JP4184733B2 - 油圧作業機械の油圧制御回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベルなどの油圧作業機械に備えられ、作業機用アクチュエータを制御する油圧作業機械の油圧制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の油圧作業機械の油圧制御回路について説明する。
【０００３】
この従来の油圧作業機械の油圧制御回路は、メインポンプと、このメインポンプからの吐出圧により作動する作業機用アクチュエータ、例えばブームシリンダと、メインポンプとブームシリンダの一方のシリンダ室（ブームシリンダを伸張させる側のシリンダ室）との間に設けられ、ブームシリンダの動作方向を切換える切換弁と、一方のシリンダ室と切換弁との間に設けられ、切換弁から一方のシリンダ室への圧油の流れのみを許容する逆止弁と、一方のシリンダ室とタンクとの間に設けられ、一方のシリンダ室からタンクへの圧油の流れを制御するパイロット操作型流量制御弁と、このパイロット操作型流量制御弁と一方のシリンダ室との間に設けられる圧力設定弁と、パイロット操作型流量制御弁をタンクに導く排出回路とを備えている。
【０００４】
前記パイロット操作型流量制御弁のケーシング内には、スプールと、このスプールが摺動可能に配置されるスプール室と、スプールの一端側に配置され、スプールを他端側に付勢するばねと、このばねが配置されるばね室と、スプールの他端側に設けられ、このスプールを作動させるためのパイロット圧が導かれるパイロット室と、パイロット室をパイロットバルブに接続するパイロットポートと、パイロット室とばね室との間に設けられ、ブームシリンダの一方のシリンダ室に接続されるアクチュエータポートと、このアクチュエータポートとばね室との間に設けられ、前記排出回路に接続される排出ポートとを備えている。なお、前記排出回路は、排出ポートをタンクに接続する管路からなる。
【０００５】
また、前記スプールは、前記アクチュエータポートと前記排出ポートとの間に位置する部分に、アクチュエータポートから排出ポートへの圧油の流れを許容するシート部を有しており、スプール室は、アクチュエータポートとシート部との間に位置する部分に、シート部が接触・離間する弁座を有している。
【０００６】
このように構成された従来の油圧ショベルの油圧制御回路は、次の（１）〜（３）のように動作する。
【０００７】
（１）ブームシリンダを伸張させるとき
パイロットバルブからパイロット操作型流量制御弁のパイロットポートにはパイロット圧が供給されない。すなわち、パイロット室にはパイロット圧が導かれず、スプールは、ばねの弾性力により中立位置に保持される。このとき、スプールに設けられているシート部は、スプール室に設けられている弁座に接触しており、これにより、アクチュエータポートと排出ポートとの間が遮断されている。つまり、ブームシリンダの一方のシリンダ室とタンクとが接続されていない状態となっている。
【０００８】
また、切換弁は一方側に切換えられ、逆止弁が切換弁を介してメインポンプに接続される。これにより、メインポンプからの吐出圧が、切換弁、逆止弁を介してブームシリンダの一方のシリンダ室に導かれ、これに伴ってブームシリンダが伸張する。
【０００９】
（２）ブームシリンダを短縮させるとき
パイロットバルブからパイロット操作型流量制御弁のパイロットポートにパイロット圧が供給され、このパイロット圧がパイロット室に導かれる。そして、このパイロット圧により、スプールがばねの反発力に対抗して中立位置からばね室側に移動する。これにより、スプールに設けられているシート部がスプール室に設けられている弁座から離間し、アクチュエータポートと排出ポートが接続される。つまり、ブームシリンダの一方のシリンダ室が、タンクに接続される。
【００１０】
また、切換弁は、他方側に切換えられ、メインポンプとブームシリンダの他方のシリンダ室が接続される。これにより、ブームシリンダの他方のシリンダ室にメインポンプからの吐出圧が供給されつつ、ブームシリンダの一方のシリンダ室の圧油が、アクチュエータポート、排出ポート、排出回路によりタンクに導かれて排出され、これに伴ってブームシリンダが短縮する。
【００１１】
（３）ブームシリンダを伸張させた状態で停止させるとき
パイロットバルブからパイロットポートにはパイロット圧は供給されない。すなわち、パイロット室にパイロット圧は供給されず、スプールは、ばねの弾性力により中立位置に保持される。このとき、スプールに設けられているシート部は、スプール室に設けられている弁座に接触しており、これにより、アクチュエータポートと排出ポートとの間が遮断されている。
【００１２】
また、切換弁は、中立位置に切換えられ、メインポンプからの吐出圧がブームシリンダのいずれのシリンダ室にも供給されなくなる。
【００１３】
このとき、ブームシリンダの一方のシリンダ室からタンクへの圧油の流れは、スプールに設けられているシート部とスプール室に設けられている弁座が接触してアクチュエータポートと排出ポートとの間が遮断されることによって阻止されているので、ブーム、アーム、バケットなどの作業機の重量による負荷に対抗する保持圧がブームシリンダの一方のシリンダ室内に発生し、これにより、ブームシリンダが伸張した状態で停止する。
