JPWO2015075839A1 - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

フォークリフト等の液圧機器に用いられ、シリンダ側に開口する可変絞り及び排出ポート側に開口する制御絞りを備えたボディと、このボディの内部を前記可変絞り及び制御絞りに連通する制御室並びにダンパ室に区画するとともにこのボディ内部を摺動することにより前記可変絞りの全体を連通させる初期状態及び前記可変絞りの一部のみを連通させる制御状態との間を変化可能であるスプールと、前記ボディのダンパ室内部に配され前記スプールを初期状態側に付勢する主付勢手段と前記スプールが初期状態から制御状態に移行する際には開弁してダンパ室の内部と外部との間の作動液の流通を許可し前記スプールが制御状態から初期状態に移行する際には閉弁してダンパ室の内部と外部との間を遮断する逆止弁とを備えている流量制御弁において、前記逆止弁が、前記スプールに形成した逆止弁収納空間内に配されており弁座を有するシール部材、前記シール部材の弁座に着座可能な弁体、及び前記逆止弁収納空間に連通するばね室内に配され前記弁体を前記弁座に着座する方向に付勢する副付勢手段を有し、前記スプールの逆止弁収納空間内に、前記シール部材の前記弁体及び副付勢手段に近づく方向への移動は許可しその逆方向への移動は規制する突起を設ける。

Description

本発明は、フォークリフト等の液圧機器に用いられる流量制御弁に関する。

従来より、フォークリフトに用いられる液圧回路において、リフトの下降時に下降速度を抑制すべく、フォークリフトの液圧シリンダに接続されるシリンダポートと作動液を貯蔵しておくためのタンクとの間に流量制御弁を設ける構成が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

このような流量制御弁の一例として、ボディと、ボディの内部を制御室及びダンパ室に区画するとともにボディの内部を摺動可能なスプールとを備えた構成のものが挙げられる。さらに詳述すると、前記ボディには、シリンダ側に開口する可変絞り及びタンク側に開口する制御絞りを備えている。一方、前記スプールは、前記ボディ内部を摺動することにより、前記可変絞りの全体を連通させる初期状態と、前記可変絞りの一部のみを連通させる制御状態との間を変化可能である。このスプールは、前記ボディのダンパ室内部に配された主付勢手段である第１のコイルばねにより、初期状態側に付勢されている。

ここで、シリンダ側から制御室に導入される作動液の液圧の上昇に伴い前記スプールを初期状態から制御状態に変化させる場合には、応答性を確保すべく、ダンパ室から制御室に速やかに作動液を流通させることが求められる。その一方で、制御状態から初期状態に移行する際に制御室からダンパ室に速やかに作動液を流通させた場合、すなわちスプールを速やかに移動させた場合には、ハンチングが発生することがある。

そこで、前記スプールが初期状態から制御状態に移行する際には開弁してダンパ室の内部と外部との間の作動液の流通を許可し前記スプールが制御状態から初期状態に移行する際には閉弁してダンパ室の内部と外部との間を遮断する逆止弁を設ける構成が考えられている。このような逆止弁は、前記ダンパ室内に配される弁体と、同じくダンパ室内に配され前記弁体が着座しうる弁座を有するシール部材と、ばね室内に配され前記弁体を前記弁座に着座する方向に付勢する副付勢手段である第２のコイルばねとを備えている。

このような構成を採用した場合、前記逆止弁が開弁することによりダンパ室内の作動液は速やかに排出されるので、スプールを速やかに移動させることができ、応答性が高い。その一方で、制御状態から初期状態に移行する際には前記逆止弁が閉弁しダンパ室内への作動液の流入速度が抑制されるので、スプールの移動速度が低下し、ハンチングの発生が抑制される。

特開２０００−２５５９９８号公報

ところが、荷台に多量の荷物が積載されている場合等、シリンダ側から高圧の作動液が急速に前記制御室内を経て前記ダンパ室に導入されたときには、逆止弁の弁体、及び弁座を備えたシール部材が第１のコイルばねの弾性付勢力に抗して制御室から遠ざかる方向に移動する。その際に、前記弁体を弁座に向けて付勢する第２のコイルばねも、該副付勢手段を収納するばね室から飛び出すことがある。

