| 【発明の名称】 |
２段リリーフバルブ |
| 【発明者】 |
【氏名】上野 勝美
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| 【要約】 |
【課題】圧力調整が容易でしかも部品数が少なく構造の簡易な２段リリーフ弁を提供する。
【解決手段】標準的な１段リリーフバルブのバルブボデイを変更することなく利用し、バルブボデイの反パイロットバルブ側内孔の雌ねじにねじ込まれるスクリュー部材と、該スクリュー部材の中間外周の雄ねじに螺合するナット部材を備え、前記スクリュー部材の軸心孔には先端に前記設定用スプリングの受支面を有するロッドを嵌挿し、軸心孔と同軸のパイロット通路には底付き摺動用孔を連接してこれに前記ロッドに対する当接面を有するピストンを昇圧代調整用のシムを介して摺動可能に内挿して２段リリーフバルブとした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】パイロットバルブとこれを付勢する設定用スプリングを内蔵したバルブボデイと、圧力通路と低圧通路を有し、内部に前記パイロットバルブの開放側に作用する通路を穿設した固定弁部材とこれを受支面とするバネで付勢され要時に低圧通路を圧力通路と連通させる開閉弁体を有するサブボデイと、前記バルブボデイの反パイロットバルブ側の雌ねじにねじ込まれるスクリュー部材と、該スクリュー部材の中間外周の雄ねじに螺合するナット部材を備え、前記スクリュー部材の軸心孔には先端に前記設定用スプリングの受支面を有するロッドを嵌挿し、軸心孔と同軸のパイロット通路には底付き摺動用孔を連接し、これに前記ロッドに対する当接面を有するピストンを昇圧代調整用のシムを介して内挿したことを特徴とする２段リリーフバルブ。
【請求項２】スクリュー部材が外周にバルブボデイの雌ねじに螺合される第１雄ねじとこれよりも径の小さいくびれ部とくびれ部よりも径の大きい無ねじ部と前記第１雄ねじよりも径の大きい第２雄ねじとを有しており、前記ナット部材のスクリュー部材に対向する端面側には、ナット部材と同等以上の外径を有するバックアップリングを有しており、これに前記くびれ部の外径と略同等の内径を有するＯリング押え用ワッシャが組み付けられている請求項１に記載の２段リリーフバルブ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は２段リリーフバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】リリーフバルブは油圧回路の上流域に使用され、回路圧力が一定以上に上昇しないように制御する安全弁として汎用されている。通常かかるリリーフバルブは、図１のように、パイロットバルブ１ａとこれを閉じ側に付勢する設定用スプリング８を内蔵したバルブボデイ１に、圧力通路Ｐと低圧通路Ｔを形成したサブボデイ２を結合し、該サブボデイ２に、前記パイロットバルブ１ａの開放側に作用する通路を穿設した固定弁部材２ａと、これを受支面とするバネ２ｃで付勢され前記要時に低圧通路Ｔを圧力通路Ｐと連通させる開閉弁体２ｂを有している。そして、バルブボデイ１の後端から設定用スプリング８の受圧面を有するスクリュー３’をねじ込み、このスクリュー３’のねじ込み具合で設定用スプリング８のバネ力を調整してリリーフ圧力を設定、変更するようになっている。
