(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のメイン通路の上流側に、カウンターバランス弁を接続し、下流側にはアクチュエータと一対のクロスオーバー型リリーフ弁とを備え、これらリリーフ弁は、バルブ本体内に組み込まれるとともに、ポペットと、スプリングを設けたスプリング室とを備え、上記ポペットは、その一側を一方のメイン通路側に臨ませ、他側をスプリング室側に臨ませるとともに、メイン通路側におけるポペットの受圧面積をスプリング室側における受圧面積よりも大きくする一方、このスプリング室に設けたスプリングの作用で、通常は、上記ポペットがシート部を閉じ、メイン通路側と戻り通路側とを閉鎖する構成にし、さらに上記ポペットには、メイン通路側とスプリング室とを連通させるオリフィスを形成する一方、フリーピストンを摺動自在に設けた調整室を設けるとともに、このフリーピストンで区画された一方の室を上記スプリング室に連通させ、他方の室を他方のメイン通路側に連通させたブレーキバルブ装置において、バルブ本体内に筒状のリリーフハウジングを設けるとともに、このリリーフハウジングとバルブ本体との間に、それらの周方向に連続する調整室を設け、この調整室に筒状のフリーピストンを摺動自在に設けるとともに、フリーピストンとリリーフハウジングとの間にすき間を形成し、このすき間をフリーピストンに設けたシール部材でふさぐ構成にし、さらに、フリーピストンで区画された一方の調整室にフリーピストンに追随して移動するスリーブを設け、このスリーブの内周とリリーフハウジングの外周とを摺動自在に接触させる一方、スリーブあるいはリリーフハウジングのいずれか一方に絞りを形成し、このスリーブが一方の調整室から他方の調整室に向かって移動する過程で、絞り開度が徐々に小さくなる構成にしたブレーキバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、慣性体が持っている慣性負荷を制御するクロスオーバー型リリーフ弁を備えたブレーキバルブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のブレーキバルブ装置では、そのリリーフ弁の設定圧が高いと、アクチュエータの起動時あるいは制動開始時に大きなショックが発生する。このショックを緩和するために、リリーフ弁の設定圧を低くすることが考えられるが、それを低くし過ぎると、アクチュエータのトルクが下がりすぎたり、その保持能力が低下したりする問題があった。
この点を解決するために、本出願人は実公昭６２−３１６８１号公報所載のブレーキバルブ装置をすでに提供しているが、それを示したのが図９〜図１１である。
この装置は、バルブ本体ａに、カウンターバランス弁ＣＶのスプールＳとクロスオーバ型リリーフ弁Ｒ１、Ｒ２とを組み込んでいる。
【０００３】
そして、上記バルブ本体ａのポンプポート１と２に切換弁Ｖが接続され、この切換弁Ｖのポジションに応じて、ポート１あるいは２のいずれか一方が、ポンプＰに連通し、他方がタンクＴに連通する関係にしている。
いま、例えば、切換弁Ｖを図示の中立位置から左側ポジションに切換えると、ポート１がポンプＰに、またポート２がタンクＴにそれぞれ連通する。したがって、ポンプＰから送られた圧力流体は、スプールＳに設けたチェック弁３を押し開いて、アクチュエータポート４からメイン通路５を経由して、アクチュエータであるモータｍに供給される。同時に上記ポンプＰの圧力がパイロット室６に導かれるので、この圧力作用でスプールＳを図面左方向に移動し、スプールＳの環状溝７とアクチュエータポート８とを連通させる。したがって、前記モータｍの戻り流体は、メイン通路９を通り、ポート８及びポート２を経由してタンクＴに戻される。
【０００４】
この状態から切換弁Ｖを図示の中立位置に切換えると、ポンプＰはタンクＴに連通するとともに、ポンプポート１もタンクＴに連通する。ポート１がタンクＴに連通すると、パイロット室６の圧力が低下し、スプールＳは、センタリングスプリング１０、１１の作用で原位置である図示の位置に復帰し、ポート８と環状溝７との連通を遮断する。
