(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリーブ１にバルブシート２とポペット３を設け、ポペット３をスプリング４でバルブシート２に押しつけ、ポペット３内にピストン７を嵌挿して室８を構成し、この室８を細孔９及びバルブシート２の透孔１０を経て高圧ポート１１に連通し、シート部の径とピストン径による受圧面積差とスプリング４のバネ力とで高圧ポート１１の高圧油によってポペット３を押して低圧ポート１２にリリーフするようにし、
前記バルブシート２をスリーブ１内に所定ストローク摺動自在に嵌合して、バルブシート２がスプリング４に抗して摺動することで容積が減少するダンパ室Ａを形成し、このダンパ室Ａを絞り部３５を経て低圧側に連通し、
前記絞り部３５を、バルブシート２がスプリング４に抗して摺動する時には流通面積が小さく、かつバルブシート２がスプリング４により摺動する時には流通面積が大となるものとした安全弁。
【請求項２】
バルブシート２に、小径部４３と大径部４４を有する段付穴４５を、その小径部４３を低圧側に連通すると共に、大径部４４をダンパ室Ａに連通して形成し、
前記段付穴４５にボール４６を、その小径部４３と大径部４４に亘って移動自在に設け、前記バルブシート２がスプリング４に抗して摺動する時には当該ボール４６が小径部４３に移動して小径部４３とボール４６との間の小さな隙間を油が流通して流通面積が小さく、かつ前記バルブシート２がスプリング４で摺動する時には当該ボール４６が大径部４４に移動して大径部４４とボール４６との間の大きな隙間を油が流通して流通面積が大きくなるようにして絞り部３５とした請求項１記載の安全弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ポンプの吐出圧油を油圧モータに供給する油圧回路等に用いる安全弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ポンプの吐出圧油を操作弁で第１主回路と第２主回路の一方に供給し、その第１主回路を油圧モータの第１ポートに接続し、第２主回路を油圧モータの第２ポートに接続して油圧ポンプの吐出圧油を油圧モータに供給する油圧回路が知られている。
【０００３】
このような油圧回路においては第１主回路と第２主回路の高圧油をリリーフ作動するモジュレーション安全弁を設けて油圧モータの起動時、停止時に第１主回路、第２主回路の圧力がゆっくりと上昇するようにして起動時、停止時のショックを低減している。
【０００４】
前述のモジュレーション安全弁はモジュレーション開始圧力までは短時間で圧力上昇し、それ以後はゆっくりと圧力上昇して設定圧となる安全弁である。このモジュレーション安全弁としては例えば図１に示すものが知られている。
【０００５】
すなわち、スリーブ１にバルブシート２を摺動自在に嵌合し、このスリーブ１内にポペット３を摺動自在に嵌挿してスプリング４で円錐面５をバルブシート２のシート面６に押しつけ、このポペット３内にピストン７を嵌挿して室８を構成し、その室８を小孔９でバルブシート２の透孔１０より高圧ポート１１に連通し、スリーブ１に低圧ポート１２を形成する。
【０００６】
前記スリーブ１の先端部に大径部２０を形成し、この大径部２０の開口端部に筒状のプラグ２１を嵌合固定し、バルブシート２を一端小径部２２と中間大径部２３と他端中間径部２４を有する外周面段付き形状とし、バルブシート２の一端小径部２２をプラグ２１の内周面２１ａに嵌合してシール材２５でシールし、中間大径部２３をスリーブ１の大径部２０に嵌合してシール材２６でシールし他端中間径部２４をスリーブ１の内周面１ａに嵌合してバルブシート２を軸方向にストロークＬだけ摺動自在とし、かつ中間大径部２３とスリーブ１の段部１ｂとの間に環状空間２７を構成し、この環状空間２７をスリーブ１の内周面１ａと他端中間径部２４との間の隙間２８を経て低圧ポート１２に開口して環状空間２５をダンパ室Ａとしてある。
【０００７】
次に作動を説明する。
