JP2008281208A - Relief valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧ショベルの旋回駆動装置等を制御するための慣性体駆動回路に適用し得るリリーフ弁を有する油圧モータ装置に関するものである。 The present invention relates to a hydraulic motor device having a relief valve that can be applied to an inertial body drive circuit for controlling a swing drive device or the like of a hydraulic excavator.
一般に、慣性体駆動回路は、油圧ポンプの圧油を切換弁によりその回転方向と停止とを制御して、油圧モータの駆動制御を行うように構成されている。そこで、油圧モータが一方向へ回転中のときに、切換弁を中立位置に戻して慣性体の駆動を停止させると、油圧モータの戻り側通路は切換弁により閉止されるが、慣性体には慣性回転力が残っており、戻り側の油圧力は急上昇してエネルギーが増加し、ショックを発生して、油圧モータの歯車等を破損させることがある。 In general, the inertial body drive circuit is configured to control the hydraulic motor drive by controlling the rotation direction and stop of the pressure oil of the hydraulic pump by a switching valve. Therefore, when the hydraulic motor is rotating in one direction and the switching valve is returned to the neutral position to stop the driving of the inertial body, the return side passage of the hydraulic motor is closed by the switching valve. The inertial rotational force remains, and the oil pressure on the return side suddenly rises to increase the energy and generate a shock, which may damage the gears of the hydraulic motor.
そこで、本出願人は、先に、供給通路の圧力が上昇した時に、バネを圧縮してリリーフ圧力を高くするように、移動させることによってバネ座ピストンの圧油作用面積を小さくすることができ、これにより低い圧力ではバネ座ピストンが移動することなく、供給通路の圧力が上昇した際に、リリーフ弁の始動時における圧力ピークを解消し、かつショックを低減するようにした油圧モータのリリーフ弁を開発し、特許を得た(特許第2571928号公報)(特許文献1)。 Therefore, the applicant can first reduce the pressure oil working area of the spring seat piston by moving the spring so as to increase the relief pressure when the pressure in the supply passage rises. The relief valve of the hydraulic motor eliminates the pressure peak at the start of the relief valve and reduces the shock when the pressure of the supply passage rises without the spring seat piston moving at low pressure. And obtained a patent (Patent No. 2571828) (Patent Document 1).
すなわち、この特許に係る油圧モータのリリーフ弁は、図11および図12に示すように、油圧ポンプ10から切換弁11を介して給排される圧油により慣性負荷を駆動する油圧モータ12の両管部に分岐して配設され、前記油圧モータの回転を停止した際に供給口の圧力上昇によりポペット13がその背部に一端を押接するバネ14に抗して移動して開口し、その圧油を出口へリリーフさせると共に、前記供給口の圧油をバネ座ピストン室15へ絞り16を介して導入することにより、前記バネ14の他端に押接されたバネ座ピストン17を移動させて、前記バネ14を圧縮してリリーフ圧力を調整する油圧モータ12のリリーフ弁18A、18Bにおいて、前記バネ14を装填した内孔19より段付き小径とした内孔20を設けて圧油作用面積を小さくしたバネ座ピストン17を、移動可能に嵌装することにより前記油圧モータの回転時に戻り通路に発生する背圧程度の圧力では前記バネ座ピストン17を初期位置に保持して移動されることのないように構成したものである。
That is, the relief valve of the hydraulic motor according to this patent includes both of the
しかるに、前記のように構成配置された差動形直動リリーフ弁18A、18Bの動作は、図11および図12において、切換弁11が図示の中立状態の時、供給通路21A、21B、すなわち図12における供給口22には圧力はなく、リリーフ弁18A、18Bは非作動状態であり、ポペット13の先端はバネ14の弾性力により左方向へ押圧されてシート23の弁座に接しており、供給口22と出口24とは遮断されている。
However, the operation of the differential direct
そこで、切換弁11を中立位置から上方位置へ切り換えると、油圧ポンプ10の圧油は切換弁11を介して管路25から油圧モータ12に流入されて、一方向へ回転させると共に、油圧モータ12から排出される圧油は、管路26から切換弁11を介してタンク27ヘ戻される。次いで、この油圧モータ12を回転状態から停止させるために、切換弁11を中立位置に切り換えると、管路25、26はそれぞれ油圧ポンプ10とタンク27との回路が遮断されるが、慣性体28の慣性回転力のため油圧モータ12は直ちに停止せず、管路26の圧力は上昇する。従って、供給通路21Bを通ってリリーフ弁18Bの供給口22の圧力は上昇し、ポペット13にはシート23の弁座径D1と、ロッド29の径D2との差(D1>D2)で形成される有効断面積に供給口22の圧油の力が作用し、バネ14の弾性力に抗して右方向へ移動させ、シート23の開放された弁座と横孔30を介して、供給口22と出口24とを連通させることにより、リリーフ作用を開始する。
