(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインポペットとパイロットポペットの間にパイロット圧室を形成し、パイロットポペット後部にはパイロットポペットに押接する圧力調整用スプリングを配設するスプリング室を設け、このスプリング室はドレン通路を介して低圧部と連通し、高圧部の圧力が設定圧力以上に昇圧したときパイロットポペットが開弁してパイロット圧室とスプリング室および低圧部を連通し、同時にメインポペットを開弁して高圧部と低圧部とを連通するように構成されたパイロットオペレ−ト型圧力制御弁において、
前記スプリング室のドレン通路にチェック弁を配設し、このチェック弁がピストンを介して外部信号により連通・遮断されることにより、前記メインポペットの開弁・閉弁を切換可能にしたことを特徴とする圧力制御弁。
【請求項２】
前記圧力制御弁は、油圧ショベルの方向切換弁のハウジングに取り付け可能であり、ブ−ムシリンダロッド側の油圧回路中に設置され、高い掘削力が必要となる作業と、ア−ム掘削反力によるジャッキアップを防止し地面に対する一定の押しつけ力が得られる水平ならし作業とに対応させて、前記外部信号によって切換可能になることを特徴とする請求項１記載の圧力制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力制御弁に係り、特に油圧ショベル用の方向切換弁に用いられるパイロットオペレ−ト型の圧力制御弁におけるパイロットポペットのスプリング室の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な油圧ショベルの基本構造を図３に示す外観図により説明すると、走行体５３の上面に旋回可能に載置された旋回台５４の前方には、ブ−ム５５が連結ピン５６を介して取り付けられブ−ムシリンダ５７により揺動可能に支持され、ブ−ム５５の先端にはア−ム５８が連結ピン５９を介して取り付けられア−ムシリンダ６０により揺動可能に支持され、さらに、ア−ム５８の先端にはバケット６１が連結ピン６２を介して取り付けられ、バケットシリンダ６３により揺動可能に支持されている。そして、このような油圧ショベルを作動する油圧回路には上記各アクチュエータを制御する方向切換弁に対し各アクチュエータを保護する各圧力制御弁が備えられ、また、油圧回路内の圧力を規制する圧力制御弁が備えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来、油圧ショベルにおけるブ−ム用方向切換弁のブ−ムシリンダロッド側の供給通路には、ブ−ムシリンダ保護用の圧力制御弁のみが設置されており、高い掘削力を得る必要がある作業のために設定圧力はアクチュエ−タ保護可能な最大圧力とされ、その油圧回路内の最大圧力も作業効率を考慮して高い圧力が必要となる。上記した油圧ショベルの機構によって、ア−ム掘削時のア−ム５８の挙動はブ−ム先端の連結ピン５９を支点に図３では時計回りに移動して、バケット６１先端の刃先の軌跡はブ−ム先端の連結ピン５９の鉛直下方向を最下点とし円弧を描くことになる。このため、ブ−ム５５は上方にア−ム掘削反力を受け、ブ−ムシリンダ５７は押し出し方向に移動しようとする。しかし、ブ−ムシリンダロッド側の圧油は戻り口が閉じられた状態になっているので圧縮され圧力が上昇し、車体重量相当の圧力にまで上昇すると車体が前方から持ち上がり、ア−ム掘削反力によるジャッキアップ（油圧ショベル車体が持ち上がる現象）が発生する。この現象は水平ならし（地面を平らにする）作業においては好ましくなく、水平ならし作業には地面に対する一定のブ−ム押しつけ力が必要であり、従来では、これを避けるためにブ−ム上げの操作を同時に行なって地面に対する押しつけ力を調節しなければならないというオペレータにとって熟練した能力が必要であった。
【０００４】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、油圧ショベルにおける水平ならし作業を行なう際に、オペレータが熟練した能力を必要とすることなく、また、高い掘削力を要する作業との切換えが外部信号により容易に可能な油圧ショベル用の圧力制御弁を提供し、かつ、従来と同じく方向切換弁のハウジングポケットに取付け可能にすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明に係る圧力制御弁は、メインポペットとパイロットポペットの間にパイロット圧室を形成し、パイロットポペット後部にはパイロットポペットに押接する圧力調整用スプリングを配設するスプリング室を設け、このスプリング室はドレン通路を介して低圧部と連通し、高圧部の圧力が設定圧力以上に昇圧したときパイロットポペットが開弁してパイロット圧室とスプリング室および低圧部を連通し、同時にメインポペットを開弁して高圧部と低圧部とを連通するように構成されたパイロットオペレ−ト型圧力制御弁において、前記スプリング室のドレン通路にチェック弁を配設し、このチェック弁がピストンを介して外部信号により連通・遮断されることにより、前記メインポペットの開弁・閉弁を切換可能にした圧力制御弁とする。
