JP3220263B2

JP3220263B2 - 反転防止弁

Info

Publication number: JP3220263B2
Application number: JP32021492A
Authority: JP
Inventors: 聡森; 盛雄小宮; 繁孝小西
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 2001-10-22
Anticipated expiration: 2016-10-22
Also published as: JPH06159315A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建設機械などに使用す
る油圧モータが運転停止に伴って反転するのを防止する
ためのバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械などに使用する油圧モータは、
圧油の供給を遮断した後も慣性力で回転しようとしてボ
ンプ作用を起こすため、ポンプ作用による吐出圧をリリ
ーフ弁を介して逃がすことで、油圧モータの回転を制動
している。

【０００３】しかしながら、油圧モータの回転が停止し
た後も吐出側の圧力はなおリリーフ圧に保持されている
ため、この圧力で油圧モータが反転しようとする。

【０００４】油圧モータの力で物体を吊り上げるような
場合には、このようにして油圧モータが反転すると危険
なため、例えば実公昭６１−２８５３２号に開示された
バイパス弁により、この反転圧力を解放している。

【０００５】このバイパス弁は図５に示すように、オリ
フィス１４３を形成したスリーブ１２０の内側にポペッ
ト１２６とその内側に摺動自由に侵入するピストン１３
２とを収装し、ポペット１２６の端部とシート１２２と
の間でバルブを構成したものである。

【０００６】また、オリフィス１４４を形成したスリー
ブ１２１、ポペット１２７、ピストン１３３及びシート
１２３を備えた同一構成のバルブがピストン１３２と１
３３を同軸上で相互に当接するように同一のハウジング
１１８内に対称的に設けられる。ポペット１２６と１２
７はそれぞれスプリング１３１によりシート１２２と１
２３に向けて付勢される。

【０００７】オリフィス１４３は油圧モータ１７を駆動
する一方の油圧通路３４に連通し、オリフィス１４４は
もう一方の油圧通路３５に連通する。ピストン１３２と
１３３にはこれらのオリフィス１４３と１４４を介して
油圧通路３４と３５の圧力が相対する向きに作用し、こ
れらの圧力バランスに応じて軸方向に摺動する。

【０００８】ポペット１２６と１２７によるバルブの間
には油室１４５が設けられ、ポペット１２６が開くこと
で、オリフィス１４３が油室１４５に連通し、ポペット
１２７が開くことでオリフィス１４４が油室１４５に連
通する。

【０００９】油圧ポンプ１１の吐出油が例えば油圧通路
３４から油圧モータ１７に供給され、油圧通路３５を通
ってタンク１２に還流している場合には、油圧通路３４
が高圧になっており、オリフィス１４３を介して作用す
るこの高圧によりピストン１３２が図の右側に移動し、
ポペット１２７を開いてオリフィス１４４を油室１４５
に連通させている。

【００１０】油圧モータ１７の回転を止めるべく、切換
弁１１４を介してカウンタバランス弁１１５を遮断位置
に切り換えると、引き続き回り続けようとする油圧モー
タ１７の慣性力で、油圧通路３５が高圧化し、リリーフ
弁３７を介して油圧通路３５から油圧通路３４へと作動
油が流れ、このリリーフ圧に基づく抵抗が油圧モータ１
７にブレーキとして作用する。同時にこの圧力がピスト
ン１３３に作用し、ピストン１３２を介してポペット１
２６を開き、オリフィス１４３を油室１４５に連通させ
る。

【００１１】油圧モータ１７の回転が停止した時には、
油圧通路３５にはなおリリーフ圧に近い圧力が残留して
おり、この圧力が油圧モータ１１７を逆転させようとす
る。この逆転圧力により、油圧通路３４の圧力が上昇す
るが、油室１４５を介して作用するこの圧力が直ちにポ
ペット１２７を開くので、油圧通路３４と３５は等圧と
なり、油圧モータ１７はほとんど逆転しない。

【００１２】

【発明の課題】ところで、この反転防止弁を建設機械な
どの旋回用の油圧モータに適用した場合には、例えば建
設機械をゆるやかな傾斜地に停止させておくと、油圧モ
ータに加わる回転圧力により油圧通路３４（３５）に圧
力が発生し、反対側の油圧通路３５（３４）と油室１４
５が連通状態となる。

【００１３】この状態で、機械を操作するために逆方向
すなわち油圧通路（３５）に圧力を加えるとこの圧力が
油室１４５を介してポペット１２６を押し開いて、一次
的に油圧通路３５と３４が連通してしまうために、細か
い操作がうまくできないという問題があった。

