JP3917989B2 - パイロット作動型リリーフバルブ - Google Patents

Description

本発明は、パイロット作動型リリーフバルブに関し、さらに詳細には、ピストンに作用するタンク圧力を相殺させるバランス装置を備え、タンク圧力が変動した場合にもパイロットポペットの設定圧力が変わらないため、リリーフバルブの機能が安定的に行われうるパイロット作動型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ような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の油圧回路システムが用いられる。

油圧ポンプからの圧油は、方向制御の機能を行うメイン制御バルブにより夫々の作業器具のアクチュエータへ供給されるが、前述したメイン制御バルブ内に設けられるリリーフバルブは‘メインリリーフバルブ’とも呼ばれ、過度の負荷から駆動源を包含し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。

リリーフバルブとは、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保持する機能を果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ため、装備に用いられる作業器具を変更する場合に対応できるようになされる。

一方、一般的なリリーフバルブにおいては、圧力計を用いて外部から直接圧力計を見ながら圧力設定を変更しなければならない手間がかかったため、メイン制御バルブに使用されるメインリリーフバルブにはパイロット作動型リリーフバルブが主に用いられている。

掘削機などの重装備がバケットを用いて掘削作業を行ったり、旋回モータで旋回したり、かつ走行モータで走行を行う場合、油圧回路システムに形成される圧力が作業を行うに充分ではない現状が発生される。

従って、最近は、パイロット作動型リリーフバルブの設定圧力を二段階に分け、負荷の大きい作業を行う時にはリリーフバルブの設定圧力を一時的に増加させることによって、重装備の掘削能力、走行能力、旋回能力などを向上させている。

このようなパイロット作動型リリーフバルブは、パイロット信号圧力によりリリーフバルブの設定圧力を無断で変更することができるようになされる。

即ち、外部又は運転席でパイロット作動型リリーフバルブに印加されるパイロット信号圧を調整すると、これに対応しリリーフバルブの設定圧力が自動に変更できる特徴を持つ。

図１は、従来技術によるパイロット作動型リリーフバルブの断面図を示している。
従来のパイロット作動型リリーフバルブによると、油圧ポンプ２００から供給される圧油がリリーフバルブ１００を経由して重装備の作業器具(図示せず)を駆動し、作業器具のアクチュエータ(図示せず)が最大ストロークに達すると油圧ポンプ２００からの圧油はリリーフバルブ１００を経由してタンク２０１へ帰還する。

リリーフバルブ１００は、スリーブ１１０と、スリーブ１１０に結合される本体１８０とを包含しなされる。

スリーブ１１０内には、メインポペット１２０、メインポペットばね１２２、第２オリフィスの体部１３０、シート部１４０が設けられるが、メインポペット１２０はその中央に第１オリフィス１２１が形成されかつスリーブ１１０内で長さ方向に移動可能に設けられ、メインポペットばね１２２はメインポペット１２０を弾性支持する。

また、メインポペットばね１２２の後端は、第２オリフィスの体部１３０に支持され、第２オリフィスの体部１３０はその後端がシート部１４０に支持されるよう設けられる。第２オリフィスの体部１３０には、その中央を貫通する第２オリフィス１３１が設けられる。

シート部１４０には、その中央を貫通し第２オリフィス１３１と連結されるシート流路１４２と、シート流路１４２の後面に傾くように形成されるシート面１４１が設けられる。

スリーブ１１０と結合される本体１８０内には、パイロットポペット１５０と、パイロットポペットばね１６０と、ピストン１７０とが設けられる。パイロットポペット１５０は、パイロットポペットばね１６０により弾性支持され、本体１８０内で長さ方向に移動可能に設けられる。パイロットポペットばね１６０の後端はピストン１７０により支持される。

パイロットポペット１５０は円錐形状になされ、パイロットポペットばね１６０のばね力によりシート部１４０のシート面１４１に接触することによって、シート流路１４２を開閉する機能を行う。

パイロットポペットばね１６０を支持するピストン１７０は本体１８０内で摺動可能に設置され、本体１８０の左側にはパイロット信号ライン１９０が形成されかつピストン１７０の後面と連結される。

