JPH03199782A - 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〕 本発明は圧力制御弁に係り、特にリリーフ弁とアンロー
ド弁の機能を備え、建設機械の油圧システムに用いて好
適な圧力制御弁に関する。

〔従来の技術〕

油圧ショベルなどの油圧機械の油圧システムには、回路
保護やその他の目的のために種々の圧力制御弁が用いら
れている。

第３図は、従来の油圧システムの回路図の一例であり、
可変容量型油圧ポンプ１００の吐出側に、中立時センタ
ブロックされる型式の方向切換弁１０１Ａ、１０１Ｂが
接続され、これらの方向切換弁１０１Ａ、１０１Ｂが、
負荷を駆動するアクチュエータに接続されている。

また、可変容量型油圧ポンプ１００の傾転用シリンダ１
０２には、傾転角制御用弁１０３が接続され、この傾転
角制御用１０３の互いに対向するパイロット部には、各
方向切換弁１０１Ａ、１０１Ｂから検出され、信号ライ
ン１０４により導出された最大負荷圧力に対応する信号
圧力ＰＬと、可変容量型油圧ポンプ１００の吐出圧力Ｐ
ｓとが、それぞれ導入されている。

傾転角制御用弁１０３には、ばね１０５が設けられてい
て、傾転角制御用弁１０３によって、可変容量型油圧ポ
ンプ１００の吐出圧力Ｐｓが、複数のアクチュエータの
最大負荷圧力よりも、ばね１０５で設定される所定値だ
け高く保持されるように、ポンプ傾転が調整されるよう
になっている。

そして、可変容量型油圧ポンプ１００の吐出側には、圧
力制御弁としてリリーフ弁１０６とアクロード弁１０７
が設けられ、リリーフ弁１０６、アンロード弁１０７、
方向切換弁１０１Ａ、１０１Ｂ及び可変容量型油圧ポン
プ１００は、それぞれ管路でタンクＴと接続されている
。

また、アンロード弁１０７には、ばね１０８が設けられ
、このばね１０８によってアンロード差圧ΔＰ＝Ｐｓ　
　Ｐｔが設定されるようになっている。

このような構成の従来の油圧システムの回路図では、可
変容量型油圧ポンプ１００の吐出圧力ＰＳと最大負荷圧
力ＰＬの差圧で作動するアンロード弁１０７と、回路を
保護するために設けられているリリーフ弁１０６とで主
回路流量が制御される。

この場合、リリーフ弁１０６のみであると、方向切換弁
１０１Ａ、１０１Ｂの中立時にＰＬ＝０となると、傾転
角制御用弁１０３が第３図で左方向へ移動し、傾転用シ
リンダ１０２が最小傾転方向へ移動し、最小傾転吐出量
はリリーフ弁１０６によりリリーフされるが、エネルギ
損失が大きくなる。しかし、第３図に示すように、アン
ロード弁１０７とリリーフ弁１０６とで主回路流量を制
御すると、エネルギ損失を減少させて圧力制御を行うこ
とができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述のように、アンロード弁とリリーフ弁を設けること
によって、可変容量型油圧ポンプによる圧力制御をエネ
ルギ損失を少なくして行うことができる。

しかし、従来の方式では、アンロード弁とリリーフ弁を
別途設けねばならず、全体の構成が複雑で大型化し、こ
れに伴って製造コスト上でも問題が生じる。

本発明は、前述したような圧力制御弁の現状に鑑みてな
されたものであり、その目的はリリーフ弁とアンロード
弁の機能を備え、油圧システム回路構成を、小型簡易化
することの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〕

前記目的を達成するために、本発明はシート弁の背面側
に第１の制御室が設けられ、前記シート弁の入口側と前
記第１の制御室とを互いに連結する絞り部が前記シート
弁に形成され、前記シート弁の軸心位置に第１のシリン
ダ室が設けられ、該第１のシリンダ室に第１のピストン
が収納され、該第１のピストンの一端側において前記第
１のシリンダ室に形成される第１の流体室に、前記シー
ト弁入口圧が導入され、前記第１の制御室上部に第２の
流体室が設けられ、該第２の流体室と前記第１の制御室
とを連通或は遮断し、前記第１のピストンと連動する第
１のポペットと、該第１のポペットを付勢する第１のば
ねとが、前記第２の流体室に設けられ、前記第２の流体
室上部に第３の流体室が設けられ、前記第２の流体室と
前記第３の流体室間に、両者を連通ずる第２のシリンダ
室が設けられ、該第２のシリンダ室には、前記第１のポ
ペットと連動する第２のピストンが収納され、前記第３
の流体室に第２のポペットが収納され、該第２のポペッ
トと前記第２のピストン間に副制御室が形成され、前記
第２のポペットを付勢する第２のばねが、前記第３の流
体室に設けられ、前記第２の流体室及び前記第３の流体
室を前記シート弁出口管路に導く接続流路が設けられ、
前記副制御室に負荷の信号圧力が導入された構成となっ
ている。