【０００３】このようなリリーフ弁においては、圧力通路Ｐからの圧力が導入されると、その圧力は通路孔２４，２２を通してパイロットバルブ１ａに作用し、圧力がバネに設定された力以上になると、パイロットバルブ１ａは開弁し、これに作用していた油圧はサブボデイ２の外周に形成してある通路溝２１０を介してバルブ外に流出し、それによる差圧で開閉弁体２ｂがバネ力に抗して固定部材２ａ側に摺動し、それにより低圧通路Ｔが開いて圧力通路Ｐからの油圧がタンクに戻される。一方、建設機械類たとえばパワーショベルことにクローラをゴム製としたいわゆるミニショベルなどにおいては、ブーム、バケット、アームなどのフロント操作のときにはたとえば回路圧を２０．６ＭＰａとし、走行時には駆動力を増加すべく回路圧を２４．５４ＭＰａに上昇させる必要が生ずる。この要求に答えるため、通常のリリーフバルブの圧力セット値に対し、外部からパイロット圧力を導き、設定圧力を変化（普通の場合、設定圧力を上昇）できるようにしたリリーフバルブがあり、これを２段リリーフバルブと称している。
【０００４】かかる２段リリーフバルブとして、従来図２のような構造が採用されていた。すなわち、前記したサブボデイ２を組み付けたバルブボデイ１と別なバルブボデイ１’を準備し、このバルブボデイ１’に中空状第１スクリューＤを螺合させ、第１ナットＥで締付け固定し、この中空状第１スクリューＤの内孔にピストンＦを所要の昇圧代ｘを有せしめるように内挿するとともに、これよりも背後の中空状第１スクリューＤにパイロット通路ＰＩとパイロット通路孔ｐｉを有する第２スクリューＧを螺合させ、第２ナットＨで締付け固定するようになっいていた。
【０００５】しかし、このような先行技術では、バルブボデイとして１段リリーフ弁と異なる別のものを製作することが必要となり、また、中空状第１スクリューＤと第２スクリューＧの２種の大きなスクリュー、第１ナットＥと第２ナットＨの２つのナットを必要とするため、大型（特に長さ寸法）になり、材料費と精密加工コストが高くなる。また、ピストンＦ、中空状第１スクリューＤ、第２スクリューＧが独立した部品となっているため、組立てにも時間と手間がかかり、これらにより製品が高価になるという問題があった。
【０００６】また、圧力調整作業も非常に複雑で面倒であり、時間を要した。すなわち、先行技術においては、図２のように全部の部品を組み付けた状態とし、この状態で第１ナットＥと第２ナットＨを共に緩め、まず、中空状第１スクリューＤに対して第２スクリューＧの螺合度合いを増すように締付けてゆき、目的設定圧たとえば２４．５Ｍｐａになるようにバネ長さを調整する。こうして昇圧代ｘがゼロになったらば圧力通路Ｐに油を流し、このときバルブボデイ１’に対する第１スクリューＤのねじ込み度合いを調整し、セットしたい昇圧圧力Ｐ2になったならば、第１ナットＥを締めて第１スクリューＤを固定する。
【０００７】次に、第２スクリューＧを緩めて図２で右側方向に移動させ、これでピストンＦを後退させてバネ長さを増して昇圧代ｘを創成し、セット圧が低設定圧Ｐ1になったならば、第２ナットＨを締め付けて第２スクリューＧを固定する。そしてパイロット通路ＰＩに規定の圧力を加え、圧力通路Ｐの圧力が昇圧圧力Ｐ2になることを確認する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような問題点を解消するために創案されたもので、その目的とするところは、圧力調整が容易でしかも部品数が少なく構造の簡易な２段リリーフ弁を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため本発明は、パイロットバルブとこれを付勢する設定用スプリングを内蔵したバルブボデイと、圧力通路と低圧通路を有し、内部に前記パイロットバルブの開放側に作用する通路を穿設した固定弁部材とこれを受支面とするバネで付勢され要時に低圧通路を圧力通路と連通させる開閉弁体を有するサブボデイと、前記バルブボデイの反パイロットバルブ側の雌ねじにねじ込まれるスクリュー部材と、該スクリュー部材の中間外周の雄ねじに螺合するナット部材を備え、前記スクリュー部材の軸心孔には先端に前記設定用スプリングの受支面を有するロッドを嵌挿し、軸心孔と同軸のパイロット通路には底付き摺動用孔を連接し、これに前記ロッドに対する当接面を有するピストンを昇圧代調整用のシムを介して内挿した構成としている。