Therefore, when the
同時に、供給口22の圧油は、ポペット13とロッド29の通路31から絞り16を介して通路32を通って、バネ座ピストン室15に導入され、このバネ座ピストン室15の圧油は、供給口22の圧力上昇に対応して圧力が上昇し、バネ座ピストン17をバネ14の弾力に抗して左方向へ移動させる。この結果、バネ14はさらに圧縮され、リリーフ圧力は上昇する。バネ座ピストン17の左行は、バネ座ピストン室15の圧力上昇に伴い、バネ座ピストン17のフランジ部33の左側面34が弁本体35に螺着されたスリーブ36の壁面36aに接するまで所要ストロークLを移動して停止し、この停止した時のリリーフ圧が設定圧力である。
At the same time, the pressure oil in the
このようにして、リリーフされた圧油は、出口24から図11の出口通路37Bと逆止弁38Aを経て、管路25に至り油圧モータ12に供給される。
The pressure oil thus relieved is supplied to the
なお、バネ座ピストン室15への圧油の流入は、通路31と通路32との途中に絞り16があるため緩やかであり、従ってリリーフ圧力の上昇も緩やかであり、急激な圧力上昇によるショックを緩和させている。さらに、バネ座ピストン17が移動するストロークLを大きくすることにより、設定圧力を高くすることも可能とされている。
The inflow of the pressure oil into the spring
前述した図11および図12に示す従来技術に係る油圧モータ12のリリーフ弁18A、18Bにおいては、供給通路21A、すなわち供給口22の圧力が上昇すると、この圧力はポペット13の内部に設けた通路31を経て、バネ座ピストン室15に流入する。また、この流入した圧油は、バネ座ピストン17に作用し、これがある値以上になると、バネ14の荷重に対向してバネ14を圧縮しつつ、図において左方へ移動させる。
In the
この移動過程では、圧油が絞り16を経てバネ座ピストン室15へ流入するので、バネ座ピストン17が図示の位置から室壁36aに当接する位置まで移動するには、多少の時間を要し、かつこの過程でリリーフ弁のポペット13が開弁動作を行うと、このポペット13に作用するバネ14の荷重は、最終的にはバネ座ピストン17が室壁36aに当接した位置での荷重となるので、これに対応した給油口の圧力もバネ座ピストン17の動きに応じて漸増する動特性が得られる。
In this movement process, since the pressure oil flows into the spring
このように、前記従来技術においては、慣性の大きい油圧ショベルの旋回駆動用油圧モータに、リリーフ弁を使用し、この油圧モータを切換弁により操作するものであり、この操作に際し油圧回路に発生する背圧程度の圧力によってはショクレス機能が失われないように、バネ座ピストンの外径を小さくし、このバネ座ピストンに圧油が作用する場合の有効面積を、バネ座ピストンの外径D3および内径D2で形成される環状面積にして、小さく設定するものである。 As described above, in the prior art, a relief valve is used as a swing drive hydraulic motor of a hydraulic excavator having a large inertia, and this hydraulic motor is operated by a switching valve. This operation is generated in the hydraulic circuit. The outer diameter of the spring seat piston is reduced so that the shockless function is not lost depending on the pressure of the back pressure, and the effective area when pressure oil acts on the spring seat piston is defined as the outer diameter D3 of the spring seat piston and The annular area formed by the inner diameter D2 is set to be small.
しかるに、昨今においては、油圧ショベルの旋回操作性を向上させるため、油圧モータの戻り背圧は更に高く設定する傾向がある。この場合には、前記外径D3を更に小さく設定すればよいが、バネ座ピストンの環状部の強度上に限界がある。しかも、バネ座ピストンの圧油が作用する有効面積を小さくすると、このバネ座ピストンを移動させるに必要な油量も少なくなり、従って固定絞りのみではリリーフ弁が作動しつつ作動圧力が上昇する際の昇圧時間を調整ないし維持することが困難となる。 However, in recent years, the return back pressure of the hydraulic motor tends to be set higher in order to improve the turning operability of the hydraulic excavator. In this case, the outer diameter D3 may be set smaller, but there is a limit on the strength of the annular portion of the spring seat piston. In addition, if the effective area where the pressure oil of the spring seat piston acts is reduced, the amount of oil required to move the spring seat piston is also reduced, and therefore the operating pressure rises while operating the relief valve only with the fixed throttle. It is difficult to adjust or maintain the boosting time.
