(57)【要約】      （修正有）【課題】ホールディングバルブの応答性を向上させ、油圧シリンダの自然下降量を減らし、安定性と信頼性に優れた油圧制御弁を提供する。【解決手段】ポンプ通路とタンク通路と、油圧シリンダに連通される第１及び第２シリンダ通路が形成される弁ハウジングと、該弁ハウジング内に移動可能に設けられて、中立位置では、ポンプ通路と第１及び第２通路との連結を遮断し、パイロット信号圧が印加されると、左右に移動して、ポンプ通路とタンク通路を第１及び第２シリンダ通路の何れかに選択的に連結する制御スプールと、第２シリンダ通路と制御スプールとの間に設けられて、制御スプールが中立位置にある時、前記第２シリンダ通路を遮断し、前記油圧シリンダが自然下降しないように負荷を保持するホールディングバルブと、制御スプールが中立位置にある時、前記第２シリンダ通路の圧油を前記タンク通路に連結させるホールディングバルブ作動流路とを包含する。【選択図】図３
2005321094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプに連通されるポンプ通路と、オイルタンクに連通されるタンク通路と、油圧シリンダに連通される第１及び第２シリンダ通路とが備わる弁ハウジングと、
前記弁ハウジング内に移動可能に設けられて、中立位置では、前記ポンプ通路と第１及び第２シリンダ通路との連結を遮断し、パイロット信号圧が印加されると、左右に移動されて前記ポンプ通路とタンク通路のそれぞれを第１及び第２シリンダ通路の何れか一つに選択的に連結する制御スプールと、
前記第２シリンダ通路と前記制御スプールとの間に設けられて、前記制御スプールが中立位置にある時、前記第２シリンダ通路を遮断し、前記油圧シリンダが自然下降されないように負荷を保持するホールディングバルブ及び
前記制御スプールが中立位置にある時、前記第２シリンダ通路の圧油を前記タンク通路に連結させるホールディングバルブ作動流路を包含してなされることを特徴とするホールディングバルブの応答性が改善された油圧制御弁。
【請求項２】
前記ホールディングバルブ作動流路は、前記制御スプールの表面に所定長さと幅とを有するよう加工形成されるノッチ又はホールのうち、何れか一つからなることを特徴とする請求項１に記載のホールディングバルブの応答性が改善された油圧制御弁。
【請求項３】
前記ホールディングバルブ作動流路は、前記第２シリンダポットとタンク通路とを連結するよう所定長さほど貫通形成されるドレーン孔からなることを特徴とする請求項１に記載のホールディングバルブの応答性が改善された油圧制御弁。
【請求項４】
前記ホールディングバルブ作動流路は、前記第２シリンダ通路と制御スプールとの間に設けられる別途の補助バルブにより形成されることを特徴とする請求項１に記載のホールディングバルブの応答性が改善された油圧制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧制御弁に関するものであって、さらに詳細には、ホールディングバルブの応答性を向上させ得るホールディングバルブ作動流路を備えて、油圧シリンダの自然下降量を減少させるようにしたホールディングバルブの応答性が改善された油圧制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、掘削機のような重装備には、ブーム、アーム、バケットのような作業装置が装着され、且つ、油圧ポンプから圧油の供給を受けて作動される油圧シリンダにより駆動されて、様々な作業を行うことになる。また、油圧制御弁が油圧ポンプと油圧シリンダとの間に設けられて、油圧ポンプからの圧油をそれぞれの油圧シリンダに供給するが、運転者が操作レバーを操作することにより油圧制御弁が作動されて、油圧シリンダに供給される圧油の圧力と方向及び油量が制御され、作業装置の駆動が行われることになる。
【０００３】
作業装置は、大きい負荷と、荒い作業環境とに耐えられるように、粗大で重く製作されるが、作業装置が作動しない中立状態では、粗大で且つ重い作業装置の自体荷重と、被引揚物の荷重とにより、圧油の一部が油圧制御弁のスプールと、弁ハウジングの隙間とを介して漏洩されるため、ブーム、アームなどの作業装置が自然下降し得る現象が生じる。
【０００４】
従って、建設重装備に装着される油圧システムには、作業装置が作動しない中立状態に於いて、自重による自然下降現象が起こらないように、ホールディングバルブが用いられている。
【０００５】
図１は、従来技術によるホールディングバルブが用いられた油圧回路図であり、図２は、従来技術によるホールディングバルブが用いられた油圧制御弁の部分断面図である。
【０００６】
