JPH04181004A - 油圧シリンダの油密保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、油圧ショベルなど建設機械９作業車両に装
備されている作業装置用油圧シリンダの油密保持装置に
関する。

従来の技術 第５図は、油圧シリンダ用油密保持装置であるブーム用
ロック弁１をそなえた油圧ショベルの要部回路図である
。図において、２はブームシリンダ、３はブームシリン
ダ２制御用のパイロット切換弁、４はブーム用リモコン
弁、５はブーム用リモコン弁４の操作レバー、６及び７
はそれぞれパイロット弁、８はメインポンプ、９はパイ
ロットポンプ、１０はロック弁１内部に設けているプラ
ンジャ、１１はシート部、１２はスプール、１３はオー
バロード用のリリーフ弁である。

次に、ロック弁１の作用機能を第５図について述べる。

ブーム用リモコン弁４の操作レバー５を中立位置にして
いるときには、パイロット切換弁３のパイロット圧受圧
部１４及び１５にパイロット圧が作用しないので、パイ
ロット切換弁３は中立位置にある。このときブームシリ
ンダ２のボトム側圧力（ボトム側油室１６の圧力をいう
）は、管路１７を経て、ロック弁１内部のプランジャ１
０の背後に作用する。プランジャ１０はシート部１１に
密着するので、リークを防止してブーム（図示しない）
をロックすることができる。

次にブーム下げを行うときには、リモコン弁４の操作レ
バー５を中立位置よりイ位置方向に操作する。パイロッ
トポンプ９からのパイロット圧は、管路１８、パイロッ
ト弁７、管路１９．２０を経て、パイロット切換弁３の
パイロット圧受圧部１５に作用する。それと同時に上記
パイロット圧は管路１９で分岐し、管路２１を経て、ロ
ック弁１のボートＺ１に作用する。スプール１２は口位
置よりハ位置に作動するので、プランジャ１０背後の油
は、油路２２）スプール１２のノ１位置を通り、タンク
２３に戻る。したがってブームシリンダ２のボトム側油
室１６内の油は、管路１７、ロック弁１のプランジャ１
０の開口部を通り、管路２４、パイロット切換弁３の二
位置を経て、タンク２３へ戻る。それによりブームシリ
ンダ２が縮小作動するので、ブーム下げを行うことがで
きる。

次にブームに大なる外力が加わり、ブームシリンダ２の
ボトム側油室１６に過大な圧力が発生したときには、そ
のオーバロードの圧力が管路１７を経て、ロック弁１内
部のリリーフ弁１３に作用する。リリーフ弁１３はリリ
ーフ作動し、その圧力がスプール１２のボー）Ｚ２に作
用する。スプール１２は口位置よりハ位置に作動するの
で、プランジャ１０背後の油は、油路２２）スプール１
２のハ位置を通り、タンク２３に戻る。したがってブー
ムシリンダ２のボトム側油室１６内の油は管路１７、ロ
ック弁１のプランジャ１０の開ロ部ヲ通す、パイロット
切換弁３のポートリリーフ弁２５でリリーフさせること
ができる。

この発明が解決しようとする課題 ブーム用ロック弁は、ブーム保持機能をそなえるととも
に、ブーム下げ及び上げ操作に支障のないように設けら
れている。またブームシリンダのボトム側油室にオーバ
ロードが作用したときには、リリーフを行うように設定
されている。

従来技術のロック弁の構造（図示しない）ではプランジ
ャとスプールとの密接な関連を保つためにプランジャを
筒形に形成し、その筒形の内側中空部にスプールを設け
るようにしている。そのためにプランジャ及びスプール
の形状が複雑かつ大形となり、その製作費が高かった。

この発明は上記の課題を解決し、ポペット及びプランジ
ャをそれぞれ弁本体に内蔵するようにした小形かつ安価
な油圧シリンダ用油密保持装置を提供することを目的と
する。