【００１０】好適には、前記スクリュー部材が外周にバルブボデイの雌ねじに螺合される第１雄ねじとこれよりも径の小さいくびれ部とくびれ部よりも径の大きい無ねじ部と前記第１雄ねじよりも径の大きい第２雄ねじとを有しており、前記ナット部材とバルブボデイ間には、ナット部材と同等以上の外径を有するバックアップリングを有しており、これに前記くびれ部の外径と略同等の内径を有するＯリング押え用ワッシャが組み付けられている。
【００１１】前記バックアップリングはＯリング押え用ワッシャの外径を保持する凹部を端面に有し、これにＯリング押え用ワッシャが膨出する形態で保持され、その状態でスクリュー部材の第１雄ねじがＯリング押え用ワッシャの内孔を通過したところで、加圧によりＯリング押え用ワッシャを平坦に変形させて内孔を縮少することによりくびれ部に保持させるプレス用の治具を利用したものである。
【００１２】
【発明の実施の態様】本発明による２段リリーフバルブの実施例を添付図面を参照して説明する。図３ないし図５は本発明の第１態様を示しており、大略的にはバルブボデイ１と、サブバルブボデイ２と、ロッド５およびピストン６を内蔵したスクリュー部材３およびナット部材４とを有している。
【００１３】前記バルブボデイ１の左端側には雌ねじ孔１０が設けられ、該雌ねじ孔１０の底から右方の軸線上には通孔１１と雌ねじ孔１２とこれよりも適度に拡大した座孔１３とが順次形成されている。サブバルブボデイ２は、中間部外周に複数個の低圧通路孔Ｔが設けられると共に、先端領域の外周には雄ねじ２１が設けられており、該雄ねじ２１が前記雌ねじ孔１０に螺合することによりバルブボデイ１に結合されている。前記サブバルブボデイ内には右端側が前記バルブボデイの孔底に当接される固定弁部材２ａと、開閉弁体２ｂとスプリング２ｃが配置されている。
【００１４】前記固定弁部材２ａは外周がＯリングによりサブバルブボデイ２の内面と油密になっており、軸線上には通路孔２２が穿設されており、該通路孔２２は途中から拡大し、バルブボデイ１の左端に面する開孔部位にシート面が形成されている。前記バルブボデイ１にはパイロットバルブ１ａが配されており、該パイロットバルブ１ａの先端の円錐状部１４が前記通路孔２２に挿入されている。
【００１５】開閉弁体２ｂは前記固定弁部材２ａに向かって凹部２３を有するカップ状をなし、軸線方向の右端面にとサブボデイ２の内径面間には、ポンプ吐出圧などの高圧が作用する圧力通路Ｐが形成されており、これと反対側の凹底部に前記固定弁部材２ａに一端が受支されたスプリング２ｃの他端側が受支され、それによって開閉弁体２ｂは常態において前記低圧通路Ｔを遮蔽するように位置している。そして開閉弁体２ｂの軸線上には前記凹部２３内に通じる通路孔２４が穿設されている。
【００１６】前記した構造は従来の標準型の１段リリーフ弁と同様である。本発明の特徴は、かかる標準型の１段リリーフ弁のバルブボデイ１をそのまま使用して２段リリーフ弁としたことにある。このため、スクリュー部材３をロッド５およびピストン６を内蔵した１つのアッセンブリとしている。前記スクリュー部材３は、図５のように、左端側から第１雄ねじ部３１とこれよりも径の小さいくびれ部３２と、該くびれ部３２よりも相対的に径が大きい無ねじ部３３と、該無ねじ部３３よりも相対的に径の大きな第２雄ねじ部３４とを順次連成しており、この第２雄ねじ部３４よりも右方には外面が多角形面となった拡径部３５が形成されている。無ねじ部３３は一般に第１雄ねじ部３１の山径と略同等ないしそれ以上の外径とすることが好ましい。
