JPH07133803A - 揺戻り防止弁を有する液圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １対の逆向き配置の揺戻り防止弁を備えた液
圧制御装置において、停止時の第１波に続いて、第２波
の揺戻りをも、効果的に抑制することである。 【構成】 揺戻り防止弁１２Ａ内のシート部材収納孔３
６内には、オリフィス孔３８を有するダンピング用圧力
室３６ａを形成し、プランジャ収納孔３５内全体を２次
ポート３４に連通し、１次ポート側が高圧時の高圧側第
１セット圧力値をリリーフセット圧Ｐ_S の７０〜８５％
とし、２次ポート側が高圧時の低圧側第２セット圧力値
を上記Ｐ_S の１０〜２５％とし、上記プランジャ２２の
シリンダ孔２７の内径ｄ₁ とシート部材２４のシート面
３１の直径ｄ₂ の値を、それらの間の関係が（ｄ₁ ²−ｄ
₂ ²）・Ｐ_SH＝ｄ₂ ²・Ｐ_SLとなるように設定し、上記内孔
３０には、２次ポート側の圧力が１次ポート側の圧力よ
りも高い時に内孔３０を閉じる逆止機構を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、主として建設機械の
旋回部分などを駆動するために使用される油圧モータあ
るいは油圧シリンダなどの油圧アクチュエータの制御装
置であって、特に、アクチュエータ停止時における揺戻
りを防止する弁を備えた液圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、作動液として油を利用した基本
的な油圧制御回路を示しており、油圧ポンプ３を有する
作動油供給源６から方向制御弁１の操作によって、管路
５又は管路８に作動油を供給することにより、油圧モー
タ４とともに慣性体を所望の向きに駆動する。一方、弁
１を中立位置にすることにより、リリーフ弁９の作用で
戻り側の管路８又は管路５に制動圧力を発生させて、モ
ータ４を停止させる。両管路５，８間には、クロス型に
１対のリリーフ弁９が接続されている。

【０００３】図９は、図８の管路５，８の圧力Ｐ₁ ，Ｐ
₂ の変化と、油圧モータ４及び慣性体の変化を示してお
り、方向制御弁１を位置Ｔに切り換えた場合、油圧モー
タ４は、管路５からのポンプ作動油により油圧モータ４
及び慣性体を一方向に加速駆動せしめる。油圧モータ４
が定常速度になると、管路５の液圧Ｐ₁ は、図９に示す
如く、油圧モータ４が所定回転速度を維持するのに必要
な圧力まで緩やかに低下する。定常速度で一定時間作動
後、方向制御弁１を中立位置に切り換えると、油圧モー
タ４は慣性体の慣性力によりポンピングし、該ポンピン
グにより管路５から作動油を管路８へ排出する。そうす
うと、管路８内の油圧Ｐ₂ が急上昇し、その油圧Ｐ₂ が
リリーフ弁９のリリーフセット圧力値Ｐ_S に達すると、
リリーフ弁９は開き、油圧モータ４は、その前後の圧力
差で制動され、やがて停止する。

【０００４】ところが、慣性体等が停止する間際には、
いわゆる揺戻り現象が生じる。すなわち、慣性体が略停
止して上記制動圧力がリリーフ弁９のリリーフセット圧
力値Ｐ_S 以下になったとき、次のような現象が生じる。

【０００５】（１）リリーフ弁９が閉じることにより慣
性体は一旦停止するが、戻り側の管路８内の油圧Ｐ₂ が
高圧まで立ち上がっているため、供給側の管路５との差
圧（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）に対応した圧力的エネルギが存在し、
このエネルギによって、油圧モータ４が反転動作を始め
る。

【０００６】（２）これにより、戻り側の管路８の圧力
は急速に低下するが、油圧モータ４は、慣性体（負荷）
の慣性力により、差圧が０となる位置を通り過ぎて、過
剰反転するため、今度は管路５側の油圧Ｐ₁ が立ち上が
り、モータ前後の差圧力が増大し、これにより、油圧モ
ータ４は再反転して、最終停止位置を行き過ぎる。すな
わち、第２波の再反転が生じる。このような反転動作が
繰り返される。

【０００７】上記のような揺戻り現象を防止できる油圧
制御装置として、本願出願人は、図１０のように揺戻り
防止弁１１２Ａ，１１２Ｂをクロス型に備えたものを開
発し、出願している（特公平２−５８４８１号）。

【０００８】この装置の特徴は、両管路５，８間に、１
対の揺戻り防止弁１１２Ａ，１１２Ｂを備え、油圧モー
タ４のいずれの回転時にも適用できるように、それらを
クロス型に配置した点にある。

【０００９】両揺戻り防止弁１１２Ａ，１１２Ｂは接続
方向が異なるだけで、同一構造であるので、下側の第１
の弁１１２Ａの内部構造のみを簡単に説明する。図１１
において、ケーシング１４の一端部はプラグ２１により
密封されており、ケーシング内部には、プランジャ２
２、ピストン２３、シート部材２４及び強弱のスプリン
グ２５，２６等が、軸芯に沿って移動可能に組み込まれ
ている。このうち、プランジャ２２は、シリンダ孔２７
と小孔２８がつながって内部を貫通しており、シリンダ
孔２７の内面にピン状のピストン２３が軸方向摺動自在
に嵌め込まれている。

【００１０】シート部材２４は、貫通した内孔３０を有
すると共にプランジャ２２に対向する環状のシート面３
１を有し、該シート面３１がプランジャ２２の軸方向端
面に密接するとき、内孔３０が小孔２８を介してシリン
ダ孔２７に連通する。プランジャ２２とケーシング１４
間に縮設された強い第１スプリング２５と、シート部材
２４とケース１５間に縮設された弱い第２スプリング２
６は、それぞれプランジャ２２及びシート部材２４を図
１１のＸ₂ 方向（プラグ２１寄りの方向）に付勢してい
る。

