JPS5834277A - カウンタバランス弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、建設機械等に組込まれる圧力流体回路のア
クチュエータと方向切換弁との間に介設するカウンタバ
ランス弁に関する。

従来この種カウンタバランス弁には、方向切換弁が接続
される夫々の給排孔と開閉制御用スズ−ル両側のパイロ
ット室とをつなぐ夫々の通路の途中に固定絞りを設けて
成るタンピング機構が採用されているが、ハンチングを
防止するため固定絞り全小さくすると、スプールに働く
作動力に応じたスプール作動速度が得られず、スプール
の応答遅れにより流体回路内にサージ圧やキャビテーシ
ョンが発生した。

このようなスプール応答遅れを防止するために、最近、
スプールのストローク位置に対応してダンパ絞りを２段
階に変えられるように改良したもの、或は固定絞りを備
えた低圧リリーフ弁を通路途中に設けてパイロット室の
流体圧力が一定値以上となるとダンピング効果をなくす
るよ２に改良したもの等かみうけられるが、前者の場合
に社δメデルが夫々の段階に対応したストローク範囲に
ある間は常にダンパ絞りを一定するため、スプールに働
く作動力に忠実に対応したスプール作動速度が得がたく
、また後者の場合も、一定の設定圧力のリリーフ弁を用
いる関係上、やはりスプールに働く作動力に忠実に対応
したスプール作動速度が得かたいと云う不満足な点をな
お含んでいる。

この発明は、カウンタバランス弁のパイロット室と給排
孔との間にパイロット室と給排孔内の流体圧力の差によ
って作動し、パイロット室と給排孔との間の絞り量を変
化させる差動弁を設け、とノ差動弁によってカウンタバ
ランス弁のスプールの作動速度を制御し、圧力流体回路
のサージ圧。

キャビテーションの発生を防止すること全目的とするも
のである。

以下、この発明による実施例を示す第１図、第２図につ
いて述べる。

第１図は、この発明の一実施例のカウンタバランス弁が
組込まれる圧力流体回路図であって、ｌけ１カウンタバ
ランス弁の本体、２はスプール、３．４は差動弁、５け
アクチュエータ、６は方向切換弁である。

このカウンタバランス弁は、圧力流体回路のアクチュエ
ータ５と方向切換弁６との間に介設されるもので、その
本体ｌは、アクチュエータ５が接続される一対の給排孔
７，８　（以下アクチュエータ用給排孔というンと、方
向切換弁６が接続される一対の給排孔９．１０（以下切
換弁用給排孔という）を備えており、これらアクチュエ
ータ用給排孔７．８６切換弁用４給排孔９．１０はいず
れもスプール２が嵌納された内孔１１に連通している。

この内孔１１の両端Ｓは、その子し径を少々大きくする
と共に、開口端全蓋部材１４．１５で夫々密閉して、パ
イロット室１２．１３に構成してあり、このパイロット
室１２．１３の内部には、スプール２を両側から押圧す
るばね１６．１７を夫々張設しである。

スプール２は、切換弁用給排孔９，１０の夫々に対応す
る部分を小径部４８．４９となすと共に、中央の中央部
を挾んで両側に一対のスプール内孔１８．１９’ｊｉ設
けである０これらスプール内孔１８．１９は、小径部４
．８．４９の通孔２０．２０．２１・２１ｇ介して切換
弁用給排孔９．ｌＯに夫々連通させると共に、別の通孔
２２．２２，２３゜２３を介してアクチュエータ用給排
孔７，８にも連通させである０更に、これらスプール内
孔１８゜１９には、夫々切換弁用給排孔９．ｌＯＯ方か
らアクチュエータ用給排孔７，８の方向に向って圧力流
体を流す逆止弁２４，２５ｔ−設けである。そしてこの
スプール２は、後述するように、方向切換弁６が中立位
置にあるとき、両端のばね１６゜１７の釣合により、第
１図に示す中立位置を維持してアクチュエータ５と方向
切換弁６の間全遮断し、一方、方向切換弁６を左右のい
ずれかの位置に切換えると、このスプール２が左右いず
れかに摺動してアクチュエータ５と方向切換弁６の間を
連通させるように作動する。

差動弁３．４は、各パイロット室１２　、　’ｌ　３と
各切換弁用給排孔９．１０との間に介設しである０これ
ら差動弁３，４は、通路２６．２７及び通孔５２．５３
’ｉ介して各パイロット室１２．１３及び切換弁用給排
孔９．ＩＯＫ連通する内孔２８゜２９と、この内孔２８
．２９に摺動自在に嵌納した弁体３０．３１を有してお
り、内孔２８，２９の両端部を夫々弁体作動室３２．３
３及び３４゜３５となして、これら作動室の内部に弁体
押圧用のばね３６，３７，３８．３９を張投しである。

