JPS61218803A - 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】 〔発明の利用分野〕 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。

〔発明の背景〕

カウンタバランス弁は、アクチュエータの自重−によろ
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３図により説明する
。

第３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０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
するリリーフ弁である。５，６は走行モータ２の両側の
管路１６ａ、　１６ｂ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の入口
ボート、ｌｌａ、　ｌｌｂは出口ボートである。１２ａ
、　１２ｂはパイロット室９ａ、９ｂと入口ポート１０
ａ、　１０ｂとの間に介在して設けられた絞り１３ａ、
１３ｂは入口ポート１０ａ、　１０ｂと出口ボー）　１
１ａ、　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、油圧ポンプｌの油圧は管路
１５ａ、チェック弁１３ａ、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９ａ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、出ロポートｌｌｂ上記切換えられたスプール８
．入口ポート１０ｂ、管路１５ｂ、コントロール弁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はポンプ作用を行
なう、このため、管路１６ａの圧力は低下し、管路１６
ｂの圧力が上昇し、カウンタバランス弁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か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１６ｂ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１
６ｂ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　（
１２ｂ）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。このような場合の例を以下に
説明する。

油圧ショベルにあっては、走行時に前進から後進あるは
後進から前進へと急逆転操作されることがある。また、
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とがある
。これらの操作を行なうためには、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タ２を
一方向に駆動し、次いで、走行モータ２を逆転させるべ
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
口ポート１０ａ、　１０ｂと出口ボー）　１１ａ、　ｌ
ｌｂとの間の回路を閉じる。これにより、走行モータ２
はその慣性によリ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−）ｌｌｂの圧力が
低下して入口ポー）　１０ｂの圧力の方が高くなると、
油圧ポンプｌの圧油はコントロール弁３．管路１５ｂ、
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
を入口ボート１０ａに排除しながら行なねれるものであ
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
転や急激な前後進切換にあっては、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
ポート１１ａと入口ボート１０ａ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い圧力が管路１６ａに
閉込むことになる。この場合、クロスリリーフ弁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ｌからの供給圧）が作用して
いるときの管路１６ａのリリーフ作動圧力は、管路１６
ｂの圧力とクロスリリーフ弁６の設定圧力との和となり
、極めて高い閉込圧となる。

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り、油圧モータ
の寿命に悪影響をおよぼす、このような異常高圧の発生
は、上記履帯の正逆空転作業や急激な前後進操作のみな
らず、他の作業においても起り得る可能性がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、不所望な
閉込圧の発生を防止することができるカウンタバランス
弁を提供するためにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は、カウンタバラン
ス弁のケーシング内に備えられるスプールを２分割する
とともに、これら２本のスプールとケーシングとで新た
なパイロット室を形成し、かつ、カウンタバランス弁の
２つの入口ポートのいずれか一方を高圧選択し、当該圧
力をパイロット圧として上記パイロット室に供給する圧
力選択手段を設けた点に特徴がある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明の一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図、第２図は第１図に示
すカウンタバランス弁の具体例の断面図であり、第３図
に対応する部分には同一符号を付けである。

これらの図において、８ａ、８ｂはカウンタバランス弁
７のスプールであり、それぞれ左右位置へ切換えられる
。　２０は両スプールの対向端に面して設けられた中央
パイロット室、２１は両人ロボート１０ａ＋１０ｂ間に
設けられたシャトル弁、２２はシャトル弁２２と中央パ
イロット室２０との間に介在して設けられた絞りであり
、シャトル弁２１は両人ロポー）　１０ａ。

１０ｂのいずれか高圧側を選択して、当該圧力を絞り２
２を介して中央パイロット室２０に伝達する。

第２図に示すように、カウンタバランス弁７の外殻を形
成するケーシング２３内の長孔には両スプール８ａ、８
ｂが摺動自在に挿入されており、長孔の略中夫に中央パ
イロット圧２０が形成されている。

又、ケーシング２３内には、パイロット室９ａ、９ｂ、
入口ボー）　１０ａ、　１０ｂ、出口ポート１１ａ、１
１ｂ、絞り１２ａ、　１２ｂ。

２２が形成されるとともにシャトル弁２１も形成されて
いる。　２４ａ、２４ｂはケーシング２３とスプール８
ａ、８ｂの端部との間に架設されたばねであり、所定の
初期荷重をもってスプール８ａ、８ｂをケーシング２３
に付勢している。

次ぎに、本実施例の動作を説明する。

コントロール弁３を左側位置に切換えると、油圧ポンプ
１の圧油は管路１５ａ、チェック弁１３ａ＋管路１６ａ
を経て走行モータ２に供給される。このとき、シャトル
弁２１は両人ロポート１０ａ、　１０ｂのうち高圧側の
入口ボート１０ａを選択し、入口ボー）１０ａの圧油は
シャトル弁２１．絞り２２を介して中央パイロット室２
０に導かれ、又、パイロット室９ａには同じく入口ポー
ト１０ａの圧油が絞り１２ａを介して導かれ、結局スプ
ール８ａは相反する方向から同圧を受けるため動かない
、一方、パイロット室９ｂは絞り１２ｂを介して低圧の
入口ボート１０ｂと連通しており、中央パイロット室２
０の圧力が上昇してばね２４ｂの力に打勝つ圧力、すな
わちタラツキング圧力以上になると、スプール８ｂが中
央パイロット室２０の圧油により右方向ち押圧され、こ
れにより出口ボートｌｌｂと入口ポート１０ｂとの間が
導通する。