【００１７】前記拡径部３５にはパイロット圧を導くためのカップ状のパイロット通路ＰＩに続いて所要の長さの底付き摺動用孔３７が形成されており、スクリュー部材３の左端側からは、軸線上に、左端から所定の深さの座付き孔３８を介して軸孔３９が穿設されており、軸孔３９の右端は前記底付き摺動用孔３７に通じている。前記ロッド５は右端が底付き摺動用孔３７内に若干突出するごとく前記軸孔３９に内挿されており、左端には前記座付き孔３８にはまって右方への移動が阻止されるフランジ状の頭部５０を有している。
【００１８】そして、この頭部５０の端面と前記パイロットバルブ１ａの中間つばとの間に油圧設定用のスプリング８が介装され、それによってパイロットバルブ１ａは付勢され、常態において円錐状部１４が前記通路孔２２の右端側シート面に密接するようになっている。パイロットバルブ１ａの円錐状部１４の周りには油室１６が形成されており、該油室１６は固定弁部材２ａの右端面領域に設けた半径方向切欠きとサブバルブボデイ２の雄ねじ２１に形成した軸方向溝２１０を介して外部に通じており、パイロットバルブ１ａが開弁したときに油を低圧な外部に逃がすようになっている。
【００１９】前記底付き摺動用孔３７にはピストン６が摺動可能に内挿されており、そして昇圧代ｘを調整するため、前記底付き摺動用孔３７の底にはピストン６の前端（左端）との間に所要枚数のリング状のシム７が介装されている。
【００２０】ナット部材４は前記スクリュー部材３のバルブボデイ１に対する挿入長さを固定するためのもので、前記スクリュー部材３の第２雄ねじ部３４に締緩可能に螺合されている。そして、前記ナット部材４の左端側には、スクリュー部材３の第２雄ねじ部３４に隣接する無ねじ部３３に外嵌するバックアップリング４’が位置している。
【００２１】該バックアツプリング４’は外径がバルブボデイ１のそれよりも大きく、バルブボデイ１の左端面に対向する端面には、バルブボデイ１の左端面の縁部にほぼ対応する位置に浅い凹部４０が形成されている。そしてこの凹部４０にスクリュー部材３のくびれ部３２の外径とほぼ一致する内径の押え用ワッシャ９がはまっており、該押え用ワッシャ９によりバルブボデイ１の右端開口部とくびれ部３２との間にはめたＯリング１５が加圧され、それによりスプリング８の位置するゾーンから第１雄ねじ部３１を通って外周に漏れる油圧を遮断し、油密シールさせている。このように本発明では押え用ワッシャ９を有するバックアップリング８がスクリュー部材３にアッセンブリされている。
【００２２】前記バックアップリング４’はプレス加工用の治具を利用している。すなわち、図６（ａ）のように加工の完了したスクリュー部材３に押え用ワッシャ９を装備させる場合、Ｏリング１５を確実に変形させるためには押え用ワッシャ９は第１雄ねじ部３１の山径よりも小さいくびれ部３２にはめられていなければならない。そこで、本発明は、治具としてのバックアップリング４’に形成した浅い凹部４０に、内径ｄが第１雄ねじ部３１の山径よりもわずかに大きい押え用ワッシャ９を、図６（ｂ）のように台形状に膨出するように取付け、押え用ワッシャ９の外径を凹部４０の囲壁で保持しておく。そして、この状態でバックアップリング４’をプレス型Ｗの型面に配し、右方の型孔ｗからナット部材４を取付け済みのスクリュー部材３を挿入し、先端部分をバックアップリング４’に貫通させる。このとき押え用ワッシャ９は図６（ｂ）のような膨出状態のため、スクリュー部材３の第１雄ねじ部３１は押え用ワッシャ９の孔９０を通過することができる。