【００１４】
また、（１）〜（３）において、ブームシリンダの一方のシリンダ室内に過大な圧力が発生した場合、すなわちシリンダ室内の圧力が設定圧力を越えた場合、圧力設定弁が作動する。これにより、一方のシリンダ室内の過大な圧力が排出され、一方のシリンダ室内の圧力が設定圧力に保持される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の油圧制御回路では、ブームシリンダを伸張させた状態で停止させるとき、パイロット操作型流量制御弁のスプールに設けられているシート部とスプール室に設けられている弁座とにより、アクチュエータポートから排出回路への圧油の流れが阻止され、ブーム、アームおよびバケットなどの重量による負荷に対抗する保持圧が一方のシリンダ内に発生している。
【００１６】
しかし、従来の油圧ショベルの油圧制御回路では、ブームシリンダの一方のシリンダ室から押し出された圧油が、アクチュエータポートとパイロット室との間に位置するスプール部分とスプール室の内壁面との摺接部を通って、パイロット室、パイロットポートへとリークするので、ブームを停止させた状態であってもブーム角度が停止当初の角度から徐々に下がるという問題がある。
【００１７】
なお、上述した従来の油圧作業機械の油圧制御回路は、油圧ショベルのブームシリンダを制御する油圧制御回路であったが、停止しているときに負荷がかかる作業機用アクチュエータ、例えばアームシリンダ、バケットシリンダ、走行モータなどを制御する油圧制御回路や、フォークリフトや高所作業車などに備えられる作業機用アクチュエータを制御する油圧制御回路でも、アクチュエータポートからパイロットポートにリークが生じるので、停止させた状態にある作業機用アクチュエータが停止当初の状態から動くという問題がある。
【００１８】
本発明は、上述の問題を考慮してなされたもので、その目的は、作業機用アクチュエータが停止しているときの、パイロット操作型流量制御弁のアクチュエータポートからパイロットポートへのリークの量を低減させることができる油圧作業機械の油圧制御装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、メインポンプと、このメインポンプからの吐出圧により作動する作業機用アクチュエータと、前記メインポンプと前記作業機用アクチュエータとの間に設けられる切換弁と、前記作業機用アクチュエータとこの切換弁との間に設けられ前記切換弁から前記作業機用アクチュエータへの圧油の流れのみを許容する逆止弁と、前記作業機用アクチュエータとタンクの間に設けられ、前記作業機用アクチュエータからタンクへの圧油の流れを制御するパイロット操作型流量制御弁と、このパイロット操作型流量制御弁と前記作業機用アクチュエータとの間に設けられる圧力設定弁と、前記パイロット操作型流量制御弁を前記タンクに接続する排出回路とを備え、前記パイロット操作型流量制御弁のケーシング内には、スプールと、このスプールが摺動可能に配置されるスプール室と、前記スプールの一端側に配置され、前記スプールを他端側に付勢するばねと、このばねが配置されるばね室と、前記スプールの他端側に設けられ、このスプールを作動させるためのパイロット圧が導かれるパイロット室と、このパイロット室をパイロットバルブに接続するパイロットポートと、前記パイロット室と前記ばね室との間に設けられ、前記作業機用アクチュエータに接続されるアクチュエータポートと、このアクチュエータポートと前記ばね室との間に設けられ、前記アクチュエータポートを前記排出回路に接続する排出ポートとを有し、前記スプールが、前記アクチュエータポートと前記排出ポートとの間に位置する部分に、前記アクチュエータポートから前記排出ポートへの圧油の流れを許容するシート部を有し、前記スプール室が、前記アクチュエータポートと前記シート部との間に位置する部分に、前記シート部が接触・離間する弁座を有する油圧作業機械の油圧制御回路において、前記アクチュエータポートと前記パイロット室との間に位置する前記スプール部分の外周面と前記スプール室部分の内壁面との摺接部に、シールを嵌装したことを特徴としている。
【００２０】
なお、前記排出回路は、前記排出ポートに前記切換弁を介して接続されるものでも、前記排出ポートに直接接続されるものでもよい。
【００２１】
また、前記作業機用アクチュエータは、正逆方向に動作可能な作業機用アクチュエータであり、油圧モータや油圧シリンダである。
【００２２】
このように構成した請求項１に係る発明は、次の（１）〜（３）のように動作する。なお、この動作の説明では、排出回路が排出ポートに直接接続されるものであるとともに作業機用アクチュエータが油圧シリンダである場合を例に挙げて説明する。
【００２３】
（１）油圧シリンダを伸張させるとき
パイロットバルブからパイロット操作型流量制御弁のパイロットポートにはパイロット圧が供給されない。すなわち、パイロット室にはパイロット圧が導かれず、スプールは、ばねの弾性力により中立位置に保持される。このとき、スプールに設けられているシート部は、スプール室に設けられている弁座に接触しており、これにより、アクチュエータポートと排出ポートとの間が遮断されている。つまり、油圧シリンダの一方のシリンダ室（油圧シリンダを伸張させる側のシリンダ室）とタンクとの間が接続されていない状態になっている。