また、油圧ショベルの旋回駆動等を行う油圧回路において、圧力上昇過程でのショックを大幅に軽減することができるリリーフ弁からなる圧力調整弁の構成として、本出願人は、先に実用新案登録第2111199号(実公平4−51272号公報)を提案した。この提案に係る圧力調整弁としてのリリーフ弁は、図13に示すように、調圧用圧縮バネ40の一端を後述する圧力補償流量制御弁46を介してポペット41に、他端を規定ストローク内で摺動自在なピストン42の一端面にそれぞれ当接させると共に、前記ピストン42のピストン背圧室43へ高圧室44の圧油を導入して、前記圧力調整弁の作動圧力を漸次上昇させ、前記ピストン42がストッパ部45に当接した位置で作動圧力が一定となるように設定し、前記ピストン42と同軸上に圧力補償流量調整手段としての圧力補償流量制御弁46を配設して、前記高圧室44の圧油を前記圧力補償流量制御弁46を介して前記ピストン背圧室43へ導入するように構成したものである。なお、図13において、参照符号47は前記圧力補償付流量制御弁46に設けた固定オリフィスを示し、48は同じく可変オリフィスを示すものである。
In addition, in a hydraulic circuit that performs a swing drive of a hydraulic excavator, etc., the applicant has previously registered a utility model as a configuration of a pressure regulating valve including a relief valve that can significantly reduce a shock during a pressure increase process. No. 2111199 (Japanese Utility Model Publication No. 4-51272) was proposed. As shown in FIG. 13, a relief valve as a pressure regulating valve according to this proposal has one end of a pressure adjusting
このように構成した圧力調整弁は、前記圧力補償流量調整手段46を設けることによって、ピストン背圧室43内の圧力上昇が、時間遅れを生じると共に、ピストン42がストッパ部45に当接した位置に止まるまで調圧用圧縮バネ40の弾力に打ち勝って徐々に減速しながら圧力上昇を行って、最終設定圧力に達するものであるが、この場合においても、前述したような作動圧力が上昇する際の昇圧時間を、充分に調整ないし維持することは困難であった。
In the pressure regulating valve configured as described above, the pressure compensation flow rate adjusting means 46 is provided, so that the pressure rise in the piston
そこで、本発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、高圧室の圧油の圧力が上昇した際に、ポペットがこれに対するバネ弾力に抗して移動開弁し、前記高圧室の圧油を低圧室に排出するように構成した差動形直動リリーフ弁からなり、このリリーフ弁の作動過程において前記バネの他端に押接されたバネ座ピストンを所要ストローク移動させ、このバネ座ピストンの移動過程において前記バネを圧縮しつつ作動圧力を上昇させると共に、前記高圧室の圧油を前記ポペットと同軸上に設けた絞りを介してバネ座ピストン室へ導入するように構成したリリーフ弁の構造において、前記ポペットのロッド部を囲繞するスリーブの外径部に段差部を設け、このスリーブの段差部と前記バネ座ピストンの内径部に設けた段差部とを液密にかつ摺動自在に嵌合すると共に、前記バネ座ピストンと前記スリーブとの嵌合によって形成される段差空間部をバネ座ピストン室として形成し、このバネ座ピストン室へ前記ポペットのロッド部とスリーブとの間に形成した環状絞りを介して前記高圧室の圧油を導入する構成としたことにより、高圧室の油圧力が作用するバネ座ピストンの有効面積を非常に小さく設定することができ、油圧モータの戻り圧力が比較的高くなった場合であっても、この戻り圧力によってバネ座ピストンが移動することがなく、これにより切換弁を中立位置に戻して慣性体を減速停止させる場合には、確実にショックレス機能を維持することができるリリーフ弁を得ることができることを突き止めた。 Therefore, as a result of intensive research, the present inventors, when the pressure of the pressure oil in the high pressure chamber rises, the poppet moves and opens against the spring elasticity against this, and the pressure oil in the high pressure chamber is removed. It consists of a differential linear motion relief valve configured to discharge to the low pressure chamber. In the operation process of the relief valve, the spring seat piston pressed against the other end of the spring is moved by a required stroke, and the spring seat piston A relief valve structure configured to increase the operating pressure while compressing the spring in the moving process, and to introduce the pressure oil in the high pressure chamber into the spring seat piston chamber through a throttle provided coaxially with the poppet. A step portion is provided on the outer diameter portion of the sleeve surrounding the rod portion of the poppet, and the step portion of the sleeve and the step portion provided on the inner diameter portion of the spring seat piston are fitted in a liquid-tight and slidable manner. Together In addition, a step space formed by the fitting of the spring seat piston and the sleeve is formed as a spring seat piston chamber, and an annular formed between the rod portion of the poppet and the sleeve into the spring seat piston chamber. By adopting a configuration in which the pressure oil in the high pressure chamber is introduced through the throttle, the effective area of the spring seat piston on which the oil pressure in the high pressure chamber acts can be set very small, and the return pressure of the hydraulic motor is compared. Even if it becomes higher, the spring seat piston will not move due to this return pressure, and if this causes the switching valve to return to the neutral position and decelerate and stop the inertial body, the shockless function is ensured. It has been determined that a relief valve that can be maintained can be obtained.
