(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切換弁を介してポンプまたはタンクへ連通する一対のメイン通路と、切換弁の下流側に設けたアクチュエータと、このアクチュエータのブレーキ時に形成される閉回路上に設けたブレーキバルブとを備え、このブレーキバルブは、バルブ本体と、バルブ本体に形成するとともに上記メイン通路に連通する一対の連通ポートと、同じく上記メイン通路に常時連通するＡポートおよびＢポートと、上記本体内に組み込んで両端を圧力室に臨ませたスプールと、このスプールに形成するとともに上記一対の連通ポートおよびＡ、Ｂポートのそれぞれを上記圧力室に連通する一対の連通路と、この連通路に設けたオリフィスと、スプールとバルブ本体との嵌合隙間で構成される絞り部と、上記スプールに形成した一対の環状凸部からなるブロック部とを形成し、上記一方の圧力室に圧力が作用して上記スプールが一方向にフルストロークしたとき、そのストローク方向後方の一方のブロック部が絞り部を閉じ、上記他方の圧力室に圧力が作用して上記スプールが他方向にフルストロークしたとき、そのストローク方向後方の他方のブロック部が絞り部を閉じる一方、スプールが上記一方のフルストローク位置から他方のフルストローク位置への移動中は、上記絞り部が開き、この開いた絞り部を介してＡポートとＢポートとを連通させる構成にしたことを特徴とするブレーキバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧アクチュエータのブレーキ時に、アクチュエータの慣性エネルギーを吸収するブレーキバルブ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブレーキバルブ装置では、そのリリーフ弁の設定圧が高いと、アクチュエータの起動時あるいは制動開始時に大きなショックが発生する。このショックを緩和するために、リリーフ弁の設定圧を低くすることが考えられるが、それを低くし過ぎると、アクチュエータのトルクが下がりすぎたり、その保持能力が低下したりする問題があった。
この点を解決するために、図６〜図８に示すようなブレーキバルブ装置があった。
この装置は、バルブ本体ａに、カウンターバランス弁ＣＶのスプールＳとクロスオーバ型リリーフ弁Ｒ１、Ｒ２とを組み込んでいる。
【０００３】
そして、上記バルブ本体ａのポンプポート１と２に切換弁Ｖが接続され、この切換弁Ｖのポジションに応じて、ポート１あるいは２のいずれか一方が、ポンプＰに連通し、他方がタンクＴに連通する関係にしている。
いま、例えば、切換弁Ｖを図示の中立位置から左側ポジションに切換えると、ポート１がポンプＰに、またポート２がタンクＴにそれぞれ連通する。したがって、ポンプＰから送られた圧力流体は、スプールＳに設けたチェック弁３を押し開いて、アクチュエータポート４からメイン通路５を経由して、アクチュエータであるモータｍに供給される。同時に上記ポンプＰの圧力がパイロット室６に導かれるので、この圧力作用でスプールＳを図面左方向に移動し、スプールＳの環状溝７とアクチュエータポート８とを連通させる。したがって、前記モータｍの戻り流体は、メイン通路９を通り、ポート８及びポート２を経由してタンクＴに戻される。
【０００４】
この状態から切換弁Ｖを図示の中立位置に切換えると、ポンプＰはタンクＴに連通するとともに、ポンプポート１もタンクＴに連通する。ポート１がタンクＴに連通すると、パイロット室６の圧力が低下し、スプールＳは、センタリングスプリング１０、１１の作用で原位置である図示の位置に復帰し、ポート８と環状溝７との連通を遮断する。
このとき前記モータｍは、慣性によってポンプ機能を果たすので、ポート８に連通するメイン通路９側が高圧になり、その高圧が分岐通路１２を経由してリリーフ弁Ｒ１に作用する。このようにモータｍの慣性エネルギー、すなわち高圧流体がリリーフ弁Ｒ１に作用すると、そのリリーフ弁Ｒ１が徐々に開き、メイン通路９側の高圧流体を分岐通路１２からメイン通路５側に流す。このようにリリーフ弁Ｒ１に高圧流体が通過すると、慣性エネルギーが熱エネルギーに変換され、モータｍにブレーキをかける。
