(57)【要約】【課題】  チェック兼リリーフバルブにおいてチェック機能とリリーフ機能の双方を最適にすること【解決手段】    バルブがチェック機能している間に移動する円筒形ガイドハウジングを有する、流体回路内で使用するための非結合タイプのチェック兼リリーフバルブを提供する。円筒形ガイドハウジングは、最適なチェック応答時間を選択できるようにする間隙パラメータを有する。バルブがリリーフ機能している間に、ガイド内で移動する減衰ディスクが円筒形ガイドハウジング内に設けられている。この減衰ディスクは、最適な減衰容量および流体回路の安定性を選択できるように、別個の間隙パラメータを有する。このように、チェック間隙パラメータとリリーフ間隙パラメータとは、互いに独立しているので、バルブのチェック機能とリリーフ機能の双方を最適にすることができる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャップハウジングの端部内にプラグを備える細長いエンドキャップハウジングを有する油圧ポンプと、
第１の圧力流体を送るための油圧ポンプに連通している第１ラインと、
第２の圧力流体を送るための油圧ポンプに連通している第２ラインと、
ガイドハウジング内に移動自在に嵌合された減衰要素を有し、第１ラインと第２ラインとの間に位置するエンドキャップハウジングで移動できるチェック兼リリーフバルブと、
前記減衰要素と前記プラグとの間に位置するチェックスプリングとを備えてなる、流体回路装置。
【請求項２】
前記プラグ内で前記バルブを移動させるよう、ガイドハウジングの外径部と、前記プラグの内側リセスとの間に位置する第１間隙を更に含む請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記ガイドハウジング内で、前記減衰要素を移動させるよう、ガイドハウジングの内貴部と減衰要素の外径部との間に位置する第２間隙を更に含む、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記チェック兼リリーフバルブが、ガイドハウジングの第１端部に接続された弁座と、前記弁座内にスライド可能に嵌合され、前記減衰要素に接続されているステムと、前記弁座と減衰要素との間に位置するリリーフスプリングとを更に含む、請求項１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広義にはバルブに関し、より詳細には、流体回路で使用するためのチェック兼リリーフバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
当技術分野では、チェック兼リリーフバルブは公知である。このリリーフバルブは、基本的には、チェックバルブの機能とリリーフバルブの機能とを、１つの本体に組み込んだものである。チェックバルブは、流体を低い圧力方向にしか流さないように、流体の流れ方向を制御するものである。このチェックバルブは、背圧によって、流体回路の流れが反転しないようにする。リリーフバルブは、過剰な背圧の逃がしバルブとして働く。背圧が所定のレベルを越えると、背圧は増加し、流体回路を破壊することを防止するよう、リリーフバルブが開く。
【０００３】
チェック兼リリーフバルブの利点は、これら２つの機能を、単一の本体に組み込んだことによって、スペースが節約できることである。
【０００４】
従来のカートリッジタイプのチェック兼リリーフバルブは、中心にステムが位置するガイドを備えている。このステムの一端は、減衰ディスクに接続されている。このステムは、バルブのリリーフ機能にとって重要なものである。
【０００５】
ベースまたはプラグ内には、ガイドとステムの組み合わせ体が当接している。このガイドは、プラグと反対の側に弁座を有する。このバルブは、通常は閉位置に留まり、この閉位置では、流体はバルブを通過しない。チェックバルブとして作動する際に、圧力は、ガイドとステムの組み合わせを、プラグ内まで移動させ、弁座を強制的に開位置へ移動させ、流体が流れることができるようにする。
【０００６】