このとき前記モータｍは、慣性によってポンプ機能を果たすので、ポート８に連通するメイン通路９側が高圧になり、その高圧が分岐通路１２を経由してリリーフ弁Ｒ１に作用する。このようにモータｍの慣性エネルギー、すなわち高圧流体がリリーフ弁Ｒ１に作用すると、そのリリーフ弁Ｒ１が徐々に開き、メイン通路９側の高圧流体を分岐通路１２からメイン通路５側に流す。このようにリリーフ弁Ｒ１に高圧流体が通過すると、慣性エネルギーが熱エネルギーに変換され、モータｍにブレーキをかける。
【０００５】
また、前記切換弁Ｖを、図示の右側ポジションに切換えると、ポート２がポンプＰに、ポート１がタンクＴにそれぞれ連通する。そして、ポンプＰからの圧力流体は、前記とは逆に流れてモータｍを逆転させるもので、その流路における各構成要素は、前記した要素に対応する。すなわち、図中符号１３はスプールＳに設けたチェック弁、１４はポート２に連通するパイロット室、１５はスプールＳに形成した環状溝である。
前記のように慣性エネルギーを熱エネルギーに変換するリリーフ弁Ｒ１、Ｒ２は、バルブ本体ａにリリーフハウジングＨ１、Ｈ２を組み込むとともに、このリリーフハウジングＨ１、Ｈ２にポペット１６、１７を設けている。
【０００６】
上記リリーフハウジングＨ１、Ｈ２は、圧力接続口１８ａ、１９ａを有するシート部材１８、１９と、ポペット保持部材２０、２１と、外端にボルト頭部２２ａ、２３ａを形成した筒部材２２、２３とからなる。すなわち、上記ポペット保持部材２０、２１の先端にシート部材１８、１９を嵌合するとともに、これらポペット保持部材２０、２１内におけるシート部材端部をシート部１８ｂ、１９ｂとしている。
また、これらポペット保持部材２０、２１であって、上記シート部材とは反対端に、上記筒部材２２、２３を嵌合するとともに、この筒部材２２、２３をバルブ本体ａに固定している。
【０００７】
上記ポペット１６、１７は、そのガイド筒部１６ａ、１７ａを、ポペット保持部材２０、２１に摺動自在に保持させるとともに、このポペット１６、１７の一側を圧力接続口１８ａ、１９ａ側に臨ませ、他側を筒部材２２、２３に形成したスプリング室２４、２５に臨ませている。そして、このスプリング室２４、２５に設けたスプリング２６、２７をポペット１６、１７に作用させ、通常は、ポペットがシート部１８ｂ、１９ｂをシートして、圧力接続口１８ａ、１９ａと流出ポート２８、２９の連通を遮断する構成にしている。
【０００８】
上記のようにしてリリーフハウジングH1、H2に組み込んだポペット１６、１７は、その圧力接続口１８ａ、１９ａ側の受圧面積Ａ1をスプリング室２４、２５側の受圧面積Ａ2より大きくするとともに、オリフィス１６ｂ、１７ｂを形成して、圧力接続口１８ａ、１９ａとスプリング室２４、２５とを、このオリフィス１６ｂ、１７ｂを介して連通させている。
そして、一方のリリーフ弁R1の圧力接続口１８ａは、分岐通路１２を介してメイン通路９に連通させるとともに、その流出ポート２８は戻り通路３０を介してメイン通路５に連通させている。また、他方のリリーフ弁R2の圧力接続口１９ａは、分岐通路３２を介してメイン通路５に連通させるとともに、その流出ポート２９は戻り通路３１を介してメイン通路９に連通させている。
【０００９】
したがって、例えば、一方のメイン通路５の圧力が設定圧以上になると、図１１からも明らかなように、そのメイン通路５側の圧力流体が、ポペット１７を押し開いて流出ポート２９から他方のメイン通路９に流出する。反対に、他方のメイン通路９側の圧力が設定圧以上になると、その圧力流体が、ポペット１６を押し開いて流出ポート２８から一方のメイン通路５に流出する。
上記筒部材２２、２３の外周には、周方向に連続する調整室３３、３４を設けるとともに、この調整室３３、３４に筒状のフリーピストン３５、３６を設けることによって、この調整室３３、３４を、一方の室３３ａ、３４ａと、他方の室３３ｂ、３４ｂとに区画している。
