JPH10205648A - 遮断弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】油路を遮断した際大きな衝撃が発生する。 【解決手段】弁本体20に圧油供給源側に接続する第２流
路21ａと、作業機側に接続する第１流路20ａを設け、か
つこれら流路20ａ，21ａの間に、付勢手段により開弁方
向に付勢され、両流路20ａ，21ａの圧力差によって閉弁
方向へ動作される弁体22を設け、この弁体22のテーパシ
ート部22ｂ前方に、第１流路側20ａより第２流路21ａ側
へ流出する圧油を絞ることにより作業機の運動エネルギ
ーを吸収する小径部22ａを形成すると共に、上記弁体22
の移動方向後方に内側通路21ｇの圧油をオリフィス26を
介して導入するダンパ室24ａを設け、弁体の移動方向前
方に内側通路22ｈの圧油をオリフィス27，27を介して導
入するダンパ室20ｃを設けたもので、弁体22が閉鎖され
る前に小径部22ａにより圧油を絞ることにより、作業機
の運動エネルギーを吸収するため、衝撃を発生すること
なく、作業機を停止させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はパワショベルのよ
うな建設機械の油圧回路に使用する遮断弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来パワショベルのような建設機械には
油圧で動作する作業機が装着されており、この作業機の
油圧回路としては、例えば図１に示すようなものが使用
されている。すなわちブームａを駆動するブームシリン
ダｂと、ブームａの先端に枢着されたアームｃを駆動す
るアームシリンダｄへブーム操作弁ｅ及びアーム操作弁
ｆを介して油圧ポンプｇの吐出油を供給しており、油圧
配管の一部に、ブームａ及びアームｃの動作を許容する
ためフレキシブルホースｈが使用されている。

【０００３】このため作業中何等かの原因でフレキシブ
ルホースｈが破損すると、ブームシリンダｂやアームシ
リンダｄへ供給されていた圧油が噴出して、ブームａや
アームｃが急激に落下する危険がある。

【０００４】かかる不具合を防止するため、従来ではブ
ームシリンダｂやアームシリンダｄとフレキシブルホー
スｈの間に図２に示すような遮断弁ｉを介在させて、フ
レキシブルホースｈが破損した場合、この遮断弁ｉを遮
断することにより、ブームａやアームｃが急激に落下す
るのを防止している。

【０００５】しかし遮断弁ｉを設けた従来の油圧回路で
は、次のような不具合がある。作業機を使用して作業を
行っている最中に、何等かの理由でフレキシブルホース
ｈが破損して、この破損部分より圧油が噴出すると、ブ
ームａまたはアームｃは圧油による支持を失って自重に
より落下しようとするが、フレキシブルホースｈから先
の回路抵抗がなくなるため遮断弁を通過する圧油の流量
が急激に増加し、ばねｋの作用によって開放されていた
遮断弁ｉの弁体ｊは、弁体ｊの前後の差圧が増大するた
め遮断方向の力の作用を受けて瞬時に遮断するので、ブ
ームａやアームｃはその位置に停止させられ、落下が防
止される。

【０００６】しかし従来の遮断弁では、遮断弁ｉの弁体
ｊにより回路が急激に遮断されるため、ブームａやアー
ムｃが停止作用を受ける直前まで持っていた運動エネル
ギーによりブームａやアームｃが上方へ跳ね上げられる
ような挙動をする。その結果遮断弁ｉの弁体ｊに作業機
側の圧力が作用しなくなって、ばねｋの作用により遮断
弁ｉの弁体ｊが開放し、ブームａやアームｃは再び落下
を開始する。 そしてブームａやアームｃは、上下に揺
動を繰り返しながら地上まで落下してしまい、危険を回
避できない不具合がある。

