JP6863447B2

JP6863447B2 - コントロールバルブ及びリリーフバルブ

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Publication number: JP6863447B2
Application number: JP2019234156A
Authority: JP
Inventors: 宙潤丹羽
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2021-04-21
Anticipated expiration: 2037-01-05
Also published as: JP2020060299A

Description

本発明は、液圧機構に用いられるコントロールバルブ及びリリーフバルブに関する。

従来より、コントロールバルブにおけるシリンダポートの最高圧力を制御する等、液圧回路中における液圧を制御する目的で、リリーフバルブが使用されてきている（例えば、特許文献１を参照）。

この種のリリーフバルブは、一般的には、図４に示すように、コントロールバルブのケーシングａ１に取り付けられるもので、内部にスリーブ挿通孔ａ６ｘを有するバルブボディａ６と、前記スリーブ挿通孔ａ６ｘに基端部が挿入され内部にパイロット室たるばね室ａ７ｘを有するスリーブａ７と、前記バルブボディａ６内を進退移動可能なパイロット弁体ａ１０、及びこのパイロット弁体ａ１０が着座可能なパイロット弁座ａ１１を有するパイロット弁座部材ａ１２を利用して形成され、前記ばね室ａ７ｘ内の圧力が所定圧力を上回った際に開弁するパイロット弁部ａ５と、前記スリーブａ７内を進退移動可能な主弁体ａ８及び前記スリーブａ７に形成され前記主弁体ａ８が着座可能な主弁座ａ９を備え、前記ばね室ａ７ｘの内部と外部との間に圧力差が生じた際に開弁する主弁部ａ４とを備えている。その上で、前記スリーブａ７と前記パイロット弁座部材ａ１２との間にシール部材ａ１７を配し、ばね室ａ７ｘ内からの作動液の漏出を防ぐようにしている。

より具体的には、図４に示すリリーフバルブａ３は、シリンダポートａ１ｃの圧力を所定値以下に制御すべく用いられるものである。シリンダポートａ１ｃ内の液圧は、前記主弁体ａ８に設けられたオリフィスを介して前記ばね室ａ７ｘに導かれる。シリンダポートａ１ｃ内の圧力が所定値以下であるときには、シリンダポートａ１ｃ内の液圧に由来する力よりも前記パイロット弁体ａ１０を前記パイロット弁座ａ１１に着座させるための第２の付勢手段ａ１６による力の方が強く、パイロット弁体ａ１０はパイロット弁座ａ１１に着座した状態を保つ。このとき、前記ばね室ａ７ｘの内部と外部との間に液圧差が生じていないので、前記ばね室ａ７ｘ内に配された第１の付勢手段ａ１５の付勢力により、主弁体ａ８も主弁座ａ９に着座した状態を保つ。シリンダポートａ１ｃ内の圧力が所定値を上回ると、シリンダポートａ１ｃ内の液圧に由来する力が第２の付勢手段ａ１６による力に打ち勝ってパイロット弁体ａ１０がパイロット弁座ａ１１から離間し、ばね室ａ７ｘ内の作動液がタンクポートに導かれることにより、前記ばね室ａ７ｘとシリンダポートａ１ｃとの間に液圧差が生じる。このとき、主弁体ａ８が主弁座ａ９から離間してシリンダポートａ１ｃ内の作動液の一部がタンクポートに導かれる。

特開２０００−７４００３号公報

しかして、流体力等によりスリーブａ７がバルブボディａ６から離間する方向に回転すると、以下のような不具合が発生し得る。

すなわち、スリーブａ７がバルブボディａ６から離間する方向に大きく移動すると、シール部材ａ１７の少なくとも一部がスリーブａ７とパイロット弁座部材ａ１２とにより挟まれた状態でなくなり、ばね室ａ７ｘ内の作動液がばね室ａ７ｘの外部に流出することを防ぐ機能を果たさなくなる。このとき、シリンダポートａ１ｃ内の液圧が所定値を下回っているにも関わらずばね室ａ７ｘ内から作動液がタンクポートに流出し、シリンダポートａ１ｃとばね室ａ７ｘとの間に圧力差が発生するので、メイン弁体ａ８がメイン弁座ａ９から離間し、シリンダポートａ１ｃ内の作動液の一部が意図せずタンクポートに導かれることとなる。このとき、荷物を積載した荷台が意図せず下降する等の不具合が生じる。

上述したような問題は、スリーブをバルブボディにねじ止めしたものに限らず、スリーブの基端部をバルブボディに挿入し、バルブボディ及びスリーブの先端部を取付対象に挿入する構成のリリーフバルブ全般に生じうる。

