(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプからの圧油のアクチュエータへの流入・排出を切換える切換弁と、アクチュエータを結ぶ管路中に設けられ、通路を介して連通し、夫々アクチュエータと切換弁へ繋がる管路を設けた第１油室と第２油室を有する弁本体と、前記第２油室内に設けられ、一端が弁本体の通路を介して第１油室に開口するとともに、小径の油路を介して連通した第３油室と第４油室を有し、第３油室と第４油室に夫々前記第２油室に連通する小孔通路を設けたスリーブと、スリーブの第３油室内に摺動自在に設けられ、第３油室を更に小油室１と小油室２に別けるとともに、前記第１油室側に位置する小油室１にスリーブの小孔通路を介して弁本体の第２油室へ連通し、選択的の摺動により外周面が前記小孔通路を塞ぎ、その塞ぎ量により小孔通路開口面積を変化させる外周面からの貫通孔を有するスプールと、スリーブの第４油室内に摺動自在に設けられ、第４油室をオリフィスを介して繋がるバネ室Ｉとバネ室IIに別けるとともに、反スプール側に位置するバネ室IIにスリーブの小孔通路を介して弁本体の第２油室へ連通し、選択的の摺動により外周面が前記小孔通路を塞ぎ、その塞ぎ量により小孔通路開口面積を変化させる外周面からの貫通孔を有するフロコンスプールと、両バネ室に夫々設けた互いにフロコンスプールを押し合うバネとを有してなることを特徴とする弁装置。
【請求項２】
前記弁装置は切換弁とアクチュエータを結ぶ回路中に換えてアクチュエータのケーシングと一体的に設けたことを特徴とする請求項１記載の弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建設機械等の油圧シリンダや油圧モータ等のアクチュエータの停止時に発生するショックを低減するための弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の弁装置は種々知られており、例へば実開平２‐１９９０１号公報等に記載されている。図４により実開平２‐１９９０１号公報について説明すると、油圧ポンプ１１から吐出された圧油は管路１５より切換弁１３、ショック低減用の弁装置１２を経て油圧シリンダ１７に作用し、負荷２０を図中右方向に移動させる。これにより油圧シリンダ１７のロッド側油室１９内の圧油は油路１６より弁装置１２、切換弁１３を経てタンク１８へ戻るように構成されている。
【０００３】
弁装置１２について詳しく説明する。この弁装置１２は弁本体１４の中心内径部に貫通孔２３を介して連通し、弁本体１４の両端をキャップ２４、５４で蓋をした２個の空間部を設けてあり、この空間部内には空間部と同一軸の夫々スリーブ２２および５２を液蜜的に固着し、夫々弁本体１４とスリーブ２２および５２の外周面との間に油路４２と６２を形成するとともに、前者は管路１５へ、後者は管路１６へと連通している。キャップ２４、５４の内径部には夫々チェック２５、５５が設けてあり、油路４２と６２からの圧油を油路４０と５０を介して選択的に作用させ、夫々チェック２５、５５を押し開いて穴４１および５３を介してスリーブ２２および５２内径部に流入させる。
【０００４】
スリーブ２２および５２内径部にはポペット３１と６１が摺動自在に液蜜的に嵌着されており、両ポペット３１と６１はポペット先端部３１ａと６１ａが連結して一体的となっていて、バネ３３、６３により互いに貫通孔２３方向に押付けられるようになっている。貫通孔２３の両端側にはシート２１、５１が取付けてあり、選択的に両ポペット３１と６１のいずれか一方がシート２１或いは５１側に押付けられたとき、他方側はシート５１或いは２１から離れるようになっており、シート２１とポペット３１或いはシート５１とポペット６１が接したとき貫通孔２３と管路１５或いは管路１６は遮断される。
【０００５】