従って、本発明の目的は、油圧ショベルの旋回駆動等を行う油圧モータを備えた油圧回路において、その操作性をさらに向上させるために油圧モータからの排出側の戻り圧力を非常に高く設定した場合においても、リリーフ弁のショックレス機能を確実に維持することができるリリーフ弁を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a hydraulic circuit having a hydraulic motor for performing a swing drive of a hydraulic excavator, etc., in which the return pressure on the discharge side from the hydraulic motor is set very high in order to further improve the operability. Is providing a relief valve that can reliably maintain the shockless function of the relief valve.
前記目的を達成するために、請求項1の発明は、高圧室の油圧力が上昇した際に、ポペットがこれに対するバネの弾力に抗して移動開弁し、前記高圧室の圧油を低圧室に排出するよう構成した差動形直動リリーフ弁であって、前記バネの他端が当接するバネ座ピストンに、前記ポペットの後端部を摺動自在に支持する小径内径部を設けると共に段差部を介して前記小径内径部より径の大きい大径内径部を設け、この大径内径部にピストンを摺動自在に設けて該ピストンの前端面と前記ポペットの後端面との間にバネ座ピストン室を画成し、このバネ座ピストン室に前記ポペットの外周面と前記バネ座ピストンの内周面との間に形成された環状絞りを介して前記高圧室の圧油を導入して、前記小径内径部と前記大径内径部との間に形成された前記段差部に作用する油圧力により前記バネ座ピストンを所定ストローク移動させるように構成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, when the oil pressure in the high-pressure chamber rises, the poppet moves and opens against the elasticity of the spring against the pressure, and the pressure oil in the high-pressure chamber is reduced. A differential direct acting relief valve configured to be discharged into the chamber, wherein a spring seat piston with which the other end of the spring abuts is provided with a small-diameter inner diameter portion that slidably supports the rear end portion of the poppet A large-diameter inner diameter portion having a larger diameter than the small-diameter inner diameter portion is provided via a stepped portion, and a piston is slidably provided in the large-diameter inner diameter portion, and a spring is provided between the front end surface of the piston and the rear end surface of the poppet. A seat piston chamber is defined, and pressure oil from the high pressure chamber is introduced into the spring seat piston chamber via an annular throttle formed between the outer peripheral surface of the poppet and the inner peripheral surface of the spring seat piston. Before being formed between the small diameter inner diameter part and the large diameter inner diameter part Characterized in that the hydraulic force acting on the stepped portions constituting said spring seat piston so that a predetermined stroke movement.
その場合、一端面が前記段差部に当接する第1のピストンおよび同第1のピストンの他端側に対向配置される第2のピストンを前記バネ座ピストンの大径内径部にそれぞれ摺動自在に設け、前記大径内径部、第1のピストンならびに第2のピストンの間に形成される油室には前記第1のピストンをバネ座ピストン室側に偏寄させるバネを設けると共に、前記第2のピストンには前記油室を低圧室に接続する絞りを設けることにより、バネ座ピストン室の圧力が上昇した時、前記第1のピストンが前記バネの力に抗して移動するよう構成することができる。 In that case, the first piston whose one end surface is in contact with the stepped portion and the second piston disposed opposite to the other end of the first piston can slide freely on the large-diameter inner diameter portion of the spring seat piston. The oil chamber formed between the large-diameter inner diameter portion, the first piston, and the second piston is provided with a spring that biases the first piston toward the spring seat piston chamber, and The piston of No. 2 is provided with a throttle for connecting the oil chamber to the low pressure chamber, so that when the pressure of the spring seat piston chamber rises, the first piston moves against the force of the spring. be able to.
