(57)【要約】      （修正有）【課題】負荷保持状態から負荷を下降させる際に発生する衝撃を緩和すること。【解決手段】シリンダの負荷側圧力室と制御弁とを接続する負荷保持機構を備え、負荷保持機構は、背圧室２５の圧力に応じて負荷側圧力室から制御弁への作動流体の流れを許容するオペレートチェック弁と、負荷を下降させる際にメータアウト側の作動流体の流れを制御するメータアウト制御弁とを備え、オペレートチェック弁は、背圧室２５の圧力に応じて移動する弁体２４と、弁体２４外周のテーパ部２９ａが着座するシート部２８とを備え、メータアウト制御弁が背圧通路３１とメイン通路７ａとを連通させる連通位置である場合に、弁体２４のテーパ部２９ａはシート部２８の内周から外れて位置する。【選択図】図５
2012197909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプから供給される作動流体によって伸縮し負荷を駆動するシリンダと、
前記シリンダに対する作動流体の給排を切り換え、前記シリンダの伸縮動作を制御する制御弁と、
前記制御弁をパイロット圧によってパイロット操作するパイロット弁と、
前記制御弁が遮断位置の場合に負荷による負荷圧が作用する前記シリンダの負荷側圧力室と前記制御弁とを接続するメイン通路と、
前記メイン通路に介装され、前記制御弁が遮断位置の場合に前記負荷側圧力室の負荷圧を保持する負荷保持機構と、を備える流体圧制御装置において、
前記負荷保持機構は、
前記制御弁から前記負荷側圧力室への作動流体の流れを許容する一方、前記負荷側圧力室の圧力が絞り通路を介して常時導かれる背圧室の圧力に応じて前記負荷側圧力室から前記制御弁への作動流体の流れを許容するオペレートチェック弁と、
前記負荷側圧力室の作動流体を前記オペレートチェック弁をバイパスして前記メイン通路へと導くバイパス通路と、
前記背圧室の作動流体を前記メイン通路へと導く背圧通路と、
前記バイパス通路及び前記背圧通路に介装され、前記パイロット圧によって前記制御弁と連動して動作し、負荷を下降させる際にメータアウト側の作動流体の流れを制御するメータアウト制御弁と、を備え、
前記オペレートチェック弁は、
背面に前記背圧室が画成され、当該背圧室の圧力に応じて移動する弁体と、
前記メータアウト制御弁が遮断位置である場合に、前記弁体外周のテーパ部が着座するシート部と、を備え、
前記メータアウト制御弁が前記背圧通路と前記メイン通路とを連通させる連通位置である場合に、前記弁体の前記テーパ部は前記シート部の内周から外れて位置してなることを特徴とする流体圧制御装置。
【請求項２】
前記弁体の先端には、当該弁体の移動方向と垂直な平面部が形成され、
前記シート部は、前記弁体の閉弁方向に向かって内径が縮径されたテーパ面として形成され、
前記メータアウト制御弁が前記連通位置である場合に、前記弁体の前記平面部は前記シート部の最大内径部の内周から外れて位置してなることを特徴とする請求項１に記載の流体圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧作業機器の動作を制御する流体圧制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧作業機器の動作を制御する油圧制御装置として、特許文献１には、ポンプ１から供給される作動油によって伸縮し負荷Ｗを昇降させるシリンダ３と、シリンダ３に対する作動油の給排を切り換えるコントロールバルブ２と、コントロールバルブ２とシリンダ３のボトム側の圧力室３ａとの間に設けられる負荷保持機構６とを備えるものが開示されている。
【０００３】
負荷保持機構６は、パイロットチェック弁７と、パイロットチェック弁７の作動を切り換える切換弁１９とを備える。
【０００４】
パイロットチェック弁７は弁部材１３を有し、弁部材１３背面の背圧室１４にはスプリング１５が設けられる。背圧室１４には、弁部材１３に形成した絞り通路１７を介して圧力室３ａの負荷圧が導かれる。切換弁１９が遮断位置ｘである場合には、スプリング１５の弾性力と背圧室１４の圧力とによって弁部材１３が弁座１６に着座し、負荷Ｗは保持される。この状態から切換弁１９が第２連通位置ｚに切り換われば、絞り通路１７前後で差圧が発生し、背圧室１４の圧力が低くなるため、弁部材１３は弁座１６から離れる。これにより、圧力室３ａの作動油はパイロットチェック弁７を通過してコントロールバルブ２からタンクに排出され、負荷Ｗが下降する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３６８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