パイロット信号ライン１９０は、外部からパイロット信号圧Ｐｉの供給を受けピストン１７０を押圧し、ピストン１７０が左右方向に摺動されるようにするため、ピストン１７０の後面にはパイロット信号圧Ｐｉによる背圧室１７１が形成される。

このように、ピストン１７０とパイロットポペットばね１６０は、パイロット信号ライン１９０を介して入力されるパイロット信号圧Ｐｉにより右側へ加圧されパイロットポペットばね１６０のばね力が変化されることによって、リリーフバルブ１００の圧力設定がなされる。

スリーブ１１０には、油圧ポンプ２００からの高圧油が供給される高圧入口１１１と、高圧入口１１１の圧油をタンク２０１へ帰還させるためのタンク流路１１２が設けられる。

従って、スリーブ１１０内でメインポペット１２０が左側に移動すると高圧入口１１１の圧油がタンク流路１１２を経由しタンク２０１へ帰還される。

以下では、油圧ポンプ２００からの圧油により高圧入口１１１側に形成される圧力を高圧入口側の圧力とし、メインポペット１２０の第１オリフィス１２１を通過した圧油が第２オリフィス１３１へ流入される前にメインポペット１２０の空間部１２０ａ内に形成される圧力を背圧室側の圧力と称する。

メインポペット１２０は、高圧入口側の圧力が作用する高圧入口１１１の受圧面積が背圧室側の圧力が作用する空間部１２０ａの受圧面積より小さくなされる。

前述した構成からなるパイロット作動型リリーフバルブ１００の作動を説明すると以下のようである。

油圧ポンプ２００からの圧油は高圧入口１１１と第１オリフィス１２１とを経由しメインポペット１２０の空間部１２０ａへ流入される。

高圧入口１１１側の圧力が、前述したパイロットポペットばね１６０により設定された設定圧力以下に該当される場合には、パイロットポペットばね１６０のばね力によりパイロットポペット１５０がシート面１４１に接触するようになり、空間部１２０ａの圧油が第２オリフィス１３１へ流れないため、高圧入口側の圧力と背圧室側の圧力が同一に形成される。

前述したように、高圧入口側の圧力が作用する受圧面積が、背圧室側の圧力が作用する受圧面積より小さくなるため、メインポペット１２０はメインポペットばね１２２によりスリーブ１１０内で右側に支持される。従って、タンク流路１１２はメインポペット１２０により閉鎖された状態のまま維持される。

一方、重装備の作業器具(図示せず)が最大ストロークに達すると装備のシステム圧力が上昇するため、高圧入口１１１側の圧力が上昇し高圧入口側の圧力及び背圧室の圧力が前述したパイロットポペットばね１６０により設定された設定圧力以上に到達する。

この際には、圧油がパイロットポペットばね１６０のばね力に抗してパイロットポペット１５０を左側へ移動させることによって、シート部１４０のシート流路１４２が開放される。

従って、圧油はシート流路１４２とタンク入口１８１とを経由しタンク２０１へ帰還されるので、第１オリフィス１２１を通過し空間部１２１ａへ流入される圧油は抵抗を受け、背圧室側の圧力が高圧入口側の圧力の方より落ちる。

背圧室側の圧力が高圧入口側の圧力より下降すると、高圧入口側の圧力が作用するメインポペット１２０の受圧面に加えられるパワーが、背圧室側の圧力が作用するメインポペット１２０の受圧面に加えられるパワーを超過するため、メインポペット１２０が左側へ移動されかつ圧油がタンク流路１１２を介してタンク２０１へ帰還される。

図２は、従来技術によるパイロット作動型リリーフバルブのパイロット信号圧とシステム圧力との特定線図である。

パイロット作動型リリーフバルブ１００は前述した作動により、高圧入口１１１側の圧力が設定された圧力以上に上昇すると圧油がタンク２０１へ帰還され、リリーフの機能を行う。

