JPH04157205A - 油圧シリンダの油密保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、油圧ショベルなど建設機械１作業車両に装
備されている作業装置用油圧シリンダの油密保持装置に
関する。

従来の技術 第５図は、油圧シリンダ用油密保持装置であるブーム用
ロック弁１をそなえた油圧ショベルの要部回路図である
。図において、２はブームシリンダ、３はブームシリン
ダ２制御用のパイロット切換弁、４はブーム用リモコン
弁、５はブーム用リモコン弁４の操作レバー、８及び７
はそれぞれパイロット弁、８はメインポンプ、９はパイ
ロット′ポンプ、１０はロック弁１内部に設けているプ
ランジャ、１１はシート部、１２はスプール、１３ハオ
ーバロード用のリリーフ弁である。

次に、ロック弁１の作用機能を第５図について述べる。

ブーム用リモコン弁４の操作レバー５を中立位置にして
いるときには、パイロット切換弁３のパイロット圧受圧
部１４及び１５にパイロット圧が作用しないので、パイ
ロット切換弁３は中立位置にある。このときブームシリ
ンダ２のボトム側圧力（ボトム側油室１６の圧力をいう
）は、管路１７を経て、ロック弁１内部のプランジャ１
０の背後に作用する。プランジャ１０はシート部１１に
密着するので、リークを防止してブーム（図示しない）
をロックすることができる。

次にブーム下げを行うときには、リモコン弁４の操作レ
バー５を中立位置よりイ位置方向に操作する。パイロッ
トポンプ９からのパイロット圧は、管路１８、パイロッ
ト弁７、管路１９，２０を経て、パイロット切換弁３の
パイロット圧受圧部１５に作用する。それと同時に上記
パイロット圧は管路１９で分岐し、管路２１を経て、ロ
ック弁１のポートＺ１に作用する。スプール１２は口位
置よりハ位置に作動するので、プランジャ１０背後の油
は、油路２２）スプール１２のハ位置を通り、タンク２
３に戻る。したがってブームシリンダ２のボトム側油室
１６内の油は、管路１７、ロック弁１のプランジャ１０
の開口部を通り、管路２４、パイロット切換弁３の二位
置を経て、タンク２３へ戻る。それによりブームシリン
ダ２が縮小作動するので、ブーム下げを行うことができ
る。

次にブームに大なる外力が加わり、ブームシリンダ２の
ボトム側油室１６に過大な圧力が発生したときには、そ
のオーバロードの圧力が管路１７を経て、ロック弁１内
部のリリーフ弁１３に作用する。リリーフ弁１３はリリ
ーフ作動し、その圧力がスプール１２のポートＺ２に作
用する。スプール１２は口位置よりハ位置に作動するの
で、プランジャ１０背後の油は、油路２２）スプール１
２のハ位置を通り、タンク２３に戻る。したがってブー
ムシリンダ２のボトム側油室１θ内の油は、管路１７、
ロック弁１のプランジャ１０の開口部を通り、パイロッ
ト切換弁３のポートリリーフ弁２５でリリーフさせるこ
とができる。

この発明が解決しようとする課題 ブーム用ロック弁は、ブーム保持機能をそなえるととも
に、ブーム下げ及び上げ操作に支障のな′いように設け
られている。またブームシリンダのボトム側油室にオー
バロードが作用したときには、リリーフを行うように設
定されている。

従来技術のロック弁の構造（図示しない）では、プラン
ジャとスプールとの密接な関連を保つためにプランジャ
を筒形に形成し、その筒形の内側中空部にスプールを設
けるようにしている。そのためにプランジャ及びスプー
ルの形状が複雑かつ大形となり、その製作費が高かった
。

