カウンタバランス弁
【課題】作動流体の流れを遮断する密封性が高いカウンタバランス弁を提供する。
【解決手段】アクチュエータ（モータ５）の負荷圧力に応じてアクチュエータ（モータ５）から流出する作動流体の流れを絞るカウンタバランス弁２０であって、環状のシート２８と、このシート２８に着座するポペット弁部３４を有するポペット３１とを備え、このポペット３１がアクチュエータ（モータ５）の負荷圧力が高まるのに伴って軸方向に変位することによってシート２８とポペット弁部３４との間に画成される可変絞り部の流路断面積が増大する構成とした。
【解決手段】アクチュエータ（モータ５）の負荷圧力に応じてアクチュエータ（モータ５）から流出する作動流体の流れを絞るカウンタバランス弁２０であって、環状のシート２８と、このシート２８に着座するポペット弁部３４を有するポペット３１とを備え、このポペット３１がアクチュエータ（モータ５）の負荷圧力が高まるのに伴って軸方向に変位することによってシート２８とポペット弁部３４との間に画成される可変絞り部の流路断面積が増大する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータの負荷圧力に応じてアクチュエータから流出する作動流体の流れを絞るカウンタバランス弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カウンタバランス弁は、例えばウィンチの吊荷荷重によって生ずるアクチュエータの負荷圧をパイロット圧力として用い、制御速度以上にアクチュエータが作動することを防止する（特許文献１参照）。
【０００３】
従来、この種の流体圧回路として、例えば図６に示すものがある。これについて説明すると、ウィンチ１を駆動するモータ５は、作動油が給排される二つのポート（出入口）を備え、この各ポートに第一給排通路１１と第二給排通路１２とがそれぞれ接続される。この第一給排通路１１と第二給排通路１２とは、方向切換弁１４を介してポンプ１５とタンク１６に選択的に連通される。
【０００４】
第一給排通路１１にカウンタバランス弁５０が介装される。このカウンタバランス弁５０は、第二給排通路１２に生じるモータ５の負荷圧力をパイロット圧力としてモータ５から第一給排通路１１に流出する作動油の流れを絞るものである。
【０００５】
カウンタバランス弁５０は、バルブボディ５１に形成される環状のシート５８と、このシート５８に嵌合するランド部６２を有するスプール６１と、ランド部６２をシート５８に嵌合させるようにスプール６１を付勢するリターンスプリング５７とを備える。
【０００６】
カウンタバランス弁５０のユニットには、シート５８と並列にチェック弁５５が介装される。
【０００７】
ウィンチ１がワーク４を上昇させる作動時、方向切換弁１４が巻き取りポジションａに切換えられる。これによって、ポンプ１５から吐出される作動油は、第一給排通路１１のチェック弁５５を通ってモータ５に供給され、モータ５が正方向に回転作動し、モータ５から流出する作動油が第二給排通路１２を通ってタンク１６に戻される。これにより、ウィンチ１が作動し、ワーク４が上昇する。
【０００８】
ウィンチ１がワーク４を下降させる作動時、方向切換弁１４が繰り出しポジションｂに切換えられる。これによって、ポンプ１５から吐出される作動油は、第二給排通路１２を通ってモータ５に供給され、モータ５が逆方向に回転作動し、モータ５から流出する作動油が第一給排通路１１のカウンタバランス弁５０を通ってタンク１６に戻される。これにより、ウィンチ１が作動し、ワーク４が下降する。
【０００９】
上記のウィンチ１がワーク４を下降させる作動時、カウンタバランス弁５０は、第二給排通路１２からオリフィス６３を介してパイロット圧力室５６に導かれるパイロット圧力が所定値より高くなるとスプール６１が変位し、シート５８とランド部６２から構成される開口部によりモータ５から流出する作動油の流れを絞り、モータ５の作動速度を調節する。
【００１０】
パイロット圧力が所定値より低い状態では、スプール６１はランド部６２をシート５８に嵌合させ、第一給排通路１１を遮断する。これにより、モータ５が停止位置に保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−８９０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、このような従来のカウンタバランス弁５０にあっては、円柱状のランド部６２がシート５８に隙間を持って嵌合する構成のため、作動油の流れを遮断する密封性が十分に得られない可能性がある。例えば、作動油の代わりに、粘性の低い水等の作動流体が用いられた場合に、ランド部６２とシート５８の隙間から作動流体が洩れるため、長時間に渡ってモータ５を停止位置に保持することができない。
【００１３】
また、カウンタバランス弁５０のユニットには、シート５８と並列にチェック弁５５が介装されているため、チェック弁５５の介装スペースが必要となり、カウンタバランス弁５０のユニットの大型化を招くという問題点があった。
【００１４】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、作動流体の流れを遮断する密封性が高いカウンタバランス弁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】
【００１５】
本発明は、アクチュエータの負荷圧力に応じてアクチュエータから流出する作動流体の流れを絞るカウンタバランス弁であって、環状のシートと、このシートに着座するポペット弁部を有するポペットとを備え、このポペットがアクチュエータの負荷圧力が高まるのに伴って軸方向に変位することによってシートとポペット弁部との間に画成される可変絞り部の流路断面積が増大することを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、アクチュエータの負荷圧力が所定値より低い状態では、ポペットはポペット弁部をシートに着座させ、アクチュエータから流出する作動流体が通る通路を遮断する。このとき、ポペット弁部がシートに隙間無く当接するため、作動流体の流れを遮断する密封性を高められる。これにより、作動流体として、例えば水等の粘性の低い液体が用いられた場合にも、ポペット弁部とシートの当接部から作動流体が洩れることを抑えられ、長時間に渡ってアクチュエータを停止位置に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態を示す流体圧回路図。
【図２】本発明の他の実施の形態を示すカウンタバランス弁の一部断面図。
【図３】本発明のさらに他の実施の形態を示すカウンタバランス弁の一部断面図。
【図４】同じくカウンタバランス弁の開弁特性を示す線図。
【図５】本発明の他の実施の形態を示すカウンタバランス弁の一部断面図。
【図６】従来例を示す油圧回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、ウィンチ１に設けられる流体圧回路を示している。このウィンチ１は、モータ５によって回転駆動されるドラム２を備え、このドラム２に巻き取られるロープ３を介してワーク（吊り荷）４を吊り下げる。ドラム２はモータ５によって正逆両方向に回転駆動され、ワーク４を昇降させる。
【００２０】
作動流体としては、例えばオイル（作動油）または水等の液体が用いられる。
【００２１】
モータ５は、作動流体が給排される二つのポート（出入口）を備え、この各ポートに第一給排通路１１と第二給排通路１２とがそれぞれ接続される。この第一給排通路１１と第二給排通路１２とは、方向切換弁１４を介してポンプ１５とタンク１６に選択的に連通される。
【００２２】
第一給排通路１１にはカウンタバランス弁２０が介装される。このカウンタバランス弁２０は、ウィンチ１の繰り出し作動時に、第二給排通路１２から導かれる負荷圧力に応じてモータ５（アクチュエータ）から流出する作動流体の流れを絞ってワーク４の下降速度を調節する。
【００２３】
カウンタバランス弁２０は、バルブボディ２１に形成される環状のシート２８と、このシート２８に対してその軸方向に変位可能に介装されるポペット３１と、このポペット３１をシート２８に押し付けるリターンスプリング４１と、後述するパイロット圧力（モータ５の負荷圧力）によってリターンスプリング４１に抗してポペット３１を開弁方向に駆動するピストン３０とを備える。
【００２４】
ポペット３１は、外径Ｄの円柱状をした大ランド部３２と、この外径Ｄより小さい外径ｄの円柱状をした小ランド部３３とが同軸上に形成され、大ランド部３２と小ランド部３３との間に円錐状のポペット弁部３４が同軸上に形成される。
【００２５】
バルブボディ２１には、大ランド部３２を摺動可能に嵌合させる大シリンダ２２と、小ランド部３３を摺動可能に嵌合させる小シリンダ２３とが形成される。大シリンダ２２の開口径は、大ランド部３２の外径Ｄに対して所定のハメアイ隙間を持つように設定される。小シリンダ２３の開口径は、小ランド部３３の外径ｄに対して所定のハメアイ隙間を持つように設定される。大シリンダ２２と小シリンダ２３は同軸上に形成され、ポペット３１はその軸方向に摺動可能に支持される。
