JPS621507Y2

JPS621507Y2 -

Info

Publication number: JPS621507Y2
Application number: JP12730684U
Authority: JP
Priority date: 1984-08-22
Filing date: 1984-08-22
Publication date: 1987-01-14
Also published as: JPS6073979U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案はクレーン等の建設機械のブーム用起伏
シリンダ装置に用いられるカウンターバランス弁
に関するものである。

（従来の技術）従来既知のカウンターバランス弁は、例えば第
４図に示すごとく、油給排装置より起伏シリンダ
Ｂの負荷側油室B₁への流れを許容し、その逆流
を阻止するチエツク弁ａ、及び負荷側の圧油を遮
断するようスプリングｄで付勢されたスプール弁
ｂとを具え、このスプール弁ｂの一方側に非負荷
側のパイロツト圧油をオリフイスｃを介して作用
させ、前記スプリングｄに抗してこのスプール弁
ｂを作動させ、負荷側圧油をタンク側に逃がすよ
う構成されているが、かかる構成のカウンターバ
ランス弁においては、スプール弁ｂの緩慢な動き
を得るためにオリフイスｃを設けているが、この
緩慢効果を高めるためにオリフイス径を極度に小
さくしている。

従つてオリフイスによる圧力損失が大きく、そ
のためオリフイスに供給する圧油は圧力損失を見
込んだ高圧にセツトする必要があり、その分だけ
エネルギーの過消費があつた。またこの弁構造に
おいては、負荷側圧油をスプール弁ｂと弁体との
嵌合によりシールしているが、圧油のリークを極
力おさえるため、油路となる弁体とスプール弁の
摺動部分ｆをオーバーラツプさせている。このこ
とは作動の際、開放時間が遅れ、過度的にサージ
圧が発生し、そのためにそれがシリンダの動特性
に影響し、クレーンの作動に悪影響を与えてい
た。またこの種のカウンターバランス弁において
は、チエツク弁ａとスプール弁ｂとを並列に配置
しているものが多く、弁体自体が大きくなつた
り、また弁体の加工もその分だけ余計にかかつて
いた。

（考案が解決しようとする問題点）従つて本考案においては、パイロツトライン側
のオリフイスをやめ、スプール弁のシール方式を
弁座方式として前述した機能上の不具合もなく
し、かつ構造上においてはスプール弁とチエツク
弁とを同一軸線上に配設して小型コンパクトにし
たカウンターバランス弁を提供しようとするもの
である。

（問題点を解決するための手段）これがため本考案におけるカウンターバランス
弁においては、弁体に設けた弁孔内に、シート部
にて負荷圧側に通じる油室と油給排側に通じる油
室とを遮断するよう常時スプリングで付勢した中
空のスプール弁と、このスプール弁の一方側に当
接してシート部を形成し、前記負荷圧側に通じる
油室と油給排側に通じる油室とを遮断する方向に
スプリングで付勢され、油給排側に通じる油室の
圧油によりこの当接を解き、油給排側に通じる油
室と負荷圧側に通じる油室とを連通するよう構成
したチエツク弁と、パイロツト圧により作動され
てチエツク弁を介してスプール弁をこのスプール
弁に直接作用する前記スプリングに抗して作動さ
せ、油給排側に通じる油室と負荷圧側に通じる油
室とを連通するよう構成した作動部材とを具え、
前記チエツク弁にオリフイスを設け、このオリフ
イスにより弁体及びチエツク弁とで囲まれる油室
と前記負荷圧側に通じる油室とを連通し、前記ス
プール弁とチエツク弁とが当接した状態でのこの
弁体及びチエツク弁とで囲まれる油室の圧油によ
りこの当接状態がさらに保持されるよう前記チエ
ツク弁を構成したものである。

（作用）従つて起伏シリンダの停止時においては、弁体
とスプール弁とで形成されるシート部と、スプー
ル弁とチエツク弁とで形成されるシート部とでも
つてこの起伏シリンダの負荷側の圧油を遮断する
ため、その圧油が漏洩することがなく、このうち
スプール弁とチエツク弁とで形成されるシート部
は、起伏シリンダの負荷圧をチエツク弁に作用さ
せてこのチエツク弁がスプール弁を押すようにし
て閉止するよう構成しているため、負荷圧が大き
くなればなるほどその閉止力が強まることにな
る。また起伏シリンダの負荷側の圧油の解放時に
は、パイロツト圧により作動部材が作動し、スプ
ール弁を動かしてこのスプール弁と弁体とで形成
されるシート部を解放するわけであるが、このと
きスプール弁はチエツク弁と一体となつて動かさ
れるため、チエツク弁に設けてあるオリフイスに
よりスプール弁の動きに緩慢効果が与えられ、弁
体とスプール弁とで形成されるシート部がゆつく
り解放されることになり流量制御特性が極めてよ
く、またサージ圧等が発生することもない。