【０００５】
また、前記切換弁Ｖを、図示の右側ポジションに切換えると、ポート２がポンプＰに、ポート１がタンクＴにそれぞれ連通する。そして、ポンプＰからの圧力流体は、前記とは逆に流れてモータｍを逆転させるもので、その流路における各構成要素は、前記した要素に対応する。すなわち、図中符号１３はスプールＳに設けたチェック弁、１４はポート２に連通するパイロット室、１５はスプールＳに形成した環状溝である。
前記のように慣性エネルギーを熱エネルギーに変換するリリーフ弁Ｒ１、Ｒ２は、バルブ本体ａにリリーフハウジングＨ１、Ｈ２を組み込むとともに、このリリーフハウジングＨ１、Ｈ２にポペット１６、１７を設けている。
【０００６】
上記リリーフハウジングＨ１、Ｈ２は、圧力接続口１８ａ、１９ａを有するシート部材１８、１９と、ポペット保持部材２０、２１と、外端にボルト頭部２２ａ、２３ａを形成した筒部材２２、２３とからなる。すなわち、上記ポペット保持部材２０、２１の先端にシート部材１８、１９を嵌合するとともに、これらポペット保持部材２０、２１内におけるシート部材端部をシート部１８ｂ、１９ｂとしている。
また、これらポペット保持部材２０、２１であって、上記シート部材とは反対端に、上記筒部材２２、２３を嵌合するとともに、この筒部材２２、２３をバルブ本体ａに固定している。
【０００７】
上記ポペット１６、１７は、そのガイド筒部１６ａ、１７ａを、ポペット保持部材２０、２１に摺動自在に保持させるとともに、このポペット１６、１７の一側を圧力接続口１８ａ、１９ａ側に臨ませ、他側を筒部材２２、２３に形成したスプリング室２４、２５に臨ませている。そして、このスプリング室２４、２５に設けたスプリング２６、２７をポペット１６、１７に作用させ、通常は、ポペットがシート部１８ｂ、１９ｂをシートして、圧力接続口１８ａ、１９ａと流出ポート２８、２９の連通を遮断する構成にしている。
【０００８】
上記のようにしてリリーフハウジングＨ１、Ｈ２に組み込んだポペット１６、１７は、その圧力接続口１８ａ、１９ａ側の受圧面積Ａ１をスプリング室２４、２５側の受圧面積Ａ２より大きくするとともに、オリフィス１６ｂ、１７ｂを形成して、圧力接続口１８ａ、１９ａとスプリング室２４、２５とを、このオリフィス１６ｂ、１７ｂを介して連通させている。
そして、一方のリリーフ弁Ｒ１の圧力接続口１８ａは、分岐通路１２を介してメイン通路９に連通させるとともに、その流出ポート２８は戻り通路３０を介してメイン通路５に連通させている。また、他方のリリーフ弁Ｒ２の圧力接続口１９ａは、分岐通路３２を介してメイン通路５に連通させるとともに、その流出ポート２９は戻り通路３１を介してメイン通路９に連通させている。
【０００９】
したがって、例えば、一方のメイン通路５の圧力が設定圧以上になると、図８からも明らかなように、そのメイン通路５側の圧力流体が、ポペット１７を押し開いて流出ポート２８から他方のメイン通路９に流出する。反対に、他方のメイン通路９側の圧力が設定圧以上になると、その圧力流体が、ポペット１６を押し開いて流出ポート２９から一方のメイン通路５に流出する。
上記筒部材２２、２３の外周には、周方向に連続する調整室３３、３４を形成するとともに、この調整室３３、３４に筒状のフリーピストン３５、３６を設けることによって、この調整室３３、３４を、一方の室３３ａ、３４ａと、他方の室３３ｂ、３４ｂとに区画している。
【００１０】
そして、上記一方の室３３ａ、３４ａは筒部材２２、２３に形成した絞り３７、３８を介してスプリング室２４、２５に連通させている。また、他方の室３３ｂ、３４ｂは、ポペット保持部材２０、２１の外周に形成した隙間３９、４０を介してメイン通路５、９側に連通させている。
