(57)【要約】【課題】  コンパクトでコストも低減可能なリリーフ機能付き方向切換弁である。【解決手段】  方向切換弁１０のスプール１３にリリーフ弁２０を構成してなる。弁１０のスプール１３の軸心に、ポートＢに連通する圧力室２１と、これに一端が連通するピストン孔２２と、該孔の周面に連通しタンクポートＴ３に連通するドレン通路１９を形成する。孔２２にリリーフ弁２０のメインバルブを構成するピストン２４を収容し、スプリング２７でピストンを付勢して、孔の一端の弁座２３に当接させ、ポートＢとＴ３とを遮断する。ピストンは、圧力室と孔の他端のスプリング室２６とを連通するオリフィス３０を有する通路３１と、スプリング室と連通する第１の通路３２と、ドレン通路１９と連通する第２の通路３３を備える。ピストンの軸心に圧力室に開口するスプール孔２８を形成し、該孔にパイロットバルブを構成するスプール３４を収容する。スプールは、通路３２と２３とを連通する通路３８を備え、スプリング３９でスプールを圧力室方向へ付勢して、通路３２と３３の連通を遮断する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁本体のスプール孔に収容したスプールを移動することによって、前記弁本体のスプール孔の周囲に形成したポート間の接続および接続解除を行う方向切換弁において、
前記弁本体のポートのうちのリリーフ制御をしたいラインに繋がるポートに近い位置において、前記スプールの軸心に、前記リリーフ制御をしたいラインに繋がるポートと連通する圧力室と、該圧力室と一端が連通するピストン孔とを形成し、前記弁本体にタンクラインと連通するドレン通路を形成して、該ドレン通路を前記ピストン孔の周面に連通させる一方、
前記ピストン孔にメインピストンを収容し、該メインピストンの軸心に前記圧力室に開口するパイロットスプール孔を形成して、該パイロットスプール孔にパイロットスプールを収容し、
前記メインピストンは、前記リリーフ制御をしたいラインに繋がるポートと前記ピストン孔の他端に形成されるメインスプリング室とを連通する、途中にオリフィスを有するパイロット通路と、該パイロット通路のオリフィスの下流側または前記スプリング室と連通する第１の通路と、前記ドレン通路と連通する第２の通路とを備え、該ピストンは、前記スプリング室に配装したメインスプリングによって付勢されることによって、前記ピストン孔の一端を囲む弁本体の内壁面に形成した弁座に当接して、前記リリーフ制御をしたいラインに繋がるポートと前記ドレン通路とを遮断し、
前記パイロットスプールは、前記第１の通路と前記第２の通路とを連通する連絡通路を備え、該パイロットスプールは、前記パイロットスプール孔の他端に形成されるパイロットスプリング室に配装したパイロットスプリングによって前記圧力室方向へ付勢されることによって、前記第１の通路と前記第２の通路とを遮断し、
前記リリーフ制御をしたいラインに繋がるポートの圧力が所定以上に達すると、その圧力によってパイロットスプールがパイロットスプリングの付勢力に抗して移動して、前記連絡通路が前記第１の通路と前記第２の通路とを連通することによって前記メインスプリング室と前記ドレン通路とを連通させ、それによって生じる前記リリーフ制御をしたいラインに繋がるポートと前記メインスプリング室との差圧によって前記メインピストンをメインスプリングの付勢力に抗して移動させ、それによって前記圧力室と前記ドレン通路とを連通させて、前記リリーフ制御をしたいラインに繋がるポートの流体を前記ドレン通路に逃がすことを特徴とするリリーフ機能付き方向切換弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方向切換弁にリリーフ弁の機能を組み込んでコンパクト化したリリーフ機能付き方向切換弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の油圧装置において、油圧回路の方向切換弁の入り口側や出口側に使用圧力の設定や安全対策用として、リリーフ弁を設置することが多々ある。
