(57)【要約】【課題】製造コストを抑えつつ、余分な圧力損失を低減できるリリーフ弁の提供。【解決手段】本発明に係るリリーフ弁は、リリーフ弁体１３の下流側の流路に設けられた第１流体室２１と、この第１流体室２１の下流側の流路に設けられた第２流体室２２と、これらの第１流体室２１と第２流体室２２の間の流路に設けられ、第１流体室２１と第２流体室２２を連通する連通部２３と、第１流体室２１内の圧力に応じて、連通部２３の開口量を増減させて連通部２３の連通を絞る絞り弁２９とを備え、この絞り弁２９は、第１流体室２１内の圧力が圧力Ｐ１未満のとき、連通部２３の開口量を減少させ、第１流体室２１内の圧力が圧力Ｐ１以上のとき、連通部２３の開口量を増大させるようにした。【選択図】図２
2014206226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油の流路が形成されたハウジングと、このハウジングの内面に形成されたシート部と、このシート部に着座するリリーフ弁体と、このリリーフ弁体を前記シート部へ付勢するリリーフ弁体用スプリングとを備え、前記ハウジングの前記流路内の圧力に基づいて、前記リリーフ弁体が前記リリーフ弁体用スプリングの弾性力に抗して前記シート部から離反し、高圧側の前記流路と低圧側の前記流路を連通するリリーフ弁において、
前記リリーフ弁体の下流側の前記流路に設けられた第１流体室と、
この第１流体室の下流側の前記流路に設けられた第２流体室と、
これらの第１流体室と第２流体室の間の前記流路に設けられ、前記第１流体室と前記第２流体室を連通する連通部と、
前記第１流体室内の圧力に応じて、前記連通部の開口量を増減させて前記連通部の連通を絞る絞り部とを備え、
この絞り部は、前記第１流体室内の圧力が所定の圧力未満のとき、前記連通部の開口量を減少させ、前記第１流体室内の圧力が所定の圧力以上のとき、前記連通部の開口量を増大させることを特徴とするリリーフ弁。
【請求項２】
請求項１に記載のリリーフ弁において、
前記絞り部は、前記ハウジングの前記第２流体室側に収容されたポペット型の絞り弁体と、この絞り弁体を前記連通部の前記第２流体室側の開口端部へ付勢する絞り弁体用スプリングとを有し、
前記絞り弁体は、
前記連通部から前記第２流体室へ流れ出す作動油を受け流す第１絞りと、
この第１絞りよりも下流側に設けられ、前記第１絞りの受圧面よりも大きい受圧面が形成された第２絞りとから成ることを特徴とするリリーフ弁。
【請求項３】
請求項２に記載のリリーフ弁において、
前記第１絞りは、ノッチ又は切込を形成して構成されたことを特徴とするリリーフ弁。
【請求項４】
請求項１に記載のリリーフ弁において、
前記絞り部は、前記ハウジングの前記第２流体室側に収容され、前記第１流体室内の作動油の圧力を受けて駆動するスプール型の絞り弁体と、この絞り弁体を前記連通部の開口量が減少する方向へ付勢する絞り弁体用スプリングとを有し、
前記絞り弁体は、
前記第２流体室内に配置された小径部と、
この小径部の径よりも大きい径に設定され、前記小径部に連結されて前記連通部の開口端部に摺動する大径部と、
この大径部の前記第２流体室側の一端に設けられ、前記連通部から前記第２流体室への作動油の流入を規制する規制部とから成ることを特徴とするリリーフ弁。
【請求項５】
請求項４に記載のリリーフ弁において、
前記規制部は、前記大径部の外周部分にノッチ又は切込を形成して構成されたことを特徴とするリリーフ弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械等の油圧回路に用いられ、油圧回路内の作動油の圧力を調整するリリーフ弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、油圧ショベル等の建設機械は、掘削等の作業を行う作業機等を油圧により駆動する油圧回路を備えている。この油圧回路には、管路内の作動油の圧力を所定の設定圧以下に制限するリリーフ弁が設けられており、油圧回路の管路やポンプにかかる負荷を軽減して油圧回路にかかる負荷を軽減するようにしている。このようなリリーフ弁の従来技術として、例えば特許文献１に示すばね平衡式弁が知られている。
【０００３】
このばね平衡式弁のように従来技術のリリーフ弁は、基本構成として、例えば作動油の流路が形成されたハウジングと、このハウジングの内面に形成されたシート部と、このシート部に着座するリリーフ弁体と、このリリーフ弁体をシート部へ付勢するリリーフ弁体用スプリングとを備え、ハウジングの流路内の作動油の圧力に基づいて、リリーフ弁体がリリーフ弁体用スプリングの弾性力に抗してシート部から離反し、高圧側の流路と低圧側の流路を連通するようになっている。
【０００４】
このように構成されたリリーフ弁では、リリーフ弁体がシート部から離反する際にリリーフ弁体の前後において圧力降下が生じる。このとき、その圧力差が大きいときには、作動油中に多数の気泡が生成されるキャビテーションが発生し、このキャビテーションに伴うエロージョンによってリリーフ弁が損傷したり、あるいは圧力脈動によってリリーフ弁の動作が不安定になることが問題になっていた。そこで、キャビテーションの発生を抑制する従来技術の１つとして、例えば特許文献２に示すリリーフ弁が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３７４００２８号公報
