JPH09166231A - ストップ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ストップ弁が連通遮断状態から連通状態に移行
するとき、突発的な液体の流れが起きる。 【解決手段】２つのポート４、５の間にポペット３の一
部とバルブハウジング１の一部とで絞り部Ａを構成し、
連通を開始する初期に、絞り部Ａが作動液の流れを、ま
ず暫時遮断し次いで徐々に流量を増やしつつ通過させる
ことにより、高圧ポート４側の高圧を段階的に徐々に低
圧ポート５に伝えて液圧の急上昇を防止し、またダンパ
室１２ａによりポペット３の開方向への移動を抑制して
連通開始後の流体の流量増加を緩慢にすることにより絞
り部Ａの効果をいっそう高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種荷役機械の液
圧駆動装置において、流体の突発的な移動を有効に緩和
できるストップ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】多数のアクチュエータを一つの油圧源お
よびタンクに接続して用いる液圧駆動装置においては、
各アクチュエータと油圧源およびタンクとの間にストッ
プ弁を設けて連通の切替を行なっている。そのような液
圧駆動装置の例を図８に示す。

【０００３】この図８に示す液圧駆動装置は、全体とし
て、アクチュエータである油圧シリンダＣを多数接続し
た昇降部Ｄに、油圧ポンプＰとタンクＴとを接続したも
ので、油圧ポンプＰと昇降部Ｄとの間に昇降部Ｄから油
圧ポンプＰへの逆流を防ぐチェック弁Ｖ１が、タンクＴ
と昇降部Ｄとの間に弁Ｖ４が設けられ、昇降部Ｄ内にお
いて液圧シリンダＣごとにストップ弁Ｖ２が設けられ
る。液圧シリンダＣをリフトアップするときは、弁Ｖ４
を閉じた上でストップ弁Ｖ２を開き油圧ポンプＰを駆動
すると、チェック弁Ｖ１を経て昇降部Ｄに供給された作
動油が液圧シリンダＣに供給される。液圧シリンダＣを
リフトアップしたまま維持するときは、ストップ弁Ｖ２
を閉じていれば液圧シリンダＣが液体を内蔵したままの
状態で停止している。液圧シリンダＣをリフトダウンす
るときは、油圧ポンプＰを停止した上でストップ弁Ｖ２
を弁Ｖ４とともに開くと、液圧シリンダＣ内の作動油
は、チェック弁Ｖ１のため油圧モータＰに逆流すること
なくストップ弁Ｖ２を経てタンクＴへ流出し、液圧シリ
ンダＣが自重で降下する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、前記のような液
圧駆動装置の昇降部ＤとタンクＴとの間の連通を切り替
えるストップ弁Ｖ２としては、高圧ポートとタンクポー
トの間の連通をポペットのシートへの着脱により切り替
えるものが用いられている。しかしこのようなストップ
弁を用いて、液体を供給されている状態で多数の液圧シ
リンダＣが停止している昇降部ＤとタンクＴとの間を連
通させると、連通開始時に突発的な流体の流れが起こっ
て液圧シリンダが突発的に動き、ショック音を発生する
という問題が生じる。このような突発的な流体の流れの
発生は次のような理由による。

【０００５】たとえば、従来のストップ弁が、高圧ポー
トを液圧シリンダＣに、タンクポートをタンクＴに接続
している構成において、ポペットが連通遮断位置にある
とき、バルブハウジング内において、ポペット当たり面
とシートよりも高圧ポート側は高圧ポートと同じ高圧で
あるが、ポペット当たり面とシートよりもタンクポート
側はタンクポートと同じ低圧となる。このような状態で
ポペットを連通位置に移動させると、高圧ポート側の高
い流体圧がタンクポート側に一度に伝播する。

【０００６】タンクポート側の液圧が急上昇しても、作
動油が圧縮率のない理想的な液体であるならば、タンク
ポートには高圧ポートから移動する量の作動油しか流入
せず、作動油の急な移動はなく前記の問題は生じないは
ずである。しかし実際には作動油は圧縮率を持つ。この
圧縮率によりタンクポート内の作動油の体積がたとえば
９９％に減少すると、その体積減少分の液体が高圧ポー
トからタンクポートへ急に流入し、荷役を行なっている
液圧シリンダが一気に急動する。また、液圧の急上昇に
よってタンクポートにつながる配管が膨張した場合には
上記の不具合がさらに激しくなる。このようにして突発
的な液圧シリンダの急動や騒音発生をもたらされる。

