JPH06207604A - ロック弁付き方向切換弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 方向切換弁の開動作よりもロック弁が解除さ
れるタイミングが確実に少し早くなり、小型化の目的に
も沿ったロック弁付き方向切換弁を提供する。 【構成】 方向切換弁のスプール２３と軸線を平行にし
てロック弁２４を設け、このロック弁は、各々が同一軸
線状に配置されている前記方向切換弁の負荷ポートを開
閉する主弁６１と、この主弁の背圧室を開閉する小弁６
２と、この小弁を押圧するパイロットピストン６３とか
らなり、前記パイロットピストンがそのパイロット室８
１を前記方向切換弁の負荷下げ操作時の開弁に先立って
パイロット源に接続され前記小弁の押圧力を解除するよ
うに前記方向切換弁のスプールにパイロット通路開閉部
５８を設けられていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建設機械のブームやア
ームの駆動シリンダへ圧油を給排する方向切換弁にロッ
ク弁を付設した構成のロック弁付き方向切換弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】建設機械のブームやアームの駆動に用い
られている油圧シリンダに圧油を給排する方向切換弁
は、ブームやアームが持ち上げられた状態で停止状態に
長時間放置されると、ブームやアームの自重もしくは自
重と負荷により油圧シリンダに発生している油圧が油圧
シリンダに接続する方向切換弁の負荷ポートに作用し続
けるため、一般的に存在するスプールとその挿入孔との
間の微小間隙により油漏れが生じ、ブームやアームが徐
々に下降する事態を生じる。これを防止するために、従
来は負荷下げ操作のときに油圧シリンダから排出される
側の通路の方向切換弁に至る途中にロック弁を設けてい
る。その構成を図３に示す。図において、１は方向切換
弁、２はリモコン弁、３はパイロット弁、４はロック
弁、５はアーム用油圧シリンダである。図ではパイロッ
ト弁３およびロック弁４が別々に示してあるが、市販品
ではこれらが一体的に形成されている。

【０００３】リモコン弁２を中立位置から負荷上げ方向
に操作したとすると、油圧パイロット信号が方向切換弁
１のパイロット部６に与えられて切換位置１ａに切り換
えられ、ポンプＰからの圧油がロック弁４をその弁ばね
７に抗して開き油圧シリンダ５の油圧室５ａに供給さ
れ、油圧シリンダ５は負荷上げ方向に動作する。リモコ
ン弁２を中立位置に戻すと、切換弁１も中立位置に戻り
ポンプＰからの圧油の供給が切換弁１で遮断されるとと
もに、切換弁１と油圧室５ａとの間の通路８がロック弁
４で遮断される。この負荷上げ状態では負荷Ｗが作用し
ていて油圧室５ａに油圧が発生しているが、このまま長
時間放置してもロック弁４の存在により、アームが徐々
に下降するようなことはない。

【０００４】上記のようにアームが上昇している状態か
ら、リモコン弁２を負荷下げ方向に操作すると、油圧パ
イロット信号が方向切換弁１のパイロット部９に与えら
れて切換位置１ｂに切り換えられるから、ポンプＰから
の圧油が油圧シリンダ５の油圧室５ｂに供給され、また
同じ油圧パイロット信号がパイロット弁３にも与えられ
ていてパイロット通路１０を開くから、ロック弁４の背
圧室４ａの油圧はパイロット通路１０、パイロット弁３
を介してタンクＴに排出される。従って、油圧室５ａの
圧油が通路８を通り、ロック弁４を押し開いて方向切換
弁１からタンクＴに排出され、油圧シリンダ５は負荷下
げ方向に動作する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のアーム用油圧シ
リンダ５に圧油を給排する方向切換弁１に付設されてい
るロック弁４が、方向切換弁１に与えられる油圧パイロ
ット信号と同じ油圧パイロット信号によりパイロット弁
３を開放動作させることによりロックを解除されるもの
であるから、一応方向切換弁１の開動作とロック弁４の
ロック解除（パイロット弁３の開動作）とが同時に行わ
れるようにはなっている。しかし、方向切換弁１の開動
作に遅れないで確実に同時にロック解除がなされる保証
はない。現実には、油圧シリンダ５の荷下げ方向の動作
開始時に僅かではあるが衝撃を伴う場合がある。これは
何らかの原因で、方向切換弁１の開動作よりロック弁４
のロック解除動作が遅れることがあるものと考えられ
る。