【０００７】かかる不具合を改善するため、実用新案登
録第３００６５６９号公報で図３に示すような遮断弁が
提案されている。上記公報の遮断弁は、図３に示すよう
に筒本体11に軸線に直交しホースに通じる第１通路11ｃ
とブームシリンダに通じる第２通路11ｄを設け、筒本体
11中には、小径孔部11ａに嵌合し内側流路13ｄを有する
杆部13ａと大径孔部11ｂ内にある頭部13ｂ及び両側の間
のシート部13ｃからなる弁体13を配設し、弁体13には第
１通路11ｃに通じる第１通孔13ｅと第２通路11ｄに通じ
る第２通孔13ｆを設け、内側流路13ｄ内には第２通孔13
ｆに近接して第１オリフィスＯ₁ を設けると共に一端に
第３オリフィスＯ₃ を設け、かつ頭部13ｂの周面と大径
孔部11ｂとの間に第２オリフィスＯ₂ を形成し、ホース
が破断したとき、これらのオリフィスにより弁体13の動
きを抑制してブームの落下動作を緩和させながら流路を
確実に遮断するように構成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記公報の遮断
弁のように、ダンパまたは弁体13のオーバラップ部分に
より遮断後の再開弁を規制するようにしたものでは、ブ
ームやアームが反発力を受けて跳ね上げられても遮断弁
は再び開くことがないため、ブームやアームの落下は防
止できるが、ブームやアームの持つ運動量により建設機
械全体が揺動を繰り返すようになり、その結果オペレー
タが強い衝撃や振動を受けて、著しく不快感を感じた
り、早期に疲労するなどの不具合がある。

【０００９】この発明はかかる不具合を解消するために
なされたもので、遮断時の衝撃を緩やかに減衰させるこ
とにより、建設機械全体が揺動するのを防止した建設機
械の遮断弁を簡単な構成で安価に提供することを目的と
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
この発明は、弁本体に圧油供給源側に接続する第２流路
と、作業機側に接続する第１流路を設け、かつこれら流
路の間に、付勢手段により開弁方向に付勢され、両流路
の圧力差により閉弁方向へ動作される弁体を設け、この
弁体のテーパシート部前方に第１流路側より第２流路側
へ流出する圧油を絞ることにより運動エネルギーを吸収
する小径部を形成すると共に、上記弁体の移動方向後方
に内側通路の圧油をオリフィスを介して導入するダンパ
室を設け、若しくは上記弁体の移動方向前方に内側通路
の圧油をオリフィスを介して導入するダンパ室を設けた
ものである。

【００１１】上記構成により、この発明になる遮断弁を
使用した油圧装置は次のように作用する。フレキシブル
ホース等が破損すると、作業機操作弁側（圧油供給源
側）の流体抵抗が小さくなって遮断弁を通過する流量が
増加し、弁体前後の圧力損失による差圧が増大するため
弁体は閉弁方向へ移動させられる。この弁体移動過程に
おいて、第１流路から第２流路へ流出する圧油が小径部
により絞られ、これによって作業機の運動エネルギーが
吸収された後、弁体が閉鎖されるため、作業機等を衝撃
なくその位置に停止させることができる。

【００１２】また弁体の前方又は後方に設けられたダン
パ室へオリフィスを介して圧油を流入させることによ
り、弁体の移動速度を遅くすることができるため、制動
時間が長くなって、十分な制動効果が得られるようにな
る。さらに万一作業機などの停止の際揺れ戻しが発生し
て、第１流路側の圧力が一時的に減少しても、ダンパ室
内の圧油により弁体が開放するのを阻止することができ
るため、作業機などが揺動しながら地上まで落下するの
を防止することもできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図４ない
し図７に示す図面を参照して詳述する。図４は遮断弁の
断面図を示すもので、一端側に第１流路20ａを有し、他
端側が開口された弁本体20と、この弁本体20の開口部に
液密に螺着され、かつ第２流路21ａを有する端板21より
構成されている。

【００１４】上記弁本体20内には、上記第２流路21ａに
連通する第２通路21ｂの弁座21ｃ内に一端側が摺動自在
に嵌挿された弁体22が収容されている。上記弁体22の一
端側には、第２通路21ｂの内径よりやや小径な小径部22
ａと、この小径部22ａの後方に第２通路21ｂの弁座21ｃ
を閉鎖するテーパシート部22ｂが形成され、小径部22ａ
には、弁体22の端部を切欠することにより形成された流
量検出オリフィス22ｄの半月部が達していると共に、弁
体22のほぼ中間部にはばね座22ｅが形成されていて、こ
のばね座22ｅと上記端板21内のばね座21ｈの間に介在さ
れた圧縮ぱね23により弁体22全体が第１流路20ａ側へ付
勢されている。

