JP2014173702A - アンロード弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 他方のパイロット室２８に設けたスプリング３０が歪んだり撓んだりしないようにする。
【解決手段】 制御手段であるレギュレータ１のパイロット室１ａに一端を接続したパイロット通路３４の他端を他方のパイロット室２８に接続している。そして、パイロット通路３４から上記レギュレータ１のパイロット室１ａに導かれる高圧流体の流れが、他方のパイロット室２８に影響を及ぼさないようにしている。これによって、他方のパイロット室２８に設けたスプリング３０が歪んだり撓んだりしないようにしている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、回路圧が所定の圧力になったときに開弁するアンロード弁装置に関する。

この種のアンロード弁装置として、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。この従来の装置の回路図を、この出願の図３に示すとともに、従来の装置と実質的に同一の装置の断面図を図４として示している。
図３に示した回路図は、ロードセンシング制御装置を示したもので、可変容量型ポンプＰにはその傾転角を制御するレギュレータ１を設けている。また、この可変容量型ポンプＰの吐出側に接続した、アンロード弁装置Ａを設けている。

上記アンロード弁装置Ａは、弁体２と、この弁体２の一方の端面を臨ませた一方のパイロット室３と、弁体２の他方の端面を臨ませた他方のパイロット室４と、上記他方のパイロット室４に設けたスプリング５とを備えている。
上記一方のパイロット室３は通路６を介して可変容量型ポンプＰの吐出側に連通し、他方のパイロット室４は、パイロット通路７を介して、シリンダ８，９の負荷が導入される導入通路１０に連通しているが、これらパイロット通路７と上記導入通路１０が合流する点を合流点１１としている。

また、レギュレータ１のパイロット室１ａに向かって流れる圧力流体の流れに対して上記合流点１１よりも下流側にオリフィス１２を設け、上流側にオリフィス１３を設けている。このようにオリフィス１２，１３を設けることによって、レギュレータ１のパイロット室１ａに圧力が急激に作用しないようにしている。

上記アンロード弁装置Ａは、可変容量型ポンプＰの吐出側に連通する通路６をタンクＴに連通させたり、あるいはその連通を遮断したりするもので、通常は、上記スプリング５の作用で、図示の閉位置（ａ）を保つ。そして、一方のパイロット室３の圧力に対して、他方のパイロット室４の圧力及びスプリング５のばね力を合計した力が打ち勝てば、開位置（ｂ）に切り換わり、可変容量型ポンプＰとタンクＴとを連通させる。

例えば、切換弁１４，１５を切り換えて、可変容量型ポンプＰからの圧力流体をシリンダ８，９に供給すると、そのときの最高負荷圧が、シャトル弁１６で選択されて上記導入通路１０に導かれる。この導入通路１０に導かれた圧力は、レギュレータ１のパイロット室１ａと、上記アンロード弁装置Ａの他方のパイロット室４とに作用する。

このとき、アンロード弁装置Ａは、他方のパイロット室４の圧力及びスプリング５のばね力によって閉位置（ａ）を保ち、可変容量型ポンプＰとタンクＴとの連通を遮断する。
そして、切換弁１４，１５を閉じて、シリンダ８，９の負荷をゼロにすれば、他方のパイロット室４の圧力もゼロになるので、このときは、弁体２が可変容量型ポンプＰのスタンバイ流量を吐出するために必要な吐出圧の作用で開位置（ｂ）に切り換わり、上記可変容量型ポンプＰの吐出流体をタンクＴに導く。

上記アンロード弁装置Ａの具体的な構成を示したのが図４である。この従来のアンロード弁装置Ａのバルブ本体Ｂには、通路６を介して上記可変容量型ポンプＰの吐出側に接続した回路圧導入ポート１７と、タンクに連通するタンクポート１８とを形成している。
さらに、バルブ本体Ｂには、スプールからなる弁体２を組み込み、この弁体２の一方の端面を一方のパイロット室３に臨ませ、他方の端面を他方のパイロット室４に臨ませている。