課題を解決するための手段 上記の課題を解決するために講じたこの発明の手段は、 （１）イ、油密保持装置を構成する弁本体３１に、油圧
シリンダ制御用パイロット切換弁３及び油圧シリンダの
負荷側油室に対してそれぞれ管路を接続できるパイロッ
ト切換弁側用ポート３２及び負荷側用ポート３３を設け
、上記両ポート３２と３３とを連通ずるメイン油路３４
を弁本体３１内部に穿設し、 口、また上記メイン油路３４にのぞむように弁本体３１
内部にポペット室３５を形成し、そのポペット室３５に
メイン油路３４を開閉するポペット３６を設け、 ハ、上記ポペット３６の背後側にばね３７を配設してポ
ペット３６がメイン油路３４を閉じる方向に付勢せしめ
、 二、またポペット３６がメイン油路３４を閉じた状態に
おけるメイン油路３４のボトム測用ポート３３に通じる
側の油路３４ｂとポペット室３５とが通じるようにポペ
ット３６に油路３８を開穿し、 ホ、またポペット室３５の背後側に穴３９を設けその穴
３９と、メイン油路３４のパイロット切換弁側用ボート
３２に通じる側の油路３４．とを連通するバイパス油路
４０を開穿し、へ、上記バイパス油路４０にのぞむよう
にプランジャ室４１を形成し、そのプランジャ室４１に
バイパス油路４０を開閉するプランジャ４２を設け、 ト、上記プランジャ４２の背後側にばね３０を配設して
プランジャ４２がバイパス油路４０を閉じる方向に付勢
せしめ、 チ、また上記プランジャ室４１とバイパス油路４０とを
スプール弁２９を介して連通せしめ、そのスプール弁２
９に対してパイロット圧を作用可能とし、 す、上記ポペット室３５の室圧をプランジャ４２の背後
側に作用させるように構成した。

（２）イ、特許請求の範囲第１項記載の油圧シリンダの
油密保持装置において、 ロ、プランジャ室４１の背後側に穴４４を設け、その穴
４４より導出される高圧をリリーフさせるようにリリー
フ弁４５を弁本体５６の内部側に設けた。

作　　　　　　用 （１）イ、パイロット切換弁３を中立位置にしていると
きには、油圧シリンダの負荷側油室の圧力はポペット３
６及びプランジャ４２のそれぞれ背後側に作用する。

ロ、上記イ項によりポペット３６及びプランジャ４２の
それぞれシート部は弁本体３１の相手方シートに密着す
るので、油圧シリンダの負荷側の作動油のリークを防止
し、油圧シリンダをロック保持することができる。

ハ、またブーム下げ操作を行ったときには、ブーム用リ
モコン弁４より導出されるパイロット圧を、弁本体３１
の内部に設けた切換バルブ２９に対して作用させてバイ
パス油路４０を開くことにより、ポペット３８がメイン
油路３４を開くことができる。

（２）イ、ブームシリンダ２のボトム側油室１６に過大
な圧力が発生したときには、プランジャ室４１の背後側
の穴４４より導出される高圧を、弁本体５６の内部側に
設けたリリーフ弁４５によりリリーフさせることができ
る。

実　　　　施　　　　例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。第１図は、この発明にかかる請求項第１項の油密保
持装置をそなえた油圧シロベルの要部回路構成図である
。図において、従来技術と同一構成要素を使用するもの
に対しては同符号を付す。２６は油密保持装置のロック
弁、２はアクチュエータであるブームシリンダ、１６は
ブームシリンダの負荷側油室であるボトム側油室である
。

第２図は、第１図におけるロック弁２６の断面の詳細図
である。

次に、この発明にかかる油密保持装置の構成を第１図及
び第２図について述べる。油密保持装置を構成する弁本
体３１に、ブーム用パイロット切換弁３及びブームシリ
ンダ２のボトム側油室１６に対してそれぞれ管路を接続
できるパイロット切換弁側用ポート３２及び負荷側用ポ
ート３３を設け、上記両ポート３２と３３とを連通ずる
メイン油路３４を弁本体３１内部に穿設し、また上記メ
イン油路３４にのぞむように弁本体３１内部にポペット
室３５を形成し、そのポペット室３５にメイン油路３４
を開閉するポペット３８を設け、そのポペット３６の背
後側にばね３７を配設してポペット３６がメイン油路３
４を閉じる方向に付勢せしめ、またポペット３６がメイ
ン油路３４を閉じた状態におけるメイン油路３４の負荷
側用ポート３３に通じる油路３４ゎとポペット室３５と
が通じるようにポペット３６に油路３８を開穿し、また
ポペット室３５の背後側に穴３９を設け、その穴３９と
、メイン油路３４のパイロット切換弁側用ボート３２に
通じる側の油路３４ａとを連通ずるバイパス油路４０を
開穿し、そのバイパス油路４０にのぞむようにプランジ
ャ室４１を形成し、そのプランジャ室４１にバイパス油
路４０を開閉するプランジャ４２を設け、そのプランジ
ャ４２の背後側にばね３０を配設してプランジャ４２が
バイパス油路４０を閉じる方向に付勢せしめ、また上記
プランジャ室４１とバイパス油路４０とをスプール弁２
６を介して連通せしめ、そのスプール弁２９に対してパ
イロット圧を作用可能とし、上記ポペット室３５の室圧
をプランジャ４２の背後側に作用させるように構成した
。