流体が弁座を通過するように流れるときには、このバルブは、チェック位置にあると称される。減衰ディスクの外径部とプラグの内径部との間の間隙が広くなればなるほど、減衰ディスクを通過する流体の流量も多くなり、バルブは、より高速で、チェック位置へ移動できる。螺旋圧縮タイプであるチェックスプリングが、ガイドとステムとの組み合わせ体の移動を阻止するように働き、所定の低いレベルの圧力で、バルブを再び座着させる。
【０００７】
リリーフバルブとして作動する際には、スレッショルドレベルの背圧は、従来の装置の減衰ディスクとステムとの組み合わせ体を、プラグから離間させる。弁座は、既に閉位置にあるので、ステムと弁座との間でギャップが開き、背圧を逃がすことができる。ステムと弁座との間のギャップを流体が通過して流れるときに、このバルブはリリーフ位置にあると称される。
【０００８】
螺旋圧縮タイプであるリリーフスプリングは、減衰ディスクとステムとの組み合わせの移動を阻止するように働き、所定の低いレベルの背圧で、ステムを閉位置に戻す。減衰ディスクの外径部とプラグの内径部との間の間隙が狭くなればなるほど、ディスクの減衰容量が大きくなり、システムの安定性も高くなる。
【０００９】
従来のカートリッジタイプのチェック兼リリーフバルブを使用する場合に、チェック機能の性能を最適にし、バルブがチェック位置へ移動するのにかかる時間を最小にするには、プラグと減衰ディスクとの間の間隙を大きくすることが好ましい。油圧ポンプに使用する場合、特に冷間始動する際には、高速のチェック時間が望ましい。
【００１０】
更に、リリーフ位置へ移動する際のバルブの減衰容量を最大にするには、プラグと減衰ディスクとの間の間隙を狭くすることも望ましい。これによって、流体回路を通過する安定性が、より高くなる。油圧ポンプに使用する場合、より高い温度で作動する際には、減衰容量をより大きくすることが望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来のカートリッジタイプのチェック兼リリーフバルブの欠点は、間隙パラメータが、１つの値だけに限定されていることである。このように、バルブのチェック機能とリリーフ機能とは、同じ間隙パラメータによって決定される。基本的には、このことは、これら機能のうちの一方、すなわちチェック機能、またはリリーフ機能は、一度に１つの機能しか最適にできないので、双方の機能間で妥協を図らなければならない。減衰ディスクの外径部とプラグの内径部との間の間隙が大きくなれば、チェック機能に有利であり、間隙が狭くなれば、リリーフ機能に有利である。
【００１２】
従って、本発明の主な目的は、十分なリリーフ減衰と、流体回路の安定性とを可能にしながら、迅速なチェック応答時間を可能にするチェック兼リリーフバルブを提供することにある。
【００１３】
本発明の別の目的は、バルブのチェック機能とリリーフ機能の双方に対する、間隙パラメータを別々にした、チェック兼リリーフバルブを提供することにある。
【００１４】
本発明の更に別の目的は、部品数を最小にしたチェック間隙パラメータと、リリーフ間隙パラメータを別々にした、チェック兼リリーフバルブを提供することにある。
【００１５】
本発明の別の目的は、物理的空間を節約できるチェック間隙パラメータと、リリーフ間隙パラメータとを別々にした、チェック兼リリーフを提供することにある。
【００１６】
この発明の更に別の目的は、製造時間およびコストを最小にできるチェック間隙パラメータと、リリーフ間隙パラメータを別々にした、チェック兼リリーフバルブを提供することにある。
【００１７】
上記およびそれ以外の目的は、当業者には明らかとなると思う。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、流体回路で使用するためのカートリッジタイプのチェック兼リリーフバルブに関する。チェック方向の圧力が背圧を越えると、チェックバルブとして働き、弁座が開くようになっている。バルブが閉位置にある間に、背圧が較正レベルを越えると、本発明は、リリーフバルブとして働き、バルブステムが開き、背圧を逃がす。
【００１９】