従来技術による油圧制御弁１００は、弁ハウジング１１０と、弁ハウジング１１０内に設けられ、且つ、パイロット信号圧ａ、ｂにより切り換り、圧油の流量と方向とを制御する制御スプール１２０と、ホールディングバルブ１３０とを含んでなされる。弁ハウジング１１０には、油圧ポンプ２と連通されるポンプ通路１１１と、オイルタンク４と連通されるタンク通路１１２と、油圧シリンダ３と連通される第１及び第２シリンダ通路１１３、１１４とが形成される。
【０００７】
図示されたように、制御スプール１２０が中立状態にあると、油圧ポンプ２の圧油がオイルタンク４に排出される。ホールディングバルブ１３０は、第２シリンダ通路１１４と制御スプール１２０との間に設けられるホールディングポペット１３１と、ホールディングポペット１３１の背圧室１３４に圧油を供給又は遮断するドレーンバルブ１３２とからなる。且つ、制御スプールが中立状態にある時には、油圧シリンダ３の圧油が第２シリンダ通路１１４及びホールディングポペット１３１のオリフィス１３３を経由して、ホールディングポペット１３１の背圧室１３４に流入される。したがって、ホールディングポペット１３１は、図面の上下側に加圧されて油圧シリンダ３の圧油が漏洩され、且つ、オイルタンク４の方へ排出されることがないようにする。
【０００８】
この状態で、制御スプール１２０の左右側パイロットポット１２０ａ、１２０ｂにパイロット信号圧ａ、ｂが作用すると、制御スプール１２０が左側又は右側に切り換わることによって、油圧ポンプ２の圧油が第１シリンダ通路１１３又は第２シリンダ通路１１４に流入されて、油圧シリンダ３を駆動することになる。
【０００９】
制御スプール１２０の右側パイロット１２０ａにパイロット信号圧ａが作用して、制御スプール１２０が左側に切り換わる場合、油圧ポンプ２の圧油は、第１シリンダ通路１１３に流入されて、油圧シリンダ３を駆動することになる。制御スプール１２０にパイロット信号圧ａが作用されると共に、ドレーンバルブ１３２にもパイロット信号圧ｃが作用して、ドレーンバルブ１３２が右側に切り換わることによって、ホールディングポペット１３１がオープンされ、油圧シリンダ３の圧油がオイルタンク４へ排出されることになる。
【００１０】
しかしながら、この状態で、制御スプール１２０が中立位置に切り換わると、ホールディングポペット１３１に連結された連結ライン１１５が遮断されるため、連結ライン１１５と第２シリンダ通路１１４とが同様な圧力状態に置かれることになる。この際、開放状態のホールディングポペット１３１を介して油圧シリンダ３からの圧油が第２シリンダ通路１１４と連結ライン１１５とを経て、制御スプール１２０に作用するため、制御スプール１２０と弁ハウジング１１０とを介して油圧シリンダ３の負荷により漏油が発生される。発生される漏油は、微小の漏油ではなく、多量であるため、作業装置が過度に自然下降し得る原因となる。
【００１１】
作業装置が自然に下降するなかで、連結ライン１１５の圧油が漏洩されることによって、連結ライン１１５の圧力が第２シリンダ通路１１４の圧力より小さくなると、ホールディングポペット１３１が再び閉鎖され、漏油が止まる。しかし、連結ライン１１５の圧力が第２シリンダ通路１１４の圧力より小さくなり、ホールディングポペット１３１が再び閉鎖できる時までは、時間遅延が生じ、且つ、その間にかなりの漏油が進行されることになる。
【００１２】
前述したように、従来油圧制御弁１００に於いて、ホールディングバルブ１３０の応答速度が遅いため、油圧シリンダ３が過度に自然下降し得るという問題点を解決するために、ホールディングポペット１３１のオリフィス１３３の断面積を増加させ、背圧室１３４への圧油供給を増やそうと試みたが、ホールディングバルブ１３０の時間遅延問題を解決するに根本的な対策とはなっていなかった。それだけでなく、オリフィス１３３の断面積を増加させると、作業装置の初期動作時、ハンチング現象が生じたり、背圧室１３４の圧油増加により背圧が上昇し、作動圧力が不安定になる惧れがあるなどの問題点をも抱えていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前記従来技術の問題点等に鑑みてなされたものであり、その目的は、ホールディングバルブの応答性を向上し、油圧シリンダの自然下降量を減らすことで、安定性と信頼性とに優れた油圧制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明は、油圧制御弁にホールディングバルブの応答性を向上させ得るホールディングバルブ作動流路を設けて、油圧シリンダの自然下降量が減少できるようにした油圧制御弁を提供する。
【００１５】