上記他方のパイロット室４はプラグ１９で塞ぐとともに、このプラグ１９と弁体２との間にスプリング５を介在させている。
しかも、このプラグ１９には通路２０を形成するとともに、この通路２０に上記下流側のオリフィス１２を設けている。したがって、上記他方のパイロット室４は、通路２０及びこの通路２０に設けた上記オリフィス１２を経由して、上記レギュレータ１のパイロット室１ａに連通する。

また、上記バルブ本体Ｂには上記導入通路１０に連通する通路２１を形成し、この通路２１を上記他方のパイロット室４に連通させている。そして、この通路２１に上記上流側のオリフィス１３を設けている。
そして、弁体２が図示の位置すなわち閉位置（ａ）にあると、回路圧導入ポート１７とタンクポート１８との連通が遮断される。

また、シリンダ８，９が作動しているときには、上記導入通路１０に導かれた圧力流体が、通路２１から上流側のオリフィス１３を通って他方のパイロット室４に至り、さらに、この他方のパイロット室４から通路２０及びその通路２０に設けた下流側のオリフィス１２を通って上記レギュレータ１のパイロット室１ａに導入される。つまり、この図４の構成では、上記通路２１、他方のパイロット室４及び通路２０が相まって、導入通路１０の一部を担うことになる。

なお、上記のように２つのオリフィス１２，１３を設けたのは、次の理由からである。
例えば、シリンダ８，９の負荷圧の変動を、レギュレータ１のパイロット室１ａにダイレクトに伝えると、シリンダ８，９の起動時などには、ショックやハンチングが発生してしまう。そこで、上記オリフィス１２，１３を設けて、起動時における可変容量型ポンプＰの応答性を積極的に遅れさせて、ショックやハンチングの発生を防止している。

ただし、上記のように２つのオリフィス１２，１３を設けたのは、これらオリフィス１２，１３の開口を大きくできるようにするためである。つまり、導入通路１０に流れる流量がきわめて微少なので、下流側のオリフィス１２だけだと、当該オリフィス１２の開口を限りなく小さくしなければ、所期の効果を発揮できなくなる。しかし、上記オリフィス１２の開口を限りなく小さくすると、今度は、このオリフィス１２に異物が詰まりやすくなるという問題が発生する。また、オリフィス１２の開口を小さくすれば、作動油の粘性が大きな低温時に、応答性が悪くなりすぎるという問題も発生する。
そこで、上記したように下流側のオリフィス１２と、上流側のオリフィス１３とを設け、これら両オリフィス１２，１３が相まって、１つのオリフィスとして機能するようにしている。

上記の構成のもとで、切換弁１４，１５が閉位置にあって、アクチュエータ８，９が動作してない状態では、導入通路１０及びパイロット室１ａに導かれる圧力がゼロになるかもしくはそれに近い状態になる。パイロット室１ａに導かれるパイロット圧が、ゼロもしくはそれに近いとき、レギュレータ１は、可変容量型ポンプＰの吐出量をスタンバイ流量に保つ。また、上記のように導入通路１０の圧力がゼロであれば、アンロード弁装置Ａにおける他方のパイロット室４の圧力作用もゼロもしくはそれに近くなる。

このとき、アンロード弁装置Ａの一方のパイロット室３には、スタンバイ流量を吐出するために必要な圧力が作用する。したがって、アンロード弁装置Ａは、一方のパイロット室３の圧力作用で、弁体２がスプリング５に抗して図４の左方向に移動して、開位置（ｂ）側に切り換わる。この開位置（ｂ）においては、弁体２のノッチ２ａを介して回路圧導入ポート１７とタンクポート１８とが連通するので、上記スタンバイ流量はタンクＴにアンロードされる。したがって、可変容量型ポンプＰからは、スタンバイ流量が吐出し続けることになる。

