JPH0457881B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は油圧シリンダに供給する圧油の再生
機能の解除を予め設定した条件になつたとき自動
的に、かつ、効率よく行う油圧切換弁に関する。

従来の技術 油圧シリンダのヘツド側とロツド側の油室とに
一定量の圧油を交互に供給して所要の往復作動を
させる機構では、油圧シリンダの構造上、ロツド
側油室の受圧面積はヘツド側油室のそれよりも、
シリンダロツドの占める面積だけ小さいのでヘツ
ド側油室に圧油を供給するときは、その出力は大
きいが作動速度は遅く、ロツド側油室に圧油を供
給するときは、その出力は前者よりも小さいが作
動速度は早くなる。このことは、油圧シリンダを
伸縮せしめ、伸長時に所定の作業負荷を処理した
後は復帰動作のみといつた単動的な定負荷条件で
は十分満足されるが、作業工程中の負荷変動があ
り予想し難い場合などにおいては、油圧シリンダ
が伸長工程にあるときも、その負荷が小さいとき
は速度を早く、負荷が大きいときは本来の大きい
作動力を発揮することが最も作業能率を高めるこ
ととなり、望まれるところである。これを実現す
るために、従来から油圧シリンダのロツド側油室
からの戻り油をヘツド側油室へ、再生合流させる
方法が講じられてきた。

例えば、第６図に示す油圧シリンダのアーム３
４の作動において、掘削時はアームシリンダ２の
ヘツド側油室Ｃに油圧ポンプからの圧油が供給さ
れるのでアームシリンダ２による掘削力は大きい
が作業速度は遅くなり、また、バケツト３５の位
置復帰のときにはロツド側油室Ｄへ圧油が流入す
るので、その作動速度は速くなり好条件となる反
面、反復掘削作業時において掘削地点までバケツ
ト３５を位置決めするまでに、その負荷が僅かで
あるにもかかわらず、強力な能力を有する状態
で、しかも速度が遅いという好ましくない問題が
生ずる。更に、アームシリンダ２を伸長させつつ
アーム３４、バケツト３５で土砂を掘削する間
に、掘削抵抗は不規則に大きく変化するものであ
るが、設計上は最大負荷に対応する能力を基準と
して油圧シリンダの能力を設定するので、負荷の
少ないときにおいても必要以上の推力を発揮でき
る能力を付与し、反面、速度はその分だけ遅くな
る。このような不工合点に対処するため、従来技
術として、特開昭59−23104号公報に記載の技術
が知られている。これに類似の技術を、第７図お
よび第８図により説明する。これは油圧切換弁を
使用し、油圧シリンダ伸長時に発生する負荷圧力
が一定置以下のときはロツド側油室からの戻り油
をヘツド側油室へ再生合流させて作動速度を速
め、負荷圧力が増大すると、本来の油圧シリンダ
のヘツド側にのみ圧油を供給する試みがなされて
いる。

すなわち、第７図は油圧シリンダ２を作動させ
る油圧切換弁の縦断面を示す図であり、スプール
３６を左右に移動させることにより、油圧ポンプ
１からの吐出圧油を油圧シリンダ２のヘツド側油
室Ｃ、ロツド側油室Ｄの何れかに切換えて供給
し、該油圧シリンダ２を伸縮作動させるパイロツ
ト油圧式の油圧切換弁であり、第８図は第７図の
スプール３６の部分詳細断面図で、油圧シリンダ
２のヘツド側油室Ｃに圧油が供給され、油圧シリ
ンダ２を伸長せしめ、これにともなうロツド側油
室Ｄからの戻り油の経路を示す説明図である。図
においてスプール３６の中心穴に小径スプール３
７を摺動自在に嵌装し、油圧シリンダ２の伸長作
動中、その負荷圧力が所定値以下であるときは、
ロツド側油室Ｄからの戻り油の一部を、小径スプ
ール３７の移動により開口した通路を経てブリツ
ジ通路に導入し、再生利用し、油圧シリンダ２の
負荷圧力が所定値を越えると、上記の再生機能を
解除しようとするものである。