本発明に係るリリーフ弁によれば、油圧モータの戻り圧力が比較的高くなった場合であっても、この戻り圧力によってバネ座ピストンが移動することがなく、従って切換弁を中立位置に戻して慣性体を減速停止させる場合にショックレス機能を確実に維持することができ、慣性体の旋回駆動等の操作性をより一層を適正かつ安全に向上させることができる等、多くの優れた利点が得られる。 According to the relief valve of the present invention, even when the return pressure of the hydraulic motor becomes relatively high, the spring seat piston does not move due to this return pressure, and therefore the switching valve is returned to the neutral position. When the inertial body is decelerated and stopped, the shockless function can be reliably maintained, and the operability of the inertial body such as turning drive can be improved more appropriately and safely. can get.
以下、本発明に係るリリーフ弁の実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of a relief valve according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1ないし図3は、本発明に係るリリーフ弁50の第1実施例を示すものである。すなわち、図1ないし図3において、リリーフ弁50は、ハウジング52に取付けられている。このハウジング52には、高圧室54と低圧室56とが設けられており、リリーフ弁50Aのスリーブ51の先端に組み込まれたシート57が前記スリーブ51を介してハウジング52の壁面に押圧されて前記高圧室54と低圧室56とを液密的に画成している。
1 to 3 show a first embodiment of a
前記スリーブ51の内径部には、径の異なる2つの外径すなわち小径部D3と大径部D4とを有するスリーブ58を挿通配置したバネ座ピストン60を、液密的にかつ摺動自在に支持している。
A
前記スリーブ58の段差部58aと、前記バネ座ピストン60の対応する内径部(D3、D4)の段差部60aとの嵌合によって形成される段差空間部をバネ座ピストン室62として構成し、このバネ座ピストン室62は、スリーブ58の横穴59を介して油室64に連通接続している。そして、前記バネ座ピストン室62は、ポペット66のロッド部67の外径部と、前記スリーブ58の内径部との間に形成した環状隙間からなる環状絞り68を経て、ロッド部67内の通路69に連通接続しており、さらにこのロッド部67内の通路69は高圧室54に連通接続している。
A step space portion formed by fitting the
前記ポペット66とバネ座ピストン60との間には、バネ70が設けられている。このバネ70の一端はポペット66に当接し、その他端はバネ70のバネ力を調整する手段としてのスペーサ71を介してバネ座ピストン60の端部に当接している。
A
また、前記スリーブ51と、このスリーブ51の一端に組み付けられたキャップ72との間には、低圧側油室73が形成され、この低圧側油室73はバネ座ピストン60の鍔部61とスリーブ51の内径部の隙間53を経て、バネ座ピストン60の外径部に設けた溝74を経て油室75へ導入され、さらに穴76を経て低圧室56へ連通接続されている。
A low-pressure
そして、バネ座ピストン60は、その鍔部61の一方の肩部61aがスリーブ51の内径部側面51aに当接するまでの距離Sを移動し得るように構成されている。
The
次に、前記構成からなる本実施例におけるリリーフ弁の動作につき説明する。すなわち、本実施例のリリーフ弁50によれば、高圧室54の油圧力は、ポペット66のロッド部67内に設けた通路69、環状絞り68、油室64、横穴59を経てバネ座ピストン室62に連通している。
Next, the operation of the relief valve in the present embodiment having the above configuration will be described. That is, according to the
そこで、例えば高圧室54の圧力が比較的高い場合でも、バネ70を圧縮するための高圧室54の圧力が作用するバネ座ピストン60の作用面積は、大径部D4の直径による面積と、小径部D3の直径による面積との差の環状部の面積であるから、この径差を比較的小さくすれば、高圧室54の圧力が比較的高い場合でも、バネ座ピストン60が移動してしまうことがなく、しかも高圧室54の圧力が設定圧力以上となった場合には、バネ座ピストン60が図示の左方へ移動して、この際に高圧室54の圧油はバネ座ピストン室62へ導入されるので、環状絞り68およびバネ70の荷重の調整により、バネ座ピストン室62への単位時間当たりの圧油の量入量を極めて微少に調整することができるので、ショックレス機能を確実に維持することができる。
Therefore, for example, even when the pressure in the
図4は、本実施例に係るリリーフ弁50を、例えば油圧ショベルの上部旋回体のように大きな慣性を有す慣性体を油圧制御する油圧モータを備える建設機械に適用した場合の油圧回路の実施例を示すものである。
FIG. 4 shows an implementation of a hydraulic circuit when the
なお、この油圧回路は、基本的に図11に示す従来のリリーフ弁を適用した油圧回路と共通するものであり、従って説明の便宜上、共通する構成要素については、同一の参照符号を付し、詳細な説明は省略する。すなわち、参照符号50A、50Bがそれぞれ本実施例におけるリリーフ弁であり、差動形直動リリーフ弁を構成している。その他の構成要素およびその油圧回路構成は、図11に示す従来の油圧回路と同一である。
This hydraulic circuit is basically the same as the hydraulic circuit to which the conventional relief valve shown in FIG. 11 is applied. Therefore, for convenience of explanation, the same reference numerals are given to common components, Detailed description is omitted. That is,
図5および図6は、本発明に係るリリーフ弁50の第2実施例を示すものである。本実施例のリリーフ弁50は、前記した第1実施例におけるリリーフ弁の変形例であって、前記実施例1のリリーフ弁に対し、ポペットと同軸上に圧力補償流量調整手段としての圧力補償流量制御スプールを付設した構成からなるものである。
5 and 6 show a second embodiment of the
従って、図5および図6に示す第2実施例の構成において、図1ないし図3に示す第1実施例の構成と、同一の構成要素については同一の参照符号を付して説明する。 Therefore, in the configuration of the second embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the same components as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.
