JP6024765B2 - 圧力制御弁及びコントロールバルブ - Google Patents

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Description

本発明は、産業車両等に用いられる液圧回路中に用いられる圧力制御弁、及びこの圧力制御弁を構成要素として含むコントロールバルブに関する。
従来、産業車両等に用いられる液圧回路中に用いられる圧力制御弁として、図５を参照しつつ以下に示すようなバランスピストン型のものが知られている。この種の圧力制御弁Ｖは、作動液を受け入れる入力ポートａ１ｃと作動液を貯蔵するタンクに連通するタンクポートａ１ｄとの間に設けられるもので、主弁体ａ６、及びこの主弁体ａ６が着座可能な主弁座ａ７ａを備えているとともに前記主弁体ａ６をスライド可能に収納するパイロット室ａ７ｂを有する弁収納体ａ７を利用して形成した主弁部ａ４と、パイロット弁体ａ８、及びこのパイロット弁体ａ８が着座可能なパイロット弁座ａ９ａを有し前記主弁部ａ４に固定して設けられたパイロット弁座部材ａ９を利用して形成したパイロット弁部ａ５とを備えている。前記主弁体ａ６及びパイロット弁体ａ８はいずれも付勢手段ａ１０１、ａ１０２によりそれぞれ主弁座ａ７ａ及びパイロット弁座ａ９ａに着座するように付勢されている。そして、これら主弁部ａ４及びパイロット弁部ａ５がいずれも閉弁状態をとる際には、入力ポートａ１ｃ内の液圧はパイロット室内ａ７ｂを経てパイロット弁体ａ８に作用する。
ここで、入力ポートａ１ｃ内の圧力が所定以上となると、パイロット弁体ａ８に作用する液圧が付勢手段ａ１０２による付勢力に打ち勝ち、パイロット弁体ａ８がパイロット弁座ａ９ａから離間してパイロット弁部ａ５が開弁状態をとる。このとき、パイロット室ａ７ｂ内がタンクポートａ１ｄに連通することにより入力ポートａ１ｃ内とパイロット室ａ７ｂ内との間で差圧が発生し、この差圧に起因する力が付勢手段ａ１０１による付勢力に打ち勝つことにより、主弁体ａ６も主弁座ａ７ａから離間して主弁部ａ４も開弁状態をとる。
しかして、パイロット弁部ａ５が開弁状態をとり主弁部ａ４が閉弁状態をとる期間中には、パイロット弁座部材ａ９のパイロット弁座ａ９ａとパイロット弁体ａ８との間に発生する隙間を作動液が流通するが、パイロット弁座ａ９ａの中心軸とパイロット弁体ａ８の中心軸とが同軸であるとは限らず、また、パイロット弁体ａ８の進退方向がパイロット弁体ａ８の中心軸の延伸方向と同一であるとも限らない。そのため、パイロット弁体ａ８がパイロット弁座ａ９ａに対して偏心している場合に、前記隙間を作動液が流通する際にパイロット弁体ａ８が流体の液圧を受けて振動し、パイロット弁座部材ａ９と衝突して異音を発生する不具合が発生しうるという問題がある。
この問題を解決するための構成の一つとして、パイロット弁体を摺動自在に保持するガイド体を設け、パイロット弁体の進退方向をパイロット弁体の中心軸の延伸方向と同一とするとともにパイロット弁座の中心軸とパイロット弁体の中心軸とを同軸とすることが考えられている（例えば、特許文献１を参照）。
しかし、この特許文献１記載の構成では、ガイド部材を別途設けることにより、部品点数及び組み付け工数が増加し製造コストが上昇するという別の問題が発生する。
特開平１１−３１１３４９号公報
本発明は以上の点に着目し、部品点数及び組み付け工数の増加を招くことなく、パイロット弁部が開弁状態をとる際にパイロット弁体が流体の液圧を受けて振動しパイロット弁座部材と衝突して異音を発生する不具合の発生を防止又は抑制することを目的とする。
