JPH051702A - 圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リリーフ弁とアンロード弁の機能を備え、油
圧システムの回路構成を小型簡易化でき、かつ、システ
ムのハンチングを防止できる圧力制御弁の提供。 【構成】 シート弁３にハンチング防止用の微小流量通
過流路３７と、アンロード用の大流量通過流路３８とを
設け、第１のポペット１８の上昇に伴うシート弁３の上
昇によって、大流量通過流路３８を介して油圧ポンプ１
００の吐出流量をタンクＴに流出させてアンロードさせ
るとともに、回路の最大負荷圧力が所定値になると第２
のポペット２６が上昇し、副制御室２７内の油を第３の
流体室２２、第３の通油路２９、第２の流体室１７、第
１の通油路１９、第３の管路３２、第２の管路８を介し
てタンクＴにリリーフさせる構成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力制御弁に係り、特
にリリーフ弁とアンロード弁の機能を備え、建設機械の
油圧システムに用いて好適な圧力制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルなどの油圧機械の油圧シス
テムには、回路保護やその他の目的のために種々の圧力
制御弁が用いられている。図４は従来の油圧システムの
一例を示す回路図であり、可変容量型油圧ポンプ１００
の吐出側に、中立時センタブロックされる型式の方向切
換弁１０１Ａ、１０１Ｂが、負荷を駆動するアクチュエ
ータに接続されている。また、可変容量型油圧ポンプ１
００の傾転用シリンダ１０２には、傾転角制御弁１０３
が接続され、この傾転角制御弁１０３の互いに対向する
パイロット部には、各方向切換弁１０１Ａ、１０１Ｂか
ら検出され、信号ライン１０４により導出された最大負
荷圧力に相応する信号圧力Ｐ_Lと、可変容量型油圧ポン
プ１００の吐出圧力Ｐ_Sとがそれぞれ導入されている。

【０００３】傾転角制御弁１０３には、ばね１０５が設
けられていて、傾転角制御弁１０３によって、可変容量
型油圧ポンプ１００の吐出圧力Ｐ_Sが、複数のアクチュ
エータの最大負荷圧力よりも、ばね１０５で設定される
所定値だけ高く保持されるように、ポンプ傾転が調整さ
れるようになっている。

【０００４】そして、信号ライン１０４には、最大負荷
圧力を制限するリリーフ弁１０６とアンロード弁１０７
が設けられ、リリーフ弁１０６、アンロード弁１０７、
方向切換弁１０１Ａ、１０１Ｂ、及び可変容量型油圧ポ
ンプ１００は、それぞれ管路でタンクＴに接続されてい
る。

【０００５】また、アンロード弁１０７には、ばね１０
８が設けられ、このばね１０８によってアンロード差圧
ΔＰ＝Ｐ_S−Ｐ_Lが設定されるようになっている。

【０００６】このシステムでは、方向切換弁１０１Ａ、
１０１Ｂの中立時にＰ_L＝０となりその時の最小傾転吐
出量が、リリーフ圧に達するのを防止し、エネルギ損失
を減少させる目的として、アンロード弁１０７が設けら
れている。また、このシステムにおいては、前述のよう
に、複数のアクチュエータの最大負荷圧力Ｐ_Lよりも所
定値だけ高く吐出圧力Ｐ_Sを保持させるようにポンプ傾
転が調整されるようになつているとともに、アンロード
弁１０７は、アンロード差圧ΔＰ＝Ｐ_S−Ｐ_Lが設定され
るようになっていることから、系がハンチングを生じや
すい。これを防止するために、特願平１−２６３６８３
号に開示されているように、アンロード弁１０７のスプ
ールにメータリング部を設け、主回路流量を微小流量ブ
リードオフすることで対処している例がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、アン
ロード弁１０７とリリーフ弁１０６を別途設けなければ
ならず、全体の構成が複雑で大型化し、これに伴って製
造コストが高くなる問題がある。なお、アンロード弁と
リリーフ弁を一体化したものとして、特願昭６３−２４
３４６６号、特願平１−３３８１６７号に開示されたも
のがあるが、これらの従来技術には上述した系のハンチ
ングの問題が存在している。

