JPH059521Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、サブスプールの開操作後、制御ス
プールを開操作する時のパイロツト圧の変動を抑
制するために有効なカウンタバランス弁に関す
る。

（従来の技術） この種カウンタバランス弁の先行技術として
は、例えば第２図に示す技術（実願昭60−8547号
参照）がある。

この第２図に示したカウンタバランス弁Ｃは、
本体１と、制御スプール２２と、サブスプール３
１と、チエツク弁３５と、パイロツトピストン３
７とを備えている。

前記本体１には、第１ポート２と、第２ポート
３と、中継室４と、第１弁孔５と、分岐通路６
と、第２弁孔７と、連絡通路８と、パイロツトポ
ート９と、パイロツト室１０とを形成している。

前記第１ポート２は通路１３を介して切換弁Ｖ
に接続され、第２ポート３は通路１４を介してシ
リンダＳのボトム側室１１に接続されている。こ
の切換弁ＶとシリンダＳのロツド側室１２とは、
通路１５により接続され、この通路１５とパイロ
ツトポート９とは、パイロツト通路１６により接
続されている。

前記第１、第２弁孔５，７の端部は、それぞれ
ばね受け部を有するエンドカバー１７，１８でふ
さいでいる。前記パイロツト室１０の端部は、他
のエンドカバー１９でふさいでいる。

前記第１弁孔５には、第１シート部２０と、環
状突起２１とを形成している。

前記制御スプール２２は、中空に形成され、か
つ前記第１弁孔５内に摺動可能に嵌挿されてい
る。この制御スプール２２には、第１ポペツト部
２３と、制御部２４と、通孔２５と、第２シート
部２６と、ばね受け部２７とを形成している。

上記第１ポペツト部２３は、第１弁孔５に設け
た第１シート部２０を開閉可能にしている。前記
制御部２４は、環状突起２１との間で開口面積を
制御し得るようになつている。前記ばね受け部２
７には、連通孔２８を形成している。

前記第１弁孔５には、制御スプール２２の背圧
室２９が設けられている。

前記制御スプール２２は、前記ばね受け部２７
とエンドカバー１７間に設けたスプリング３０で
押され、第１ポペツト部２３を第１シート部２０
に圧接させ、この第１シート部２０を閉じるよう
にしている。

前記サブスプール３１には、ロツド部３２と、
第２ポペツト部３３とを形成している。このロツ
ド部３２は、制御スプール２２に設けた通孔２５
を通して制御スプール２２のヘツド側に突出させ
ている。前記第２ポペツト部３３は、制御スプー
ル２２に設けた第２シート部を開閉するものであ
る。

前記サブスプール３１は、このサブスプール３
１とばね受け部２７との間に設けられたスプリン
グ３４により押され、通常は、上記第２シート部
２６を閉じるようにしている。

前記チエツク弁３５は、第２弁孔７内に摺動可
能に嵌挿されている。また、前記チエツク弁３５
は、このチエツク弁３５とエンドカバー１８との
間に設けたスプリング３６により押され、閉弁状
態を維持している。

前記パイロツトピストン３７は、パイロツト室
１０内に摺動可能に嵌挿されている。このパイロ
ツトピストン３７には、ピストンロツド３８と、
パイロツト通孔３９とを形成している。前記ピス
トンロツド３８は、前記サブスプール３１のロツ
ド部３２を押し込み、ついで制御スプール２２を
押し込むようになつている。前記パイロツト通孔
３９は、パイロツト室１０のピストンロツド側室
とパイロツトピストンヘツド側室とを結んでい
る。

シリンダＳに保持させた負荷Ｗを上昇させる時
は、切換弁Ｖを図示の中立位置から左側位置に切
り換える。

前記切換弁Ｖを左側位置に切り換えると、ポン
プＰから吐出された圧油は切換弁Ｖ→通路１３→
第１ポート２→分岐通路６に流れ、チエツク弁３
５をスプリング３６に抗して押し開く。このよう
にチエツク弁３５が開くと、ポンプＰからの圧油
は第２弁孔７→連絡通路８→第１弁孔５→第２ポ
ート３→通路１４→シリンダＳのボトム側室１１
に流れ、負荷Ｗを上昇させる。

