧側油路73は、図13に示すようにパイロット油室79、ピストン78の油穴78E、スプール87の環状油溝90、油穴78F、低圧室80を介して低圧側油路74と迂回通路76とに連通する。これによって、主管路4A,4B(バイパス管路12A,12B)間は、左,右の油室69A,69Bを介して一時的に連通した状態となる。
また、このときは、スプール弁装置86のスプール87が、弁ばね88により油圧室89側に向けて付勢されている。このため、油圧室89内の油液は、スプール87の絞り93、連通穴91、可動ばね受83の連通穴83Aを介してばね室82側に流出しようとする。しかし、スプール87に形成した絞り93は、油圧室89側から連通穴91、連通穴83A等を介してばね室82側に流出しようとする油液に絞り作用を与えて流出流量を制限している。
このため、スプール弁装置86のスプール87が図18、図19に示す開弁位置(e)から閉弁位置(d)に戻るまでの開弁時間を、第1の実施の形態で述べた如く時間ΔT(図7参照)だけ延ばすことができる。これにより、主管路4A,4B間を図18、図19に示す如く、切換位置(c)にある圧力選択弁67、高圧側油路73、スプール弁装置86の環状油溝90、低圧側油路74を介して長い時間にわたり連通させることができる。
この結果、例えば主管路4B内の高圧(ブレーキ圧)を、図18、図19中の矢示F方向へと高圧側油路73からスプール弁装置86の環状油溝90等を介して絞り作用を与えつつ、低圧側油路74、バイパス管路12A、主管路4A側に逃がすことができる。この間、前述の如く主管路4A,4B間に発生した差圧ΔP(図7参照)を低減し、油圧モータ1が反転動作を繰返すのを防止することができる。
そして、スプール87が弁ばね88により油圧室89側に徐々に押動され、図15に例示する閉弁位置(d)に復帰したときには、高圧側油路73の分岐路73Aと低圧側油路74との間をスプール弁装置86のスプール87により遮断することができる。このため、慣性体反転防止弁61による主管路4A,4B間の連通状態を断つことができ、油圧モータ1を停止状態に保持できる。しかも、油圧モータ1の次なる駆動時にスプール弁装置86が誤って開弁したりするのを防止できる。
また、例えば上部旋回体等の慣性体を周囲温度の低い寒冷地等で駆動して停止させるときに、スプール弁装置86の開弁時間ΔTが余分に長くなっても、2つの主管路4A,4B間の圧力差が小さくなると、圧力選択弁67は、図20に示すように自動的に中立位置(a)に復帰する。このため、スプール弁装置86が開弁位置(e)にあるときでも、主管路4A,4B間を圧力選択弁67により強制的に遮断でき、第1の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
特に、第4の実施の形態では、シリンダ装置77のばね室82を低圧のリザーバとして用いている。そして、このばね室82をばね室側通路75、迂回通路76を介して低圧側油路74に連通させると共に、油溜め室81、油圧室89にも絞り93等を介して連通させる構成としている。このため、シリンダ装置77のばね室82を別途にドレン配管(例えば、図1に示すドレン管路29)等を介してタンク3等に接続する必要がなくなる。これにより、配管等の部品点数を減らすことができ、組立て時の作業性等を高めることができる。
また、スプール弁装置86を、例えば閉弁位置(d)から開弁位置(e)に切換えた後に再び閉弁位置(d)に戻すために、油圧室89内の油液を絞り93等を介してばね室82(リザーバ)側に油液を排出するときに、この油液の一部ををばね室側通路75、迂回通路76、低圧側油路74等を介して低圧側の主管路4A(または4B)にも排出することができる。この結果、ばね室82内を常にタンク圧に近い低圧状態に保つことができる。
このため、前述した第1,第3の実施の形態のように、タンク3に接続されるドレン管路29、タンク通路32等を特別に設ける必要がなくなる。この結果、スプール弁装置86の油圧室89から油液を排出するための経路をコンパクトにまとめることができ、これによっても部品点数を減らして組立て時の作業性等を高めることができる。
また、単一のケーシング62内に圧力選択弁67、シリンダ装置77およびスプール弁装置86を組込んで構成される慣性体反転防止弁61は、主管路4A,4Bの間に1個のみ設ければよい。このため、慣性体反転防止弁61は、例えば油圧モータ1のハウジング等にケーシング62等を介して簡単に組込むことができる。