【００２４】
また、切換弁は一方側に切換えられ、逆止弁が切換弁を介してメインポンプに接続される。これにより、メインポンプからの吐出圧が、切換弁、逆止弁により油圧シリンダの一方のシリンダ室に導かれ、これに伴って油圧シリンダが伸張する。
【００２５】
（２）油圧シリンダを短縮させるとき
パイロットバルブからパイロット操作型流量制御弁のパイロットポートにパイロット圧が供給され、このパイロット圧がパイロット室に導かれる。そして、このパイロット圧により、スプールがばねの反発力に対抗して中立位置からばね室側に移動する。これにより、スプールに設けられているシート部がスプール室に設けられている弁座から離間し、アクチュエータポートと排出ポートが接続される。つまり、油圧シリンダの一方のシリンダ室とタンクとが接続された状態になる。
【００２６】
また、切換弁は、他方側に切換えられ、メインポンプがブームシリンダの他方のシリンダ室（油圧シリンダを短縮させる側のシリンダ室）に接続される。これにより、油圧シリンダの他方のシリンダ室にメインポンプからの吐出圧が供給されつつ、一方のシリンダ室の圧油が、アクチュエータポート、排出ポート、排出回路によりタンクに導かれて排出され、これに伴って油圧シリンダが短縮する。
【００２７】
（３）油圧シリンダを伸張させた状態で停止させるとき
パイロットバルブからパイロットポートにはパイロット圧は供給されない。すなわち、パイロット室にはパイロット圧が供給されず、スプールは、ばねの弾性力により中立位置に保持される。このとき、スプールに設けられているシート部がスプール室に設けられている弁座に接触しており、これにより、アクチュエータポートと排出ポートとの間が遮断されている。つまり、油圧シリンダの一方のシリンダ室とタンクが接続されていない状態になる。
【００２８】
また、切換弁は、中立位置に切換えられ、メインポンプからの吐出圧がブームシリンダのいずれのシリンダ室にも供給されなくなる。このとき、ブームシリンダの一方のシリンダ室からタンクへの圧油の流れは、上述したようにスプールに設けられているシート部とスプール室に設けられている弁座が接触してアクチュエータポートと排出ポートとの間が遮断されることによって阻止されているので、作業機の重量による負荷に対抗する保持圧がブームシリンダの一方のシリンダ室内に発生し、これにより、油圧シリンダが伸張した状態で停止する。
【００２９】
また、（１）〜（３）において、油圧シリンダの一方のシリンダ室内に過大な圧力が発生した場合、すなわち一方のシリンダ室内の圧力が設定圧力を越えた場合、圧力設定弁が作動する。これにより、油圧シリンダ内の過大な圧力が排出され、油圧シリンダ内の圧力が設定圧力に保持される。
【００３０】
なお、請求項１に係る発明では、アクチュエータポートとパイロット室との間に位置するスプール部分の外周面とスプール室部分の内壁面との摺接部に、シールが嵌装してあるので、（３）で述べたように作業機用アクチュエータが停止しているとき、アクチュエータポートからパイロットポートへのリークを低減させることができる。
【００３１】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記スプールが、前記アクチュエータポートと前記シート部との間に位置する部分に、前記アクチュエータポートから前記排出ポートへの圧油の流れを調節する絞りを有し、前記スプール室が、前記アクチュエータポートと前記シート部との間に位置する部分に、前記スプールの前記絞りが設けられた部分とラップして前記絞りを開閉させるためのラップ部を有するとともに、このラップ部の前記シート部側の縁部に、前記シート部が接触・離間する前記弁座を有することを特徴としている。
【００３２】
また、請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記ケーシングを、前記シールが配置される位置付近で、前記スプールの軸方向に分割可能に構成したことを特徴としている。
【００３３】
また、請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記アクチュエータポートと前記パイロットポートとの間に位置する前記スプール部分を小径に形成し、前記アクチュエータポートと前記ばね室との間に位置する前記スプール部分を大径に形成し、前記小径に形成されるスプール部分に、前記シールを取付け、前記大径に形成されるスプール部分に、前記小径に形成されるスプール部分に作用する圧力と前記大径に形成されるスプール部分に作用する圧力とのバランスをとるための受圧部を設けたことを特徴としている。
【００３４】
また、請求項５に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記作業機用アクチュエータが、油圧ショベルに備えられるものであることを特徴としている。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の油圧作業機械の油圧制御回路の実施形態について説明する。
【００３６】
はじめに、第１の実施形態について説明する。
【００３７】
図１は、第１〜第４実施形態を示す油圧回路図、図２は、第１の実施形態に備えられるパイロット操作型流量制御弁を示す断面図である。