この時、シリンダＳのロツド側室１２の油は通
路１５及び切換弁Ｖを経由してタンクＴに流れ
る。

次に、負荷Ｗを下降させる時は、切換弁Ｖを右
側位置に切り換えると、圧油は切換弁Ｖ及び通路
１５を経由してシリンダＳのロツド側室１２に流
れる。

この時、前記通路１５から圧油の一部がパイロ
ツト通路１６に分岐され、この分岐された圧油は
パイロツトポート９からパイロツト室１０に流れ
る。

前記パイロツト室１０に圧油が供給されると、
その圧油はパイロツト通孔３９を通つてパイロツ
ト室１０のパイロツトピストンヘツド側室に入
り、その圧力によりパイロツトピストン３７が矢
印ａ方向に押されて移動する。

前記パイロツトピストン３７が矢印ａ方向に移
動すると、ピストンロツド３８により最初はサブ
スプール３１のロツド部３２がスプリング３４に
抗して押し込まれ、サブスプール３１が同矢印ａ
方向に移動し、制御スプール２２に設けた第２シ
ート部２６を開く。

前記第２シート部２６が開くと、制御スプール
２２の背圧室２９内の油が、ばね受け部２７に設
けた連通孔２８→制御スプール２２の内部→第２
シート部２６→制御スプール２２に設けた通孔２
５→中継室４→第１ポート２→通路１３→切換弁
Ｖ→タンクＴに流れる。その結果、前記制御スプ
ール２２の背圧室２９がほぼタンク圧まで降下す
る。

ここで、パイロツトピストン３７がさらに矢印
ａ方向に移動すると、ピストンロツド３８により
制御スプール２２が押し込まれ、制御スプール２
２がスプリング３０に抗して矢印ａ方向に移動す
る。

前記制御スプール２２が矢印ａ方向に移動する
と、第１シート部２０が開くとともに、環状突起
２１と制御部２４間が開く。この時の制御部２４
の開度は、制御スプール２２の移動量によつて決
まることになる。

前記第２ポート３と中継室４間が連通すると、
シリンダＳのボトム側室１１の油が通路１４→第
２ポート３→第１弁孔５→環状突起２１と制御部
２４との間→第１シート部２０と第１ポペツト部
２３との間→中継室４→第１ポート２→通路１３
→切換弁Ｖ→タンクＴに流れる。

この時、切換弁Ｖから通路１５を通つてシリン
ダＳのロツド側室１２に油が送られる。

その結果、負荷Ｗが制御部２４の開口面積に対
応する速度で下降する。

（本考案が解決しようとする問題点） 前記カウンタバランス弁Ｃでは、負荷Ｗを下降
させる場合、前述のごとく、パイロツトピストン
３７を第２図の矢印ａ方向に移動させ、サブスプ
ール３１を押し開き、制御スプール２２の背圧室
２９内の圧力をほぼタンク圧まで降下させる。そ
の後、さらにパイロツトピストン３７を同矢印ａ
方向に移動させ、制御スプール２２をスプリング
３０に抗して移動させる。このようにして制御部
２４の開口面積を制御し、この制御部２４の開口
面積に応じて負荷Ｗを下降させるようにしてい
る。

そこで、パイロツトピストン３７に必要な推力
について見ると、作動初期、すなわちサブスプー
ル３１を押し込んで開く時は、次の（１）式に示
す推力Th₁を必要とする。

Th₁＝P₁×A₃＋K₂… (1) ただし、 P₁：負荷圧力 A₃：サブスプール３１の負荷圧力作用面積 K₂：スプリング３４の荷重 である。

一方、背圧室２９をタンク圧なで降下させた
後、制御スプール２２をスプリング３０に抗して
矢印ａ方向に移動させる場合には、直列に配置し
たスプリング３０の荷重K₁とスプリング３４の
荷重K₂とに対抗する推力Th₂を必要とする。

ところで、前記（１）式から分るように、サブ
スプール３１を押し開く時のパイロツトピストン
３７の推力Th₁は負荷圧力、すなわち第２ポート
３の負荷圧力P₁によつて変動する。これに対し
て、制御スプール２２を押し開く時の推力Th₁は
一定である。