この発明は上記の課題を解決し、ポペット及びプランジ
ャをそれぞれ弁本体に内蔵するようにした小形かつ安価
な油圧シリンダ用油密保持装置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 上記の課題を解決するために講じたこの発明の手段は、 （１）イ、油密保持装置を構成する弁本体３１に、油圧
シリンダ制御用パイロット切換弁３及び油圧シリンダの
負荷側油室に対してそれぞれ管路を接続できるパイロッ
ト切換弁側用ポート３２及び負荷側用ポート３３を設け
、上記両ポート３２と３３とを連通するメイン油路３４
を弁本体３１内部に穿設し、 口、また上記メイン油路３４にのぞむように弁本体３１
内部にポペット室３５を形成し、そのポペット室３５に
メイン油路３４を開閉するポペット３６を設け、 ハ、上記ポペット３６の背後側にばね３７を配設してポ
ペット３がメイン油路３４を閉じる方向に付勢せしめ、 二、またポペット３６がメイン油路３４を閉じた状態に
おけるメイン油路３４のボトム測用ポート３３に通じる
側の油路３４ｂとポペット３５とが通じるようにポペッ
ト３６に油路３８を開穿し、 ホ、またポペット室３５の背後側に穴３９を設けその穴
３９と、メイン油路３４のパイロット切換弁側用ポート
３２に通じる側の油路３４ａとを連通ずるバイパス油路
４０を開穿し、へ、上記バイパス油路４０にのぞむよう
にプランジャ室４１を形成し、そのプランジャ室４１に
バイパス油路４０を開閉するプランジャ４２を設け、 ト、上記プランツヤ４２の背後側にばね３０を配設して
プランジャ４２がバイパス油路４０を閉じる方向に付勢
せしめ、 チ、上記ポペット室３５の空圧をプランジャ４２の背後
側に作用させるように構成した。

（２）イ、特許請求の範囲第１項記載の油圧シリンダの
油密保持装置において、 ロ、プランジャ室４１の背後側に穴４４を設け、その穴
４４より導出される高圧をリリーフさせるようにリリー
フ弁４５を弁本体５６の内部側に設けた。

作　　　　　　用 （１）イ、パイロット切換弁３を中立位置にしていると
きには、油圧シリンダの負荷側油室の圧力はポペット３
６及びプランジャ４２のそれぞれ背後側に作用する。

ロ、上記イ項によりポペット３６及びプランジャ４２の
それぞれシート部は弁本体３１の相手方シートに密着す
るので、油圧シリンダの負荷側の作動油のリークを防止
し、油圧シリンダをロック保持することができる。

ハ、またブーム下げ操作を行ったときには、ブーム用リ
モコン弁４より導出されるパイロット圧を、弁本体３１
に穿設したパイロット油路４３ヲ通じてプランジャ４２
に作用させてバイパス油路４０を開くことにより、ポペ
ット３６がメイン油路３４を開くことができる。

（２）イ、ブームシリンダ２のボトム側油室１６に過大
な圧力が発生したときには、プランジャ室４１の背後側
の穴４４より導出される高圧を、弁本体５６の内部側に
設けたリリーフ弁４５によりリリーフさせることができ
る。

実　　　　施　　　　例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。第１図は、この発明にかかる請求項第１項の油密保
持装置をそなえた油圧シせベルの要部回路構成図である
。図において、従来技術と同一構成要素を使用するもの
に対しては同符号を付す。２６は油密保持装置である。

ロック弁、２は油圧シリンダであるブームシリンダ、１
６はブームシリンダ２の負荷側油室であるボトム側油室
である。第２図は、第１図のＡ部詳細図である。

次に、この発明にかかる油密保持装置の構成を第１図及
び第２図について述べる。油密保持装置を構成する弁本
体３１に、ブーム用パイロット切換弁３及びブームシリ
ンダ２のボトム側油室１６に対してそれぞれ管路を接続
できるパイロット切換弁側用ポート３２及び負荷側用ポ
ート３３を設け、上記両ポート３２と３３とを連通ずる
メイン油路３４を弁本体３１内部に穿設し、また上記メ
イン油路３４にのぞむように弁本体３１内部にポペット
室３５を形成し、そのポペット室３５にメイン油路３４
を開閉するポペット３６を設け、そのポペット３６の背
後側にばね３７を配設してポペット３６がメイン油路３
４を閉じる方向に付勢せしめ、またポペット３６がメイ
ン油路３４を閉じた状態におけるメイン油路３４の負荷
側用ポート３３に通じる油路３４ｂとポペット室３５と
が通じるようにポペット３６に油路３８を開穿し、また
ポペット室３５の背後側に穴３９を設け、その穴３９と
、メイン油路３４のパイロット切換弁測用ポート３２に
通じる側の油路３４ａとを連通ずるバイパス油路４０を
開穿し、そのバイパス油路４０にのぞむようにプランジ
ャ室４１を形成し、そのプランジャ室４１にバイパス油
路４０を開閉するプランジ中４２を設け、そのプランジ
ャ４２の背後側にばね３０を配設してプランジャ４２が
バイパス油路４０を閉じる方向に付勢せしめ、上記ポペ
ット室３５の空圧をプランジャ４２の背後側に作用させ
るように構成した。