そして、これら差動弁の一方の弁体作動室３２゜３４は
、夫々通路２６．２７からの分岐通路５０．５１と連通
させである。

弁体３０，３１は、切換弁用給排孔９，１０側に位置す
る弁体作動室３３．３４に開口連通ずる内部通路４０．
４１’ｉ設けてあり、その周壁には、第１絞り孔４２．
４３．第２絞り孔４６ａ、　４６ｂ。

４７ａ、４７ｂ及び通孔４４．４５を穿設しである。

この第１絞り孔４２．４３は、通＄２６．２７ｉ介して
常時パイロット室１２．１３に接続するが第２絞り孔４
６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７ｂは弁体３０゜３１が弁体
作動室３３．３５の方向へ移動すると前記第１絞り孔４
２．４３と共にパイロット室１２．１３へ接続する０通
孔４４．４５は、弁体３０・３１が弁体作動室３２．３
４の方向へ移動すると第１絞り孔４２．４３と共にパイ
ロット室１２．１３に接続する。これらの差動弁３，４
の弁体３０．３１には、後述するようにパイロット室１
２．１３と切換弁用給排孔９，１０との流体流体圧力の
双方が対向して作用し、この双方の流体圧力の差による
弁体３０，３１への押圧力かばね３６．３８．３７．３
９の弾発力による押圧力を超えた値になると移動する。

なお、この実施例では、ばね３６．３８に前記流体圧力
の差がほとんどなくなったとき弁体３０．３１？：第１
図の中立位置へ復帰させる程度の極めて弱い弾発力を有
するものにしである。従って弁体３０，３１は、切換弁
用給排孔９，１０に流体圧力が作用し始めるとほぼ同時
に弁体作動室３２．３４方向へ移動する０そして、パイ
ロット室１２．１３内の流体圧力が切換弁用給排孔９，
１０内の流体圧力より嵩〈なり、この双方の流体圧力の
差による押圧力かばね３７．３９の押圧力を超えると、
パイロット室１２．１３と切換弁用給排孔９，１０とけ
、第１絞り孔４２と第２絞り孔４６　ａ　＋　４６　ｂ
　ｓ第１絞り孔４３と第２絞り孔４７ａ、４７ｂの夫々
によって接続する。

なお、この実施例では、第１絞り孔４２．４３の絞り量
及び第２絞り孔４６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７ｂの絞り
量を同一にし、パイロット室１２．１３と切換弁用給排
孔９，１０との間を第１、絞り孔４２゜４３と第２絞り
孔４６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７ｂとで同時に接続する
ことにより、その絞りｌ’を第１絞り孔４２．４３と第
２絞り孔４６　ａ　＋　４６　ｂ　。

４７ａ、４７ｂとの加算値にする構成にした。しかし、
特に、この構成に限定されるものでなく、例えば、第２
絞り孔４６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７ｂの絞り量を第１
絞り孔４２．４３と湘違“させてもよいＯ なお、第１図中６０．６１は、アクチュエータを停止さ
せるブレーキ力を制御する圧力制御弁である。

以上のような構成のカウンタバランス弁の作動を説明す
ると、方向切換弁６が中立位置にあるときは、スプール
２が両端のばね１６，１７の釣合によって第１図のよう
に中立位置に静止し、−切換弁用給排孔９．ｌＯとアク
チュエータ月給Ｓ＃＃、孔’７　ｅｊ、８と１ｋａ断し
ている。従ってアクチュエータ５は停止している。

今、この停止状態から、方向切、換弁６を左側の位置６
ａに切換え、ポンプＰより圧力流体を図中右側の切換弁
用給排孔９に供給すると、この圧力流体は通孔２０．２
０’ｉ通って第１図中右側のスプール内孔１８に入り、
逆止弁２４を押開いて通孔２２，２２より図中右側のア
クチュエータ用給排孔７全通ってアクチュエータ５の方
へ流れる。

