JPH1113913A - バランスピストン型リリーフ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 減圧弁を介してリリーフ圧を容易に２段階に
調節することができるバランスピストン型リリーフ弁を
提供する。 【解決手段】 本体ケース１７の円筒部１７ａ内にはポ
ペット弁１３を押圧する圧縮ばね１５が設けられてい
る。ばね室１６は、ポペット弁１３の出口通路１８とポ
ペット弁１３のつば部１３ａとでほぼ遮断されている。
本体ケース１７内には、ばね室１６と同一軸上にスプー
ル１９がおさめられている。本体ケース１７に設けたパ
イロットポート３１は一次圧ポート２６に連通してい
る。出力ポート２７は常にばね室１６に連通されてお
り、ポペット弁１３のつば部１３ａに出力ポート２７の
油圧が作用するようになっている。本体ケース１７に取
り付けた可調整プラグ２０とスプール１９のつば部１９
ａとの間には減圧弁ばね２１が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、油圧ショベル等
の建設機械における駆動油圧回路に設けるバランスピス
トン型リリーフ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に油圧回路にはリリーフ弁が設けら
れるが、複数のアクチュエータを１台の油圧ポンプで作
動させる油圧ショベル等の油圧回路においては、作動さ
せるアクチュエータの仕様、および作業状態により、リ
リーフ圧を２段階にする要求がある。リリーフ圧を２段
階にする手段としては、リリーフセット圧の異なる２個
のリリーフ弁を並列に配置し、それぞれのリリーフ弁へ
の回路への連通を切換弁で選択することにより、リリー
フ圧を変える例があるが、これでは原価的に不利であ
る。このため、リリーフ弁は１個とし、リリーフ弁のセ
ット圧を決めるばね荷重を外部のパイロット油圧により
２段階に調節することにより、リリーフ圧を２段階に変
化できる手段が広く用いられている。

【０００３】図６はリリーフ圧を２段階に変化できるリ
リーフ弁を設けた油圧回路の一例を示す。主油圧ポンプ
３１の吐出管路は、切換弁３２Ａ、３２Ｂを介して油圧
モータ３３Ａ、３３Ｂに接続されているとともに、切換
弁３２Ｃを介して油圧シリンダ３４に接続されている。
主油圧ポンプ３１の吐出管路には、２段階にリリーフ圧
をセットすることができる２段リリーフ弁３５が設けら
れており、２段リリーフ弁３５の逃し管路は油タンク３
６に接続されている。パイロット油圧ポンプ３７のパイ
ロット管路３８は、切換弁３９を介して、２段リリーフ
弁３５のパイロット油室に接続されている。

【０００４】つぎに、リリーフ圧を２段階に設定するこ
とができる従来のバランスピストン型リリーフ弁の一例
を図４により説明する。

【０００５】内部に圧油の通路１ａを設けた固定ブロッ
ク１には弁ケース２がねじ部により結合されており，弁
ケース２の中央突出部２ａには筒状弁体３が取り付けら
れている。筒状弁体３の内部にはチョークを設けたバラ
ンスピストン４がおさめられており、バランスピストン
４の内側端面と中央突出部２ａの端面との間には圧縮ば
ね５が設けられている。弁ケース２には圧油の通路６、
７が設けられている。通路６はバランスピストン４の内
部につらなっており、通路７は筒状弁体３のまわりの室
を介して油タンク３６に接続されている。

【０００６】弁ケース２には本体ケース８がねじ部によ
り結合されており、本体ケース８には可調整プラグ９が
ねじ部によりはめ込まれている。可調整プラグ９にはパ
イロット室１０が設けられており、このパイロット室１
０にはパイロット管路３８が接続されている。本体ケー
ス８の内部に形成したつば部１１と可調整プラグ９の内
側端面との間には、可動ピストン１２がおさめられてい
る。

【０００７】通路６の開閉を行うポペット弁１３には受
け金１４が取り付けられており、可動ピストン１２と受
け金１４との間には、ポペット弁１３を押圧する圧縮ば
ね１５が設けられている。本体ケース８内のばね室１６
とパイロット室１０とは、可動ピストン１２により区画
されている。

【０００８】このバランスピストン型リリーフ弁の基本
の作動の説明は省略する。パイロット室１０に圧油が作
用していない時には、可動ピストン１２は圧縮ばね１５
の力により、可調整プラグ９の内側端面に押圧された状
態で保持され、圧縮ばね１５の設定長さはＬ１となる。

【０００９】パイロット室１０に圧油が作用すると、可
動ピストン１２は移動し、つば部１１に押圧された状態
に保持される。ただし、この時の油圧力は圧縮ばね１５
の設定荷重に対して十分余裕を持った力でなければなら
ない。よって、圧縮ばね１５は前記の設定長さＬ１から
可動ピストン１２の移動量を差し引いた分の長さＬ２に
設定され、そのばね荷重が増大する。すなわち、その分
リリーフ設定圧が増大する。