【００１１】ケーシング１４は、図１１のＸ₁ 方向側
（プラグ２１側と反対寄り側）の端縁に、内孔３０に連
通する１次ポート３３を有し、外周面にはシート面３１
の外側に通じる２次ポート３４を有している。シート部
材収納孔３６内に形成される圧力室３６ａはオリフィス
孔３８を介して１次ポート３３に通じている。

【００１２】この揺戻り防止弁１１２Ａの開閉は次のよ
うに行われる。 （１）まず、１次ポート３３にかかる圧力Ｐ₂ が２次ポ
ート３４にかかる圧力Ｐ₁ より大きく、その差（Ｐ2
−Ｐ1 ）がリリーフセット圧力値Ｐ_S まで達している場
合は、プランジャ２２とシート部材２４は、スプリング
２５，２６を圧縮してＸ₁ 方向側に移行した位置にきて
おり、かつ、シート部材２４のシート面３１とこれに対
向するプランジャ２２の端面が密接し、両ポート３３，
３４間が閉塞された状態になっている。

【００１３】（２）１次ポート３３にかかる圧力Ｐ₂ が
２次ポート３４にかかる圧力Ｐ₁ より大きい場合におい
て、図１１の状態から圧力Ｐ₂ がゆるやかに低下した場
合には、プランジャ２２とシート部材２４は、スプリン
グ２５，２６によりＸ₂ 方向側に移行した位置となり、
この場合も、上記同様に、シート面３１とプランジャ２
２の端面が密接し、両ポート３３，３４間が閉塞された
状態となっている。

【００１４】（３）反対に、２次ポート３４にかかる圧
力Ｐ₁ が１次ポート３３にかかる圧力Ｐ₂ より大きい場
合は、プランジャ２２とシート部材２４は、スプリング
２５，２６によりＸ₂ 方向側に移行した位置に保たれ、
また、シート部材２４は、プランジャ２２に対して第２
スプリング２６の力で押し付けられるので、やはりポー
ト３３，３４間は閉鎖状態が保たれる。

【００１５】（４）しかし、上記（１）の状態から、１
次ポート３３の圧力Ｐ₂ が急激に低下する場合には、
（２）の状態に移るまでの間において、両部材２２，２
４間のＸ₂ 方向への移動速度の差によって、シート部材
２４のシート面３１からプランジャ２２が離れ、ポート
３３，３４間が開放される。この動作を詳しく説明する
と、第１スプリング２５によるプランジャ２２のＸ₂ 方
向への速い移動速度に対して、シート部材２４の同方向
への移動速度は、オリフィス孔３８を有する圧力室３６
ａのダンピング作用によって緩和されるため、極めて遅
く、両者２２、２４の移動速度差によりシート面３１か
らプランジャ２２が離れるのである。

【００１６】こうした構造の１対の弁１１２Ａ，１１２
Ｂを、モータ４の前後の管路５，８に対して、１次ポー
ト３３及び２次ポート３４の向きを逆向きにしてクロス
型に配置しており、これにより、モータ４及び慣性体に
ついての揺戻り現象が抑制される。

【００１７】たとえば、管路８に制動圧を発生させてモ
ータ４を停止する場合、停止近くになって制動圧がリリ
ーフ弁９のリリーフセット圧力値以下になると、まず、
同リリーフ弁９が閉じてモータ４が一旦停止し、その直
後に管路８内の圧力的エネルギにより、モータが反転し
始めて管路８の圧力が急速に低下しようとするが、その
際、弁１１２Ａは両管路８，５間を短絡し、該弁１１２
Ａを介して管路８側から管路５側に向けて作動油を逃が
すことにより、両者５，８間の差圧を０に近づける。両
管路５，８間の圧力差が０に近づくことは、モータ２を
反転させる圧力的エネルギが抑制されることを意味す
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記図１０及び図１１
の従来例に使用されている揺戻り防止弁１１２Ａ，１１
２Ｂは、開作動用のセット圧力値が、それぞれ単一方向
のみにおいて、一か所でしかセットできず、そのセット
圧力値は、最初の反転現象を防止すべく、リリーフセッ
ト圧力値Ｐ_S の近傍の高い圧力値にセットされている。
したがって、繰返し反転において、反転の第１波を効果
的に抑制することはできるが、続いて生じる再反転の第
２波は、上記高圧のセット圧力値よりも低い圧力域で生
じるため、逆向きの防止弁１１２Ｂによって抑制するこ
とできない。

【００１９】また、パワーシャベル等の建設機械で、い
わゆる「チョイ旋回」する場合には、上記高圧のセット
圧力値まで上昇しない間に加速駆動が終わり、定常速度
から停止動作に入り、このような場合、揺戻り防止弁１
１２Ａ，１１２Ｂは、図１１のように、スプリング２５
などが圧縮された開動作待機状態にはならず、揺戻り防
止効果は全く期待できない。

【００２０】なお、差圧検出型で、低圧のセット圧力値
でのみ動作する揺戻り防止弁もあるが、高圧状態の圧力
エネルギを開放することはないので、揺れ戻り防止効果
は薄い。

【００２１】

【発明の目的】本願発明は、従来の図１１の油圧制御装
置の揺戻り防止弁に、改良工夫を加えたものであり、高
圧時及び低圧時のいずれの場合でも、かつ、いずれの方
向への反転に対しても揺戻り防止弁を作動させるように
することにより、揺戻り防止効果を一層向上させること
を目的としている。