【特許文献２】特開平５−１４１５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献２に開示された従来技術のリリーフ弁では、流入口側の圧力によって流出口側の流路を絞る絞り部を設け、この絞り部によってリリーフ弁体の前後の圧力差を低減するようにしているので、リリーフ弁体としてのメインポペットの背圧室の圧力やこのメインポペットの背圧室側に設けられたパイロットポペットの背圧室の圧力を流出口側の圧力と隔離する必要がある。そのため、リリーフ弁の内部に異なる圧力の流路を少なくとも二つ以上設けることになるので、リリーフ弁の構造や流路の形状が複雑となり、リリーフ弁の製造コストが高くなることが懸念されている。
【０００７】
また、リリーフ弁の流出口側の圧力とメインポペットの背圧室の圧力との圧力差が大きくなるので、両者を繋ぐメインポペットのクリアランス部からの作動油の漏れ量が大きくなる可能性がある。そこで、これを防止するために、メインポペットのクリアランス部に密着性の高いシール部を設けることが考えられるが、シール部によってメインポペットの応答性が低下するので、リリーフ弁の性能が損なわれる可能性がある。仮に、特許文献２に開示された従来技術のリリーフ弁の絞り部を用いずに、リリーフ弁の下流側全体の圧力を上昇させてリリーフ弁体の前後の圧力差を低減することができた場合でも、以下のような問題が生じる。
【０００８】
図９は従来技術のリリーフ弁の流量と下流側の圧力との関係を示す図である。
【０００９】
図９に示すように、キャビテーションの発生によりリリーフ弁体の周辺の流れに影響を受け易いのは、リリーフ弁の下流側の圧力ＰがＰ１より小さいとき、すなわちリリーフ弁へ流れ込む流量ＱがＱ１より少ないときである（特に、図９のＤ領域に相当）。一方、このリリーフ弁の流量ＱがＱ１以上であれば、管路の圧力損失によってリリーフ弁の下流側の圧力Ｐが上昇するので、キャビテーションの発生が抑制され、リリーフ弁体の周辺の流れが安定する（図９のＣ領域に相当）。従って、リリーフ弁の下流側の圧力Ｐを上昇させた場合には、キャビテーションの影響を受け難い領域（Ｐ＞Ｐ１，Ｑ＞Ｑ１）では不必要な圧力損失が発生することが問題になっている。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、製造コストを抑えつつ、余分な圧力損失を低減することができるリリーフ弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明のリリーフ弁は、作動油の流路が形成されたハウジングと、このハウジングの内面に形成されたシート部と、このシート部に着座するリリーフ弁体と、このリリーフ弁体を前記シート部へ付勢するリリーフ弁体用スプリングとを備え、前記ハウジングの前記流路内の圧力に基づいて、前記リリーフ弁体が前記リリーフ弁体用スプリングの弾性力に抗して前記シート部から離反し、高圧側の前記流路と低圧側の前記流路を連通するリリーフ弁において、前記リリーフ弁体の下流側の前記流路に設けられた第１流体室と、この第１流体室の下流側の前記流路に設けられた第２流体室と、これらの第１流体室と第２流体室の間の前記流路に設けられ、前記第１流体室と前記第２流体室を連通する連通部と、前記第１流体室内の圧力に応じて、前記連通部の開口量を増減させて前記連通部の連通を絞る絞り部とを備え、この絞り部は、前記第１流体室内の圧力が所定の圧力未満のとき、前記連通部の開口量を減少させ、前記第１流体室内の圧力が所定の圧力以上のとき、前記連通部の開口量を増大させることを特徴としている。
【００１２】
このように構成した本発明は、第１流体室内の圧力が所定の圧力未満のときには、リリーフ弁体の周辺の流れが不安定になり易いので、絞り部が連通部の開口量を減少させることにより、リリーフ弁体の下流側の圧力が上昇し、キャビテーションの発生を十分に抑制することができる。一方、第１流体室内の圧力が所定の圧力以上のときには、本来、管路の圧力損失によって第１流体室内の圧力が上昇し、キャビテーションの発生が抑制されているので、絞り部が連通部の開口量を増大させることにより、リリーフ弁体の下流側の圧力の上昇を抑えることができ、絞り部によって管路の圧力損失が増大することを回避することができる。
【００１３】
そして、本発明は、第１流体室内の圧力に応じて連通部の開口量を絞り部で調整するだけで上述の作用効果を実現できるので、リリーフ弁の構造が複雑化することがなく、製造コストを抑えることができる。このように、本発明は、製造コストを抑えつつ、キャビテーションの発生し易い状況を考慮してリリーフ弁体の下流側の圧力を制御しているので、余分な圧力損失を低減することができる。
【００１４】
