JPH0329649Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えばカウンタバランス弁、ブレー
キ弁等として使用される圧力制御弁に関するもの
である。

〔従来技術〕

一般に、油圧シヨベル、油圧クレーン等のよう
に、油圧モータ、油圧シリンダ等の油圧アクチユ
エータにより、走行、旋回駆動される機械にあつ
ては、走行、旋回停止時に極めて大きな慣性負荷
を受ける。そこで、油圧駆動回路にブレーキ弁を
介装し、該ブレーキ弁により前述の如き慣性負荷
を有効に吸収する構成となつている。このため、
このブレーキ弁は、油圧源と油圧アクチユエータ
との間に設けられたカウンタバランス弁と、該カ
ウンタバランス弁の油圧アクチユエータ側に配設
した一対のオーバロードリリーフ弁とから構成さ
れている。そして、前記カウンタバランス弁は、
油圧源からの圧油の供給が断たれると同時に油圧
アクチユエータに対する低圧側給排路を急速に遮
断し、油圧アクチユエータの回転またはストロー
クを停止させるブレーキ圧の速かな発生をうなが
すようになつている。

前述のような機能を有するカウンタバランス弁
ないしはブレーキ弁に用いられる圧力制御弁とし
て、従来第３図および第４図に示すをものが知ら
れている。

即ち、第３図はブレーキ弁を示す油圧回路図に
して、１は油圧モータ、２は該油圧モータ１によ
つて駆動される慣性体を示し、前記油圧モータ１
の給排ポートＡ，Ｂは油配管３Ａ，３Ｂと接続さ
れ、該油配管３Ａ，３Ｂはブレーキ弁４、方向切
換弁５と接続され、該方向切換弁５の流入側は油
圧ポンプ６、タンク７と切換可能に接続されてい
る。

ここで、前記ブレーキ弁４は油配管３Ａ，３Ｂ
間に設けられた一対のオーバロードリリーフ弁８
Ａ，８Ｂと、カウンタバランス弁９とから構成さ
れ、かつ該カウンタバランス弁９は各油配管３
Ａ，３Ｂの途中にそれぞれ設けられ油圧ポンプ６
から油圧モータ１側へのみ圧油の流通を許すチエ
ツク弁１０Ａ，１０Ｂと、油圧ポンプ６からの供
給圧油が十分なときのみ油路を開き、方向切換弁
５が遮断されたときには急速に流路を遮断する圧
力制御弁１１とから構成されている。

次に、前述した圧力制御弁１１について第４図
に基づき具体的に述べる。

１２は圧力制御弁１１の弁本体で、該弁本体１
２には方向切換弁５に連なる油圧源側ポート１３
Ａ，１３Ｂと、油圧モータ１に連なるアクチユエ
ータ側ポート１４Ａ，１４Ｂが形成されている。
また、弁本体１２には軸方向にスプール摺動穴１
５が穿設され、該スプール摺動穴１５には所定距
離だけ離間してアクチユエータ側ポート１４Ａ，
１４Ｂに連通する油溝６Ａ，１６Ｂが形成される
と共に、該各油溝１６Ａ，１６Ｂの軸方向両側に
は油圧源側ポート１３Ａ，１３Ｂに連通する油溝
１７Ａ，１７Ｂが形成されている。さらに、弁本
体１２にはスプール摺動穴１５の両端側に位置し
て蓋体１８Ａ，１８Ｂによつて閉塞された油室１
９Ａ，１９Ｂが形成されている。

２０は前記スプール摺動穴１５に摺動可能に挿
嵌されたスプールで、該スプール２０は油溝１６
Ａ，１６Ｂ間を常時閉塞するランド２１と、該ラ
ンド２１の両側に位置し、油溝１６Ａ，１７Ａ間
を連通、遮断するランド２２Ａおよび油溝１６
Ｂ，１７Ｂ間を連通、遮断するランド２２Ｂと、
該スプール２０の両端側にそれぞれ形成され、油
溝１７Ａ、油室１９Ａ間を連通、遮断するランド
２３Ａおよび油溝１７Ｂ、油室１９Ｂ間を連通、
遮断するランド２３Ｂとが設けられている。