【００１０】
そして、上記一方の室３３ａ、３４ａは筒部材２２、２３に形成した絞り３７、３８を介してスプリング室２４、２５に連通させている。また、他方の室３３ｂ、３４ｂは、ポペット保持部材２０、２１の外周に形成したすき間３９、４０を介してメイン通路５、９側に連通させている。
なお、図中符号４１、４２は、フリーピストン３５、３６の内周に設けたシールである。
【００１１】
今、切換弁Ｖを図面左側位置に切換えると、前記したようにポンプＰの吐出流体が、メイン通路５を経由してモータｍに供給されるとともに、このモータｍからの戻り流体は、メイン通路９からタンクＴに戻される。
このときメイン通路５側の圧力は、すき間３９を経由して調整室３３の他方の室３３ｂに作用するので、フリーピストン３５は、図示のスタンバイ位置を保持する。
上記の状態で、切換弁Ｖを図示の中立位置に戻すと、前記したようにモータｍがポンプ作用をするので、メイン通路９側の圧力が上昇する。このメイン通路９側の圧力流体は、圧力接続口１８ａからオリフィス１６ｂを経由してスプリング室２４に導かれるとともに、絞り３７を通って、調整室３３の一方の室３３ａにも導かれるので、フリーピストン３５にはメイン通路９側の圧力が作用する。
なお、このときのメイン通路９側の圧力は、すき間４０を経由して他方のリリーフ弁Ｒ２側のフリーピストン３６にも作用するので、このフリーピストン３６も図示のスタンバイ位置を保つ。
【００１２】
この圧力作用によってフリーピストン３５が移動するが、この移動にともなって一方の室３３ａの容積が拡大するとともに、その拡大した室３３ａ内に流体が流れ込むことになる。したがって、当然のことであるが、ポペット１６のオリフィス１６ｂに流れが発生し、その前後に圧力差が発生する。このオリフィス１６ｂ前後の差圧の影響と、前記受圧面積Ａ1、Ａ2の差とが相乗的に作用するので、このリリーフ弁R1は低圧で開弁することになる。言い換えれば、このときにはリリーフ弁R1が低圧リリーフ弁として機能する。
このようにモータｍの制動開始時には、リリーフ弁R1が低圧リリーフ弁として機能するので、その制動開始時のショックが緩和される。
【００１３】
そして、フリーピストン３５が他方の室３３ｂの端まで移動し終わると、一方の室３３ａの容積がそれ以上拡大しないので、ポペット１６のオリフィス１６ｂには流体が流れない。したがって、圧力接続口１８ａ側の圧力とスプリング室２４内の圧力とが等しくなる。そのために、上記ポペット１６における圧力接続口１８ａ側とスプリング室２４側との受圧面積Ａ1、Ａ2の差及びスプリング２６のバネ力によって設定圧が定まるので、リリーフ弁R1は、高圧リリーフ弁として機能する。したがって、停止開始時のショックが緩和されるとともに、そのショック緩和後は、大きなブレーキ力を発揮させることができる。
そして、切換弁Ｖを再び左側位置に切換えると、メイン通路５側に圧力流体が供給されてモータｍが起動する。このときには、前記したようにリリーフ弁R2側のフリーピストン３６がスタンバイ位置を保っているので、制動時と同様の原理でショックが緩和されることになる。
なお、切換弁Ｖを図面右側位置に切換えて、モータｍを上記とは反対方向に回転させる場合にも、原理的には上記の場合と全く同様である。
また、最近は、カウンターバランス弁CVを用いないで切換弁Ｖをセンタークローズドタイプにしているものもある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにした従来の装置では、フリーピストン３５、３６が移動しているときのリリーフ弁Ｒ１、Ｒ２の設定圧と、フリーピストンが停止したときの設定圧との差が大きすぎ、それだけ慣性体であるモータｍを滑らかに起動させたり、停止させたりしにくいという問題があった。
また、上記のように滑らかな制御が難しいので、減速機などがどうしても大型化せざるをえず、それがシステム全体の小型化にも支障を来すという問題も発生していた。