【００２３】無ねじ部３３がバックアップリング４’の孔４０に嵌まった状態で、筒状のパンチＹをバックアップリング４’に向けて突当て作動させれば、押え用ワッシャ９は筒状のパンチＹによって強力に加圧されて平坦にさせられる。押え用ワッシャ９は外径が凹部４０の囲壁に拘束されているため加圧によりもっぱら内径ｄが縮小し、それにより該プレス加工で、図６（ｄ）のように押え用ワッシャ９の内径ｄがくびれ部３２にほぼ接するような状態でバックアップリング４’に一体化され、そのバックアップリング４’はスクリュー部材３に組み付けられる。なお、この実施例では、バックアップリング４’とナット部材４は別部材であるが、もちろん図６（ｅ）のようにバックアップリング４’とナット部材４を一つの部材に一体形成してもよく、これも本発明に含まれる。
【００２４】
【実施例の作用】本発明は前記のような構成からなるので、バルブボデイ１とサブバルブボデイ２としては標準型の１段リリーフ弁をそのまま使用することができ、ワッシャ、ナット部材およびスクリュー部材を取外して、ロッド５およびピストン６を内蔵したスクリュー部材３を使用するだけでよく、しかもそのスクリュー部材３はバックアップリング４’とナット部材４も組み付けられているから、実質的には１部品をバルブボデイ１に組込むだけでよくなる。したがって、組立て作業が非常に簡単になる。
【００２５】また、寸法的にも、スクリュー部材３は単一であり、ピストン６がスクリュー部材３の後端領域のパイロット通路ＰＩに抜き差し自在に嵌められるようになっているから、図２に示している従来の２段リリーフ弁の長さよりも短くなり、コンパクト化を図ることが出来る。
【００２６】そして、本発明において圧力を調整するには、図３のように組み付けた状態でナット部材４を回動して緩め、スクリュー部材３を外周の多角面を用いて回動し、バルブボデイ１に対する挿入長さを変化させる。スクリュー部材３が挿入長を増せば、ロッド５の端面とパイロットバルブ１ａの中間つばに介装してある設定用のスプリング８が圧縮されるため設定圧が高くなり、スクリュー部材３の挿入長を減ずれば、ロッド５の端面とパイロットバルブ１ａの中間つばに介装してある設定用のスプリング８の圧縮が弱められるため設定圧が低くなる。いずれにしてもこれで１段のセット圧力Ｐ1が決められる。そこで、ナット部材４を回動してスクリュー部材３を締付け固定する。
【００２７】次にスクリュー部材３の右端のパイロット通路ＰＩをパイロット油圧供給系と接続し、これを介して規定の圧力を加える。こうすれば、ピストン６が押圧されることによりこれと接しているロッド５が左方に押圧移動され、設定用のスプリング６の圧縮が強められる。これで昇圧圧力が生ずるが、サブバルブボデイ２側の圧力ポートの昇圧圧力が規定の昇圧圧力Ｐ2になっていない場合には、底付き摺動用孔３７からピストン８を抜き出し、底付き摺動用孔３７の底に配されているシム７の枚数を増加あるいは減少させればよい。これで昇圧代Ｘが変化するので、ピストン６を再び装填して右端のパイロット通路ＰＩからパイロット圧を加え、前記圧力通路Ｐを規定の昇圧圧力Ｐ2になるようにすればよい。したがって、２段階の圧力調整を非常に容易にしかも正確に行なうことが出来る。
【００２８】このようにして圧力調整した本発明のリリーフ弁を油圧回路に組み込めば、フロント操作を行なう場合のように、圧力通路Ｐからの圧力が設定圧力Ｐ1よりも低いときには、前記圧力が通路孔２４，２２からパイロットバルブ１ａに作用しても、設定用のスプリング８の力で閉弁状態が維持されるため、開閉弁体２ｂは動かない。しかし、圧力通路Ｐからの圧力が設定圧力Ｐ1に達すると、設定用のスプリング８がその圧力に負けて開弁される。これにより通路孔２４，２２からバルブボデイ１内に圧油が流入し、その圧油は軸方向溝２１０を介して外部に逃がされるため、差圧により開閉弁体２ｂが右方に移動し、それにより低圧通路Ｔが圧力通路Ｐと連通し、タンクに戻される。
