JP7040004B2 - リリーフ弁 - Google Patents
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Description
例えば引用文献1には、バルブボディと、弁体と、弁体に付勢力を付与するコイルスプリングなどの付勢部材とを備え、供給油路の経路中に配置されているリリーフ弁が記載されている。
(1-1)本実施形態のリリーフ弁の構成
以下、本実施形態のリリーフ弁1の構成について、図1および図2を参照して説明する。図1は、本実施形態のリリーフ弁1を含む油圧装置のリリーフ孔VLが閉塞時の断面図である。図2は、本実施形態のリリーフ弁1を含む油圧装置のリリーフ孔VLが開放時の断面図である。
各本体部は、例えばアルミニウム等の金属のダイキャストによる部材である。セパレートプレート4は、例えば鉄などの金属材料からなる平板であり、隣接する本体部の間のシーリング機能を提供する。セパレートプレート4には、油路を構成するための連通孔41が設けられている。本実施形態の油圧装置では、リリーフ弁1を通して排出する流量を多くするため、連通孔41の開口面積が比較的広くとられている。
なお、以下の説明では、後述する弁体5の軸に沿って上側本体部2側の方向を上方向(各図のUPの矢印が指す方向)とし、弁体5の軸に沿って下側本体部3側の方向を下方向(各図のLOの矢印が指す方向)とする。本実施形態において、下方向は第1方向の例であり、上方向は第2方向の例である。
図1に示すように、リリーフ孔VLが閉塞した状態では、高圧側油路21は低圧側油路31と連通しない。他方、図2に示すように、リリーフ孔VLが開放した状態では、高圧側油路21が低圧側油路31と連通した状態となる。
図1に示すように、弁体5は、下側円筒状部51および上側円筒状部52を有する。下側円筒状部51は、弁体5の一方の側に配置され、コイルばね6を収容する中空円筒状の部分である。上側円筒状部52は、弁体5の他方の側に配置され、中空円筒状の部分である。上側円筒状部52の外径は、下側円筒状部51の外径よりも大きくなるように構成されている。
弁体5は、下側本体部3に設けられた円筒状の空洞内を上下に摺動可能である。当該空洞は、大径の摺動面32と小径の摺動面33とによって画定されている。摺動面32,33はそれぞれ移動面の一例である。弁体5が上下に摺動するときには、摺動面32,33に沿って移動する。このとき、弁体5の下側円筒状部51のガイド周面511が摺動面33に案内され、弁体5の上側円筒状部52のガイド周面524が摺動面32に案内される。
本実施形態のリリーフ弁1では、リリーフ弁1を通して排出する流量を多くするため、連通孔41の開口面積は増大させているが、内孔部52hの径は難加工にならない程度に適宜選択される。
孔34は低圧側油路31側に配置され、上側円筒状部52の内孔部52hを通して弁体5内に導入された作動油を低圧側油路31に排出するために設けられている。既に述べたように、下側円筒状部51のガイド周面511は摺動面33に案内されながら上下に摺動するが、ガイド周面511と摺動面33とは僅かな間隙があるため、当該間隙を通って空間S(後述する)から下向きに移動した作動油が孔34から低圧側油路31に排出(流出)される。
弁体5は、内孔部52hの高圧側油路21の作動油を空間Sに導く貫通孔523を有する。貫通孔523は、弁体5の径方向に開いた孔である。貫通孔523は、内孔部52h内の高圧の作動油を空間Sに導ければよく、弁体5の径方向における貫通孔523の数、貫通孔523の径の大きさや断面形状は限定しない。
順方向受圧面512(第1受圧面の一例)は、リリーフ孔VLを開放する方向、すなわち、高圧の作動油により弁体5を下方向に押し下げる方向の圧力を受ける面である。順方向受圧面512は、弁体5の中で高圧の作動油が導入される空間(つまり、内孔部52h、貫通孔523、および、空間S)において上方向に向く面である。
逆方向受圧面522(第2受圧面の一例)は、リリーフ孔VLを閉塞する方向、すなわち、高圧の作動油により弁体5を上方向に押し上げる方向の圧力を受ける面である。逆方向受圧面522は、弁体5の中で高圧の作動油が導入される空間において下方向に向く面である。
本実施形態のリリーフ弁1では、順方向受圧面512の受圧面積が逆方向受圧面522の受圧面積よりも大きいため、高圧側油路21から弁体5に導入される高圧の作動油は、弁体5に対して全体として下向きに作用するように構成されている。
本実施形態のリリーフ弁1の動作は、以下のとおりである。
本実施形態の油圧装置では、高圧側油路21の作動油がリリーフ弁1に導入される。すなわち、高圧側油路21の作動油は、セパレートプレート4の連通孔41を通って弁体5の上側円筒状部52の内孔部52hに導入される。内孔部52hに導入された作動油は、貫通孔523を通って空間Sに導入される。そのため、弁体5には、順方向受圧面512に掛かる圧力により弁体5を下向きに押し下げる力F1(リリーフ孔VLを開放させる方向の力)と、逆方向受圧面522に掛かる圧力により弁体5を上向きに押し上げる力F2(リリーフ孔VLを閉塞させる方向の力)とが作用する。本実施形態の油圧装置では、リリーフ弁1を通して排出する流量を多くするため、連通孔41と内孔部52hの開口面積が比較的広くとられており、排出する流量が少ない場合と比較して順方向受圧面512に掛かる圧力による押し下げ力F1が大きくなっている。