この発明の目的は、モータの起動及び停止を滑らかにした装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、一対のメイン通路の上流側に、カウンターバランス弁を接続し、下流側にはアクチュエータと一対のクロスオーバー型リリーフ弁とを備え、これらリリーフ弁は、バルブ本体内に組み込まれるとともに、ポペットと、スプリングを設けたスプリング室とを備え、上記ポペットは、その一側を一方のメイン通路側に臨ませ、他側をスプリング室側に臨ませるとともに、メイン通路側におけるポペットの受圧面積をスプリング室側における受圧面積よりも大きくする一方、このスプリング室に設けたスプリングの作用で、通常は、上記ポペットがシート部を閉じ、メイン通路側と戻り通路側とを閉鎖する構成にし、さらに上記ポペットには、メイン通路側とスプリング室とを連通させるオリフィスを形成する一方、フリーピストンを摺動自在に設けた調整室を設けるとともに、このフリーピストンで区画された一方の室を上記スプリング室に連通させ、他方の室を他方のメイン通路側に連通させたブレーキバルブ装置を前提にするものである。
【００１６】
この発明は、上記のブレーキバルブ装置を前提にしつつ、バルブ本体内に筒状のリリーフハウジングを設けるとともに、このリリーフハウジングとバルブ本体との間に、それらの周方向に連続する調整室を設け、この調整室に筒状のフリーピストンを摺動自在に設けるとともに、フリーピストンとリリーフハウジングとの間にすき間を形成し、このすき間をフリーピストンに設けたシール部材でふさぐ構成にし、さらに、フリーピストンで区画された一方の調整室にフリーピストンに追随して移動するスリーブを設け、このスリーブの内周とリリーフハウジングの外周とを摺動自在に接触させる一方、スリーブあるいはリリーフハウジングのいずれか一方に絞りを形成し、このスリーブが一方の調整室から他方の調整室に向かって移動する過程で、絞り開度が徐々に小さくなる構成にした点に特徴を有する。
なお、この発明は、カウンターバランス弁を用いたタイプ、及び、それを用いずに、切換弁をセンタークローズドタイプにしたタイプのいずれにも適用できるものである。
【００１７】
【作用】
この発明は、フリーピストンが移動する過程で、そのフリーピストンに追随してスリーブも移動するが、このスリーブの移動にともなって、絞りの開度が徐々に小さくなる。したがって、フリーピストン及びスリーブが移動すれば、それに応じてスプリング室内の圧力が上昇するとともに、リリーフ弁の設定圧も徐々に上昇する。
【００１８】
【実施例】
図１〜図３に示した第１実施例は、リリーフ弁ＲのリリーフハウジングＨの外周に、その周方向に連続する調整室４３を形成するとともに、この調整室４３に筒状のフリーピストン４４を設け、調整室４３を一方の室４３ａと他方の室４３ｂとに区画している。ただし、このフリーピストン４４は、その外周を調整室４３の内周に摺動自在に接触させる一方、内周は、リリーフハウジングＨに対してほんのわずかのすき間を維持している。しかし、このすき間は、実際にほとんど見えない程度のわずかなものでなので、図面では表していない。そして、このすき間を閉じるために、フリーピストン４４の内周にシール４５をはめている。
上記のようにしたフリーピストン４４の軸方向外側にはスリーブ４６を設けているが、このスリーブ４６は、リリーフハウジングの外周に摺動自在に接触させている。そして、このスリーブ４６の軸方向内端には、バネ受け部４７を起立させ、このバネ受け部４７と筒部材４８との間に圧縮スプリング４９を介在させている。
【００１９】
したがって、フリーピストン４４が図１中右方向に移動したとき、スリーブ４６もスプリング４９の作用で追随することになる。ただし、このスプリング４９のバネ力はシール４５のフリクションよりも弱くしているので、このスプリング４９のバネ力で、フリーピストン４４を移動させるようなことはない。
