JP5714704B2 - 圧力制御弁 - Google Patents

Description

本発明は圧力制御弁に関する。さらに詳しくは、メインピストン内部の圧油がストッパー接触面間の隙間を通じて円滑に排出できるように、メインピストンの内部流路に隣接する接触部にダンピング防止流路を備えたストッパーを有する圧力制御弁に関する。

一般に、圧力制御弁（リリーフ弁をいう）は、油圧回路に設定圧力を形成するために使われる。作業条件に応じて作業装置を取り替える場合、作業装置によって要求されるリリーフ弁の設定圧力を再設定して用いることになる。

従来の技術による圧力制御弁は、図１を参照すれば、一方の側に油圧ポンプから高圧の作動油が通過する高圧側流路が形成され、外周面に前記高圧側流路の作動油が油圧タンクに排出される油圧タンク側流路が形成されるスリーブ１０と、スリーブ１０の内部で摺動しながら油圧ポンプ側から油圧タンク側に流れる流量を制御するポペット２０と、ポペット２０を弾発的に支持するポペットスプリング３０と、スリーブ１０の内部に形成される圧力室に設定値以上の高圧が発生する場合に油圧タンクに排出するパイロットポペット４０と、スリーブ１０内の圧力室に設定圧力が形成されるようにポペット２０と対向するように設けられる弁座５０と、初期の油圧ポンプの圧力によりポペット２０の内部で摺動してパイロットポペット４０に接触されるパイロットピストン６０と、パイロットピストン６０を弾発的に支持するパイロットピストンスプリング７０と、パイロットポペット４０を弾発的に支持するパイロットポペットスプリング８０と、ガイド９０の内部に摺動自在に結合され、パイロット信号圧に応じて圧力室内の設定圧力を可変調整するメインピストン１００と、ガイド９０内に弾設され、メインピストン１００を弾発的に支持するメインピストンスプリング１１０と、メインピストン１００の移動を制御するストッパー１２０と、メインピストン１００の設定圧力を調整する調整プラグ１３０と、圧力制御弁の設定圧力が変化することを防止するようにガイド９０に締め付けられる締付具１４１及び調整プラグ１３０に締め付けられる締付具１４２を備える。

一方、パイロットラインの圧油が連結口１５０を介して加圧されると、ガイド９０に形成されたライン２を介して圧油がメインピストン１００に達することになる。これにより、メインピストン１００が図中の右側方向に移動しながらメインピストン１００を固定支持するメインピストンスプリング１１０を付勢するとともに、パイロットポペットスプリング８０の弾性力を弱める方向に移動しながら油圧ポンプにかかる圧力設定値が下がり、その結果、圧力設定条件が変わってしまう。このとき、スティック（ｓｔｉｃｋ）現象が発生する。すなわち、所望の圧力設定値を入力しても、実際の圧力は、設定圧力と一致しない圧力が発生することをいう。これは、メインピストン１００とストッパー１２０とが互いに密着し、これらの密着面同士がシール効果を奏することになり、メインピストン１００の内部にある圧油が円滑に排出できず、メインピストン１００を図において左側方向に押す力を有するためである。図中の左側方向に増加した力によって、メインピストン１００を図中の右側方向に動かそうとするパイロット圧力が加重され、初期圧力異常の主な原因となる。

そして、このような状態でメインピストン１００がＸ距離分移動する際、メインピストン１００とストッパー１２０との間の隙間を通じて圧油が円滑に排出されず、且つ、ストロークの先端部にダンピング現象が発生して制御圧力が劣るという問題点があった。

