JP3452474B2 - バランス形リリーフ弁 - Google Patents

バランス形リリーフ弁

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JP3452474B2 JP34444297A JP34444297A JP3452474B2 JP 3452474 B2 JP3452474 B2 JP 3452474B2 JP 34444297 A JP34444297 A JP 34444297A JP 34444297 A JP34444297 A JP 34444297A JP 3452474 B2 JP3452474 B2 JP 3452474B2
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良宏 山本
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/10Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with auxiliary valve for fluid operation of the main valve
    • F16K17/105Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with auxiliary valve for fluid operation of the main valve using choking or throttling means to control the fluid operation of the main valve

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧回路等の圧力
制御に用いるバランス形リリーフ弁に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のバランス形リリーフ弁は、子弁の
応答性を向上させるために、一端に高圧側の圧力を受
け、他端により子弁を開弁方向に押圧するピストンが設
けられている。そして、ピストンに子弁の先端が嵌入す
る穴を設けて、子弁をピストンに支持させ、子弁の横振
動防止を図っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、子弁が
開弁してピストンに支持された状態で、子弁がばね力と
弁孔を通過する作動液の作用力を受けると、子弁が不安
定な状態となり、子弁がピストンに支持された個所を支
点に揺動し、子弁が弁孔の周壁と衝突を繰り返し異音が
発生する恐れがあった。本発明は、子弁の前記のような
揺動を防止して、異音が発生し難いバランス形リリーフ
弁を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の要点は、ピスト
ンと子弁とが当接する部分に、子弁を弁孔の径方向に押
圧し、弁孔の周壁に押しつける手段を設けた点であり、
これにより子弁が、開弁時に、ピストンと弁孔の周壁の
一部との2箇所で支持されることとなり、子弁の径方向
の振動を抑制する点にある。すなわち、第1の本発明の
手段は、高圧側と低圧側との連通路を開閉する親弁と、
前記高圧側から絞りを介して前記親弁を閉弁方向に付勢
する背圧が導入される背圧室と、この背圧室を前記低圧
室に連通する弁孔と、この弁孔に形成された弁座と、こ
の弁座に着離座し前記弁孔を開閉する子弁と、この子弁
を前記弁座に着座させる方向に付勢するばねと、前記弁
孔に嵌入して一端に前記高圧側の圧力を受け他端により
前記子弁を前記弁座から離座させる方向に押圧するピス
トンとを有するバランス形リリーフ弁において、前記子
弁と前記ピストンとが当接する部分に、前記子弁の離座
時に、前記子弁を前記弁孔の径方向に押圧し前記弁孔の
周壁の一部に押しつける手段を設け、開弁時に子弁がピ
ストンと弁孔の周壁の一部との2箇所で支持されること
を特徴とする(請求項1)。
【0005】子弁の離座時に、子弁が弁孔の周壁の一部
