JPH0744802Y2 - 圧力制御弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えばカウンタバランス弁、ブレーキ弁等と
して使用される圧力制御弁に関する。

〔従来技術〕

一般に、油圧ショベル、油圧クレーン等のように、油圧
モータ、油圧シリンダ等の油圧アクチュエータにより、
走行，旋回駆動される機械にあっては、走行，旋回停止
時に極めて大きな慣性負荷を受ける。そこで、油圧駆動
回路にブレーキ弁を介装し、該ブレーキ弁により前述の
如き慣性負荷を有効に吸収する構成となっている。この
ため、このブレーキ弁は、油圧源と油圧アクチュエータ
との間に設けられたカウンタバランス弁と、該カウンタ
バランス弁の油圧アクチュエータ側に配設した一対のオ
ーバロードリリーフ弁とから構成されている。そして、
前記カウンタバランス弁は、油圧源からの圧油の供給が
断たれると同時に油圧アクチュエータに対する低圧側給
排路を急速に遮断し、油圧アクチュエータの回転または
ストロークを停止させ、ブレーキ圧の速かな発生をうな
がすようになっている。

前述のような機能を有するカウンタバランス弁ないしは
ブレーキ弁に用いられる圧力制御弁としては、アクチュ
エータ側ポートに連通する油溝が軸方向外側で油圧側ポ
ートに連通する油溝が軸方向内側に位置している形式
と、アクチュエータ側ポートに連通する油溝が軸方向内
側で油圧側ポートに連通する油溝が軸方向外側に位置し
ている形式とがあり、前者の形式による圧力制御弁とし
て従来第４図および第５図に示すものが知られている。

即ち、第４図はブレーキ弁を含む油圧回路図にして、１
は油圧モータ、２は該油圧モータ１によって駆動される
慣性体を示し、前記油圧モータ１の給排ポートA,Bは油
配管3A,3Bと接続され、該油配管3A,3Bはブレーキ弁４、
方向切換弁５と接続され、該方向切換弁５の流入側は油
圧ポンプ６、タンク７と切換可能に接続されている。

ここで、前記ブレーキ弁４は油配管3A,3B間に設けられ
た一対のオーバロードリリーフ弁8A,8Bと、カウンタバ
ランス弁９とから構成され、かつ該カウンタバランス弁
９は各油配管3A,3Bの途中にそれぞれ設けられ、油圧ポ
ンプ６から油圧モータ１側へのみ圧油の流通を許すチェ
ック弁10A,10Bと、油圧ポンプ６からの供給圧油が十分
なときのみ油路を開き、方向切換弁５が遮断されたとき
には急速に流路を遮断する圧力制御弁11とから構成され
ている。

次に、前述した圧力制御弁11について第５図に基づき具
体的に述べる。

12は圧力制御弁11の弁本体で、該弁本体12には方向切換
弁５に連なる油圧源側ポート13A,13Bと、油圧モータ１
に連なるアクチュエータ側ポート14A,14Bが形成されて
いる。また、弁本体12には軸方向にスプール摺動穴15が
穿設され、該スプール摺動穴15には所定距離だけ離間し
て油圧源側ポート13A,13Bに連通する油溝16A,16Bが形成
されると共に、該各油溝16A,16Bの軸方向両側にはアク
チュエータ側ポート14A,14Bに連通する油溝17A,17Bが形
成され、アクチュエータ側ポート14A,14Bに連通する油
溝17A,17Bは油圧源側ポート13A,13Bに連通する油溝16A,
16Bよりもスプール摺動穴15の軸方向外側に位置するよ
うになっている。さらに、弁本体12にはスプール摺動穴
15の両端側に位置して蓋体18A,18Bによって閉塞された
油室19A,19Bが形成されている。

20は前記スプール摺動穴15には摺動可能に挿嵌されたス
プールで、該スプール20は油溝16A,16B間を常時閉塞す
るランド21と、該ランド21の両側に位置し、油溝16A,17
A間をノッチ部22A₁を介して連通，遮断するランド22Aお
よび油溝16B,17B間をノッチ部22B₁を介して連通，遮断
するランド22Bと、該スプール20の両端側にそれぞれ形
成され、油溝17A,油室19A間を常時遮断するランド23Aお
よび油溝17B,油室19B間を常時遮断するランド23Bとが設
けられている。

