JPH03117704A - 油圧シリンダの再生合流方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は油圧シリンダなどのアクチュエータに供給す
る圧油の再生を自動的に或いは選択的に行う油圧切換弁
に関する。

従来の技術 油圧シリンダのヘッド側とロッド側の油室とに一定量の
圧油を交互に供給して所要の往復作動をさせる機構では
、油圧シリンダの構造上、ロッド側油室の受圧面積はヘ
ッド側油室のそれよりも、シリンダロッドの占める面積
だけ小さいのでヘッド側油室に圧油を供給するときは、
その出力は大きいが作動速度は遅く、ロッド側油室に圧
油を供給するときは、その出力は前者よりも小さいが作
動速度は早くなる。このことは、油圧シリンダを伸縮せ
しめ、伸長時に所定の作業負荷を処理した後は復帰動作
のみといった単動的な定負荷条件では十分満足されるが
、作業工程中の負荷変動があり予想し難い場合などにお
いては、油圧シリンダが伸長工程にあるときも、その負
荷が小さいときは速度を早く、負荷が大きいときは本来
の大きい作動力を発揮することが最も作業能率を高める
ことは、望まれるところであり、これを実現するために
、従来から油圧シリンダのロッド側油室からの戻り油を
ヘッドＩ１１油室へ、再生合流させる方法が講じられて
きた。

例えば、第６図に示す油圧シリンダのアーム３４の作動
において、掘削時はアームシリンダ２のヘッド側油室Ｃ
に油圧ポンプからの圧油が供給されるのでアームシリン
ダ２による掘削力は大きいが作業速度は遅くなり、また
、パケット３５を引き上げるときにはロッド側油室りへ
圧油が流入するので、その作動速度は速（なり好条件と
なる反面、反復掘削作業時において掘削地点までパケッ
ト３５を降下または位置決めするまでに、その負荷が僅
かであるにもかかわらず、強力な能力を有する状態で、
しかも速度が遅いという好ましくない問題が生ずる。更
に、アームシリンダ２を伸長させつつアーム３４、パケ
ット３５で土砂を掘削する間に、掘削抵抗は不規則に大
きく変化するものであるが、設計上は最大負荷に対応す
る能力を基準として油圧シリンダの能力を設定するので
、負荷の少ない時においても必要以上の推力な有−１、
従って速度は遅（なる。この点に対処するため、従来技
術では、第７図および第８図の如き油圧切換弁を使用し
、油圧シリンダ伸長時に加わる負荷圧力が一定値以下の
ときはロッド側油室からの戻り油をヘッド側油室へ再生
合流させて作動速度を早め、負荷圧力が増大すると、本
来の油圧シリンダのヘッド側にのみ圧油を供給するここ
ろみかなされている。

すなわち、第７図は油圧シリンダ２を作動させる油圧切
換弁の縦断面を示す図であり、油圧ポンプ１からの吐出
圧油を、スプール３６が左右に移動することにより、油
圧シリンダ２のヘッド側油室Ｃ，ロッド側油室りの何れ
かに切換えて該油圧シリンダ２を伸縮作動させるパイロ
ット油圧式の油圧切換弁であり、第８図は第７図のスプ
ール３６の部分詳細断面図で、油圧シリンダ２のヘッド
側油室Ｃに圧油が供給され、油圧シリンダ２を伸長せし
め、同時にロッド側油室りからの戻り油の経路を示す説
明図であり、スプール３６の中心穴に小径スプール３７
を摺動自在に嵌装し、油圧シリンダ２の伸長作動中にロ
ッド側油室りからの戻り油の一部を、小径スプール３７
の移動により開口した通路を通してブリッジ通路に導入
し、ヘッド側油室Ｃへの供給圧油と合流させて伸長速度
の増大を計っている。

