JPS5841365Y2 - 倍力装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、たとえば、建設機械の方向切換弁あるいは
ブレーキ装置の操作力を軽減するために用いる倍力装置
に関するものである。

クレーン車等の大型の建設機械に用いられる大型（大容
量。

）の方向切換弁は、圧力流体の流れ方向と流量を制御す
るスプールを備えており、このスプールは、操作されな
いとき中立位置へ復帰させられるばね（中立位置復帰ば
ね。

）を設けである。

この中立位置復帰ばねは、方向切換弁が大型になるに従
って、スプールの操作時にスプールに作用する外力（流
体の通過時に作用するフローフォース、あるいは摺動抵
抗等。

）に対向するため大きな弾発力を有するものを必要とし
た。

また、方向切換弁のスプールは、アクチュエータへの圧
力流体の供給量を制御するためその操作量を制御する必
要がある。

このため、方向切換弁の操作感覚は、操作量に対応して
操作力が増加するものとなった。

同様にブレーキ装置は、流体圧力を発生するマスクシリ
ンダにブレーキシューをブレーキドラムに押圧するホイ
ールシリンダが配管で接続されるものであり、ブレーキ
力は、マスクシリンダの操作量に対応して得られるもの
であるので、操作感覚は、操作量に対応して操作力が増
加するものであった。

建設機械の操作時にむいて、方向切換弁、マスターシリ
ンダの操作頻度は極めて高いものであるから、操作力の
増加は、操作者の負担を増加させ、誤操作の原因となっ
ていた。

従来、操作力を軽減する装置として、実開昭５０−２０
９９９号あるいは、特公昭４２−７０８４号があった。

この実開昭５０−２０９９９号の装置は、方向切換弁、
マスクシリンダ等（以下、負荷と記す。

）に接続する出力側ロッドと、この出力側ロッドと相対
的移動し得る入力側ロッドとを有し、入力側ロッドが操
作されたとき、出力側ロッドを流体圧力によって入力側
ロッドに追従させるものであった。

従って入力側ロッドに作用する操作力は、出力側ロッド
に接続する負荷に関係なく一定の値にしかならなかった
。

このため、操作量に対応する反力を得ることができず負
荷を直接操作する場合との操作感覚が著しく相違するも
のとなる。

また、特公昭４２−７０８４号の装置は、入力側ロッド
の操作力に対応した出力を出力側ロッドに発生させるも
のであるから入力側ロッドの操作量に対応（〜た位置に
出力側ロッドが位置するか否かが不明である。

従って前述と同様に操作感覚が相違するものとなる。

この考案は、入力側ロッドの操作に追従して作動する出
力側ロッドを備えた倍力装置に釦いて、入力側ロッドに
、出力側ロッドに作用する負荷に応じた流体圧力を作用
させるピストンを設け、入力側ロッドの操作に追従して
出力側ロッドが作動すると共にその作動位置に対応した
反力を生じさせる倍力装置を得るものである。

この考案の構成は、圧力流体源とタンクとが接続する本
体の内孔に第１ピストンを摺動自在に嵌入し、この第１
ピストンに出力側ロッドを連結すると共に入力側ロッド
を摺動自在に嵌入し、この嵌入部分に第１ピストンと入
力側ロッドとが相対的に移動させられたとき切り換わる
切換部を設け、前記第１ピストンの両端に圧力流体源が
接続する第１圧力室と前記切換部を介してタンク又は第
１圧力室に接続される第２圧力室とを設け、前記第１ピ
ストンの第１圧力室側の受圧面積を第２圧力室側の受圧
面積より小さくした倍力装置において前記入力端ロッド
に、第３圧力室を形成する第２ピストンを固定し第４圧
力室を形成する第３ピストンを摺動自在に設け、この第
３圧力室を第１圧力室に接続し第４圧力室を第２圧力室
に接続すると共に第２ピストンと第３ピストンとの間に
ばねを設け、この第３ピストンの受圧面積を第２ピスト
ンの受圧面積より大きくすると共に第３ピストンと第２
ピストンとの受圧面積の比を第１ピストンの第２圧力室
側の受圧面積と第１圧力室側の受圧面積との比とほぼ同
等とし、かつ第３ピストンの受圧面積を第１ピストンの
第１圧力室側の受圧面積より小さくシ、第２ピストンと
第３ピストンとの受圧面を第１ピストンの第１圧力室側
からの受圧面と第２圧力室側からの受圧面とに対向して
配置したものである。