パイロット信号圧Ｐｉがオフ状態にある場合には、ピストン１７０がパイロットポペットばね１６０を加圧しなかったため、リリーフバルブ１００の設定圧力は低圧の１次設定圧力で設定され、高圧入口１１１に供給される油圧ポンプ２００からの圧力がパイロットポペットばね１６０に設定された低圧の一次設定圧力より大きい場合のみメインポペット１２０が作動されるため、油圧システムの設定圧力は大きい負荷が要求されない一般的な使用状態に相応しく維持される。

反対に、パイロット信号圧Ｐｉがパイロット信号ライン１９０に供給されると、ピストン１７０によりパイロットポペットばね１６０が圧縮されるため、リリーフバルブ１００の設定圧力は高圧の２次設定圧力に設定され、高圧入口１１１に供給される油圧ポンプ２００からの圧力がパイロットポペットばね１６０に設定された高圧の２次設定圧力より大きくなる場合のみメインポペット１２０が作動されるので、油圧システムの設定圧力は重装備の掘削、旋回、走行などのように負荷が大きく求められる作業を行う時に適する状態となる。

前述したようにパイロット信号ライン１９０に入力されるパイロット信号圧Ｐｉがリリーフバルブ１００の圧力設定を可変的に変化させるが、具体的にはパイロット信号圧Ｐｉがピストン１７０を押圧しパイロットポペットばね１６０の圧縮長さが変わることによって、ばね力が変化し設定圧力が変更される。

しかし、ピストン１７０の両側には、パイロット信号圧Ｐｉによる圧力と、パイロットポペットばね１６０によるばね力のみならず、タンク入口１８１により加えられるタンク２０１の圧力が作用力として加えられる。

パイロット信号圧Ｐｉに加えられるピストン１７０の背圧室１７１の信号圧の受圧面積をＤｐ、パイロットポペットばね１６０のばね力をＦｓ，タンク入口１８１に作用するタンク圧力をＰｔ，ピストン１７０のタンク圧力の受圧面積をＤｔだとすると、ピストン１７０に作用する作用力の関係式は以下のように表される。
Ｐｉ× Ｄｐ＝ Ｆｓ＋(Ｐｔ× Ｄｔ)＝設定圧力

前記関係式によると、リリーフバルブ１００の設定圧力はタンク圧力Ｐｔの影響を受ける。即ち、パイロット信号圧Ｐｉが一定した圧力で設定されている場合であっても、タンク圧力Ｐｔが一定した圧力範囲内で変動されると図２に示されているように脈動が発生される問題点があった。

前記のような現状により、リリーフバルブの性能が悪くなる場合には作業器具の性能も低下し装備の全体的な信頼性に悪影響を及ぼしうる。

従って、タンク圧力が変動される場合にも設定圧力が変わらないためにリリーフバルブの機能が安定的に行なわれることのできるパイロット作動型リリーフバルブの技術が実に要求されてきた。

本発明は前述したような問題点を鑑み発明したもので、本発明の目的はタンクの圧力が変動される場合にもパイロットポペットの設定圧力が変わらないためにリリーフバルブの機能が安定的に行なわれるようにすることにある。

前記の目的を達成するために、本発明はピストンに作用するタンク圧力を相殺させるバランス装置を備え、タンク圧力が変動した場合にもパイロットポペットの設定圧力が変わらないパイロット作動型リリーフバルブを提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１の発明に係るパイロット作動型リリーフバルブは、ポンプの圧油が供給される高圧入口と、前記高圧入口の圧油をタンクへ帰還させるタンク流路とが設けられるスリーブと、前方は前記高圧入口と連通されかつ後方に形成される背圧室へ圧油が流入され、メインポペットばねにより弾性支持されて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と、前記背圧室に連通されるシート流路が形成され、前記スリーブ内に設けられるシート部と、パイロット信号圧が入力される信号入口と、前記タンク流路に連通されるタンク入口とが形成され、前端は前記シート流路と連通されるよう前記スリーブに連結されるハウジングと、前記ハウジング内にパイロットポペットばねにより移動可能に弾性支持され、前端部が前記タンク入口と前記シート流路とを開閉するよう設けられるパイロットポペットと、前記パイロットポペットばねの後端部を支持するよう前記ハウジング内に移動可能に設けられ、前記信号入口から入力されるパイロット信号圧により前記パイロットポペットばねを押圧するピストンと、前記ハウジング内の前記ピストン前面に形成されかつ前記タンク流路と連結されるバランス受圧室と、前記ピストン中心に貫通形成されるバランス流路と、前記バランス流路により前記バランス受圧室と連通されるバランス背圧室とを包含し、前記ピストンに作用するタンク圧力を相殺させるバランス装置と、を備え、
前記ピストンの後面には前記信号入口からのパイロット信号圧を受圧する信号受圧面が形成されていると共に、前記バランス背圧室は前記ピストンの外周縁の段顎からなる後面受圧面と前記ハウジング内部の側壁とにより形成され、前記バランス流路は前記バランス背圧室に連通される垂直流路と前記垂直流路から分岐し前記バランス受圧室に連通される中心流路とを包含し、前記バランス受圧室に接するピストンの前面受圧面は前記後面受圧面と同一の面積からなることを特徴とする。