【００３８】
第１の実施形態は、図１，２に示すように、メインポンプ２４と、このメインポンプ２４からの吐出圧により作動する作業機用アクチュエータ、例えばブームシリンダ１０と、メインポンプ２４とブームシリンダ１０の一方のシリンダ室１０ａ（ブームシリンダを伸張させる側のシリンダ室）との間に設けられ、ブームシリンダ１０の動作方向を切換える切換弁２５と、一方のシリンダ室１０ａと切換弁２５との間に設けられ、切換弁２５から一方のシリンダ室１０ａへの圧油の流れのみを許容する逆止弁２６とを備えている。
【００３９】
また、第１の実施形態は、前記ブームシリンダ１０の一方のシリンダ室１０ａとタンク１８との間に設けられ、パイロットポンプ３７から吐出されるパイロット圧により作動し、一方のシリンダ室１０ａからタンク１８への圧油を流れを制御するパイロット操作型流量制御弁５と、このパイロット操作型流量制御弁５に切換弁を介して接続され、パイロット操作型流量制御弁５から排出される圧油をタンク１８に導く排出回路７０とを備えている。
【００４０】
また、第１の実施形態は、前記パイロット操作型流量制御弁５と前記ブームシリンダ１０の一方のシリンダ室１０ａとの間に設けられる圧力設定弁３０と、この圧力設定弁３０を作動させる圧力の一部を前記パイロットバルブ３６を介してタンク１８に排出するリリーフ用逆止弁３５とを備えている。
【００４１】
なお、第１の実施形態では、前記パイロット操作型流量制御弁５、前記逆止弁２６、前記圧力設定弁３０、および前記リリーフ用逆止弁３５を、ケーシング２に内蔵させてある。これらパイロット操作型流量制御弁５、逆止弁２６、圧力設定弁３０、およびリリーフ用逆止弁３５は次のようにしてケーシング２内部に設けてある。
【００４２】
前記パイロット操作型流量制御弁５は、メインスプール６と、このメインスプール６が摺動可能に配置されるスプール室７１と、メインスプール６の一端側に設けられ、メインスプール６を他端側に付勢するばね２０と、このばね２０が配置されるばね室１９と、メインスプール６の他端側に設けられ、このメインスプール６を作動させるためのパイロット圧が導かれるパイロット室４と、このパイロット室４とメインスプール６の他端部の間に摺動可能に設けられ、パイロット室４に導かれるパイロット圧によりメインスプール６を一端側に押圧するスプール３とを備えている。
【００４３】
また、このパイロット操作型流量制御弁５は、前記パイロット室４に連通し、このパイロット室４にパイロットバルブ３６からのパイロット圧を導くパイロットポート３４と、前記ばね室１９と前記スプール３との間に設けられ、ブームシリンダ１０の一方のシリンダ室１０ａに接続されるアクチュエータポート９と、前記スプール室７１内に設けられ、前記ばね室１９に隣接する油室２１と、この油室２１に油路２２を介して連通し、前記切換弁２５を介して前記排出回路７０に接続可能な排出ポート２３と、ばね室１９に設けられ、このばね室１９の圧油をタンク１８に導くドレンポート１７とを備えている。
【００４４】
また、このパイロット操作型流量制御弁５の前記メインスプール６は、アクチュエータポート９とばね室１９との間に位置する部分に、アクチュエータポート９から排出ポート２３への圧油の流れを許容するシート部１６を有しており、スプール室７１は、アクチュエータポート９とシート部１６との間に位置する部分に、シート部１６が接触・離間する弁座１５を有している。また、メインスプール６は、アクチュエータポート９とシート部１６との間に位置する部分に、一端側が常時アクチュエータポート９に開口している絞り１２を有しており、スプール室７１は、絞り１２にラップして絞り１２の他端側を開閉させるラップ部１１を有している。また、メインスプール６は、絞り１２とシート部１６との間に、小径部１４を有しており、スプール室７１は、弁座１５とラップ部１１との間に、メインスプール６の小径部１４を囲む油室１３を有している。つまり、パイロット操作型流量制御弁５では、メインスプール６がばね室１９側に移動すると、絞り１２の他端側が油室１３に対して開口し、アクチュエータポート９、油室１３、油室２１が連通するようになっている。
【００４５】
また、アクチュエータポート９とパイロット室４との間におけるメインスプール６とケーシング２の摺接部、すなわち、アクチュエータポート９とパイロット室４との間に位置するメインスプール６部分の外周面とスプール室７１部分の内壁面との摺接部には、Ｏリングからなるシール８を嵌装してある。このシール８は、スプール室７１の内壁に設けられた環状の溝部７内に嵌め込んである。
【００４６】
前記逆止弁２６は、シート弁からなる。この逆止弁２６の弁体は、アクチュエータポート９と排出ポート２３を接続する管路に配置してあり、排出ポート２３側にばね２９により付勢してある。またこの逆止弁２６の弁室は、排出ポート２３に連通させてある。
【００４７】
前記圧力設定弁３０は、シート弁からなる。この圧力設定弁３０の弁体は、メインスプール６の他端側に設けられる背圧室７２とアクチュエータポート９とを接続する管路、すなわち、前記逆止弁２６の弁体内に設けられている油道２７とケーシング２内部に設けられている油路３２とを接続する管路に配置してあり、ばね３１によりアクチュエータポート９側に付勢してある。また、この圧力設定弁３０の弁室には、油道２７により導かれた圧力がオリフィス２８により導かれるようになっている。
