JPH0293177A - 圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧回路などに用いられるパイロットポペッ
トを有するリリーフ用圧力制御弁に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の圧力制御弁は、一般に、第２図に示すよ
うに構成される。先ず初めに、弁体は、高圧室１０なら
びに低圧室１２を構成するハウジングに嵌着されるスリ
ーブ１４とこのスリーブ１４に嵌挿されるキャップ１６
とからなり、この弁体の内部には、通常、メイクアップ
ポペット１８が内挿される。そして、このような弁体お
よびメイクアンプポペット１８の内部に、リリーフ機構
を構成するメインポペット２０、　ピストン２２および
バイロフトポペット２４が内装される。

メインポペット２０は、メイクアンブボペント１８の内
部に摺動自在に内装され、メイクアップポペット１８に
おけるシート部２６ならびに通油口２８を介して高圧室
１０と低圧室１２との間を開閉制御する。ピストン２２
は、メインポペット２０を摺動自在に貫通して設けられ
、その中央部には貫通パイロット通路３０が穿設されて
、高圧室１０を、キャンプ１６の一端部とメインポペッ
ト２０の一端部との間に構成される内部背圧室３２に連
通させる。なお、ピストン２２のメインポペット２０の
貫通部は小さい間隙からなる環状オリフィス２３に構成
されると共にピストン２２の背圧室３２側のフランジ部
２２ａと背圧室３２の底面との間にはスプリング３４が
介装され、またパイロット通路３０にはその高圧室１０
側に絞りオリフィス３０ａが設けられる。パイロットポ
ペット２４はキャンプ１６の中央部に構成されるスプリ
ング室３６内にピストン２２に対向して設けられ、キャ
ップ１６におけるシート部３８ならびに通油口４０およ
びスリーブ１４の内周面に構成される環状通油路４２を
介して背圧室２２と低圧室１２との間を開閉制御すると
共に、パイロットポペット２４の先端部２４Ｈにピスト
ン２２の図において上端開口部３０ｂを当接させること
により、パイロット通路３０を閉塞する。なお、スプリ
ング室３６の一端部には調節ねじ４４が螺着され、この
調節ねじ４４とパイロットポペット２４との間には高圧
室１０の設定圧を規定するスプリング４６が介装される
。

このような構成において、第２図は高圧室１０の圧力が
設定圧もしくはそれ以下であって高圧室１０と低圧室１
２との間はメインポペット２０によって閉じられている
状態を示しているが、高圧室１０の圧力が設定圧以上に
なると、この圧力がピストン２２のパイロット通路３０
を介して背圧室３２に作用し、パイロットポペット２４
はスプリング４６の力に抗して図において上方へ移動し
、シート部３８を開成する。

これにより、高圧室１０の圧油はオリフィス３０ａ、パ
イロット通路３０．背圧室３２．スプリング室３６１通
油ロ４０．環状通浦路４２を通って低圧室１２へ流れる
。すると、オリフィス３０ａの前後に差圧が発生し、ピ
ストン２２はスプリング３４の力に抗して図において上
方へ移動し、バイロフト通路開口部３０ｂがパイロット
ポペット先端部２４ａによって閉塞される。すると、高
圧室１０の圧油は環状オリフィス２３を介して背圧室３
２へ導かれるが、環状オリフィス２３の流通隙間は小さ
いので背圧室３２の圧力は更に低下し、この背圧室３２
の低下圧力と高圧室１０の圧力との差圧によりメインポ
ペット２０が図において上方へ移動し、シート部２６を
開口する。したがって、高圧室１０の圧油は通油口２８
を通って低圧室１２へ流れ、高圧室１０の圧力が低下す
る。すなわち、高圧室１０の圧力は設定圧に保持される
。なお、メイクアップポペット１８は、高圧室１０の圧
力が高圧源のキャビテーションなどにより低圧室１２の
圧力より低下した際に、スプリング１８ａの力に抗して
図において上方へ移動してシート部１８ｂを開き、低圧
室１２から高圧室１０へ油を逆流させ、前記キャビテー
ションなどを防止するものである。