【００２６】
バルブボディ２１には、大シリンダ２２と小シリンダ２３の間にバルブ穴２４が形成され、このバルブ穴２４を挟むようにして環状溝２５、２６が形成される。環状溝２５はモータ５のポート（出入口）に連通し、環状溝２６は方向切換弁１４のポート（出入口）に連通する。これによって、環状溝２５、バルブ穴２４、環状溝２６は、第一給排通路１１を構成する。
【００２７】
バルブボディ２１には、バルブ穴２４の開口縁部に環状のシート２８が形成され、このシート２８とポペット３１のポペット弁部３４が着座する。
【００２８】
バルブ穴２４とシート２８の開口径は、小シリンダ２３の開口径と等しく形成される。ポペット弁部３４の最大外径は、シート２８の開口径より大きく形成される。カウンタバランス弁２０は、ポペット弁部３４がシート２８に着座することにより閉弁し、第一給排通路１１を遮断する。
【００２９】
カウンタバランス弁２０は、ポペット３１がその軸方向に移動して、シート２８からポペット３１のポペット弁部３４が離れると、両者の間に可変絞り部が断面環状の流路として画成される。カウンタバランス弁２０は、ポペット弁部３４がシート２８に対して軸方向に変位することにより、可変絞り部の流路断面積が増減し、第一給排通路１１を通る作動流体の流量を調節する。
【００３０】
ピストン３０は小ランド部３３より小さい外径を有する。ピストン３０は、ポペット３１と別体で形成され、バルブボディ２１にポペット３１と並んで摺動可能に嵌合するように設けられる。
【００３１】
バルブボディ２１には、ピストン３０を摺動可能に嵌合させるシリンダ２７が形成され、る。これにより、ピストン３０はその軸方向に変位可能に支持される。
【００３２】
バルブボディ２１には、ポペット３１を図にて左方向に付勢するコイル状のリターンスプリング４１が圧縮して介装されるとともに、ピストン３０を介してポペット３１を図にて右方向に付勢するコイル状のスプリング４２が圧縮して介装される。リターンスプリング４１のバネ力がスプリング４２のバネ力より大きくなるように設定される。これにより、リターンスプリング４１とスプリング４２のバネ力によってポペット弁部３４がシート２８に着座するように付勢される。
【００３３】
バルブボディ２１には、第二パイロット圧力室３６、第一パイロット圧力室３７、圧力室３８、背圧室３９が、それぞれポペット３１と同軸上に形成される。
【００３４】
背圧室３９は、大ランド部３２の背後に画成され、リターンスプリング４１が介装される。背圧室３９には大ランド部３２に作用する背圧として大気圧が導かれる。また、背圧室３９をタンク１６に連通させてもよい。
【００３５】
圧力室３８は、大ランド部３２と小ランド部３３との間に画成される。圧力室３８は、シート２８より方向切換弁１４側の第一給排通路１１を画成し、モータ５に給排される作動流体が流れる。
【００３６】
大ランド部３２の外周には環状のシール２９が設けられる。このシール２９は、Ｏリングが用いられる。シール２９は、大ランド部３２の外周に形成された環状溝４４に介装され、大シリンダ２２に摺接する。シール２９によって圧力室３８と背圧室３９との間が密封される。
【００３７】
第二パイロット圧力室３６と第一パイロット圧力室３７とは、ピストン３０によって仕切られる。
【００３８】
第二パイロット圧力室３６は、シリンダ２７とピストン３０の基端部（端面）とによって画成される。パイロット圧力として第二給排通路１２の負荷圧力がオリフィス３５を介して第二パイロット圧力室３６に導かれる。第二給排通路１２から第二パイロット圧力室３６に導かれる負荷圧力が所定値以上に上昇すると、リターンスプリング４１とスプリング４２のバネ力に抗してポペット３１が図にて右方向に移動し、第一給排通路１１が開通する。
【００３９】
オリフィス３５は、これを通過する作動流体に粘性減衰力を付与し、圧力変動や外乱により発生するポペット３１の振動を抑制し、カウンタバランス弁２０の作動を安定化させる機能を果たす。
【００４０】
第一パイロット圧力室３７は、小シリンダ２３と小ランド部３３の端面とピストン３０の先端部とによって画成される。第一パイロット圧力室３７は、連通路１３を介して圧力室３８と連通し、第一給排通路１１のシート２８より方向切換弁１４側の圧力が導かれる。
【００４１】
次に作用を説明する。
【００４２】
ウィンチ１の巻き取り作動時（アクチュエータの正作動時）に、方向切換弁１４が巻き取りポジションａに切換えられる。これによって、ポンプ１５の吐出圧力が第一パイロット圧力室３７と圧力室３８に導かれ、第一パイロット圧力室３７に面するポペット３１の受圧部に作用する流体圧力とスプリング４２の付勢力とによってリターンスプリング４１に抗してポペット３１が図にて右方向に移動し、ポペット弁部３４がシート２８から離れて第一給排通路１１を開通させる。このとき、第二パイロット圧力室３６には第二給排通路１２を介してタンク１６の圧力が導かれているため、ポペット３１はもっぱら第一パイロット圧力室３７の圧力のみに依存して開弁方向に移動する。これに伴って、ポンプ１５から吐出される加圧作動流体が第一給排通路１１を通ってモータ５に供給され、モータ５が正方向に回転作動し、モータ５から流出する作動流体が第二給排通路１２を通ってタンク１６に戻される。これによって、ウィンチ１は、このモータ５の作動によってドラム２を巻き取り方向に回転駆動し、ドラム２にロープ３を巻き取り、ワーク４を上昇する。
【００４３】
こうしてカウンタバランス弁２０が第一給排通路１１をその圧力上昇に伴って開くチェック弁の機能を果たす。
【００４４】
ウィンチ１の繰り出し作動時（アクチュエータの逆作動時）に、方向切換弁１４が繰り出しポジションｂに切換えられる。これによって、ポンプ１５の吐出圧力（モータ５の負荷圧力）がオリフィス３５を介して第二パイロット圧力室３６に導かれ、第二パイロット圧力室３６に面するピストン３０の受圧部に作用する流体圧力とスプリング４２の付勢力とによってリターンスプリング４１に抗してポペット３１が図にて右方向に移動し、ポペット弁部３４がシート２８から離れて第一給排通路１１を開通させる。これに伴って、ポンプ１５から吐出される加圧作動流体が第二給排通路１２を通ってモータ５に供給され、モータ５が逆方向に回転作動し、モータ５から流出する作動流体が第一給排通路１１を通ってタンク１６に戻される。これによって、ウィンチ１は、このモータ５の作動によって、ドラム２を繰り出し方向に回転駆動し、ドラム２からロープ３を繰り出され、ワーク４を下降させる。
【００４５】
上記したウィンチ１の繰り出し作動時にて、第二給排通路１２からオリフィス３５を介して第二パイロット圧力室３６に導かれるパイロット圧力が所定値より低下すると、リターンスプリング４１の付勢力によってスプリング４２に抗してポペット３１が図にて左方向に移動し、ポペット弁部３４とシート２８の間に画成される可変絞り部の流路断面積が減少し、第一給排通路１１を通ってタンク１６に戻される作動流体の流量が減少する。こうしてカウンタバランス弁２０が第二給排通路１２から第二パイロット圧力室３６に導かれるパイロット圧力（モータ５の負荷圧力）に応じてモータ５の回転速度を適度に調節する。このとき、第一パイロット圧力室３７には第一給排通路１１を介してタンク１６の圧力が導かれているため、ポペット３１はもっぱら第二パイロット圧力室３６の圧力のみに依存して開弁方向に移動する。なお、ポペット３１の作動位置は、オリフィス３５の開口面積と、リターンスプリング４１、４２の付勢力のバランス調整によって変えられる。これによって、ワーク４の下降速度が適度に調節される。
【００４６】
上記したウィンチ１の繰り出し作動時にて、パイロット圧力（モータ５の負荷圧力）が所定値より低い状態では、リターンスプリング４１の付勢力によってスプリング４２に抗してポペット３１が図にて左方向に移動し、ポペット弁部３４がシート２８に着座し、第一給排通路１１を遮断する。このとき、円錐状のポペット弁部３４がシート２８に隙間無く当接するため、第一給排通路１１を遮断する密封性が確保される。これにより、ポペット弁部３４とシート２８の当接部から作動流体が洩れることを抑えられ、長時間に渡ってモータ５の回転が止められ、ワーク４を停止位置に保持することができる。
【００４７】
こうしてウィンチ１の繰り出し作動時に、カウンタバランス弁２０は、パイロット圧力（モータ５の負荷圧力）に応じてワーク４の下降速度を制限する速度調節機能とワーク４の落下防止機能とを果たす。
【００４８】
ウィンチ１の停止時に、方向切換弁１４が中立ポジションｃに切換えられる。これによって、第一給排通路１１と第二給排通路１２がそれぞれ遮断され、モータ５に対する作動流体の給排が止められる。これにより、ドラム２の回転が停止し、ワーク４が停止位置に保持される。
【００４９】