また、本発明に係るリリーフ弁は、前記発明において、前記絞り部は、前記ハウジングの前記第２流体室側に収容されたポペット型の絞り弁体と、この絞り弁体を前記連通部の前記第２流体室側の開口端部へ付勢する絞り弁体用スプリングとを有し、前記絞り弁体は、前記連通部から前記第２流体室へ流れ出す作動油を受け流す第１絞りと、この第１絞りよりも下流側に設けられ、前記第１絞りの受圧面よりも大きい受圧面が形成された第２絞りとから成ることを特徴としている。
【００１５】
このように構成した本発明は、ポペット型の絞り弁体の第１絞りが第２絞りよりも上流側に配置され、第１絞りが絞り弁体用スプリングによって連通部の第２流体室側の開口端部へ付勢されているので、第１流体室内の圧力が所定の圧力未満のときには、連通部の開口量が小さく、連通部から第２流体室へ流入する作動油の流量が少ない。そのため、作動油が第２絞りの受圧面に作用する力が小さく、絞り弁全体を絞り弁体用スプリングの弾性力に抗して下流側へ押し出すことができないので、連通部の連通が第１絞りで強く絞られることにより、第１流体室内の圧力を迅速に上昇させることができる。これにより、キャビテーションの発生を効果的に抑制することができる。
【００１６】
一方、第１流体室内の圧力が所定の圧力まで上昇したときには、連通部から第２流体室へ流入する作動油の流量が増加し、作動油が第２絞りの受圧面に作用する力が大きくなるので、絞り弁全体を絞り弁体用スプリングに抗して下流側へ押し出すことができる。これにより、連通部の開口量を容易に増大させることができるので、第１流体室内の作動油を第２流体室へ円滑に流通させることができる。このように、第１流体室内の圧力に対して絞り弁の高い応答性を得ることができるので、第１流体室内の圧力に応じて絞り弁体の第１絞りと第２絞りにより連通部の開口量の調整を的確に行うことができる。
【００１７】
また、本発明に係るリリーフ弁は、前記発明において、前記第１絞りは、ノッチ又は切込を形成して構成されたことを特徴としている。このように構成すると、第１絞りに形成されたノッチ又は切込によって連通部の連通を効果的に絞ることができる。特に、ノッチ又は切込の面積や形状を調整することで、第１流体室内の圧力をきめ細かく制御できるので、優れたキャビテーションの抑制効果を得ることができる。
【００１８】
また、本発明に係るリリーフ弁は、前記発明において、前記絞り部は、前記ハウジングの前記第２流体室側に収容され、前記第１流体室内の作動油の圧力を受けて駆動するスプール型の絞り弁体と、この絞り弁体を前記連通部の開口量が減少する方向へ付勢する絞り弁体用スプリングとを有し、前記絞り弁体は、前記第２流体室内に配置された小径部と、この小径部の径よりも大きい径に設定され、前記小径部に連結されて前記連通部の開口端部に摺動する大径部と、この大径部の前記第２流体室側の一端に設けられ、前記連通部から前記第２流体室への作動油の流入を規制する規制部とから成ることを特徴としている。
【００１９】
このように構成した本発明は、スプール型の絞り弁体の大径部が絞り弁体用スプリングによって連通部の開口量が減少する方向へ付勢されているので、第１流体室内の圧力が所定の圧力未満のときには、連通部の開口が大径部に遮られると共に、規制部が連通部から第２流体室へ流れ込む作動油の進入方向に位置し易くなる。そのため、作動油が連通部から第２流体室へ流れ込む際に連通部の開口部分から受ける抵抗が大きくなり、連通部の連通が絞り弁の大径部と規制部で強く絞られるので、第１流体室内の圧力を迅速に上昇させることができる。これにより、キャビテーションの発生を効果的に抑制することができる。
【００２０】
一方、第１流体室内の圧力が所定の圧力まで上昇したときには、大径部が第１流体室内の圧力を受け、絞り弁体用スプリングの弾性力に抗して連通部の開口端部に摺動するので、連通部の開口量を容易に増大させることができる。このとき、規制部が大径部と共に移動することにより、規制部が連通部から第２流体室へ流れ込む作動油の進入方向に位置しなくなるので、作動油が連通部から第２流体室へ流れ込む際に連通部の開口部分から受ける抵抗が小さくなり、第１流体室内の作動油を第２流体室へ円滑に流通させることができる。このように、絞り弁体が第１流体室内の圧力を受けて安定して動作するので、リリーフ弁体の下流側の圧力の制御を精度良く行うことができる。
【００２１】
また、本発明に係るリリーフ弁は、前記発明において、前記規制部は、前記大径部の外周部分にノッチ又は切込を形成して構成されたことを特徴としている。このように構成すると、絞り弁体の大径部の外周部分に形成されたノッチ又は切込によって連通部の連通を効果的に絞ることができる。特に、ノッチ又は切込の面積や形状を調整することで、第１流体室内の圧力をきめ細かく制御できるので、優れたキャビテーションの抑制効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のリリーフ弁によれば、リリーフ弁体の下流側の第１流体室内の圧力に応じて、第１流体室の下流側の第２流体室へ繋がる連通部の連通を絞り部で絞るようにしているので、内部の構造や流路の形状を簡素化することができる。特に、本発明のリリーフ弁は、管路の圧力損失の大きさで変化するキャビテーションの発生状況に合わせて連通部の開口量を適宜変更し、連通部を絞る強さを調整できるので、絞り部を設けてもリリーフ弁の性能を維持したまま、キャビテーションの発生を十分に抑制することができる。従って、製造コストを抑えつつ、余分な圧力損失を低減できるので、従来よりもリリーフ弁の生産性を高めると共に、油圧回路のエネルギー効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るリリーフ弁の第１実施形態が備えられる建設機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す図である。