【００１５】上記弁体22の他端側には、ダンパピストン
22ｆが形成されていて、このダンパピストン22ｆは、上
記端板21より弁本体20内に突出されたシリンダ部21ｅ内
に摺動自在に嵌合されており、シリンダ部21ｅの第１流
路20ａ側端部には、プラグ24が螺着されている。上記プ
ラグ24の中心部には、調整ねじ25が螺挿されていて、こ
の調整ねじ25の一端側に形成された球形の端部25ａは、
上記弁体22のプラグ24側端面に当接されており、調整ね
じ25の他端側には、調整ねじ25を調整位置に固定するロ
ックナット25ｂが螺挿されている。

【００１６】上記シリンダ部21ｅの外周側には、第１流
路20ａに連通する外側通路20ｂが形成されていて、この
外側通路20ｂはシリンダ部21ｅに開口された通孔21ｆに
よりシリンダ部21ｅ内の内側通路21ｇに連通されてい
る。また上記ダンパピストン22ｆの内部には、ダンパピ
ストン22ｆとプラグ24の間に形成されたダンパ室24ａと
上記内側通路21ｇを連通する絞り通路26ａが形成されて
いて、この絞り通路26ａの途中にオリフィス26が螺着さ
れている。

【００１７】次に上記構成された遮断弁の作用を説明す
ると、上記遮断弁は従来と同様に例えば建設機械のブー
ムシリンダやアームシリンダと、フレキシブルホースの
間に介在して、作業機操作弁側から作業機側へ圧油が供
給されるときは、圧油は第２流路21ａから流量検出オリ
フィス22ｄを経て内側通路21ｇに流入し、通孔21ｆから
外側通路20ｂおよび第１流路20ａを経て作業機側へ流出
する。また、この逆に作業機側から作業機操作弁側へ圧
油が排出されるときは、圧油は第１流路20ａから外側通
路20ｂおよび通孔21ｆを経て内側通路21ｇに流入し、流
量検出オリフィス２２ｄから第２流路21ａを経て作業機
操作弁側へ流出する。

【００１８】油圧回路に支障がない通常の場合は、遮断
弁を通過する圧油の流量は所定の範囲内であり、弁体22
前後の圧力損失による差圧は小さく、弁体22は圧縮ばね
23によって開弁状態に保持されている。

【００１９】何等かの理由でフレキシブルホース等が破
断すると、ホース側（作業機操作弁側）の流体抵抗が小
さくなるため遮断弁を通過してホース側へ流出する流量
が増加し、弁体22前後の圧力損失による差圧が増大する
ので、弁体22に作用する閉弁方向の力が圧縮ばね23によ
る力に打ち勝って、弁体22は閉弁方向に移動し、小径部
22ａが第２通路21ｂに達して、内側通路21ｇから第２流
路21ａへ流出する圧油が小径部22ａによって絞られる。

【００２０】圧油が小径部22ａによって絞られると、流
出する流量が減少し、作業機の持つ運動エネルギー（落
下エネルギー）を吸収しつつ、作業機の落下速度を減速
させる。その後、弁体22はさらに閉弁方向に移動し、テ
ーパシート部22ｂが弁座21ｃに当接して流路は完全に閉
鎖され、作業機を停止させる。

【００２１】この小径部22ａの開口面積は作業機の落下
を減速するのに十分な大きさで、かつ作業機を停止させ
ることのない大きさとなっており、通常流通時の３〜30
％の面積が適当である。なおこの開口面積の形状は、弁
体22の移動ストロークに対して一定でも、漸減または増
加するような形状であってもよい。

【００２２】一方弁体22が移動する際ダンパ室24ａに
は、内側通路21ｇの圧油をオリフィス26を介して流入さ
せている。

【００２３】これによってダンパ室24ａへは、徐々に圧
油が流入されるため、弁体22の左方への移動速度が遅く
なり、この間に小径部22ａにより作業機の落下エネルギ
ーのほとんどが吸収されるため、衝撃や、振動を発生す
ることなく作業機の落下を停止させることができる。