【０００８】本発明は、上記した従来技術における実情
に鑑みてなされたもので、その目的は、リリーフ弁とア
ンロード弁の機能を備え、油圧システム回路構造を小型
簡易化することができ、かつ、システムのハンチングを
防止することができる圧力制御弁を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、シート弁の背面側に第１の制御室を形成
し、前記シート弁の入口側と前記第１の制御室とを互い
に連結する、シート弁の変位に応じて開度を変化させる
可変絞り部を前記シート弁に形成し、前記シート弁シー
ト部側に該シート弁小リフト時前記シート弁入口側と出
口側を連通させる微小流量通過流路を形成し、前記シー
ト弁の軸心位置に第１のシリンダ室を設け、該第１のシ
リンダ室に第１のピストンを収納し、該第１のピストン
の一端側の第１シリンダ室に形成した第１の流体室に前
記シート弁入口圧を導入させ、前記第１の制御室上部に
第２の流体室を設け、該第２の流体室と前記第１の制御
室とを連通或いは遮断し、前記第１のピストンと連動す
る第１のポペット、及び該第１のポペットを付勢する第
１のばねを前記第２の流体室に設け、前記第２の流体室
の上部に第３の流体室を設け、前記第２の流体室と前記
第３の流体室間に、両者を連通する第２のシリンダ室を
設け、該第２のシリンダ室に、前記第１のポペットと連
動する第２のピストンを収納し、前記第３の流体室に第
２のポペットを収納し、該第２のポペットと前記第２の
ピストン間に副制御室を形成し、前記第３の流体室に前
記第２のポペットを付勢する第２のばねを設け、前記第
２の流体室及び前記第３の流体室を前記シート弁出口管
路に連絡する接続流路を設け、前記副制御室に負荷の圧
力信号を導くようにした構成にしてある。

【００１０】

【作用】本発明は、上記の構成にしてあることから、定
常状態ではポンプの吐出圧がシート弁の入口側から絞り
を介して第１の制御室に導かれ、シート弁はシート状態
にある。

【００１１】副制御室に導入されている負荷の信号圧力
が上昇し、所定値に達すると、第２のポペットが第２の
ばね力に坑して上方に移動し、副制御室が第３の流体室
に通じる。

【００１２】このため副制御室内の油が、第２シリンダ
室、第３流体室を通り接続流路によってシート弁の出口
管路に導かれ、最大負荷圧力が所定の設定値に調圧され
る。

【００１３】油圧システムが無負荷状態あるいは作動状
態において、ポンプ吐出圧力Ｐ_Sが上昇し、最大負荷圧
力Ｐ_Lとの差圧Ｐ_S−Ｐ_L、すなわち、第１の流体室内の
圧力と副制御室内の圧力差による力が、第１のばねの所
定の設定値に達すると、第１のピストン及び第１のポペ
ットが上方に移動し、第１の制御室が第２の流体室に通
じる。

【００１４】このため、第１制御室内の油が接続通路に
よって、シート弁の出口管路に導かれ、シート弁が上方
に移動して開弁状態となり、ポンプの吐出量の微小流量
が微小流量通過流路を通ってタンクに流出する。さら
に、Ｐ_S−Ｐ_Lが大きくなると、第１のピストン及び第１
のポペットがさらに上方に移動する。この結果、ポンプ
吐出量の余剰流量は、大開口部を経て、タンクに放出さ
れる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の圧力制御弁の実施例を図に基
づいて説明する。

【００１６】図１は本発明の一実施例の構成を示す断面
図、図２は図１に示す実施例を適用した油圧システムの
回路図、図３は図２に示す油圧システムの作動状態を示
す説明図である。