その後、シリンダ側から導入される作動液の液圧が低下すると、第１のコイルばねの弾性付勢力により前記弁体及びシール部材が制御室に近づく方向すなわちばね室に近づく方向に移動するが、前記第２のコイルばねが前記ばね室から飛び出している場合、前記弁体又はシール部材とスプールとの間に挟まれて変形し、用をなさなくなることがあるという不具合が発生する。

このような不具合の発生を抑制する方法としては、第２のコイルばねの外径寸法がばね室の内径寸法をわずかに上回るようにし、第２のコイルばねをばね室に圧入する態様を採用することが考えられる。しかし、この態様においては、第２のコイルばねの外径寸法が大きくなりすぎるとばね室に圧入することが不可能となり、逆に第２のコイルばねの外径寸法が小さくなると第２のコイルばねとばね室との間に発生する摩擦が十分でなく第２のコイルばねが飛び出す不具合の抑制を十分に行えなくなるという問題が存在する。そのため、ばね室の形成及び第２のコイルばねの製造にあたっては高い加工精度が要求され、製造コストの上昇につながる。さらに、第２のコイルばねをばね室に圧入する工程の増加を招いている。

本発明は以上の点に着目し、製造の際の手間の軽減を図りつつ、シリンダ側から高圧の作動液が急速に導入された際の逆止弁の副付勢手段（第２のコイルばね）の損傷を抑止することを目的とする。

以上の課題を解決すべく、本発明に係る流量制御弁は、以下に述べるような構成を有する。すなわち本発明に係る流量制御弁は、シリンダ側に開口する可変絞り及び排出ポート側に開口する制御絞りを備えたボディと、このボディの内部を前記可変絞り及び制御絞りに連通する制御室並びにダンパ室に区画するとともにこのボディ内部を摺動することにより前記可変絞りの全体を連通させる初期状態及び前記可変絞りの一部のみを連通させる制御状態との間を変化可能であるスプールと、前記ボディのダンパ室内部に配され前記スプールを初期状態側に付勢する主付勢手段と前記スプールが初期状態から制御状態に移行する際には開弁してダンパ室の内部と外部との間の作動液の流通を許可し前記スプールが制御状態から初期状態に移行する際には閉弁してダンパ室の内部と外部との間を遮断する逆止弁とを備えている流量制御弁であって、前記逆止弁が、前記スプールに形成した逆止弁収納空間内に配されており弁座を有するシール部材、前記シール部材の弁座に着座可能な弁体、及び前記逆止弁収納空間に連通するばね室内に配され前記弁体を前記弁座に着座する方向に付勢する副付勢手段を有し、前記スプールの逆止弁収納空間内に、前記シール部材の前記弁体及び副付勢手段に近づく方向への移動は許可しその逆方向への移動は規制する突起を設けている。

このようなものであれば、シリンダ側から高圧の作動液が急速に導入された際であっても、前記突起によりシール部材が弁体及び副付勢手段から遠ざかる方向への移動は規制されるので、このシール部材により副付勢手段がばね室の外に飛び出すことも規制され、ばね室内に保持される。その上、シール部材が前記突起を乗り越えて前記弁体及び副付勢手段に近づく方向への移動は許可されているので、このシール部材をスプール内に組み付ける際には前記突起を乗り越えて圧入させればよく、少ない組立の手間により上述した効果が得られる構成の流量制御弁を実現できる。

本発明によれば、製造の際の手間の軽減を図りつつ、シリンダ側から高圧の作動液が急速に導入された際の逆止弁の副付勢手段の損傷を抑止することができる。

本発明の一実施形態に係る液圧回路を示す概略図。 同実施形態に係る流量制御弁を示す概略図。 図２における要部の拡大図。 同実施形態に係る流量制御弁の作用説明図。

本実施形態の液圧回路を構成する流体制御弁は、図１に示すように、図示しないポンプ等の液圧供給源から供給される作動液を吸入する吸入ポート３、及び図示しないタンクに作動液を排出する排出ポート４が接続されるスリーブ５、このスリーブ５に連通し本発明の流量制御弁１１を配した中間室６、この中間室６に連通しリフトシリンダＣへ作動液を送出するシリンダポート７、これら中間室６とシリンダポート７との間に設けられこれらの間の流路を開閉するとともに内部に背圧室８ａを有するリフトロックポペット８、このリフトロックポペット８の背圧室８ａと前記中間室６とを接続するパイロット通路９、及びこのパイロット通路９中に設けられ該パイロット通路９中の作動液の流れを許可又は遮断する電磁ソレノイド弁１０を内部に備えた弁本体１と、前記スリーブ５に進退可能に組み込まれシリンダポート７と吸入ポート３とを連通させて作動液の流路を形成する上昇位置、シリンダポート７と排出ポート４とを連通させて作動液の流路を形成する下降位置、及びこれらポート間の流路を遮断する中立位置を選択的にとることが可能な主スプール２とを具備する。