このことを第８図により詳述すると、スプール３６が左
方に移動を開始し、油路が切換えられ、圧油がヘッド側
油室Ｃに流入し１、これにともなうロッド側油室からの
戻り油は、ボートＢを通りスプール３６の外周に向は設
けられたノツチ穴３８を通り小径スプール３７の細胴外
周の油室３９に流入し、更に絞り通路となっているノツ
チ穴４０、タンク連通路１６′を通ってタンク３へ戻る
。

この戻り油量が、スプール３６の移動が進行するに伴な
い増量してゆくと、ノツチ穴４０で絞られ、油室３９の
圧力は次第に上昇すると同時に、該油室３９とスリット
４２で連通した油室４１の圧力も上昇し、小径スプール
３７はスプリング４３の付勢力および油路４７により導
入されるブリッジ通路１７、すなわち油圧シリンダ２の
ヘッド側油室Ｃの圧油の押力に打勝って左方に移動し、
今まで閉塞されていたノツチ穴４４を開放するので、油
室３９の圧油は該ノツチ穴４４を経てブリッジ通路１７
へと再生合流し、ボートＡを通って再びヘッド側油室Ｃ
に供給されるので伸長速度は増大する。

油圧シリンダ２が伸長中において、更に負荷が増大する
とブリッジ通路Ｌ７、スプリング４３室の圧力も同時に
上昇してゆくが負荷に対して圧力上昇が極限に達すると
伸長速度は減じ、同時にボートＢからの戻り油量は減少
し、ノツチ穴４０での絞り効果が減少して油室４１の圧
力も低下するので小径スプール３７はスプリング４３の
付勢力および油路４７からの圧油押力とにより右方へ移
動し、ノツチ穴４４は閉塞され、油圧シリンダ２のロッ
ド側油室りからの戻り油は、ヘッド側油室Ｃへ再生流入
することなく、直接全量タンク連通路１６′を通りタン
ク３に流入するので低圧となり、油圧シリンダ２の作動
速度は低下するが押力は増大する。

発明が解決しようとする問題点 従来の方法では前述のとおり、タンク３へ通じるノツチ
穴４０は絞り通路を形成し、その絞り効果により小径ス
プール３７を移動せしめて再生回路を開路するようにし
であるので、ロッド側油室からの戻り油が一部流出する
ので効率が悪い。従って上記欠点に鑑み、油圧シリンダ
伸長時、低負荷のとき、絞りなどの抵抗のない再生回路
を形成し、負荷が増大すると自動的にロッド側油室から
の戻り油の再生を解除することは勿論であるが、作動サ
イクル中の平均負荷条件に応じて、上記再生解除の設定
を外部からのパイロット圧の大小に応じて自由に選定で
きるようにしようとするものである。

問題点を解決するための手段 この発明は前記問題点を解決するものであって、以下に
その内容を実施例に対応する第１図を用いて説明する。

油圧切換弁３のスプール５の油圧シリンダロッド側油室
りに通ずる油路な開閉する側に中空穴を設け、スプリン
グ１３により付勢され、軸線方向に移動自在に小径スプ
ール１２を嵌装し、外周から中心穴に通じるノツチ穴２
０．１８．２１を設け、スプール５が中立時においては
、上記ノツチ穴２０はブリッジ通路１７に通じ、ノツチ
穴１８はブリッジ通路１７を高圧通路１５′との中間に
開口し、弁本体４により閉塞され、ノツチ穴２１はタン
ク連通路１６”に連通し、更に、スプール５を右方に移
動させるとノツチ穴２０は引続きブリッジ通路１７に連
通し同時に油路２４によりピストン油室９に通じ、ノツ
チ穴１８は高圧通路１５＝に連通し、ノツチ穴２１は引
続きタンク連通路１６′に通じる位置にある。また、小
径スプール１２の中空部は、チエツク弁１０を介し隣接
して、ピストン１１を端部に嵌装したピストン油室９と
、小径スプール油室１９とを設け、外周から該小径スプ
ール油室１９に連通するノツチ穴１Ｂ”、２１”を設け
、該小径スプール１２がスプリング１３の付勢力により
左方にあるときは、ノツチ穴１８′はノツチ穴１８と連
通し、ノツチ穴２１′はスプール５の内壁で閉塞され、
また、小径スプール１２がスプリング１３の付勢力に抗
して右方に移動すると、ノツチ穴１８′はノツチ穴１８
に連通したまま、ノツチ穴２１゛はノツチ穴２１に連通
する位置に設ける。更にスプリング１３はスプール５の
中空穴に設けてあり、小径スプール１２をスプール５に
対して付勢しており、このスプリング室は小径スプール
１２の端面とプラグ４６とにより油室８を形成し、該油
室８にはスプール５が右方に移動するとパイロット油口
１４から外部圧力信号を導入させる油路を設ける。

