JP3655788B2

JP3655788B2 - ショックレスバルブおよび流体圧回路

Info

Publication number: JP3655788B2
Application number: JP34684899A
Authority: JP
Inventors: 仁岩崎; 剛金澤
Original assignee: Nishina Industrial Co Ltd
Current assignee: Nishina Industrial Co Ltd
Priority date: 1999-12-06
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2019-12-06
Also published as: JP2001165104A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、緩衝用のショックレスバルブおよび流体圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械を急操作し、起動および停止を行う場合、機体の位置および姿勢が急激に変化することにより、接地面に対し機体の揺れが発生する。
【０００３】
この揺れはオペレータのシートおよび操作レバーをも揺らし、作業を中断しなければならない場合もある。
【０００４】
そこで、従来、急操作時のショックを緩和するため、図３に示されるように操作レバーで直接制御されるパイロット油圧制御用のリモコン弁10と、建設機械の油圧シリンダおよび油圧モータなどのアクチュエータ11を制御するパイロット操作型のコントロール弁12との間に、パイロット油圧に応答遅れを発生させるショックレスバルブ13を装着している。なお、リモコン弁10は、パイロット油圧源14からコントロール弁12に供給されるパイロット油、またはコントロール弁12からタンク15に排出されるパイロット油をレバー操作量に応じて制御する。
【０００５】
ショックレスバルブ13は、アクチュエータ11の動作停止時に応答遅れを発生させて停止ショックを緩和するメータアウト型であるが、起動時に応答遅れを発生させて起動ショックを緩和するメータイン型もある。
【０００６】
メータアウト型のショックレスバルブ13を図３により説明すると、アクチュエータ11を起動するときは、リモコン弁10をレバー操作し、パイロット油圧源14をポート16に連通することにより、パイロット油圧源14からポート16に供給されたパイロット油は、固定オリフィス17の影響を受けることなく、主として通路18中のチェック弁19を経て、コントロール弁12のスプール21の一端パイロット油室22に供給され、スプール21をスプリング23に抗して一側へ急速変位させる。なお、コントロール弁12は、主油圧源20からアクチュエータ11に供給されるとともにアクチュエータ11からタンク15へ排出される作動油を方向制御および流量制御する。
【０００７】
一方、アクチュエータ11の動作を停止するときは、リモコン弁10をレバー操作し、ポート16をタンク15に連通することにより、スプリング23の復元力によりスプール21の一端パイロット油室22から押出された戻りパイロット油がポート24に達し、この戻りパイロット油はチェック弁19があるため固定オリフィス17を通過し、さらに切換弁25内の通路を経てポート16へ流れ、リモコン弁10を経てタンク15へ排出されるから、コントロール弁12のスプール21は中立位置に復帰する。
【０００８】
このとき、切換弁25は流量制御弁として機能し、パイロット油が設定流量以上に流れようとすると、固定オリフィス17の前後に生じた切換設定圧を超える差圧が切換弁25の両端に作用するから、その差圧による力がスプリング26の附勢力を上回ると、切換弁25はスプリング26に抗して切換わり、可動オリフィス27により通路28を絞る。
【０００９】
要するに、動作停止時の戻りパイロット油は、ショックレスバルブ13の切換弁25内の可動オリフィス27で絞られ、すなわちショックレスバルブ13を通過する流量が可動オリフィス27で十分に規制されながらポート16へ流れ、リモコン弁10を経てタンク15に排出されるから、圧力は徐々に降下して、コントロール弁12のスプール21も徐々に中立位置に戻されて閉じる。このため、主油圧源20からスプール21を経てアクチュエータ11へ供給される作動油の流れも緩やかに止まるので、アクチュエータ11の停止時のショックが軽減される。
【００１０】
また、メータイン型のショックレスバルブは、ポート16とポート24とを逆にした形態になる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のショックレスバルブは、メータイン型またはメータアウト型のいずれか一方であり、起動または停止の一方向のみ作用し、他方向では作用しない。