【０００６】
さらに、この圧力制御弁は、油圧ショベルの方向切換弁のハウジングに取り付け可能であり、ブ−ムシリンダロッド側の油圧回路中に設置され、高い掘削力が必要となる作業と、ア−ム掘削反力によるジャッキアップを防止し地面に対する一定の押しつけ力が得られる水平ならし作業とに対応させて、外部信号によって切換可能になるものとする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る圧力制御弁の実施例について、図１を参照しながら説明をする。この圧力制御弁４０は、油圧ショベルにおける方向切換弁のハウジングポケットに取り付けられている。すなわち、図１において、ハウジング１０に螺合された外スリ−ブ１４と、この外スリ−ブ１４に摺動可能に嵌装されたメインポペット１５とにより方向切換弁に連通する油路における高圧部１２と低圧部１３との間を液密的に分離・遮断している。メインポペット１５は高圧部１２の圧油を受け外スリ−ブ１４の内孔をスプリング１６のばね力に抗して移動（図で右行）することにより外スリ−ブ１４とのシート面を開口し、高圧部１２と低圧部１３との間を開弁して連通する。外スリ−ブ１４内孔のメインポペット１５後部側には外スリ−ブ１４に螺合された中間スリ−ブ２１端部に押接されるパイロットシート１９が装着され、このパイロットシート１９にパイロットポペット１７が摺動可能に嵌装されている。メインポペット１５とパイロットポペット１７の間にパイロット圧室１８が形成され、高圧部１２の圧油がメインポペット１５の内孔に設けたオリフィス２０を介して接続されパイロット圧室１８に作用する。パイロットポペット１７は圧力調整用スプリング２２とスプリング受け２３を介し、中間スリ−ブ２１の内孔に嵌装され端部で螺合された内スリ−ブ２８によりパイロットシ−ト１９に押しつけられるとともに、内スリ−ブ２８のねじ込み量によって押しつけ力が任意に調整可能となっており、高圧部１２の設定圧力が任意に調整できる。パイロットポペット１７後部と内スリ−ブ２８端部側に装着したスプリング受け２３との間に圧力調整用スプリング２２を配設したスプリング室２４を形成している。このスプリング室２４は、スプリング受け２３に穿設した内部通路２５から内スリ−ブ２８に穿設した内孔室（後述するチェック弁２７のスプリング室２６）および横穴２９を通って中間スリ−ブ２１内部に穿設した低圧通路３１、外スリ−ブ１４内部に穿設した低圧通路３３にまで至る、いわゆるドレン通路を介して低圧部１３へ連通されている。
【０００８】
しかるに、本発明の圧力制御弁４０は、上記の内スリ−ブ２８に穿設した内孔室と横穴２９との間を連通・遮断するためのチェック弁２７が配設される。このチェック弁２７は頭部側に延伸した軸部３２を内スリ−ブ２８に摺動可能に嵌装するとともに、軸部３２は内スリ−ブ２８に穿設したピストン室３６へ突出し、ピストン室３６に摺動可能に嵌装したピストン３４に当接されている。ピストン室３６は内スリ−ブ２８端部に螺合したキャップ３５により閉塞され、キャップ３５には外部信号ポート３８を設けている。そして、チェック弁２７の背部にはスプリング受け２３との間にスプリング３７を配設したスプリング室２６（内孔室）を形成し、スプリング３７のばね力によりチェック弁２７が閉弁するとともに、外部信号ポート３８からの圧力がピストン３４に作用するとスプリング３７に抗して移動（図で左行）してチェック弁２７を開弁することによって、上記のドレン通路が連通・遮断される。
【０００９】
次に上記の構成からなる本発明の圧力制御弁４０の作動について説明をする。高圧部１２の圧力が設定圧力以上に昇圧すると、メインポペット１５内孔に設けたオリフィス２０を介して接続されたパイロット圧室１８に作用してパイロットポペット１７は開弁し、さらに、スプリング室２４からスプリング受け２３の内部通路２５を経てチェック弁２７のスプリング室２６へ作用する。そこで、外部信号ポ−ト３８に圧力信号が無い場合には、チェック弁２７はスプリング３７およびスプリング室２６の圧力により内スリ−ブ２８のシート面に押しつけられ、スプリング室２６と横穴２９の間を閉塞してドレン通路を遮断するために、高圧部１２の圧油がパイロット圧室１８からドレン通路を介して低圧部１３へ至る流れが形成されず、高圧部１２とパイロット圧室１８との間に圧力差が生じることなく、メインポペット１５は閉弁の状態となる。しかるに、外部信号ポ−ト３８に一定以上の圧力信号がある場合には、ピストン３４が移動（図で左行）され、チェック弁２７はスプリング３７の力およびスプリング室２６の圧力に抗して開口（図で左行）して、スプリング室２６から横穴２９を通って中間スリ−ブ２１内部の低圧通路３１、外スリ−ブ１４内部の低圧通路３３に至るドレン通路が連通されるため、上記の高圧部１２の圧油がパイロット圧室１８からドレン通路を介して低圧部１３へ至る流れが形成され、高圧部１２とパイロット圧室１８との間にはメインポペット１５内孔のオリフィス２０による圧力損失によって圧力差が生じることになり、その結果、メインポペット１５が開弁する。このように、外部信号ポ−ト３８への一定以上の圧力信号の有・無により、チェック弁１７を連通・遮断してパイロット圧室１８から低圧部１３へのドレン通路を連通・遮断することによりメインポペット１５が開弁・閉弁され、リリ−フ機能とブロック機能の切換えが成し得る。