【図２】本発明に係るリリーフ弁の第１実施形態の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に備えられた絞り弁体の構成を説明する図であり、左図は絞り弁体を拡大して示す断面図、右図は連通部側から絞り弁体を見た図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るリリーフ弁の流量と下流側の圧力との関係を示す図である。
【図５】本発明に係るリリーフ弁の第２実施形態の構成を示す断面図である。
【図６】図３に示す絞り弁体の他の形態の構成を説明する図であり、左図は絞り弁体を拡大して示す断面図、右図は連通部側から絞り弁体を見た図である。
【図７】図３に示す絞り弁体の他の形態の構成を説明する図であり、左図は絞り弁体を拡大して示す断面図、右図は連通部側から絞り弁体を見た図である。
【図８】図５に示す絞り弁体の他の形態の構成を説明する図である。
【図９】従来技術のリリーフ弁の流量と下流側の圧力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係るリリーフ弁を実施するための形態を図に基づいて説明する。
【００２５】
［第１実施形態］
本発明に係るリリーフ弁の第１実施形態は、建設機械、例えば図１に示すように油圧回路を備えた油圧ショベル１に設けられる。この油圧ショベル１は、走行体２と、この走行体２の上側に配置され、旋回フレーム３ａを有する旋回体３と、この旋回体３の前方に取り付けられ、上下方向に回動して掘削等の作業を行うフロント作業機４とを備えている。
【００２６】
旋回体３は、前方にキャブ７を備え、後方にカウンタウェイト６を備え、また、これらキャブ７及びカウンタウェイト６の間にエンジンルーム５と、このエンジンルーム５に収納されたエンジン（図示せず）と、このエンジンの駆動力で回転し、フロント作業機４を駆動する圧油を供給する油圧ポンプ（図示せず）と、この油圧ポンプに吸入される作動油を貯蔵する作動油タンク（図示せず）と、油圧ポンプから吐出されて後述の各シリンダへ供給する圧油を制御するコントロールバルブ（図示せず）とを備えている。
【００２７】
フロント作業機４は、基端が旋回体３に回動可能に取り付けられたブーム４Ａと、このブーム４Ａの先端に回動可能に取り付けられたアーム４Ｂと、このアーム４Ｂの先端に回動可能に取り付けられたバケット４Ｃとを有している。また、フロント作業機４は、旋回体３とブーム４Ａとを接続し、伸縮することによってブーム４Ａを回動させるブームシリンダ４ａと、ブーム４Ａの上側に配置されると共にブーム４Ａとアーム４Ｂとを接続し、伸縮することによってアーム４Ｂを回動させるアームシリンダ４ｂと、アーム４Ｂとバケット４Ｃとを接続し、伸縮することによってバケット４Ｃを回動させるバケットシリンダ４ｃとを有している。
【００２８】
そして、油圧ショベル１の油圧回路は、少なくとも上述した油圧ポンプ、作動油タンク、コントロールバルブ、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、及びバケットシリンダ４ｃとの間で作動油が循環する回路を構成し、この回路内に本発明に係るリリーフ弁の第１実施形態が設けられている。
【００２９】
本発明の第１実施形態は、図２に示すように作動油の流路が形成されたハウジング１１と、このハウジング１１の内面に形成されたシート部１２と、このシート部１２に着座するリリーフ弁体１３と、このリリーフ弁体１３をシート部１２へ付勢するリリーフ弁体用スプリング１４とを備えている。
【００３０】
リリーフ弁体１３は、例えばリリーフ弁体用スプリング１４が配置される凹部１３Ａが形成されたポペット型であり、リリーフ弁体用スプリング１４は、例えば一端がリリーフ弁体１３の凹部１３Ａの奥側の面１３ａに接続され、他端がハウジング１１に嵌合されたプラグ１５に支持されており、ハウジング１１、リリーフ弁体１３、及びプラグ１５に囲まれて形成されるスプリング室１６内に収容されている。プラグ１５はリリーフ弁体用スプリング１４に対してリリーフ弁体用スプリング１４の軸線周りに回動することにより、リリーフ弁体用スプリング１４の弾性力の大きさが調整可能になっている。
【００３１】
本発明の第１実施形態は、リリーフ弁体１３の下流側の流路に設けられた第１流体室２１と、この第１流体室２１の下流側の流路に設けられた第２流体室２２と、これらの第１流体室２１と第２流体室２２の間の流路に設けられ、第１流体室２１と第２流体室２２を連通する連通部２３とを備えている。
