JPS60136603A - 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】 本発明は種々の油圧回路に使用されるカウンタバランス
弁に関する。

カウンタバランス弁は、アクチュエータの自重による自
然降下の防止、油圧シリンダの負荷が急激に減少したと
きのピストンの飛出し防止、慣性力を有するアクチュエ
ータの作動停止等に使用されて公知である。このような
カウンタバランス弁の使用例を第１図により説明する。

第１図は従来のカウンタバランス弁を用いた油圧ショベ
ルの油圧回路図である。図で、１は油圧ポンプ、２は油
圧ショベルの走行モータ、３は走行モータ２の駆動を制
御するコントロール弁、４は油圧回路の最高圧力を規定
する＋７　リーフ弁である。５，６は走行モータ２の両
側の管路１６ａ、１６５間に設けられたクロスリリーフ
弁で管路の油を高圧側から低圧側へ流す。７はカウンタ
バランス弁であり、コントロール弁３からの管路１５ａ
、１５ｂと走行モータ２の管路１６ａ、１６ｂとの間に
設置されている。８はカウンタバランス弁のスプールで
あり、中立位置および左右位置へ切換えられる。

９ａ、９ｂはスプール８の両端に面して設けられたパイ
ロット室、１０ａ、１０ｂはカウンタバランス弁７の入
ロボ−）、ｌｌａ、ｌｌｂは出口ボートである。１２ａ
、１２ｂはパイロット室９ａ、９ｂと入口ボ−）１０ａ
、１０ｂとの間に介在して設けられた絞り、　１３ａ　
、　１３ｂは入口ボート１０ａ、１０ｂと出口ボー１ｌ
ｌａ、ｌｌｂとの間に設けられたチェック弁である。

油圧ショベルを走行させるべく、コントロール弁３を例
えば左側位置に切換えると、油圧ボンダ１の圧油は管路
１５ａ、チェック弁１３　ａ　、管路１６ａを経て走行
モータ２に供給される。このとき、管路１５ａの圧力は
上昇し、この圧力は絞り１２ａを介してパイロット室９
ａに伝達されるので、スプール８は右方に移動して左側
位置に切換えられる。

走行モータ２に供給された圧油は管路１６ｂ、出口ボー
ト１１ｂ、上記切換えられたスプール８、入口ボ−）　
１０　ｂ、管路１５ｂ、コン）０−ル弁３を通ってタン
クに戻される。これにより、走行モータ２が駆動され、
油圧ショベルはコントロール弁３の切換えに応じた方向
に走行する。

この状態で、道路が下り坂となり油圧ショベルがこの下
り坂を走行し始めると、走行モータ２　ｔｔボ／プ作用
を行なう。このため、管路１６ａの圧力は低下し、管路
１６ｂの圧力が上昇し、カウンタノくランス弁７のスプ
ール８は管路１６ａ、１５ａの圧力低下に応じた分だけ
左方に移動して管路１６ｂ力箋らタンクへの戻りの通路
を絞る。これにより、管路１６ｂの圧力はさらに上昇し
て走行モータ２に対するブレーキ作用をなし、管路１６
ｂの圧力が設定値に達するとクロスリリーフ弁５が開い
て管路１６ｂの油を管路１６ａに流し、走行モータ２の
慣性エネルギを吸収する。

このような下り坂走行時、絞り１２ａが備えられていな
いと、管路１５ａの圧力が直ちにパイロット室９ａに伝
達されることになり、管路１５ａの圧力の変化に応じて
スプール８は絶えず左右動して発振を生じ、これを適正
位置に停止させておくことができない。絞り１２ａ　（
ｔ２ｂ　）はこのために設置されたものであり、スプー
ル８にダンピングを与えることにより上記発振を防止し
ている。このように、絞り１２ａ　（１２ｂ　）は下り
坂走行時等において有効にその機能を発揮するが、油圧
ショベルのその他の動作時、この絞り１２ａ　（１２ｂ
　）はスプール８に過度のダンピングを与え、極めて不
都合な事態を生じる場合がある。このような場合の１例
を以下に説明する。