以上のように本実施の形態では、アクチュエータ（モータ５）の正作動時に圧力源（ポンプ１５）から第一給排通路１１を通ってアクチュエータ（モータ５）に作動流体が供給されるとともに、アクチュエータ（モータ５）から作動流体が第二給排通路１２を通って流出する一方、アクチュエータ（モータ５）の逆作動時に圧力源（ポンプ１５）から第二給排通路１２を通ってアクチュエータ（モータ５）に作動流体が供給されるとともに、アクチュエータ（モータ５）から作動流体が第一給排通路１１を通って流出する作動流体圧回路にあって、第一給排通路１１に介装される環状のシート２８と、このシート２８に着座するとともにシート２８との間で可変絞り部を構成するポペット弁部３４を有するポペット３１と、ポペット３１を閉弁方向に付勢するリターンスプリング４１と、アクチュエータ（モータ５）の正作動時に第一給排通路１１のシート２８より圧力源（ポンプ１５）側に生じる圧力がポペット３１を開弁方向に駆動するパイロット圧力として導かれる第一パイロット圧力室３７と、アクチュエータ（モータ５）の逆作動時に第二給排通路１２からアクチュエータ（モータ５）に供給される負荷圧力がポペット３１を開弁方向に駆動するパイロット圧力として導かれる第二パイロット圧力室３６とを備え、アクチュエータ（モータ５）の正作動時に圧力源（ポンプ１５）から導かれる供給圧力に応じて第一給排通路１１を開通させる一方、アクチュエータ（モータ５）の逆作動時に第二給排通路１２からアクチュエータ（モータ５）に供給される負荷圧力に応じてアクチュエータ（モータ５）から第一給排通路１１を通って流出する作動流体の流れを絞る構成とした。
【００５０】
上記構成に基づき、アクチュエータ（モータ５）の正作動時において、第一給排通路１１のシート２８より上流側から第一パイロット圧力室３７に導かれるパイロット圧力に応じてポペット３１がリターンスプリング４１に抗して開弁方向に移動し、ポペット弁部３４がシート２８から離れ、アクチュエータ（モータ５）に作動流体を供給する。
【００５１】
アクチュエータ（モータ５）の正作動時において、第一給排通路１１のシート２８より圧力源（ポンプ１５）側に生じる圧力がが所定値より低い状態では、ポペット３１はポペット弁部３４をシート２８に着座させ、第一給排通路１１を遮断する。
【００５２】
このとき、ポペット弁部３４がシート２８に隙間無く当接するため、作動流体の流れを遮断する密封性を高められる。これにより、作動流体として、例えば水等の粘性の低い液体が用いられた場合にも、ポペット弁部３４とシート２８の当接部から作動流体が洩れることを抑えられ、長時間に渡ってアクチュエータ（モータ５）を停止位置に保持することができる。
【００５３】
こうしてカウンタバランス弁２０はアクチュエータ（モータ５）に供給される作動流体の圧力に応じて開弁するチェック弁の機能を果たす。これにより、従来のカウンタバランス弁のユニットのようにスプールと並列に介装されるチェック弁を設ける必要がなく、カウンタバランス弁２０のユニットの構造を簡素化し、カウンタバランス弁２０のユニットのコンパクト化がはかれる。
【００５４】
アクチュエータ（モータ５）の逆作動時において、アクチュエータ（モータ５）の負荷圧力が所定値以上に高い状態では、ポペット弁部３４がシート２８から離れ、アクチュエータ（モータ５）の負荷圧力が高まるのに伴ってシート２８とポペット弁部３４との間に画成される可変絞り部の流路断面積を増大する。換言すると、カウンタバランス弁２０は、アクチュエータ（モータ５）の負荷圧力が低下するのに伴ってシート２８にポペット弁部３４が近づいてアクチュエータ（モータ５）から流出する作動流体の流れを絞り、アクチュエータ（モータ５）の作動速度を調節する。
【００５５】
アクチュエータ（モータ５）の逆作動時において、アクチュエータ（モータ５）の負荷圧力が所定値より低い状態では、ポペット３１はポペット弁部３４をシート２８に着座させ、第一給排通路１１を遮断する。
【００５６】
本実施の形態では、ポペット３１と軸方向に並んで設けられるピストン３０を備え、このピストン３０の先端部とポペット３１によって第一パイロット圧力室３７を画成し、ピストン３０の基端部によって第二パイロット圧力室３６を画成する構成とした。
【００５７】
上記構成に基づき、アクチュエータ（モータ５）の正作動時に、第一給排通路１１のシート２８より上流側から第一パイロット圧力室３７に導かれるパイロット圧力がピストン３０の先端部とポペット３１の端面に作用し、ポペット３１がパイロット圧力に応じて開弁方向に移動し、アクチュエータ（モータ５）に作動流体を供給する。こうしてカウンタバランス弁２０はアクチュエータ（モータ５）に供給される作動流体の流れに対して開弁するチェック弁の機能を果たす。
【００５８】
本実施の形態では、シート２８が開口するバルブボディ２１を備え、ポペット３１は、バルブボディ２１に摺動可能に嵌合する円柱状の大ランド部３２と、バルブボディ２１に摺動可能に嵌合し大ランド部３２より外径が小さい円柱状の小ランド部３３とを有し、大ランド部３２と小ランド部３３との間にポペット弁部３４が形成される構成とした。
【００５９】
上記構成に基づき、大ランド部３２と小ランド部３３とがバルブボディ２１に摺動可能に嵌合することによって、ポペット弁部３４がシート２８と同軸上で変位し、ポペット弁部３４をシート２８に隙間無く当接させることができ、作動流体の流れを遮断する密封性を高められる。
【００６０】
本実施の形態では、大ランド部３２と小ランド部３３との間にアクチュエータ（モータ５）から流出する作動流体の流れる圧力室３８が画成され、大ランド部３２の背後に背圧室３９が画成され、大ランド部３２の外周に環状のシール２９を設け、このシール２９がバルブボディ２１に摺接することによって圧力室３８と背圧室３９との間が密封される構成とした。
【００６１】
上記構成に基づき、シール２９によって圧力室３８の密封性を高められる。これにより、作動流体として、例えば水等の粘性の低い液体が用いられた場合にも、作動流体が圧力室３８から背圧室３９へと洩れることが抑えられる。
【００６２】
次に図２に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図１の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を用いる。
【００６３】
バルブボディ２１には、バルブ穴２４の開口縁部に円錐面状のシート２８が形成される。
【００６４】
ポペット３１のポペット弁部３４は、円錐状のポペットテーパ部７１と、この円錐状のポペットテーパ部７１から外径方向に拡がる環状のポペットシート部７２とが同軸上に形成される。
【００６５】
ポペットシート部７２は、ポペット３１の中心線Ｏを含む縦断面が円弧状に湾曲する曲面に形成される。
【００６６】
カウンタバランス弁２０は、ポペットシート部７２がシート２８に着座することにより閉弁し、第一給排通路１１を遮断する。断面円弧状のポペットシート部７２が円錐面状のシート２８に着座することにより、ポペット３１とシート２８の当接部の面圧が低減される。これにより、カウンタバランス弁２０は、繰り返し開閉動作が行われてもポペット３１とシート２８の当接部が磨耗することが抑えられ、耐久性を高められる。
【００６７】
ポペット３１がその軸方向に移動して、シート２８からポペットシート部７２が離れると、シート２８と円錐状のポペットテーパ部７１の間に可変絞り部が断面環状の流路として画成される。
【００６８】
本実施の形態では、ポペット弁部３４は、シート２８との間に可変絞り部を画成するポペットテーパ部７１と、このポペットテーパ部７１から外径方向に拡がりシート２８に着座する環状のポペットシート部７２とが同軸上に形成される構成とした。
【００６９】
上記構成に基づき、ポペットテーパ部７１から外径方向に拡がる環状のポペットシート部７２がシート２８に着座することにより、ポペット３１とシート２８の当接部の面圧が低減される。これにより、カウンタバランス弁２０は、繰り返し開閉動作が行われてもポペット３１とシート２８の当接部が磨耗することが抑えられ、耐久性を高められる。
【００７０】
本実施の形態では、ポペットシート部７２が断面円弧状に湾曲する曲面に形成され、ポペットシート部７２を着座させるシート２８が円錐面状に形成される構成とした。
【００７１】
上記構成に基づき、断面円弧状のポペットシート部７２が円錐面状のシート２８に着座することにより、ポペット３１とシート２８の当接部の面圧が低減される。これにより、カウンタバランス弁２０は、繰り返し開閉動作が行われてもポペット３１とシート２８の当接部が磨耗することが抑えられ、耐久性を高められる。
【００７２】
次に図３に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図１の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を用いる。
【００７３】
ポペット３１のポペット弁部３４は、ポペット３１の中心線Ｏを含む縦断面が放物線状に湾曲するポペットテーパ部７３と、このポペットテーパ部７３から外径方向に平面状に拡がるポペットシート部７４とが同軸上に形成される。
【００７４】