【００１４】このような細かい操作性を確保するにはオ
リフィス１４３と１４４の断面積を小さくすれば良い
が、そうすると前述の反転防止機能が低下するという問
題があった。

【００１５】本発明は、上記問題点を解決すべくなされ
たもので、反転防止機能を損なわずに細かい操作に対す
る応答性を高めることを目的とする。

【００１６】

【課題を達成するための手段】本発明は、油圧ポンプと
タンクとに至る２本の油圧通路と、油圧通路の断続操作
を行うコントロールバルブと、油圧通路の所定以上の高
圧を解放するリリーフ弁とを備えた油圧回路を接続した
油圧モータにおいて、先端同士を相接しつつ同軸上で各
々摺動可能に弾性保持された２つのバルブ部材と、各バ
ルブ部材に臨んで形成された油室と、これらの油室間の
圧力バランスに応じてバルブ部材の相接する先端部の外
周を摺動して高圧側の油室をバイパス通路に接続する第
１のシャトル弁と、このバイパス通路を前記コントロー
ルバルブの操作位置に応じてタンクに連通する第２のシ
ャトル弁と、前記２本の油圧通路と油室とをそれぞれ接
続する第１のオリフィスと、前記バルブ部材との当接に
よりこの接続を遮断するバルブシートと、油圧通路の圧
力を前記油室と反対側からバルブ部材に作用させる第２
のオリフィスと、前記バイパス通路の流量を制限する第
３のオリフィスとを備えている。

【００１７】

【作用】コントロールバッブが遮断状態にある時は、第
２のシャトル弁はバイパス通路をタンクに連通する。こ
の状態で油圧通路に残留する高圧は、第１のシャトル弁
を介してバイパス通路からタンクに解放される。第３の
オリフィスはこのバイパス通路の流出量を制限する。ま
た、第２のオリフィスを介して作用するこの高圧により
バルブ部材が変位し、変位したバルブ部材がバルブシー
トに着座して油圧通路からタンクへの作動油の流出を遮
断する。これにより、残留圧力や外力の負荷による油圧
モータの回転が阻止される。

【００１８】コントロールバルブが接続状態に切り換わ
ると、第２のシャトル弁がバイパス通路を遮断する。し
たがって、油圧ポンプから油圧モータへ供給される作動
油は途中で失われず、油圧モータを応答良く動作させ
る。

【００１９】

【実施例】図１〜図４に本発明の実施例を示す。

【００２０】図１において、油圧モータ１７は油圧通路
３４，３５とコントロールバルブ１８とを介して油圧ポ
ンプ１１とタンク１２とに接続され、コントロールバル
ブ１８の接続方向に応じて油圧通路３４または３５に供
給される油圧ポンプ１１の吐出油により回転し、油圧通
路３５または３４からタンク１２に作動油を還流する。

【００２１】コントロールバルブ１８は油圧ポンプ１１
を油圧通路３５に、タンク１２を油圧通路３４に接続す
るセクション１８Ａと、これらの接続を逆にするセクシ
ョン１８Ｂと、これらの接続を遮断して油圧ポンプ１１
の吐出油をタンク１２に還流するセクション１８Ｃを備
え、これらのセクションを操作弁１６から供給されるパ
イロット圧力により切り換える。

【００２２】操作弁１６は油圧ポンプ１１に付設された
パイロットポンプ１４からのパイロット圧を操作に応じ
て切り換え圧力としてコントロールバルブ１８のセクシ
ョン１８Ａ側あるいはセクション１８Ｂ側に作用させ
る。

【００２３】油圧通路３４と３５との間にはリリーフ弁
３６と３７が設けられる。また、これらのリリーフ弁３
６及び３７と平行に油圧通路３４と３５の間に反転防止
弁１が介装される。

【００２４】反転防止弁１はバルブハウジング３内に構
成される。バルブハウジング３には油圧通路３５に連通
するポート４と、オリフィス４６を介してタンク１２に
連通するポート５と、油圧通路３４に連通するポート６
が形成される。

【００２５】このバルブハウジング３にはさらにポート
７と８が形成される。これらのポート７と８にはコント
ロールバルブ１８のセクション１８Ａ側に作用するパイ
ロット作動油と、セクション１８Ｂ側に作用するパイロ
ット作動油とがそれぞれ導かれる。これらの圧力はバル
ブハウジング３に収装された後述の第２のシャトル弁２
の両端に作用する。