この考案は、入力側ロッドを第１ピストンと相対的に移
動させることで、第２圧力室の圧力が制御され、第１ピ
ストンが出力側ロッドと共に入力側ロッド操作方向と操
作量に一致するように移動する。

このとき、第２圧力室と第１圧力室との圧力差は、出力
側ロイドに接続する負荷に応じた値になる。

そして第２圧力室と第１圧力室との各々の圧力は、第４
圧力室と第３圧力室に作用する。

第３ピストンと第２ピストンとは、第３ピストンの受圧
面積を第２ピストンの受圧面積より大きくすると共にそ
の受圧面積の比を第１ピストンの受圧面積の比とほぼ同
等とし、第３ピストンの受圧面積を第１ピストンの第１
圧力室側の受圧面積より小さくしているから、第１ピス
トンに作用する押圧力より小さくかつその押圧力に比例
した押圧力が入力側ロッドに作用する。

この入力側ロッドに作用する押圧力の方向は、第２ピス
トンと第３ピストンとの受圧面が第１ピストンの第１圧
力室側からの受圧面と第２圧力室側からの受圧面ととに
対向しているから、第１ピストンに作用する押圧力の方
向と反対の方向に作用する。

従って、入力側ロッドには、その操作方向とは逆の方向
で、第１ピストンに作用する押圧力（負荷の大きさ。

）より小さな押圧力が得られるものである。

以下、この考案による倍力装置を実施例に基いて説明す
る。

第１図ａｙｂは第１の実施例である。１は倍力装置で、
その本体２の右端はクレビス３を介して設置機械の機体
の一部に固定されている。

本体２の左端には、同心的に配置された入力側ロッド４
と、出力側ロッド５が突出しており、入力側ロッド４の
左端には結合部材７を介して、操作レバーＬが結合され
る。

また出力側ロッド５の左端は結合部材６を介して、負荷
Ｗに接続される。

倍力装置１の本体２は内孔１０を有し、この内孔１０に
は、出力側ロッド５に固定された第１ピストン１１が摺
動自在に嵌入し、第１圧力室１２、第２圧力室１３を形
成している。

この第１ピストン１１は、第１圧力室１２側の受圧面積
が第２圧力室１３側の受圧面積の１／２になっている。

また上記第１圧力室１２はポート１４を介して常時流体
圧力源Ｐに接続する。

第２圧力室１３は後述する第１ピストン１１の内部通路
２７が、第１ピストン１１と入力側ロッド４との相対的
移動により内部通路２６または２８に切換えられ、第１
圧力室１２またはポート１５を介してタンクＴに接続す
る。

上記第２圧力室１３は、第１ピストン１１と入力側ロッ
ド４が第１図ａに示す位置にあるときは、タンクＴ１第
１圧力室１２のいずれにも接続していない。

すなわち、第１圧力室１２に流体圧力が作用すると、第
２圧力室１３にはその流体圧力の１／２の流体圧力が生
じて図示の状態でつり合う。

出力側ロッド５、第１ピストン１１は、内孔２０，２１
．２２，２３，２４を有しており、との内孔には、入力
側ロッド４が摺動自在に挿入されている。

また第１ピストン１１には、内部通路２６，２７，２８
，２９を設けである。

通路２６は第１圧力室１２、内孔２３，２４に開口して
いる。

通路２７は第２圧力室１３、内孔２４に開口している。

通路２８は内孔２４と環状溝３０に開口している。

通路２９は内孔２２、環状溝３０に開口している。

環状溝３０は第１ピストン１１の外周に設けられていて
、第１ピストン１１の移動にかかわらず常時ポート１５
に連通しているから常時タンクＴに接続している。

入力側ロッド４が内孔２４に嵌入する部分には環状溝３
Ｌ３２，３３が設けてあり、第１図・ａｌの位置におい
て環状溝３１，３２．３３は夫々通路２８゜２７．２６
の開口部分に一致する。