24A,24Bは油室19A,19B内に設けられたストッパで、該ス
トッパ24A,24Bはスプール20がフルストローク位置まで
摺動するとき、蓋体18A,18Bに当接してそのストローク
を規制するようになっている。25A,25Bは前記ストッパ2
4A,24Bと蓋体18A,18Bとの間にそれぞれ張設されたセン
タリング用のばねで、該ばね25A,25Bは方向切換弁５が
中立位置となったとき、スプール20を速かに中立位置に
復帰させ、図示の状態を保持するようになっている。

さらに、26A,26Bはランド21,22A間、ランド21,22B間に
位置してスプール20の半径方向に形成されたハンチング
防止用の絞り通路、27A,27Bは該絞り通路26A,26Bからス
プール20の端面に向けて軸方向に形成された油路、28A,
28Bは該油路27A,27Bと連通する如くストッパ24A,24Bの
軸方向に穿設された油路をそれぞれ示し、油圧源側ポー
ト13A,13Bからの圧油は絞り通路26A,26B、油路27A,27B
および油路28A,28Bを介して油室19A,19Bにパイロット圧
として供給され、スプール20をストロークさせるように
なっている。

従来技術による圧力制御弁11は前述のように構成される
が、この圧力制御弁11を第４図の油圧回路に組込んだ場
合のブレーキ弁４の作動について述べる。

いま、方向切換弁５を中立位置（イ）から左方の切換位
置（ロ）に切換えたとする。これにより、油圧ポンプ６
からの高圧油は油配管3Aを介してチェック弁10Aを開弁
すると共に、圧力制御弁11の油圧源側ポート13Aから油
溝16Aに供給される。これにより油溝16Aからの圧油は絞
り通路26A、油路27A,28Aを介して油室19Aに作用し、ば
ね25Bに抗してスプール20をストッパ24Bが蓋体18Bに当
接する位置まで図中右方にストロークさせ、油溝16B,17
B間をランド22Bを介して連通させる。この際、油室19B
内の圧油が絞り通路26Bで絞られつつ、油圧源側ポート1
3Bに流出することによってスプール20に開弁時のクッシ
ョン作用を与え、該スプール20を安定的に開弁制御せし
めるようになっている。かくして、油圧ポンプ６は方向
切換弁５、油配管3A、チェック弁10Aを介して油圧モー
タ１の給排ポートＡと連通し、また油圧モータ１の給排
ポートＢは油配管3B、圧力制御弁11、方向切換弁５を介
してタンク７と連通し、油圧モータ１は慣性体２を第４
図中の矢示方向に回転せしめる。

次に、慣性体２の回転を停止すべく方向切換弁５を中立
位置（イ）に戻すと、油圧ポンプ６からの高圧油の供給
が遮断され、チェック弁10Aを閉弁すると共に、圧力制
御弁11への高圧油の供給が停止する。このため、スプー
ル20はばね25Bのばね力により、中立位置に復帰し、油
溝16B,17B間を遮断する。これにより、油圧モータ１の
給排ポートA,Bと、油圧ポンプ６、タンク７との間はチ
ェック弁10A,10B、圧力制御弁11によってその接続が断
たれ、回路閉鎖の状態となるが、油圧モータ１は慣性体
２の慣性力により矢示方向に回転を継続しようとする。
この結果、油圧モータ１の排出側となる給排ポートＢ、
油配管3Bが高圧となり、この圧力がオーバロードリリー
フ弁8Bに作用してこれを開弁し、油配管3A側に圧油をリ
リーフするが、慣性体２の慣性エネルギは圧油がオーバ
ロードリリーフ弁8Bを流れるときに発生する熱エネルギ
に変換され、慣性体２に対するブレーキ作用が行われる
ようになっている。

また、慣性体２が負の負荷を受けながら駆動されると
き、例えば油圧ショベルの走行駆動においては、坂道を
降りる場合、方向切換弁５は、中立位置（イ）から左方
の切換位置（ロ）に切り換ったままであるが、カウンタ
バランス弁９のスプール20は、中立位置と最大ストロー
ク位置の中間位置にある。

