| 【発明の名称】 |
減圧弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】丸山 純
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| 【要約】 |
【課題】大流量を流すことができるし、ソレノイド推力を小さくできるし、応答性が優れ、しかもスプール加工誤差に影響されずに二次圧を精度良く制御できる減圧弁とする。
【解決手段】スプール２５の外周面２７に一次側ポート２２と二次側ポート２３を連通する小径部２８、切欠２９を形成して開口面積を大とすることで大流量を流すことができるようにする。スプール２５を内周面を有するほぼ筒形状としてスプール２５を軽量とし応答性を優れたものとする。その内周面を段付き形状としてその段差部２６ｃを受圧部３３として二次圧によりスプール２５を押す力を小さくしてソレノイド３８の推力を小とすると共に、スプール２５の円周面の加工誤差による受圧部３３の面積のバラツキを小さくして二次圧を精度良く制御できるようにする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一次側ポート（２２）と二次側ポート（２３）を遮断し二次側ポート（２３）をタンクポート（２４）に連通する第１の位置と、一次側ポート（２２）と二次側ポート（２３）を連通し、二次側ポート（２３）とタンクポート（２４）を遮断する第２の位置に移動するスプール（２５）、前記スプール（２５）を第１の位置に押すスプリング（３７）、前記スプール（２５）を第２の位置に押すスプール押し手段を備え、前記スプール（２５）は段付きの内周面を有するほぼ筒形状で、そのスプール（２５）の外周面（２７）に一次側ポート（２２）と二次側ポート（２３）を連通する部分を有し、前記スプール（２５）の内周面に段付きのピストン（３１）を挿入してスプール（２５）の内周面とピストン（３１）の外周面との間に環状空間（３２）を形成し、この環状空間（３２）を二次側ポート（２３）に連通してスプール（２５）の内周面の段差部を二次圧が作用してスプール（２５）を第１の位置に押す受圧部（３３）としたことを特徴とする減圧弁。
【請求項２】 前記環状空間（３２）を細孔（３６）で二次側ポート（２３）に連通した請求項１記載の減圧弁。
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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、建設機械の油圧回路等に用いられる減圧弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】減圧弁としては図２、図３、図４に示すように、一次圧が供給される一次側ポート１と二次圧を出力する二次側ポート２とタンクポート３を有する弁本体４、この弁本体４に摺動自在に嵌挿したスプール５、このスプール５を第１の位置に向けて押すスプリング６、二次圧でスプール５を第１の位置に向けて押す受圧部７、スプール５を第２の位置に向けて押すスプール押し手段（例えばソレノイド、レバー）８を備え、一次圧を減圧して二次圧とするものが知られている。
【０００３】前記スプール５が第１の位置の時には一次側ポート１と二次側ポート２が遮断し、かつ二次側ポート２がタンクポート３に連通して二次圧がタンク圧となる。
【０００４】前記スプール５が第２の位置の時には一次側ポート１と二次側ポート２が連通し、かつ二次側ポート２がタンクポート３と遮断する。これによって一次側ポート１の圧油が一次側ポート１と二次側ポート２の開口部を通って二次側ポート２に流れるので、一次圧を減圧して二次圧として出力する。二次圧がスプール５の受圧部７に作用してスプール５を第１の位置に向けて押す力が作用し、その押す力がスプール押し手段８の押し力と等しくなるとスプール５は第１の位置に移動する。これによって二次圧はスプール押し手段８の押し力に比例する。
【０００５】このようであるから、スプール押し手段の押し力がスプリング６の押し力よりも小さい時、例えばゼロの時には二次圧はタンク圧であり、その押し力を大きくするにつれて二次圧が順次高くなる。