このように、この種の圧力制御弁は、簡単な構成で油圧
回路などの圧力が設定圧力以上にならないように油圧回
路を保持すると共にキャビテーション発生を防止する利
点を有する。しかしながらこの種の圧力制御弁は、本来
、ピストン２２のパイロット通路３０が閉塞された直後
においてパイロットポペットが開き過ぎ、背圧室３２の
圧力が急激に低下することから、圧力制御の始動時に圧
力落込みや圧力振動などの現象が発生する難点を有して
いた。そこで、この種の圧力制御弁においては、通常、
特公昭６２２９６６５号公報に開示されるような技術が
適用されている。すなわちこれによれば、パイロットポ
ペット６のシート面積Ａ、とピストン２２の高圧室１０
側の受圧面積Ａｐとの間にＡ　Ｒ／　Ａ　ｐ≧１．１の
関係が設定される。そしてこのような構成によれば、ピ
ストン２２が上動してパイロットポペット２４に当接す
る際のパイロットポペット２４に対する押圧力が抑制さ
れてパイロットポペット２４の開き過ぎが阻止されるの
で、背圧室３２の急激な圧力低下が阻止され、したがっ
て、前記の圧力落込みや圧力振動などの現象が防止され
ることが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記技術においても、なお、以下に述べ
るような難点を有していた。

先ず第１に、前記技術においてもピストンのパイロット
通路はパイロットポペットによって閉塞されるが、この
ような構成においては、関連各部品の精度が良好でない
限り基本的に次のような問題が発生する。すなわち、例
えばピストン２２とパイロットポペット２４の間の同軸
性が悪い場合には、ピストンとパイロットポペットの押
接時にピストンがパイロットポペットを押圧する作用点
が偏心し、押圧力が仮に小さい場合であってもパイロッ
トポペットが偏心して背圧室３２とスプリング室３６と
の間の絞り面積が拡大し、背圧室の圧力が急激に低下し
てメインポペット２０が開き過ぎ、高圧室１０の圧力が
極端に低下する。そしてこのように高圧室の圧力が極端
に低下すると、パイロットポペットが復座し、背圧室の
圧力が上昇してメインポペットが復座し、したがって高
圧室の圧力は再び上昇する。そしてこの上昇した圧力は
再度前述の現象を発生させる。このような圧力の振動現
象は各部品の精度を向上することにより回避することが
できるが、このような精度向上は圧力制御弁のコストを
大幅に増大させる要因をなしていた。

次に第２として、例えば本圧力制御弁を弁体を変更する
ことなく現在適用している圧力より高い圧力に通用しよ
うとする場合には、パイロットポペット２４のシート面
積Ａ＆を小さくしなければならないが、前記技術におい
てはその達成が極めて困難であった。すなわち、シート
面積ＡＲを小さくすると、ピストン２２の受圧面積ＡＰ
もＡえ／Ａｐ≧１．１の関係から小さく設定されるが、
このようにピストンを現在より小径に加工すること、な
らびにこれに対応してメインポペット２０の挿通穴を現
在より小径に加工することは、これらの加工には高い精
度を要求されることから極めて困難である。このため、
前記技術においては、現行圧力制御弁をより高い圧力に
適用することは通常困難であった。

あるいは高い圧力に適用するためには大きな弁体を必要
とした。すなわち、より高い圧力に適用するためにはシ
ート面積Ａ艮を小さくすることなくパイロットポペット
用のスプリング４６をより強力に設定することによって
も達成することができるが、このようにすると、スプリ
ングの外径が大きくなることから、キャップ１６゜スリ
ーブ１４も大きくしなければならず、他の構造物と干渉
し、設計上の制約を発生すると同時に組付は性が損われ
る。

そこで、本発明の目的は、比較的小形の弁体構造で比較
的高い圧力に適用でき、しかもリリーフ作動時に圧力落
込みや圧力振動などの現象を発生することがなく、更に
安価に製造できる圧力制御弁を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