ポペットテーパ部７３は、その外径がポペットシート部７４から離れるのにしたがって次第に小さくなり、その外径の変化率（ポペット３１の軸方向についてポペットテーパ部７３の外径が小さくなる度合い）がポペットシート部７４から離れるのにしたがって次第に大きくなるように形成される。
【００７５】
ポペットシート部７４はポペット３１の中心線Ｏについて直交する平面状に形成される。
【００７６】
バルブボディ２１には、バルブ穴２４の開口縁部に平面状のシート２８が形成される。このシート２８はポペット３１の中心線Ｏについて直交する平面状に形成され、ポペットシート部７４に平行に対峙する。
【００７７】
なお、これに限らず、図２に示すように、ポペットシート部７４がポペット３１の中心線Ｏを含む縦断面が円弧状に湾曲する曲面に形成され、このポペットシート部７４を着座させるシート２８を円錐面状に形成してもよい。
【００７８】
ポペット３１のポペット弁部３４は、円錐状のポペットテーパ部７１と、この円錐状のポペットテーパ部７１から外径方向に拡がる環状のポペットシート部７２とが同軸上に形成される。
【００７９】
ポペットシート部７２は、ポペット３１の中心線Ｏを含む縦断面が円弧状に湾曲する曲面に形成される。
【００８０】
ポペット弁部３４のポペットシート部７４がシート２８に着座することにより閉弁し、第一給排通路１１を遮断する。
【００８１】
ポペット３１がその軸方向に移動して、シート２８からポペット弁部３４のポペットシート部７４が離れると、シート２８とポペットテーパ部７３の間に可変絞り部が断面環状の流路として画成される。
【００８２】
図４は、ポペット３１の変位（ストローク）に対するシート２８とポペットテーパ部７３の間に画成される可変絞り部の開口面積との関係を示す特性図である。ワーク４を低速で降下させる低速巻下時にポペット３１の変位に対する可変絞り部の開口面積の変化が小さくなるため、この開口面積の二乗に比例する圧力の変化を少なくし、低速巻下時におけるカウンタバランス弁２０の制御性を高められる。ワーク４が無い無負荷状態で高速でウィンチ１の繰り出し作動が行われる高速巻下時にポペット３１の変位に対する可変絞り部の開口面積の変化が大きくなるため、カウンタバランス弁２０を大流量の作動流体が流れ、巻下速度を高められる。
【００８３】
本実施の形態では、ポペット弁部３４は、断面が放物線状に湾曲するポペットテーパ部７３を有する構成とした。
【００８４】
上記構成に基づき、アクチュエータ（モータ５）の低速作動時における制御性を高めることと、高速作動性を確保することを両立できる。
【００８５】
次に図５に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図１の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を用いる。
【００８６】
第二給排通路１２の負荷圧力を第二パイロット圧力室３６に導く手段として、第二給排通路１２に連通する上流圧力室８１と、この上流圧力室８１を第二パイロット圧力室３６に連通する中間圧力室８３と、上流圧力室８１と中間圧力室８３との間に介装される上流オリフィス８２と、中間圧力室８３と第二パイロット圧力室３６の間に介装される中間オリフィス８４とを備える。
【００８７】
中間圧力室８３は、上流圧力室８１から上流オリフィス８２を通過したときの動圧が静圧に回復するのに必要な容積を持つ。
【００８８】
この場合、ピストン３０を駆動するパイロット圧力として第二給排通路１２の負荷圧力が上流圧力室８１と上流オリフィス８２と中間圧力室８３と中間オリフィス８４とを介して第二パイロット圧力室３６に導かれる。上流オリフィス８２がこれを通過する作動流体に粘性減衰力を付与し、中間圧力室８３にて上流オリフィス８２を通過したときの動圧が静圧まで回復した後、中間オリフィス８４がこれを通過する作動流体に粘性減衰力を付与する。これにより、例えば水のような低粘性の作動流体が用いられた場合にも、上流オリフィス８２と中間オリフィス８４は、これを通過する作動流体に粘性減衰力を付与し、圧力変動や外乱により発生するポペット３１の振動を抑制し、カウンタバランス弁２０の作動を安定化させる機能を果たす。
【００８９】
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。
【符号の説明】
【００９０】
１ ウィンチ
２ ドラム
３ ロープ
４ ワーク
５ モータ
１１ 第一給排通路
１２ 第二給排通路
１３ 連通路
１４ 方向切換弁
１５ ポンプ
１６ タンク
２０ カウンタバランス弁
２１ バルブボディ
２２ 大シリンダ
２３ 小シリンダ
２４ バルブ穴
２５ 環状溝
２６ 環状溝
２７ シリンダ
２８ シート
２９ シール
３０ ピストン
３１ ポペット
３２ 大ランド部
３３ 小ランド部
３４ ポペット弁部
３５ オリフィス
３６ 第二パイロット圧力室
３７ 第一パイロット圧力室
３８ 圧力室
３９ 背圧室
４１ リターンスプリング
４２ スプリング
７１ ポペットテーパ部
７２ ポペットシート部
７３ ポペットテーパ部
７４ ポペットシート部
８１ 上流圧力室
８２ 上流オリフィス
８３ 中間圧力室
８４ 中間オリフィス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータの負荷圧力に応じてアクチュエータから流出する作動流体の流れを絞るカウンタバランス弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カウンタバランス弁は、例えばウィンチの吊荷荷重によって生ずるアクチュエータの負荷圧をパイロット圧力として用い、制御速度以上にアクチュエータが作動することを防止する（特許文献１参照）。
【０００３】
従来、この種の流体圧回路として、例えば図６に示すものがある。これについて説明すると、ウィンチ１を駆動するモータ５は、作動油が給排される二つのポート（出入口）を備え、この各ポートに第一給排通路１１と第二給排通路１２とがそれぞれ接続される。この第一給排通路１１と第二給排通路１２とは、方向切換弁１４を介してポンプ１５とタンク１６に選択的に連通される。
【０００４】
第一給排通路１１にカウンタバランス弁５０が介装される。このカウンタバランス弁５０は、第二給排通路１２に生じるモータ５の負荷圧力をパイロット圧力としてモータ５から第一給排通路１１に流出する作動油の流れを絞るものである。
【０００５】
カウンタバランス弁５０は、バルブボディ５１に形成される環状のシート５８と、このシート５８に嵌合するランド部６２を有するスプール６１と、ランド部６２をシート５８に嵌合させるようにスプール６１を付勢するリターンスプリング５７とを備える。
【０００６】
カウンタバランス弁５０のユニットには、シート５８と並列にチェック弁５５が介装される。
【０００７】
ウィンチ１がワーク４を上昇させる作動時、方向切換弁１４が巻き取りポジションａに切換えられる。これによって、ポンプ１５から吐出される作動油は、第一給排通路１１のチェック弁５５を通ってモータ５に供給され、モータ５が正方向に回転作動し、モータ５から流出する作動油が第二給排通路１２を通ってタンク１６に戻される。これにより、ウィンチ１が作動し、ワーク４が上昇する。
【０００８】
ウィンチ１がワーク４を下降させる作動時、方向切換弁１４が繰り出しポジションｂに切換えられる。これによって、ポンプ１５から吐出される作動油は、第二給排通路１２を通ってモータ５に供給され、モータ５が逆方向に回転作動し、モータ５から流出する作動油が第一給排通路１１のカウンタバランス弁５０を通ってタンク１６に戻される。これにより、ウィンチ１が作動し、ワーク４が下降する。
【０００９】
上記のウィンチ１がワーク４を下降させる作動時、カウンタバランス弁５０は、第二給排通路１２からオリフィス６３を介してパイロット圧力室５６に導かれるパイロット圧力が所定値より高くなるとスプール６１が変位し、シート５８とランド部６２から構成される開口部によりモータ５から流出する作動油の流れを絞り、モータ５の作動速度を調節する。
【００１０】
パイロット圧力が所定値より低い状態では、スプール６１はランド部６２をシート５８に嵌合させ、第一給排通路１１を遮断する。これにより、モータ５が停止位置に保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−８９０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、このような従来のカウンタバランス弁５０にあっては、円柱状のランド部６２がシート５８に隙間を持って嵌合する構成のため、作動油の流れを遮断する密封性が十分に得られない可能性がある。例えば、作動油の代わりに、粘性の低い水等の作動流体が用いられた場合に、ランド部６２とシート５８の隙間から作動流体が洩れるため、長時間に渡ってモータ５を停止位置に保持することができない。
【００１３】
また、カウンタバランス弁５０のユニットには、シート５８と並列にチェック弁５５が介装されているため、チェック弁５５の介装スペースが必要となり、カウンタバランス弁５０のユニットの大型化を招くという問題点があった。