【００１２】
このため、建設機械などの機体の揺れは、起動時または停止時のいずれか一方で発生する問題がある。
【００１３】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、一方向および他方向の両方向流れでそれぞれ機能するショックレスバルブと、このショックレスバルブを用いてアクチュエータ起動時および停止時の両方でそれぞれのショックを緩和する流体圧回路を提供することを目的とし、さらに、建設機械の起動時および停止時の揺れを防止して、作業効率を向上させることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、弁本体と、弁本体内に摺動自在に嵌合された可動弁体と、可動弁体を中立位置に保持するスプリングと、可動弁体に一体的に設けられたオリフィスと、可動弁体に設けられ中立位置より一方向への変位により絞り制御される一方の開口と、可動弁体に設けられオリフィスを介して一方の開口に連通されるとともに中立位置より他方向への変位により絞り制御される他方の開口と、弁本体に設けられ可動弁体の一方の開口を経てオリフィスに連通された一方のポートと、弁本体に設けられ可動弁体の他方の開口を経てオリフィスに連通された他方のポートとを具備したショックレスバルブである。
【００１５】
そして、一方のポートと他方のポートとの間で流体流れが生ずると、その流れ方向にかかわらず可動弁体のオリフィスの前後で差圧が発生する。両方のポート間の流量が増大すると、オリフィス前後の差圧が増大し、可動弁体はこの差圧によりスプリングに抗して流れ方向に変位し、この可動弁体の変位方向により一方の開口または他方の開口が絞られ、１つのショックレスバルブが一方向および他方向のいずれ方向の流れに対しても絞り効果を持つ。
【００１６】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載のショックレスバルブと、両方のポートのいずれか一方に連通されたパイロット圧操作手段と、両方のポートのいずれか他方にパイロット圧導入部を連通されアクチュエータ作動流体を制御するパイロット操作型のコントロール弁とを具備した流体圧回路である。
【００１７】
そして、パイロット圧操作手段からコントロール弁のパイロット圧導入部に供給されるパイロット操作流体と、コントロール弁のパイロット圧導入部からパイロット圧操作手段に排出されるパイロット操作流体とに対して、１つのショックレスバルブがそれぞれ絞り効果を持つから、コントロール弁の開方向および閉方向のいずれ方向の動作に対してもショックレスバルブの絞り効果が発揮され、コントロール弁の開閉動作と関連して生ずるアクチュエータ起動時および停止時のショックが、１つのショックレスバルブにより緩和される。
【００１８】
請求項３に記載された発明は、請求項２記載の流体圧回路が建設機械の油圧回路として用いられたものである。
【００１９】
そして、コントロール弁の開方向および閉方向のいずれ方向の動作に対してもショックレスバルブの絞り効果が発揮され、コントロール弁の開閉動作と関連して生ずるアクチュエータ起動時および停止時のショックが緩和されるから、アクチュエータにより動作される建設機械の起動および停止の両操作時に生ずる機体の揺れも１つのショックレスバルブにより防止され、機体の揺れによる作業の中断をなくすことで建設機械の作業効率が向上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１および図２を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、例えば油圧ショベルなどの建設機械において、下部走行体に対し上部旋回体を旋回させる旋回用油圧モータや、上部旋回体に装着されたブーム、アームおよびバケットからなるフロント作業装置を駆動する各種油圧シリンダなどのアクチュエータを制御するための流体圧回路としての油圧回路を示す。
【００２２】
この図１において、31は、アクチュエータ起動時および停止時の急激な加速および減速を防止してショックを緩和するショックレスバルブであり、このショックレスバルブ31は、ほぼ円筒形の弁本体32内にほぼ円筒形の可動弁体としてのプランジャ33が摺動自在に嵌合されている。
【００２３】
弁本体32の周面部には、周方向および軸方向の異なる位置にて、一方のポート34と他方のポート35とが穿設され、これらのポート34，35に対応して弁本体32の内周面に環状溝36，37がそれぞれ形成されている。この弁本体32の左右両端部はスプリング受部38となっている。
