JPH0241676B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパイロツトポペツトをもつリリーフ用
圧力制御弁に関する。

油圧回路の圧力が設定値以上にならないように
コントロールする圧力制御機能をもつリリーフバ
ルブとして、回路圧力と設定スプリング荷重との
直接的なバランスにもとづいて作動するタイプ
と、パイロツト弁をもつて増幅した圧力差に応動
するタイプとに大別される。

後者は微妙な設定圧の調整が可能で、高度の圧
力管理精度が得られるものであるが、いまこれに
ついて第１図にもとづいて説明する。

図中、１はシリンダポートなどに連通する圧力
供給ポート、２はリリーフポートであつて、両ポ
ート間の連通を開閉するために、バルブハウジン
グ５に収めたチエツク（バルブ）ポペツト３の内
部にリリーフ（バルブ）ポペツト４が摺動自由に
収められている。

リリーフポペツト４はチエツクポペツト３の通
孔６ａと６ｂとの連通を開閉して、リリーフポー
ト２を開閉する。

リリーフポペツト４を摺動自由に貫通して円筒
状のピストンポペツト７が配設され、このピスト
ンポペツト７はリリーフスプリング８によりフラ
ンジ部９がリリーフポペツト４の内面と当接する
ように押圧される。

前記チエツクポペツト３の内部には、ハウジン
グ５にねじ結合するバルブボデイ１０の先端部
が、チエツクポペツト３に対して相対的に摺動自
由に挿入され、これらによりリリーフポペツト４
の背圧室１１を区画形成している。

したがつて、この背圧室１１にはピストンポペ
ツト７の貫通孔７ａを介して絞られた供給ポート
１からの圧油が導かれる。なお、後述するように
ピストンポペツト７の貫通孔７ａがパイロツトポ
ペツト１３により閉じられたときは、ピストンポ
ペツト７の周面の環状間隙７ｂを介して圧油が導
かれる。

パイロツトポペツト１３はパイロツトスプリン
グ１４により付勢されてバルブシート部１３ａに
圧接しているが、背圧室１１の圧力がスプリング
設定圧以上になると開いて、背圧室１１をリリー
フポート２に通じる通路１７と連通させて圧力を
低下させる。

なお、パイロツトスプリング１４の設定圧はア
ジヤストスクリユー１６によつて自由に調整され
る。

以上のように構成されており、リリーフポペツ
ト４は、供給ポート１の圧力が設定値になると開
くのであるが、まず、背圧室１１にピストンポペ
ツト７を介して導かれた圧力が、パイロツトポペ
ツト１３の設定圧以上になると、パイロツトポペ
ツト１３が開いて背圧室１１の圧力を低下させ
る。ピストンポペツト７は供給ポート１の圧力と
背圧室１１の圧力との差圧によりリリーフスプリ
ング８に抗して移動し、パイロツトポペツト１３
の先端部１３ｂに当接すると貫通孔７ａが閉じら
れる。

これにより背圧室１１への圧力供給は環状間隙
７ｂのみになり、さらに大幅に圧力が下がり、こ
の低下圧力と供給ポート圧力との差圧によりリリ
ーフポペツト４が開くので、供給ポート１とリリ
ーフポート２とが連通し圧油の一部をリリーフし
て、供給ポート１の圧力を設定圧に保つのであ
る。

ところでこの圧力制御弁には、上記のようなリ
リーフ作用のほかに、吸込み（アンチボイド）作
用がある。

これを第２図において説明する。図において F₀…リリーフスプリング８のセツト荷重 D₀…シート部１８の直径 A₀…シート部１８の断面積 D₁…背圧室１１の大径部直径 A₁…背圧室１１の大径部の断面積 P_H…圧力供給ポート１の圧力 P_L…リリーフポート２の圧力 D_R…ピストンポペツト７の貫通孔７ａの孔径 A_R…ピストンポペツト７の貫通孔７ａの断面
積 とすると、少くとも供給ポート圧P_Hがリリーフ
ポート圧P_Lよりも高圧のときはP_L−P_H＜０とな
つて、 P_L−P_H＜F₀／（A₁−A₀） との関係が成立し、チエツクポペツト３は鎖線で
示すように、シート部１８に圧接されて閉じてい
る。

一方、供給ポート１側のキヤビテーシヨンが発
生して低圧化すると、P_L−P_H＞０となつて、 P_L−P_H＞F₀／（A₁−A₀） の関係が成立し、チエツクポペツト４はシート部
１８から実線で示すように、移動量ｘだけ動いて
シート部１８を開く。