作用 スプール５を右方に切換え油圧シリンダ２を伸長させる
時、負荷が低い場合には、ロッド側油室りからの戻り油
は、高圧通路１５′、ノツチ穴１８．１８′、小径スプ
ール油室１９、チエツク弁１０、ノツチ穴２０を通りブ
リッジ通路１７に合流して再生回路を形成する。

油圧シリンダ２の負荷が大きいとブリッジ通路１７の圧
力が上昇し、その圧油は油路２４を通りピストン油室９
に流入するのでピストン１１は外側に抜は出そうとし、
その反力がスプリング１３の付勢力よりも大きくなると
小径スプール１２はピストン５の内部を右方に移動して
ゆき、閉塞されていたノツチ穴２１．２１’が開口して
小径スプール油室１９とタンク連通路１６′は連通ずる
のでロッド側油室りの戻り油の再生は解除される。また
、パイロット油口１４から信号圧力を油室８に送油する
と、その圧力に比例した力が小径スプール１２に、スプ
リング１３の付勢力に付加して作用するので再生回路の
解除条件となる油圧シリンダ２の負荷を必要に応じ選択
できる。

実施例 第１図は本発明の一実施例を示す図である。第１図にお
いて、４は油圧シリンダ２の伸縮作動をつかさどる油圧
切換弁３の弁本体であり、パイロット油室６または６′
に作用する油圧信号により、左方に移動するスプール５
を内装し、油圧シリンダ２のヘッド側油室Ｃと、ボート
Ａを経由して連通している高圧通路１５、ロッド側油室
りと、ボ−Ｉ−Ｂを経由して連通している高圧通路１５
′、油圧シリンダ２からの戻り油並びにリリーフ弁７゜
７′のリリーフ油、その他す−ク油なども集合し、タン
クに導くタンク連通路１６．１６’、油圧ポンプからロ
ードチェツーク弁４５を経て流入する高圧油を高圧通路
１５または１５”の何れかへ選択的に供給するブリッジ
通路１７があり、また該弁本体４に付属して、スプール
５を中立位置に、一定の強制力で保持するスプリングセ
ンタ装置を有しているなどは、既知の油圧切換弁と全く
同様である。

