(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動孔内を摺動することにより空気及び作動液の流入口を規制するスプールと、該スプールを開弁状態に保持するスプリングと、該スプリングの付勢力に抗して前記スプールを閉弁方向へ押圧するパイロット圧導入路と、前記流入口から流入した空気及び作動液を排出する排出路とを有し、前記スプールに、所定長移動する間は閉弁状態を保つオーバラップ部を設け、前記パイロット圧導入路にオリフィスを設けたことを特徴とするエアブリード弁。
【請求項２】
摺動孔内を摺動することにより空気及び作動液の流入口を規制するスプールと、該スプールを開弁状態に保持するスプリングと、該スプリングの付勢力に抗して前記スプールを閉弁方向へ押圧するパイロット圧導入路と、前記流入口から流入した空気及び作動液を排出する排出路とを有し、前記スプールに、所定長移動する間は閉弁状態を保つオーバラップ部を設け、前記排出路にオリフィスを設けたことを特徴とするエアブリード弁。
【請求項３】
請求項１記載のエアブリード弁において、前記排出路にもオリフィスを設けたことを特徴とするエアブリード弁。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載のエアブリード弁を吐出部に内蔵したことを特徴とする可変容量形液圧ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液圧回路中の空気を排出するためのエアブリード弁、及びこのエアブリード弁を用いて、例えば射出成形機等の産業機械の駆動に使用される可変容量形液圧ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液圧ポンプの吸込み配管中に空気が残留している場合には、起動の際に液圧ポンプが吸込みまでに時間を要したり、最悪の場合には吸込みを開始しなかったりするおそれがある。特に、作動液のタンクが液圧ポンプから遠い場所や低い位置に設置されているために配管中の空気溜りが多い場合には、吸込み開始までの時間がさらに長くなる。
【０００３】
このように、吸込みまでに多くの時間を要する場合、液圧ポンプは吸込みを開始するまでの間は空回転していることになり、作動液によって潤滑されるべき液圧ポンプの内部部品に潤滑不良を生じ、焼付けや摩耗が発生する。
そのため、従来の固定容量形ポンプに対しては、ポペット形のエアブリード弁を設けて回路中の残留空気を急速に排除することによりこの問題に対処している。
【０００４】
ポペット形のエアブリード弁２０は、例えば図４及び図５に示すように、ボディ２０ａに形成した摺動孔２１内に、閉鎖時のための最小流量を設定するオリフィス２２を備えたポペット２３を摺動自在に挿着し、このポペット２３の後端部（図で下端部）側に、不図示の液圧ポンプの吐出口から空気及び作動液を導くパイロット圧導入路２４を形成したものである。
【０００５】
そして、このパイロット圧導入路２４に作動液が導入されていない場合には、図４に示すようにスプリング２５の付勢力によりポペット２３をパイロット圧導入路２４側に押圧するようにし、パイロット圧導入路２４から流入する空気及び作動液を排出路２７から排出するようにしている。
また、作動液導入時にはパイロット圧が上昇し、図５に示すようにスプリング２５の付勢力に抗してポペット２３がシート２６に押圧されて閉弁状態となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のエアブリード弁を可変容量形液圧ポンプに用いて圧力制御を行うと、特に負荷回路の圧力制御対象の容量が小さい場合には、高い圧力から低い圧力へ段階的な高応答の制御を行う際、図７の圧力Ｐと時間Ｔとの関係を示す圧力応答波形に示すように、液圧ポンプの制御設定圧力Ｐ１よりエアブリード弁のクラッキング圧力Ｐ３を低く設定していても、負荷の容量や応答性の条件によって応答時に生じるオーバシュートＯＳにより、一時的（時間ΔＴ）に液圧ポンプの吐出圧力Ｐ２がエアブリード弁２０のクラッキング圧力Ｐ３より低い制御不能圧力Ｐ４となり、ポペット２３がスプリング２５の付勢力により図４に示すように開いてしまうという問題が生じる。
【０００７】
このとき、ポペット２３を再び閉じるためには、弁閉に必要な最小流量以上の流量を供給する必要があるが、可変容量形液圧ポンプにおいては吐出流量を自由に設定できるため、ポペット２３が開いてしまうような低圧への制御の後に、弁閉に必要な最小流量以下の低流量制御を行う場合には、開放状態にあるエアブリード弁２０より吐出液が流出して制御不能圧力Ｐ４の状態となるおそれがある。
【０００８】
その対策としてはクラッキング圧力Ｐ３を下げることが考えられるが、そうすると空気抜き中に、エアブリード弁への回路中に残存する僅かな残留液がエアブリード弁を通過することによって弁が閉じたとき、空回転中の液圧ポンプのポンピング作用により圧縮された空気の低い圧力がエアブリード弁に作用し、空気が抜けきれていないにもかかわらず閉弁状態となり、空気抜きの機能を果たさなくなるおそれもある。