次に、この発明にかかる油密保持装置の作用機能を第１
図及び第２図について述べる。ブーム用パイロット切換
弁３を中立位置にしているとき、ブームを保持している
ボトム側圧力をＰｂとする。

この場合ボトム側圧力Ｐｂは、ロック弁２６の負荷側用
ポート３３より油路３４ｂ１ポペツト３６の油路３８、
ポペット３６背後側のポペット室３５に導入されるとと
もに、ポペット室３５背後側の穴３９、プランジャ４２
の軸心を貫通しているセンタ油路２７を経て、プランジ
ャ４２背後側のばね室２８に導かれている。一方、パイ
ロット切換弁３に通じる油路３４ａは中立位置にあるパ
イロット切換弁３でブロックされているものの、パイロ
ット切換弁３内のスプール（図示しない）のリークによ
り圧力は低下している。長時間を経過した後には、上記
圧力（Ｐ、とする）は、Ｐ、二〇となる。またプランジ
ャ室４１に対しては、ブーム下げ用パイロット弁７より
導出されるパイロット圧（Ｐ、とする）が導かれるよう
にしているが、ブーム用リモコン弁４が中立位置である
ので、Ｐ、二〇である。ここでプランジャ４２のシート
部４６のシート径をＤｌｌ受圧面積をＡピストン部４８
の直径をＤ２１受圧面積をＡ２０ッド部４８の直径をＤ
３＋受圧面積をＡ３、ばね３０のばね力をＦとし、また Ｄｔ　＜Ｄ３　＜Ｄ２ に設定しておくと、第２図でプランジャ４２を右方に動
かそうとする力はＰｂｘＡ、、また左方に動かそうとす
る力は（Ａ、ｘＰｂ　十Ｆ）である。

そして ＰゎＸＡ１＜　（Ａ３　Ｘ　Ｐ　ｂ　十Ｆ　）であるの
で、シート部４６は弁本体３１の相手方シートに密着さ
れる。なおロッド部４８の外周部は、シール部材５０に
より完全にシールされている。またポペット３６のシー
ト部５１は、ポペット３６の背後側よりボトム側圧力Ｐ
ｂ及びばね３７のばね力により弁本体３１の相手方シー
トに密着されるのでリークはない。上記のようにしてブ
ームシリンダ２のボトム側回路を油密に保持するので、
ブームロックを行うことができる。

次にブーム下げを行う場合について述べる。ブーム用リ
モコン弁４の操作レバー５を中立位置よりイ位置方向に
操作すると、パイロット弁７より導出されるパイロット
圧Ｐ、は、管路１９を通り、一方は管路２０を経て、パ
イロット切換弁３のパイロット圧受圧部１５に作用し、
他方は管路１９で分岐して、管路５２）ロック弁２６の
油路４３を経て、スプール弁２９に作用する。この場合
予め、スプール弁２９の切換圧力をパイロット切換弁３
の切換開始圧力よりも低く設定しているのでスプール弁
２９だけがまず水位置よりへ位置に切換わる。プランジ
ャ室４１の圧力がスプール弁２９のへ位置を介して開放
されると同時に、バイパス油路４０とプランジャ室４１
との連通は遮断される。さらに上記パイロット圧Ｐ１は
、スプール弁２９内の絞り部６１、チエツク弁６２）油
路６３を通り、バイパス油路４０に導入される。バイパ
ス油路４０及び油路３４．には油が満たされているため
瞬時にパイロット圧Ｐ＋　と同圧になり、その圧力がプ
ランジャ４２のテーパ部５３に作用する。それでプラン
ジャ４２の力の釣合によりＰｂＸ　Ａ１＋ＰＩ（Ａ４　
　Ａｔ）　　＞　ＰｂＸ　Ａ３＋　Ｆ　　−−−−−−
−一式（Ａ）となるような圧力Ｐｔが導入された時点で
プランジャ４２が右方に動き、シート部５３が開くので
、バイパス油路４０及び３４１は一瞬のうちに圧力がボ
トム側圧力Ｐｂになる。Ｐｂ　＞＞ｐｉであるが、式（
Ａ）におけるＰｔがＰｂと同等になり、プランジャ４２
はますます右方に押付けられようとする。したがって−
旦プランジャ４２のシート部５３が開くと、そのシート
部５３は開口状態のままになる。また上記の時点ではバ
イパス油路４０内の圧力がパイロット圧Ｐ、より高圧に
なっているが、スプール弁２９内のチエツク弁６２によ
り、上記のような高圧がパイロット回路に逆流すること
はない。そして上記の状態からさらに操作レバー５をフ
ル操作方向に操作すると、パイロット切換弁３のスプー
ルが動き出し、タンク２３への通路が開口し、戻り油を
タンク２３に帰すことができる。なおこの場合ポペット
３６は、プランジャ４２のシート部４６が開いているた
めに、ポペット３６の油路３８の圧力損失によりテーバ
部５４に作用するボトム側圧力Ｐｂによって、ばね３７
のばね力に抗して右方に動かされ、負荷側用ポート３３
とパイロット切換弁側用ポート３２とを通じるメイン油
路３４が開かれる。