【００２２】

【課題を解決するための手段】液圧アクチュエータの１
対の液出入口を、１対の管路及び方向制御弁を介して液
圧供給源に接続し、各管路には、それぞれリリーフ弁を
接続すると共に管路間に１対の揺れ戻り防止弁を互いに
逆向きに接続している液圧制御装置において、揺戻り防
止弁は、１次，２次ポートを有するケーシングと、一端
開口状で内径ｄ₁ のシリンダ孔を有するプランジャと、
該プランジャと同一軸芯配置のシート部材と、シリンダ
孔に一端突出状に摺動自在に嵌合するピストンと、プラ
ンジャを反シート部材側に付勢する第１スプリングと、
シート部材をプランジャ側へ付勢する第２スプリングと
を備え、ケーシングは、プランジャ収納孔とシート部材
収納孔を有すると共に、そられの中間部にそれぞれラン
ド部を介して弁室を有し、各ランド部にプランジャの小
径部とシート部材をそれぞれ摺動自在に嵌合すると共
に、弁室内で、直径ｄ₂ のシート部材の一端シート面と
プランジャの小径部端面を密接離反可能に対向させ、プ
ランジャには、シリンダ孔からシート部材側の端面に至
る小孔を形成し、シート部材には、一端が１次ポートに
開口すると共に他端に至る内孔を形成し、シート部材収
納孔内には、オリフィス孔を有するダンピング用圧力室
を形成し、プランジャ収納孔の全体を２次ポートに連通
し、１次ポート側が高圧の時に第１スプリングの初期荷
重に釣り合う力を生じさせる第１セット圧力値ＰSHをリ
リーフセット圧力値Ｐ_S の７０〜８５％とし、２次ポー
ト側が高圧の時に第１スプリングの初期荷重に釣り合う
力を生じさせる第２セット圧力値Ｐ_SLをリリーフセット
圧力値Ｐ_S の１０〜２５％として、上記内径ｄ₁と直径
ｄ₂ の値を、それらの間の関係が（ｄ₁ ²−ｄ₂ ²）・Ｐ_SH
＝ｄ₂ ²・Ｐ_SLとなるように設定し、シート部材の内孔に
は、２次ポート側の圧力が１次ポート側より高い時に内
孔を閉じる逆止機構を設けていることを特徴とする揺戻
り防止弁を有する液圧制御装置である。

【００２３】

【作用】図１において、加速駆動及び定常運転を経て、
方向制御弁１により液圧供給を停止すると、油圧モータ
４は負荷の慣性力で回転を続けることによりポンピング
し、作動油を例えば戻り側の管路８へ排出するため、管
路８の油圧が急上昇し、リーフ弁９Ａが開き、両管路
５、８間の差圧はリリーフセット圧力値Ｐs と略等しく
なり、油圧モータ４はその差圧により制動され、減速さ
れる。

【００２４】減速区域が終わりに近づき、管路５，８間
の差圧がリリーフセット圧力値Ｐ_Sより下がり、リリー
フ弁９Ａが閉じると、モータ４の反転開始と同時に、モ
ータ４のポンピングにより、作動油が管路５に送られ、
管路８内の圧力は急速に低下する。

【００２５】この急速低下時において、リリーフセット
圧力値Ｐ_S 以下に下がり始めると略同時（高圧域）に、
図２の下側の第１の弁１２Ａのプランジャ２２及びシー
ト部材２４が、速度差をもって各スプリング２５，２６
により移行し始め、この速度差により第１の弁１２Ａを
開き始める。高圧側第１セット圧力値Ｐ_SHまで下がる
と、プランジャ２２がストロークエンドとなることによ
り、弁開度が最大となり、管路８内の立ち上がり状の作
動油を速やかに管路５へと逃がす。これにより、管路８
内の急激な油圧の立ち上がりを抑制し、第１波としての
反転を抑制する。

【００２６】その後、管路８の圧力_P がさらに降下する
と、今度は、第２の弁１２Ｂの２次ポート３４側の圧力
が低圧になった時点で、第２の弁１２Ｂのプランジャ２
２及びシート部材２４が、速度差をもってスプリング２
５，２６により移行し始める。ところが、この動作にお
いて、第２の弁１２Ｂの１次ポート３３の圧力Ｐ₁ が２
次ポート３４の圧力Ｐ₂ よりも低いことから、ボール体
４８などの逆止機構が作用し、管路５側への作動油の排
出を阻止する。

【００２７】次に揺戻りが発生し、第２の弁１２Ｂにお
いて、１次ポート３３側からの圧力が働くと、上記逆止
機構の閉状態が解除され、一気に２次ポート側へと作動
油が流れ、これにより、管路５内の圧力の立ち上がりを
防止し、第２波としての再反転を抑制する。

【００２８】また、「チョイ旋回」などのように、軽く
少しだけアクチュエータを作動させた後に停止する場合
でも、低圧のセット圧力値で、プランジャとシート部材
とを離反させておき、その次に発生する第２波の再反転
を、逆止機構が開くことにより、防止することができ
る。

【００２９】

【実施例】図１は、本願発明を適用した油圧制御回路で
あって、油圧アクチュエータとして油圧モータ４を備え
た建設機械（パワーシャベル）の旋回駆動用のものを示
す。管路５，８の下方には、図１０と同様な作動油供給
源６が接続されている。機械の旋回部分等の慣性体を、
正逆回転可能な油圧モータ４によっていずれかの向きに
旋回駆動し、その後、リリーフ弁９Ａ又は９Ｂの作用で
制動圧力を発生させて停止させるようになっている。

【００３０】１対の第１，第２揺戻り防止弁１２Ａ，１
２Ｂは、接続方向が逆向きに配置されているだけで、内
部構造は同じであるので、図１の下側の第１の揺戻り防
止弁１２Ａの詳細構造のみを説明する。