このことを第７図、第８図により詳述すると、
スプール３６が左方に移動を開始し、油路が切換
えられ、圧油がポートＡを通つてヘツド側油室Ｃ
に流入して油圧シリンダ２が伸長し、これにとも
なうロツド側油室Ｄからの戻り油は、ポートＢお
よびスプール３６の外周に向け設けられたノツチ
穴３８を通り小径スプール３７の細胴外周の油室
３９に流入し、更に絞り通路となつているノツチ
穴４０、タンク連通路１６′を通つてタンク３に
戻る。ところが、スプール３６の移動ストローク
が増大し、油圧シリンダ２の作動速度の上昇にと
もない、上記ロツド側油室Ｄからの戻り油が増量
していくと、ノツチ穴４０で絞られ、油室３９の
圧力は次第に上昇すると同時に、該油室３９とス
リツト４２で連通した油室４１の圧力も上昇し、
該圧力は小径スプール３７の右端面に作用し、そ
の左方への押力はスプリング４３の付勢力および
油路４７により導入されるブリツジ通路１７、す
なわち、油圧シリンダ２のヘツド側油室Ｃの圧油
が上記小径スプール３７の左端面に作用する押力
に打勝つて左方へ移動し、今まで閉塞されていた
ノツチ穴４４を開口するので、油室３９の圧油は
該ノツチ穴４４を経てブリツジ通路１７へと再生
合流し、ポートＡを通つて再びヘツド側油室Ｃへ
供給され油圧シリンダ２の伸長速度は増大する。

上述の如き再生合流中において、油圧シリンダ
２の負荷が増大すると、それに比例して負荷圧力
も上昇し、その圧油はブリツジ通路１７から油路
４７を通り小径スプール３７の左端面に作用する
ので、油圧シリンダ２の負荷が所定の値以上にな
ると、小径スプール３７を右方向へ移動させる押
力が左方向へのそれよりも大きくなり、該小径ス
プール３７は右方へ移動する。

なお、第７図における油圧ポンプ１の形式とし
て、その吐出圧力が上昇するにつれて吐出油量が
減少する特性を有する可変容量形が採用されるこ
とが多いが、このときは、負荷の増大とともに油
圧ポンプ１からの供給油量は少なくなるので油圧
シリンダ２の伸長速度は遅くなり、従つてポート
Ｂからの戻り油量は減少し、ノツチ穴４０での絞
り効果が減少して油室４１の圧力も低下するので
前述した押力の変化に加えて小径スプール３７は
スプリング４３の付勢力および油路４７からの圧
油押力とにより右方へ移動する。以上の結果とし
て、ノツチ穴４４は小径スプール３７の大径部で
閉塞され、油圧シリンダ２のロツド側油室Ｄから
の戻り油は、ヘツド側油室Ｃへ再生流入すること
なく、直接全量ノツチ穴４０、タンク連通路１
６′を通りタンク３に流入するので再生中に比し
低圧となり、油圧シリンダ２の押力は増大する。

発明が解決しようとする課題 従来の方法では前述のとおり、タンク３への連
通油路１６′に通じるノツチ穴４０は絞り通路を
形成し、その絞り効果により小径スプール３７を
移動せしめて再生回路を開路するようにしてある
ので、油圧シリンダ２の伸長作動時には、ロツド
側油室からの戻り油が無益に絞られ、再生中にお
いてもその一部がタンク連通路１６′へと流出す
るので効率が悪いうえ、再生解除条件は、上記ノ
ツチ穴４０を通過する戻り油により発生する絞り
効果と、油圧シリンダ２の負荷圧力とによつて自
動的に決定されるので、多角的な作業に利用され
るような機械に設けられる油圧シリンダ作動回路
用としては好ましくない。

