JPH10325478A - カウンタバランス弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建設機械等を停止させたときのキャビテーシ
ョン防止。 【解決手段】 本体21と、スプール孔25に挿入されるス
プール22と、本体に形成されポンプ26またはタンク27に
接続される給排通路29、30及びアクチュエータ31に接続
されるアクチュエータ通路32、33と、スプール中に設け
られ、給排通路からアクチュエータ通路へ向かう方向を
順方向とする逆止弁23、24とを備え、逆止弁が、弁室4
2、47と、弁室と給排通路とを連通する入口通路43、48
と、入口通路の弁室への開口部に形成される弁座44、49
と、弁体45、50と、弁室内とアクチュエータ通路とを連
絡しその開口が弁体の側面に臨む出口通路46、51とを有
するカウンタバランス弁20において、出口通路の弁室へ
の開口の弁座とは反対側でアクチュエータ通路と弁室と
を連絡する連通手段52、53を設けた。連通手段が、出口
通路の弁室への開口縁部から弁座とは反対側に向かって
延びる切り欠き54、55である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータの
作動速度を制御するカウンタバランス弁に関し、特に、
建設機械の走行モータの制御に用いて好適なものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種のカウンタバランス弁は、建設機
械等が下り坂を走行する際に、ポンプに接続される給排
通路の圧力の低下に応じてタンクに接続される給排通路
とアクチュエータ通路との間を絞ることにより建設機械
等が自走することを防止するものである。従来のこのよ
うなカウンタバランス弁として、実公平２−２１６５９
号公報に記載のものがある。このカウンタバランス弁で
は、図５を参照して説明すると、建設機械を停止させる
際に、カウンタバランス弁１とポンプ２及びタンク３と
の間に設けられるメインバルブ４を中立位置に切り換え
ると、カウンタバランス弁１のスプール５も中立位置に
少し時間を掛けて移動して給排通路（その時の排出側の
通路）とアクチュエータ通路との間を遮断する。このと
き、建設機械等には慣性力が作用しているため、走行モ
ータ６はその慣性力により回転を続けようとするので、
走行モータ６がポンプと同じように作動油を送り出すよ
うになり、その送り出す作動油に相当する分を吸い込む
必要がある。この場合、吸い込まれる作動油は、走行モ
ータ６の回転方向に応じてカウンタバランス弁１の逆止
弁７ａ、７ｂのいずれかを開いて吸い込まれるが、次の
ような問題がある。

【０００３】すなわち、逆止弁７ａ、７ｂの一方（この
場合７ａとする）が作動油を吸い込むために開弁する場
合、逆止弁７ａの弁体８ａは、逆止弁７ａの出口通路９
ａの弁室１０ａへの開口の弁座１１ａと反対側の内縁、
までは移動するが、それ以降は、弁体８ａの頭部で略分
けられる弁室１０ａの弁座１１ａとは反対側の部分の作
動油が封じ込められる形となり、この封じ込められた部
分の圧力が弁座１１ａ側の圧力よりも高くなるため、弁
体８ａは、前記出口通路９ａの弁室１０ａへの開口の弁
座１１ａと反対側の内縁、を越えて移動することができ
なくなる。従って、十分な通路面積が確保できず、逆止
弁７ａにより圧力損失が生じ、その結果、逆止弁７ａか
ら走行モータ６に至る間でキャビテーションを生じて走
行モータ（アクチュエータ）６に悪影響を与える、とい
う問題がある。これを防止するために、スプール５に形
成される出口通路９ａ、９ｂ等の通路面積を大きくする
ことが考えられるが、通路面積を大きくするとスプール
５の強度が低下する問題が生じる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、建設機械等
を停止させたときのキャビテーションを防止することを
課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の手段は、スプー
ル孔を形成した本体と、前記スプール孔に摺動可能に挿
入されるスプールと、前記本体に形成されポンプまたは
タンクに接続される給排通路及びアクチュエータに接続
されるアクチュエータ通路と、前記スプール中に設けら
れ、前記給排通路からアクチュエータ通路へ向かう方向
を順方向とする逆止弁とを備え、前記逆止弁が、前記ス
プール内部に形成される弁室と、その弁室と前記給排通
路とを連通する入口通路と、この入口通路の前記弁室へ
の開口部に形成される弁座と、この弁座に着座可能な弁
体と、前記弁室内とアクチュエータ通路とを連絡しその
開口が前記弁体の側面に臨む出口通路とを有するカウン
タバランス弁において、前記出口通路の前記弁室への開
口の前記弁座とは反対側で前記アクチュエータ通路と前
記弁室とを連絡する連通手段を設けたことを特徴とする
（請求項１）。