この場合、ケーシング62に形成したピストン摺動穴64内に筒状弁体として形成したピストン78を挿嵌し、該ピストン78のスプール摺動穴78D内にスプール弁装置86のスプール87を挿嵌して設ける構成としている。このため、ピストン78とスプール87とをピストン摺動穴64内で同軸に配置することができ、慣性体反転防止弁61全体をコンパクトに形成して小型、軽量化を図ることができると共に、油圧回路全体の構造を簡略化することができる。
しかも、シリンダ装置77のピストン78は、大径部78Aと小径部78Bとの間に形成した環状の段部78Cによりパイロット油室79内の圧力を受圧する構成としている。このため、例えば0.1〜0.2mm程度の環状段差からなる環状の段部78Cにより、パイロット油室79内の圧力を受圧することができ、ピストン78(段部78C)の受圧面積を小さくすることができる。従って、前記第2の圧力値Pdを設定する圧力設定ばね84,85のばね力を小さくすることが可能となり、慣性体反転防止弁61全体を確実に小型化、軽量化することができる。
次に、図21ないし図26は本発明の第5の実施の形態を示している。第5の実施の形態の特徴は、加圧油供給手段の油溜め室と弁手段の油圧室を低圧のリザーバに接続する通路に、流れ抵抗手段と並列になるようにチェック弁を設け、例えばリザーバ側から油溜め室に向けて油液を吸込むときの流れを円滑にする構成したことにある。
なお、第5の実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
図中、101は本実施の形態で採用した慣性体反転防止弁で、この慣性体反転防止弁101は、後述の圧力選択弁107およびシリンダ装置117等に共通した外殼となるケーシング102を有している。そして、該ケーシング102は、前記第4の実施の形態で述べたケーシング62と同様に油圧モータ1のハウジング(図示せず)と一体に形成されるものである。
即ち、慣性体反転防止弁101は、ケーシング102内に組込まれた後述の圧力選択弁107、シリンダ装置117およびスプール弁装置125等により構成されている。そして、ケーシング102内には、図21に示すチェック弁6A,6Bおよびオーバロードリリーフ弁9A,9B等が一緒に組込まれるものである。
ここで、ケーシング102には、図21、図22に示す如く弁体摺動穴103とピストン摺動穴104とが左,右方向(軸方向)へと互いに平行に延びるように形成されている。そして、弁体摺動穴103とピストン摺動穴104との間には、両者の間を径方向で連通させるように後述の高圧側油路113,低圧側油路114が形成されている。
また、ケーシング102の弁体摺動穴103は、その両端側が蓋体105A,105Bを用いて閉塞され、ピストン摺動穴104の両端側は、蓋体106A,106Bを用いて閉塞されている。そして、ピストン摺動穴104は、図22、図26に示すように、大径筒部に相当する大径穴部104Aと小径筒部に相当する小径穴部104Bとからなる段付き穴として形成されている。
次に、第5の実施の形態で採用した圧力選択手段としての圧力選択弁107の構成について述べる。
この圧力選択弁107は、第4の実施の形態で述べた圧力選択弁67と同様に油圧パイロット式の方向制御弁により構成されている。即ち、圧力選択弁107は、図21、図26に示す如く油圧モータ1と方向制御弁5との間に位置して主管路4A,4Bの間にバイパス管路12A、12Bを介して設けられている。そして、圧力選択弁107は、主管路4A,4B間の圧力差に従って中立位置(a)から左,右の切換位置(b),(c)に切換えられるものである。
ここで、圧力選択弁107は、ケーシング102の弁体摺動穴103内にスプール弁体108を挿嵌することにより構成されている。また、圧力選択弁107は、スプール弁体108の両端と蓋体105A,105Bとの間に位置して左,右一対の油室109A,109Bを有している。そして、油室109A,109Bのうち一方の油室109Aは、バイパス管路12Aを介して一方の主管路4Aに連通し、他方の油室109Bは、バイパス管路12Bを介して他方の主管路4Bに連通している。
また、圧力選択弁107のスプール弁体108には、その軸方向(図22中の左,右方向)の中間位置で互いに離間した一対の径方向孔110A,110Bと、該径方向孔110A,110Bの位置からスプール弁体108の両端側端面に向けて軸方向に延びた軸方向孔111A,111Bとが設けられている。そして、一方の軸方向孔111Aは、一方の油室109Aに常時連通し、他方の軸方向孔111Bは、他方の油室109Bに常時連通するものである。
また、スプール弁体108の両端側に位置する油室109A,109B内には、蓋体105A,105Bとの間にスプリング112A,112Bが配設されている。そして、これらのスプリング112A,112Bは、スプール弁体108を左,右両側から付勢することにより、圧力選択弁107を図26に示す中立位置(a)に復帰させるものである。