【００２９】また、走行などのように相対的に高い設定圧が必要な場合には、パイロット油圧供給系からパイロット通路ＰＩにパイロット圧を作用させるものであり、こうすれば、パイロット通路ＰＩに続く底付き摺動用孔３７のピストン６が押圧されて、シム７で調整された昇圧代Ｘだけロッド５が左方に移動する。このため、ロッド５の先端頭部５０を受支面とする設定用のスプリング８の圧縮度合いが増し、パイロットバルブ１ａの設定開弁圧が昇圧圧力Ｐ2へと変化される。そのため、圧力通路Ｐからの圧力が昇圧圧力Ｐ2に達したときにパイロットバルブ１ａが開弁し、低圧通路Ｔが圧力通路Ｐと連通し、タンクに戻される。
【００３０】
【発明の効果】以上説明した本発明の請求項１によるときには、パイロットバルブ１ａとこれを付勢する設定用スプリング８を内蔵したバルブボデイ１と、圧力通路Ｐと低圧通路Ｔを有し、内部に前記パイロットバルブ１ａの開放側に作用する通路を穿設した固定弁部材２ａとこれを受支面とするバネ２ｃで付勢され要時に低圧通路Ｔを圧力通路Ｐと連通させる開閉弁体２ｂを有するサブボデイ２と、前記バルブボデイ１の反パイロットバルブ側の雌ねじ１２にねじ込まれるスクリュー部材３と、該スクリュー部材３の中間外周の雄ねじ３１に螺合するナット部材４を備え、前記スクリュー部材３の軸心孔には先端に前記設定用スプリング８の受支面を有するロッド５を嵌挿し、軸心孔と同軸のパイロット通路ＰＩには底付き摺動用孔３７を連接し、これに前記ロッド５に対する当接面を有するピストン６を昇圧代調整用のシム７を介して内挿したので、ナット部材４を緩め、スクリュー部材３を進出または後退することで低圧の設定を行なえ、ピストン６をパイロット通路ＰＩから抜き出してシム７の枚数を調整することで高圧の設定を行なえ、したがって、２段の圧力調整を非常に簡易に行なうことが出来る。しかも標準の１段リリーフバルブを利用してこれに単一のスクリュー部材とナット部材を追加するだけであるため、部品数が少なくコンパクトで安価な２段リリーフ弁を提供することができるというすぐれた効果が得られる。
【００３１】請求項２によれば、スクリュー部材３が外周にバルブボデイ１の雌ねじ１２に螺合される第１雄ねじ３１とこれよりも径の小さいくびれ部３２とくびれ部３２よりも径の大きい無ねじ部３３と前記第１雄ねじ３１よりも径の大きい第２雄ねじ３４とを有し、前記ナット部材４のスクリュー部材に対向する端面側には、ナット部材４と同等以上の外径を有するバックアップリング４’を有し、これに前記くびれ部３２の外径と略同等の内径を有するＯリング押え用ワッシャ９が組み付けられているので、Ｏリング１５を確実に変形させてスクリュー部材３の外径とバルブボデイ１の内径間を油密に保つことが出来ると共に、バックアップリング４’とナット部材４とがスクリュー部材３にアッセンブリされるため、ロッド５とピストン６とがスクリュー部材３に内蔵されていることとあいまって、実質的な部品数を非常に少なくすることが出来、組立てを容易化することが出来るというすぐれた効果が得られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３３３３
【氏名又は名称】株式会社ゼクセル
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月３１日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 泰弘
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１３２３４７ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）５月２１日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３１４６３９ |
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