に押し付けられ、前記子弁を前記ピストンと前記弁孔の
周壁の一部とで支持させるから、作動液が子弁と弁座と
の間を流れて子弁に作用しても、子弁は径方向の移動が
規制される。よって、子弁が径方向に振動して発生する
異音を低減できる。
【0006】第2の本発明の手段は、高圧側と低圧側と
の連通路を開閉する親弁と、前記高圧側から絞りを介し
て前記親弁を閉弁方向に付勢する背圧が導入される背圧
室と、この背圧室を前記低圧側に連通する弁孔と、この
弁孔に形成された弁座と、この弁座に着離座し前記弁孔
を開閉する子弁と、この子弁を前記弁座に着座させる方
向に付勢するばねと、前記弁孔に嵌入して一端に前記高
圧側の圧力を受け他端により前記子弁を前記弁座から離
座させる方向に押圧するピストンとを有し、前記ピスト
ンと前記子弁と前記ばねとを同一軸線上に配置したバラ
ンス形リリーフ弁において、前記ピストンと前記子弁と
の当接個所を、前記軸線外に設け、開弁時に前記子弁を
前記弁孔の径方向に押圧し前記弁孔の周壁の一部に押し
つけるとともに、子弁がピストンと弁孔の周壁の一部と
の2箇所で支持されることを特徴とする(請求項2)。
【0007】この手段では、子弁が軸線から離れた位置
でピストンからの押圧力を受けると、子弁が弁孔の軸線
から外れるように傾き、弁孔の周壁の一部に当接して開
弁する。この状態で、作動液が子弁と弁座との間を流れ
て子弁に作用しても、子弁は径方向の移動が規制され
る。よって、子弁が径方向に振動して発生する異音を低
減できる。また、子弁は、ピストンから直接径方向の力
を受けるため、子弁を押圧するばねのばね受けに傾斜面
を設け、子弁をばねを介して弁孔の周壁に押しつけるも
のに比べ、弁孔の周壁に対する押圧力が変化し難く、子
弁の振動を効率よく抑制できる。
【0008】第3の本発明の手段は、高圧側と低圧側と
の連通路を開閉する親弁と、前記高圧側から絞りを介し
て前記親弁を閉弁方向に付勢する背圧が導入される背圧
室と、この背圧室を前記低圧側に連通する弁孔と、この
弁孔に形成された弁座と、この弁座に着離座し前記弁孔
を開閉する子弁と、この子弁を前記弁座に着座させる方
向に付勢するばねと、前記弁孔に嵌入して一端に前記高
圧側の圧力を受け他端により前記子弁を前記弁座から離
座させる方向に押圧するピストンとを有するバランス形
リリーフ弁において、前記ピストンの前記子弁と当接す
る面に、前記ばねの軸線と直交する方向に対して傾斜す
る傾斜面を形成し、開弁時に前記子弁を前記弁孔の径方
向に押圧し前記弁孔の周壁の一部に押しつけるととも
に、子弁がピストンと弁孔の周壁の一部との2箇所で支
持されることを特徴とする(請求項3)。
【0009】この手段では、ピストンの子弁と接する面
のみを傾斜させることにより、子弁が一径方向に押圧さ
れる力を発生させることができ、子弁をピストンと弁孔
の周壁の一部とで支持するから、子弁の振動を低減でき
る。
【0010】前記傾斜面の角度が、前記ばねの軸線と直
交する方向に対して10度から20度である構成とする
のがよい(請求項4)。この構成では、傾斜面の角度が
緩やかであると、ピストンにより子弁を径方向に押圧す
る力が弱くて、子弁をピストンと弁孔の周壁の一部との
間に保持できない。また、斜面の角度が急激であると、
ピストンの子弁を径方向に押圧する力が、ばねで設定し
た圧力以下で、ピストンが子弁を開弁させる。斜面の角
度が急激になるに連れて、子弁のみが開弁する状態がよ
り低圧になり、親弁の開弁圧以下での無効流量が増え
る。よって、斜面の角度が10度から20度であると、
リリーフ弁を無効流量を少なくするとともに、子弁の横
振動を抑制できる。
【0011】第4の本発明の手段は、高圧側と低圧側の
連通路を開閉する親弁と、高圧側から絞りを介して前記
親弁を開弁方向に付勢する背圧が導入される背圧室と、
この背圧室を前記低圧側に連通する弁孔と、この弁孔に
形成された弁座と、この弁座に着離座し前記弁孔を開閉
する子弁と、この子弁を前記弁座に着座させる方向に付
勢するばねと、前記弁孔に嵌入して一端に前記高圧側の
圧力を受け他端により前記子弁を前記弁座から離座させ
