JPS6144049Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、油圧回路に介装されるカウンタバ
ランス弁に関するものである。

この種のカウンタバランス弁に関する先願技術
として、同一出願人による特公昭45−30726号
「油圧回路の制御弁」があるが、この考案は上記
先願技術の改良に関するものである。

まず、上記先願技術の構成について概説する
と、第１図はこれを示し、Ｍは負荷Ｗを駆動する
ようこれと直結された油圧モータ、Ｐは油圧ポン
プ、Ｔは油タンク、CVは切換弁であり、RVはカ
ウンタバランス弁である。また、A₁，A₂はいず
れもクロスオーバリリーフ弁である。

カウンタバランス弁RVにおいて、切換弁CVの
シリンダ側配管ｍとｎとは、カウンタバランス弁
RV内の通孔１および２よりスプール５の外周を
めぐり弁体内に穿設された環溝１ａおよび２ａ，
チエツク弁１ｅ，２ｃを通り、配管m′，n′連通
し油圧モータＭに通じると同時に、スプール５の
周面に穿設された溝３，４、孔３ａ，４ａを順次
通り、弁室６，６′に通じる。７，７′は弁室６，
６′内に内装されスプール５を平時中立位置に置
くように作用するばね、１Ｒ，２Ｒは油圧モータ
Ｍ側から油タンクＴ側へ油を排出するための還流
用側路孔で、スプール５の外周をめぐり弁体内に
穿設された環構１R′，２R′と、中立位置から左
右動せしめられたときのスプール５の周面の溝
３，４、通孔１，２を経て油タンクＴに通じる。

いま、切換弁CVを操作して図の右方位置の切
換通路により、配管ｎ側に油圧ポンプＰよりの油
圧を、また配管ｍ側に油タンクＴを連結すれば、
油圧ポンプＰよりの油圧は、符号によつて簡略表
示すれば２−２ａ−２ｃ−n′−Ｍの通路と、２ａ
−４−４ａ−６′の通路とが連通し、油圧ポンプ
Ｐの油圧が油圧モータＭに送られると同時に、ス
プール５の右端の弁室６′に送られ、スプール５
を左方向に移動させる。それによつて油圧モータ
Ｍからの排油はm′−１Ｒ−１R′−３−１ａ−１
−ｍ−Ｔの連通路により油タンクに戻される。油
圧モータＭの回転駆動中急激に負荷が変動し、抵
抗が減少していわゆるポンピング作用が発生する
と、還流通路に連通する通路、すなわち１R′−
３−３ａ−６によつて弁室６の油圧は弁室６′の
油圧より高くなり、スプール５はふたゝび図の右
方に移動せしめられ、環溝１R′と溝３との間の
連通面積が狭められ、油圧モータＭから油タンク
Ｔへの環流通路を紋り、環流量を減少せしめるか
ら、油圧モータＭのポンピング作用が抑制され
る。上記におて、もし故障などにより、作動中の
ポンプが突然停止し、油圧モータＭに対し負荷Ｗ
によつて運動を継続せしめるような外力が作用し
たとしても、弁室６′内の油圧降下によつてスプ
ール５は中立位置に戻り、第１図の状態となつて
油圧モータＭと油タンクＴとの連絡路が絶たれる
から油圧モータＭが自走する恐れはない。また、
油圧ポンプＰが故障した状態で油圧モータＭに働
らく外力の方向が上記と逆方向の場合には、チエ
ツク弁２ｃにより、油圧ポンプＰへの逆流が阻止
される。

上記は先願技術にかゝるカウンタバランス弁の
構成ならびに作用に関する概略の説明であるが、
たとえばこのようなカウンタバランス弁を、パワ
ーシヨベルあるいはクレーンなどのような施回タ
ワーを有する建設機械のブレーキ弁として使用す
る場合、カウンタバランス弁のハンチング現象が
起こりやすい。そこでこれを防止するため、従来
はスプールの両端部にダンピング室を設けたり
（特公昭52−23035号）、スプール両端スプリング
室と給排路とを接続する通路に紋りを設けること
（実開昭51−150531号）等により、強いダンピン
グ効果を発生せしめて上記ハンチングを抑制する
とともに、中立復帰時の応答性をそこなわないよ
うにすることが行なわれた。