また請求項２の発明に係るパイロット作動型リリーフバルブは、ポンプの圧油が供給される高圧入口と、前記高圧入口の圧油をタンクへ帰還させるタンク流路とが設けられるスリーブと、前方は前記高圧入口と連通されかつ後方に形成される背圧室へ圧油が流入され、メインポペットばねにより弾性支持されて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と、前記背圧室に連通されるシート流路が形成され、前記スリーブ内に設けられるシート部と、パイロット信号圧が入力される信号入口と、前記タンク流路に連通されるタンク入口とが形成され、前端は前記シート流路と連通されるよう前記スリーブに連結されるハウジングと、前記ハウジング内にパイロットポペットばねにより移動可能に弾性支持され、前端部が前記タンク入口と前記シート流路とを開閉するよう設けられるパイロットポペットと、前記パイロットポペットばねの後端部を支持するよう前記ハウジング内に移動可能に設けられ、前記信号入口から入力されるパイロット信号圧により前記パイロットポペットばねを押圧するピストンと、前記ハウジング内の前記ピストン前面に形成されかつ前記タンク流路と連結されるバランス受圧室と、前記ピストン中心に貫通形成されるバランス流路と、前記バランス流路により前記バランス受圧室と連通されるバランス背圧室とを包含し、前記ピストンに作用するタンク圧力を相殺させるバランス装置と、を備え、
前記ピストンの後端には補助ピストンが移動可能に挿入され、前記補助ピストンの後端には前記信号入口からのパイロット信号圧を受圧する信号受圧面が形成されていると共に、前記バランス背圧室は前記補助ピストンの前端凹溝と前記ピストン後面の後面受圧面とにより形成され、前記バランス受圧室に接するピストンの前面受圧面は前記後面受圧面と同一の面積からなることを特徴とする。

本発明の目的と長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て説明するが、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３は、本発明の第１実施例によるパイロット作動型リリーフバルブ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内で移動可能に設けられるメインポペット２０と、スリーブ１０内に設けられるシート部３０と、前記スリーブ１０の後端に連結されるハウジング４０と、前記ハウジング４０内で移動可能に設けられるパイロットポペット５０と、パイロット信号圧により移動されるピストン６０と、ピストンに作用するタンク圧力を相殺させるバランス装置７９とを、含んで構成される。

リリーフバルブ１には、油圧ポンプ２００からの圧油が供給される高圧入口１１及びタンク２０１へ連結されるタンク流路１２を開閉するメインポペット２０が設けられる。

従って、リリーフバルブ１は、高圧入口１１の圧力がパイロット信号圧Ｐｉによる設定圧力を超過する時に、メインポペット２０が高圧入口１１の圧油をタンク２０１へ排出させることによって、全体油圧システムの圧力を一定値以下に保持する機能を果たす。

リリーフバルブ１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が形成されたスリーブ１０とが設けられる。タンク流路１２は、高圧入口１１の圧油をタンク２０１へ排出することができるように高圧入口１１と連結されている。

スリーブ１０内には、メインポペット２０と、メインポペットばね２３と、第２オリフィスの体部３１と、シート部３０とが、順々に設けられる。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。