る方向に押圧するピストンとを有し、前記ピストンと前
記子弁と前記ばねとを同一軸線上に配置したバランス形
リリーフ弁において、前記子弁の前記ピストン側先端を
前記軸線外に形成し、開弁時に前記子弁を前記弁孔の径
方向に押圧し前記弁孔の周壁の一部に押しつけるととも
に、子弁がピストンと弁孔の周壁の一部との2箇所で支
持されることを特徴とする(請求項5)。
【0012】この手段では、子弁の形状を変更すること
のみで、子弁を弁孔の径方向に押圧する力を発生するこ
とができる。
【0013】前記ピストンの前記弁孔に嵌合する部分
を、小径部と大径部とで形成し、この大径部の外周と前
記弁孔の内周との間に、子弁用絞りを形成する構成とす
るのがよい(請求項6)。この構成では、子弁用絞りを
設けることで、背圧室の圧力変化に伴う子弁の縦振動を
抑制することができる。また、子弁用絞りを大径部のみ
で形成することで、大径部を短くでき、子弁用絞りの距
離を短くして、温度変化による作動液粘性変化の影響を
少なくできる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態を図
1、図2を用いて説明する。このバランス形リリーフ弁
1は、本体2内に、アンチキャビテーション弁体3、親
弁4、背圧室5、弁孔6、弁座7、子弁8、ばね9、ピ
ストン10、偏り押圧手段11等を備えている。本体2
は、図1に示すように、本体部材2a、2bによって形
成されている。本体部材2aは段付きの筒状に形成さ
れ、一方の小径の端部外周に取付け用の雄ねじ20を有
し、他端の大径部内孔に本体部材2bをねじ結合されて
いる。21はその螺合部である。本体部材2aの内側に
は、低圧側通路22となる間隙を隔ててアンチキャビテ
ーション弁体3が軸線を一致させて配置されている。
【0015】アンチキャビテーション弁体3は、小径部
23と大径部24とからなる段付き筒状体で、小径部2
3の先端が弁部25で、段部近くの大径部24の周壁を
貫通して複数の小孔26を穿設されている。大径部24
の内孔の後部が本体部材2bからその軸線に沿って突設
された突出部27に嵌合して軸方向に摺動自在に支持さ
れていおり、大径部24の内孔の前部にリリーフ弁の親
弁4が軸線方向に摺動自在に収容され、その背後の突出
部27との間に背圧室5が形成されている。親弁4は、
アンチキャビテーション弁体3の大径部24の内孔を前
後に移動して、前記複数の小孔26(低圧側)と小径部
23の内孔(高圧側)との間を開閉するように設けてあ
る。
【0016】前記本体部材2b内には弁室28が形成さ
れ、弁室28は連通口40により低圧側通路22に連通
し、突出部27内には軸線に沿った弁孔6が穿設され、
この弁孔6が背圧室5と弁室28とを連通しており、弁
室28側に弁座7を形成し、弁室28内に頭部が小球面
状で円錐形に形成されたポペット形の子弁8(パイロッ
ト弁)が調圧用ばね9に押圧されて前記弁座7に着座す
るように設けられている。ばね9は、リリーフ圧設定用
のコイルばねであり、子弁8及び後述するピストン10
と同一軸線上に設けてある。本体部材2bの後部にはば
ね9の後端を支持して押圧力を調節可能に調圧部材29
を螺合させてある。30はその螺合部、31はロックナ
ットである。前記子弁8の前端に対向してピストン10
が設けられている。
【0017】ピストン10は、一端が親弁4を摺動自在
に貫通して親弁4の前面に達し、他端が弁孔6内に挿入
されて子弁8の先端に当接しており、背圧室5内にある
途中の外周に鍔状のばね受32を有し、前記一端からば
ね受け32付近に達する内孔33を穿設され、その内孔
33を背圧室5に絞り34を介して連通させてある。そ
して、前記ばね受け32と親弁4との間に調整ばね35
を介在させてあり、これによってピストン10が子弁8
の先端と当接するようにしてある。弁孔8内に挿入され
ているピストン10の部分には何らかの形態で背圧室5
内の作動液が子弁8の前面まで流通できるように流通路
が設けられている。この例では、図2に示すように、ピ
ストン10の弁孔6に挿入される部分をその先端部を残