この発明は、上記欠点に鑑み、油圧シリンダが
低負荷圧力で作動中は、その戻り油の全量を利用
する再生回路を形成し、負荷圧力が増大すると自
動的に戻り油の再生を解除することは勿論である
が、従来技術の如く再生機能を作動させるため、
回路中に絞りを設けるということもなく、また、
上記負荷圧力と再生解除との関係の設定を外部か
ら遠隔操作可能のパイロツト圧の大小に応じて自
由に選定できるようにしようとするものである。

課題を解決するための手段 この発明は上記課題を解決するものであつて、
以下にその内容を実施例に対応する第１図を用い
て説明する。

油圧切換弁３のスプール５の油圧シリンダロツ
ド側油室Ｄに通ずる油路を開閉する側に中空穴を
設け、スプリング１３により付勢され、軸線方向
に移動自在に小径スプール１２を嵌装し、外周か
ら上記中空穴に通じるノツチ穴２０，１８，２１
を設け、スプール５が中立時においては、上記ノ
ツチ穴２０はブリツジ通路１７に通じ、ノツチ穴
１８はブリツジ通路１７と高圧通路１５′との中
間に開口し、弁本体４により閉塞され、ノツチ穴
２１はタンク連通路１６′に連通しているが、ス
プール５を右方に移動させるとノツチ穴２０は引
続きブリツジ通路１７に連通し、ノツチ穴１８は
高圧通路１５′に連通し、ノツチ穴２１は引続き
タンク連通路１６′似通じる位置にある。また、
小径スプール１２の中空部は、チエツク弁１０を
介し隣接して、ピストン１１を端部に乾燥したピ
ストン油室９と、小径スプール油室１９とを形成
し、該ピストン油室９は油路２４によりブリツジ
通路１７に連通している。また、該小径スプール
油室１９に連通するノツチ穴１８′，２１′を設け
るが、それらの配置は、該小径スプール１２がス
プリング１３の付勢力により左方にあるときは、
ノツチ穴１８′はノツチ穴１８と連通し、ノツチ
穴２１′はスプール５の内壁で閉塞されているが、
小径スプール１２がスプリング１３の付勢力に抗
して右方に移動すると、ノツチ穴１８′はノツチ
穴１８に連通を続け、ノツチ穴２１′はノツチ穴
２１に連通する位置に設ける。またスプリング１
３はスプール５の中空穴にあり、小径スプール１
２をスプール５に対して付勢しており、このスプ
リング室は小径スプール１２の端面とプラグ４６
とにより油室８を形成し、該油室８にはスプール
５が右方に移動するとパイロツト油口１４から外
部圧力信号を導入させる油路２５が設けてある。

作 用 スプール５を右方に切換え油圧シリンダ２を伸
長させるとき、負荷が低い場合には、ロツド側油
室Ｄからの戻り油は、高圧通路１５′、ノツチ穴
１８，１８′、小径スプール油室１９、チエツク
弁１０、ノツチ穴２０を通りブリツジ通路１７に
合流する再生回路を形成する。

油圧シリンダ２の負荷が増大していくと、ブリ
ツジ通路１７の圧力が上昇し、その圧油は油路２
４を通りピストン油室９に流入するのでピストン
１１は外方に抜け出そうとし、その反力がスプリ
ング１３の付勢力よりも大きくなると小径スプー
ル１２はピストン５の内部を右方に移動してい
き、閉塞されていたノツチ穴２１，２１′が連通
して小径スプール油室１９とタンク連通路１６′
は連通するのでロツド側油室Ｄの戻り油の再生は
解除される。なお、前記ノツチ穴１８，１８′，
２１，２１′は、従来技術の如く絞り穴とする必
要はなく、また、パイロツト油口１４から信号圧
力を油室８に送油すると、その圧力に比例した力
が小径スプール１２に、スプリング１３の付勢力
に付加して作用するので、上記信号圧力を適宜設
定することにより再生回路の解除を必要に応じ選
択できる。