従って、メインポペット２０が図面上の右側に移動されると、メインポペットの前端部が高圧入口１１とタンク流路１２との連結を閉鎖するが、左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の後端を弾性支持するメインポペットばね２３は、第２オリフィスの体部３１により支持され、第２オリフィスの体部３１はシート部３０により支持される。

また、シート部３０の後端はスリーブ１０に対し固定され、第２オリフィスの体部３１の後端はシート部３０の前端に固着されかつ前記メインポペットばね２３を安定的に支持するため、メインポペット２０はメインポペットばね２３により高圧入口１１側へ押圧される状態に置かれる。

メインポペット２０の前方には、高圧入口１１側と連通される第１オリフィス２１が、後方には第１オリフィス２１と連通される背圧室２２が設けられる。

また、第２オリフィスの体部３１の中心には、第２オリフィス３２が貫通形成され、前記背圧室２２と連結される。シート部３０の中心にもシート流路３３が貫通形成され前記第２オリフィス３２と連通される。

従って、スリーブ１０の内側には、高圧入口１１からの圧油が第１オリフィス２１、背圧室２２、第２オリフィス３２及びシート流路３３とを次々と経由する流路が設けられる。

また、シート部３０の後端にはシート流路３３から外側に延長されるシート面３４が設けられる。

スリーブ１０の後端にはハウジング４０が結合され、ハウジング４０内にパイロットポペット５０、ピストン６０及びパイロットポペットばね５１とが設けられ、パイロット作動型リリーフバルブ１の作動圧力を設定する機能を行う。

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かつハウジング４０内で移動可能に設けられる。パイロットポペット５０は、その先端部が円錐状になされパイロットポペットばね５１のばね力により押圧されシート部３０のシート面３４と接触することによって、シート流路３３を開閉する。

ハウジング４０内側の前方には、前述したタンク流路１２と連通されるタンク入口４２とが形成されるが、パイロットポペット５０がシート流路３３を開閉することによって、タンク入口４２とシート流路３３とを連結/閉鎖する機能を行う。

ピストン６０は、パイロットポペットばね５１の後端部を支持しかつハウジング４０内で摺動可能に設けられる。

ハウジング４０の略中央部の側面には、外部からのパイロット信号圧Ｐｉが入力される信号入口４１が形成され、ピストン６０の略中央部の外周縁には前記信号入口４１に連結されかつパイロット信号圧Ｐｉを受圧する信号受圧面６６が形成される。

また、ピストン６０の後端はピストンばね６２により弾性支持されるが、ピストンばね６２は前記信号受圧面６６に作用するパイロット信号圧Ｐｉに抗してピストン６０を図面上の右側に加圧する。

ハウジング４０内には、ピストン６０に作用するタンク圧力を相殺させるバランス装置７９が設けられる。バランス装置７９は、ピストンの前面に形成されかつ前記タンク流路１２と連結されるバランス受圧室７１、ピストン６０の中心に貫通形成されるバランス流路７３及びバランス流路７３によりバランス受圧室７１と連通されるバランス背圧室７５とを、含んでなされる。

バランス背圧室７５は、ハウジング内部の後壁４０ａとピストン６０とにより形成される空間からなる。また、バランス受圧室７１は前記パイロットポペットばね５１及びパイロットポペット５０とが設けられるピストン６０の前方に形成される空間からなる。

バランス背圧室７５とバランス受圧室７１とは、バランス流路７３により相互に連結される。また、バランス受圧室７１はタンク流路１２に連結されるため、タンク流路１２を介してタンク２０１から供給される圧油はバランス受圧室７１とバランス流路７３とを経由しバランス背圧室７５にまで供給される。

従って、タンク圧力はピストン６０前方のバランス受圧室７１及びピストン６０後方のバランス背圧室７５に夫々形成され、ピストン６０の両側に同様なタンク圧力が作用する。

同様な圧力の油圧を受圧する受圧面に加えられる作用力は受圧面積に比例するので、バランス背圧室７５に接するピストン６０の後面受圧面６７とバランス受圧室７１に接するピストン６０の前面受圧面６４とが同一の面積でなされるようにすることによって、タンク圧力により前記ピストン６０の前後方の両側に加えられる作用力らが同様に形成されるようにすることができる。