【００４８】
前記リリーフ用逆止弁３５は、前記油路３２からパイロットポート３４への圧油の流れのみを許容するボール状の弁体を有する弁であり、前記スプール３内部に設けてある。また、このリリーフ用逆止弁３５は、油路３２からオリフィス３３に導かれる圧力がボール状の弁体に作用して開くようになっている。このリリーフ用逆止弁３５を通過した圧力は、パイロット室４、パイロットポート３４によりパイロットバルブ３６に導かれ、このパイロットバルブ３６を介してタンク１８に排出されるようになっている。
【００４９】
このように構成した第１の実施形態は、次の（１）〜（３）ように動作する。
【００５０】
（１）ブームシリンダ１０を伸張させるとき
パイロットバルブ３６からパイロット操作型流量制御弁５のパイロットポート３４にはパイロット圧は供給されない。すなわち、パイロット室４にはパイロット圧が導かれず、メインスプール６は、ばね２０の弾性力により中立位置に保持される。このとき、メインスプール６に設けられているシート部１６は、スプール室７１に設けられている弁座１５に接触しており、これにより、アクチュエータポート９と排出ポート２３との間が遮断されている。つまり、ブームシリンダ１０の一方のシリンダ室１０ａとタンク１８とが接続されていない状態になっている。
【００５１】
また、切換弁２５は、一方側に切換えられ、排出ポート２３がメインポンプ２４に接続される。これにより、メインポンプ２４からの吐出圧が、切換弁２５、排出ポート２３、逆止弁２６、およびアクチュエータポート９によりブームシリンダ１０の一方のシリンダ室１０ａに導かれ、これに伴ってブームシリンダ１０が伸張する。
【００５２】
（２）ブームシリンダ１０を短縮させるとき
パイロットバルブ３６からパイロットポート３４にパイロット圧が供給される。すなわち、パイロット室４にパイロット圧が導かれ、メインスプール６がスプール３に押圧されて、ばね２０の反発力に対抗して中立位置からばね室１９側に移動する。これにより、メインスプール６に設けられているシート部１６は、スプール室７１に設けられている弁座１５から離間して、油室１２と油室２１が連通する。また、メインスプール６に設けられている絞り１２の他端側が、油室１３に対して開口する。つまり、アクチュエータポート９と排出ポート２３が、絞り１２、油室１３、油室２１、油路２２により接続される。
【００５３】
また、切換弁２５は、他方側に切換えられ、メインポンプ２４とブームシリンダ１０の他方のシリンダ室１０ｂが接続されるとともに、排出ポート２３が切換弁２５を介して排出回路７０に接続される。これにより、ブームシリンダ１０の他方のシリンダ室１０ｂにメインポンプ２４からの吐出圧が供給されつつ、ブームシリンダ１０の一方のシリンダ室１０ａの圧油が、アクチュエータポート９、排出ポート２３、切換弁２５、排出回路７０によりタンク１８に導かれて排出され、ブームシリンダ１０が短縮する。
【００５４】
（３）ブームシリンダを所望の長さに伸張させた状態で停止させるとき
パイロットバルブ３６からパイロットポート３４にはパイロット圧は供給されない。すなわち、パイロット室４にはパイロット圧が導かれないので、メインスプール６は、ばね２０の弾性力により中立位置に保持される。このとき、メインスプール６に設けられているシート部１６は、スプール室７１に設けられている弁座１５に接触しており、これにより、アクチュエータポート９と排出ポート２３との間が遮断されている。つまり、ブームシリンダ１０の一方のシリンダ室１０ａとタンク１８とが接続されていない状態になっている。
【００５５】
また、切換弁２５は、中立位置に切換えられ、メインポンプ２４からの吐出圧がブームシリンダ１０のシリンダ室１０ａ，１０ｂのいずれにも供給されなくなる。このとき、ブームシリンダ１０の一方のシリンダ室１０ａからタンク１８への圧油の流れは、上述したようにメインスプール６に設けられているシート部１６とスプール室７１に設けられている弁座１５が接触してアクチュエータポート９と排出ポート２３との間が遮断されることによって阻止されている。したがって、作業機の重量による負荷に対抗する保持圧が、ブームシリンダ１０の一方のシリンダ室１０ａ内に発生し、これにより、ブームシリンダ１０が伸張した状態で停止する。
【００５６】
このとき、アクチュエータポート９とパイロットポート３４の間では、メインスプール６部分の外周面とスプール室７１部分の内壁面との摺接部に、シール８が嵌装してあるので、圧油のリークが抑制されている。
【００５７】
なお、上述の（１）〜（３）において、シリンダ室１０ａ内に過大な圧力が発生した場合、すなわち、シリンダ室１０ａ内の圧力が圧力設定弁３０の設定圧力を越えた場合、圧力設定弁３０およびリリーフ用逆止弁３５が作動し、これにより、シリンダ室１０ａ内の圧力が設定圧力に保持される。
【００５８】
すなわち、シリンダ室１０ａ内に発生した過大な圧力は、アクチュエータポート９から油道２７、オリフィス２８により導かれて圧力設定弁３０の弁室に導かれ、これにより、圧力設定弁３０が開く。そして、この過大な圧力は、油路３２によりメインスプール６の背圧室７２に導かれ、メインスプール６に作用する。これにより、メインスプール６がばね室１９側に摺動し、シート部１６が弁座１５から離間して、アクチュエータポート９が排出ポート２３に接続される。