すなわち、本実施例のリリーフ弁50は、一端においてポペット66のロッド部67が挿通されるスリーブ58の内径部に形成された油室64内に、圧力補償流量調整手段としての圧力補償流量制御スプール80を、設けた構成からなるものである。
That is, the
この圧力補償流量制御スプール80は、前記ポペット66のロッド部67と対向する一端に固定絞り82を設けて、前記油室64を2つの油室64a、64bに画成すると共に、前記スプール80の他端に鍔部81を設けて、この鍔部81をスリーブ58の内径部に設けた段差部58bに対し、前記スプール80をポペット66方向に押圧するようバネ83を介して弾力的に当接させた構成からなる。さらに、前記スプール80の側面には、バネ座ピストン60とスリーブ58との嵌合によって形成されたバネ座ピストン室62に対し、これと連通するように設けたスリーブ58の横穴59と対応するように開口部84を設けて、前記バネ座ピストン室62と前記油室64bとが連通するように構成する。前記バネ83はその一端をスプール80に当接させ、他端をスリーブ58の後端開口を閉塞するプラグ86に当接させている。その他の構成は、前記第1実施例に記載のリリーフ弁50の構成と全く同じである。
The pressure compensation flow
このように構成された本実施例のリリーフ弁50は、これを図4に示すように、油圧ショベルの旋回駆動用の油圧モータ10に適用すれば、切換弁11の操作により慣性の大きい上部旋回体28を駆動した後、切換弁11を中立に戻してこれを停止させる場合、油圧モータ10の排出側にはブレーキ圧力が瞬時に発生するが、この高圧室54の油圧力が、減速停止前に既に切換弁11の排出側の抵抗により、比較的高い場合でも、バネ70を圧縮するために高圧室54の圧力が作用するバネ座ピストン60の作用面積は、大径部D4の直径による面積と、小径部D3の直径による面積との差の環状部の面積であるから、この径差を比較的小さくすれば、旋回状態での油圧モータ12の戻り側となる高圧室54の圧力が、例えば操作性向上のために100kgf/cm2程度の高い圧力でも、バネ座ピストン60が移動してしまうことはない。従って、切換弁11を中立に戻して旋回体28を減速停止する場合においても、リリーフ弁50A、50Bの設定圧力を150kgf/cm2、バネ座ピストン60が所要ストロークSを移動した後の設定圧力を300kgf/cm2に設定しておけば、高圧室54の油圧力が150kgf/cm2に上昇した後にバネ座ピストン60は、図示の左方へ移動し、しかもこの際には高圧室54の圧油は圧力補償流量制御スプール80を介してバネ座ピストン室62へ導入されるので、環状絞り68、固定絞り82およびバネ70等の荷重の調整により、バネ座ピストン室62への単位時間当たりの圧油の流入量を極めて微少に調整することができ、ショックレス機能を確実に維持することができる。
As shown in FIG. 4, the
図7は本発明の第3実施例に係るリリーフ弁の断面図で、図8は図7のVIII−VIII線に沿う断面図である。図7及び図8において、リリーフ弁50はハウジング52を備えており、このハウジング52の図中左側端面には、不図示の油圧ポンプと油圧管路を介して接続された圧油流入口52a(図4参照)が設けられている。この圧油流入口52aはハウジング52の内部に形成された圧油室に連通しており、圧油室にはスリーブ51がハウジング52の図中右側端面に設けられたスリーブ挿入口を挿通して液密に挿入されている。
7 is a cross-sectional view of a relief valve according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 7 and 8, the
前記スリーブ51は径の異なる二つの内径部51b,51cを有しており、これらの内径部51b,51cのうち径の大きいほうの内径部51cには、スリーブ51の後端開口を液密に閉塞するプラグ状のキャップ72が液密に嵌挿されている。
The
また、前記リリーフ弁50はスリーブ51の先端に弁シート57を備えている。この弁シート57は中心部に圧油流通孔57aを有しており、ハウジング52の圧油流入口から52a圧油室に流入した圧油は上記圧油流通孔57aを通ってスリーブ51内に流入する構成となっている。また、弁シート57はハウジング52内の圧油室の壁面に押接されており、これによりハウジング52内の圧油室は高圧室54と低圧室56とに区画されている。
The
前記スリーブ51の内部には、ロッド状の弁体(ポペット)66がその先端を弁シート57に対向させて設けられているとともに、ポペット66の後端部をスリーブ51の軸方向に移動可能に支持する略円筒状のバネ座ピストン60が摺動可能に設けられている。このバネ座ピストン60はその外周面上にストッパとしての環状突起(鍔部)61を有しており、バネ座ピストン60が油圧力によって図7中左方へ所定ストロークSだけ移動すると、環状突起61がスリーブ51の内径段差部51aに当接する構成となっている。
Inside the
また、前記バネ座ピストン60はポペット66の後端部と摺動自在に嵌合する小径内径部60bを有しており、この小径内径部60bの後方に隣接して形成された大径内径部60cにはピストン100が摺動可能に設けられている。このピストン100の前端面100a(図9参照)はポペット66の後端面66aと対向しており、このポペット66の後端面66aとピストン100の前端面100aとの間にはバネ座ピストン室64が画成されている。
