JPH0451264Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えば建設機械等の慣性体駆動用油
圧回路にクロスオーバリリーフ弁として好適に用
いられる圧力制御弁に関し、特に、サージ圧が頻
発したり、油圧が急上昇したりするのを緩和でき
るようにした圧力制御弁に関する。

〔従来技術〕

一般に、油圧シヨベルの走行系や旋回系等、慣
性体駆動用油圧回路では、油圧モータ等の油圧ア
クチユエータを油圧ポンプおよびタンクと一対の
主管路によつて接続し、該各主管路の途中には、
油圧ポンプおよびタンク側寄りに方向切換弁を設
け、油圧アクチユエータ側寄りにブレーキ弁を設
け、該ブレーキ弁にはカウンタバランス弁と、圧
力制御弁としての一対のクロスオーバリリーフ弁
とを設けるようにしている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、上述した慣性体駆動用油圧回路で
は、方向切換弁を中立位置から切換えて油圧アク
チユエータを起動する場合、または駆動中の慣性
体を停止させるべく、方向切換弁を中立位置に戻
してブレーキ弁等により油圧アクチユエータに制
動をかける場合等に、油圧回路中で部分的に油圧
が第３図中に仮想線で例示する如くピーク圧とな
つて昇圧することがあり、このピーク圧によつて
管路、機器等が振動、故障、損傷等を起こすとい
う問題がある。

このため、例えば特公昭60−14236号公報等で
は、ブレーキ弁にクロスオーバリリーフ弁とは別
個に昇圧緩和弁を設けて、前記問題を解決するよ
うにしているものの、この場合にはブレーキ弁に
クロスオーバリリーフ弁に加えて昇圧緩和弁を設
ける必要があり、ブレーキ弁全体の構造が複雑と
なり、大型化してしまうという問題がある。

本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされ
たもので、本考案は慣性体駆動用油圧回路にクロ
スオーバリリーフ弁として用いた場合に管路や機
器の振動、故障、損傷等を防止できる上に、小型
化してコンパクトに形成できるようにした圧力制
御弁を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上述した問題点を解決するために本考案は、筒
状体からなり、軸方向中間部に形成された主弁体
摺動穴を挟んで一側が主弁座となり他側がばね室
となつた弁本体と、該弁本体の主弁体摺動穴に摺
動可能に挿嵌された主弁体と、前記弁本体のばね
室内に配設され、該主弁体を前記主弁座に着座す
るように付勢する圧力設定用ばねとからなる圧力
制御弁において、前記弁本体のばね室側に設けら
れた筒状のガイド部材と、前記主弁体に離着座す
るように前記弁本体のばね室側に設けられ、一側
が主弁体内に第１の圧力室を画成し、他側が該ガ
イド部材に摺動可能に挿嵌されて該第１の圧力室
よりも大なる受圧面積を有する第２の圧力室を画
成した副弁体と、前記主弁体に作用する一次側圧
力を第１の圧力室に導くように、該主弁体に穿設
された第１の絞り油路と、前記第１の圧力室内の
圧力を第２の圧力室に導くように、前記副弁体に
穿設され、該第１の絞り油路よりも小なる流路面
積を有する第２の絞り油路と、前記弁本体のばね
室を二次側に連通させるべく、該弁本体に穿設さ
れたドレン油路とから構成したことにある。

〔作用〕

上記構成を有する圧力制御弁を慣性体駆動用油
圧回路のクロスオーバリリーフ弁として用いた場
合、油圧の急上昇時にまず副弁体が開いて、第１
の圧力室と第２の圧力室とが第２の絞り油路を介
して等圧となるまで短時間低圧で主弁体を開弁さ
せることができ、ピーク圧が発生したりするのを
防止できる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を第１図ないし第３図に
基づき、圧力制御弁を慣性体駆動用油圧回路のク
ロスオーバリリーフ弁として用いた場合を例に挙
げて示す。