本発明は、チェック位置とリリーフ位置とで使用される間隙パラメータを変更する円筒形ガイドハウジングを利用している。このように、チェック位置に対して、ある間隙パラメータを使用できるが、一方、リリーフ位置に対して、異なる間隙パラメータを使用できる。間隙パラメータを別々にしたことによって、チェック位置とリリーフ位置の双方を最適にできる。
【００２０】
本発明の所定の実施例の次の説明および添付図面を更に検討すれば、本発明および本発明の利点がより完全に理解できると思う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施例について説明する。しかし、本発明は、好ましい実施例だけに限定されるものではない。本発明は、発明の要旨に含まれるすべての変形および代替物を含むものである。
【００２２】
図１は、公知のカートリッジタイプのチェック兼リリーフバルブの部品の斜視図である。ステム１４の底部１２には、減衰ディスク、すなわちナット１０が取り付けられており、減衰ディスク上に、リリーフスプリング１６が当接し、ガイド１８を押している。リリーフスプリング１６は、一定のスプリング径を有する螺旋圧縮スプリングである。ガイド１８は、ステム１４のヘッド２２に対して弁座２０を押圧する。
【００２３】
ステム１４の底部１２には、チェックスプリング２４が取り付けられている。このチェックスプリング２４は、小さいスプリング径を有する螺旋圧縮スプリングである。スプリング１４の底部１２に係合するスプリング２４の端部のほうが、スプリング２４の反対の端部よりも、直径が小さくなっている。
【００２４】
これらすべての部品は、油圧ポンプ３２（図３）のエンドキャップ３０のキャビティ２６（図５）内におおむね挿入されており、エンドキャップ３０（図５）に取り付けられたプラグ３４により、これらの部品は、エンドキャップ３０内に係止されている。
【００２５】
本発明と図１に示された従来のチェックリリーフスプリングとの主な違いは、図２に示す円筒形ガイドハウジング３６にある。弁座２２には、ガイドハウジング３６が取り付けられており、このガイドハウジング３６は、減衰ディスク、すなわちナット１０とリリーフスプリング１６とを囲んでいる。ガイドハウジング３６は、ガイドの長さの一部に広がる突起３８を有する。ガイドハウジング３６がチェック位置に移動する際に、突起３８は、ポンプのエンドキャップ３０（図５）のキャビティ２６内に当接する。突起３８は、ガイドハウジング３６をセンタリングし、キャビティ２６とガイドハウジング３６との間の摩擦を最小にする。
【００２６】
ガイドハウジング３６は、突起３８の到達範囲を越えた平滑な下方部分４０も有する。ガイドハウジング３６がチェック位置へ移動する際に、プラグ３４（図５）のリセス４２内に、平滑な下方部分４０が当接する。ガイドハウジング３６の下方部分４０は、内径部および外径部を有する。減衰ディスク１０は、下方部分４０の内径部に対してガイドハウジング３６内に当接する。減衰ディスク１０とガイドハウジング３６の下方部分４０の内径部との間で、所望の間隙が得られるように、減衰ディスク１０の直径を変えることができる。
【００２７】
更にリセス４２とガイドハウジング３６の下方部分４０の外径部との間で所望する間隙が得られるように、リセス４２（図５）の内径を変えることもできる。
【００２８】
図３は、排除量可変ポンプ３２の側面図である。ポンプ３２は、そのエンドキャップ３０内に非結合タイプの２つのチェック兼リリーフバルブ４４と、４６（図示せず）とを有する。好ましい実施例では、ポンプのエンドキャップ３０（図５）内に、キャビティ２６が機械加工されている。
【００２９】
このエンドキャップ３０のキャビティ２６内には、図２に示すような非結合タイプのチェック兼リリーフバルブが嵌合されている。ポンプのエンドキャップ３０の外側には、プラグ３４が取り付けられており、チェックリリーフバルブ４４を支持し、かつ係止している。通常、ポンプのエンドキャップ３０には、ネジによりプラグ３４が取り付けられる。
【００３０】
これとは異なり、ポンプのエンドキャップ３０または排除量可変ポンプ３２の他の部分に、プラグ３４を組み込んでもよい。本発明は、油圧ポンプ上の別の位置でも使用することができるようになっている。更に本発明は、流体回路上の他の部品だけでなく、他の用途でも使用できるようになっている。
【００３１】
