JP2005226822A - リリーフバルブ - Google Patents

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Abstract

【課題】メインポペット前方に挿入されるピストン流路の流入口にフィルター機能をする環状通路が設けられ、且つ圧油に含まれた異物が濾過されることによってバルブ内部に異物が流入されないうようなリリーフバルブを提供すること。
【解決手段】リリーフバルブは、ポンプの圧油が供給される高圧入口と、高圧入口の圧油をタンクに帰還させるタンク流路が形成されるスリーブ、高圧入口とタンク流路とを開閉するようスリーブ内に設けられるメインポペット、高圧入口と背圧室とを連通させるピストン通路が形成され、メインポペット前端部に形成されるポペット通路に摺動可能に挿入されるピストン、ピストン通路と連通される環状通路、メインポペットばねの後端を支持し、背圧室と連通されるシート流路が備えられたシート部及び、パイロットポペットばねにより弾性支持され、且つシート流路を開閉可能に設けられシート流路とタンク流路とを連通させるパイロットポペットとを含んでなされる。
【選択図】図２

Description

本発明は、メインポペットの前方に挿入されるピストン流路の流入口にフィルター機能をする環状通路が設けられ、圧油に含まれた異物が濾過されることによってバルブ内部に異物が流入されることのないリリーフバルブに関する。
一般的に、油圧で稼働される掘削機などの重装備には油圧ポンプから吐出される圧油を利用して重装備に装着された様々な作業器具を駆動するために油圧回路システムが用いられる。重装備の油圧回路システムにはリリーフバルブが設けられ、過度の負荷から駆動源と共に油圧回路全体システムを保護するために最高圧を規制する機能を果たす。
リリーフバルブは、回路の圧力がバルブの設定圧力に達すると流体の一部又は全量を排出させ、回路内の圧力を設定値以下に維持する機能を果たす圧力制御バルブの一つとして、リリーフバルブの設定圧力を変更することができるので装備に用いられる作業器具を変える場合に対応できるようになされる。
図１は、従来技術によるリリーフバルブの断面図を示している。
従来のリリーフバルブ１００によると、油圧ポンプ２００から供給される圧油はリリーフバルブ１００の高圧入口１１０ａに連結され、油圧システム全体の圧力が高圧入口１１０ａに作用する。
リリーフバルブ１００は、高圧入口１１０ａの圧力が一定圧力以上に達すると高圧入口１１０ａからの圧油をタンク２０１側へ排出することによって油圧システムを過度の負荷から守る。
リリーフバルブ１００は、スリーブ１１１と、スリーブ１１１内に設けられるメインポペット１１２と、メインポペット１１２の前方に設けられるピストン１１３と、メインポペット１１２の後方に設けられるシート部１１６と、パイロットポペット１１７とを含んで成される。
スリーブ１１１の前端には油圧ポンプ２００からの圧油が供給される高圧入口１１０ａと、 高圧入口１１０ａの圧油をタンクに帰還させるタンク流路１１０ｂが形成される。
メインポペット１１２は、メインポペットばね１１５により弾性支持され高圧入口１１０ａとタンク流路１１０ｂとを開閉可能に設けられ、メインポペット１１２の前方に設けられるピストン１１３の流路１１４が、高圧入口１１０ａと、メインポペット１１２後方の背圧室１１９とを連結する。
メインポペット１１２の後方に設けられるシート部１１６は、メインポペットばね１１５とピストン１１４ｂの後端らを支持し、シート部１１６の中心にはシート流路１１６ａが貫通形成され 、前記背圧室１１９と連通される。
シート部１１６の後方には、パイロットポペット１１７が前記シート流路１１６ａを開閉するように設けられるが、パイロットポペット１１７の後端部はパイロットポペットばね１１８により弾性支持されてスリーブ１１１内で移動可能に設けられる。