【０００６】この手段では、出口通路の弁室への開口の
弁座とは反対側にアクチュエータ通路と弁室とを連絡す
る連通手段を形成したので、弁体が出口通路の弁室への
開口まで移動しても、連通手段により弁体の弁座とは反
対側が低圧であるため、弁体は出口通路の開口を越えて
移動でき、逆止弁の開弁量すなわち通路面積が大きくな
るので、圧力損失が小さくなり、作動油吸い込み時のキ
ャビテーションの発生を防止できる。

【０００７】前記手段において、前記連通手段が、前記
出口通路の前記弁室への開口縁部から前記弁座とは反対
側に向かって延びる切り欠きである構成とするのがよい
（請求項２）。この構成では、連通手段を出口通路の弁
室への開口縁部から弁座とは反対側の端部に向かって延
びる切り欠きとしたので、出口通路の開口を殆ど大きく
することなく逆止弁の開弁量を大きくすることができ
る。

【０００８】前記手段において、前記切り欠きが、前記
弁室内に形成される溝である構成とするのがよい（請求
項３）。この構成では、切り欠きを弁室内面に形成され
る溝としたので、スプールの強度が低下することを抑え
ることができる。

【０００９】前記手段において、前記連通手段が、前記
出口通路の前記弁室への開口の前記弁座とは反対側に設
けられる通孔である構成とするのがよい（請求項４）。
この構成では、連通手段を出口通路の弁室への開口の弁
座とは反対側に設けられる通孔としたので、容易な加工
で連通手段を設けることができ、弁体の開弁量を大きく
することができる。

【００１０】前記手段において、前記通孔の開口面積
が、前記出口通路の前記弁室への開口面積よりも小さい
構成とするのがよい（請求項５）。この構成では、通孔
の開口面積を出口通路の弁室への開口面積よりも小さく
したので、スプールの強度の低下を抑えることができ
る。

【００１１】前記手段において、前記連通手段が、前記
弁体の前記弁座に着座する部分よりも外周側に設けた通
路である構成とするのがよい（請求項６）。この構成で
は、連通手段を弁体外周部に形成することで、スプール
の構造を変えることなく開弁量を大きくすることがで
き、スプールの強度が低下しない。

【００１２】前記手段において、前記弁体が、前記弁座
に着座する着座部が形成される拡大頭部を有し、この拡
大頭部の前記着座部とは反対側の外径を拡大頭部の最大
外径よりも小径とした構成とするのがよい（請求項
７）。この構成では、弁体の拡大頭部の着座部とは反対
側を拡大頭部の最大径よりも小径としたので、この小径
とした部分が出口通路の開口を越えて重なり合うまで弁
体が移動でき、逆止弁の開弁量をより大きくすることが
できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
を用いて説明する。このカウンタバランス弁２０は、本
体２１と、スプール２２と、スプール中に設けられた逆
止弁２３、２４等とを備え、建設機械の走行用のアクチ
ュエータ３１の油圧回路に適用したものである。

【００１４】本体２１は、スプール孔２５を有し、この
スプール孔２５には、ポンプ２６またはタンク２７に接
続される給排通路２９、３０、及びアクチュエータ３１
に接続されるアクチュエータ通路３２、３３がスプール
孔２５を部分的に拡大するようにして形成されている。

【００１５】スプール孔２５には、摺動可能にスプール
２２が挿入されている。このスプール２２の両端に対応
してばね室兼用の圧力室３４、３５が設けられ、コイル
ばね３６、３７が収容されていると共に給排通路２９、
３０から夫々分岐した分岐通路３８、３９がディストリ
クタ４０、４１を介して接続している。コイルばね３
６、３７は圧力室３４、３５のいずれにも圧力が供給さ
れていない状態でスプール２２を中立位置に保持し、片
方に圧油が供給されるとばね力に打ち勝ってスプール２
２を移動させ、アクチュエータ通路３２と給排通路２
９、又はアクチュエータ通路３３と給排通路３０を連通
させるようになっている。

