JPS6152343B2 - - Google Patents

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
回路のアクチユ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プー
ル両側のパイロツ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
りを小さくすると、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ヤビラーシ
ヨンが発生した。

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ツ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うに改
良したもの等がみうけられるが、前者の場合は、
スプー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
度が得が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ツト
室と給排孔との間にパイロツト室と給排孔内の流
体圧力の差によつて作動し、パイロツト室と給排
孔との間の絞り量を変化させる差動弁を設け、こ
の差動弁によつ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、
キヤビテーシヨンの発生を防止することを目的と
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つて、１
は、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はアクチユエータ、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
クチユエータ５と方向切換弁６との間に介設され
るもので、その本体１は、アクチユエータ５が接
続される一対の給排孔７，８（以下アクチユエー
タ用給排孔という）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、これらアクチユエータ用給
排孔７，８と切換弁用給排孔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の両端部は、その孔径を少々大
きくすると共に、開口端を蓋部材１４，１５で
夫々密閉して、パイロツト室１２，１３に構成し
てあり、このパイロツト室１２，１３の内部に
は、スプール２を両側から押圧するばね１６，１
７を夫々張設してある。

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を設けてある。これらスプール内
孔１８，１９は、小径部４８，４９の通孔２０，
２０，２１，２１を介して切換弁用給排孔９，１
０に夫々連通させると共に、別の通孔２２，２
２，２３，２３を介してアクチユエータ用給排孔
７，８にも連通させてある。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，
１０の方からアクチユエータ用給排孔７，８の方
向に向つて圧力流体を流す逆止弁２４，２５を設
けてある。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ユエータ５と方向切換弁
６の間を遮断し、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ユエータ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、各パイロツト室１２，１３と
各切換弁用給排孔９，１０との間に介設してあ
る。これら差動弁３，４は、通路２６，２７及び
通孔５２，５３を介して各パイロツト室１２，１
３及び切換弁用給排孔９，１０に連通する内孔２
８，２９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３２，３３及び３
４，３５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を張設してあ
る。そして、これら差動弁の一方の弁体作動室３
２，３４は、夫々通路２６，２７からの分岐通路
５０，５１と連通させてある。

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に開口連通する
内部通路４０，４１を設けてあり、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
設してある。この第１絞り孔４２，４３は、通路
２６，２７を介して常時パイロツト室１２，１３
に接続するが第２絞り孔４６ａ，４６ｂ，４７
ａ，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４２，４
３と共にパイロツト室１２，１３へ接続する。通
孔４４，４５は、弁体３０，３１が弁体作動室３
２，３４の方向へ移動すると第１絞り孔４２，４
３と共にパイロツト室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
するようにパイロツト室１２，１３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３
０，３１への押圧力がばね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を
前記流体圧力の差がほとんどなくなつたとき弁体
３０，３１を第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てある。従
つて弁体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。そして、パイロツ
ト室１２，１３内の流体圧力が切換弁用給排孔
９，１０内の流体圧力より高くなり、この双方の
流体圧力の差による押圧力がばね３７，３９の押
圧力を超えると、パイロツト室１２，１３と切換
弁用給排孔９，１０とは、第１絞り孔４２と第２
絞り孔４６ａ，４６ｂ、第１絞り孔４３と第２絞
り孔４７ａ，４７ｂの夫々によつて接続する。

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，４７
ａ，４７ｂの絞り量を同一にし、パイロツト室１
２，１３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、
その絞り量を第１絞り孔４２，４３と第２絞り孔
４６ａ，４６ｂ，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，４
６ｂ，４７ａ，４７ｂの絞り量を第１絞り孔４
２，４３と相違させてもよい。

なお、第１図中６０，６１は、アクチユエータ
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
によつて第１図のように中立位置に静止し、切換
弁用給排孔９，１０とアクチユエータ用給排孔
７，８とを遮断している。従つてアクチユエータ
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６ａ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２０，２０を通つて第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ユエータ用給
排孔７を通つてアクチユエータ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
してパイロツト室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
クチユエータ５の排出側がスプール２、逆止弁２
５で閉鎖されているのでモータ５が停止したまま
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を介してパイ
ロツト室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２６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
イロツト室１２とが、弁体３０の通路４４と第１
絞り４２とにより大きな接続量となると、パイロ
ツト室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。

パイロツト室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
ロツト室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、このパイロツト室１３
内の流体圧力も、パイロツト室１２内の流体圧力
に応じて上昇する。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。従つ
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。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３
９に抗して移動するので、パイロツト室１３内の
圧力流体は、第１絞り孔４３、第２絞り孔４７
ａ，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。従つてス
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、アクチユエータ用給排
孔８と切換弁用給排孔１０とを接続すると、アク
チユエータ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、アクチユエータ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
ロツト室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、アクチユエータ５への圧力流体
の給排回路が形成されアクチユエータ５が矢印Ａ
方向へ駆動する。

