JPS62220705A - 油圧シリンダの可変式再生回路弁 - 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例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
こととなるので、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
戻り油をヘッド側油室へ、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
、バケット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バケッ
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、バケ
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」二は最大ｆ＋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を有し
、従って速度は遅くなる。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
生合流さゼで作動速度を早め、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、これにともなうロッド側油室からの戻
り油は、ボー１〜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の細胞外
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１多動が進行するに
伴ない増量してゆくと、ノツチ穴４０で絞られ、油室３
９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へ移
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）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１７、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
伸長速度は滅じ、同時にボー）Ｂからの戻り油量は減少
し、ノツチ穴４ｏ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
りに通ずる油路を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、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２ｏ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、チェック弁１ｏ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、外周がら該小径スプ
ール油室１９に連通するノツチ穴１８’、　　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、
核油室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、チェック弁１ｏ、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は外方に抜は出そうとし、
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−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、左右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、ポート
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、ポート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
ドチェック弁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ば、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゛に連通ずるノツチ穴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
ェック弁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、ノツチ穴２１は引
続いてタンク連通路１６°に通じる位置に設けである。

また、スプール５の内部に嵌装された小径スプール１２
には、上述のピストン油室９の他に、チェック弁１０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、外周に設けされ
た環状溝を介してノツチ穴１８と連通ずるノツチ穴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１８．
１８゜は連通したまま、閉塞されていたノツチ穴２１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の軸心方向に穿設された油路であ
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″、ポート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１−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、ポー
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Ｄ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
が増圧器の働らきをなすので、遂にはブリッジ通路１７
の圧力或いはそれを越えるとチェ’７り弁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
一となっているので、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
連通したビス１−ン油室９の圧力は上昇し、チェック弁
１０は相前後して着座し逆流を防止すると共に、ピスト
ン１１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２
６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２１、タンク連通路Ｉ６”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、１−リ、伸長速度は再生時よりも遅くなる力
弓ら１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定可能であ
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３０を作動させるようにしである。ま
た、小径スプール３０には、スプリングにより付勢され
た再生回路切換用のチェック弁２８が組込まれているほ
かは、スプール２７の外周に向は設置Ｊ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
効率よく再生でき、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なわれ
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　　　　　　　２８・・・チェック弁９
・・・・ピストン油室　　　２９・・・ピストン１０・
・・チェック弁　　　　３０・・・小径スプール１１・
・・ピストン　　　　　３７・・・小径スプール１２・
・・小径スプール　　　３９・・、油室１９・・・小径
スプール油室　４１・・・油室以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 油圧切換弁を切換えて油圧シリンダのヘッド側油室ある
   いはロッド側油室へ圧油を供給する油圧シリンダ作動シ
   ステムにおいて、油路切換用スプールの油圧シリンダロ
   ッド側油室に通ずる油路を開閉する側の中空穴に、スプ
   リングにより付勢され軸線方向に移動自在に小径スプー
   ルを嵌装し、外周から中心穴に向け、常時、ブリッジ通
   路（１７）に連通するノッチ穴（２０）と、スプールが
   中立時においてはブリッジ通路（１７）と高圧通路（１
   ５′）との中間に開口し弁本体により閉塞され、スプー
   ルが右方に移動すると高圧通路（１５′）に連通するノ
   ッチ穴（１８）と、タンク連通路（１６′）に常時連通
   するノッチ穴（２１）とを設け、上記小径スプールの中
   空部は、チェック弁（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、外周からは該小径スプー
   ル油室（１９）に向け、常時スプールに設けたノッチ穴
   （１８）に連通するノッチ穴（１８′）と、小径スプー
   ルが前記スプリングの付勢力に抗して右方に移動したと
   きにのみスプールに設けたノッチ穴（２１）に連通する
   ノッチ穴（２１′）とを設け、スプールの中空穴にある
   スプリング室は、小径スプールの端面とプラグ（４６）
   とにより油室（８）を形成せしめ、該油室（８）にはス
   プールを右方に切換えたとき、外部から任意のパイロッ
   ト圧信号を導入するノッチ穴をスプールの外周に設けた
   油圧シリンダの可変式再生回路弁。