【００１４】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、作動流体の流れを遮断する密封性が高いカウンタバランス弁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】
【００１５】
本発明は、アクチュエータの負荷圧力に応じてアクチュエータから流出する作動流体の流れを絞るカウンタバランス弁であって、環状のシートと、このシートに着座するポペット弁部を有するポペットとを備え、このポペットがアクチュエータの負荷圧力が高まるのに伴って軸方向に変位することによってシートとポペット弁部との間に画成される可変絞り部の流路断面積が増大することを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、アクチュエータの負荷圧力が所定値より低い状態では、ポペットはポペット弁部をシートに着座させ、アクチュエータから流出する作動流体が通る通路を遮断する。このとき、ポペット弁部がシートに隙間無く当接するため、作動流体の流れを遮断する密封性を高められる。これにより、作動流体として、例えば水等の粘性の低い液体が用いられた場合にも、ポペット弁部とシートの当接部から作動流体が洩れることを抑えられ、長時間に渡ってアクチュエータを停止位置に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態を示す流体圧回路図。
【図２】本発明の他の実施の形態を示すカウンタバランス弁の一部断面図。
【図３】本発明のさらに他の実施の形態を示すカウンタバランス弁の一部断面図。
【図４】同じくカウンタバランス弁の開弁特性を示す線図。
【図５】本発明の他の実施の形態を示すカウンタバランス弁の一部断面図。
【図６】従来例を示す油圧回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、ウィンチ１に設けられる流体圧回路を示している。このウィンチ１は、モータ５によって回転駆動されるドラム２を備え、このドラム２に巻き取られるロープ３を介してワーク（吊り荷）４を吊り下げる。ドラム２はモータ５によって正逆両方向に回転駆動され、ワーク４を昇降させる。
【００２０】
作動流体としては、例えばオイル（作動油）または水等の液体が用いられる。
【００２１】
モータ５は、作動流体が給排される二つのポート（出入口）を備え、この各ポートに第一給排通路１１と第二給排通路１２とがそれぞれ接続される。この第一給排通路１１と第二給排通路１２とは、方向切換弁１４を介してポンプ１５とタンク１６に選択的に連通される。
【００２２】
第一給排通路１１にはカウンタバランス弁２０が介装される。このカウンタバランス弁２０は、ウィンチ１の繰り出し作動時に、第二給排通路１２から導かれる負荷圧力に応じてモータ５（アクチュエータ）から流出する作動流体の流れを絞ってワーク４の下降速度を調節する。
【００２３】
カウンタバランス弁２０は、バルブボディ２１に形成される環状のシート２８と、このシート２８に対してその軸方向に変位可能に介装されるポペット３１と、このポペット３１をシート２８に押し付けるリターンスプリング４１と、後述するパイロット圧力（モータ５の負荷圧力）によってリターンスプリング４１に抗してポペット３１を開弁方向に駆動するピストン３０とを備える。
【００２４】
ポペット３１は、外径Ｄの円柱状をした大ランド部３２と、この外径Ｄより小さい外径ｄの円柱状をした小ランド部３３とが同軸上に形成され、大ランド部３２と小ランド部３３との間に円錐状のポペット弁部３４が同軸上に形成される。
【００２５】
バルブボディ２１には、大ランド部３２を摺動可能に嵌合させる大シリンダ２２と、小ランド部３３を摺動可能に嵌合させる小シリンダ２３とが形成される。大シリンダ２２の開口径は、大ランド部３２の外径Ｄに対して所定のハメアイ隙間を持つように設定される。小シリンダ２３の開口径は、小ランド部３３の外径ｄに対して所定のハメアイ隙間を持つように設定される。大シリンダ２２と小シリンダ２３は同軸上に形成され、ポペット３１はその軸方向に摺動可能に支持される。
【００２６】
バルブボディ２１には、大シリンダ２２と小シリンダ２３の間にバルブ穴２４が形成され、このバルブ穴２４を挟むようにして環状溝２５、２６が形成される。環状溝２５はモータ５のポート（出入口）に連通し、環状溝２６は方向切換弁１４のポート（出入口）に連通する。これによって、環状溝２５、バルブ穴２４、環状溝２６は、第一給排通路１１を構成する。
【００２７】
バルブボディ２１には、バルブ穴２４の開口縁部に環状のシート２８が形成され、このシート２８とポペット３１のポペット弁部３４が着座する。
【００２８】
バルブ穴２４とシート２８の開口径は、小シリンダ２３の開口径と等しく形成される。ポペット弁部３４の最大外径は、シート２８の開口径より大きく形成される。カウンタバランス弁２０は、ポペット弁部３４がシート２８に着座することにより閉弁し、第一給排通路１１を遮断する。
【００２９】
カウンタバランス弁２０は、ポペット３１がその軸方向に移動して、シート２８からポペット３１のポペット弁部３４が離れると、両者の間に可変絞り部が断面環状の流路として画成される。カウンタバランス弁２０は、ポペット弁部３４がシート２８に対して軸方向に変位することにより、可変絞り部の流路断面積が増減し、第一給排通路１１を通る作動流体の流量を調節する。
【００３０】
ピストン３０は小ランド部３３より小さい外径を有する。ピストン３０は、ポペット３１と別体で形成され、バルブボディ２１にポペット３１と並んで摺動可能に嵌合するように設けられる。
【００３１】
バルブボディ２１には、ピストン３０を摺動可能に嵌合させるシリンダ２７が形成され、る。これにより、ピストン３０はその軸方向に変位可能に支持される。
【００３２】
バルブボディ２１には、ポペット３１を図にて左方向に付勢するコイル状のリターンスプリング４１が圧縮して介装されるとともに、ピストン３０を介してポペット３１を図にて右方向に付勢するコイル状のスプリング４２が圧縮して介装される。リターンスプリング４１のバネ力がスプリング４２のバネ力より大きくなるように設定される。これにより、リターンスプリング４１とスプリング４２のバネ力によってポペット弁部３４がシート２８に着座するように付勢される。
【００３３】
バルブボディ２１には、第二パイロット圧力室３６、第一パイロット圧力室３７、圧力室３８、背圧室３９が、それぞれポペット３１と同軸上に形成される。
【００３４】
背圧室３９は、大ランド部３２の背後に画成され、リターンスプリング４１が介装される。背圧室３９には大ランド部３２に作用する背圧として大気圧が導かれる。また、背圧室３９をタンク１６に連通させてもよい。
【００３５】
圧力室３８は、大ランド部３２と小ランド部３３との間に画成される。圧力室３８は、シート２８より方向切換弁１４側の第一給排通路１１を画成し、モータ５に給排される作動流体が流れる。
【００３６】
大ランド部３２の外周には環状のシール２９が設けられる。このシール２９は、Ｏリングが用いられる。シール２９は、大ランド部３２の外周に形成された環状溝４４に介装され、大シリンダ２２に摺接する。シール２９によって圧力室３８と背圧室３９との間が密封される。
【００３７】
第二パイロット圧力室３６と第一パイロット圧力室３７とは、ピストン３０によって仕切られる。
【００３８】
第二パイロット圧力室３６は、シリンダ２７とピストン３０の基端部（端面）とによって画成される。パイロット圧力として第二給排通路１２の負荷圧力がオリフィス３５を介して第二パイロット圧力室３６に導かれる。第二給排通路１２から第二パイロット圧力室３６に導かれる負荷圧力が所定値以上に上昇すると、リターンスプリング４１とスプリング４２のバネ力に抗してポペット３１が図にて右方向に移動し、第一給排通路１１が開通する。
【００３９】
オリフィス３５は、これを通過する作動流体に粘性減衰力を付与し、圧力変動や外乱により発生するポペット３１の振動を抑制し、カウンタバランス弁２０の作動を安定化させる機能を果たす。
【００４０】
第一パイロット圧力室３７は、小シリンダ２３と小ランド部３３の端面とピストン３０の先端部とによって画成される。第一パイロット圧力室３７は、連通路１３を介して圧力室３８と連通し、第一給排通路１１のシート２８より方向切換弁１４側の圧力が導かれる。
【００４１】
次に作用を説明する。
【００４２】
ウィンチ１の巻き取り作動時（アクチュエータの正作動時）に、方向切換弁１４が巻き取りポジションａに切換えられる。これによって、ポンプ１５の吐出圧力が第一パイロット圧力室３７と圧力室３８に導かれ、第一パイロット圧力室３７に面するポペット３１の受圧部に作用する流体圧力とスプリング４２の付勢力とによってリターンスプリング４１に抗してポペット３１が図にて右方向に移動し、ポペット弁部３４がシート２８から離れて第一給排通路１１を開通させる。このとき、第二パイロット圧力室３６には第二給排通路１２を介してタンク１６の圧力が導かれているため、ポペット３１はもっぱら第一パイロット圧力室３７の圧力のみに依存して開弁方向に移動する。これに伴って、ポンプ１５から吐出される加圧作動流体が第一給排通路１１を通ってモータ５に供給され、モータ５が正方向に回転作動し、モータ５から流出する作動流体が第二給排通路１２を通ってタンク１６に戻される。これによって、ウィンチ１は、このモータ５の作動によってドラム２を巻き取り方向に回転駆動し、ドラム２にロープ３を巻き取り、ワーク４を上昇する。
