JPH07180780A - パイロット操作形圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、油圧ポンプの過負荷や動力の不必
要な消費等が防止されて、故障がなく長期間の運転に耐
える高圧制御型の圧力制御弁を実現することを目的とす
る。 【構成】 この発明は、ソレノイドの入力電流に対応し
てパイロット流体を制御する電磁式のパイロット弁と、
パイロット弁に一定のパイロット流体を供給するシリー
ズ形の流量調整弁と、パイロット流体と主回路流体との
受圧面に面積差を設けた弁体をパイロット弁により開閉
して高圧な主回路流体を制御する圧力制御弁とを備えた
パイロット操作形圧力制御弁において、パイロット弁に
アンロード機構を内蔵させたパイロット操作形圧力制御
弁を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】一般に、油圧回路では油圧ポンプ
等の油圧源からの圧力が常時必要とされるわけではな
い。そのため、負荷側へ圧力を与えなくてもよいとき
は、ポンプ吐出流体をそのまま戻りタンクに戻して油圧
ポンプを無負荷状態にする所謂ゆるアンロード動作(unl
oading) が行われる。油圧源を無負荷状態にするアンロ
ード動作によれば、起動時における油圧ポンプの過負荷
や動力の不必要な消費或いは油温の上昇等が防止できる
特長がある。

【０００２】本発明は、パイロット操作形圧力制御弁に
係わり、更に詳しくはアンロード機構を内蔵し、流量調
整弁から一定流量のパイロット流体を比例電磁式圧力制
御弁に供給して、この比例電磁式圧力制御弁から出力さ
れるパイロット流体で面積比を設けたリリーフ弁等の弁
を開閉して高圧な主回路流体を制御するパイロット操作
形圧力制御弁に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】出願人は、先にこの種の圧力制御弁とし
て特願平４−３４２５６６号を出願した。特願平４−３
４２５６６号明細書に記載された２つの圧力制御弁の構
成図と流体回路図が、図５，６及び図７，８に示されて
いる。

【０００４】図５乃至図８において、１４はリリーフ
弁、１５は上下の受圧面にＫ：１の面積比を設けた弁体
である。２０はシリーズ形の流量調整弁、３０は電磁式
のパィロット弁である。３６はパィロット弁３０の入力
室、３８は比例ソレノイドである。６０と７０は、アン
ロード機構を構成する電磁切換弁と自動弁で、共にパィ
ロット弁３０に並列に接続されている。７１と７２は自
動弁７０のスリーブとスプール、７３は右室、７４はス
リーブ７１に設けられた絞りである。Ｄはドレン、Ｌm
は主回路流体、Ｌp はパイロット流体である。

【０００５】このような構成の図５，６と図７，８に示
された装置においては、上記のように共にリリーフ弁１
４の弁体１５の上下面にはＫ倍の面積比が設けられてい
る。したがって、パイロット弁３０のソレノイド３８の
入力電流に対応したリリーフ弁１４の開閉動作により、
パイロット流体Ｌp のＫ倍の主回路流体Ｌm の制御が可
能になる。図５，６の装置で通常は電磁切換弁６０をＯ
ＦＦにして、パイロット弁３０の入力室３６をドレンＤ
に連通してアンロード動作の状態にある。また、電磁切
換弁６０をＯＮにすると、入力室３６とドレンＤの接続
を遮断して圧力制御が可能な状態に切換えられる。

【０００６】一方、図７，８に示された装置では、油圧
ポンプ（図示せず）の起動前には図示のような状態でア
ンロード動作が行われる。そして、油圧ポンプが起動さ
れると、徐々に加圧された主回路流体Ｌm が自動弁７０
の絞り７４を通して右室７３に流れ込む。一定時間経過
すると、スプール７２が左方に移動してドレンＤへの通
路を塞ぎ、パイロット弁３０による圧力制御が可能な状
態になる。このようにして、電磁切換弁６０や自動弁７
０によって、圧力制御動作とアンロード動作の選択がで
きるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の図５と図６のよ
うな圧力制御弁では、シリーズ形の流量調整弁２０や電
磁式パイロット弁３０の外にアンロード動作を選択する
ための電磁切換弁６０が別に設けられている。したがっ
て、電磁切換弁６０でアンロード動作を任意に切換える
ことができるが、励磁コイルと可動鉄心や固定鉄心等の
電磁操作部が必要でそれだけ構造が複雑で重さも重く、
全体装置が大形になる欠点がある。

