JP4873934B2

JP4873934B2 - シリンダ降下防止弁装置

Info

Publication number: JP4873934B2
Application number: JP2005329613A
Authority: JP
Inventors: 説与吉田; 謙一関口
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2005-11-15
Filing date: 2005-11-15
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2025-11-15
Also published as: JP2007138971A

Description

この発明は、シリンダがその負荷の作用で降下するのを防止するシリンダ降下防止弁装置に関する。

この種のシリンダ降下防止弁装置として、特許文献１に記載された発明が従来から知られているが、この従来の装置を図２に基づいて説明する。この従来の装置は、バルブボディＢに、チェック弁１を介してポンプＰに連通する供給通路２と、一対のアクチュエータポート３、４と、タンクに連通する戻り通路５、６とを形成している。そして、一方のアクチュエータポート３は、シリンダＣのヘッド側室に連通し、他方のアクチュエータポート４はロッド側室に連通している。

さらに、このバルブボディＢには、メインスプールMSを組み込んでいるが、このメインスプールMSの両端をメインパイロット室７、８に臨ませている。このメインパイロット室７、８は比例弁９に接続され、比例弁９の操作量に応じた圧力がこのメインパイロット室７、８に導かれるようにしている。なお、図中符号１０は一方のメインパイロット室７に設けたセンタリングスプリングである。センタリングスプリング１０の作用で、メインスプールMSが図示の中立位置にあるとき、アクチュエータポート３、４は、供給通路２及び戻り通路５、６のいずれに対してもその連通を遮断された状態を保つ。

そして、メインスプールMSが図面右方向に移動すると、このスプールに形成した第１環状溝１１を介して一方のアクチュエータポート３と供給通路２とが連通し、第２環状溝１２を介して、他方のアクチュエータポート４と戻り通路６とが連通する。また、メインスプールMSが図面左方向に移動すると、今度は、第２環状溝１２を介して他方のアクチュエータポート４と供給通路２とが連通し、第１環状溝１１を介して、一方のアクチュエータポート３と戻り通路５とが連通する。

一方のアクチュエータポート３にはメインポペットMPを設け、このメインポペットMPを境に、アクチュエータポート３を、スプール側３ａとアクチュエータ側３ｂとに区画している。上記のようにしたメインポペットMPは、その一方の側を背圧室１３に臨ませるとともに、この背圧室１３には、パイロットポペットPVを設け、これらメインポペットMPとパイロットポペットPVとの背面同士を対向させている。そして、メインポペットMPとパイロットポペットPVとの対向部間には、スプリング１４を介在させている。

メインポペットMPは、スプリング１４の作用で、通常、バルブボディＢ側に形成したシート部１５に圧接し、アクチュエータポート３のスプール側３ａとアクチュエータ側３ｂとを遮断している。さらに、このメインポペットMPには、アクチュエータポート３のアクチュエータ側３ｂに常時連通する通孔１６が形成されているが、この通孔１６は、オリフィス１７を介して背圧室１３に常時連通している。また、パイロットポペットPVも、スプリング１４の作用で通常は、シート部１８に圧接し、背圧室１３とドレンポート１９との連通を遮断している。

したがって、シリンダＣに負荷Ｗが作用しているときに、メインスプールMSが図示の中立位置にあれば、スプール側３ａよりもアクチュエータ側３ｂの方が高圧になる。そして、このアクチュエータ側３ｂの高圧は、背圧室１３に導かれるので、メインポペットMP及びパイロットポペットPVがシート部１５、１８にしっかりと圧接する。これによってシリンダＣの負荷が保持されるとともに、その降下が防止される。

パイロットポペットPVに対向してパイロットピストンPPを設けているが、このパイロットピストンPPの外側をパイロット室２０に臨ませている。そして、このパイロットピストンPPの内側すなわちパイロット室２０とは反対側にはスプリング２１のバネ力を作用させている。

したがって、パイロット室２０にパイロット圧が作用しない限り、パイロットピストンPPのプッシュロッド２２が、スプリング２１の作用でパイロットポペットPVから離れた位置を保つことになる。言い換えれば、パイロット室２０にパイロット圧が作用しない限り、パイロットポペットPVは、シート部１８に圧接して背圧室１３とドレンポート１９との連通を遮断する。なお、パイロット室２０は、他方のメインパイロット室８と共通のパイロット圧が導かれるように、比例弁９に接続している。

