(57)【要約】【課題】      流量が増加しても圧力損失を従来の装置以下とすることができ、省エネ化が図れるカウンターバランス弁を提供する。【解決手段】  スプール１１を具備したカウンターバランス弁１が油圧ポンプＰ１、Ｐ４と油圧モータ２とを連結する２つの給排路４、４′の間にチェック弁３、３′とともに設けられ、スプールは、中立位置において２つの給排路を遮断する中央ランド１１ａおよび側ランド１１ｂ、１１ｂ′からなり、側ランド１１ｂ、１１ｂ′は中央ランドからスプールの軸方向に間隔を開けて設けられ、その間に給排路の油の流入を許容する凹部１１ｃ、１１ｃ′を具備し、更に、側ランドの反中央ランド側に円周溝１１ｄまたは面取り部１１ｅが形成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプと油圧モータとを連結する２つの給排路の間にチェック弁とともに設けられ、油圧ポンプから供給される作動油の圧力とスプリングの反力との差により変位するスプールを具備したカウンターバランス弁において、
該スプールは、中立位置において前記２つの給排路を遮断する中央ランドおよび該中央ランドから前記スプールの軸方向に間隔を開けて設けられ、給排路の油の流入を許容する凹部を中央ランドとの間に具備した側ランドからなり、更に該側ランドの反中央ランド側に円周溝または面取り部が形成されており、前記凹部および前記円周溝部または面取り部を経て供給された圧油により前記スプールを軸方向に移動させて圧油を油圧モータへ導くようにしていることを特徴とするカウンターバランス弁。
【請求項２】
前記チェック弁が前記スプールと並列配置され、該チェック弁を押開いた圧油が前記円周溝部または面取り部を経て供給されることを特徴とする請求項１に記載のカウンターバランス弁。
【請求項３】
前記チェック弁が前記スプールと直列にカウンターバランス弁に内蔵されており、前記圧油が前記円周溝部または面取り部を経て供給されてスプールを移動させることを特徴とする請求項１に記載のカウンターバランス弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカウンターバランス弁に関する。より詳しくは、本発明は、特にショベル用走行モータや旋回モータに用いられ、油圧ポンプと油圧モータとを連結する２つの給排路の間にチェック弁とともに設けられ、油圧ポンプから供給される作動油の圧力とスプリングの反力との差により変位するスプールを具備したカウンターバランス弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
、特にショベル用走行モータや旋回モータの油圧モータを駆動、停止を行うに当たり、チェック弁およびカウンターバランス弁を一般的に用いている。（例えば、特許文献１〜３参照）
このような従来のカウンターバランス弁においては、スプールは、中立位置において２つの給排路を遮断する中央ランドおよび中央ランドからスプールの軸方向に間隔を開けて設けられ、給排路の油の流入を許容する凹部を中央ランドとの間に具備した側ランドからなっている。
【０００３】
油圧モータに供給する圧油の流量が大流量化するに伴い、チェック弁やカウンターバランス弁を大型化しない場合には流体が通過する際の圧力損失が発生する。このために、このような圧力損失を考慮すれば、モータに供給する圧油の流量の大流量化に伴い、チェック弁やカウンターバランス弁を大型化せざるを得ない。
【０００４】
これにより流量増加により圧力損失が増加し、それによって損失増加に伴う油圧回路の効率低下へとつながるという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５７−４０１７３号公報
【特許文献２】特公平７−１２２４４１号公報
【特許文献３】特開平８−１５２００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述したような従来のカウンターバランス弁に付随する問題点を解決して、流量が増加しても圧力損失を従来の装置以下とすることができ、それに伴い効率を従来より改善することができ、従って省エネ化が図れるカウンターバランス弁を提供することを目的とする。
【０００７】