切換弁１９が遮断位置から第２連通位置ｚに切り換えられ弁部材１３が弁座１６から離れる際に、背圧室１４の圧力低下に伴って弁部材１３が素早く移動した場合には、圧力室３ａの作動油がタンクに向かって急激に流れ、その流れによって油圧作業機器に強い衝撃が発生する。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、負荷保持状態から負荷を下降させる際に発生する衝撃を緩和することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ポンプから供給される作動流体によって伸縮し負荷を駆動するシリンダと、前記シリンダに対する作動流体の給排を切り換え、前記シリンダの伸縮動作を制御する制御弁と、前記制御弁をパイロット圧によってパイロット操作するパイロット弁と、前記制御弁が遮断位置の場合に負荷による負荷圧が作用する前記シリンダの負荷側圧力室と前記制御弁とを接続するメイン通路と、前記メイン通路に介装され、前記制御弁が遮断位置の場合に前記負荷側圧力室の負荷圧を保持する負荷保持機構と、を備える流体圧制御装置において、前記負荷保持機構は、前記制御弁から前記負荷側圧力室への作動流体の流れを許容する一方、前記負荷側圧力室の圧力が絞り通路を介して常時導かれる背圧室の圧力に応じて前記負荷側圧力室から前記制御弁への作動流体の流れを許容するオペレートチェック弁と、前記負荷側圧力室の作動流体を前記オペレートチェック弁をバイパスして前記メイン通路へと導くバイパス通路と、前記背圧室の作動流体を前記メイン通路へと導く背圧通路と、前記バイパス通路及び前記背圧通路に介装され、前記パイロット圧によって前記制御弁と連動して動作し、負荷を下降させる際にメータアウト側の作動流体の流れを制御するメータアウト制御弁と、を備え、前記オペレートチェック弁は、背面に前記背圧室が画成され、当該背圧室の圧力に応じて移動する弁体と、前記メータアウト制御弁が遮断位置である場合に、前記弁体外周のテーパ部が着座するシート部と、を備え、前記メータアウト制御弁が前記背圧通路と前記メイン通路とを連通させる連通位置である場合に、前記弁体の前記テーパ部は前記シート部の内周から外れて位置してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、メータアウト制御弁が背圧通路とメイン通路とを連通させる連通位置である場合に弁体のテーパ部がシート部の内周から外れて位置するため、負荷側圧力室から制御弁に流れる作動流体の流れにおいて弁体の上流の圧力が下流の圧力に近くなる。これにより、弁体に作用する開弁方向の力が小さくなり、流量が抑制されるため、負荷保持状態から負荷を下降させる際の衝撃が緩和される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】油圧ショベルの一部分を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の油圧制御装置の油圧回路図である。
【図３】本発明の実施の形態の油圧制御装置における負荷保持機構の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の油圧制御装置における負荷保持機構の断面図である。
【図５】オペレートチェック弁の断面図であり、（ａ）は閉弁状態、（ｂ）は開弁状態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照して、本発明の実施の形態の流体圧制御装置について説明する。
【００１２】
流体圧制御装置は、油圧ショベル等の油圧作業機器の動作を制御するものであり、本実施の形態では、図１に示す油圧ショベルのアーム（負荷）１を駆動するシリンダ２の伸縮動作を制御する場合について説明する。
【００１３】
まず、図２を参照して、油圧制御装置の油圧回路について説明する。図２は油圧制御装置の油圧回路図である。
【００１４】
シリンダ２は、シリンダ２内を摺動自在に移動するピストンロッド３によって、ロッド側圧力室２ａと反ロッド側圧力室２ｂとに画成される。
【００１５】
油圧ショベルにはエンジンが搭載され、そのエンジンに油圧源であるポンプ４及びパイロットポンプ５が接続される。
【００１６】
ポンプ４から吐出された作動油（作動流体）は、シリンダ２に対する作動流体の給排を切り換える制御弁６に供給される。
【００１７】
制御弁６とシリンダ２のロッド側圧力室２ａとは第１メイン通路７によって接続され、制御弁６とシリンダ２の反ロッド側圧力室２ｂとは第２メイン通路８によって接続される。
【００１８】
制御弁６は、油圧ショベルの乗務員が操作レバー１０を手動操作することによって、パイロットポンプ５からパイロット弁９を通じてパイロット室６ａ，６ｂに供給されるパイロット圧によって操作される。
【００１９】
具体的には、パイロット室６ａにパイロット圧が供給された場合には、制御弁６は位置ａに切り換わり、ポンプ４から第１メイン通路７を介してロッド側圧力室２ａに作動油が供給されると共に、反ロッド側圧力室２ｂの作動油が第２メイン通路８を介してタンクＴへと排出される。これにより、シリンダ２は収縮動作し、アーム１は、図１に示す矢印８０の方向へと上昇する。
【００２０】