以上の課題を解決すべく、本発明に係る圧力制御弁は、以下に述べるような構成を有する。すなわち本発明に係る圧力制御弁は、主弁体、及びこの主弁体が着座可能な主弁座を備えているとともに前記主弁体をスライド可能に収納するパイロット室を有する弁収納体を備える主弁部と、パイロット弁体、及びこのパイロット弁体が着座可能なパイロット弁座を有するパイロット弁座部材を備え、前記パイロット室内の圧力が所定圧力を上回った際にパイロット弁体が前記パイロット弁座から離間して開弁するパイロット弁部とを備えた圧力制御弁であって、前記パイロット弁体が前記パイロット室に向かうにつれ径が小さくなる略円錐状をなす弁体本体を有し、前記パイロット弁座部材が、前記パイロット弁体の弁体本体の円錐面に対応する形状の円錐面を有し、前記円錐面に、前記パイロット弁部が開弁状態にある際に前記パイロット弁体との間で作動液の流路を形成する凹部を３箇所以上互いに等角度だけ離間させて形成しているとともに、各凹部が同一形状をなしている。
また、本発明のコントロールバルブは、作動液を受け入れる入力ポート、及び作動液を貯蔵するための図示しないタンクに連通するタンクポートを開口させて設けているケーシングと、前記ケーシングの内部において前記入力ポートと前記タンクポートとの間に設けられる請求項１記載の圧力制御弁とを少なくとも備えているものである。
このようなものであれば、パイロット弁体は各流路を流通する作動液から液圧を受けることとなるが、互いに隣接する流路はそれぞれ等角度だけ離間しているとともに各凹部は同一形状をなしているので、各流路を流通する作動液から液圧を合成すると進退方向に垂直な成分は打ち消される。従って、パイロット弁体の進退方向を案内するための部材を設けることによる部品点数及び組み付け工数の増加を招くことなく、パイロット弁体が開弁位置をとる際にパイロット弁体が流体の液圧を受けて振動しパイロット弁座部材と衝突して異音を発生する不具合の発生を防止又は抑制することができる。
本発明によれば、部品点数及び組み付け工数の増加を招くことなく、パイロット弁部が開弁状態をとる際にパイロット弁体が流体の液圧を受けて振動しパイロット弁座部材と衝突して異音を発生する不具合の発生を防止又は抑制することができる。
本発明の一実施形態に係るコントロールバルブを示す概略図。 同実施形態に係る圧力制御弁を示す概略図。 同実施形態に係るパイロット弁座部材を示す正面図及び側面図。 同実施形態に係る圧力制御弁の動作を示す説明図。 従来の圧力制御弁を示す概略図。
本発明の第一実施形態を図１〜図４を参照しつつ以下に示す。
本実施形態に係るコントロールバルブＣは、産業車両等に用いられる液圧系に用いられるものであり、図１に示すように、ケーシング１と、前記ケーシング１に取り付けられる分流弁２と、前記ケーシング１に取り付けられる本発明の圧力制御弁３とを少なくとも備えている。前記ケーシング１には、作動液を受け入れる入力ポートたる圧油投入ポート１ａと、ステアリングを制御するための図示しない液圧系に作動液を排出するためのステアリング通路１ｂと、荷役装置を制御するための図示しない液圧系に作動液を排出するための荷役通路１ｃと、作動液を貯蔵するための図示しないタンクに連通しているタンクポートたる低圧通路１ｄとを開口させて設けている。前記分流弁２は、前記圧油投入ポート１ａ、前記ステアリング通路１ｂ及び前記荷役通路１ｃに連通する分流弁収納穴１ｅ内に配されており、内部に設けた連通路内を経て前記圧油投入ポート１ａから投入された作動液の一部を前記ステアリング通路１ｂに導くとともに、前記圧油投入ポート１ａ内の圧力に応じて開度を変化させつつ前記圧油投入ポート１ａから投入された作動液の残りを前記荷役通路１ｃに導くためのものである。前記圧力制御弁３は、前記荷役通路１ｃと前記低圧通路１ｄとの間に設けられ、主弁部４とパイロット弁部５とを備えている。