ポペット３１（ここで両ポペット３１、６１は同一構成であるから、ポペット３１についてのみ説明する）の内径部には圧力補償スプール２８が摺動自在、かつ液蜜的に挿入されており、バネ３０の押付け力とチェック２５からスリーブ２２内径部に流入された圧油力によりバランスされ、圧力補償スプール２８に設けたオリフィス２９を介してスリーブ２２内径部の背室３４の圧油を油室３２から圧力補償スプール２８の外周部に設けた溝３８へ貫通している小穴３９、ついでポペット３１の外周面から油路３７を経てスリーブ２２に設けた油路３５より油路４２、続いて管路１５へ繋がっている。
【０００６】
ここで圧力補償スプール２８内から圧油が同圧力補償スプール２８の外周部に設けた溝３８へ貫通している小穴３９からポペツト３１の油路３７へ抜ける場合、圧力補償スプール２８内の背室３４と油室３２の油圧の大きさにより圧力補償スプール２８が選択的に軸方向に摺動し、外周面がポペツト３１の油路３７の開口面積を調整し、流れる圧油の量を調整するようにしている。
【０００７】
同様にポペット６１内も同一構成となっており、バネ６３の押付け力とチェック５５によりスリーブ５２内径部に流入された圧油力によりバランスされ、圧力補償スプール５８に設けたオリフィス２９を介してスリーブ５２内径部の背室６４の圧油を油室６０から圧力補償スプール５８の外周部に設けた溝へ貫通している小穴６９、ついでポペット６１の外周面から油路６７を経てポペット６１に設けた油路６８を経てスリーブ５２に設けた油路６５より油路６２、続いて管路１６へ繋がっている。圧力補償スプール５８内から外周部に設けた溝へ貫通している小穴６９からスリーブ５２の油路６７へ抜ける場合、圧力補償スプール５８内の背室６４と油室６０の油圧の大きさにより圧力補償スプール５８が選択的に軸方向に摺動し、外周面がスリーブ５２の油路６７の開口面積を調整し、流れる圧油の量を調整することも同一である。
【０００８】
次にその作用について説明する。切換弁１３を左位置とし、油圧ポンプ１１からの圧油は管路１５より弁装置１２の油路４２を経て油圧シリンダ１７に作用し、負荷２０を図中右方向に移動させる。一方、油圧シリンダ１７のロッド側油室１９内の圧油は管路１６より弁装置１２の油路６２を通り切換弁１３を経てタンク１８へ戻るようになっている。
【０００９】
ここで負荷２０の移動を停止するべく切換弁１３を中立位置に戻すと、管路１５および１６はポンプ回路およびタンク回路から遮断されるが、慣性で負荷２０はなお右方向に移動しようとし、管路１６内は管路１５内より高圧となり、従って圧油は油路６２から油路５０を経てチェック５５を押し開きスリーブ５２内の背室６４へ導かれ、ポペット６１は管路１６と管路１５内の差圧およびバネ６３の附圧により図中左方向に移動し、シート２１に接していたポペット３１が離れ、管路１６からの圧油は油路６２からスリーブ５２の小穴６６より貫通穴２３を通ってスリーブ２２の油路３６へ抜ける。一方、チェック５５を押し開きスリーブ５２内の背室６４へ導かれた圧油は圧力補償スプール５８のオリフィス２９から圧力補償スプール５８の小穴６９からポペット６１の油路６７を経てスリーブ５２の油路６５へ抜けるようになっていて、ショック防止をする。
【００１０】
ポペット３１が左方向に移動するのでチェック２５は左方向に移動し、閉じられるためポペット３１の背室３４内の圧油は流出を阻まれ、圧力補償スプール２８のオリフィス２９からのみ小穴３９、溝３８およびポペット３１の小穴３７、スリーブ２２の小穴３５を経て管路１５へ排出されるが、このときオリフィス２９により背室３４と油室３２の間には差圧が発生し、圧力補償スプール２８はバネ３０の押し圧力に打ち勝って図中右方向へ移動する。
【００１１】
この結果、圧力補償スプール２８の溝３８からポペット３１の小穴３７への油通路が狭まり、油室３２から管路１５の圧油の流量が制限され、最終的には圧力補償スプール２８は背室３４と油室３２の夫々の圧力とバネ３０の附勢力とがつり合った位置に維持され、背室３４内の圧油は一定量率で管路１５へ排出されることになり、この間ポペット３１および６１はシート２１および５１から夫々離れた状態となっているので、前述のように管路１６の圧油は貫通穴２３を経て管路１５へ流出し、サージ圧力によるショックの防止を行う。