【００１７】図１に示す圧力制御弁３３にあっては、筒
状の弁本体１の一端に流体路３５を設け、この流体路３
５の近傍に流体路９と、この流体路９に連続して主流体
室６を設けてある。弁本体１の流体路３５に臨んで配置
され、流体路３５の内壁端部と主シート部５を形成し、
弁本体１内に形成された主シリンダ室２内で摺動自在な
シート弁３を設けてある。このシート弁３には、軸心位
置に断面積がａ１の第１のシリンダ室１０を形成してあ
り、この第１のシリンダ室１０に第１のピストン１１を
摺動自在に収納してある。第１のピストン１１と第１の
シリンダ室１０の対向端面間に、第１の流体室１２を設
け、シート弁３には第１の流体室１２と主流体室６とを
連通する通油孔１３を形成してある。

【００１８】弁本体１内において、シート弁３の上方に
第１の制御室４を設けてあり、シート弁３の軸方向に細
溝状の通油溝１４を形成してあり、該通油溝１４と第１
制御室４の内壁切欠部とで、シート弁３の移動に伴い第
１制御室４と主流体室６とを互いに連通する可変絞り部
３９を形成させてある。さらに、シート弁３の一端部に
は、シート弁３の上昇とともに主流体室６と流体路３５
を連通する微小流量通過流路３７と、この微小流量通過
流路３７と連続した大流量通過流路３８を形成してあ
る。

【００１９】第１の制御室４の上部において、弁本体１
内にサブハウジング１６を配置してあり、このサブハウ
ジング１５の上部には、第２のシリンダ部材２０を嵌合
させてある。サブハウジング１６内には、第２の流体室
１７を形成してあり、第２のシリンダ部材２０の軸心位
置には、断面積がａ２の第２のシリンダ室２３を形成し
てある。サブハウジング１６とシート弁３の端面間に、
主弁ばね１５を設けてあり、サブハウジング１６の中心
に形成された開口１６ａを介して、第１のポペット１８
を第１のピストン１１の端部に連結させてある。この第
１のポペット１８には第２のピストン２４を固定してあ
り、この第２のピストン２４を第２のシリンダ室２３に
摺動自在に挿入してあり、第１のポペット１８と第２の
シリンダ部材２０の端面間に、第１のばね２５を設けて
ある。サブハウジング１６には、開口１６ａの近傍にお
いて、第１の通油路１９を形成してあり、この第１の通
油路１９は第３の管路３２によって第２の管路８すなわ
ちタンクに連結してある。

【００２０】弁本体１内において、第２のシリンダ部材
２０の上方に第３の流体室２２を設けてあり、第２のシ
リンダ部材２０には、第３の流体室２２と第２の流体室
１７を連通させる第３の通油路２９を形成してある。第
３の流体室２２内において、第２のシリンダ室２３位置
に第２のホペット２６を設けてあり、第３の流体室２２
の上方の開口を塞ぐように、弁本体１に対してプラグ２
１を螺合させてある。このプラグ２１には、アジャスタ
３１をナットで螺合させてあり、このアジャスタ３１の
端面と第２のポペット２６間には、第２のばね３０を設
けてある。第２のばね３０の初期たわみがアジャスタ３
１により調整できるようになっている。第２のポペット
２６と第２のピストン２４の端面間には、副制御室２７
を形成してあり、弁本体１の外周面には、この副制御室
２７に通じる第２の通油路２８を形成してあり、この第
２の通油路２８は信号ライン１０４に接続させてある。

【００２１】このように構成した圧力制御弁３３は油圧
システムに図２に示すように配置される。すなわち、そ
の流体路９が可変容量油圧ポンプ１００の吐出側に第１
の管路７を介して接続され、圧力制御弁３３の流体路３
５と第１の通油路１９とが、それぞれ第２の管路８及び
第３の管路３２によりタンクＴに接続される。上記実施
例が適用される油圧システムの回路におけるその他の部
分の構成は、既に述べた図４に示す従来の油圧システム
の回路と同等である。