そして、入力側ロッド４が右方向に移動させられると、
環状溝３１は、通路２７．２８を接続して第２圧力室１
３内の圧力流体をタンクに排出する。

筐た入力側ロッド４が左方向に移動させられると、環状
溝３３は通路２６，２７を接続して第１圧力室１２内の
圧力流体を第２圧力室１３に供給する。

環状溝３２は入力側ロッド４の左右移動にかかわらず、
常に通路２７に接続するようになっている。

内孔２３内には入力側ロッド４に固定した第２ピストン
３５が摺動自在に嵌入され、前記通路２６が開口する第
３圧力室３６を形成している。

この第２ピストン３５は通路２６を介して第１圧力室１
２に作用する流体圧力が常時作用し、入力側ロッド４を
左方向に押圧する力を発生する。

内孔２１内には入力側ロッド４に摺動自在に嵌入し−Ｃ
いる第３ピストン３８が摺動自在に嵌入し、第４圧力室
３９を形成している。

この第４圧力室３９は、入力側ロッド４に設けた通路４
０、環状溝３２、通路２７を介して、第２圧力室１３に
常時接続している。

第３ピストン３８と第２ピストン３５との間にばばね４
１が挿入されている。

また、第２ピストン３５の受圧面積は、第３ピストンの
受圧面積の１／２である。

したがって、第１図ａの状態にむいては、第２ピストン
３５に作用する流体圧力の１／２の流体圧力が第３ピス
トン３８に作用してむり、ばね４１を圧縮するとともに
その作用力は等しくなっている。

すなわち、第１図ａの状態では入力側ロッド４を押圧す
る力は釣合っている。

入力側ロッド４の右端は、ディテント装置の室４６に嵌
入しており、この嵌入部分の一部には溝４７が設けであ
る。

この溝４７には傾斜面を有するリング５０を各してばね
４９で押圧されるボール４８が嵌入して釦り、入力側ロ
ッド４を第１図ａの状態に保持する。

入力側ロッド４が左右いずれかの方向に移動させられる
場合は、ボール４８はばね４９の押圧力に抗して溝４７
から押上げられる。

なお、室４６はタンクに常時接続している。このように
構成された倍力装置１は、第１圧力室１２内に流体圧力
が作用すると、第２圧力室１３内には第１圧力室１２に
作用する流体圧力の１／２の流体圧力が生じた第１図ａ
の状態で平衡する。

すなわち、第１圧力室１２内の流体圧力は、通路２６を
介して環状溝３３、第３圧力室３６に作用し、第２ピス
トン３５を左方向に押圧する。

捷た、第２圧力室に作用する流体圧力は通路２７゜４０
を介して第４圧力室３９に作用し、第３ピストン３８を
右方向に押圧する。

第３ピストン３８の押圧力は、ばね４１を介して第２ピ
ストン３５を右方向に押圧する。

したがって第２、第３ピストン３５．３８に作用する押
圧力は、ばね４１を介して同等の押圧力となり、ばね４
１はその押圧力に応じて圧縮されている。

操作レバーＬが矢印Ａ方向に操作されると、入力側ロッ
ド４は右方向に移動するため、環状溝３１は通路２７．
２８を接続し、第２圧力室１３内の圧力流体をタンクに
排出する。

このため、第２圧力室１３内の流体圧力は下降する。

そして、第１ピストン１１には第１圧力室１２側と第２
圧力室１３側との押圧力の差によって右方向への移動力
が作用する。

第１ピストン１１に作用する移動力は、第２圧力室１３
内の流体圧力の下降の度合に応じて強くなる。

第１ピストン１１の移動力が負荷Ｗを越えると、第１ピ
ストン１１は右方向に移動する。

このとき第３、第４圧力室３６．３９内には夫々第１、
第２圧力室１２．１３内の流体圧力が作用する。

したがって、第２ピストン３５の押圧力は、第３ピスト
ン３８の押圧力より前記第２圧力室の流体圧力の下降弁
だけ強くなる。

すなわち、負荷Ｗの大きさに応じて強くなる。

第２、第３ピストン３５．３８の押圧力の差は、入力側
ロッド４を左方向に押圧する力として作用する。

つ渣り、操作レバーＬには、負荷Ｗの大きさに応じた反
力が作用する。

操作レバーＬの操作力が解除されると、入力側ロッド４
は、前記第２、第３ピストン３５．３８による押圧力差
によって左方向に移動させられる。

このため環状溝３３は、通路２７．２６を接続し、した
がって第１、第２圧力室１２．１３は接続される第２圧
力室１３内の流体圧力は、第１圧力室１２を介して上昇
し、第１圧力室１２第２圧力室１３との圧力差が減少し
、第１ピストン１１は左方向に移動してその圧力差が１
／２になると、入力側ロッド３５を押圧する力もなくな
るので、その位置で停止する。

