JPH0115740B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、中立弁装置に関し、殊に流体ポンプ
及び流体モータを流体閉主回路で接続し且つ該主
回路へ流体を供給する押込み回路を配設した流体
圧伝動装置に適用され中立状態を得るとともに流
体圧伝動装置が伝動状態にある時適宜主回路と押
込み回路とを連通し遮断するチエツク機能を備え
たチエツク弁兼用中立弁装置に係るものである。

一般に流体圧伝動装置の中立状態を得る為には
流体ポンプの圧油の吐出を零にすれば良いが、流
体ポンプの吐出流量を制御する部材（例えばアキ
シヤルピストン型ポンプにあつてはピストンの行
程域を変える斜板）を吐出流量零の中立状態に保
持することは、リンク機構における遊隙、或は部
品の製作誤差による中立位置のバラツキ等がある
為実用的には困難である。従つて吐出流量を制御
する部材を中立状態近傍に操作するようこれに付
設された弁装置か機構的に連動して流体閉主回路
の吐出側回路と吸込側回路とを連通させるものが
提案されているが弁装置を連動させる機構か必要
なばかりか弁及び油路が複雑になるという欠点が
あつた。又、チエツク弁装置は別体として配設さ
れるのが普通であり一層回路を複雑にしている。

本発明は、流体圧伝動装置等の主回路に連通さ
れる弁孔、この弁孔に対し同心的に形成され弁座
を有し流体圧伝動装置等の押込み回路に連通され
る通孔、弁孔内に滑動可能に配設されており通孔
に形成された弁座に係合する円錐状の弁頭を有す
る弁体、この弁体を弁座方向に押圧する第１スプ
リング、及びこの第１スプリングに対して対向的
に弁体を押圧する第２スプリングを備えるととも
に、２つのスプリングの力の釣合により弁頭を弁
座から所定量だけ離すようにしたことにより、チ
エツク弁機能と中立弁機能とを併せもつた構造か
簡単で且つ正確な作動をするチエツク弁兼用中立
弁装置を提供することを目的とする。

以下本発明の実施例を図面に従つて説明する。
第１図は、本発明によるチエツク弁兼用中立弁装
置１ａ，１ｂを組込んだ流体圧伝動装置を示すも
のであり、原動機２により駆動される流体ポンプ
３と被駆動部材に連動された流体モータ４は閉主
回路５，６により接続されている。この閉主回路
５，６へ流体を供給或は補給する為の押込み回路
７には原動機２に駆動される押込みポンプ８及び
調圧弁９が配設されており、押込み回路７と閉主
回路５，６との間にチエツク弁兼用中立弁装置１
ａ，１ｂが配設されている。又、閉主回路５，６
には、これらの主回路内の作動最高圧力を設定し
た所定圧に保持するリリーフ弁５ａ，６ａが設け
られている。このリリーフ弁５ａ，６ａは通常バ
ランスピストン形リリーフ弁が用いられる。

第２図は本発明によるチエツク弁兼用中立弁装
置１ａ，１ｂ（以下単に弁装置と称す）を組込ん
だ油圧回路用ブロツク部材１０の断面図であり、
同一の弁装置１ａ，１ｂが２つ対向的に配設され
ている。この油圧回路用ブロツク部材１０は通例
として油圧伝動装置等に付設される。