【０００８】また、図７，８に示された圧力制御弁は同
じ筐体内に自動弁７０を組込むことも可能なので、小形
に構成できる。しかしながら、アンロード動作を任意に
切換えられないばかりか、電磁切換弁６０の場合と同様
に部品点数が多くなって製作コストが高くなる等の問題
点があった。

【０００９】この発明は、先願明細書記載の装置のこの
ような問題点を解消するためになされたもので、電磁式
のパイロット弁に簡単で小形な構成のアンロード機構を
内蔵させて、このアンロード機構によりアンロード状態
と圧力制御状態を切換えると共に、パイロット弁の低圧
なパイロット流体で高圧の主回路流体Ｌm を制御するパ
イロット操作形圧力制御弁を実現することを目的にする
ものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、ソレノイド
の入力電流に対応してパイロット流体を制御する電磁式
のパイロット弁と、パイロット弁に一定のパイロット流
体を供給するシリーズ形の流量調整弁と、パイロット流
体と主回路流体との受圧面に面積比を設けた弁体をパイ
ロット弁により開閉して高圧な主回路流体を制御する圧
力制御弁とを備えたパイロット操作形圧力制御弁におい
て、パイロット弁にアンロード機構を内蔵させたパイロ
ット操作形圧力制御弁を構成したものである。

【００１１】また、アンロード機構をパイロット弁のソ
レノイドと平衡バネとの間に設けてガイド内を摺動する
プランジャの摺動部に形成された切換回路で構成したパ
イロット操作形圧力制御弁を構成したものである。

【００１２】また、アンロード機構の切換回路によりア
ンロード状態においてパイロット弁のドレン室と入力室
とを連通させるパイロット操作形圧力制御弁を構成した
ものである。また、アンロード機構の切換回路によりア
ンロード状態においてパイロット弁のドレン室と流量調
整弁のバネ室とを連通させるパイロット操作形圧力制御
弁を構成したものである。さらに、アンロード機構の切
換回路によりアンロード状態においてパイロット弁のド
レン室とリリーフ弁の加圧室とを連通させるパイロット
操作形圧力制御弁を構成したものである。

【００１３】

【作用】流量調整弁の出力するパイロット流体はパイロ
ット弁の入力室に導かれると共に、アンロード機構の切
換回路にも連通している。パイロット弁の比例ソレノイ
ドに電流が供給されていないときは、パイロット流路が
アンロード機構を通してドレンタンクに繋がっている。
この結果、リリーフ弁の加圧室にはスプリングの圧力だ
けが加わり、原理的に無負荷のアンロード状態になる。

【００１４】比例ソレノイドに電流を供給して入力電流
を徐々に増加すると、プランジャが平衡バネを圧縮しな
がらガイド内を摺動して移動する。プランジャが一定範
囲移動すると切換回路が切換えられて、パイロット流路
とドレンタンクとを結ぶ流路が遮断されて圧力制御状態
になる。比例ソレノイドの電流の供給を停止すれば、再
びアンロード状態になる。また、別の実施例では比例ソ
レノイドに電流が供給されないときに、流量調整弁のバ
ネ室やリリーフ弁の加圧室がドレンタンクに連通してア
ンロード状態が選択される。

【００１５】

【実施例】

実施例１ 図１は本発明実施例の構成説明図、図２は本発明実施例
の動作説明図である。本発明実施例で先願明細書記載の
装置と同一の部分に同じ符号が付してあり、一部説明が
重複するがやや詳しく説明する。

【００１６】図１と図２において、１は第１筐体、２は
第２筐体、３は第３筐体、Ｌm とＬp は前記と同じ主回
路流体とパイロット流体である。１１と１２は第１筐体
１に設けられた主回路流体Ｌm の導入口と戻り口、１３
はパイロット流体Ｌp のドレン口、１４はリリーフ弁で
ある。リリーフ弁１４は、カートリッジ式に第１筐体１
と第２筐体２の突合わせ面に差替え可能に組込まれた弁
体１５と弁筒１６およびスプリング１７で構成されてい
る。１８はリリーフ弁１４の弁座、１９は弁体１５の上
面側に形成された加圧室である。