上記の状態から、切換弁１４，１５を切り換えると、可変容量型ポンプＰの吐出流体がシリンダ８，９に供給される。このようにシリンダ８，９に流体が供給されれば、その負荷圧がパイロット圧としてレギュレータ１のパイロット室１ａに導かれる。したがって、レギュレータ１は上記パイロット圧に応じて可変容量型ポンプＰの吐出容量を増大させるが、それは、パイロット圧として導かれた最高負荷圧よりも、ポンプ吐出圧が常に高くなるように制御される。なお、このときアンロード弁装置Ａは、上記開位置（ｂ）から閉位置（ａ）に切り換わる。

すなわち、弁体２が図４において右方向に移動して、ノッチ２ａが図４に示す位置に戻り、回路圧導入ポート１７とタンクポート１８との連通を遮断する。このとき、弁体２が他方のパイロット室４から抜けた分、パイロット室４の容積が実質的に増大する。容積が増大したパイロット室４には、上流側のオリフィス１３を経由したパイロット流量が流れ込むことになる。このように他方のパイロット室４の容積が増大した分の流量は、相対的に大きくなるので、上流側のオリフィス１３の開口をそれほど小さくしなくても、十分な圧力降下を生じさせることができる。
なお、図中符号２２，２３は、切換弁１４，１５の下流に設けた圧力補償流量制御弁である。

特開２００７−０９２７７４号公報

上記のようにした従来のアンロード弁装置では、他方のパイロット室４が、導入通路１０の一部を担うので、他方のパイロット室４には比較的高圧の流体が流通する。そのため、他方のパイロット室４に設けたスプリング５は、高圧流体の流れの中にさらされることになるので、スプリング５が高圧流体の圧力や流れに影響されて、歪んだり撓んだりしてしまう。スプリング５がひずんだり撓んだりすると、初期のばね力が発揮されなくなり、弁体２の開閉特性に悪影響を及ぼすという問題が発生する。

この発明の目的は、上記他方のパイロット室のスプリングが、高圧流体の流れにさらされず、いつも安定したばね力を発揮できるようにしたアンロード弁装置を提供することである。

第１の発明は、次の構成要素を備えている。すなわち、バルブ本体と、上記バルブ本体に形成された回路圧導入ポートと、上記バルブ本体に形成されたタンクポートと、上記バルブ本体に組み込まれ、上記回路圧導入ポートとタンクポートとを連通させたり、あるいはその連通を遮断したりする弁体と、上記バルブ本体に形成され、上記弁体の一方の面を臨ませるとともに、上記回路圧導入ポートの圧力が導かれる一方のパイロット室と、上記バルブ本体に設けられ、上記弁体の他方の面を臨ませた他方のパイロット室と、上記他方のパイロット室に介在させるとともに、上記弁体にばね力を作用させて、上記回路圧導入ポートとタンクポートとの連通を遮断する位置に上記弁体を保持するスプリングと、上記他方のパイロット室に一端を開口させ、他端を上記バルブ本体とは別に設けた制御手段に接続したパイロット通路と、上記パイロット通路と負荷圧を導入する負荷圧導入通路との間に設けた第１のオリフィスと、上記負荷圧導入通路から上記制御手段に流れる流れに対して上記第１のオリフィスよりも下流側となる位置に設けた第２のオリフィスとを備えた構成にしている。

第２の発明は、上記パイロット通路には、上記第１のオリフィスに対して、第２のオリフィスと並列にした第３のオリフィスを設け、この第３のオリフィスが他方のパイロット室の圧力変化に対してダンピング効果を発揮する構成にしている。

第３の発明は、上記パイロット通路及び上記第１，２のオリフィスをカートリッジに設け、このカートリッジを上記バルブ本体に組み付けた構成にしている。

また、第４の発明は、上記カートリッジに、第１，２のオリフィスとともに第３のオリフィスを設けた構成にしている。

第５の発明は、上記他方のパイロット室にスプリングガイドを設け、上記スプリングガイドと上記弁体との間に上記スプリングを介在させるとともに、上記スプリングガイドを上記弁体の軸方向に移動させるアジャスタを設けた構成にしている。