また、パイロット室６ｂにパイロット圧が供給された場合には、制御弁６は位置ｂに切り換わり、ポンプ４から第２メイン通路８を介して反ロッド側圧力室２ｂに作動油が供給されると共に、ロッド側圧力室２ａの作動油が第１メイン通路７を介してタンクＴへと排出される。これにより、シリンダ２は伸長動作し、アーム１は、図１に示す矢印８１の方向へと下降する。
【００２１】
また、パイロット室６ａ，６ｂにパイロット圧が供給されない場合には、制御弁６は位置ｃに切り換わり、シリンダ２に対する作動油の給排が遮断され、アーム１は停止した状態を保つ。
【００２２】
このように、制御弁６は、シリンダ２を収縮動作させる収縮位置ａ、シリンダ２を伸長動作させる伸長位置ｂ、及びシリンダ２の負荷を保持する遮断位置ｃの３つの切り替え位置を備える。
【００２３】
ここで、図１に示すように、バケット１３を持ち上げた状態で、制御弁６を遮断位置ｃに切り換えアーム１の動きを止めた場合、バケット１３とアーム１等の自重によって、シリンダ２には伸長する方向の力が作用する。このように、アーム１を駆動するシリンダ２においては、ロッド側圧力室２ａが、制御弁６が遮断位置ｃの場合に負荷圧が作用する負荷側圧力室となる。ここで、負荷の下降とは、負荷側圧力室が収縮する方向への移動を指し、負荷の上昇とは、負荷側圧力室が拡張する方向への移動を指す。
【００２４】
なお、ブーム１４を駆動するシリンダ１５においては、反ロッド側圧力室１５ｂが負荷側圧力室となる。
【００２５】
負荷側であるロッド側圧力室２ａに接続された第１メイン通路７には、負荷保持機構２０が介装される。負荷保持機構２０は、制御弁６が遮断位置ｃの場合に、ロッド側圧力室２ａの負荷圧を保持するものであり、図１に示すように、シリンダ２の表面に固定される。
【００２６】
負荷保持機構２０は、第１メイン通路７に介装されたオペレートチェック弁２１と、シリンダ２を伸長動作させアーム１を下降させる際にメータアウト側となる第１メイン通路７の作動油の流れを制御するメータアウト制御弁２２とを備える。
【００２７】
オペレートチェック弁２１は、第１メイン通路７を開閉する弁体２４と、弁体２４が着座するシート部２８と、弁体２４の背面に画成された背圧室２５と、弁体２４に形成されロッド側圧力室２ａの作動油を背圧室２５へと常時導く絞り通路２６とを備える。絞り通路２６には絞り２６ａが介装される。
【００２８】
第１メイン通路７は、弁体２４によって、シリンダ側第１メイン通路７ａと制御弁側第１メイン通路７ｂとに分けられる。シリンダ側第１メイン通路７ａは、ロッド側圧力室２ａとオペレートチェック弁２１とをつなぎ、制御弁側第１メイン通路７ｂはオペレートチェック弁２１と制御弁６とをつなぐ。
【００２９】
弁体２４には、制御弁側第１メイン通路７ｂの圧力が作用する第１受圧面２４ａと、シリンダ側第１メイン通路７ａを通じてロッド側圧力室２ａの圧力が作用する第２受圧面２４ｂとが形成される。
【００３０】
背圧室２５には、弁体２４を閉弁方向に付勢する付勢部材としてのスプリング２７が収装される。このように、背圧室２５の圧力とスプリング２７の付勢力とは、弁体２４をシート部２８に着座させるように作用する。
【００３１】
弁体２４がシート部２８に着座した状態は、オペレートチェック弁２１が、ロッド側圧力室２ａから制御弁６への作動油の流れを遮断する逆止弁としての機能を発揮している状態である。つまり、オペレートチェック弁２１は、ロッド側圧力室２ａ内の作動油の漏れを防止して負荷圧を保持し、アーム１の停止状態を保持する。
【００３２】
また、負荷保持機構２０は、ロッド側圧力室２ａの作動油をオペレートチェック弁２１をバイパスして制御弁側第１メイン通路７ｂへと導くバイパス通路３０と、背圧室２５の作動油を制御弁側第１メイン通路７ｂへと導く背圧通路３１とを備える。
【００３３】
メータアウト制御弁２２は、バイパス通路３０及び背圧通路３１に介装され、パイロット弁９を通じてパイロット室２３に供給されるパイロット圧によって制御弁６と連動して動作し、バイパス通路３０及び背圧通路３１に対する制御弁側第１メイン通路７ｂの連通を切り換える。
【００３４】
メータアウト制御弁２２は、バイパス通路３０に連通する第１供給ポート３２、背圧通路３１に連通する第２供給ポート３３、及び制御弁側第１メイン通路７ｂに連通する排出ポート３４の３つのポートを備える。
【００３５】
また、メータアウト制御弁２２は、遮断位置ｘ、第１連通位置ｙ、第２連通位置ｚの３つの切り換え位置を備える。
【００３６】
パイロット室２３には、制御弁６のパイロット室６ｂにパイロット圧が供給されたときに、同時に同じ圧力のパイロット圧が供給される。つまり、制御弁６を伸長位置ｂに切り換えた場合に、メータアウト制御弁２２も第１連通位置ｙ又は第２連通位置ｚに切り換えられる。
【００３７】
具体的に説明すると、パイロット室２３にパイロット圧が供給されない場合には、スプリング３６の付勢力によって、メータアウト制御弁２２は遮断位置ｘを保つ。遮断位置ｘでは、第１供給ポート３２及び第２供給ポート３３の双方が遮断される。
【００３８】