【０００９】
この点に関しては、例えば図６に示すように、タンク５に連通する吸込み配管３及び戻り配管４を有する可変容量形液圧ポンプ１の吐出部２から上方へ吐出側配管６を立設し、液圧回路中でもっとも高い位置にポペット形のエアブリード弁２０を設置することにより、残留液が空気排出中にエアブリード弁２０へ作用しにくくすることができるが、通常の産業機械では液圧ポンプ上部に空間的余裕が少ない場合が多く、且つ、吐出側配管６のほかにタンク５への第２の戻り配管７も必要とするために設備費上昇につながるという点にも問題がある。
【００１０】
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、可変容量形液圧ポンプ起動時の空回転状態の潤滑不良に起因する内部部品の焼付きや摩耗を回避し、且つ母機の低コスト化が可能なエアブリード弁及びそれを用いた可変容量形液圧ポンプを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、摺動孔内を摺動することにより、空気及び作動液の流入口を規制するスプールと、このスプールを開弁状態に保持するスプリングと、このスプリングの付勢力に抗して上記スプールを閉弁方向へ押圧するパイロット圧導入路と、上記流入口から流入した空気及び作動液を排出する排出路とを有し、上記スプールに、所定長移動する間は閉弁状態を保つオーバラップ部を設け、上記パイロット圧導入路にオリフィスを設けたエアブリード弁を提供するものである。
【００１２】
あるいは、オリフィスを上記排出路に設けてもよいし、上記パイロット圧導入路と上記排出路の両方にオリフィスを設けるとさらによい。
また、上記のエアブリード弁を吐出部に内蔵した可変容量形液圧ポンプも提供する。
【００１３】
この発明によるエアブリード弁は上記のように構成することにより、パイロット圧力が一時的にエアブリード弁のクラッキング圧力より低くなるオーバシュート時でも、閉弁から開弁までの時間を上記オーバシュートの時間より長くすることができ、制御時間中にエアブリード弁が開くことを防止することが可能になり、液圧ポンプ起動時の空回転時の潤滑不良に起因する内部部品の焼付きや摩耗を回避することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、この発明によるエアブリード弁の開弁状態を示す断面図、図２は、その閉弁状態を示す断面図、図３は、上記のエアブリード弁を用いた可変容量形液圧ポンプの構成図である。なお、図３において図６に対応する部分には同一の符号を付して示し、その部分の説明は省略する。
【００１５】
このエアブリード弁１０は、図１に示すように、ボディ１０ａに図で水平方向に形成した摺動孔１１内にスプール１２を摺動自在に装着しており、常時ボディ１０ａとの間に係着したスプリング１３の付勢力により摺動孔１１の図で左端部に押圧されている。摺動孔１１のスプール１２の前端部側に形成されるパイロット室１１ａ（図２参照）へは、可変容量形液圧ポンプ（以下単に「液圧ポンプ」という）の吐出部からの空気及び作動液の流入路１４からオリフィス１５を有するパイロット圧導入路１４ａを介してパイロット圧を導入している。
【００１６】
また、流入路１４の下流側の流入口１４ｂとスプール１２の後端部との間に、流入口１４ｂからの空気及び作動液の流量を規制する絞り１６を形成するとともに、スプリング１３を収納するスプリング室１７をオリフィス１８を介して排出路１９に連通させている。
そして、上記のエアブリード弁１０は、図３に示すように液圧ポンプ１の吐出部２に内蔵されている。
【００１７】
このような構成で、液圧ポンプ１の吐出部２からエアブリード弁１０の流入路１４に流入した吸込み配管３内の空気は、流入口１４ｂからスプール１２によって絞られた絞り１６を通過し、スプリング室１７及びオリフィス１８を経て排出路１９から液圧ポンプ１のケース内へ導かれて外部に排出される。
このとき、オリフィス１５及び絞り１６には大きな圧力損失が生じないため、スプール１２の前後のパイロット室１１ａとスプリング室１７に圧力差はなく、スプール１２は、図１に示すようにスプリング１３の付勢力によりパイロット室１１ａ側に押圧されている。
【００１８】
空気の排出中は、その圧縮率が作動液に比してきわめて大きいので、液圧ポンプ１の吐出部２の圧力は低く、オリフィス１８による圧力損失もなく開弁状態が保持されているが、このとき、もし回路中の残留液が絞り１６を通過した場合には、オリフィス１８に圧力損失が発生して残留液の流入口１４ｂからの通過流速が制限されるので、空気排出中に回路中の残留液により閉弁状態となるおそれはない。
【００１９】