しかしこのような従来方法を採用すると、ハン
チングの抑制は行なわれるが、その代りカウンタ
バランス弁の弁開動作時における応答性が悪くな
る欠点があつた。すなわち、スプール両端にダン
ピング室を設けたものは、弁開動作時スプールの
一端はダンピング室に進入するが、その際ダンピ
ング室内の油はダンピング室内周面とスプール端
部外周面との隙間より流出するのみであるから、
その流出量は制限され、ダンピング作用が生じる
ので、当然に弁開動作が遅れる。

また、第７図および第８図は、前記実開昭51−
150531号のものを示すが、この図例のように、ス
プールイの両端のばね室ロ，ロ′と給排路ハ，
ハ′とを接続する通路ニ，ニ′に紋りホ，ホ′を設
けたものでは、弁開動作時に容積が増加するばね
室ロに対しては流入量が、また、容積が減少する
側のばね室ロ′に対しては流出量が、上記の紋り
ホ，ホ′によつてそのいずれもが制限されるの
で、当然に弁開動作が遅れる。

弁開時の応答性が悪いと、操作弁を中立位置か
ら作動位置に切換えた際に、供給路および排出路
のカウンタバランス弁の上流側に大きなサージ圧
が生じ、油圧装置が破損するおそれがある。この
ため、前述の考案を実施する場合には、弁開時の
応答性を損わない程度に前記紋りの開度を設定し
なければならない。しかし応答性を損わない程度
に前記紋りの開度を設定すると、カウンタバラン
ス時におけるダンピング効果が充分に得られらな
いこととなる。このように従来装置においては、
カウンタバランス作用時に安定性について不充分
な状態のもとに使用せざるを得ず、カウンタバラ
ンス弁のハンチング現象を解決するには至らなか
つた。

本考案は、弁の開閉時における応答性を損うこ
となく、カウンタバランス作用時の安定性を向上
させ、ハンチング現象の発生を防止するカウンタ
バランス弁を提供することを目的とする。本考案
は、カウンタバランス弁のハンチング現象が油圧
モータの脈流などに起因する給排路間の圧力変動
によつて生じることに着目し、スプールが中立位
置からフルストローク位置に至る間のうち、中立
位置からカウンタバランス作用を行なう領域にお
いて、カウンタバランス弁のスプールに対して供
給路と環流路とを接続して少量の油の流れを許容
するバイパス通路を設けることを特徴とするもの
である。

本考案は上記の構成を備えるから、油圧モータ
Ｍの加速時および定常運転時には、供給路ｎ（ま
たはｍ）の油圧はカウンタバランス弁RVのばね
７，７′の押付力より大きくなり、カウンタバラ
ンス弁のスプール５はフルストロークして環流路
の開口面積を最大とする。この時、スプール５が
中立位置からフルストロークの中間位置に至るま
では、供給路ｎ（またはｍ）の油の一部がバイパ
ス通路８を介して環流路ｍ（またはｎ）へ排出さ
れるが、バイパス通路８は少量の油しか流さない
ので−供給路の昇圧を妨げない。またスプール５
がフルストロークした位置ではバイパス通路８は
閉じるから−加速時および定常運転時の洩れを防
止できる。さらに、カウンタバランス作用時、油
圧供給路の流量が増加して管路圧力が上昇しよう
とすれば、上記紋り通路を通して環流路にバイパ
スする流量も増すため、油圧供給路の圧力上昇が
緩和される。また逆に、油圧供給路の流量が減少
する場合の圧力低下も緩和される。このため、該
領域内における両油路間の圧力変動をきわめて小
さくすることができ、良好な安定性を得ることが
できる。