本発明は以上の点に着目し、このような課題を解決することを目的とする。

以上の課題を解決すべく、本発明に係るコントロールバルブは、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コントロールバルブは、内部に液圧回路を有するケーシングと、前記液圧回路中に設けられ前記ケーシングに取り付けられるリリーフバルブとを備えたコントロールバルブであって、前記リリーフバルブが、内部にスリーブ挿通孔を有するバルブボディと、前記スリーブ挿通孔に基端部が挿入され内部にパイロット室を有し、流体圧に起因して前記バルブボディから抜脱する方向に移動するスリーブと、前記バルブボディ内を進退移動可能なパイロット弁体及び前記パイロット弁体が着座可能なパイロット弁座を備え、前記パイロット室内の圧力が所定圧力を上回った際に開弁するパイロット弁部と、このスリーブ内を進退移動可能な主弁体及び前記スリーブに形成され前記主弁体が着座可能な主弁座を備え、前記パイロット室の内部と外部との間に圧力差が生じた際に開弁する主弁部と、前記スリーブの内面に設けられ前記パイロット室内部からの作動液の漏出を防ぐためのシール部材とを備えているとともに、前記スリーブが流体圧に起因して前記バルブボディから抜脱する方向に移動する際に、前記スリーブが前記ケーシングに当触することにより該スリーブの抜け止めを行い、前記シール部材を挟んだ状態が解除されることを防止する抜け止め部を備えている。

また、前述した課題を解決すべく、本発明に係るリリーフバルブは、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リリーフバルブは、内部にスリーブ挿通孔を有するバルブボディと、前記スリーブ挿通孔に基端部が挿入され内部にパイロット室を有し、流体圧に起因して前記バルブボディから抜脱する方向に移動するスリーブと、前記バルブボディ内を進退移動可能なパイロット弁体及び前記パイロット弁体が着座可能なパイロット弁座を備え、前記パイロット室内の圧力が所定圧力を上回った際に開弁するパイロット弁部と、このスリーブ内を進退移動可能な主弁体及び前記スリーブに形成され前記主弁体が着座可能な主弁座を備え、前記パイロット室の内部と外部との間に圧力差が生じた際に開弁する主弁部と、前記スリーブの内面に設けられ前記パイロット室内部からの作動液の漏出を防ぐためのシール部材とを備えているリリーフバルブであって、前記スリーブが流体圧に起因して前記バルブボディから抜脱する方向に移動する際に、このリリーフバルブが取り付けられる対象物に当触することにより該スリーブの抜け止めを行い、前記シール部材を挟んだ状態が解除されることを防止する抜け止め部を前記スリーブの先端部に備えている。

これらの構成を有するものであれば、スリーブがバルブボディから離間する方向に移動しようとすると、スリーブがケーシング等のリリーフバルブが取り付けられる対象物に当触することによりスリーブのそれ以上の移動が規制され、シール部材によるシールが解除されることを防ぐことができる。

また、前記抜け止め部の好適な態様として、前記スリーブの一部位を先端側に隣接する部位よりも軸心方向に直交する方向に突出させることにより設けられた突起が挙げられる。

さらに、スリーブをバルブボディに確実に取り付けるようにするための態様の一例として、前記スリーブに形成した雄ねじが前記バルブボディに形成した雌ねじに螺着された状態で前記スリーブが前記バルブボディに取り付けられるものも挙げられる。

本発明によれば、パイロット室内の圧力が意図せず低下し、シリンダポート内の作動液の一部が意図せずタンクポートに導かれる不具合の発生を防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係るコントロールバルブを示す中央縦断面図。同実施形態に係るリリーフバルブを示す中央縦断面図。図２における領域Ｘの拡大図。従来のリリーフバルブを含むコントロールバルブを示す中央縦断面図。

本発明の一実施形態を図１〜図３を参照しつつ以下に示す。

本実施形態に係るコントロールバルブＣは、図１に示すように、ケーシング１と、このケーシング１に設けたスプール孔１ｘ内を摺動可能なスプール弁体２と、前記ケーシング１に取り付けられたリリーフバルブ３とを備えている。

前記ケーシング１は、その内部に液圧回路を有する。より具体的には、図示しないポンプ等の作動液供給源から作動液の供給を受ける作動液供給路１ａと、作動液供給路中１ａに設けた逆止弁１ｂと、アクチュエータであるチルトシリンダＴＳのシリンダ室ＴＳ１側に接続される第１のシリンダポート１ｃと、チルトシリンダＴＳのピストンＴＳ２側に接続される第２のシリンダポート１ｄと、作動液を貯蔵しておく為の図示しないタンクに連通する吐出ポート１ｅとを内部に有する。