順方向受圧面512の受圧面積が逆方向受圧面522の受圧面積よりも大きいため、常にF1>F2となっており、弁体5には全体として下向きへの油圧による押し下げ力FT(=F1-F2)が作用している。
次に、本実施形態の油圧装置にリリーフ弁1を組み付ける方法について、図3を参照して説明する。図3は、本実施形態のリリーフ弁1の組み付け時において、セパレートプレート4と上側本体部2を取り付けていない状態の断面図である。
次に、本発明の第2の実施形態のリリーフ弁1Aについて、図4を参照して説明する。図4は、第2の実施形態のリリーフ弁1Aを含む油圧装置のリリーフ孔が閉塞時の断面図である。
なお、図4では、第1の実施形態で言及した構成部品と同一のものについては同一符号を付し、以下では重複説明を省く。
本実施形態のリリーフ弁1Aでは、高圧側油路21から油路35を通って空間S内に作動油が導入され、空間S内の逆方向受圧面522に掛かる圧力により弁体5を上向きに押し上げる力が生ずる。本実施形態のリリーフ弁1Aの作用効果は、第1の実施形態のリリーフ弁1と同じである。
次に、本発明の第3の実施形態のリリーフ弁1Bについて、図5および図6を参照して説明する。図5は、本実施形態のリリーフ弁1Bを含む油圧装置のリリーフ孔VLが閉塞時の断面図である。図6は、本実施形態のリリーフ弁1Bにおける作動油の流れを矢印で示した、図5の部分拡大図である。
なお、図5および図6では、第1の実施形態で言及した構成部品と同一のものについては同一符号を付し、以下では重複説明を省く。
その一方で、本実施形態のリリーフ弁1Bでは、第1の実施形態とは異なり、リリーフ弁の応答性を考慮して貫通孔523Bの断面積(貫通孔523Bが複数の貫通孔で構成されている場合には、複数の貫通孔の断面積の総和)が設定されている。
そこで、本実施形態のリリーフ弁1Bでは、空間Sから下側円筒状部51のガイド周面511と摺動面33の間の僅かな間隙から流出する作動油の量に対し、貫通孔523の断面積を絞る事により内孔部52hから空間Sに流入する作動油の流量を制限し、空間Sの圧力を少しでも即座に下げることで、リリーフ圧に到達した直後の応答性を良好にする。
それによって、空間S内の圧力が高い状態が維持することを抑制することができ、リリーフ孔の開放後において空間Sの圧力を安定的に低下させることができる。その結果、本実施形態のリリーフ弁1Bは、リリーフ圧に到達した直後の応答性が良好になる。
2,2A…上側本体部
3,3A…下側本体部
4,4A…セパレートプレート
41…連通孔
21…高圧側油路
31…低圧側油路
32,33…摺動面
34…孔
35…油路
5,5A,5B…弁体
51…下側円筒状部
511…ガイド周面
512…順方向受圧面
52,52A,52B…上側円筒状部
52h…内孔部
522…逆方向受圧面
523,523B…貫通孔
524…ガイド周面
525…外周面
526…上面
6…コイルばね
VL…リリーフ孔
S…空間
Claims (5)
- 高圧側流路と低圧側流路の間に設けられるリリーフ孔を開放する方向である第1方向と、当該第1方向と反対の方向であって前記リリーフ孔を閉塞する方向である第2方向とに、移動面に沿って移動することによって、前記リリーフ孔を開閉する弁体と、
前記弁体を前記第2方向に付勢する付勢部材と、
を備え、
前記弁体は、前記移動面に案内されるガイド周面を有し、
前記弁体の外周面の一部が前記ガイド周面から内側に向かって凹むことで所定の空間が設けられており、
前記弁体は、
前記高圧側流路の流体による前記第1方向の圧力を受ける第1受圧面と、
前記高圧側流路の流体を前記空間に導く貫通孔と、
前記空間において前記高圧側流路の流体による前記第2方向の圧力を受ける第2受圧面と、を備え、
前記空間に前記貫通孔から流入する流体の単位時間当たりの量は、前記空間から流出する流体の単位時間当たりの量より少ない、
リリーフ弁。 - 前記弁体は、
前記弁体の一方の側に配置され、前記付勢部材を収容する中空円筒状の第1円筒状部と、
前記弁体の他方の側に配置され、前記貫通孔を有する中空円筒状の第2円筒状部と、
を備え、
前記第1円筒状部と前記第2円筒状部はそれぞれ前記ガイド周面を有し、
前記流体が前記第1円筒状部の前記ガイド周面と前記移動面の間の間隙を通って前記空間から前記低圧側流路に流出するように構成されており、
前記貫通孔の断面積は、前記間隙の断面積より小さい、
請求項1に記載されたリリーフ弁。 - 前記空間は、前記弁体の外周面の周方向に沿って環状に配置されている、請求項1または2に記載されたリリーフ弁。
- 前記貫通孔は、前記弁体の径方向に開いた単一の孔である、請求項1から3のいずれか1項に記載されたリリーフ弁。
- 前記第2円筒状部の外径は、前記第1円筒状部の外径よりも大きく、
前記第2方向に向かって前記弁体を見た場合に、前記第2円筒状部の外面のうち前記第1円筒状部と重ならない部分が、前記第2受圧面の少なくとも一部である、
請求項2に記載されたリリーフ弁。
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