なお、図中符号４１、４２は、フリーピストン３５、３６の内周に設けたシールである。
【００１１】
いま、切換弁Ｖを図面左側位置に切換えると、前記したようにポンプＰの吐出流体が、メイン通路５を経由してモータｍに供給されるとともに、このモータｍからの戻り流体は、メイン通路９からタンクＴに戻される。
このときメイン通路５側の圧力は、隙間３９を経由して調整室３３の他方の室３３ｂに作用するので、フリーピストン３５は、図示のスタンバイ位置を保持する。
上記の状態で、切換弁Ｖを図示の中立位置に戻すと、前記したようにモータｍがポンプ作用をするので、メイン通路９側の圧力が上昇する。このメイン通路９側の圧力流体は、圧力接続口１８ａからオリフィス１６ｂを経由してスプリング室２４に導かれるとともに、絞り３７を通って、調整室３３の一方の室３３ａにも導かれるので、フリーピストン３５にはメイン通路９側の圧力が作用する。
なお、このときのメイン通路９側の圧力は、隙間４０を経由して他方のリリーフ弁Ｒ２側のフリーピストン３６にも作用するので、このフリーピストン３６も図示のスタンバイ位置を保つ。
【００１２】
この圧力作用によってフリーピストン３５が移動するが、この移動にともなって一方の室３３ａの容積が拡大するとともに、その拡大した室３３ａ内に流体が流れ込むことになる。したがって、当然のことであるが、ポペット１６のオリフィス１６ｂに流れが発生し、その前後に圧力差が発生する。このオリフィス１６ｂ前後の差圧の影響と、前記受圧面積Ａ１、Ａ２の差とが相乗的に作用するので、このリリーフ弁Ｒ１は低圧で開弁することになる。言い換えれば、このときにはリリーフ弁Ｒ１が低圧リリーフ弁として機能する。
このようにモータｍの制動開始時には、リリーフ弁Ｒ１が低圧リリーフ弁として機能するので、その制動開始時のショックが緩和される。
【００１３】
そして、フリーピストン３５が他方の室３３ｂの端まで移動し終わると、一方の室３３ａの容積がそれ以上拡大しないので、ポペット１６のオリフィス１６ｂには流体が流れない。したがって、接続口１８ａ側の圧力とスプリング室２４内の圧力とが等しくなる。そのために、上記ポペット１６における圧力接続口１８ａ側とスプリング室２４側との受圧面積Ａ１、Ａ２の差及びスプリング２６のバネ力によって設定圧が定まるので、リリーフ弁Ｒ１は、高圧リリーフ弁として機能する。したがって、停止開始時のショックが緩和されるとともに、そのショック緩和後は、大きなブレーキ力を発揮させることができる。
そして、切換弁Ｖを再び左側位置に切換えると、メイン通路５側に圧力流体が供給されてモータｍが起動する。このときには、前記したようにリリーフ弁Ｒ２側のフリーピストン３６がスタンバイ位置を保っているので、制動時と同様の原理でショックが緩和されることになる。
なお、切換弁Ｖを図面右側位置に切換えて、モータｍを上記とは反対方向に回転させる場合にも、原理的には上記の場合と全く同様である。
また、最近は、カウンターバランス弁をＣＶを用いないで切換弁Ｖをセンタークローズドタイプにしているものもある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにした従来の装置では、モータｍの回転方向によって、ブレーキ時にリリーフ弁R1、R2の一方が作動する。つまり、両方向の回転に対応するためには、２個のリリーフ弁R1、R2が必要であり、構成が複雑で、装置が大型化してしまった。
また、ブレーキ時のショックを吸収するためにフリーピストン３５、３６を必要とするリリーフ弁R1、R2を２個必要とするので、部品点数も多くなり、コスト高となった。