パイロットポペットばね１１８の後端部を支持する調整ピストン１２０はスリーブ１１１内で設置位置が変更できるように設けられる。従って、調整ピストン１２０を左右に移動させ、パイロットポペットばね１１８の引張力を調整してから固定ナット１２１を締結させ調整ピストン１２０をスリーブ１１１に固定することによって、リリーフバルブ１００の設定圧力を変更させることができる。
パイロットポペット１１７の後方には前記タンク流路１１０ｂに連結されるタンク入口１２３が形成され、パイロットポペット１１７がシート流路１１６ａを開放した時、シート 流路１１６ａを通過した圧油をタンク２０１側に排出する。
前述した構成からなるリリーフバルブ１００の作動を説明すると以下のようである。高圧入口１１０ａに供給される油圧ポンプ２００の圧油はピストン１１３の流路１１４を経由し、メインポペット１１２の後方の背圧室１１９へ流入される。
高圧入口１１０ａ 側の圧力が、パイロットポペットばね１１８に設定された圧力以下に該当する場合には、パイロットポペット１１７がシート流路１１６ａを閉鎖した状態におかれるので、メインポペット１１２も高圧入口１１０ａとタンク流路１１０ｂとを閉鎖した状態に維持される。
一方、重装備の作業器具(図示せず)が最大ストロークに達し装備のシステム圧力が上昇するにつれ、高圧入口１１０ａ側の圧力が上昇しパイロットポペットばね１１８に設定された設定圧力を超過すると、パイロットポペット１１７が図面上の右側へ移動し、背圧室１１９の圧油がシート流路１１６ａを経由しタンク流路１１０ｂへ排出される。
この時、 背圧室１１９には流路１１４を介して圧油が補充されるが、流路１１４に圧油が流れることによって圧力損失が生じられ、 背圧室１１９側とピストン１１３前方との圧力差が発生されることになる。従って、圧力差によってメインポペット１１２が右側へ移動され高圧入口１１０ａとタンク流路１１０ｂとが相互に連通される。
油圧機器において発生される故障原因は、大抵、圧油で使用されるオイルの汚れによることと知られている。油圧システム内部を循環する圧油の中には埃、空気などの異物が含まれていて、埃などのような細微な粒子がドレン穴や流路に支え作動不良の原因となったり、且つ、鋳物に付いている砂のような異物がリリーフバルブ内の圧力室に流入されメインポペットの動作を妨げたり、シート部に損傷をもたらしたりする。
即ち、前述したように従来リリーフバルブ１００によると、高圧入口１１０ａの圧油がメインポペット１１２の後方の背圧室１１９へ流入される通路はメインポペット１１２の前端に設けられたピストン１１３の中心に形成された流路１１４により成されるため、装備が使用される季節の温度変化による圧油の粘度が変化するにつれ流量の変化が激しくなり、且つ圧油に含まれている異物が流路１１４を介してリリーフバルブ１００の内部へ流入されることによってリリーフバルブ１００の動作が不良になる。
圧油に含まれた異物により生じられる問題を解決するために油圧ポンプの入口部にタンクフィルターを設けたり、油圧システムの配管にラインフィルターとして機能を果たすオイル濾過器を設けたりもするにも関わらず、圧油には依然と多い異物が含まれている。また、油圧システムに用いられるオイルフィルターは高価であるため、原価上昇の原因となるばかりでなく、部品数を増す問題点もある。
本発明は前述したように従来の問題点を鑑み発明したもので、本発明の目的はリリーフバルブへ供給される圧油が環状通路を経由することによって、圧油に含まれた異物がリリーフバルブ内部へ流入できないようにすることである。
前記の目的を達成するために、本発明は高圧入口とリリーフバルブの背圧室を連通させるピストン流路の流入口が環状通路からなるリリーフバルブを提供することにある。
本発明によるリリーフバルブは、ポンプの圧油が供給される高圧入口と、高圧入口の圧油をタンクに帰還させるタンク流路が形成されるスリーブ、 高圧入口と連通される背圧室が後方に形成されメインポペットばねにより弾性支持されて高圧入口とタンク流路を開閉するようスリーブ内に設けられるメインポペット、高圧入口と背圧室とを連通させるピストン通路が形成されメインポペットの前端部に形成されるポペット通路に摺動可能に挿入されるピストン、メインポペット通路の内側壁とピストンの外側壁とによりなされピストン通路に連通される環状通路、メインポペットの後方に設けられメインポペットばねの後端部を支持しながら背圧室と連通されるシート流路が形成されるシート部及びパイロットポペットばねにより弾性支持されシート流路を開閉可能に設けられ、シート流路とタンク流路とを連通させるパイロットポペットとを含んでなされる。