次にブーム上げを行う場合について述べる。メインポン
プ８からのポンプ吐出圧油は、パイロット切換弁３を介
して、ロック弁２６のパイロット切換弁側ポート３２に
導入される。そしてポペット３６は、通常のチエツク弁
と同様の作動を行うので、ブーム上げを行うことができ
る。ただしこの場合にプランジャ４２が右方に動くよう
なことがあると、ポンプ吐出圧油がバイパス油路４０゜
プランジャ４２のシート部４６の開口部、穴３９を通り
、ポペット３６背後側のポペット室３５に導かれ、ポペ
ット３６がブロックされてしまう。

この問題をおこさないために、下記の式（Ｂ）を満足ス
るようにポペット３６のクラッキング圧力ｐ　ｃｒが設
定されている。

「 次に第３図は、この発明にかかる請求項第２項の油密保
持装置であるロック弁５５の断面図である。図において
、請求項第１項におけるロック弁２６と同一構成要素を
使用するものに対しては同符号を付す。５６はロック弁
５５の弁本体、２８”はプランジャ室４１のプランジャ
背後側のばね室、５７はリリーフ弁４５のタンク連通油
路である。第４図は、第３図のＡ部詳細図である。図に
おいて、５８はリリーフ弁４５のニードル弁、５９はリ
リーフ圧設定用の調整ボルトである。

次に、請求項第２項におけるロック弁５５の構成につい
て述べる。プランジャ室４１のばね室２８′背後側に穴
４４を設け、その穴４４より導出される高圧をリリーフ
させるように、リリーフ弁４５を弁本体５６の内部側に
設けた。次に、請求項第２項の油密保持装置の作用機能
について述べる。ブームに大なる外力が加わり、ブーム
シリンダ２のボトム側油室１６に過大な圧力が発生する
と、その圧力Ｐ′ゎは、ロック弁５５の負荷側ポート３
３、油路３４ｂ１ポペツト３６の油路３８、ポペット室
３５、穴３９、プランジャ４２のセンタ油路２７、ばね
室２８′、穴４４を経て、ニードル弁５８に作用する。

ニードル弁５８は内蔵ばねのばね力に抗してシート部を
開くので、上記高圧をタンク連通油路５７を介してリリ
ーフさせることができる。さらに大容量の油をリリーフ
させる必要があるときには、プランジャ４２のセンタ油
路２７を通る流量が多くなり、上記センタ油路２７の前
後に差圧ができる。プランジャ４２は右方にストローク
移動し、結果としてポペット３６がメイン油路３４を開
くので、上記大容量の油は負荷側ポート３３、メイン油
路３４を通り、ポートリリーフ弁２５（第１図に示す）
を経て、タンク２３に戻すことができる。

発明の効果 従来技術のロック弁の構造（図示しない）ではプランジ
ャとスプールとの密接な関連を保つためにプランジャを
筒形に形成し、その筒形の内側中空部にスプールを設け
るようにしている。そのためにプランジャ及びスプール
の形状が複雑かつ大形となり、その製作費が高かった。