本発明は上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、ピストン内部の圧油が円滑に排出されることによって、制御圧力が瞬時に下がる現象を防止し、設定圧力と実際の圧力とを同じくするための圧力制御弁を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、油圧ポンプから作動油が流入する流入口と、油圧タンクと連通する油圧タンク流路とが形成されるスリーブ１０と、スリーブ１０の内部に摺動自在に結合され、流入口と油圧タンク流路との間の流路を開閉するポペット２０と、前記ポペット２０を付勢して流入口と油圧タンク流路との間の流路を閉止状態で弾発的に支持するポペットスプリング３０と、スリーブ１０内の圧力室に設定圧力が形成されるようにポペット２０と対向するように設けられる弁座５０と、圧力室内に設定圧力を超える高圧が発生したときに弁座５０の流路を開通させて圧力室内の作動油を油圧タンクに排出するパイロットポペット４０と、パイロットポペット４０を付勢して弁座５０の流路を閉止状態で弾発的に支持するパイロットポペットスプリング８０と、スリーブ１０に結合されるプラグ１にガイド９０を結合すると共に、ガイド９０に結合され、且つ、外部から供給されるパイロット信号圧に応じて圧力室内の設定圧力を可変調整するメインピストン１００と、メインピストン１００の内部の圧油が円滑に排出できるように、メインピストン１００の内部流路１０１に対向する接触部にダンピングを防止すると共にスティック現象をなくすための流路１２１を備えたストッパー１２０と、ガイド９０に結合され、メインピストン１００を支持するメインピストンスプリング１１０の設定圧力を調整する調整プラグ１３０と、プラグ１の外側面に回転可能に結合され、パイロットポートと連通する通路が形成される連結口１５０と、を備える。

好ましくは、ダンピングを防止すると共にスティック現象をなくすための流路１２１は、断面形状がＶ字状の溝形状から形成され、前記断面形状がＶ字状溝の円周方向に９０°又は１８０°毎に、前記断面形状がＶ字状溝の長手方向に沿って凹溝が凹設されている。

本発明によれば、ピストン内部の圧油がストッパー接触面間の隙間を通じて円滑に流れることによって、リリーフ弁の圧力設定時間を短縮することができると共に、正確な圧力制御が可能となり、良質の製品を生産することができる。

従来の技術による圧力制御弁の断面図である。 本発明に係る圧力制御弁の断面図である。 パイロット圧力対圧力を示すグラフである。 本発明の要部拡大断面図である。 過負荷が作動したときにパイロット圧力通路が閉止された場合を説明するための断面図である。 圧力設定値が変化したときにパイロット圧力通路が開通された場合を説明するための断面図である。

以下、添付図面を参照としながら、本発明の好適な実施形態について詳述するが、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できる程度に詳細に説明するためのものであり、これにより本発明の技術的な思想及び範疇が限定されることはない。

図２は、本発明に係る圧力制御弁の構成を示す断面図である。図３は、パイロット圧力対圧力を示すグラフである。図４は、ストッパー１２０の図中の左側端部を加工処理して示している。このように加工処理されたストッパー１２０は、メインピストン１００のストロークを制御する役割と、メインピストン１００の内部にある圧油がメインピストン１００とストッパー１２０との隙間を通じて流れるようにして排出側に連結する役割と、を行う。この際、メインピストン１００及びストッパー１２０は、図２に示すように、Ｘ距離分離間しているのではなく、互いに密着して面同士がシールされた効果がある。この場合、メインピストン１００の内部にある圧油は排出側に流れず、メインピストン１００を左側方向に押す力を有することになる。左側方向に増加した力により、メインピストン１００を右側方向に動かそうとするパイロット圧力が加重され、初期圧力異常の主な原因となる。そして、この状態でメインピストン１００がＸ距離分移動する際、メインピストン１００とストッパー１２０との隙間から円滑に排出が行わなければ、ストロークの先端部にダンピング現象が発生してしまう。図３において、（ａ）は、ダンピング現象が生じて瞬時に制御圧力が下がる圧力異常の状態を、（ｂ）は、スティック現象の生じない正常圧力の状態を、それぞれ示しているグラフである。

図４は、このようなダンピング現象を防ぐために、ストッパー１２０の図中の左側端部が加工処理されたものを示している。図４を参照すれば、メインピストン１００の内部の圧油が円滑に排出できるように、メインピストン１００の内部流路１０１に対向するストッパー１２０の接触部に断面形状がＶ字状溝の流路１２１を形成していることが分かる。メインピストン１００の内部の圧油がより円滑に排出できるように、流路１２１は、前記断面形状がＶ字状溝の円周方向に９０°又は１８０°毎に、前記断面形状がＶ字状溝の長手方向に沿って凹溝が凹設されていることが好ましい。