【０００３】
図４（ａ）に、従来の入り口にリリーフ弁を取付けた方向切換弁の全体図を示す。そのシンボルを図４（ｂ）に示す。方向切換弁５０は、電磁操作式の２／２弁(２ポート２位置弁)で、弁本体５１のスプール孔５２にスプール５３を収容し、スプール５３をその一端に設けたセンタリングスプリング５４によって付勢して、弁本体５１に形成したポートＢとポートＢ２との連通をラウンド部５３ａがブロックした中央位置にスプール５３を位置させ、スプール５３の他端に取付けたソレノイド５５によってメインスプール５３をスプリング５４に抗して移動して、ポートＢとポートＢ２とを連通する。ポートＢには、外部のＢポートラインのＧ１／２ポートがネジ結合ｇ１によって接続され、ポートＢ２には、外部のＢ２ポートラインのＧ１／２ポートがネジ結合ｇ２によって接続されている。ポートＢとＢ２との連通により、Ｂポートラインからの油がポートＢを通ってポートＢ２へ流れ、Ｂ２ポートラインへ流出する。
【０００４】
リリーフ弁５６はカートリッジタイプで、弁本体５１に取付けポート５７を形成して、該ポート５７をスプール孔５２へポートＢを連通させるＢポート通路Ｌｂに連通させ、該ポート５７にリリーフ弁５６を取付けて、方向切換弁５０の入り口にリリーフ弁５６を設置している。方向切換弁５０に接続されたＢポートラインに異常圧力が発生して、リリーフ弁５６がリリーフ動作をすると、Ｂポートラインからの油がＢポート通路Ｌｂからリリーフ弁５６のドレン通路５８を経て、弁本体５１のタンクポートＴ３に流出する。タンクポートＴ３には、外部のＴ３タンクポートラインのＧ１／２ポートがネジ結合ｇ３によって接続されている。
【０００５】
またソレノイド５５の圧力チューブ内に漏れた油は、弁本体５１のタンクポート通路Ｌｔを経てタンクポートＴに排出される。タンクポートＴには、外部のＴタンクポートラインのＧ１／４ポートがネジ結合によって接続されている。方切換弁５０のスプリング５４を配装したスプリング室５４ａは、通路５９および図示しない通路によってタンクポート通路Ｌｔに接続され、スプリング室５４ａに漏れた油がタンクポートＴに排出される。
【０００６】
このように、方向切換弁の入り口または出口にリリーフ弁を取付けた弁装置の構成では、Ｂポート通路Ｌｂ等の回路を配管やマニホルドブロックで構成するにしても、方向切換弁とリリーフ弁のそれぞれが必要となり、スペース効率が悪くなっていた。さらに、配管工数やマニホールドブロックの加工工数も大きくなり、コスト高にもなっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の課題は、方向切換弁にリリーフ弁の機能を組み込むことにより、コンパクトでコストも低減可能なリリーフ機能付き方向切換弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のリリーフ機能付き方向切換弁は、弁本体のスプール孔に収容したスプールを移動することによって、前記弁本体のスプール孔の周囲に形成したポート間の接続および接続解除を行う方向切換弁において、
前記弁本体のポートのうちのリリーフ制御をしたいラインに繋がるポートに近い位置において、前記スプールの軸心に、前記リリーフ制御をしたいラインに繋がるポートと連通する圧力室と、該圧力室と一端が連通するピストン孔とを形成し、前記弁本体にタンクラインと連通するドレン通路を形成して、該ドレン通路を前記ピストン孔の周面に連通させる一方、
前記ピストン孔にメインピストンを収容し、該メインピストンの軸心に前記圧力室に開口するパイロットスプール孔を形成して、該パイロットスプール孔にパイロットスプールを収容し、