【０００７】このような問題を解決するため、ストップ
弁Ｖ２とタンクＴとの間に流量制御弁Ｖ３を設けること
もあるが、効果は十分でなく、またコストアップにつな
がる。

【０００８】本発明は、このような課題に鑑み、突発的
な液体の流れを引き起こすことなく連通遮断状態から連
通状態への移行を可能にする、ショックレス機能を有す
るストップ弁の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためのストップ弁であって、２つのポートの
間のポペットの一部とバルブハウジングの一部とを絞り
部とし、連通初期に高圧ポート側の高圧を段階的に徐々
に低圧ポートに伝えて行くことにより低圧ポート側の圧
力急上昇を防止し、ショックレス機能を発揮する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、バルブハウジング内に
形成したシートにポペットを着脱させることによって前
記バルブハウジングの離間位置に形成した２つのポート
間を連通または遮断するストップ弁であって、両ポート
の間のポペットとバルブハウジングとの摺動隙間にポペ
ットの一部とバルブハウジングの一部を用いて絞り部を
形成することを特徴とする。

【００１１】このような構成のものであれば、前記ポペ
ット当たり面と前記シートとが前記２つのポートの連通
を開始したとき、前記絞り部が、前記ポペット当たり面
と前記シートとを通過した作動液を、まず暫時遮断した
後、徐々に流量を増しつつ吐出側のポートに流入させ、
吐出側のポートから突発的に流体が流れ出すことが阻止
される。

【００１２】前記絞り部に加えて、前記ポペットの端部
と前記バルブハウジング内方端との間に前記ポペットの
開方向への移動を抑制するダンパ室を設けると、前記ダ
ンパ室により前記ポペットの動きが緩慢となり、このた
め吐出側のポートに流入する流体の量の増加がいっそう
ゆるやかとなり、絞り部の効果をいっそう高める。

【００１３】前記絞り部の具体的な構成としては、第１
の円筒面と、第１の円筒面に近接した位置に対向して配
設される第２の円筒面とテーパ面とを組み合わせた対向
面とからなり、ポペットが開方向へ移動するとき、まず
暫時経過するまで、第１の円筒面と対向面の第２の円筒
面とが対向し、その後第１の円筒面と対向面のテーパ面
とが対向するものが有効となる。

【００１４】前記第１の円筒面と、第１の円筒面に近接
した位置に対向して平行に配設される第２の円筒面とテ
ーパ面とを組み合わせた対向面との配置としては、前記
第１の円筒面をバルブハウジングに、前記第２の円筒面
とテーパ面とを組み合わせた対向面をポペットに設ける
態様も、前記第１の円筒面をポペットに、前記第２の円
筒面とテーパ面とを組み合わせた対向面をバルブハウジ
ングに設ける態様も、ともに可能である。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例であるストップ弁１
を図１〜図７を用いて説明する。

【００１６】図１にストップ弁１の連通遮断時の状態
を、図２にストップ弁１の連通状態を示す。ストップ弁
１は、バルブハウジング１内に形成したシート１ｃにポ
ペット３を着脱させることによってバルブハウジング１
の離間位置に形成した２つのポート４、５間を連通また
は遮断するもので、ポート４、５の間にポペット３とバ
ルブハウジング２との摺動隙間にポペット３の一部とバ
ルブハウジング１の一部とを用いて絞り部Ａを形成する
とともに、ポペット３の端部とバルブハウジング１内方
端との間にポペット３の開方向への移動を抑制するダン
パ室１２を設けたことを特徴とする。

