JPH05321906A - 慣性体反転防止弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧モータの慣性回転が停止した後に油圧モ
ータが反転するのを防止する。 【構成】 ２ポート３位置の反転防止弁２１を主管路４
Ａ，４Ｂ間に管路２４Ａ，２４Ｂ等を介して接続し、ば
ね２９により反転防止弁２１を初期閉弁位置（ａ）に常
時付勢する。油圧モータ１の慣性回転時にはシャトル弁
３３、チェック弁３１を介して高圧を導くことにより、
反転防止弁２１を他の閉弁位置（ｃ）に切換えさせ、慣
性回転の停止時に反転防止弁２１を開弁位置（ｂ）に絞
り３２によって一定時間保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば油圧ショベル等
の建設機械に設けられる慣性体駆動回路等に用いて好適
な慣性体反転防止弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、油圧ショベル等の建設機械で
は、下部走行体上に上部旋回体を旋回可能に設け、該上
部旋回体を慣性体駆動回路としての旋回用油圧回路によ
り旋回駆動するようにしている。

【０００３】そこで、図５にこの種の従来技術による旋
回用油圧回路を示す。

【０００４】図において、１は旋回用の油圧モータを示
し、該油圧モータ１は油圧ポンプ２、タンク３に一対の
主管路４Ａ，４Ｂを介して接続され、油圧ポンプ２から
の圧油により、慣性体となる上部旋回体を下部走行体
（いずれも図示せず）上で旋回駆動する。

【０００５】５は主管路４Ａ，４Ｂの途中に設けられた
方向切換弁を示し、該方向切換弁５は操作レバー５Ａに
より中立位置（イ）から左，右の切換位置（ロ），
（ハ）に切換えられ、油圧ポンプ２から油圧モータ１に
給排する圧油の方向等を切換えるようになっている。

【０００６】６Ａ，６Ｂは油圧モータ１と方向切換弁５
との間に位置して主管路４Ａ，４Ｂの途中に接続された
一対のチャージ用チェック弁を示し、該チェック弁６
Ａ，６Ｂは補助管路７およびタンク管路８を介してタン
ク３に接続され、油圧モータ１の慣性回転時等に主管路
４Ａまたは４Ｂ内が負圧になると、タンク３内の作動油
をこの主管路４Ａ，４Ｂ内に補給させる。

【０００７】９Ａ，９Ｂは油圧モータ１と方向切換弁５
との間に位置して主管路４Ａ，４Ｂの途中に接続された
一対のオーバロードリリーフ弁を示し、該オーバロード
リリーフ弁９Ａ，９Ｂは補助管路７等を介してタンク３
と接続されると共に、チェック弁６Ａ，６Ｂの流入側に
も接続されている。そして、該オーバロードリリーフ弁
９Ａ（９Ｂ）は油圧モータ１の慣性回転時に主管路４Ａ
（４Ｂ）内に過剰圧が発生すると、この過剰圧を相手方
の主管路４Ｂ（４Ａ）等にチェック弁６Ｂ（６Ａ）を介
してリリーフすべく開弁する。ここで、該オーバロード
リリーフ弁９Ａ，９Ｂはばね１０Ａ，１０Ｂにより前記
過剰圧に対応した所定の開弁圧ＰC （図６参照）に設定
されている。

【０００８】１１は油圧モータ１のドレン管路を示し、
該ドレン管路１１は油圧モータ１に供給した圧油の一部
がドレンとなってリークすると、このリークした油液を
タンク３内へと排出させる。

【０００９】このように構成される従来技術では、方向
切換弁５を中立位置（イ）から切換位置（ロ）に切換え
ると、油圧ポンプ２からの圧油が主管路４Ａを介して油
圧モータ１に供給され、該油圧モータ１はこの圧油によ
り慣性体としての上部旋回体を、例えば右方向に旋回駆
動する。そして、該油圧モータ１からの戻り油は主管路
４Ｂを介してタンク３内へと順次排出される。