【００３２】
ハウジング１１には、リリーフ弁体１３よりも上流側の作動油を第１流体室２１へ流入させる流入ポート２４が形成されており、さらに第２流体室２２内の作動油を外部へ流出させる流出ポート２５が形成されている。また、リリーフ弁体１３の円筒部分には、第１流体室２１とスプリング室１６とを繋ぐ油路２６が設けられており、この油路２６は、リリーフ弁体１３がリリーフ弁体用スプリング１４の弾性力に抗してシート部１２から離反する際に、スプリング室１６内の作動油を第１流体室２１側へ流す逃げ道となっている。
【００３３】
本発明の第１実施形態は、第１流体室２１内の圧力に応じて、連通部２３の開口量を増減させて連通部２３の連通を絞る絞り部とを備え、この絞り部は、第１流体室２１内の圧力が所定の圧力未満のとき、連通部２３の開口量を減少させ、第１流体室２１内の圧力が所定の圧力以上のとき、連通部２３の開口量を増大させるようにしている。
【００３４】
具体的には、絞り部は、例えばハウジング１１の第２流体室２２側に設けられた絞り弁２９から構成され、この絞り弁２９は、例えばハウジング１１の第２流体室２２側に収容されたポペット型の絞り弁体３０と、この絞り弁体３０を連通部２３の第２流体室２２側の開口端部２３Ａへ付勢する絞り弁体用スプリング３１と、ハウジング１１に嵌合され、絞り弁体用スプリング３１を固定するプラグ３５とを有している。
【００３５】
絞り弁体３０は、例えば図２、図３左図に示すように連通部２３から第２流体室２２へ流れ出す作動油を受け流す第１絞り３０Ａと、この第１絞り３０Ａよりも下流側に設けられ、第１絞り３０Ａの受圧面３０ａよりも大きい受圧面３０ｂ１が形成された第２絞り３０Ｂとから成っている。
【００３６】
連通部２３の第２流体室２２側の開口端部２３Ａは、例えば直径が第１絞り３０Ａの底面の直径よりも小さく設定された円形状に形成されている。第１絞り３０Ａは、例えば円錐型であり、図３右図に示すように表面部分に４つのノッチ３０Ａ１を形成して構成されており、これらのノッチ３０Ａ１は、例えば軸線周りに等間隔に配置され、連通部２３側から見て径方向に伸びる略菱形の花弁状に形成されている。
【００３７】
第２絞り３０Ｂは、例えばリリーフ弁体用スプリング３１が配置される凹部３０Ｂ１が形成され、外径が第１絞り３０Ａの底面の直径よりも大きく設定された円柱型の形状を有している。そして、連通部２３、第１絞り３０Ａ、第２絞り３０Ｂ、及び絞り弁体用スプリング３１は軸線を共通にしている。
【００３８】
絞り弁体用スプリング３１は、例えば一端が第２絞り３０Ｂの凹部３０Ｂ１の奥側の面３０ｂ２に接続され、他端がプラグ３５に接続されており、ハウジング１１、第２絞り３０Ｂ、及びプラグ３５に囲まれて形成されるスプリング室３６内に収容されている。プラグ３５は絞り弁体用スプリング３１に対して絞り弁体用スプリング３１の軸線周りに回動することにより、絞り弁体用スプリング３１の弾性力の大きさが調整可能になっている。
【００３９】
また、絞り弁２９は、ハウジング１１に設けられ、流出ポート２５とスプリング室３６とを繋ぐ油路３７を有し、この油路３７は、絞り弁体３０が絞り弁体用スプリング３１の弾性力に抗して連通部２３の開口端部２３Ａから離反する際に、スプリング室３６内の作動油を流出ポート２５側へ流す逃げ道となっている。さらに、絞り弁２９は、第２絞り３０Ｂの円筒部分に形成され、絞り弁体３０がプラグ３５付近まで移動したときにスプリング室３６内の作動油を油路３７へ導く油路３８を有している。
【００４０】
次に、本発明のリリーフ弁の第１実施形態の動作を図４を参照して詳細に説明する。
【００４１】
図４は本発明の第１実施形態に係るリリーフ弁の流量と下流側の圧力との関係を示す図である。
【００４２】
本発明の第１実施形態に係るハウジング１１、シート部１２、リリーフ弁体１３、及びリリーフ弁体用スプリング１４に対応するハウジング、シート部、リリーフ弁体、及びリリーフ弁体用スプリングの基本構成のみを備えた従来技術のリリーフ弁では、リリーフ弁体よりも上流側の圧力が上昇し、リリーフ弁体がリリーフ弁体用スプリングの弾性力に抗してシート部から離反すると、リリーフ弁体よりも上流側の作動油が下流側へ流れ、リリーフ弁体の下流側の圧力が徐々に上昇する。図４に示すように、リリーフ弁の下流側の圧力がＰ１未満、すなわちリリーフ弁へ流入する流量がＱ１未満であれば、キャビテーションが発生してリリーフ弁体の周辺の流れに影響を受け易くなる（図４のＤ領域に相当）。
【００４３】
一方、リリーフ弁の下流側の圧力が上昇してＰ１以上、すなわちリリーフ弁の流量がＱ１以上になると、管路の圧力損失によってリリーフ弁の下流側の圧力がさらに上昇するので、キャビテーションの発生が抑制され、リリーフ弁体の周辺の流れが安定する（図４のＣ領域に相当）。
【００４４】
上述した従来技術のリリーフ弁の動作に対して、本発明の第１実施形態では、流入ポート２４の圧力が上昇し、リリーフ弁体１３がリリーフ弁体用スプリング１４の弾性力に抗してシート部１２から離反すると、高圧側の流入ポート２４の作動油が低圧側の第１流体室２１へ流入する。