第２図は本考案にかかるカウンタバランス弁の
組立断面図、第５図は本考案にかかるカウンタバ
ランス弁を用いた油圧駆動装置の回路図であつ
て、Ｍは負荷Ｗを駆動するようこれと直結された
油圧モータ、Ｐは油圧ポンプ、Ｔは油タンク、
CVは切換弁であり、RVはカウンタバランス弁で
ある。Ａ，A₂はいずれもクロスオーバリリーフ
弁、ｍ，ｎ，m′，n′は管路、Ｔはタンク、Ｗは
環性体である。カウンタバランス弁RVは弁本体
内に摺動可能に挿入されたスプール５、スプール
５の外周をめぐり弁本体内に穿設された環溝１
ａ，２ａ，１R′および２R′、環溝１ａ，２ａを
介して切換弁CV側の管路ｍ，ｎと油圧モータＭ
側の管路m′，n′とを接続する通路１および２、
該通路１および２の環溝１ａおよび２ａより油圧
モータＭ側に介装され、油圧モータＭ側への流れ
のみを許容するチエツク弁１ｃおよび２ｃ、通路
１および２から分岐し、管路m′，n′と環溝１
R′，２R′とを接続する通路１Ｒおよび２Ｒ、ス
プール５に穿設され、該スプール５が中立位置か
ら左右へ移動した時環溝１ａと１R′および環溝
２ａと２R′とを連通する通路３および４、同じ
くスプール５に設けられた少量の油の流れを許容
するバイパス通路８、スプール５の両端の油室
６，６′、該油室６，６′にそれぞれ配設されたば
ね７，７′油室６と通路１とを接続する孔３ａお
よび油室６′と通路２とを接続する孔４ａとを備
えている。前記のバイパス通路８はスプール５が
中立位置および切換量の少ないとき（カウンタバ
ランス作用時）に環溝１ａと２ａとを接続し、ス
プールがフルストロークした位置では環溝１ａと
２ａとの連通を遮断するように設けられている。

第２図において、ｌをスプール５のフルストロ
ーク長さとし、l₁を上記連通範囲の長さとする
と、l₁の設定はスプール５がカウンタバランス作
用を行なう領域に一致するように設定され、その
関係を示したものが第４図である。図における曲
線は、たとえば第２図におけるスプール５に穿設
された油路と環溝２R′との開口面積の変化を示
し、スプール５が同図の左方向の行程によつてフ
ルストロークｌに達するまでの開口面積の変化を
示すものであるが、その行程の途中において、長
さl₂に達した点で紋り通路８と環溝２ａとの連通
が遮断されるようにされる。

次に作用を説明する。いま切換弁CVを図の右
方位置に操作すれば、油圧ポンプＰよりの圧油
は、管路ｎ、通路２、環溝２ａ、チエツク弁２ｃ
および管路n′を経て油圧モータＭに供給される。
また第３図に示すように、圧油の一部は管路４ａ
を介して油室６′へ導かれ、ばね７の押付力に抗
してスプール５を左方へ移動させ、該スプール５
に穿設した通路３を介して環溝１R′と１ａとを
連通させる。したがつて油圧モータＭの出口は、
管路m′、分岐通路１Ｒ，環溝１R′、通路３、環
溝１ａ、通路１、管路ｍよび切換弁CVを介して
タンクＴへ接続するので、環流路が形成される。
前記の供給側流路の圧力が昇圧すれば、油圧モー
タＭが慣性体Ｗを駆動し、油圧モータＭの排出油
は前記の環流路を介してタンクＴへ環流する。

このとき、前記のスプール５はフルストローク
（第２図のｌに相当）するので、バイパス通路８
は環溝１ａと２ａとの連通を遮断し、供給側通路
２から環流側通路１への洩れを防止する。

つぎに、油圧モータＭが所定の速度に達した
後、切換弁CVを幾分中立方向へ操作すれば、供
給路への流入量が減少し、該供給路および油室
６′の油圧が低下するため、ばね７の押付力によ
りスプール５は中立方向へ戻され、環溝１R′と
通路３とを連通させる紋り部の開口面積を小さく
するので、油圧モータＭの排出側の管路ｍには制
動圧が生じ、油圧モータＭは減速する。このカウ
ンタバランス作用時においては、スプール５の中
立位置からの切換量l₁は比較的小さく、バイパス
通路８が環溝１ａと２ａとを連通するので、供給
側通路２から環溝２ａ、バイパス通路８、環溝１
ａを介して環流側通路１へ圧油の一部が流出す
る。したがつてスプール５が中立方向へ移動した
際、一時的に、環溝１R′と通路３とを連通する
紋り部の開口面積が小さくなりすぎて、過度の制
動圧が生じ、油圧モータＭが減速しすぎて供給路
が再び昇圧してもバイパス通路を介して還流路へ
流出するので、供給路の昇圧は比較的小さくな
る。このためこの供給路の昇圧により再び切換方
向へ移動するスプール５の移動量は小さくなり、
環溝１R′と通路３とを連通する紋り部の開口面
積を過度に大きくしないので、油圧モータＭは失
速せず、且つ供給路の油圧を低下しすぎることが
ないから安定したカウンタバランス作用を得るこ
とができる。