従って、タンク圧力が変動した場合においても、前述したバランス装置７９の作用によりピストン６０に作用するタンク圧力が相殺されるため、パイロット作動型リリーフバルブの設定圧力がタンク圧力に影響を受けない。このため、リリーフバルブが本来の機能を円滑に行うことができる。

図４は、本発明の第２実施例によるパイロット作動型リリーフバルブ２の側断面図であり、以下では本発明の第２実施例によるパイロット作動型リリーフバルブを説明することにおいて、前述した第１実施例と同じ構成要素に関する説明は省略する。

信号入口４１は、前述した第１実施例とは異なって、ハウジング４０の後端部に設けられる。従って、ピストン８０の後面に信号受圧面８６が形成され、前記信号入口４１から入力されるパイロット信号圧Ｐｉを受圧する機能を行う。

ハウジング４０内にはピストン８０に作用するタンク圧力を相殺させるバランス装置８９が設けられる。バランス装置８９は、ピストンの前面に設けられかつ前記タンク流路１２と連結されるバランス受圧室８１、ピストン８０の中心に貫通形成されるバランス流路８３及びバランス流路８３によりバランス受圧室８１と連通されるバランス背圧室８５とを、含んでなされる。

バランス背圧室８５は、ピストン８０の略中央部の外周縁に形成される段付の後面受圧面８７とハウジング４０の内部の側壁４０ｂとにより形成される空間からなる。

ピストン８０の内側に設けられるバランス流路８３は略Ｔ字形状からなるが、垂直流路８３ａと中心流路８３ｂとを含む。垂直流路８３ａは前記背圧室８５と連通されるようピストン８０の上下方向を貫通し形成され、中心流路８３ｂは垂直流路８３ａから分岐しピストン８０前方におけるバランス受圧室８１に連通される。

バランス受圧室８１はタンク流路１２に連結されるので、タンク流路１２を介してタンク２０１から供給される圧油は、バランス受圧室８１とバランス流路８３とを経由しバランス背圧室８５にまで供給される。

タンク圧力は、ピストン８０前方のバランス受圧室８１及びピストン８０後方のバランス背圧室８５に夫々形成され、ピストン８０の両側に同様なタンク圧力が作用する。

従って、タンク圧力により前記ピストン８０前後方の両側に同様な作用力が加えられるようにするために、バランス背圧室８５に接するピストン８０の後面受圧面８７と、バランス受圧室８１に接するピストン８０の前面受圧面８４とが同一の面積からなるようにすることが望ましい。

以上のような構成によると、タンク圧力が変動される場合にも前述したバランス装置８９がピストン８０に作用するタンク圧力を相殺させ、リリーフバルブの設定圧力がタンク圧力に影響を受けない。このため、リリーフバルブが本来の機能を円滑に行うことができる。

図５は、本発明の第３実施例によるパイロット作動型リリーフバルブ３の側断面図であり、以下では本発明の第３実施例によるパイロット作動型リリーフバルブを説明することにおいて、前述した第１実施例と同じ構成要素に関する説明は省略する。

信号入口４１は、前述した第２実施例のようにハウジング４０の後端部に設けられる。しかし、ピストン９０の後面に信号受圧面９６が形成される構成は異なってなされる。

即ち、ピストン９０の後端に補助ピストン９０ａが移動可能に挿入され、補助ピストン９０ａの後端に信号受圧面９６が形成されかつ前記信号入口４１から入力されるパイロット信号圧Ｐｉを受圧する機能を行う。

ピストン９０の信号受圧面９６にパイロット信号圧Ｐｉ が供給されると補助ピストン９０ａとピストン９０とが共にハウジング内で右側に移動されかつパイロットポペットばね５１を押圧することによって、設定圧力を変更させる。

ハウジング４０内にはピストン９０に作用するタンク圧力を相殺させるバランス装置９９が設けられる。バランス装置９９は、ピストン９０の前面に設けられかつ前記タンク流路１２と連結されるバランス受圧室９１、ピストン９０の中心に貫通形成されるバランス流路９３及びバランス流路９３によりバランス受圧室９１と連通される背圧室９５とを、含んでなされる。