【００２２】次に、上記のように構成した実施例の動作
について説明する。

【００２３】可変容量型油圧ポンプ１００の吐出圧力Ｐ
_Sは、第１の管路７から流体路９、主流体室６、及び通
油孔１３を介して第１の流体室１２に導入される。ま
た、信号ライン１０４から第２の通油路２８を介して、
副制御室２７に最大負荷圧力が信号圧力Ｐ_Lとして導入
される。可変容量油圧ポンプ１００の吐出圧力Ｐ_Sと信
号圧力Ｐ_Lとの差圧Ｐ_S−Ｐ_Lが所定値を保つように、可
変容量型油圧ポンプ１００の傾転制御が行なわれるが、
このＰ_S−Ｐ_Lの値が小さい状態では、吐出圧力Ｐ_Sは第
１の管路７、流体路９、主流体室６、通油溝１４及び可
変絞り部３９を介して圧力制御弁３３の第１の制御室４
に導入される。この状態では、シート弁３は主流体室６
内の受圧面積Ａａと第１の制御室４内の受圧面積Ａｂと
の面積差及び主弁ばね１５のばね力により、流体路３５
側に押圧され、主シート部５はシート状態となってい
る。このため、第１の管路７と第２の管路８とは遮断さ
れていて、シート弁３は閉弁状態にある。

【００２４】Ｐ_S−Ｐ_Lが上昇すると、すなわち、信号ラ
イン１０４、第２の通油路２８を介して副制御室２７に
導入される圧力と第１のばね２５のばね力との合力より
も、第１の流体室１２に導入される吐出圧力Ｐ_Sが大き
くなると、第１のポペット１８が図１で上方に移動する
（図３のアンロード弁クラッキング差圧時）。このよう
に第１ポペット１８が上方に移動すると、第２の流体室
１７と第１の制御室４とが連通し、主流体室６内の油が
通油溝１４、可変絞り部３９、第１の制御室４、第２の
流体室１７、第１の通油路１９、及び第３の管路３２を
介して第２の管路８に流出する。この時、可変絞り部３
９を通過することにより、圧力降下が生じるので第１の
制御室４内の油の流体圧は減圧する。このため、シート
弁３は図１で上方に移動して開弁状態となり、第１の管
路７と第２の管路８とが微小流量通過流路３７により連
通し、可変容量型油圧ポンプ１００の吐出量の余剰分は
タンクＴに流出する。

【００２５】ここで、可変容量型油圧ポンプ１００は、
傾転角制御用弁１０３によって、吐出圧力Ｐ_Sと信号圧
力Ｐ_Lとの差圧Ｐ_S−Ｐ_Lを図３に示すポンプ傾転制御目
標差圧に保持しようと制御する。この時、制御精度ある
いは信号ラインの遅れ等によって生じる制御誤差による
ポンプ吐出流量の余剰分は、前述のようにシート弁３か
らタンクＴに流出することになり、システムのハンチン
グを防止でき、安定したポンプ制御を実現できる。一
方、方向切換弁１０１Ａ、１０１Ｂが中立状態となる
と、信号圧力Ｐ_LはタンクＴの圧力となり、可変容量型
油圧ポンプ１００は最小傾転方向へ移動し、最小吐出量
となる。Ｐ_S−Ｐ_Lは、上昇し、第１のポペット１８が図
１でさらに上方に移動する（図３のアンロード弁第二設
定差圧時）。第１の制御室４内の油の流体圧は減圧さ
れ、可変絞り部３９により、第１の制御室４内を調圧す
るため、シート弁３は、図１の上方にさらに移動する。
このことにより、第１の管路７と第２の管路８は、大流
量通過流路３８を介して連通し、可変容量型油圧ポンプ
１００の吐出流量はタンクＴに流出してアンロードさせ
ることができる。