113は圧力選択弁107を介して高圧側の主管路に連通される高圧側油路で、該高圧側油路113は、図22に示すように一側が弁体摺動穴103の軸方向中間(軸方向孔111A,111B間)となる位置で該弁体摺動穴103に接続(開口)され、他側が後述するシリンダ装置117のパイロット油室119に接続されている。そして、高圧側油路113は、スプール弁体108が図23に示す如く軸方向に摺動変位したときに径方向孔110A,110Bの一方(例えば、径方向孔110B)に連通する。これにより、高圧側油路113は、軸方向孔111Bを介して高圧側の主管路(例えば、主管路4B)に連通される。
即ち、高圧側油路113は、圧力選択弁107が図26に示す切換位置(b),(c)のいずれかに切換えられたときに、主管路4A,4Bのうち高圧側となる主管路4Aまたは4Bに連通され、高圧側油路113内には高圧側の圧油が導かれる。一方、圧力選択弁107が中立位置(a)に戻ったときに、高圧側油路113は、主管路4A,4Bのいずれに対しても遮断される。また、高圧側油路113の途中には、図26に示すように分岐路113Aが設けられ、この分岐路113Aは、後述のスプール弁装置125を介して低圧側油路114に対し連通,遮断されるものである。
114は圧力選択弁107を介して低圧側の主管路に連通される低圧側油路である。この低圧側油路114は、図21、図22に示す如く高圧側油路113から右方向に離間している。そして、低圧側油路114は、一側がピストン摺動穴104の位置で後述の低圧室120に連通し、他側が弁体摺動穴103の位置で後述の迂回通路116に連通している。
ここで、低圧側油路114は、スプール弁体108が図23に示す如く軸方向に摺動変位したときに後述の迂回通路116を介して径方向孔110A,110Bの一方(例えば、径方向孔110A)に連通する。これにより、低圧側油路114は、軸方向孔111Aを介して低圧側の主管路(例えば、主管路4A)に連通される。そして、低圧側油路114は、後述のスプール126が図24に示す位置まで摺動変位したときに、高圧側油路113内の圧油を後述のパイロット油室119、環状油溝129および低圧室120を介して迂回通路116、低圧側の主管路(例えば、主管路4A)に向けて流通させるものである。
即ち、低圧側油路114は、圧力選択弁107が図26に示す中立位置(a)から切換位置(b),(c)のいずれかに切換えられているときに、主管路4A,4Bのうち低圧側となる主管路4Aまたは4Bに連通され、低圧側油路114内はタンク圧に近い低圧状態に保たれる。そして、この状態で低圧側油路114は、後述のスプール弁装置125が図26に示す閉弁位置(d)から開弁位置(e)に切換えられたときに、高圧側油路113内の圧油が分岐路113Aを介して低圧側油路114、低圧側の主管路(例えば、主管路4A)に向けて流通するのを許すものである。
また、圧力選択弁107のスプール弁体108は、スプリング112A,112Bにより付勢され、図21、図22に示す位置に復帰する。そして、圧力選択弁107が図26に示す如く中立位置(a)に戻ったときに、低圧側油路114は、主管路4A,4Bのいずれに対しても遮断され、高圧側油路113からも遮断された状態に保持される。
115は高圧側油路113を挟んで低圧側油路114とは反対側に配置されたばね室側通路で、該ばね室側通路115は、図21、図22に示す如く高圧側油路113から左方向に離間している。そして、ばね室側通路115は、一側が後述のばね室122に連通し、他側が弁体摺動穴103の位置で後述の迂回通路116に連通している。
116は低圧側油路114をばね室側通路115に連通させる迂回通路で、該迂回通路116は、弁体摺動穴103の周囲で高圧側油路113を迂回して低圧側油路114とばね室側通路115とを恒常的に連通させるものである。
次に、第5の実施の形態による加圧油供給手段としてのシリンダ装置117について述べる。
このシリンダ装置117は、ケーシング102のピストン摺動穴104内に段付のピストン118を挿嵌して構成されるものである。そして、シリンダ装置117は、第4の実施の形態で述べたシリンダ装置77とほぼ同様に、ピストン摺動穴104内に摺動可能に挿嵌されたピストン118と、後述のパイロット油室119、油溜め室121、ばね室122および圧力設定ばね124等とにより構成されている。
ここで、ピストン118は、図22に示す如く段付筒状のスプール弁体として形成され、ピストン摺動穴104の大径穴部104A内に挿嵌された大径部118Aと、ピストン摺動穴104の小径穴部104B内に挿嵌された小径部118Bとから構成されている。この場合、大径部118Aの外径寸法は、例えば0.2〜0.4mm程度だけ小径部118Bよりも大径になっている。