図４は、本発明の非結合タイプの２つのチェック兼リリーフバルブ４４および４６を使用するようになっている、流体回路４８のプロセスおよび計器の略図である。非結合タイプのチェック兼リリーフバルブ４４は、システム圧力ポート５０と充填圧力ポート５２とを有する。他の非結合タイプのチェック兼リリーフバルブ４６は、システム圧力ポート５４と充填圧力ポート５６とを有する。
【００３２】
図４に示されている流体回路４８のプロセスを説明する。充填ポンプ５８は、フィルタ６４を通過するライン６２を通して、リザーバ６０から流れを吸引する。充填圧力は、ライン６６を通って充填ポンプ５８から離れる。充填リリーフバルブ６８は、充填ポンプ５８を離間する充填圧力が所定のしきい値レベルを越えないことを保証するものである。充填リリーフバルブ６８は、ライン７０を通して過剰圧力を逃がす。充填圧力は、排除量制御バルブ７２を通過するように流れる。
【００３３】
制御ハンドル７４は、排除量制御バルブ７２を調整し、排除量可変ポンプ３２までのライン７６を通る充填圧力またはライン７８を通るケース流を絞る。入力シャフト８０は、排除量可変ポンプ３２のシリンダブロックアセンブリ８２を駆動する。排除量可変ポンプ３２は、ライン８４からの充填圧力を引いて、高圧を発生し、この高圧力は、ライン８６を通ってシリンダブロックアセンブリ８２から離れる。ケース流も、ライン８８を通って排除量可変ポンプ３２を離間する。ライン８８は、熱交換器９０または熱交換器のバイパス９２にケース流を通過させ、リザーバ６０へ戻す。
【００３４】
次に、排除量可変ポンプ３２を離れる高圧が排除量固定モータ９６のシリンダブロックアセンブリ９４へ流入する。シリンダブロックアセンブリ９４内の高圧力は、出力シャフト９８を駆動する。
【００３５】
次に、シリンダブロックアセンブリ９４は、充填ライン８４を通して排除量可変ポンプ３２および流れ回路の残りへ充填圧力を戻す。ループフラッシングモジュール１００は、充填圧力リリーフバルブ１０２を含み、このリリーフバルブは、充填圧力が所定のしきい値レベルを越えないようにしている。
【００３６】
非結合タイプのチェック兼リリーフバルブ４４上のポート５０に流入する高圧が所定のスレッショルドレベルを越えると、バルブ４４は、リリーフ位置へ移動し、高圧力をポート５０からポート５２へ移動させることができる。ポート５２の充填圧力がポート５０の圧力を越えた場合、バルブ４４はチェック位置へ移動し、充填流をポート５２からポート５０へ移動させることができる。
【００３７】
非結合タイプのチェック兼リリーフバルブ４６も、同じように作動する。非結合タイプのチェック兼リリーフバルブ４６上のポート５４に流入するシステム圧力が所定のスレッショルドレベルを越えると、バルブ４６は、リリーフ位置へ移動し、システム圧力をポート５４からポート５６へ移すことができる。ポート５６の充填圧力がポート５４の圧力を越えた場合、バルブ４６は、チェック位置へ移動し、充填圧力をポート５６からポート５４へ移すことができる。
【００３８】
図５〜図７は、本発明の作動を示す。作動をより明瞭に示すように、図５Ａ〜図７Ａは、１枚の紙面に記載されている。図５は、閉位置または中立位置にあるバルブ４４を示し、この位置では、エンドキャップ３０内のキャビティ２６の座着表面１０４に、非結合タイプのチェック兼リリーフバルブ４４の弁座２０が押圧されている。この位置では、ポート５０の圧力（以下Ｐ２と称す）は、ポート５２の圧力（以下Ｐ１と称す）よりも高くなっている。Ｐ１がＰ２を越えた場合、バルブは、図６に示されるチェック位置へ移動する。
【００３９】
閉位置にある間、Ｐ２は、リリーフスプリング１６によって制御され、所望する用途に従って設定されるパラメータであるリリーフ圧力設定値よりも低くなっていなければならない。Ｐ２がリリーフ圧力設定値を越えた場合、バルブは、図７に示されるリリーフ位置へ移動する。
【００４０】
閉位置にある間、ガイドハウジング３６を押しているＰ２とチェックスプリング２４のスプリング力との合成力が、座着表面１０４に対して弁座２０を強固に押す。これによって、流体が弁座を通過するのを防止する座着表面１０４に対するシールが形成される。更に、ステム１４のヘッド２２を押しているＰ１の力は、弁座２０に対しヘッド２２を強固に押す。これにより、ポート１０６を通って流体が染み出るのを防止する弁座２０内のポート１０６に対するシールが形成される。