【００２６】反転防止弁１は図２に示すように、バルブ
ハウジング３の内側にピストン状のバルブ部材９と１０
を同軸的に摺動自由に収装し、バルブ部材９と１０の背
面に臨む油室４３と４４とに収装したスプリング２１と
２２により先端を相対して当接させたものであり、当接
部の外周には第１のシャトル弁２０が摺動自由に嵌合す
る。

【００２７】第１のシャトル弁２０とバルブ部材９の間
には油室２３が形成され、この油室２３がバルブ部材９
の外周に溝状に形成された第１のオリフィス４７を介し
てポート４と連通する。一方、油室２３はバルブ部材９
が摺動してバルブハウジング３に形成したシート２５に
当接することにより、ポート４から遮断される。

【００２８】第１のシャトル弁２０とバルブ部材１０と
の間にも同様に第１のオリフィス４８を介してポート６
と連通する油室２４が形成され、バルブハウジング３に
はバルブ部材１０の当接により油室２４とポート６との
間を遮断するシート２６が形成される。

【００２９】バルブ部材９の内側にはスプリング２７に
支持されたスプール２８が収装され、このスプール２８
の内側にポート４に連通する油室２９が形成される。ま
た、スプール２８には油室２９をバルブ部材９の背面の
油室４４に連通する第２のオリフィス３０が形成され
る。

【００３０】バルブ部材１０の内側にもスプリング３１
に付勢されたスプール３２が収装され、ポート６に連通
する油室３３がスプール３２の内側に形成される。ま
た、スプール３２には油室３３の圧力をバルブ部材１０
の背面の油室４５に連通する第２のオリフィス３８が形
成される。

【００３１】第１のシャトル弁２０は油室２３と２４の
圧力バランスに応じて軸方向に摺動し、高圧側の油室２
３（２４）をバルブハウジング３内に形成されたバイパ
ス通路３９に連通する。また、中立位置においてはこれ
らの連通を遮断する。

【００３２】バイパス通路３９はバルブハウジング３内
に摺動された第２のシャトル弁２と第３のオリフィス４
６とを介してタンク１２に接続される。

【００３３】第２のシャトル弁２は図３に示すようにバ
ルブハウジング３内にスプリング４１と４２により軸方
向に摺動可能に弾性保持され、両端に作用するポート７
と８の圧力差に応じて摺動し、これらの圧力差によりコ
ントロールバルブ１８がセクション１８Ｃにある時はバ
イパス通路３９をタンク１２に開放し、セクション１８
Ａまたはセクション１８Ｂにある時はバイパス通路３９
をタンク１２から遮断する。なお、この切り換わり圧力
はコントロールバルブ１８の切り換わり圧力と同等以下
に設定される。

【００３４】次に作用を説明する。

【００３５】油圧ポンプ１７を運転を行う時は、操作弁
１６を操作してパイロットポンプ１４によるパイロット
圧力をセクション１８Ａ側に導き、コントロールバルブ
１８をパイロット圧力でセクション１８Ａに切り換え
る。これにより、油圧ポンプ１１の吐出油が油圧通路３
５に供給され、油圧モータ１７を回転させた後に油圧通
路３４からタンク１２に回収される。

【００３６】油圧通路３５の圧力は同時にポート４から
第１のオリフィス４７を介して油室２３に導かれる。そ
して、油室２４との圧力差により第１のシャトル弁２０
を図の右方向へと変位させ、バイパス通路３９を油室２
３に連通する。シャトル弁２０はさらにバルブ部材１０
に当接した後、バルブ部材１０をスプリング２２に抗し
て右方向へ変位させる。

【００３７】一方、ポート７にはコントロールバルブ１
８をセクション１８Ａに保持しているパイロット圧力が
導かれ、第２のシャトル弁２はこのパイロット圧力によ
り図３の右側へと変位してバイパス通路３９をタンク１
２から遮断する。このため、バイパス通路３９が油室２
３に連通しても、ポート４の圧油がバイパス通路３９を
介してタンク１２に流出する恐れはない。また、第１の
シャトル弁２０の変位に伴って収縮する油室２４の作動
油がポート６から油圧通路３４に流出するが、これは極
く少量であり、油圧モータ１７の動作に影響を及ぼすこ
とはない。

【００３８】ポート４の圧油はまた油室２９と第２のオ
リフィス３０を介して油室４４に流入し、バルブ部材９
を図の右方向へと変位させてシート２５に着座させる。
つまり、まず第１のシャトル弁２０の変位により油室２
３がバイパス通路３９に連通し、若干の遅れをもってバ
ルブ部材９が変位してポート４と油室２３の連通を遮断
する。油圧モータ１７の運転中、反転防止弁はこの状態
に保持される。