【００１６】スプール２２は、内部に同様な逆止弁２
３、２４を備えている。その一方について説明すると、
逆止弁２３は、給排通路２９からアクチュエータ通路３
２へ向かう方向を順方向とし作用力の小さい閉弁ばねで
閉弁するように設けられ、弁室４２と、その弁室４２と
給排通路２９とを連通する入口通路４３と、この入口通
路４３の弁室４２への開口部に形成される弁座４４と、
この弁座４４に着座可能に弁室内４２に設けられた弁体
４５と、弁室４２内とアクチュエータ通路３２とを連絡
しその開口が弁体４５の側面に臨む出口通路４６とを有
する。弁体４５は小径部６８の一端に拡大頭部７０を有
するポペット弁である。他方の逆止弁２４も給排通路３
０とアクチュエータ通路３３との間に同様に設けられ、
弁室４７、入口通路４８、弁座４９、弁体５０、出口通
路５１を有し、弁体５０が小径部６９と拡大頭部７１を
有する。

【００１７】そしてこの逆止弁２３、２４の出口通路４
６、５１に関連して連通手段５２、５３が設けられてい
る。連通手段５２は、図１（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、出口通路４６の弁室４２への開口の弁座４４とは反
対側でアクチュエータ通路３２と弁室４２とを連絡する
ように設けた切り欠き５４である。すなわち、出口通路
４６はスプール半径方向の円孔であり、切り欠き５４は
その円孔の縁部から弁座４４とは反対側、つまり弁体４
５が開くときに後退する方向に向かって延びるものであ
る。同様に連通手段５３は、出口通路５１の弁室４７へ
の開口の弁座４９とは反対側でアクチュエータ通路３３
と弁室４７とを連絡するように設けた切り欠き５５であ
る。

【００１８】この他の細部については、従来のカウンタ
バランス弁と略同様であり、本発明の主要部とはあまり
関係がないので説明を省略する。なお、使用において
は、図１（ａ）に示すように、給排通路２９、３０とポ
ンプ２６及びタンク２７の間に、アクチュエータ３１の
回転と停止及び回転方向を制御する主弁（方向切換弁）
５６やリリーフ弁５７を設ける。

【００１９】このように構成されたカウンタバランス弁
は、主弁５６が、例えば中立位置から図の右方に切換操
作されて、ポンプ２６を給排通路３０に、タンク２７を
給排回路２９に接続されると、給排通路３０に供給され
る圧油が逆止弁２４を押し開いてアクチュエータ通路３
３を通りアクチュエータ３１に供給される。この時、分
岐通路３９のリストリクタ４１の逆止弁を介して圧力室
３５にも圧油が供給されるから、スプール２２は図の右
方へ移動してアクチュエータ通路３２と給排通路２９と
をスプールの環状凹所によって接続するようになる。従
って、アクチュエータ３１は所定の方向へ、例えば建設
機械が前進する方向へ回転する。

【００２０】アクチュエータ３１が前進方向へ回転して
いる時、これを停止させるには、主弁５６が中立位置へ
操作される。これによって給排回路３０及び圧力室３５
の油圧が低下し、カウンタバランス弁２０のスプール２
２も中立位置に移動する。この時、建設機械には慣性力
が作用しているため、アクチュエータ３１は回転を続け
ようとする。このアクチュエータ３１の回転はアクチュ
エータ通路３３から作動油を吸引し、アクチュエータ通
路３２へ吐出する。スプール２２はコイルばね３６の復
帰作用により、圧力室３５の作動油をリストリクタ４１
の絞りを介して押し出すから、中立位置に徐々に戻り、
アクチュエータ通路３２と給排回路２９との間を徐々に
絞り、そして遮断する。つまり停止時の衝撃を緩和され
る。このスプール２２が中立位置に戻る間に、逆止弁２
４は、アクチュエータ３１の吸引によって大きく開弁す
る。すなわち、弁体５０は、開弁方向に移動する時、拡
大頭部７１の背面が出口通路５１の円孔の弁座４９と反
対側の縁付近に到達しても、連通手段５３の切り欠き５
５が存在するから、拡大頭部７１の背面側の弁室４７内
に作動油が封じ込められることはなく、更に開弁方向に
移動して十分に開弁する。これによってアクチュエータ
通路３３側に作動油が十分に流入するから、圧力損失が
少なく、キャビテーションの発生が防止される。また、
スプール２２が反対方向から中立位置に戻る場合には、
逆止弁２３が同様に動作してキャビテーションの発生を
防止する。