【００４５】
ここで、絞り弁２９が連通部２３の開口量を増減させる第１流体室２１内の圧力の基準値を、例えばＰ１に予め設定しておくと、第１流体室２１へ流入した作動油は、連通部２３を流通して第２流体室２２へ流れようとするが、絞り弁体３０の第１絞り３０Ａが連通部２３の第２流体室２２側の開口端部２３Ａに着座しているので、連通部２３の開口が第１絞り３０Ａのノッチ３０Ａ１によって形成される隙間に限られ、作動油が第１絞り３０Ａで絞られて第１流体室２１内の圧力は、図４の領域Ｄを避けるように上昇する（図４の領域Ａに相当）。これにより、キャビテーションの発生が抑制され、リリーフ弁体１３の周辺の流れが安定する。
【００４６】
一方、連通部２３の開口から第２流体室２２へ流出した作動油は、流出ポート２５から外部へ排出される。その後、第１流体室２１内の流量の増加と共に第１流体室２１内の圧力がＰ１まで上昇すると、第１絞り３０Ａの受圧面３０ａが連通部２３の開口から第２流体室２２へ流出する作動油の動圧を受けると共に、第２絞り３０Ｂの受圧面３０ｂ１が第２流体室２２に篭る作動油の篭り圧を受けることにより、絞り弁体３０全体が絞り弁体用スプリング３１の弾性力に抗して連通部２３の開口端部２３Ａから離反し、スプリング室３６内の作動油は油路３７を流通して流出ポート２５へ排出される。これにより、連通部２３の開口量が増大することにより、第１流体室２１内の圧力はＰ１に保たれる（図４のＢ領域に相当）。
【００４７】
そして、第１流体室２１内の流量がＱ１まで上昇すると、絞り弁体３０がプラグ３５に当接するストロークエンドに達して連通部２３の開口量が最大となるので、連通部２３の絞り機能が解除される。その後、上述した従来技術の動作のときと同様に作動油がリリーフ弁体１３の下流側を流れるので、管路の圧力損失によってキャビテーションの発生が抑制され、連通部２３の絞り機能が解除されてもリリーフ弁体１３の周辺の流れが安定する（図４のＣ領域に相当）。
【００４８】
このように構成した本発明の第１実施形態によれば、リリーフ弁体１３の下流側の第１流体室２１内の圧力がＰ１未満のときには、連通部２３の開口量が減少して連通部２３の連通が絞られるので、リリーフ弁体１３の周辺の流れが不安定になり易いリリーフ弁の流量領域において第１流体室２１内の圧力を上昇させることができ、キャビテーションの発生を十分に抑制することができる。
【００４９】
一方、第１流体室２１内の圧力がＰ１以上のときには、連通部２３の開口量が増大して連通部２３の絞り機能が解除されるので、管路の圧力損失によってリリーフ弁体１３の周辺の流れが安定し易いリリーフ弁の流量領域において第１流体室２１内の圧力の上昇を抑えることができ、管路の圧力損失が増大することを回避することができる。特に、基本構成のみを備えた従来技術のリリーフ弁と同様に、第１流体室２１内の流量がＱ１から最大流量Ｑ２まで増加しても、第１流体室２１内の圧力はＰ１からＰ２の範囲に収まるので、第１流体室２１よりも上流側の流入ポート２４の圧力が上昇せず、油圧回路にかかる負担を軽減することができる。
【００５０】
さらに、本発明の第１実施形態は、リリーフ弁の基本構成に絞り弁２９を設ける構成であり、流体力対策として行われているダンパ構造等を簡素化でき、リリーフ弁の構造が複雑化することがないので、製造コストを抑えることができる。従って、本発明の第１実施形態は、製造コストを抑えつつ、余分な圧力損失を低減できるので、リリーフ弁の生産性を高めると共に、油圧回路のエネルギー効率を向上させることができる。
【００５１】
また、本発明の第１実施形態は、ポペット型の絞り弁体３０の第１絞り３０Ａを絞り弁体用スプリング３１で連通部２３の第２流体室２２側の開口端部２３Ａへ付勢することにより、第１流体室２１内の圧力がＰ１未満のときに、連通部２３の開口量を減少させることができるので、連通部２３から第２流体室２２へ流れる作動油の流量を制限することができる。そのため、第２流体室２２内の圧力が小さく、第１絞り３０Ａの受圧面３０ａに作用する作動油の動圧だけでは、絞り弁体３０全体を絞り弁体用スプリング３１の弾性力に抗して押し出すことができないので、連通部２３の開口量が減少した状態を維持でき、連通部２３の連通を第１絞り３０Ａで強く絞ることができる。これにより、図４に示すように、第１流体室２１内の圧力をＰ１まで迅速に上昇させることができるので、リリーフ弁体１３の周辺の流れを安定させることができ、キャビテーションの発生を効果的に抑制することができる。
【００５２】
そして、第１流体室２１内の圧力がＰ１まで上昇すると、連通部２３から第２流体室２２へ流入する作動油の流量が増加し、第２絞り３０Ｂの受圧面３０ｂ１に作用する作動油の篭り圧が大きくなるので、絞り弁体３０全体を絞り弁体用スプリング３１に抗して下流側へ押し出すことができ、連通部２３の開口量を容易に増大させることができる。これにより、第１流体室２１内の作動油を第２流体室２２へ円滑に流通させることができる。このように、第１流体室２１内の圧力の変動に対して絞り弁２９の高い応答性を得ることができるので、第１流体室２１内の圧力に応じて絞り弁体３０の第１絞り３０Ａと第２絞り３０Ｂにより連通部２３の開口量の調整を的確に行うことができる。
