JPH0240912B2 - Kauntabaransuben - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、慣性体の慣性負荷が大きな油圧回路
に挿入されて好適なカウンタバランス弁に関する
ものである。

一般に、カウンタバランス弁はオーバーロード
リリーフ弁と共に油圧モータ等の油圧アクチユエ
ータのブレーキ弁を構成するために広く使用され
ている。

第１図は従来技術によるカウンタバランス弁を
備えた油圧駆動回路図で、図中１は従来技術によ
るカウンタバランス弁を示し、該カウンタバラン
ス弁１は弁本体１１を有し、該本体１１には油圧
源側ポート１２Ａ，１２Ｂと、アクチユエータ側
ポート１３Ａ，１３Ｂとを有している。また、弁
本体１１内には弁体となるスプール１４が摺動可
能に設けられ、該スプール１４には油圧源側ポー
ト１２Ａ，１２Ｂに連通する油孔１５Ａ，１５Ｂ
と、アクチユエータ側ポート１３Ａ，１３Ｂに連
通する油孔１６Ａ，１６Ｂとが形成され、該各油
孔１５Ａ，１５Ｂと１６Ａ，１６Ｂとの間には油
室１７Ａ，１７Ｂが設けられている。また、１８
Ａ，１８Ｂはスプール１４内に摺動可能に設けら
れ、弁部が油室１７Ａ，１７Ｂに面するチエツク
弁で、該チエツク弁１８Ａ，１８Ｂには油孔１５
Ａ，１５Ｂと１６Ａ，１６Ｂとの間をそれぞれ閉
塞する方向にばね１９Ａ，１９Ｂが付勢させてい
る。２０Ａ，２０Ｂはスプール１４の両端部にお
いて、該スプール１４と弁本体１１との間に形成
されたパイロツト室で、該パイロツト室２０Ａ，
２０Ｂ内には前記弁本体１１とスプール１４との
間にばね２１Ａ，２１Ｂが張設されて、前記スプ
ール１４を常時中立位置（第１図の状態）に保持
させている。前記各パイロツト室２０Ａ，２０Ｂ
は油路２２Ａ，２２Ｂによりそれぞれ油圧源側ポ
ート１２Ａ，１２Ｂと連通している。２３Ａ，２
３Ｂは前記油路２２Ａ，２２Ｂの途中に設けられ
て、油圧源側ポート１２Ａ，１２Ｂからパイロツ
ト室２０Ａ，２０Ｂにのみ圧油の流通を許すチエ
ツク弁であつて、該チエツク弁２３Ａ，２３Ｂに
は前記油圧源側ポート１２Ａ，１２Ｂとパイロツ
ト室２０Ａ，２０Ｂとを常時流通させるオリフイ
ス２４Ａ，２４Ｂが穿設されている。２５Ａ，２
５Ｂはスプール１４の軸方向に形成され、前記パ
イロツト室２０Ａ，２０Ｂとアクチユエータ側ポ
ート１３Ａ，１３Ｂとの間の連通を可能とするバ
イパス通路で、該バイパス通路２５Ａ，２５Ｂは
スプール１４が中立位置にあるときは該スプール
１４のランド２６Ａ，２６Ｂにより閉塞されてお
り、前記パイロツト室２０Ａ，２０Ｂのいずれか
が高圧となつてスプール１４を変位させたときに
のみ、高圧側のパイロツト室２０Ａまたは２０Ｂ
とアクチユエータ側ポート１３Ａまたは１３Ｂと
を連通する。

一方、２は油圧源としてのポンプ、３は手動操
作による３位置の方向切換弁、４はドレンタン
ク、５Ａ，５Ｂは油圧源側ポート１２Ａ，１２Ｂ
に接続された配管を示す。また、６は油圧アクチ
ユエータとしての油圧モータ、７は該油圧モータ
６により駆動される例えば油圧シヨベル等の慣性
体、８Ａ，８Ｂは油圧モータ６とアクチユエータ
側ポート１３Ａ，１３Ｂとの間に設けられた配
管、９Ａ，９Ｂは所定のリリーフ設定圧力を有す
るオーバーロードリリーフ弁で、該オーバーロー
ドリリーフ弁９Ａ，９Ｂと前記カウンタバランス
弁１とにより油圧モータ６のブレーキ弁を構成す
る。