本発明によるホールディングバルブの応答性が改善された油圧制御弁は、油圧ポンプに連通されるポンプ通路と、オイルタンクに連通されるタンク通路と、油圧シリンダに連通される第１及び第２シリンダ通路とが形成される弁ハウジングと、該弁ハウジング内に移動可能に設けられて、中立位置では、ポンプ通路と第１及び第２シリンダ通路との連結を遮断し、パイロット信号圧が印加されると、左右に移動されて、ポンプ通路とタンク通路のそれぞれを第１及び第２シリンダ通路の何れの一つに選択的に連結する制御スプールと、第２シリンダ通路と制御スプールとの間に設けられて、制御スプールが中立位置にある時、前記第２シリンダ通路を遮断し、前記油圧シリンダが自然に下降されることがないように負荷を保持するホールディングバルブと、制御スプールが中立位置にある時、前記第２シリンダ通路の圧油を前記タンク通路に連結させるホールディングバルブ作動流路とを包含する。
【００１６】
また、ホールディングバルブ作動流路は、制御スプールの表面に所定長さと幅とを有するよう加工形成されるノッチ又はホールなどからなることが好ましい。 
【００１７】
さらに、ホールディングバルブ作動流路は、図４の如き、第２シリンダ通路とタンク通路とを貫通させて形成されるドレーン孔からなり得る。
【００１８】
さらにまた、ホールディングバルブ作動流路は、第２シリンダ通路上に設けられる別途の補助バルブにより形成され得る。
【発明の効果】
【００１９】
前述したように、本発明によると、油圧制御弁に設けられるホールディングバルブ作動流路によりホールディングバルブの応答性が向上できるため、油圧シリンダの自然下降量が減少し、油圧制御弁の安全性と信頼性とが著しく高められるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面の好ましい実施形態を通じて、本発明によるホールディングバルブの応答性が改善された油圧制御弁の構成と作用とを、より具体的に察してみる。
【００２１】
図３は、本発明の一実施形態によるホールディングバルブの応答性が改善された油圧制御弁が用いられた油圧回路図、図４は、本発明の一実施形態によるホールディングバルブの応答性が改善された油圧制御弁の部分断面図である。
【００２２】
本発明の一実施形態による油圧制御弁１は、弁ハウジング１０と、該弁ハウジング１０内に設けられる制御スプール２０と、ホールディングバルブ３０と、ホールディングバルブ作動流路４０とから成される。
【００２３】
弁ハウジング１０には、ポンプ通路１１、タンク通路１２、そして第１及び第２シリンダ通路１３、１４が形成されるが、ポンプ通路１１は、圧油を吐出する油圧ポンプに連通され、タンク通路１２は、圧油が保存されるオイルタンク４と連通され、且つ、第１及び第２シリンダ通路１３、１４は、油圧シリンダ３と連通される。
【００２４】
制御スプール２０は、弁ハウジング１０内に移動可能に設けられ、且つ、パイロット信号圧ａ、ｂが入力されると、弁ハウジング１０に対して左側又は右側方向に移動されて、ポンプ通路１１とタンク通路１２のそれぞれを第１及び第２シリンダ通路１３、１４の何れの一つに選択的に連結する。また、制御スプール２０にパイロット信号圧ａ、ｂが入力されず、中立位置にある時には、第１及び第２シリンダ通路１３、１４はポンプ通路１１から遮断される。この場合、シリンダポット等に圧油が供給されないため、油圧シリンダ３も作動できない状態におかれることになる。
【００２５】
このように、制御スプール２０は、油圧ポンプ２からの圧油を油圧シリンダ３に供給/遮断したり、油圧シリンダ３の圧油を回収し、オイルタンク４へ排出することで、油圧シリンダ３の起動/停止及び方向切換を制御する機能を奏する。
【００２６】
ホールディングバルブ３０は、弁ハウジング１０の第２シリンダ通路１４上に設けられるホールディングポペット３１と、ホールディングポペット３１の背圧室３４に圧油を供給又は遮断するドレーンバルブ３２とからなる。ホールディングバルブ３０は、制御スプール２０が中立位置にある時、第２シリンダ通路１４を遮断し、油圧シリンダ３の負荷を保持することによって、油圧シリンダ３の自然下降が生じないようにする機能を果す。
【００２７】
ホールディングバルブ作動流路４０は、制御スプール２０が中立位置にある時、第２シリンダ通路１４の圧油をタンク通路１２に連結することによって、ホールディングバルブ３０の応答性を向上させる機能を果す。好ましくは、制御スプール２０の表面に所定長さと幅とを有するノッチ又はホール(制御スプールを用いて第２シリンダ通路と再生コアとを連結)を加工処理することによって、ホールディングバルブ作動流路４０を形成し、制御スプール２０が中立位置にある時、第２シリンダ通路１４の圧油が再生コアを経由し、タンク通路１２に排出でき得る。この場合、図面にはよく図示されていないが、再生コアからドレーン通路への連結は、ポペット内部を加工することによって、再生コアとタンク流路とを連結させた状態である。