ここで、このコントロールバルブＣに前記圧油投入ポート１ａから投入された作動液は、上述したように、前記分流弁２を経て、前記ステアリング通路１ｂと前記荷役通路１ｃとに分流される。しかして、前記荷役通路１ｃに分流された作動液の液圧が高くなり所定圧力を上回ると、まず前記圧力調整弁３のパイロット弁部５が開弁し、次いで主弁部４が開弁する。このとき、作動液は前記荷役通路１ｃから前記低圧通路１ｄに流出する。すなわち、この圧力調整弁３は、前記荷役通路１ｃ内の圧力が所定圧力を上回らないように調整する機能を有する。以下、この圧力調整弁３の具体的な構成について述べる。
前記圧力調整弁３は、図２に示すように、主弁体６、及びこの主弁体６が着座可能な主弁座７ａを備えているとともに前記主弁体７ａをスライド可能に収納するパイロット室７ｂを有する弁収納体７を利用して形成した主弁部４と、パイロット弁体８、及びこのパイロット弁体８が着座可能なパイロット弁座９ａを有し前記主弁部４に固定して設けられたパイロット弁座部材９を利用して形成したパイロット弁部５とを備えている。また、この圧力調整弁３は、上述したように前記荷役通路１ｃと前記低圧通路１ｄとの間に配され、前記パイロット弁部５及び前記主弁部４が開弁状態となることによりこれら荷役通路１ｃと低圧通路１ｄとを連通し、その他の場合にはこれら荷役通路１ｃと低圧通路１ｄとの間を遮断するものである。
前記主弁部４は、上述したように、また、図２に示すように、主弁体６と、この主弁体６が着座可能な主弁座７ａを有する弁収納体７とを利用して形成している。前記主弁体６は、前記主弁座７ａに向かう側と反対側に開口した内部空間６ａを有する有底筒状の部材であり、この内部空間６ａと荷役通路１ｃとを連通するオリフィス６ｂを備えている。一方、前記弁収納体７は、前記荷役通路１ｃ側に配された第１のスリーブ７１と、この第１のスリーブ７１の一部を一端部に収納し他端部が前記ケーシング１に取り付けられた第２のスリーブ７２とを有する。前記第１のスリーブ７１は、荷役通路１ｃに向かう側の端部に前記荷役通路１ｃと連通する作動液流入口７１ａを有するとともに側面に前記低圧通路１ｄと連通する第１の作動液排出口７１ｂを有する筒状の部材で、その内部を前記主弁体６が摺動可能なパイロット室７ｂとして形成している。このパイロット室７ｂの上流側端縁には、前記主弁座７ａを形成している。前記第２のスリーブ７２は、前記第１のスリーブ７１の前記作動液流入口７１ａと反対側の端部にねじ結合などにより接続されており、内部に前記パイロット弁部５のパイロット弁体８を収納している。さらに、前記第２のスリーブ７２は、内部空間と前記低圧通路１ｄとを連通する第２の作動液排出口７２ａを有する。そして、この主弁部４は、前記主弁体６が前記主弁座７ａに着座する閉弁状態と、前記主弁体６が前記主弁座７ａから離間する開弁状態とを選択的にとる。より具体的には、前記主弁体６の内部空間６ａの底面と前記パイロット弁座部材９の底面との間に、前記主弁体６を前記主弁座７ａに向けて付勢する付勢手段であるバネ１０１を設けており、前記パイロット弁部５が開弁状態となり前記パイロット室７ｂ内と荷役通路１ｃとの間に差圧が発生すると、この差圧に起因し主弁体６に作用する力が前記バネ１０１の付勢力に打ち勝ちこの主弁部４が開弁状態となる。