図において、１は慣性体を回転駆動する油圧ア
クチユエータとしての油圧モータを示し、該油圧
モータ１の各給排ポートは油圧ポンプ２およびタ
ンク３と一対の主管路４Ａ，４Ｂを介して接続さ
れ、該油圧モータ１は油圧ポンプ２からの圧油に
よつて回転されるようになつている。５は油圧ポ
ンプ２、タンク３側寄りに位置して、主管路４
Ａ，４Ｂの途中に設けられた方向切換弁を示し、
該方向切換弁５は運転者の手動操作等によつて中
立位置イから切換位置ロまたはハに切換えられ、
油圧モータ１を一方向または他方向に回転させる
ようになつている。

６は油圧モータ１側寄りに位置して、主管路４
Ａ，４Ｂの途中に設けられたブレーキ弁を示し、
該ブレーキ弁６は、パイロツト管路７Ａ，７Ｂに
導かれるパイロツト圧により、方向切換弁５にほ
ぼ連動して中立位置イから切換位置ロ，ハに切換
えられるカウンタバランス弁７と、主管路４Ａ，
４Ｂ間をそれぞれ連通させる分岐管路８Ａ，８Ｂ
の途中に設けられた圧力制御弁としてのクロスオ
ーバリリーフ弁９，１０とからなり、該クロスオ
ーバリリーフ弁９，１０は後述の如く構成されて
いる。そして、該ブレーキ弁６は方向切換弁５を
中立位置イに戻したときに、カウンタバランス弁
７が中立位置イに復帰すると、クロスオーバリリ
ーフ弁９，１０のいずれかが開弁して、油圧モー
タ１の慣性回転による主管路４Ａまたは４Ｂ内の
圧力を低圧側にリリーフし、油圧モータ１に制動
力を与えるようになつている。

次に、圧力制御弁としてのクロスオーバリリー
フ弁９について第２図を参照して詳述する。な
お、クロスオーバリリーフ弁１０はクロスオーバ
リリーフ弁９とほぼ同様に構成されているから、
その説明を省略するものとする。

図中、１１はクロスオーバリリーフ弁９の弁ケ
ーシングを構成するカートリツジ式の弁本体を示
し、該弁本体１は段付の筒状体からなり、その軸
方向中間部に形成された主弁体摺動穴１１Ａを挟
んで一側は分岐管路８Ａ内に嵌合され、他側は後
述するガイド部材１５との間に大径のばね室１２
を形成している。そして、該弁本体１１の一側に
は主弁座を構成する筒状の弁座部材１３が設けら
れると共に、該弁座部材１３を介して一次側の分
岐管路８Ａを二次側の主管路４Ｂと連通させる油
穴１１Ｂが径方向に穿設されている。

１４は弁本体１１の他側に位置して、該弁本体
１１に外部から螺着されたプラグ、１５は弁本体
１１の他側に嵌合され、該プラグ１４によつて抜
止めされたガイド部材を示し、該ガイド部材１５
は、ばね室１２内を軸方向に延びる小径筒部１５
Ａと、該小径筒部１２Ａの基端側に位置し、弁本
体１１の他側を閉塞した大径の環状部１５Ｂとか
らなり、該環状部１５Ｂは後述する圧力設定用ば
ね１７のばね受けを兼ねるようになつている。そ
して、該ガイド部材１５の小径筒部１５Ａは後述
の副弁体１８およびピストン２１を軸方向に摺動
可能にガイドするようになつている。

１６は弁本体１１の主弁体摺動穴１１Ａに摺動
可能に挿嵌された主弁体を示し、該主弁体１６は
ばね室１２内に配設された圧力設定用ばね１７に
よつて常時弁座部材１３側へと付勢され、該弁座
部材１３に受圧面積S₁をもつて離着座するように
なつている。そして、該主弁体１６は分岐管路８
Ａ側の圧力により圧力設定用ばね１７に抗して開
弁したとき、主管路４Ａ（一次側）の圧油を主管
路４Ｂ（二次側）へと油穴１１Ｂを介して流通さ
せるようになつている。ここで、該主弁体１６は
有蓋筒状のポペツト弁体として形成され、その開
口側端面には副弁体１８が離着座する弁座１６Ａ
が形成されている。