したがつて、サブスプール３１を押し開いてか
ら制御スプール２２を押し開く動作への移行時
に、第３図に示すように、パイロツト圧力に大き
な変動が生じる。

このパイロツト圧力の変動は、例えば負荷圧力
P₁が大きい場合、サブスプール３１を押し開く
ために必要なパイロツト圧力が大きくなる。つい
で、サブスプール３１が開いた後はスプリング３
０，３４の荷重に見合うパイロツト圧力まで降下
する。このことから、オペレータの操作感覚に微
妙な影響を与える問題があつた。

なお、第３図中Th₁はサブスプール３１を押し
開く時の推力、Th₂は制御スプール２２を押し開
く時の推力を示す。

この考案の目的は、パイロツト圧力の変動を抑
制し、オペレータの操作感覚を安定化させ得るカ
ウンタバランス弁を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この考案は、前記目的を達成するために、次の
ように構成している。

すなわち、パイロツト圧により移動するパイロ
ツトピストンにより、最初にサブスプールを開操
作し、ついで同パイロツトピストンにより制御ス
プールを開操作し、シリンダを介して負荷を制御
するカウンタバランス弁において、負荷圧力を利
用して制御スプールを閉方向に付勢するととも
に、前記制御スプールの負荷圧力作用面積とサブ
スプールの負荷圧力作用面積とをほぼ等しく設定
している。

（本考案の作用） この考案では、サブスプールを押し開ける時の
推力と、制御スプールを押し開ける時に推力とを
ほぼ同じにできる。その結果、サブスプールを開
方向に移動させる動作から制御スプールを開方向
に移動させる動作に移行する時のパイロツト圧の
変動を抑制し、その変動特性をリニアにすること
ができる。

（本考案の効果） 以上説明したこの考案によれば、サブスプール
を開方向に移動させる動作から制御スプールを開
方向に移動させる動作へ移行する時のパイロツト
圧の変動を抑制することができるので、オペレー
タの操作感覚の安定化を図り得る効果がある。

（本考案の実施例） 以下、この考案に実施例を図面により説明す
る。

第１図はこの考案の一実施例を示す断面図、第
４図はこの考案のパイロツト圧の特性を示す図で
ある。

その第１図に示す実施例のカウンタバランス弁
Ｃでは、第１弁孔５に第１環状突起４０と、第１
シート部４１と、第２環状突起４２とを形成して
いる。前記第１弁孔５の端部には、ばね受け部４
４を有するエンドカバー４３を取り付けている。
前記第１弁孔５の内部には、制御スプール４５が
摺動可能に嵌挿されている。前記第１弁孔５の後
部には、制御スプール４５の背圧室５１を形成し
ている。

前記制御スプール４５は、それを中空にすると
ともに、制御部４６と、第１ポペツト部４７と、
オリフイス４８と、摺動部４９と、第２シート部
５２とを設けている。前記制御部４６は、第１環
状突起４０と相まつて可変オリフイスを構成する
ものである。前記第１ポペツト部４７は、第１シ
ート部４１を開閉するものである。前記オリフイ
ス４８は、第２ポート３と背圧室５１とを連通さ
せている。前記摺動部４９は、背圧室５１側に配
置され、かつ第２環状突起４２とエンドカバー４
３との間に固定されたスペーサ５０の内部に嵌合
されている。

前記第１弁孔５の各部と制御スプール４５の各
部とは、次の関係に形成されている。

（） 第１環状突起４０の内部面積A₂と第１
シート部４１の開口面積A₄とは、A₂＝A₄に形
成されている。

（） 摺動部４９の端面積A₁と第１シート部
４１の開口面積A₄とは、A₁＜A₄に形成されて
いる。したがつて、第２ポート３の圧力は、上
記（A₄−A₁）の受圧面積に作用し、その作用
力によつて、当該制御スプール２２の第１ポペ
ツト部４７を第１シート部４１に圧接させる。