【００４３】
こうしてカウンタバランス弁２０が第一給排通路１１をその圧力上昇に伴って開くチェック弁の機能を果たす。
【００４４】
ウィンチ１の繰り出し作動時（アクチュエータの逆作動時）に、方向切換弁１４が繰り出しポジションｂに切換えられる。これによって、ポンプ１５の吐出圧力（モータ５の負荷圧力）がオリフィス３５を介して第二パイロット圧力室３６に導かれ、第二パイロット圧力室３６に面するピストン３０の受圧部に作用する流体圧力とスプリング４２の付勢力とによってリターンスプリング４１に抗してポペット３１が図にて右方向に移動し、ポペット弁部３４がシート２８から離れて第一給排通路１１を開通させる。これに伴って、ポンプ１５から吐出される加圧作動流体が第二給排通路１２を通ってモータ５に供給され、モータ５が逆方向に回転作動し、モータ５から流出する作動流体が第一給排通路１１を通ってタンク１６に戻される。これによって、ウィンチ１は、このモータ５の作動によって、ドラム２を繰り出し方向に回転駆動し、ドラム２からロープ３を繰り出され、ワーク４を下降させる。
【００４５】
上記したウィンチ１の繰り出し作動時にて、第二給排通路１２からオリフィス３５を介して第二パイロット圧力室３６に導かれるパイロット圧力が所定値より低下すると、リターンスプリング４１の付勢力によってスプリング４２に抗してポペット３１が図にて左方向に移動し、ポペット弁部３４とシート２８の間に画成される可変絞り部の流路断面積が減少し、第一給排通路１１を通ってタンク１６に戻される作動流体の流量が減少する。こうしてカウンタバランス弁２０が第二給排通路１２から第二パイロット圧力室３６に導かれるパイロット圧力（モータ５の負荷圧力）に応じてモータ５の回転速度を適度に調節する。このとき、第一パイロット圧力室３７には第一給排通路１１を介してタンク１６の圧力が導かれているため、ポペット３１はもっぱら第二パイロット圧力室３６の圧力のみに依存して開弁方向に移動する。なお、ポペット３１の作動位置は、オリフィス３５の開口面積と、リターンスプリング４１、４２の付勢力のバランス調整によって変えられる。これによって、ワーク４の下降速度が適度に調節される。
【００４６】
上記したウィンチ１の繰り出し作動時にて、パイロット圧力（モータ５の負荷圧力）が所定値より低い状態では、リターンスプリング４１の付勢力によってスプリング４２に抗してポペット３１が図にて左方向に移動し、ポペット弁部３４がシート２８に着座し、第一給排通路１１を遮断する。このとき、円錐状のポペット弁部３４がシート２８に隙間無く当接するため、第一給排通路１１を遮断する密封性が確保される。これにより、ポペット弁部３４とシート２８の当接部から作動流体が洩れることを抑えられ、長時間に渡ってモータ５の回転が止められ、ワーク４を停止位置に保持することができる。
【００４７】
こうしてウィンチ１の繰り出し作動時に、カウンタバランス弁２０は、パイロット圧力（モータ５の負荷圧力）に応じてワーク４の下降速度を制限する速度調節機能とワーク４の落下防止機能とを果たす。
【００４８】
ウィンチ１の停止時に、方向切換弁１４が中立ポジションｃに切換えられる。これによって、第一給排通路１１と第二給排通路１２がそれぞれ遮断され、モータ５に対する作動流体の給排が止められる。これにより、ドラム２の回転が停止し、ワーク４が停止位置に保持される。
【００４９】
以上のように本実施の形態では、アクチュエータ（モータ５）の正作動時に圧力源（ポンプ１５）から第一給排通路１１を通ってアクチュエータ（モータ５）に作動流体が供給されるとともに、アクチュエータ（モータ５）から作動流体が第二給排通路１２を通って流出する一方、アクチュエータ（モータ５）の逆作動時に圧力源（ポンプ１５）から第二給排通路１２を通ってアクチュエータ（モータ５）に作動流体が供給されるとともに、アクチュエータ（モータ５）から作動流体が第一給排通路１１を通って流出する作動流体圧回路にあって、第一給排通路１１に介装される環状のシート２８と、このシート２８に着座するとともにシート２８との間で可変絞り部を構成するポペット弁部３４を有するポペット３１と、ポペット３１を閉弁方向に付勢するリターンスプリング４１と、アクチュエータ（モータ５）の正作動時に第一給排通路１１のシート２８より圧力源（ポンプ１５）側に生じる圧力がポペット３１を開弁方向に駆動するパイロット圧力として導かれる第一パイロット圧力室３７と、アクチュエータ（モータ５）の逆作動時に第二給排通路１２からアクチュエータ（モータ５）に供給される負荷圧力がポペット３１を開弁方向に駆動するパイロット圧力として導かれる第二パイロット圧力室３６とを備え、アクチュエータ（モータ５）の正作動時に圧力源（ポンプ１５）から導かれる供給圧力に応じて第一給排通路１１を開通させる一方、アクチュエータ（モータ５）の逆作動時に第二給排通路１２からアクチュエータ（モータ５）に供給される負荷圧力に応じてアクチュエータ（モータ５）から第一給排通路１１を通って流出する作動流体の流れを絞る構成とした。
【００５０】
上記構成に基づき、アクチュエータ（モータ５）の正作動時において、第一給排通路１１のシート２８より上流側から第一パイロット圧力室３７に導かれるパイロット圧力に応じてポペット３１がリターンスプリング４１に抗して開弁方向に移動し、ポペット弁部３４がシート２８から離れ、アクチュエータ（モータ５）に作動流体を供給する。
【００５１】
アクチュエータ（モータ５）の正作動時において、第一給排通路１１のシート２８より圧力源（ポンプ１５）側に生じる圧力がが所定値より低い状態では、ポペット３１はポペット弁部３４をシート２８に着座させ、第一給排通路１１を遮断する。
【００５２】
このとき、ポペット弁部３４がシート２８に隙間無く当接するため、作動流体の流れを遮断する密封性を高められる。これにより、作動流体として、例えば水等の粘性の低い液体が用いられた場合にも、ポペット弁部３４とシート２８の当接部から作動流体が洩れることを抑えられ、長時間に渡ってアクチュエータ（モータ５）を停止位置に保持することができる。
【００５３】
こうしてカウンタバランス弁２０はアクチュエータ（モータ５）に供給される作動流体の圧力に応じて開弁するチェック弁の機能を果たす。これにより、従来のカウンタバランス弁のユニットのようにスプールと並列に介装されるチェック弁を設ける必要がなく、カウンタバランス弁２０のユニットの構造を簡素化し、カウンタバランス弁２０のユニットのコンパクト化がはかれる。
【００５４】
アクチュエータ（モータ５）の逆作動時において、アクチュエータ（モータ５）の負荷圧力が所定値以上に高い状態では、ポペット弁部３４がシート２８から離れ、アクチュエータ（モータ５）の負荷圧力が高まるのに伴ってシート２８とポペット弁部３４との間に画成される可変絞り部の流路断面積を増大する。換言すると、カウンタバランス弁２０は、アクチュエータ（モータ５）の負荷圧力が低下するのに伴ってシート２８にポペット弁部３４が近づいてアクチュエータ（モータ５）から流出する作動流体の流れを絞り、アクチュエータ（モータ５）の作動速度を調節する。
【００５５】
アクチュエータ（モータ５）の逆作動時において、アクチュエータ（モータ５）の負荷圧力が所定値より低い状態では、ポペット３１はポペット弁部３４をシート２８に着座させ、第一給排通路１１を遮断する。
【００５６】
本実施の形態では、ポペット３１と軸方向に並んで設けられるピストン３０を備え、このピストン３０の先端部とポペット３１によって第一パイロット圧力室３７を画成し、ピストン３０の基端部によって第二パイロット圧力室３６を画成する構成とした。
【００５７】
上記構成に基づき、アクチュエータ（モータ５）の正作動時に、第一給排通路１１のシート２８より上流側から第一パイロット圧力室３７に導かれるパイロット圧力がピストン３０の先端部とポペット３１の端面に作用し、ポペット３１がパイロット圧力に応じて開弁方向に移動し、アクチュエータ（モータ５）に作動流体を供給する。こうしてカウンタバランス弁２０はアクチュエータ（モータ５）に供給される作動流体の流れに対して開弁するチェック弁の機能を果たす。
【００５８】
本実施の形態では、シート２８が開口するバルブボディ２１を備え、ポペット３１は、バルブボディ２１に摺動可能に嵌合する円柱状の大ランド部３２と、バルブボディ２１に摺動可能に嵌合し大ランド部３２より外径が小さい円柱状の小ランド部３３とを有し、大ランド部３２と小ランド部３３との間にポペット弁部３４が形成される構成とした。
【００５９】