油圧ショベルにあっては、履帯に泥、小石等が付着して
いる場合、この泥や小石等を落すため、パケットを地面
に着け、フロントと一方の履帯とで油圧ショベルを傾斜
させて支持し、浮いた方の履帯を正逆空転駆動させる作
業が行なわれる。この作業を行なうため、まず、前述の
ようにコントロール弁３を左側位置に切換えて走行モー
フ２を一方向に駆動して履帯を空転させる。次いで、履
帯を逆空転させるべく、左側位置にあるコントロール弁
を右側位置に切換える。そうすると、管路１５ａへの圧
油の供給が絶たれ、圧力が低下し、これが絞り１２ａを
介してパイロット室９ａに伝達される。したがって、右
方向のストロークエンドに達していたスプール８は中立
方向へ復帰しつつ入口ボート１０ａ、１０ｂと出口ボ−
）１１ａ、ｌｌｂとの間の回路を閉じる。これにより、
走行モータ２はその慣性によりポンプ作用を行ない、そ
の吐出側の管路１６ｂの圧力を高め、走行モータ２には
ブレーキがかかる。走行モータ２の慣性エネルギはクロ
スリリーフ弁５による管路１６ｂから管路１６ａへの油
の流通により吸収される。一方、コントロール弁３が右
側位置に切換えられると管路１５ｂの圧力は高くなり、
パイロット室９ｂの圧力も上昇する。そして、走行モー
タ２の慣性エネルギの吸収が終了し、出口ボート１１ｂ
の圧力が低下して入口ボ−）１０ｂの圧力の方が高くな
ると、油圧ポンプ１の圧油はコントロール弁３、管路１
５ｂ１チェック弁１３ｂ、管路１６ｂを経て走行モータ
２に供給され、走行モータ２を逆転させ、履帯を逆方向
に空転させる。この間、上記のようにパイロット室９ｂ
の圧力上昇により、スプール８は積極的に左方へ移行せ
しめられる。

しかしながら、このスプール８の左方への移行は、パイ
ロット室９ｂの圧力によりパイロット室９ａの室内の油
を入ロボ−）１０ａに排除しながら行なわれるものであ
って、この油の排出流量は絞り１２ａの存在により大き
な抵抗を受け、パイロット室９ａの圧力はパイロット室
９ｂの圧力とほぼ同圧にまで上昇し、結局、スプール８
の左方への移行は等速移動となる。一方、上記履帯の空
転にあっては、走行モータ２の慣性力は小さいので、走
行モータ２の逆転は、コントロール弁３を右側位置に切
換後短１時間で行なわれる。そして、この時間は、スプ
ール８が絞り１２ａの抵抗を受けながら右側位置に切換
えられる時間より短い。したがって、走行モータ２が逆
転した時点で、出口ボート１１ａと入口ボート１０　ａ
の間は閉じた状態にあり、管路１６ａの圧力は走−行モ
ータ２の逆転により管路１６ｂの圧力とほぼ等しくなり
、さらに、走行モータ２の逆転方向の慣性力吸収分だけ
高（なる。この場合、クロスＩＪ　ＩＪ−）弁５，６は
通常、管路１６ａ、１６ｂ間の差圧により作動するから
、上記のように管路１６ｂに高圧（油圧ポンプ１からの
供給圧）が作用しているときの管路１６ａのＩＪ　ＩＪ
−７作動圧力は、管路１６ｂの圧力とクロスリリーフ弁
６の設定圧力との和となり、極めて高圧となる。

以上述べたように、絞り１２ａが存在するとスプール８
の移動速度が遅くなり、走行モータ２の慣性力が小さい
場合、これを逆転させたとき走行モータ２の吐出側管路
１６ａには異常高圧が発生する危険がある。このような
異常高圧の発生は、履帯の正逆空転作業のみならず、他
の作業においても起り得る可能性がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、スプールの移動速度を太き（すること
ができ、ひいては異常高圧の発生を防止することができ
るカウンタバランス弁を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、カウンタバランス
弁のパイロット室の圧力が所定の圧力になったとき、パ
イロット室の油を、絞りを介さずにリリーフ弁によって
リリーフするようにしたことを特徴とする。

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第２図は本発明の第１の実施例に係るカウンタバランス
弁を用いた油圧ショベルの油圧回路の一部の回路図であ
る。図で、第１図に示す油圧ポンプ１、走行モータ２、
コントロール弁３、リリーフ弁４、クロスリリーフ弁５
，６およびタンクは図示が省略されている。又、第１図
に示す部分と同一部分には同一符号が付しである。１８
ａはパイロット室９ａと出口ボート１］ａとの間に設け
られ、所定の設定圧力が設定されたリリーフ弁、１８ｂ
はパイロット室９Ｉ）と出口ボートｌｌｂとの間に設け
られ、所定の設定圧力が設定されたＩＪ　ＩＪ−フ弁で
ある。カウンタバランス弁の他の構成は第１図に示すも
のと同じである。

