JP6421878B2

JP6421878B2 - 圧力制御弁

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Publication number: JP6421878B2
Application number: JP2017540445A
Authority: JP
Inventors: 将悟後川
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2018-11-14
Anticipated expiration: 2035-09-18
Also published as: CN108027088A; JPWO2017046955A1; CN108027088B; DE112015006917T5; US10378665B2; WO2017046955A1; US20180224010A1

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、入力側の液圧が所定液圧を上回った際に開弁する圧力制御弁に関する。

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リリーフ弁が知られている。この種の圧力制御弁ａ３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の弁収納体ａ７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内の液圧は主弁体ａ６の背圧室ａ６ａ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、背圧室ａ６ａ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からタンクポートａ１ｄへの作動液の流れが生じて、主弁体ａ６のオリフィスａ６ｂを作動液が流れる。このオリフィスａ６ｂを通過する流量に応じて、入力ポートａ１ｃ内と背圧室ａ６ａ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、主弁部ａ４を開弁状態とした場合、主弁体ａ６と主弁座ａ７ａとの間に発生する隙間を作動液が流通する。この作動液の流れは高速かつ不安定であるため、作動液圧が微小変動を引き起こす。そのため、主弁体が受ける力の向きが変動することによるチャタリングが発生することがあり、その際に液圧回路内で振動や異音の発生といった不具合が引き起こされる。

このような不具合の発生を抑制するための構成の一つとして、主弁体の外方に、主弁体の動作の方向をガイドするための部材を設ける構成が考えられている（例えば、特許文献１を参照）。このようなものであれば、開弁時における主弁体の動作の方向がガイドされているので、主弁体が弁収納体に衝突することをある程度防ぐことはできる。

しかし、主弁体が開弁状態となる瞬間は作動液圧が受ける力の大きさが急激に変化するとともに、主弁体が受ける力の向きが急激に変動することがある。その際に、主弁体が急激に移動することにより弁収納体と急激に衝突し、液圧回路内で振動や異音が発生する不具合は依然として発生し得る。

特開２００９−１６２３４９号公報

本発明は以上の点に着目し、主弁体の動作を安定させ、液圧回路内での振動や異音の発生といった不具合の発生を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、内部に背圧室を有する主弁体、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ているとともに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、前記主弁体と前記パイロット弁座部材との間にダンパを設けている。

このようなものであれば、前記主弁体と前記パイロット弁座部材との間にダンパを設けているので、主弁体が開弁動作を行う際にダンピング作用による抵抗が発生し、主弁体の向きが急激に変更することが抑制される。従って、主弁体側の設計を変更することなく主弁体のチャタリングを抑制することができる。このことからさらに、主弁体の動作を安定させ、液圧回路内での振動や異音の発生といった不具合の発生を抑制することができる。

特に、前記パイロット弁座部材の先端部に、前記主弁体内部の背圧室内に達し該主弁体の進退方向を案内するガイド部を設けているものであれば、背圧室の体積が減少するので、該背圧室内の作動液にわずかながら存在する圧縮性に起因する圧力や流量の不安定な変動を抑制することもできる。すなわち、パイロットポペットが受ける液圧を安定させることができ、パイロットポペットのチャタリングを抑制することができる。また、ガイド部により主弁体の進退方向が案内されるので、この点からも主弁体の向きが急激に変化し主弁体と弁収納体とが衝突することによる異音の発生等を抑制することができる。

このようなガイド部を有する圧力制御弁において簡単な構成によりダンパを形成できる構成として、前記ガイド部の外方かつ前記主弁体の先端と前記パイロット弁座部材との間の空間を利用するものが挙げられる。

本発明によれば、主弁体の動作を安定させ、液圧回路内での振動や異音の発生といった不具合の発生を抑制することができる。

本発明の第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。同実施形態に係る圧力制御弁の動作を示す説明図。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、前記圧油投入ポート１ａ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るなど圧油投入ポート１ａの圧力が所定圧力を上回ると、まず前記圧力制御弁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、作動液は前記圧油投入ポート１ａから前記低圧通路１ｄに流出する。すなわち、この圧力制御弁３は、前記圧油投入ポート１ａ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、この圧力制御弁３の具体的な構成について述べる。

前記圧力制御弁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６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を有し第１のスリーブ７１と第２のスリーブ７２とによって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、この圧力制御弁３は、上述したように前記圧油投入ポート１ａ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圧油投入ポート１ａと低圧通路１ｄとを連通し、その他の場合にはこれら圧油投入ポート１ａと低圧通路１ｄとの間を遮断するバランスピストン型のリリーフ弁である。