前記制御スプール４５の内部には、サブスプー
ル５３が摺動可能に嵌挿されている。

前記サブスプール５３には、第２ポペツト部５
４と、ばね受け部５５とを設け、この第２ポペツ
ト部５４は、制御スプール４５に設けた第２シー
ト部５２を開閉するものである。さらに、このサ
ブスプール５３は、そのばね受け部５５と、エン
ドカバー４３に設けたばね受け部４４間にスプリ
ング５６を介在させ、このスプリング５６の作用
で、通常は、サブスプール５３が第２シート部５
２を閉じるものである。

このようにしたサブスプール５３の負荷圧力作
用面積は、第２シート部５２の開口面積A₃とな
るが、この負荷圧力作用面積A₃は、 A₃＝A₄−A₁となる関係にしている。

前記制御スプール４５の内部には、プツシユロ
ツド５７を配置しているが、このプツシユロツド
５７は、ピストンロツド３８で押された時に、サ
ブスプール５３を開方向に押し込むようになつて
いる。そして、このプツシユロツド５７の外周面
には側溝５８が形成されている。

この実施例の他の構成については、前記第２図
に示すカウンタバランス弁Ｃと同様であり、同じ
部材には、同じ符号を付けて示している。

しかして、切換弁Ｖを図示の中立位置に保持し
ていると、当該シリンダＳの負荷保持圧P₁が制
御スプール４５の受圧面A₄に作用するので、ス
プリング５６のばね力と相まつて、当該制御スプ
ール４５の第１ポペツト部４７を第１シート部４
１に圧接させ、当該第１シート部４１と閉じる。

このときの制御スプール４５の第１ポペツト部
４７を第１シート部４１の圧接させる力は、次の
式で表わされる。

P₁×A₄＋Ｋ… (2) また、サブスプール５３の面積A₃にも、その
負荷保持圧P₁が作用するとともに、スプリング
５６の荷重Ｋが作用するので、当該サブスプール
５３も、次の（３）式で表わされる力で閉方向に
押されている。

P₁×A₃＋Ｋ… (3) 上記のように制御スプール４５及びサブスプー
ル５３が共に閉方向に押されているので、シリン
ダＳのボトム側室１１の油の流出は、第１シート
部４１と第１ポペツト部４７間、およびチエツク
弁３５によりブロツクされており、負荷Ｗはその
ままの位置に保持される。

負荷Ｗを上昇させる時は、前記第２図に示すカ
ウンタバランス弁Ｃと同様である。

負荷Ｗを下降させる時は、切換弁Ｖを図面に示
す中立位置から右側位置に切り換える。

これにより、切換弁Ｖ→通路１５→パイロツト
通路１６→パイロツトポート９→パイロツト室１
０に圧油の一部が導入され、そのパイロツト圧力
Piによりパイロツトピストン３７が矢印ａ方向に
移動する。

前記パイロツトピストン３７が矢印ａ方向に移
動すると、ピストンロツド３８によりプツシユロ
ツド５７が押され、このプツシユロツド５７によ
りサブスプール５３を押す。したがつて、上記プ
ツシユロツド５７の押圧力が、サブスプール５３
に対する上記作用力（P₁×A₃＋Ｋ）に打ち勝て
ば、このサブスプール５３が矢印ａ方向に移動す
る。

前記サブスプール５３が矢印ａ方向に移動する
と、第２シート部５２と第２ポペツト部５４間が
開かれる。前記第２シート部５２と第２ポペツト
部５４間が開くと、制御スプール４５の背圧室５
１内の油が、第２シート部５２と→プツシユロツ
ド５７の側溝５８→中継室４→第４ポート２→通
路１３→切換弁Ｖを経由してタンクＴに流れる。
その結果、前記背圧室５１内の圧力がほぼタンク
圧にまで降下する。

このように背圧室５１内がタンク圧になれば、
当該制御スプール４５に作用する力は、次のよう
になる。

P₁×（A₄−A₁）＋Ｋ… (4) したがつて、さらにパイロツトピストン３７の
移動力が上記(4)式に示した作用力に打ち勝てば、
ピストンロツド３８およびプツシユロツド５７を
通じて、制御スプール４５を、そのパイロツト圧
力の大きさに応じて矢印ａ方向に移動する。