切換弁CVを図の左方位置に操作すれば、供給
路と還流路が入れ替わり、スプール５の中立位置
から切換方向は上記とは逆方向になるが、作動に
ついては上述の説明から容易に理解できるので、
詳細説明は省略する。

第６図は異なる実施例を示し、この場合紋り通
路９，９はスプール１０の本体内に穿設された孔
１１により連絡される。紋り通路９がスプール１
０の中立位置からカウンタバランス作用の領域l₁
の間にわたり、紋りを伴なうバイパス機能を発揮
することは、同図の構成から明らかであろう。

本案にかゝるカウンタバランス弁は、スプール
に対してカウンタバランス作用を行なう領域の間
にわたり油圧供給路と還流路とを接続して少量の
油の流れを許容するバイパス通路を設けたので、
カウンタバランス作用時、油圧供給路の流量が増
加して管路圧力が上昇しようすれば、上記紋り通
路を通して還流路にバイパスする流量も増すた
め、油圧供給路の圧力上昇が緩和される。また逆
に、油圧供給路の流量が減少する場合の圧力低下
も緩和される。このため、該領域内における両油
路間の圧力変動をきわめて小さくすることがで
き、良好な安定性を得ることができる。

また、本考案は上述のように、安定性を向上さ
せるために従来のように強いダンピング効果を発
生させていないので、スプールが中立位置から開
口位置へ切換る際の応答性をそこなうことがな
い。

以上のように本考案よるカウンタバランス弁
は、傾斜地における作業などを含むあらゆる作業
態様に対して、ハンチング現象を生ずることな
く、また応答性をそこなうことなく、安全確実な
操作を行ないうるという特有の効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のカウンタバランス弁の断面図と
その関連油圧回路図、第２図および第３図は本案
にかゝるカウンタバランス弁のそれぞれ異なる作
用態様を示す断面図、第４図はカウンタバランス
弁の特性曲線図、第５図は本案にかゝるカウンタ
バランス弁を含む関連油圧回路図、第６図は本案
にかゝるカウンタバランス弁の他の実施例を示す
断面図、第７図および第８図はいずれも従来の他
のカウンタバランス弁のそれぞれ異なる作用態様
を示す断面図、第９図は第２図の溝３または４の
個所におけるスプール５の横断面図である。 １，２，２′……通孔、１ａ，２ａ，２a′，１
R′，２R′……環溝、１ｃ，２ｃ……チエツク
弁、１Ｒ，２Ｒ……側路孔、３，４……溝、３
ａ，４ａ，１１……孔、５，１０……スプール、
６，６′……弁室、７，７′……ばね、８，９……
紋り通路、A₁，A₂……クロスオーバリリーフ
弁、Ｍ……油圧モータ、Ｐ……油圧ポンプ、Ｔ…
…油タンク、Ｗ……負荷、ｍ，ｎ，m′，n′……
配管、CV……切換弁、RV……カウンタバランス
弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 油圧ポンプより切換弁を介し負荷側に油圧を供
   給して正逆両方向の運転を行なわしめる油圧回路
   の途中にカウンタバランス弁を介装し、カウンタ
   バランス弁のスプール外周をめぐる弁体内環溝と
   チエツク弁とを順次介して油圧供給路を連通せし
   めると同時に、スプールの一端にその供給油圧を
   作用せしめてスプールを供給油圧によつて左右動
   せしめ、且つそのスプールの左右動によつて負荷
   側からタンクへの還流路の連通およスプール他端
   に上記供給油圧に対抗作用する還流側油圧の導通
   を行なわせるための連通路を設けることにより、
   負荷側に作用する外力の方向変動による過大速度
   の防止・逆流防止を行なわしめ得るようにしたカ
   ウンタバランス弁において、スプールが中立位置
   からフルストローク位置に至る間のうち、中立位
   置からカウンタバランス作用を行なう領域におい
   て前記供給路と還流路とを接続して少量の油の流
   れを許容するバイパス通路を前記スプールに設け
   たことを特徴とするカウンタバランス弁。