【００３１】図２において、前述の図１１で説明した部
品と同名称の部品には、同じ符号を付しており、また、
それと説明が重複する内容は、省略あるいは簡単に述べ
る。第１の揺戻り防止弁１２Ａは、ケーシング１４の内
部に、プランジャ２２、ピストン２３、シート部材２
４、強い第１スプリング２５及び弱い第２スプリング２
６などを備えている。

【００３２】ケーシング１４は略筒状に形成されると共
に、その半分がケース１５の凹部内に液密状態で嵌着
（螺着）されている。ケーシング１４内には、大径のプ
ランジャ収納孔３５と小径のシート部材収納孔３６とが
軸方向の両側部に分けて形成されており、両孔３５，３
６間の中央部に弁室４０が形成されている。該弁室４０
の軸方向両側には、プラジャ２２の小径部２２ｂとシー
ト部材２４が摺動自在に嵌合する環状のランド部４１，
４２が形成されている。プランジャ収納孔３５の軸方向
の端部は、プラグ２１により閉塞されている。

【００３３】ケーシング１４のケース嵌合側の一端縁に
は１次ポート３３が開口し、これは管路８に連通してお
り、一方、ケーシング外周面であって、上記ケース１５
との嵌合部分には、管路５に連通する２次ポート３４が
開口している。該２次ポート３４は、ケーシング１４内
の通路４４を介して弁室４０に連通し、また、途中で分
岐して、軸と平行な通路４５を介してプランジャ収納孔
３５内に連通している。

【００３４】シート部材収納孔３６のプラグ側の端部に
は、ダンピング作用を発揮するオリフィス孔３８が形成
され、該オリフィス孔３８を介して１次ポート３３に連
通している。

【００３５】プランジャ２２は、プラグ側の大径のつば
部２２ａと、１次ポート３３側の小径部２２ｂを一体に
有しており、上記つば部２２ａがプランジャ収納孔３５
に摺動自在に嵌合し、小径部２２ｂが前記ランド部４１
に摺動自在に嵌合している。

【００３６】プランジャ２２の内部には、プラグ側に開
口するシリンダ孔２７と、このシリンダ孔２７と連通す
る小孔２８が形成されており、小孔２８は１次ポート３
３側の端部が開口している。ここで、プランジャ２２の
シリンダ孔２７の内径をｄ₁ と、プランジャ小径部２２
ｂの外径をｄ₃ とおく。ただし、ｄ₁ ＞ｄ₃ である。ま
た、上記各径ｄ₁ ，ｄ₃に対応するシリンダ孔断面積及
びプランジャ小径部断面積をそれぞれＡ₁ ，Ａ₃ とす
る。

【００３７】ピストン２３は、プランジャ２２のシリン
ダ孔２７内に摺動自在に嵌合する共にプラグ２１側へ突
出するピン状部材であり、軸方向両端部は半球面状に形
成され、全長はシリンダ孔２７の深さよりも長くなって
いる。ピストン２３の直径はシリンダ孔２７の内径ｄ₁
に略等しい。

【００３８】プランジャつば部２２ａとランド部４１の
端壁の間には、ばね径及び線径が太くて、ばね力の強い
第１スプリング２５が縮設されており、該第１スプリン
グ２５により、プランジャ２２をプラグ側へと付勢して
いる。ここで、第１スプリング２５の初期セット荷重を
Ｆ₀ とおき、また、最大圧縮荷重をＦ₁ とおく。

【００３９】シート部材２４は、プランジャ２２と同一
軸芯上でこれに対向するように１次ポート側に配置され
ており、前記ランド部４２に摺動自在に嵌合すると共
に、つば部２４ａを有しており、該つば部２４ａはシー
ト部材収納孔３６に摺動自在に嵌合している。これによ
り、つば部２４ａとランド部４２の端壁の間に圧力室３
６ａを構成し、この圧力室３６ａに前記オリフィス孔３
８が開口している。

【００４０】シート部材２４の軸芯部分には、これを軸
方向に貫通する内孔３０が形成され、シート部材２４の
プランジャ２２側の端部には、プランジャ２２の端面に
密接して弁閉作用の役目を果たす環状のシート面３１が
形成されている。ここで、シート部材２４の直径（シー
ト面３１の外径）をｄ₂ とおく。また、上記径ｄ₂ に対
応するシート部材断面積をＡ₂ とする。

【００４１】シート部材２４のつば部２４ａとこれに対
向するケースの凹部底面の間には、ばね径及び線径が小
さくて、ばね力の弱い第２スプリング２６が縮設されて
おり、シート部材２４をプランジャ側（プラグ側）に付
勢している。ここで、第２スプリング２６の初期セット
荷重をｆ₀ とおく。この第２スプリング２６は非常に弱
いスプリングであるため、最大圧縮時の荷重ｆ₁は、上
記ｆ₀と殆ど同じと見なしても特に差し支えはない。

【００４２】上記構成の弁１２Ａにおいて、本願発明は
次の（１），（２），（３）の３つの重要な要件が備え
られている。

【００４３】（１）プランジャ２２のつば部２２ａの外
周面に、軸方向の切り溝３９を形成し、つば部２２ａの
軸方向両側の空間部分を連通している。これにより、つ
ば部２２ａとプラグ２１の間の閉空間は、溝３９及び通
路４５などを介して２次ポート３４に連通する。すなわ
ちプランジャ収納孔３５全体が２次ポート３４に連通す
る。したがって、２次ポート３４側の圧力Ｐ₁ が高い場
合に、プランジャ収納孔３５の全体に作動油が圧入され
ると、（Ｐ1 −Ｐ2 ）×プランジャ小径部断面積Ａ₃ の
力が、プランジャ２２をＸ₁ 方向へ押す力となる。ここ
でＸ₁ 方向とは、軸方向の１次ポート３３側であり、Ｘ
₂ 方向とは、軸方向のプラグ側を示す。なお、上側の第
２の弁１２Ｂは、第１の弁１２Ａと左右逆向きに描いて
あるので、図中の弁１２Ｂ内に記載してあるように、プ
ラグ側へのＸ₂ 方向は、図中で右向きになり、１次ポー
ト３３側へのＸ₁ 方向は、図中で左向きなっている。