【００２４】また、作業機は慣性力に応じた制動をかけ
て停止する必要があるので、作業機の慣性力が大きい場
合は、停止時に衝撃によって作業機が跳ね上がり、第１
流路20ａ側の圧力が減少し、圧縮ばね23が弁体22を開放
しようとする場合がある。しかし、弁体22の後方には作
動油の充満されたダンパ室24ａがあって弁体22の開放を
阻止するため、弁体22が繰り返し開放することによって
発生する作業機等の揺動を阻止することができる。

【００２５】なお上記実施の形態では、弁体22の一端側
に形成した流量検出オリフィス22ａの半月部が小径部22
ａに達するようにしたが、図５に示すように弁体22の一
端を截頭円錐状に形成して、この頭部を流量検出オリフ
ィス22ｄとしてもよい。

【００２６】一方図６は遮断弁の別の実施形態を示すも
ので、次にこれを説明する。なお上記実施の形態と同一
機能部分は同一符号を付してその説明は省略する。図６
に示す遮断弁では弁本体20内に収容された弁体22の移動
方向と直交する方向に第１流路20ａと第２流路21ａが設
けられており、油圧ポンプより圧送された圧油は、第２
流路21ａより弁体22に開口された通孔22ｇを経て内側通
路22ｈに達し、さらに通孔22ｉより第１流路20ａを経て
シリンダ側へ排出される。このとき第１流路20ａと第２
流路21ａの圧力はほぼ同じとなるため、弁体22は圧縮ば
ね23, 23ａの作用で開放状態に維持される。

【００２７】何等かの原因でフレキシブルホース等が破
断すると、上述したようにホース側（作業機操作弁側）
の流体抵抗が小さくなるため遮断弁を通過してホース側
へ流出する流量が増加し、弁体22前後の圧力損失による
差圧が増大するので、弁体22に作用する閉弁方向の力が
圧縮ばね23による力に打ち勝って、弁体22は閉弁方向に
移動し、小径部22ａが第２通路21ｂに達して、第１流路
20ａから内側通路22ｈへ流出する圧油が小径部22ａによ
って絞られる。これによって第１流路20ａから第２流路
21ａへ流出する圧油は小径部22ａにより絞られるため、
作業機のもつ運動エネルギーが吸収されて、衝撃なく停
止し作業機の落下が防止される。

【００２８】同時に内側通路22ｈ内の圧油は、オリフィ
ス26により絞られながらダンパ室24ａへ流入し、これに
よって弁体22の移動速度が遅くなるため、この間に弁体
22の小径部22ａにより作業機の落下エネルギーはほとん
ど吸収された後、弁体22のテーパシート部22ｂが弁座21
ｃに当接することにより、第１流路20ａと第２流路21ａ
の間が完全に遮断されて、作業機はその位置に停止され
る。

【００２９】また上述したように作業機の慣性が大き
く、作業機を停止させた際に、上方へ跳ね上って、一時
的に第１流路20ａ側の圧力が低下しても、ダンパ室24ａ
内に充満された圧油が弁体22の開放を阻止するので、作
業機の揺り戻しにより弁体22が開放するのを防止するこ
とができる。

【００３０】ダンパ室24ａは弁体22の移動方向後方に設
けたものであるが、図６，図７のように弁体22の移動方
向前方にダンパ室20ｃを設けることもできる。この場合
内側通路22ｈの圧油をオリフィス27，27を介してダンパ
室20ｃに導入されるもので、ダンパ室24ａと同様に弁体
の移動速度を遅くすることができて十分な制動効果が得
られると共に、作業機などの停止の際の揺れ戻しに対し
ても作業機などが揺動しながら地上まで落下するのを阻
止できる。

【００３１】なお上記実施の形態は何れもパワショベル
のような建設機械の油圧回路に使用した場合であるが、
遮断弁の必要な各種の油圧回路にも使用できることは勿
論である。