空気の排出が完了し、液圧ポンプ１から作動液が流入口１４ｂに流入してくると、絞り１６による圧力損失が生じてパイロット室１１ａ内の圧力がスプリング室１７内の圧力より高くなるため、スプール１２はスプリング１３の付勢力に抗して右行し、回路中の空気のみが排出されて流入口１４ｂが閉鎖された後、さらに図２に示すようにオーバラップ部ＯＬだけ移動して停止する。
【００２０】
この状態から液圧ポンプ１の吐出圧力Ｐ２（図７）が低くなってパイロット室１１ａ内の圧力がスプリング１３の付勢力より小さくなると、スプール１２はスプリング１３の付勢力により左行して開弁状態となるが、パイロット室１１ａから流入路１４に流れる作動液の流速はオリフィス１５によって規制され、且つスプール１２が開くまでの時間はオーバラップ部ＯＬにより遅くなるので、この時間を図７で示したオーバシュートＯＳ時において吐出圧力Ｐ２がクラッキング圧力Ｐ３以下になる時間ΔＴより長くすることにより、制御中にエアブリード弁１０が開く不具合をなくすることができる。
【００２１】
なお、上記の実施形態では、図１及び図２に示すように、スプール１２の閉弁時のオーバラップ部ＯＬを設けるとともに、パイロット圧導入路１４ａ及び排出路１９にそれぞれオリフィス１５及び１８を設けるようにしたが、これらは必ずしも同時にすべてを設ける必要はない。
【００２２】
例えば、スプール１２のオーバラップ部ＯＬを充分に大きくとり、スプリング１３の付勢力だけでスプール１２を押圧して開弁させるまでの時間が図７に示すオーバシュートＯＳの時間ΔＴより大きくなる場合にはオリフィス１５を設けなくてもよい。また、タンク５の位置や液圧ポンプ１の吐出部からの配管構造等から、空気抜き中にエアブリード弁１０への回路中に残存する残留液がほとんどない場合にはオリフィス１８を省略しても差支えない。
【００２３】
さらに、上記のエアブリード弁は、可変容量形液圧ポンプの吐出部に内蔵した場合について説明したが、この発明はそれに限るものではなく、上記のエアブリード弁を液圧ポンプに近接して設けてもよく、液圧ポンプは可変容量形に限らず固定容量形であっても差支えない。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によるエアブリード弁によれば、スプール閉弁時のオーバラップ量を大きくして開弁まで時間を長くすることにより、パイロット圧力が一時的にエアブリード弁のクラッキング圧力より低くなった場合でも、空気抜き中に開弁するおそれをなくすることができ、それに起因する制御圧力不能の状態を回避することが可能になる。
【００２５】
また、上記のエアブリード弁において、パイロット圧導入路にオリフィスを設けたものは、開弁までに要する時間を一層遅くすることができ、排出路にオリフィスを設けたものは、空気排出中の空気が残っている状態で残留液がオリフィスを通過する際の流速を下げ、完全に空気が抜け切るまでスプールを閉じるための駆動力が発生しないようにすることができ、空気抜き中の残留液による作動不良を防止することが可能になる。
【００２６】
さらに、上記のエアブリード弁を吐出部に内蔵した可変容量形液圧ポンプは、液圧ポンプ起動時の空回転による潤滑不良に起因する内部部品の焼付きや摩耗を防止するとともに、液圧ポンプを安価に供給することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるエアブリード弁の一実施形態の開弁状態を示す断面図である。
【図２】同じくその閉弁状態を示す断面図である。
【図３】この発明によるエアブリード弁を用いた可変容量形液圧ポンプの好ましい構成図である。
【図４】従来のエアブリード弁の開弁状態を示す断面図である。
【図５】同じくその閉弁状態を示す断面図である。
【図６】従来のエアブリード弁を用いた可変容量形液圧ポンプの好ましくない構成図である。
【図７】可変容量形液圧ポンプの制御時の圧力応答波形を示す線図である。
【符号の説明】
１：可変容量形液圧ポンプ    ２：吐出部
５：タンク                  １０：エアブリード弁
１０ａ：ボディ              １１：摺動孔
１１ａ：パイロット室        １２：スプール
１３：スプリング            １４：流入路
１４ａ：パイロット圧導入路  １４ｂ：流入口
１５，１８：オリフィス      １６：絞り
１７：スプリング室          １９：排出路
ＯＳ：オーバシュート        ＯＬ：オーバラップ部
Ｐ１：制御設定圧力          Ｐ２：吐出圧力
Ｐ３：エアブリード弁のクラッキング圧力
Ｐ４：制御不能圧力
【図１】
0004350857.tif 000002
【図２】
0004350857.tif 000003
【図３】
0004350857.tif 000004
【図４】
0004350857.tif 000005
【図５】
0004350857.tif 000006
【図６】
0004350857.tif 000007
【図７】
0004350857.tif 000008