【００４４】この構造により、下側の第１の弁１２Ａに
おいて、２次ポート３４側の圧力Ｐ₁ が１次ポート３３
側の圧力Ｐ₂ より高い状態において、その圧力差により
スプリング２５（及びスプリング２６）に抗してＸ₁ 方
向へ移動させることが可能となり、また、圧力差（Ｐ₁
−Ｐ₂ ）がリリーフセット圧力値Ｐ_S などから減少する
ときに、プランジャ２２とシート部材２４が、Ｘ₂ 方向
へ戻ることが可能となる。

【００４５】（２）プランジャ２２のシリンダ孔２７の
内径ｄ₁ とシート部材２４の直径ｄ₂ とを、下記の式
（Ｉ）が成立するように選定する。Ｐ_SHは、下側の第１
の弁１２Ａにおいて、１次ポート３３側の圧力Ｐ₂ が高
い場合における高圧側第１セット圧力値であり、リリー
フ弁９のリリーフセット圧力値Ｐ_S の概ね７０〜８５％
の範囲に設定する。Ｐ_SLは、２次ポート側の圧力Ｐ₁ が
高い場合における低圧側第２セット圧力値であり、リリ
ーフセット圧力値Ｐ_S の概ね１０〜２５％の範囲に設定
する。上記両セット圧力値Ｐ_SH，Ｐ_SLは、プランジャ２
２が第１スプリング２５によりＸ₂ 方向に戻されてピス
トン２３により停止された時の圧力値、いいかえれば、
スプリング２５によるプランジャ移行動作のストローク
エンド時に至った瞬間の圧力値であり、共に第１スプリ
ング２５の初期セット荷重Ｆ₀ に釣り合う力を生じさせ
る圧力値である。 （ｄ₁ ²−ｄ₂ ²）・Ｐ_SH＝ｄ₂ ²・Ｐ_SL・・・式（Ｉ）

【００４６】この式の導出過程を具体的に説明すると、
図２の下側の弁１２Ａにおいて、１次ポート３３側から
圧力Ｐ₂ が加えられ、２次ポート３４側に圧力Ｐ₁ が存
在する（Ｐ₂ ＞Ｐ₁ )とすると、プランジャ２２の力バ
ランス式としては、次式が成り立つ。 π（ｄ₁ ²−ｄ₂ ²）・Ｐ_SH／４＝Ｆ₀ ・・・式（II） この式（II）において、左辺はプランジャ２２をＸ₁ 方
向へ押す力であり、右辺はＸ₂ 方向へ押す力である。こ
の状態は、プランジャ２２とシート部材２４がＸ₂ 方向
側へ移行して、プランジャ２２のストロークエンドに達
した時の状態である。この状態から（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）が増
加するとプランジャ２２はスプリング２５に抗してＸ₁
方向へ移行し、作動のための待機状態へと移ることにな
る。なお、実際は、プランジャ２２がシート部材２４に
当接した状態であるので、Ｘ₁ 方向へ移行する場合に
は、第２のスプリング２６の荷重ｆ₀ も考慮されるが、
この値は、Ｆ₀ に比べると非常に小さい。

【００４７】次に、２次ポート３４側から高い圧力Ｐ₁
が加えられ、１次ポート３３側に圧力Ｐ₂ が存在する
（Ｐ₁ ＞Ｐ₂ )とすると、プランジャ２２の力バランス
式は、次式となる。 ｄ₃ ²・Ｐ_SL／４＝π（ｄ₃ ²−ｄ₂ ²）・Ｐ_SL／４＋Ｆ₀ ・・・式（III） この式において、左辺はプランジャ２２をＸ₁ 方向に押
す力であり、右辺は、プランジャ２２をＸ₂ 方向へ押す
力である。この状態は、プランジャ２２とシート部材２
４が、Ｘ₂ 方向側へ移行して、プランジャ２２のストロ
ークエンドに達した時の状態である。この状態から（Ｐ
₁ −Ｐ₂ ）が増加するとプランジャ２２はスプリング２
５に抗してＸ₁ 方向へ移行し、作動のための待機状態へ
と移ることになる。上記式（III）を簡単にすると、次
のようにｄ₃ が消去された式となる。 ｄ₂ ²・Ｐ_SL／４＝Ｆ₀ ・・・式（IV） 式（IV）及び（II）から、ｄ₁ ，ｄ₂ のみの関係式
（Ｉ）を導き出している。

【００４８】この（２）の構成により、一次ポート３３
の圧力Ｐ₂ が２次ポート３４の圧力Ｐ₁ よりも高い場合
においては、スプリング２５によるプランジャ動作が、
差圧（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）の高圧側の第１セット圧力値Ｐ_SHで
ストロークエンドとなり、一方、２次ポート３４の圧力
Ｐ₁ が１次ポートの圧力Ｐ₂よりも高い場合には、上記
動作が、差圧（Ｐ₁ −Ｐ2 ）の低圧側の第２セット圧力
値Ｐ_SLでストロークエンドとなる。

【００４９】（３）シート部材２４のシート面３１の軸
心側部分に、すりばち状のボール受け座２４ｃを形成
し、これに対向するプランジャ小径部２２ｂの端面には
凹みを形成し、ボール受け座２４ｃと凹みの間で囲まれ
る空間に、逆止弁機構として、ボール体４８を軸方向に
遊動可能に収納している。該ボール体４８は、２次ポー
ト３４の圧力Ｐ₁ が１次ポート３３の圧力Ｐ₂ より高い
時に、ボール受け座２４ｃに着座して、１ポート３３側
への作動油の流出を阻止する。

