JP6635261B2 - リリーフ弁 - Google Patents
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Description
さらに、加速、減速時ショックを低減させると共に、圧力の急激な上昇を低減させるために緩衝用ピストンを設けたリリーフ弁が提案されている。
この最大トルクは、油圧ショベルが傾斜地などの負荷の大きい条件で、上部旋回体が旋回可能であることと、油圧ショベルの強度から経済的に定められるものであるが、平坦な箇所で使用される場合、旋回モータは最大トルクまでを出力する必要はない。
P=Fs/A
ここで、Fsは直動形リリーフ弁のスプリング力、Aは直動形リリーフ弁の受圧面積を表す。
P=Fs/A1−A2
ただしA1は差圧面積形リリーフ弁の内径d1の断面積、A2は差圧面積形リリーフ弁の内径d2の断面積を表す。
例えば、スプリングの取付長さを変更できる構造のリリーフ弁として、特許文献2の第1図により示されている。
さらに、特許文献3の図1に示す緩衝用ピストン機能を有するピストン4の移動開始圧力を高くするため、ピストン4の移動させるための受圧面積を小さくする方法がある。
P=(Fs1+Fs2)/(A1−A2)
ここで、Fs1はスプリング1(特許文献4に記載する主ばね14に相当)のスプリング力、 Fs2はスプリング2(特許文献4に記載する調整ばね24に相当)のスプリング力を示す。
特許文献4では、調整ばね24の外径より大きいシール29により密封されたリテーナ22、調整ボルト19により、調整ばね24の取付長さを可変させる構造になっているため、液室20、閉空間23の空間が供給路2と等しい圧力Pまで昇圧する。
このため、供給路2の圧力、例えば圧力Pが昇圧した状態で、スプリング取付長さを短くさせる場合、リテーナ22を押すために必要な推力は リテーナ22の断面積×圧力P+スプリング2(調整ばね24)の荷重Fs2が必要になる。
供給路2の液圧が昇圧した状態で、調整ばね24の取付長さを短くさせる場合、リテーナ22を押すために必要な推力は、リテーナ22の断面積×圧力P+Fs2が必要になる。
さらに、圧力切換用のピストンに圧力Pを作用しないようするために、緩衝用ピストンの後端部(スプリングを押す側)を、流出口(タンク)に連通した低圧室を設け、圧力Pによらず、圧力切換用ピストンを信号と印加される圧力で移動させる必要がある。
さらに、外部からの信号が喪失した非常時を想定し、かつ、製造メーカでの調整を容易にするため、外部から工具を用いて容易に圧力を調整できる機構を有したリリーフ弁を提供することを目的とする。
リテーナに嵌挿された第一のばね部材によって前方に押圧されて、液圧が作用しない状態では前記弁座に押し付けられることで流入口と流出口とを遮断するとともに、前記流入口の液圧の上昇に伴い前記第一のばね部材の弾発力に抗して後退移動して前記弁座から離れることで前記流入口と前記流出口とを連通させるプランジャと、
前記流入口の液圧の上昇に伴い前進移動することにより前記第一のばね部材を前方に圧縮してリリーフ圧力を調整する第一のピストンと、を有するリリーフ弁であって、
前記第一のばね部材の後方に形成され、前記流入口に連通するとともに、前記第一のピストンが移動するように前記第一のピストンを収容する液圧室と、
前記第一のばね部材の後方に形成され、前記流出口に連通する低圧室と、
前記リテーナの内周部に緊密に接する外周部を有する円筒形に形成され、前記第一のばね部材の後方から前記リテーナに挿入または圧入されるとともに前記液圧室を形成する第一のスリーブと、
前記第一のスリーブの外周部及び前端面に設けられ、前記低圧室と前記流出口とを接続する油路と、を有することを特徴とする。
さらに、第一のスリーブには、プラグのねじ締付による荷重が加わり、第一のスリーブが座屈し、スリーブ内径が変形する恐れがあるが、金属材料の圧縮側許容応力は、引張側の許容応力に対し、2から3倍有することから、第一のピストンの大径部との隙間を適切に設ければ、座屈による変形の影響は回避できる。
ねじにより前記リテーナに対して前後方向に移動するプラグと、を有し、
前記第二のスリーブが、前記プラグによって、前記第一のスリーブとともに前記リテーナに押し付けられるように配置され、
前記第二のスリーブによって、前記液圧室と前記低圧室とが区画されることを特徴とする。
本発明によれば、液圧室から低圧室への漏れを低減することができるので、好適である。