そして、ピストン118の外周側には、大径部118Aと小径部118Bとの間に環状の段部118Cが設けられ、この段部118Cは、例えば0.1〜0.2mm程度の環状段差により形成されている。また、ピストン118の内周側には、後述のスプール126が挿嵌されるスプール摺動穴118Dが段付き穴として形成されている。一方、ピストン118の小径部118B側には、軸方向に離間して径方向に延びる一対の油穴118E,118Fが形成されている。
ここで、ピストン118は、後述するパイロット油室119内の圧力を環状の段部118Cで受圧することにより、後述の圧力設定ばね124に抗してピストン摺動穴104内を軸方向に変位する。このとき、ピストン118は、段部118Cに近い方の油穴118Eが後述のパイロット油室119に対して連通,遮断される。また、他方の油穴118Fは、後述の低圧室120に対して連通,遮断されるものである。
そして、シリンダ装置117は、ピストン118が図22に示す初期位置と図23に示すストロークエンド位置との間で軸方向に摺動変位することにより、後述するスプール弁装置125の油圧室128に圧油を供給、排出し、スプール弁装置125の開,閉弁を制御するものである。
119はシリンダ装置117(加圧油供給手段)の油圧パイロット部を構成するパイロット油室で、該パイロット油室119は、ピストン摺動穴104の周壁側に形成された環状凹溝からなり、ピストン118の段部118Cを径方向外側から取囲む環状の油室として構成されている。
ここで、パイロット油室119は、図22に示す如く高圧側油路113に常時連通している。そして、パイロット油室119には、高圧側油路113から圧油(パイロット圧)が供給されており、このときのパイロット圧により、ピストン118は、ピストン摺動穴104内で後述の圧力設定ばね124に抗して摺動変位されるものである。
120は低圧側油路114に連通してピストン摺動穴104の周囲に形成された低圧室で、該低圧室120は、パイロット油室119と同様にピストン摺動穴104の周壁側に形成された環状凹溝により構成されている。そして、この低圧室120は、低圧側油路114と常に連通すると共に、迂回通路116、ばね室側通路115を介して後述のばね室122に常に連通している。
また、低圧室120は、図22に示す如く後述の吸込み/排出通路132,134、チェック弁135、絞り137等を介して油溜め室121にも連通するものである。そして、ピストン118と後述のスプール126とが図24に示す如く摺動変位したときに、低圧室120は、ピストン118の油穴118E,118Fと後述の環状油溝129を介してパイロット油室119に連通し、このときに高圧側油路113と低圧側油路114とが一時的に連通されるものである。
121はピストン摺動穴104の端部に位置してピストン118の小径部118Bと蓋体106Bとの間に形成された油溜め室で、該油溜め室121は、ピストン摺動穴104内でピストン118が軸方向(矢示D,E方向)に摺動変位するときに、その容量(油溜め室121内の貯油量)がピストン118の変位に伴って変化するものである。
即ち、油溜め室121は、ピストン摺動穴104内でピストン118が矢示D方向に変位するときに、低圧室120(低圧側油路114、迂回通路116、ばね室側通路115、後述のばね室122を含む)側からチェック弁135等を介して油液を内部に吸込む。そして、油溜め室121内に吸込んだ油液は、ピストン118が矢示E方向に変位するときに、加圧油となって後述するスプール弁装置125の油圧室128に供給される。
122はピストン118を挟んで油溜め室121とは軸方向の反対側に設けられたばね室で、該ばね室122は、ピストン摺動穴104の大径穴部104A側に位置し、ピストン118の大径部118Aと蓋体106Aとの間に大きな容積をもった筒状空間として形成されている。そして、ばね室122は、低圧のリザーバを構成し、低圧の作動油によって満たされるものである。
即ち、ばね室122は、低圧側油路114に対しばね室側通路115、迂回通路116を介して常に連通している。そして、油溜め室121および油圧室128に対しても、ばね室122は、後述の吸込み/排出通路132,134、チェック弁135、絞り137等を介して連通されるものである。