【００５９】
そして、上述の（１），（２）の場合、排出ポート２３に導かれた過大な圧力は、排出ポート２３と切換弁２５との間に設けられる図示しないリリーフ弁を介してタンク１８に排出される。また、上述の（３）の場合、排出ポート２３が切換弁２５を介して排出回路７０に接続されているので、過大な圧力が切換弁２５および排出回路７０によりタンク１８に導かれて排出される。
【００６０】
また、油路３２により背圧室７２に導かれた過大な圧力は、メインスプール６に作用する以外に、スプール３に設けられているオリフィス３３を介してリリーフ用逆止弁３５にも作用する。つまり、過大な圧力の一部は、リリーフ用逆止弁３５、パイロット室４、パイロットポート３４、およびパイロットバルブ３６に導かれてタンク１８に排出される。
【００６１】
第１の実施形態では次の効果が得られる。
【００６２】
第１の実施形態では、アクチュエータポート９からパイロットポート３４への圧油のリークがシール８により抑制されるので、アクチュエータポート９からパイロットポート３４へのリークの量を低減することができる。したがって、ブームシリンダ１０が伸張した状態で停止しているときの、作業機の重量による負荷によりブームシリンダ１０が短縮する程度を、すなわち、ブームの角度が下がる程度を、従来技術よりも小さくすることができる。
【００６３】
次に、第２の実施形態について説明する。
【００６４】
図３は、第２の実施形態に備えられるパイロット操作型流量制御弁を示す断面図である。この図３では、上述の図２に示したものと同等のものに図２に付した符号と同じ符号を付してある。
【００６５】
第２の実施形態では、パイロット操作型流量制御弁５のメインスプール６が、アクチュエータポート９とばね室１９との間に位置する部分に設けられアクチュエータポート９から排出ポート２３への圧油の流れを許容するシート部４２と、アクチュエータポート９とシート部４２との間に位置する部分に設けられる絞り３９とを有しているが、シート部４２と絞り３９の間には、第１の実施形態に備えられているような小径部１４を有していない。また、第２の実施形態では、スプール室７１が、アクチュエータポート９とシート部４２との間に位置する部分に設けられ前記シート部４２が接触・離間する弁座４１と、前記絞り３９にラップするラップ部３８を有しているが、第１の実施形態に備えられているような油室１３を有していない。なお、その他の構成部分は、第１の実施形態と同様である。
【００６６】
つまり、前述の第１の実施形態では、シート部１６のテーパ面の幅寸法を、第２の実施形態のシート部４２のテーパ面の幅寸法よりも大きく設定し、小径部１４の径寸法を、第２の実施形態の小径部４０よりも小さく、かつ小径部１４の軸方向の長さ寸法を、小径部４０よりも長く設定することにより、シート部１６のテーパ面を研削するための削り代を大きくして、第２の実施形態におけるシート部４２よりも低い加工精度でシート部１６を作製できるようにしてある。なお、第１の実施形態では、小径部１４の周囲に油室１３を設けることにより、絞り１２を開閉させるためのメインスプール６のストロークを短く設定してある。
【００６７】
これに対し、第２の実施形態では、小径部４０の軸方向の寸法が小さいので、すなわち、シート部４２のテーパ面を研削するための削り代が小さいので、シート部４２の作製には、第１の実施形態のシート部１６よりも高い加工精度が要求される。しかし、シート部４２と絞り３９の軸方向の間隔寸法を、第１の実施形態のメインスプール６よりも短く設定できるので、メインスプール６の軸方向の寸法の短縮が可能である。そして、シート部４２と絞り３９の軸方向の間隔寸法を短縮することにより、第１の実施形態のようにスプール室７１内に油室１３を設ける必要がなくなり、ケーシング２についても軸方向の寸法の短縮が可能となる。つまり、第２の実施形態では、第１の実施形態よりもパイロット操作型流量制御弁５の小型化が可能である。
【００６８】
第２の実施形態では、次の効果が得られる。
【００６９】
第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、ブームシリンダ１０が伸張した状態で停止しているときの、作業機の重量による負荷によりブームシリンダ１０が短縮する程度を、すなわち、ブームの角度が下がる程度を、従来技術よりも小さくすることができる。
【００７０】
また特に、第２の実施形態では、パイロット操作型流量制御弁５の小型化が可能である。
【００７１】
次に、第３の実施形態について説明する。
【００７２】
図４は、第３の実施形態に備えられるパイロット操作型流量制御弁を示す断面図である。なお、図４では、図３に示したものと同等のものに図３に付した符号と同じ部号を付してある。
【００７３】
第３の実施形態では、ケーシング２が、シール８が取り付けられる位置付近でメインスプール６の軸方向に分割可能な第１ケース４３と第２ケース４４を備えている。その他の構成部分は、第２の実施形態と同様である。
【００７４】
第３の実施形態では、次の効果が得られる。
【００７５】