前記パイロット弁部５は、上述したように、また、図２に示すように、前記主弁部４の弁収納体７の第２のスリーブ７２内部を進退可能なパイロット弁体８と、このパイロット弁体８が着座可能なパイロット弁座９ａを内部に有し前記主弁部４の弁収納体７の第１のスリーブ７１と第２のスリーブ７２との間に固定して設けられるパイロット弁座部材９とを利用して形成している。前記パイロット弁体８は、荷役通路１ｃ側に向かうにつれ径が小さくなる略円錐状をなす弁体本体８１と、この弁体本体８１から前記荷役通路１ｃに向かう側と反対側に伸び前記第２のスリーブ７２の内部をスライド移動するガイド部８２とを有する。一方、前記パイロット弁座部材９は、図３に示すように、前記第１のスリーブ７１と第２のスリーブ７２との間に配される鍔部９１と、この鍔部９１から前記荷役通路１ｃ側に伸び前記第１のスリーブ７１の内部に配される取付部９２とを備えているとともに、荷役通路１ｃに向かう側と反対側の端部にパイロット弁座９ａを備えている。そして、このパイロット弁部５は、前記パイロット弁体８が前記パイロット弁座９ａに着座する閉弁状態と、前記パイロット弁体８が前記パイロット弁座９ａから離間する開弁状態とを選択的にとる。より具体的には、前記パイロット弁体８のガイド部８２の基端と前記第２のスリーブ７２との間に、前記パイロット弁体８を前記パイロット弁座９ａに向けて付勢する付勢手段であるバネ１０２を設けており、前記荷役通路１ｃから前記主弁体のオリフィス６ｂを経てパイロット室７ｂ内に導入される液圧が所定圧力を上回ると、この液圧に起因しパイロット弁体８に作用する力が前記バネ１０２の付勢力に打ち勝ちこのパイロット弁部５が図４に示すような開弁状態となる。
しかして本実施形態では、図３に示すように、前記パイロット弁座部材９に、前記パイロット弁体８が開弁状態にある際にこのパイロット弁体８との間で作動液の流路を形成する凹部９ｘを、３箇所以上互いに等角度だけ離間させて形成している。この凹部９ｘは、いずれも同一形状をなしており、前記パイロット弁座９ａの外方に穿設した有底溝である。また、各凹部９ｘは、背面視略円弧状をなしている。なお、各凹部９ｘの形状は任意に設定してよい。
ここで、荷役通路１ｃ内の液圧が所定の圧力を上回ると、まず、パイロット弁体８に作用する液圧に起因する力がパイロット弁体８に作用する付勢力に打ち勝ち、パイロット弁体８がパイロット弁座９ａから離間してパイロット弁部５が図４に示すような開弁状態をとる。このとき、パイロット弁体８とパイロット弁座部材９との間に隙間Ｓが発生する。この隙間Ｓの幅は前記凹部９ｘを設けた部分において他の部分よりも大きく、作動液は主に前記凹部９ｘ内を流通する。ここで、各凹部９ｘを流通する作動液の液圧に起因しパイロット弁体８に作用する力は、パイロット弁体８の軸心に沿ってパイロット弁座９ａから離間する方向及びパイロット弁体８の軸心に向かう方向の成分を有する。しかし、前記凹部９ｘは互いに等角度だけ離間しているとともに全て同一形状を有するので、前記作動液の液圧に起因しパイロット弁体８に作用する力の前記軸心に向かう方向の成分は全て同じ大きさであり、互いに打ち消される。従って、パイロット弁体８が開弁状態をとる際に、作動液の流れに起因する力はパイロット弁体８の軸心に沿ってパイロット弁座９ａから離間する方向の成分のみを有することとなる。そして、パイロット室７ｂ内の作動液は第２の作動液排出口７２ａを介して低圧通路１ｄに排出され、荷役通路１ｃとパイロット室７ｂ内との間に差圧が発生するので、この差圧に起因する力が主弁体６に作用するバネ１０１の付勢力に打ち勝ち、主弁体６が主弁座７ａから離間して主弁部４が開弁状態をとる。