【００５３】
また、本発明の第１実施形態は、第１絞り３０Ａの表面部分には４つのノッチ３０Ａ１が形成されているので、第１絞り３０Ａが連通部２３の開口端部２３Ａに着座した状態では、連通部２３の開口を第１絞り３０Ａのノッチ３０Ａ１によって形成される隙間に制限することができ、連通部２３の連通を効果的に絞ることができる。特に、各ノッチ３０Ａ１の面積や形状を調整することで、第１流体室２１内の圧力をきめ細かく制御できるので、優れたキャビテーションの抑制効果を得ることができ、リリーフ弁の動作をより安定させることができる。
【００５４】
また、本発明の第１実施形態は、絞り弁２９としてポペット型の絞り弁体３０を用いることにより、少ない部品点数で済むので、製造コストをより削減することができる。特に、リリーフ弁体１３と絞り弁体３０はそれぞれ異なるスプリング室１６，３６に収容され、ハウジング１１内で互いに独立して存在するので、基本構成のみを備えたリリーフ弁体の構造をそのまま利用できるので、利便性に優れている。
【００５５】
［第２実施形態］
図５は本発明に係るリリーフ弁の第２実施形態の構成を示す断面図である。
【００５６】
本発明の第２実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態では、図２に示すように絞り部がポペット型の絞り弁体３０を有する絞り弁２９から成るのに対して、第２実施形態では、絞り部は、例えば図５に示すようにハウジング１１の第２流体室２２側に設けられた絞り弁４９から成り、この絞り弁４９は、例えばハウジング１１の第２流体室２２側に収容され、第１流体室２１内の作動油の圧力を受けて駆動するスプール型の絞り弁体５０と、この絞り弁体５０を連通部２３の開口量が減少する方向へ付勢する絞り弁体用スプリング５５と、ハウジング１１に嵌合され、絞り弁体用スプリング５５を固定するプラグ５６とを有することである。なお、本発明の第２実施形態に係るリリーフ弁の基本構成は第１実施形態と同じであり、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５７】
本発明の第２実施形態では、連通部２３と流出ポート２５が軸線を共通するように流出ポート２５がハウジング１１に設けられている。上述の絞り弁体５０は、例えば第２流体室２２内に配置された小径部５１と、この小径部５１の径よりも大きい径に設定され、小径部５１に連結されて連通部２３の開口端部２３Ａに摺動する大径部とを含んでいる。
【００５８】
この大径部は、例えば小径部５１の一端に接続され、連通部２３の開口端部２３Ａ及び流出ポート２５の開口端部２５Ａに摺動する第１大径部５２Ａと、小径部５１の他端に接続された第２大径部５２Ｂとから構成されている。また、絞り弁体用スプリング５５は、例えば一端が第１大径部５２Ａの両端のうちプラグ５６に面する側に接続され、他端がプラグ５６に接続されており、ハウジング１１、第１大径部５２Ａ、及びプラグ５６に囲まれて形成されるスプリング室５７内に収容されている。プラグ５６は絞り弁体用スプリング５５に対して絞り弁体用スプリング５５の軸線周りに回動することにより、絞り弁体用スプリング５５の弾性力の大きさが調整可能になっている。
【００５９】
また、絞り弁４９は、第１大径部５２Ａの第２流体室２２側の一端に設けられ、連通部２３から第２流体室２２への作動油の流入を規制する規制部を有している。この規制部は、例えば第１大径部５２Ａの両端のうち絞り弁体用スプリング５５に対して反対側、すなわち小径部５１の中心側に設けられ、径が第１大径部５２Ａの径より小さく、かつ小径部５１の径より大きく設定された中径部５３から成り、小径部５１、第１大径部５２Ａ、第２大径部５２Ｂ、及び中径部５３が軸線を共通にしている。
【００６０】
本発明の第２実施形態では、絞り弁４９は、ハウジング１１のうち第２大径部５２Ｂを挟んで第２流体室２２に対して反対側に設けられた第３流体室６０と、連通部２３を迂回して第１流体室２１と第３流体室６０とを繋ぐ油路６１とを有し、この油路６１によって第１流体室２１内の作動油が第３流体室６０へ導かれ、絞り弁体５０が第１流体室２１内の作動油の圧力を受けて駆動するようになっている。
【００６１】
また、絞り弁４９は、第１大径部５２Ａに設けられ、第２流体室２２とスプリング室５７とを繋ぐ油路６２を有し、この油路６２は、絞り弁体５０が絞り弁体用スプリング５５の弾性力に抗して連通部２３の開口量が増大する方向へ移動する際に、スプリング室５７内の作動油を第２流体室２２側へ流す逃げ道となっている。
【００６２】
このように構成した本発明の第２実施形態によれば、スプール型の絞り弁体５０が絞り弁体用スプリング５５によって連通部２３の開口量が減少する方向へ付勢されているので、図４に示すように第１流体室２２内の圧力がＰ１未満のときには、連通部２３の開口が第１大径部５２Ａに遮られ、中径部５３が連通部２３から第２流体室２２へ流れ込む作動油の進入方向にあるので、連通部２３の開口が第１大径部５２Ａ、中径部５３、及び連通部２３の開口端部２３Ａにより形成された隙間に限定され、連通部２３の開口量が減少する。