このように構成されるカウンタバランス弁にお
いて、方向切換弁３が中立位置にあるときにはカ
ウンタバランス弁１のスプール１４はばね２１
Ａ，２１Ｂによつて図中の如き中立位置にあり、
チエツク弁１８Ａ，１８Ｂも油圧源側ポート１２
Ａ，１２Ｂとアクチユエータ側ポート１３Ａ，１
３Ｂとの連通をそれぞれ遮断している。この状態
で、油圧モータ６を起動すベく方向切換弁３を例
えば左方の作動位置に切換えると、油圧ポンプ２
からの圧油は該方向切換弁３、配管５Ａを介して
油圧源側ポート１２Ａに供給され、油孔１５Ａか
ら油室１７Ａに流入し、チエツク弁１８Ａがばね
１９Ａに抗して開弁する。この結果、油室１７Ａ
からの圧油は油孔１６Ａ、アクチユエータ側ポー
ト１３Ａ、配管８Ａを介して油圧モータ６に供給
され、該油圧モータ６を回転し、慣性体７を駆動
する。これとともに、油圧源側ポート１２Ａから
の圧油は油路２２Ａ内にも流入し、チエツク弁２
３Ａを開弁することにより、パイロツト室２０Ａ
にも圧油が供給される。このために、スプール１
４をばね２１Ｂに抗して図中右方に変位させ、ア
クチユエータ側ポート１３Ｂと油圧源側ポート１
２Ｂとを連通させる。この結果、油圧モータ６か
ら吐出された圧油は配管８Ｂ、アクチユエータ側
ポート１３Ｂ、油圧源側ポート１２Ｂ、配管５
Ｂ、方向切換弁３を順次介してドレンタンク４に
戻される。このとき、バイパス通路２５Ａはアク
チユエータ側ポート１３Ａと連通した状態にな
る。

前記スプール１４が図中右方に変位する場合、
パイロツト室２０内の油はチエツチ弁２３Ｂに設
けたオリフイス２４Ｂを介して油路２２Ｂに排出
されるので、この排出油に流動抵抗が与えられ、
スプール１４の作動に対するダンピング効果を付
与し、油圧モータ６のハンチングの発生を防止し
ている。

一方、方向切換弁３を中立位置に復帰させて油
圧モータ６の駆動を停止すると、スプール１４は
可及的速やかに油圧源側ポート１２Ｂとアクチユ
エータ側ポート１３Ｂとの連通を遮断する中立位
置に戻す必要がある。スプール１４に復帰遅れが
あると、慣性体７によつて油圧モータ６が回転を
続けて該油圧モータ６が油圧ポンプの作用を行う
ため、配管８Ｂ側の圧油が油圧源側ポート１２Ｂ
内へ流出し続けてキヤビテーシヨンを発生してし
まう。このために、バイパス流路２５Ａ，２５Ｂ
が設けられており、方向切換弁３が中立位置に復
帰すると、パイロツト室２０Ａ内の油はオリフイ
ス２４Ａから油路２２Ａを介して油圧源側ポート
１２Ａに流出すると共に、バイパス通路２５Ａを
介してアクチユエータ側ポート１３Ａ内にも流れ
るため、パイロツト室２０Ａ内の油が速やかに排
出されてスプール１４は急速に中立位置に復帰し
て、キヤビテーシヨンの発生を防止している。

なお、方向切換弁３を図中右方の作動位置に切
換えた場合も前述したと同様である。

然るに、このようにして構成される従来技術に
よるカウンタバランス弁においては、バイパス通
路２５Ａ，２５Ｂがそれぞれアクチユエータ側ポ
ート１３Ａ，１３Ｂと連通可能にしているので、
例えばアクチユエータを微細に調整しながら操作
をするいわゆるインチング操作時に油圧モータ６
に逆転が生じるおそれがある。即ち、方向切換弁
３が中立位置にある状態で油圧モータ６に慣性体
７等の慣性力が作用しているために該油圧モータ
６がポンプ作用を行なつて圧油は配管８Ｂから８
Ａに流れ、該配管８Ａ側に高圧が生じているとす
る。この状態で、方向切換弁３を図中左方の作動
位置に切換えると、油圧ポンプ２からの圧油は油
室１７Ａ内においてチエツク弁１８Ａを開弁する
方向に作用する。しかし、アクチユエータ側ポー
ト１３Ａの方が高圧であるため、該チエツク弁１
８Ａは開弁しない。一方、油路２２Ａに流れた圧
油はチエツク弁２３Ａを開弁してパイロツト室２
０Ａ内に流入するため、スプール１４は図中右方
に変位する。したがつて、バイパス通路２５Ａは
パイロツト室２０Ａとアクチユエータ側ポート１
３Ａとを接続する。このとき、パイロツト室２０
Ａはアクチユエータ側ポート１３Ａより低圧であ
るため、配管８Ａ内の圧油がパイロツト室２０Ａ
側に逆流する。この逆流は油圧源側ポート１２Ａ
がアクチユエータ側ポート１３Ａより高圧になつ
て、チエツク弁１８Ａを開弁するまで続き、その
間油圧モータ６は逆転を継続されることになり、
慣性体８の停止が遅れるため、インチング操作を
良好に行うことができない欠点があつた。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであつ
て、その特徴とするところはキヤビテーシヨンが
発生することなく、しかも油圧モータ等のアクチ
ユエータのハンチングや逆転を防止し得て極めて
安定したカウンタバランス弁を提供するものであ
る。