【００２４】
プランジャ33は、左右両側部に対して中央部が肉厚に形成され、その左右両側部内にそれぞれ形成されたスプリング装着穴41に圧縮コイル状のスプリング42が嵌合され、これらのスプリング42によりプランジャ33の中央部が挟圧されるように附勢され、プランジャ33が中立位置に保持されている。
【００２５】
このプランジャ33の一方のスプリング装着穴41には、穴付きねじなどの押え部材43によりオリフィス板44が一体的に固定され、このオリフィス板44の中心部には、通過するパイロット操作流体としてのパイロット油に絞り抵抗を付与する一定開口面積のオリフィス45が設けられている。
【００２６】
さらに、プランジャ33には、一方の開口46および他方の開口47が径方向に穿設されている。一方の開口46は、プランジャ33の中央部に軸方向に穿設された穴48、前記オリフィス45、前記押え部材43の穴49および前記スプリング装着穴41を経て、他方の開口47に連通されている。
【００２７】
一方の開口46は、プランジャ33の中立位置では弁本体32により絞られずに連通する径方向の孔であるが、プランジャ33の中立位置より右方向への変位により一方のポート34と対応する環状溝36の縁部51により絞り制御される。
【００２８】
また、他方の開口47は、プランジャ33の中立位置では弁本体32により絞られずに連通する径方向の孔であるが、プランジャ33の中立位置より左方向への変位により他方のポート35と対応する環状溝37の縁部52により絞り制御される。
【００２９】
このように構成されたショックレスバルブ31の一方のポート34には、パイロット圧操作手段としてのリモートコントロール弁（以下、「リモコン弁」という）53のパイロット油圧出力口部54が通路55により連通されている。このリモコン弁53の元圧供給口部56には、パイロットポンプなどのパイロット油圧源57が連通され、また、パイロット油排出口部58にはタンク59が連通されている。
【００３０】
また、ショックレスバルブ31の他方のポート35には、パイロット操作型のコントロール弁61のパイロット圧導入部62が連通されている。
【００３１】
このパイロット操作型のコントロール弁61は、リモコン弁53からショックレスバルブ31を経てパイロット圧導入部62に導かれたパイロット油圧により変位するスプールを有し、このスプールにより、主油圧源20（図３）から供給された作動流体としての作動油を方向制御および流量制御し、前記油圧モータおよび油圧シリンダなどのアクチュエータ11（図３）を動作制御する。
【００３２】
次に、図１に示された実施の形態の作用を図２を参照しながら説明する。
【００３３】
図２（Ａ）に示されるように、アクチュエータ起動時は、リモコン弁53からコントロール弁61のパイロット圧導入部62へパイロット油を供給するメータインにおいて、オリフィス45の前後で発生する差圧によりプランジャ33は左方へシフトし、環状溝37の縁部52により開口47を絞り、流量を規制する。
【００３４】
また、図２（Ｂ）に示されるように、アクチュエータ停止時は、コントロール弁61のパイロット圧導入部62からリモコン弁53へパイロット油を排出するメータアウトにおいて、オリフィス45の前後で発生する差圧によりプランジャ33は右方へシフトし、環状溝36の縁部51により開口46を絞り、流量を規制する。
【００３５】
すなわち、アクチュエータ起動時においても停止時においても、一方のポート34と他方のポート35との間で流体流れが生ずると、その流れ方向にかかわらずプランジャ33のオリフィス45の前後で差圧が発生する。この差圧は、両方のポート34，35間の流量が増大するとともに増大し、プランジャ33はこの差圧によりスプリング42に抗して流れ方向に変位し、このプランジャ33の変位方向により一方の開口46または他方の開口47が絞られ、１つのショックレスバルブ31が一方向および他方向のいずれ方向の流れに対しても絞り効果を持つ。
【００３６】
そして、リモコン弁53からコントロール弁61のパイロット圧導入部62に供給されるパイロット油と、コントロール弁61のパイロット圧導入部62からリモコン弁53に排出されるパイロット油とに対して、１つのショックレスバルブ31がそれぞれ絞り効果を持つから、コントロール弁61の開方向および閉方向のいずれ方向の動作に対してもショックレスバルブ31の絞り効果が発揮され、コントロール弁61の開閉動作と関連して生ずるアクチュエータ起動時および停止時のショックが、１つのショックレスバルブ31により緩和される。
【００３７】