第３の実施形態では、第１の実施形態と同様に、ブームシリンダ１０が伸張した状態で停止しているときの、作業機の重量による負荷によりブームシリンダ１０が短縮する程度を、すなわち、ブームの角度が下がる程度を、従来技術よりも小さくすることができる。
【００７６】
また特に、第３実施形態では、ケーシング２の環状の溝部７にシール８を取り付ける際、第２ケース４４の第１ケース４３側の開口部４５からシール８を配置できるので、第１，第２実施形態よりもシール８をケーシング２に容易に取り付けることができる。
【００７７】
次に、第４の実施形態について説明する。
【００７８】
図５は、第４の実施形態に備えられるパイロット操作型流量制御弁を示す断面図である。なお、図５では、図３に示すものと同等のものに図３に付した符号と同じ符号を付してある。
【００７９】
第４の実施形態では、アクチュエータポート９とパイロット室４との間に位置するメインスプール６部分を小径に形成してある。また、アクチュエータポート９とばね室１９の間に位置するメインスプール６部分を大径に形成してある。そして、前記小径に形成されるメインスプール６部分（以下「小径部４８」という）にシール４７を取付け、前記大径に形成されるメインスプール６部分（以下「大径部５０」という）に、小径部４８に作用する圧力と大径部５０に作用する圧力とのバランスをとるための受圧部５６を設けてある。
【００８０】
前記小径部４８には、環状の溝部４６を設けてあり、この溝部４６に前記シール４７を嵌め込んである。また、小径部４８が配置される小径のスプール室部分５１のアクチュエータポート９側の開口縁部には、丸み部４９を設けてある。
【００８１】
また、大径部５０には、ロッド５２を挿入して、受圧部５６とロッド５２の端面との間に油室５３を形成してある。また、この大径部５０には、アクチュエータポート９の圧力を油室５３に導く油道５４を設けてある。つまり、アクチュエータポート９の圧力を油道５４を介して油室５３に導き、メインスプール６をパイロットポート３４側に押圧する圧力を、受圧部５６に作用させることにより、小径部４８に作用する圧力と大径部５０に作用する圧力とのバランスをとるようにしている。
【００８２】
このように構成した第４の実施形態では、メインスプール６をケーシング２内に組み込む際、小径部４８の外周面に設けられた環状の溝部４６にシール４７を予め嵌め込んでから、メインスプール５をケーシング２のばね室１９側の開口部５５から挿入することができる。このとき、ケーシング２のラップ部３８の内径寸法は、小径部４８の径寸法よりも大きく、また、スプール室部分５１のアクチュエータポート９側の開口部縁部には丸み部４９を設けてあるので、シール４７を損傷させることなくケーシング２内に配置することができる。
【００８３】
第４の実施形態では、次の効果が得られる。
【００８４】
第４の実施形態では、第１の実施形態と同様に、ブームシリンダ１０が伸張した状態で停止しているときの、作業機の重量による負荷によりブームシリンダ１０が短縮する程度を、すなわち、ブームの角度が下がる程度を、従来技術よりも小さくすることができる。
【００８５】
また特に、第４の実施形態では、小径部４８にシール４７を取り付けてからメインスプール６をケーシング２内に組み込むので、第１，第２の実施形態のようにケーシング２内に設けられる環状の溝部７にシール８を取り付けるよりも容易にシール４７を取り付けることができる。
【００８６】
なお、第１〜第４の実施形態では、排出回路７０が、パイロット操作型流量制御弁５の排出ポート２３に切換弁２５を介して接続されるものであるが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、ケーシング２内部に油路２２を設けずに、油室２１に排出ポートを設けるとともに、この排出ポートとタンク１８が直接接続されるように排出回路を設けてもよい。
【００８７】
また、第１〜第４の実施形態は、パイロット操作型流量制御弁５、逆止弁２６、圧力設定弁３０およびリリーフ用逆止弁３５を、ケーシング２に内蔵したものであるが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、逆止弁２６、圧力設定弁３０およびリリーフ用逆止弁３５は、パイロット操作型流量制御弁５と別体でもよい。
【００８８】
また、第１〜第４の実施形態は、油圧ショベルのブームシリンダ１０を制御するための油圧制御回路であったが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、停止しているときに負荷がかかる作業機用アクチュエータ、例えばアームシリンダ、バケットシリンダ、走行モータなどを制御する油圧制御回路でもよい。また、油圧ショベルに限らず、フォークリフトや高所作業車の作業機用アクチュエータを制御する油圧制御回路でもよい。