しかしこの発明にかかる油密保持装置では、その油密保
持装置を構成する弁本体に、内部に穿設したメイン油路
にのぞむようにポペット室を形成し、そのポペット室に
メイン油路を開閉するポペットを設け、またポペット室
背後側よりパイロット切換弁側用ポートに通じるバイパ
ス油路を設けそのバイパス油路にのぞむようにプランジ
ャ室を形成し、そのプランジャ室に上記バイパス油路ヲ
開閉するプランジャを設け、かつプランジャ室とバイパ
ス油路とを連通する油路にスプール弁を介設し、そのス
プール弁にパイロット圧を作用可能とし、上記ポペット
室の室圧をプランジャの背後側に作用させるようにした
。またブームシリンダのボトム側油室に発生した圧力を
、弁本体の内部側に設けたリリーフ弁によりリリーフさ
せるようにした。それにより、小形で安価に製作できる
ポペット、プランジャ及びリリーフ弁を弁本体内部に組
込み、かつロック弁の十分な機能を発揮することができ
る。

したがってこの発明にかかる油密保持装置は、その構造
が簡単であるのでその製作費を低廉にしまた形状をコン
パクトにできるので建設機械に装備するときあるいはパ
イロット切換弁に一体に構成する場合に、所要スペース
を最小限にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる請求項第１項の油密保持装置
をそなえた油圧ショベルの要部回路構成図、第２図は第
１図におけるロック弁の断面の詳細図、第３図はこの発
明にかかる請求項第２項の油密保持装置であるロック弁
の断面図、第４図は第３図のＡ部詳細図、第５図は油圧
ショベルの要部回路図である。 １　、　２８　、　５５−−−−−−−−−−−一ロツ
ク弁２−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−ブームシリンダ３−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−パイロット切換弁４−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−ブーム用リモコン弁１８−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−ボトム側
油室２９−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−スプール弁３１　、５　Ｅｔ　
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−一弁本体３４
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−・−−−−
−一−−−−−メイン油路３５−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−ポペット
室３　Ｅｔ−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−ポペット４０−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
バイパス油路４１−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−プランジャ室４２−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−プランジ中４５−−−−−−−−−−−一−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−リリーフ弁以
　　　　　　上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）建設機械、作業車両などに装備した油圧シリンダ
   の油密を確保するために設けている油密保持装置におい
   て、上記油密保持装置を構成する弁本体３１に、油圧シ
   リンダ制御用パイロット切換弁３及び油圧シリンダの負
   荷側油室に対してそれぞれ管路を接続できるパイロット
   切換弁側用ポート３２及び負荷側用ポート３３を設け、
   上記両ポート３２と３３とを連通するメイン油路３４を
   弁本体３１内部に穿設し、また上記メイン油路３４にの
   ぞむように弁本体３１内部にポペット室３５を形成し、
   そのポペット室３５にメイン油路３４を開閉するポペッ
   ト３６を設け、そのポペット３６の背後側にばね３７を
   配設してポペット３６がメイン油路３４を閉じる方向に
   付勢せしめ、またポペット３６がメイン油路３４を閉じ
   た状態におけるメイン油路３４の負荷側用ポート３３に
   通じる側の油路３４＿ｂとポペット室３５とが通じるよ
   うにポペット３６に油路３８を開穿し、またポペット室
   ３５の背後側に穴３９を設け、その穴３９とメイン油路
   ３４のパイロット切換弁側用ポート３２に通じる側の油
   路３４＿ａとを連通するバイパス油路４０を開穿し、そ
   のバイパス油路４０にのぞむようにプランジャ室４１を
   形成し、そのプランジャ室４１にバイパス油路４０を開
   閉するプランジャ４２を設け、そのプランジャ４２の背
   後側にばね３０を配設してプランジャ４２がバイパス油
   路４０を閉じる方向に付勢せしめ、また上記プランジャ
   室４１とバイパス油路４０とをスプール弁２９を介して
   連通せしめ、そのスプール弁２９に対してパイロット圧
   を作用可能とし、上記ポペット室３５の室圧をプランジ
   ャ４２の背後側に作用させるように構成したことを特徴
   とする油圧シリンダの油密保持装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の油圧シリンダの油密
   保持装置において、プランジャ室４１の背後側に穴４４
   を設け、その穴４４より導出される高圧をリリーフさせ
   るようにリリーフ弁４５を弁本体５６の内部側に設けた
   ことを特徴とする油圧シリンダの油密保持装置。