次に、この発明にかかる油密保持装置の作用機能を第１
図及び第２図について述べる。ブーム用パイロット切換
弁３を中立位置にしているとき、ブームを保持している
ボトム側圧力をＰｂとする。

この場合ボトム側圧力Ｐｂは、ロック弁２８の負荷側用
ポート３３より油路３４ｂ１ポペツト３Ｂの油路３８、
ポペット３６背後側のポペット室３５に導入されるとと
もに、ポペット室３５背後側の穴３９、プランジャ４２
の軸心を貫通しているセンタ油路２７を経て、プランジ
ャ４２背後側のばね室２８に導かれている。一方、パイ
ロット切換弁３に通じる油路３４．は中立位置にあるパ
イロット切換弁３でブロックされているものの、パイロ
ット切換弁３内のスプール（図示しない）のリークによ
り圧力は低下している。長時間を経過した後には、上記
圧力（Ｐ、とする）は、Ｐ、二〇となる。またプランジ
ャ室４１に対しては、ブーム下げ用パイロット弁７より
導出されるパイロット圧（Ｐ、とする）が導かれている
ようにしているが、ブーム用リモコン弁４が中立位置で
あるので、Ｐ、＝Ｏである。ここでプランジャ４２のシ
ート部４６のシート径をＤユ、受圧面積をＡロッド部４
７の直径をＤ２１受圧面積をＡ２）ロッド部４８の直径
をＤ３１受圧面積をＡ３、ピストン部４９の直径をＤ４
＋受圧面積をＡ４ばね３０のばね力をＦとし、また ＤＩ　　（Ａｔ　）　＜Ｄａ　　（Ａ３　）に構成して
お（と、第２図でプランジャ４２を右方に動かそうとす
る力はＰＩ、ＸＡ１、また左方に動かそうとする力は（
Ａ　３　Ｘ　Ｐ　ｂ　＋　Ｆ　）である。

そして Ｐｂ　ｘＡｔ　＜　（Ａ３　ｘＰｔ、　＋Ｆ）であるの
で、シート部４６は弁本体３１の相手方シートに密着さ
れる。なおロッド部４８の外周部は、シール部材５０に
より完全にシールされている。またポペット３６のシー
ト部５１は、ポペット３６の背後側よりボトム側圧力Ｐ
ｂ及びばね３７のばね力により弁本体３１の相手方シー
トに密着されるのでリークはない。上記のようにしてブ
ームシリンダ２のボトム側回路を油密に保持するので、
ブームロックを行うことができ葛。

次にブーム下げを行う場合について述べる。ブーム用リ
モコン弁４の操作レバー５を中立位置よりイ位置方向に
操作すると、パイロット弁７より導出されるパイロット
圧Ｐ、は、管路１９．５２）ロック弁２６のパイロット
油路４８を経て、プランジャ室４１内のプランジャ４２
に作用する。この場合、力の釣合として Ｐｌ）ＸＡ、＋Ｐ、（Ａ、−Ａ２）＞Ｐｋ、ＸＡ３＋Ｆ
　　−−−−−一式（Ａ）となれば、プランジャ４２は
右方に動き、シート部４６は開く。ここで−旦シート部
４８が開くと、ボトム側圧力Ｐｂはバイパス油路４０を
介して、パイロット切換弁３に通じる油路３４ａに導か
れるので、油路３４ａ内の圧力Ｐ１は圧力Ｐｂまで瞬時
に昇圧する。（ただしこの時点ではパイロット切換弁３
のスプールが動いていないように、プランジャ４２用ピ
ストン部４９の直径Ｄ４などの寸法が予め設定されてい
る）上記のように圧力Ｐ１が圧力Ｐｂまで上昇する瞬間
を過渡的にみると、圧力Ｐ１がＯより昇圧するにしたが
って、プランジャ４２のテーパ部５３に上記圧力が作用
する。