【００１０】また、この状態で上部旋回体を停止すべ
く、方向切換弁５を切換位置（ロ）から中立位置（イ）
に急激に戻すと、油圧モータ１は油圧ポンプ２からの圧
油の供給が中断され、上部旋回体に対する駆動力が解除
される。

【００１１】しかし、慣性体としての上部旋回体はその
慣性力により油圧モータ１を慣性回転させるので、油圧
モータ１はポンピング作用を行い、主管路４Ａ内の圧油
を主管路４Ｂ側に吐出させ、主管路４Ａ側が負圧となる
と、タンク３内の作動油をチェック弁６Ａを介して主管
路４Ａ側に補給させる。

【００１２】これにより、主管路４Ｂ内には油圧モータ
１と方向切換弁５との間に比較的多量の圧油が封じ込め
られるので、主管路４Ｂ内には油圧モータ１の慣性回転
を停止させるようにブレーキ圧が発生する。そして、こ
のブレーキ圧が図６に示す特性線１２の如くオーバロー
ドリリーフ弁９Ｂの開弁圧ＰC を越えると、該オーバロ
ードリリーフ弁９Ｂがばね１０Ｂに抗して開弁し、主管
路４Ｂ内のブレーキ圧を補助管路７、チェック弁６Ａを
介して主管路４Ａ内にリリーフさせることにより、油圧
モータ１の慣性回転を制動し、その後にオーバロードリ
リーフ弁９Ｂがばね１０Ｂにより閉弁する時点ｔ1 （図
６参照）で、油圧モータ１は上部旋回体と共に停止す
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、油圧モータ１の慣性回転により、主管路４
Ｂ内にブレーキ圧が発生してオーバロードリリーフ弁９
Ｂが開弁し、油圧モータ１の慣性回転を制動した後に、
図６に示す如く時点ｔ1 でオーバロードリリーフ弁９Ｂ
が閉弁して油圧モータ１が一旦停止したときに、主管路
４Ｂ内の圧力は特性線１２の如く比較的高い圧力状態に
ある。一方、主管路４Ａ内の圧力は図６に示す特性線１
３の如く時点ｔ1 まで低い圧力状態にある。

【００１４】このため従来技術では、図６に示す時点ｔ
1 で油圧モータ１が一旦停止したとしても、特性線１
２，１３の如く主管路４Ｂ，４Ａ間には比較的大きな差
圧ΔＰが生じ、この差圧ΔＰにより油圧モータ１は慣性
回転時の回転方向とは逆向きに反転して回転し始め、主
管路４Ｂ側から主管路４Ａ側に向けて圧油が流通するこ
とにより、差圧ΔＰは漸次小さくなる。

【００１５】しかし、このときに油圧モータ１は上部旋
回体の慣性力で回転を続けるから、図６に示す時点ｔ2
で特性線１３の如く主管路４Ａ側が主管路４Ｂ側よりも
高圧となり、油圧モータ１は前，後の圧力差が増大して
一時的に停止するものの、その後再び逆向きに反転して
回転し、慣性体である上部旋回体と共にこの反転動作を
繰返すという問題がある。

【００１６】また、上記問題を解決するために、例えば
特開昭５７−２５５７０号公報等では、油圧モータに接
続した一対の主管路にそれぞれ慣性体揺戻り防止弁を設
けることが提案されている。しかし、この場合には各主
管路にそれぞれ慣性体揺戻り防止弁を設ける必要があ
り、配管作業が複雑になる上に、油圧回路全体が大型化
するという問題がある。さらに、この慣性体揺戻り防止
弁はポペット型の弁体を用い、該弁体は弁座に実質的に
線接触状態で閉弁するので、僅かな圧力変動で弁体が不
用意に開弁してしまうという問題がある。