【００１７】リリーフ弁１４の弁体１５はほぼＴ字形に
作られてスプリング１７と共に、弁筒１６の中心部に形
成された同形の摺動孔内を上下方向に摺動可能に介装さ
れている。弁体１５における上面側の受圧面Ｆp は、下
面側の受圧面Ｆm のＫ倍に作られている。また、側圧面
Ｆs は（Ｋ−１）に作られ、ドレン口１３に連通されて
いる。そして、加圧室１９に加わるパイロット流体Ｌp
により、導入口１１に導入される主回路流体Ｌm の高圧
制御が可能なようになっている。

【００１８】３０は比例電磁式のパイロット弁である。
３１はシート、３２はシート孔、３３は円錘状のポペッ
ト、３４a は平衡バネ、３４b は戻しバネ、３５a はプ
ランジャ、３５b はガイドである。３６はシート３１が
配置された入力室、３７はポペット３３とバネ３４a ，
３４b が配置されたドレン室である。また、３８は第３
筐体３に設けられた比例ソレノイドである。

【００１９】４０はシリーズ形の流量調整弁である。４
１は流量調整弁４０のスリーブ、４２はスリーブ４１内
を摺動するスプール、４３は加算バネである。４４と４
５はスリーブ４１に設けられた流入溝と流出溝、４６は
オリフィス、４７は側路、４８はスプール４２の内部流
路である。流出溝４５は、前記パイロット弁３０の入力
室３６に接続されている。また、内部流路４８の孔径
は、オリフィス４６や側路４７より幾分大きく形成され
ている。４９はスプール４２の摺動孔内の右側に形成さ
れた受圧室、５１は外周に形成された円筒状の流通路、
５２は加算バネ４３が配置されたバネ室である。

【００２０】受圧室４９は内部流路４８を通して流通路
５１に接続され、バネ室５２は側路４７とオリフィス４
６を介して流通路５１に連通する。即ち、パイロット流
体Ｌp のオリフィス４６に対する入力圧は内部流路４８
を通して受圧室４９に加わり、出力圧は側路４７を経て
バネ室５２に導かれる。そして、このシリーズ形の流量
調整弁４０はオリィス４６の両側の圧力差が常時一定に
なるように動作して、パイロット流体Ｌp の圧力変動を
補償してオリフィス４６に対する入力圧を設定圧力Ｐs
に対して加算バネ４３のバネ定数で定まる加算値を加え
た圧力に制御するようになっている。

【００２１】８１は前記プランジャ３５a の内部に形成
された排出路、８２は排出路８１に対応する連通路、８
３は排出路８１と連通路８２からなる切換回路である。
連通路８２は第２筐体２に組込まれたガイド３５b に設
けられ、ガイド３５b の内外周の溝とこれらの溝を繋ぐ
半径方向の貫通孔とよりなる。排出路８１の他端はドレ
ン室３７に開口し、連通路８２の他端は入力室３６と流
量調整弁４０の出力流路とに接続されている。そして、
プランジャ３５a の摺動に伴う切換回路８３の切換によ
り、アンロード状態と圧力制御状態を切換えるアンロー
ド機構８０が構成されている。

【００２２】ｐはパイロット流体Ｌp が流れるパイロッ
ト流路、ｄはドレンＬd の流れるドレン流路、ｒは絞り
である。主回路流体Ｌm の一部が、導入口１１に開口し
た流路を経て流量調整弁４０に流入する。ＤとＴはドレ
ン及び戻りを溜めるタンクで、前述の先願明細書記載の
装置と同じ符号が付されている。

【００２３】上述のような構成の本発明実施例の動作
を、次に説明する。シリーズ形の流量調整弁４０は前述
のように主回路流体Ｌm の一部を導入し、減圧した一定
流量のパイロット流体Ｌp を電磁式のパイロット弁３０
に供給する。パイロット弁３０によるパイロット流体Ｌ
p の圧力制御は、比例ソレノイド３８に励磁電流を与え
て行われる。比例ソレノイド３８に励磁電流を加えると
電流に比例した電磁力を発生し、この推力と平衡バネ３
４a のバネ圧を受けるポペット３３とシート３１で構成
する受圧部のパイロット流体Ｌp の圧力がバランスして
圧力制御が行われる。