して小径部36に形成し、先端部の外径を弁孔6に挿入
されて摺動可能な寸法の大径部37としてある。背圧室
5の作動液は子弁8が開くと弁孔6とピストン10の隙
間で形成される流通路38を通って弁室28側へ流出す
る必要があり、この流通路38の流量は絞り34を流れ
る流量よりも多くなるようにしてある。このためには大
径部37の外径寸法を僅かに小さくするか、大径部37
の軸方向長さを短いものとするか、大径部37の外周に
小さい切り欠き部を設けるかすればよい。実質的には弁
孔6と大径部37で形成される流通路38の部分に子弁
用絞りが形成されることになる。なお、作動流体の粘性
が温度により変化したときの影響を少なくするには、こ
の絞りの距離を短くするのがよい。
【0018】偏り押圧手段11は、ピストン10の子弁
当接側の前記大径部37の端面を軸線に直角な面から1
0°〜20°傾斜させた斜面39に形成し、その斜面3
9が子弁8に当接するようにした構成である。当接する
子弁8側の先端は前述のように小球面である。この斜面
39が子弁8を押圧したときに、斜面39に直角な子弁
8に向かう作用力の分力として軸線に直角な一径方向の
力が生じ、子弁8を後退させるとともに弁孔6の内面の
片側へ押しつけるようになっている。
【0019】このバランス形リリーフ弁1の使用状態及
びリリーフ動作は、従来のバランス形リリーフ弁のアン
チキャビテーション弁付きのものと略同じである。すな
わち、使用において、バランス形リリーフ弁1はその本
体2の雄ねじ20によって、例えば図1に仮想線で示す
方向切換弁の本体に取り付けられる。切換弁本体には高
圧回路50が低圧回路51に開口する部分に、アンチキ
ャビテーション弁体3の弁部25が着座する弁座を設け
てあり、取り付けられた状態で、高圧回路50に作動液
が導入されるとアンチキャビテーション弁体3が着座し
て高圧回路50がアンチキャビテーション弁体3の小径
部23の内孔と連通し、低圧回路51側と区画される。
この状態でバランス形リリーフ弁1の低圧側通路22が
本体2の雄ねじ側端で低圧回路51に連通している。
【0020】リリーフ動作は次のように行われる。高圧
側回路50がばね9により設定されている所定の圧力よ
りも上昇すると、高圧側回路50によりピストン10が
子弁8を押し、ばね9に抗して開弁させ、背圧室5内の
作動液を弁孔6、弁座7、弁室28、連通口40、低圧
側通路22を介して低圧側回路51へ流出させ、この流
出によって背圧室5の圧力がさらに低下するから、親弁
4が背圧室5側へ後退して開弁し、高圧側回路50の作
動液を小孔26、低圧側通路22を介して低圧側回路5
1へ流出させる。
【0021】図1、図2に示す状態は、子弁8が開弁し
たときの状態であり、子弁8がピストン10の斜面39
によって押され、ばね9の作用力に抗して後退してい
る。この開弁状態で、前述したように子弁8は偏り押圧
手段11を設けたことにより径方向に押圧され、弁孔6
の内周面の片側へ押しつけられている。従って、子弁8
は、偏った状態でピストン10の斜面39と弁孔6の内
周面との2箇所に当接して支持された安定な状態である
から、弁孔6を通過する作動液の作用力を受けてもその
状態を維持し、振動を抑制され、異音を発生しにくい。
なお、弁孔6とピストン10の部分の大径部37とで流
通路38の部分に実質的に形成される絞りの存在は、背
圧室5の圧力変化が子弁8に絞りを介して伝達されるこ
とになるから、急激な圧力変化が緩和されて伝達され、
子弁8の縦振動を抑制することができる。
【0022】第2の実施の形態を図3に示す。このバラ
ンス形リリーフ弁1aは、第1の実施の形態のものとく
らべて、偏り押圧手段11aの構成が相違し、他の部分
は同じであるから、その偏り押圧手段11aについて説
明し、他の同等部分は同一図面符号で示して説明を省略
する。偏り押圧手段11aは、子弁8aがピストン10
に当接する先端面を弁孔6の径よりもやや小さい程度の
外径で軸線に直角な面から少し傾斜させた斜面41に形
成し、その斜面41の先端がピストン10に当接するよ
うにしてあり、ピストン10の子弁8a側の端面は軸線