第１の発明によれば、パイロット通路に導かれた高圧流体は、上記他方のパイロット室を経由することなく、制御手段に導くことができるので、他方のパイロット室に設けたスプリングは、高圧流体の流れの中にさらされることがない。したがって、いつも安定したばね力を発揮することができるとともに、弁体の開口特性も安定したものになる。

また、他方のパイロット室に対して弁体が閉位置に移動するとき、他方のパイロット室の実質的な容積が拡大するが、この容積が拡大した分の流量が他方のパイロット室に流れるので、従来と同じように、オリフィスの開口をそれほど小さくしなくても良くなる。

第２の発明によれば、第１，２のオリフィスのほかに、第３のオリフィスを設けたので、この第３のオリフィスによって、他方のパイロット室に対するダンピング効果を期待でき、弁体を安定的に作動させることができる。

第３及び第４の発明によれば、上記パイロット通路及び上記第１，２のオリフィスあるいは第１〜３のオリフィスをカートリッジに設けたので、バルブ本体に対してこれらパイロット通路及び上記第１，２のオリフィスあるいは第１〜３のオリフィスを設けるのが簡単になる。

第５の発明によれば、スプリングのばね力を調整するアジャスタを設けたので、当該スプリングのばね力を調整して可変容量型ポンプのスタンバイ流量を調整することができる。

第１実施形態の断面図である。 第２実施形態の断面図である。 従来のアンロード弁装置を組み込んだロードセンシング回路を示した図である。 従来のアンロード弁装置の断面図である。

図１は第１実施形態のアンロード弁装置Ａを示すもので、ロードセンシング回路における位置づけは従来と同様である。そこで、以下には、当該アンロード弁装置Ａを図３に示したロードセンシング回路に用いた場合を前提にして説明し、その前提において図３と同一の構成要素については、同一符号を付して説明する。

バルブ本体Ｂには、通路６を介して可変容量型ポンプＰに連通した回路圧導入ポート２４と、タンクＴに連通するタンクポート２５とを形成している。
そして、バルブ本体Ｂには、この発明の弁体であるスプール２６を組み込み、このスプール２６の一方の端面を一方のパイロット室２７に臨ませ、他方の端面を他方のパイロット室２８に臨ませている。

上記他方のパイロット室２８には、スプリングガイド２９を摺動自在に組み込むとともに、このスプリングガイド２９と上記スプール２６との間にスプリング３０を介在させている。このようにしたスプリングガイド２９は、他方のパイロット室２８に対して摺動自在なピストン部２９ａと、このピストン部２９ａから上記スプール２６側に向かって突出した棒状のガイド部２９ｂとからなり、このガイド部２９ｂを上記スプリング３０内に突出させている。
なお、図中符号３１は上記ピストン部２９ａの周囲に設けたシール部材である。

また、上記スプール２６とは反対側である上記ピストン部２９ａの外側にはアジャスタ３２を設け、このアジャスタ３２を回してピストン部２９ａを軸方向に移動させ、スプリング３０のばね力を調整できるようにしている。
さらに、上記バルブ本体Ｂには、この発明のカートリッジを構成するプラグ３３を設けている。このプラグ３３には、他方のパイロット室２８に一端を開口させたパイロット通路３４を形成している。また、このパイロット通路３４の他端は、可変容量型ポンプＰのレギュレータ１のパイロット室１ａに接続している。

そして、上記プラグ３３の側部には、図３の回路図における上流側のオリフィス１３に相当する第１のオリフィス３５を設けている。このようにした第１のオリフィス３５を介して、上記パイロット通路３４と負荷圧導入通路３６とを連通している。上記負荷圧導入通路３６は、上記シャトル弁１６に接続した導入通路１０に連通させている。したがって、上記パイロット通路３４には、第１のオリフィス３５を経由して、シリンダ８，９の負荷圧が導かれることになる。