【００２８】
また、図示されていないが、ホールディングバルブ作動流路４０を、第２シリンダ通路からタンク通路に所定長さほど貫通するようドレーン孔を加工することにより形成したり、第２シリンダ通路１４と制御スプール２０との間に、別途の補助バルブを備えて形成することができる。
【００２９】
前述した構成からなるホールディングバルブの応答性が改善された油圧制御弁の作動を説明すると、以下の通りである。
【００３０】
図３及び図４に示された如く、制御スプール２０にパイロット信号圧ａ、ｂが入力できなかったため、中立状態にある時には、第１及び第２シリンダ通路１３、１４は、ポンプ通路１１から遮断されて、油圧ポンプ２の圧油が油圧シリンダ３に供給されないため、油圧シリンダ３が作動できない。
【００３１】
この場合、油圧シリンダ３からの圧油は、第２シリンダ通路１４及びホールディングポペット３１のオリフィス３３を経て、ホールディングポペット３１の背圧室３４に流入され、且つ、ホールディングポペット３１が下方に加圧させられ、第２シリンダ通路１４を遮断することによって、油圧シリンダ３からの圧油がオイルタンク４に排出されない。したがって、ホールディングバルブ３０は、油圧シリンダ３の負荷を保持し、油圧シリンダの自然下降が生じないようにする。
【００３２】
制御スプール２０の右側パイロットポット２１にパイロット信号圧ａが作用すると、制御スプール２０が左側に切り換わり、ポンプ通路１１は、第１シリンダ通路１３と連結され、油圧ポンプ２からの圧油が油圧シリンダ３に供給されて、油圧シリンダ３が駆動することになる。制御スプール２０にパイロット信号圧ａが印加される時には、ホールディングバルブ３０のドレーンバルブ３２にもパイロット信号圧ｃが作用し、ドレーンバルブ３２が右側に切り換わり、ホールディングポペット３１がオープンされることによって、第２シリンダ通路１４を通る油圧シリンダ３の圧油は、ホールディングポペット３１を経由し、オイルタンク４へ排出される。
【００３３】
前記のような状態で、制御スプール２０が中立位置に切り換わると、制御スプール２０と、第２シリンダ通路１４とを連結する連結ライン１５がホールディングバルブ作動流路４０によりタンク通路１２に連結される。従って、制御スプール２０が中立位置に切り換わると、連結ライン１５の圧油がオイルタンク４に迅速に排出でき、連結ライン１５の圧力が第２シリンダ通路１４の圧力より低くなるため、ホールディングバルブ３０のホールディングポペット３１が下側に移動し、油圧シリンダ３の負荷を保持する機能を奏することになる。
【００３４】
即ち、ホールディングバルブ作動流路４０の作用により、時間遅延を起こさず、ホールディングポペット３１が作動され、ホールディングバルブ３０が油圧シリンダ３の負荷を保持することになるため、ホールディングバルブ３０の応答性が顕著に向上でき、時間遅延による油圧シリンダ３が過度に自然下降されるなどのような現象が生じない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来技術による油圧制御弁が使用された油圧回路図である。
【図２】従来技術による油圧制御弁の部分断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるホールディングバルブの応答性が改善された油圧制御弁が使用される油圧回路図である。
【図４】本発明の一実施形態によるホールディングバルブの応答性が改善された油圧制御弁の部分断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１      油圧制御弁
２      油圧ポンプ
３      油圧シリンダ
４      オイルタンク
１０    弁ハウジング
１１    ポンプ通路
１２    タンク通路
１３    第１シリンダ通路
１４    第２シリンダ通路
１５    連結ライン
２０    制御スプール
３０    ホールディングバルブ
３１    ホールディングポペット
４０    作動流路
【図１】
2005321094.tif 000003
【図２】
2005321094.tif 000004
【図３】
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【図４】
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