The
前記ポペット66はスリーブ51の内周面と摺接するバネ受け部66bを先端部に有しており、このバネ受け部66bとバネ座ピストン60との間には、ポペット66の先端を弁シート57に押圧すると共にバネ座ピストン60の後端をプラグ72に押圧する圧縮コイルバネ70が設けられている。なお、前記バネ受け部66bと弁シート57との間には空隙部90が画成されており、この空隙部90はスリーブ51に穿設された連通孔92を介して低圧室56に連通している。
The
また、前記ポペット66は弁シート57に向かって開口する圧油流通孔69を軸芯部に有している。この圧油流通孔69は、図9に示されるように、ポペット66の後端部外周面とバネ座ピストン60の内周面との間に形成された環状絞り68に圧油流通孔102を介して連通しており、前記環状絞り68はポペット66内に形成された圧油流通孔103及び104を介して前記バネ座ピストン室64に連通している。なお、バネ受け部66bとバネ座ピストン60との間のスリーブ51には、バネ受け部66bとバネ座ピストン60との間に画成された油室75と前記低圧室56とを連通させる連通孔76が穿設されている。また、環状突起61とキャップ72との間に形成された油室73と前記油室75は、バネ座ピストン60の外周面に形成された圧油流通溝74,74(図8参照)を介して相互に連通している。
Further, the
次に、上記のように構成される本発明の第3実施例に係るリリーフ弁の作用について説明する。本発明の第3実施例に係るリリーフ弁を例えば油圧ショベルの旋回モータ制御用リリーフ弁として使用し、切換弁の操作により慣性の大きい上部旋回体を駆動した後、切換弁を中立に戻して上部旋回体を減速停止させる場合を想定する。この場合、ハウジング52の圧油流入口52aから高圧室54を経て弁シート57の圧油流通孔57aに流入した油は、ポペット66の圧油流通孔69及び102、環状絞り68、圧油流通孔103及び104を経てバネ座ピストン室64に流入する。
Next, the operation of the relief valve according to the third embodiment of the present invention configured as described above will be described. The relief valve according to the third embodiment of the present invention is used, for example, as a relief valve for swing motor control of a hydraulic excavator, and after driving the upper swing body having a large inertia by operating the switch valve, the switch valve is returned to neutral to Assume that the revolving unit is decelerated to a stop. In this case, the oil that has flowed from the pressure oil inlet 52a of the
このような旋回操作では、操作性の向上等を図るために、切換弁の排出側の抵抗を常に比較的高く設定する場合がある。このような場合であっても、本発明の第3実施例では、バネ座ピストン室64に流入した圧油によってバネ座ピストン60が図7中左方へ移動するか否かは、ポペット66の後端面66aとこれに対向するピストン100の前端面100aとの面積差、すなわちバネ座ピストン60の内径段差部60aに作用する油圧力によって定まる。
In such a turning operation, the resistance on the discharge side of the switching valve may always be set relatively high in order to improve operability. Even in such a case, in the third embodiment of the present invention, whether or not the
従って、ポペット66の後端面66aとピストン100の前端面100aとの面積差を適切に設定すれば、切換弁の排出側の抵抗が比較的高く設定されていてもバネ座ピストン60が動くことがない。
Therefore, if the area difference between the
また、切換弁を中立に戻すと、この切換弁の排出側にブレーキ圧力が発生し、このブレーキ圧力が高圧室54の圧力となってリリーフ弁50を作動させるが、上述した第3実施例ではポペット66の後端面66aとピストン100の前端面100aとの面積差を比較的小さくできることに加え、ピストン100の後端面には低圧室56の圧力が作用しているので、ピストン100の前端面100aに作用する高圧室54の圧力とピストン100の後端面に作用する低圧室56の圧力との圧力差によってピストン100はキャップ72側へ常時押圧される。従って、バネ座ピストン60が図中左方へ移動したときのバネ座ピストン室64の体積はピストン100の前端面100aの面積×ストロークSとなるので、これを比較的大きく設定できる。