【００５０】この（３）の構造により、２次ポート３４
の圧力Ｐ₁ が１次ポート３３の圧力Ｐ₂ よりも高い場合
において、その差圧が急激に減少して、プランジャ２２
とシート部材２４間が離れた状態となった時において
も、２次ポート３４の圧力Ｐ₁が１次ポート３３の圧力
Ｐ₂ よりも高い状態が続いている間は、１次ポート３３
側への作動油の流れを阻止し、その後、１次ポート３３
の圧力Ｐ₂ が２次ポート３４の圧力Ｐ₁ よりも高い状態
に変化した瞬間に、弁開することになる。

【００５１】上述の３つの要件が加えられた揺戻り防止
弁１２Ａ，１２Ｂを、前述のように第１の防止弁１２Ａ
については、１次ポート３３を管路８に、２次ポート３
４を管路５に接続し、第２の防止弁１２Ｂについては、
１次ポート３３を管路５に、２次ポート３４を管路８に
接続する。

【００５２】本実施例の作用を説明する。下記説明にお
いて、Ｐ_SL0 は、２次ポート３４側から作動油が入って
きたときにおいて、スプリング２５によりプランジャ２
２がＸ2 方向へ動き始める時に対応する圧力値であり、
Ｐ_SL0＞Ｐ_SLである。

【００５３】（１）図１において、方向制御弁１を位置
Ｔに切り換えることにより、作動油が管路５から油圧モ
ータ４に供給され、油圧モータ４からの排出油は、管路
８から作動油供給源６に還流される。これによりモータ
４が始動して、慣性体を加速駆動する。

【００５４】加速時、差圧（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）はリリーフ弁
９Ｂのリリーフセット圧力値Ｐ_S まで上昇しており、両
弁１２Ａ，１２Ｂは図２に示す状態と同じ状態となって
おり、スプリング２５，２６が最大圧縮された状態で、
両弁１２Ａ，１２Ｂは共に閉じている。なお、この図２
は、後述するように、本来は、Ｐ₂ ＞Ｐ₁ の条件におい
て、Ｐ_S ＝Ｐ₂ −Ｐ₁ の状態を示すものであるが、油圧
の高低を除けば加速時と同じ状態と考えられるので、図
２を利用して説明している。

【００５５】すなわち、加速駆動時、第１の弁１２Ａに
おいては、２次ポート３４から、通路４４を通ってプラ
ンジャ収納孔３５内及び弁室４０内に圧力Ｐ₁ の作動油
が入り、プランジャ２２は、（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）×Ａ₃ の力
でＸ１方向へ押され、スプリング２５，２６を圧縮して
シート部材２４と共にＸ₁ 方向に移行し、シート面３１
を閉塞している。

【００５６】上側の第２の弁１２Ｂにおいては、１次ポ
ート３３からシート部材２４の内孔３０及びプランジャ
内の小孔２８を通ってシリンダ孔２７内に圧力Ｐ₁ の作
動油が入り、（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）×（Ａ₁ −Ａ₃）の力で、
プランジャ２２をＸ₁ 方向に押している。これにより、
プランジャ２２及びシート部材２４は共にＸ₁ 方向に移
行し、またシート面３１を閉塞している。

【００５７】（２）油圧モータ４が、加速状態から定速
状態に移る時、管路５の油圧Ｐ₁ は、油圧モータ４を所
定の回転速度を維持するのに必要な圧力まで低下し、Ｐ
_SH＞Ｐ₁ −Ｐ₂ ＞Ｐ_SL0となる。したがって、下側の第
１の弁１２Ａ内においては、プランジャ２２はスプリン
グ２５によりＸ₂ 方向に移行し、これに伴い、シート部
材２４も同方向に移行する。この場合、プランジャ２２
の移行速度は遅いので、シート部材２４は、たとえオリ
フィス孔３８のダンピング作用により速度が制限されて
いても、十分にプランジャ２２の移行に付いてゆくこと
ができ、シート面３１は閉じた状態が保たれる。一方、
上側の弁１２Ｂは、プランジャ２２及びシート部材２４
とも移行せず、図２の閉じた状態が保たれる。

【００５８】慣性体及びモータ４を停止させるべく、方
向制御弁１を中立位置に切り替えると、図９に示すよう
に管路５の油圧Ｐ₁ が低下する。このとき、油圧モータ
４は負荷の慣性力で回転を続けることによりポンピング
し、管路５の作動油を管路８へ排出するため、管路８の
油圧Ｐ₂ が急上昇する。それにより、図１のリリーフ弁
９Ａが開き、（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）はリリーフセット圧力値Ｐ
s （＞Ｐ_SH）と略等しくなり、油圧モータ４はその差圧
により制動される。これは、図９の減速区間に相当し、
弁１２Ａ，１２Ｂは図２で示すように、双方共に閉じて
いる。すなわち、第１の弁１２Ａは、１次ポート３３側
が高圧となっていることにより、一方、第２の弁１２Ｂ
は、２次ポート側３４が高圧となっていることにより、
両者ともスプリング２５，２６を圧縮した状態で閉じて
いる。ただし、Ｐ₂ ＞Ｐ₁ である。

【００５９】減速区域が終わりに近づき、差圧（Ｐ₂ −
Ｐ₁ ）がリリーフセット圧力値Ｐ_Sより下がり始めて、
リリーフ弁９Ａが閉じると、つづいて油圧モータ４が停
止した時点での管路８の油圧はまだ大きいが、図９によ
うに、モータ４の反転開始と同時に、モータ４のポンピ
ングにより、作動油が管路５に送られ、油圧Ｐ₂ は急速
に低下する。