【００１７】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は油圧モータの慣性回転が停止し
た後に油圧モータが反転動作を繰返すのを効果的に防止
できる上に、全体をコンパクトに形成して小型化を図る
ことができるようにした慣性体反転防止弁を提供するこ
とを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明が採用する構成は、慣性体駆動用の油圧モ
ータに接続される一対の主管路間に配設され、スプール
摺動穴の軸方向に離間して前記各主管路に連通する一対
のポートが形成された弁ケーシングと、該弁ケーシング
のスプール摺動穴に挿嵌され、前記各ポート間を絞り通
路を介して連通、遮断するスプールと、該スプールの一
端側と前記弁ケーシングとの間に形成される油室と、前
記スプールの他端側と弁ケーシングとの間に形成された
ばね室と、該ばね室内に設けられ、前記スプールを初期
閉弁位置に復帰させるべく、前記油室側に向けてスプー
ルを常時付勢したばねと、該ばねに抗して前記スプール
を他の閉弁位置となるストロークエンドまで摺動変位さ
せるべく、前記各主管路のうち、高圧側の圧油が前記油
室内に向けて流入するのを許し、逆向きの流れを阻止す
るチェック弁と、該チェック弁と並列に設けられ、前記
油室から主管路側に流出する圧油を絞ることにより、前
記ストロークエンドと初期閉弁位置との間で前記スプー
ルの開弁時間を延ばす他の絞り通路とからなる。

【００１９】

【作用】上記構成により、油圧モータの慣性回転時には
油室内にチェック弁を介して高圧の圧油が流入し、スプ
ールは弁ケーシング内で他の閉弁位置となるストローク
エンドまで摺動変位する。そして、油圧モータの慣性回
転が停止したときには、主管路内の圧力が慣性回転時よ
りも低下し、スプールはストロークエンドから初期閉弁
位置に向けてばねにより付勢され、スプールの絞り通路
を介して各ポート間を連通させる開弁状態となり、この
ときに油室内から主管路側に向けて流出する圧油は他の
絞り通路で絞られるので、前記スプールは比較的長い時
間に亘って開弁状態を保ち、前記各ポートを介して各主
管路間を連通させる。また、スプールを用いることによ
り、閉弁位置と開弁位置との間に不感帯を設けることが
でき、僅かな圧力変動で不用意に開弁してしまうのを防
止できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図４に基
づき説明する。なお、実施例では前述した図５に示す従
来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明
を省略するものとする。

【００２１】図中、２１は油圧モータ１の主管路４Ａ，
４Ｂ間に配設される２ポート３位置の慣性体反転防止弁
を示し、該反転防止弁２１の弁ケーシング２２は図２等
に示す如く軸方向に伸びるスプール摺動穴２２Ａが形成
され、該スプール摺動穴２２Ａの外周側には軸方向に所
定寸法離間してポート２３Ａ，２３Ｂの一部をなす環状
の油溝２２Ｂ，２２Ｃが形成されている。そして、該弁
ケーシング２２は油圧モータ１のケーシング（図示せ
ず）にチャージ用チェック弁６Ａ，６Ｂおよびオーバロ
ードリリーフ弁９Ａ，９Ｂ等と共に一体に形成されてい
る。また、該弁ケーシング２２のポート２３Ａ，２３Ｂ
は管路２４Ａ，２４Ｂを介して主管路４Ａ，４Ｂに油圧
モータ１と方向切換弁５との間で接続されている。

【００２２】２５はスプール摺動穴２２Ａ内に挿嵌され
たスプールを示し、該スプール２５はスプール摺動穴２
２Ａの穴径に対応する外形寸法を有した左，右のランド
２５Ａ，２５Ｂと、該ランド２５Ａ，２５Ｂ間に位置
し、スプール２５の外周側に形成された環状溝２５Ｃと
を備え、該環状溝２５Ｃは図４に示す如くポート２３
Ａ，２３Ｂ間を油溝２２Ｂ，２２Ｃを介して連通させる
絞り通路を構成している。また、該スプール２５にはラ
ンド２５Ｂ側の端面から後述のばね室２７内に向けて小
径のストッパ部２５Ｄが軸方向に延設され、該ストッパ
部２５Ｄは図３に示す如くばね室２７の端面に当接する
ことにより、スプール２５のストロークエンドを規制し
ている。