ここで、前記主スプール２が、中立位置から図１の矢印Ｘ方向に移動して下降位置に達すると、前記リフトロックポペット８の背圧室８ａ内から作動液が前記中間室６及び排出ポート４を経てタンクに導かれるので、リフトシリンダＣからシリンダポート７に導かれる作動液圧が前記背圧室８ａ内の作動液圧より高くなり、この差圧により前記リフトロックポペット８が開弁する。そして、作動液は、シリンダポート７前記中間室６に配した流量制御弁１１を通過して、排出ポート４を経てタンクに導かれる。

ここで、前記中間室６は、前記シリンダポート７に連通する高圧室６ａと、前記排出ポート４に連通する低圧室６ｂとを有する。前記流量制御弁１１は、これら高圧室６ａと低圧室６ｂとに跨るように配され、前記高圧室６ａから低圧室６ｂへの作動液の流量を制御する。

より具体的には、前記流量制御弁１１は、図２に示すように、高圧室６ａに開口する可変絞り２４及び低圧室６ｂに開口する制御絞り２５を備えたボディ２１と、このボディ２１の内部を前記可変絞り２４及び制御絞り２５に連通する弁室２６並びにダンパ室２７に区画するとともにこのボディ２１内部を摺動することにより前記可変絞り２４の全体を連通させる初期状態Ｓ及び前記可変絞り２４の一部のみを連通させる制御状態Ｃとの間を変化可能である制御スプール２２と、前記ボディ２１のダンパ室２７内部に配され前記制御スプール２２を初期状態Ｓ側に付勢する主付勢手段である第１のコイルばね２３と、前記制御スプール２２が初期状態Ｓから制御状態Ｃに移行する際には開弁してダンパ室２７の内部と外部との間の作動液の流通を許可し前記制御スプール２２が制御状態Ｃから初期状態Ｓに移行する際には閉弁してダンパ室２７の内部と外部との間を遮断する逆止弁２８とを備えている。なお、制御スプール２２が、本発明の流量制御弁１１のスプールである。

さらに詳述すると、前記ボディ２１は、図１、図２及び図４に示すように、流体制御弁の弁本体１に固定され、前記可変絞り２４、前記制御絞り２５及び排出ポート４に連通するドレン孔２９を開口させてなる。また、このボディ２１により、前記高圧室６ａと前記低圧室６ｂとが区画されている。

前記制御スプール２２は、図２及び図４に示すように、前記可変絞り２４と前記制御絞り２５とを連通させるための弁室２６を形成するための溝を備えているとともに、初期状態Ｓにおいて前記ドレン孔２９を閉塞する。また、可変絞り２４から流入する作動液の液量が多くなると、弁室２６の作動液圧が低圧室６ｂに連通するダンパ室２７より高くなるため、制御スプール２２がボディ２１内を摺動して図２に示す初期状態から図４に示す制御状態Ｃに移行する。制御状態Ｃにある制御スプール２２は、前記可変絞り２４の一部を閉塞する。すなわち、この制御スプール２２と前記可変絞り２４とが協働して高圧室６ａから低圧室６ｂへの作動液の流量を制御するための絞りとして機能する。ボディ２１内の空間の制御スプール２２より低圧側は、ダンパ室２７として区画される。前記弁室２６と前記ダンパ室２７との間の作動液の流通は、ボディ２１と制御スプール２２との間の隙間を介して行われる。加えて、制御スプール２２のダンパ室２７側の部位には、逆止弁２８を収納するための逆止弁収納空間２２ｓを形成している。そして、制御スプール２２には、この逆止弁収納空間２２ｓの内部と外部とを連通する連通孔２２ｈも設けている。

前記第１のコイルばね２３は、図２及び図４に示すように、前述したようにボディ２１のダンパ室２７内部に配され、前記逆止弁２８の後述するシール部材２９を介し制御スプール２２を初期状態Ｓ側に弾性付勢しているコイルばねである。