パイロット室２３に所定圧力未満のパイロット圧が供給された場合には、メータアウト制御弁２２は第１連通位置ｙに切り換わる。第１連通位置ｙでは、第１供給ポート３２が排出ポート３４と連通する。これにより、ロッド側圧力室２ａの作動油はバイパス通路３０から制御弁側第１メイン通路７ｂへと導かれる。このとき、絞り３７によって作動油の流れに抵抗が付与される。第２供給ポート３３は遮断された状態を保つ。
【００３９】
パイロット室２３に所定圧力以上のパイロット圧が供給された場合には、メータアウト制御弁２２は第２連通位置ｚに切り換わる。第２連通位置ｚでは、第１供給ポート３２が排出ポート３４と連通すると共に、第２供給ポート３３も排出ポート３４と連通する。これにより、背圧室２５の作動油は背圧通路３１から制御弁側第１メイン通路７ｂへと導かれる。
【００４０】
バイパス通路３０におけるメータアウト制御弁２２の上流には、リリーフ通路４０が分岐して接続される。リリーフ通路４０には、ロッド側圧力室２ａの圧力が所定圧力に達した場合に開弁して作動油の通過を許容し、ロッド側圧力室２ａの作動油を逃がすリリーフ弁４１が介装される。リリーフ弁４１を通過した作動油は、排出通路７６を通じてタンクＴへ排出される。排出通路７６にはオリフィス４２が介装され、オリフィス４２の上流側の圧力はパイロット室２３に導かれる。このように、リリーフ弁４１を通過した作動油はパイロット室２３に導かれ、その圧力によってメータアウト制御弁２２は第１連通位置ｙ又は第２連通位置ｚに切り換わるように設定される。
【００４１】
また、制御弁側第１メイン通路７ｂには第１メインリリーフ弁４３が接続され、第２メイン通路８には第２メインリリーフ弁４４が接続される。第１メインリリーフ弁４３，第２メインリリーフ弁４４は、アーム１に大きな外力が作用したときに、シリンダ２のロッド側圧力室２ａ，反ロッド側圧力室２ｂに生じる高圧を逃がすためのものである。
【００４２】
次に、主に図３〜図５を参照して、負荷保持機構２０の構成について詳細に説明する。図３及び図４は油圧制御装置における負荷保持機構２０の断面図であり、図５はオペレートチェック弁２１の断面図である。なお、図３〜図５において、図２で示した符号と同一の符号を付したものは、図２で示した構成と同じ構成のものである。
【００４３】
負荷保持機構２０は、オペレートチェック弁２１、メータアウト制御弁２２、及びリリーフ弁４１を組み込んだボディ６０を備える。
【００４４】
図３及び図５に示すように、ボディ６０には摺動孔５２（図３参照）が形成され、摺動孔５２には弁体２４が摺動自在に組み込まれる。弁体２４には、制御弁６に連通する制御弁側第１メイン通路７ｂの圧力が作用する第１受圧面２４ａと、ロッド側圧力室２ａに連通するシリンダ側第１メイン通路７ａの圧力が作用する第２受圧面２４ｂとが形成される。
【００４５】
摺動孔５２の開口端はバネ受部材５３によって閉塞され、バネ受部材５３と弁体２４との間で背圧室２５が画成される。背圧室２５内には、弁体２４を閉弁方向へと付勢するスプリング２７が収装される。弁体２４には、ロッド側圧力室２ａの作動油を背圧室２５へと常時導く絞り通路２６が形成される。これにより、弁体２４の背面には背圧室２５の圧力が作用し、弁体２４には閉弁方向の力が作用する。
【００４６】
背圧室２５の圧力とスプリング２７の付勢力とによって、弁体２４がシート部２８に着座した状態では、シリンダ側第１メイン通路７ａと制御弁側第１メイン通路７ｂとの連通が遮断される。
【００４７】
シート部２８は、弁体の閉弁方向に向かって内径が縮径された環状のテーパ面として形成される。弁体２４は、先端にシート部２８に着座するノーズ部２９が形成される。ノーズ部２９の外周面には、シート部２８のテーパ面に対応する環状のテーパ部２９ａが形成される。テーパ部２９ａがシート部２８に当接することによって、シリンダ側第１メイン通路７ａと制御弁側第１メイン通路７ｂとの連通が遮断される。ノーズ部２９の先端には、弁体２４の移動方向と垂直な平面部２９ｂが形成される。つまり、テーパ部２９ａの最小外径部が平面部２９ｂである。
【００４８】
また、ボディ６０には、シリンダ側第１メイン通路７ａに連通し、ロッド側圧力室２ａの作動油が導かれるバイパス通路３０（図４参照）が形成される。
【００４９】
図４に示すように、ボディ６０にはスプール孔６０ａが形成され、スプール孔６０ａの内周には略円筒形状のスリーブ６１が挿入される。そして、スリーブ６１の内周には、メータアウト制御弁２２のスプール５６が摺動自在に組み込まれる。
【００５０】
スプール５６の一端部の側方には、キャップ５７によって閉塞されたスプリング室５４が画成される。スプリング室５４には、スプール５６の一端部を付勢するスプリング３６が収装される。スプリング室５４は、図示しない通路を介してタンクＴに連通している。
【００５１】
また、スプール５６の他端部の側方には、スプール孔６０ａと連通して形成されたピストン孔６０ｂと、ピストン孔６０ｂを閉塞するキャップ５８とによってパイロット室２３が画成される。パイロット室２３は、パイロット弁９からのパイロット圧が導かれる第１パイロット室２３ａと、リリーフ弁４１の開弁時にオリフィス４２の上流側の圧力が導かれる第２パイロット室２３ｂとを有する。