以下一方の弁装置１ａ（第２図示左方部分）に
ついて構成を説明する。油圧回路用ブロツク部材
１０は、押込み回路７に接続される押込側通口１
１と主回路に接続される主回路側通口１２を備
え、図示左方の端面１３から押込側通口１１に向
け円筒孔１４が穿設されている。円筒孔１４の右
端底部１５には、押込側通口１１に連通する通孔
１６が円筒孔１４に対し同心的に穿設されてい
る。通孔１６の左方（円筒孔１４側）角部は弁座
１７となる。円筒孔１４には、中ぐり状に形成さ
れた室１８が設けられており、この室１８を介し
て円筒孔１４と通口１２とが連通される。円筒孔
１４にはスリーブ部材２０がその外径２１にて嵌
挿されており、シール部材２０ａにより液密され
止め具１９により抜け止めされている。スリーブ
部材２０の内部には通孔１６に対し同心的に弁孔
２２が形成されており、この弁孔２２には前記弁
座１７に当接係合し得る截頭円錐状の弁頭２５を
備えた弁体２６が摺動可能に嵌合しており、弁体
側部には切欠２７が設けられており弁孔２２との
間に通路が形成される。スリーブ部材２０にはま
た室１８と弁孔２２内とを連通する通孔２３が穿
設されている。弁体２６は該弁体を弁座方向に押
圧する第１第２スプリング２８とこのスプリング
に対向して弁体２６を押圧する第２スプリング２
９との付勢力の均合によつて弁頭２５部分が弁座
１７から軸方向にＸだけ離間した常態に組付けら
れている。これにより押込側通口１１と主回路側
通口１２とが連通されている。他方の弁装置１ｂ
（第１図示右方部分）は一方の弁装置１ａと同一
であるので省略する。

次に、第２図に示す弁装置１ａ，１ｂの作用を
第１図に示す流体圧伝動装置とともに説明する。
原動機２により流体ポンプ３と押込みポンプ８と
が駆動されており、押込み回路７に所定圧P₁が
供給されている。今流体ポンプ３の押のけ容積変
化手段３ａが中立状態位置から僅かに偏位し主回
路６へ圧油を吐出しており流体モータ４は停止し
ているとする。押込み回路７の圧油は第１図示上
方（第２図示左方）の弁装置１ａを過て主回路５
へ供給される。又、主回路６へ吐出された圧油
は、第１図示下方（第２図示右方）の弁装置１ｂ
が第２図示の如く弁開度Ｘが所定値だけ弁頭２５
を弁座１７から離間している為弁装置１ｂを過て
押込み回路７へ環戻される。従つて、主回路６内
の圧力P₃は流体モータ４を駆動するまでには上
昇せず所謂クリープが防止される。

続いて、原動機２の回転速度を上昇させ或は流
体ポンプ３の押のけ容積変化手段３ａを操作し或
は両動作を同時に行わせて主回路６への吐出流量
Qpが増大すると圧力P₃は、第２図右方の弁装置
１ｂの弁開度Ｘが図示状態に保持されているとす
れば、上昇しそれにより主回路６から押込み回路
７への環戻流量Q₂も増大する。更に吐出流量Qp
が増大すると圧力P₃も増大し、所定の設定圧力
（例えば流体モータ４を駆動可能な圧力或はそれ
よりも多少低い圧力）になると、弁装置１ｂにお
いてスプリング２８の押圧力及び圧力P₃によつ
て弁体２６を押圧する力の和がばね２９の押圧力
及び圧力P₁によつて弁体２６を押圧する力の和
より上回ると弁体２６に作用している力の均合が
崩れ、弁体２６は第２図示左方へ変位し弁開度Ｘ
が減少し遂に弁頭２５が弁座１７に当接係合して
主回路６から弁位置１ｂを過て押込み回路７への
環戻流量Q₂は零となる。而して圧力P₃は流体モ
ータ４を駆動するに十分な圧力となり流体モータ
４が回転を始め例えば車輌の車輪が回転され車輌
が発進する。この時の主回路６内の圧力P₃は、
負荷即ち車輌を走行させるに必要な力に対応した
ものとなる。