【００１０】リリーフ圧の設定は下記のようにして行
う。先ず、可調整プラグ９を回転させ、可動ピストン１
２がつば部１１の端面に当たるまで押し込み、その状態
でばねケース８ごと回転させ、高圧側のリリーフ圧を設
定する。つぎに可調整プラグ９のみを逆方向に回転させ
て、低圧側のリリーフ圧を設定する。

【００１１】図５は、リリーフ圧を２段階に設定するこ
とがでる従来のバランスピストン型リリーフ弁の他の例
を示し、同図中図４と同じ符号をつけた構成要素は、同
一もしくは相当する構成要素である。

【００１２】ばね室１６内には、ばね荷重の小さい圧縮
ばね１５Ａとばね荷重の大きい圧縮ばね１５Ｂとが内外
二重に配置されている。圧縮ばね１５Ａの一端部は可動
ピストン１２で支持され、他端部は受け金１４で支持さ
れている。圧縮ばね１５Ｂの一端部はつば部１１で支持
され、他端部は受け金１４で支持されている。可動ピス
トン１２の反圧縮ばね側の端面は、本体ケース８に設け
たパイロット室１０に臨ませてある。このバランスピス
トン型リリーフ弁では、可動ピストン１２の左右両方向
の移動量は規制されていないので、可動ピストン１２を
押すパイロット圧力により任意にリリーフ設定圧を変え
ることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】前述した図４の例で
は、可動ピストン１２を移動させリリーフ圧を高圧側に
設定するには、圧縮ばね１５の設定荷重以上の油圧力で
可動ピストン１２をつば部１１に押圧して保持しておく
必要がある。規定以上の油圧力を確保するには、圧力を
上げるか、可動ピストン１２の直径を大きくして受圧面
積を増大させなければならない。しかし、圧力は一般的
にパイロット圧（低圧３〜５Ｍｐａ）を利用するため、
制限がある。また、可動ピストン１２の直径を大きくす
ると弁本体が大形になるとともに、原価高を招く。

【００１４】図５の例では、可動ピストン１２の位置が
確保されないため、動的に不安定である。また、一般に
パイロット圧力は、パイロット回路のリリーフ弁で一定
値に設定されてはいるものの、パイロット回路は複数の
弁に使用されることから、使用条件により常時一定に保
たれる保証はないため、意に反して設定圧が変化する可
能性がある。

【００１５】現在油圧ショベル等では、リリーフ設定圧
は２段階とすることがほとんどで、その場合ベース圧で
２５〜３５Ｍｐａ、高圧はベース圧より２〜５Ｍｐａ高
めに設定する場合が多い。このため、ベース圧を大きめ
の固定圧縮ばねで設定できれば、残りの差圧分を小形の
減圧弁を介して減圧弁の設定ばね荷重に見合った油圧力
で調整できれば十分である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明は、前述にかん
がみてなされたもので、弁本体内にバランスピストンと
ポペット弁とをそなえたバランスピストン型リリーフ弁
において、ポペット弁を押圧する圧縮ばねをおさめたば
ね室を、ポペット弁の出口通路とポペット弁のつば部と
でほぼ遮断した室とし、ばね室の反ポペット弁側に、ス
プールを同一軸上におさめた減圧弁を配置し、減圧弁の
出力ポートを常に前記ばね室に連通させ、ポペット弁の
つば部に出力ポートの油圧が作用するようにし、反ばね
室側に設けた減圧弁ばねの設定長さを調節する可調整プ
ラグを弁本体に取り付け、減圧弁ばねの荷重を調節し、
その荷重に見合う減圧された油圧をばね室に作用させる
ように構成したことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明の実施の一形態を図１に
より説明する。同図中図４と同じ符号を付けた構成要素
は、同一もしくは相当する構成要素である。

【００１８】弁ケース２には本体ケース１７がねじ部に
より結合されており、その内側部には弁ケース２内にお
さめた円筒部１７ａが形成されている。ポペット弁１３
のつば部１３ａと円筒部１７ａの内側端部に形成した段
部１７ｂとの間には圧縮ばね１５が設けられている。円
筒部１７ａの先端面は、ポペット弁出口通路１８に面し
ている。円筒部１７ａの内径はポペット弁１３のつば部
１３ａの外径とほぼ同一にしてあり、ばね室１６は円筒
部１７ａ、つば部１３ａによりポペット弁出口通路１８
とほぼ遮断されている。

【００１９】本体ケース１７の反ばね室側に、ばね室と
同一軸上に形成したスプール室には、減圧弁を構成する
スプール１９が挿入されており、そのスプール１９の反
ばね室側の端部にはつば部１９ａが形成されている。本
体ケース１７にはねじ部により可調整プラグ２０が取り
付けられており、そのばね受け部とつば部１７ａとの間
には減圧弁ばね２１が設けられている。本体ケース１７
の可調整プラグ２０側の内部には室２２が形成されてお
り、この室２２は本体ケース１７に設けた連絡路２３を
介してポペット弁出口通路１８に連通している。