【００５２】
パイロット室２３にはピストン５９が摺動自在に収装される。ピストン５９は、キャップ５８の円筒部５８ａ内に摺動自在に収装され、背面にパイロット弁９からのパイロット圧が作用する第１ピストン５０と、ピストン孔６０ｂに摺動自在に収装され、第１ピストン５０とスプール５６の双方に対峙する第２ピストン５１とを備える。このように、ピストン５９は、第１ピストン５０と第２ピストン５１とに分割して構成される。
【００５３】
第１パイロット室２３ａは、キャップ５８の頭部５８ｂに形成されパイロット弁９からのパイロット圧が導かれる貫通孔５８ｃと、キャップ５８の円筒部５８ａ内の中空部とによって形成され、第１ピストン５０の背面に画成される。第２パイロット室２３ｂは、第１ピストン５０と第２ピストン５１の間に画成される。
【００５４】
第１ピストン５０は、背面にパイロット弁９からのパイロット圧が作用する本体部５０Ａと、第２ピストン５１に対峙し、本体部５０Ａと比較して小径な小径部５０Ｂとを備える。
【００５５】
第２ピストン５１は、背面に第１ピストン５０の小径部５０Ｂが当接可能な本体部５１Ａと、スプール５６に対峙し、本体部５１Ａと比較して小径な小径部５１Ｂとを備える。このように、第１ピストン５０と第２ピストン５１は、第１ピストン５０の小径部５０Ｂを介して当接可能である。
【００５６】
第１ピストン５０の本体部５０Ａの背面にパイロット弁９からのパイロット圧が作用することによって、第１ピストン５０は前進して、小径部５０Ｂの先端面が第２ピストン５１の背面に当接する。第２ピストン５１は、第１ピストン５０によって押圧されて前進し、スプール５６の他端部に当接してスプール５６を移動させる。このように、スプール５６は、第１ピストン５０に作用するパイロット圧に基づいて発生する第２ピストン５１の推力を受けて移動する。
【００５７】
スプール５６は、一端部に作用するスプリング３６の付勢力と、他端部に作用するピストン５９の推力とのバランスした位置にて停止し、そのスプール５６の停止位置にてメータアウト制御弁２２の切り換え位置が設定される。
【００５８】
スリーブ６１には、バイパス通路３０に連通する第１供給ポート３２、背圧通路３１（図２参照）に連通する第２供給ポート３３、及び制御弁側第１メイン通路７ｂに連通する排出ポート３４の３つのポートが形成される。
【００５９】
スプール５６の外周面は部分的に環状に切り欠かれ、その切り欠かれた部分とスリーブ６１の内周面とで、第１圧力室６４、第２圧力室６５、第３圧力室６６、及び第４圧力室６７が形成される。
【００６０】
第１圧力室６４は、排出ポート３４に常時連通している。
【００６１】
第３圧力室６６は、第１供給ポート３２に常時連通すると共に、スプール５６のランド部７２外周に溝状に形成された複数の絞り３７によって第２圧力室６５に常時連通している。したがって、第２圧力室６５には、ロッド側圧力室２ａの作動油が、バイパス通路３０、第１供給ポート３２、第３圧力室６６、及び絞り３７を介して常時導かれる。
【００６２】
第４圧力室６７は、スプール５６に軸方向に形成された導圧通路６８を介して第２圧力室６５に常時連通している。
【００６３】
第１パイロット室２３ａにパイロット圧が供給されない場合には、スプリング３６の付勢力によってスプール５６に形成された弁体７０が、スリーブ６１の内周に形成された弁座７１に押し付けられ、第１圧力室６４と第２圧力室６５との連通が遮断される。したがって、第１供給ポート３２と排出ポート３４との連通が遮断される。これにより、ロッド側圧力室２ａの作動油が排出ポート３４へと漏れることはなく、弁体７０によってロッド側圧力室２ａの負荷圧が保持される。この状態が、メータアウト制御弁２２の遮断位置ｘに相当する。
【００６４】
また、第１パイロット室２３ａにパイロット圧が供給され、スプール５６に作用するピストン５９の推力がスプリング３６の付勢力よりも大きくなった場合には、スプール５６はスプリング３６の付勢力に抗して移動する。これにより、弁体７０が弁座７１から離れ、第１圧力室６４と第２圧力室６５とが連通し、第１供給ポート３２が排出ポート３４と連通する。第１供給ポート３２と排出ポート３４との連通によって、ロッド側圧力室２ａの作動油が、絞り３７を介して制御弁側第１メイン通路７ｂへと導かれる。この状態が、メータアウト制御弁２２の第１連通位置ｙに相当する。
【００６５】
また、第１パイロット室２３ａに供給されるパイロット圧が大きくなると、スプール５６はスプリング３６の付勢力に抗してさらに移動し、第２供給ポート３３に第４圧力室６７が連通する。これにより、第２供給ポート３３が、第４圧力室６７、導圧通路６８、第２圧力室６５、及び第１圧力室６４を介して排出ポート３４と連通する。第２供給ポート３３と排出ポート３４との連通によって、背圧室２５の作動油が制御弁側第１メイン通路７ｂへと導かれる。この状態が、メータアウト制御弁２２の第２連通位置ｚに相当する。
【００６６】