先の目的を達成するために、本発明に係る圧力制御弁は
、高圧室と低圧室との間を開閉制御するメインポペット
とこのメインポペットを摺動自在に貫通して前記高圧室
を内部背圧室に連通させるパイロット通路付き円筒状ピ
ストンとこのピストンに対向して設けられ前記背圧室と
前記低圧室との間を開閉するパイロットポペットとから
なり、このパイロットポペットの開弁により前記ピスト
ンが変位されると共にそのパイロット通路が閉塞されこ
れにより前記背圧室の圧力が低下されて前記メインポペ
ットが開弁される圧力制御弁において、前記パイロット
ポペットの前段に別体のストッパ部材を設けこのストッ
パ部材によって前記パイロット通路の閉塞を行なうよう
構成することを特徴とする。

なお、本発明の圧力制御弁においては、パイロットポペ
ットの開閉シート面積はピストンの高圧室側受圧面積よ
り小さく設定することができる。

〔作用〕

圧力制御弁は、リリーフ作動時にはパイロット通路を閉
塞されると共にパイ日ソ１−ポペットを開弁されるが、
本発明においては、パイロット通路の閉塞はストッパ部
材によって行われる。

したがって、パイロットポペットの開弁は、ピストンに
よる押圧作用を受けることなく、背圧室の圧力関係のみ
によって行われる。したがって、パイロットポペットは
、その開弁時に開き過ぎや偏心を発生されることがない
。すなわち、背圧室には急激な圧力低下が発生されるこ
とがない。したがって、高圧室に圧力落込みや圧力振動
などの現象が発生されることがない。

更に、このように背圧室における急激な圧力低下の阻止
はストッパ部材を設けることにより達成され、したがっ
てパイロットポペットにピストンの押圧力が作用される
ことがないので、従来技術における制約、すなわちパイ
ロ・ノドポペットのシート面積をピストンの受圧面積よ
り大きく設定しなければならないという制約が解消され
る。この結果、本発明においては、比較的高い圧力に通
用する場合にも弁体構造が小形に構成される。しかも、
各構成部品は、従来技術のそれに比較して高い精度を必
要としないので、安価に製造される。

〔実施例〕

次に、本発明に係る圧力制御弁の一実施例を添付図面を
参照しながら以下詳細に説明する。

なお、説明の便宜上、第２図に示す従来構造と同一構成
部分には同一参照符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。

第１図において、先ず初めに、弁体は、高圧室１０なら
びに低圧室１２を構成するノ＼ウジングに嵌着されるス
リーブ１４とこのスリーブ１４に嵌挿されるキャンプ１
６とからなり、この弁体の内部には、通常、メイクアッ
プポペット１８が内挿される。なお、前記メイクアップ
ポペット１８は、高圧室１０の圧力が高圧源のキャビテ
ーションなどにより低圧室１２の圧力より低下した際に
、スプリング１８ａの力に抗して図において上方へ移動
してシート部１８ｂを開き、低圧室１２から高圧室１０
へ油を逆流させ、前記キャビテーションなどを防止する
ものである。そして、前記弁体およびメイクアップポペ
ット１８の内部に、本発明のリリーフ機構を構成するメ
インポペット２０．ピストン２２、ストッパ部材５０お
よびパイロットポペット２４が内装される。

メインポペット２０は、メイクアップポペット１８の内
部に摺動自在に内装され、メイクアップポペット１８に
おけるシート部２６ならびに通油口２８を介して高圧室
１０と低圧室１２との間を開閉制御するよう構成される
。このメインポペット２０のシート部２６の開閉は、メ
インポペット２０のそれぞれ大径面積Ａ５．シト面積Ａ
２．小径面積Ａ、ならびに高圧室１０の圧力Ｐ、および
後述する背圧室の圧力Ｐ２の間に、 Ｐ２　　（ＡＩ　−Ａ！　）＞ｐ、　　（Ａ２−Ａ９　
）の圧力関係が保持さる間は閉じられ、 Ｐ２　　（ＡＩ　　Ａ３）＜Ｐｌ　　（Ａ２　　Ａ３）
、、（２１ の圧力関係が保持される間は開かれる。

ピストン２２は、メインポペット２０を摺動自在に貫通
して設けられ、その中央部にはパイロット通路３０が貫
通されて、高圧室１０を、キャップ１６の一端部とメイ
ンポペット２０の一端部との間に形成される内部背圧室
３２に連通させるよう構成される。なお、ピストン２２
のメインポペット２０の貫通部は小さい間隙からなる環
状オリフィス２３が形成されると共にピストン２２の背
圧室３２例のフランジ部２２ａと後述するストッパ部材
５０のフランジ部５０ａとの間にはスプリング３４が介
装され、また、パイロット通路３０にはその高圧室１０
側に絞りオリフィス３０ａが設けられる。