同時に、この圧力流体の一部は、差動弁３の弁体３０内
部通路４０、第１絞り４２、通路２６を介してパイロッ
ト室１２に流入し始める。このとき、スプール２は、第
１図の中立位置のため、アクチュエータ５の排出側がス
プール２、逆止弁２５で閉鎖されているのでモータ５が
停止した壕まである。一方切換弁用給排孔９内の圧力流
体は、弁体３０、第１絞り４２、通路２６全介してパイ
ロット室１２に流入しようとするため、弁体３０に作用
する弁体作動室３３内の流体圧力が弁体作動室３２内の
流体圧力よりも早く昇圧し弁体３０は、弁体作動室３２
内のばね３６の張力に抗して右方向に通孔４４が通路２
６に接続する位置に移動する。このようにして、切換弁
用給排孔９とパイロット室１２とが、弁体３０の通路４
４と第１絞り４２とにより大きな接続量となると、パイ
ロット室１２へは、切換弁用給排孔９内の圧力流体が大
量に流入可能となる。

パイロット室１２内に、前述したように大量の圧力流体
が流入し始めると、スプール２は、パイロット室１３内
のばね１７の弾発力による押圧力に抗して移動し始める
が、このパイロット室１３内の流体圧力も、パイロット
室１２内の流体圧力に応じて上昇する０この流体圧力は
、通路２７、差動弁４の弁体３１の第１絞り孔４３、内
部通路４１、弁体作動室３５、通孔５３を介して、切換
弁給排孔１０に作用すると共に通路２７、分岐通路５１
を介して弁体作動室３４に作用する０従って、弁体３１
に作用する弁体作動室３４側の流体圧力による押圧力は
第１絞り４３の絞り量に応じた値となる０このため、弁
体３１は、第１図の中立位置から第１絞り孔４３、第２
絞り孔４７ａ。

４７ｂが共に通路２７に接続する位置までばね３９に抗
して移動するので、パイロット室１３内の圧力流体は、
第１絞り孔４３、第２絞り孔４７ａ。

４７ｂの絞り量の加算値に応じた量の流量を切換弁用給
排孔１０へ排出可能となる。従ってスプール２は、この
弁体３１の第１絞り孔４３、第２絞り孔４７ａ、４７ｂ
の絞り量の加算値に応じた移動速度で左方向に移動し始
める。そして、スプール２の小径部４９が、アクチュエ
ータ用給排孔８と切換弁用給排孔ｌＯとを接続すると、
アクチュエータ５の排出側は、方向切換弁６を介してタ
ンクへ接続される。一方切換弁用給排孔９内の流体圧力
は、アクチュエータ５に作用している負荷等により、差
圧弁３の弁体３０を前述の位置を保つ程度の流体圧力に
保たれる。このため、スプール２の移動速度は、初期の
移動速度のままパイロット室１３のばね１７の弾発力に
抗して左方向の終端位置に達する。このようにして、ス
プール２が移動により、アクチュエータ５への圧力流体
の給排回路が形成されアクチュエータ５が矢印入方向へ
駆動する０ この作動状態から、方向切換弁６を再び中立位置に切換
えると、圧力流体の給排が方向切換弁６によって停止し
、スプール２が第１図中左側のばね１７の弾発力で図中
右方向に摺動して図示の中立位置に復帰しようとするが
、この摺動復帰の初期には、ばね１７の弾発力（スプー
ル作動圧）に対応した大きい背圧が右側のパイロット室
１２に生じる。このパイロット室１２内の流体圧力は、
通路２６、分岐通路５０を介して作動弁室３２に作用す
ると共に第１絞り孔４２を介してその一部の圧力流体が
切換弁給排孔９へ流出するが、第１絞り孔４２の抵抗が
大きいので、弁体作動室３２内の流体圧力がパイロット
室１２内の流体圧力とほぼ同圧になり、弁体３０は、こ
の流体圧力によって、左方向に第１絞り孔４２、第２絞
り孔４６ａ。

