JP2005163861A

JP2005163861A - バランスピストン型リリーフ弁

Info

Publication number: JP2005163861A
Application number: JP2003401197A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Furuta; 久古田
Original assignee: Bosch Rexroth Corp Japan
Current assignee: Bosch Rexroth Corp Japan
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】コンパクトで、コストも低減可能なバランスピストン型リリーフ弁である。
【解決手段】ピストン孔２を形成した弁本体１を備え、孔２の一端に一次圧力ポートＡが連通し、孔２の周面に二次圧力ポートＢが連通する。孔２にメインバルブを構成するメインピストン４を収容し、メインスプリング７でピストンを付勢して、孔２の一端の弁座３に当接させ、ポートＡとＢとを遮断する。ピストンは、ポートＡと孔２の他端に形成されるメインスプリング室６とを連通するオリフィス１０を有するパイロット通路１１と、メインスプリング室と連通する第１の通路１２と、ポートＢと連通する第２の通路１３を備える。ピストンの軸心にポートＡに開口するスプール孔８を形成し、孔８にパイロットバルブを構成するパイロットスプール１４を収容する。スプールは、通路１２と１３とを連通する連絡通路１８を備え、パイロットスプリング１９でスプールをポートＡ方向へ付勢して、通路１２と１３を遮断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンパクトでコストも低減可能なバランスピストン型リリーフ弁に関する。

一般の油圧装置において、油圧回路の使用圧力の設定や安全対策のためにリリーフ弁が使用されているが、このリリーフ弁の一つとしてバランスピストン型リリーフ弁が知られている。

このバランスピストン型リリーフ弁は、図４に示すように、メインバルブ３０を備えた弁本体３１と、パイロットバルブ３２を備えたパイロット制御部３３とから構成されている。弁本体３１のメインバルブ３０の下端に設けられた一次圧力ポートＡからの圧油は、メインバルブ３０のメインピストン３４の底面に作用すると同時に、弁本体３１のオリフィス３５から通路３６を経てパイロット制御部３３のオリフィス３７に通じ、さらに通路３８を経てメインバルブ３０のメインスプリング室３９に入る。

一次圧力ポートＡに作用する圧油の圧力が上昇し、パイロットバルブ３２のパイロットスプリング（圧力調整スプリング）４０の設定値を越えると、パイロットバルブ３２のポペット４１が開き、圧油はスプリング室４２を経て通路４３へと流出する。この圧油が流れることによりオリフィス３５、３７で圧力損失が生じ、メインバルブ３０のメインスプリング室３９の圧力が降下し、メインピストン３４はメインスプリング４４に抗して持ち上がって、ピストン孔４５の下端の弁座４６から離れ、メインバルブ３０の側壁の通路４７を介してポートＡとポートＢとが繋がる。これにより、圧油がポートＡからポートＢに逃げ、ポートＡに接続されたＡポートラインの圧力がパイロットスプリング４０で設定した調整圧力以上にならないように規制される。

このように、従来のバランスピストン型リリーフ弁は、メインバルブ３０とパイロットバルブ３２とを備えるため、加工部品が多く、スペース的にもコンパクトにならず、特にパイロットバルブ３２のポペット（ニードル）４１や弁座４１ａの部分のテーパ研磨に精度が要求されることから、コスト高になっていた。また、この例のように、メインピストン部をマニホルドブロックである弁本体３１に埋め込むにしても、弁本体３１に通路３６等のパイロットラインの穴加工が必要になり、これもコスト高の要因になっていた。

したがって、本発明の課題は、コンパクトでコストも低減可能なバランスピストン型リリーフ弁を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のバランスピストン型リリーフ弁は、弁本体に一次圧力ポートと、二次圧力ポートと、ピストン孔を形成して、前記ピストン孔の一端に前記一次圧力ポートを連通させ、前記ピストン孔の周面に前記二次圧力ポートを連通させると共に、前記ピストン孔にメインピストンを収容し、該メインピストンの軸心に前記一次圧力ポートに開口するスプール孔を形成して、該スプール孔にパイロットスプールを収容し、
前記メインピストンは、前記一次圧力ポートと前記ピストン孔の他端に形成されるメインスプリング室とを連通するオリフィスを有するパイロット通路と、一端が該パイロット通路のオリフィスの下流側または前記メインスプリング室と連通し、他端が前記スプール孔と連通する第１の通路と、一端が前記スプール孔と連通し、他端が前記二次圧力ポートと連通する第２の通路とを備え、該メインピストンは、前記メインスプリング室に配装したメインスプリングによって付勢されることによって、前記ピストン孔の一端を囲む弁本体の内壁面に形成した弁座に当接して前記一次圧力ポートと前記二次圧力ポートとを遮断し、
前記パイロットスプールは、前記第１の通路と前記第２の通路とを連通する連絡通路を備え、該パイロットスプールは、前記スプール孔の他端に形成されるパイロットスプリング室に配装したパイロットスプリングによって前記一次圧力ポート方向へ付勢されることによって、前記第１の通路と前記第２の通路との連通を遮断し、
前記一次圧力ポートの圧力が所定以上に達すると、その圧力によってパイロットスプールがパイロットスプリングの付勢力に抗して移動して、前記連絡通路が前記第１の通路と前記第２の通路とを連通することによって前記メインスプリング室と前記二次圧力ポートとを連通させ、それによって生じる前記一次圧力ポートと前記メインスプリング室との差圧によって前記メインピストンをメインスプリングの付勢力に抗して移動させ、それによって前記一次圧力ポートと前記二次圧力ポートとを連通させて、前記一次圧力ポートから流体を前記二次圧力ポートに逃がすことを特徴とする。