に直角な平面42に形成してある。この平面42が子弁
8aを押圧するときは、子弁8aの斜面41の先端が子
弁8aの軸線から外れた位置であるから、その先端を押
すことによって子弁8を後退させるとともに傾けて弁孔
6の内周面の片側へ押しつけるようになっている。
【0023】この偏り押圧手段11aは、ピストン10
が子弁8aを開弁させたとき、子弁8aを傾けて弁孔6
の内周面の片側へ押しつけるから、子弁8aがピストン
10の端面42と弁孔6の内周面との2箇所に当接して
支持された安定な状態であるから、振動を抑制され、異
音を発生しにくい。
【0024】
【発明の効果】請求項1に記載の発明は、子弁が開弁時
に径方向の移動を規制されるから、径方向に振動して発
生する異音を低減する効果を奏する。請求項2に記載の
発明は、子弁が開弁時に径方向の移動を規制されるか
ら、径方向に振動して発生する異音を低減する効果を奏
する。また、子弁が、ピストンから直接径方向の力を受
けるため、弁孔の周壁に対して押しつけられる力が変化
し難く、子弁の振動を効率よく抑制する効果を奏する。
請求項3に記載の発明は、子弁が開弁時に径方向の移動
を規制されるから、径方向に振動して発生する異音を低
減する効果を奏する。請求項4に記載の発明は、斜面の
角度が10度から20度としたことによってリリーフ弁
の無効流量を少なくするとともに、子弁の横振動を抑制
する効果を奏する。請求項5に記載の発明は、子弁の形
状を変更することのみで、子弁を弁孔の径方向に押圧す
る力を発生する効果を奏する。請求項6に記載の発明
は、子弁用絞りを設けることで子弁の縦振動を抑制し、
子弁用絞りの距離を短くして温度変化による作動液粘性
変化の影響を少なくできる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す縦断側面図で
ある。
【図2】図1の部分拡大図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態を示す縦断側面図で
ある。
【符号の説明】
1 バランス形リリーフ弁 1a バランス形リリーフ弁 2 本体 2a 本体部材 2b 本体部材 3 アンチキャビテーション弁体 4 親弁 5 背圧室 6 弁孔 7 弁座 8 子弁 9 ばね 10 ピストン 11 偏り押圧手段 11a 偏り押圧手段 20 雄ねじ 21 螺合部 22 低圧側通路 23 小径部 24 大径部 25 弁部 26 小孔 27 突出部 28 弁室 29 調圧部材 30 螺合部 31 ロックナット 32 ばね受け 33 内孔 34 絞り 35 調整ばね 36 小径部 37 大径部 38 流通路 39 斜面 40 連通口 41 斜面 42 平面 50 高圧側回路 51 低圧側回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−61554(JP,A) 特開 昭56−113867(JP,A) 特開 平8−75020(JP,A) 特開 昭61−262274(JP,A) 特開 昭53−69928(JP,A) 実開 平4−58676(JP,U) 実開 平4−34576(JP,U) 特公 昭48−36363(JP,B1) 特表 平5−502287(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16K 17/04

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高圧側と低圧側との連通路を開閉する親
    弁と、前記高圧側から絞りを介して前記親弁を閉弁方向
    に付勢する背圧が導入される背圧室と、この背圧室を前
    記低圧側に連通する弁孔と、この弁孔に形成された弁座
    と、この弁座に着離座し前記弁孔を開閉する子弁と、こ
    の子弁を前記弁座に着座させる方向に付勢するばねと、
    前記弁孔に嵌入して一端に前記高圧側の圧力を受け他端
    により前記子弁を前記弁座から離座させる方向に押圧す
    るピストンとを有するバランス形リリーフ弁において、