【００２０】スプール１９のまわりには開口部２４およ
び２５、一次圧ポート２６、出力ポート２７が形成され
ており、軸心部と半径方向部には油路２８と油路２９、
３０が設けられている。本体ケース１７に設けたパイロ
ットポート３１には、パイロット管路３８が接続されて
おり、パイロットポート３１は減圧弁の一次圧ポート２
６につらなっている。

【００２１】パイロットポート３１にパイロット圧油が
供給されない場合には、スプール１９は減圧弁ばね２１
により押圧され、つば部１９ａが室２２の端面に押し付
けられた状態に保持される。この状態では、ばね室１６
は開口部２４を介して一次圧ポート２６に連通している
が、圧油が供給されないため、ポペット弁１３は圧縮ば
ね１５の設定荷重のみにより押圧されている。

【００２２】つぎに、切換弁３９を介してパイロットポ
ート３１に減圧弁の設定圧力より大きい圧力の圧油が供
給された場合には、スプール１９の油路を通してばね室
１６に圧油が供給され、スプール１９は（圧力×スプー
ル受圧面積）の油圧力で減圧ばね２１のばね荷重と反対
方向の力を受ける。ばね荷重と等しくなるとスプール１
９は移動し、つば部１９ａが室２２の端面から離脱し、
ばね室１６はスプール１９の油路を介し、開口部２５に
より室２２に連通して減圧される。最終的にはばね室１
６の圧力は、減圧弁の設定荷重に見合った圧力に調整さ
れる。すなわち、ポペット弁１３は（圧力×つば部１３
ａの受圧面積）の油圧力でも押圧される。このように、
パイロットポート３１にパイロット圧油を供給すること
により、リリーフ圧を２段に調整することができる。

【００２３】図２はスプール３２を差面積型としたこの
発明の実施の他の形態を示し、本体ケース１７内に室２
２のほかに室３３が形成されており，スプール３２の軸
線部には、両端面に開口する油路３４が設けられてい
る。また、スプール３２の外周には開口部２４、２５が
設けられている。その他は図１の実施の形態と同様であ
る。この実施の形態では、同一のスプール径でもスプー
ルの受圧面積を小さくできるので、ばね荷重を小さくで
きる。かつ、同一ばねを使用する場合、スプール径をを
大きくすることができるため、スプールの製作が容易と
なる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したこの発明によれば、減圧弁
を介してリリーフ圧を確実に２段階に調節することがで
き、減圧弁のスプール径を十分小さくできるので、本体
の径方向の小形化をはかれる。また、ポペット弁のつば
部の径をシート径より適宜大きくすることにより、同一
圧力でも油圧力を増加することができ、設定圧力巾の自
由度が高い。さらに、減圧弁ばねはばね定数が従来より
小さいため、ばねの設定荷重の調整がしやすくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態を示す断面正面図であ
る。

【図２】この発明の実施の他の形態を示す断面正面図で
ある。

【図３】この発明によるリリーフ弁を油圧記号で示すも
のである。

【図４】従来のバランスピストン型リリーフ弁の一例を
示す断面正面図である。

【図５】従来のバランスピストン型リリーフ弁の他の例
を示す断面正面図である。

【図６】バランスピストン型リリーフ弁を設けた油圧回
路の一例を示す系統図である。

【符号の説明】

１ 固定ブロック ２ 弁ケース ３ 筒状弁体 ４ バランスピストン １３ ポペット弁 １３ａ つば部 １５ 圧縮ばね １６ ばね室 １７ 本体ケース １７ａ 円筒部 １８ ポペット弁出口通路 １９ スプール １９ａ つば部 ２０ 可調整プラグ ２１ 減圧弁ばね ２６ 一次圧ポート ２７ 出力ポート ３１ パイロットポート ３２ スプール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 欣也 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機エ ンジニアリング株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁本体内にバランスピストンとポペット
   弁とをそなえたバランスピストン型リリーフ弁におい
   て、ポペット弁を押圧する圧縮ばねをおさめたばね室
   を、ポペット弁の出口通路とポペット弁のつば部とでほ
   ぼ遮断した室とし、ばね室の反ポペット弁側に、スプー
   ルを同一軸上におさめた減圧弁を配置し、減圧弁の出力
   ポートを常に前記ばね室に連通させ、ポペット弁のつば
   部に出力ポートの油圧が作用するようにし、反ばね室側
   に設けた減圧弁ばねの設定長さを調節する可調整プラグ
   を弁本体に取り付け、減圧弁ばねの荷重を調節し、その
   荷重に見合う減圧された油圧をばね室に作用させるよう
   に構成したことを特徴とするバランスピストン型リリー
   フ弁。
2. 【請求項２】 スプールを差面積型にした減圧弁を配置
   した請求項１記載のバランスピストン型リリーフ弁。