【００１７】詳述すると、ストップ弁１のバルブハウジ
ング１はバルブハウジング本体１ａとシート部材９とか
らなるもので、バルブハウジング本体１ａには前端から
後端まで貫通するハウジング孔１ｂが穿孔され、ハウジ
ング孔１ｂの直交位置に互いに離間させて、図示しない
液圧シリンダに連通するポート４と図示しないタンクに
連通するポート５が穿設される。ハウジング孔１ｂの一
方の開口端には、シート部材９、ポペット３、ピストン
１２を挿入した後に、一方に開口する中空部７ａを有す
るプラグ７が、その中空部７ａを内側に向けてピストン
１２をポペット３と同一軸上で摺動可能に格納しつつ、
ポート４、５を塞がないように螺着される。ハウジング
孔１ｂの他方の開口端には、ソレノイド６が電気信号に
応じて進退するプッシュロッド６ａをそのハウジング孔
１ｂに挿入した状態で螺着される。

【００１８】ポペット３はポペット中空部３ａを有する
棒状のもので、ソレノイド６側の端部をプッシュロッド
６ａに対向配置し、他端をシート部材９よりもプラグ７
側のポート４に臨む位置に延出している。バルブハウジ
ング１のシート部材９のソレノイド６側がスプリング室
２ａを形成する。その内部では、ポペット中空部３ａの
ソレノイド６側開口３ａａを含むポペット３のソレノイ
ド６側が、スプリング３１ａによりバネ受け３１を介し
てソレノイド６側に付勢されつつ、常にソレノイド６の
プッシュロッド６ａに弾接している。シート部材９の軸
心部には、ポペット３がポペット中央部３ｂの個所で摺
動可能に保持される。ポペット３のプラグ７側の端３ｄ
はシート部材９の内径より大きな直径となり、ポペット
中空部３ａのプラグ７側開口３ａｂが設けられる。

【００１９】ポペット３のプラグ７側の端には精密加工
されたポペット当たり面３ｃが設けられ、またシート部
材９のポート４に面するプラグ側の端は断面形状が直角
でポペット当たり面３ｃと金属接触により密着可能なシ
ート１ｃとなり、ポペット当たり面３ｃとシート１ｃと
が遮断部Ａ１を構成する。

【００２０】絞り部Ａは、遮断部Ａ１を構成するポペッ
ト当たり面３ｃおよびシート１ｃよりもソレノイド６側
に、第１の円筒面であるバルブハウジング円筒面１１ａ
がバルブハウジング１のシート部材９に設けられ、対向
面であるポペット対向面１１ｄを構成する第２の円筒面
であるポペット円筒面１１ｂとテーパ面であるポペット
テーパ面１１ｃとが、第１の円筒面に近接した位置に対
向してポペット３に配設されて構成される。

【００２１】図３に絞り部Ａと遮断部Ａ１とを拡大して
示す。ポペットテーパ面１１ｃはポペット円筒面１１ｂ
と一端を共有し、共有の一端からたとえば約１０度の緩
やかな傾きαでポペット３の直径を狭めるよう軸心方向
へ向かって徐々に傾斜する。絞り部Ａは、ポペット対向
面１１ｄとバルブハウジング円筒面１１ａとの軸方向の
幅がほぼ等しく、また遮断部Ａ１を構成するポペット当
たり面３ｃおよびシート１ｃから等しい距離にあるよう
に構成される。ポペット円筒面１１ｂ、ポペットテーパ
面１１ｃ、バルブハウジング円筒面１１ａは一般的なス
プールとして同様に精密加工され、対向時に非常に近接
して流体の流れを絞る。バルブハウジング円筒面１１ａ
とポペット円筒面１１ｂとが一部分でも対向するとき、
対向部を境として流体をほとんど通過させない。バルブ
ハウジング円筒面１１ａとポペットテーパ面１１ｃとが
対向するとき、対向部を境として流体は少しずつしか通
過せず、ポート５側の液圧の急激な上昇が阻止される。
ポペットテーパ面１１ｃはポペット円筒面１１ｂと共有
の一端からポペット３直径を狭めるよう軸心方向へ傾斜
しているため、ポペット３がプラグ７側へ移動するにつ
れて、バルブハウジングテーパ面１１ａとポペット円筒
面１１ｂとの間隔が徐々に開いていき、徐々に多くの流
体を通過させるようになる。