前記メインピストンは、前記リリーフ制御をしたいラインに繋がるポートと前記ピストン孔の他端に形成されるメインスプリング室とを連通する、途中にオリフィスを有するパイロット通路と、該パイロット通路のオリフィスの下流側または前記スプリング室と連通する第１の通路と、前記ドレン通路と連通する第２の通路とを備え、該ピストンは、前記スプリング室に配装したメインスプリングによって付勢されることによって、前記ピストン孔の一端を囲む弁本体の内壁面に形成した弁座に当接して、前記リリーフ制御をしたいラインに繋がるポートと前記ドレン通路とを遮断し、
前記パイロットスプールは、前記第１の通路と前記第２の通路とを連通する連絡通路を備え、該パイロットスプールは、前記パイロットスプール孔の他端に形成されるパイロットスプリング室に配装したパイロットスプリングによって前記圧力室方向へ付勢されることによって、前記第１の通路と前記第２の通路とを遮断し、
前記リリーフ制御をしたいラインに繋がるポートの圧力が所定以上に達すると、その圧力によってパイロットスプールがパイロットスプリングの付勢力に抗して移動して、前記連絡通路が前記第１の通路と前記第２の通路とを連通することによって前記メインスプリング室と前記ドレン通路とを連通させ、それによって生じる前記リリーフ制御をしたいラインに繋がるポートと前記メインスプリング室との差圧によって前記メインピストンをメインスプリングの付勢力に抗して移動させ、それによって前記圧力室と前記ドレン通路とを連通させて、前記リリーフ制御をしたいラインに繋がるポートの流体を前記ドレン通路に逃がすことを特徴とする。
【０００９】
上記のリリーフ機能付き方向切換弁において、リリーフ制御をしたいラインに繋がる弁本体のポートからの流体は、メインスプール内のメインピストンおよびパイロットスプールの一端に作用すると同時に、パイロット通路を経てメインピストンの第１の通路に入り、さらにパイロット通路からメインスプリング室に入って、メインピストンの他端に作用する。前記ポートの流体の圧力が上昇して、パイロットスプリングの付勢力を超えると、パイロットスプールがパイロットスプリングに抗して移動し、パイロットスプールの連絡通路がメインピストンのパイロット通路と連通し、これによって、前記ポートから流体がパイロット通路、第１の通路、連絡通路および第２の通路を介して、またはパイロット通路、メインスプリング室、第１の通路、連絡通路および第２の通路を介してドレン通路に流れ、パイロット通路のオリフィスによる圧力損失によってメインスプリング室の圧力が降下してポートとメインスプリング室との間に差圧が生じ、メインピストンがメインスプリングの付勢力に抗して移動して開弁し、前記ポートとドレン通路とが連通して該ポートから流体がドレン通路に逃げ、該ポートに接続されたラインの圧力がパイロットスプリングで設定した調整圧力以上にならないように規制される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のリリーフ機能付き方向切換弁によれば、バランスピストン型リリーフ弁は、基本的にメインピストン内にパイロットバルブの機能を集約させてコンパクトな部品構成とし、リリーフ弁の大きさを従来品よりも顕著に小さくしているので、方向切換弁のスプールにリリーフ弁を構成して組み込むことができた。これにより、方向切換弁に別途リリーフ弁を取付ける必要がなく、その弁取付けポートの加工も不要で、スペースも小さく、コストも低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を詳述する。図１は、本発明のリリーフ機能付き方向切換弁の実施例を示す構成図である。本実施例のリリーフ機能付き方向切換弁１０Ａは、方向切換弁１０のメインスプール１３の一部にバランスピストン型リリーフ弁２０を構成してなっている。本実施例において、方向切換弁１０は、電磁操作式の２／２弁(２ポート２位置弁)からなり、弁本体１１にソレノイド１５を具備する。この弁本体１１にはメインスプール孔１２が形成され、メインスプール孔１２の周面にポートＢ、ポートＢ２が連通されている。
【００１２】