【００６３】
そのため、作動油が連通部２３から第２流体室２２へ流れ込む際に連通部２３の開口部分から受ける抵抗が大きくなり、連通部２３の連通が第１大径部５２Ａと中径部５３で強く絞られるので、第１流体室２１内の圧力をＰ１まで迅速に上昇させることができる。これにより、リリーフ弁体１３の周辺の流れを安定させることができ、キャビテーションの発生を効果的に抑制することができる。
【００６４】
一方、第１流体室２２内の作動油は油路６１を流通して第３流体室６０へ流入することにより、第１流体室２２内の圧力がＰ１まで上昇すると、第２大径部５２Ｂが第３流体室６０内に流入した作動油から受ける押圧が大きくなるので、第１大径部５２Ａが絞り弁体用スプリング５５の弾性力に抗して連通部２３の開口端部２３Ａに摺動し、連通部２３の開口量を容易に増大させることができる。
【００６５】
このとき、絞り弁体５０全体が絞り弁体用スプリング５５の弾性力に抗して移動することにより、中径部５３が連通部２３から第２流体室２２へ流れ込む作動油の進入方向に位置しなくなるので、作動油が連通部２３から第２流体室２２へ流れ込む際に連通部２３の開口部分から受ける抵抗が小さくなり、第１流体室２１内の作動油を第２流体室２２へ円滑に流通させることができる。このように、絞り弁体５０が第１流体室２１内の圧力を受けて確実に動作し、さらに第１大径部５２Ａ及び第２大径部５２Ｂがハウジング１１に案内されて動作するので、絞り弁体５０の挙動に対して高い安定性が得られ、リリーフ弁体１３の下流側の圧力の制御を精度良く行うことができる。
【００６６】
また、本発明の第２実施形態は、規制部が第１大径部５２Ａの両端のうち絞り弁体用スプリング５５に対して反対側に設けられた中径部５３から成っているので、この中径部５３の径を第１大径部５２Ａの径と小径部５１の径との間の範囲で適宜変更することにより、連通部２３の開口量を容易に調整することができる。
【００６７】
なお、上述した本発明の第１実施形態は、図３に示すように絞り弁体３０の第１絞り３０Ａが表面部分に４つのノッチ３０Ａ１を形成して構成された場合について説明したが、この場合に限らず、例えば図６に示すように、絞り弁体７０の第１絞り７０Ａは複数の切込７２を形成して構成されても良いし、図７に示すように、絞り弁体８０の第１絞り８０Ａは単数の切込８２を形成して構成されても良い。
【００６８】
図６では、複数の切込７２として、連通部２３側から見て直交する２本の切込７２を第１絞り７０Ａに形成することにより、第１絞り７０Ａの加工を簡単に行うことができる。一方、図７では、連通部２３側から見て１本の切込８２を第１絞り８０Ａに形成することにより、第１絞り８０Ａの絞り機能を抑えたい場合に迅速に対応することができる。
【００６９】
また、上述した本発明の第２実施形態は、図５に示すように規制部が第１大径部５２Ａの両端のうち絞り弁体用スプリング５５に対して反対側に設けられた中径部５３から構成された場合について説明したが、この場合に限らず、例えば図８に示すように規制部は、第１大径部９２Ａの外周部分にノッチ９３を形成して構成されても良いし、あるいはノッチ９３の代わりに切込を形成して構成されても良い。
【００７０】
図８では、第１大径部９２Ａの外周部分のうち軸線周りに等間隔に４つのノッチ９３を形成することにより、連通部２３の連通を効果的に絞ることができる。特に、各ノッチ９３の面積や形状を調整することで、第１流体室２１内の圧力をきめ細かく制御できるので、優れたキャビテーションの抑制効果を得ることができ、リリーフ弁の動作をより安定させることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１  油圧ショベル（作業機械）
４ａ  ブームシリンダ
４ｂ  アームシリンダ
４ｃ  バケットシリンダ
１１  ハウジング
１２  シート部
１３  リリーフ弁体
１４  リリーフ弁体用スプリング
１５，３５，５６  プラグ
２１  第１流体室
２２  第２流体室
２３  連通部
２３Ａ，２５Ａ  開口端部
２４  流入ポート
２５  流出ポート
２９，４９  絞り弁（絞り部）
３０，５０，７０，８０  絞り弁体
３０Ａ，７０Ａ，８０Ａ  第１絞り
３０Ａ１，９３  ノッチ
３０ａ，３０ｂ１  受圧面
３０Ｂ  第２絞り
３１，５５  絞り弁体用スプリング
５１，９１  小径部
５２Ａ，９２Ａ  第１大径部（大径部）
５２Ｂ，９２Ｂ  第２大径部（大径部）
５３  中径部（規制部）
６０  第３流体室
７２，８２  切込
【図１】
2014206226.tif 000003
【図３】
2014206226.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014206226.tif 000008
【図８】
2014206226.tif 000009
【図９】
2014206226.tif 000010
【図２】
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