【００２１】本発明の第２の実施の形態を図２に示す。
第１の実施の形態と異なる点は、連通手段５２、５３
が、出口通路４６、５１に対して、弁室４２、４７内に
形成される溝５８、５９である点である。すなわち、溝
５８について説明すると、出口通路４６の円孔の弁座４
４と反対側の縁部から弁室４２内で、弁座４４とは反対
側、つまり弁体４５が開くときに後退する方向に向かっ
て延びるものである。溝５９も同様に弁室４７内で、弁
座４９とは反対側に向かって延びるものである。この他
の点は第１の実施の形態と同様であり同等部分を同一図
面符号で示して説明を省略する。

【００２２】この実施の形態では、スプール２２が中立
位置に戻る際にアクチュエータ通路３３側が吸引される
と、逆止弁２４の弁体５０が開弁方向に移動し、拡大頭
部７１の背面が出口通路５１の円孔の弁座４９と反対側
の縁付近に到達しても、溝５９が存在するから、拡大頭
部７１の背面側の弁室４７内に作動油が封じ込められる
ことはなく、更に弁体５０が開弁方向に移動して十分に
開弁する。これによって第１の実施の形態と同様にキャ
ビテーションの発生が防止される。また、スプール２２
が反対方向から中立位置に戻る場合も、逆止弁２３が同
様に動作してキャビテーションの発生を防止する。な
お、弁体４５、５０の拡大頭部７０、７１の外周面と背
面とに跨がって面取り状に形成した斜面６６、６７を設
けてあるが、このように弁体の拡大頭部７０、７１の弁
座４９に着座する着座部と反対側の外形を最大径部分よ
りも小径とした構成は、連通手段５２、５３が作動油封
じ込めを防止する連通作用を助長する作用がある。連通
手段５２、５３を弁室４２、４７の内面に形成される溝
５８、５９としたことは、スプール２２の強度が低下す
ることを抑えることができる。

【００２３】本発明の第３の実施の形態を図３に示す。
第１の実施の形態と異なる点は、連通手段５２、５３
が、出口通路４６、５１の円孔に対して、弁座４４、４
９とは反対側に設けられる通孔６０、６１である点であ
る。この通孔６０、６１は出口通路４６、５１の円孔よ
りも小さい円孔である。

【００２４】この実施の形態では、スプール２２が中立
位置に戻る際にアクチュエータ通路３３側が吸引される
と、逆止弁体５０が開弁方向に移動し、拡大頭部７１の
背面が出口通路５１の円孔の弁座４９と反対側の縁付近
に到達しても、通孔６１が存在するから、拡大頭部７１
の背面側の弁室４７内に作動油が封じ込められることは
なく、更に弁体５０が開弁方向に移動して十分に開弁す
る。これによって第１の実施の形態と同様にキャビテー
ションの発生が防止される。また、スプール２２が反対
方向から中立位置に戻る場合も、逆止弁２３が同様に動
作してキャビテーションの発生を防止する。連通手段５
２、５３を通孔６０、６１としたことは、容易な加工で
連通手段を設けることができ、出口通路４６、５１の円
孔よりも小さいから、スプール２２の強度が低下するこ
とを抑えることができる。

【００２５】本発明の第４の実施の形態を図４に示す。
第１の実施の形態と異なる点は、連通手段５２、５３
が、弁体４５、５０の弁座４４、４９に着座する部分よ
りも外周側に軸方向の溝６２、６３による通路を形成さ
れている点である。この実施の形態では、スプール２２
が中立位置に戻る際にアクチュエータ通路３３側が吸引
されると、逆止弁体５０が開弁方向に移動し、拡大頭部
７１の背面が出口通路５１の円孔の弁座４９と反対側の
縁付近に到達しても、溝６２が存在するから、拡大頭部
７１の背面側の弁室４７内に作動油が封じ込められるこ
とはなく、更に弁体５０が開弁方向に移動して十分に開
弁する。これによって第１の実施の形態と同様にキャビ
テーションの発生が防止される。また、スプール２２が
反対方向から中立位置に戻る場合も、逆止弁２３が同様
に動作してキャビテーションの発生を防止する。連通手
段５２、５３を弁体４５、５０の外周部の溝６２、６３
に形成したことは、スプール２２の構造を変えることな
く開弁量を大きくすることができ、スプールの強度が低
下しない。

