JPH0371587B2 - - Google Patents

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JPH0371587B2
JPH0371587B2 JP55038826A JP3882680A JPH0371587B2 JP H0371587 B2 JPH0371587 B2 JP H0371587B2 JP 55038826 A JP55038826 A JP 55038826A JP 3882680 A JP3882680 A JP 3882680A JP H0371587 B2 JPH0371587 B2 JP H0371587B2
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pressure
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relief valve
system pressure
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Unisys Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流体圧リリーフ弁及びその回路に関
し、特に定率減衰されるリリーフ弁及びその回路
に関する。
〔従来の技術〕
リリーフ弁は、励起可能な最高圧力を制限する
ために液圧回路において使用されている。しかし
ながら、リリーフ弁を用いた液圧回路において
は、一時的に設定限界値を超えた好ましくない瞬
間的高圧力、即ちオーバーシユートが生じる場合
がある。例えば、負荷降下が、システム内に1秒
当たり約8400乃至210000Kg/cm2(120000乃至
3000000psi)の範囲の瞬間圧力増加率を発生させ
るような急停止に到るような場合に、上記のよう
な一時的状況が生じる。かかるオーバーシユート
が反復された場合には、システムを構成する各要
素の耐用年数を縮める傾向があつた。
〔発明が解決しようとする課題〕 従つて、本発明の課題は、システム内でほとん
どの場合のオーバーシユートを回避し最高圧力増
加率を制限可能な新規な流体圧リリーフ弁及びそ
の回路を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、本発明において
は、油圧回路用のリリーフ弁回路であつて、前記
回路と連通しているシステム圧力流路とタンクへ
の帰還流路との間を遮断する閉鎖位置を有する弁
部材を備えた主弁を含み、該主弁の弁部材が圧力
制御されており、該主弁の圧力制御用の主弁室が
前記システム圧力流路と連通しているリリーフ弁
回路において、前記主弁の前記主弁室が流量制限
オリフイスを介して前記システム圧力流路と連通
し、また流量制御機能を有するパイロツト弁を介
して前記タンク帰還流路と連通しており、前記パ
イロツト弁の弁部材が、前記システム圧力流路に
対して流量制限部を介して結合されたアキユムレ
ータ内の流体容積による圧力を一端に受けると共
に前記システム圧力流路内の圧力を他端に受け、
システム圧力の急激な変化に際してその変化率に
応じて作動して当該変化を減衰することを特徴と
する、リリーフ弁回路が提供される。
主弁としては、通常のスライド形弁、ポペツト
形弁のいずれも使用可能である。さらに本発明に
基づく流体圧リリーフ弁及びその回路には、該主
弁を調整するための流量規制ブリード流オリフイ
スと、差動ピストンを有するパイロツト弁と、流
量規制減衰オリフイスとを備え、該減衰オリフイ
スは、アキユムレータの容積と協働して、パイロ
ツト弁に過減衰を行わせる。システム圧力は、主
弁を開放し、流量をシステムラインからタンクへ
帰還させることにより制限される。主弁はブリー
ド流サーボとして制御され、パイロツト弁はブリ
ード流オリフイスからタンクに到るブリード流を
計量することにより、主弁の開放を制御してい
る。アキユムレータと共に、減衰オリフイスを通
過する流体流れにより、パイロツト弁に作用する
圧力上昇率が制限され、主システム回路内の最高
圧力増加率が制限される。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例につき、添付図面を参照