前記スプール弁体２は、上述したようにスプール孔１ｘ内を摺動可能であり、図２に示す中立位置、前記中立位置から図２における右側に所定量移動した傾斜位置、及び前記中立位置から図２における左側に所定量移動した起立位置を選択的にとることができる。前記中立位置では、前記作動液供給路１ａと前記第１及び第２のシリンダポート１ｃ、１ｄとの間、並びに前記吐出ポート１ｅと前記第１及び第２のシリンダポート１ｃ、１ｄとの間は、いずれも遮断されている。前記傾斜位置では、前記作動液供給路１ａと前記第１のシリンダポート１ｃとが、また、前記吐出ポート１ｅと前記第２のシリンダポート１ｃとが、それぞれ連通している。そして、前記起立位置では、前記吐出ポート１ｅと前記第１のシリンダポート１ｃとが、また、前記作動液供給路１ａと前記第２のシリンダポート１ｃとがそれぞれ連通している。

前記リリーフバルブ３は、前記シリンダポート１ｃ、１ｄに連通するリリーフバルブ取付孔１ｆ内に設けられており、主弁部４とパイロット弁部５とを有する。また、このリリーフバルブ３は、前記シリンダポート１ｃ、１ｄ内の圧力が所定圧力を上回らないように調整する機能を有する。以下、このリリーフバルブ３の具体的な構成について、図２及び図３を参照しつつ述べる。なお、図２及び図３においては、第１のシリンダポート１ｃに対するリリーフバルブ３の取付構造を示しているが、第２のシリンダポート１ｄに対するリリーフバルブ３の取付構造も同様である。

前記リリーフバルブ３は、図２に示すように、内部にスリーブ挿通孔６ｘを有するバルブボディ６と、前記スリーブ挿通孔６ｘに基端部が挿入され内部にパイロット室たるばね室７ｘを有するスリーブ７と、主弁体８、及びこの主弁体８が着座可能な主弁座９を備えた前記主弁部４と、パイロット弁体１０、及びこのパイロット弁体１０が着座可能なパイロット弁座１１を有するパイロット弁座部材１２を利用して形成した前記パイロット弁部５とを備えている。

前記バルブボディ６は、前記図２に示すように、その基端側の内部に前記パイロット弁体１０を進退可能に収納するためのパイロット弁体収納空間６ａを有するとともに、先端側の内部には前記スリーブ７の基端側の部位を収納するための前記スリーブ挿通孔６ｘを備えている。また、前記スリーブ挿通孔６ｘの基端側の内面には前記スリーブ７を螺着させるための雌ねじ溝６ｂを形成している一方、このバルブボディ６の先端部の外面には、前記ケーシング１のリリーフバルブ取付孔１ｆの内面に形成した雌ねじ孔１ｇに螺着させるための雄ねじ６ｃを設けている。

前記スリーブ７は、前記図２に示すように、先端部すなわちシリンダポート１ｃ、１ｄに向かう側の端部に前記シリンダポート１ｃ、１ｄと連通する作動液流入口７ａを有するとともに側面に前記吐出ポート１ｅと連通する作動液排出口７ｂを有する筒状の部材である。このスリーブ７の基端部には、前記バルブボディ６の前記雌ねじ溝６ｂに螺合させて該スリーブ７を前記バルブボディ６に螺着させるべく、雄ねじ７ｃを設けている。すなわち、この雄ねじ７ｃが前記雌ねじ溝６ｂに螺着された状態で、このスリーブ７が前記バルブボディ６に取り付けられる。また、このスリーブ７の内部は、前記主弁部４の主弁体８を構成するメインポペット１４が摺動可能なばね室７ｘとしている。このばね室７ｘの上流側端縁には、前記主弁座９を形成している。

前記主弁部４は、上述したように、また、前記図２に示すように、主弁体８と、この主弁体８が着座可能であり前記スリーブ７に形成した主弁座９とを利用して形成している。この主弁部４は、前記ばね室７ｘの内部と外部との間に圧力差が生じた際に前記主弁体８が前記主弁座９から離間して開弁するようになっている。前記主弁体８は、前記主弁座９に向かう側と反対側に開口した背圧室１３ａを内部に有する中間ピストン１３、及びこの中間ピストン１３を内部に収納したメインポペット１４からなる部材であり、前記背圧室１３ａと前記シリンダポート１ｃ、１ｄとを連通するオリフィス８ｘを備えている。そして、この主弁部５は、前記メインポペット１４が前記主弁座９に着座する閉弁状態と、前記メインポペット１４が前記主弁座９から離間する開弁状態とを選択的にとる。より具体的には、前記主弁体８の中間ピストン１３と前記パイロット弁座部材１２との間に、前記主弁体８、すなわち前記中間ピストン１３及びメインポペット１４を前記主弁座９に向けて付勢する付勢手段である第１のバネ１５を設けている。そして、この主弁部４は、前記パイロット弁部５が開弁状態となり前記ばね室７ｘ内と前記シリンダポート１ｃ、１ｄ内との間に差圧が発生すると、この差圧に起因し主弁体８に作用する力が前記バネ１５の付勢力に打ち勝ち開弁状態をとるようになっている。