これにより、供給ポート１とリリーフポート２
とが連通し、リリーフポート２側から供給ポート
１側へ矢印のように充分な油を吸込ませ空間を満
すのである。

ところで、チエツクポペツト３が移動量ｘだけ
動くためには、背圧室１１の油は、（A₁−A_R）ｘ
だけの容積がピストンポペツト７の貫通孔７ａを
通つて、供給ポート１側に流出しなければならな
い。

このとき、油は上記貫通孔７ａの孔径D_Rが小
さいと、オリフイス効果により抵抗を受け、この
ため、チエツクポペツト３の開きがにぶくなる。
すなわち、チエツクポペツト３に関するダンピン
グ抵抗のため、吸込み開始時の速応性が悪くな
る。これは、キヤビテーシヨンを助長する。

同様の理由で、吸込終了時に、チエツクポペツ
ト３の戻り速応性も第３図に破線で示すように、
悪くなる。

特に、吸込み作動中に供給ポート１側の圧力
P_Hが上昇した場合は、ピストンポペツト７はパ
イロツトポペツト１３の先端に当接し閉じられて
いるので、背圧室１１にはピストンポペツト７と
リリーフポペツト４との間の環状間隙７ｂを通じ
て油が供給される。したがつて、チエツクポペツ
ト３の戻りが遅れ、その結果、チエツクポペツト
３とシート部１８との間で矢印と逆向きに油が流
れ、したがつて、圧力P_Hの上昇が遅れることに
なる。

上記の欠点がなくすために、孔径D_Rを大きく
すると、背圧室１１と供給ポート１との差圧が小
さくなる。その結果、リリーフポペツト４の速応
性が悪くなつて、第４図に示すように、リリーフ
ポペツト４の開き始め前後の設定圧力の制御に大
きな変動がみられ、圧力波形はいつたん設定圧力
を越えてピーク圧力を形成した後、再び設定圧力
以下に大きく落ち込むという特性を示す。

このように、リリーフ時とアンチボイド時と
も、同一の背圧室１１の圧力で、リリーフ時には
リリーフポペツト４、アンチボイド時にはチエツ
クポペツト３を制御しているので、リリーフ性能
とアンチボイド性能とが互いに交絡し、一方の性
能を良くすると、他方の性能が悪くなるという問
題がある。

本発明は上記した問題を解決するためのもの
で、アンチボイド時の速応性を向上するととも
に、リリーフ性能とアンチボイド性能とが互いに
干渉しないようなコンビネーシヨンタイプの圧力
制御弁を提供することを目的とする。

以下実施例を図面にしたがつて説明する。な
お、第１図と実質的に同一の部位については、同
一符号を使用する。

第５図ａに示すように、バルブハウジング５に
収めたアンチボイドポペツト２０は、バルブハウ
ジング５の内孔に螺合するバルブボデイ１０の筒
状部１０ａ外周に摺動自在に支持され、一方の端
部とバルブボデイ１０との間に介装されたアンチ
ボイドスプリング２１により、他方の先端部がシ
ート部１８と当接するように押圧される。

また、バルブボデイ１０の筒状部１０ａの内部
には、リリーフポペツト４が摺動自在に収められ
ている。

リリーフポペツト４は、バルブボデイ１０の通
孔１０ｂと１０ｃとの連通を開閉して、アンチボ
イドポペツト２０の通孔２０ａとリリーフポート
２に通じる通路２２を介してリリーフポート２を
開閉する。

リリーフポペツト４にはオリフイス２３が設け
られ、また、リリーフスプリング８により端部コ
ーン面４ａがバルブボデイ１０のシート部１０ｄ
と当接するように押圧される。

前記バルブボデイ１０の内部には、プラグ２４
が固設され、これによりリリーフポペツト４側の
背圧室１１と後出のパイロツトポペツト１３側の
パイロツト室２５が画成される。したがつて、こ
の背圧室１１にはリリーフポペツト４のオリフイ
ス２３を介して絞られた供給ポート１からの圧油
が導かれる。

パイロツト室２５には、パイロツトポペツト１
３がパイロツトスプリング１４に付勢されてバル
ブシート部１３ａに圧接しているが、背圧室１１
の圧力がスプリング設定圧以上になると開いて、
背圧室１１を通孔１０ｅを介してリリーフポート
２に通じる通路２２と連通させて圧力を低下させ
る。

いま、供給ポート１の圧力P_Hが上昇し設定圧
以上になると、パイロツトスプリング１４の弾性
に抗してパイロツトポペツト１３を変位させる。
パイロツトポペツト１３が変位してバルブシート
部１３ａから離れると背圧室１１の圧力が低下す
る。