しつつ説明する。
第1図には、本発明に基づく流体圧リリーフ弁
回路の概要が示されている。この流体圧リリーフ
弁は、システム圧力源に連結され、主弁14まで
伸長するシステムの圧力流路10と、タンク又は
貯槽に連結されたタンク帰還流路12を有する。
主弁14としては、通常のスライド形弁又はポペ
ツト形弁のいずれを使用してもよく、後方すなわ
ち大径端部16においてバネ負荷を受け、圧力流
路10及びタンク帰還流路12の間の流れを遮断
している。システム圧力は、主弁14を開放し、
圧力流路10からタンク帰還流路12へ向かう流
体流れをタンクに帰還させることにより制御され
る。主弁14は、圧力流路10と主弁14の後方
端部16との間にあるブリード流オリフイス18
を有するパイロツト回路により制御される。パイ
ロツト弁20によりブリード流が制御され、さら
に主弁14の開放が制御される。
パイロツト弁20はパイロツトボア22を有
し、該パイロツトボア22はバネ付設側端部24
と、ドレン室26と、ブリード流室27と、シス
テム圧力側端部28とから成り、該パイロツトボ
ア22内に差動ピストンが摺動自在に取付けられ
ている。該差動ピストンは、バネ付設側端部24
内の小径ピストン部30と、ドレン室26よりシ
ステム圧力側端部28に伸長する計量ピストン部
32から成る。これらのピストン部30,32
は、それぞれ小径端面部A1と圧力端面部A2とを
有し、計量ピストン部32は1又は2以上の計量
スロツト36を有しており、計量スロツト36は
開放状態でブリード流室27と連通するように構
成される。
ブリード流路38は主弁14の後方端部16と
前記ブリード流室27との間を連通している。計
量スロツト36は、主弁14の後方端部16から
ブリード流路38を通つてドレン室26内へ流
れ、さらにドレン流路40を通つてタンクへと流
れていくブリード流を計量する。バネ部材42は
小径端面部A1にバネ付勢し、パイロツト弁20
の差動ピストンをシステム圧力側端部28方向に
移動させ、ドレン室26とブリード流室27との
間の計量された流れを遮断する。パイロツト弁2
0は、パイロツトボア22のバネ付設側端部24
と、減衰オリフイス46の下流で減衰流ライン4
8を介してシステム圧力に連結された流体収納空
間又はアキユムレータ44のような流体圧縮手段
を備えている。
パイロツト弁20の差動ピストンは、減衰オリ
フイス46とアキユムレータ44と協働して、回
路内のシステム圧力が上昇した場合に減衰作用を
行う。計量ピストン部32の大径端面部A2に作
用する圧力は計量スロツト36を介して流体流れ
を開放させようとするのに対し、小径ピストン部
30の小径端面部A1に作用する圧力は計量スロ
ツト36を介する流体流れを閉塞させようとす
る。これが以下に説明するような方法で減衰力を
励起させる。
システム圧力が急激に上昇すると直ちに、シス
テム圧力と直接連通する大径圧力端面A2は圧力
上昇を感知する。小径端面部A1が感知する圧力
はより緩やかに上昇する。というのも、圧力を上
昇させるに十分な流量は、減衰オリフイス46を
通過する流体流れによつて補償するか、小径端面
部A1を変位することによつてアキユムレータ内
の流体を圧縮することによつて補償する必要があ
るからである。小径端面部A1で感知される圧力
上昇率は減衰オリフイス46及びアキユムレータ
44のサイズを適当に選択することにより制御可
能である。システム圧力内の圧力上昇率が十分に
高い場合には、大径端面部A2と小径端面部A1
作用する圧力差がバネ部材42によつて付勢され
るバネ力より大きくなり、計量スロツト36を介
してパイロツト弁20を開放し、それによつて主
弁14を開放し、タンクヘシステムの流体流れを
放出する。主弁14が開放されている間にシステ
ム圧力が急激に降下した場合には、以上とは反対
の作用が生じる。減衰オリフイス46は、アキユ
ムレータ44内の流体容積が減圧される結果生じ
る流体流れを制限する。すると小径端面部A1
感知される圧力は大径端面部A2において感知さ
れる圧力より高くなるように維持され、パイロツ
ト弁20は閉止される。このように減衰力はシス
テム圧力が上昇する場合にも下降する場合にも作
用する。
パイロツト弁20のクラツキング圧Cpは小径
