JPH09229219A

JPH09229219A - リリーフバルブ

Info

Publication number: JPH09229219A
Application number: JP5548896A
Authority: JP
Inventors: Shigetaka Konishi; 繁孝小西; Kenji Suzuki; 健司鈴木
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1996-02-19
Filing date: 1996-02-19
Publication date: 1997-09-05
Anticipated expiration: 2016-02-19
Also published as: JP3666975B2

Abstract

(57)【要約】【課題】遠隔操作で、短時間のうちにリリーフ設定圧
を変更でき、しかも、元のリリーフ設定圧に簡単に戻す
ことのできるリリーフバルブを提供することである。【解決手段】ポペット部材１９の外周面に形成した段
部２８と、ケーシングのポペット部材１９が摺動する面
に形成した段部２９とが相まって圧力室３０を形成する
とともに、この圧力室３０を圧力源に接続し、圧力室３
０に圧力流体を導くと、ポペット部材１９がシート面１
７ａから離れる方向に補助力を付与する構成にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高圧側の圧力が
リリーフ設定圧に達すると、その圧力流体を低圧側に逃
す構成にしたリリーフバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】図５、６にしたがって、従来例のリリー
フバルブを説明する。図５に示すブレーキ回路では、旋
回モータ１に接続する一対のメイン通路２、３を、図示
しないが、クローズドセンタタイプの切換弁等を介して
ポンプ及びタンクに接続している。そして、一方のメイ
ン通路２には、リリーフバルブ４を接続している。この
リリーフバルブ４では、メイン通路２の圧力流体が油圧
室５に導かれ、その圧力がスプリング室６のスプリング
７に抗して作用する。さらに、このスプリング室６に
も、オリフィス８を介してメイン通路２の圧力流体を導
いている。このようにしたリリーフバルブ４では、その
リリーフ設定圧が、油圧室５及びスプリング室６におけ
る受圧面積の差と、スプリング７のイニシャル荷重とに
よって決められる。そして、メイン通路２の圧力がこの
リリーフ設定圧Ｐｓに達すると、その圧力流体を他方の
メイン通路３に逃すことになる。

【０００３】さらに、このブレーキ回路では、調整室９
と、この調整室９に摺動自在に組み込んだフリーピスト
ン１０とからなるショックレス機構１１を設けている。
そして、フリーピストン１０によって区画される調整室
９の第１室９ａを、絞り１２を介してスプリング室６に
連通させ、また、第２室９ｂを、他方のメイン通路３に
連通させている。なお、このブレーキ回路では、他方の
メイン通路３にもリリーフバルブ１０４を接続し、さら
に、ショックレス機構１１１を設けている。ただし、こ
れらリリーフバルブ１０４及びショックレス機構１１１
については、上記リリーフバルブ４及びショックレス機
構１１と同一のものを、逆方向に設けただけであり、こ
こでは同一の構成要素についてはその番号の１００番台
の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【０００４】いま、図示しない切換弁を切り換え、他方
のメイン通路３をポンプに連通し、かつ、一方のメイン
通路２をタンクに連通したとする。このとき、旋回モー
タ１は、図５の矢印ｘ方向に旋回することになる。同時
に、メイン通路３の圧力流体が、調整室９の第２室９ｂ
に導かれるので、その圧力によって、フリーピストン１
０は第１室９ａの端部に当接するスタンバイ位置を保持
する。この状態から、旋回モータ１を停止すべく、図示
しないクローズドセンタタイプの切換弁を中立位置に切
り換えたとする。また、このとき、旋回モータ１は、そ
の慣性モーメントによりポンプ機能を果たすので、旋回
モータ１を含む閉回路が構成され、メイン通路２が高圧
側となり、また、メイン通路３が低圧側となる。