前記第二のピストンの前面に接するように配置されたピンと、
前記ピンの前面に接するように配置されたばね受けと、
前記ばね受けの前面に接するとともに、前記プランジャの後面に接するように配置された第二のばね部材と、を有し、
前記ピンの外径が前記第二のばね部材の外径より小さく形成され、かつ、前記ピンが前記液圧室から前記低圧室への漏れを密封するように、前記第二のスリーブに摺動するように挿嵌されるとともに、前記ピンの前端が前記液圧室に配置され、前記ピンの後端が前記低圧室に配置されていることを特徴とする。
さらに、本発明によれば、液圧室の圧力P(=流入口)による荷重を低減させるため、液圧室と低圧室を連通する位置にピンを追加する。
これにより、圧力切換用ピストン(調整ねじ)に作用する荷重Fは、ピンを介することで
F=P*A5・・・A5はピンの断面積
で示されるため、ピンの径を小さくすることで、荷重Fを低減させることができる。
また、ピンの径は第二のばね部材の外径に依存しないため、圧力切換用ピストンに信号として印加される圧力から、経済的に設置可能な圧力切換用ピストンを設計することができる。
前記ボルトの前面に接するように配置されたピンと、
前記ピンの前面に接するように配置されたばね受けと、
前記ばね受けの前面に接するとともに、前記プランジャの後面に接するように配置された第二のばね部材と、を有し、
前記ピンの外径が前記第二のばね部材の外径より小さく形成され、かつ、前記ピンが前記液圧室から前記低圧室への漏れを密封するように、前記第二のスリーブに摺動するように挿嵌されるとともに、前記ピンの前端が前記液圧室に配置され、前記ピンの後端が前記低圧室に配置されていることを特徴とする。
図1は本発明の第一の実施の形態に係るリリーフ弁10の略縦断面図である。図1に示すように、リリーフ弁10は主に、略円筒形状のリテーナ11と、リテーナ11の先端(図1で左端)に固定された円筒形状の弁座12と、先端部(図1で左端)に前記弁座12に係合する傾斜面を形成してリテーナ11の穴11aに摺動自在に設けられた大径の頭部13a及び該頭部13aに一体的に形成された軸部13bを備えるプランジャ13と、該プランジャ13の後部(図1で右端)に位置してリテーナ11の孔部11cに嵌挿されて軸方向の断面形状が逆コ字状に形成されたスリーブ(第一のスリーブ)14と、を備える。
なお、プランジャ13は、頭部13a及び軸部13bの略軸芯に連通孔13c、13dが穿設され、これらの連通孔13c、13dは孔径がさらに小さい連通孔13eにより接続されている。
同時に液圧室28から排出される油圧の容積を大きくするために、本実施例では、スリーブ14をリテーナ11に圧入して該スリーブ14に加わる内圧をリテーナ11で保持する。さらに図2に示すようにスリーブ14の一端(左端)側の外径面にフライス加工により二面取り加工した油路14cを軸方向に設け、該油路14cに連通する油路14dを直径方向に設けてスリーブ14の強度を確保しつつ油路14cに必要な面積を得ると共に、開口部14aを大きく設計することができる。
プラグ17は、段付円筒形状を有してスリーブ11の後端(図1で右端)に形成した穴11dに嵌挿され、該穴11dの奥部(図1で左部)がリテーナ11の穴部11eに螺着しており、該プラグ17の先端部(図1で左端)がスリーブ16の鍔16aに当接している。
参照符号18は後述する圧力調整ねじ23に螺着したナットを示すもので、該ナット18を回動することにより、圧力調整ねじ23の位置(図1で左右方向)を規制している。
リテーナ11の穴11bの一端(図1で右端)には、スリーブ14の一端(図1で左端)に係合した円筒形のスペーサ19が嵌挿され、該スペーサ19の内面凹部にはピストン15の小径部15aが接触している。さらに、リテーナ11の穴11bにはプランジャ13の軸部13bをガイドにして嵌挿されたばね部材(第一のばね部材)20が内装されている。ばね部材20は一端(図1で左端)がプランジャ13の頭部13a(図1で左端)に係合し、他端(図1で右端)がスペーサ19に接触している。ばね部材20はプランジャ13に流入口30から作用する圧油に対抗する荷重を付与する機能を有する。