一方主回路５内の圧力P₂は、流体ポンプ３が
主回路５内の流体を主回路６へ吐出し、その吐出
流量Qpが増大することにより、初期値より低下
し押込み回路７内の圧力P₁との差が生じ前記吐
出流量Qpの増大につれその差も大となる。（但し
弁装置１ａの弁開度Ｘが第２図示状態に保持され
ており変化しないと仮定する。）この結果押込み
回路７から弁装置１ａを過て主回路５への押込流
量Q₁が増大する。この押込流量Q₁は、流体ポン
プ３、流体モータ４及び弁装置１ａ，１ｂの内部
洩れが無いとすれば、環戻流量Q₂と同じになる。
この状態で圧力P₂と圧力P₁との差が所定値にな
ると、弁装置１ａに於てスプリング２８の押圧力
及び圧力P₂によつて弁体２６を押圧する力の和
がスプリング２９の押圧力及び圧力P₁によつて
弁体２６を押圧する力の和より小さくなり、弁体
２６は第２図示左方へ変位し弁開度Ｘが増大す
る。これにより押込流量Q₁は増大する。而して、
弁装置１ｂが前述した如く弁開度Ｘを閉じ環戻流
量Q₂が零となると押込流量Q₁も零となり、主回
路５内の圧力P₂は押込回路７内の圧力P₁と略同
一となる。若し、流体ポンプ３、流体モータ４及
び弁装置１ａ，１ｂの内部洩れが有る場合は、そ
の洩れ分だけ押込回路７から弁装置１ａを過て主
回路５へ流体が補給される。

以上説明した状態変化のうちの流量変化につい
てみてみると第４図の如く表わされる。この時系
列図に於て、環戻流量Q₂が減少はじめるときの
流量Qnは、前述の弁装置１ｂの説明から理解さ
れるように、部品の製作誤差、流体ポンプの押の
け容積変化手段を操作するリンク系の遊隙等によ
る中立位置の偏位量に対応したポンプ吐出流量を
考慮して、弁装置のばね２８，２９の取付荷重及
びスプリング定数、弁体２６の円錐頂角2φ、寸
法d2、弁開度及び通孔の径d₁等を適宜に定めるこ
とにより、決定される。

以上は、第１図に於て流体ポンプ３が主回路５
から６へ流体を吐出した場合を仮定した時の弁装
置１ａ，１ｂの作動を説明したが、逆に主回路６
から５へ流体を吐出する場合は、弁装置１ａ，１
ｂの作動が逆になるだけであり容易に理解される
ので説明を省く。車輌に適用した場合等にみられ
るエンジンブレーキ状態でも弁装置１ａ，１ｂの
作動が逆転する。

次に弁装置１ａ，１ｄの特性について説明す
る。

チエツク弁特性：押込側通口→主回路側通口
への押込流量Q₁と圧力P₁，P₂の関係。

第２図に於て、弁装置１ａが前述した作動を
していると仮定し、弁開度Ｘの初期設定値（取
付状態）をX₀とし流体の流出角を弁頭２５の
円錐頂角2φの半分とすれば、押込流量Q₁は次
のように表わされる。

又、弁体２６に働く力の釣り合は次のように
表わされる。

ここに、 Ca：流量係数、d₁：弁座口の直径〔cm〕、
φ：流体の流出角〔deg〕、X′：弁開度変位
〔cm〕、X₀：初期設定弁開度〔cm〕、ρ：流体の
密度〔Kg・s²／cm⁴〕、ΔP₁：差圧（P₁−P₂）
〔Kg／cm²〕、Ａ：弁の受圧面積（πd₁ ²／４）
〔cm²〕、k₁：ばね２８のスプリング定数〔Kg／
cm〕、k₂：ばね２９のスプリング定数〔Kg／cm〕 である。これらから(1)式を(2)式に代入して ΔP₁＝X′・（k₁＋k₂）／Ａ−Ca・π・d
₁・（X₀＋X′）・sin2φ(3) となる。以上の関係を図に示すと第５図の如くな
る。

中立弁特性：主回路側通口→押込側通口への
環戻流量Q₂と圧力P₃，P₁の関係。

第２図に於て、弁装置１ｂが前述した作動を
していると仮定し、弁開度Ｘの初期設定値（取
付状態）をX₀とし流体の流入角を弁頭２５の
円錐頂角2φの半分とすれば、環戻流量Q₂は次
のように表わされる。