今、一方のメインパイロット室７にパイロット圧を導くように、比例弁９を操作すると、他方のメインパイロット室８及びパイロット室２０はタンクに連通する。上記のように一方のメインパイロット室７にパイロット圧が導かれると、メインスプールMSが図面右方向に移動する。このメインスプールMSの右方向移動によって、第１環状溝１１を介して供給通路２とアクチュエータポート３とが連通する。また、第２環状溝１２を介してアクチュエータポート４と戻り通路６とが連通する。

したがって、アクチュエータポート３では、スプール側３ａの圧力が、アクチュエータ側３ｂの圧力よりも高くなるので、メインポペットMPが強制的に押し開かれ、供給通路２から供給された圧力流体がシリンダＣのヘッド側室に供給される。また、シリンダＣのロッド側室は、アクチュエータポート４を介して戻り通路６に連通するので、シリンダＣは負荷ｗを上昇させる。

この状態から、比例弁９を操作して、メインパイロット室７内の圧力を除けば、メインスプールMSがセンタリングスプリング１０の作用で図示の中立位置に復帰する。この中立位置においては、アクチュエータポート３のスプール側３ａよりもアクチュエータ側３ｂの方が負荷ｗの分だけ高圧になるので、メインポペットMPがシート部１５をしっかりとシートする。したがって、このメインポペットMPの機能で、シリンダＣの降下が防止される。

上記の中立状態から、比例弁９を操作して、他方のメインパイロット室８とパイロット室２０とにパイロット圧を導き、一方のメインパイロット室７をタンクに連通すれば、メインスプールMSが、図面左方向に移動すると同時に、パイロットピストンPPもスプリング２１に抗して移動する。このパイロットピストンPPの移動にともなって、プッシュロッド２２がパイロットポペットPVを押し開く。

パイロットポペットPVが開けば、背圧室１３がドレンポート１９に連通するので、メインポペットMPのオリフィス１７に流れが生じ、その前後に圧力差が発生する。この圧力差によってメインポペットMPが開弁する。すなわち、このメインポペットMPは、シート部１５の直径に対して、背圧室１３側における直径の方を大きくし、アクチュエータ側３ｂ内が、背圧室１３内よりも高圧になったとき、メインポペットMPが開くことになる。これと同時に、メインスプールMSも図面左方向に移動しているので、第２環状溝１２を介して、供給通路２とアクチュエータポート４とが連通し、第１環状溝１１を介してアクチュエータポート３と戻り通路５とが連通する。したがって、シリンダＣのヘッド側室の流体が、アクチュエータポート３のアクチュエータ側３ｂ→スプール側３ａ→第１環状溝１１→戻り通路５を経由してタンクに戻される。

ただし、この場合に、第１環状溝１１の縁部に形成したノッチ２３が戻り通路５に連通する前に、メインポペットMPが開くようにしているが、その理由は次のとおりである。例えば、ノッチ２３が開いた後でメインポペットMPが開くと、メインポペットMPが開いた瞬間に、シリンダＣからの戻り流量が、一気にノッチ２３に流れ込むことになる。しかし、このノッチ２３は、アクチュエータポート３と戻り通路５との連通開度を微妙に変えながらインチング制御をするためのものである。このような機能を持ったノッチ２３に、戻り流量が一気に流れ込むと、その微妙なインチング制御がし難くなる。そこで、上記したようにメインポペットMPが先に開いて、アクチュエータポート３のスプール側３ａに戻り流量を到達させておいてから、ノッチ２３を開くようにして、正確なインチング制御ができるようにしている。
特開平９−１２６２０２号公報

上記のようにした従来のシリンダ降下防止弁装置では、パイロットポペットPVがシート部１８を開いたとき、背圧室１３がドレンポート１９に連通するので、背圧室１３内の圧力が一気に低くなってしまう。このように背圧室１３内の圧力が一気に低くなると、メインポペットMPが勢いよく後退し、そのストローク端で、他の部材と衝突するが、このときに衝突音が発生する。この衝突音が、オペレータ等に異音として認識されるという問題がった。