【００４１】
Ｐ１がＰ２を越えた場合、ステム１４および弁座２０に対するＰ１の圧力は、図６に示すようなチェック位置へバルブを移動させる。このポイントにおいて、ステム１４および弁座２０の表面上で、Ｐ１によって生じる力は、Ｐ２によって生じる抵抗力、およびチェックスプリング２４によって生じるスプリング力よりも大きくなる。
【００４２】
ステム１４と弁座２０と円筒形ガイドハウジング３６と減衰ディスク１０との組み合わせ体が、スプリング２４を押すと、チェックスプリング２４は、プラグ３４のリセス４２の底部壁に対して圧縮される。次に、バルブアセンブリは、右へシフトし、弁座２０と座着表面１０４との間にギャップを形成し、弁座２０と座着表面１０４との間にチェック流体経路を形成する。
【００４３】
バルブアセンブリがチェック位置へ移動する時には、リリーフスプリング１６は圧縮されない。リリーフスプリング１６と減衰ディスク１０とは、バルブアセンブリ４４の残りの部分と共にシフトし、減衰ディスク１０は、ガイドハウジング３６に対するその位置を維持する。
【００４４】
円筒形ガイドハウジング３６の外径部とプラグ３４内のリセス４２の内径部との間には、チェック間隙１０８が存在する。このチェック間隙１０８は、バルブのチェック機能を調整する。特に冷間始動動作中の高速チェック応答を保証するには、このチェック間隙１０８が広いことが好ましい。このチェック間隙がより大きいことにより、ガイドハウジング３６は、プラグ３４のリセス４２に短時間で突入できる。この固有のチェック間隙は、チェック兼リリーフバルブ４４の用途および望まれる必要性に応じて決まる。
【００４５】
チェック機能は、チェックスプリング２４のパラメータを変えることによっても調整できる。チェック兼リリーフバルブ４４の用途、および所望する必要性に応じ、スプリング２４のスプリング定数および性能を変えるように、コイルの数、スプリングの直径およびワイヤーの直径を含む特性を変更できる。
【００４６】
Ｐ２がリリーフ圧力設定値を越えた場合、減衰ディスク１０上で、Ｐ２によって生じる力は、図７に示されるように、リリーフ位置へバルブを駆動する。より詳細には、減衰ディスク１０の底部表面でＰ２によって生じる力により、減衰ディスク１０とステム１４との組み合わせはリリーフスプリング１６を押し、これを圧縮する。
【００４７】
円筒形ガイドハウジング３６および弁座２０は、これらが座着表面１０４によって係止されているときには、減衰ディスク１０およびステム１４と共に移動できない。従って、リリーフスプリング１６は、減衰ディスク１０がリリーフ位置へシフトする際に、内側円筒形ガイドハウジング３６を圧縮するように強制される。リリーフスプリング１６が内側ガイドハウジング３６を圧縮する際に、減衰ディスク１０およびステム１４は左側へシフトし、ポート１０６とステム１４のヘッド２２との間にギャップを形成する。これによって、ポート１０６を通過するリリーフ流体経路が形成される。
【００４８】
リリーフ圧力設定値は、主にリリーフスプリング１６の特性によって決定されるパラメータである。このリリーフ圧力設定値は、チェック兼リリーフバルブ４４の用途および所望する必要性に応じて変更できる。
【００４９】
減衰ディスク１０の外径部と、円筒形ガイドハウジング３６の内径部との間には、リリーフ間隙１１０が存在する。このリリーフ間隙１１０は、バルブのリリーフ機能の安定性を調整する。より高い作動温度での減衰および安定性を提供するには、リリーフ間隙１１０を狭くすることが望ましい。
【００５０】
このように、リリーフ間隙が狭くなると、減衰が大きくなり、これによって、バルブが急激に、かつ劇的に圧力逃がし位置へシフトするのが防止される。これによって流体回路はより安定化する。更に、減衰は、ステム１４のヘッド２２が弁座２０のポート１０６へ急に戻ることも防止する。減衰は、ステム１４の高周波振動も防止し、バルブが金属音を立てることも防止する。この固有のリリーフ間隙は、チェック兼リリーフバルブ４４の用途および所望される必要性に応じて決まる。
【００５１】