【００２６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明は、連通手段を形
成したので、アクチュエータが停止する際に慣性力で作
動油を吸い込むことによるキャビテーションの発生を防
止できる効果を奏する。請求項２に記載の発明は、連通
手段を切り欠きとすることにより出口通路の開口の大き
さの増大を抑制したから、スプールの強度低下を殆どな
くすことができる。請求項３に記載の発明は、スプール
の強度が低下することを抑えることができる効果を奏す
る。請求項４に記載の発明は、連通手段が通孔で容易に
加工できるから、製作コスト面で有利となる効果を奏す
る。請求項５に記載の発明は、スプールの強度の低下を
抑える効果を奏する。請求項６に記載の発明は、連通手
段が弁体に設けられたことにより、スプールの強度が全
く低下しない効果を奏する。請求項７に記載の発明は、
小径とした部分が単独で連通手段として作用するが、他
の連通手段と併用することで他の連通手段の連通作用を
助長するから、逆止弁の十分な開弁が確実に行われる効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）は縦
断正面図、（ｂ）は一方の逆止弁出口通路付近のスプー
ル外周面の部分展開図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す主要部の縦断
正面図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態を示すスプールの主
要部の縦断正面図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態を示し、（ａ）は主
要部の縦断正面図、（ｂ）は一方の逆止弁の弁体を頭部
側から見た端面図である。

【図５】従来のカウンタバランス弁の１例を示し、
（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。

【符号の説明】

２０ カウンタバランス弁 ２１ 本体 ２２ スプール ２３ 逆止弁 ２４ 逆止弁 ２５ スプール孔 ２６ ポンプ ２７ タンク ２９ 給排通路 ３０ 給排通路 ３１ アクチュエータ ３２ アクチュエータ通路 ３３ アクチュエータ通路 ３４ 圧力室 ３５ 圧力室 ４２ 弁室 ４３ 入口通路 ４４ 弁座 ４５ 弁体 ４６ 出口通路 ４７ 弁室 ４８ 入口通路 ４９ 弁座 ５０ 弁体 ５１ 出口通路 ５２ 連通手段 ５３ 連通手段 ５４ 切り欠き ５５ 切り欠き ５６ 主弁 ５８ 溝 ５９ 溝 ６０ 通孔 ６１ 通孔 ６２ 切り欠き（通路） ６３ 切り欠き（通路） ６６ 斜面 ６７ 斜面 ６８ 小径部 ６９ 小径部 ７０ 拡大頭部 ７１ 拡大頭部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スプール孔を形成した本体と、前記スプ
   ール孔に摺動可能に挿入されるスプールと、前記本体に
   形成されポンプまたはタンクに接続される給排通路及び
   アクチュエータに接続されるアクチュエータ通路と、前
   記スプール中に設けられ、前記給排通路からアクチュエ
   ータ通路へ向かう方向を順方向とする逆止弁とを備え、
   前記逆止弁が、前記スプール内部に形成される弁室と、
   その弁室と前記給排通路とを連通する入口通路と、この
   入口通路の前記弁室への開口部に形成される弁座と、こ
   の弁座に着座可能な弁体と、前記弁室内とアクチュエー
   タ通路とを連絡しその開口が前記弁体の側面に臨む出口
   通路とを有するカウンタバランス弁において、前記出口
   通路の前記弁室への開口の前記弁座とは反対側で前記ア
   クチュエータ通路と前記弁室とを連絡する連通手段を設
   けたことを特徴とするカウンタバランス弁。
2. 【請求項２】 前記連通手段が、前記出口通路の前記弁
   室への開口縁部から前記弁座とは反対側に向かって延び
   る切り欠きである請求項１記載のカウンタバランス弁。
3. 【請求項３】 前記切り欠きが、前記弁室内面に形成さ
   れる溝である請求項２記載のカウンタバランス弁。
4. 【請求項４】 前記連通手段が、前記出口通路の前記弁
   室への開口の前記弁座とは反対側に設けられる通孔であ
   る請求項１記載のカウンタバランス弁。
5. 【請求項５】 前記通孔の開口面積が、前記出口通路の
   前記弁室への開口面積よりも小さい請求項４記載のカウ
   ンタバランス弁。
6. 【請求項６】 前記連通手段が、前記弁体の前記弁座に
   着座する部分よりも外周側に設けた通路である請求項１
   記載のカウンタバランス弁。
7. 【請求項７】 前記弁体が、前記弁座に着座する着座部
   が形成される拡大頭部を有し、この拡大頭部の前記着座
   部とは反対側の外径を拡大頭部の最大外径よりも小径と
   した請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求
   項５記載のカウンタバランス弁。