また本発明はチェック弁を小型化しても従来と同等の損失とすることができ、製造コストが低減できるカウンターバランス弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明においては上述の課題を、油圧ポンプと油圧モータとを連結する２つの給排路の間にチェック弁とともに設けられ、油圧ポンプから供給される作動油の圧力とスプリングの反力との差により変位するスプールを具備したカウンターバランス弁において、
該スプールは、中立位置において前記２つの給排路を遮断する中央ランドおよび該中央ランドから前記スプールの軸方向に間隔を開けて設けられ、給排路の油の流入を許容する凹部を中央ランドとの間に具備した側ランドからなり、更に該側ランドの反中央ランド側に円周溝または面取り部が形成されており、前記凹部および前記円周溝部または面取り部を経て供給された圧油により前記スプールを軸方向に移動させて圧油を油圧モータへ導くようにしていることを特徴とするカウンターバランス弁により達成する。
【０００９】
この場合に前記チェック弁が前記スプールと並列配置され、該チェック弁を押開いた圧油が前記円周溝部または面取り部を経て供給されるカウンターバランス弁としてもよいし、前記チェック弁が前記スプールと直列にカウンターバランス弁に内蔵されており、前記圧油が前記円周溝部または面取り部を経て供給されてスプールを移動させるカウンターバランス弁としてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては上述した構成により、すなわち、カウンターバランス弁に側ランドの反中央ランド側に円周溝または面取り部が形成されていることにより、モータを駆動するための供給側からカウンターバランス弁に圧油が流入したときに、この導入された圧油が円周溝部または面取り部を経て供給されることによりカウンターバランス弁内における流体の通過面積を増加させることができ、それに伴いカウンターバランス弁内における圧力損失を従来のカウンターバランス弁よりも減少させることができ、従って圧力損失が小さいことにより効率は改善し、省エネ化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して詳細に説明する。図５に従来のカウンターバランス弁の断面図を示し、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）は油圧モータ駆動状態を示す。カウンターバランス弁は油圧ポンプＰ１またはＰ４から供給される作動油の圧力とカウンターバランス弁のスプール１１の端部に装着されたスプリング１２の反力との差により変位する構造となっている。スプール１１には図５（ａ）に示すように、その中央部には中立位置において２つの給排路を遮断する中央ランド１１ａが設けられており、この中央ランド１１ａからスプール１１の軸方向に間隔を開けて側ランド１１ｂ、１１ｂ′が設けられている。中央ランド１１ａと側ランド１１ｂ、１１ｂ′の間には凹部１１ｃ、１１ｃ′が形成されている。
【００１２】
図５（ａ）に示す従来装置においては、供給側の油圧ポンプＰ１、Ｐ４から供給される油圧が等しくバランスがとれている場合には、スプール１１に作用する両圧力が等しいために、カウンターバランス弁１０のスプール１１は中立位置となっている。
【００１３】
この状態から、例えば、油圧ポンプはＰ１から加圧油が供給されると、この加圧油の圧力は給排路１４を通ってスプール１１の左側の側ランド１１ｂと中央ランド１１ａとの間の形成された凹部１１ｃに伝達され、この圧力によりスプール１１は図５（ｂ）に示すように右方に移動される。
【００１４】
それと同時に、給排路間１４内の圧力によってチェック弁１３が押し拡げられて、油圧ポンプＰ１に連なる給排路１４と油圧モータ２０とが連結されて、油圧モータ２０は駆動される。
【００１５】
一方、油圧モータ２０から排出された油は、右側の側ランド１１ｂ′と中央ランド１１ａの間の凹部１１ｃ′を通り右側の給排路１４′に排出される。
【００１６】
このように、従来のカウンターバランス弁１０においては、スプール１１の側ランド１１ｂと中央ランド１１ａとの間に形成された凹部１１ｃに伝達された圧油のみによりスプール１１が移動され、その移動が遅く、また、油圧ポンプ２０から給排路１４または１４′を経て伝達されチェック弁１３または１３′を押し開いた圧油のみが油圧モータ２０へ供給されるため、モータ２０に供給する圧油の流量が大流量化するに伴い、チェック弁１３やカウンターバランス弁１０を大型化しない場合には流体が通過する際の圧力損失が発生する。このために、このような圧力損失を考慮すれば、モータ２０に供給する圧油の流量の大流量化に伴い、チェック弁１３やカウンターバランス弁１０を大型化せざるを得ない。