ピストン通路は、ピストンにほぼ垂直に貫通し形成され、環状通路に連通される垂直通路と、垂直通路においてピストンの中心に長さ方向に形成され背圧室に連通される中心通路を含み、環状通路の幅は垂直通路の直径より小さく形成することが望ましい。
また、ピストン通路は、ピストンの外側に長さ方向に凹溝部からなされ、凹溝部の前端は環状通路と連通され、且つ後端は背圧室と連通されうる。
ここで、ピストンはその前端部がメインポペットの前方へ所定長さほど突出されるよう設置されることもできる。
本発明の目的と利点は、以下の添付図面に基づいた詳細な説明により明白となる。
以下、本発明の望ましい実施例を添付図面を参照しながら説明するが、これは本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が発明を容易に実施され得る程度で詳細に説明したものであって、これにより、本発明の技術的思想及び範囲が限定されることを意味するものではない。
図２は本発明の一実施例によるリリーフバルブ１の側断面図である。リリーフバルブ１は、スリーブ１０と、スリーブ１０内に移動可能に設けられるメインポペット２０と、メインポペット２０の前方に挿入されるピストン３０と、環状通路６０と、メインポペット２０の後方に設けられるシート部４０と、パイロットポペット５０とを含んでなされる。
リリーフバルブ１には、油圧ポンプ２００から圧油が供給される高圧入口１１と、タンク２０１に連結されるタンク流路１２を開閉するメインポペット２０とが設けられ、高圧入口１１の圧力がリリーフバルブ１の設定圧力を超過する時にはメインポペット２０が高圧入口１１の圧油をタンク２０１側へ排出することによって、全体油圧システムの圧力を一定値以下に維持する機能を有する。
スリーブ１０の前端には油圧ポンプ２００の圧油が供給される高圧入口１１とタンク流路１２とが形成され、且つタンク流路１２は高圧入口１１の圧油をタンク２０１側へ排出させることができるように高圧入口１１と連結される。
メインポペット２０はメインポペットばね２３により弾性支持され、前記高圧入口１１とタンク流路１２とを開閉することができるようスリーブ１０内で移動可能に設けられる。
即ち、メインポペット２０が、図面上の左側に移動されるとメインポペット２０の前端部が高圧入口１１とタンク流路１２との連結を閉鎖し、且つ右側に移動されると高圧入口１１とタンク流路１２とが連結されて高圧入口１１からの圧油がタンク流路１２へ排出される。
メインポペット２０の前端部にはポペット通路２１が設けられ、ポペット通路２１の後方には背圧室２２が形成される。メインポペット２０の後端部はメインポペットばね２３により弾性支持されるので、メインポペット２０はスリーブ１０内で移動可能である。
メインポペット２０のポペット通路２１にはピストン３０が摺動可能に挿入され、その後端部がピストンばね３５により弾性支持される。ピストン３０内側にはピストン通路３１が形成され、高圧入口１１と背圧室２２とを連通させる機能をする。
前記メインポペット２０の後方にはシート部４０が設けられ、前記メインポペットばね２３とピストンばね３５との後端らを安定的に支持する。
シート部４０内には前後方にシート流路４３が貫通形成され、前方は前記背圧室２２と連通される。
シート部４０の後端にはシート流路４３から外側に延長されるシート面４４が形成され、且つシート部４０の後方には前述したタンク流路１２と連通されるタンク入口５２が設けられる。
従って、スリーブ１０の内側には、高圧入口１１からの圧油がピストン通路３１、背圧室２２、シート流路４３及びタンク入口５２を経由する流路が形成される。