４６ｂが共に通路２６へ連通ずる位迄移動する。

このため、パイロット室１２内の圧力流体は、第１絞り
孔４２、第２絞り孔４６ａｔ　４６ｂの双方を介して切
換弁給排孔９へ流出する。従って、スプール２は、パイ
ロット室１３内のばね１７の弾発力による押圧力を受け
、第１絞り孔４２、第２絞り孔４６ａ、４６ｂの絞り量
の加算値に応じた速度で右方向へ移動し始めるＯそして
中立位置に近づくにつれて両側のばね１６．１７が釣合
に近づき、スプール作動圧が減少するため、ノでイロッ
ト室１２と切換弁用給排孔９との圧力差は小さくなり、
それによって弁体３０に作用する作動弁室３２内の流体
圧力が減少し、弁体３０が図示の位置へ復帰するので、
パイロット室１２内の圧力流体の切換弁用給排孔９への
排出が第１絞り孔４２のみの制限された値になる。この
ため、スプール２がアクチュエータ用給排孔８と切換弁
用給排孔１０との間を絞る位置に達するとスプール２の
移動速度は、減少し、アクチュエータ用給排孔８と切換
弁用給排孔１０との間をゆっくり（弁体３０の第１絞り
孔４３の絞り量に応じた値Ｏ）閉鎖する。なお、スプー
ル復帰時における切換弁用給排孔１０からパイロット室
１３Ｒ織流体ａｔ給ｄ（ζが虻舞タト室１３の減圧に伴
なって差動弁４の弁体３１が図中左方向に摺動すること
により、弁体３１の通孔４５を経て速やかに行なわれる
ため、スプール２の駿敏な復帰に悪影響を及ぼすない０
以上、方向切換弁６を左側の位置６ａに操作した場合に
ついて述べたが、方向切換弁６を右側の位置に操作する
場合は、アクチュエータ５への圧力流体の給排関係が前
述の場合と逆になり、カウンタバランス弁のスプール２
は、前述と反対の方向に作動する０このとき、差動弁４
が、）でイロット室１３と切換弁用給排孔１０との間で
前述した差動弁３と同様に作動しパイロット室１３内の
流体圧力を制御するので、その詳細な説明は省くＯなお
このときアクチュエータ５は矢印Ｂ方向に駆動する。

次にアクチュエータ５に負荷が作用しその負荷の方向に
駆動する場合について述べる。なおこの場合、差圧弁３
，４のばね３７，３９の弾発力は、パイロット室１２．
１３内の流体圧力がばね１６゜１７の弾発力による値に
達しても差動弁３，４の弁体３０．３１を第１図の位置
に保持する値にするＯ 今アクチュエータ５が矢印Ａ方向に駆動されるように負
荷が作用している状況下において方向切換弁６を左側の
位置６ａに切り換えると、ポンプＰの吐出圧力流体は、
切換弁用給排孔９、スプール２の通孔２０、スプール内
孔１８、逆止弁２４、通孔２２、アクチュエータ用給排
孔７を介してアクチュエータ５へ流入すると共に、通孔
５２、弁体３０の内部通路４０、第１絞り４２、通路２
６を介してパイロット室１２に流入する０このときスプ
ール２は、第１図に示す中立位置にあるのでアクチュエ
ータ５の排出側は閉鎖されたままである。従って、切換
弁用給排孔９内の流体圧力が上昇し、この流体圧力が、
パイロット室１２内へ差動弁３を介して作用する。この
ため、スプール２はパイロット室１３のばね１７の弾発
力による押圧力に抗しさらに、パイロット室１３内の流
体を差動弁４を介して切換弁用給排孔ｌＯへ排出させな
がら左方向へ移動し始める０このとき／ぐイロット室１
３内の流体は、パイロット室１２に作用する圧力流体に
よる押圧力とばね１６の弾発力による押圧力の双方の加
算値が作用するので、差動弁４の弁体３１は、右方向に
移動し、パイロット室１３内の流体を第１絞り４３、第
２絞り４７ａ。

４７　ｂ−ｉ介して切換弁用給排孔１０へ接続する０従
って、スプール２は、差動弁４の弁体３１の第１絞り４
３、第２絞り４７ａ、４７ｂの絞り量の加算値に応じた
速度で移動を始めるＯスプール２の左方向への移−によ
って、アクチュエータ５の排出側が、アクチュエータ用
給排孔８と切換弁用給排孔１０とを接続し始めると、ア
クチュエータ５に作用する負荷により切換弁用給排孔９
内の圧力（パイロット室１２内の流体圧力０）が下降し
、スプール２を左方向へ押圧する押圧力は、ばね１６の
弾発力のみとなる０このため、パイロット室１３内の流
体圧力も、ばね１６の弾発力に応じた値迄下降する０こ
のようにパイロット室１３内の流体圧力の下降により、
差動弁４の弁体３１が、ばね３９の弾発力による押圧力
によって第１図の位置へ復帰させられるので、パイロッ
ト室１３と切換弁用給排孔１０とが、第１絞り４３のみ
の接続となる。従ってスプール２の移動速度は、アクチ
ュエータ用給排孔８と切換弁用給排孔１０とを接続し始
めるとほぼ同時に差動弁４の第１絞り４３の絞り量に応
じた値に制限される。このように、スプール２の左方向
への移動速度を制限することにより、アクチュエータ５
のなめらかな駆動を行なわせる。なお、アクチュエータ
５に矢印Ｂ方向へ駆動されるような負荷が作用している
状況下において、方向切換弁６を右側の位置に切り換え
るとスプール２の右方向への移動速度が、差動弁３の第
１絞り４２、第２絞り４６ａ、’４６ｂにより、前述の
場合と同様にアクチュエータ用給排孔７と切換弁用給排
孔９とを接続する位置に達した時、その移動速度を制限
してアクチュエータ５の駆動をなめらかなものにする。