高圧ポート１１の圧力Ｐ1 がＰ1 〜０の時にはスプリング４の力でポペット３を介してバルブシート２をストロークＬ1 だけ左方に押してプラグ２１に当接し、スプリング４のバネ荷重Ｆ1 はストロークＬ1 ×バネ定数Ｋだけ従来より低い状態にセットされる。
【０００８】
この状態で高圧ポート１１の圧力Ｐ1 が急激に上昇するとポペット３の受圧面積Ａ1 ＝π／４（４（ｄ1 2 −ｄ2 2 ）に作用する圧力Ｐ1 と前記バネ荷重Ｆ０とつり合った時点でポペット３が図１で右方に摺動して円錐面５とシート面６、つまりシート部が開口して高圧油が低圧ポート１２にリリーフ開始する。この時の圧力がモジューレーション開始圧力である。
【０００９】
この時、バルブシート２の端面２ａに高圧油が作用して受圧面積Ａ2 ＝π／４（ｄ3 2 −ｄ1 2 ）×圧力Ｐ1 の推力を受けて同時に右方に移動しようとするが、ダンパ室Ａの作用、つまり環状室２７内の圧油が隙間２８で絞られて徐々に低圧ポート１２に流出するのでバルブシート２はポペット３より遅く右方に移動し、圧力上昇こう配がゆるくなり、バルブシート２のシート面６が円錐面５に圧接すると設定圧力となる。
これにより、リリーフ圧力波形は図２の実線で示すように２階段に圧力上昇しかつ設定圧力まで上昇する時間が長くなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
かかる安全弁であると、前述のリリーフ作動している状態から高圧ポート１１の圧力が低下するとポペット３、バルブシート２がスプリング４で左方に押されて初期状態に戻る。この時バルブシート２の左方の移動にともなってダンパ室Ａには隙間２８を経て低圧ポート１２の油が吸い込みされる。
【００１１】
しかしながら、前述の隙間２８はバルブシート２の右方への移動を遅くするために小さく、油がダンパ室Ａ内に吸い込み難いのでバルブシート２がスプリング４によってポペット３を介して左方に移動される速度に応じた分だけダンパ室Ａ内に油が吸い込みされないから、そのダンパ室Ａ内に負圧が発生するためにダンパ室Ａ内に気泡が発生する。
【００１２】
このように、ダンパ室Ａ内に気泡が発生した状態で再度高圧ポート１１の圧力が上昇してバルブシート２が右方に押されると、ダンパ室Ａ内の気泡がつぶれてバルブシート２は隙間２８により規制される速度よりも早く右方に移動するので、所定のモジュレーション時間（モジュレーション開始圧力から設定圧力まで上昇時間）が得られないことがある。
【００１３】
また、前述のダンパ室Ａはスリーブ１の内周面１ａと他端中間径部２４との間の隙間２８を経て低圧ポート１２に連通しているので、温度変化によりスリーブ１、バルブシート２の径が変化することで隙間２８の大きさが異なるし、スリーブ１、バルブシート２の偏心によって隙間２８の大きさがばらつき、安定したジモジューレーション時間が得られない。
【００１４】
このようなことから、隙間２８を小さくしてモジューレション時間を長くすることが困難であり、油圧モータの起動時、停止時のショックを大幅に低減できない。
【００１５】
そこで、本発明は前述の課題を解決できるようにした安全弁を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段及び作用、効果】
第１の発明は、スリーブ１にバルブシート２とポペット３を設け、ポペット３をスプリング４でバルブシート２に押しつけ、ポペット３内にピストン７を嵌挿して室８を構成し、この室８を細孔９及びバルブシート２の透孔１０を経て高圧ポート１１に連通し、シート部の径とピストン径による受圧面積差とスプリング４のバネ力とで高圧ポート１１の高圧油によってポペット３を押して低圧ポート１２にリリーフするようにし、
前記バルブシート２をスリーブ１内に所定ストローク摺動自在に嵌合して、バルブシート２がスプリング４に抗して摺動することで容積が減少するダンパ室Ａを形成し、このダンパ室Ａを絞り部３５を経て低圧側に連通し、