パイロットポペット５０はパイロットポペットばね５１により弾性支持されてスリーブ１０内で移動可能に設けられる。
パイロットポペット５０はその先端部が円錐形状になされていて、パイロットポペットばね５１のばね力により加圧されシート部４０のシート面４４と接することによってシート流路４３を開閉する。
従って、パイロットポペット５０はシート流路４３を開閉することによってシート流路４３とタンク流路５２とを連結/閉鎖する機能を持つ。
パイロットポペットばね５１の後端部はスリーブ１０内で移動可能に設けられる移動ピストン５５により支持され、移動ピストン５５の後端には調整ピストン５６が固定ナット５７によりスリーブ１０に固定される。
従って、調整ピストン５６のスリーブ１０に対する左右位置を調整してパイロットポペットばね５１の引張力を調整した後、固定ナット５７で調整ピストン５６を固定し移動ピストンの位置を設定するとパイロットポペットばね５１の圧縮状態が一定するように保たれるので、リリーフバルブ１の設定圧力が所定圧力に設定されうる。
上記ピストン３０とメインポペット２０との間には、ピストン通路３１の流入口として機能する環状通路６０が設けられる。図３は本発明の一実施例によるリリーフバルブの要部拡大図であって、図３(ａ)は側断面図、図３(ｂ)は図３(ａ)のＡ−Ａ線から眺めた正面断面図を示す。以下では、図面を参照しながら環状通路６０とピストン通路３１との構成を詳細に説明する。
環状通路６０は、上記ピストン通路３１に連通されるようにピストン３０の前方に設けられ、メインポペット２０のポペット通路２１の内側壁２１ａとピストン３０の外側壁３０ａにより形成される。
また、ピストン通路３１は、ピストンをほぼ垂直に貫通し形成される垂直通路３２と、垂直通路３２から分岐し上記ピストン３０の中心に長さ方向に形成される中心通路３３とを含んでなされる。
垂直通路３２は前記環状通路６０と連通され、且つ中心通路３３の後端部は前記背圧室２２と連通されるので、ピストン通路３１により高圧入口１１と背圧室２２とが相互に連結される。ここで、前記環状通路６０の幅(Ｄａ)を前記垂直通路３２の直径(Ｄｂ)より小さく形成することが望ましい。
高圧入口１１側の圧油がピストン通路３１を介してメインポペット２０後方の背圧室２２へ流入される時には環状通路６０を経由するため、圧油が垂直通路３２の直径(Ｄｂ)より狭い幅(Ｄａ)からなる環状通路６０を通過する場合、圧油に含まれていた異物は通過できない。
即ち、環状通路６０がフィルターの機能を果すことによって圧油に含まれている異物がリリーフバルブ１内に流入されないようにしてリリーフバルブを保護する。
図４は本発明の他の実施例によるリリーフバルブの要部拡大図を示している。
本発明の他の実施例によるリリーフバルブ内には、前述した一実施例と同様にメインポペット２０の前方に設けられるポペット通路２１にピストン８０が摺動可能に挿入され、且つピストン８０内に形成されるピストン通路８１の構成も同様になされる。
また、環状通路６０は前述した一実施例の如き、ポペット通路の内側壁(２１ａ)とピストン外側壁(８０ａ)により形成される。
本発明の他の実施例が前述した一実施例と異なる点は、ポペット通路２１内に設けられるピストン８０の前端部がメインポペット２０の前方に所定長さ(ｄ)ほど突出されるよう設けられたことである。
しかし、前記ピストン８０とメインポペット２０との間に設置される環状通路６０はピストン通路８１の流入口として機能し、且つ圧油に含まれている異物は通過されないようにフィルターの機能もを有するとともに、圧油に含まれた異物がリリーフバルブ内に流入できないようにすることは前述の一実施例と同様である。
図５は本発明のさらに他の実施例によるリリーフバルブの要部拡大図であって、図５(ａ)は側断面図、図５(ｂ)は図５(ａ)に含まれているピストン７０の平面図を示している。
本発明のさらに他の実施例によるリリーフバルブ内には前述した一実施例と同様にメインポペット２０の前方に設けられるポペット通路２１にピストン７０が摺動可能に挿入される。また、環状通路６０は前述した一実施例のようにポペット通路の内側壁２１ａとピストン７０ａにより形成される。