以下、本発明の実施例を第２図および第３図と
共に説明する。

同図において、１０１はカウンタバランス弁を
示し、該カウンタバランス弁１０１は弁本体１１
１を有し、該弁本体１１１には油圧源側ポート１
１２Ａ，１１２Ｂとアクチユエータ側ポート１１
３Ａ，１１２Ｂとを有している。これらのポート
の配設位置は第１図のものとは異なり、油圧源側
ポート１１２Ａ，１１２Ｂはアクチユエータ側ポ
ート１１３Ａ，１１３Ｂを挾んだ軸方向の両側に
配設されている。また、弁本体１１１内には弁体
となるスプール１１４と、該スプール１１４とは
別体にチエツク弁１１８Ａ，１１８Ｂがそれぞれ
摺動可能に設けられている。該チエツク弁１１８
Ａ，１１８Ｂは油圧源側ポート１１２Ａ，１１２
Ｂからアクチユエータ側ポート１１３Ａ，１１３
Ｂへのみ圧油の流通を許すもので、前記両ポート
間には油路１１５Ａ，１１５Ｂおよび１１６Ａ，
１１６Ｂが設けられ、また該油路１１５Ａ，１１
５Ｂと油路１１６Ａ，１１６Ｂとをそれぞれ連通
する油孔１１７Ａ，１１７Ｂが設けられている。
また、前記チエツク弁１１８Ａ，１１８Ｂには油
路１１５Ａ，１１５Ｂと１１６Ａ，１１６Ｂとの
間をそれぞれ閉塞する方向にばね１１９Ａ，１１
９Ｂが付勢させてある。１２０Ａ，１２０Ｂはス
プール１１４の両端部において、該スプール１１
４と弁本体１１１との間に形成されたパイロツト
室で、該パイロツト室１２０Ａ，１２０Ｂ内には
前記弁本体１１１とスプール１１４との間にばね
１２１Ａ，１２１Ｂが張設されて、前記スプール
１１４を常時第２図の中立位置に保持されてい
る。１２３Ａ，１２３Ｂはスプール１１４の両端
に設けられたチエツク弁で、該チエツク弁１２３
Ａ，１２３Ｂは油圧源側ポート１１２Ａ，１１２
Ｂからパイロツト室１２０Ａ，１２０Ｂにのみ圧
油の流通を許すものである。スプール１１４には
さらに油路１２７Ａ，１２７Ｂ，１２８Ａ，１２
８Ｂおよび１２９Ａ，１２９Ｂが穿設されてお
り、これらの油路によりチエツク弁１２３Ａ，１
２３Ｂが開弁時には油圧源側ポート１１２Ａ，１
１２Ｂ内の圧油をパイロツト室１２０Ａ，１２０
Ｂに供給する。１２５Ａ，１２５Ｂはスプール１
１４に穿設されたバイパス通路であつて、該バイ
パス通路１２５Ａ，１２５Ｂは後述のオリフイス
よりも大きな開口面積でパイロツト室１２０Ａ，
１２０Ｂと油路１１５Ａ，１１５Ｂとを連通さ
せ、パイロツト室１２０Ａ，１２０Ｂのいずれか
が高圧となつてスプール１１４が低圧側に向つて
変位したときに、低圧側パイロツト室１２０Ａま
たは１２０Ｂと油路１１５Ａまたは１１５Ｂとの
連通をスプール１１４のランド１２６Ａまたは１
２６Ｂにより遮断する。このバイパス通路１２５
Ａ，１２５Ｂを遮断するまでのスプール１１４の
ストロークｌは油路１１５Ａ，１１５Ｂと１１６
Ａ，１１６Ｂとを連通させるまでのストロークＬ
より短かく形成されている。１３０Ａ，１３０Ｂ
は前記バイパス通路１２５Ａ，１２５Ｂの途中に
おいてスプール１１４に穿設されたオリフイスで
あつて、該オリフイス１３０Ａ，１３０Ｂはスプ
ール１１４の位置のいかんに拘らず常時パイロツ
ト室１２０Ａ，１２０Ｂと油圧源側ポート１１２
Ａ，１１２Ｂとのそれぞれの間を接続せしめてい
る。また、１３１Ａ，１３１Ｂはスプール１１４
に形成されたノツチ部で、該ノツチ部１３１Ａ，
１３１Ｂによりスプール１１４が変位してアクチ
ユエータ側ポート１１３Ａまたは１１３Ｂの油が
油圧源側ポート１１２Ａまたは１１２Ｂ側に流れ
る際の開口面積を徐々に広げると共に噴流角度を
制御する。