実施例 第１図は本発明の一実施例を示す図である。第
１図において、４は油圧シリンダ２の伸縮作動を
つかさどる油圧切換弁３の弁本体であり、パイロ
ツト油室６または６′に作用する油圧信号により、
左右に移動するスプール５を内装し、油圧シリン
ダ２のヘツド側油室Ｃと、ポートＡを経由して連
通している高圧通路１５、ロツド側油室Ｄと、ポ
ートＢを経由して連通している高圧通路１５′、
油圧シリンダ２からの戻り油ならびにリリーフ弁
７，７′のリリーフ油、その他リーク油なども集
合し、タンクに導くタンク連通路１６，１６′、
油圧ポンプからロードチエツク弁４５を経て流入
する高圧油を高圧通路１５または１５′の何れか
へ選択的に供給するブリツジ通路１７があり、ま
た該弁本体４に付属して、スプール５を中立位置
に、一定の強制力で保持するスプリングセンタ装
置を有しているなどは、既知の油圧切換弁と全く
同様である。

本発明の油圧切換弁３のスプール５は、内部に
スプリング１３により付勢され、ストツパ２６に
より移動量を規制した小径スプール１２を摺動自
在に嵌装し、油圧シリンダ２のロツド側油室Ｄに
関与する側の外周に、中立時においてはブリツジ
通路１７に通じるノツチ穴２０、ブリツジ通路１
７と高圧通路１５′との中間に開口し、弁本体４
により閉塞されているノツチ穴１８、タンク連通
路１６′に連通するノツチ穴２１が設けてあり、
これらのノツチ穴は、スプール５が右方、すなわ
ちシリンダ２を伸長させる方向に作動させたとき
は、ノツチ穴２０は引続きブリツジ通路１７に連
通し、同時に油路２４を通つて小径スプール１２
の中を摺動するピストン１１、チエツク弁１０で
形成されるピストン油室９に通じ、ノツチ穴１８
は高圧通路１５′に連通し、ノツチ穴２１は引続
いてタンク連通路１６′に通じる位置に設けてあ
る。また、スプール５の内部に嵌装された小径ス
プール１２には、上述のピストン油室９の他に、
チエツク弁１０を介し隣接した中心穴に形成され
た小径スプール油室１９があり、該油室１９は、
小径スプール１２がスプリング１３の付勢力によ
り左方にあるときは、外周に設けられた環状溝を
介してノツチ穴１８と連通するノツチ穴１８′が
設けてあり、スプリング１３の付勢力に抗し、ス
トツパ２６に接するまで右に移動すると、ノツチ
穴１８，１８′は連通したままであるが、閉塞さ
れていたノツチ穴２１が小径スプール油室１９に
連通するノツチ穴２１′が設けてある。なお、小
径スプール１２を常時付勢しているスプリング１
３は、スプール５の中空穴に内蔵され、小径スプ
ール１２の端面と、プラグ４６とにより密閉状の
油室８を形成しており、スプール５が右方に移動
すると、パイロツト油口１４からの外部圧力信号
を、スプール５のノツチ穴２５を経て該油室８に
導入できるようになつている。また、２２はスプ
ール５の軸心方向に穿設された油路であり、スプ
ール５、小径スプール１２、ピストン１１などの
内外周の〓間から漏出するドレンの通路となつて
おり、ノツチ穴２３を経て常時タンク連通路１６
に通じている。