又、弁体２６に働く力の釣り合は次のように
表わされる。

ここに、 Cb：流量係数、d₁：弁座口の直径〔cm〕、
φ：流体の流入角〔deg〕、X′：弁開度変位
〔cm〕、X₀：初期設定弁開度〔cm〕、ρ：流体の
密度〔Kg・s²／cm⁴〕、ΔP₂：差圧（P₃−P₁）
〔Kg／cm²〕、Ａ：弁の受圧面積（πd₁ ²／４）
〔cm²〕、k₁：ばね２８のスプリング定数〔Kg／
cm〕、k₂：ばね２９のスプリング定数〔Kg／cm〕 である。これらから(4)式を(5)式に代入して ΔP₂＝−X′・（k₁＋k₂）／Ａ−Cb・π
・d₁・（X₀＋X′）・sin2φ となる。以上の関係を図示すと第６図の如くな
る。これから明らかなように差圧が所定値以上に
なると環戻流量Q₂が減小してついには零となり、
弁装置１ｂが弁開度を閉じることが理解される。

次に第７図及び第８図により、本発明の他の実
施例について説明する。第７図は、本発明による
チエツク弁兼用中立弁１００を組込んだ流体圧伝
動装置を示すものであり、第１図に示したものと
同一あるいは均等部分については第１図と同一の
付号で示してあり詳細な説明は省く。チエツク弁
兼用中立弁１００は、ブロツク部材１１０中にチ
エツク弁兼用中立弁装置１００ａ，１００ｂが対
向的に配置されている。この弁装置１００ａ，１
００ｂは、第２図示の弁装置１ａ，１ｂと一部構
成が異るのみであり、以下違い点についてのみ説
明する。第２図示の弁装置１ａ，１ｂと同一又は
均等部分については第２図と同一の付号とし、特
に付番については１００を加えた番号として示し
てある。押込側通口１１１は、弁装置１００ａ，
１００ｂの通孔１１６，１１６の共通通口となつ
ている。この通孔１１６，１１６は略同一軸心上
に穿孔されている。弁装置１００ａ，１００ｂは
対向的に配設された弁体１２６，１２６の弁頭１
２５，１２５から延びた延出部２７，２７の夫々
の先端面が当接可能であり、弁頭１２５，１２５
を弁座１１７，１１７に各々押圧するスプリング
１２８，１２８の付勢力の均合により図示常態を
呈している。この場合、弁座１１７，１１７間の
寸法Ｓを考慮して延出部２７，２７の夫々の先端
面の弁頭１２５，１２５からの長さを決定するこ
とにより弁開度Ｘ，Ｘが設定出来る。（但し、弁
頭１２５，１２５の円錐頂角2φは一定とした場
合。）このような構成に於て、弁装置１００ａの
弁体１２６を基準としてみれば図示左方のスプリ
ング１２８が第１弾撥部材となり、右方のスプリ
ング１２８が第２スプリングとなる。又、弁装置
１００ｂの弁体１２６を基準とした場合には逆に
図示右方のスプリング１２８が第１スプリングと
なり、左方のスプリング１２８が第２スプリング
となる。以上の構成に於ける作用については、前
述の第１図及至第６図の説明から理解されるので
省略する。尚、弁装置１００ａ或は１００ｂがチ
エツク弁として機能する場合は、互いに相対する
弁体の延出部の先端面が離間し得る。又、弁装置
１００ａ及び１００ｂが中立弁として機能する場
合、例えば弁装置１００ｂが差圧により弁体が変
位して弁開度Ｘが零になると、もう一方の弁装置
１００ａの弁開度は圧力P₁とP₂との差圧には関
係なく少くとも（ｘ＋Ｘ）に開く。