そうすると上記式（Ａ）の力の釣合は ＰｂＸＡｔ＋Ｐｔ（Ａ４−Ａ２）＋Ｐａ（Ａｚ−Ａｓ）
＞ＰｂＸＡ３＋Ｆ　　　−−−−−一式（Ｂ）となる。

すなわちプランジャ４２のシート部６１が開いた直後、
圧力Ｐ１が昇圧するにつれて式（Ａ）の左項にＰ、（Ａ
２−Ａｔ　）の項が正の値で加わるため、ますますプラ
ンジャ４２を右方へ動かそっとする力がはたらく。それ
により上記シート部４６が開くと、プランジャ４２は瞬
時に右方へ最大ストロークまで動かされ、シート部４６
が開口状態のままとなる。この状態からさらに操作レバ
ー５をフル操作方向に操作すると、パイロット切換弁３
のスプールが動き出し、タンク２３への通路が開口し、
戻り油をタンク２３に帰すことができる。なおこの場合
ポペット３６は、プランジャ４２のシート部４６が開い
ているために、ポペット３６の油路３８の圧力損失によ
りテーバ部５４に作用するボトム側圧力Ｐｔ、によって
、ばね３７のばね力に抗して右方に動かされ、負荷側用
ポート３３とパイロット切換弁側用ポート３２とを通じ
るメイン油路３４が開かれる。

次にブーム上げを行う場合について述べる。メインポン
プ８からのポンプ吐出圧油は、パイロット切換弁３を介
して、ロック弁２６のパイロット切換弁側ポート３２に
導入される。そしてポペット３６は、通常のチエツク弁
と同様の作動を行うので、ブーム上げを行うことができ
る。ただしこの場合にプランジャ４２が右方に動くよう
なことがあると、ポンプ吐出圧油がバイパス油路４０゜
ブランンヤ４２のソート部４６の開口部、穴３９を通り
、ポペット３６背後側のポペット室３５に導かれ、ポペ
ット３６がブロックされてしまう。

この問題をおこさないために、下記の式（Ｃ）を満足す
るようにポペット３６のクラッキング圧力Ｐｃ、、が設
定されている。

次に第３図は、この発明にかかる請求項第２項の油密保
持装置であるロック弁５５の断面図である。図において
、請求項第１項におけるロック弁２６と同一構成要素を
使用するものに対しては同符号を付す。５６はロック弁
５５の弁本体、２８ゝはプランジャ室４１のプランジャ
背後側のばね室、５７はリリーフ弁４５のタンク連通油
路である。第４図は、第３図のＢ部詳細図である。図に
おいて、５８はリリーフ弁４５のニードル弁、５９はリ
リーフ圧設定用の調整ボルトである。

次に、請求項第２項におけるロック弁５５の構成につい
て述べる。プランジャ室４１のばね室２８′背後側に穴
４４を設け、その穴４４より導出される高圧をリリーフ
させるように、リリーフ弁４５を弁本体５６の内部側に
設けた。次に、請求項第２項の油密保持装置の作用機能
について述べる。ブームに大なる外力が加わり、ブーム
シリンダ２のボトム側油室１６に過大な圧力が発生する
と、その圧力Ｐ′５は、ロック弁５５の負荷側ポート３
３、油路３４ｂ１ポペツト３６の油路３８、ポペット室
３５、穴３９、プランジャ４２のセンタ油路２７、ばね
室２８″、穴４４を経て、ニードル弁５８に作用する。

ニードル弁５８は内蔵ばねのばね力に抗してシート部を
開くので、上記高圧をタンク連通油路５７を介してリリ
ーフさせることができる。さらに大容量の油をリリーフ
させる必要があるときには、プランジャ４２のセンタ油
路２７を通る流量が多くなり、上記センタ油路２７の前
後に差圧ができる。プランジャ４２は右方にストローク
移動し、結果としてポペット３６がメイン油路３４を開
くので、上記大容量の油は負荷側ポート３３、メイン油
路３４を通り、ポートリリーフ弁２５（第１図に示す）
を経て、タンク２３に戻すことができる。

発明の効果 従来技術のロック弁の構造（図示しない）では、プラン
ジャとスプールとの密接な関連を保つためにプランジャ
を筒形に形成し、その筒形の内側中空部にスプールを設
けるようにしている。そのためにプランジャ及びスプー
ルの形状が複雑かつ大形となり、その製作責が高かった
。