【０００６】また、この種の方向切換弁１は、他の幾つ
もの方向切換弁と一体のブロック状に連結固定されて、
産業機械の一部に固定されるものであり、その構成にお
いて全体の小型化のために連結方向寸法はできるだけ小
さく形成されることが望まれているものである。前述し
たロック弁４およびパイロット弁３は、本来方向切換弁
１の本体内に形成することが望ましいのであるが、方向
切換弁１の連結方向寸法を大きくできないために容易に
は形成できないので、方向切換弁１の本体の適所に結合
するか別の部所に設ける構成になっている。従って、ロ
ック弁４及びパイロット弁３を設ける分だけ嵩高とな
り、更にリモコン弁２からのパイロット通路１１が長く
なり、小型化に逆行するものである。

【０００７】本発明は、方向切換弁の開動作よりもロッ
ク弁が解除されるタイミングが確実に少し早くなり、小
型化の目的にも沿ったロック弁付き方向切換弁を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、方向切換弁の
スプールと軸線を平行にしてロック弁を設け、このロッ
ク弁は、各々が同一軸線状に配置されている前記方向切
換弁の負荷ポートを開閉する主弁と、この主弁の背圧室
を開閉する小弁と、この小弁を押圧するパイロットピス
トンとからなり、前記パイロットピストンがそのパイロ
ット室を前記方向切換弁の負荷下げ操作時の開弁に先立
ってパイロット源に接続され前記小弁の押圧力を解除す
るように前記方向切換弁のスプールにパイロット通路開
閉部を設けられていることを特徴とする。

【０００９】

【作用】ロック弁の主弁は、パイロットピストンが小弁
を押圧している押圧力を解除されることによって主弁の
背圧室を開放してロック解除状態になる。方向切換弁を
操作して負荷下げ方向に圧油を供給するとき、ロック弁
のロック状態が解除されてから次に方向切換弁が開弁す
る。この順序は方向切換弁のスプールにパイロット通路
開閉部を設けてあることによって確保される。従って、
方向切換弁の開動作よりもロック弁のロック状態の解除
されるタイミングが確実に少し早くなる。また、方向切
換弁のスプールとロック弁の軸線とを平行に設ける構成
により、この方向切換弁の本体の他の方向切換弁との連
結方向の寸法を大きくすることなく、この方向切換弁の
本体内にロック弁の大部分を組み込むことができ、これ
とともにパイロットピストンのパイロット油圧としては
オン、オフ信号でよいのでリモコン弁からのパイロット
油圧信号を使用する必要がないから、例えば、高圧（３
０〜４０kg/cm²）のパイロット元圧を使用し、ロック弁
に近い位置の方向切換弁のスプールに増設したパイロッ
ト通路開閉部によってパイロット油圧信号を得るように
することができ、従って、小型化に沿った構成が可能と
なる。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例を図１、図２を用いて説明
する。この実施例はブーム用油圧シリンダ２０に対する
ロック弁付き方向切換弁２１である。この方向切換弁２
１は本体２２、スプール２３等からなる通常のものに、
ロック弁２４を付設したものである。

【００１１】本体２２は、スプール２３を挿入する内孔
２５を穿設され、その内孔２５には内孔拡大部（以下拡
大部とのみ記す）２６、２７、２８、２９、３０、３
１、３２、３３、３４、３５、３６が形成されている。
拡大部２６に続いて通路３７が形成され、この通路３７
に続いて本体２２の外表面に開口した負荷ポート３８が
設けられている。拡大部２７にはブリッジ通路３９の一
端が接続し、ブリッジ通路３９の中間にはポンプポート
に接続するメイン通路４０がロードチェック弁４１を介
して接続している。拡大部２８、３０は図示していない
通路を介してメイン通路４０に接続している。拡大部２
９は図示していない通路を介してタンクに接続してい
る。拡大部３１には前記ブリッジ通路３９の他端が接続
している。拡大部３２に続いて通路４３が形成され、こ
の通路４３に続いて本体２２の外面に開口した負荷ポー
ト４４が設けられている。この通路４３の途中に後述す
るロック弁２４が設けられている。拡大部３３には通路
４５が接続しており、この通路４５は図示していない通
路を介してタンクに接続している。そしてこの通路４５
はオーバーロードリリーフ弁４６、通路４７を介して拡
大部３２に接続している。

【００１２】拡大部３４は通路４８を介してパイロット
油圧源に接続しており、拡大部３５はパイロット通路４
９を介してロック弁２４のパイロット室８１に接続し、
拡大部３６は図示していないドレン通路を介してタンク
に接続している。