２４Ａ，２４Ｂは油室１９Ａ，１９Ｂ内に設け
られたストツパで、該ストツパ２４Ａ，２４Ｂは
スプール２０がストロークするとき、蓋体１８
Ａ，１８Ｂに当接してそのストロークを規制する
ようになつている。２５Ａ，２５Ｂは前記ストツ
パ２４Ａ，２４Ｂと蓋体１８Ａ，１８Ｂとの間に
それぞれ張設されたセンタリング用のばねで、該
ばね２５Ａ，２５Ｂは方向切換弁５が中立位置と
なつたとき、スプール２０を速かに中立位置に復
帰させ、図示の状態を保持するようになつてい
る。

さらに、２６Ａ，２６Ｂはランド２２Ａ，２３
Ａ間、２２Ｂ，２３Ｂ間に位置してスプール２０
の半径方向に形成されたハンチング防止用の絞り
通路、２７Ａ，２７Ｂは該絞り通路２６Ａ，２６
Ｂからスプール２０の端面に向けて軸方向に形成
された油路、２８Ａ，２８Ｂは該油路２７Ａ，２
７Ｂと連通する如くストツパ２４Ａ，２４Ｂの軸
方向に穿設された油路をそれぞれ示し、油圧源側
ポート１３Ａ，１３Ｂからの圧油は絞り通路２６
Ａ，２６Ｂ、油路２７Ａ，２７Ｂおよび油路２８
Ａ，２８Ｂを介して油室１９Ａ，１９Ｂにパイロ
ツト圧として供給され、スプール２０をストロー
クさせるようになつている。

従来技術による圧力制御弁１１は前述のように
構成されるが、この圧力制御弁１１を第３図の油
圧回路に組込んだ場合のブレーキ弁４の作動につ
いて述べる。

いま、方向切換弁５を中立位置イから左方の切
換位置ロに切換えたとする。これにより、油圧ポ
ンプ６からの高圧油は油配管３Ａを介してチエツ
ク弁１０Ａを開弁すると共に、圧力制御弁１１の
油圧源側ポート１３Ａから油溝１７Ａに供給され
る。これにより、油溝１７Ａからの圧油は絞り通
路２６Ａ、油路２７Ａ，２８Ａを介して油室１９
Ａに作用し、ばね２５Ｂに抗してスプール２０を
ストツパ２４Ｂが蓋体１８Ｂに当接する位置まで
図中左方にストロークさせ、油溝１６Ｂ，１７Ｂ
間を連通させる。この際、絞り通路２６Ｂによつ
てスプール２０開弁時のクツシヨン作用を与え、
該スプール２０を安定的に開弁制御せしめるよう
になつている。かくして、油圧ポンプ６は方向切
換弁５、油配管３Ａ、チエツク弁１０Ａを介して
油圧モータ１の給排ポートＡと連通し、また油圧
モータ１の給排ポートＢは油配管３Ｂ、圧力制御
弁１１、方向切換弁５を介してタンク７と連通
し、油圧モータ１は慣性体２を第３図中の矢示方
向に回転せしめる。

次に、慣性体２の回転を停止すべく方向切換弁
５を中立位置イに戻すと、油圧ポンプ６からの高
圧油の供給が遮断され、チエツク弁１０Ａを閉弁
すると共に、圧力制御弁１１への高圧油の供給が
停止する。このため、スプール２０はばね２５Ｂ
のばね力により、中立位置に復帰し、油溝１６
Ｂ，１７Ｂ間を遮断する。これにより、油圧モー
タ１の給排ポートＡ，Ｂと、油圧ポンプ６、タン
ク７との間はチエツク弁１０Ａ，１０Ｂ、圧力制
御弁１１によつてその接続が断たれ、回路閉鎖の
状態となるが、油圧モータ１は慣性体２の慣性力
により矢示方向に回転を継続しようとする。この
結果、油圧モータ１の排出側となる給排ポート
Ｂ、油配管３Ｂが高圧となり、この圧力がオーバ
ロードリリーフ弁８Ｂに作用してこれを開弁し、
油配管３Ａ側に圧油をリリーフするが、慣性体２
の慣性エネルギは圧油がオーバロードリリーフ弁
８Ｂを流れるときに発生する熱エネルギに変換さ
れ、慣性体２に対するブレーキ作用が行なわれる
ようになつている。

然るに、前述した従来技術によるものにおいて
は、、スプール２０に絞り通路２６Ａ，２６Ｂを
設け、スプール２０が摺動するとき、油圧ポンプ
の圧力変動によるハンチングを防止すると共に、
該スプール２０が開弁方向にストロークするとき
所定のクツシヨン作用を与え、安定的な開弁制御
を図るように構成しているため、次のような問題
点がある。