さらに、上記プラグ３３には、図３の回路図における下流側のオリフィス１２に相当する第２のオリフィス３７を設けている。この第２のオリフィス３７は、負荷圧導入通路３６からレギュレータ１のパイロット室１ａに向かって流れる流れに対して、第１のオリフィス３５よりも下流側に設けている。

次に、この第１実施形態の作用を説明する。
上記一方のパイロット室２７の圧力作用に対して、他方のパイロット室２８の圧力作用及びスプリング３０の作用力が打ち勝っている状態では、スプール２６が、図示の閉位置を保って、回路圧導入ポート２４とタンクポート２５との連通を遮断する。

図３の回路図における切換弁１４，１５を切り換えて、アクチュエータであるシリンダ８，９に圧力流体を供給すると、そのときの可変容量型ポンプＰの吐出圧が、通路６から回路圧導入ポート２４を介して一方のパイロット室２７に導かれる。したがって、スプール２６の一方の端面には、上記スプリング３０に抗する力が作用する。

一方、シャトル弁１６を経由して負荷圧導入通路３６に流入した流体は、第１のオリフィス３５、パイロット通路３４及び第２のオリフィス３７を通ってレギュレータ１のパイロット室１ａに導かれ、シリンダ８，９の負荷圧をこのパイロット室１ａに作用させ、可変容量型ポンプＰの吐出圧が、上記シリンダ８，９の負荷圧よりも高い圧力を吐出するように、可変容量型ポンプＰの傾転角を制御する。

ただし、上記のようにシリンダ８，９を作動させているときには、他方のパイロット室２８に負荷圧が導かれているので、この負荷圧とスプリング３０のばね力との合計作用力が、上記一方のパイロット室２７のポンプ吐出圧の作用力に打ち勝った状態を保つ。したがって、上記のようにシリンダ８，９を作動させているときには、スプール２６が図示の閉位置を保つ。

一方、上記切換弁１４，１５を閉位置に保っている状態では、シリンダ８，９の負荷圧がゼロもしくはそれに近い状態になるので、他方のパイロット室２８内の圧力もほぼゼロもしくはそれに近い状態になり、スプール２６にはスプリング３０のばね力が作用し、他方のパイロット室２８の圧力はほとんど影響を及ぼさない。
上記の状態で、可変容量型ポンプＰは回転し続けるので、そのときの吐出圧は一方のパイロット室２７に導かれ、その圧力がスプール２６に作用する。

したがって、一方のパイロット室２７の圧力によるスプール２６に対する作用力が、他方のパイロット室２８に設けたスプリング３０の作用力に打ち勝って、スプール２６はスプリング３０のばね力に抗して、図１の左方向に移動する。
スプール２６が上記のように左方向に移動すれば、スプール２６に形成したノッチ２６ａを介して回路圧導入ポート２４とタンクポート２５とが連通し、可変容量型ポンプＰの吐出流体はアンロードされる。

ただし、このときには、可変容量型ポンプＰが、所定のスタンバイ流量を確保できるように、スプリング３０のばね力があらかじめ設定されている。
なお、アジャスタ３２を回して上記スプリング３０のばね力を調整できるので、
そのばね力調整によって可変容量型ポンプＰのスタンバイ流量を調整できる。

また、可変容量型ポンプＰがスタンバイ流量を確保している状態すなわちスプール２６がスプリング３０のばね力に抗して移動している状態から、切換弁１４，１５を切り換えると、シリンダ８，９の負荷圧が他方のパイロット室２８に導かれるので、スプール２６は図１に示す閉位置に復帰する。

このようにスプール２６が復帰する過程では、当該スプール２６が他方のパイロット室２８から閉位置に移動した体積分だけ他方のパイロット室２８の実質的な容積が拡大する。
したがって、上記容積が拡大した分の流体が他方のパイロット室２８に流れるので、従来と同じように、オリフィス３５，３７の開口をそれほど小さくしなくても良くなる。