When the switching valve is returned to the neutral position, a brake pressure is generated on the discharge side of the switching valve, and this brake pressure becomes the pressure of the
なお、前記した圧油流通孔102及び103は小径絞りとして構成することができる。また、環状絞り68が形成されている部分のポペット66の外径を調整することにより、小径絞りに比較し、その絞り効果を大きく設定することができる。
The pressure oil circulation holes 102 and 103 described above can be configured as a small diameter throttle. Further, by adjusting the outer diameter of the
図10は、本発明の第4実施例に係るリリーフ弁の要部を示す部分断面図である。同図に示されるように、本発明の第4実施例では、図7に示したピストン100の代わりに、バネ座ピストン60の大径内径部60cに第1のピストン110と第2のピストン112とを摺動自在に設けている。
FIG. 10 is a partial cross-sectional view showing the main part of the relief valve according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in the figure, in the fourth embodiment of the present invention, instead of the
前記第1のピストン110はポペット66側に配置されており、この第1のピストン110の前端面には、円形の凹状部が形成されている。
The
一方、前記第2のピストン112はキャップ72側に配置されており、この第2のピストン112と前記第1のピストン110との間には、第1のピストン110の前端をバネ座ピストン60の内径段差部60aに押圧すると共に第2のピストン112の後端をキャップ72に押圧する圧縮コイルバネ111が設けられている。
On the other hand, the
また、第2のピストン112の後端面には複数本の圧油導入溝116がピストン112の中心部から外周部に向けて形成されており、バネ座ピストン60の圧油流通溝74からスリーブ51とバネ座ピストン60との間の油室73に流入した圧油は前記圧油導入溝116を流通してキャップ72と第2のピストン112との間に形成された油室114に流入し、この油室114に流入した圧油は第2のピストン112に形成された絞り(小孔)113を流通して第1のピストン110と第2のピストン112との間に形成された油室117に流入するようになっている。
In addition, a plurality of pressure
このような構成によると、高圧室54の圧力が上昇してバネ座ピストン室64に圧油が流入すると、先ず第1のピストン110がバネ座ピストン室64内の圧油に押されて図中右方へ移動した後、バネ座ピストン60が図中左方へ移動する。従って、高圧室54の圧力が急激に上昇した場合でもバネ座ピストン60が直ちに移動せず、バネ座ピストン60の移動に時間遅れが生ずるので、高圧室54の圧力が上昇してからバネ座ピストン60が移動するまでの間、リリーフ弁を低圧で作動させることができ、これによりリリーフ弁の作動直後のショックを大幅に低減できる。
According to such a configuration, when the pressure in the
従って、旋回操作時における背圧が比較的高い場合でもバネ座ピストン60の移動を防止でき、且つ、環状絞り68により高圧室54からバネ座ピストン室64に流入する圧油の単位時間当たりの流入量を微少に設定でき、しかもバネ座ピストン60の移動に伴うバネ座ピストン室64の体積増加を比較的大きく設定できるので、バネ座ピストン60が図示の位置から所定ストロークSを移動するに必要な時間を比較的長く設定できる。この結果、確実にショックレス機能を与えることができる。
Therefore, even if the back pressure during the turning operation is relatively high, the movement of the
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many design changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
50 リリーフ弁
51 スリーブ
51a 内径部側面
52 ハウジング
53 内径部の隙間
54 高圧室
56 低圧室
57 シート
58 スリーブ
58a 段差部
58b 段差部
59 横穴
60 バネ座ピストン
60a 段差部
61 鍔部
61a 肩部
62 バネ座ピストン室
64 油室
64a、64b 油室
66 ポペット
67 ロッド部
68 環状絞り
70 バネ
71 スペーサ
72 キャップ
74 溝
75 油室
76 穴
80 圧力補償流量制御スプール
81 鍔部
82 固定絞り
83 バネ
84 開口部
50
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