【００１０】
図２は、本発明の圧力制御弁４０が用いられた油圧ショベルの油圧回路図で、説明の便宜上、本発明に関する説明では必要の無い部分について図示を省略している。一般的に油圧ショベルの方向切換弁には２つのポンプ系列を備え、ブームおよびアームの各シリンダに対してそれぞれ合流用切換弁を必要とすることが多い。すなわち、図２の場合においても、２つのポンプ４２、ポンプ４３を油圧源として、ブーム用方向切換弁４４、ブーム合流用方向切換弁４５、アーム用方向切換弁４６、アーム合流用方向切換弁４７を設けている。また、ブームおよびアーム用方向切換弁４４、４６に対してブームおよびアームシリンダ５７、６０を保護する圧力制御弁として、ブームシリンダ保護用圧力制御弁４８、アームシリンダ保護用圧力制御弁４９を設けている。そこで、ブ−ムシリンダ保護用圧力制御弁４８の他に、本発明の圧力制御弁４０が、ブ−ムシリンダロッド側供給通路４１に設置されている。上記実施例では、本発明の圧力制御弁４０をブ−ム合流用方向切換弁４５のハウジングポケットに設置したけれども、設置場所はこれに限られるものではなく、ブ−ムシリンダロッド側供給通路４１の圧力が作用する箇所であればどこに設置しても良い。なお、油圧回路内の圧力を規制する圧力制御弁として回路規制用圧力制御弁５０を備えている。このような油圧回路を構成する油圧ショベルにおいて、ア−ム掘削の際、ブ−ムはア−ム掘削反力を受けてブ−ムシリンダ５７は押し出し方向に移動されようとする。しかし、ブ−ムシリンダロッド側供給通路４１の圧油は戻り口は閉じられているために圧縮され圧力が上昇する。このときに、外部信号ポ−ト３８に信号を入力することにより、本発明の圧力制御弁４０が上記した作動のとおりに開弁されて、ブ−ムシリンダロッド側供給通路４１内の上昇した圧油は、低圧通路５１を経てタンク５２に戻りブ−ムシリンダ５７は押し出し方向に伸びることができ、ア−ム掘削反力によるジャッキアップが防止されるとともに、ブ−ムシリンダロッド側供給通路４１内の圧力は本発明の圧力制御弁４０の設定圧力となり、地面に対するブ−ムの押しつけ力は一定の力を維持する。上記の本発明の圧力制御弁４０の作動の中で説明したように、圧力制御弁４０の設定圧力は任意に調整可能であり、ブ−ムの地面に対する押し付け力も調整可能となる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の圧力制御弁によれば、従来の方向切換弁のハウジングポケットに設置可能であり、水平ならし作業の際に、オペレータが熟練した能力を必要とすることなく、ブ−ムの地面に対する一定の押しつけ力が得られ、水平ならし作業を容易に実現でき、さらに、高い掘削力を要する作業との切換えが外部信号により容易に行ない得るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧力制御弁の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の圧力制御弁が用いられた油圧ショベルの油圧回路図である。
【図３】一般的な油圧ショベルの外観図である。
【符号の説明】
１０  ハウジング
１２  高圧部
１３  低圧部
１４  外スリ−ブ
１５  メインポペット
１６  スプリング
１７  パイロットポペット
１８  パイロット圧室
１９  パイロットシート
２０  オリフィス
２１  中間スリ−ブ
２２  圧力調整用スプリング
２３  スプリング受け
２４  スプリング室
２５  内部通路
２６  スプリング室
２７  チェック弁
２８  内スリ−ブ
２９  横穴
３１  低圧通路
３２  軸部
３３  低圧通路
３４  ピストン
３５  キャップ
３６  ピストン室
３７  スプリング
３８  外部信号ポート
４０  本発明の圧力制御弁
４１  ブ−ムシリンダロッド側供給通路
４２  ポンプ
４３  ポンプ
４４  ブーム用方向切換弁
４５  ブーム合流用方向切換弁
４６  アーム用方向切換弁
４７  アーム合流用方向切換弁
４８  ブームシリンダ保護用圧力制御弁
４９  アームシリンダ保護用圧力制御弁
５０  回路規制用圧力制御弁
５１  低圧通路
５２  タンク
５３  走行体
５４  旋回台
５５  ブ−ム
５６  連結ピン
５７  ブ−ムシリンダ
５８  ア−ム
５９  連結ピン
６０  ア−ムシリンダ
６１  バケット
６２  連結ピン
６３  バケットシリンダ
【図１】
0003564635.tif 000002
【図２】
0003564635.tif 000003
【図３】
0003564635.tif 000004