JP2013117293A - 流量調整弁 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷の大小により流量を変化させる流量制御弁を提供する。
【解決手段】カートリッジ形式のボディ１の内部に第１のスプール３を摺動可能に設け、一端面に受圧部及び他端面に第１のスプリング４を設け、高圧室７１側の圧力の上昇に伴い流入口１１の開口を絞り制御すると共に、ボディ１の外方に設けた第２のスプール５の一端面を受圧面とし、他端面にスプリング６を配し、高圧室７１側の圧力の上昇に伴い流出口１２の開口を絞り制御可能な構造とし、高圧室７１の圧力上昇に伴い流量制御弁Ｖを通過する油量を減少させる機能を持たせた制御弁。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種産業機械や車両等の液圧装置に用いられる流量制御弁に関する。

従来より、各種産業機械や車両等の液圧装置に用いられるものであって、内部に高圧室及び低圧室を有する筐体に設けられ、高圧室から低圧室に向かう流量を制御する流量制御弁として、前記高圧室と連通する流入口及び前記低圧室と連通する流出口を側壁に形成したボディと、前記ボディ内に摺動可能に嵌装してなり高圧室側の圧力の上昇に伴い前記流入口の開度を減少させる方向に変位するスプールと、これらボディと第１のスプールとの間に設けられ前記スプールを軸心方向かつ前記流入口の開度を増加させる方向に付勢する付勢手段とを有するものが知られている（例えば、引用文献１を参照）。この流量制御弁は、高圧室側の流体圧力が上昇した際に、ボディとスプールとの間の空間の圧力である弁室内圧力が上昇し、付勢手段による付勢力に抗して流入口の開度を減少させる方向に変位する。このとき、弁室内を通過する流体の量が小さくなるので弁室内圧力が低下してスプールが押し戻され、流入口の開度が再び大きくなる。このような作用により、低圧室側に流出する流体の流量が一定となる。

再公表特許ＷＯ２００９／０９８０５６号

しかして、このような流量制御弁を、例えばフォークリフトにおいてリフトを昇降させるためのアクチュエータに作動液を供給する液圧装置に用いる場合、リフトを下降させるための操作を行うと、リフトは一定速度で下降する。ところが、作業性や安全性の観点から、アクチュエータに対する負荷が小さい場合すなわち高圧室側の圧力が低い場合にはリフトを高速で下降させ、アクチュエータに対する負荷が大きい場合すなわち高圧室側の圧力が高い場合にはリフトを低速で下降させるようにする要望が存在する。それ以外にも、負荷の大小すなわちすなわち高圧室側の圧力に応じてアクチュエータに供給する作動液の流量を変化させるようにする要望が種々存在する。

本発明は以上の点に着目し、負荷の大小すなわち高圧室側の圧力により作動液の流量を変化させることが可能な流量制御弁を実現することを目的とする。

すなわち本発明に係る流量制御弁は、内部に高圧室及び低圧室を有する筐体に設けられ、高圧室から低圧室に向かう流量を制御する流量制御弁であって、前記高圧室と連通する流入口及び前記低圧室と連通する流出口を側壁に形成したボディと、前記ボディ内に摺動可能に嵌装してなり高圧室側の圧力の上昇に伴い前記流入口の開度を減少させる方向に変位する第１のスプールと、これらボディと第１のスプールとの間に設けられ前記第１のスプールを軸心方向かつ前記流入口の開度を増加させる方向に付勢する第１の付勢手段と、前記ボディと前記筐体との間に設けられ前記低圧室と連通するオリフィスを側壁に形成しているとともに高圧室側の圧力の上昇に伴い軸心方向に変位し前記ボディの流出口と前記オリフィスとが重なり合う部分の大きさを変化させる第２のスプールと、前記ボディと前記第２のスプールとの間に設けられ前記第２のスプールを軸心方向かつ前記高圧室に向かう方向に付勢する第２の付勢手段とを有することを特徴とする。

