JP2008002570A - パイロットチェック弁及びこれを備えた流体圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 パイロットチェック弁の閉止させるまでの応答性に優れたパイロットチェック弁及びこれを利用した流体圧回路を提供する。
【解決手段】 弁筐内に流路を遮断するために弁座方向にスプリングにより付勢されたプランジャと、前記プランジャをパイロット圧力により開閉するためのパイロットピストンを備えたパイロットチェック弁であって、前記弁筐内の前記プランジャの上流側に流路圧を絞るためのオリフィスを設け、更に、前記弁筐内の前記プランジャの下流側に前記プランジャを通過する流路圧を絞るためのオリフィスを設けたことを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、農機や建機等の油圧機器等の流体圧機器に使用されるパイロットチェック弁及び流体圧回路に関する。

従来から農機や建機等の流体圧機器には、シリンダ内のピストンの自重落下を防止するためにパイロットチェック弁が多く用いられている（例えば、特許文献１）。
その回路図の一例を図１に示す。図１において符号Ｐで示されるポンプは、各電磁切換弁１０１，１０２，１０３を介してシリンダ１０４，１０５，１０６に接続される。尚、シリンダ１０４，１０６は単動シリンダであり、シリンダ１０５は複動シリンダである。
この回路において、各電磁切換弁１０１，１０２，１０３は、パイロットチェック弁１０７，１０８，１０９を介してシリンダ１０４，１０５，１０６に接続される。また、シリンダ１０４，１０５とパイロットチェック弁１０７，１０８との間には、オリフィス１１０，１１１が設けられている。これらオリフィス１１０，１１１は、ポンプＰからの流体の全量をシリンダ１０４，１０５に送り込んだ場合に、シリンダ１０４、１０５内のピストン１１２，１１３の速度が超過することを防ぐためのものである。

次に、上記回路におけるパイロットチェック弁１０８の動作上の問題点について図２〜図３を参照して説明する。
図２の電磁切換弁１０２をピストン１１３の下降から停止へと切り換えた際、下降時におけるパイロットチェック弁１０８のチェックプランジャ１１５が全開であるために、閉弁が遅くなりピストン１１３が停止するまでに流体の流れが生じてしまい正確な位置制御ができないという問題があった。
ピストン１１３の下降時に流体は、オリフィス１１１を通り、図２に示すようにパイロットチェック弁１０８内においては、チェックプランジャ１１５の内側及び弁座１１６を通り、図１に示される電磁切換弁１０２のＡポートを経由しタンクポートＴより排出される。この時、パイロットチェック弁１０８のパイロットピストン１１７の右側にはポンプＰからの圧力が働いているために、チェックプランジャ１１５を付勢するスプリング１１８に抗してチェックプランジャ１１５を弁座１１６から離間させる。従って、チェックプランジャ１１５のストロークは大きい状態となる。
この状態から電磁切換弁１０２を切り換えてピストン１１３を停止しようとすると、パイロットチェック弁１０８に作用していたパイロット圧力の供給が断たれるためパイロットピストン１１７の推力はなくなり、図３に示すようにチェックプランジャ１１５は弁座１１６に当接して閉弁する。この時のチェックプランジャ１１５の閉弁力としては、スプリング１１８の付勢力のみとなる。
よって、チェックプランジャ１１５はストロークが大きい状態からスプリング力のみで閉止状態に移動することになり、電磁切換弁１０２を切り換えてから閉止までの応答性が悪いという現象が発生していた。