以上の構成からなる本発明の再生回路弁の作動
について説明する。

第１図におけるパイロツト油室６′に圧力信号
を送り、油圧切換弁３のスプール５を左方に移動
させると、ブリツジ通路１７の圧油は高圧通路１
５′、ポートＢを通り油圧シリンダ２のロツド側
油室Ｄに流入し、該油圧シリンダ２を縮小させ、
ヘツド側油室Ｃの油はポートＡ、高圧通路１５、
タンク連通路１６を通りタンクに戻ることは、従
来の既知の油圧切換弁の作動と全く同一である
が、パイロツト油室６に圧力信号を送り、スプー
ル５を、第２図の如く右方に移動させると、ブリ
ツジ通路１７の圧油は、上記と逆に、油圧切換弁
３の切換通路、ポートＡを経て、ヘツド側油室Ｃ
に流入し、油圧シリンダ２を伸長させ同時にロツ
ド側油室Ｄからの戻り油はポートＢ、高圧通路１
５′、ノツチ穴１８を通つて小径スプール油室１
９へ流入するが、このとき、タンク連通路１６′
に通ずるノツチ穴２１は小径スプール１２頂部の
外周により閉塞されているため流入油の圧力は油
圧シリンダ２が増圧器の働きをするので、遂には
ブリツジ通路１７の圧力を越えチエツク弁１０を
押し開き、ノツチ穴２０を経てブリツジ通路１７
の圧油と合流する再生回路が生じ、合流油は油圧
シリンダ２のヘツド側油室Ｃへと、流入油量が増
大して、その伸長速度は早くなる。この状態の作
動においては、ロツド側油室Ｄからの戻り油は全
量ブリツジ通路１７へ合流し、油圧シリンダ２の
作動力は、ポートＡ，Ｂにおける圧油の圧力が、
ほぼ同一となつているので、その圧力とヘツド側
油室Ｃ、ロツド側油室Ｄの受圧面積差との積に等
しくなつている。

次いで、油圧シリンダ２の伸長時負荷が、上記
発生力よりも大きくなり、より高圧が要求される
ようになるとブリツジ通路１７はそれに対応する
圧力まで上昇するが、この高圧油は同時に、ノツ
チ穴２０の環状溝、油路２４により連通したピス
トン油室９へ導かれ、その圧力によりチエツク弁
１０は着座して小径スプール油室１９からノツチ
穴２０を介してブリツジ通路１７へと通じる合流
回路は閉塞されるとともに、ピストン１１は、そ
の圧力により小径スプール１２から左方に押出さ
れようとし、その反力により小径スプール１２は
第３図に示す如く、スプリング１３の付勢力に抗
して、スプール５の内部を右方へと、ストツパ２
６に当接するまで移動する。その結果小径スプー
ル油室１９とノツチ穴２１とが連通し、ロツド側
油室ＤからポートＢを通つて小径スプール油室１
９に流入する圧油は、ノツチ穴２１を経てタンク
連通路１６′へと流入する。このように、ロツド
側油室Ｄからの戻り油はブリツジ通路１７へ再生
流入することはなく、タンク圧となるので、油圧
シリンダ２の作動力はヘツド側油室Ｃに流入する
圧油の圧力と、その受圧面積との積となり、伸長
速度は再生時よりも遅くなるが強大な作動力を発
揮することとなる。

また弁本体４に設けてあるパイロツト油口１４
には、第５図に例示するような、パイロツトポン
プ３３の分岐油路に設けたパイロツト弁３２から
の調整可能のパイロツト圧を導いてあり、該パイ
ロツト圧はスプール５が右方に移動するとノツチ
穴２５を通つて油室８に流入するので、このパイ
ロツト圧の大きさに比例する作用力がスプリング
１３の付勢力に加担してピストン１１の作用力に
対抗する。その結果、上記パイロツト圧を外部か
ら適宜加減することにより小径スプール１２が右
方に移動するときのブリツジ通路１７の圧力、す
なわち、再生合流の解除の条件を任意に選定可能
である。

第４図は、本発明の第２実施例を示す油圧切換
弁の縦断面図で第１実施例の作動、機能はすべて
具備したうえで構造をより簡単にしたものであ
る。すなわち、スプール２７の内部穴にピストン
２９を嵌装し、該スプール２７を右方に移動させ
たときブリツジ通路１７の圧油を油路３１により
導き上記ピストン２９により小径スプール３０を
作動させるようにしてある。また、小径スプール
３０には、スプリングにより付勢された再生回路
切換用のチエツク弁２８が組込まれているほか
は、スプール２７の外周に向け設けられたノツチ
穴など、第１実施例と同様の関係配置となつてお
り、それらの作動も同じである。