前記パイロット弁部５は、上述したように、また、前記図２に示すように、前記バルブボディ６のパイロット弁体収納空間６ａ内を進退可能なパイロット弁体１０と、このパイロット弁体１０が着座可能なパイロット弁座１１を有するパイロット弁座部材１２とを利用して形成している。このパイロット弁部５は、前記ばね室７ｘ内の圧力が所定圧力を上回った際に前記パイロット弁体１０が前記パイロット弁座１１から離間して開弁するようになっている。前記パイロット弁体１０は、シリンダポート１ｃ、１ｄ側に向かうにつれ径が小さくなる略円錐状をなす弁体本体１０ａと、この弁体本体１０ａから前記シリンダポート１ｃ、１ｄに向かう側と反対側に伸び前記パイロット弁体収納空間６ａ内をスライド移動するガイド部１０ｂとを有する。一方、前記パイロット弁座部材１２は、前記スリーブ７と前記バルブボディ６との間に配される鍔部１２ａと、この鍔部１２ａから前記シリンダポート１ｃ、１ｄ側に伸び前記スリーブ７の内部に配される取付部１２ｂとを備えているとともに、前記取付部１２ｂのシリンダポート１ｃ、１ｄに向かう側と反対側の端部に前記パイロット弁座１１を備えている。そして、このパイロット弁部５は、前記パイロット弁体１０が前記パイロット弁座１１に着座する閉弁状態と、前記パイロット弁体１０が前記パイロット弁座１１から離間する開弁状態とを選択的にとる。より具体的には、前記パイロット弁体１０の弁体本体１０ａと前記バルブボディ６との間に、前記パイロット弁体１０を前記パイロット弁座１１に向けて付勢する付勢手段である第２のバネ１６を設けている。このパイロット弁部５は、前記シリンダポート１ｃ、１ｄから前記主弁体８のオリフィス８ｘを経てばね室７ｘ内に導入される液圧が所定値を上回ると、この液圧に起因しパイロット弁体１０に作用する力が前記第２のバネ１６の付勢力に打ち勝ち、開弁状態をとるようになっている。

そして、前記バルブボディ６と前記スリーブ７との間、より厳密には前記パイロット弁座部材１２と前記スリーブ７との間には、前記ばね室７ｘ内からの作動液の漏出を防ぐべく、Ｏリングを利用したシール部材１７が配されている。

その上で、本実施形態では、前記図２、及び図３に示すように、前記スリーブ７の先端部に、抜け止め部１８を備えている。

この抜け止め部１８は、前記スリーブ７の基端側の部位の径を先端側に隣接する部位よりも拡開させること、換言すれば、前記スリーブ７の基端側の部位を先端側に隣接する部位よりも軸心方向に直交する方向に突出させることにより設けられた突起である。

このようなものであれば、流体圧などに起因してスリーブ７がバルブボディ６に対するねじ止めが緩む方向に回転し、前記図３の矢印Ｙの方向、すなわちバルブボディ６から抜脱する方向に移動した場合であっても、同図の想像線に示すように、前記抜け止め部１８が前記ケーシング１に当触することによりスリーブ７のそれ以上の移動が規制される。

従って、上述したような本実施形態の構成によれば、前記抜け止め部１８により前記スリーブ７が前記バルブボディ６から抜脱する方向への移動が規制されるので、前記スリーブ７がバルブボディ６から抜脱する方向に大きく移動することにより前記パイロット弁座部材１２との間で前記シール部材１７を挟んだ状態が解除され、ばね室７ｘ内から作動液が漏出することによる不具合の発生を防ぐことができる。

また、前記スリーブ７に形成した雄ねじ７ｃが前記バルブボディ６に形成した雌ねじ溝６ｂに螺着された状態で前記スリーブ７が前記バルブボディ６に取り付けられるようにしているので、このスリーブ７を前記バルブボディ６に確実に取り付けることができる。

なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。

例えば、主弁部は、上述した実施形態のような中間ピストンとメインポペットとからなるものに限らず、これらを一体に形成したもの、換言すればメインポペットの内部に背圧室を設けるとともにこの背圧室とシリンダポートとを連通するオリフィスを設ける構成を採用してもよい。