【００３９】次に油圧モータ１７の運転を停止する時
は、操作弁１６の操作によりパイロット圧力でコントロ
ールバルブ１８をセクション１８Ｃに切り換える。これ
により、油圧ポンプ１１の吐出油はコントロールバルブ
１８でブロックされ、タンク１２に直接還流する。

【００４０】一方、油圧モータ１７は慣性力で回転し続
けようとし、油圧通路３４の圧力が増大する。この圧力
がリリーフ弁３６のリリーフ圧に達するとリリーフ弁３
６が開いて油圧通路３４の圧油を油圧通路３５に流出さ
せ、リリーフ圧に基づき油圧モータ１７の回転にブレー
キをかける。

【００４１】この時、ポート６はリリーフ圧に等しい圧
力となり、この圧油が第１のオリフィス４８を介して油
室２４に作用し、第１のシャトル弁２０を図の左側へと
変位させる。これにより、バイパス通路３９と油室２３
の連通が遮断され、バイパス通路３９と油室２４が連通
する。第１のシャトル弁２０はバルブ部材９に当接した
後、さらにバルブ部材９をスプリング２１に抗して左側
へと変位させる。

【００４２】一方、第２のシャトル弁２はポート７の圧
力低下により中立位置に戻ってバイパス通路３９をタン
ク１２に連通するので、ポート６の圧油は油室２４から
バイパス通路３９、ポート５、オリフィス４６を通って
タンク１２に流出する。しかしながら、この流量は第３
のオリフィス４６により油圧モータ１７の回転の制動に
影響しない程度に小さく抑えられる。

【００４３】ポート６の圧油はさらに第２のオリフィス
３８を介して油室４５に流入し、バルブ部材１０を図の
左側へと変位させてシート２６に着座させ、油室２４を
ポート６から遮断する。このようにして、第２のシャト
ル弁２の変位に対してバルブ部材１０が若干の遅れをも
って変位するので、ポート６からタンク１２への作動油
の流出はこの遅れの間に限定される。

【００４４】なお、バルブ部材１０がシート２６に着座
することで第１のシャトル弁２０の両側に働く圧力は均
等となる。したがって、ブレーキ時の作動油の熱膨張に
より例えば低圧側の油圧通路３５の圧力が上昇した場合
には、シャトル弁２０が図の右方向へ変位し、油圧通路
３５の圧油の一部をポート４から油室２３、バイパス通
路３９及びポート５を介してタンク１２に流出させ、油
圧通路３５の圧力の異常な上昇を防止する。

【００４５】さて、油圧モータ１７はリリーフ弁３６の
ブレーキ作用により停止した後、油圧通路３４の残留圧
力により反転しようとする。この反転圧力により油圧通
路３５の圧力が上昇すると、ポート４と油室２３を介し
て作用する圧力により第１のシャトル弁２０が図の右方
向に変位し、油圧通路３５の圧油の一部をポート４、油
室２３及びバイパス通路３９を介してタンク１２に流出
させる。

【００４６】一方、ポート４の圧力が第２のオリフィス
３０を介して油室４４に伝達されると、油室２３との受
圧面積差でバルブ部材９が図の右方向に変位し、シート
２５に着座して油圧通路３５からのタンク１２への作動
油の流出は遮断される。一方、この変位により油室４４
が拡大するとともに、バルブ部材１０を介して油室４５
が圧縮され、油室４５の作動油の一部が第２のオリフィ
ス３８とポート６を経由して油圧通路３４に流出する。

【００４７】つまり、油圧通路３４の残留圧力に対して
まず圧油の一部がタンク１２に流出し、次いで、油室４
４と４５の容積変化により油圧通路３４と３５の圧力バ
ランスの均衡が図られるので、油圧通路３４の残留圧力
で油圧モータ１７が反転する恐れはない。

【００４８】なお、バルブ部材１０がシート２６に着座
した状態から、バルブ部材１１が、シート２５に着座す
るまでに要するバルブ部材１０と１１の移動時間ｔは次
式で表される。