（実施例及びその作用）第１図は本考案に係るカウンターバランス弁１
の一例をクレーン等のブーム起伏用シリンダ装置
と油給排装置との間に配設した状態を示すもの
で、弁体２内に一端部を開口３して弁孔４を設
け、該弁孔４内には中空のスプール弁５をこの弁
孔４内に摺動自在に嵌装し、かつスプリング６で
弁座形式のシート部７を押圧するよう付勢する。
１８はこのスプール弁５の摺動部分に設けた流量
制御のために設けたＶノツチである。８はスプー
ル弁５の一方端部９に当接してシート部１０を形
成するよう配設したチエツク弁で、スプリング１
１でその当接方向に付勢する。このチエツク弁８
は後述する油室１５の圧油により開口して前記当
接状態を解き、後述する油圧１６の圧油によりさ
らに当接状態に保持されるよる構成する。１２は
弁孔４内に摺動自在に内接し、かつチエツク弁８
に摺動自在に外接するよう配設した作動部材で、
油室１３に作用するパイロツト圧により作動され
て、チエツク弁８をスプール弁５の方向に移動さ
せ、これによりチエツク弁８を介してスプール弁
５を前記スプリング６に抗して作動させるよう構
成する。１４は開口部３に連通してスプール弁５
とチエツク弁８とで囲まれる油室、１５は弁体２
とスプール弁５及びチエツク弁８の外周部で囲ま
れる油室、１６はチエツク弁８と弁体２とで囲ま
れる油室で、チエツク弁８にはオリフイス１７を
設けて油室１４と油室１６とを連通する。なお１
９は１５の外部との接続口、２０は油室１３の外
部との接続口である。次に２１はポンプ、２２は
切換弁、２３はクレーンのブーム起伏用シリンダ
装置。２４はシリンダ装置２３の負荷側油室２３
ａとカウンターバランス弁１の開口部３とを接続
する管路、２５はシリンダ装置２３の非負荷側油
室２３ｂと切換弁２２とを接続する管路、２６は
管路２５より分岐して油室１３の接続口２０に接
続される管路、２７は切換弁２２と油室１５の接
続口１９とを接続する管路である。

次にこの作用を説明する。

いま、切換弁２２を２２ａの位置に切換えると
圧油は管路２７を介して油室１５に至り、その圧
油によりチエツク弁８をスプリング１１に抗して
押しシート部１０を開放し、圧油は油室１４に流
れ、開口部３、管路２４を介してシリンダ装置２
３の負荷側油室２３ａに至り、該シリンダ装置は
伸長する。このとき非負荷側油室２３ｂの油は管
路２５を介してタンクに戻る（第２図）。

切換弁２２を中立位置２２ｂに戻すと、チエツ
ク弁８は閉じ、シリンダ装置２３の負荷側油室２
３ａの圧油は油室１４及び油室１６に密封され、
シリンダ装置２３は作動位置に保持されるが、こ
の密封作用については後述する。

次に切換弁２２を２２ｃの位置に切換えると、
圧油は管路２５を介して起伏シリンダ装置２３の
非負荷側油室２３ｂに至るとともに、この管路２
５より分岐した管路２６を介してパイロツト圧が
油室１３に作用し、これにより作動部材１２が左
方に動かされ、チエツク弁８を介してスプール弁
５を左方に動かし（このときチエツク弁８のオリ
フイス１７はダンパー効果を発揮する）、シート
面７を解放し、負荷側の圧油はＶノツチ１８によ
り流量制御されながら油室１５に至にタンクに戻
ることになる。従つてシリンダ装置２３は縮少す
る（第３図）。このときスプール弁５を移動させ
るに必要な力量は、油室１４の内圧をＰ、さらに
シート部７の受圧径をDa、シート部１０の受
圧面をｄ、油室１６におけるチエツク弁８の受
圧外径をDb、作動部材１２の受圧外径をDo
（第１図参照）とすると、スプール弁５を右方に押す力は、Ｐ（π／４Ｄ^２ _ａ−π／４d²）＋Ｆ（但し、Ｆはスプリング６の抗力）チエツク弁８を左方に押す力は、Ｐ（π／４Ｄ^２ _ｂ−π／４d²）（但し、リタンスプリ
ング１１の抗力は微少のため無視する）となり、いをDa＝Dbとなるよう設計したとする
と、Ｐ（π／４Ｄ^２ _ａ−π／４d²）＝Ｐ（π／４Ｄ^２ _ｂ−
π／４d²）となり、スプール弁５を左右に押す力はスプリン
グ６の抗力Ｆのみとなる。このことは内圧Ｐの値
に関係なく、言いかえれば起伏シリンダ装置２３
にかかる負荷Ｗの値に関係なく、スプール弁５を
開放する力はスプリング６の抗力Ｆに打勝つ力量
であればよい。