【００２３】２６はスプール２５のランド２５Ａ側端面
と弁ケーシング２２との間に形成された油室、２７はス
プール２５のランド２５Ｂ側端面と弁ケーシング２２と
の間に形成されたばね室を示し、該ばね室２７は管路２
８を介してタンク３と接続され、作動油によって満され
ている。

【００２４】２９はストッパ部２５Ｄの周囲に位置して
ばね室２７内に配設されたばねを示し、該ばね２９はス
プール２５を油室２６側に向けて常時付勢し、スプール
２５を図２に示す初期閉弁位置に復帰させる。そして、
該ばね２９はオーバロードリリーフ弁９Ａ，９Ｂの開弁
圧ＰC に対して７５〜８５％程度のばね荷重に設定さ
れ、油室２６内の圧力が、例えば０．８５×ＰC 以上と
なったときに、スプール２５が図３に示す他の閉弁位置
となるストロークエンドまで摺動変位するのを許すよう
になっている。

【００２５】ここで、スプール２５の初期閉弁位置、他
の閉弁位置は図１に示す反転防止弁２１の初期閉弁位置
（ａ）、他の閉弁位置（ｃ）に該当している。そして、
該反転防止弁２１は閉弁位置（ａ），（ｃ）間が開弁位
置（ｂ）となり、このときスプール２５は図４に示す如
くポート２３Ａ，２３Ｂ間を環状溝２５Ｃを介して連通
させる。

【００２６】３０は一対の分岐管路３０Ａ，３０Ｂを介
して油室２６に連通したパイロット管路を示し、該パイ
ロット管路３０は後述のシャトル弁３３と共に弁ケーシ
ング２２内に形成され、このシャトル弁３３を介して主
管路４Ａ，４Ｂのうち、高圧側の主管路４Ａまたは４Ｂ
と連通している。また、分岐管路３０Ａ，３０Ｂはパイ
ロット管路３０と油室２６との間を並列接続し、分岐管
路３０Ａ，３０Ｂの途中にはチェック弁３１と絞り３２
とが設けられている。そして、チェック弁３１は主管路
４Ａ，４Ｂのうち、高圧側の圧油が油室２６内に向けて
流入するのを許し、逆向きの流れを阻止するようになっ
ている。

【００２７】また、絞り３２は分岐管路３０Ｂと共に他
の絞り通路を構成し、油室２６内の圧油がパイロット管
路３０側に向けて流出するときに、この圧油に絞り作用
を与え、スプール２５がストロークエンドから初期閉弁
位置に復帰するまでの時間を延ばすようになっている。
これにより、スプール２５は図４に示す開弁位置から図
２に示す初期閉弁位置に切換わるまでに時間遅れが生
じ、主管路４Ａ，４Ｂ間を管路２４Ａ，２４Ｂおよびポ
ート２３Ａ，２３Ｂ等を介して比較的長い時間に亘り連
通させる。

【００２８】さらに、３３は油圧モータ１と方向切換弁
５との間で主管路４Ａ，４Ｂ間に配設された高圧選択弁
としてのシャトル弁を示し、該シャトル弁３３は主管路
４Ａ，４Ｂのうち、高圧側の主管路４Ａまたは４Ｂをパ
イロット管路３０に接続させる。

【００２９】本実施例による慣性体反転防止弁２１は上
述の如き構成を有するもので、次にその反転防止動作に
ついて説明する。

【００３０】まず、油圧モータ１が慣性体となる上部旋
回体により慣性回転され、例えば主管路４Ｂ内にブレー
キ圧が発生し、オーバロードリリーフ弁９Ｂがこのとき
のブレーキ圧により開弁されているときには、主管路４
Ｂ内の圧力がオーバロードリリーフ弁９Ｂの開弁圧ＰC
まで上昇しているので、反転防止弁２１はばね２９に抗
して初期閉弁位置（ａ）から他の閉弁位置（ｃ）に切換
えられ、スプール２５は図３に示す如くストロークエン
ドまで摺動変位している。なお、反転防止弁２１は油圧
モータ１の通常の作動時に、例えば主管路４Ａ内の駆動
圧がシャトル弁３３、チェック弁３１等を介して油室２
６内に流入することにより、図１に示す初期閉弁位置
（ａ）から開弁位置（ｂ）を介して他の閉弁位置（ｃ）
に瞬間的に切換えられている。