また、パイロット弁部のパイロット弁座部材は、ボディに対して固定されておりパイロット弁座を有するものであれば、どのような形状や構成のものであってもよい。

加えて、上述した実施形態では、スリーブの一部位を先端側に隣接する部位よりも軸心方向に直交する方向に突出させることにより抜け止め部を形成しているが、抜け止め部は、スリーブのボディからの抜脱を防ぎうるものであればどのような形状のものでもかまわない。例えば、スリーブの外径を基端側すなわちボディに近い側に向かうにつれ漸次大きくなる形状とし、スリーブがボディから抜脱する方向に移動すると該スリーブの外面の一部位がケーシングに当触するようにする態様が考えられる。また、スリーブでなく、ケーシング側に抜け止め部を設けるようにしてもよい。

その上、スリーブのボディへの取り付け態様は、上述した実施形態では、より簡単かつ確実にスリーブをボディに固定できるようにすべく、スリーブをボディにねじ止めするようにしているが、例えば、スリーブをボディに単に挿入したものであってもよい。

そして、本発明に係るリリーフバルブの構成は、シリンダポート内の圧力を所定値以下に制御するためのものだけではなく、液圧回路中に設けられ液圧回路中のある箇所の圧力を所定値以下に制御すべく設けられるリリーフバルブ全般に適用できる。

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。

Ｃ…コントロールバルブ
１…ケーシング
３…リリーフバルブ
４…主弁部
５…パイロット弁部
６…バルブボディ
７…スリーブ
７ｘ…パイロット室（ばね室）
８…主弁体
９…主弁座
１０…パイロット弁体
１１…パイロット弁座
１７…シール部材
１８…抜け止め部

Claims

内部に液圧回路を有するケーシングと、前記液圧回路中に設けられ前記ケーシングに取り付けられるリリーフバルブとを備えたコントロールバルブであって、
前記リリーフバルブが、内部にスリーブ挿通孔を有するバルブボディと、
前記スリーブ挿通孔に基端部が挿入され内部にパイロット室を有し、流体圧に起因して前記バルブボディから抜脱する方向に移動するスリーブと、
前記バルブボディ内を進退移動可能なパイロット弁体及び前記パイロット弁体が着座可能なパイロット弁座を備え、前記パイロット室内の圧力が所定圧力を上回った際に開弁するパイロット弁部と、
このスリーブ内を進退移動可能な主弁体及び前記スリーブに形成され前記主弁体が着座可能な主弁座を備え、前記パイロット室の内部と外部との間に圧力差が生じた際に開弁する主弁部と、
前記スリーブの内面に設けられ前記パイロット室内部からの作動液の漏出を防ぐためのシール部材とを備えているとともに、
前記スリーブが流体圧に起因して前記バルブボディから抜脱する方向に移動する際に、前記スリーブが前記ケーシングに当触することにより該スリーブの抜け止めを行い、前記シール部材を挟んだ状態が解除されることを防止する抜け止め部を備えているコントロールバルブ。
前記抜け止め部が、前記スリーブの一部位を先端側に隣接する部位よりも軸心方向に直交する方向に突出させることにより設けられた突起である請求項１記載のコントロールバルブ。
前記スリーブに形成した雄ねじが前記バルブボディに形成した雌ねじに螺着された状態で前記スリーブが前記バルブボディに取り付けられる請求項１又は２記載のコントロールバルブ。
内部にスリーブ挿通孔を有するバルブボディと、
前記スリーブ挿通孔に基端部が挿入され内部にパイロット室を有し、流体圧に起因して前記バルブボディから抜脱する方向に移動するスリーブと、
前記バルブボディ内を進退移動可能なパイロット弁体及び前記パイロット弁体が着座可能なパイロット弁座を備え、前記パイロット室内の圧力が所定圧力を上回った際に開弁するパイロット弁部と、
このスリーブ内を進退移動可能な主弁体及び前記スリーブに形成され前記主弁体が着座可能な主弁座を備え、前記パイロット室の内部と外部との間に圧力差が生じた際に開弁する主弁部と、
前記スリーブの内面に設けられ前記パイロット室内部からの作動液の漏出を防ぐためのシール部材とを備えているリリーフバルブであって、
前記スリーブが流体圧に起因して前記バルブボディから抜脱する方向に移動する際に、このリリーフバルブが取り付けられる対象物に当触することにより該スリーブの抜け止めを行い、前記シール部材を挟んだ状態が解除されることを防止する抜け止め部を前記スリーブの先端部に備えているリリーフバルブ。