このようにして、アクチュエータ起動時および停止時のショックが緩和されるから、アクチュエータ11（図３）により動作される建設機械の起動および停止の両操作時に生ずる機体の揺れも１つのショックレスバルブ31により防止される。
【００３８】
例えば、油圧ショベルの上部旋回体を旋回起動または停止させる際、あるいはフロント作業装置を起動または停止させる際のショックによる機体の揺れを防止することで、作業の中断をなくすことができ、建設機械の作業効率が向上する。
【００３９】
なお、本ショックレスバルブ31は、メータイン側およびメータアウト側に作用するが、一方の開口46および他方の開口47の寸法を変更することで、メータイン側およびメータアウト側のショックレス効果を変更することができる。
【００４０】
すなわち、実機では、起動および停止に必要となるショックレス効果は必ずしも一致しない。一般に、メータアウト側すなわち停止側のショックレス効果は、メータイン側すなわち起動側に比べ効かせぎみにする必要があり、本装置により一方の開口46および他方の開口47を個別に最適化することで起動および停止ショックを最適な条件で緩和することができる。
【００４１】
以上のように、本装置は、従来一方向のみ作用していたショックレスバルブを両方向に作用させるもので、起動および停止の両方向に絞り効果をもたせ、１つのショックレスバルブ31により起動時および停止時の両方のショックを緩和できる。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、可動弁体がオリフィス前後の差圧による一方向および他方向への作動でそれぞれ絞り効果を持つ一方の開口および他方の開口を有するから、１つのショックレスバルブを一方向および他方向の両方向流れに適用できる。
【００４３】
請求項２記載の発明によれば、パイロット圧操作手段からパイロット操作型のコントロール弁のパイロット圧導入部に供給されるパイロット操作流体と、コントロール弁のパイロット圧導入部からパイロット圧操作手段に排出されるパイロット操作流体とに対して、１つのショックレスバルブがそれぞれ絞り効果を持つから、コントロール弁の開方向および閉方向のいずれ方向の動作に対してもショックレスバルブの絞り効果を発揮でき、コントロール弁の開閉動作と関連して生ずるアクチュエータ起動時および停止時のショックを、１つのショックレスバルブにより緩和できる。
【００４４】
請求項３記載の発明によれば、コントロール弁の開方向および閉方向のいずれ方向の動作に対しても共通のショックレスバルブの絞り効果を発揮でき、コントロール弁の開閉動作と関連して生ずるアクチュエータ起動時および停止時のショックを緩和できるから、アクチュエータにより動作される建設機械の起動および停止の両操作時に生ずる機体の揺れも１つのショックレスバルブにより防止でき、機体の揺れによる作業の中断をなくすことで建設機械の作業効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるショックレスバルブおよび流体圧回路の一実施の形態を示す断面図および回路図である。
【図２】（Ａ）はアクチュエータ起動時における同上ショックレスバルブの作用を示す断面図、（Ｂ）はアクチュエータ停止時における同上ショックレスバルブの作用を示す断面図である。
【図３】従来のショックレスバルブおよび流体圧回路を示す回路図である。
【符号の説明】
31 ショックレスバルブ
32 弁本体
33 可動弁体としてのプランジャ
34 一方のポート
35 他方のポート
42 スプリング
45 オリフィス
46 一方の開口
47 他方の開口
53 パイロット圧操作手段としてのリモコン弁
61 コントロール弁
62 パイロット圧導入部

Claims

弁本体と、
弁本体内に摺動自在に嵌合された可動弁体と、
可動弁体を中立位置に保持するスプリングと、
可動弁体に一体的に設けられたオリフィスと、
可動弁体に設けられ中立位置より一方向への変位により絞り制御される一方の開口と、
可動弁体に設けられオリフィスを介して一方の開口に連通されるとともに中立位置より他方向への変位により絞り制御される他方の開口と、
弁本体に設けられ可動弁体の一方の開口を経てオリフィスに連通された一方のポートと、
弁本体に設けられ可動弁体の他方の開口を経てオリフィスに連通された他方のポートと
を具備したことを特徴とするショックレスバルブ。
請求項１記載のショックレスバルブと、
両方のポートのいずれか一方に連通されたパイロット圧操作手段と、
両方のポートのいずれか他方にパイロット圧導入部を連通されアクチュエータ作動流体を制御するパイロット操作型のコントロール弁と
を具備したことを特徴とする流体圧回路。
建設機械の油圧回路として用いられた
ことを特徴とする請求項２記載の流体圧回路。