前記絞り部３５を、バルブシート２がスプリング４に抗して摺動する時には流通面積が小さく、かつバルブシート２がスプリング４により摺動する時には流通面積が大となるものとした安全弁である。
【００１７】
第１の発明によれば、高圧ポート１１の圧力でバルブシート２がスプリング４に抗して摺動する時にはダンパ室Ａ内の油を低圧側に流出する絞り部３５の流通面積が小さいので、バルブシート２はゆっくりと摺動し、リリーフ開始圧力から設定圧力まで上昇する時間が長くなってモジュレーション時間が長くなる。
また、高圧ポート１１の圧力が低下してバルブシート２がスプリング４で摺動する時には低圧側の油が絞り部３５を通してダンパ室Ａ内に吸い込みされるし、この時の絞り部３５の流通面積が大であるから、ダンパ室Ａ内に低圧側の油がスムーズに流入してダンパ室Ａ内が負圧となって気泡が発生することがない。
【００１８】
これによって、安全弁が繰り返してリリーフ作動しても所定のモジュレーション時間を得ることができるから、油圧モータに圧油を供給する油圧回路に用いることで起動時、停止時のショックを低減できる。
【００１９】
しかも、バルブシート２がスプリング４に抗して摺動する時の絞り部３５の流通面積を著しく小さくしてバルブ２の摺動を一層ゆっくりとしてモジュレーション時間をより一層長くしても、その時の流通面積に関係なくバルブシート２がスプリング４で摺動する時の絞り部３５の流通面積を大きくできる。
【００２０】
これによって、モジュレーション時間をより一層長くしてもダンパ室Ａに気泡が発生することがないから、安全弁が繰り返してリリーフ作動しても長いモジュレーション時間を確実に得ることができ、この安全弁を油圧モータに圧油を供給する油圧回路に用いることで油圧モータの起動時、停止時のショックを大幅に低減することができる。
【００２１】
第２の発明は、第１の発明において、バルブシート２に、小径部４３と大径部４４を有する段付穴４５を、その小径部４３を低圧側に連通すると共に、大径部４４をダンパ室Ａに連通して形成し、
前記段付穴４５にボール４６を、その小径部４３と大径部４４に亘って移動自在に設け、前記バルブシート２がスプリング４に抗して摺動する時には当該ボール４６が小径部４３に移動して小径部４３とボール４６との間の小さな隙間を油が流通して流通面積が小さく、かつ前記バルブシート２がスプリング４で摺動する時には当該ボール４６が大径部４４に移動して大径部４４とボール４６との間の大きな隙間を油が流通して流通面積が大きくなるようにして絞り部３５とした安全弁である。
【００２２】
第２の発明によれば、段付穴４５の径とボール４６の径とによって流通面積を設定するので、流通面積、つまり絞り部は薄刃オリフィスに近似の形態となり、油度変化しても絞り特性（流通面積）の変化がなく、安定したモジュレーション時間が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図３に基づいて本発明の実施例を説明する。なお、従来と同一部は符号を同一とする。
プラグ２１は小径穴３０と大径穴３１を有し、その大径穴３１がスリーブ１の先端部外周面１ｃに嵌合している。前記バルブシート２の一端小径部２２はプラグ２１の小径穴３０に嵌合してシール材３２でしてあり、このバルブシート２の中間大径部２３がプラグ２１の大径部３１に嵌合してシール材３３でシールしてあり、バルブシート２の他端中間径部２４がスリーブ１の内周面１ａに嵌合してシール材３４でシールしてある。
【００２４】
プラグ２１の大径部３１とスリーブ１の先端面１ｄとバルブシート２の他端中間径部２４とで環状室２７、つまりダンパ室Ａを形成し、このダンパ室Ａは絞り部３５を経てプラグ２１の小径穴部分に形成した補助低圧ポート３６に連通している。
【００２５】
前記絞り部３５の詳細を図４に基づいて説明する。
バルブシート２の中間大径部２３には環状溝４０が形成してある。この中間大径部２３における環状溝４０よりもダンパ室Ａ寄り部４１はプラグ２１の大径穴３１よりも小径としてあり、その両者間に環状隙間４２が形成されており、その環状隙間４２によってダンパ室Ａと環状溝４０を連通している。この環状隙間４２はモジュレーション時間には影響を及ぼさない程度に大きくしてある。