上記のバランスピストン型リリーフ弁において、一次圧力ポートに作用する流体は、メインピストンおよびパイロットスプールの一端に作用すると同時に、パイロット通路を経て第１の通路に入り、さらにパイロット通路を経てメインスプリング室に入って、メインピストンの他端に作用する。一次圧力ポートの流体の圧力が上昇して、パイロットスプリングの付勢力を超えると、パイロットスプールがパイロットスプリングに抗して移動し、パイロットスプールの連絡通路がメインピストンの第１、第２の通路とを連通し、これによって、一次圧力ポートから流体がパイロット通路、第１の通路、連絡通路および第２の通路を介して、またはパイロット通路、メインスプリング室、第１の通路、連絡通路および第２の通路を介して二次圧力ポートに流れ、パイロット通路のオリフィスによる圧力損失によってメインスプリング室の圧力が降下して、一次圧力ポートとメインスプリング室との間に差圧が生じ、メインピストンがメインスプリングの付勢力に抗して移動して開弁し、一次圧力ポートと二次圧力ポートとが連通して、一次圧力ポートから流体が二次ポートに逃げ、一次圧力ポートに接続された一次ポートラインの圧力がパイロットスプリングで設定した調整圧力以上にならないように規制される。

本発明のバランスピストン型リリーフ弁によれば、基本的にリリーフ弁のメインピストン内にパイロットバルブの機能を集約させてコンパクトな部品構成としているので、リリーフ弁の大きさを従来品よりも顕著に小さくすることができ、コストも低減することができる。またパイロットバルブのニードルやニードルシート部を設けていないので、これらのテーパ研磨を実施する必要がなく、この面からもコストを低減することができる。さらに、リリーフ弁としての前漏れ性能に厳しい要求を受けない場合には、メインピストンをシート部分のテーパ研磨加工が不要なスプールタイプにすることによって、またパイロットスプールの摺動用Ｏリングも廃止することによって、更なるコストダウンが可能である。

以下、本発明の実施例を詳述する。図1は、本発明のバランスピストン型リリーフ弁の一実施例を示す構成図である。本実施例において、バランスピストン型リリーフ弁は、ピストン孔２、一次圧力ポートＡ、二次圧力ポートＢを形成した弁本体１を備え、ピストン孔２の一端に一次圧力ポートＡが連通し、ピストン孔２の一端寄りの周面に二次圧力ポートＢが連通している。このピストン孔２にメインピストン４を収容し、ピストン孔２の一端を囲む弁本体１の内壁面に、メインピストン４の一端が着座するテーパ面の弁座３を形成し、ピストン孔２の他端に形成されるメインスプリング室６にメインスプリング７を配装して、リリーフ弁のメインバルブを構成させた。

メインスプリング７は、メインピストン４を一次圧力ポートＡ方向に付勢することによって、メインピストン４の一端を弁座３に当接させ、これによって、一次圧力ポートＡと二次圧力ポートＢとを遮断している。メインスプリング室６は、ピストン孔２の他端にプラグ５を弁本体１の外面からシール材５ａを介して取付けることによって形成され、メインスプリング７は、プラグ５の内側に取り付けることによって、メインスプリング室６に配装した。