図3(a)は、図1に示すリリーフ弁10の静止状態を示す。図3(a)において流入口30の圧油が作用していないため、プランジャ13はばね部材20の弾発力及び該プランジャ13の軸部13bに作用するばね部材21の弾発力により左行し、弁座12の端面(図1及び図3の右端面)とプランジャ13の頭部13aに示す傾斜面とは隙間がない状態で係合している。よって、流入口30と流出口31とは連通していないため、圧油は流入口30から流出口31に流れない。
流入口30の圧力が取付長さL1時の荷重に相当する圧力(ばね部材20及びばね部材21の弾発力)を超えると、プランジャ13は弁座12から離れて右行し流入口30から流出口31へ圧油が排出される。同時に、圧油は連通孔13c、13e、13dより液圧室27、28に連通している。
図5において、図1の構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図5に示すリリーフ弁40の特徴はプラグ17にピン25を押し圧するねじ部材41を螺合し、ナット部材42でねじ部材41を位置決めしていることである。
12 弁座 13 プランジャ
14、16 スリーブ(第一、第二) 15、24 ピストン(第一、第二)
17 プラグ 19 スペーサ
20、21 ばね部材(第一、第二) 22 ばね受け
23 圧力調整ねじ 25 ピン
27 液圧室 28 液圧室
29 低圧室 30 流入口
31 流出口 32 圧力信号ポート
33 軸止め輪 41 押しねじ部材
42 ナット部材
Claims (4)
- リテーナに嵌挿された第一のばね部材によって前方に押圧されて、液圧が作用しない状態では弁座に押し付けられることで流入口と流出口とを遮断するとともに、前記流入口の液圧の上昇に伴い前記第一のばね部材の弾発力に抗して後退移動して前記弁座から離れることで前記流入口と前記流出口とを連通させるプランジャと、
前記流入口の液圧の上昇に伴い前進移動することにより前記第一のばね部材を前方に圧縮してリリーフ圧力を調整する第一のピストンと、を有するリリーフ弁であって、
前記第一のばね部材の後方に形成され、前記流入口に連通するとともに、前記第一のピストンが移動するように前記第一のピストンを収容する液圧室と、
前記第一のばね部材の後方に形成され、前記流出口に連通する低圧室と、
前記リテーナの内周部に緊密に接する外周部を有する円筒形に形成され、前記第一のばね部材の後方から前記リテーナに挿入または圧入されるとともに前記液圧室を形成する第一のスリーブと、
前記第一のスリーブの外周部及び前端面に設けられ、前記低圧室と前記流出口とを接続する油路と、を有することを特徴とするリリーフ弁。 - 前記第一のスリーブの内周部に緊密に挿入されうる円筒部を有し、かつ、前記第一のスリーブの後端面に接する鍔を有する第二のスリーブと、
ねじにより前記リテーナに対して前後方向に移動するプラグと、を有し、
前記第二のスリーブが、前記プラグによって、前記第一のスリーブとともに前記リテーナに押し付けられるように配置され、
前記第二のスリーブによって、前記液圧室と前記低圧室とが区画されることを特徴とする請求項1記載のリリーフ弁。 - 前記低圧室に前後方向に移動するように収容された第二のピストンと、
前記第二のピストンの前面に接するように配置されたピンと、
前記ピンの前面に接するように配置されたばね受けと、
前記ばね受けの前面に接するとともに、前記プランジャの後面に接するように配置された第二のばね部材と、を有し、
前記ピンの外径が前記第二のばね部材の外径より小さく形成され、かつ、前記ピンが前記液圧室から前記低圧室への漏れを密封するように、前記第二のスリーブに摺動するように挿嵌されるとともに、前記ピンの前端が前記液圧室に配置され、前記ピンの後端が前記低圧室に配置されていることを特徴とする請求項2記載のリリーフ弁。 - ねじにより前記リテーナに対して前後方向に移動するように配置されたボルトと、
前記ボルトの前面に接するように配置されたピンと、
前記ピンの前面に接するように配置されたばね受けと、
前記ばね受けの前面に接するとともに、前記プランジャの後面に接するように配置された第二のばね部材と、を有し、
前記ピンの外径が前記第二のばね部材の外径より小さく形成され、かつ、前記ピンが前記液圧室から前記低圧室への漏れを密封するように、前記第二のスリーブに摺動するように挿嵌されるとともに、前記ピンの前端が前記液圧室に配置され、前記ピンの後端が前記低圧室に配置されていることを特徴とする請求項2記載のリリーフ弁。
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