前記逆止弁２８は、図２及び図４に示すように、前記制御スプール２２の逆止弁収納空間２２ｓ内に配され、逆止弁座２９ａを備えるシール部材２９と、前記逆止弁収納空間２２ｓ内に配され、前記逆止弁座２９ａに着座可能な逆止弁体３０と、前記逆止弁収納空間２２ｓに連通するばね室２２ｒ内に配され前記逆止弁体３０を前記逆止弁座２９ａに着座させるべく付勢する副付勢手段である第２のコイルばね３１とを有する。

前記シール部材２９は、前記逆止弁収納空間２２ｓ内を摺動可能である。また、このシール部材２９は、ダンパ室２７側の端面で第１のコイルばね２３の自由端に接し弾性付勢力を受けるとともに、その反対側の端面で制御スプール２２に接し弾性付勢力を制御スプール２２に伝達する。そして、このシール部材２９には逆止弁座２９ａを備えた弁体収納空間２９ｓ、及びこの弁体収納空間２９ｓの内部と外部とを連通する通路２９ｘを形成している。

前記逆止弁体３０は、前記制御スプール２２が初期状態Ｓから制御状態Ｃに移行する際には逆止弁座２９ａから離間した開弁位置Ｑをとって逆止弁２８を開弁し、ダンパ室２７から弁体収納空間２９ｓ及び通路２９ｘを経て弁室２６に至る作動液の流通を許可するとともに、前記制御スプール２２が制御状態Ｃから初期状態Ｓに移行する際には逆止弁座２９ａに着座した閉弁位置Ｐをとってこの逆止弁２８を閉弁し、通路２９ｘ及び弁体収納空間２９ｓを経由する作動液の流れを遮断する。

そして本実施形態では、図３に示すように、前記制御スプール２２の逆止弁収納空間２２ｓ内に、前記シール部材２９の前記ばね室２２ｒに近づく方向への移動は許可しその反対方向への移動は規制する突起２２ｔを設けている。

この突起２２ｔの前記ダンパ室２７に向かう側の面は、ダンパ室２７から遠ざかるにつれ突出幅が大きくなる傾斜を有する傾斜面２２ｔ１である。一方、前記突起２２ｔの前記ばね室２２ｒに向かう側の面は、制御スプール２２の内面から略直角に起立する起立面２２ｔ２である。なお、図３ではこの突起２２ｔの存在をわかりやすくすべく突出幅を実際より大きく描いているが、この突起２２ｔの突出幅は、例えば０．０１〜０．１ｍｍに設定している。

逆止弁２８を制御スプール２２に組み付ける手順の一例を以下に述べる。まず、第２のコイルばね３１をばね室２２ｒ内に収納する。次いで、第２のコイルばね３１の自由端に逆止弁体３０が接するように配置する。そして、シール部材２９を制御スプール２２の逆止弁収納空間２２ｓ内に挿入し、前記突起２２ｔの傾斜面２２ｔ１を乗り越えさせつつさらに内部に圧入する。

ここで、前記流体制御弁の主スプール２が下降位置をとる場合の、前記流量制御弁１１の各部の作用を述べる。

リフトに荷物が積載されていない場合シリンダポート７にかかる圧力が低く、制御絞り２５を通過する液量も少ない。そのため弁室２６及びダンパ室２７の作動液圧差も少なく、制御スプール２２は図２に示す初期状態Ｓに保たれる。すなわち、可変絞り２４はその全体が弁室２６に連通し、作動液は同図の矢印Ｙのように高圧室６ａから可変絞り２４、弁室２６及び制御絞り２５を経て低圧室６ｂに導かれる。

その後、リフトに荷物が積載された状態、すなわち負荷状態でリフトを再度下降させると、シリンダポート７にかかる作動液圧が上昇しているため、制御絞り２５を通過する液量も増加しようとする。しかしその流量によって弁室２６及びダンパ室２７の圧力差も増加するため、図４に示すように、制御スプール２２が第１のコイルばね２３による付勢力に打ち勝って制御状態Ｃとなるよう移動する。このとき、可変絞り２４の一部が制御スプール２２により閉塞され、弁室２６に導入される液量の増加が抑制される。また、逆止弁２８のシール部材２９は制御スプール２２と一体的に移動する一方、逆止弁２８の逆止弁体３０は制御スプール２２に衝き当たるまで移動せず、開弁位置Ｑをとる。