【００１７】
これにより流量増加により圧力損失が増加し、それによって損失増加に伴う油圧回路の効率低下へとつながるという問題がある。
【００１８】
本発明は、上述した従来のカウンターバランス弁に付随する問題点を解消するために開発されたものである。以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００１９】
図１（ａ）は中立状態にある本発明に係る第１実施例のカウンターバランス弁の断面図を示す。図１（ｄ）は図１（ａ）に示すカウンターバランス弁の実施例の駆動状態における断面図である。図２は、図１に示すカウンターバランス弁を配置した油圧駆動回路の回路図を示す。
【００２０】
図２において、油圧駆動ポンプＰ１またはＰ４と油圧モータ２とが一対の給排路４、４′により連結されている。なお、図２においては各給排路４、４′に油圧駆動ポンプＰ１またはＰ４を接続しているが、一対の給排路４、４′に切換弁（図示せず）を介して一台の油圧ポンプを接続し、油圧ポンプから給排路４、４′に供給される油圧を切換弁により切換えるようにしてもよい。油圧モータ２はドレーンＤ１、Ｄ２に接続されている。
【００２１】
給排路４、４′にはそれぞれチェック弁３、３′が設けられ、給排路４、４′の間に本発明に係るカウンターバランス弁１が設けられている。
【００２２】
また、この油圧モータ２は、切換弁８により操作され、給排路４、４′の高圧側を選択する高圧選択弁７からの圧油により作動される切替シリンダ５によって、高速度、低速度に切替えられるようになっている。また油圧モータ２の停止時のブレーキ装置６が油圧モータ２に接続されている。
【００２３】
図１（ａ）において、本発明に係るカウンターバランス弁１は油圧ポンプＰ１、Ｐ４と油圧モータ２を連結する一対の給排路４、４′の間に設けられており、この実施例においてはカウンターバランス弁１と平行にチェック弁３、３′が設けられている。
【００２４】
カウンターバランス弁１は油圧ポンプＰ１またはＰ４から供給される作動油の圧力とカウンターバランス弁１のスプール１１の端部に装着されたスプリング１２の反力との差により変位する構造となっている。
【００２５】
スプール１１には図１（ａ）に示すように、その中央部には中立位置において２つの給排路４、４′を遮断する中央ランド１１ａが設けられており、図１（ｂ）に示すように、この中央ランド１１ａからスプール１１の軸方向に間隔を開けて側ランド１１ｂ、１１ｂ′が設けられている。中央ランド１１ａと側ランド１１ｂ、１１ｂ′の間には凹部１１ｃ、１１ｃ′が形成されており、図１（ａ）に示すように、スプール１１が中立位置にあるときにはこの凹部１１ｃ、１１ｃ′への給排路４、４′の油の流入を許容する。なお、この実施例では、各側ランド１１ｂ、１１ｂ′の中央ランド１１ａ側の肩部を面取りしている。
【００２６】
更に、側ランド１１ｂ、１１ｂ′の反中央ランド側１１ａには、図１（ｂ）に示すように、円周方向に一様に掘り下げた円周溝１１ｄ、１１ｄ′（図１（ｂ）参照）、または、周方向の一部に面取り部１１ｅ、１１ｅ′（図１（ｃ）参照）が形成されている。
【００２７】
図１（ａ）において供給側の油圧ポンプＰ１、Ｐ４から供給される油圧が等しくバランスがとれている場合には、スプール１１に作用する両圧力が等しいために、カウンターバランス弁１のスプール１１は中立位置となっている。
【００２８】
この状態から、例えば、油圧ポンプはＰ１から加圧油が供給されると、この加圧油の圧力は給排路４、４′を通ってスプール１１の左側の側ランド１１ｂと中央ランド１１ａとの間の形成された凹部１１ｃに伝達され、この圧力によりスプール１１は図１（ｄ）に示すように右方に移動される。
【００２９】
それと同時に、給排路４内の圧力によってチェック弁３が押し拡げられて、油圧ポンプＰ１からの給排路４と油圧モータ２とが連結されて、油圧モータ２は駆動される。
【００３０】
一方、油圧モータ２から排出された油は、右側の側ランド１１ｂ′と中央ランド１１ａの間の凹部１１ｃ′を通り右側の給排路４′に排出される。
【００３１】
これらにより大流量の油が流れて、しかも損失が極めて小さくなるため、カウンターバランス弁１内における圧力損失を従来のカウンターバランス弁１０よりも小さくすることができる。従って、本発明のカウンターバランス弁１によれば効率が極めて高くなり省エネ化を図ることができる。