本発明の油圧切換弁３のスプール５は、内部にスプリン
グ１３により付勢され、ストッパ２６により移動量を規
制した小径スプール１２を摺動自在に嵌装し、油圧シリ
ンダ２のロッド側油室りに関与する側の外周に、中立時
においてはブリッジ通路１７に通じるノツチ穴２０、ブ
リッジ通路１７と高圧通路１５′との中間に開口し、弁
本体４により閉塞されているノツチ穴１８、タンク連通
路１６′に連通するノツチ穴２１が設けてあり、これら
のノツチ穴は、スプール５が右方、すなわちシリンダ２
を伸長させる方向に作動させたときは、ノツチ穴２０は
引続きブリッジ通路１７に連通し、同時に油路２４を通
って小径スプール１２の中を摺動するピストン１１、チ
エツク弁１０で形成されるピストン油室９に通じ、ノツ
チ穴１８は高圧通路１５′に連通し、ノッーチ穴２１は
引続いてタンク連通路１６’に通じる位置に族けである
。また、スプール５の内部に嵌装された小径スプール１
２には、上述のピストン油室９のほかに、チエツク弁１
０を介し隣接した中心穴に形成された小径スプール油室
１９があり、該油室１９は、小径スプール１２がスプリ
ング１３の付勢力により左方にあるときは、外周に設け
られた環状溝を介してノツチ穴１８と連通するノツチ穴
１８′が設けてあり、スプリング１３の付勢力に抗し、
ストッパ２６に接するまで右に移動すると、ノツチ穴１
８．１８′は連通したまま、閉塞されていたノツチ穴２
１が小径スプール油室１９に連通するノツチ穴２１”が
設けである。なお、小径スプール１２を常時付勢してい
るスプリング１３は、スプール５の中空穴に内蔵され、
小径スプール１２の端面と、プラグ４６とにより密閉状
の油室８を形成しており、スプール５が右方に移動する
と、パイロット油口１４からの外部圧力信号を、スプー
ル５のノツチ穴２５を経て導入できるようになっている
。また、２２はスプール５の軸心方向に突設された油路
であり、スプール５、小径スプール１２、ピストン１１
などの内外周の隙間から漏出するドレンの通路となって
おり、ノツチ穴２３を経て常時タンク連通路１６に通じ
ている。

以上の構成からなる本発明の再生回路弁の作動について
説明する。

第１図におけるパイロット油室６′に圧力信号を送り、
油圧切換弁３のスプール５を左方に移動させると、ブリ
ッジ通路１７の圧油は高圧通路１５′、ボートＢを通り
油圧シリンダ２のロッド側油室りに流入し、該油圧シリ
ンダ２を縮小させ、ヘッド側油室Ｃの油はボートＡ、高
圧通路１５、タンク連通路１６を通りタンクに戻ること
は、従来の既知の油圧切換弁の作動と全く同一であるが
、パイロット油室６に圧力信号を送り、スプール５を、
第２図の如く右方に移動させると、ブリッジ通路１７の
圧油は、上記と逆に、油圧切換弁３の切換通路、ボート
Ａを経て、ヘッド側油室Ｃに流入し、油圧シリンダ２を
伸長させ同時にロッド側油室りからの戻り油はボートＢ
、高圧通路１５′、ノツチ穴１８を通って小径スプール
油室１９へ流入するが、このとき、タンク連通路１６”
に通ずるノツチ穴２１は小径スプール１２頂部の外周に
より閉塞されているため流入油の圧力は、スプール５の
移動が進行するにつれて上昇し、更に油圧シリンダ２が
増圧器の働きをなすので、遂にはブリッジ通路１７の圧
力或いはそれを越えるとチエツク弁１０を押し開き、ノ
ツチ穴２０を経てブリッジ通路１７の圧油と合流する再
生回路が生じ、合流油は油圧シリンダ２のヘッド側油室
Ｃへと、流入油量が増大して、その伸長速度は早くなる
。この状態の作動においては、油圧シリンダ２の発生力
は、ボートＡ、Ｂにおける圧油の圧力が、はぼ同−とな
っているので、その圧力とヘッド側油室Ｃ、ロッド側油
室りの受圧面積差との積に等しくなっている。

次いで、油圧シリンダ２の伸長側負荷が、上記発生力よ
りも大きくなり、より高圧が要求されるようになるとブ
リッジ通路１７はそれに対応する圧力に上昇し、この高
圧油は同時に、ノツチ穴２０の環状溝、油路２４により
連通したピストン油室の圧力は上昇し、チエツク弁１０
は相前後して看座し逆流を防止すると共に、ピストン１
１は、その圧力により小径スプール１２の内部を移動し
て左方に押出されようとし、その反力により小径スプー
ル１２は第３図に示す如く、スプリング１３の付勢力に
抗して、スプール５の内部を右方へと、ストッパ２６に
当接するまで移動し、小径スプール油室１９とノツチ穴
２１とを連通させるので、これまでロッド側油室りから
ボートＢを通って小径スプール油室１９に流入していた
圧油は、ノツチ穴２Ｌ、タンク連通路１６′へと流入す
る。