上記構成に基づき、大ランド部３２と小ランド部３３とがバルブボディ２１に摺動可能に嵌合することによって、ポペット弁部３４がシート２８と同軸上で変位し、ポペット弁部３４をシート２８に隙間無く当接させることができ、作動流体の流れを遮断する密封性を高められる。
【００６０】
本実施の形態では、大ランド部３２と小ランド部３３との間にアクチュエータ（モータ５）から流出する作動流体の流れる圧力室３８が画成され、大ランド部３２の背後に背圧室３９が画成され、大ランド部３２の外周に環状のシール２９を設け、このシール２９がバルブボディ２１に摺接することによって圧力室３８と背圧室３９との間が密封される構成とした。
【００６１】
上記構成に基づき、シール２９によって圧力室３８の密封性を高められる。これにより、作動流体として、例えば水等の粘性の低い液体が用いられた場合にも、作動流体が圧力室３８から背圧室３９へと洩れることが抑えられる。
【００６２】
次に図２に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図１の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を用いる。
【００６３】
バルブボディ２１には、バルブ穴２４の開口縁部に円錐面状のシート２８が形成される。
【００６４】
ポペット３１のポペット弁部３４は、円錐状のポペットテーパ部７１と、この円錐状のポペットテーパ部７１から外径方向に拡がる環状のポペットシート部７２とが同軸上に形成される。
【００６５】
ポペットシート部７２は、ポペット３１の中心線Ｏを含む縦断面が円弧状に湾曲する曲面に形成される。
【００６６】
カウンタバランス弁２０は、ポペットシート部７２がシート２８に着座することにより閉弁し、第一給排通路１１を遮断する。断面円弧状のポペットシート部７２が円錐面状のシート２８に着座することにより、ポペット３１とシート２８の当接部の面圧が低減される。これにより、カウンタバランス弁２０は、繰り返し開閉動作が行われてもポペット３１とシート２８の当接部が磨耗することが抑えられ、耐久性を高められる。
【００６７】
ポペット３１がその軸方向に移動して、シート２８からポペットシート部７２が離れると、シート２８と円錐状のポペットテーパ部７１の間に可変絞り部が断面環状の流路として画成される。
【００６８】
本実施の形態では、ポペット弁部３４は、シート２８との間に可変絞り部を画成するポペットテーパ部７１と、このポペットテーパ部７１から外径方向に拡がりシート２８に着座する環状のポペットシート部７２とが同軸上に形成される構成とした。
【００６９】
上記構成に基づき、ポペットテーパ部７１から外径方向に拡がる環状のポペットシート部７２がシート２８に着座することにより、ポペット３１とシート２８の当接部の面圧が低減される。これにより、カウンタバランス弁２０は、繰り返し開閉動作が行われてもポペット３１とシート２８の当接部が磨耗することが抑えられ、耐久性を高められる。
【００７０】
本実施の形態では、ポペットシート部７２が断面円弧状に湾曲する曲面に形成され、ポペットシート部７２を着座させるシート２８が円錐面状に形成される構成とした。
【００７１】
上記構成に基づき、断面円弧状のポペットシート部７２が円錐面状のシート２８に着座することにより、ポペット３１とシート２８の当接部の面圧が低減される。これにより、カウンタバランス弁２０は、繰り返し開閉動作が行われてもポペット３１とシート２８の当接部が磨耗することが抑えられ、耐久性を高められる。
【００７２】
次に図３に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図１の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を用いる。
【００７３】
ポペット３１のポペット弁部３４は、ポペット３１の中心線Ｏを含む縦断面が放物線状に湾曲するポペットテーパ部７３と、このポペットテーパ部７３から外径方向に平面状に拡がるポペットシート部７４とが同軸上に形成される。
【００７４】
ポペットテーパ部７３は、その外径がポペットシート部７４から離れるのにしたがって次第に小さくなり、その外径の変化率（ポペット３１の軸方向についてポペットテーパ部７３の外径が小さくなる度合い）がポペットシート部７４から離れるのにしたがって次第に大きくなるように形成される。
【００７５】
ポペットシート部７４はポペット３１の中心線Ｏについて直交する平面状に形成される。
【００７６】
バルブボディ２１には、バルブ穴２４の開口縁部に平面状のシート２８が形成される。このシート２８はポペット３１の中心線Ｏについて直交する平面状に形成され、ポペットシート部７４に平行に対峙する。
【００７７】
なお、これに限らず、図２に示すように、ポペットシート部７４がポペット３１の中心線Ｏを含む縦断面が円弧状に湾曲する曲面に形成され、このポペットシート部７４を着座させるシート２８を円錐面状に形成してもよい。
【００７８】
ポペット３１のポペット弁部３４は、円錐状のポペットテーパ部７１と、この円錐状のポペットテーパ部７１から外径方向に拡がる環状のポペットシート部７２とが同軸上に形成される。
【００７９】
ポペットシート部７２は、ポペット３１の中心線Ｏを含む縦断面が円弧状に湾曲する曲面に形成される。
【００８０】
ポペット弁部３４のポペットシート部７４がシート２８に着座することにより閉弁し、第一給排通路１１を遮断する。
【００８１】
ポペット３１がその軸方向に移動して、シート２８からポペット弁部３４のポペットシート部７４が離れると、シート２８とポペットテーパ部７３の間に可変絞り部が断面環状の流路として画成される。
【００８２】
図４は、ポペット３１の変位（ストローク）に対するシート２８とポペットテーパ部７３の間に画成される可変絞り部の開口面積との関係を示す特性図である。ワーク４を低速で降下させる低速巻下時にポペット３１の変位に対する可変絞り部の開口面積の変化が小さくなるため、この開口面積の二乗に比例する圧力の変化を少なくし、低速巻下時におけるカウンタバランス弁２０の制御性を高められる。ワーク４が無い無負荷状態で高速でウィンチ１の繰り出し作動が行われる高速巻下時にポペット３１の変位に対する可変絞り部の開口面積の変化が大きくなるため、カウンタバランス弁２０を大流量の作動流体が流れ、巻下速度を高められる。
【００８３】
本実施の形態では、ポペット弁部３４は、断面が放物線状に湾曲するポペットテーパ部７３を有する構成とした。
【００８４】
上記構成に基づき、アクチュエータ（モータ５）の低速作動時における制御性を高めることと、高速作動性を確保することを両立できる。
【００８５】
次に図５に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図１の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を用いる。
【００８６】
第二給排通路１２の負荷圧力を第二パイロット圧力室３６に導く手段として、第二給排通路１２に連通する上流圧力室８１と、この上流圧力室８１を第二パイロット圧力室３６に連通する中間圧力室８３と、上流圧力室８１と中間圧力室８３との間に介装される上流オリフィス８２と、中間圧力室８３と第二パイロット圧力室３６の間に介装される中間オリフィス８４とを備える。
【００８７】
中間圧力室８３は、上流圧力室８１から上流オリフィス８２を通過したときの動圧が静圧に回復するのに必要な容積を持つ。
【００８８】
この場合、ピストン３０を駆動するパイロット圧力として第二給排通路１２の負荷圧力が上流圧力室８１と上流オリフィス８２と中間圧力室８３と中間オリフィス８４とを介して第二パイロット圧力室３６に導かれる。上流オリフィス８２がこれを通過する作動流体に粘性減衰力を付与し、中間圧力室８３にて上流オリフィス８２を通過したときの動圧が静圧まで回復した後、中間オリフィス８４がこれを通過する作動流体に粘性減衰力を付与する。これにより、例えば水のような低粘性の作動流体が用いられた場合にも、上流オリフィス８２と中間オリフィス８４は、これを通過する作動流体に粘性減衰力を付与し、圧力変動や外乱により発生するポペット３１の振動を抑制し、カウンタバランス弁２０の作動を安定化させる機能を果たす。
【００８９】
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。
【符号の説明】
【００９０】
１ ウィンチ
２ ドラム
３ ロープ
４ ワーク
５ モータ
１１ 第一給排通路
１２ 第二給排通路
１３ 連通路
１４ 方向切換弁
１５ ポンプ
１６ タンク
２０ カウンタバランス弁
２１ バルブボディ
２２ 大シリンダ
２３ 小シリンダ
２４ バルブ穴
２５ 環状溝
２６ 環状溝
２７ シリンダ
２８ シート
２９ シール
３０ ピストン
３１ ポペット
３２ 大ランド部
３３ 小ランド部
３４ ポペット弁部
３５ オリフィス
３６ 第二パイロット圧力室
３７ 第一パイロット圧力室
３８ 圧力室
３９ 背圧室
４１ リターンスプリング
４２ スプリング
７１ ポペットテーパ部