ボディ６０には、第１供給ポート３２に連通するバルブ組付室７５（図４参照）が形成される。バルブ組付室７５にはリリーフ弁４１が収装され、リリーフ弁４１の開弁動作によって、ロッド側圧力室２ａは排出通路７６に接続される。排出通路７６には通過する作動油に対して抵抗を付与するオリフィス４２が介装され、オリフィス４２の上流側の圧力は第２パイロット室２３ｂに導かれる。したがって、第１ピストン５０と第２ピストン５１は互いに離れる方向に移動するため、リリーフ弁４１から排出された作動油の圧力は第２ピストン５１の背面全体に作用する。したがって、リリーフ弁４１の開弁動作時には、スプール５６は、第２ピストン５１の推力を受けてスプリング３６を圧縮する方向へと移動し、メータアウト制御弁２２は第１連通位置ｙ又は第２連通位置ｚに切り換わる。
【００６７】
パイロット室２３における第２ピストン５１の先端側は、通路７７（図２及び図３参照）を介して排出通路７６におけるオリフィス４２の下流側に接続される。つまり、大気圧のタンクＴに接続される。したがって、リリーフ弁４１から排出された作動油の圧力に基づいて発生する第２ピストン５１の推力は、効率良くスプール５６に伝達される。
【００６８】
次に、主に図２及び図５を参照して、油圧制御装置の動作について説明する。
【００６９】
制御弁６が遮断位置ｃの場合には、ポンプ４が吐出する作動油はシリンダ２に供給されない。また、このとき、メータアウト制御弁２２の第１パイロット室２３ａにはパイロット圧が供給されないため、メータアウト制御弁２２も遮断位置ｘの状態となる。
【００７０】
このため、オペレートチェック弁２１の背圧室２５は、ロッド側圧力室２ａの圧力に維持される。ここで、弁体２４における閉弁方向の受圧面積（弁体２４の背面の面積）は、開弁方向の受圧面積である第２受圧面２４ｂの面積よりも大きいため、背圧室２５の圧力とスプリング２７の付勢力とによって、弁体２４のノーズ部２９はシート部２８に着座した状態となる。このように、オペレートチェック弁２１によって、ロッド側圧力室２ａ内の作動油の漏れが防止され、アーム１の停止状態が保持される。
【００７１】
操作レバー１０が操作され、パイロット弁９から制御弁６のパイロット室６ａへとパイロット圧が供給されると、制御弁６は、パイロット圧に応じた量だけ収縮位置ａへと切り換わる。制御弁６が収縮位置ａへと切り換わると、ポンプ４の吐出する作動油の圧力は、オペレートチェック弁２１の第１受圧面２４ａへと作用する。このとき、メータアウト制御弁２２は、第１パイロット室２３ａにパイロット圧が供給されず、遮断位置ｘの状態であるため、オペレートチェック弁２１の背圧室２５は、ロッド側圧力室２ａの圧力に維持される。第１受圧面２４ａに作用する荷重が、背圧室２５の圧力による弁体２４の背面に作用する荷重とスプリング２７の付勢力との合計荷重よりも大きくなった場合には、弁体２４のノーズ部２９はシート部２８から離れる。このようにしてオペレートチェック弁２１が開弁すれば、ポンプ４から吐出する作動油は、ロッド側圧力室２ａに供給され、シリンダ２は収縮する。これにより、アーム１は、図１に示す矢印８０の方向へと上昇する。
【００７２】
操作レバー１０が操作され、パイロット弁９から制御弁６のパイロット室６ｂへとパイロット圧が供給されると、制御弁６は、パイロット圧に応じた量だけ伸長位置ｂへと切り換わる。また、これと同時に、第１パイロット室２３ａへもパイロット圧が供給されるため、メータアウト制御弁２２は、供給されるパイロット圧に応じて第１連通位置ｙ又は第２連通位置ｚに切り換わる。
【００７３】
第１パイロット室２３ａに供給されるパイロット圧が所定圧力未満の場合には、メータアウト制御弁２２は第１連通位置ｙに切り換わる。この場合、第２供給ポート３３と排出ポート３４との連通は遮断された状態であるため、オペレートチェック弁２１の背圧室２５はロッド側圧力室２ａの圧力に維持され、オペレートチェック弁２１は閉弁状態となる。これにより、シリンダ側第１メイン通路７ａと制御弁側第１メイン通路７ｂとの連通は遮断される。
【００７４】
一方、第１供給ポート３２は排出ポート３４と連通するため、ロッド側圧力室２ａの作動油は、バイパス通路３０から絞り３７を介して制御弁側第１メイン通路７ｂへと導かれ、制御弁６からタンクＴへと排出される。また、反ロッド側圧力室２ｂには、ポンプ４の吐出する作動油が供給されるため、シリンダ２は伸長する。これにより、アーム１は、図１に示す矢印８１の方向へと下降する。
【００７５】
ここで、メータアウト制御弁２２を第１連通位置ｙに切り換えるのは、バケット１３に取り付けた搬送物を、目的の位置に下ろすクレーン作業を行う場合が主である。クレーン作業では、シリンダ２を低速で伸長動作させてアーム１を矢印８１の方向へとゆっくりと下降させる必要があるため、制御弁６は、伸長位置ｂにわずかに切り換えられるだけである。このため、制御弁６のパイロット室６ｂに供給される圧力は小さく、メータアウト制御弁２２の第１パイロット室２３ａに供給されるパイロット圧は所定圧力未満となり、メータアウト制御弁２２は第１連通位置ｙまでしか切り換わらない。したがって、ロッド側圧力室２ａの作動油は、絞り３７を介して排出されることになり、アーム１は、クレーン作業に適した低速で下降する。