このメインピストン４の軸心には、一次圧力ポートＡに開口するスプール孔８を形成し、メインピストン４の横方向の一方側には、一端がオリフィス１０を介して一次圧力ポートＡに連通し、他端がメインピストン４の上端に形成したすり割溝９を介してメインスプリング室６に連通する縦方向のパイロット通路１１を形成している。メインピストン４の横方向の他方側には、一端がすり割溝９を介してメインスプリング室６に連通し、他端が周方向通路（メインピストン４の中刳り加工による通路）１２ａに形成されてスプール孔８の周面に連通する第１の通路１２と、一端が周方向通路１２ａよりも一次圧力ポートＡ寄りの位置においてスプール孔８の周面に連通し、他端が二次圧力ポートＢと連通する第２の通路１３とを形成している。

上記のメインピストン４のスプール孔８にパイロットスプール１４を収容し、パイロットスプール１４の周面に、メインピストン４の第１の通路１２と第２の通路１３とを連通する連絡通路１８を形成し、スプール孔８の他端に形成されるパイロットスプリング室２２にパイロットスプリング１９を配装して、メインピストン４内にパイロットバルブを構成させた。パイロットスプリング１９は、パイロットスプール１４を一次圧力ポートＡ方向に付勢し、これによって、連絡通路１８の位置を一次圧力ポートＡ方向に移動して、メインピストン４の第１の通路１２と第２の通路１３の連通を遮断している。

パイロットスプール１４は、一端寄りの周面に取付けた摺動用Ｏリング１６によって摺動を安定化させ、油の前漏れを防止し、スプール孔８の一端でメインピストン４に取付けた輪留め１７によってスプール孔８からの抜け止めをする。なお、パイロットスプリング室２２に開口する通路１５は、パイロットスプリング室２２に溜まった油の排出用の通路で、第１の通路１２やパイロット通路１１とは連通しておらず、メインピストン４を貫通して二次圧力ポートＢと連通している。

上記のバランスピストン型リリーフ弁の作用を説明すると、一次圧力ポートＡに作用する圧油は、一次圧力ポートＡからメインピストン４およびパイロットスプール１４の一端に作用すると同時に、パイロット通路１１を経てメインスプリング室６に入ってメインピストン４の他端に作用し、さらにメインスプリング室６を経て第１の通路１２に入る。一次圧力ポートＡの圧力が、パイロットスプリング１９によって支配されるリリーフ設定圧(調整圧力)以下、即ちスプリング１９の付勢力以下の場合は、パイロットスプール１４は図に示す位置にあり、メインピストン４の第１の通路１２と第２の通路１３とは遮断されているため、メインピストン４は図の弁座３に当接した位置にあり、閉弁状態を取っている。

一次圧力ポートＡに接続された一次ポートラインに圧力上昇が発生し、一次圧力ポートＡの圧力が上昇して、パイロットスプリング１９の付勢力を超えると、パイロットスプール１４がパイロットスプリング１９に抗して移動し、パイロットスプール１４の連絡通路１８がメインピストン４の第１、第２の通路１２、１３を連通し、メインスプリング室６と二次圧力ポートＢとが連通する。これにより、一次圧力ポートＡから圧油がパイロット通路１１、メインスプリング室６、第１の通路１２、連絡通路１８および第２の通路１３を介して二次圧力ポートＢに流れ、パイロット通路１１のオリフィス１０による圧力損失によってメインスプリング室６の圧力が降下して、一次圧力ポートＡとメインスプリング室６との間に差圧が生じ、メインピストン４がメインスプリング７の付勢力に抗して移動し、弁座３から離れて開弁し、一次圧力ポートＡと二次圧力ポートＢとが連通して、一次圧力ポートＡから圧油が二次圧力ポートＢに逃げる。

これによって、一次圧力ポートＡの圧力が瞬間的に降下し、パイロットスプール１４がパイロットスプリング１９の付勢力によって一次圧力ポートＡ方向に移動し、パイロットスプール１４の連絡通路１８によるメインピストン４の第１、第２の通路１２、１３の連通を遮断する。これに伴い、メインスプリング室６の圧力降下がなくなり、メインピストン４がパイロットスプリング７の付勢力によって一次圧力ポートＡ方向に移動し、弁座３に当接して閉弁する。これによって、一次圧力ポートＡからの二次圧力ポートＢへの圧油の流出がなくなり、一次圧力圧ポートＡの圧力が回復し上昇すると、前記のようにして、パイロットスプール１４の連絡通路１８がメインピストン４の第１、第２の通路１２、１３を連通し、メインピストン４が開弁して、一次圧力ポートＡの圧油を二次圧力ポートＢに逃がす。このようなパイロットスプール１４によるメインピストン４の第１、第２の通路１２、１３の連通の開閉を、一次圧力ポートＡに接続されたＡポートラインの圧力がパイロットスプリング１９で設定したリリーフ圧力に低下するまで繰り返し、Ａポートラインの圧力が調整圧力以上にならないように制御される。