このメインスプール孔１２に、中央にラウンド部１３ａを有するメインスプール１３が収容され、メインスプール１３の一端側にセンタリングスプリング１４が設けられ、メインスプール１３の他端側に前記のソレノイド１５が設けられている。センタリングスプリング１４は、メインスプール１３を他端方向に向けて付勢することによって、ラウンド部１３ａがポートＢとポートＢ２との連通をブロックする中央位置にメインスプール１３を位置させるようになっている。ソレノイド１５は、その電磁石を励磁することによってプッシュピン１５ａでメインスプール１３を押して、メインスプール１３をスプリング１５に抗して移動し、ポートＢとポートＢ２との連通をブロックしたラウンド部１３ａをポートＢ２の方向に開いて、ポートＢとポートＢ２とを連通するようになっている。これにより、ポートＢに接続されたＢポートラインからの油がポートＢを通ってポートＢ２へ流れ、ポートＢ２に接続されたＢ２ポートラインへ流出する。
【００１３】
メインスプール孔１２のポートＢに続く周面にはタンクポートＴ３が接続され、ソレノイド１５の圧力チューブ１５ｂ内に入り込んだ油は、タンクポートＴ３に排出される。またメインスプール孔１２の一端のスプリング１４を配装したスプリング室１４ａは、通路１７によってタンクポートＴ３に接続され、スプリング室１４ａに入り込んだ油はタンクポートＴ３に排出される。
【００１４】
本実施例では、方向切換弁１０のポートＢに接続されたＢポートラインのリリーフ制御をさせるために、バランスピストン型リリーフ弁２０をメインスプール１３のポートＢに近い他端部内に構成した。図２にそのリリーフ弁の部分を拡大して示す。
【００１５】
図２に示すように、メインスプール１３の軸心に、ポートＢに通路２１ａによって連通する圧力室２１と、この圧力室２１に一端が連通するピストン孔２２とを形成し、メインスプール１３のピストン孔２２を囲む壁部に、通路１９ａを介してピストン孔２２の周面に一端寄りの位置で連通するとともに、弁本体１１のタンクポートＴ３に連通するドレン通路１９を形成する。そしてピストン孔２２にメインピストン２４を収容し、ピストン孔２２の一端を囲むメインスプール１３の内壁面に、メインピストン２４の一端が着座するテーパ面の弁座２３を形成し、ピストン孔２２の他端に形成されるメインスプリング室２６にメインスプリング２７を配装して、バランスピストン型リリーフ弁２０のメインバルブを構成させた。
【００１６】
メインスプリング２７は、メインピストン２４を圧力室２１方向に付勢することによって、メインピストン２４の一端を弁座２３に当接させ、これによって、圧力室２１とドレン通路１９とを遮断、換言すれば、圧力室２１に通路２１ａを介して繋がるポートＢと、ドレン通路１９に繋がるタンクポートＴ３とを遮断している。メインスプリング室２６は、ピストン孔２２の他端にプラグ２５をメインスプール１３の外面からシール材を介して取付けることによって形成し、メインスプリング２７は、プラグ２５の内側に取り付けることによって、メインスプリング室２６に配装した。
【００１７】
このメインピストン２４の軸心には、圧力室２１に開口するパイロットスプール孔２８を形成している。またメインピストン２４には、一端がオリフィス３０を介して圧力室２１に連通し、他端がメインスプリング室２６に連通する縦方向のパイロット通路３１と、ピストン２４の内周面に設けられ、オリフィス３０の下流側でパイロット通路３１に連通する周方向の第１の通路３２と、一端が第１の通路よりも圧力室２１寄りの位置においてパイロットスプール孔２８の周面に連通し、他端がドレン通路１９と連通する第２の通路３３とを形成している。
【００１８】
上記のパイロットスプール孔２８にパイロットスプール３４を収容し、パイロットスプール３４の周面に、メインピストン２４の第１の通路３２と第２の通路３３とを連通する連絡通路３８を形成し、パイロットスプール孔２８の他端に形成されるパイロットスプリング室３７にパイロットスプリング３９を配装して、メインピストン２４内にバランスピストン型リリーフ弁２０のパイロットバルブを構成させた。パイロットスプリング３９は、パイロットスプール３４を圧力室２１方向に付勢し、これによって、連絡通路３８の位置を圧力室２１方向に移動して、メインピストン２４の第１の通路３２と第２の通路３３の連通を遮断している。