123はばね室122内に配置された可動ばね受で、該可動ばね受123は、図21〜図25に示す如くピストン118(大径部118A)の端部に螺合等の手段で固定して取付けられ、ピストン摺動穴104内をピストン118と一体に変位するものである。また、可動ばね受123には、その全長にわたって軸方向に延びる連通穴123Aが穿設され、この連通穴123Aは、後述するスプール126の弁ばね127の空間とばね室122との間を常時連通している。
124は可動ばね受123と共にばね室122内に配設された圧力設定ばねを示している。この圧力設定ばね124は、第1の実施の形態で述べた圧力設定ばね28と同様に第2の圧力値Pd(図7参照)に設定されている。そして、圧力設定ばね124は、ピストン118を油溜め室121側に向けて常時付勢している。
次に、第5の実施の形態に適用される弁手段としてのスプール弁装置125について述べる。
このスプール弁装置125は、ピストン118のスプール摺動穴118D内にスプール126を挿嵌して構成されている。そして、スプール弁装置125は、第1の実施の形態で述べたスプール弁装置16とほぼ同様に構成され、高圧側油路113と低圧側油路114との間を後述の環状油溝129等を介して連通,遮断するものである。
ここで、スプール弁装置125は、ピストン118のスプール摺動穴118D内に挿嵌されたスプール126と、ピストン118のスプール摺動穴118D内に位置して該スプール126と可動ばね受123との間に配設されスプール126を図22中の矢示E方向(右方向)に付勢した付勢部材としての弁ばね127と、該弁ばね127に抗してスプール126を矢示D方向(左方向)に摺動変位させるため、ピストン118のスプール摺動穴118Dとスプール126の端面との間に形成された油圧室128等とにより構成されている。
また、スプール126の外周側には、ピストン118の油穴118E,118F間にわたって軸方向に延びる環状油溝129が形成されている。この環状油溝129は、ピストン118とスプール126が、図23ないし図25に示す如く、軸方向に相対的に摺動変位するときにパイロット油室119と低圧室120との間を油穴118E,118Fを介して連通,遮断するものである。
即ち、これらの油穴118E,118Fと環状油溝129は、第1の実施の形態で述べた絞り油路20と同等の機能を有している。そして、スプール弁装置125は、スプール126が軸方向に摺動変位するに伴って、図26に示す閉弁位置(d)と開弁位置(e)とのいずれかに切換わる。そして、開弁位置(e)では、高圧側油路113の分岐路113Aと低圧側油路114との間を環状油溝129等を介して連通させるものである。
130はスプール弁装置125の油圧室128を油溜め室121に連通する連通穴である。この連通穴130は、図22に示すようにピストン118の小径部118B側の右端部側に径方向に穿設され、ピストン118内の油圧室128を外側の油溜め室121に常に連通させるものである。
ここで、スプール弁装置125は、油溜め室121と油圧室128との間で、例えば連通穴130等を介して加圧状態の油液が供給、排出されることにより、スプール126をピストン118のスプール摺動穴118D内で軸方向に変位させる。そして、このときにスプール弁装置125は、図26に示す閉弁位置(d)と開弁位置(e)とのいずれかに選択的に切換わるものである。
131はケーシング102に設けられたチェック弁取付穴で、該チェック弁取付穴131は、図22〜図25に示すようにピストン摺動穴104の径方向外側となる位置に配置されている。そして、チェック弁取付穴131は、図22に示すケーシング102の右側端面(蓋体106B側の端面)から、例えば低圧室120側に向けてピストン摺動穴104と平行に延びる段付穴として形成されている。
132はケーシング102内をチェック弁取付穴131と同方向に延びる第1の吸込み/排出通路通路で、該第1の吸込み/排出通路132は、低圧室120と連通している。そして、第1の吸込み/排出通路132とチェック弁取付穴131との間には環状の弁座133が形成され、該弁座133には、後述のチェック弁135が離着座するものである。
134はチェック弁取付穴131の径方向に穿設された第2の吸込み/排出通路で、該第2の吸込み/排出通路134は、油溜め室121とチェック弁取付穴131との間を連通してる。従って、油溜め室121は、低圧室120に対してチェック弁取付穴131、吸込み/排出通路132,134、チェック弁135を介して連通する。これにより、チェック弁取付穴131と吸込み/排出通路132,134とは、例えば第1の実施の形態で述べた吸込み/排出通路31と同等の機能を有するものである。