【００２６】また、回路の最大負荷圧力が上昇し所定値
に達すると、信号ライン１０４、第２の通油路２８を介
して副制御室２７内に導入される信号圧力Ｐ_Lの第２の
ポペット２６を押し上げる力が第２のばね３０のばね力
よりも大きくなり、第２のポペット２６が図１で上方に
移動する。第２のポペット２６が上方に移動すると、副
制御室２７内の油は第３の流体室２２、第３の通油路２
９、第２の流体室１７、第１の通油路１９及び第３の管
路３２を経て第２の管路８に流出する。このようにし
て、回路の最大負荷圧力は所定の設定値に調圧される。

【００２７】このように、上記実施例では、圧力制御弁
３３にリリーフ弁機能部とアンロード弁機能部が一体カ
ートリッジ型に具備されており、さらにアンロード弁機
能部はポンプ吐出流量の余剰微小流量をタンクＴに流出
させる構成にしたことにより、ハッチングを生じること
がなく、安定したポンプ制御が可能になり、この実施例
が適用される油圧システムの回路構成の小型化と製造コ
ストの低減を実現させることができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、以上のように可変絞り部と微
小流量通過流路を形成させた１個のシート弁を設け、こ
れに簡単な構造部品を付加する構成してあることから、
リリーフ弁とアンロード弁の両機能を具備させることが
できるとともに、油圧システムに適用した場合にハンチ
ングを生じることがなく、安定したポンプ制御を実施で
き、しかも全体の回路を小型化でき、従来にくらべて製
造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧力制御弁の一実施例の構成を示す断
面図である。

【図２】図１に示す実施例を適用した油圧システムの回
路図である。

【図３】図２に示す油圧システムの作動状態を示す説明
図である。

【図４】従来の油圧システムの回路図である。

【符号の説明】

１ 弁本体 ２ 主シリンダ室 ３ シート弁 ４ 第１の制御室 ５ 主シート部 ７ 第１の管路 ８ 第２の管路 ９ 流体路 １０ 第１のシリンダ室 １２ 第１の流体室 １３ 通油孔 １４ 通油溝 １６ サブハウジング １７ 第２の流体室 １８ 第１のポペット ２２ 第３の流体室 ２３ 第２のシリンダ室 ２４ 第２のピストン ２５ 第１のばね ２６ 第２のポペット ２９ 第３の通油路 ３０ 第２のばね ３２ 第３の管路 ３３ 圧力制御弁 １０４ 信号ライン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート弁の背面側に第１の制御室を形成
   し、前記シート弁の入口側と前記第１の制御室とを互い
   に連結する、シート弁の変位に応じて開度を変化させる
   可変絞り部を前記シート弁に形成し、前記シート弁シー
   ト部側に該シート弁小リフト時前記シート弁入口側と出
   口側を連通させる微小流量通過流路を形成し、前記シー
   ト弁の軸心位置に第１のシリンダ室を設け、該第１のシ
   リンダ室に第１のピストンを収納し、該第１のピストン
   の一端側の第１シリンダ室に形成した第１の流体室に前
   記シート弁入口圧を導入させ、前記第１の制御室上部に
   第２の流体室を設け、該第２の流体室と前記第１の制御
   室とを連通或いは遮断し、前記第１のピストンと連動す
   る第１のポペット、及び該第１のポペットを付勢する第
   １のばねを前記第２の流体室に設け、前記第２の流体室
   の上部に第３の流体室を設け、前記第２の流体室と前記
   第３の流体室間に、両者を連通する第２のシリンダ室を
   設け、該第２のシリンダ室に、前記第１のポペットと連
   動する第２のピストンを収納し、前記第３の流体室に第
   ２のポペットを収納し、該第２のポペットと前記第２の
   ピストン間に副制御室を形成し、前記第３の流体室に前
   記第２のポペットを付勢する第２のばねを設け、前記第
   ２の流体室及び前記第３の流体室を前記シート弁出口管
   路に連絡する接続流路を設け、前記副制御室に負荷の圧
   力信号を導くようにしたことを特徴とする圧力制御弁。
2. 【請求項２】 全体を一体カートリッジ型に形成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の圧力制御弁。