JPH1172172A

JPH1172172A - バランスピストン型リリーフ弁

Info

Publication number: JPH1172172A
Application number: JP36475197A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Ichiki; 伸彦市来; Yoshizumi Nishimura; 良純西村; Yusaku Nozawa; 勇作野沢; Minoru Aoki; 実青木; Kinya Takahashi; 欣也高橋
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】低いパイロット圧でリリーフ圧を確実に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８内には、ポペット弁１３を
押圧する大ばね１５Ｂと小ばね１５Ａとが設けられてい
る。大ばね１５Ｂは、受け金１４と本体ケース８内に形
成したつば部１１とで支持され、小ばね１５Ａは、受け
金１４と本体ケース８内におさめた可動ピストン１２と
で支持されている。本体ケース８にはパイロット室１０
を設けた位置決めプラグ９がねじ込まれており、その内
側端面で可動ピストン１２を受け止める。

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４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５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には調整できる位置決
めプラグ９がねじ部によりはめ込まれている。位置決め
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１０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と位置
決めプラグ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、位置決めプラグ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Ｌ３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Ｌ３から
可動ピストン１２の移動量を差し引いた分の長さＬ４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、調整できる位置決めプラグ９を回転させ、可
動ピストン１２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。つぎに位置決めプラグ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６は、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他の
例を示し、同図中図５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】また、リリーフ弁の設定圧力を制御できる
リリーフ弁装置において、ケースに対して相対移動がで
きるように取り付けたパイロットピストンの最大移動位
置を制限する壁の位置を、ケースに対して変位させて、
パイロットピストンを移動させたときのばねの初期設定
荷重を変える構成が特開平５−１２６２６８号公報に開
示されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前述した図５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。

【００１５】図６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。

【００１６】現在油圧ショベル等では、リリーフ弁の設
定圧は２段階とし、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ばねで設定でき
れば、残りの差圧分を固定ばねより小さな低荷重のばね
で対応させ、そのばねの設定長さを調整できれば十分で
ある。

【００１７】

【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高いばね荷重を持つ大
ばねと低いばね荷重を持つ小ばねとをばね室内に配置
し、大ばねの反ポペット弁側の端部は弁本体内周壁側の
固定受け部に支持させ、小ばねの反ポペット弁側の端部
は弁本体におさめた可動ピストンの一端面に支持させ、
可動ピストンの軸方向の移動量を弁本体に取り付けた位
置決めプラグ側の制止部と弁本体に設けた制止部とによ
り規制し、可動ピストンの反ばね室側の端面にパイロッ
ト室を開口させ、パイロット室に油圧力が作用しない時
には、可動ピストンがばね力により位置決めプラグ側の
制止部に押圧された位置に保持され、ばね力以上の油圧
力が作用すると、可動ピストンが弁本体の制止部に押圧
された位置に保持されることにより、小ばねのばね荷重
が２段階に調節されるように構成したことを特徴とす
る。

【００１８】

【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５および図６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。

【００１９】直径が小さく低いばね荷重を持つ圧縮ばね
１５Ａと直径が大きく高いばね荷重を持つ圧縮ばね１５
Ｂとは、本体ケース８内のばね室１６に内外二重に配置
されている。圧縮ばね１５Ａの一端部は調整できる位置
決めプラグ９によって位置決めされた可動ピストン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。すなわち、両圧縮ばね
１５Ａ、１５Ｂによりポペット弁１３が押圧される。可
動ピストン１２によりばね室１６とパイロット室１０と
が区画されている。

【００２０】図４に示す切換弁３９によりパイロット室
１０が油タンク３６に連通している時には、可動ピスト
ン１２は圧縮ばね１５Ａにより位置決めプラグ９に押し
付けられ、その位置に保持される。よって圧縮ばね１５
Ａはこの状態で支持され、設定長さＬ１に相当する荷重
でポペット弁１３を押圧する。

【００２１】切換弁３９を介してパイロット室１０にパ
イロット圧油が供給されると、可動ピストン１２はその
油圧力により圧縮ばね１５Ａに抗して移動し、つば部１
１に押し付けられ、その位置に保持される。よって、圧
縮ばね１５Ａはこの状態で支持され、前記設定長さＬ１
より可動ピストン１２の移動量だけ短い設定長さＬ２に
相当する荷重でポペット弁１３を押圧する。すなわち、
外部パイロット圧により、リリーフ圧を２段に切り替え
ることができる。