〔作用〕

定常状態では、ポンプの吐出圧がシート弁の入口側から
、絞り部を介して第１の制御室に導かれ、シート弁はシ
ート状態にある。

副制御室に導入されている負荷の信号圧力が上昇し、所
定設定値に達すると、第２のポペットが第２のばねの偏
倚力に抗して上方に移動し、第２のシリンダ室が第３の
流体室に通じる。

このため副制御室内の油が、第２のシリンダ室、第３の
流体室を通り接続流路によって、シート弁の出口管路に
導かれ、最高負荷圧が所定の設定値に調圧される。

油圧システムが無負荷状態となると、副制御室内の圧力
が低下し、第１の流体室に導入されているポンプの吐出
圧によって、第１のピストン及び第１のポペットが上方
に移動し、第１の制御室が第２の流体室に通じる。

このため、第１の制御室内の油が接続流路によって、シ
ート弁の出口管路に導かれ、シート弁が上方に移動して
開弁状態となり、ポンプ吐出量の余剰分はタンクに放出
される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図を参照して
説明する。

ここで、第１図は一実施例の構成を示す断面図、第２図
は一実施例を適用した油圧システムの回路図である。

第１図に示す圧力制御弁３３にあっては、筒状の弁本体
１の一端に流体路３５が設けられ、この流体路３５の近
傍に流体路９と、この流体路９に連続して主流体室６が
設けられている。弁本体１に流体路３５に臨んで、流体
路３５の内壁端部と主シート部５を楕或し、弁本体１内
に形成された主シリング室２内で摺動自在に、シート弁
３が配設されている。

このシート弁３には、軸心位置に断面積がａｌの第１の
シリンダ室１０が形成され、この第１のシリンダ室１０
に第１のピストン１１が摺動自在に収納されている。第
１のピストン１１と第１のシリンダ室１０の対向端面間
に、第１の流体室１２か設けられ、シート弁３には第１
の流体室１２と主流体室６とを連通ずる通油孔１３が形
成されている。

°弁本体１内において、シート弁３の上方に第１の制御
室４が設けられ、シート弁３には第１の制御室４と主流
体室６とを互いに連通ずる絞り部１４が形成されている
。

第１の制御室４の上部において、弁本体１内にサブハウ
ジング１６が配設され、このサブハウジング１６の上部
には、第２のシリンダ部材２０が嵌合されている。サブ
ハウジング１６内には、第２の流体室１７が形成され、
第２のシリンダ部材２０の軸心位置には、断面積がａ２
の第２のシリンダ室２３が形成されている。

サブハウジング１６とシート弁３の端面間に、主弁ばね
１５が設けられていて、サブハウジング１６の中心に形
成された開口１６ａを介して、第１のポペット１８が第
１のピストン１１の端部に連結されている。この第１の
ポペット１８には第２のピストン２４が固定され、この
第２のピストン２４が、第２のシリンダ室２３に摺動自
在に挿入され、第１のポペット１８と第２のシリンダ部
材２０の端面間に、第１のばね２５が設けられている。

サブハウジング１６には、開口１６ａの近傍において、
第１の通油路１９が形成され、この第１の通油路１９は
第３の管路３２によってタンクに連結されている。

弁本体１内において、第２のシリンダ部材２０の上方に
第３の流体室２２が設けられ、第２のシリンダ部材２０
には、第３の流体室２２と第２の流体室１７を連通ずる
第３の通油路２９が形成されている。

第３の流体室２２内において、第２のシリンダ室２３位
置に第２のポペット２６が設けられ、第３の流体室２２
の上方の開口を塞ぐように、弁本体１に対してプラグ２
１が螺合されている。このプラグ２１にはアジャスタ３
１が、ナツトで螺合され、このアジャスタ３１の端面と
第２のポペット２６間には、第２のばね３０が設けられ
ている。

第２のばね３０の初期たわみが、アジャスタ３１により
調整できるようになっている。

第２のポペット２６と第２のピストン２４の端面間には
、副制御室２７が形成され、弁本体１の外周面にはこの
副制御室２７に通じる第２の通油路２８が形成され、こ
の第２の通油路２８には信号ライン１０４が接続されて
いる。