リリーフ機能は、リリーフスプリング１６のパラメータを変えることによっても調整できる。チェック兼リリーフバルブ４４の用途および所望する必要性に応じ、スプリング１６のスプリング定数および性能を変えるように、コイルの数、スプリングの直径、およびワイヤーの直径を含む特性を変更できる。
【００５２】
円筒形ガイドハウジング３６を追加したことにより、チェック機能に関連するチェック間隙パラメータは、リリーフ機能に関連するリリーフ間隙パラメータと別のものになる。更に、これら２つの間隙パラメータは、用途および所望する必要に応じ、チェック機能とリリーフ機能の双方を最適にするように別々に選択できる。特にチェック間隙１０８（図６）は、チェック機能のスピードを変えるように選択できる。同様に、リリーフ機能の減衰速度を変えるように、リリーフ間隙１１０（図７）を選択できる。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施例に関連して本発明を示し、説明したが、特許請求の広義の範囲内で多数の変形、置換および追加を行うことができることは言うまでもない。上記の記載から、本発明は、上に説明した目的の少なくともすべてを達成することが理解できると思う。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来のカートリッジタイプのチェック兼リリーフバルブの部品の斜視図である。
【図２】本発明の非結合タイプのチェック兼リリーフバルブの部品の斜視図である。
【図３】油圧ポンプの側面図である。
【図４】本発明のための流体回路のプロセスおよび計器の略図である。
【図５】閉位置にある図４の非結合タイプのチェック兼リリーフバルブの断面図である。
【図５Ａ】図５と類似する断面図である。
【図６】チェック位置にある図４の非結合タイプのチェック兼リリーフバルブの断面図である。
【図６Ａ】図６と類似する断面図である。
【図７】リリーフ位置にある図４の非結合タイプのチェック兼リリーフバルブの断面図である。
【図７Ａ】図７と類似する断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０    減衰ディスク
１２    底部
１４    ステム
１６    リリーフスプリング
１８    ガイド
２０    弁座
２２    ヘッド
２４    チェックスプリング
２６    キャビティ
３０    エンドキャップ
３２    油圧ポンプ
３４    プラグ
３６    ガイドハウジング
３８    突起
４０    下方部分
４２    リセス
４４、４６    非結合タイプのチェック兼リリーフバルブ
４８    流体回路
５０    システム圧力ポート
５２    充填圧力ポート
５４    システム圧力ポート
５６    充填圧力ポート
５８    充填ポンプ
６０    リザーバ
６２    ライン
６４    フィルタ
６６    ライン
６８    充填リリーフバルブ
７０    ライン
７２    制御バルブ
７４    制御ハンドル
７８    ライン
８０    入力シャフト
８２    円筒形ブロックアセンブリ
８４、８６、８８    ライン
９０    熱交換器
９２    バイパス
９４    シリンダブロックアセンブリ
９６    モータ
９８    出力シャフト
１００    ループフラッシングモジュール
１０２    充填圧力リリーフバルブ
１０４    座着表面
１０６    ポート
１０８    チェック間隙
１１０    リリーフ間隙
【図１】
2004308897.tif 000003
【図２】
2004308897.tif 000004
【図３】
2004308897.tif 000005
【図４】
2004308897.tif 000006
【図５】
2004308897.tif 000007
【図５Ａ】
2004308897.tif 000008
【図６】
2004308897.tif 000009
【図６Ａ】
2004308897.tif 000010
【図７】
2004308897.tif 000011
【図７Ａ】
2004308897.tif 000012