上記のようにしたスリーブ４６には、その軸方向に直列にした複数の小孔５０を形成する一方、リリーフハウジングＨの外周には、リリーフ弁Ｒのスプリング室５１に連通する環状凹部５２を形成している。
そして、フリーピストン４４が図１のように一方の室４３ａのストロークエンド部分に位置しているとき、複数の小孔５０のすべてが環状凹部５２に開口するようにしている。
また、上記リリーフハウジングＨも小孔５３を形成しているが、この小孔５３は、スプリング室５１と一方の室４３ａを常時連通させるものである。
なお、上記以外の構成は、前記した従来と同様なので、その具体的な構成の説明を省略する。また、リリーフハウジングＨの構成は、例えば、従来のシート部材１８、１９とポペット保持部材２０、２１とを一体にしてもよいし、従来と同様にそれらを別々にしてもよいこと当然である。
【００２０】
今、従来と同様に、ブレーキ作動時のように調整室４３の一方の室４３ａに圧力が作用すると、その圧力作用でフリーピストン４４が図１中右方向に移動する。このフリーピストン４４の移動にともなって、スリーブ４６も移動するが、その移動過程で、小孔５０と環状凹部５２とが食い違うことになる。したがって、最初は、図１中、一番右側の小孔５０が環状凹部５２から外れて閉ざされる。そして、順次小孔が閉じられ、最終的にはすべての小孔５０が閉じられることになる。ただし、すべての小孔５０が閉じられても、リリーフハウジングＨに形成した小孔５３は開口したままである。したがって、フリーピストン４４のストロークと、小孔５０、５３のトータルの開口面積特性は、図２に示す通りである。
なお、上記小孔５０、５３を総合化したものが、この発明の絞りを構成するものである。
【００２１】
このようにフリーピストン４４が移動する過程で、スプリング室５１と調整室４３の一方の室４３ａとを連通させる小孔５０が徐々に閉じるということは、それにともなってスプリング室５１内の圧力が徐々に上昇することになる。スプリング室５１内の圧力が上昇すれば、その分、リリーフ弁Ｒの作動圧も徐々に高くなることを意味する。このようにフリーピストン４４の移動で一方の室４３ａの容積を拡大しながら、開口する小孔５０の数を減らしていくので、リリーフ弁Ｒの作動圧力が、図３に示すように、段階的に上昇していく。このようにリリーフ弁Ｒの作動圧が段階的に上昇していくので、ショックの緩和も滑らかになる。
なお、フリーピストン４４が他方の室４３ｂ側のフルストローク位置まで移動したとき、いずれかの小孔５０が開いている構成にしたならば、リリーフハウジングＨに形成した小孔５３が不要になる。
【００２２】
また、フリーピストン４４とスリーブ４６とを別々にしたのは次の理由からである。すなわち、スリーブ４６は、その内周をリリーフハウジングＨに接触させなければならない。一方フリーピストン４４はその外周を調整室４４の内周に接触させなければならない。このようにそれぞれの条件を満足させつつ、それら両者を一体にすると、フリーピストン４４の部分では、その外周及び内周の両面を接触させなければならなくなる。ただ、この場合には、外径及び内径の中心を完全に一致させなければならない。もし両者の中心に少しでも狂いがあると、フリーピストンが組み込めなくなってしまう。しかし、フリーピストン４４の外径及び内径の中心を正確に一致させることは、実際上、ほとんど不可能に近い。
【００２３】
ただし、フリーピストン４４の内周にシール４５をはめることによって、外径及び内径の中心位置の管理をある程度ラフにできる。したがって、この場合には、上記のような問題が発生しないが、今度は、フリーピストン４４とスリーブ４６とを合計した長さの長いものの寸法を管理しなければならないので、特に、その内径寸法の管理が難しくなる。
そこで、この実施例のように、フリーピストン４４とスリーブ４６とを別々にしておけば、それぞれの寸法管理が非常に楽になるというメリットがある。
【００２４】
図４に示した第２実施例は、小孔５０をリリーフハウジングＨ側に形成したもので、その他は、上記第１実施例と同様である。