背圧室１１には供給ポート１の圧力がオリフイ
ス２３により絞り込まれて導かれるので背圧室１
１の圧力は低下し、この低下圧力と供給ポート１
の圧力P_Hとの差圧力によりリリーフポペツト４
が開くので、圧油の一部を通孔１０ｃ，２０ａお
よび通孔２２を介してリリーフポート２へと逃
し、これにより供給ポート１の圧力を設定値に保
つのである。

次に、供給ポート１側が低圧化すると、アンチ
ボイドポペツト２０の大径部の直径をD₁、その
断面積をA₁、アンチボイドスプリング２１のセ
ツト荷重をF₀とした場合、 P_L−P_H＞F₀／（A₁−A₀） の関係が成立し、アンチボイドポペツト２０は、
アンチボイドスプリング２１の弾性に抗して図中
右側に変位し、シート部１８を開く。

これにより、供給ポート１とリリーフポート２
とが連通し、リリーフポート２側から供給ポート
１側へ充分な油を吸込ませてキヤビテーシヨンに
よる空間を満たすのである。

このように、リリーフ時には、背圧室１１の圧
力でリリーフポペツト４を制御している一方、ア
ンチボイド時には、アンチボイドポペツト２０に
作用する低圧側の圧力P_Lでアンチボイドポペツ
ト２０を制御するようにしている。

したがつて、それぞれの場合について、パイロ
ツトスプリング１４のばね定数，リリーフスプリ
ング８のばね定数，スリフイス２３の孔径等、お
よび、アンチボイドスプリング２１のばね定数，
アンチボイドポペツト２０の大径部直径D₁をそ
れぞれの性能が最適となるように独立して決定し
得るのである。

これにより、この実施例は次のように若干の部
材を付加することで、一つの弁をリリーフ専用お
よびアンチボイド専用の二通りに使い分けること
が可能である。

すなわち、第５図ｂはリリーフ専用の場合であ
つて、アンチボイドポペツト２０およびスプリン
グ２１を取外して、バルブボデイ１０の筒状部１
０ａを別のバルブハウジング５の小径部に挿嵌
し、その先端部をシート部１８に当接するように
したものである。

これに対し第５図ｃはアンチボイド専用の場合
であつて、バルブボデイ１０′を盲栓状に形成し
て、別のバルブハウジング５に取付けたものであ
る。

第６図ａは本発明の別の実施例を示すもので、
コントロールバルブ等対称物へのバルブハウジン
グ５の取付部外径Ｄが、第５図に示す実施例より
大径のものである。同図ｂは同図ａをリリーフ専
用に使用する場合、同図ｃはアンチボイド専用に
使用する場合を示したものである。

第７図は別の実施例を示すもので、第５図と異
なるのは、アンチボイドスプリング２１を、バル
ブボデイ１０の先端とアンチボイドポペツト２０
の大径部２０ｂの内孔端面との間に介装するよう
にして、大径部２０ｂの長さを短かくし、通孔２
０ａ部分を省いたことである。この実施例によれ
ば次の効果がある。すなわち、リリーフ時に、第
５図に示すバルブボデイ１０の通孔１０ｃとアン
チボイドポペツト２０の通孔２０ａが正中してい
れば、リリーフする油の流れは第８図ａに矢印で
示すように、ストレートにスムーズに流れる。し
かし、アンチボイドポペツト２０は、バルブボデ
イ１０に摺動自在に支持されているので、回転し
て第８図ｂに示すように、通孔２０ａが通孔１０
ｃと正中しないことが起る。そのため、リリーフ
する油の流れは矢印で示すように、アンチボイド
ポペツト２０の内孔壁に衝突し曲げられる。その
結果、その附近に圧力が発生し、それが背圧室１
１に伝わり、リリーフスプリング８の張力とのバ
ランスに変動をもたらすことになる。加えて、上
記両通孔の関係位置は不定であつて、リリーフス
プリング８のセツト荷重を対応させることができ
ず、そのため、静特性の圧力オーバライド特性
が、第９図に示すように、巾Ｗの範囲でバラツキ
が起つて、信頼性に欠けるという欠点がある。

この実施例によれば、アンチボイド２０の通孔
２０ａは取り除かれ、バルブボデイ１０の通孔１
０ｃからリリーフする油は、スムーズに通路２２
に導かれる。その結果、前述のように信頼性を低
下させる原因は取り除かれる。

第１０図はさらに別の実施例を示すもので、第
５図と異なるのは、アンチボイドポペツト２０と
バルブボデイ１０とを、滑りキー２６を介して相
対的な回転を係止するようにしたことである。