この発明の目的は、構造が簡単で、部品点数も少ない、小型、かつ、低コストでありながら、モータのブレーキ時のショックを吸収することができるブレーキバルブ装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明のブレーキバルブ装置は、切換弁を介してポンプまたはタンクへ連通する一対のメイン通路と、切換弁の下流側に設けたアクチュエータと、このアクチュエータのブレーキ時に形成される閉回路上に設けたブレーキバルブとを備え、このブレーキバルブは、バルブ本体と、バルブ本体に形成するとともに上記メイン通路に連通する一対の連通ポートと、同じく上記メイン通路に常時連通するＡポートおよびＢポートと、上記本体内に組み込んで両端を圧力室に臨ませたスプールと、このスプールに形成するとともに上記一対の連通ポートおよびＡ、Ｂポートのそれぞれを上記圧力室に連通する一対の連通路と、この連通路に設けたオリフィスと、スプールとバルブ本体との嵌合隙間で構成される絞り部と、上記スプールに形成した一対の環状凸部からなるブロック部とを形成し、上記一方の圧力室に圧力が作用して上記スプールが一方向にフルストロークしたとき、そのストローク方向後方の一方のブロック部が絞り部を閉じ、上記他方の圧力室に圧力が作用して上記スプールが他方向にフルストロークしたとき、そのストローク方向後方の他方のブロック部が絞り部を閉じる一方、スプールが上記一方のフルストローク位置から他方のフルストローク位置への移動中は、上記絞り部が開き、この開いた絞り部を介してＡポートとＢポートとを連通させることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜図５に示す第１実施例は、図２〜図４に示すようなブレーキバルブ５０を組み込んで、アクチュエータとしてのモータｍのブレーキ時のショックを吸収するブレーキバルブ装置である。
２個のリリーフ弁Ｒ１、Ｒ２の代わりに、ブレーキバルブ５０を組み込んだ以外は、従来例と同様である。同じ構成要素には同じ符号を付し、切換弁Ｖやカウンターバランス弁ＣＶなどの説明も簡単にする。
ブレーキバルブ５０は、切換弁Ｖ及びカウンターバランス弁ＣＶを介して、ポンプＰまたはタンクＴへ連通する一対のメイン通路５、９の下流側に設けたモータｍのブレーキ時に形成される閉回路上に設けたものである（図１参照）。
【００１７】
そして、バルブ本体５１と、バルブ本体５１に形成したメイン通路９、５に連通する一対の連通ポート５２、５３と、上記一方の連通ポート５２と一方のメイン通路９に常時連通するポートＡと、他方の連通ポート５３と他方のメイン通路５に常時連通するポートＢとを形成している。また、バルブ本体５１内にはスプール５４を設け、その両端を圧力室５５、５６に臨ませている。
スプール５４には、ポートＡ、ポートＢをそれぞれ圧力室５５、５６と連通する一対の連通路５７、５８と、凸部からなるブロック部６２、６３を形成し、連通路５７、５８には、それぞれオリフィス５９、６０を設けている。
スプール５４とバルブ本体５１との隙間によって絞り部６１を形成し、スプール５４のフルストローク時には、図２、図４に示すようにブロック部６３、６２が絞り部６１を閉じる構成にしている。スプール５４の移動中は、絞り部６１が開いて、ポートＡとポートＢとを連通させる（図３）。
【００１８】
次に、このブレーキバルブ装置の動作説明をする。
いま、切換弁Ｖを図示の中立位置から左側ポジションに切換えると、ポート１がポンプＰに、またポート２がタンクＴにそれぞれ連通する。したがって、ポンプＰから送られた圧力流体は、カウンターバランス弁ＣＶに設けたチェック弁３を押し開いて、アクチュエータポート４からメイン通路５を経由して、モータｍに供給される。同時に上記ポンプＰの圧力がパイロット室６に導かれるので、この圧力作用でカウンターバランス弁ＣＶのスプールを図面左方向に移動し、アクチュエータポート８とポート２とを連通させる。したがって、前記モータｍの戻り流体は、メイン通路９を通り、ポート８及びポート２を経由してタンクＴに戻される。
【００１９】