端面部A1と大径端面部A2の面積差と、パイロツ
ト弁20のバネ部材42によつて付勢されるバネ
力Fsによつて決定される。かかるクラツキング
圧Cpは、差動ピストンの断面積A1及びA2に対し
て次の関係式: Cp=Fs/A2−A1 を示す。
システム圧力がこの値を超える場合に、2つの
差動ピストンの断面積A1及びA2にかかる実質的
な力はバネ部材42のバネ力よりの大きなものと
なり、差動ピストンはバネ部材42を圧縮するよ
うに移動し、計量スロツト36を開放し、結果的
にタンクへのブリード流を計量する。計量された
ブリード流により、主弁14の大径端面部16に
作用する圧力が減少し、主弁14が開放し、シス
テム圧力をタンクへ帰還させ、結果的にシステム
圧力の降下をもたらす。本発明の回路は閉鎖ルー
プ・サーボとして作用し、システム圧力をパイロ
ツト弁20のクラツキング圧と同じか、或いはそ
れより若干高い圧力に維持することが可能であ
る。
この回路の反応速度は、バネ部材42のバネ力
と計量スロツト36の幅によつて決定される。適
切な反応速度を選択し、さらに選択された反応速
度によつて過度の減衰が生じない程度の安定した
減衰を、減衰オリフイス46をアキユムレータ4
4により加えることにより、システム圧力の最大
増加率を制御する。この最大増加率の限界値は、
アキユムレータ44の容積と減衰オリフイス46
の口径の関数であり、従つて圧力の最大増加率
は、上記アキユムレータ44の容積と減衰オリフ
イス46の口径を適当な値に設定することにより
制御することができる。
第2図は一体的に組み込まれたリリーフ弁とし
ての本発明に基づくリリーフ弁回路の好適な実施
例を示している。図面中、第1図の構成要素に相
当する要素には同一番号の後に接尾辞aを付して
ある。
第1図に示したリリーフ弁回路は第2図におい
ては、本体11内に収納されている。本体11は
システム圧力流路10aとタンク帰還流路12a
とを有している。これら2つの流路は、システム
圧力流路10aから離間した端壁17を終端とす
る後方端部15を有する主ボア13を介して連結
されている。パイロツトボア22aは本体11内
の主ボア13とは離間した位置に配置される。パ
イロツトボア22aは、システム圧力側端部28
aと、ドレン室26aを形成する拡大中間部21
と、バネ付設側端部24aとを有している。シス
テム圧力側端部28aはシステム圧力流路10a
からそれと直角方向に伸長しており、ブリード流
路38aを介して主ボア13の後方端部15と連
通している。パイロツトボア22aの拡大中間部
21はドレン流路40aを介してタンク帰還流路
12aに連通している。本体11はさらに流体収
納空間44aを有し、この液体収納空間44a
は、減衰流ライン48aを介してパイロツトボア
22aのバネ付設側端部24aに連通している第
1の端部27と、減衰オリフイス46aを介して
システム圧力流路10aと連通している第2の端
部29を有している。
主弁14aのピストンは主ボア13内に摺動可
能に配設され、通常はシステム圧力流路10aと
タンク帰還流路12aとの間の流れを遮断してい
る。主弁14aのピストンは大径端面部16aを
有し、大径端面部16aにはカウンタボア31が
形成されており、このカウンタボア31と主ボア
13の端壁17によつて主弁室35が形成され
る。この主弁室35には主弁バネ37が設けら
れ、主ボア13内に形成された弁座に着座された
主弁14aのピストンにバネ力を付勢している。
パイロツト弁20aはパイロツトボア22a内
に摺動可能に取付けられている。パイロツト弁2
0aは2つの構成要素から成る差動ピストンから
成り、この差動ピストンは、ドレン室26aから
バネ付設側端部24aに伸長する小径ピストン部
30aと、ドレン室26aからパイロツトボア2
2aのシステム圧力側端部28aに伸長する計量
ピストン部32aとから成る。
計量ピストン部32aは、小径ピストン部30
aに隣接し、ドレン室内に位置するテーパ部41
を有している。計量ピストン部32aの肩部45
はパイロツトボア22aのシステム圧力側端部2
8a内に伸長し、計量ピストン部32aの小径部
43により、該肩部45と計量ピストン部32a
の頭部47が連結される。パイロツトボア22a