135はケーシング102のチェック弁取付穴131内に設けられたチェック弁である。このチェック弁135は、チェック弁取付穴131の開口端側から弁座133側に向けて挿入され、この状態でチェック弁取付穴131の開口端は、プラグ136により閉塞されている。そして、チェック弁135は、例えばばね力が小さいスプリング135Aにより弁座133に着座するように付勢されている。また、チェック弁135の周壁には油孔135Bが設けられ、該油孔135Bは、チェック弁135内を第2の吸込み/排出通路134を介して油溜め室121に常時連通している。
ここで、シリンダ装置117のピストン118が図23に示すように矢示D方向に変位し、油溜め室121内が負圧傾向になると、チェック弁135はスプリング135Aに抗して開弁し、低圧側油路114(ばね室122)側の油液が吸込み/排出通路132,134を介して油溜め室121内に流通するのを許す。
一方、ピストン118が図24、図25に示すように矢示E方向に変位し、油溜め室121内で油液が加圧されると、チェック弁135は弁座133に着座して閉弁状態に保持される。このため、油溜め室121内の加圧油は、後述の絞り137を介して低圧側油路114(ばね室122)側に排出される。
137はチェック弁135と並列に設けられた流れ抵抗手段としての絞りで、この絞り137は、図22に示す如く吸込み/排出通路132,134間に位置してチェック弁135の中央部位に穿設された小径の油孔により構成されている。そして、絞り137は、第1の実施の形態で述べた絞り33と同等の機能を有し、チェック弁135の前,後で吸込み/排出通路132,134間を常に連通させるものである。
即ち、絞り137は、例えば油圧室128内の油液が閉弁状態にあるチェック弁135の前,後で吸込み/排出通路134,132等を介して低圧室120から低圧側油路114、ばね室122側に流出するときに、この油液に絞り作用を与えて流出流量を制限する。これにより、絞り137は、スプール弁装置125のスプール126が開弁状態から閉弁状態に復帰するまでの時間を延ばすものである。
第5の実施の形態は、このように構成されるが、本実施の形態でも、シリンダ装置117のばね室122を低圧のリザーバとして用いることにより、前述した第1〜第4の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、シリンダ装置117の油溜め室121とスプール弁装置125の油圧室128を低圧側油路114(ばね室122)に接続する通路のうち、例えば吸込み/排出通路132,134間のチェック弁取付穴131にはチェック弁135を設けると共に、該チェック弁135と並列に絞り137を設ける構成としている。
このため、例えばリザーバとなるばね室122、低圧室120内の油液をシリンダ装置117の油溜め室121に吸込ませるときにチェック弁135を開弁させ、低圧側油路114側から油溜め室121内に向けて油液を円滑に流通させることができる。これにより、油溜め室121内に油液を吸込む動作に余分な時間が掛かるのを防ぐことができ、その吸込み動作を短時間で実現することができる。
一方、例えばスプール弁装置125の油圧室128、油溜め室121からばね室122側に向けて加圧油を排出するときには、チェック弁135を閉弁させ、該チェック弁135を介した油液の流れを阻止することができる。そして、このときには、油圧室128、油溜め室121内の加圧油を絞り137を介してばね室122側へと徐々に排出することができ、スプール弁装置125の開弁時間を長くすることができる。
なお、前記第1の実施の形態では、図1〜図5に示す如く、吸込み/排出通路31の途中に流れ抵抗手段としての絞り33を設ける場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、図27に示す第1の変形例のように、吸込み/排出通路31の途中には、絞り33と並列にチェック弁141を設ける構成としてもよい。
そして、この場合には、タンク3内の油液をシリンダ装置22の油溜め室26に吸込ませるときにチェック弁141が開弁することにより、タンク3側から油溜め室26内に向けて油液を短時間で円滑に流通させることができ、前記第5の実施の形態で述べたチェック弁135とほぼ同様な効果を得ることができる。
また、前記第2の実施の形態では、図8に示すように、吸込み/排出通路47の途中に流れ抵抗手段としての絞り48を設ける場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、図28に示す第2の変形例のように、吸込み/排出通路47の途中には、絞り48と並列にチェック弁151を設ける構成としてもよいものである。