【００２２】図４に示すピストン１２はプラグ中空部７
ａとほぼ同じ直径の円柱であって、プラグ７側に開口し
てプラグ中空部７ａとの間にダンパ室１２ａを開成し、
ダンパ室１２ａ内のピストンスプリング１２ｂによりソ
レノイド６側に付勢される。ピストン１２前端軸心には
ダンパ孔１２ｃが穿設され、ピストン１２前端表面に設
けられダンパ孔１２ｃの位置で交わる２本の液体導出入
溝１２ｄを介してダンパ室１２ａをポート４に連通させ
る。ダンパ孔１２ｃとポペット中空部３ａとは同一軸上
に穿設されるため相互に連通する。

【００２３】このように構成されたストップ弁１は、ポ
ペット当たり面３ｃとシート１ｃとが密着している連通
遮断状態から、ポペット３にプラグ７方向の力を加えて
動かすことにより、ポペット当たり面３ｃとシート１ｃ
とが離れて連通状態に移行する。この移行時に絞り部Ａ
およびピストン１２が果たす作用を図５〜図７を参照し
て説明する。

【００２４】絞り部Ａは、遮断部Ａ１がポート４、５間
の連通を開始する初期に、遮断部Ａ１を通過した作動液
の流れを、まず暫時遮断し、次いで徐々に流量を増やし
つつ通過させることにより、ポート４の高圧を段階的に
ポート５に伝達し、ポート５の急激な圧力の上昇を防ぐ
ことができる。

【００２５】図５に示す、バルブハウジング１のシート
部材９とポペット３に挟まれたポート４、５に連通する
空間において、横線の部分は作動油の液圧がポート４と
等しい高圧の状態を、白い部分は作動油の液圧がポート
５と等しい低圧の状態を、ドットパターンの部分は作動
油の液圧がポート５より低くポート４より高い中間の状
態を示す。（Ａ）に示す完全な連通遮断状態から、
（Ｂ）のようにポペット３がプラグ７の方向へ少し移動
すると、遮断部Ａ１が開いてポート４の圧力を有する流
体が遮断部Ａ１と絞り部Ａに挟まれた空間に達し、その
空間の液圧がやや上昇する。しかし絞り部Ａにおいて、
バルブハウジング円筒面１１ａのプラグ７側の端とポペ
ット円筒面１１ｂのソレノイド６側の端が対向してお
り、ポート４の高圧のポート５側への伝達は、この個所
の近傍でのみわずかな程度に起こる。このようにして、
連通開始直後には、ポート４の高圧が遮断部Ａ１と絞り
部Ａに挟まれた空間に達してその空間の液圧が上昇する
一方で、ポート５内においては絞り部Ａ近傍の狭い範囲
できわめてわずかな液圧の伝播が行なわれるにとどま
り、液圧がきわめて緩やかにしか上昇せず、もとの低圧
がほぼ保たれる。

【００２６】ポペット３がさらにプラグ７の方向へ移動
すると、（Ｃ）のように、絞り部Ａにおいて、バルブハ
ウジング円筒面１１ａがポペット円筒面１１ｂから完全
に離れ、ポート４の高圧の流体がポート５への流入を開
始し、ポート５の液圧が上昇を開始する。しかしバルブ
ハウジング円筒面１１ａとポペットテーパ面１１ｃとが
十分に近接しているため、ポート５の液圧は徐々に上昇
するが急には変化しない。このためポート５内の作動油
の体積は急変せず、突発的な作動油の流れは引き起こさ
れない。ポペットテーパ面１１ｃのポペット３直径を狭
める方向への傾斜のため、ポペット３がプラグ７側へ移
動するにつれて、バルブハウジングテーパ面１１ａとポ
ペット円筒面１１ｂとの間を徐々に多くの流体が通過し
圧力上昇の速度が速くなるが、その頃には既にポート５
の液圧は十分に上昇しており、なめらかに（Ｄ）に示す
ようなポート４の高圧に等しい連通状態に達する。