のシステム圧力側端部28a内の肩部45と頭簿
47にはさまれた部分によつてブリード流室27
aが規定され、このブリード流室27aがブリー
ド流路38aの一端の終端となつている。ブリー
ド流室27aは頭部47に形成されたブリード流
オリフイス18aを介してシステム圧力流路10
aに連通している。さらに計量ピストン部32a
には、ブリード流室27aに連結され、肩部45
に形成された1又は2以上の計量スロツト36a
が設けられている。バネ部材42aはパイロツト
ボア22a内の小径ピストン部30aと本体11
と螺合可能な調節部材51との間に配設され、計
量ピストン部32aをパイロツトボア22a内の
ドレン室26aに隣接する弁座53に通常は付勢
している。調節部材51を本体11に対して内外
に移動させることにより、バネ部材42aの圧縮
量を変えることができ、それによりリリーフ弁が
開放するクラツキング圧のレベルを調節すること
ができる。
第3図及び第4図は、従来の無減衰リリーフ弁
回路(第3図)と本発明に基づく減衰率制限リリ
ーフ弁回路(第4図)の圧力上昇率の割合を比較
のために図表化したグラフである。これらの両回
路には、同一の定常状態のリリーフ弁が設置され
ている。しかしながら第3図に示す従来のリリー
フ弁回路では、システム圧力が安定する前にシス
テム圧力がリリーフ弁設定値を超えた部分で揺れ
を示している。またこの回路では、本発明のよう
な減衰率制限リリーフ弁回路に比べて最初にリリ
ーフ弁設定値に到達する時間が早くなつている。
またシステム内のシステム構成部品の耐用年数を
短縮させるおそれのある衝撃を与えた場合、瞬間
のオーバーシユートはリリーフ弁設定値を超え、
その圧力上昇率は1秒当たり約8400乃至210000
Kg/cm2(120000乃至3000000psi)に及んでいる。
第4図のグラフを参照すると、本発明に基づく
リリーフ弁回路においても、初期の圧力上昇は従
来のものと変わらないが、圧力上昇の制限率は従
来の回路に比べて緩やかなものとなつている。ま
た定常圧力設定値よりもはるか下方において一旦
中位圧力ピークに達するものの、全体的には緩や
かにピークに達している。なお中位圧力ピークは
1秒当たり約2800乃至5600Kg/cm2(40000乃至
80000psi)の圧力上昇率を示し、主弁が開放する
直前に発生する。
第2A図は本発明に基づく他の実施例を示す。
図示番号55は、第2図に図示するブリード流オ
リフイス18aに相当し、カウンタボア31を貫
通し、主弁室35とブリード流路38aを介し
て、システム圧力流路10aとブリード流室27
aとを連通している(第2図参照)。
〔発明の効果〕
本発明に基づくリリーフ弁は以上のように構成
されているため、簡便かつ製造コストのかからな
い構造により、システムを構成する各要素の耐用
年数を縮めるおそれのあつたオーバーシユトを容
易に回避可能であり、さらに最高圧力増加率を好
ましい値に制御可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に基づく流体圧リリーフ弁回
路の概略図である。第2図は、本発明に基づく流
体圧リリーフ弁回路の好適な実施例を示す部分断
面図である。第2A図は、本発明に基づく他の実
施例を示す部分断面図であり、第2図の実施例の
中、ブリード流オリフイスの位置が変更されてい
る。第3図は、従来の無減衰リリーフ弁回路にお
いて、好ましくない一時的圧力上昇を加えた場合
の圧力上昇率を圧力と時間の座標で表した図表で
ある。第4図は、本発明に基づく減衰率制限リリ
ーフ弁において、第3図と同様の好ましくない一
時的圧力上昇を加えた場合の圧力上昇率を圧力と
時間の座標で表した図表である。 10,10a…システム圧力流路、11…本
体、12,12a…タンク帰還流路、13…主ボ
ア、14,14a…主弁、18,18a…ブリー
ド流オリフイス、20,20a…パイロツト弁、
22,22a…パイロツトボア、24,24a…
バネ付設側端部、26,26a…ドレン室、27
…ブリード流室、28,28a…システム圧力側
端部、30,30a…小径ピストン部、32,3
2a…計量ピストン部、36,36a…計量スロ
ツト、38,38a…ブリード流路、40,40
a…ドレン流路、42,42a…バネ部材、4