ストッパ部材５０は、後述するパイロットポペット２４
の前段すなわち背圧室３２例のキャップ１６の底面にフ
ランジ部５０ａを対接して設けられ、図における下端円
錐状シート部５０ｂに、ピストン２２の図における上端
開口部３０ｂを当接させることにより、パイロット通路
３０を閉塞するよう構成される。なお、ストッパ部材５
０のフランジ部５０ａには前述したようにスプリング３
４の一端部が装着され、側壁には通油口５０Ｃが穿設さ
れ、また内部はパイロットポペット前面室５２が構成さ
れる。

パイロットポペット２４は、キャンプ１６の中央部に形
成されるスプリング室３６内に設けられ、ストッパ部材
５０の通油口５０Ｃ，キャンプ１６におけるシート部３
８ならびに通油口４０およびスリーブ１４の内周面に形
成される環状通油路４２を介して背圧室３２と低圧室１
２との間を開閉制御するよう構成される。なお、スプリ
ング室３６の一端部には調節ねじ４４が装着され、この
調節ねじ４４とパイロットポペット２４との間に高圧室
１０の設定圧を規定するスプリング４６が介装される。

なお、本発明においては、パイロット通路・ノド２４の
シート面積Ａ＆はピストン２２の受圧面積Ａ、に拘束さ
れることなく設定されるが、本実施例においては、図示
されるように、シート面積Ａｐ、は受圧面積Ａｐより小
さく設定されている。

このような構成において、第１図は高圧室１０の圧力Ｐ
１が設定圧もしくはそれ以下であって高圧室１０と低圧
室１２との間はメインポペット２０によって閉じられて
いる状態を示しているが、高圧室ＩＯの圧力Ｐ、が設定
圧以上になると、この圧力Ｐ１がピストン２２のパイロ
ット通路３０を介して背圧室３２に作用し、パイロット
ポペット２４はスプリング４６の力に抗して図において
上方へ移動し、シート部３８を開成する。これにより、
高圧室１０の圧油はオリフィス３０ａ、パイロット通路
３０゜背圧室３２１通油通油口Ｃ，パイロット前面室５
２、開口されたシート部３８．スプリング室４６、通油
口４０．環状通油路４２を通って低圧室１２へ流れ、こ
れによりオリフィス３０ａの前後に差圧が発生し、ピス
トン２２はスプリング３４の力に抗して図において上方
へ移動し、パイロット通路開口部３０ｂがストッパ部材
５０の円錐状シート部５０ｂによって閉塞される。

そして、パイロット通路開口部３０ｂが閉塞されると、
高圧室１０の圧油は環状オリフィス２３を通って背圧室
３２へ流れ、その通液抵抗によって背圧室３２の圧力Ｐ
２が低下する。しかるに、この初期状態においては、環
状オリフィス３２を流れる油の流量は一般に小さいので
、背圧室３２の前記圧力低下量は小さく、前述の圧力関
係は弐（１１すなわちＰ２　　（ＡＩ　−Ａ３　）　＞
Ｐ、（Ａ２−Ａ９）の関係を保持される。したがって、
メインポペット２０は開弁されない。

しかしながら、高圧室１０の圧力Ｐ、が更に増加すると
、環状オリフィス３２を流れる流量が増加し、その前後
差圧が拡大し、前記圧力関係は式（２）すなわちＰ　２
　　（ＡＩ　　Ａ３　）　＜　Ｐ　、（Ａ２Ａりの関係
に変換される。したがって、メインポペット２０が開弁
され、高圧室１０の圧油はシート部２６９通油口２８を
通って低圧室１２へ逃がされる。すなわち、高圧室１０
の圧力Ｐ、は設定圧に保持される。

このように、本発明においては、パイロット通路の閉塞
はストッパ部材によって行なわれるので、バイロフトポ
ペットの開閉は、従来技術におけるようにピストンの押
圧作用を受けることなく、背圧室における圧力関係のみ
によって行われる。したがって、バイロフトポペットは
その開弁時に、従来技術におけるような開き過ぎや偏心
を発生されることがなく、したがって、高圧室において
圧力の落込みや振動などの現象が発生されることがない
。