【００６０】この急速低下時において、差圧（Ｐ₂ −Ｐ
₁ ）がリリーフセット圧力値Ｐ_S よりも下がった時、第
１の弁１２Ａにおいて、プランジャ２２及びシート部材
２４は、スプリング２５，２６により、図２の状態から
Ｘ₂ 方向に移行し始める。この動作中において、プラン
ジャ２２は第１スプリング２５により急速度で移行する
が、シート部材２４は、オリフィス孔３８のダンピング
作用により、遅い速度でＸ₂ 方向に移行するため、シー
ト面３１からプランジャ２２の小径部端面が離れ始め
る。これにより、管路８の作動油が、第１の弁１２Ａの
１次ポート３３から２次ポート３４を通って管路５へと
流れ始める。すなわち、弁１２Ａが開き始める。

【００６１】図３において、管路８の圧力Ｐ₂ の低下に
より、Ｐ₂ −Ｐ₁ がＰ_SHまで下がると、プランジャ２２
はピストン２３によりＸ₂ 方向への移行が係止された状
態、すなわち、ストロークエンドに達する。この時、第
１の弁１２Ａの開度が最大となり、２次ポート３４への
逃げ量が最大となる。なお、他方の第２の弁１２Ｂは、
差圧（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）がまだＰ_SL0よりも大きいので、閉
じたままである。

【００６２】さらにＰ₂ −Ｐ₁ が下がってゆき、Ｐ_SH＞
Ｐ₂ −Ｐ₁ ＞Ｐ_SL0 の範囲に入っても、第１の弁１２Ａ
において、シート部材２４はまだゆっくりとＸ₂ 方向へ
移動中であるので、弁１２Ａは開いている。

【００６３】上記のように、Ｐ_S ＞Ｐ₂ −Ｐ₁ ＞Ｐ_SL0
の範囲では、第１の弁１２Ａは開いており、これによ
り、第１の弁１２Ａを介して管路８から管路５へと作動
油を逃がし、管路８内の急激な油圧の立ち上がりを抑制
し、第１波としての反転を抑制する。

【００６４】さらに、差圧（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）が低くなり、
Ｐ_SL0 ＞（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）＞Ｐ_SLの段階になると、今度
は、上側の第２の弁１２Ｂにおいて、図３の状態からス
プリング２５，２６の力により、プランジャ２２及びシ
ート部材２４はＸ₂ 方向に移行し始める。この動作にお
いて、プランジャ２２は第１スプリング２５により急速
度で移行するが、シール部材２４は、オリフィス孔３８
のダンピング作用により、遅い速度でＸ₂ 方向に移行し
始め、シート面３１からプランジャ２２の端面は離れ始
める。

【００６５】そして、（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）＝Ｐ_SLの時には、
図４のように、第２の弁１２Ｂにおいて、プランジャ２
２はピストン２３に係止されてストロークエンドとな
る。一方、シート部材２４に関しては、１次ポート３３
の圧力Ｐ₁ が２次ポート３４の圧力Ｐ₂ よりも低いこと
から、２次ポート３４から弁室４０内に入る作動油圧に
より、ボール体４８がボール受け座２４ｃに着座してお
り、２次ポート３４から１次ポート３３を介する管路５
側への作動油の排出が阻止されている。さらに、（Ｐ₂
−Ｐ₁ ）×Ａ₂ が、スプリング２６の荷重ｆ₁ よりも高
いことから、シート部材２４自体のＸ₂ 方向への移動も
阻止され、図４のようにＸ₁ 方向側に押し込められた状
態に保たれる。

【００６６】さらに差圧（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）が下がっても、
第２の弁１２Ｂの第２スプリング２６の圧縮状態は維持
され、図４の状態が保たれるが、第２スプリング２６の
セット圧力Ｐ_X （これは、略ｆ₀ ／Ａ₂ に相当）より小
さくなると、シート部材２４は、ボール体４８で閉じら
れたまま、図４の状態からＸ₂ 方向へ移行し始めようと
する。

【００６７】しかし、この時期になると、管路５側の油
圧の立ち上がりが急速で、また、（Ｐ₂ −Ｐ₁ ）が、Ｐ
_X から次の０までになる段階は、極めて一瞬に近い時間
であるので、シート部材２４がＸ₂ 方向へ移行し始める
と、略同時に管路５の圧力Ｐ₁ と管路８の圧力Ｐ₂ との
高低関係が逆転し(Ｐ₁ ＞Ｐ₂ となり）、図５のような
状態となる。

【００６８】図５において、揺戻りが発生し、管路５の
圧力Ｐ₁ が管路８の圧力Ｐ₂ より高くなった瞬間、すな
わち、発生した逆向きの差圧（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）がまだＰ_SL
よりも小さい段階において、第２の弁１２Ｂでは、１次
ポート３３側からの作動油によりボール体４８が押しの
けてられ、両ポート３３，３４間が開放し、管路５の作
動油が主管路８に逃がされる。このように、管路５から
管路８に作動油を速やかに逃がすことにより、管路５内
の圧力の立ち上がりを防止し、第２波としての再反転を
抑制する。

【００６９】図６において、（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）がＰ_SLより
も大きくなった場合には、下側の第１弁１２Ａは、スプ
リング２５を圧縮して、作動待機状態になる。

【００７０】なお、傾斜地で使用する場合などにおいて
は、作業中の油圧の変化により、低圧で弁１２Ｂ又は１
２Ｂが開いてしまう場合があるが、その場合、ボール体
４８の逆止機構により、作動油圧の流れは阻止され、両
管路５，８間を無意味に作動油が行き来することを阻止
でき、油圧制御装置としての機能を維持することができ
る。