即ち、圧力制御弁１１またはカウンタバランス
弁９の機能としては、前述したようにスプール２
０によつて圧油排出側流路を開くとき該スプール
２０に所定のクツシヨン作用を与え安定的に開弁
する機能の他、方向切換弁５を中立位置イに戻し
たときには、スプール２０を急速に中立位置に復
帰させ、圧油排出側流路を閉じてブレーキ圧を速
かに発生させると共に、低圧側でのキヤビテーシ
ヨンの発生による油圧モータ１の損傷を防止する
機能がある。

しかし、前述した従来技術によるものは、スプ
ール２０に絞り通路２６Ａ，２６Ｂが設けられて
いるため、高圧油が供給された側の油室（スプー
ル２０が右方に変位したときには左方油室１９
Ａ）内の圧油の排出が妨げられ、センタリング用
のばね（スプール２０が右方に変位したときには
右方のばね２５Ｂ）による最大ストローク位置か
ら中立位置への復帰が遅れ、慣性体２の停止が遅
れるばかりでなく、排出側流路でキヤビテーシヨ
ンが発生し、油圧モータ１が損傷を受けてしまう
という欠点がある。

〔考案が解決しようとする問題点〕

本考案は、前述した従来技術による欠点に鑑み
なされたもので、スプールの最大ストローク位置
から中立位置の復帰を早めることにより、慣性体
の停止を可及的に早めるようにすると共に、排出
側流路の閉塞遅れによるキヤビテーシヨンの発生
を防止しうるようにした圧力制御弁を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、本考案が採用する
構成は、油圧源側ポートとアクチユエータ側ポー
トとを有する弁本体と、該弁本体内に摺動可能に
設けられ、前記各ポートを切換えるスプールと、
該スプールの両端側に位置して前記弁本体に形成
され、前記油圧源側ポートからの圧油が導かれる
油室と、該各油室内に設けられ前記スプールを中
立位置に付勢するばねと、前記油圧源側ポートと
各油室との間を連通する絞り通路とから構成して
なる圧力制御弁において、前記スプールの両端外
周面にはテーパ状外周溝を形成し、該各テーパ状
外周溝と連続し、かつ該各外周溝の内側に位置し
て、前記スプールの外周面には環状外周溝を形成
し、前記スプールが最大ストローク位置から中立
位置に復帰するとき、前記テーパ状外周溝、環状
外周溝および絞り通路より、前記スプールのスト
ロークに応じて流路断面積を順次減少させる構成
としたことを特徴とする。

〔作 用〕

このように構成することにより、スプールが最
大ストローク位置から中立位置に復帰するストロ
ーク過程で、初期段階ではテーパ状外周溝によつ
て油室に流入する圧油、または油室から流出する
圧油の流路断面積が徐々に絞られるように決定さ
れ、中間段階では環状外周溝によつて流路断面積
が一定に決定され、最終段階では絞り通路によつ
て流路断面積が決定され、テーパ状外周溝、環状
外周溝を介して流れる間の圧油により、スプール
の復帰速度を早めることができる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を第１図および第２図に
基づいて詳細に述べる。なお、前述した従来技術
と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を
省略する。

然るに、３１Ａ，３１Ｂはスプール２０の両端
側ランド２３Ａ，２３Ｂの端面外周に位置して形
成されたテーパ状外周溝、３２Ａ，３２Ｂは該テ
ーパ状外周溝３１Ａ，３１Ｂと連続して、かつ該
テーパ状外周溝３１Ａ，３１Ｂの内側に位置して
ランド２３Ａ，２３Ｂの外周に形成された環状外
周溝を示し、該各テーパ状外周溝３１Ａ，３１Ｂ
と環状外周溝３２Ａ，３２Ｂとによつて、本実施
例の外周溝を形成している。ここで、本実施例に
おいては、スプール２０の最大ストローク（即
ちスプール２０の中立位置におけるストツパ２４
Ａ，２４Ｂ端面と、蓋体１８Ａ，１８Ｂの内側端
面との間の距離）に対し、テーパ状外周溝３１
Ａ，３１Ｂ、環状外周溝３２Ａ，３２Ｂは共に
／４に設定され、かつランド２３Ａ，２３Ｂ外
周面とスプール摺動穴１５の軸方向摺動距離も
／４に設定されている。