この発明の目的は、メインポペットの衝突音が発生しないシリンダ降下防止弁装置を提供することである。

この発明は、バルブボディに摺動自在に組み込んだメインスプールと、このメインスプールの両端を臨ませた一対のメインパイロット室と、バルブボディに形成したアクチュエータポートと、このアクチュエータポートに接続したシリンダと、バルブボディに形成され、かつ、メインスプールが一方向に移動したときにそのメインスプールに形成した環状溝を介してアクチュエータポートに連通する供給通路と、メインスプールが他方向に移動したときに環状溝を介してアクチュエータポートに連通する戻り通路と、環状溝とアクチュエータポートとを接続する通路過程に設けたメインポペットと、このメインポペットを臨ませるとともにアクチュエータの負荷圧を導く背圧室と、この背圧室を開閉するためのパイロットポペットと、このパイロットポペットを押し開くためのパイロットピストンと、このパイロットピストンに作用させるパイロット圧を導くパイロット室とを備えたシリンダ降下防止弁装置において、パイロットポペットが開いたとき、背圧室を、アクチュエータポートの戻り流れに対して、メインポペットよりも下流側となるアクチュエータポートに連通させる排出通路を設けるとともに、パイロットポペットが閉じているとき、背圧室とアクチュエータポートとを連通させ、パイロットポペットが開いたとき、背圧室とメインポペットよりも上流側になるアクチュエータポートとの連通を遮断する開閉弁部をパイロットポペットに設けるとともにメインスプールの環状溝に、戻り通路に連通するノッチを形成した点に特徴を有する。

第１の発明によれば、パイロットポペットが開いたとき、アクチュエータポートの戻り流れに対して、メインポペットよりも下流側となるアクチュエータポートに背圧室を連通させたので、背圧室の作動流体は、バルブボディＢ内を経由してタンクに戻されることになる。したがって、従来のように背圧室の作動流体を直接ドレンポートから排出する場合に比べて、この発明の方が、背圧室からタンクまでの流通経路が長くなる。このように流通経路が長く、しかも、メインスプールにノッチがあるので、圧力損失が発生し、背圧室の圧力が急激に低下せず、その分、メインポペットもゆっくりと後退することになる。したがって、メインポペットの衝撃音も発生しない。

この実施形態の最大の特徴は、パイロットポペットPVが開いたとき、アクチュエータポート３の戻り流れに対して、メインポペットMPよりも下流側となるアクチュエータポート３すなわちそのスプール側３ａに背圧室１３を連通させるための排出通路２４を設けた点である。そして、この実施形態では、従来のドレンポート１９に代えて排出通路２４を設けたもので、以下には、従来と重複する部分も含めて、全体を詳細に説明する。

図１に示したこの発明の実施形態は、バルブボディＢに、チェック弁１を介してポンプＰに連通する供給通路２と、一対のアクチュエータポート３、４と、タンクに連通する戻り通路５、６とを形成している。そして、一方のアクチュエータポート３は、シリンダＣのヘッド側室に連通し、他方のアクチュエータポート４はロッド側室に連通している。

メインポペットMPは、スプリング１４の作用で、通常、バルブボディＢ側に形成したシート部１５に圧接し、アクチュエータポート３のスプール側３ａとアクチュエータ側３ｂとを遮断している。また、パイロットポペットPVも、スプリング１４の作用で通常は、シート部１８に圧接し、そのシート部１８を閉じている。このようにしたパイロットポペットＰＶには、この発明の開閉弁部である通孔１６を設けている。この通孔１６は、パイロットポペットＰVがシート部１８を閉じているときに開弁して、背圧室１３とメインポペットＭＰよりも上流側となるアクチュエータポート３のアクチュエータ側３ｂとを連通させる。また、パイロットポペットＰVがシート部１８を開いているときに閉弁して、背圧室１３とアクチュエータポート３のアクチュエータ側３ｂとの連通を遮断する。

また、シート部１８が開いたとき、背圧室１３とアクチュエータポート３のスプール側３ａとを連通する排出通路２４を設けている。言い換えると、この排出通路２４は、パイロットポペットPVが開いたとき、背圧室１３を、アクチュエータポート３の戻り流れに対して、メインポペットMPよりも下流側となるアクチュエータポート３のスプール側３ａに連通させている。

なお、シリンダＣに負荷Ｗが作用しているときに、メインスプールMSが図示の中立位置にあれば、スプール側３ａよりもアクチュエータ側３ｂの方が高圧になる。なお、このときには、パイロットポペットPVが閉じるとともに、通孔１６は開いた状態を保っている。したがって、このアクチュエータ側３ｂの高圧は、開いている通孔１６を介して背圧室１３に導かれ、メインポペットMP及びパイロットポペットPVがシート部１５、１８にしっかりと圧接する。これによってシリンダＣの負荷が保持されるとともに、その降下が防止される。