【００１２】
所定時間経過後、背室３４内の圧油が排出され、ポペット６１はシート５１に接し、同時に背室６４内の圧力およびバネ６３の押し圧力により押し付けられるので、貫通穴２３と管路１６は完全に分離される。このようにして負荷２０の停止時のサージ圧力によるショックの発生は防止される。
【００１３】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら、前述のように従来の弁装置は構成が複雑で、製作時間と費用も掛かり、弁装置も大形となるという欠点があった。
【００１４】
本発明の目的は、従来の建設機械等の油圧シリンダや油圧モータ等のアクチュエータの停止時に発生するショックを低減するための構成が簡単で、製作時間と費用も掛からない、小形の弁装置を提供することに有る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するため本発明は、油圧ポンプからの圧油をアクチュエータへの流入・排出を切換える切換弁と、アクチュエータを結ぶ管路中に設けられ、通路を介して連通し、夫々アクチュエータと切換弁へ繋がる管路を設けた第１油室と第２油室を有する弁本体と、第２油室内に設けられ、一端が弁本体の通路を介して第１油室に開口するとともに、小径の油路を介して連通した第３油室と第４油室を有し、第３油室と第４油室に夫々第２油室に連通する小穴通路を設けたスリーブと、スリーブの第３油室内に摺動自在に設けられ、第３油室を更に小油室１と小油室２に別けるとともに、第１油室側に位置する小油室１にスリーブの小孔通路を介して弁本体の第２油室へ連通し、選択的の摺動により外周面が小孔通路を塞ぐことにより、その塞ぎ量により小孔通路の開口面積を変化させる外周面からの貫通孔を有するスプールと、スリーブの第４油室内に摺動自在に設けられ、第４油室をオリフィスを介して繋がるバネ室１とバネ室IIに別けるとともに、反スプール側に位置するバネ室IIにスリーブの小孔通路を介して弁本体の第２油室へ連通し、選択的の摺動により外周面が小孔通路を塞ぐことにより、その塞ぎ量により小孔通路の開口面積を変化させる外周面からの貫通孔を有するフロコンスプールと、両バネ室に夫々設けた互いにフロコンスプールを押し合うバネとを有してなることを特徴とする弁装置とした。
【００１６】
また弁装置は切換弁とアクチュエータを結ぶ回路中に換えてアクチュエータのケーシングと一体的に設ければより好適である。
【００１７】
これにより、従来の構成が簡単で、製作時間と費用も掛からない、装置も小形な建設機械等の油圧シリンダや油圧モータ等のアクチュエータの停止時に発生するショックを低減するための弁装置となった。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図１、図２、図３により説明する。油圧ポンプ７０から吐出された圧油は切換弁７１、管路１０６、ショック低減用の弁装置７２を経て管路７３よりアクチュエータである油圧モータ７４に作用し、負荷７５を駆動させる。これにより油圧モータ７４からの戻り油は管路７６より弁装置７２、管路１０７、切換弁７１を経てタンク７７へ戻るように構成されている。
【００１９】
弁装置７２について詳しく説明する。この弁装置７２は弁本体７８内径部に通路７９を介して連通する第１油室８０と第２油室８１を有し、夫々アクチュエータである油圧モータ７４と切換弁７１へ繋がる管路１０６および管路７３、管路１０７および管路７６が連結されている。第２油室８１には一端がシール材８２、通路７９および１０８を介して第１油室８０に開口するとともに、小径の油路８３を介して連通した第３油室８４と第４油室８５を設け、同油室８４と油室８５に夫々前記第２油室に連通する小孔通路８６、８７を設けたスリーブ８９が液蜜的に固着されている。
【００２０】