    前記子弁と前記ピストンとが当接する部分に、前記子弁
    の離座時に、前記子弁を前記弁孔の径方向に押圧し前記
    弁孔の周壁の一部に押しつける手段を設け、開弁時に子
    弁がピストンと弁孔の周壁の一部との2箇所で支持され
    ることを特徴とするバランス形リリーフ弁。
  2. 【請求項2】 高圧側と低圧側との連通路を開閉する親
    弁と、前記高圧側から絞りを介して前記親弁を閉弁方向
    に付勢する背圧が導入される背圧室と、この背圧室を前
    記低圧側に連通する弁孔と、この弁孔に形成された弁座
    と、この弁座に着離座し前記弁孔を開閉する子弁と、こ
    の子弁を前記弁座に着座させる方向に付勢するばねと、
    前記弁孔に嵌入して一端に前記高圧側の圧力を受け他端
    により前記子弁を前記弁座から離座させる方向に押圧す
    るピストンとを有し、前記ピストンと前記子弁と前記ば
    ねとを同一軸線上に配置したバランス形リリーフ弁にお
    いて、前記ピストンと前記子弁との当接個所を、前記軸
    線外に設け、開弁時に前記子弁を前記弁孔の径方向に押
    圧し前記弁孔の周壁の一部に押しつけるとともに、子弁
    がピストンと弁孔の周壁の一部との2箇所で支持され
    ことを特徴とするバランス形リリーフ弁。
  3. 【請求項3】 高圧側と低圧側との連通路を開閉する親
    弁と、前記高圧側から絞りを介して前記親弁を閉弁方向
    に付勢する背圧が導入される背圧室と、この背圧室を前
    記低圧側に連通する弁孔と、この弁孔に形成された弁座
    と、この弁座に着離座し前記弁孔を開閉する子弁と、こ
    の子弁を前記弁座に着座させる方向に付勢するばねと、
    前記弁孔に嵌入して一端に前記高圧側の圧力を受け他端
    により前記子弁を前記弁座から離座させる方向に押圧す
    るピストンとを有するバランス形リリーフ弁において、
    前記ピストンの前記子弁と当接する面に、前記ばねの軸
    線と直交する方向に対して傾斜する傾斜面を形成し、開
    弁時に前記子弁を前記弁孔の径方向に押圧し前記弁孔の
    周壁の一部に押しつけるとともに、子弁がピストンと弁
    孔の周壁の一部との2箇所で支持されることを特徴とす
    るバランス形リリーフ弁。
  4. 【請求項4】 前記傾斜面の角度が、前記ばねの軸線と
    直交する方向に対して10度から20度であることを特
    徴とする請求項3に記載のバランス形リリーフ弁。
  5. 【請求項5】 高圧側と低圧側の連通路を開閉する親弁
    と、高圧側から絞りを介して前記親弁を開弁方向に付勢
    する背圧が導入される背圧室と、この背圧室を前記低圧
    側に連通する弁孔と、この弁孔に形成された弁座と、こ
    の弁座に着離座し前記弁孔を開閉する子弁と、この子弁
    を前記弁座に着座させる方向に付勢するばねと、前記弁
    孔に嵌入して一端に前記高圧側の圧力を受け他端により
    前記子弁を前記弁座から離座させる方向に押圧するピス
    トンとを有し、前記ピストンと前記子弁と前記ばねとを
    同一軸線上に配置したバランス形リリーフ弁において、
    前記子弁の前記ピストン側先端を前記軸線外に形成し、
    開弁時に前記子弁を前記弁孔の径方向に押圧し前記弁孔
    の周壁の一部に押しつけるとともに、子弁がピストンと
    弁孔の周壁の一部との2箇所で支持されることを特徴と
    するバランス形リリーフ弁。
  6. 【請求項6】 前記ピストンの前記弁孔に嵌合する部分
    を、小径部と大径部とで形成し、この大径部の外周と前
    記弁孔の内周との間に、子弁用絞りを形成することを特
    徴とする請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、又
    は請求項5に記載のバランス形リリーフ弁。
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