【０００５】このようにして高圧となったメイン通路２
の高圧流体は、リリーフバルブ４の油圧室５に導かれ
る。同時に、このメイン通路２の圧力流体は、オリフィ
ス８を介してスプリング室６にも導かれる。さらに、こ
のスプリング室６の圧力流体が、絞り１２を介して調整
室９の第１室９ａに導かれ、フリーピストン１０に作用
することになる。この圧力作用によってフリーピストン
１０は移動するが、その移動にともなって第１室９ａの
容積が大きくなり、その分第１室９ａに流体が流れ込
む。したがって、オリフィス８に流れが発生し、その前
後の圧力には、言い換えれば、油圧室５の圧力とスプリ
ング室６の圧力とには、差が発生する。このように、フ
リーピストン１０が第２室９ｂの端部に達するまでは、
スプリング室６の圧力が比較的低く保たれるので、リリ
ーフバルブ４はリリーフ設定圧Ｐｓよりも低い圧力でリ
リーフをおこなう。したがって、ブレーキ開始時のショ
ックを緩和させることができる。

【０００６】そして、フリーピストン１０が第２室９ｂ
の端部まで達すると、第１室９ａの容積はそれ以上大き
くならないので、オリフィス８で流れが発生しない。し
たがって、オリフィス８前後の圧力には、言い換えれ
ば、油圧室５の圧力とスプリング室６の圧力とには、差
が発生しない。このように、フリーピストン１０が第２
室９ｂの端部に達してからは、スプリング室６の圧力
は、油圧室５の圧力と同じになる。したがって、リリー
フバルブ４はリリーフ設定圧Ｐｓでリリーフをおこな
い、大きなブレーキ力を発揮させることになる。なお、
旋回モータ１を図の矢印ｘ方向とは逆に回転させ、それ
を停止する場合には、メイン通路３が高圧側となり、ま
た、メイン通路２が低圧側となる。そして、このときは
リリーフバルブ１０４がブレーキ力を発揮することにな
るが、その作用については全く同じである。以上述べた
ように、図５のブレーキ回路では、リリーフバルブ４
（及び１０４）をブレーキバルブとして接続し、慣性エ
ネルギーを熱エネルギーに変換して、旋回モータ１にブ
レーキ力を付与している。

【０００７】図６に、上記リリーフバルブ４とショック
レス機構１１とを具体的に示す。ボディ１３には、メイ
ン通路２に連通するポート１４と、メイン通路３に連通
するポート１５とを形成している。そして、これら両ポ
ート１４、１５に連通するバルブ組付け穴１６を形成し
ている。このバルブ組付け穴１６には、油圧室５を形成
したシート部材１７を組み付け、その油圧室５をポート
１４に連通させている。また、このシート部材１７と同
軸上にガイド部材１８を組み付けるとともに、このガイ
ド部材１８の内周面で、ポペット部材１９を摺動自在に
支持している。このようにしたガイド部材１８には連通
孔２０を形成し、上記シート部材１７の油圧室５を、メ
イン通路３側のポート１５に連通している。ただし、ポ
ペット部材１９の先端が、シート部材１７端部のシート
面１７ａに着座したときは、その連通が遮断されること
になる。さらに、バルブ組付け孔１６には筒部材２１を
設けている。そして、バルブ組付け孔１６の開口端に、
ボルト２３によってプラグ部材２２を組付け、これら部
材１７、１８、２１を固定している。

【０００８】このようにしてバルブ組付け孔１６に部材
１７、１８、２１、２２を組付けると、筒部材２１の内
側にはスプリング室６が形成される。このスプリング室
６には、スプリング７を設けている。そして、このスプ
リング７の一端を、ポペット部材１９の後端部に固定し
たスプリングシート２４に当接させ、かつ、他端を、プ
ラグ部材２２内のスプリングシート２５に当接させてい
る。なお、プラグ部材２２にはセットスクリュ２６を組
み込んで、スプリングシート２５の軸方向位置を調整で
きるようにしている。このスプリング７の弾性力によ
り、ポペット部材１９の先端がシート部材１７のシート
面１７ａに着座する。そして、ポペット部材１９の油圧
室５に臨んだ部分が受圧面となるが、その受圧面積をＡ
₁としている。また、ポペット部材１９の軸方向には、
オリフィス８を有する通孔２７を形成している。そし
て、この通孔２７を介して、上記スプリング室６を油圧
室５に連通している。したがって、油圧室５の圧力がス
プリング室６に導かれ、それがポペット部材１９の後端
部にも作用することになるが、この受圧面積を上記Ａ₁
よりも小さなＡ₂としている。