スリーブ８９の第３油室８４内には同第３油室８４を更に小油室１９０と小油室２９１に別けるスプール９２が摺動自在に嵌着されており、第１油室８０側に位置する小油室１９０にスリーブ８９の小孔通路８６を介して弁本体７８の第２油室８１へ連通し、スプール９２の選択的な摺動により図２に示すように溝９３の肩８８が前記小孔通路８６を塞ぎ、その塞ぎ量により小孔通路８６の開口面積を変化させ小油室１９０から溝９３へ貫通した貫通孔９４を通って前記小孔通路８６へ抜ける圧油の流量を制限するようにしている。
スリーブ８９の第４油室８５内には同第４油室８５をバネ室Ｉ９５とバネ室II９６に別けるとともに、オリフィス９７を介して同バネ室Ｉ９５とバネ室II９６が繋がっているフロコンスプール９８が摺動自在に嵌着されており、図３に示すように反スプール９２側に位置するバネ室II９６にはスリーブ８９の小孔通路８７を介して弁本体７８の第２油室８１へ連通し、フロコンスプール９８の選択的な摺動により外周面が小孔通路８７を塞ぎ、その塞ぎ量により小孔通路８７の開口面積を変化させ、第２油室８１へ抜ける圧油の流量を制限するようにしている。
【００２１】
前記バネ室Ｉ９５とバネ室II９６には夫々、互いにフロコンスプール９８を押し合うバネ１０１、１０２が取付けてある。
【００２２】
次にその動作を説明する。切換弁７１を左位置とし、油圧ポンプ７１からの圧油は管路１０６より弁装置７２の油室８０、管路７３を経て油圧モータ７４に作用し、負荷７５を駆動させる。一方、油圧モータ７４から排出された圧油は管路７６より弁装置７２の油室８１、管路１０７を通り切換弁７１を経てタンク７７へ戻るようになっている。
【００２３】
ここで負荷７５の駆動が停止するべく切換弁７１を中立位置に戻すと、管路１０６および１０７はポンプ回路およびタンク回路から遮断され、管路７３および７６内に圧油が封入されるが、負荷７５の慣性力が大きい場合、この油圧力が負荷７５の慣性で動かされ、その都度ショックが発生することになる。仮に慣性力の反動で油圧モータ７４の図中左側、即ち管路７３側が管路７６側より高圧となり、従って弁装置７２の第１油室８０が高圧となった場合、圧油は通路７９、１０８、第３油室８４、即ち、スプール９２の小油室１９０、続いて貫通孔９４を経て外周面の溝９３から前記小孔通路８６を抜けて弁装置７２の第２油室８１へ流れる。
【００２４】
このときスプール９２には第１油室８０から圧油が作用し、スプール９２は図中右方向に移動するとともに、小油室２９１内の圧油はスプール９２の移動により押されて小径の油路８３を通り、フロコンスプール９８のバネ室Ｉ９５、オリフィス９７、続いてバネ室II９６、貫通孔１００を経て外周面の溝９９から前記小孔通路８７を抜けて弁装置７２の第２油室８１へ流れ、バネ室Ｉ９５およびバネ室II９６の圧力は圧油がオリフィス９７を介してバネ室Ｉ９５からバネ室II９６へ流れるので、その際の圧力損失により差圧が生じ、つまり、バネ室Ｉ９５の圧力がバネ室II９６のそれを上回り、バネ室II９６のバネ１０２の押し圧力に打ち勝ってフロコンスプール９８を右方向に移動させる。
【００２５】
このフロコンスプール９８の右方向への移動は最初はバネ室Ｉ９５の圧力にバネ１０１の押し圧力も加算され行われるが、フロコンスプール９８の移動が進むに従い、バネ１０１の押し圧力は小さくなり、一方バネ１０２は圧縮されるので、フロコンスプール９８に作用する力はバネ室Ｉ９５の圧力とバネ１０２の押し圧力が支配的になる。このようにフロコンスプール９８がバネ１０２の押し圧力に抗してバネ室Ｉ９５の圧力により移動すると、フロコンスプール９８外周面にある溝９９の肩１０４が小孔通路８７の開口面積を小さくさせ、バネ室II９６から貫通孔１００を抜けて弁装置７２の第２油室８１へ排出される圧油は絞られ、バネ室II９６の圧力は上昇する。
【００２６】