【００８９】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明の各請求項に係る発明では、アクチュエータポートとパイロット室との間に位置するスプール部分の外周面とスプール室部分の内壁面との摺接部に、シールを嵌装したので、アクチュエータポートからパイロットポートへの圧油のリーク量を低減することができる。したがって、作業機用アクチュエータが停止した状態にあるときの、作業機の重量による負荷により動く程度を従来技術よりも小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の油圧作業機の油圧制御回路の第１〜第４の実施形態の油圧回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に備えられるパイロット操作型流量制御弁を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に備えられるパイロット操作型流量制御弁を示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に備えられるパイロット操作型流量制御弁を示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に備えられるパイロット操作型流量制御弁を示す断面図である。
【符号の説明】
２ ケーシング
４ パイロット室
５ パイロット操作型流量制御弁
６ メインスプール（スプール）
７ 溝部
８ シール
９ アクチュエータポート
１０ ブームシリンダ（作業機用アクチュエータ）
１１ ラップ部
１２ 絞り
１３ 油室
１４ 小径部
１５ 弁座
１６ シート部
１８ タンク
２１ 油室
２２ 油路
２３ 排出ポート
２４ メインポンプ
２５ 切換弁
２６ 逆止弁
３０ 圧力設定弁
３４ パイロットポート
３５ リリーフ用逆止弁
３６ パイロットバルブ
３８ ラップ部
３９ 絞り
４０ 小径部
４１ 弁座
４２ シート部
４３ 第１ケース
４４ 第２ケース
４７ シール
４８ 小径部
５０ 大径部
５６ 受圧部
７０ 排出回路
７１ スプール室
７２ 背圧室

Claims (5)

1. メインポンプと、このメインポンプからの吐出圧により作動する作業機用アクチュエータと、前記メインポンプと前記作業機用アクチュエータとの間に設けられる切換弁と、前記作業機用アクチュエータとこの切換弁との間に設けられ前記切換弁から前記作業機用アクチュエータへの圧油の流れのみを許容する逆止弁と、前記作業機用アクチュエータとタンクの間に設けられ、前記作業機用アクチュエータからタンクへの圧油の流れを制御するパイロット操作型流量制御弁と、このパイロット操作型流量制御弁と前記作業機用アクチュエータとの間に設けられる圧力設定弁と、前記パイロット操作型流量制御弁を前記タンクに接続する排出回路とを備え、
   前記パイロット操作型流量制御弁のケーシング内には、スプールと、このスプールが摺動可能に配置されるスプール室と、前記スプールの一端側に配置され、前記スプールを他端側に付勢するばねと、このばねが配置されるばね室と、前記スプールの他端側に設けられ、このスプールを作動させるためのパイロット圧が導かれるパイロット室と、このパイロット室をパイロットバルブに接続するパイロットポートと、前記パイロット室と前記ばね室との間に設けられ、前記作業機用アクチュエータに接続されるアクチュエータポートと、このアクチュエータポートと前記ばね室との間に設けられ、前記アクチュエータポートを前記排出回路に接続する排出ポートとを有し、
   前記スプールが、前記アクチュエータポートと前記排出ポートとの間に位置する部分に、前記アクチュエータポートから前記排出ポートへの圧油の流れを許容するシート部を有し、
   前記スプール室が、前記アクチュエータポートと前記シート部との間に位置する部分に、前記シート部が接触・離間する弁座を有する油圧作業機械の油圧制御回路において、
   前記アクチュエータポートと前記パイロット室との間に位置する前記スプール部分の外周面と前記スプール室部分の内壁面との摺接部に、シールを嵌装したことを特徴とする油圧作業機械の油圧制御回路。
2. 前記スプールが、前記アクチュエータポートと前記シート部との間に位置する部分に、前記アクチュエータポートから前記排出ポートへの圧油の流れを調節する絞りを有し、
   前記スプール室が、前記アクチュエータポートと前記シート部との間に位置する部分に、前記スプールの前記絞りが設けられた部分とラップして前記絞りを開閉させるためのラップ部を有するとともに、このラップ部の前記シート部側の縁部に、前記シート部が接触・離間する前記弁座を有することを特徴とする請求項１記載の油圧作業機械の油圧制御回路。
3. 前記ケーシングを、前記シールが配置される位置付近で、前記スプールの軸方向に分割可能に構成したことを特徴とする請求項１記載の油圧作業機械の油圧制御回路。
4. 前記アクチュエータポートと前記パイロットポートとの間に位置する前記スプール部分を小径に形成し、
   前記アクチュエータポートと前記ばね室との間に位置する前記スプール部分を大径に形成し、
   前記小径に形成されるスプール部分に、前記シールを取付け、
   前記大径に形成されるスプール部分に、前記小径に形成されるスプール部分に作用する圧力と前記大径に形成されるスプール部分に作用する圧力とのバランスをとるための受圧部を設けたことを特徴とする請求項１記載の油圧作業機械の油圧制御回路。
5. 前記作業機用アクチュエータが、油圧ショベルに備えられるものであることを特徴とする請求項１記載の油圧作業機械の油圧制御回路。

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