4,44a…アキユムレータ、46,46a…減
衰オリフイス、48,48a…減衰流ライン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 油圧回路用のリリーフ弁回路であつて、前記
    回路と連通しているシステム圧力流路10,10
    aとタンクへの帰還流路12,12aとの間を遮
    断する閉鎖位置を有する弁部材を備えた主弁1
    4,14aを含み、該主弁の弁部材が圧力制御さ
    れており、該主弁の圧力制御用の主弁室35が前
    記システム圧力流路と連通しているリリーフ弁回
    路において、前記主弁14,14aの前記主弁室
    35,35aが流量制限オリフイス18,18
    a,55を介して前記システム圧力流路10,1
    0aと連通し、また流量制御機能を有するパイロ
    ツト弁20,20aを介して前記タンク帰還流路
    12,12aと連通しており、前記パイロツト弁
    の弁部材30,30a,32,32aが、前記シ
    ステム圧力流路に対して流量制限部46,46a
    を介して結合されたアキユムレータ44,44a
    内の流体容積による圧力を一端に受けると共に前
    記システム圧力流路内の圧力を他端に受け、シス
    テム圧力の急激な変化に際してその変化率に応じ
    て作動して当該変化を減衰することを特徴とす
    る、リリーフ弁回路。 2 前記アキユムレータ44,44aが減衰オリ
    フイス46,46aを介して前記システム圧力流
    路10,10aに結合されていることを特徴とす
    る、特許請求の範囲第1項記載のリリーフ弁回
    路。 3 前記主弁14,14aの弁部材は、前記シス
    テム圧力流路10,10a内の回路圧力が前記主
    弁室35,35a内の制御圧力の作用及びバネ3
    7の作用に抗して該弁部材を開放せしめるよう構
    成されていることを特徴とする、特許請求の範囲
    第1項又は第2項記載のリリーフ弁回路。 4 前記主弁14,14aの弁部材に対する前記
    主弁14,14aの前記主弁室35,35a内の
    制御圧力は、該弁部材に対する前記システム圧力
    流路10,10aの回路圧力よりも大きな領域1
    6に作用することを特徴とする、特許請求の範囲
    第3項記載のリリーフ弁回路。 5 前記パイロツト弁20,20aの弁部材3
    0,30a,32,32aが、前記システム圧力
    流路10,10a内の圧力を受ける大径端面部
    A2と前記アキユムレータ44,44a内の圧力
    を受ける小径端面部A1を有する差動ピストンと
    して形成されていることを特徴とする、特許請求
    の範囲第1項から第4項のいずれか1項に記載の
    リリーフ弁回路。 6 前記パイロツト弁20,20aの弁部材3
    0,30a,32,32aが、バネ部材42,4
    2aによつて閉鎖位置へと付勢されており、前記
    小径端面部A1と前記大径端面部A2の間の面積
    差と前記バネ部材の発生する力Fsによつて次の
    関係式: Cp=Fs/(A2−A1) に従い決定されるクラツキング圧Cpを感知した
    場合に開放されることを特徴とする、特許請求の
    範囲第5項記載のリリーフ弁回路。 7 前記パイロツト弁20,20aの弁部材3
    0,30a,32,32aが、前記大径端面部
    A2を有する計量ピストン部32,32aと、該
    計量ピストン部に対して当接する端部を有し前記
    小径端面部A1を有する小径ピストン部30,3
    0aとにより形成されていることを特徴とする、
    特許請求の範囲第5項又は第6項記載のリリーフ
    弁回路。 8 前記パイロツト弁には、前記システム圧力流
    路10,10aと前記主弁14,14aの主弁室
    35との間の前記流量制限オリフイス18aが設
    けられていることを特徴とする、特許請求の範囲
    第1項から第7項のいずれか1項に記載のリリー
    フ弁回路。
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