すなわち、走行モータ２から吐出された圧油は管路１６
ｂ、出口ボー）　１１ｂ、入口ボート１０ｂ、管路１５
ｂ、コントロール弁３を通ってタンクに戻る。

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はポンプ作用を行
なう、このため、管路１６ａの圧力は低下し、管路１６
ｂの圧力が上昇し、スプール８ｂは管路１６ａ、　１５
ａの圧力低下に相応して変化する中央パイロット室２０
の圧力低下分だけ左方向に移動して管路１６ｂからタン
クへの戻りの通路が絞り、油圧ブレーキをかけつつ走行
する。

このように、坂道の路面の状態変化等の負荷変動があっ
た場合、絞り１２ｂ、２２はスプール８ｂの両端のパイ
ロット室９ｂ、　２０への圧油の給排に対し、又、絞り
１２ａ　、２２はスプール８ａの両端のパイロット室９
ａ、２０への圧油の給排に対して抵抗を与え、スプール
８ａ、８ｂの発振を防止する。

走行中あるいは履帯空転時等、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、油圧ポンプ１の吐
出油はコントロール弁３により管路１５ａから管路１５
ｂに油路が切換えられ、同時に管路１５ａは圧油の供給
が絶たれるため圧力が低下し、中央パイロット室２０の
圧力も低下する。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８ｂは、絞り１２ｂ、２２を介
しそれぞれ抵抗を受けつつ圧油を供給および排出しなが
ら中立方向へ復帰し、慣性により回り続ける走行モータ
２の吐出油は当該スプール８ｂの移動により徐々に絞ら
れ、管路１６ｂが高圧になり、油圧ブレーキがかかる。

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１５ｈには圧油が供給され、シャトル弁２１は両人
ロポート１０ａ、　１０ｂのうち高圧側の入口ボート１
０ｂを選択し、入口ボート１０ｂの圧油をシャトル弁２
１．絞り２２を介して中央パイロット室２０に伝達する
。又、パイロット室９ｂには同じく入口ボー）　１０ｂ
の圧油が絞り１２ｂを介して導かれ、このため、スプー
ル８ｂの両端のパイロット室９ｂ、２０の圧力は同圧と
なり、スプール８ｂはばね２４ｂの力のみで復帰を続け
る。一方、管路１５ｂの圧力が上昇して、中央パイロッ
ト室２０の圧力かばね２４ａのタラツキング圧力以上に
達すると、スプール８ａが中央パイロット室２０の圧油
により左方向に押圧され、出口ボートｌｌａと入口ボー
ト１０ａとの間が導通する。

管路１５ｂの圧力がさらに上昇して管路１６ｂよりも高
圧になると、チェック弁１３ｂが開き、油圧ポンプ１の
圧油は管路１５ｂ、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は逆転する。

かかる走行モータ２の逆転駆動開始時、上記の如く出口
ボー目１ａと入口ボート１０ａの間はすてに導通状態に
なっているため、走行モータ２の吐出油は管路１６ａに
閉込められること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の、その説明は省略する。

このように、本実施例では、走行モータ２の退転操作時
に、一方のスプールが中立方向へ復帰途中であっても、
他方のスプールが逆転駆動圧力の立上り途中でタラツキ
ングするため、走行モータ２とカウンタバランス弁７と
の間の管路１６ａ、　１６ｂに高圧の閉込圧が発生する
のを防止できる。そして、かかる効果は、例えばスプー
ル８ｂの中立復帰より管路１５ｂの逆転圧力の立上りの
タイミングが早くなるコントロール弁３の急送転操作や
、走行モータ２の急逆転のタイミングが早くなる履帯空
転環等に顕著にあられれる。

なお、上記実施例ではシャトル弁２１をカウンタバラン
ス弁７のケーシング２３内に設けた例について説明した
が、ケーシング２３外にシャトル弁２３を設けることも
できる。

また、上記実施例では圧力選択手段の一例としてシャト
ル弁２３を挙げたが、これに代えてチェック弁を組合せ
たものやそれ以外の圧力選択手段を用いることもできる
。

さらに、上記実施例では油圧ショベルの走行モ−夕につ
いて例示したが、本発明はこれに限定されず、種々の機
械の種々のアクチュエータに対して適用可能である。

Ｃ発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、２分割した一方
のスプールが中立方向へ復帰途中であっても、他方のス
プールがタラツキングするようにしたので、カウンタバ
ランス弁とアクチュエータとの間の管路に不所望な閉込
圧が発生するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るカウンタバランス弁を用
いた油圧回路図、第２図は第１図に示すカウンタバラン
ス弁の具体例の断面図、第３図は従来のカウンタバラン
ス弁を用いた油圧回路図である。 ■・・・油圧ポンプ、２・・・走行モータ、３・・・コ
ントロール弁、７カウンタバランス弁、８ａ、８ｂ・・
・スプール、９ａ、９ｂ・・・パイロット室、１０ａ、
１０ｂ・・・入口ボート、ｌｌａ、ｌｌｂ　・−・出口
ボート、１２ａ、１２ｂ、２２・・・絞り、１３ａ、１
３ｂ　・・・チェック弁、１６ａ、１６ｂ　・”管路、
２０・・・中央パイロット室、２１・・・シャトル弁（
圧力選択手段）、２３・・・ケーシング、２４ａ、２４
ｂ・・・ばね。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　絞りを介して主回路圧が導かれる第１および第２のパ
   イロツト室と、これら両パイロツト室内の圧油により作
   動されるスプールとを備えたカウンタバランス弁におい
   て、前記スプールを２分割するとともに、これら両スプ
   ールの対向部分に第３のパイロツト室を設け、かつ、前
   記主回路圧の高圧側を選択し、当該圧力をパイロツト圧
   として前記第３のパイロツト室に供給する圧力選択手段
   を設けたことを特徴とするカウンタバランス弁。