【００３１】そして、油圧モータ１の慣性回転がオーバ
ロードリリーフ弁９Ｂの開弁により制動された後、該リ
リーフ弁９Ｂが閉弁されると、油圧モータ１の慣性回転
は停止されるが、このときには主管路４Ｂ内の圧力が油
圧モータ１からリークし、ドレン管路１１を介してタン
ク３側に排出されるので、主管路４Ｂ内の圧力はオーバ
ロードリリーフ弁９Ｂの開弁圧ＰC よりも、例えば７５
〜８５％程度低い圧力状態となる。

【００３２】この結果、油室２６内の圧力も同様に低下
するので、反転防止弁２１のスプール２５はばね２９に
より図３に示すストロークエンドから油室２６側に向け
て押動される。しかし、油室２６内の圧油はパイロット
管路３０、シャトル弁３３等を介して主管路４Ｂ側に流
出するときに、絞り３２によって絞り作用が与えられる
ので、油室２６から流出する圧油の流量は制限され、ス
プール２５がストロークエンドから油室２６側に向けて
摺動変位するときの速度が遅くなり、該スプール２５は
図４に示す如くポート２３Ａ，２３Ｂ間を流路面積の小
さい環状溝２５Ｃを介して連通させる開弁時間が長くな
る。

【００３３】かくして、本実施例によれば、油圧モータ
１の慣性回転が停止したときに、反転防止弁２１のスプ
ール２５が他の閉弁位置（ｃ）から初期閉弁位置（ａ）
に切換わるまでに、比較的長い時間に亘ってスプール２
５を開弁位置（ｂ）に保持することができるので、例え
ば主管路４Ｂ内の高圧を反転防止弁２１によりスプール
２５の環状溝２５Ｃ等を介して絞り作用を与えつつ、主
管路４Ａ側に逃がすことができ、従来技術で述べた如く
主管路４Ａ，４Ｂ間に発生する差圧ΔＰ（図６参照）を
確実に低減させ、油圧モータ１が反転動作を繰返すのを
効果的に防止できる。

【００３４】そして、スプール２５がばね２９により油
室２６側に徐々に押動され、図２に示す初期閉弁位置に
達したときには、ポート２３Ａ，２３Ｂ間がスプール２
５のランド２５Ｂにより閉塞されるので、反転防止弁２
１による主管路４Ａ，４Ｂ間の連通は断たれ、油圧モー
タ１を停止状態に保持できる。

【００３５】また、油圧モータ１の慣性回転が停止した
ときに、油圧モータ１からの圧油のリーク量が少ない場
合には、油圧モータ１が主管路４Ａ，４Ｂ間の差圧ΔＰ
により反転することがある。しかし、この場合には油圧
モータ１が僅かに反転するだけで、例えば主管路４Ｂ内
の圧力がばね２９の設定圧まで低下し、スプール２５に
より主管路４Ａ，４Ｂ間を連通させるようになるので、
油圧モータ１がこれ以上反転するのを即座に防止でき
る。

【００３６】従って、本実施例によれば、油圧モータ１
の慣性回転が停止した後に、油圧モータ１が反転動作す
るのを効果的に防止でき、油圧モータ１を上部旋回体等
の慣性体と共に速やかに停止させることができる。

【００３７】また、反転防止弁２１は２ポート３位置の
スプール弁によって構成され、主管路４Ａ，４Ｂ間にシ
ャトル弁３３等を介して１個のみ設ければよいので、例
えば油圧モータ１のケーシング等に反転防止弁２１を簡
単に組込むことができ、油圧回路全体を簡略化できる上
に、弁ケーシング２２内に単一のスプール２５を配設す
るだけで、反転防止弁２１をコンパクトに形成でき、小
型化を図ることができる等、種々の効果を奏する。