【００７６】
また、メータアウト制御弁２２が第１連通位置ｙの場合において、制御弁側第１メイン通路７ｂが破裂などして作動油が外部へと漏れるような事態が発生しても、ロッド側圧力室２ａから排出される作動油の流量は絞り３７によって規制されるため、バケット１３の落下速度は速くならない。このため、バケット１３が地面に落下する前に、メータアウト制御弁２２を遮断位置ｘに切り換えることができ、バケット１３の落下を防止することができる。
【００７７】
このように、絞り３７は、オペレートチェック弁２１の閉弁時におけるシリンダ２の下降速度を抑えると共に、制御弁側第１メイン通路７ｂの破裂時におけるバケット１３の落下速度を抑えるためのものである。
【００７８】
第１パイロット室２３ａに供給されるパイロット圧が所定圧力以上の場合には、メータアウト制御弁２２は第２連通位置ｚに切り換わる。この場合、第２供給ポート３３が排出ポート３４と連通するため、オペレートチェック弁２１の背圧室２５の作動油は、背圧通路３１から制御弁側第１メイン通路７ｂへと導かれ、制御弁６からタンクＴへと排出される。これにより、絞り通路２６の前後にて差圧が発生し、背圧室２５内の圧力が小さくなるため、弁体２４に作用する閉弁方向の力が小さくなり、弁体２４のノーズ部２９がシート部２８から離れ、オペレートチェック弁２１の逆止弁としての機能が解除される。
【００７９】
このように、オペレートチェック弁２１は、制御弁６からロッド側圧力室２ａへの作動油の流れを許容する一方、背圧室２５の圧力に応じてロッド側圧力室２ａから制御弁６への作動油の流れを許容するように動作する。
【００８０】
オペレートチェック弁２１が開弁すると、ロッド側圧力室２ａの作動油は、第１メイン通路７を通り、タンクＴへと排出されるため、シリンダ２は素早く伸長する。つまり、メータアウト制御弁２２を第２連通位置ｚに切り換えると、ロッド側圧力室２ａから排出される作動油の流量が多いため、反ロッド側圧力室２ｂに供給される作動油の流量が多くなり、シリンダ２の伸長速度は速くなる。これにより、アーム１は、矢印８１の方向へと素早く下降する。
【００８１】
メータアウト制御弁２２を第２連通位置ｚに切り換えるのは、掘削作業等を行う場合であり、制御弁６は、伸長位置ｂに大きく切り換えられる。このため、制御弁６のパイロット室６ｂに供給される圧力は大きく、メータアウト制御弁２２の第１パイロット室２３ａに供給されるパイロット圧は所定圧力以上となり、メータアウト制御弁２２は第２連通位置ｚまで切り換わる。
【００８２】
制御弁６が遮断位置ｃに設定され、アーム１の動きが停止しているときに、アーム１に大きな外力が加わった場合には、シリンダ２のロッド側圧力室２ａ又は反ロッド側圧力室２ｂの圧力が上昇する。ロッド側圧力室２ａの圧力が所定圧力に達した場合には、リリーフ弁４１が開弁動作し、ロッド側圧力室２ａの作動油がオリフィス４２を介して排出される。そして、オリフィス４２の上流側の圧力は、メータアウト制御弁２２の第２パイロット室２３ｂに導かれ、第２ピストン５１の背面全体に作用し、メータアウト制御弁２２のスプール５６は、第２ピストン５１の推力を受けてスプリング３６を圧縮する方向へと移動する。これにより、メータアウト制御弁２２は、第１連通位置ｙ又は第２連通位置ｚに切り換わり、シリンダ側第１メイン通路７ａと制御弁側第１メイン通路７ｂとが連通する。この連通によって、ロッド側圧力室２ａの高圧が、第１メインリリーフ弁４３を介してタンクＴに排出される。
【００８３】
また、反ロッド側圧力室２ｂの圧力が所定圧力に達した場合には、第２メインリリーフ弁４４が開弁動作し、反ロッド側圧力室２ｂの高圧が、第２メインリリーフ弁４４を介してタンクＴに排出される。
【００８４】
以上のように、メータアウト制御弁２２は、パイロット圧によって制御弁６と連動して動作し、アーム１を上昇させる際には遮断位置ｘに設定されて作動油の流通を遮断し、アーム１を下降させる際には第１連通位置ｙ又は第２連通位置ｚに切り換わりメータアウト側である第１メイン通路７の作動油の流れを制御する。
【００８５】
次に、図５を参照して、メータアウト制御弁２２が第２連通位置ｚに切り換えられたときの弁体２４の動きについて詳しく説明する。図５（ａ）は弁体２４のノーズ部２９がシート部２８に着座している状態の図であり、図５（ｂ）はノーズ部２９がシート部２８から離れバランスしている状態の図である。
【００８６】
メータアウト制御弁２２が遮断位置ｘ又は第１連通位置ｙである場合には、絞り通路２６に作動油の流れがないため、シリンダ側第１メイン通路７ａと背圧室２５はロッド側圧力室２ａの圧力と同圧に保たれる。
【００８７】
メータアウト制御弁２２が第２連通位置ｚに切り換えられると、絞り通路２６の前後にて差圧が発生し、背圧室２５内の圧力が小さくなる。そして、シリンダ側第１メイン通路７ａの圧力による第２受圧面２４ｂに作用する荷重が、背圧室２５の圧力による弁体２４の背面に作用する荷重とスプリング２７の付勢力との合計荷重よりも大きくなった場合には、弁体２４のノーズ部２９がシート部２８から離れる。