また、当該アンロード弁装置Ａが動作する過程で、他方のパイロット室２８には、圧力が導かれたり、あるいはその圧力がゼロになったりするが、他方のパイロット室２８は、流体の流通路の一部を担うことがないので、スプリング３０が圧力流体の流れに影響されて、歪んだり撓んだりしなくなる。

さらに、パイロット通路３４及び第１，２のオリフィス３５，３７をプラグ３３に設けて、これらをカートリッジ化したので、バルブ本体Ｂに対してこれらパイロット通路３４及び上記第１，２のオリフィス３５，３７を設けるのが簡単になる。

また、この第１実施形態のアンロード弁装置Ａをロードセンシング回路に設ければ、レギュレータ１を安定的に制御できる。
なお、ロードセンシング回路における上記第１実施形態のアンロード弁装置Ａの位置づけは、上記したように従来と同様である。

図２に示した第２実施形態は、パイロット通路３４であって、他方のパイロット室２８に導かれる流れに対して、第１のオリフィス３５よりも下流側となる位置に第３のオリフィス３８を設けたもので、その他の構成は第１実施形態と同じである。

上記のように第２実施形態によれば、第３のオリフィス３８を設けたので、この第３のオリフィス３８によって他方のパイロット室へのダンピング効果を発揮させることができる。したがって、他方のパイロット室２８の急激な圧力変化を防止でき、その分、スプール２６を安定して作動させることができる。

ロードセンシング回路に用いるのに最適である。

Ｐ 可変容量型ポンプ
１ レギュレータ
１ａ パイロット室
Ｂ バルブ本体
２４ 回路圧導入ポート
２５ タンクポート
２６ 弁体であるスプール
２７ 一方のパイロット室
２８ 他方のパイロット室
３０ スプリング
３３ カートリッジとしてのプラグ
３４ パイロット通路
３５ 第１のオリフィス
３７ 第２のオリフィス
３８ 第３のオリフィス

Claims (5)

1. バルブ本体と、
   上記バルブ本体に形成された回路圧導入ポートと、
   上記バルブ本体に形成されたタンクポートと、
   上記バルブ本体に組み込まれ、上記回路圧導入ポートとタンクポートとを連通させたり、あるいはその連通を遮断したりする弁体と、
   上記バルブ本体に形成され、上記弁体の一方の面を臨ませるとともに、上記回路圧導入ポートの圧力が導かれる一方のパイロット室と、
   上記バルブ本体に設けられ、上記弁体の他方の面を臨ませた他方のパイロット室と、
   上記他方のパイロット室に介在させるとともに、上記弁体にばね力を作用させて、上記回路圧導入ポートとタンクポートとの連通を遮断する位置に上記弁体を保持するスプリングと、
   上記他方のパイロット室に一端を開口させ、他端を上記バルブ本体とは別に設けた制御手段に接続したパイロット通路と、
   上記パイロット通路と負荷圧を導入する負荷圧導入通路との間に設けた第１のオリフィスと、
   上記負荷圧導入通路から上記制御手段に流れる流れに対して上記第１のオリフィスよりも下流側となる位置に設けた第２のオリフィスと
   を備えたアンロード弁装置。
2. 上記パイロット通路には、上記第１のオリフィスに対して、第２のオリフィスと並列にした第３のオリフィスを設け、この第３のオリフィスが他方のパイロット室の圧力変化に対してダンピング効果を発揮する請求項１に記載のアンロード弁装置。
3. 上記パイロット通路及び上記第１，２のオリフィスはカートリッジに設けられ、このカートリッジを上記バルブ本体に組み付けてなる請求項１に記載のアンロード弁装置。
4. 上記カートリッジには、第１，２のオリフィスとともに第３のオリフィスを設けた請求項３記載のアンロード弁装置。
5. 上記他方のパイロット室にスプリングガイドを設け、上記スプリングガイドと上記弁体との間に上記スプリングを介在させるとともに、上記スプリングガイドを上記弁体の軸方向に移動させるアジャスタを設けた請求項１〜４いずれか１に記載のアンロード弁装置。

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