図５は、過負荷が作動したときにパイロット圧力通路が閉止された場合を説明するための断面図である。図５を参照すれば、正常設定値が用いられる場合には、油圧ポンプから吐き出された圧油はポペット２０にあるオリフィスを経て圧力室Ｄに流入する。この際、受圧部の断面積の差異により、ポペット２０はスリーブ１０の内部の弁座５０の対向面に密着される。作動油の圧力がパイロットポペットスプリング８０による圧力設定値に達すると、パイロットポペット４０が開かれ、作動油は圧力室Ｄから弁座５０を経てライン１を通って油圧タンクに流れる。これと同時に、スリーブ１０の入口側にある圧油は、パイロットポペット４０が開かれると同時に瞬時に圧力が下がり、ポペット２０が図中の右側に移動しながら圧油が油圧タンクに流れる。この際の設定圧力は、ガイド９０の調整によってパイロットポペットスプリング８０の弾性力を変えることにより、影響を受けられる。

図６は、圧力設定値が変化してパイロット圧力通路が開通された場合を説明するための断面図である。図６を参照すれば、パイロットラインの圧油が加圧されると、ガイド９０に形成のライン２を介して圧油がメインピストン１００に到達し、これにより、メインピストン１００が図中の右側に移動する。この場合、メインピストンスプリング１２０を圧縮させると共に、パイロットポペットスプリング８０の弾性力を弱める方向に移動しながら油圧ポンプにかかる圧力設定値が下がり、その結果、圧力設定条件が変化する。連結口１５０は３６０°回転可能に設けられて所望の配管ポートに連結可能であり、ドレインポートが別途に設けられており、油圧ポンプから吐き出された圧油はポペット２０の内部のオリフィス及びパイロットピストン６０を通過して圧力室Ｄで待機している。このとき、この圧油は、バックアップリング１６０、Ｏリング１７０の作用により油圧タンク側に流れなくなる。初期圧力の設定後、パイロット圧力を調節するとともに、メインピストン１２０が図中の右側に移動すれば、パイロットポペットスプリング８０の設定圧力が下がる構造である。

Claims (1)

1. 油圧ポンプから作動油が流入する流入口と、油圧タンクと連通する油圧タンク流路と、が形成されるスリーブと、
   前記スリーブの内部に摺動自在に結合され、前記流入口と前記油圧タンク流路との間の流路を開閉するポペットと、
   前記ポペットを付勢して前記流入口と前記油圧タンク流路との間の流路を閉止状態で弾発的に支持するポペットスプリングと、
   前記スリーブ内の圧力室に設定圧力が形成されるように前記ポペットと対向するように設けられる弁座と、
   前記圧力室内に設定圧力を超える高圧が発生したときに前記弁座の流路を開通させて前記圧力室内の作動油を前記油圧タンクに排出するパイロットポペットと、
   前記パイロットポペットを付勢して前記弁座の流路を閉止状態で弾発的に支持するパイロットポペットスプリングと、
   前記スリーブに結合されるプラグにガイドを結合すると共に、前記ガイドに結合され、且つ、外部から供給されるパイロット信号圧に応じて前記圧力室内の設定圧力を可変調整するメインピストンと、
   前記メインピストンの内部の圧油が円滑に排出できるように、前記メインピストンの内部流路に対向する接触部に、ダンピングを防止すると共にスティック現象をなくすための流路を備えたストッパーと、
   前記ガイドに結合され、前記メインピストンを支持するメインピストンスプリングの設定圧力を調整する調整プラグと、
   前記プラグの外側面に回転可能に結合され、パイロットポートと連通する通路が形成される連結口と、を含み、
   前記ダンピングを防止すると共にスティック現象をなくすための流路は、断面形状がＶ字状の溝形状から形成され、前記断面形状がＶ字状溝の円周方向に９０°又は１８０°毎に、前記断面形状がＶ字状溝の長手方向に沿って凹溝が凹設されていることを特徴とする圧力制御弁。

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