このように、ロッド側油室りからの戻り油はブリッジ通
路１７へ再生流入することはなく、タンク圧となるので
、油圧シリンダ２の作動はヘッド側油室Ｃに流入する圧
油のみにより、伸長速度は再生時よりも遅くなるが強大
な伸長力を発揮することとなる。

また弁本体４に設けであるパイロット油口１４には、第
５図に例示するような、パイロットポンプ３３の分岐油
路に設けたパイロット弁３２からの調整可能のパイロッ
ト圧を導いてあり、スプール５が右方に移動するとノツ
チ穴２５を通って油室８に流入するので、このパイロッ
ト圧の上昇にともない、スプリング１３の付勢力に加担
し、小径スプール１２が右方に移動するときのブリッジ
通路１７の圧力、すなわち、油圧シリンダ２の伸長時負
荷圧力と再生合流の解除との関係を任意に選択可能であ
る。

第４図は、本発明の第２実施例を示す油圧切換弁の縦断
面図で第１実施例の作動、機能はすべて具備したうえで
構造をより簡単にしたものである。すなわち、スプール
２７の内部穴にピストン２９を嵌装し、該スプール２７
を右方に移動させたときブリッジ通路１７の圧油を油路
３１により導き上記ピストン２９により小径スプール３
０を作動させるようにしである。また、小径スプール３
０には、スプリングにより付勢された再生回路切換用の
チエツク弁２８が組込まれているほかは、スプール２７
の外周に向は設けられたノツチ穴など、第１実施例と同
様である。

発明の効果 以上述べたように、本発明は油圧切換弁により油圧シリ
ンダを伸長作動させるにあたり、負荷抵抗が小さい間は
ロッド側油室からの戻り油を再生合流してヘッド側油室
へと導く再生回路中に絞り通路を設ける必要はないので
効率よ（再生でき。

負荷抵抗が成る値を越え大きくなると自動的に再生を解
除し、しかも、この再生解除の作動をするに至る負荷条
件を、外部からのパイロット圧の高低により自由に指令
することができるので、負荷状態が作業対象により異な
る場合や負荷変動の多い油圧シリンダ作動回路において
も能率的な作動が効率よく行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の再生回路弁の構造を示す縦断面図、第
２図は第１図におけるスプールが右方に移動したときの
油路を示す縦断面図、第３図は第２図の状態から更に小
径スプールが作動したときの油路を示す縦断面図、第４
図は本発明の第２実施例を示す縦断面図、第５図は油圧
シリンダ作動システムの一例を示す油圧回路図、第６図
は油圧ショベルのアームシリンダ作動システムを示す図
、第７図および第８図は従来の再生弁の一例を示す縦断
面図である。 ８・・・・油室 ９・・・・ピストン油室 １０・・・・チエツク弁 １１・・・・ピストン １２・・・・小径スプール １９・・・・小径スプール油室 ２８・・・・チエツク弁 ２９・・・・ピストン ３０　・・ ３７・・ ３９　・・ ４１　・・ ・・小径スプール ・・小径スプール ・・油室 ・・油室 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ヘッド側油室またはロッド側油室へ圧油を交互に切換え
   て供給し、油圧シリンダを伸縮させる作動システムの油
   圧切換弁において、該油圧切換弁を、上記油圧シリンダ
   のヘッド側油室へ圧油が供給される側に切換え、そのと
   きのヘッド側油室の負荷圧力が所定値よりも低いときは
   ロッド側油室からの戻り油を上記ヘッド側油室に合流す
   る再生回路を開路し、ヘッド側油室の負荷圧力が所定値
   を越えると上記再生回路による合流を解除する合流切換
   装置を設けるとともに、上記再生回路による合流が解除
   となる前記所定値を、外部圧力信号に対応して任意に設
   定可能としたことを特徴とする油圧シリンダの再生合流
   方法。