【００４９】ｔ＝Ｖ／｛Ｃ・ａ（２ｇ・Ｐ／γ）¹ ^/ ² ｝Ｖ＝Ａ×ｓＡ＝ｄ² ・π／４ただし、ｓ：ストローク距離ｄ：バルブ部材９の外径ａ：第２のオリフィス３０の断面積Ｐ：スプリング２１のばね荷重／スプール２８の断面積Ｃ：流動係数ｇ：重力加速度 γ；作動油の比重したがって、例えば第２のオリフィス３０の断面積を変
えることにより、移動時間ｔを任意に設定することがで
きる。

【００５０】ところで、この油圧モータ１７を建設機械
の旋回装置に使用した場合に、例えば緩い傾斜地に停止
した状態では、一方の油圧通路３５（３４）に保持圧力
がかかり、この圧力によりバルブ部材９（１０）がシー
ト２５（２６）に着座している。したがって、第２のシ
ャトル弁２は開いていても、油室２３はポート４から遮
断されており、油圧通路３５（３４）の圧油がバイパス
通路３９を介してタンク１２に流出する恐れはない。

【００５１】また、この状態で機械を動かしたい時は、
操作弁１６を介してコントロールバルブ１８をセクショ
ン１８Ａまたは１８Ｂに切り換えると、第２のシャトル
弁２が直ちにバイパス通路３９を遮断する。

【００５２】したがって、油圧通路３４（３５）に供給
された油圧ポンプ１１の吐出油は途中で失われることな
く油圧モータ１７に供給される。図４はバイパス通路３
９の流量と油圧通路３４と３５の圧力を示しているが、
従来の反転防止弁においては顕著であった始動直後の加
速時のバイパス流量（図の破線に示す）がなくなるの
で、油圧モータ１７の細かい加減速操作も応答良く行え
る。

【００５３】

【発明の効果】以上のように本発明は、第１と第２のシ
ャトル弁により第１と第３のオリフィスを介して圧油を
タンクに逃がす一方、第２のオリフィスを介して作用す
るこの圧力に応動して若干の遅れをもってこの流出を遮
断するバルブ部材を備えたので、油圧モータが停止した
後の残留圧力がこの遅れ時間の間にタンクに解放され、
反転圧力による油圧モータの逆転を防止することができ
る。

【００５４】一方、コントロールバルブが油圧モータを
運転するポジションに切り換えられている時は、第２の
シャトル弁が圧油のタンクへの流出を遮断するので、油
圧ポンプの吐出油は途中で失われることなく油圧モータ
に供給される。したがって、細かい操作を行う場合の応
答性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す油圧モータの駆動回路図
である。

【図２】反転防止弁の縦断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。

【図４】圧力及びバイパス流量特性を示すグラフであ
る。

【図５】従来例を示す油圧モータの駆動回路図と反転防
止弁の縦断面図との合成図である。

【符号の説明】

１反転防止弁２第２のシャトル弁９，１０バルブ部材１１油圧ポンプ１２タンク１７油圧モータ１８コントロールバルブ２０第１のシャトル弁２３，２４油室２５，２６バルブシート３０，３１第２のオリフィス３４，３５油圧通路３６，３７リリーフ弁３９バイパス通路４６第３のオリフィス４７，４８第１のオリフィス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−224302（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−106201（ＪＰ，Ａ) 実開平５−42706（ＪＰ，Ｕ) 実開平５−27304（ＪＰ，Ｕ) 実開平５−27303（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−19901（ＪＰ，Ｕ) 実開昭60−41602（ＪＰ，Ｕ) 実公昭61−28532（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F15B 11/00 - 11/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】油圧ポンプとタンクとに至る２本の油圧
通路と、油圧通路の断続操作を行うコントロールバルブ
と、油圧通路の所定以上の高圧を解放するリリーフ弁と
を備えた油圧回路を接続した油圧モータにおいて、先端
同士を相接しつつ同軸上で各々摺動可能に弾性保持され
た２つのバルブ部材と、各バルブ部材に臨んで形成され
た油室と、これらの油室間の圧力バランスに応じてバル
ブ部材の相接する先端部の外周を摺動して高圧側の油室
をバイパス通路に接続する第１のシャトル弁と、このバ
イパス通路を前記コントロールバルブの操作位置に応じ
てタンクに連通する第２のシャトル弁と、前記２本の油
圧通路と油室とをそれぞれ接続する第１のオリフィス
と、前記バルブ部材との当接によりこの接続を遮断する
バルブシートと、油圧通路の圧力を前記油室と反対側か
らバルブ部材に作用させる第２のオリフィスと、前記バ
イパス通路の流量を制限する第３のオリフィスとを備え
たことを特徴とする油圧モータの反転防止弁。