１８は主弁体１６の弁座１６Ａに離着座するよ
うに弁本体１１のばね室１２側に設けられた副弁
体を示し、該副弁体１８は、主弁体１６とガイド
部材１５の小径筒部１５Ａとの間に位置し、略円
錐形状に形成された弁部１８Ａと、該弁部１８Ａ
の先端側に設けられ、主弁体１６内に挿入された
円柱状の頭部１８Ｂと、弁部１８Ａの基端側から
軸方向に延び、小径筒部１５Ａ内に摺動可能に挿
嵌された筒状の摺動部１８Ｃとからなり、該摺動
部１８Ｃ内にはピストン２１との間に副弁体１８
を弁座１６Ａ側に常時付勢する弱ばね１９が配設
されている。そして、該副弁体１８の弁部１８
Ａ、頭部１８Ｂは主弁体１６内に第１の圧力室２
０を画成し、該圧力室２０内の圧力は主弁体１６
および副弁体１８に受圧面積S₂（S₂＜S₁）をもつ
て作用するようになつている。

２１はガイド部材１５の小径筒部１５Ａ内に摺
動可能に挿嵌されたピストンを示し、該ピストン
２１には小径筒部１５Ａの底部側に向けて軸方向
に小径軸部２１Ａが突設され、該ピストン２１は
小径軸部２１Ａが小径筒部１５Ａの底部に当接す
る位置まで該小径筒部１５Ａ内を摺動するように
なつている。そして、該ピストン２１は副弁体１
８との間で小径筒部１５Ａ内に第２の圧力室２２
を画成し、該圧力室２２内の圧力は副弁体１８お
よびピストン２１に受圧面積S₃（S₂＜S₃＜S₁）を
もつて作用するようになつている。２３は該ピス
トン２１と小径筒部１５Ａの底部との間に配設さ
れた補助ばねを示し、該補助ばね２３は弱ばね１
９よりも大きなばね荷重を有するようになつてい
る。

２４は弁座部材１３側から主弁体１６に作用す
る一次側の圧力を圧力室２０内に導くように主弁
体１６に穿設された第１の絞り油路、２５は圧力
室２０内の圧力を圧力室２２内に導くように副弁
体１８の頭部１８Ｂおよび弁部１８Ａに穿設され
た第２の絞り油路を示し、該絞り油路２５は第１
の絞り油路２４よりも小なる流路面積をもつて形
成され、圧力室２０内に一次側圧力が導入された
後に、該圧力室２０と圧力室２２とが等圧となる
のを所定時間遅らせるようになつている。

２６はピストン２１と小径筒部１５Ａとの間の
室２７をばね室１２内と連通すべく、小径筒部１
５Ａの基端側に穿設された油路、さらに、２８は
ばね室１２内を二次側となる主管路４Ｂと連通す
べく、弁本体１１に穿設された径方向のドレン油
路を示し、該ドレン油路２８は副弁体１８の開弁
時に圧力室２０内からばね室１２内へと流入して
くる油液およびピストン２１の摺動時に室２７か
ら油路２６を介してばね室１２内へと流入してく
る油液を主管路４Ｂ側へと所定の絞り作用をもつ
て排出させるようになつている。

本実施例は上述の如き構成を有するもので、次
に方向切換弁５を中立位置イから切換位置ロに切
換えて、油圧モータ１を起動する場合を例に挙げ
てその作動について説明する。

まず、油圧ポンプ２からの圧油は切換位置ロに
切換えられた方向切換弁５を介して主管路４Ａ側
に流通し、パイロツト管路７Ａからのパイロツト
圧によりカウンタバランス弁７を切換位置ロに切
換えさせると共に、主管路４Ａおよび分岐管路８
Ａに一次側圧力P₁を発生させ、油圧モータ１を
起動するようになる。この場合、該油圧モータ１
は停止状態にある慣性体を起動させる必要がある
ため、一次側圧力P₁は第３図中に仮想線で例示
する如くピーク圧となつて急激に上昇しようとす
る。

然るに本実施例では、圧力制御弁としてのクロ
スオーバリリーフ弁９，１０をブレーキ弁６に設
けているから、第３図中に実線で示す特性線２９
の如く一次側圧力P₁を制御でき、ピーク圧の発
生を防止できる。