しかしこの発明にかかる油密保持装置では、その油密保
持装置を構成する弁本体の、内部に穿設したメイン油路
にのぞむようにポペット室を形成し、そのポペット室に
メイン油路を開閉するポペットを設け、またポペット室
背後側よりパイロット切換弁側用ポートに通じるバイパ
ス油路を設け、そのバイパス油路にのぞむようにプラン
ジャ室を形成し、そのプランジャ室に上記バイパス油路
ヲ開閉するプランジャを設け、ポペット室の室圧を上記
プランジャの背後側に作用させるようにした。

またブームシリンダのボトム側油室に発生した圧力を、
弁本体の内部側に設けたリリーフ弁よりリリーフさせる
ようにした。それにより、小形で安価に製作できるポペ
ット、プランジャ及びリリーフ弁を弁本体内部に組込み
、かつロック弁の十分な機能を発揮することができる。

したがってこの発明にかかる油密保持装置は、その構造
が簡単であるのでその製作費を低廉にしまた形状をコン
パクトにできるので建設機械に装備するときあるいはパ
イロット切換弁に一体に構成する場合に、所要スペース
を最小限にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる請求項第１項の油密保持装置
をそなえた油圧ショベルの要部回路構成図、第２図は第
１図のＡ部詳細図、第３図はこの発明にかかる請求項第
２項の油密保持装置であるロック弁を示す断面図、第４
図は第３図のＢ部詳細図、第５図は油圧ショベルの要部
回路図である。 １　、　２６　、　５５−−−−−−−−−−−一ロツ
ク弁２−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−〜−−−−−−−−−ブームシリンダ３−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−パイロット切換弁４−一−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−ブーム用リモコン弁ｔ　ｅ−−−−−−−−−−
−−−−−−−一−−−−−−−−−−−−−−ボトム
側油室３１　、　５６−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−弁本体３４−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−一−−−−−−〜−−メイン油路３５−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−ポペット室３　Ｂ−−−−−−−−−−−
−−−−−−−一−−−−−−−−−−−−−ポペット
４０−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−〜−−バイパス油路４１−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−〜−−プ
ランジャ室４２−−−−−−−−−−−−−−−−〜−
−−−−−−−−−−−−−−プランジャ４５−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−リリーフ弁以　　　　　　上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）建設機械，作業車両などに装備した油圧シリンダ
   の油密を確保するために設けている油密保持装置におい
   て、上記油密保持装置を構成する弁本体３１に、油圧シ
   リンダ制御用パイロット切換弁３及び油圧シリンダの負
   荷側油室に対してそれぞれ管路を接続できるパイロット
   切換弁側用ポート３２及び負荷側用ポート３３を設け、
   上記両ポート３２と３３とを連通するメイン油路３４を
   弁本体３１内部に穿設し、また上記メイン油路３４にの
   ぞむように弁本体３１内部にポペット室３５を形成し、
   そのポペット室３５にメイン油路３４を開閉するポペッ
   ト３６を設け、そのポペット３６の背後側にばね３７を
   配設してポペット３６がメイン油路３４を閉じる方向に
   付勢せしめ、またポペット３６がメイン油路３４を閉じ
   た状態におけるメイン油路３４の負荷側用ポート３３に
   通じる側の油路３４ｂとポペット室３５とが通じるよう
   にポペット３６に油路３８を開穿し、またポペット室３
   ５の背後側に穴３９を設け、その穴３９と、メイン油路
   ３４のパイロット切換弁側用ポート３２に通じる側の油
   路３４ａとを連通するバイパス油路４０を開穿し、その
   バイパス油路４０にのぞむようにプランジャ室４１を形
   成し、そのプランジャ４１にバイパス油路４０を開閉す
   るプランジャ４２を設け、そのプランジャ４２の背後側
   にばね３０を配設してプランジャ４２がバイパス油路４
   ０を閉じる方向に付勢せしめ、上記ポペット室３５の室
   圧をプランジャ４２の背後側に作用させるように構成し
   たことを特徴とする油圧シリンダの油密保持装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の油圧シリンダの油密
   保持装置において、プランジャ室４１の背後側に穴４４
   を設け、その穴４４より導出される高圧をリリーフさせ
   るようにリリーフ弁４５を弁本体５６の内部側に設けた
   ことを特徴とする油圧シリンダの油密保持装置。