【００２７】絞り部Ａのこのような作用を一般的な油圧
記号に従って図６に示す。

【００２８】一方、ダンパ室１２ａを構成するピストン
１２は、図７に示すように、ダンパ作用によりポペット
３の開方向への移動を抑制して連通開始後の流体の流量
増加を緩慢にすることにより、絞り部Ａの作用・効果を
いっそう高める。

【００２９】すなわち、連通遮断状態から連通状態へ移
行するためポペット３にプッシュロッド６ａによりプラ
グ７の方向への力Ｆ１を加えたとする。既述のように、
ポペット３両端にはポペット中空部３ａによりバランス
した液圧付勢力ｆ１、ｆ２がかかっており、ポペット３
に力Ｆ１が加えられたときのポペット３の移動を妨げな
い。しかし、ピストン１２がポペット３のプラグ７側の
端にあるため、ポペット３が連通遮断状態から連通状態
へ、すなわち図７の右側に動くためには、ダンパ室１２
ａ内にある作動油をダンパ孔１２ｃを介して吐出する必
要がある。ダンパ孔１２ｃの孔径が十分に小さければ作
動油が少量ずつしか吐出されず、ポペット３を押す力Ｆ
１に対して向きが反対の反力Ｆ２がこのダンパ孔１２ｃ
により生じるため、ポペット３は緩慢にしかプラグ７の
方向へ移動できない。

【００３０】以上のような絞り部Ａおよびダンパ室１２
ａの作用により、ストップ弁１を液圧回路に用いた場
合、吐出側のポート５内の液圧上昇が徐々に行なわれる
ため、連通遮断状態から連通状態に移行する際に突発的
な液体の流れが生じない。

【００３１】このようなショックレス機能により、接続
する液圧シリンダの急動やショック音による騒音発生が
おこらず、タンクポートにつながる配管が一挙に膨張す
ることもない。

【００３２】すなわち、ストップ弁１を各種の液圧駆動
装置に適用すれば、別体の絞り弁を設けなくとも、装置
にスムーズな始動特性を与え、装置の安全性を有効に向
上させ、周辺への騒音公害を除去することができ、コス
トダウンにもつながる。

【００３３】同様な作用効果は、ストップ弁１が連通状
態から連通遮断状態へ移る場合にも生じる。

【００３４】また、ポート５が低圧でポート４が高圧で
ある構成の場合にも、同様な作用効果が生じる。

【００３５】なお、絞り部Ａのバルブハウジング円筒面
１１ａ、ポペット円筒面１１ｂ、ポペットテーパ面１１
ｃの幅の設定により、絞り部Ａを経由する液圧の伝播の
様子をさまざまに変更することができる。また、ダンパ
孔１２ｃの孔径の設定により、ポペット３およびピスト
ン１２の移動速度を調節することができる。

【００３６】また、本発明は以上説明した実施例に限定
されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可
能である。

【００３７】たとえば、ポペット当たり面３ｃ、シート
１ｃ、ハウジング円筒面１１ａ、ポペット円筒面１１
ｂ、ポペットテーパ円筒面１１ｃは、金属素材以外にた
とえばセラミック等の素材を用いても、本発明の課題を
解決しうる。

【００３８】また、第１の円筒面をポペット３に、第２
の円筒面とテーパ面とを組み合わせた対向面をバルブハ
ウジング１に設ける態様によっても、同様の作用効果を
得ることが可能である。

【００３９】

【発明の効果】本発明は、バルブハウジング内に形成し
たシートにポペットを着脱させることによって前記バル
ブハウジングの離間位置に形成した２つのポート間を連
通または遮断するストップ弁であって、両ポートの間の
ポペットとバルブハウジングとの摺動隙間にポペットの
一部とバルブハウジングの一部を用いて絞り部を形成し
たことを特徴とする。

【００４０】このような構成のものであれば、前記ポペ
ット当たり面と前記シートとが前記２つのポートの連通
を開始したとき、前記絞り部が、前記ポペット当たり面
と前記シートとを通過した作動液を、まず暫時遮断し次
いで徐々に流量を増やしつつ通過させることにより、高
圧ポート側の高圧を段階的に徐々に低圧ポートに伝えて
液圧の急上昇を防止する。