【００１３】スプール２３は、本体２２の内孔２５内に
挿入され、両端に油圧パイロット室５１、５２を設けら
れ、夫々に図示していないリモコン弁（パイロット弁）
からのパイロット通路を接続されている。スプール２３
は両側の油圧パイロット室５１、５２にパイロット信号
のない状態で定位置（中立位置）に保持されるように、
パイロット室５２側の端部に保持ばね５３を設けてあ
る。スプール２３には前記本体２２の内孔２５の拡大部
２６〜３６に関連して環状溝５４、５５、５６、５７及
びスプールの軸方向の縦溝５８、５９を設けてある。こ
れらの環状溝には流量を制御するノッチを設けてあるも
のもあるが、細部であるのでノッチに関する説明は省略
する。

【００１４】環状溝５４は、スプール２３が図示の中立
位置から右方向へ所定寸法ｅ１を越えて移動させられた
とき拡大部２６と２７を連通させるものである。環状溝
５５、５６は、スプール２３が中立位置にある時拡大部
２８、２９、３０を連通しており、スプール２３が所定
寸法ｅ５を越えて図の右へまたは左へ移動させられたと
き、拡大部２８、２９、３０の夫々の間を遮断するよう
になっている。環状溝５７は、スプール２３が図示の中
立位置から左方向へ所定寸法ｅ２を越えて移動させられ
たとき拡大部３１と３２を連通させ、図示の中立位置か
ら右方向へ所定寸法ｅ３を越えて移動させられたとき拡
大部３２と３３を連通させるものである。

【００１５】縦溝５８は、ロック弁２４のパイロット通
路開閉部として設けられており、スプール２３が図示の
中立位置から右方向へ所定寸法ｅ４を越えて移動させら
れたとき拡大部３４と３５を連通させるものである。縦
溝５９は、スプール２３が図示の中立位置にある状態で
拡大部３５と３６を連通しており、中立位置から右方向
へ僅かに移動させられると拡大部３５と３６の間を遮断
してそれ以上の移動においては遮断状態のままであり、
中立位置から左方向へ移動させられるときは拡大部３５
と３６の間を連通した状態のままとなる。

【００１６】前記所定寸法ｅ１、ｅ３よりもｅ５が小さ
く、さらにこの所定寸法ｅ５よりもｅ４が小さい値にな
っており、スプール２３の右方向への移動の際の夫々の
拡大部の接続順序が決まっている。

【００１７】ロック弁２４は、同一の軸線上に順次配置
された主弁６１、小弁６２、パイロットピストン６３等
で構成されており、その軸線が図において前記スプール
２３の上側に平行となるように設けてある。図の断面は
このロック弁付き方向切換弁２１と隣接して配置される
他の方向切換弁との連結方向に直角な断面であり、紙面
に直角な方向が連結方向である。本体２２の連結方向の
厚さ寸法はできるだけ薄く形成されるもので、図示して
いないがスプール２３の両端のパイロット部の外形に略
匹敵する程度の寸法である。この本体２２に通路４３に
達する内孔６４を穿設してロック弁２４を設置してあ
る。図１のロック弁２４とその付近は図２に拡大して示
してある。

【００１８】主弁６１は、内孔６４に沿って進退可能で
あり、通路４３の途中に形成された弁孔を形成している
弁座６５に主弁ばね６６によって押圧されて弁孔すなわ
ち通路４３を閉じている。この弁孔の内径は内孔６４の
内径よりも小さく形成してあり、負荷ポート４４側の圧
力により主弁６１に開弁作用力を生じるようにしてあ
る。この主弁６１が閉じた状態で、主弁ばね６６が収容
されている主弁の背圧室６７と遮断された通路４３の負
荷ポート４４側に連通する部分との間に絞り６８を有す
る連通孔６９を主弁６１に穿設してある。主弁６１の背
後、図において右側には、小弁６２が配置されている。

【００１９】小弁６２は、球体であり、主弁ばね６６の
ばね受け兼用弁座部材７０に軸方向に貫通して穿設され
た連通孔７１の後端に弁座７２を形成し、この弁座７２
にパイロットピストン６３によって押圧されて連通孔７
１を閉じている。部材７０にはその後端部に部材９０が
ねじ部７３によってねじ結合されており、内側に小弁６
２を開閉移動可能に保持するように弁室７４を形成され
ている。この弁室７４は通路８３によって通路４３が拡
大部３２に接続している側、つまり主弁６１の前側に接
続されている。部材９０は内孔６４に嵌入しねじ部７５
によって本体２２に固定され、これによって部材７０も
固定されている。部材９０の後部には、パイロットピス
トン６３が収容されて前後方向に摺動する内孔７６を形
成され、内孔７６側と弁室７４とに跨がってパイロット
ピストン６３の小弁押圧突起７７の通る貫通孔７８が穿
設されている。