第９図は、第８図に示す実施例の変形例を示す
ものであり、第８図の弁装置１００ａ，１００ｂ
の弁頭１２５，１２５から延出した延出部２７，
２７に代えてプランジヤ３０，３０を付設したも
のである。プランジヤ部材３０，３０は、夫夫そ
の軸方向中間部にストツパ用鍔３１，３１を備え
ており、プランジヤ部３２，３２が弁頭２２５，
２２５内に穿孔されたシリンダ３５，３５に摺動
可能に嵌合している。このシリンダ３５，３５の
開口端部は各々の弁装置２００ａ，２００ｂの弁
孔２２２，２２２側の室に連通している。従つ
て、このチエツク弁兼用中立弁２００を第７図示
の流体圧伝動装置に適用した場合、主回路５或は
６の圧力P₂或はP₃が高くなると、弁体２２６，
２２６が変位し一方が弁開度を閉じ他方が弁開度
をより開くそして更にプランジヤ３０が弁頭２２
５に対し相対的に突出変位して他方のプランジヤ
３０を押圧変位する為の弁開度は更に開く。この
点が第２図及び第８図示のものと相違しており、
その他の作用については前述の作用説明から理解
されるので省略する。尚、第２図示の弁装置１
ａ，１ｂと同一又は均等部分については第２図と
同一の付号とし、特に付番については２００を加
えた番号として示してある。

第１０図は、第８図に示す実施例の別な変形例
を示すものであり、第８図の弁装置１００ａ，１
００ｂの背部に夫々リリーフ弁装置５０ａ，６６
０ａを付設したものである。このリリーフ弁装置
５０ａ，６０ａは同一のものであり以下図示右方
の６０ａについて説明する。リリーフ弁装置６０
ａはバランスドピストン形リリーフ弁であり、ブ
ロツク部材３１０に螺着されたスリーブ部材３２
０内に弁装置３００ｂとともに組込まれている。
弁孔３２２の図示右方の奥に設けられた弁孔６１
に摺動可能に主弁６２が嵌合されており、この主
弁６２にはオリフイス６３が設けられている。主
弁６２の右方には主弁用ばね６４が弾装されてお
り、主弁６２の左方への突出を規制する為にスト
ツパ６４か止め輪６５により装着されている。又
弁孔６１にはドレーンポート６６が開口されてお
り通孔６７を介して押込回路７に連通される。弁
孔６１に形成された室６８はオリフイス６９を介
して室７０に連通されており、室７０にはパイロ
ツト弁７１がスプリング７２によりオリフイス６
９を塞ぐよう配設されている。室７０は逃し通路
７３を介して押込み回路に連通している。７４は
ばね７２の荷重を調整するアジヤスタであり、７
５はロツクナツトである。尚、７６，７７はシー
ル部材である。その他の構成については第８図示
のものと略同一である。付号については、第２図
示の部材と同一又は均等部分については第２図の
付号とし、特に付番については３００を加えた番
号として示してある。このような構成装置の作用
については前述の第２図の説明から容易に理解さ
れるので省略する。尚、参考として第１０図示装
置の実験結果添付する。

第１１図はチエツク弁特性の実験結果を示す図
であり、第１２図示の如き状態で測定した結果で
ある。条件として、作動油：エツソヌトー
HP32、油温（θ）：30〜39℃、d₁：1.0cm、ｘ＋
Ｘ：0.4cm、2φ：40deg、スプリング定数：0.2
Kg／mm、スプリングの初期（図示状態）タワミ：
13mm、とした。

第１３図は中立弁特性の実験結果を示す図であ
り、第１４図示の如き状態で測定した結果であ
る。条件として、作動油：エツソヌトーHP32、
油温（θ）：29：33℃、d₁：1.0cm、ｘ＝Ｘ：0.2
cm、2φ：40deg、スプリング定数：0.2Kg／mm、
スプリングの初期（図示状態）タワミ：6.5mmと
し、流量Q₂は重量法により測定した。