第３図は第２図に示すカウンタバランス弁の具体例の断
面図である。図で、第２図に示す部分と同一部分には同
一符号が付しである。１９はカウンタバランス弁のブロ
ックであり、ブロック１９内の長孔をスプール８が移動
する。ブロック１９には、又、パイロット室９ａ、９ｂ
、入ロボ−）　１０　ａ　。

１０ｂ、出口ボートｌｌａ、ｌｌｂ、絞り１２ａ　、　
１２ｂが形成されるとともにリリーフ弁１８ａ、１８ｂ
も形成されている。２０ａ、２０ｂはブロック１９とス
プール８の端部との間に装架されたばねである。

次に、本実施例の動作を前述の履帯の正逆空転駆動の例
について説明する。コントロール弁３を左側位置に切換
えると走行モータ２に圧油が供給されるとともに、パイ
ロット室９ａの圧力も上昇してスプール８を右方に移動
し、これを左側位置とする。このとき、出口ボート１１
ａの圧力は高いので、パイロット室９ａと出口ボート１
１ａとの間にリリーフ弁１８ａを作動させるだけの差圧
は発生せず、ＩＪ　ＩＪ−フ弁１８ａは閉じたままであ
る。走行モータ２から吐出された圧油は管路１６ｂ、出
口ボート１１ｂ、入口ボート１ｏｂ、管路１５ｂ、コｙ
）ａ−ル弁３を通ってタンクに戻る。

この状態から、履帯を逆空転させるため、左側位置にあ
ったコントロール弁３を右側位置に切換えると、管路１
５ａの圧油の供給が絶たれ、圧力が低下し、右方向のス
トロークエンドに達していたスプール８は中立方向に復
帰しつつ入ロボ−）１０ａ、１０ｂと出口ボートｌｌａ
、ｌｌｂとの間の回路を閉じる。このため、慣性力によ
りポンプ作用をする走行モータ２の吐出油は管路１６ｂ
に閉じ込められ、管路１６ｂが高圧となって走行モータ
２のブレーキ作用を行なう。走行モータ２の慣性力は小
さいので、その慣性エネルギはクロスリリーフ弁５の作
動により短時間で吸収される。一方、コントロール弁３
の右側位置への切換えにより、管路１５ｂには圧油が供
給され、パイロット室９ｂも高圧となり、スプール８を
左方向へ押圧する。そして、管路１５ｂの圧油は前記慣
性エネルギの吸収が終えたとき、チェック弁１３ｂ、管
路１６ｂを経て走行モータ２に供給され、これを逆転さ
せる。この場合、出口ボート１１ｂの圧力は、前記慣性
エネルギ吸収前は走行モータ２から吐出される圧油によ
り、又、前記慣性エネルギ吸収後は管路１５ｂから供給
される圧油により、それぞれ高圧となり、パイロット室
９ｂの圧力が上昇しても、パイロット室９ｂと出口ボー
トｌｌｂとの間にリリーフ弁１８ｂを作動させるだけの
差圧は発生せず、ＩＪ　ＩＪ−フ弁１８ｂは作動しない
。

前述のように、コントロール弁３の切換えにより、パイ
ロット室９ｂの圧力が上昇すると、スプール８は左方へ
押される。そして、絞り１２ａの存在によりパイロット
室９ａ内の油の圧力は増大する。このとき、管路１５ａ
への圧油の供給は断たれており、かつ、走行モータ２の
慣性力により管路１５ａ、１Ｊａの油は走行モータ２に
吸入されるので、出口ボート１１ａの圧力は低くなって
いる。したがって、スクール８が左方へ押され、パイロ
ット室９ａの圧力が増大すると直ちに、リリーフ弁１８
ａが作動してパイロット室９ａと出口ボート１１　ａが
導通し、スプール８の左行により、パイロット室９ａの
油は絞り１２ａを介さず、リリーフ弁１８ａを通って出
口ボート１１ａに排出される。このため、スプール８は
急速に左方に加速移行され、走行モータ２の逆転開始前
に右側位置に切換えられて出口ボートＩｌａと入ロボ−
）　１０　ａとの間を導通し、走行モータ２の吐出側の
油は何等支障なくタンクに戻され、管路１６ａに異常高
圧が発生するおそれはない。逆転から正転への動作も同
様にして行なわれるので、その説明は省略する。