【００２６】
前記環状溝４０には小径部４３と大径部４４を有する段付穴４５が形成してある。この段付穴４５の小径部４３の径はｄ1 、大径部４４の径はｄ2 としてある。前記段付穴４５にはボール４６が嵌め込んであり、このボール４６の径ｄ3 は小径部４３の径ｄ1 より若干小さい。前記小径部４３の深さＬ2 はボール４６の径ｄ3 の１／２よりも若干大きくしてある。
【００２７】
前記ボール４６は環状溝４０に巻きつけるように取付けたリング状のスプリング４７で段付穴４５の底部に押しつけてある。この段付穴４５の小径部４３は油孔４８でバルブシート２の中間大径部２３の一端面とプラグ２１の大径穴３１との間の空間部４９に連通し、その空間部４９は中間大径部２３の斜面２３ａで補助低圧ポート３６に常時連通している。
【００２８】
次に作動を説明する。
高圧ポート１１の圧力がモジューレーション開始圧力まで上昇した時には従来と同様にポペット３がスプリング４に抗して右方に移動して高圧ポート１１の圧油が低圧ポート１２にリリーフする。この後にバルブシート２が高圧ポート１１の圧力で右方に移動してダンパー室Ａ内の油が環状隙間４２、環状溝４０、大径部４４とボール４６との隙間、小径部４３との隙間を通って油孔４８に流れ、空間部４９より補助低圧ポート３８に流出する。
【００２９】
このために、ダンパ室Ａから補助低圧ポート３６に流出する圧油は小径部４３とボール４６との僅かな隙間（絞り）を通る時に絞られて通過流量が僅かとなる。つまり、小径部４３とボール４６との径の差が小さく流通面積が小さいので通過流量が僅かとなる。これによりダンパ室Ａから補助低圧ポート３６に流出する流量は僅かとなってバルブシート２が右方にゆっくりと移動するので、設定圧力までゆっくりと上昇してモジュレーション時間が長くなる。
【００３０】
前記絞りはボール４６の直径位置の円周縁と小径穴４３との隙間となるので、その絞りは薄刃オリフィスと同等の絞りとなり、温度変化による絞り特性の変化が小さい。また、ボール４６が回転しながら油が通過するので、その隙間に喰み込んだ異物を排出することができる。
【００３１】
また、高圧ポート１１の圧力が高圧の状態から低圧となるとバルブシート２はスプリング４の力で左方に移動する。この時低圧ポート３６、空間部４９、油孔４８を経て段付穴４５の小径部４３に油が流入し、ボール４６を押し上げて大径部４４とボール４６との間の大きな隙間を通って環状溝４０に流れて環状隙間４２よりダンパ室Ａに流れ込む。
【００３２】
前記大径部４４とボール４６との隙間は大きいので流通面積が大きく、通過流量が多い。これによりダンパ室Ａ内にスムーズに油が流入するからバルブシート２はすばやく初期状態に戻るし、ダンパ室Ａ内が負圧とならないから気泡が発生しない。
【００３３】
このようであるから、本発明に係る安全弁を油圧モータに圧油を供給する油圧回路に用いることで、起動時、停止時のショックを大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の安全弁の断面図である。
【図２】モジューレーション安全弁のリリーフ特性を示す図表である。
【図３】本発明の実施例を示す断面図である。
【図４】絞り部の拡大断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１…スリーブ
２…バルブシート
３…ポペット
４…スプリング
７…ピストン
８…室
９…細孔
１０…透孔
１１…高圧ポート
１２…低圧ポート
３５…絞り部
３６…補助低圧ポート
４３…小径部
４４…大径部
４５…段付孔
４６…ボール
Ａ…ダンパ室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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