【０００９】以上述べたように、シート面１７ａ、ポペ
ット部材１９、スプリング７などを主要素としてリリー
フバルブ４を構成するが、そのリリーフ設定圧Ｐｓは、
スプリング７のイニシャル荷重Ｆと、ポペット部材１９
の受圧面積の差(Ａ₁−Ａ₂)とによって決められる。つま
り、ポペット部材１９をシート面１７ａから離そうとす
る力は、油圧室５の圧力Ｐによる作用力、すなわちＰ×
(Ａ₁−Ａ₂)となる。それに対して、ポペット部材１９を
シート面１７ａに着座させようとする力は、スプリング
７のイニシャル荷重Ｆとなる。したがって、リリーフ設
定圧Ｐｓは、Ｐｓ＝Ｆ／(Ａ₁−Ａ₂) ・・・(１) で決められる。

【００１０】また、筒部材２１の外周面と、プラグ部材
２２と、バルブ組付け孔１６とが相まって調整室９を形
成する。この調整室９には、筒部材２１の外周面に摺動
自在に組付けたフリーピストン１０を配置している。そ
して、フリーピストン１０によって区画された調整室９
の第１室９ａを、筒部材２１に形成した絞り１２を介し
て上記スプリング室６に連通し、また、第２室９ｂを、
ガイド部材１８とバルブ組付け孔１６との間の隙間を介
して、メイン通路３側のポート１５に連通している。以
上述べたように、調整室９とフリーピストン１０とが相
まって、ショックレス機構１１を構成している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例のリリーフ
バルブでは、リリーフ設定圧Ｐｓが、式（１）に示すよ
うに、スプリング７のイニシャル荷重Ｆと受圧面積の差
(Ａ₁−Ａ₂)とによって決められる。そして、このリリー
フ設定圧Ｐｓを調整するとき、受圧面積差(Ａ₁−Ａ₂)を
変更できないので、スプリング７のイニシャル荷重Ｆを
変更するしかなかった。しかし、スプリング７のイニシ
ャル荷重Ｆを変更するには、スプリング７の取付け長さ
を直接に変更しなければならず、セットスクリュ２６を
動かして、ナットで固定するといった手間がかかってし
まう。そのため、遠隔操作で、短時間のうちにリリーフ
設定圧Ｐｓを調整することはできなかった。また、スプ
リング７のイニシャル荷重Ｆを変更して、いったん別の
リリーフ設定圧に調整してしまうと、元のリリーフ設定
圧Ｐｓに戻すためには、再びスプリング７の取り付け長
さを変更しなければならない。