【００４１】このような絞り部のショックレス作用によ
り、本発明のストップ弁を液圧回路に用いた場合、吐出
側のポート内の液圧上昇が徐々に行なわれるため、連通
遮断状態から連通状態に移行する際に突発的な液体の流
れが生じない。このため接続する液圧シリンダの急動や
ショック音による騒音発生がおこらず、タンクポートに
つながる配管が急激に膨張することもない。

【００４２】すなわち、本発明のストップ弁を各種の液
圧駆動装置に適用すれば、別体の絞り弁を設けなくと
も、装置にスムーズな始動特性を与え、装置の安全性を
有効に向上させ、周辺への騒音公害を除去することがで
き、コストダウンにもつながる。

【００４３】前記ポペットの端部と前記バルブハウジン
グ内方端との間に前記ポペットの開方向への移動を抑制
するダンパ室を設ければ、前記ダンパ室が前記ポペット
の開方向への移動を抑制して連通開始後の流体の流量増
加を緩慢にすることにより、前記絞り部の効果がいっそ
う高まる。

【００４４】前記絞り部の具体的な構成として、第１の
円筒面と、第１の円筒面に近接した位置に対向して配設
される第２の円筒面とテーパ面とを組み合わせた対向面
とからなり、ポペットが開方向へ移動するとき、まず暫
時経過するまで、第１の円筒面と対向面の第２の円筒面
とが対向し、その後第１の円筒面と対向面のテーパ面と
が対向するものを用いると、第１の円筒面と第２の円筒
面との対向部を境として液圧の伝達が行なわれず、第１
の円筒面とテーパ面との対向部を境として液圧が少しず
つ伝達されることにより、前記の作用・効果が達成され
る。

【００４５】前記第１の円筒面をバルブハウジングに、
前記第２の円筒面とテーパ面とを組み合わせた対向面を
ポペットに設けても、前記第１の円筒面をポペットに、
前記第２の円筒面とテーパ面とを組み合わせた対向面を
バルブハウジングに設けても、前記の作用・効果は達成
される。

【００４６】なお、本発明は以上の説明に限定されず、
本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の連通遮断時の断面図。

【図２】本発明の一実施例の連通時の断面図。

【図３】本発明の一実施例の絞り部の拡大端面図。

【図４】本発明の一実施例のダンパ室を構成するピスト
ンを示す図。

【図５】本発明の一実施例の絞り部の作用説明図。

【図６】本発明の一実施例の絞り部の作用を示す油圧記
号図。

【図７】本発明の一実施例のダンパ室の作用説明図。

【図８】従来のストップ弁が液圧駆動装置に適用される
様子を示す図。

【符号の説明】

１…ストップ弁 １…バルブハウジング １ｃ…シート ３…ポペット ４、５…ポート Ａ…絞り部 １１ａ…第１の円筒面（バルブハウジング円筒面） １１ｂ…第２の円筒面（ポペット円筒面） １１ｃ…テーパ面（ポペットテーパ面） １１ｄ…対向面（ポペット対向面） １２ａ…ダンパ室

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バルブハウジング内に形成したシートにポ
   ペットを着脱させることによって前記バルブハウジング
   の離間位置に形成した２つのポート間を連通または遮断
   するストップ弁であって、両ポートの間のポペットとバ
   ルブハウジングとの摺動隙間にポペットの一部とバルブ
   ハウジングの一部を用いて絞り部を形成したことを特徴
   とするストップ弁。
2. 【請求項２】前記ポペットの端部と前記バルブハウジン
   グ内方端との間に前記ポペットの開方向への移動を抑制
   するダンパ室を設けたことを特徴とする請求項１記載の
   ストップ弁。
3. 【請求項３】前記絞り部が、第１の円筒面と、第１の円
   筒面に近接した位置に対向して配設される第２の円筒面
   とテーパ面とを組み合わせた対向面とからなり、ポペッ
   トが開方向へ移動するとき、まず暫時経過するまで、第
   １の円筒面と対向面の第２の円筒面とが対向し、その後
   第１の円筒面と対向面のテーパ面とが対向することを特
   徴とする請求項１または２記載のストップ弁。