ここで、シリンダポート７に高圧の作動液が急速に導入された場合、図２の矢印Ａのように作動液が弁室２６を経て弁体収納空間２９ｓ内に流入し、作動液の圧力に起因してシール部材２９が制御スプール２２内においてばね室２２ｒから遠ざかる方向に向かう作用を受ける。しかし、シール部材２９は突起２２ｔの起立面２２ｔ２に衝き当たり、それ以上の移動は規制される。そして、逆止弁体３０は開弁位置Ｑをとっているので、ダンパ室２７内の作動液の一部は、制御スプール２２とボディ２１との間の隙間の他に、弁体収納空間２９ｓを経由して弁室２６に導入される。また、ダンパ室２７内の作動液の他の一部は、図４の矢印Ｂに示すようにダンパ室２７から低圧室６ｂを経て排出ポート４に排出される。

さらに、リフトの荷物が取り除かれた状態でリフトを再度下降させると、シリンダポート７に導入される作動液圧が下降し、制御絞り２５を通過する液量も少ない。そのため弁室２６及びダンパ室２７の作動液圧差も少なくなるため、制御スプール２２が第１のコイルばね２３による付勢力により初期状態Ｓとなるよう移動する。このとき、シール部材２９も前記初期状態Ｓとなるよう移動し、図２に示すように、逆止弁体３０が逆止弁座２９ａに着座する閉弁位置Ｐをとる。

以上に述べたように、本実施形態によれば、シリンダ側から高圧の作動液が急速に導入された際であっても、前記突起２２ｔによりシール部材２９が弁室２６から遠ざかる方向への移動は規制されるので、このシール部材２９により第２のコイルばね３１がばね室２２ｒの外に飛び出すことも規制され、ばね室２２ｒ内に保持される。その上、シール部材２９が前記突起２２ｔを乗り越えて前記弁室２６に近づく方向への移動は許可されているので、このシール部材２９を制御スプール２２内に組み付ける際には前記突起２２ｔを乗り越えて圧入させればよく、少ない組立の手間の手間により上述した効果が得られる構成の流量制御弁を実現できる。

なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。

例えば、突起の形状は、シール部材のダンパ室側からばね室側へ向かう移動を許可しうるものであるとともにその逆方向の移動を規制しうるものであれば、任意に設定してよい。

また、逆止弁の弁体及び弁座の形状も任意に設定してよい。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。

本発明によれば、フォークリフト等の液圧機器に用いられる流量制御弁において、製造の際の手間の軽減を図りつつ、シリンダ側から高圧の作動液が急速に導入された際の逆止弁の副付勢手段の損傷を抑止することができる。

１１…流量制御弁
２１…ボディ
２２…スプール（制御スプール）
２２ｔ…突起
２３…主付勢手段（第１のコイルばね）
２４…可変絞り
２５…制御絞り
２６…弁室
２７…ダンパ室
２８…逆止弁
２９…シール部材
２９ａ…弁座
３０…弁体
３１…副付勢手段（第２のコイルばね）

Claims (1)

1. シリンダ側に開口する可変絞り及び排出ポート側に開口する制御絞りを備えたボディと、このボディの内部を前記可変絞り及び制御絞りに連通する制御室並びにダンパ室に区画するとともにこのボディ内部を摺動することにより前記可変絞りの全体を連通させる初期状態及び前記可変絞りの一部のみを連通させる制御状態との間を変化可能であるスプールと、前記ボディのダンパ室内部に配され前記スプールを初期状態側に付勢する主付勢手段と前記スプールが初期状態から制御状態に移行する際には開弁してダンパ室の内部と外部との間の作動液の流通を許可し前記スプールが制御状態から初期状態に移行する際には閉弁してダンパ室の内部と外部との間を遮断する逆止弁とを備えている流量制御弁であって、
   前記逆止弁が、前記スプールに形成した逆止弁収納空間内に配されており弁座を有するシール部材、前記シール部材の弁座に着座可能な弁体、及び前記逆止弁収納空間に連通するばね室内に配され前記弁体を前記弁座に着座する方向に付勢する副付勢手段を有し、
   前記スプールの逆止弁収納空間内に、前記シール部材の前記弁体及び副付勢手段に近づく方向への移動は許可しその逆方向への移動は規制する突起を設けていることを特徴とする流量制御弁。

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