【００１９】
パイロットスプール３４は、一端寄りの周面に取付けた摺動用Ｏリング４０によって摺動安定性を高め、油の前漏れを防止し、パイロットスプール孔２８の一端でメインピストン２４に取付けた輪留め４１によってパイロットスプール孔２８からの抜け止めをする。なお、パイロットスプリング室３７に開口する通路３５は、パイロットスプリング室３７に溜まった油の排出用の通路で、第１の通路３２と連通しておらず、メインピストン２４を貫通して通路１９ａを経てドレン通路１９に連通している。
【００２０】
上記のリリーフ機能付き方向切換弁１０Ａにおけるリリーフ機能の作用を説明すると、メインスプール１３がポートＢとポートＢ２とを遮断したブロック位置において、ポートＢに作用する圧油は、メインスプール１３の圧力室２１を経て、リリーフ弁２０のメインピストン２４およびパイロットスプール３４の一端に作用すると同時に、パイロット通路３１から第１の通路３２に入り、さらにパイロット通路３１からメインスプリング室２６に入ってメインピストン２４の他端に作用する。ポートＢの圧力が、パイロットスプリング３９によって支配されるリリーフ設定圧(調整圧力)以下、即ちパイロットスプリング３９の付勢力以下の場合は、パイロットスプール３４は図に示す位置にあり、メインピストン２４の第１の通路３２と第２の通路３３とは遮断されているため、メインピストン２４は図の弁座２３に当接した位置にあり、リリーフ弁２０は閉弁している。
【００２１】
ポートＢの圧力が、例えばポートＢに接続したＢポートラインに介設した油圧ポンプなどの異常により上昇して、パイロットスプリング３９の付勢力を超えると、パイロットスプール３４がパイロットスプリング３９に抗して移動し、パイロットスプール３４の連絡通路３８がメインピストン２４の第１、第２の通路３２、３３を連通し、圧力室２１とドレン通路１９とが連通する。これにより、油が圧力室２１からパイロット通路３１、第１の通路３２、連絡通路３８および第２の通路３３を介してドレン通路１９に流れ、パイロット通路３１のオリフィス３０による圧力損失によってメインスプリング室２６の圧力が降下して、圧力室２１とメインスプリング室２６との間に差圧が生じる。これによって、メインピストン２４がメインスプリング２７の付勢力に抗して移動し、弁座２３から離れて開弁し、圧力室２１とドレン通路１９とが連通し、ポートＢとタンクポートＴ３とが連通して、ポートＢから圧油がタンクポートＴ３に逃げる。
【００２２】
このポートＢからのタンクポートＴ３への油の流出によって、圧力室２１の圧力が瞬間的に降下し、パイロットスプール３４がパイロットスプリング３９の付勢力によって圧力室２１方向に移動し、パイロットスプール３４の連絡通路３８によるメインピストン２４の第１、第２の通路３２、３３の連通を遮断する。これに伴い、メインスプリング室２６の圧力降下がなくなり、メインピストン２４がパイロットスプリング３９の付勢力によって圧力室２１方向に移動し、弁座２３に当接して閉弁する。これによって、ポートＢからのタンクポートＴ３への油の流出がなくなり、ポートＢの圧力が回復し上昇すると、前記のようにして、パイロットスプール３４の連絡通路３８がメインピストン２４の第１、第２の通路３２、３３を連通し、メインピストン２４が開弁して、ポートＢの圧油をタンクポートＴ３へ逃がす。このようなパイロットスプール３４の連絡通路３８によるメインピストン２４の第１、第２の通路３２、３３の連通の開閉を、Ｂポートラインの圧力がパイロットスプリング３９で設定したリリーフ圧力に低下するまで繰り返し、Ｂポートラインの圧力が調整圧力以上にならないように制御される。
【００２３】