【００７１】

【別の実施例】

（１）図７は、油圧アクチュエータとして、往復動型油
圧シリンダ１０４を備えた例であり、また、リリーフ弁
９Ａ，９Ｂは、管路５，８間にクロス型に配置してい
る。

【００７２】（２）シート部材２４に設ける逆止機構と
して、図示の実施例では、ボール体４８及び受け弁座２
４ｃを設けた例を示しているが、シート部材２４の内孔
３０内に、ボールを嵌入した構造や、あるいは、シート
部材２４内に逆止弁を内蔵してもよい。

【００７３】（３）実施例には、作動液として、油圧を
利用したものを記載しているが、他の液体による液圧制
御装置に適用できることはいうまでもない。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明による
と、 （１）高圧側第１セット圧力値と低圧側第２セット圧力
値のいずれにおいても、急速圧力低下時に、プランジャ
とシート部材を離反させ、かつ、低圧側第２セット圧力
値で動作した時には、逆止機構により、上記圧力低減に
続く逆向きの圧力発生時に、液圧を逃がすようにしてい
るので、液圧アクチュエータ停止時に発生する第１波の
反転現象ばかりでなく、それに続く逆向きの第２波とし
ての再反転をも抑制でき、揺戻り現象を従来よりも一層
効果的に抑制できる。

【００７５】（２）いわゆる「チョイ旋回」などのよう
に、軽く少しだけアクチュエータを作動させて、停止す
る場合でも、低圧の第２セット圧力値で、プランジャ及
びシート部材を離反させ、かつ逆止機構で作動液の流れ
を一時阻止しておき、そして、その次に発生する第２波
の再反転を、迅速に効果的に防止することができる。

【００７６】（３）低圧のセット圧力値を設定していな
がらも、ボール体４８の逆止機構を備えているので、傾
斜地で使用する場合などにおいては、作業中の油圧の変
化により、低圧で弁１２Ｂ又は１２Ｂが作動するが、ボ
ール体４８の逆止機構により、作動油圧の流れを阻止す
るので、管路間を無意味に作動油が行き来することを、
阻止でき、油圧制御装置としての機能を維持することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願発明を適用した油圧制御装置の全体回路
図である。

【図２】 揺戻り防止弁の縦断面拡大図である。

【図３】 図２の次の作動段階を示す揺戻り防止弁の縦
断面図である。

【図４】 図３の次の作動段階を示す揺戻り防止弁の縦
断面図である。

【図５】 図４の次の作動段階を示す揺戻り防止弁の縦
断面図である。

【図６】 図５の次の作動段階を示す揺戻り防止弁の縦
断面図である。

【図７】 別の実施例の全体回路図である。

【図８】 従来の基本的な制御回路図である。

【図９】 図８の回路における液圧などと時間との関係
を示すグラフである。

【図１０】 揺戻り防止弁を備えた油圧制御装置の従来
例の回路図である。

【図１１】 図１０の揺戻り防止弁の縦断面拡大図であ
る。

【符号の説明】

１ 方向制御弁 ３ 油圧ポンプ ４ 油圧モータ（液圧アクチュエータ） ５，８ 管路 ９Ａ，９Ｂ リリーフ弁 １２Ａ，１２Ｂ 揺戻り防止弁 １４ ケーシング ２２ プランジャ ２３ ピストン ２４ シート部材 ２４ｃ ボール受け座 ２５，２６ スプリング ２８ 小孔 ３０ 内孔 ３１ シート面 ３３ １次ポート ３４ ２次ポート ３６ａ 圧力室 ３８ オリフィス孔 ３９ 切り溝 ４８ ボール体（逆止機構）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液圧アクチュエータの１対の液出入口
   を、１対の管路及び方向制御弁を介して液圧供給源に接
   続し、各管路には、それぞれリリーフ弁を接続すると共
   に管路間に１対の揺れ戻り防止弁を互いに逆向きに接続
   している液圧制御装置において、 揺戻り防止弁は、１次，２次ポートを有するケーシング
   と、一端開口状で内径ｄ₁ のシリンダ孔を有するプラン
   ジャと、該プランジャと同一軸芯配置のシート部材と、
   シリンダ孔に一端突出状に摺動自在に嵌合するピストン
   と、プランジャを反シート部材側に付勢する第１スプリ
   ングと、シート部材をプランジャ側へ付勢する第２スプ
   リングとを備え、ケーシングは、プランジャ収納孔とシ
   ート部材収納孔を有すると共に、そられの中間部にそれ
   ぞれランド部を介して弁室を有し、各ランド部にプラン
   ジャの小径部とシート部材をそれぞれ摺動自在に嵌合す
   ると共に、弁室内で、直径ｄ₂ のシート部材の一端シー
   ト面とプランジャの小径部端面を密接離反可能に対向さ
   せ、プランジャには、シリンダ孔からシート部材側の端
   面に至る小孔を形成し、シート部材には、一端が１次ポ
   ートに開口すると共に他端に至る内孔を形成し、シート
   部材収納孔内には、オリフィス孔を有するダンピング用
   圧力室を形成し、プランジャ収納孔の全体を２次ポート
   に連通し、１次ポート側が高圧の時に第１スプリングの
   初期荷重に釣り合う力を生じさせる第１セット圧力値Ｐ
   _SHをリリーフセット圧力値Ｐ_S の７０〜８５％とし、２
   次ポート側が高圧の時に第１スプリングの初期荷重に釣
   り合う力を生じさせる第２セット圧力値Ｐ_SLをリリーフ
   セット圧力値Ｐ_S の１０〜２５％として、上記内径ｄ₁
   と直径ｄ₂ の値を、それらの間の関係が（ｄ₁ ²−ｄ₂ ²）
   ・Ｐ_SH＝ｄ₂ ²・Ｐ_SLとなるように設定し、シート部材の
   内孔には、２次ポート側の圧力が１次ポート側より高い
   時に内孔を閉じる逆止機構を設けていることを特徴とす
   る揺戻り防止弁を有する液圧制御装置。