【００１２】そして、この従来例のリリーフバルブをブ
レーキバルブとして使用した場合には、作業状況によっ
てブレーキ時間にばらつきが生じ、操作性が悪くなると
いった問題があった。例えば、図５のブレーキ回路で、
旋回モータ１をパワーショベルの旋回用モータとして用
いたとする。いま、バケットに土を積み、アームを伸ば
したような状況で旋回すると、その慣性モーメントは大
きくなる。したがって、この旋回に効果的にブレーキ力
を付与するには、リリーフ設定圧を高くしておく必要が
ある。反対に、バケットに何も積まず、アームを縮ませ
た状況で旋回すると、慣性モーメントはさほど大きくな
らない。したがって、この状況では、リリーフ設定圧を
高くする必要はない。そのため、いったん大きな慣性モ
ーメントに合わせてリリーフ設定圧を調整してしまう
と、慣性モーメントの小さな状況では急ブレーキがかか
り、操作性が悪くなってしまう。反対に、小さな慣性モ
ーメントに合わせてリリーフ設定圧を調整してしまう
と、慣性モーメントが大きな状況ではブレーキ力が足り
ず、旋回モータを停止するまでに時間がかかってしま
う。この発明の目的は、遠隔操作で、短時間のうちにリ
リーフ設定圧を変更でき、しかも、元のリリーフ設定圧
に簡単に戻すことのできるリリーフバルブを提供するこ
とである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、ケーシング
と、ケーシングに設けたシート面と、ケーシングに摺動
自在に組み込んだポペット部材と、ポペット部材をシー
ト面に着座させるよう弾性力を付与するスプリングとを
備え、高圧側の圧力がリリーフ設定圧に達すると、ポペ
ット部材がスプリングに抗してシート面から離れ、その
圧力流体を低圧側に逃す構成にしたリリーフバルブを前
提とする。そして、第１の発明は、ポペット部材の外周
面に形成した段部と、ケーシング内のポペット部材が摺
動する面に形成した段部とが相まって圧力室を形成する
とともに、この圧力室を圧力源に接続し、圧力室に圧力
流体を導くと、ポペット部材のシート面から離れる方向
に補助力を付与する構成にした点に特徴を有する。第２
の発明は、第１の発明において、圧力室を、遠隔操作自
在とした制御バルブを介して圧力源に接続した点に特徴
を有する。第３の発明は、第１又は２の発明のリリーフ
バルブを、旋回モータを有するブレーキ回路に、ブレー
キバルブとして接続した点に特徴を有する。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１に示す第１実施例のリリーフ
バルブでは、ポペット部材１９の外周面に段部２８を形
成している。また、ガイド部材１８の内周面、すなわち
ポペット部材１９が摺動する面には、上記段部２８に対
向する段部２９を形成している。したがって、ガイド部
材１８の内周面にポペット部材１９を摺動自在に組み込
むと、これら段部２８、２９が相まって圧力室３０が形
成される。そして、この圧力室３０に圧力流体を導く
と、その圧力が段部２８に作用し、ポペット部材１９の
シート面１７ａから離れる方向に補助力を付与すること
になる。なお、その他の構成については、上記実施例の
リリーフバルブと同じであり、同一の構成要素には同一
の符号を付し、ここではその詳細な説明を省略する。

【００１５】このリリーフバルブでは、次のようにして
リリーフ設定圧が決められる。いま、圧力室３０に圧力
流体が導かれなければ、従来例の式（１）で説明したと
おり、リリーフ設定圧が、Ｐｓ＝Ｆ／(Ａ₁−Ａ₂) ・・・(１) となる。それに対して、圧力室３０に圧力流体を導いた
とする。ポペット部材１９の段部２８の受圧面積をＡ₃
とすれば、ポペット部材１９をシート面１７ａから離そ
うとする力は、油圧室５の圧力Ｐによる作用力Ｐ×(Ａ₁
−Ａ₂)と、圧力室３０の圧力ｐによる補助力ｐ×Ａ₃と
の合力となる。それに対して、ポペット部材１９をシー
ト面１７ａに着座させようとする力は、スプリング７の
イニシャル荷重Ｆとなる。したがって、リリーフ設定圧
Ｐｓ'は、Ｐｓ'＝Ｆ／(Ａ₁−Ａ₂)−ｐ×Ａ₃／(Ａ₁−Ａ₂) ・・・(２) となる。このように、圧力室３０に圧力ｐを導くと、リ
リーフ設定圧を｛ｐ×Ａ₃／(Ａ₁−Ａ₂)｝だけ低くする
ことができる。

【００１６】以上述べた第１実施例では、圧力室３０に
圧力流体を導けば、その圧力ｐに応じてリリーフ設定圧
を調整することができる。そして、例えば、圧力室３０
を、遠隔操作自在とした制御バルブを介して圧力源に接
続すれば、遠隔操作で短時間のうちにリリーフ設定圧を
変更することができる。しかも、リリーフ設定圧Ｐｓの
状態から、別のリリーフ設定圧Ｐｓ'に調整したとして
も、圧力室３０から圧力ｐを逃してやれば、簡単かつ正
確に元のリリーフ設定圧Ｐｓに戻すことができる。な
お、圧力室３０でおこなわれるにリリーフ設定圧の調整
は、スプリング７のイニシャル荷重を変更しておこなわ
れるリリーフ設定圧の調整とは全く独立しているので、
互いに影響しあうことはない。したがって、例えば、リ
リーフ設定圧をずっと変更したいときにはスプリング７
のイニシャル荷重を変更し、少しの間だけ変更したいと
きには圧力室３０で調整するなど、目的に応じて使い分
ければよい。