また、メインスプール１３によってポートＢとポートＢ２とを連通している場合は、ポートＢ２に接続されたＢ２ポートラインに例えばサージにより異常な圧力上昇が発生すると、その異常圧力がポートＢ２からポートＢに伝わって圧力室２１の圧力上昇を生じるので、リリーフ弁２０による同様なリリーフ動作によって、Ｂ２ポートラインをリリーフ制御することができる。つまり、ポートＢとポートＢ２とが連通している場合は、Ｂポートラインのみならず、Ｂ２ポートラインのリリーフ制御も行われる。
【００２４】
しかしながら、Ｂ２ポートラインのリリーフを確実に行わせるには、方向切換弁１０のメインスプール１３にＢ２ポートライン専用のリリーフ弁を構成することがよい。即ち、ポートＢ２に近い位置において、メインピストン１３の軸心に、ポートＢ２に連通する圧力室と、該圧力室に一端が連通するピストン孔を設けて、そのピストン孔にメインピストを収容し、このメインピストンに、上記と同様に、メインバルブおよびパイロットバルブを組み込み構成して、リリーフ弁を具備させればよい。
【００２５】
以上のように、本発明では、バランスピストン型リリーフ弁は、基本的にメインピストン内にパイロットバルブの機能を集約させてコンパクトな部品構成としているので、リリーフ弁の大きさを従来品の約５０％以下に顕著に小さくすることができ、方向切換弁のスプールにリリーフ弁を構成して組み込むことができた。これにより、方向切換弁に別途リリーフ弁を取付ける必要がなく、その弁取付けポートの加工も不要で、スペースも小さく、コストも低減することができる。
【００２６】
本実施例のリリーフ機能付き方向切換弁１０Ａの全体図を図３（ａ）に示す。図３（ａ）に示すように、ポートＢには、外部のＢポートラインのＧ１／２ポートがネジ結合ｆ１によって接続され、ポートＢ２には、外部のＢ２ポートラインのＧ１／２ポートがネジ結合ｆ２によって接続されている。タンクポートＴ３には、外部のＴ３タンクポートラインのＧ１／４ポートがネジ結合によって接続される。リリーフ機能付き方向切換弁１０Ａのシンボルは、図３（ｂ）のようになる。
【００２７】
以上の実施例では、本発明を電磁操作式の２ポート／２位置の方向切換弁に適用した場合を示したが、本発明は、４ポート／３位置弁など各種の複数ポート／複数位置の方向切換弁に適用することができる。また方向切換弁の操作方式も、手動操作、パイロット操作など各種のものに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のリリーフ機能付き方向切換弁の一実施例を示す構成図である。
【図２】図１のリリーフ機能付き方向切換弁のメインスプールに構成させたバランスピストン型リリーフ弁の部分を示す構成図である。
【図３】図１のリリーフ機能付き方向切換弁を示す全体図（ａ）およびそのシンボルを示す図（ｂ）である。
【図４】従来の別途リリーフ弁を取付けた方向切換弁を示す全体図（ａ）およびそのシンボルを示す図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００２９】
１０Ａ：リリーフ機能付き方向切換弁、    １０：方向切換弁、
１１：弁本体、    １３：メインスプール、    １９：ドレン通路、
２０：バランスピストン型リリーフ弁、    ２１：圧力室、    ２２：ピストン孔、
２３：弁座、    ２４：メインピストン、    ２６：メインスプリング室、
２７：メインスプリング、    ２８：スプール孔、    ３０：オリフィス、
３１：パイロット通路、    ３２：第１の通路、    ３３：第２の通路、
３４：パイロットスプール、    ３８：連絡通路、    ３９：パイロットスプリング、
Ｂ、Ｂ２：ポート、    Ｔ３：タンクポート
【図１】
2005163860.tif 000003
【図２】
2005163860.tif 000004
【図３】
2005163860.tif 000005
【図４】
2005163860.tif 000006