すなわち本実施形態によれば、パイロット弁座部材９に同一形状をなす凹部９ｘを互いに同じ角度だけ離間させて３箇所に設け、パイロット弁体８が開弁状態となった際にこの凹部９ｘとパイロット弁体８との間を作動液が流通するようにしているので、上述したように作動液の流れに起因する力はパイロット弁体８の軸心に沿ってパイロット弁座９ａから離間する方向の成分のみを有することとなる。従って、パイロット弁体８の進退方向を案内するための部材を設けることによる部品点数及び組み付け工数の増加を招くことなく、パイロット弁体８が開弁位置をとる際にパイロット弁体８が流体の液圧を受けて振動しパイロット弁座部材９と衝突して異音を発生する不具合の発生を防止又は抑制することができる。
さらに本実施形態では、前記凹部９ｘを３箇所に設定することにより、最低限の加工工数により上述した効果を得ることができるパイロット弁座部材９の構成を実現できるとともに、凹部９ｘ内を流通する作動液により機械力学的に最も安定してパイロット弁体８を等方的に押圧できる。
なお、本実施形態は上述した実施形態に限らない。
例えば、パイロット弁座部材に設ける凹部は３箇所に限らず、４箇所以上に設けてもよい。
また、産業用車両等に用いられるコントロールバルブの構成要素として用いるだけでなく、例えば液圧回路中において高圧ポート液圧が所定液圧以上となった際に開弁するリリーフ弁として単独で本発明に係る圧力制御弁を用いてもよい。
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
産業車両等に用いられる液圧回路中に用いられる圧力制御弁、及びこの圧力制御弁を構成要素として含むコントロールバルブにおいて、本発明の圧力制御弁の構成を採用すれば、部品点数及び組み付け工数の増加を招くことなく、パイロット弁部が開弁状態をとる際にパイロット弁体が流体の液圧を受けて振動しパイロット弁座部材と衝突して異音を発生する不具合の発生を防止又は抑制することができる。
Ｃ…コントロールバルブ
１…ケーシング
３…圧力制御弁
４…主弁部
５…パイロット弁部
６…主弁体
７…弁収納体
８…パイロット弁体
９…パイロット弁座部材
９ｘ…凹部

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  1. 主弁体、及びこの主弁体が着座可能な主弁座を備えているとともに前記主弁体をスライド可能に収納するパイロット室を有する弁収納体を備える主弁部と、パイロット弁体、及びこのパイロット弁体が着座可能なパイロット弁座を有するパイロット弁座部材を備え、前記パイロット室内の圧力が所定圧力を上回った際にパイロット弁体が前記パイロット弁座から離間して開弁するパイロット弁部とを備えた圧力制御弁であって、前記パイロット弁体が前記パイロット室に向かうにつれ径が小さくなる略円錐状をなす弁体本体を有し、前記パイロット弁座部材が、前記パイロット弁体の弁体本体の円錐面に対応する形状の円錐面を有し、前記円錐面に、前記パイロット弁部が開弁状態にある際に前記パイロット弁体との間で作動液の流路を形成する凹部を３箇所以上互いに等角度だけ離間させて形成しているとともに、各凹部が同一形状をなしていることを特徴とする圧力制御弁。
  2. 作動液を受け入れる入力ポート、及び作動液を貯蔵するための図示しないタンクに連通するタンクポートを開口させて設けているケーシングと、前記ケーシングの内部において前記入力ポートと前記タンクポートとの間に設けられる請求項１記載の圧力制御弁とを少なくとも備えているコントロールバルブ。
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