特開２００１−１８７９７４号公報

そこで、上記課題を解決すべく、パイロットチェック弁の閉止させるまでの応答性に優れたパイロットチェック弁及びこれを利用した流体圧回路を提供することを目的とする。

本発明のパイロットチェック弁は、請求項１に記載の通り、弁筐内に流路を遮断するために弁座方向にスプリングにより付勢されたプランジャと、前記プランジャをパイロット圧力により開閉するためのパイロットピストンを備えたパイロットチェック弁であって、前記弁筐内の前記プランジャの上流側に流路圧を絞るためのオリフィスを設け、更に、前記弁筐内の前記プランジャの下流側に前記プランジャを通過する流路圧を絞るためのオリフィスを設けたことを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のパイロットチェック弁において、前記弁筐内において、前記プランジャの上流側に前記スプリングを収容するためのスプリング室を設け、該スプリング室の上流側に前記オリフィスを介して外部の流路に接続される高圧室を設けたことを特徴とする。
また、本発明の流体圧回路は、請求項３に記載の通り、シリンダヘッド側を下側として上下動可能なピストンを備えた流体圧回路であって、前記シリンダヘッド側を請求項１又は２に記載のパイロットチェック弁の上流側に接続し、前記ピストンの下降時に前記パイロットチェック弁を介して前記シリンダヘッド側の流体を排出できるように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、チェックプランジャを付勢する力はスプリング力と接続される流路の圧力をオリフィスにより絞った圧力となるので、チェックプランジャは全開状態ではなく、適度な開度（ストローク）で開いた状態とすることができる。この結果として、応答性に優れたパイロットチェック弁となる。また、本発明のオリフィスを設けることにより、スプリング室がプランジャの作動に対するダンピング室として機能することになるので、プランジャのチャタリング発生防止の役目も果たすことになる。

次に、本発明の一実施の形態について図４〜図６を参照して説明する。
図４に示すパイロットチェック弁１１９の弁筐は、円筒状のブッシング１２０の一端側に形成された凹部１２１に、チェックプランジャ１２２及びパイロットピストン１２３をその内部に備える円筒ケーシング１２４を嵌合させて構成される。
円筒状のブッシング１２０内部の軸方向の一端側の前記凹部１２１には、更に、スプリング室１２５を構成するための凹部１２６が形成される。また、ブッシング１２０の他端側には、外部の流路に接続される円筒状の高圧室１２７が形成され、高圧室１２７はオリフィス１２８を介してスプリング室１２５に接続される。

また、円筒ケーシング１２４内部において、軸方向の略中央部には、円筒ケーシング１２４の半径方向に延出するようにして弁座１２９が備えられる。また、円筒ケーシング１２４の弁座１２９のパイロットピストン１２３側の側面には、流体の出口となる開口ポート１３０が備えられる。

円筒ケーシング１２４のパイロットピストン１２３の反対側には、有底の中空円筒状に形成されたチェックプランジャ１２２が設けられ、このチェックプランジャ１２２の中空部の上流側は更に中空部の内径を広くしてスプリング室１２５を構成するための凹部１３１が備えられる。
チェックプランジャ１２２の弁座１２９側は、円筒ケーシング１２４の内壁との間に流路を形成するために縮径されている。また、チェックプランジャ１２２の弁座側の縮径された部分の側面には、開口ポート１３０に連通するように開口部１３２が備えられる。そして、チェックプランジャ１２２の中空部と開口部１３２との間にはオリフィス１３３が備えられる。

また、チェックプランジャ１２２の弁座１２９を介して反対側には、パイロット圧力により付勢できるようにして略円筒状のパイロットピストン１２３が備えられる。このパイロットピストン１２３は、弁座１２９により囲まれる空間を貫通できるように、弁座１２９側において縮径された構造をしており、この構造によりチェックプランジャ１２２の弁座１２９側の端面を押圧して、チェックプランジャ１２２と弁座１２９との間隔を調整することができる。

上記ブッシング１２０の凹部１２６とチェックプランジャ１２２の凹部１３１とにより構成されるスプリング室１２５には、スプリング１３４が備えられ、チェックプランジャ１２２を弁座１２９側に付勢する。尚、スプリング１３４のばね係数は、パイロット圧力によりパイロットピストン１２３がチェックプランジャ１２２を押圧しない場合に、チェックプランジャ１２２を弁座１２９に押圧することができるものを選定する。

上記構造のパイロットチェック弁の開動作の一例を説明する。
まず、パイロットチェック弁１１９のブッシング１２０の高圧室１２７に外部からの流体を導入し、パイロットピストン１２３の端面にパイロット圧力としてポンプからの圧力を作用させた状態を説明する。
パイロットピストン１２３は、その端面にポンプからのポンプ圧力が作用しているために、チェックプランジャ１２２が全開状態となる方向に作用する。一方、ブッシング１２０内の高圧室１２７に導入された流体は、チェックプランジャ１２２の上流側と下流側のオリフィス１２８，１３３により絞られるために中間圧力となり、チェックプランジャ１２２を弁座１２９側に付勢する。その結果、チェックプランジャ１２２は全開状態の位置までは後退せずに、弁座１２９から適度な開度（ストローク）Ｓを保ったところに位置することになる。従って、この状態でパイロットピストン１２３の端面に作用しているパイロット圧を遮断すれば、図５に示すようにチェックプランジャ１２２は短いストロークで閉弁することが可能となる。