なお、第３図に示す具体例では、ＩＪ　ＩＪ−フ弁１８
ａ、１８ｂをブロック１９内に設けた例について説明し
たが、これに限ることはなく、これらリリーフ弁１８ａ
、１８ｂをスプール８内に設けることもでき、又、ブロ
ック外に設けることもできる。

このように、本実施例では、カウンタバランス弁のパイ
ロット室と出口ボートとの間にリリーフ弁を設け、スプ
ールの移動によりパイロット室の圧力がリリーフ弁の設
定圧力に達するとリリーフ弁を開いてパイロット室内の
油を出口ボートに排出するようにしたので、スプールの
移動速度を大にしてカウンタバランス弁の切換えを速か
にし、走行モータとカウンタバランス弁との間の管路に
異常高圧が発生するのを防止することができる。

そして、従来のカウンタバランス弁においては、特に低
温時、油の粘性低下による絞りの抵抗増大のため、前記
欠点が顕著に発生していたのに対し、ゞ”′本実節例で
はそのようなことはなく、従来のものと比較し、本実施
例のカウンタバランス弁は、特に低温時においてその効
果が著るしい。

第４図は本発明の第２の実施例に係るカウンタバランス
弁を用いた油圧ショベルの油圧回路の一部の回路図であ
る。図で、第２図に示す部分と同一部分には同一符号が
付しである。本実施例とさぎの実施例とが異なる点は、
さぎの実施例が、リリーフ弁１８ａをパイロット室９ａ
と出ロボートｌｌａ間に接続し、リリーフ弁１８ｂをパ
イロット室９ｂと出口ボ−）　１１　ｂ間に接続したの
に対し、本実施例では、リリーフ弁１８ａをパイロット
室９ａと入ロボ−）　１０　ａ間に接続し、又、リリー
フ弁１８ｂをパイロット室９ｂと入ロボ−）　１０　ｂ
間に接続した点において異なるのみであり、他の構成は
同じである。そして、動作においてもさぎの実施例と同
じである。

なお、’Ｊ　ＩＪ−フ弁の設置個所もさぎの実施例のも
のと同じく、ブロック、スプール又はブロック外の適宜
個所を選択することができる。

上記の構成であるので、本実施例もさきの実施例のもの
と同じ効果を奏する。又、リリーフ弁を出口ボートと接
続したことにより、停止状態の走行モータを起動する場
合、スプールの移行側に設けられたリリーフ弁がタンク
と接続するため、スプールの移行側のパイロット室の油
はリリーフ弁を通って排出され、これによりスプールの
移動が速かに行なわれ、走行モータ起動時において、走
行モータとカウンタバランス弁との間の圧油閉込みによ
る走行モータ起動遅れを防止することができ、円滑な起
動操作を行なうことができる。そして、さぎの実施例で
述べたのと同じ理由により、その効果は特に低温時にお
いて著るしい。

なお、上記各実施例の説明では、油圧ショベルの走行モ
ータについて例示したが、これに限ることはなく、種々
の機械の種々のアクチュエータに対して適用することが
できるのは当然である。

以上述べたように、本発明では、カウンタバランス弁の
パイロット室の圧力が所定の圧力になったとき、パイロ
ット室の油をリリーフ弁を介してリリーフするようにし
たので、カウンタバランス弁のスプールの移動速度を大
きくすることができ、異常高圧の発生を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のカウンタバランス弁を用いた油圧ショベ
ルの油圧回路図、第２図は本発明の第１の実施例に係る
カウンタバランス弁の油圧回路図、第３図は第２図に示
すカウンタバランス弁の具体例の断面図、第４図は本発
明の第２の実施例に係るカウンタバランス弁の油圧回路
図である。 １・・・・・・油圧ボ／プ、２・・・・・・走行モータ
、３・・・・・・コントロール弁、８・・・・・・スプ
ール、９ａ、９ｂ・・・・・・パイロット室、　１０ａ
　、　１０ｂ・・・・・・入口ボート、１１ａ、ｌｌｂ
・・・・・・出口ボート、１２ａ、１２ｂ・・・・・・
絞り、１３ａ、１３ｂ・・・・・・チェック弁、１８ａ
、１８ｂ・・・・・・リリーフ弁。 第１図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絞りを介して主回路圧が導かれるパイロット室を備
   えたカウンタバランス弁において、前記パイロット室の
   圧力が所定の圧力に達したとき前記パイロット室の圧油
   をリリーフするリリーフ弁を設けたことを特徴とするカ
   ウンタバランス弁。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記リリーフ弁は
   、前記カウンタバランス弁のブロックに内設したことを
   特徴とするカウンタバランス弁。