バランス背圧室９５は、前記補助ピストン９０ａの前端部に形成される前端凹溝９８とピストン９０後面の後面受圧面９７とにより形成される空間からなる。ピストン９０内側に形成されるバランス流路９３は、バランス背圧室９５とバランス受圧室９１とを連結する。

バランス背圧室９１はタンク流路１２に連結されるため、タンク流路１２を介してタンク２０１から供給される圧油はバランス受圧室９１とバランス流路９３とを経由しバランス背圧室９５にまで供給される。

タンク圧力はピストン９０前方のバランス受圧室９１及びピストン９０後方のバランス背圧室９５に夫々形成され、ピストン９０の両側に同様なタンク圧力が作用する。

タンク圧力により前記ピストン９０前後方の両側に同様な作用力が加えられるようにするために、バランス背圧室９５に接するピストン９０の後面受圧面９７と、バランス受圧室９１に接するピストン９０の前面受圧面９４とが同一の面積からなることが望ましい。

従って、タンク圧力が変動した場合にも、前述したバランス装置９９がピストン９０に作用するタンク圧力を相殺させリリーフバルブの設定圧力がタンク圧力に影響を受けない。このため、リリーフバルブが本来の機能を円滑に行うことができる。

図６は、本発明によるパイロット作動型リリーフバルブのパイロット信号圧とシステム圧力との特性線図である。

点線部分は前述した本発明の第１実施例による特性を示し、実線部分は前述した本発明の第２及び第３実施例による特性を示す。

信号圧Ｐｉがリリーフバルブ(１、２、３)に入力されると、第１実施例の場合にはリリーフバルブ１の設定圧力が高圧の２次設定圧力から低圧の１次設定圧力に変わり、第２実施例では低圧の１次設定圧力から高圧の２次設定圧力に変わる。

パイロットポペットばね５１が収縮されて設定圧力が高圧に維持される２次設定圧力の状態では、高圧入口１１に供給される油圧ポンプ２００からの圧力が、パイロットポペットばね５１に設けられた高圧の２次設定圧力より大きくなる場合にのみメインポペット２０が作動されるため、油圧システムの設定圧力が、重装備の掘削、旋回、走行などのように負荷が大きく求められる作業を行う際に適する状態となる。

反対に、パイロットポペットばね５１が伸長さればね力が減少されることによって、設定圧力が低圧に維持される１次設定圧力の状態では、高圧入口１１に供給される油圧ポンプ２００からの圧力が、パイロットポペットばね５１に設定された低圧の１次設定圧力より大きい場合にのみメインポペット２０が作動されるため、油圧システムの設定圧力は負荷が大きく求められない通常の使用状態に適するように維持される。

図６に示したようにパイロット信号圧Ｐｉがリリーフバルブ(１、２、３)に供給されるにしたがって、２次設定圧力から１次設定圧力に変化する時に、リリーフバルブ(１、２、３)の設定圧力はタンクの圧力変化の影響を受けないため、リリーフバルブ(１，２、３)が本来の機能を安定的に行うことができる。

前述したように、本発明のパイロット作動型リリーフバルブによると、タンク圧力が変動する場合にもバランス装置がピストンに作用するタンク圧力を相殺させるので、パイロットポペットの設定圧力が変わらない。このため、リリーフバルブの機能が安定的に行われる効果を奏する。

従来技術によるパイロット作動型リリーフバルブの断面図である。 従来技術によるパイロット作動型リリーフバルブのパイロット信号圧とシステム圧力との特性線図である。 本発明の第１実施例によるパイロット作動型リリーフバルブの側断面図である。 本発明の第２実施例によるパイロット作動型リリーフバルブの側断面図である。 本発明の第３実施例によるパイロット作動型リリーフバルブの側断面図である。 本発明によるパイロット作動型リリーフバルブのパイロット信号圧とシステム圧力との特性線図である。