即ち、一次側圧力P₁は主弁体１６の絞り油路
２４を介して圧力室２０内に導入されるから、該
圧力室２０内には圧力P₂（P₂＜P₁）が発生し、前
記ピーク圧の発生前に、第３図に示す時点T₁で
副弁体１８を弱ばね１９に抗して開弁させる。こ
こで、圧力設定用ばね１７のばね荷重をF₁、弱
ばね１９のばね荷重をF₂、補助ばね２３のばね
荷重をF₃とし、圧力室２２内の圧力をP₃とする
と、この場合、圧力P₃は最初タンク圧状態とな
つているから、 P₂×S₂＞P₃×S₃＋F₂ ……(1) となつて、副弁体１８は開弁する。

そして、該副弁体１８が開弁すると、圧力室２
０はばね室１２と連通するから、該圧力室２０内
の圧力P₂は一時的にタンク圧と等しくなり、主
弁体１６に第２図中の右向きに作用する力（P₁
×S₁）と左向きに作用する力（P₂×S₂＋F₁）と
のバランスが一次側圧力P₁の上昇と共にくずれ、
該主弁体１６は第３図中に示す時点T₂で、 P₁×S₁＞P₂×S₂＋F₁ ……(2) となつて、弁座１６Ａが副弁体１８の弁部１８Ａ
に近接または接触する位置まで開弁する。この状
態で、圧力室２０内の圧力P₂は再び上昇するよ
うになり、この圧力P₂は副弁体１８の絞り油路
２５を介して圧力室２２内に導入され、該圧力室
２２内の圧力P₃を徐々に上昇させると共に、主
弁体１６の開弁により一次側圧力P₁は油穴１１
Ｂを介して主管路４Ｂ（二次側）へとリリーフさ
れているから、一次側圧力P₁は時点T₃の位置ま
で第３図中の特性線２９の如く緩やかに上昇す
る。

この場合、圧力室２２内の圧力P₃の上昇によ
り、この圧力P₃が P₃×S₃＞F₃ ……(3) となると、ピストン２１は小径筒部１５Ａ内を補
助ばね２３に抗して、小径軸部２１Ａが小径筒部
１５Ａの底部に当接するまで徐々に摺動し、圧力
室２２を拡大させることによつて圧力P₃が圧力
室２０の圧力P₂まで上昇するのを所望時間だけ
遅らせる。そして、ピストン２１の小径軸部２１
Ａが小径筒部１５Ａの底部に当接し、圧力室２２
内の圧力P₃が絞り油路２５を介して圧力室２０
内の圧力P₂と等圧になるまで徐々に上昇すると、
副弁体１８に作用する力の関係は、 P₂×S₂＜P₃×S₃ ……(4) 但し、P₂＝P₃，S₂＜S₃となつて、副弁体１８
は主弁体１６の弁座１６Ａに第３図中の時点T₃
で再び着座するようになる。

そして、副弁体１８が弁座１６Ａに着座する
と、圧力室２０内の圧力P₂は圧力室２２内の圧
力P₃と共に一次側圧力P₁と等圧になるまで上昇
し、主弁体１６には第２図中の右向きに力（P₁
×S₁）が作用し、左向きに圧力設定用ばね１７の
ばね荷重F₁と副弁体１８を介した力（P₃×S₃）
とが作用し、 P₁×S₁＜P₃×S₃＋F₁ ……(5) 但し、P₁＝P₃，S₁＞S₃となつて、主弁体１６
は弁座部材１３に着座し、第３図の時点T₄で再
び閉弁する。この間、圧力P₃が一次側圧力P₁ま
で上昇するにつれて、主弁体１６の弁開度は漸次
小さくなるから、一次側圧力P₁も第３図中の時
点T₃，T₄間で特性線２９の如く漸次上昇する。
なお、時点T₁から時点T₄までは0.1秒程度に設定
される。

従つて本実施例では、圧力制御弁としてのクロ
スオーバリリーフ弁９によつて主管路４Ａ内の一
次側圧力P₁を第３図中に示す特性線２９の如く
制御でき、油圧モータ１の起動時にピーク圧が発
生して、管路４Ａや油圧モータ１等が振動した
り、故障、損傷したりするのを防止でき、油圧モ
ータ１を円滑に起動することができる。また、方
向切換弁５を中立位置イから切換位置ハに切換え
たときには、クロスオーバリリーフ弁１０によつ
て同様の作用効果を得ることができる。