このような構成の圧力制御弁３３の流体路９が、第２図
に示すように可変容量型油圧ポンプ１００の吐出側に、
第１の管路７を介して接続され、圧力制御弁３３の流体
路３５と、第１の油通路１９とが、それぞれ第２の管路
８及び第３の管路３２によりタンクＴに接続されている
。

実施例が適用される油圧システムの回路におけるその他
の部分の構成は、すでに前述した第３図に示す従来の油
圧システムの回路と同等である。

次に、このような構成の実施例の動作を説明する。

可変容量型油圧ポンプ１００の吐出圧力Ｐ５は、第１の
管路７から流体路９、主流体室６及び通油孔１３を介し
て第１の流体室１２に導入される。

また、信号ライン１０４から第２の油通路２８を介して
、副制御室２７に最大負荷圧力が信号圧力ＰＬとして導
入される。

可変容量型油圧ポンプ１００の吐出圧力Ｐｓと信号圧力
ＰＬとの差圧Ｐｓ　ＰＬが、所定値を保ように、可変容
量型油圧ポンプ１００の傾転制御が調整される定常状態
では、吐出圧力ＰＳは第１の管路７、流体路９、主流体
室６及び絞り部１４を介して、圧力制御弁３３の第１の
制御室４に導入される。

この状態では、シート弁３は、主流体室６内の受圧面積
Ａａと第１の制御室４内の受圧面積Ａｂとの面積差及び
主弁ばね１５の偏倚力により、流体路３５側に押圧され
、主シート部５はシート状態になっている。このため、
第１の管路７と第２の管路８とは遮断されていて、シー
ト弁３は閉弁状態にある。

この定常状態から回路の最高負荷圧が上昇し、所定の設
定値に達すると、信号ライン１０４、第２の油通路２８
を介して副制御室２７内に導入される信号圧力ＰＬの第
２のポペット２６を押し上げる力が、第２のばね３０の
偏倚力よりも大きくなり、第２のポペット２６が第１図
で上方に移動する６ 第２のポペット２６が上方に移動すると、副制御室２７
内の油は、第３の流体室２２、第３の通油路２９、第２
の流体室１７、第１の通油路１９及び第３の管路３２を
経て第２の管路８に流出する。

このようにして、回路の最高負荷圧は所定の設定値に調
圧され、可変容量型油圧ポンプ１００は、傾転角制御用
弁１０３によって、吐出圧力Ｐｓと信号圧力ＰＬとの差
圧Ｐｓ　ＰＬよりも、ばね１０５の偏倚力だけ吐出圧力
Ｐｓを高めるように、傾転を調整される。

前述の最高負荷圧の設定値に対応する信号圧力をＰＬ、
第２のシリンダ室２３の断面積をａ２、第２のばね３０
のばね定数をに２、初期たわみをｘ２とすると、次式を
満足する状態で可変容量型油圧ポンプ１００の傾転の調
整が行われる。

ＰＬ≧に２−　ｘ２／ａ２　−−＝　　　（１）一方、
方向切換弁１０１Ａ、ｌ０ＩＢが中立状態となると、信
号圧力ＰＬはタンクＴの圧力となり、可変容量型油圧ポ
ンプ１００は最小傾転方向へ移動し、最小傾転吐出量と
なる。この信号圧力Ｐｔ、がタンクＴの圧力となる無負
荷状態で、信号ライン１０４、第２の通油路２８を介し
て、副制御室２７に導入される圧力と、第１のばね２５
の偏倚力との合力よりも、第１の流体室１２に導入され
る吐出圧力Ｐｓが大きくなると、第１のポペット１８が
第１図で上方に移動する。

第１のポペット１８が上方に移動すると、第２の流体室
１７と第１の制御室４とが連通し、主流体室６内の油が
、絞り部１４、第１の制御室４、第２の流体室１７、第
１の通油路１９及び第３の管路３２を介して第２の管路
８に流出する。この時、絞り部１４を通過することによ
り、圧力降下が生じるので第１の制御室４内の油の流体
圧は減圧する。

このため、シート弁３は第１図で上方に移動して開弁状
態となり、第１の管路７と第２の管路８とが連通し、可
変容量型油圧ポンプ１００の吐出量の余剰分は、タンク
Ｔに流出してアンロードさせることができる。

第１のばね２５のばね定数をに１、初期たわみをＸｌ、
第２のシリンダ室２３の断面積をａ２とすると、次式が
満足されたとき第１のポペット１８は上方に移動し、シ
ート弁３は開弁する。