このとき、スプール20が慣性で過度に右行すると、油溝
17Bから油溝16Bへの油路開口面積が増すため、ブレーキ
圧が低下し、油圧ショベル11は坂道を加速ないし逸走す
る。また、それにより油圧モータ１の回転数が上昇し、
供給油量が不足し駆動圧が低下すると、スプール20はば
ね25Bにより左行し、油溝17Bから油溝16Bへの油路開口
面積が減少するため、ブレーキ圧力が上昇し油圧ショベ
ルが減速ないし停止する。すると、駆動圧が上昇しスプ
ールが右行を始める。これを繰り返すことにより、いわ
ゆるハンチングという現象が発生する。

このため、スプール20には、絞り通路26A,26Bを設け、
油圧室19A,19Bをダンパー室とすることにより、スプー
ル20が中立位置より最大ストローク位置方向へ移行する
際、過度にストロークすることを抑制し、ハンチングを
防止している。

〔考案が解決しようとする課題〕

然るに、上述した従来技術では、例えばスプール20を第
５図中の右方へとフルストロークさせ、ストッパ24Bを
蓋体18Bに当接させた状態で、方向切換弁５を中立位置
（イ）に戻したときに、これに連動して圧力制御弁11の
スプール20を迅速に中立位置に復帰させることができな
いという問題がある。即ち、方向切換弁５を中立位置
（イ）に戻して、油圧ポンプ６から圧力制御弁11への圧
油の供給を遮断すると、スプール20はばね25Bによって
中立位置に復帰しようとするものの、油室19A内の圧油
（ストッパ24Aとスプール20のランド23A側端面との間に
封入された圧油を含む）は絞り通路26Aによって大きな
絞り作用を与えられるから、この圧油を油圧源側ポート
13Aに向け迅速に流出させることができず、これによっ
て、スプール20の中立位置への復帰が遅れてしまう。

このため従来技術では、スプール20が方向切換弁５に連
動して迅速に中立位置に復帰しないから、油圧モータ１
および慣性体２の停止が遅れるばかりでなく、油圧ポン
プ６からの圧油の供給が断たれた状態で、油圧モータ１
からの戻り油が圧力制御弁11のアクチュエータ側ポート
14B（14A）から油圧源側ポート13B（13A）に向けて排出
されてしまい、油圧モータ１と圧力制御弁11との間で油
配管3A,3B内に作動油不足が生じ、キャビテーションが
発生して、油圧モータ１等が損傷され易くなるという問
題がある。

本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもの
で、本考案はスプールをフルストローク位置から中立位
置に迅速に復帰させることができ、キャビテーションの
発生を効果的に抑えることができるようにした圧力制御
弁を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上述した課題を解決するために、本考案は、スプール摺
動穴の軸方向に離間した油圧源側ポートとアクチュエー
タ側ポートとを有し、該アクチュエータ側ポートに連通
する油溝が油圧源側ポートに連通する油溝よりも軸方向
外側に位置してなる弁本体と、該弁本体のスプール摺動
穴内に挿嵌され、前記各油溝間を連通、遮断するランド
を有したスプールと、該スプールの軸方向両端側に位置
して、前記弁本体に形成された一対の油室と、該各油室
を前記油圧源側ポートと連通すべく前記スプールに形成
された絞り通路と、前記各油室内に設けられ、前記スプ
ールを常時中立位置に付勢する一対のばねとからなる形
式の圧力制御弁を対象としている。

そして、本考案が採用する手段の特徴は、前記弁本体に
は一端側が前記油圧源側ポートに開口し、他端側が前記
各油室とアクチュエータ側ポートに連通する油溝との間
に位置して前記スプール摺動穴に開口する一対の油路を
設け、前記スプールがフルストローク位置から中立位置
に向けて所定寸法戻るまで前記各油室と油圧源側ポート
との間を前記スプール摺動穴におよび各油路を介して連
通させる構成としたことにある。

〔作用〕

上記構成により、一対の油室のうち、一方の油室側にス
プールをフルストローク位置までストロークさせた状態
で、該スプールをばねによって中立位置に復帰させると
きに、当該スプールがフルストローク位置から中立位置
に向けて所定寸法戻るまでの間は、油路を介してスプー
ル摺動穴を油圧源側ポートと連通し、この間において他
方の油室側の圧油をスプール摺動穴に開口する油路から
油圧源側ポート内に向けて迅速に流出させ、スプールの
中立位置への復帰速度を速くすることができる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を第１図ないし第３図に基づいて
説明する。なお、実施例では前述した第４図、第５図に
示す従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、そ
の説明を省略するものとする。