このようなものであれば、前記ボディの流出口と前記第２のスプールのオリフィスとが重なり合う部分が、高圧室側の圧力が変化するにつれ開度が変化する可変オリフィスとして機能するので、高圧室側の圧力が変化するにつれ低圧室側に導かれる作動液の流量を変化させることが可能な流量制御弁を実現することができる。

特に、フォークリフトに代表される荷役装置において積荷を昇降させるためのアクチュエータに作動液を供給する液圧装置に用いる場合に好適な態様として、高圧室側の圧力の上昇に伴い、前記ボディの流出口と前記オリフィスとが重なり合う部分の大きさが小さくなるものが挙げられる。このようなものであれば、負荷が大きい場合すなわち高圧室側の圧力が大きい場合には、前記ボディの流出口と前記オリフィスとが重なり合う部分の大きさが小さくなるので低圧室側に流出する作動液の量も少なくなり、積荷の下降速度を低下させることができるからである。

本発明によれば、負荷の大小すなわち高圧室側の圧力により作動液の流量を変化させることが可能な流量制御弁を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る流量制御弁の初期状態を示す図。 同実施形態に係る流量制御弁の作動を示す図。 同実施形態に係る流体圧力と作動液の流量との関係を示す図。 本発明の他の実施態様に係る流量制御弁の初期状態を示す図。 同実施態様に係る流体圧力と作動液の流量との関係を示す図。

本発明の一実施形態を図１〜図３を参照しつつ以下に示す。

本発明の流量制御弁Ｖは、フォークリフトに代表される荷役装置において積荷を昇降させるためのアクチュエータに接続して使用するもので、図１及び図２に示すように、内部に高圧室７１及び低圧室７２を有する筐体７に設けられ、高圧室７１から低圧室７２に向かう流量を制御するものである。また、この流量制御弁Ｖは、前記図１に示すように、前記高圧室７１と連通する流入口１１及び前記低圧室７２と連通する流出口１２を側壁に形成したボディ１と、前記ボディ１内に摺動可能に嵌装してなり流入口１１から流入する作動液の流量が増加した際に前記流入口１１の開度を減少させる方向に変位する第１のスプール３と、これらボディ１と第１のスプール３との間に設けられ前記第１のスプール３を軸心方向かつ前記流入口１１の開度を増加させる方向に付勢する第１の付勢手段たる第１のスプリング４と、前記ボディ１と前記筐体７との間に設けられ前記低圧室７２と連通するオリフィス５１を側壁に形成しているとともに高圧室７１側の圧力の上昇に伴い軸心方向に変位し前記ボディ１の流出口１２と前記オリフィス５１とが重なり合う部分の大きさを変化させる第２のスプール５と、前記ボディ１と前記第２のスプール５との間に設けられ前記第２のスプール５を軸心方向かつ前記高圧室７１に向かう方向に付勢する第２の付勢手段たる第２のスプリング６とを有する。

さらに具体的には、前記ボディ１は、図１及び図２に示すように、一端が閉塞し他端が開放した筒体形状をなし、その内に前記第１のスプール３を軸心方向に沿って摺動進退可能に保持する。このボディ１の周壁には、略同一円周上に間欠的に配した複数の前記流入口１１と、同様に略同一円周上に間欠的に配した複数の前記流出口１２と、下流の流体圧力をボディ１内（における第１のスプリング４が介在する他端側）に導き入れるための還流路１３とを穿設してある。流入口１１はボディ１の一端寄りに存在し、流出口１２は流入口１１からやや他端方に偏倚した箇所に存在し、還流路１３は流出口１２からさらに他端方に偏倚した箇所に存在している。ボディ１の他端にはプラグ２を螺着してこれを閉塞する。