この実施例によれば、通孔２０ａと１０ｃの関
係位置は、第８図ａに示すように保持されるの
で、第７図に示す実施例と同様な効果がある。

第１１図ａは別の実施例を示すもので、第５図
と異なるのは、アンチボイドポペツト２０の大径
部２０ｂを短かくして通孔２０ａ部分を省き、そ
の大径部２０ｂの端面とバルブボデイ１０との間
に、通孔１０ｃにまたがるウエイブワツシヤ２７
を介してアンチボイドスプリング２１を介装した
ことである。

このウエイブワツシヤ２７は第１１図ｂ，ｃに
示すように、狭い巾の金属板を円周方向にウエイ
ブさせて形成したもので、通孔１０ｃに対して
は、金属板の厚さＴのみがリリーフする油の流れ
に抗するのみで、むしろ流れをガイドするので、
その流れに対する抵抗は無視し得る程度に小さ
い。

したがつて、この実施例では第７図と同様の効
果がある。

以上説明したように本発明によれば、リリーフ
ポペツトとアンチボイドポペツトとを、それぞれ
専用のリリーフスプリングとアンチボイドスプリ
ングにより付勢するようにしたので、リリーフポ
ペツトとアンチボイドポペツトとを、それぞれ単
独に制御することができ、その結果、アンチボイ
ド時の速応性を向上し得るとともに、リリーフ性
能とアンチボイド性能との干渉を避け得る効果が
ある。また、若干の付加部材により、一個の圧力
制御弁をリリーフ専用とアンチボイド専用の二種
に使い分けができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の弁を示す断面図、第２図は第１
図の要部を示す断面図、第３図および第４図はそ
の作動特性図、第５図は本発明の第１実施例を示
すもので同図ａは断面図、同図ｂおよびｃはそれ
ぞれリリーフ専用およびアンチボイド専用の場合
の断面図、第６図は本発明の第２実施例を示すも
ので同図ａは断面図、同図ｂおよびｃはそれぞれ
リリーフ専用およびアンチボイド専用の場合の断
面図、第７図は本発明の第３実施例を示す断面
図、第８図ａおよびｂはそれぞれリリーフポペツ
トとアンチボイドポペツトの通孔の関係位置を示
す側面図、第９図は従来の弁の作動特性図、第１
０図は本発明の第４実施例を示すもので、同図ａ
は断面図、同図ｂは同図ａのＡ−Ａ線矢視図面
図、第１１図は本発明の第５実施例を示すもの
で、同図ａは断面図、同図ｂおよびｃはそれぞれ
同図ａのウエイブワツシヤの側面図および正面図
である。 １……圧力供給ポート、２……リリーフポー
ト、３……チエツクポペツト、４……リリーフポ
ペツト、５……バルブハウジング、７……ピスト
ンポペツト、８……リリーフスプリング、１０…
…バルブボデイ、１０ａ……バルブボデイの筒状
部、１０ｂ，１０ｃ……バルブボデイの通孔、１
０ｄ……バルブボデイのシート部、１１……背圧
室、１３……パイロツトポペツト、１４……パイ
ロツトスプリング、１８……供給ポートのシート
部、２０……アンチボイドポペツト、２０ａ……
アンチボイドポペツトの通孔、２０ｂ……アンチ
ボイドポペツトの大径部、２１……アンチボイド
スプリング、２２……リリーフ時の通路、２３…
…オリフイス、２６……滑りキー、２７……ウエ
イブワツシヤ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧力供給ポートとリリーフポートとの連通部
   を開閉するリリーフポペツトおよびアンチボイド
   ポペツトとをそれぞれ、バルブボデイの内孔およ
   び外周に摺動自在に支持し、リリーフポペツトは
   背圧室と供給ポートとの差圧に応動させるととも
   に、背圧室にはリリーフポペツトに設けた絞り通
   路を介して圧油を導き、この背圧室の圧力が設定
   以上のときにパイロツトポペツトを開いて、背圧
   室の圧力を下げリリーフポペツトを開くように構
   成する一方、アンチボイドポペツトはリリーフポ
   ートと供給ポートとの差圧に応動させて、供給ポ
   ートの圧力が設定以下のときにアンチボイドポペ
   ツトを開くように構成した圧力制御弁において、
   リリーフポペツトをリリーフスプリングにより付
   勢して前記バルブボデイのシート部に圧接させる
   一方、アンチボイドポペツトをバルブボデイの外
   周に一部を挿入するとともに、アンチボイドスプ
   リングにより前記圧力供給ポートのシート部に圧
   接させるように付勢したことを特徴とする圧力制
   御弁。