前記主弁部４は、上述したように、また、図２〜図４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背圧室６ａを有する有底筒状の部材であり、この背圧室６ａと圧油投入ポート１ａ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、前記圧油投入ポート１ａ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、圧油投入ポート１ａに向かう側の端部に前記圧油投入ポート１ａ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に着座する図２及び図３に示すような閉弁状態と、前記主弁体６が前記主弁座７ａから離間する図４に示すような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（及びこのパイロット室７ｂと連通する背圧室６ａ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〜図４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、圧油投入ポート１ａ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から前記圧油投入ポート１ａ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から前記圧油投入ポート１ａ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、圧油投入ポート１ａ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に着座する図２に示すような閉弁状態と、前記パイロット弁体８が前記パイロット弁座９ａから離間する図３及び図４に示すような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、前記圧油投入ポート１ａから前記主弁体のオリフィス６ｂを経て背圧室６ａ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、前記パイロット弁座部材９が、取付部９２からさらに前記圧油投入ポート１ａ側に伸び、主弁体６の内部空間６ａに達するガイド部９３を有する。このガイド部は、前記主弁体６の進退方向を案内する。その上で、このガイド部９３の外方に、該ガイド部９３、前記取付部９２、前記第１のスリーブ７１及び前記主弁体６により区成されるダンパＤを形成している。換言すれば、前記ガイド部９３の外方かつ前記主弁体６の先端と前記パイロット弁座部材９との間の空間にダンパＤを形成している。このダンパＤ内には、前記ガイド部９３と前記主弁体６との間の隙間Ｓを介して作動液が導入される。

そして、前記主弁体６が開弁動作を行う際には、前記ダンパＤ内の作動液が主弁体６により押圧されて前記主弁体６と前記ガイド部９３との間の隙間から前記背圧室６ａに向けて流出しようとする。すなわち、前記主弁体６はダンピング作用による抵抗を受ける。また、主弁体６は前記ガイド部９３によりその進退の方向をガイドされる。

従って、本実施形態によれば、上述したようなダンピング作用により主弁体６の急激な動作が抑制されるとともに、主弁体６の進退の方向が前記ガイド部９３によりガイドされるので、主弁体６のチャタリングの発生が抑制される。また、本実施形態では、前記主弁体６と前記ガイド部９３との間の空間を利用してダンパ部Ｄを形成しているので、主弁体６のオリフィス６ｂ等、圧力バランスに関係する部位の形状を変更することなく、パイロット弁座部材９の形状変更のみにより前述した効果を得ることができる。

さらに本実施形態では、主弁体６の背圧室６ａに達するガイド部９３を設けているので、内部空間の体積がその分だけ減少する。このことにより、該背圧室内の作動液にわずかながら存在する圧縮性に起因する圧力や流量の不安定な変動を抑制することもできる。すなわち、パイロットポペットが受ける液圧を安定させることもでき、ひいてはパイロットポペットのチャタリングを抑制することもできる。加えて、前記ガイド部９３により主弁体６の進退方向が案内されるので、この点からも主弁体６の向きが急激に変化し主弁体６と弁収納体７とが衝突することによる異音の発生等を抑制することができる。

そして、前記ガイド部９３の外方かつ前記主弁体６の先端と前記パイロット弁座部材９との間の空間を利用して前記ダンパＤを形成しているので、このようなダンパＤを簡単な構成により実現できる。

なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。

例えば、上述した実施形態では、パイロット弁座部材の取付部から伸びて主弁体の内部空間に達するガイド部を設け、このガイド部と主弁体との間の空間をダンパ室としているが、例えば、第１のスリーブ７１の内面から突出する環状の突条を設ける等、主弁体の開弁動作に伴う作動液の流れの抵抗を大きくできる構成であれば、他の構成によりダンパ部を設けるようにしてもよい。

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。

本発明によれば、主弁体の動作を安定させ、液圧回路内での振動や異音の発生といった不具合の発生を抑制することができる構成のバランスピストン型のリリーフ弁を提供することができる。

３…圧力制御弁
４…主弁部
５…パイロット弁部
６…主弁体
６ａ…背圧室
７ａ…主弁座
７ｂ…パイロット室
８…パイロット弁体
９…パイロット弁座部材
９ａ…パイロット弁座
９３…ガイド部
Ｄ…ダンパ

Claims

内部に背圧室を有する主弁体、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ているとともに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、
前記主弁体と前記パイロット弁座部材との間にダンパを設けている圧力制御弁。
前記パイロット弁座部材の先端部に、前記主弁体内部の背圧室内に達し該主弁体の進退方向を案内するガイド部を設けている請求項１記載の圧力制御弁。
前記ガイド部の外方かつ前記主弁体の先端と前記パイロット弁座部材との間の空間を利用して前記ダンパを形成している請求項２記載の圧力制御弁。