なお、本実施例においても第１図と同様油圧源
側ポート１１２Ａ，１１２Ｂは方向切換弁、油圧
ポンプ、ドレンタンク等と接続され、またアクチ
ユエータ側ポート１１３Ａ，１１３Ｂは油圧モー
タ、リリーフ弁等と接続されているが、これらに
ついては前記従来技術のものとは変らないので、
その説明と図示とを省略する。

本発明のカウンタバランス弁は上記の構成を有
するもので、第２図はカウンタバランス弁１０１
の中立位置を示す。この位置においてはチエツク
弁１１８Ａ，１１８Ｂは共に閉弁しているため、
油圧源側ポート１１２Ａ，１１２Ｂとアクチユエ
ータ側ポート１１３Ａ，１１３Ｂとの連通は遮断
されている。一方、パイロツト室１２０Ａ，１２
０Ｂはバイパス通路１２５Ａ，１２５Ｂおよび油
路１１６Ａ，１１６Ｂを介して油圧源側ポート１
１２Ａ，１１２Ｂと連通しているが、該油圧源側
ポート１１２Ａ，１１２Ｂは共にドレンタンク
（図示せず）と接続されているので、パイロツト
室１２０Ａ，１２０Ｂは等圧となつて、ばね１２
１Ａ，１２１Ｂによつて中立位置に保持される。

そこで、方向切換弁（図示せず）を切換えて、
油圧源側ポート１１２Ａとポンプ（図示せず）と
を接続すると、油圧源側ポート１１２Ａ内に圧油
が供給される。その結果、チエツク弁１１８Ａは
開弁し、油路１１７Ａ，１１６Ａを介して圧油が
アクチユエータ側ポート１１３Ａに供給される。
同時に油圧源側ポート１１２Ａ内の圧油は油路１
１５Ａにも供給され、該圧油が油路１２７Ａ，１
２８Ａを介してチエツク弁１２３Ａに作用するこ
とにより該チエツク弁１２３Ａを開弁し、さらに
油路１２９Ａを介してパイロツト室１２０Ａに供
給される。また、油路１１５Ａはバイパス通路１
２５Ａとも連通しているため、圧油は該バイパス
通路１２５Ａからもパイロツト室１２０Ａ内に流
れ、該パイロツト室１２０Ａ内は高圧となりスプ
ール１１４をばね１２１Ｂに抗して右方に変位さ
せ、第３図の作動位置に変位する。

然るに、スプール１１４がランド１２６Ｂによ
つて油路１１６Ｂを１１５Ｂに連通する位置に至
る前のストロークｌだけ変位したときに、ランド
１２６Ｂがバイパス通路１２５Ｂと油路１１５Ｂ
との連通を遮断するので、パイロツト室１２０Ｂ
内の圧油はオリフイス１３０Ｂを介して排出され
ることになる。したがつて、パイロツト室１２０
Ｂはオリフイス１３０Ｂの流動抵抗により、ダン
パ作用をするため、スプール１１４が緩かに変位
してアクチユエータ（図示せず）からの戻り油が
徐々にタンクに放出され、該アクチユエータがオ
ーバーランニングしてハンチング現象が発生する
のを防止している。

また、アクチユエータからの戻り油はアクチユ
エータ側ポート１１３Ｂから油路１１６Ｂを経て
油路１１５Ｂ内へ噴出するが、油圧源側ポート１
１２Ａ，１１２Ｂはアクチユエータ側ポート１１
３Ａ，１１３Ｂを挾んで両側に配置しているか
ら、その際にスプール１１４に作用するフローフ
オースはスプール１１４を左側へ押し戻す方向に
作用する。したがつて第１図に示した従来方式の
カウンタバランス弁のようにフローフオースがス
プール弁を開弁する方向に作用するものと比較し
て過剰変位が抑制されるから、該スプールの動作
が安定し、ハンチング現像を最小限度にすること
ができる。さらに、スプール１１４にノツチ部１
３１Ａ，１３１Ｂが設けられているので、戻り油
の噴流角度を制御することができて、フローフオ
ースの影響によるスプール１１４のハンチング現
像を極めて小さくすることができる。