一方、方向切換弁５を切換位置ロから中立位置
イに戻して、油圧モータ１を停止させる場合に
は、カウンタバランス弁７が中立位置イに復帰し
た後に、クロスオーバリリーフ弁１０を前記とほ
ぼ同様に作動させることができ、この場合には、
油圧モータ１の慣性回転による主管路４Ｂ内の圧
力を、副弁体１８の開弁後に主弁体１６を開弁さ
せて、低圧側となる主管路４Ａ側へと分岐管路８
Ｂを介してリリーフでき、油圧モータ１に制動力
を与えることができると共に、ピーク圧の発生も
防止できる。また、方向切換弁５を切換位置ハか
ら中立位置イに戻した場合も、クロスオーバリリ
ーフ弁９を同様に作動させることができる。

さらに本実施例では、ブレーキ弁６にクロスオ
ーバリリーフ弁９，１０とは別個に昇圧緩和弁等
を設ける必要がなくなり、ブレーキ弁６全体の構
造が複雑化し大型化するのを防止することができ
る。

〔考案の効果〕

以上詳述した通り、本考案によれば、主弁体に
離着座する副弁体をガイド部材に摺動可能に設
け、該副弁体と主弁体との間に第１の圧力室を、
副弁体とガイド部材との間に第２の圧力室を画成
し、これらを絞り油路を介して連通させる構成と
したから、油圧回路の一次側圧力が急上昇すると
きに、副弁体を開弁させて、一定短時間だけ主弁
体を低圧で開弁でき、シヨツクをなくしてピーク
圧の発生を防止できると共に、その後は通常の圧
力制御弁と同様に作動させることができ、管路や
機器の振動、故障、損傷等を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す油圧回路図、第
２図はクロスオーバリリーフ弁を拡大して示す縦
断面図、第３図は一次側圧力と時間との関係を示
す特性線図である。 １……油圧モータ、２……油圧ポンプ、３……
タンク、４Ａ，４Ｂ……主管路、５……方向切換
弁、６……ブレーキ弁、９，１０……クロスオー
バリリーフ弁（圧力制御弁）、１１……弁本体、
１１Ａ……主弁体摺動穴、１１Ｂ……油穴、１２
……ばね室、１３……弁座部材（主弁座）、１５
……ガイド部材、１５Ａ……小径筒部、１６……
主弁体、１７……圧力設定用ばね、１８……副弁
体、１９……弱ばね、２０……第１の圧力室、２
１……ピストン、２２……第２の圧力室、２３…
…補助ばね、２４……第１の絞り油路、２５……
第２の絞り油路、２６……油路、２８……ドレン
油路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 筒状体からなり、軸方向中間部に形成された
   主弁体摺動穴を挟んで一側が主弁座となり他側
   がばね室となつた弁本体と、該弁本体の主弁体
   摺動穴に摺動可能に挿嵌された主弁体と、前記
   弁本体のばね室内に配設され、該主弁体を前記
   主弁座に着座するように付勢する圧力設定用ば
   ねとからなる圧力制御弁において、前記弁本体
   のばね室側に設けられた筒状のガイド部材と、
   前記主弁体に離着座するように前記弁本体のば
   ね室側に設けられ、一側が主弁体内に第１の圧
   力室を画成し、他側が該ガイド部材に摺動可能
   に挿嵌されて該第１の圧力室よりも大なる受圧
   面積を有する第２の圧力室を画成した副弁体
   と、前記主弁体に作用する一次側圧力を第１の
   圧力室に導くように、該主弁体に穿設された第
   １の絞り油路と、前記第１の圧力室内の圧力を
   第２の圧力室に導くように、前記副弁体に穿設
   され、該第１の絞り油路よりも小なる流路面積
   を有する第２の絞り油路と、前記弁本体のばね
   室を二次側に連通させるべく、該弁本体に穿設
   されたドレン油路とから構成したことを特徴と
   する圧力制御弁。 (2) 前記ガイド部材内には第２の圧力室内を拡大
   させるためのピストンを摺動可能に設けてなる
   実用新案登録請求の範囲(1)項記載の圧力制御
   弁。