【００２４】また、リリーフ弁１４の弁体１５の側圧面
Ｆs に臨む室は加圧室１９等から隔離され、ドレン流路
を通じてドレンタンクＤに接続されている。したがっ
て、側圧面Ｆs に加わる圧力は０と見做すことができ
る。これに対して受圧面Ｆp と受圧面Ｆm の面積比は、
Ｋ：１に構成されている。この結果、面積比を設けた弁
体１５を介してパイロット弁３０の出力するパイロット
流体Ｌp によって、ほぼＫ倍の主回路流体Ｌm が制御さ
れる。

【００２５】一方、流量調整弁４０の出力するパイロッ
ト流体Ｌp はパイロット弁３０の入力室３６に導かれる
と共に、アンロード機構８０の切換回路８３にも連通し
ている。パイロット弁３０の比例ソレノイド３８に電流
が供給されていないときは、図１の状態に保持されて切
換回路８３が開放されている。即ち、プランジャ３５a
の外周とガイド３５b の内周の溝同志が接続されて、パ
イロット流路が排出路８１と連通路８２を介してドレン
タンクＤに通じている。この結果、リリーフ弁１４の加
圧室１９にはスプリング１７による力だけが加わり、原
理的に無負荷のアンロード状態になっている。

【００２６】比例ソレノイド３８に電流を供給して入力
電流を徐々に増加すると、プランジャ３５a が平衡バネ
３４a を圧縮しながらガイド３５b 内を摺動して左に移
動する。プランジャ３５a が移動して外周の溝とガイド
３５b の内周の溝が分離されると、パイロット流路のド
レンタンクＤに通じる流路が遮断されて圧力制御状態に
切換えられる。このときの状態が、図２に示されてい
る。

【００２７】比例ソレノイド３８の電流の供給を停止す
れば、再びアンロード状態になる。このようにして、パ
イロット弁３０に設けられたアンロード機構８０によ
り、比例ソレノイド３８を操作してアンロード状態と圧
力制御状態とを任意かつ選択的に切換えることができ
る。

【００２８】実施例２及び実施例３ 図３は、本発明の実施例２の構成説明図、図４は本発明
の実施例３の構成説明図である。本発明の実施例２と３
では、実施例１におけるパイロット弁３０内部のアンロ
ード機構８０と入力室３６を結ぶパイロット流路ｐの接
続が変更されている。図示のように実施例２では、アン
ロード機構８０の連通路８２が流量調整弁４０のバネ室
５２に接続されている。また、実施例３ではアンロード
機構８０の連通路８２の接続が、リリーフ弁１４の加圧
室１９に変えられている。

【００２９】図３と図４に示した実施例２と３において
も、比例ソレノイド３８に供給する電流の有無に応じて
バネ室５２又は加圧室１９とドレンタンクＤとの連通が
断続される。実施例１と全く同様に、ドレンタンクＤと
の連通時にアンロード状態が選択される。

【００３０】なお、上述の実施例では弁体１５で弁筒１
６を開閉するリリーフ弁１４を用いて主回路流体Ｌm の
圧力を一定値以下に保持する場合を例示して説明した
が、バランスピストン形のリリーフ弁や減圧弁を用いて
もよい。また、実施例ではパイロット弁３０に円錘状の
ポペット３３を用いたが、球状のポペットでシート孔３
２を開閉してもよい。また、流量調整弁のスリーブにオ
リフィスを内蔵した場合で説明したが、オリフィスを別
の部分に設けることもできる。

【００３１】

【発明の効果】この発明は、ソレノイドの入力電流に対
応してパイロット流体を制御する電磁式のパイロット弁
と、パイロット弁に一定のパイロット流体を供給するシ
リーズ形の流量調整弁と、パイロット流体と主回路流体
との受圧面に面積比を設けた弁体をパイロット弁により
開閉して高圧な主回路流体を制御する圧力制御弁とを備
えたパイロット操作形圧力制御弁において、パイロット
弁にアンロード機構を内蔵させたパイロット操作形圧力
制御弁を構成した。また、アンロード機構をパイロット
弁のソレノイドと平衡バネとの間に設けられてガイド内
を摺動するプランジャの摺動部に形成された切換回路で
構成したパイロット操作形圧力制御弁を構成した。