Ｐｓ　−ａｌ＞ＰＬ−ａ２＋ｋｌ　−ｘｌ−−−−−−
＜２）ａ　１　＝ａ２＝ａｓとすると、（２）式から（
３〉式が導かれる。

Ｐｓ　　Ｐｔ、＞ｋｌ・ｘｌ／ａｓ　　　−−（３）こ
のようにして、吐出圧力Ｐｓと信号圧力ＰＬとの差圧が
、所定値を越えるとシート弁３が開弁し、差圧ｐｓ−Ｐ
Ｌが所定値を保つように制御が行われる。

実施例では、圧力制御弁３３には前述したようなリリー
フ弁とアンロード弁の機能部が、一体力−トリツジ型に
具備されていて、エネルギ損失の少ない状態で圧力制御
を行うことができ、油圧システムの回路構成を小型化し
、製造コストも低減させることができる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明では一個のシート弁
を設け、これに簡単な構造部分を付加するだけでリリー
フ弁とアンロード弁の両機能を具備させることができ、
したがってコンパクトにすることができ、油圧システム
に適用した場合に全体の回路を小型化できると共に、製
造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す断面図第２図は
第１図を適用した油圧システムの回路図、第３図は従来
の油圧システムの回路図である。 １・・・・・・弁本体、２・・・・・・主シリンダ室、
３・・・・・・シート弁、４・・・・・・第１の制御室
、５・・・・・・主シート部、６・・・・・・主流体室
、７・・・・・・第１の管路、８・・・・・・第２の管
路、９・・・・・・流体路、１０・・・・・・第１のシ
リンダ室、１１・・・・・・第１のピストン、１２・・
・・・・第１の流体室、１３・・・・・・通油孔、１４
・・・・・・絞り部、１５・・・・・・主弁ばね、１６
・・・・・・サブハウジング、１７・・・・・・第２の
流体室、１８・・・・・・第１のポペット、１９・・・
・・・第１の通油路、２０・・・・・・第２のシリンダ
部材、２１・・・・・・プラグ、２２・・・・・・第３
の流体室、２３・・・・・・第２のシリンダ室、２４・
・・・・・第２のピストン、２５・・・・・・第１のば
ね、２６・・・・・・第２のポペット、２７・・・・・
・副制御室、２８・・・・・・第２の通油路、２９・・
・・・・第３の通油路、３０・・・・・・第２のばね、
３１・・・・・・アジャスタ、３２・・・・・・第３の
管路、３３・・・・・・圧力制御弁、１００・・・・・
・可変容量型油圧ポンプ、１０１Ａ、ｌ０ＩＢ・・・・
・・方向切換弁、１０２・・・・・・傾転用シリンダ、
１０３・・・・・・傾転角制御用弁、１０４・・・・・
・信号ライン、１０５・・・・・・ばね、１０６・・・
・・・リリーフ弁、１０７・・・・・・アンロード弁、
１０８・・・・・・ばね、Ｔ・・・・・・タンク。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シート弁の背面側に第１の制御室が設けられ、前
   記シート弁の入口側と前記第１の制御室とを互いに連結
   する絞り部が前記シート弁に形成され、前記シート弁の
   軸心位置に第１のシリンダ室が設けられ、該第１のシリ
   ンダ室に第１のピストンが収納され、該第１のピストン
   の一端側において前記第１のシリンダ室に形成される第
   １の流体室に、前記シート弁入口圧が導入され、前記第
   １の制御室上部に第２の流体室が設けられ、該第２の流
   体室と前記第１の制御室とを連通或は遮断し、前記第１
   のピストンと連動する第１のポペットと、該第１のポペ
   ットを付勢する第１のばねとが、前記第２の流体室に設
   けられ、前記第２の流体室上部に第３の流体室が設けら
   れ、前記第２の流体室と前記第３の流体室間に、両者を
   連通する第２のシリンダ室が設けられ、該第２のシリン
   ダ室には、前記第１のポペットと連動する第２のピスト
   ンが収納され、前記第３の流体室に第２のポペットが収
   納され、該第２のポペットと前記第２のピストン間に副
   制御室が形成され、前記第２のポペットを付勢する第２
   のばねが、前記第３の流体室に設けられ、前記第２の流
   体室及び前記第３の流体室を前記シート弁出口管路に導
   く接続流路が設けられ、前記副制御室に負荷の信号圧力
   が導入されることを特徴とする圧力制御弁。
2. （２）全体が一体カートリッジ型に構成されていること
   を特徴とする請求項（１）に記載の圧力制御弁。