しかも、バイパス通路１２５Ａ，１２５Ｂは油
路１１５Ａ，１１５Ｂに開口しており、アクチユ
エータ側ポート１１３Ａ，１１３Ｂとは連通しな
い構造となつている。したがつてアクチユエータ
起動時にアクチユエータ側ポート１１３Ａが高圧
であつても、該アクチユエータ側ポート１１３Ａ
の圧油がパイロツト室１２０Ａ内に逆流すること
がなく、アクチユエータのインチング操作を良好
に行うことができる。

次に、カウンタバランス弁１０１を第３図の作
動位置から第２図に中立位置に復帰させるときに
は、パイロツト室１２０Ａ内の油は大きな流通面
積を持つバイパス通路１２５Ａから急激に排出さ
れるので、スプール１１４は速やかに第１図の中
立位置に復帰し、アクチユエータ側ポート１１３
Ｂからの圧油を過剰に油圧源側ポート１１２Ｂに
排出されないので、キヤビテーシヨンの発生を防
止することができる。

本発明のカウンタバランス弁は以上詳細に述べ
た如くであつて、下記各項の効果を奏する。

スプールを中立位置から作動位置に移動させ
るときにはパイロツト室と油路との間にはオリ
フイスのみを介して連通し、該スプールの動き
に対してダンピング作用を与えることができ
る。

スプールを左右の作動位置から中立位置に復
帰させるときには通路面積の大きいバイパス通
路を介して油圧源側ポートと連通させているか
ら、該スプールを急速に復帰させ、キヤビテー
シヨンの発生を防止することができる。

バイパス通路をアクチユエータ側ポートと連
通させていないので、該アクチユエータ側ポー
トが油圧源側ポートより高圧であつてもアクチ
ユエータ側ポートから圧油が逆流せず、インチ
ング操作時等における慣性体の速やかな停止が
可能となり、操作を迅速かつ円滑に行うことが
できる。

油圧源側ポートをアクチユエータ側ポートを
挾んで両側に配設する構成とすることによつ
て、スプールの開弁時に該スプールにフローフ
オースが作用してもハンチングを発生するおそ
れはない。

スプールに噴流角度を制御するためのノツチ
部を形成すれば、スプールの動作がさらに安定
し、カウンタバランス弁の作用が極めて安定す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方式のカウンタバランス弁をそれ
に接続される油圧回路と共に示す縦断面図、第２
図および第３図は本発明に係るカウンタバランス
弁を示す縦断面図であつて、第２図はその中立位
置を示し、第３図は一の作動位置を示す図であ
る。 １０１……カウンタバランス弁、１１１……弁
本体、１１２Ａ，１１２Ｂ……油圧源側ポート、
１１３Ａ，１１３Ｂ……アクチユエータ側ポー
ト、１１４……スプール、１１８Ａ，１１８Ｂ…
…チエツク弁、１２０Ａ，１２０Ｂ……パイロツ
ト室、１２３Ａ，１２３Ｂ……チエツク弁、１２
５Ａ，１２５Ｂ……バイパス通路、１３０Ａ，１
３０Ｂ……オリフイス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 左、右のアクチユエータ側ポートを挟んで軸
   方向の両側に左、右の油圧源側ポートを有するケ
   ーシングと、該ケーシング内に設けられ、前記油
   圧源側ポートからアクチユエータ側ポートにのみ
   圧油の流通を許す一対のチエツク弁と、前記ケー
   シング内に軸方向に摺動可能に設けられ、前記油
   圧源側ポートとアクチユエータ側ポートとを連
   通、遮断する左、右両側のランドを有するスプー
   ルと、該スプールの両端と前記ケーシングとの間
   に設けられた左、右一対のパイロツト室と、前記
   ケーシングの左、右両側に設けられ、前記油圧源
   側ポートから前記各パイロツト室にのみ圧油の流
   通を許す他の一対のチエツク弁と、前記各パイロ
   ツト室と各油圧源側ポートを常時それぞれ連通す
   る一対のオリフイスと、前記スプールの左、右両
   側のランドに設けられ、前記スプールが中立位置
   にあるときに前記各パイロツト室と油圧源側ポー
   トとのみをそれぞれ連通し、該スプールが前記各
   油圧源側ポートをアクチユエータ側ポートと連通
   させる方向に変位したときには前記スプールに設
   けられたランドによつて当該変位方向のパイロツ
   ト室のみを閉塞する一対のバイパス通路とから構
   成してなるカウンタバランス弁。