【００３２】また、アンロード機構の切換回路によりア
ンロード状態においてパイロット弁のドレン室と入力室
とを連通させるパイロット操作形圧力制御弁を構成し
た。また、アンロード機構の切換回路によりアンロード
状態においてパイロット弁のドレン室と流量調整弁のバ
ネ室とを連通させるパイロット操作形圧力制御弁を構成
した。さらに、アンロード機構の切換回路によりアンロ
ード状態においてパイロット弁のドレン室とリリーフ弁
の加圧室とを連通させるパイロット操作形圧力制御弁を
構成した。

【００３３】この結果、先願明細書記載の発明の圧力制
御弁のように、アンロード動作を選択するための電磁切
換弁や自動弁が不必要になる。したがって、圧力制御弁
の全体装置が小形になり、構成が簡単で製作コストを安
価にすることができる。しかも、電磁式パイロット弁の
ソレノイドの入力電流の簡単なオン・オフ動作によっ
て、任意にアンロード動作を選択できる利点もある。ま
た、従来から使われている電磁式パイロット弁の一部を
改造するだけ、アンロード動作を任意に選択できる圧力
制御弁を構成することもできる。

【００３４】よって、本発明によれば、油圧ポンプの過
負荷に基づく故障の発生や動力の不必要な消費等が防止
されて、故障が少なく長期間の運転に耐える高圧制御型
の圧力制御弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例１の構成説明図である。

【図２】本発明実施例１の動作説明図である。

【図３】本発明実施例２の構成説明図である。

【図４】本発明実施例３の構成説明図である。

【図５】先願の明細書記載の従来の電磁式圧力制御弁の
構成説明図である。

【図６】図５の流体回路図である。

【図７】先願の電磁式圧力制御弁の構成説明図である。

【図８】図７の流体回路図である。

【符号の説明】

１４ リリーフ弁 １５ 弁体 １６ 弁筒 １７ スプリング １９ 加圧室 ３０ パイロット弁 ３１ シート ３３ ポペット ３４a 平衡バネ ３４b 戻しバネ ３５a プランジャ ３５b ガイド ３６ 入力室 ３７ ドレン室 ３８ 比例ソレノイド ４０ 流量調整 ４６ オリフィス ４９ 受圧室 ５２ バネ室 ８１ 排出路 ８２ 連通路 ８３ 切換回路 ８０ アンロード機構 ｐ パイロット流路 ｄ ドレン流路 ｒ 絞り Ｄ ドレンタンク Ｔ 戻りタンク Ｌm 主回路流体 Ｌp パイロット流体 Ｆp 受圧面 Ｆm 受圧面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソレノイドの入力電流に対応してパイロ
   ット流体を制御する電磁式のパイロット弁と、該パイロ
   ット弁に一定のパイロット流体を供給するシリーズ形の
   流量調整弁と、前記パイロット流体と主回路流体との受
   圧面に面積比を設けた弁体を前記パイロット弁により開
   閉して高圧な主回路流体を制御する圧力制御弁とを備え
   たパイロット操作形圧力制御弁において、 前記パイロット弁にアンロード機構を内蔵させたことを
   特徴とするパイロット操作形圧力制御弁。
2. 【請求項２】 前記アンロード機構をパイロット弁のソ
   レノイドと平衡バネとの間に設けられてガイド内を摺動
   するプランジャの摺動部に形成された切換回路で構成し
   たことを特徴とする請求項１記載のパイロット操作形圧
   力制御弁。
3. 【請求項３】 前記アンロード機構の切換回路によりア
   ンロード状態においてパイロット弁のドレン室と入力室
   とを連通させることを特徴とする請求項２記載のパイロ
   ット操作形圧力制御弁。
4. 【請求項４】 前記アンロード機構の切換回路によりア
   ンロード状態においてパイロット弁のドレン室と流量調
   整弁のバネ室とを連通させることを特徴とする請求項２
   記載のパイロット操作形圧力制御弁。
5. 【請求項５】 前記アンロード機構の切換回路によりア
   ンロード状態においてパイロット弁のドレン室とリリー
   フ弁の加圧室とを連通させることを特徴とする請求項２
   記載のパイロット操作形圧力制御弁。