而して、第１図および第２図は本考案の第１の実施例を
示している。

図中、31A,31Bは一端側が油圧源側ポート13A,13Bに開口
し、他端側がアクチュエータ側ポート14A,14Bの油溝17
A,17Bと油室19A,19Bとの間に位置してスプール摺動穴15
内に開口するように弁本体12に穿設した一対の油路を示
し、該各油路31A,31Bはスプール20のフルストローク量
をｌとすると、第１図中に例示する如く油室19A,19B
（ストッパ24A,24B）の端面から所定寸法2/3lだけ離間
した位置でスプール摺動穴15内に開口し、該スプール20
が中立位置から左，右に所定寸法2/3l以上ストロークし
たときに、油圧源側ポート13A,13Bと油室19A,19Bとの間
をスプール摺動穴15を介して連通させるようになってい
る。

本実施例による圧力制御弁は上述の如き構成を有するも
ので、その基本的な作動について従来技術によるものと
格別差異はない。

然るに本実施例では、アクチュエータ側ポート14A,14B
に連通する油溝17A,17Bと油室19A,19Bとの間に位置し
て、油圧源側ポート13A,13Bからスプール摺動穴15に開
口する一対の油路31A,31Bを弁本体12に形成したから、
スプール20が中立位置から左，右に、例えば所定寸法2/
3l以上ストロークしたときに、油圧源側ポート13A,13B
と油室19A,19Bとの間が油路31A,31Bを介して連通し、こ
の両者間が絞り通路26A,26Bに加えて油路31A,31Bでも連
通することにより、この両者間の流路面積が第２図中に
実線で示す特性線32の如く急激に増大する。

一方、油路31A,31Bを有していない従来技術の場合に
は、油圧源側ポート13A,13Bと油室19A,19Bとの間が絞り
通路26A,26Bを介してのみ連通しているから、この両者
間の流路面積は第２図中に点線で示す特性線33に沿って
常に一定となり、スプール20は所定寸法2/3lの位置を越
えてフルストロークｌの位置までストロークするときに
特性線32の如く流路面積を増大させることができず、寸
法20は比較的遅い速度でフルストローク位置から中立位
置に復帰するようになる。

而して、本実施例によれば、例えば第１図中の右方にス
プール20をフルストロークさせて、該スプール20のラン
ド23A側端面23A₁を第１図中に二点鎖線で示すフルスト
ロークｌの位置まで最大変位させた状態で、方向切換弁
５を中立位置（イ）に戻して、スプール20を中立位置に
ばね25Bで復帰させるときに、油室19A内は油圧源側ポー
ト13Aと絞り通路26Aに加えて油路31Aを介して連通し、
その流路面積は第２図中の特性線32の如く大幅に増大し
ているから、スプール20はフルストロークｌの位置から
所定寸法2/3lの位置まで急速に戻り、油室19A側の圧油
を油路31Aを介して油圧源側ポート13A内に迅速に流出さ
せることができ、スプール20を中立位置に速い速度で復
帰させることができる。

従って、スプール20を方向切換弁５に連動して速い速度
で中立位置に復帰させることにより、油圧モータ１およ
び慣性体２の停止動作を速めることができる上に、油圧
モータ１からの戻り油がアクチュエータ側ポート14B（1
4A）側から油圧源側ポート13B（13A）に向けて大量に排
出されて、従来技術で述べた如く作動油不足が生じるの
を防止でき、キャビテーションの発生を抑えて、油圧モ
ータ１等が損傷される等の問題を解消することができ
る。

次に、第３図は本考案の第２の実施例を示し、本実施例
の特徴は、油室19A,19B（ストッパ24A,24B）の端面から
所定寸法2/3lだけ離間してスプール摺動穴15の両端側に
環状溝41A,41Bを形成し、該環状溝41A,41Bと油圧源側ポ
ート13A,13Bとの間に絞り通路42A,42Bを穿設し、該絞り
通路42A,42Bと環状溝41A,41Bとによって一端側が油圧源
側ポート13A,13Bに開口し、他端側がアクチュエータ側
ポート14A,14Bの油溝17A,17Bと油室19A,19Bとの間でス
プール摺動穴15内に開口する一対の油路43A,43Bを構成
したことにある。