【００１７】図２に示す第２実施例では、圧力室３０
を、その圧力源としてポンプ３１に接続した例である。
そして、このポンプ３１の吐出圧を決めることで、リリ
ーフ設定圧を調整することができる。この第２実施例で
は、ポペット部材１９を二つの部品、ポペット部品３２
とガイド部品３３とを螺合することで構成している。そ
して、そのガイド部品３３の端部が、そのまま段部２８
を構成している。このように、ポペット部材１９を分割
するのは、このポペット部材１９をガイド部材１８の内
周面に組み込むためである。つまり、ポペット部材１９
が一つの部品のみで構成されていると、段部２８、２９
があるために、ガイド部材１８の内周面に組み込むこと
は難しくなってしまう。そこで、ポペット部材１９を分
割して、ポペット部品３２を図２の左側から、また、ガ
イド部品３３を図２の右側から、それぞれガイド部材１
８の内周面に挿入し螺合すれば、なんら問題なく組み込
むことができる。もちろん、ポペット部材としての機能
は、第１実施例のものと実質的になんら変わるものでは
ない。

【００１８】図３に示す第３実施例では、圧力室３０
を、遠隔操作自在とした方向制御弁３４を介して、圧力
源であるポンプ３１に接続している。この方向制御弁３
４は、通常、圧力室３０をタンクＴに連通するが、遠隔
操作により切換わり、圧力室３０をポンプ３１に連通す
るものである。したがって、リリーフ設定圧を２段階に
変更することができる。この第３実施例でも、ポペット
部材１９を、第２実施例とは異なるが二つの部品、ポペ
ット部品３５とガイド部品３６とから構成している。そ
して、この第２実施例では、ガイド部品３６を図３の右
側からガイド部材１８の内周面に組み込み、その先端に
ポペット部品３５を固定している。もちろん、ポペット
部材としての機能は、第１実施例のものと実質的になん
ら変わるものではない。

【００１９】図４に示す第４実施例では、圧力室３０
を、遠隔操作自在とした方向制御弁３４を介して、圧力
源であるスプリング室６に接続している。この方向制御
弁３４は、通常、圧力室３０をタンクＴに連通している
が、遠隔操作により切換わり、圧力室３０をスプリング
室６に連通するものである。そして、ここでは、圧力源
としてスプリング室６の自己圧を利用するので、コスト
がかからない。この第４実施例でも、ポペット部材１９
が第２、３実施例とは異なるが、二つの部品から構成さ
れている。つまり、ポペット部品３７を図４の左側か
ら、また、ガイド部品３８を図４の右側から、それぞれ
ガイド部材１８の内周面に挿入し、ポペット部品３７の
外周面にガイド部品３８を圧入する。そして、キャップ
型のスプリングシート３９をポペット部品３７の後端部
に螺合して、ガイド部品３８を固定している。もちろ
ん、ポペット部材としての機能は、第１実施例のものと
実質的になんら変わるものではない。なお、これら第
３、４実施例では、制御バルブとして方向制御弁３４を
用いているが、もちろん圧力制御弁であってもかまわな
い。

【００２０】次に、これら実施例で説明したリリーフバ
ルブを、図５で説明したブレーキ回路にブレーキバルブ
として接続した場合の作用について説明する。例えば、
圧力室３０に流体が導かれない状態でのリリーフ設定圧
Ｐｓを、慣性モーメントが大きくなる状況に合わせて決
めておく。したがって、この場合は、バケットに土を積
み、アームを伸ばしたような状況で旋回しても、その旋
回に効果的にブレーキ力を付与することができる。ま
た、圧力室３０に圧力ｐを導いたときのリリーフ設定圧
Ｐｓ'を、慣性モーメントが小さくなる状況に合わせて
決めておく。したがって、この場合は、バケットにも何
も積まず、アームを縮ませたような状況で旋回しても、
それに合わせたブレーキ力を付与することができる。そ
して、例えば第２実施例のように、圧力室３０を、遠隔
操作自在とした切換弁３４を介して、圧力ｐを流体を吐
出するポンプ３１に接続しておく。そして、この切換弁
３４をオペーレータ室から任意に切り換えられるように
しておけば、作業状況によって変化する慣性モーメント
にかかわらず、ブレーキ時間をほぼ均一にすることがで
きる。このように、作業状況に応じて、遠隔操作で短時
間のうちにリリーフ設定圧を調整することができ、ブレ
ーキ時間をほぼ均一にして、操作性を高めることができ
る。