本実施例は前述のように構成されるが、次にそ
の作動について述べる。

方向切換弁５を中立位置イから左方の切換位置
ロに切換えると、従来技術のものと同様にスプー
ル２０をストツパ２４Ｂが蓋体１８Ｂに当接する
位置まで図中右方にストロークさせ、油溝１６
Ｂ，１７Ｂ間を連通させる。一方、方向切換弁５
を切換位置ロから中立位置イに戻すと、スプール
２０はばね２５Ｂのばね力により中立位置に復帰
し、油溝１６Ｂ，１７Ｂ間を遮断する。また、方
向切換弁５を右方の切換位置ハに切換えたときに
は、スプール２０を図中左方にストロークさせ、
油溝１６Ａ，１６Ｂ間を連通する。なお、以上の
動作は従来技術のものと格別変るところがない。

ここで、本実施例においては、スプール２０が
例えば図中右方に最大ストロークだけ変位して
いる状態においては、該スプール２０の端面は油
溝１７Ａ内に軸方向距離で／４だけ入り込んで
いる状態にある。

この状態で、方向切換弁５を切換位置ロから中
立位置イに戻すと、スプール２０はばね２５Ｂに
よつて中立位置に戻されるが、この際スプール２
０のストローク比に対する油溝１７Ａと油室１９
Ａとの間の流路断面積は第２図に示す特性線図に
従つて変化する。

即ち、スプール２０が最大ストローク4/4か
ら3/4まで変化する状態においては、該スプー
ル２０の端面は油溝１７Ａからスプール摺動穴１
５に向け接近し、3/4となつた時点でスプール
２０の端面が丁度スプール摺動穴１５を閉塞した
状態となり、この時の特性はａで表わされる。次
に、スプール２０が3/4から2/4まで変化する
状態においては、テーパ状外周溝３１Ａによつて
油溝１７Ａと油室１９Ａとの間の流路断面積が
徐々に絞られ、この時の特性はｂで表わされる。
次に、スプール２０が2/4から1/4まで変化す
る状態では、環状外周溝３２Ａによつて流路断面
積が一定に保持され、この時の特性はｃで表わさ
れる。

さらに、スプール２０が1/4から中立位置
（0/4）まで変化する状態では流路断面積は絞り
通路２６Ａによつて決定され、この時の特性はｄ
として表わされる。この結果、本実施例による流
路断面積の特性は第２図中の実線ａ−ｂ−ｃ−ｄ
となる。

これに対し、第４図に示す従来技術のものにお
いてはスプール２０が最大ストローク4/4から
３／４まで変化するときの特性ｘは本実施例の特
性ａと同一特性となる。しかし、スプール２０が
３／４となつてその端面がスプール摺動穴１５を
閉塞した瞬間に、油溝１７Ａと油室１９Ａとの間
は絞り通路２６Ａによつてのみ連通し、この時の
流路断面積は該絞り通路２６Ａによつて決定さ
れ、その特性はｙとして表わされる。その結果、
従来技術による流路断面積の特性は第２図中のｘ
−ｙとなる。

かくして、第２図から明らかなように、本実施
例ではスプール２０のストローク比が3/4から
１／４の間で油溝１７Ａと油室１９Ａとの間の流
路断面積を、従来技術のものに比較して大きく確
保することができ、油室１９Ａ内の圧油を油溝１
７Ａに向け迅速に逃すことができる。このため、
スプール２０が最大ストローク位置から中立位置
に復帰するとき、テーパ状外周溝３１Ａ、環状外
周溝３２Ａの間では復帰速度を早めることができ
る。

この結果、低圧側流路である油配管３Ｂでのブ
レーキ圧を速め、またキヤビテーシヨンの発生を
防止することができる。

なお、本実施例ではスプール２０が中立位置に
復帰する最終段階（1/4から0/4まで）では絞
り通路２６Ａによるクツシヨン作用が働き、安定
した閉弁動作を行なわすことができ、ハンチング
防止機能が失なわれることがない。

本考案の実施例は以上の如くであり、実施例で
は圧力制御弁はカウンタバランス弁９またはブレ
ーキ弁４の一部を構成するのであるが、カウンタ
バランス弁とするにはスプール２０内にチエツク
弁１０Ａ，１０Ｂを組込むか、または弁本体１２
内にチエツク弁１０Ａ，１０Ｂを組込む構成とす
ればよく、一方ブレーキ弁として構成する場合に
は前述の如くしてチエツク弁１０Ａ，１０Ｂを組
み込む他、オーバロードリリーフ弁８Ａ，８Ｂを
弁本体１２内に一体に組込めばよい。