最終的にはバネ室Ｉ９５とバネ室II９６との差圧による力がバネ１０１とバネ１０２とがフロコンスプール９８に作用する力の差に等しくなった位置でバランスする。つまり、バネ１０１とバネ１０２の荷重を比較的小さく設定すればバネ室Ｉ９５の圧油がオリフィス９７を経てバネ室II９６へ抜ける際の差圧を非常に小さく設定できることになる。このことはスプール９２が小油室１９０の圧力に押されて図中右方向に移動する際、小油室２９１から通路８３を通ってバネ室Ｉ９５へ排出される圧油の量はオリフィス９７の面積が一定の場合、小油室２９１、即ちバネ室Ｉ９５とバネ室II９６の差圧の平方根に比例するので、バネ１０１とバネ１０２の荷重を適切な小さい値に設定することにより小油室２９１からバネ室II９６へ排出される単位時間当たりの油量を小さく設定できる。
【００２７】
フロコンスプール９８の移動過程で溝９９の肩１０４が小孔通路８７の開口面積を制限する位置までは小孔通路８７の面積は大きく、フロコンスプール９８は直ちに移動するので、スプール９２の移動速度は速い。その後スプール９３の速度は小油室２９１の圧油が通路８３、バネ室Ｉ９５からオリフィス９７を経てバネ室II９６、次いで貫通孔１００を抜けて溝９９の肩１０４と小孔通路８７によって形成される可変絞りを経て弁装置７２の第２油室８１へ排出される単位時間当たりの油量によって決まる。
【００２８】
従って、スプール９２およびフロコンスプール９８の移動距離Ｌ１、Ｌ２、スプール９２およびフロコンスプール９８の溝９３、９９の肩８８、１０４の位置、バネ１０１とバネ１０２の荷重、オリフィス９７の面積、スリーブ８９の小孔通路８６の位置と面積等を適切に設定することにより、第１油室８０から第２油室８１へ小孔通路８６を経て排出される圧油の量および排出時間を調整することが出来る。
【００２９】
前述の説明は第１油室８０が第２油室８１より高圧の場合を説明したが、この反対に第２油室８１が第１油室８０より高圧になった場合も、各油室、通路を流れる圧油の方向およびスプール９２、フロコンスプール９８の移動方向が前述の説明と逆方向になるだけで同様に第２油室８１から小孔通路８６を経て第１油室８０へ排出される圧油の量および排出時間を適切に調整することが出来る。
【００３０】
本発明による弁装置は前述の説明のように油圧モータに限らず、油圧シリンダ等にも適用可能なことは勿論、切換弁とアクチュエータを結ぶ回路中ばかりでなく、アクチュエータ例へば旋回モータのケーシングと一体的に設けることも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、非常に簡単な構成で先行技術と同様な機能、性能を得ることができ、非常に低コストでコンパクトな建設機械等の油圧シリンダや油圧モータ等のアクチュエータの停止時に発生するショックを低減するための弁装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態例を示す弁装置の説明図である。
【図２】本発明の１実施形態例を示す弁装置の説明図で、図１の“イ”部詳細図である。
【図３】本発明の１実施形態例を示す弁装置の説明図で、図１の“ロ”部詳細図である。
【図４】従来の弁装置の説明図である。
【符号の説明】
７０  油圧ポンプ
７１  切換弁
７２  弁装置
７３、７６、１０６、１０７  管路
７４  油圧モータ
７５  負荷
７７  タンク
７８  弁本体
７９  通路
８０  第１油室
８１  第２油室
８２  シール材
８３  小径の油路
８４  第３油室
８５  第４油室
８６、８７  小孔通路
８８、１０４  肩
８９  スリーブ
９０  小油室１
９１  小油室２
９２  スプール
９３、９９  溝
９４、１００  貫通孔
９５  バネ室Ｉ
９６  バネ室II
９７  オリフィス
９８  フロコンスプール
１０１、１０２  バネ
【図１】
0004610116.tif 000002
【図２】
0004610116.tif 000003
【図３】
0004610116.tif 000004
【図４】
0004610116.tif 000005