すなわち、操作レバーＬの操作力が解除されると自動的
に中立位置に復帰する。

次に、操作レバーＬを矢印Ｂ方向に操作すると、入力側
ロッド４は左方向に移動し、環状溝３３は通路２６，２
７を接続することによって第２圧力室１３内の流体圧力
を上昇させる。

第１ピストン１１には、前述と同様に第１、第２圧力室
１２゜１３の流体圧力差の減少によって左方向に押圧力
が作用する。

第１ピストン１１の左方向への移動力は第２圧力室１３
内の流体圧力の上昇に応じる。

第１ピストン１１の移動力が負荷Ｗを越えると、第１ピ
ストン１１は左方向に移動する。

このとき、第３、第４圧力室３６．３９には、第１第２
圧力室１２゜１３の流体圧力が作用する。

したがって、第２ピストン３５の押圧力は第３ピストン
３Ｂの押圧力より弱くなり、この押圧力の差によって入
力側ロッド４は右方向に押圧される。

すなわち、操作者は負荷Ｗの大きさに応じた反力をレバ
ーＬから感じる。

操作レバーＬの操作力が解除されると、前述とほぼ同様
に、入力側ロッド４に作用する作用力により自動的に中
立位置に復帰する。

以上述べたように、この考案による倍力装置は、入力側
ロッド４と出力側ロッド５の相対的な移動により第２圧
力室１３を第１圧力室１２又はタンクＴへ接続すること
により入力側ロッド４の操作に出力側ロッド５を追従さ
せるへ共に、入力側ロッド４に第１圧力室１２、第２圧
力室１３内の流体圧力が直接作用する第２ピストン３５
、第３ピストン３８を設けた構成によって、入力側ロッ
ドの操作量に対応した反力を得ることができる。

このため、操作に要する力が適当に小さくなるほかは方
向切換弁、マスクシリンダを直接操作する場合と同様の
操作感覚を得ることができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは、この考案による倍力装置の実施例の縦断面
図、第１図すは、同実施例の平面図である。 １・・・倍力装置、２・・・本体、４・・・入力側ロッ
ド、５・・・出力側ロッド、１０・・・内孔、１１・・
・第１ピストン、１２・・・第１圧力室、１３・・・第
２圧力室、３０．３１・・・環状溝（切換部）、３５・
・・第２ピストン、３６・・・第３圧力室、３８・・・
第３ピストン、３９・・・第４圧力室、４１・・・ばね
、Ｐ・・・流体圧力源、Ｔ・・・タンク。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 圧力流体源とタンクとが接続する本体の内孔に第１ピス
   トンを摺動自在に嵌入し、この第１ピストンに出力側ロ
   ンドを連結すると共に入力側ロンドを摺動自在に嵌入し
   、この嵌入部分に第１ピストンと入力側ロンドとが相対
   的に移動させられたとき切換わる切換部を設け、前記第
   １ピストンの両端に圧力流体源に接続する第１圧力室と
   前記切換部を介してタンク又は第１圧力室に接続される
   第２圧力室とを設け、前記第１ピストンの第１圧力室側
   の受圧面積を第２圧力室側の受圧面積より小さくした倍
   力装置に釦いて、前記入力側ロンドに、第３圧力室を形
   成する第２ピストンを固定し第４圧力室を形成する第３
   くストンを摺動自在に設け、この第３圧力室を第１圧力
   室に接続し第４圧力室を第２圧力室に接続すると共に第
   ２ピストンと第３ピストンとの間にばねを設け、この第
   ３ピストンの受圧面積を第２ピストンの受圧面積より大
   きくすると共に第３ピストンと第２ピストンどの受圧面
   積の比を第１ピストンの第２圧力室側の受圧面積と第１
   圧力室側の受圧面積との比とほぼ同等とし、かつ第３ピ
   ストンの受圧面積を第１ピストンの第１圧力室側の受圧
   面積より小さくし、第２ピストンと第３ピストンとの受
   圧面を第１ピストンの第１圧力室側からの受圧面と第２
   圧力室側からの受圧面とに対向して配置した倍力装置。