流体は、ポンプＰからメイン通路５を介して、ポートＢに供給され、連通ポート５３→連通路５８→圧力室５６へ導かれる。ポートＡも、連通ポート５２→連通路５７→圧力室５５と連通しているが、タンク側のポートＡに対して、供給側のポートＢが高圧側となるので、つまり、圧力室５６が圧力室５５より高圧となり、スプール５４は圧力室５５側に移動し、図２に示す状態となる。これが、モータｍの運転時である。この時、ブロック部６３によって絞り部６１が閉じ、ポートＡと、ポートＢとの間は遮断されている。
上記のように、スプール５４が圧力室５５側に移動するとき、そのストローク方向後方のブロック部に相当する上記ブロック部６３が、上記絞り部６１を閉じる。
【００２０】
この状態から切換弁Ｖを中立位置に切換えると、ポンプＰはタンクＴに連通するとともに、ポンプポート１もタンクＴに連通する。ポート１がタンクＴに連通すると、パイロット室６の圧力が低下し、カウンターバランス弁ＣＶのスプールはセンタスプリング１０、１１の作用で原位置である図示の位置に復帰し、ポート８、４は遮断される。
このとき前記モータｍは、慣性によってポンプ機能を果たすので、メイン通路９側が高圧になり、その高圧がポートＡに作用する。すると、ポートＡに連通している圧力室５５が、圧力室５６より高圧となり、スプール５４を圧力室５６側へ移動させる。図３に示すスプール５４の移動中は、絞り部６１が開き、ポートＡとポートＢは連通し、有効圧を低減する。
【００２１】
そして、スプール５４が圧力室５６側へ移動し、フルストローク位置まで移動すると、図４に示すように、ストローク方向後方のブロック部６２が絞り部６１を閉じ、ポートＡとポートＢを遮断する。
このように、スプール５４の移動中、一定時間絞り部６１を開くことにより、モータｍの慣性エネルギーを吸収することができる。また、絞り部６１を高圧流体が通過すると、慣性エネルギーが熱エネルギーに変換され、モータｍにブレーキをかける。
【００２２】
図５は、ポートＡの圧力変化の様子を示したものである。モータｍが運転中の図２の状態の時、ポートＡの圧力は低圧で領域ａである。そこで、切換弁Ｖを切り換えてポンプＰからの供給を停止する（図５の▲１▼の時点）と、ブレーキ圧が立ち始める。▲２▼で、スプール５４が移動し始め、▲３▼で、フルストロークとなり、ブロック部により、ポートＡとポートＢが遮断される。その後、圧力は上昇するが、モータｍの停止（▲４▼）とともに低下する。
図２と図５の領域ａ、図３と領域ｂ、図４と領域ｃが対応する。
切換弁Ｖを右側に切り換えて、モータｍが上記とは逆回転する場合にも、ブレーキバルブ装置の動作は上記の場合と同様である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のブレーキバルブ装置では、従来のように、２個のリリーフ弁を用いることなく、しかも、ブレーキ時のショックを吸収するためのフリーピストンも必要としないので、部品点数が少なく、構成も簡単になった。
したがって、構造が簡単で、部品点数も少ない、小型、かつ、低コストでありながら、モータのブレーキ時のショックを吸収することができるブレーキバルブ装置を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の回路図である。
【図２】第１実施例のブレーキバルブの断面図であり、スプールのフルストローク状態を示す図である。
【図３】第１実施例のブレーキバルブの断面図であり、スプールの移動中の状態を示す図である。
【図４】第１実施例のブレーキバルブの断面図であり、スプールのフルストローク状態を示す図である。
【図５】モータのブレーキ時におけるＡポートの圧力波形を示す図である。
【図６】従来例のブレーキバルブ装置の回路図である。
【図７】従来例の断面図である。
【図８】図７のＶIII −ＶIII 線断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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