【００２２】図２は直径が小さく高いばね荷重を持つ圧
縮ばね１５Ｃと、直径が大きく低いばね荷重を持つ圧縮
ばね１５Ｄとを、内外二重に配置したこの発明の他の実
施の形態を示す。可動ピストン１２Ａは、位置決めプラ
グ９の内側小径部の外周面を摺動できるように取り付け
られており、その一端面は本体ケース８の内側端面で受
けられ、他端面はつば部１１で受けられるようになって
いる。位置決めプラグ９にはパイロット室１０およびパ
イロット通路１０ａが設けられている。このリリーフ弁
の作動は図１のリリーフ弁と同様である。この実施の形
態では、可動ピストン１２Ａで、直径が大きく低いばね
荷重を持つ圧縮ばね１５Ｄを圧縮するので、可動ピスト
ン１２Ａの作動の安定度が良くなる。

【００２３】図３は圧縮ばね１５Ｂと圧縮ばね１５Ａと
を同一軸線上に配置したこの発明の他の実施の形態を示
す。本体ケース８Ａには本体ケース８Ｂが結合されてお
り、本体ケース８Ｂに調整できる位置決めプラグ９が取
り付けられている。圧縮ばね１５Ｂは受け金１４と本体
ケース８Ｂの結合側端面とで支持され、圧縮ばね１５Ａ
は本体ケース８Ｂ内におさめた可動ピストン１２とポペ
ット弁押圧用ロッド１７とで支持されている。すなわ
ち、ポペット弁押圧用ロッド１７はポペット弁１３と可
動ピストン１２との間に設けられており、その大径部は
本体ケース８Ｂのばね室におさめられている。このバラ
ンスピストン型リリーフ弁の作動は、図１のものと同様
である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、低いパイロット圧でリリーフ圧を確実に２段階に調
節することができ、ピストン径を小さくできるので弁本
体の小形化がはかれる。さらに、制御する圧縮ばねは、
そのばね定数が従来より小さいため、ばねの設定荷重を
容易に調整できる。

【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】この発明の実施の他の形態を示す断面正面図で
ある。

【図４】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。

【図５】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６】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。

【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８本体ケース８Ａ本体ケース８Ｂ本体ケース９位置決めプラグ１０パイロット室１１つば部１２可動ピストン１２Ａ可動ピストン１３ポペット弁１４受け金１５Ａ圧縮ばね１５Ｂ圧縮ばね１５Ｃ圧縮ばね１５Ｄ圧縮ばね１７ポペット弁押圧用ロッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青木実茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (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

【特許請求の範囲】

【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高いばね荷重を持つ大ばねと
低いばね荷重を持つ小ばねとをばね室内に配置し、大ば
ねの反ポペット弁側の端部は弁本体内周壁側の固定受け
部に支持させ、小ばねの反ポペット弁側の端部は弁本体
におさめた可動ピストンの一端面に支持させ、可動ピス
トンの軸方向の移動量を弁本体に取り付けた位置決めプ
ラグ側の制止部と弁本体に設けた制止部とにより規制
し、可動ピストンの反ばね室側の端面にパイロット室を
開口させ、パイロット室に油圧力が作用しない時には、
可動ピストンがばね力により位置決めプラグ側の制止部
に押圧された位置に保持され、ばね力以上の油圧力が作
用すると、可動ピストンが弁本体の制止部に押圧された
位置に保持されることにより、小ばねのばね荷重が２段
階に調節され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。
【請求項２】直径が小さく低いばね荷重を持つ圧縮ば
ねと、直径が大きく高いばね荷重を持つ圧縮ばねとを、
内外二重に配置した請求項１記載のバランスピストン型
リリーフ弁。
【請求項３】直径が小さく高いばね荷重を持つ圧縮ば
ねと、直径が大きく低いばね荷重を持つ圧縮ばねとを内
外二重に配置した請求項１記載のバランスピストン型リ
リーフ弁。
【請求項４】小ばねと大ばねとを同一軸線上に配置
し、小ばねとポペット弁との間にポペット弁押圧用ロッ
ドを介在させた請求項１記載のバランスピストン型リリ
ーフ弁。