そして、上記したようにA₃＝A₄−A₁なので、
この制御スプール４５を押し開く力は、結局サブ
スプール５３を押し開く力とほぼ等しくなる。

上記のように制御スプール４５が矢印ａ方向に
移動すると、第１シート部４１が開くと同時に、
第１環状突起４０と制御部４６とが相まつて構成
する可変オリフイスが開かれる。この時の可変オ
リフイスの開口面積は、パイロツト圧力の大きさ
に対応して移動するパイロツトピストン３７の移
動量によつて決まる。

前記第１シート部４１及び可変オリフイスが開
くと、シリンダＳのボトム側室１１内の油が通路
１４→第２ポート３→第１弁孔５→第１シート部
４１→制御部４６→中継室４→第１ポート２→通
路１３→切換弁Ｖを経由してタンクＴに流れる。
そして、このタンクＴに流れる流量、すなわちシ
リンダＳの降下速度は、上記可変オリフイスの開
口面積に応じて決まるものである。

この時、切換弁Ｖ→通路１５を通つてシリンダ
Ｓのロツド側室１２に油が送られる。

その結果、負荷Ｗは制御部４６の開口面積に応
じて速度で下降する。

そして、上記したように、この実施例では、サ
ブスプール５３を開く力と、サブスプール５３が
開いた後に制御スプール４５を開く力とが、等し
いので、サブスプール５３を開く動作から、制御
スプール４５を開く動作に移行する時のパイロツ
ト圧力の変動を著しく減少させることができる。
その結果、パイロツトピストン３７に推力を与え
るために必要なパイロツト圧力Piを第４図に示す
ように、ほとんどリニアに変化させることが可能
となる。

したがつて、この実施例によれば、オペレータ
の操作感覚の安定化を図ることができる。

また、この実施例では制御スプール４５を負荷
圧力P₁を利用してい閉方向に付勢しているので、
主にサブスプール５３を閉方向に押し込むために
必要な単一のスプリング５６で足りる。

したがつて、この実施例によれば構造の簡素化
を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を示す断面図、第２
図は従来技術を示す断面図、第３図は従来技術に
おけるパイロツト圧力と制御スプールの移動量と
の関係を示す特性図、第４図はこの考案における
パイロツト圧力と制御スプールの移動量との関係
を示す特性図である。 Ｃ……カウンタバランス弁、１……カウンタバ
ランス弁の本体、２，３……第１、第２ポート、
５，７……第１、第２弁孔、９……パイロツトポ
ート、１０……パイロツト室、３５……チエツク
弁、３７……パイロツトピストン、３８……ピス
トンロツド、４０……第１環状突起、４１……第
１シート部、４５……制御スプール、４６……制
御部、４７……第１ポペツト部、５１……制御ス
プールの背圧室、５２……第２シート部、５３…
…サブスプール、５４……第２ポペツト部、５６
……スプリング、５７……プツシユロツド。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 本体に第１ポート、第２ポート及びパイロツト
   ポートを形成し、第１ポートを切換弁に接続し、
   第２ポートをアクチユエータの一方の側に接続
   し、上記パイロツトポートをアクチユエータの他
   方の側に接続する一方、この本体に、パイロツト
   ピストンと制御スプールとを直列に配置するとと
   もに、この制御スプールには、サブスプールを組
   み込み、このサブスプールに作用させスプリング
   の作用で、通常はサブスプールの一端を制御スプ
   ールから突出させて、制御スプールに形成の第２
   シート部を閉じ、かつ、この制御スプールも、ス
   プリングの作用で、通常は第１シート部を閉じる
   構成にし、パイロツトピストンが上記パイロツト
   ポートから導かれたパイロツト圧の作用で移動し
   たとき、その移動力でまずサブスプールを移動し
   て、第２シート部を開き、制御スプールの背圧側
   をタンク圧に保つ一方、パイロツトピストンで制
   御スプールを押したとき、第１シート部を開くと
   ともに、その移動量に応じて開度が制御される可
   変絞りを開き、アクチユエータからの戻り側の流
   量を制御するカウンタバランス弁において、上記
   第１シート部の圧力作用面積A₄と、制御スプー
   ルの背圧作用面の面積A₁と、第２シート部の圧
   力作用面積A₃とを、A₄＞A₁であつてA₄−A₁≒
   A₃となる関係にしたことを特徴とするカウンタ
   バランス弁。