第１のスプール３は、図１及び図２に示すように、一端部３１と他端部３２との間に環状凹部３３１を形成して中間部３３を小径化した外形を有する。第１のスプール３の一端部３１及び他端部３２の外周は、ボディ１の内周に略密接する。一端部３１の内部には、一端面側に開口する圧力伝達孔３１１を設けている。圧力伝達孔３１１は、中間部３３の内部通路３３２を介して環状凹部３３１に連通する。他端部３２の内部には、他端面側に開口する筒孔３２１を設けている。第１のスプリング４はこの筒孔３２１内に挿入し、一端を筒孔３２１の底面に、他端をプラグ２の内向面に弾接する。第１のスプリング４により、この第１のスプール３は一端方すなわち流入口１１の開度を増加させる方向へ向けて弾性付勢される。

第２のスプール５は、図１及び図２に示すように、上述したように前記ボディ１と前記筐体７との間に摺接可能に設けられる部材であって、内部に前記ボディ１を収納可能な筒状をなす。第２のスプール５の側壁には、前記低圧室７２と連通するとともに前記ボディ１の流出口１２と重なり合うオリフィス５１を側壁に形成している。また、この第２のスプール５の低圧室７２に向かう側と反対側の面には筒孔５２を設けている。第２のスプリング６はこの筒孔５２内に挿入し、一端を筒孔５２の底面に、他端をボディ１の内向面に弾接する。さらに、この第２のスプール５には、下流の流体圧力をボディ１内（における第１のスプリング４が介在する他端側）に導き入れるための還流路５３を穿設してある。そして、この第２のスプール５は、高圧室７１側の圧力の上昇に伴い軸心方向に変位し前記ボディ１の流出口１２と前記オリフィス５１とが重なり合う部分の大きさを変化させ、これらボディ１の流出口１２及びオリフィス５１を可変絞りとして機能させる。

弾性付勢された第１のスプール３は、図１に示す初期位置ではその一端面をボディ１の内向面に当接させている。第１のスプール３が初期位置にある段階で、流入口１１は全開状態である。また、図１に示す初期位置では、前記第２のスプール５に備えたオリフィス５１と前記ボディ１の流出口１２とは略全体が重なり合っている。

高圧室７１側から流入口１１を経て流入する作動液の圧力が増加すると、上述したように流出口１２及びオリフィス５１が可変絞りとして機能しているので、弁室内、即ち環状凹部３３１や圧力伝達孔３１１、さらには第１のスプール３の一端面とボディ１の内向面との間隙の液圧が上昇して第１のスプール３が他端方に向けて押圧される。このとき、第１のスプール３は第１のスプリング４による弾性付勢力に抗して変位する。第１のスプール３が初期位置から変位するのに伴い、流入口１１の開度が小さくなる。換言すれば、前記流入口１１と第１のスプール３とにより形成される可変絞りを通過する作動液の流量が小さくなる。これに伴い、圧力伝達孔３１１内部の圧力が低下するので、第１のスプリング４により第１のスプール３が押し戻され、前記流入口１１の開度、換言すれば前記流入口１１と第１のスプール３とにより形成される可変絞りを通過する作動液の流量が再び大きくなる。

ここで、高圧室７１側の流体圧力が所定の閾値Ｐ₁を下回る場合は、該流体圧力により前記第２のスプール５が受ける力と前記第２のスプリング６による付勢力とがバランスし、該第２のスプール５に備えたオリフィス５１と前記ボディ１の流出口１２とは略全体が重なり合っている状態を保つ。すなわち、これらオリフィス５１と流出口１２とが重なり合う部分の面積が一定を保つ。このことと、高圧室７１側の流体圧力の変化に伴い第１のスプール３が受ける前段で述べたような作用により、前記流出口１２からの流量は、上流の流体圧力が所定の閾値Ｐ₁を下回る場合においては流体圧力に関わらず一定である。

しかして、高圧室７１側の流体圧力がさらに上昇すると、この流体圧力により第２のスプリング６による付勢力に抗して図２に示すように第２のスプール５が移動し、該第２のスプール５に備えたオリフィス５１と前記ボディ１の流出口１２とが重なり合う部分の面積が小さくなる。すなわち、図３に示すように、流出量は、高圧室７１側の流体圧力が所定の閾値を上回る場合、流体圧力の上昇につれて小さくなる。