図５〜図７に示した第３実施例は、第１実施例の小孔５０に代えて、テーパ５４とこのテーパに隣接した連通孔５５とを形成するとともに、リリーフハウジングＨにもこのすき間側に開口する通孔５６を形成している。そして、このテーパ５４は、リリーフハウジングＨとの間のすき間を管理するためのもので、スリーブ４６が矢印方向に移動したとき、そのすき間が徐々に狭くなるようにしている。
そして、このすき間が徐々に狭くなるということは、そこに絞り効果が発揮されることになるが、その特性を示したのが図６である。そして、この第２実施例のテーパ５４が、この発明の絞りを構成するものである。
なお、このテーパによる絞り特性と、リリーフ弁Ｒの作動圧力特性を示したのが、図６と図７である。この作動圧力特性からも明らかなように、複数の小孔５０を用いた第１、２実施例の場合よりも、その制御がいっそう滑らかになる。
【００２５】
図８に示した第４実施例は、リリーフハウジングＨ側にテーパ５４と連通孔５５とを形成し、スリーブ４６側に通孔５６を形成したもので、その他は第３実施例と同様である。
なお、上記第２実施例〜第４実施例のいずれの場合にも、リリーフハウジングＨ側に形成した小孔５３を省略してもよいこと、第１実施例と同様である。
【００２６】
この発明によれば、リリーフ弁の作動圧力を徐々に高くできるので、モータのショックを滑らかに緩和できる。また、フリーピストンとスリーブとを別々にしたので、製造過程におけるそれらの寸法管理が楽になり、その分、コストを大幅に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の要部の部分拡大断面図である。
【図２】第１実施例の絞りの開口特性を示したグラフである。
【図３】第１実施例のリリーフ弁の作動圧力特性を示したグラフである。
【図４】第２実施例の要部断面図である。
【図５】第３実施例の要部断面図である。
【図６】第３実施例の絞りの開口特性を示したグラフである。
【図７】第３実施例の作動圧力特性を示したグラフである。
【図８】第４実施例の要部断面図である。
【図９】従来例のブレーキ装置の回路図である。
【図１０】従来例の断面図である。
【図１１】図１０のＸＩーＸＩ線断面図である。
【符号の説明】
Ｓ                スプール
Ｒ１、Ｒ２            リリーフ弁
ａ                バルブ本体
５、９            メイン通路
ｍ                アクチュエータとしてのモータ
Ｈ１、Ｈ２            リリーフハウジング
１６、１７        ポペット
１８ｂ、１９ｂ    シート部
２４、２５        スプリング室
２６、２７        スプリング
３３、３４        調整室
３３ａ、３４ａ    室
３３ｂ、３４ｂ    室
３５、３６        フリーピストン
Ｈ                リリーフハウジング
４３              調整室
４３ａ            室
４３ｂ            室
４４              フリーピストン
４６              スリーブ
Ｒ                リリーフ弁
５０              小孔
５１              スプリング室
５３              小孔
【図１】
0003571076.tif 000002
【図２】
0003571076.tif 000003
【図３】
0003571076.tif 000004
【図４】
0003571076.tif 000005
【図５】
0003571076.tif 000006
【図６】
0003571076.tif 000007
【図７】
0003571076.tif 000008
【図８】
0003571076.tif 000009
【図９】
0003571076.tif 000010
【図１０】
0003571076.tif 000011
【図１１】
0003571076.tif 000012