また、実施例では油溝１７Ａ，１７Ｂと油室１
９Ａ，１９Ｂとの間を連通する手段として、スプ
ール２０に絞り通路２６Ａ，２６Ｂ、油路２７
Ａ，２７Ｂを形成すると共に、ストツパ２４Ａ，
２４Ｂに油路２８Ａ，２８Ｂを形成するものとし
て述べたが、第１図中の一点鎖線で示す如く弁本
体１２に油圧源側ポート１３Ａ，１３Ｂと油室１
９Ａ，１９Ｂとの間を連通する絞り通路４１Ａ，
４１Ｂを設ける構成としてもよい。

さらに、実施例ではスプール２０両端の外周溝
としてテーパ状外周溝３１Ａ，３１Ｂと、環状外
周溝３２Ａ，３２Ｂの組合せを例に挙げたが、こ
れらはいずれか一方でもよく、また組合せ方法を
適宜変えてもよく、要は本考案の効果が最大限に
発揮しうる形状であればよい。

〔考案の効果〕

本考案による圧力制御弁は以上詳細に述べた如
くであつて、油圧源側ポートと各油室との間を連
通する絞り通路の他に、スプールの両端外周面に
テーパ状外周溝を形成し、該各テーパ状外周溝と
連続して、かつ該各外周溝の内側に位置して、ス
プールの外周面に環状外周溝を形成し、該スプー
ルが最大ストローク位置から中立位置に復帰する
とき、前記テーパ状外周溝、環状外周溝および絞
り通路より、当該スプールのストロークに応じて
流路断面積を順次減少させる構成としたから、前
記テーパ状外周溝、環状外周溝が圧油が流れるス
トロークの初期段階から中期段階においては復帰
速度を早めた状態で徐々に減速し、最終段階では
絞り通路を流れる圧油によつてクツシヨン作用を
与えることができ、前記スプールが中立位置に復
帰するときのブレーキ圧の速やかな発生をうなが
して慣性体の停止を可及的に早めると共に、排出
側流路の閉塞遅れによるキヤビテーシヨンの発生
を防止し、さらにストロークの最終段階では安定
した閉弁動作を行わせることができる等の効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案に係り、第１図は
本実施例による圧力制御弁の縦断面図、第２図は
従来技術との比較において示したスプールストロ
ークー油路断面積を示す線図、第３図および第４
図は従来技術に係り、第３図はブレーキ弁を示す
油圧回路図、第４図は第３図のブレーキ弁に用い
られる圧力制御弁の縦断面図である。 １１…圧力制御弁、１２…弁本体、１３Ａ，１
３Ｂ…油圧源側ポート、１４Ａ，１４Ｂ…アクチ
ユエータ側ポート、１５…スプール摺動穴、１６
Ａ，１６Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ…油溝、１９Ａ，１
９Ｂ…油室、２０…スプール、２１，２２Ａ，２
２Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ…ランド、２４Ａ，２４Ｂ
…ストツパ、２５Ａ，２５Ｂ…ばね、２６Ａ，２
６Ｂ…絞り通路、２７Ａ，２７Ｂ，２８Ａ，２８
Ｂ…油路、３１Ａ，３１Ｂ…テーパ状外周溝、３
２Ａ，３２Ｂ…環状外周溝。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 油圧源側ポートとアクチユエータ側ポートとを
   有する弁本体と、該弁本体内に摺動可能に設けら
   れ、前記各ポートを切換えるスプールと、該スプ
   ールの両端側に位置して前記弁本体に形成され、
   前記油圧源側ポートからの圧油が導かれる油室
   と、該各油室内に設けられ前記スプールを中立位
   置に付勢するばねと、前記油圧源側ポートと各油
   室との間を連通する絞り通路とから構成してなる
   圧力制御弁において、前記スプールの両端外周面
   にはテーパ状外周溝を形成し、該各テーパ状外周
   溝と連続し、かつ該各外周溝の内側に位置して、
   前記スプールの外周面には環状外周溝を形成し、
   前記スプールが最大ストローク位置から中立位置
   に復帰するとき、前記テーパ状外周溝、環状外周
   溝および絞り通路より、前記スプールのストロー
   クに応じて流路断面積を順次減少させる構成とし
   たことを特徴とする圧力制御弁。