第２図は、この発明による第２の実施例を示す部分断面
図であって、この実施例のカウンタバランス弁は、前述
の実施例と相違する差動弁３′ヲパ　−イロット室１２
と切換弁用給排孔９との間に介設しである。

この実施例における差動弁３′は、・ぐイロット室１２
及び切換弁用給排孔９に対して通路２６．５２全介して
連通ずる内孔２８′と、この内孔２８′に摺動自在に嵌
納され且つばね５４によってノぐイロット室１２からの
通路２６′の方に常時押圧されている弁体３０′とを備
えたもので、切換弁用給排孔９からの通路５２′が開口
する内孔２８′の大孔径部５７とパイロット室１２との
間には、ノくイノぐス通路５５を設けてやり、このバイ
ノぐス通路５５の途中に、内孔２８′からパイロット室
１２に向って流体が流れるときだけ開く逆止弁５６を設
けである０この差動弁３物弁体３０′は、パイロット室
１２からの通路２６′に連通ずる内部通路４０′ヲ設け
てあり、その先端部を絞って内孔２８′に通じる第１絞
り孔４２′となすと共に、弁体３０Ｇ小径部５８の周壁
に第２絞り孔４６′全形成しである０図示しないが反対
側のパイロット室１３と切換弁用給排孔１０との間にも
同様の差動弁を介設しであるＯこのような差動弁３′全
介設したカウンタノくランス弁にては、パイロット室１
２に背圧が生じ、切換弁用給排孔９との圧力差が大きく
なると、弁体３０’が押下げられて第２絞り孔４６′が
弁体小径部５８を介して内孔２Ｂ′と連通ずるため、パ
イロット室１２の背圧は第１．第２絞り孔４２’、　４
６’を経て速やかに切換、弁用給排孔９に放出され、背
圧が減小すると、弁体３０’がばね５４により押戻され
て第２絞り孔４６′が遮断されるため、背圧は第１絞り
孔４２′のみを経て放出される。かくして前述の実施例
の場合と同様、スプール作動圧によりパイロット室１２
に生じる背圧に対流したダンピング可変調整が行なわれ
る。

以上説明したように、この発ｆ３Ａは、カウンタバラン
ス弁のパイロット室と方向切換弁に接続する給排孔との
間に、前記パイロット室と前記給排孔との流体圧力の差
に応じて、パイロット室と給排孔との接続量を制御する
差動弁を配置し、カウンタバランス弁のスプール２が、
アクチュエータに接続する給排孔と方向切換弁に接続す
る給排孔との間を閉鎖する位置の近くで、前記スプール
の移動速度を減少させ、他の位置では、その移動速度を
早めることにより、アクチュエータへの圧力流体回路を
スムーズに開閉し、圧力流体回路内のサージ圧力、キャ
ビテーションの発生を防止する等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発＃４によるカウンタバランス弁の断面
図を含む回路図。第２図は、第２の実施例の部分断面図
である。 １・・・本体、２・・・スプール、３，３．４・・・差
動弁、５・・アクチュエータ、６・・・方向切換弁、７
．８・・・給排孔（アクチュエータ用給排孔）、９．１
０・給排孔（切換弁用給排孔）、１２．１３山パイロツ
ト室、３０．３０’、　３１・・・弁体、４２．４２’
、４３・・・第１絞り孔、４６　ａ　、４６４４’６ｂ
＋、’４，７．ａ’＋　１ｚｔ−・第２絞り孔。 特許出願人　　日本エヤーブレーキ株式会社同　　　　
株式会社　神戸　製鋼折

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、方向切換弁とアクチュエータとの間に配置してあり
   、方向切換弁に接続するパイロット室と、このパイロッ
   ト室内の流体圧力による押圧力を受は前記アクチュエー
   タと方向切換弁とを接続するスプールとを有し、前記方
   向切換弁上パイロット室との間に、複数の絞り孔を備え
   前記方向切換弁側とパイロット室側との流体圧力の差の
   大きさに応じて前記方向切換弁とパイロット室との接続
   量を前記絞り孔によって制御する弁体を備えた差動弁を
   設けたカウンタバランス弁。