一方、前記第4の実施の形態では、図10〜図14に示すように、単一のケーシング62内に圧力選択弁67、シリンダ装置77およびスプール弁装置86を組込んで慣性体反転防止弁61を構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、図15〜図20に示す油圧回路の範囲内で種々の変更が可能であり、例えばシリンダ装置77のピストン78とスプール弁装置86のスプール87とを同軸ではなく、互いに離間した位置に設ける構成としてもよい。
また、前記第5の実施の形態でも、図21〜図25に示すように、単一のケーシング102内に圧力選択弁107、シリンダ装置117およびスプール弁装置125を組込んで慣性体反転防止弁101を構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、図26に示す油圧回路の範囲内で種々の変更が可能であり、例えばシリンダ装置117のピストン118とスプール弁装置125のスプール126とを互いに離間した位置に設ける構成としてもよいものである。
一方、前記第1の実施の形態では、図1〜図7に示すように、スプール弁装置16のスプール17とシリンダ装置22のピストン24とを互いに離間して配置した場合を例に挙げて図示した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば第4,第5の実施の形態でも述べたように、加圧油供給手段のピストンと弁手段のスプールを同軸に配置する構成としてもよいものである。そして、この点は第2,第3の実施の形態についても同様である。
また、前記第2の実施の形態では、図8に示すように、吸込み/排出通路47を連絡通路30の途中位置から分岐させて設ける場合をした例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば吸込み/排出通路47を連絡通路30の途中ではなく、シリンダ装置22の油溜め室26に直接的に接続する構成としてもよい。一方、吸込み/排出通路47は、スプール弁装置42の油圧室45に直接的に接続する構成としてもよいものである。そして、この点は第1,第3,第4,第5の実施の形態についても同様である。
さらに、前記第3の実施の形態では、図9に示す吸込み/排出通路31の途中に流れ抵抗手段としての圧力補償型流量制御弁52を設ける構成としている。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば図8に示す吸込み/排出通路47の途中に流れ抵抗手段として圧力補償型流量制御弁を設ける構成としてもよい。また、図15に例示した絞り93に替えて、圧力補償型流量制御弁を用いる構成としてもよいものである。
Claims (10)
- 油圧源(2)と、該油圧源(2)から圧油が供給されることにより慣性体を回転駆動する油圧モータ(1)と、該油圧モータ(1)を前記油圧源(2)に接続する第1,第2の主管路(4A),(4B)と、該主管路(4A),(4B)の途中に設けられ中立位置から切換えられたときに前記油圧源(2)からの圧油を前記油圧モータ(1)に供給し、中立位置に復帰したときには前記油圧モータ(1)への圧油の供給を停止する方向制御弁(5)と、該方向制御弁(5)と油圧モータ(1)との間に位置して前記主管路(4A),(4B)の途中に設けられ該主管路(4A),(4B)内の最高圧力を予め設定した第1の圧力値(Pc)に制限するオーバロードリリーフ弁(9A),(9B)とからなる慣性体駆動装置において、
前記方向制御弁(5)と油圧モータ(1)との間に位置して前記主管路(4A),(4B)の間に設けられ、中立位置から切換位置に切換わったときに該主管路(4A),(4B)のうち高圧側の主管路と高圧側油路(14,73,113)とを接続すると共に、低圧側の主管路と低圧側油路(15,74,114)とを接続する圧力選択手段(13,67,107)と、
前記高圧側油路(14,73,113)と低圧側油路(15,74,114)との間に設けられ、開弁位置と閉弁位置との間を摺動変位するスプール(17,43,87,126)を付勢部材(18,44,88,127)によって常時閉弁位置に付勢し、油圧室(19,45,89,128)内の油液が加圧されたときに前記付勢部材(18,44,88,127)に抗して前記スプール(17,43,87,126)を閉弁位置から開弁位置に切換える弁手段(16,42,86,125)と、
該弁手段(16,42,86,125)の油圧室(19,45,89,128)に連通する油溜め室(26,81,121)を有し、前記高圧側油路(14,73,113)内の圧力が前記オーバロードリリーフ弁(9A),(9B)によって設定された前記第1の圧力値(Pc)よりも低い第2の圧力値(Pd)以下となったときに前記油溜め室(26,81,121)で加圧された加圧油を前記弁手段(16,42,86,125)の油圧室(19,45,89,128)に供給する加圧油供給手段(22,77,117)と、
