WO2014147739A1

WO2014147739A1 - 流量制御弁

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Publication number: WO2014147739A1
Application number: PCT/JP2013/057786
Authority: WO
Inventors: 裕己西口
Original assignee: 株式会社島津製作所
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2014-09-25
Also published as: JPWO2014147739A1; TW201437523A; JP6143024B2

Abstract

　高圧側の可変絞り１２ａ及び低圧側の制御絞り１２ｂを備えたボディ１２と、ボディ１２の内部を前記可変絞り１２ａ及び制御絞り１２ｂに連通する制御室１２ｄ並びにダンパ室１２ｅに区画しボディ１２内部を摺動することにより前記可変絞り１２ａの全体を連通させる初期状態Ｓ及び前記可変絞り１２ａ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スプール１３と、前記ダンパ室１２ｅ内部に配され前記スプール１３を初期状態側Ｓに付勢する付勢手段１４と、前記スプール１３が初期状態Ｓから制御状態Ｃに移行する際にはダンパ室１２ｅの内部と外部との間で作動液を流通し前記スプール１３が制御状態Ｃから初期状態Ｓに移行する際にはダンパ室１２ｅの内部と外部との間を遮断する逆止弁１５とを備えている流量制御弁１１において、前記スプール１３に、前記ダンパ室１２ｅの内部と外部とを連通するダンパ孔１３ｃを備えさせる。

Description

流量制御弁

　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として、高圧側に開口する可変絞り及び低圧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構成のものが知られている。

　すなわち、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、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。

　しかし制御状態から初期状態に移行する際にも、初期状態から制御状態に移行する際と同様にスプールを速やかに移動させると、ハンチングが発生する。

　これを防止するため、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、前記逆止弁を閉弁させ、スプールとボディとの間の隙間を介してのみダンパ室内の作動液を排出してスプールの移動速度を低くしているため、応答性が低いという不具合が存在する。

特開２０００－２５５９９８号公報

　本発明は以上の点に着目したものであり、ボディの内部をスプールが摺動可能な構成を有する流量制御弁において、ハンチングを抑制しつつ、初期状態と制御状態との間で変化する際の応答性を向上させることを所期の目的とする。

　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制御を行う。すなわち本発明に係る流量制御弁は、高圧側に開口する可変絞り及び低圧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、前記スプールが、前記ダンパ室の内部と外部とを連通するダンパ孔を備えている。

　このようなものであれば、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、前記ダンパ孔を介してダンパ室内の作動液が排出されるので、ハンチングを抑制しつつ、従来の構成と比較してスプールの移動速度を高めて応答性の向上を図ることができる。

　また前記スプール位置によってダンパ作用の大きさを変化させるためには、高圧側に開口する可変絞りの開口量の変化につれて前記ダンパ孔の開口量を変化させることが可能であるものが望ましい。

　本発明によれば、ボディの内部をスプールが摺動可能な構成を有する流量制御弁において、ハンチングを抑制しつつ、初期状態と制御状態との間で変化する際の応答性を向上させることができる。

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。同実施形態に係る作用説明図。同実施形態に係る作用説明図。本発明の他の実施形態に係る流量制御弁を示す概略図。本発明の他の実施形態に係る流量制御弁を示す概略図。

　以下、本発明の一実施形態を、図１～図４を参照して説明する。

　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スプール２とを具備する。

　ここで、前記スプール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～図４に示すように、高圧室６ａに開口する可変絞り１２ａ及び低圧室６ｂに開口する制御絞り１２ｂを備えたボディ１２と、このボディ１２の内部を前記可変絞り１２ａ及び制御絞り１２ｂに連通する制御室１２ｄ並びにダンパ室１２ｅに区画するとともにこのボディ１２内部を摺動することにより前記可変絞り１２ａの全体を連通させる図２に示す初期状態Ｓ及び前記可変絞り１２ａの一部のみを連通させる図３及び図４に示す制御状態Ｃとの間を変化可能であるスプール１３と、前記ボディ１２のダンパ室１２ｅ内部に配され前記スプール１３を初期状態Ｓ側に付勢する付勢手段１４と、前記スプール１３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１２ｅ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１３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１２ｅの内部と外部との間を遮断する逆止弁１５とを備えている。

　さらに詳述すると、前記ボディ１２は、図２～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１２ａ、前記制御絞り１２ｂ及び排出ポート４に連通するドレン孔１２ｃを開口させてなる。また、このボディ１２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。