したがって、パイロット室２０にパイロット圧が作用しない限り、パイロットピストンPPのプッシュロッド２２が、スプリング２１の作用でパイロットポペットPVから離れた位置を保つことになる。言い換えれば、パイロット室２０にパイロット圧が作用しない限り、パイロットポペットPVは、シート部１８に圧接して背圧室１３と排出通路２４との連通を遮断する。なお、パイロット室２０は、他方のメインパイロット室８と共通のパイロット圧が導かれるように、比例弁９に接続している。

パイロットポペットPVが開けば、背圧室１３が、排出通路２４を介してアクチュエータポート３のスプール側３ａに連通する。そして、このときには、アクチュエータポート３のスプール側３ａは、第１環状溝１１を介して戻り通路５に連通しているので、背圧室１３がこの排出通路２４を介して戻り通路５に排出される。したがって、メインポペットMPの背圧が下がり、メインポペットMPが開弁するが、その原理は従来の装置と全く同じである。なお、このときには、通孔１６は閉じた状態を維持する。

また、上記のようにメインスプールMSが、図面左方向に移動したときには、第２環状溝１２を介して、供給通路２とアクチュエータポート４とが連通するので、シリンダＣのヘッド側室の流体が、アクチュエータポート３のアクチュエータ側３ｂ→スプール側３ａ→第１環状溝１１→戻り通路５を経由してタンクに戻される。

ただし、上記の場合に、第１環状溝１１の縁部に形成したノッチ２３が戻り通路５に連通する前に、メインポペットMPが開くようにしているが、その理由は次のとおりである。例えば、ノッチ２３が開いた後でメインポペットMPが開くと、メインポペットMPが開いた瞬間に、シリンダＣからの戻り流量が、一気にノッチ２３に流れ込むことになる。しかし、このノッチ２３は、アクチュエータポート３と戻り通路５との連通開度を微妙に変えながらインチング制御をするためのものである。このような機能を持ったノッチ２３に、戻り流量が一気に流れ込むと、その微妙なインチング制御がし難くなる。そこで、上記したようにメインポペットMPが先に開いて、アクチュエータポート３のスプール側３ａに戻り流量を到達させておいてから、ノッチ２３を開くようにして、正確なインチング制御ができるようにしている。

この発明の断面図である。従来のシリンダ降下防止弁装置の断面図である。

Ｂバルブボディ
２供給通路
３，４アクチュエータポート
５，６戻り通路
Ｃシリンダ
ＭＳメインスプール
７，８メインパイロット室
１１第１環状溝
１２第２環状溝
１６（開閉弁部である）通孔
ＭＰメインポペット
ＰＰパイロットピストン
２３ノッチ
２４排出通路

Claims

バルブボディに摺動自在に組み込んだメインスプールと、このメインスプールの両端を臨ませた一対のメインパイロット室と、上記バルブボディに形成したアクチュエータポートと、このアクチュエータポートに接続したシリンダと、上記バルブボディに形成され、かつ、上記メインスプールが一方向に移動したときにそのメインスプールに形成した環状溝を介して上記アクチュエータポートに連通する供給通路と、上記メインスプールが他方向に移動したときに上記環状溝を介して上記アクチュエータポートに連通する戻り通路と、上記環状溝と上記アクチュエータポートとを接続する通路過程に設けたメインポペットと、このメインポペットを臨ませるとともに上記アクチュエータの負荷圧を導く背圧室と、この背圧室を開閉するためのパイロットポペットと、このパイロットポペットを押し開くためのパイロットピストンと、このパイロットピストンに作用させるパイロット圧を導くパイロット室とを備えたシリンダ降下防止弁装置において、上記パイロットポペットが開いたとき、上記背圧室を、上記アクチュエータポートの戻り流れに対して、上記メインポペットよりも下流側となる上記アクチュエータポートに連通させる排出通路を設けるとともに、上記パイロットポペットが閉じているとき、上記背圧室と上記アクチュエータポートとを連通させ、上記パイロットポペットが開いたとき、上記背圧室と上記メインポペットよりも上流側になる上記アクチュエータポートとの連通を遮断する開閉弁部を上記パイロットポペットに設けるとともに上記メインスプールの上記環状溝に、上記戻り通路に連通するノッチを形成したシリンダ降下防止弁装置。