該加圧油供給手段(22,77,117)の油溜め室(26,81,121)と前記弁手段(16,42,86,125)の油圧室(19,45,89,128)を低圧のリザーバ(3,82,122)に常時接続する通路(31,32,47,75,76,91,92,115,132,134)と、
該通路(31,32,47,75,76,91,92,115,132,134)に設けられ、前記リザーバ(3,82,122)側に排出される油液に絞り作用を与える流れ抵抗手段(33,48,52,93,137)とを備える構成としたことを特徴とする慣性体駆動装置。 - 前記圧力選択手段は、前記主管路(4A),(4B)間の圧力差に従って中立位置から切換位置に切換わる圧力選択弁(13,67,107)により構成し、該圧力選択弁(13,67,107)は中立位置に戻ったときに、前記高圧側油路(14,73,113)と低圧側油路(15,74,114)とを前記主管路(4A),(4B)に対して遮断する構成としてなる請求項1に記載の慣性体駆動装置。
- 前記油圧源は、油液が貯留されたタンク(3)と、該タンク(3)内の油液を吸込んで圧油を吐出する油圧ポンプ(2)とからなり、前記リザーバは前記タンク(3)により構成してなる請求項1に記載の慣性体駆動装置。
- 前記リザーバ(82,122)に接続される前記通路(75,76,91,92,115,132,134)のうち、前記流れ抵抗手段(93,137)とリザーバ(82,122)との間に位置する通路(75,76,91,115,132)を、前記低圧側油路(74,114)に接続する構成としてなる請求項1に記載の慣性体駆動装置。
- 前記加圧油供給手段(77,117)は、外殻を構成するケーシング(62,102)と、該ケーシング(62,102)内に摺動可能に設けられ該ケーシング(62,102)の一側に前記加圧油を供給するための前記油溜め室(81,121)を画成し他側にばね室(82,122)を形成するピストン(78,118)と、前記ばね室(82,122)内に設けられ該ピストン(78,118)を油溜め室(81,121)側に向け前記第2の圧力値(Pd)に対応するばね力で付勢する圧力設定ばね(84,85,124)とを有し、前記リザーバは前記ばね室(82,122)により構成してなる請求項1に記載の慣性体駆動装置。
- 前記加圧油供給手段(77,117)のピストン(78,118)内には、前記弁手段(86,125)のスプール(87,126)が摺動可能に挿嵌されるスプール摺動穴(78D,118D)を設け、該スプール摺動穴(78D,118D)とスプール(87,126)の端面との間には、前記油溜め室(81,121)から加圧油が供給される前記弁手段(86,125)の油圧室(89,128)を形成してなる請求項5に記載の慣性体駆動装置。
- 前記加圧油供給手段(77,117)のケーシング(62,102)と前記ピストン(78,118)との間には、前記高圧側油路(73,113)に接続された油圧パイロット部(79,119)を設け、前記ピストン(78,118)は、前記高圧側油路(73,113)から該油圧パイロット部(79,119)内に供給された圧力が前記第2の圧力値(Pd)を越えたときに、前記ばね室(82,122)内の油液を前記油溜め室(81,121)内に吸込ませるように前記圧力設定ばね(84,85,124)に抗して摺動変位する構成としてなる請求項5に記載の慣性体駆動装置。
- 前記ピストン(78,118)は環状の段部(78C,118C)を有した段付筒状体として形成し、前記油圧パイロット部は、前記ピストン(78,118)の段部(78C,118C)を径方向外側から取囲んで前記ケーシング(62,102)に形成された環状のパイロット油室(79,119)により構成してなる請求項7に記載の慣性体駆動装置。
- 前記流れ抵抗手段は、前記通路(31)の途中に設けられた圧力補償型流量制御弁(52)により構成してなる請求項1に記載の慣性体駆動装置。
- 前記通路(31,32,47,115,132,134)には,前記流れ抵抗手段(33,48,137)と並列にチェック弁(135,141,151)を接続して設け、該チェック弁(135,141,151)は、前記リザーバ(3,122)側から前記油溜め室(26,121)側に向けて油液が流通するのを許し、逆向きの流れを阻止する構成としてなる請求項1,2,3,4,5,6,7または8に記載の慣性体駆動装置。
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