以上に述べたように、本実施形態に係る流量制御弁Ｖの構成によれば、前記ボディ１の流出口１２と前記第２のスプール５のオリフィス５１とが重なり合う部分が、高圧室７１側の流体圧力が変化するにつれ開度が小さくなる可変オリフィスとして機能する。従って、負荷が大きくなるにつれ、すなわち高圧室７１側の流体圧力が大きくなるにつれ、低圧室７２側に流出する作動液の量が少なくなり、積荷の下降速度を低下させることができる。

なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。

例えば、初期位置を図４に示すような態様のものが考えられる。この態様に係る流量制御弁は、上述した実施形態に係るものと略同様の構成を有するので、上述した実施形態に係るものと相違点についてのみ以下に説明する。以下の説明において、上述した実施形態におけるものと対応する各部位には、同一の名称及び符号を付している。この態様のものは、上流すなわち高圧室７１側の流体圧力が所定の閾値Ｐ₂を下回る場合、該流体圧力により第２のスプール５が受ける力と第２のスプリング６による付勢力とがバランスし、該第２のスプール５がボディ１の流出口１２の一部を被覆した状態で該第２のスプール５に備えたオリフィス５１と前記ボディ１の流出口１２とが重なり合う。これらオリフィス５１と流出口１２とが重なり合う部分の面積は、前記流体圧力が高くなるにつれ大きくなる。すなわち、前記流出口１２からの流量は、上流の流体圧力が所定の閾値Ｐ₂を下回る場合においては前記流体圧力が高くなるにつれ大きくなる。

しかして、この態様のものは、高圧室７１側の流体圧力が所定の閾値Ｐ₂を超えて上昇すると、第２のスプリング６は最大限圧縮され、該第２のスプール５に備えたオリフィス５１と前記ボディ１の流出口１２とは略全体が重なり合っている状態となる。換言すれば、前記オリフィス５１と流出口１２とが重なり合う部分の面積は最大値となる。すなわち、前記流出口１２からの流量は、図５に示すように、高圧室７１側の流体圧力が所定の閾値Ｐ₂を上回る場合、所定の最大流量を保つ。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変形してよい。

Ｖ…流量制御弁
１…ボディ
１１…流入口
１２…流出口
３…第１のスプール
４…第１のスプリング（第１の付勢手段）
５…第２のスプール
５１…オリフィス
６…第２のスプリング（第２の付勢手段）
７…筐体
７１…高圧室
７２…低圧室

Claims (2)

1. 内部に高圧室及び低圧室を有する筐体に設けられ、高圧室から低圧室に向かう流量を制御する流量制御弁であって、
   前記高圧室と連通する流入口及び前記低圧室と連通する流出口を側壁に形成したボディと、前記ボディ内に摺動可能に嵌装してなり高圧室側の圧力の上昇に伴い前記流入口の開度を減少させる方向に変位する第１のスプールと、これらボディと第１のスプールとの間に設けられ前記第１のスプールを軸心方向かつ前記流入口の開度を増加させる方向に付勢する第１の付勢手段と、前記ボディと前記筐体との間に設けられ前記低圧室と連通するオリフィスを側壁に形成しているとともに高圧室側の圧力の上昇に伴い軸心方向に変位し前記ボディの流出口と前記オリフィスとが重なり合う部分の大きさを変化させる第２のスプールと、前記ボディと前記第２のスプールとの間に設けられ前記第２のスプールを軸心方向かつ前記高圧室に向かう方向に付勢する第２の付勢手段とを有することを特徴とする流量制御弁。
2. 高圧室側の圧力の上昇に伴い、前記ボディの流出口と前記オリフィスとが重なり合う部分の大きさが小さくなる請求項１記載の流量制御弁。

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