【００２０】パイロットピストン６３は、内孔７６に収
容され、前端面に小弁押圧突起７７を突設されたもので
背面からばね７９によって押圧され、突起７７の先端が
小弁６２を押圧するようになっている。ばね７９の後端
は本体２２に固定され、部材７２の後部を包囲している
部材８０によって支持されている。パイロットピストン
６３を収容している内孔７６の前端部はパイロット室８
１に形成されており、このパイロット室８１に、前記拡
大部３５に連通する前記パイロット通路４９が接続する
ように設けられている。また、ばね７９を収容している
ばね室８４はドレン通路８５を介してタンクに接続して
いる。図中８６はボルトで部材８０を本体２２に固定し
ている。

【００２１】このロック弁２４は、図示の状態がロック
状態である。すなわち、主弁６１が弁座６５に着座し、
小弁６２がパイロットピストン６３に押圧されて弁座７
２に着座している状態である。このロック状態において
主弁６１を開弁させるには、負荷ポート４４側の圧力が
上昇してその圧力によって小弁６２がパイロットピスト
ン６３をばね７９に抗して押し開ける必要がある。ばね
７９は、負荷ポート４４側の油圧がオーバーロードリリ
ーフ弁４６の設定圧よりも少し低い圧力まで上昇したと
き小弁６２が開くように設定してある。従って、負荷ポ
ート４４側の油圧がオーバーロードリリーフ弁４６の設
定圧よりも高くなると、小弁６２が開弁し、主弁６１が
開弁し、オーバロードリリーフ弁４６も開弁するように
なっている。そしてこのロック弁２４のロック解除は、
パイロット室８１にパイロット油圧が作用することによ
って行われる。すなわち、パイロット油圧によりパイロ
ットピストン６３がばね７９に抗して後退すると、小弁
６２が押圧力を解除されて開弁状態となり、ロック解除
状態となるのである。このロック解除状態において、主
弁６１の前側、つまり拡大部３２に連通した通路４３が
タンクに接続されるようになると、背圧室６７の油圧も
低下して主弁６１が内孔６１と弁座６５の弁孔の面積差
部分に作用する負荷ポート４４側の油圧により容易に開
弁する。

【００２２】このように構成されたロック弁付き方向切
換弁２１は、ブーム用油圧シリンダ２０の負荷押し下げ
側圧力室２０ａに負荷ポート３８を接続し、負荷押し上
げ側圧力室２０ｂに負荷ポート４４を接続して用いる。

【００２３】リモコン弁の操作により、方向切換弁２１
の油圧パイロット室５２にパイロット圧が作用すると、
スプール２３が図示の中立位置から左方向へ移動する。
スプール２３が左方向へ移動させられると、拡大部２
８、３０と拡大部２９との間がスプールのランド部によ
って閉じられ、メイン通路４０の油圧が立ち上がり、拡
大部３１と５７の間が開き、これによって圧油がメイン
通路４０からロードチェック弁４０を押し開いてブリッ
ジ通路３９を通り、通路４３に達する。そして圧油は、
さらにロック弁２４の主弁６１を主弁ばね６６に抗して
押し開いて、負荷ポート４４を通りブーム用油圧シリン
ダ２０の負荷押し上げ側圧力室２０ｂに達して負荷を押
し上げる。つまり、ブーム先端が上昇する。この状態で
リモコン弁が中立位置に戻されて油圧パイロット室５２
の油圧信号がなくなると、スプール２３が図示の中立位
置に戻る。この状態は油圧シリンダ２０に負荷が作用し
たままの状態であり、負荷ポート４４に負荷による油圧
が作用しているが、負荷ポートに続く通路４３の途中に
ロック弁２４が設けられていてこれが閉じているので、
油圧シリンダ２０の負荷押し上げ側圧力室２０ｂからの
圧油の流出はなく、長時間放置してもブームは下降しな
い。

【００２４】リモコン弁の上記とは逆の操作により、方
向切換弁２１の油圧パイロット室５１にパイロット圧が
作用すると、スプール２３が図示の中立位置から右方向
へ移動する。スプール２３が右方向へ移動させられる
と、前述の所定寸法ｅ１、ｅ３、ｅ４等の寸法差にした
がって、先ず縦溝５８によって拡大部３４と３５が連通
するようになり、これによって通路４８から拡大部３４
に達しているパイロット源からの圧油（４０kg/cm²）
が、パイロット通路４９を通りロック弁２４のパイロッ
ト室８１に供給される。この圧油によりパイロットピス
トン６３がばね７９に抗して後退させられ、小弁６２の
押圧を解除する。これによって主弁６１の背圧室６７
が、通路４３の拡大部４３に接続する側に連通孔７１、
弁室７４、通路８３を介して連通するようになり、この
状態はロック弁２４のロック解除状態である。次に拡大
部２８、３０と拡大部２９との間がスプールのランド部
によって閉じられ、メイン通路４０の油圧が立ち上が
る。