【００３２】

【発明の効果】この発明は以上詳述したように、フレキ
シブルホースの破損などにより遮断弁を通過する流量が
増加し、弁体前後の圧力損失が増大することにより差圧
が増大すると、弁体が閉弁方向に移動して、弁体に設け
た小径部により第１流路より第２流路へ流出する圧油を
絞ることにより、作業機の運動エネルギーを吸収するよ
うにしたことから、遮断弁が閉鎖する際の衝撃を大幅に
緩和することができる。これによって作業機が落下する
のを防止することができると共に、作業機が停止する際
オペレータが強い衝撃を受けることがないため、オペレ
ータが不快感を感じたり、早期に疲労することもない。

【００３３】また作業機が停止する際揺れ戻しが発生し
ても、ダンパ室内の圧油により弁体が開放されるのを阻
止するため、作業機が上下に揺動しながら地上まで落下
する等の不具合も解消することができる。さらに運動エ
ネルギーの吸収を弁体に設けた小径部の絞り作用により
行うようにしたことから、別にブレーキ弁などを使用す
る必要がなく、これによって複数の弁を組み合わせて使
用する際に必要なマニホールドなどが不要となるため、
油圧配管が簡素化できると共に、遮断弁自体の構造も簡
単なため、安価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の建設機械に使用されている油圧回路の回
路図である。

【図２】従来の遮断弁の説明図である。

【図３】従来の遮断弁の一例の断面図である。

【図４】この発明の実施の形態になる遮断弁の断面図で
ある。

【図５】この発明の他の実施の形態になる遮断弁の断面
図である。

【図６】この発明の他の実施の形態になる遮断弁の断面
図である。

【図７】この発明の他の実施形態になる弁体の移動方向
前方に設けたダンパ室を有する遮断弁の断面図である。

【符号の説明】

20 弁本体 20ａ 第１流路 20ｃ ダンパ室 21ａ 第２流路 21ｇ 内側通路 22 弁体 22ａ 小径部 22ｂ テーパシート部 22ｈ 内側通路 23 圧縮ばね（付勢手段） 24ａ ダンパ室 26 オリフィス 27 オリフィス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁本体(20)に圧油供給源側に接続する第
   ２流路(21a) と、作業機側に接続する第１流路(20a) を
   設け、かつこれら流路(20a),(21a) の間に、付勢手段に
   より開弁方向に付勢され、両流路(20a),(21a) の圧力差
   により閉弁方向へ動作される弁体(22)を設け、この弁体
   (22)のテーパシート部(22b) 前方に、第１流路(20a) 側
   より第２流路(21a) 側へ流出する圧油を絞ることにより
   作業機の運動エネルギーを吸収する小径部(22a) を形成
   すると共に、上記弁体(22)の移動方向後方に、内側通路
   (21g) の圧油をオリフィス(26)を介して導入するダンパ
   室(24a) を設けたことを特徴とする遮断弁。
2. 【請求項２】 弁本体(20)に圧油供給源側に接続する第
   ２流路(21a) と、作業機側に接続する第１流路(20a) を
   設け、かつこれら流路(20a),(21a) の間に、付勢手段に
   より開弁方向に付勢され、両流路(20a),(21a) の圧力差
   により閉弁方向へ動作される弁体(22)を設け、この弁体
   (22)のテーパシート部(22b) 前方に、第１流路(20a) 側
   より第２流路(21a) 側へ流出する圧油を絞ることにより
   作業機の運動エネルギーを吸収する小径部(22a) を形成
   すると共に、上記弁体(22)の移動方向前方に、内側通路
   (22h) の圧油をオリフィス(27),(27) を介して導入する
   ダンパ室(20c) を設けたことを特徴とする遮断弁。
3. 【請求項３】 第１流路(20a) と第２流路(21a) を弁体
   (22)の移動方向と同軸で、かつ弁体(22)を挟んで対向す
   る位置に設けてなる請求項１または請求項２記載の遮断
   弁。
4. 【請求項４】 第１流路(20a) と第２流路(21a) を弁体
   (22)の移動方向に対して直交する方向に設けてなる請求
   項１または請求項２記載の遮断弁。