【００２１】以上述べた実施例では、ブレーキバルブと
してブレーキ回路に接続したリリーフバルブについて説
明したが、もちろんそれに限るものではない。また、こ
れら実施例では、油圧室５の圧力をスプリング室６に導
く差動タイプのリリーフバルブについて説明したが、も
ちろんスプリング室６に圧力を導かないものであっても
よい。なお、これら実施例では、ボディ１３、シート部
材１７、ガイド部材１８などが相まって、リリーフバル
ブのケーシングを構成しているものとする。

【００２２】

【発明の効果】第１の発明によれば、圧力室に圧力を導
けば、その圧力がポペット部材に形成した段部に作用
し、ポペット部材のシート面から離す方向に補助力を付
与する。したがって、そのぶんだけリリーフ設定圧を低
く調整することができ、直接にスプリング７の取付け長
さを変更するやり方とは違って、リリーフ設定圧の調整
に手間がかかることがなく、短時間でおこなうことがで
きる。また、いったん別のリリーフ設定圧に調整して
も、圧力室から圧力を逃せば、簡単かつ正確に元のリリ
ーフ設定圧に戻すことができる。そして、例えば第２の
発明のように、圧力室を、遠隔操作自在とした制御バル
ブを介して圧力源に接続すれば、遠隔操作でリリーフ設
定圧を調整することができる。第３の発明によれば、作
業状況に応じて圧力室に圧力を導いたり、導かなかった
りすれば、そのときの慣性モーメントにかかわらず、ブ
レーキ時間をほぼ均一にすることができ、操作性を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例のリリーフバルブを示す
図で、(ａ)は、リリーフバルブの断面図であり、また、
(ｂ)は圧力室５側におけるポペット部材１９の受圧面積
Ａ₁、(ｃ)は圧力室３０における受圧面積Ａ₃、(ｄ)はス
プリング室６側におけるポペット部材１９の受圧面積Ａ
₂の関係を示す図である。

【図２】第２実施例のリリーフバルブの断面図である。

【図３】第３実施例のリリーフバルブの断面図である。

【図４】第４実施例のリリーフバルブの断面図である。

【図５】ブレーキ回路を示す図である。

【図６】従来例のリリーフバルブの断面図である。

【符号の説明】

１旋回モータ７スプリング１３ボディ１７シート部材１７ａシート面１８ガイド部材１９ポペット部材２８ (ポペット部材の外周面に形成した)段部２９ (ポペット部材が摺動する面に形成した)段部３０圧力室３１ (圧力源としての)ポンプ３４方向制御弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシングと、ケーシングに設けたシー
ト面と、ケーシングに摺動自在に組み込んだポペット部
材と、ポペット部材をシート面に着座させるよう弾性力
を付与するスプリングとを備え、高圧側の圧力がリリー
フ設定圧に達すると、ポペット部材がスプリングに抗し
てシート面から離れ、その圧力流体を低圧側に逃す構成
にしたリリーフバルブにおいて、ポペット部材の外周面
に形成した段部と、ケーシング内のポペット部材が摺動
する面に形成した段部とが相まって圧力室を形成すると
ともに、この圧力室を圧力源に接続し、圧力室に圧力流
体を導くと、ポペット部材のシート面から離れる方向に
補助力を付与する構成にしたことを特徴とするリリーフ
バルブ。
【請求項２】圧力室を、遠隔操作自在とした制御バル
ブを介して圧力源に接続したことを特徴とする請求項１
記載のリリーフバルブ。
【請求項３】旋回モータを有するブレーキ回路に、ブ
レーキバルブとして接続したことを特徴とする請求項１
又は２記載のリリーフバルブ。