以上のように、本発明では、バランスピストン型リリーフ弁は、基本的にメインピストン内にパイロットバルブの機能を集約させてコンパクトな部品構成としているので、大きさを従来品の約５０％以下に顕著に小さくすることができ、コストも低減することができる。またパイロットバルブのニードルやニードルシート部を設けていないので、これらのテーパ研磨を実施する必要がなく、この面からもコストを低減することができる。

さらに、リリーフ弁としての前漏れ性能に厳しい要求を受けない場合には、メインピストンをシート部分のテーパ研磨加工が不要なスプールタイプにすることによって、またパイロットスプールの摺動用Ｏリングも廃止することによって、更なるコストダウンが可能である。

以上の実施例では、メインピストン４の第１の通路１２は、メインスプリング室６に連通するように形成したが、図２に示すように、メインピストン４の内周面にオリフィス１０の下流側でパイロット通路１１に連通する周方向通路２０を形成して、該周方向通路２０を第１の通路としてもよい。一次圧力ポートＡの圧力上昇によってパイロットスプール１４が移動すると、パイロットスプール１４の連絡通路１８によってメインピストン４の周方向通路２０が第２の通路１３と連通し、これによって、メインスプリング室６と二次圧力ポートＢとが連通して、一次圧力ポートＡから圧油がパイロット通路１１、周方向通路(第１の通路)２０、連絡通路１８および第２の通路１３を介して二次圧力ポートＢに流れ、オリフィス１０による圧力損失によってメインスプリング室６の圧力が降下し、メインピストン４が移動して開弁する。

以上では、いずれも、メインピストン４の内周面に中刳り加工によって周方向通路１２ａ、２０を形成するが、中刳り加工で周方向通路が形成しづらい場合には、図３に示すように、メインピストン４の上端からスプール孔８に連通する通路２１を斜めに形成して、これを第１の通路としてもよい。

本発明のバランスピストン型リリーフ弁の一実施例を示す断面図である。本発明の変形例を示す断面図である。本発明の他の変形例を示す断面図である。従来のバランスピストン型リリーフ弁を示す断面図である。

符号の説明

１：弁本体、２：ピストン孔、３：弁座、４：メインピストン、
６：メインスプリング室、７：メインスプリング、８：スプール孔、
１０：オリフィス、１１：パイロット通路、１２：第１の通路、
１２ａ：周方向通路、１３：第２の通路、１４：パイロットスプール、
１８：連絡通路、１９：パイロットスプリング、Ａ：一次圧力ポート、
Ｂ：二次圧力ポート

Claims

弁本体に一次圧力ポートと、二次圧力ポートと、ピストン孔を形成して、前記ピストン孔の一端に前記一次圧力ポートを連通させ、前記ピストン孔の周面に前記二次圧力ポートを連通させると共に、前記ピストン孔にメインピストンを収容し、該メインピストンの軸心に前記一次圧力ポートに開口するスプール孔を形成して、該スプール孔にパイロットスプールを収容し、
前記メインピストンは、前記一次圧力ポートと前記ピストン孔の他端に形成されるメインスプリング室とを連通するオリフィスを有するパイロット通路と、一端が該パイロット通路のオリフィスの下流側または前記メインスプリング室と連通し、他端が前記スプール孔と連通する第１の通路と、一端が前記スプール孔と連通し、他端が前記二次圧力ポートと連通する第２の通路とを備え、該メインピストンは、前記メインスプリング室に配装したメインスプリングによって付勢されることによって、前記ピストン孔の一端を囲む弁本体の内壁面に形成した弁座に当接して前記一次圧力ポートと前記二次圧力ポートとを遮断し、
前記パイロットスプールは、前記第１の通路と前記第２の通路とを連通する連絡通路を備え、該パイロットスプールは、前記スプール孔の他端に形成されるパイロットスプリング室に配装したパイロットスプリングによって前記一次圧力ポート方向へ付勢されることによって、前記第１の通路と前記第２の通路との連通を遮断し、
前記一次圧力ポートの圧力が所定以上に達すると、その圧力によってパイロットスプールがパイロットスプリングの付勢力に抗して移動して、前記連絡通路が前記第１の通路と前記第２の通路とを連通することによって前記メインスプリング室と前記二次圧力ポートとを連通させ、それによって生じる前記一次圧力ポートと前記メインスプリング室との差圧によって前記メインピストンをメインスプリングの付勢力に抗して移動させ、それによって前記一次圧力ポートと前記二次圧力ポートとを連通させて、前記一次圧力ポートから流体を前記二次圧力ポートに逃がすことを特徴とするバランスピストン型リリーフ弁。