【００３２】
図３は上述した実施例におけるカウンターバランス弁のストロークと油通路面積の関係を図示したものであり、図において実線はカウンターバランス弁のチェック弁部の油通路面積を示し、破線はカウンターバランス弁のスプール及びスプール孔間の油通路面積を示す。
【００３３】
油圧モータ２を駆動する場合には、供給側の圧油を先ず油圧モータ２に接続するため、最初にチェック弁通路の開口を行う構成としている。これにより実線に示すように、カウンターバランス弁１のストロークの増加に関係なく、所定の大きさの油通路面積が得られる。
【００３４】
更に、カウンターバランス弁１のストロークが或る程度の大きさになると、スプール１１の円周部に設けた溝部がモータへ接続される。これにより、チェック弁３または３′の油通路面積とスプール１１の溝の油通路面積との両方に油を通過させることが可能になる。よって、全体として大流量を流すことができる。この場合に両方の油通路を通って油が供給されるのであるが、カウンターバランス弁本体における油通路面積を大きくした場合、チェック弁部の油通路面積は小さくすることが可能になり、カウンターバランス弁全体としては小型化することが可能になる。
【００３５】
図４は本発明に係るカウンターバランス弁の別の実施例を示すものであり、この実施例においてはチェック弁をカウンターバランス弁に内蔵させスプールの両端部に設けている。
【００３６】
図５（ａ）において供給側の油圧ポンプＰ１、Ｐ４から供給される油圧が等しくバランスがとれている場合には、スプール１１に作用する両圧力が等しいために、カウンターバランス弁１のスプール１１は中立位置となっている。
【００３７】
この状態から、例えば、油圧ポンプはＰ１から加圧油が供給されると、この加圧油の圧力は給排路４を通ってスプール１１の左側の側ランド１１ｂと中央ランド１２との間の形成された凹部１１ａに伝達され、この圧力によりスプール１１は図５（ｂ）に示すように右方に移動される。
【００３８】
それと同時に、給排路４間内の圧力によってチェック弁３が押し拡げられて、スプール１１を右方へ移動させ、油圧ポンプＰ１からの給排路４と油圧モータ２とが、左側の側ランド１１ｂの外側の反中央ランド側に形成された円周溝１２ｄまたは面取り部１１ｅを経て、連結されて、油圧モータ２は駆動される。
【００３９】
一方、油圧モータ２から排出された油は、右側の側ランド１１ｂ′と中央ランド１１ａの間の凹部１１ｃ′を通り右側の給排路４′に排出される。
【００４０】
以上の如く本発明によれば、流量が増加して圧力損失が従来のカウンターバランス弁以下とすることができ、効率を従来より改善することができるカウンターバランス弁が提供される。このようなカウンターバランス弁は種々の油圧回路に好ましく用いられ、特にショベル用走行モータや旋回モータとして好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）は、スプールが中立位置にある状態の本発明に係るカウンターバランス弁の実施例の断面図であり、（ｂ）はそのスプールの一実施例の外観図であり、（ｃ）は他のスプールの実施例の外観図である。（ｄ）は駆動状態における本発明に係るカウンターバランス弁の実施例の断面図である。
【図２】本発明に係るカウンターバランス弁を具備した油圧駆動回路図である。
【図３】上述した実施例におけるカウンターバランス弁のストロークと油通路面積の関係を図示した線図である。
【図４】本発明に係る他のカウンターバランス弁の断面図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）は駆動状態を示す。
【図５】従来のカウンターバランス弁の断面図であり、（ａ）は中立状態を示し、（ｂ）は油圧モータ駆動状態を示す。
【符号の説明】
【００４２】
１  カウンターバランス弁
２  油圧モータ
３、３′  チェック弁
４、４′  給排路
１１  スプール
１１ａ  中央ランド
１１ｂ、１１ｂ′  側ランド
１１ｃ、１１ｃ′  凹部
１１ｄ  円周溝
１１ｅ  面取り部
１２  スプリング
Ｐ１、Ｐ４  油圧駆動ポンプ
【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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