７２ ポペットシート部
７３ ポペットテーパ部
７４ ポペットシート部
８１ 上流圧力室
８２ 上流オリフィス
８３ 中間圧力室
８４ 中間オリフィス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータの正作動時に圧力源から第一給排通路を通って前記アクチュエータに作動流体が供給されるとともに、
前記アクチュエータから作動流体が第二給排通路を通って流出する一方、
前記アクチュエータの逆作動時に前記圧力源から前記第二給排通路を通って前記アクチュエータに作動流体が供給されるとともに、
前記アクチュエータから作動流体が前記第一給排通路を通って流出する作動流体圧回路にあって、
前記第一給排通路に介装される環状のシートと、
このシートに着座するとともに前記シートとの間で可変絞り部を構成するポペット弁部を有するポペットと、
前記ポペットを閉弁方向に付勢するリターンスプリングと、
前記アクチュエータの正作動時に前記第一給排通路の前記シートより前記圧力源側に生じる圧力が前記ポペットを開弁方向に駆動するパイロット圧力として導かれる第一パイロット圧力室と、
前記アクチュエータの逆作動時に前記第二給排通路から前記アクチュエータに供給される負荷圧力が前記ポペットを開弁方向に駆動するパイロット圧力として導かれる第二パイロット圧力室とを備え、
前記アクチュエータの正作動時に前記圧力源から導かれる供給圧力に応じて前記第一給排通路を開通させる一方、
前記アクチュエータの逆作動時に前記第二給排通路から前記アクチュエータに供給される負荷圧力に応じて前記アクチュエータから前記第一給排通路を通って流出する作動流体の流れを絞る構成としたことを特徴とするカウンタバランス弁。
【請求項２】
前記ポペットと軸方向に並んで設けられるピストンを備え、
このピストンの先端部と前記ポペットによって前記第一パイロット圧力室を画成し、
前記ピストンの基端部によって前記第二パイロット圧力室を画成する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のカウンタバランス弁。
【請求項３】
前記シートが開口するバルブボディを備え、
前記ポペットは、
前記バルブボディに摺動可能に嵌合する円柱状の大ランド部と、
前記バルブボディに摺動可能に嵌合し前記大ランド部より外径が小さい円柱状の小ランド部とを有し、
前記大ランド部と前記小ランド部との間に前記ポペット弁部が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のカウンタバランス弁。
【請求項４】
前記大ランド部と前記小ランド部との間に前記アクチュエータから流出する作動流体の流れる圧力室が画成され、
前記大ランド部の背後に背圧室が画成され、
前記大ランド部の外周に環状のシールを設け、
このシールが前記バルブボディに摺接することによって前記圧力室と前記背圧室との間が密封されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のカウンタバランス弁。
【請求項５】
前記ポペット弁部は、前記シートとの間に前記可変絞り部を画成するポペットテーパ部と、このポペットテーパ部から外径方向に拡がり前記シートに着座する環状のポペットシート部とが同軸上に形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のカウンタバランス弁。
【請求項６】
前記ポペットシート部が断面円弧状に湾曲する曲面に形成され、
前記シートが円錐面状に形成されることを特徴とする請求項５に記載のカウンタバランス弁。
【請求項７】
前記ポペット弁部は、断面が放物線状に湾曲する前記ポペットテーパ部を有することを特徴とする請求項５または６に記載のカウンタバランス弁。
【請求項８】
前記第二給排通路の負荷圧力を前記第二パイロット圧力室に導く手段として、
この上流圧力室を前記第二パイロット圧力室に連通する中間圧力室と、
前記上流圧力室と前記中間圧力室との間に介装される上流オリフィスと、
前記中間圧力室と前記第二パイロット圧力室の間に介装される中間オリフィスとを備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のカウンタバランス弁。
【請求項１】
アクチュエータの正作動時に圧力源から第一給排通路を通って前記アクチュエータに作動流体が供給されるとともに、
前記アクチュエータから作動流体が第二給排通路を通って流出する一方、
前記アクチュエータの逆作動時に前記圧力源から前記第二給排通路を通って前記アクチュエータに作動流体が供給されるとともに、
前記アクチュエータから作動流体が前記第一給排通路を通って流出する作動流体圧回路にあって、
前記第一給排通路に介装される環状のシートと、
このシートに着座するとともに前記シートとの間で可変絞り部を構成するポペット弁部を有するポペットと、
前記ポペットを閉弁方向に付勢するリターンスプリングと、
前記アクチュエータの正作動時に前記第一給排通路の前記シートより前記圧力源側に生じる圧力が前記ポペットを開弁方向に駆動するパイロット圧力として導かれる第一パイロット圧力室と、
前記アクチュエータの逆作動時に前記第二給排通路から前記アクチュエータに供給される負荷圧力が前記ポペットを開弁方向に駆動するパイロット圧力として導かれる第二パイロット圧力室とを備え、
前記アクチュエータの正作動時に前記圧力源から導かれる供給圧力に応じて前記第一給排通路を開通させる一方、
前記アクチュエータの逆作動時に前記第二給排通路から前記アクチュエータに供給される負荷圧力に応じて前記アクチュエータから前記第一給排通路を通って流出する作動流体の流れを絞る構成としたことを特徴とするカウンタバランス弁。
【請求項２】
前記ポペットと軸方向に並んで設けられるピストンを備え、
このピストンの先端部と前記ポペットによって前記第一パイロット圧力室を画成し、
前記ピストンの基端部によって前記第二パイロット圧力室を画成する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のカウンタバランス弁。
【請求項３】
前記シートが開口するバルブボディを備え、
前記ポペットは、
前記バルブボディに摺動可能に嵌合する円柱状の大ランド部と、
前記バルブボディに摺動可能に嵌合し前記大ランド部より外径が小さい円柱状の小ランド部とを有し、
前記大ランド部と前記小ランド部との間に前記ポペット弁部が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のカウンタバランス弁。
【請求項４】
前記大ランド部と前記小ランド部との間に前記アクチュエータから流出する作動流体の流れる圧力室が画成され、
前記大ランド部の背後に背圧室が画成され、
前記大ランド部の外周に環状のシールを設け、
このシールが前記バルブボディに摺接することによって前記圧力室と前記背圧室との間が密封されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のカウンタバランス弁。
【請求項５】
前記ポペット弁部は、前記シートとの間に前記可変絞り部を画成するポペットテーパ部と、このポペットテーパ部から外径方向に拡がり前記シートに着座する環状のポペットシート部とが同軸上に形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のカウンタバランス弁。
【請求項６】
前記ポペットシート部が断面円弧状に湾曲する曲面に形成され、
前記シートが円錐面状に形成されることを特徴とする請求項５に記載のカウンタバランス弁。
【請求項７】
前記ポペット弁部は、断面が放物線状に湾曲する前記ポペットテーパ部を有することを特徴とする請求項５または６に記載のカウンタバランス弁。
【請求項８】
前記第二給排通路の負荷圧力を前記第二パイロット圧力室に導く手段として、
この上流圧力室を前記第二パイロット圧力室に連通する中間圧力室と、
前記上流圧力室と前記中間圧力室との間に介装される上流オリフィスと、
前記中間圧力室と前記第二パイロット圧力室の間に介装される中間オリフィスとを備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のカウンタバランス弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２４１５７２（Ｐ２０１０−２４１５７２Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９３６９９（Ｐ２００９−９３６９９）
【出願日】平成２１年４月８日（２００９．４．８）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月８日（２００９．４．８）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
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