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
によつて停止し、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ツト室１２に
生じる。このパイロツト室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ツト室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
つて、左方向に第１絞り孔４２、第２絞り孔４６
ａ，４６ｂが共に通路２６へ連通する位迄移動す
る。このため、パイロツト室１２内の圧力流体
は、第１絞り孔４２、第２絞り孔４６ａ，４６ｂ
の双方を介して切換弁給排孔９へ流出する。従つ
て、スプール２は、パイロツト室１３内のばね１
７の弾発力による押圧力を受け、第１絞り孔４
２、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。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、
パイロツト室１２と切換弁用給排孔９との圧力差
は小さくなり、それによつて弁体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、パイロツト室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がアクチユエータ用給排孔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、アクチユエータ用給
排孔８と切換弁用給排孔１０との間をゆつくり
（弁体３０の第１絞り孔４３の絞り量に応じた
値。）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からパイロツト室１３への流
体補給は、パイロツト室１３の減圧に伴なつて差
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
ぼさない。

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、アクチユエータ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。このとき、差動弁４が、パイロツト
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ツト室１３内の流体
圧力を制御するので、その詳細な説明は省く。な
おこのときアクチユエータ５は矢印Ｂ方向に駆動
する。

次にアクチユエータ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、パイロツト室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。

今アクチユエータ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２
４、通孔２２、アクチユエータ用給排孔７を介し
てアクチユエータ５へ流入すると共に、通孔５
２、弁体３０の内部通路４０、第１絞り４２、通
路２６を介してパイロツト室１２に流入する。こ
のときスプール２は、第１図に示す中立位置にあ
るのでアクチユエータ５の排出側は閉鎖されたま
まである。従つて、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、パイロツト室１２
内へ差動弁３を介して作用する。このため、スプ
ール２はパイロツト室１３のばね１７の弾発力に
よる押圧力に抗しさらに、パイロツト室１３内の
流体を差動弁４を介して切換弁用給排孔１０へ排
出させながら左方向へ移動し始める。このときパ
イロツト室１３内の流体は、パイロツト室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
ツト室１３内の流体を第１絞り４３、第２絞り４
７ａ，４７ｂを介して切換弁用給排孔１０へ接続
する。従つて、スプール２は、差動弁４の弁体３
１の第１絞り４３、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。スプ
ール２の左方向への移動によつて、アクチユエー
タ５の排出側が、アクチユエータ用給排孔８と切
換弁用給排孔１０とを接続し始めると、アクチユ
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（パイロツト室１２内の流体圧力。）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。このため、パ
イロツト室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。このようにパイロツト
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の弾発力のよる押圧力によつ
て第１図の位置へ復帰させられるので、パイロツ
ト室１３と切換弁用給排孔１０とが、第１絞り４
３のみの接続となる。従つてスプール２の移動速
度は、アクチユエータ用給排孔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、アクチユエータ５のなめら
かな駆動を行なわせる。なお、アクチユエータ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ユエー
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ユ
エータ５の駆動をなめらかなものとする。

第２図は、この発明による第２の実施例を示す
部分断面図であつて、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′を
パイロツト室１２と切換弁用給排孔９との間に介
設してある。

この実施例における差動弁３′は、パイロツト
室１２及び切換弁用給排孔９に対して通路２
６′，５２′を介して連通する内孔２８′と、この
内孔２８′に摺動自在に嵌納され且つばね５４に
よつてパイロツト室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とパイロツト室１２
との間には、バイパス通路５５を設けてあり、こ
のバイパス通路５５の途中に、内孔２８′からパ
イロツト室１２に向つて流体が流れるときだけ開
く逆止弁５６を設けてある。

この差動弁３′の弁体３０′は、パイロツト室１
２からの通路２６′に連通する内部通路４０′を設
けてあり、その先端部を絞つて内孔２８′に通じ
る第１絞り孔４２′となすと共に、弁体３０′の小
径部５８の周壁に第２絞り孔４６′を形成してあ
る。図示しないが反対側のパイロツト室１３と切
換弁用給排孔１０との間にも同様の差動弁を介設
してある。

このような差動弁３′を介設したカウンタバラ
ンス弁にては、パイロツト室１２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２８′と連通するため、パ
イロツト室１２の背圧は第１、第２絞り孔４
２′，４６′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５
４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ツト室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、この発明は、カウンタバ
ランス弁のパイロツト室と方向切換弁に接続する
給排孔との間に、前記パイロツト室と前記給排孔
との流体圧力の差に応じて、パイロツト室と給排
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、アクチユエータに
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、アクチユエータへの圧力流
体回路をスムーーズに開閉し、圧力流体回路内の
サージ圧力、キヤビテーシヨ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、この発明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……アクチユエータ、６……方向切
換弁、７，８……給排孔（アクチユエータ用給排
孔）、９，１０……給排孔（切換弁用給排孔）、１
２，１３……パイロツト室、３０，３０′，３１
……弁体、４２，４２′，４３……第１絞り孔、
４６ａ，４６′，４６ｂ，４７ａ，４７ｂ……第
２絞り孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 方向切換弁とアクチユ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ツト室と、
   このパイロツト室内の流体圧力による押圧力を受
   け前記アクチユエータと方向切換弁とを接続する
   スプールとを有し、前記方向切換弁とパイロツト
   室との間に、複数の絞り孔を備え前記方向切換弁
   側とパイロツ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ツト室との接続量
   を前記絞り孔によつ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。