発明の効果 本発明は油圧シリンダ作動用再生回路弁におけ
る再生および解除の切換えをする手段として、従
来技術の如き油圧シリンダのロツド側油室からの
戻り油通路を絞り、その絞り圧力と油圧シリンダ
の負荷圧力との関係によることなく、常時戻り油
の全量が、スプール、小径スプールに設けたノツ
チ穴、チエツク弁を介してブリツジ通路へ流入さ
せ、該ブリツジ通路の圧力が所定値を越えると、
その圧力で、スプールに内装されスプリングで付
勢された小径スプールが切換わり、戻り油路がタ
ンクポートへと、ノツチ穴を介して連通するよう
にしたから、その回路中に特定の絞りを配置する
必要もなく、また、再生中は戻り油の全量が利用
されるので効率のよい再生回路弁が得られる。さ
らに、上記小径スプールを付勢しているスプリン
グ室には外部からの圧力調整可能なパイロツト圧
を導き、このパイロツト圧に比例する押力が、上
記スプリングの付勢力に加担する構造としたの
で、パイロツト圧を予め調整しておくことによ
り、再生機能の解除条件を自由に外部から指令す
ることができる。従つて、負荷状態が作業対象に
より異なる場合や負荷変動の多い油圧シリンダ作
動回路においてもそれぞれに適した上記解除条件
を設定しておくことで油圧シリンダの作動を効率
よく迅速に、または、運転操作性のよい安定した
作動速度が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の再生回路弁の構造を示す縦断
面図、第２図は第１図におけるスプールが右方に
移動したときの油路を示す縦断面図、第３図は第
２図の状態から更に小径スプールが作動したとき
の油路を示す縦断面図、第４図は本発明の第２実
施例を示す縦断面図、第５図は油圧シリンダ作動
システムの一例を示す油圧回路図、第６図は油圧
シヨベルのアームシリンダ作動システムを示す
図、第７図および第８図は従来の再生弁の一例を
示す縦断面図である。 ８……油室、９……ピストン油室、１０……チ
エツク弁、１１……ピストン、１２……小径スプ
ール、１９……小径スプール油室、２８……チエ
ツク弁、２９……ピストン、３０……小径スプー
ル、３７……小径スプール、３９……油室、４１
……油室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 油圧シリンダのロツド側油室からの戻り油を
   ヘツド側油室へ再生圧油として供給する機能を有
   する油圧切換弁であつて、油路切換用スプールの
   油圧シリンダロツド側油室に通ずる油路を開閉す
   る側において、中心部に設けた中空穴と、該中空
   穴に嵌装しスプリングにより付勢され軸線方向に
   移動自在に設けた小径スプールと、上記中空穴
   が、常時、ブリツジ通路１７に連通するノツチ穴
   ２０と、スプールが中立時においてはブリツジ通
   路１７と高圧通路１５′との中間に開口し弁本体
   により閉塞され、スプールが右方に移動すると油
   圧シリンダのロツド側油室に通じる高圧通路１
   ５′に連通するノツチ穴１８と、タンク連通路１
   ６′に常時連通するノツチ穴２１と、上記小径ス
   プールの中心部に設けた中空部と、該中空部に設
   けたチエツク弁１０を介して隣接し、ピストン１
   １を端部に嵌装したピストン油室９と小径スプー
   ル油室１９と、該小径スプール油室１９から前記
   スプールに設けたノツチ穴１８に、常時、連通す
   るノツチ穴１８′と、小径スプールが前記スプリ
   ングの付勢力に抗して右方に移動したときのみス
   プールに設けたノツチ穴２１に連通するノツチ穴
   ２１′と、前記スプールの中空穴にあつてスプリ
   ングを内蔵し、小径スプール端面とプラグ４６と
   により形成される油室８と、スプールの外周に設
   け、該スプールを右方に切換えたとき、外部から
   圧力調整可能のパイロツト圧信号を上記油室８に
   導入できるノツチ穴と、からなる油圧シリンダの
   可変式再生回路弁。