【００８８】
ノーズ部２９がシート部２８から離れた直後は、シリンダ側第１メイン通路７ａから制御弁側第１メイン通路７ｂへと流れる作動油はノーズ部２９のテーパ部２９ａによって絞られるため、シリンダ側第１メイン通路７ａの圧力が一気に低下することはない。したがって、弁体２４を開弁方向に移動させる力が弱くなることがなく、弁体２４はスムーズに開弁する。
【００８９】
ノーズ部２９のテーパ部２９ａがシート部２８に対峙している間は、テーパ部２９ａが絞りとして機能するため、シリンダ側第１メイン通路７ａの圧力がそれほど低下することはなく、弁体２４はスムーズに開弁する。
【００９０】
しかし、テーパ部２９ａがシート部２８の内周から外れると、つまり、ノーズ部２９の平面部２９ｂがシート部２８の最大内径部２８ａの内周から外れると、テーパ部２９ａが絞りとして機能しなくなり、シリンダ側第１メイン通路７ａの圧力が制御弁側第１メイン通路７ｂの圧力に近くなる。ここで、制御弁側第１メイン通路７ｂは背圧通路３１及びメータアウト制御弁２２を通じて背圧室２５と連通しているため、制御弁側第１メイン通路７ｂの圧力は背圧室２５の圧力と同等である。したがって、シリンダ側第１メイン通路７ａと背圧室２５との圧力差が小さくなり、シリンダ側第１メイン通路７ａの圧力による弁体２４を開弁方向に移動させる力が弱くなる。これにより、弁体２４はスプリング２７の付勢力に抗して移動できなくなりバランスする（図５（ｂ）に示す状態）。
【００９１】
このように、弁体２４は、テーパ部２９ａがシート部２８の内周から外れた時点で移動が停止してバランスするため、シリンダ側第１メイン通路７ａから制御弁側第１メイン通路７ｂへの作動油の流量が抑制される。したがって、油圧作業機器に強い衝撃が発生することが防止される。
【００９２】
ここで、比較例として、テーパ部２９ａがシート部２８の内周から外れないように長く形成される従来のノーズ部の場合には、弁体２４の全ストローク範囲にてテーパ部２９ａが絞りとして機能するため、シリンダ側第１メイン通路７ａの圧力がそれほど低下することがなく、弁体２４は背面がバネ受部材５３に当接するまでスムーズに移動することになる。この場合、シリンダ側第１メイン通路７ａから制御弁側第１メイン通路７ｂへの作動油の流量が抑制されることはないため、作動油の流れによって油圧作業機器に強い衝撃が発生してしまう。これに対して、本実施の形態では、ノーズ部２９が従来よりも短く形成されるため、メータアウト制御弁２２が第２連通位置ｚに切り換えられたときに、結果としてテーパ部２９ａがシート部２８の内周から外れるように作用する。
【００９３】
以上の本実施の形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
【００９４】
メータアウト制御弁２２が第２連通位置ｚに切り換えられると、弁体２４のテーパ部２９ａがシート部２８の内周から外れて位置するため、シリンダ側第１メイン通路７ａから制御弁側第１メイン通路７ｂに流れる作動油の流れにおいて弁体２４の上流の圧力が下流の圧力に近くなる。これにより、弁体２４に作用する開弁方向の力が小さくなり、流量が抑制されるため、負荷保持状態からアーム１を下降させる際の衝撃が緩和される。しかも、本効果は、ノーズ部２９の形状を調整することのみによって実現することができ、油圧回路の変更等が不要であるため、低コストにて実現することができる。
【００９５】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、油圧ショベルの油圧制御装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１      アーム（負荷）
２      シリンダ
２ａ    ロッド側圧力室
２ｂ    反ロッド側圧力室（負荷側圧力室）
６      制御弁
７      第１メイン通路
７ａ    シリンダ側第１メイン通路
７ｂ    制御弁側第１メイン通路
９      パイロット弁
２０    負荷保持機構
２１    オペレートチェック弁
２２    メータアウト制御弁
２３ａ  第１パイロット室
２４    弁体
２４ａ  第１受圧面
２４ｂ  第２受圧面
２５    背圧室
２６    絞り通路
２７    スプリング
２８    シート部
２８ａ  最大内径部
２９    ノーズ部
２９ａ  テーパ部
２９ｂ  平面部
３０    バイパス通路
３１    背圧通路
【図１】
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【図２】
2012197909.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012197909.tif 000006
【図５】
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