かくして、このように構成される本実施例でも、前記第
１の実施例とほぼ同様の作用効果を得ることができる
が、特に本実施例では、スプール20をフルストロークｌ
の位置から所定寸法2/3lの位置まで戻すときに、油室19
A（19B）と油圧源側ポート13A（13B）との間を絞り通路
26A,42A（26B,42B）を介して連動させ、絞り通路42A（4
2B）によって両者間の流路面積を増大させることによっ
て、スプール20の復帰速度を調節することが可能とな
る。

なお、前記各実施例では、スプール20のフルストローク
量をｌとした場合に、一対の油路31A,31B（環状溝41A,4
1B）を油室19A,19Bの端面から所定寸法2/3lだけ離間し
た位置に開口するものとして述べたが、油路31A,31B
（環状溝41A,41B）の開口位置はこれに限るものではな
く、アクチュエータ側ポート14A,14Bに連動する油溝17
A,17Bと油室19A,19Bとの間に位置して開口させればよ
い。

〔考案の効果〕

以上詳述した通り本考案によれば、弁本体には一端側が
油圧源側ポートに開口し、他端側が各油室とアクチュエ
ータ側ポートに連動する油溝との間に位置してスプール
摺動穴に開口する一対の油路を設けたから、スプールを
フルストローク位置から中立位置にばねによって復帰さ
せるときに、該スプールがフルストローク位置から中立
位置に向けて所定の寸法だけ戻るまでの間は、油室内の
圧油を絞り通路と共に前記油路を介して油圧源側ポート
内に流出させて、スプールの復帰速度を速めることがで
き、アクチュエータや慣性体の停止速度を速めることが
できるばかりでなく、作動油不足によるキャビテーショ
ンの発生を効果的に抑えることができるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の第１の実施例を示し、第
１図は圧力制御弁の縦断面図、第２図はスプールのスト
ローク量と流路面積の関係を示す特性線図、第３図は第
２の実施例を示す圧力制御弁の縦断面図、第４図および
第５図は従来技術を示し、第４図は油圧回路図、第５図
は圧力制御弁の縦断面図である。 １…油圧モータ（アクチュエータ）、２…慣性体、3A,3
B…油配管、５…方向切換弁、６…油圧ポンプ、11…圧
力制御弁、12…弁本体、13A,13B…油圧源側ポート、14
A,14B…アクチュエータ側ポート、15…スプール摺動
穴、16A,16B,17A,17B…油溝、19A,19B…油室、20…スプ
ール、21,22A,22B,23A,23B…ランド、24A,24B…ストッ
パ、25A,25B…ばね、26A,26B…絞り通路、31A,31B,43A,
43B…油路、41A,41B…環状溝、42A,42B…絞り通路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】スプール摺動穴の軸方向に離間した油圧源
   側ポートとアクチュエータ側ポートとを有し、該アクチ
   ュエータ側ポートに連通する油溝が油圧源側ポートに連
   通する油溝よりも軸方向外側に位置してなる弁本体と、
   該弁本体のスプール摺動穴内に挿嵌され、前記各油溝間
   を連通、遮断するランドを有したスプールと、該スプー
   ルの軸方向両端側に位置して、前記弁本体に形成された
   一対の油室と、該各油室を前記油圧源側ポートと連通す
   べく前記スプールに形成された絞り通路と、前記各油室
   内に設けられ、前記スプールを常時中立位置に付勢する
   一対のばねとからなる圧力制御弁において、 前記弁本体には一端側が前記油圧源側ポートに開口し、
   他端側が前記各油室とアクチュエータ側ポートに連通す
   る油溝との間に位置して前記スプール摺動穴に開口する
   一対の油路を設け、 前記スプールがフルストローク位置から中立位置に向け
   て所定寸法のストローク位置まで戻るまで前記各油室と
   油圧源側ポートとの間を前記スプール摺動穴および各油
   路を介して連通させる構成としたことを特徴とする圧力
   制御弁。