　前記スプール１３は、図２～図４に示すように、前記可変絞り１２ａと前記制御絞り１２ｂとを連通させるための制御室１２ｄを形成するための溝を備えたスプール本体１３ａと、このスプール本体１３ａから延伸し初期状態Ｓにおいて前記ドレン孔１２ｃを閉塞するドレン孔閉塞部１３ｂとを備えている。また、前記スプール本体１３ａは、可変絞り１２ａから流入する作動液の液量が多くなると、制御室１２ｄの作動液圧が、低圧室６ｂに連通するダンパ室１２ｅより高くなるため、ボディ１２内を摺動して図３及び図４に示す制御状態Ｃに移行する。制御状態Ｃにある前記スプール本体１３ａは、前記可変絞り１２ａの一部を閉塞する。すなわち、このスプール本体１３ａと前記可変絞り１２ａ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制御絞りとして機能する。そして、ボディ１２内空間のスプール本体１３ａより低圧側は、ダンパ室１２ｅとして区画される。前記ドレン孔閉塞部１３ｂは、前記ダンパ室１２ｅの内部と外部とを連通するダンパ孔１３ｃを備えている。このダンパ孔１３ｃは前記ドレン孔１２ｃと重なり合っており、このダンパ孔１３ｃ及び前記ドレン孔１２ｃを経たダンパ室１２ｅと低圧室６ｂとの間の作動液の流出入が可能である。

　前記付勢手段１４は、図２～図４に示すように、前述したようにボディ１２のダンパ室１２ｅ内部に配され、逆止弁体１５ｂを介しスプール１３を押し付けているコイルばねである。

　前記逆止弁１５は、図２～図４に示すように、前記スプール１３のスプール本体１３ａより低圧側に固定されスプール本体１３ａとの間で弁体可動空間を形成している逆止弁座１５ａと、この弁体可動空間内に配され、前記弁座に着座可能な逆止弁体１５ｂとを有する。前記逆止弁体１５ｂは、前記スプール１３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１５ａから離間した開弁位置Ｑをとってこの逆止弁１５を開弁し、ダンパ室１２ｅの内部と外部との間の作動液の流通を許可するとともに、前記スプール１３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１５ａに着座した閉弁位置Ｐをとってこの逆止弁１５を閉弁し、ダンパ室１２ｅの内部と外部との間を遮断する。

　ここで、前記流体制御弁のスプール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１２ｂを通過する液量も少ない。そのため制御室１２ｄ及びダンパ室１２ｅの作動液圧差も少なく、スプール１３は図２に示す初期状態Ｓに保たれる。すなわち、可変絞り１２ａはその全体が制御室１２ｄ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１２ａ、制御室１２ｄ及び制御絞り１２ｂ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１２ｂ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制御室１２ｄ及びダンパ室１２ｅの圧力差も増加するため、図３に示すように、スプール１３が付勢手段１４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１２ａの一部がスプール１３により閉塞され、制御室１２ｄに導入される液量の増加が抑制される。また、逆止弁１５の逆止弁座１５ａはスプール１３と一体的に移動する一方、逆止弁１５の逆止弁体１５ｂはスプール本体１３ａに衝き当たるまで移動せず、開弁位置Ｑをとる。すなわち、ダンパ室１２ｅ内の作動液は、同図の矢印Ａに示すように、逆止弁１５の逆止弁座１５ａ内を通過してドレン孔１２ｃに導かれる。

　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１２ｂを通過する液量も少ない。そのため制御室１２ｄ及びダンパ室１２ｅの作動液圧差も少なくなるため、スプール１３が付勢手段１４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、図４に示すように、逆止弁１５の逆止弁体１５ｂは逆止弁座１５ａに着座する閉弁位置Ｐをとる。その一方で、スプール１３のダンパ孔１３ｃと前記ドレン孔１２ｃとは重なりあっているので、同図の矢印Ｂに示すように、このダンパ孔１３ｃを経てダンパ室１２ｅに作動液が導入される。ここで、ダンパ室１２ｅに導入される作動液の流量は、スプール１３のドレン孔閉塞部１３ｂとボディ１２との隙間のみを経てダンパ室１２ｅに作動液が導入される従来の態様のものよりも大きい。

　すなわち、本実施形態の構成によれば、前記スプール１３が制御状態Ｃから初期状態Ｓに移行する際には、前記ダンパ孔１３ｃを介してダンパ室１２ｅ内の作動液が排出されるので、ハンチングを抑制しつつ、従来の構成と比較してスプール１３の移動速度を高めて応答性の向上を図ることができる。