【００３８】そして、スプール２５は図３に示す他の閉
弁位置から図４に示す開弁位置に摺動変位するまでが一
定のストローク量をもった不感帯として設定されるの
で、油圧モータ１の駆動圧やブレーキ圧が変動した場合
でも、当該反転防止弁２１が不用意に開弁したりするの
を防止できる。

【００３９】なお、前記実施例では、スプール２５の外
周側に絞り通路としての環状溝２５Ｃを形成するものと
して述べたが、これに替えて、スプール２５に図４に例
示した開弁位置で油溝２２Ｂ，２２Ｃ間を連通させる絞
り通路としての油穴等をコ字形状の通路として設けるよ
うにしてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述した通り本発明によれば、弁ケ
ーシング内に設けたスプールが初期閉弁位置と他の閉弁
位置となるストロークエンドとの間を摺動変位するとき
に、各主管路間をスプールの絞り通路を介して連通させ
ると共に、スプールの一端側に形成した油室から圧油が
タンクに流出するときに、この圧油に絞り作用を与えて
スプールの開弁時間を延ばすようにしたから、油圧モー
タの慣性回転が停止したときに、スプールを比較的長い
時間に亘って開弁状態に保持でき、油圧モータが反転動
作を繰返すのを効果的に防止できる上に、全体をコンパ
クトに形成でき、油圧回路を簡略化することができる。
また、スプールを用いることにより、当該反転防止弁が
僅かな圧力変動で不用意に開弁するのを防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による慣性体反転防止弁を設け
た旋回用油圧回路図である。

【図２】スプールが初期閉弁位置に復帰した状態を示す
慣性体反転防止弁の縦断面図である。

【図３】スプールがストロークエンドに達した状態を示
す図２とほぼ同様の縦断面図である。

【図４】スプールの開弁状態を示す図２と同様の縦断面
図である。

【図５】従来技術による旋回用油圧回路図である。

【図６】油圧モータが反転動作を繰返す状態を示す各主
管路の圧力特性線図である。

【符号の説明】

１ 油圧モータ ２ 油圧ポンプ ３ タンク ４Ａ，４Ｂ 主管路 ５ 方向切換弁 ９Ａ，９Ｂ オーバロードリリーフ弁 ２１ 慣性体反転防止弁 ２２ 弁ケーシング ２２Ａ スプール摺動穴 ２３Ａ，２３Ｂ ポート ２５ スプール ２５Ｃ 環状溝（絞り通路） ２６ 油室 ２７ ばね室 ２９ ばね ３０ パイロット管路 ３１ チェック弁 ３２ 絞り（他の絞り通路） ３３ シャトル弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 慣性体駆動用の油圧モータに接続される
   一対の主管路間に配設され、スプール摺動穴の軸方向に
   離間して前記各主管路に連通する一対のポートが形成さ
   れた弁ケーシングと、該弁ケーシングのスプール摺動穴
   に挿嵌され、前記各ポート間を絞り通路を介して連通、
   遮断するスプールと、該スプールの一端側と前記弁ケー
   シングとの間に形成される油室と、前記スプールの他端
   側と弁ケーシングとの間に形成されたばね室と、該ばね
   室内に設けられ、前記スプールを初期閉弁位置に復帰さ
   せるべく、前記油室側に向けてスプールを常時付勢した
   ばねと、該ばねに抗して前記スプールを他の閉弁位置と
   なるストロークエンドまで摺動変位させるべく、前記各
   主管路のうち、高圧側の圧油が前記油室内に向けて流入
   するのを許し、逆向きの流れを阻止するチェック弁と、
   該チェック弁と並列に設けられ、前記油室から主管路側
   に流出する圧油を絞ることにより、前記ストロークエン
   ドと初期閉弁位置との間で前記スプールの開弁時間を延
   ばす他の絞り通路とから構成してなる慣性体反転防止
   弁。