上記チェックプランジャ１２２のオリフィス１２８，１３３の内径は、流体圧回路内のピストンの速度、下降操作時の安定性や下降操作から停止時の応答性に応じて、例えば、上流側は０．７ｍｍ、下流側は０．９ｍｍ等と適宜設定することができるが、上流側と下流側のオリフィス１２８，１３３の内径は同径とすることが好ましい。ピストンの下降操作時に応答性に優れた性能が得られるからである。

次に、上記説明したパイロットチェック弁を使用した流体圧回路の一実施の形態について図６を参照して説明する。
パイロットチェック弁１１９のブッシング１２０の高圧室１２７は、上下動可能なシリンダ１３５のヘッド側（下側）に接続され、開口ポート１３０は電磁切換弁１３６のＡポートに接続される。また、パイロットチェック弁１１９のパイロットピストン１２３は、電磁切換弁１３６のＢポートとシリンダ１３５のピストン１３７側を接続する流路の流体圧が作用するように接続される。
電磁切換弁１３４の切り換え操作時の流体の流れは以下の通りとなる。
１）下降操作時（左側のブロック切り換え時）には、ポンプＰからの流体はパイロットチェック弁１１９のパイロットピストン１２３と、シリンダ１３５のピストン１３７側に導入される。
２）上昇操作時（右側のブロック切り換え時）には、ポンプＰからの流体はパイロットチェック弁１１９の開口ポート１３０を通り、シリンダ１３５のヘッド側に導入される。
３）停止時（中央のブロック切り換え時）には、ポンプＰからは流体をシリンダ１３５に供給せず、シリンダ１３５のヘッド側の流体はパイロットチェック弁１１９を介してタンクＴ側に流れる。
上記構成において、ピストン１３７の下降時はパイロットチェック弁１１９のスプリング室１２５が中間圧に保たれており、チェックプランジャ１２２は弁座１２９との間で適度な開度で離間している状態となる。従って、ピストン１３７を停止すれば、チェックプランジャ１２２はスプリング力と中間圧とにより迅速に弁座１２９に着座することになる。
尚、本発明のシリンダは、複動シリンダであっても単動シリンダであってもよい。

従来のパイロットチェック弁を使用した流体圧回路図 同パイロットチェック弁の開放状態の説明図 同パイロットチェック弁の閉止状態の説明図 本発明の一実施の形態のパイロットチェック弁の開放状態の説明図 同パイロットチェック弁の閉止状態の説明図 同パイロットチェック弁を使用した流体圧回路図

符号の説明

１０１，１０２，１０３ 電磁切換弁
１０４，１０５，１０６ シリンダ
１０７，１０８，１０９ パイロットチェック弁
１１０，１１１ オリフィス
１１２，１１３，１１４ ピストン
１１５ チェックプランジャ
１１６ 弁座
１１７ パイロットピストン
１１８ スプリング
１１９ パイロットチェック弁
１２０ ブッシング
１２１ ブッシングの凹部
１２２ チェックプランジャ
１２３ パイロットピストン
１２４ 円筒ケーシング
１２５ スプリング室
１２６ 凹部
１２７ 高圧室
１２８ オリフィス
１２９ 弁座
１３０ 開口ポート
１３１ 凹部
１３２ 開口部
１３３ オリフィス
１３４ スプリング
１３５ シリンダ
１３６ 電磁切換弁
１３７ ピストン

Claims (3)

1. 弁筐内に流路を遮断するために弁座方向にスプリングにより付勢されたプランジャと、前記プランジャをパイロット圧力により開閉するためのパイロットピストンを備えたパイロットチェック弁であって、前記弁筐内の前記プランジャの上流側に流路圧を絞るためのオリフィスを設け、更に、前記弁筐内の前記プランジャの下流側に前記プランジャを通過する流路圧を絞るためのオリフィスを設けたことを特徴とするパイロットチェック弁。
2. 前記弁筐内において、前記プランジャの上流側に前記スプリングを収容するためのスプリング室を設け、該スプリング室の上流側に前記オリフィスを介して外部の流路に接続される高圧室を設けたことを特徴とする請求項１に記載のパイロットチェック弁。
3. シリンダヘッド側を下側として上下動可能なピストンを備えた流体圧回路であって、前記シリンダヘッド側を請求項１又は２に記載のパイロットチェック弁の上流側に接続し、前記ピストンの下降時に前記パイロットチェック弁を介して前記シリンダヘッド側の流体を排出できるように構成したことを特徴とする流体圧回路。

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