また、本発明は、従来技術とは異なり、バイロフトポペ
ットのシート面積をピストンの受圧面積に拘束されるこ
となく任意に、すなわちピストンの受圧面積より小さく
設定することができるので、圧力制御弁全体の構造を小
形に構成することができる。あるいは、現行の圧力制御
弁をより高い圧力に適用できるよう修正することができ
る。更に、圧力制御弁の各構成部品は従来技術のそれに
比較して高い加工精度を必要としないので、安価に製造
することができる。

以上、本発明を好適な実施例について説明したが、本発
明はその精神を逸脱することなく多くの設計変更をなし
得ることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る圧力制御弁は、リリ
ーフ作動時に行われるピストンのパイロット通路の閉塞
を、従来技術におけるパイロットポペットに代えて、こ
れとは別体のストッパ部材によって行うよう構成したの
で、バイロフトポペットの開閉が、従来技術におけるよ
うにピストンの押圧作用を受けることなく、背圧室の圧
力関係のみによって行われる。

したがって、バイロフトポペットがその開弁時に開き過
ぎや偏心を発生されることがなく、したがって高圧室に
おいて圧力の落込みや振動などの現象が発生されること
がない。また、バイロフトポペットのシート面積をピス
トンの受圧面積に関係なく小さく設定することができる
ので、圧力制御弁全体の構造を小形に構成することがで
きる。あるいは、現行の圧力制御弁をより高い圧力に適
用できるよう修正することができる。また更に、圧力制
御弁の各構成部品は従来技術に比較して高い加工精度を
要しないので、安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧力制御弁の一実施例を示す縦断
面図、第２図は従来の圧力制御弁を示す縦断面図である
。 １０、　、　、高圧室　　　　　１２．　、　、低圧室
１４、、、スリーブ　　　　１６．　、　、キャップ１
８、、、メイクアソプボベント １８ａ　、、、スプリング　　１８ｂ　、、、シート部
２０、、、メインポペット　２２．、、ピストン２２ａ
　、、、　７ラン’、；ｆａ　　　２３．、、環状オリ
フィス２４、、、バイロフトポペット ２６、、、シート部　　　　２８．、、通油口３０、、
、パイロット通路　３（ｌａ　、、、オリフィス３０ｂ
　、、、バイロフト通路開口部 ３２、　、　、背圧室　　　　　３４．、、スプリング
３６、、、スプリング室　　３Ｂ、、、シート部４０、
、、通油口　　　　　４２．　、　、環状通油路４４、
、、　ｍ節ネ８　　　　４６．、、７１．７”Ｕ　７’
ｌ’５０、、、ストッパ部材　　５０ａ　、、、フラン
ジ部５０ｂ　、、、円錐状シート部　　５０ｃ　、、、
　Ｊ油口ＡＲ、、、パイロットポペットのシート面積Ａ
ｐ、、、ピストンの受圧面積 Ａ１．、、メインポペットの大径面積 Ａ２．、、メインポペットのシート面積Ａ、、、、メイ
ンポペントの小径面積

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧室と低圧室との間を開閉制御するメインポペ
   ットとこのメインポペットを摺動自在に貫通して前記高
   圧室を内部背圧室に連通させるパイロット通路付き円筒
   状ピストンとこのピストンに対向して設けられ前記背圧
   室と前記低圧室との間を開閉するパイロットポペットと
   からなり、このパイロットポペットの開弁により前記ピ
   ストンが変位されると共にそのパイロット通路が閉塞さ
   れこれにより前記背圧室の圧力が低下されて前記メイン
   ポペットが開弁される圧力制御弁において、前記パイロ
   ットポペットの前段に別体のストッパ部材を設けこのス
   トッパ部材によって前記パイロット通路の閉塞を行なう
   よう構成することを特徴とする圧力制御弁。
2. （２）パイロットポペットの開閉シート面積をピストン
   の高圧室側受圧面積よりも小さく設定してなる請求項１
   記載の圧力制御弁。