すなわち、コンペンセータ１２の力量をfcとす
ると、fc＞Ｆであればよい。ここで油室１３におけるパイロツ
ト圧をＰ_pとすると、 fc＝Ｐ_p（π／４Ｄ^２ _Ｏ−π／４Ｄ^２ _ｂ）（但し、リタンスプリング１１の抗力は微少の
ため無視する）であるので、パイロツト圧Ｐ_pの値によりスプー
ル弁５の作動が決定されることになる。逆に言え
ばスプール弁５のスプリング６の抗力Ｆによりパ
イロツト圧Ｐ_pが決定されることになる。以上、
上述した点を要約すると、スプール弁５が内圧Ｐ
の変化に影響されることなく作動し、常に安定し
た作動特性が得られることを意味する。

次に先に説明を省略して中立位置での負荷側圧
油の密封につき説明する。

負荷側圧油はシート部７、シート部１０により
密封されることとなるが、シート部７は前述した
ごとくスプリング６の力により圧油を密封してい
る。ところでチエツク弁８はスプール弁５にＰ（π／４Ｄ^２ _ｂ−π／４d²）の力（但し、リタンスプリング１１の抗力は微少
のため無視する。）で当接保持されており、この
力によりシート部１０は圧油を密封している。

この密封力は上式からも明らかなように、内圧
Ｐに比例するので、シリンダ装置に作用する負荷
が増大する程その密封力も大きくなることにな
る。従つて負荷側圧油はこの２つのシート部７，
１０による確実に密封されることになる。

（考案の効果） (1) チエツク弁８に設けたオリフイス１７は、ス
プール弁５の作動時、ダンパー効果（効果力は
（do／Db）²に反比例。但しdoはオリフイス径）
を発揮し、スプール弁５の緩慢効果を誘発し、
従つて作動部材１２の作動に緩慢効果を与える
必要がなく、パイロツト油室１３の入口ポート
部２０を第４図に示した従来既知のカウンター
バランス弁のごとくオリフイスにせず、大口径
にすることができ、エネルギーの損失がなく、
動力消費を極力おさえることができた。

(2) スプール弁５のシート部７を弁座方式のシー
ル構造で即開放可能としたので、Ｖノツチ加工
をこのシート面まで拡張することができ、この
スプール弁５の作動の際の過渡的なサージ圧の
発生をたくすことができた。

(3) 各弁を軸線的にかつ並置に設けたことによ
り、加工、組立が簡単となり、定格流量を下げ
ることなくコンパクトになり、重量の軽減も行
うことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るカウンターバランス弁の
説明図、第２〜第３図はその作動説明図、第４図
は従来既知のカウンターバランス弁である。５……スプール弁、８……チエツク弁、１２…
…作動部材、１３，１４，１５，１６……油室、
１７……オリフイス。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

弁体２に設けた弁孔４内に、シート部７にて負
荷圧側に通じる油室１４と油給排側に通じる油室
１５とを遮断するよう常時スプリング６で付勢し
た中空のスプール弁５と、このスプール弁５の一
方側に当接してシート部１０を形成し、油室１４
と油室１５とを遮断する方向にスプリング１１で
付勢され、油室１５の圧油によりこの当接を解
き、油室１５と油室１４とを連通するよう構成し
たチエツク弁８と、パイロツト圧により作動され
てチエツク弁８を介してスプール弁５を前記スプ
リング６に抗して作動させ、油室１５と油室１４
とを連通するよう構成した作動部材１２とを具
え、前記チエツク弁８にオリフイス１７を設け、
このオリフイス１７により弁体及びチエツク弁８
とで囲まれる油室１６と前記油室１４とを連通
し、前記スプール弁５とチエツク弁８とが当設し
た状態でのこの油室１６の圧油によりこの当接状
態がさらに保持されるよう前記チエツク弁８を構
成してなるカウンターバランス弁。