以上詳細に説明した如く、本発明によれば流体
伝動装置等の主回路に連通される弁孔、この弁孔
に対し同心的に形成され弁座を有し流体伝動装置
等の押込み回路に連通される通孔、弁孔内に滑動
可能に配設されており通孔に形成された弁座に係
合する円錐状の弁頭を有する弁体、この弁体を弁
座方向に押圧する第１スプリング、及びこの第１
スプリングに対して対向的に弁体を押圧する第２
スプリングを設け、この２つのスプリングの力の
釣合により弁頭を弁座から所定量だけ離すように
したことにより、押込回路から主回路へ流体を押
込む場合に回路を連通させるチエツク弁機能と、
流体ポンプの中立状態に於ける吐出流量を主回路
から押込回路へ環戻して所謂車輌の引ずりを防止
する為の中立弁機能とを併せもたせることができ
る。又、２つのスプリングのスプリング定数、或
は取付時の初期たわみ、初期弁開度を適宜設定す
ることにより、中立弁特性の弁閉塞時機を流体ポ
ンプの中立状態の不良都合に合せて容易に設定出
来る。更に中立弁の弁閉塞が押込み圧力と主回路
圧との差圧力変化に対応して自動的に行われる
為、リンク機構を全く必要とせず車輌の発進を良
好に行わせることが出来る等の勝れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるチエツク弁兼用中立弁装
置を適用しうる流体伝動装置の回路図、第２図は
本発明の一実施例を示す断面図、第３図は第２図
の線−断面図、第４図は時系列図、第５図は
チエツク弁特性図、第６図は中立弁特性図、第７
図は本発明の他の実施を適用しうる流体伝動装置
の回路図、第８図は本発明の他の実施例を示す断
面図、第９図は本発明の変形例を示す断面図、第
１０図は本発明の別の変形例を示す断面図、第１
１図はチエツク弁特性の実験結果を示す特性図、
第１２図はその方法装置を示す状態図、第１３図
は中立弁特性の実験結果を示す特性図、及び第１
４図は実験方法装置を示す状態図である。 ２２：弁孔、１６：通孔、２６：弁体、２８：
第１スプリング、２９：第２スプリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体ポンプ及び流体モータを流体閉主回路で
   接続し、且つ該主回路へ流体を供給する押込み回
   路を配設した流体伝導装置等に備えられるチエツ
   ク弁機能を兼ね備えた２つの弁装置を有する中立
   弁装置において、弁装置に嵌挿されたスリーブ部
   材に形成され流体圧伝動装置等の主回路に連通す
   る弁孔、該弁孔に対して同心的に形成され前記弁
   孔の径より小さい径であり角部が弁座を呈する流
   体圧伝動装置等の押込み回路に連通する油圧回路
   用ブロツク部材に孔設された通孔、前記通孔に摺
   動可能に嵌合され前記弁座に当接係合可能であり
   前記主回路および前記押込み回路との連通を遮断
   する截頭円錐状の弁頭を有する弁体、該弁体を弁
   座方向に付勢するようにスリーブ部材および弁体
   間に縮設された第１スプリング、および該第１ス
   プリングに対向して前記弁体を前記第１スプリン
   グ方向に付勢するように弁体および油圧回路用ブ
   ロツク部材間に縮設された第２スプリングを有
   し、第１および第２スプリングそれぞれの付勢力
   の釣合いにより前記弁頭が前記弁座から所定量だ
   け離れ主回路および押込み回路とが連通された常
   態に弁体が位置することを特徴とするチエツク弁
   兼用中立弁装置。 ２ 一方の弁装置は、流体を押込み側通路より導
   入し主回路側へ導出させることを特徴とした、特
   許請求の範囲第１項記載のチエツク弁兼用中立弁
   装置。 ３ 他方の弁装置は、流体を主回路側より導入し
   て押込み回路側へ導出させることを特徴とした、
   特許請求の範囲第１項記載のチエツク弁兼用中立
   弁装置。