　なお、本発明は上述した実施形態に限らず、種々に変形してよい。

　例えば、ダンパ孔は複数設けるようにしても良い。具体的には、図５に示すように、第１～第３のダンパ孔Ａ１３ｃ～Ａ１３ｅを３個並列させて設ける態様の流量制御弁Ａ１１を備えさせることが考えられる。この態様では、以下に述べる点以外上述した実施態様と同様の構成を有するので、上述した実施形態におけるものと同一の名称及び先頭にＡを付した符号を付し、詳細な説明は省略する。この態様では、制御室Ａ１２ｄ寄りから順に第１のダンパ孔Ａ１３ｃ、第２のダンパ孔Ａ１３ｄ及び第３のダンパ孔Ａ１３ｅをそれぞれ設けていて、スプール本体Ａ１３ａが初期状態にある状態ではこれら第１～第３のダンパ孔Ａ１３ｃ～Ａ１３ｅが全てドレン孔Ａ１２ｃに連通している。スプール本体Ａ１３ａが初期状態から制御状態に移行する際には、まず第３のダンパ孔Ａ１３ｅとドレン孔Ａ１２ｃとが重なり合った状態が解消されて第１及び第２のダンパ孔Ａ１３ｃ、Ａ１３ｄのみがドレン孔Ａ１２ｃに連通した状態に移行し、さらに第２のダンパ孔Ａ１３ｄとドレン孔Ａ１２ｃとが重なり合った状態も解消されて第１のダンパ孔Ａ１３ｃのみがドレン孔Ａ１２ｃに連通した状態に移行する。すなわち、スプール本体Ａ１３ａが制御状態から初期状態に移行する際には、当初は図５の（ａ）に示すように第１のダンパ孔Ａ１３ｃのみがドレン孔Ａ１２ｃに連通しているのでダンパ作用が強く働くが、スプール本体Ａ１３ａが初期状態側に移動するにつれて同図の（ｂ）に示すように第１、第２のダンパ孔Ａ１３ｃ、Ａ１３ｄがドレン孔Ａ１２ｃに連通した状態を経て同図の（ｃ）に示すように第１～第３のダンパ孔Ａ１３ｃ～Ａ１３ｅが順次ドレン孔Ａ１２ｃに連通した状態となり、ダンパ作用が弱くなる。従って、スプールＡ１３が初期状態側に速く移動できるようになる。

　また、図６に示すように、径が異なる第１及び第２のダンパ孔Ｂ１３ｃ、Ｂ１３ｄを複数並列させて設ける態様の流量制御弁Ｂ１１を備えさせることも考えられる。この態様では、以下に述べる点以外上述した実施態様と同様の構成を有するので、上述した実施形態におけるものと同一の名称及び先頭にＢを付した符号を付し、詳細な説明は省略する。この態様では、制御室Ｂ１２ｄ寄りから順に、径が小さな第１のダンパ孔Ｂ１３ｃと、径が大きな第２のダンパ孔Ｂ１３ｄとを設けていて、スプール本体Ｂ１３ａが初期状態にある状態ではこれら第１及び第２のダンパ孔Ｂ１３ｃ、Ｂ１３ｄが全てドレン孔Ｂ１２ｃに連通している。スプール本体Ｂ１３ａが初期状態から制御状態に移行すると、第２のダンパ孔Ｂ１３ｄとドレン孔Ｂ１２ｃとが重なり合った状態が解消されて第１のダンパ孔Ｂ１３ｃのみがドレン孔Ｂ１２ｃに連通した状態に移行する。すなわち、スプール本体Ｂ１３ａが制御状態から初期状態に移行する際には、当初は図６の（ａ）に示すように第１のダンパ孔Ｂ１３ｃのみがドレン孔Ｂ１２ｃに連通しているのでダンパ作用が強く働くが、スプール本体Ｂ１３ａが初期状態側に移動するにつれて径が大きな第２のダンパ孔Ｂ１３ｄがドレン孔Ｂ１２ｃに連通し、ダンパ作用が弱くなってスプールＢ１３が初期状態に速く移動できるようになる。

　すなわち応答性を任意に設定可能で、ハンチングも防止できる流量制御弁とすることができる。

　その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変形してよい。

　本発明の構成を採用すれば、ボディの内部をスプールが摺動可能な構成を有する流量制御弁において、ハンチングを抑制しつつ、初期状態と制御状態との間で変化する際の応答性を向上させることができる構成を実現できる。

　１１、Ａ１１、Ｂ１１…流量制御弁
　１２、Ａ１２、Ｂ１２…ボディ
　１２ａ、Ａ１２ａ、Ｂ１２ａ…可変絞り
　１２ｂ、Ａ１２ｂ、Ｂ１２ｂ…制御絞り
　１２ｄ、Ａ１２ｄ、Ｂ１２ｄ…制御室
　１２ｅ、Ａ１２ｅ、Ｂ１２ｅ…ダンパ室
　１３、Ａ１３、Ｂ１３…スプール
　１３ｃ、Ａ１３ｃ～Ａ１３ｅ、Ｂ１３ｃ～Ｂ１３ｄ…ダンパ孔
　１４、Ａ１４、Ｂ１４…付勢手段
　１５、Ａ１５、Ｂ１５…逆止弁

Claims

高圧側に開口する可変絞り及び低圧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、前記スプールが、前記ダンパ室の内部と外部とを連通するダンパ孔を備えていることを特徴とする流量制御弁。
前記可変絞りの開口量の変化につれて前記ダンパ孔の開口量を変化させることが可能である請求項１記載の流量制御弁。