しかし、ピストン７０により形成されるピストン通路７１はピストン７０の外側に長さ方向に形成される凹溝部からなる。
凹溝部の前端部は前記環状通路６０と連通され、且つ後端は前記背圧室２２と連通されることによって、 凹溝部がピストン通路７１として背圧室２２と高圧入口１１とを相互に連結する機能を有する。
一実施例のように、前記ピストン７０とメインポペット２０との間に設けられる環状通路６０はピストン７１の流入口として機能し、圧油に含まれている異物が通過できないようフィルターの機能をも果たすことによって圧油に含まれた異物がリリーフバルブ内に流入されないようにしてリリーフバルブを守る。
前述したような本発明のリリーフバルブによると、メインポペット前方に挿入されるピストン流路の流入口にフィルターの機能をもつ環状通路が設けられ、高圧入口の圧油がこの環状通路を経由しリリーフバルブへ流入される間、圧油に含まれている異物が濾過されリリーフバルブ内部へ流入できないため、リリーフバルブの機能を円滑に果たすとともに、バルブが守られる効果をも奏する。
従来技術によるリリーフバルブ断面図である。 本発明の一実施例によるリリーフバルブの側断面図である。 本発明の一実施例によるリリーフバルブの要部拡大図である。 本発明の他の実施例によるリリーフバルブの要部拡大図である。 本発明のさらに他の実施例によるリリーフバルブの要部拡大図である。
符号の説明
１ リリーフバルブ
１０ スリーブ
１１ 高圧入口
１２ タンク流路
２０ メインポペット
２１ ポペット通路
２２ 背圧室
２３ メインポペットばね
３０ ピストン
３１ ピストン通路
３２ 垂直通路
３３ 中心通路
３５ ピストンばね
４０ シート部
４３ シート流路
４４ シート面
５０ パイロットポペット
５１ パイロットポペットばね
５５ 移動ピストン
５６ 調整ピストン
５７ 固定ナット
６０ 環状通路
２００ 油圧ポンプ
２０１ タンク

Claims (4)

  1. ポンプの圧油が供給される高圧入口と前記高圧入口の圧油をタンクに帰還させるタンク流路が形成されるスリーブ；
    前記高圧入口と連通される背圧室が後方に形成され、メインポペットばねにより弾性支持され前記高圧入口と前記タンク流路とを開閉するよう前記スリーブ内に設けられるメインポペット；
    前記高圧入口と前記背圧室とを連通させるピストン通路が形成され、前記メインポペットの前端部に形成されるポペット通路に摺動可能に挿入されるピストン；
    前記メインポペット通路の内側壁と前記ピストン外側壁とにより形成され前記ピストン通路に連通される環状通路；
    前記メインポペットの後方に設けられ、前記メインポペットばねの後端部を支持し前記背圧室と連通されるシート流路が形成されるシート部；及び
    パイロットポペットばねにより弾性支持され、且つ前記シート流路を開閉可能に設けられ、前記シート流路と前記タンク流路とを連通させるパイロットポペットとを含んでなされること特徴とするリリーフバルブ。
  2. 前記ピストン通路は、前記ピストンをほぼ垂直に貫通し形成されて前記環状通路に連通される垂直通路と、前記垂直通路から前記ピストンの中心に長さ方向に形成され前記背圧室と連通される中心通路とを含んで 、前記環状通路の幅は前記垂直通路の直径より小さく形成されることを特徴とする、請求項１に記載のリリーフバルブ 。
  3. 前記ピストン通路は、前記ピストンの外側に長さ方向に形成される凹溝部からなされ、前記凹溝部の前端は前記環状通路と連通され、且つ後端は前記背圧室と連通されることを特徴とする、請求項１に記載のリリーフバルブ。
  4. 前記ピストンはその前端部が前記メインポペットの前方へ所定長さほど突出されるよう設けられることを特徴とする、請求項１ないし３のうち何れかの一つに記載のリリーフバルブ。
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