符号の説明

１、２、３ 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 第１オリフィス
２２ 背圧室
２３ メインポペットばね
３０ シート部
３１ 第２オリフィスの体部
３２ 第２オリフィス
３３ シート流路
３４ シート面
４０ ハウジング
４１ 信号入口
４２ タンク入口
５０ パイロットポペット
５１ パイロットポペットばね
６０、８０、９０ ピストン
６２ ピストンばね
６４、８４、９４ 前面受圧面
６６、８６、９６ 信号受圧面
６７、８７、９７ 後面受圧面
７１、８１、９１ バランス受圧室
７３，８３、９３ バランス流路
７５、８５、９５ バランス背圧室
７９、８９、９９ バランス装置
８３ａ 垂直流路
８３ｂ 中心流路
９０ａ 補助ピストン
９８ 前端凹溝

Claims (2)

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へ帰還させるタンク流路とが設けられるスリーブと、
   前方は前記高圧入口と連通されかつ後方に形成される背圧室へ圧油が流入され、メインポペットばねにより弾性支持されて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と、
   前記背圧室に連通されるシート流路が形成され、前記スリーブ内に設けられるシート部と、
   パイロット信号圧が入力される信号入口と、前記タンク流路に連通されるタンク入口とが形成され、前端は前記シート流路と連通されるよう前記スリーブに連結されるハウジングと、
   前記ハウジング内にパイロットポペットばねにより移動可能に弾性支持され、前端部が前記タンク入口と前記シート流路とを開閉するよう設けられるパイロットポペットと、
   前記パイロットポペットばねの後端部を支持するよう前記ハウジング内に移動可能に設けられ、前記信号入口から入力されるパイロット信号圧により前記パイロットポペットばねを押圧するピストンと、
   前記ハウジング内の前記ピストン前面に形成されかつ前記タンク流路と連結されるバランス受圧室と、前記ピストン中心に貫通形成されるバランス流路と、前記バランス流路により前記バランス受圧室と連通されるバランス背圧室とを包含し、前記ピストンに作用するタンク圧力を相殺させるバランス装置と、を備え、
   前記ピストンの後面には前記信号入口からのパイロット信号圧を受圧する信号受圧面が形成されていると共に、前記バランス背圧室は前記ピストンの外周縁の段顎からなる後面受圧面と前記ハウジング内部の側壁とにより形成され、前記バランス流路は前記バランス背圧室に連通される垂直流路と前記垂直流路から分岐し前記バランス受圧室に連通される中心流路とを包含し、前記バランス受圧室に接するピストンの前面受圧面は前記後面受圧面と同一の面積からなることを特徴とするパイロット作動型リリーフバルブ。
2. 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へ帰還させるタンク流路とが設けられるスリーブと、
   前方は前記高圧入口と連通されかつ後方に形成される背圧室へ圧油が流入され、メインポペットばねにより弾性支持されて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と、
   前記背圧室に連通されるシート流路が形成され、前記スリーブ内に設けられるシート部と、
   パイロット信号圧が入力される信号入口と、前記タンク流路に連通されるタンク入口とが形成され、前端は前記シート流路と連通されるよう前記スリーブに連結されるハウジングと、
   前記ハウジング内にパイロットポペットばねにより移動可能に弾性支持され、前端部が前記タンク入口と前記シート流路とを開閉するよう設けられるパイロットポペットと、
   前記パイロットポペットばねの後端部を支持するよう前記ハウジング内に移動可能に設けられ、前記信号入口から入力されるパイロット信号圧により前記パイロットポペットばねを押圧するピストンと、
   前記ハウジング内の前記ピストン前面に形成されかつ前記タンク流路と連結されるバランス受圧室と、前記ピストン中心に貫通形成されるバランス流路と、前記バランス流路により前記バランス受圧室と連通されるバランス背圧室とを包含し、前記ピストンに作用するタンク圧力を相殺させるバランス装置と、を備え、
   前記ピストンの後端には補助ピストンが移動可能に挿入され、前記補助ピストンの後端には前記信号入口からのパイロット信号圧を受圧する信号受圧面が形成されていると共に、前記バランス背圧室は前記補助ピストンの前端凹溝と前記ピストン後面の後面受圧面とにより形成され、前記バランス受圧室に接するピストンの前面受圧面は前記後面受圧面と同一の面積からなることを特徴とするパイロット作動型リリーフバルブ。

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