【００２５】この次に拡大部２６と２７が環状溝５４に
よって連通するようになり、これと同時に拡大部３２と
３３が環状溝５７によって連通するようになる。このた
め、メイン通路４０の圧油は、ロードチェック弁４１を
押し開いてブリッジ通路３９、拡大部２７、２６、通路
３７、負荷ポート３８を通り、油圧シリンダ２０の負荷
押し下げ側圧力室２０ａに供給される。この時負荷押し
上げ側圧力室２０ｂの油は押し出されて、負荷ポート４
４を通り、通路４３の先にロックを解除されたロック弁
２４の主弁６１を押し開いて拡大部３２、３３を通り、
タンクに排出されるから、油圧シリンダ２０は負荷押し
下げ動作をする。

【００２６】負荷押し下げ動作の途中でリモコン弁を中
立位置に戻して油圧パイロット室５１の油圧パイロット
信号を無くすると、スプール２３が中立位置に戻り、油
圧シリンダ２０の動作が停止する。この過程は、先ず拡
大部２６と２７の間が遮断され、同時に拡大部３２と３
３の間が遮断されるから、メイン通路４０から負荷押し
下げ圧力室２０ａへの圧油の供給が止まり、負荷押し上
げ圧力室２０ｂからタンクへの油の排出が止まる。これ
によってロードチェック弁４１が閉じ、主弁６１が主弁
ばね６６の押圧力によって閉じる。次に拡大部２８、３
０と拡大部２９の間が開き、メイン通路４０の圧油がタ
ンクへ流れるようになり、メイン通路４０の油圧か低下
する。次に拡大部３４と３５の間が遮断され、これに続
いて拡大部３５と３６の間が縦溝５９によって接続され
るようになり、スプール２３が中立位置に戻る。これに
よってパイロット源からパイロット室８１へのパイロッ
ト信号がなくなり、パイロットピストン６３がばね７９
に押圧されて前進し、小弁６２を弁座７２に押圧して通
路７１を閉じロック弁２４がロック状態になる。

【００２７】このようにロック弁２４がロック状態にあ
るときは、主弁４１のところで油圧シリンダ２０の負荷
押し上げ側油圧室２０ｂに接続する負荷ポート４４側の
圧油が、タンク側へ漏れることはないので、このまま長
時間放置してもブームの先端が徐々に下降するようなこ
とはない。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、方向切換弁を操作して
負荷下げ方向に圧油を供給するとき、ロック弁のロック
状態が解除されてから次に方向切換弁が開弁する。この
順序が方向切換弁のスプールにパイロット通路開閉部を
設けてあることによって確保されるから、方向切換弁の
開動作よりもロック弁のロック状態の解除されるタイミ
ングが確実に少し早くなる。従って、ロック弁の開弁の
タイミングが遅れることによる衝撃の発生を確実に防止
できる。また、方向切換弁のスプールとロック弁の軸線
とを平行に設ける構成により、この方向切換弁の本体の
他の方向切換弁との連結方向の寸法を大きくすることな
く、この方向切換弁の本体内にロック弁の大部分を組み
込むことができ、従って、小型化に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す縦断正面図である。

【図２】図１の部分拡大図である。

【図３】従来のロック弁を設けた方向切換弁の構成を示
す概略図である。

【符号の説明】

２１ ロック弁付き方向切換弁 ２３ スプール ２４ ロック弁 ５８ 縦溝（パイロット通路開閉部） ６１ 主弁 ６２ 小弁 ６３ パイロットピストン ８１ パイロット室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 恵 兵庫県神戸市兵庫区永沢町４丁目２−27 ハイツ永沢404 (72)発明者 前田 昌一 兵庫県相生市相生２丁目14−11

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 方向切換弁のスプールと軸線を平行にし
   てロック弁を設け、このロック弁は、各々が同一軸線状
   に配置されている前記方向切換弁の負荷ポートを開閉す
   る主弁と、この主弁の背圧室を開閉する小弁と、この小
   弁を押圧するパイロットピストンとからなり、前記パイ
   ロットピストンがそのパイロット室を前記方向切換弁の
   負荷下げ操作時の開弁に先立ってパイロット源に接続さ
   れ前記小弁の押圧力を解除するように前記方向切換弁の
   スプールにパイロット通路開閉部を設けられていること
   を特徴とするロック弁付き方向切換弁。