【０００６】具体的には、図２に示す減圧弁ではスプール５に小径部９と軸孔１０を形成し、この小径部９と軸孔１０で二次側ポート２を一次側ポート１、タンクポート３に連通・遮断すると共に、スプール５の端面に二次圧が作用するようにしてスプール５の端面５ａを受圧部７としている。
【０００７】図３に示す減圧弁ではスプール５を大径外周面１１と小径外周面１２を有する段付き形状とし、その大径外周面１１に小径部１３を形成して一次側ポート１と二次側ポート２を連通・遮断するようにし、大径外周面１１と小径外周面１２の段差部５ｂを受圧部７としている。
【０００８】図４に示す減圧弁では、スプール５の小径部１４で一次側ポート１、二次側ポート２、タンクポート３を連通・遮断すると共に、その小径部１４が二次側ポート２に常時連通するようにする。スプール５の軸孔１５にピストン１６を挿入し、その軸孔１５を細孔１７で小径部１４に連通して軸孔１５の底面１５ａを受圧部７としている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図２に示す減圧弁であると受圧部７の面積はスプール５の径ｄ０によって決定される。スプール５が第２の位置に向けて移動した時の一次側ポート１と二次側ポート２の開口面積はスプール移動ストロークが同一であればスプール５の径ｄ０によって決定される。つまり、スプール５の外周長さ×小径部９の一次側ポート１への開口長さが開口面積であるから、スプール移動ストロークが同一で、前述の小径部９の一次側ポート１への開口長さが同一であればスプール５の外周長さが長いほど開口面積が大きくなるので、スプール５の径ｄ０が大きいほど開口面積が大きくなる。この開口面積が大きいほど二次側ポート２に多量の圧油が流れる。
【００１０】このために、一次側ポート１と二次側ポート２の開口面積を大きくするためにはスプール５の径ｄ０を大きくすることになり、スプール５の径ｄ０が大きくなると受圧部７の面積が大きくなって受圧部７に作用する二次圧でスプール５を第１の位置に向けて押す力が大きくなる。
【００１１】したがって、図２に示す減圧弁では二次側ポート２に多量の圧油を流すために一次側ポート１と二次側ポート２の開口面積を大きくすると、二次圧でスプール５を第１の位置に押す力が大きくなるので、スプール押し手段８の押し力、例えばソレノイド推力、レバーの操作力を大きくする必要がある。ソレノイド推力を大きくするにはソレノイドを大型とするので、ソレノイドが高価となるし、レバーの操作力が大きいと作業者の操作性が悪い。
【００１２】図３に示す減圧弁であれば、スプール５の大径外周面１１と小径外周面１２の径の差（ｄ１−ｄ２）で受圧部７の面積が決定されるので、スプール５の大径外周面１１の径ｄ１を大きくして一次側ポート１と二次側ポート２の開口面積を大きくしても、前述の径の差（ｄ１−ｄ２）を小さくすることで受圧部７の面積を小さくできるから、二次圧でスプール５を第１の位置に向けて押す力が小さく、スプール押し手段８の押し力、例えばソレノイド推力、レバーの操作力を小さくできる。
【００１３】しかしながら、図３に示す減圧弁においてスプール５の大径外周面１１の径、つまりスプール５の径を大きくするとスプール５の加工誤差等による大径外周面１１の径ｄ１と小径外周面１２の径ｄ２の寸法のバラツキに対しての受圧部７の面積のバラツキ（誤差）が大きくなり、スプール押し手段８の押し力が一定であっても二次圧がバラツクから二次圧を精度良く制御できない。
【００１４】また、図３に示す減圧弁であるとスプール５の径を大きくするとスプール５が重くなり、スプール５を第１の位置、第２の位置に移動する時間が長くなって応答性が悪くなる。
【００１５】図４に示す減圧弁であれば、軸孔１５の径ｄ３で受圧部７の面積が決定されるので、一次側ポート１と二次側ポート２の開口面積を大きくするためにスプール５の径ｄ０を大きくしても受圧部７の面積を小さくしてスプール押し手段８の押し力を小さくできる。
【００１６】しかしながら、スプール５の軸孔１５の径ｄ３が小さく、またスプール５の径ｄ０が大きいとスプール５が重くなり、スプール５を第１の位置、第２の位置に移動する時間が長く応答性が悪くなる。
【００１７】このように、従来の図２、図３、図４に示す減圧弁は、一次側ポート１と二次側ポート２の開口面積を大きくすること、スプール押し手段８の押し力を小さくすること、スプール５を軽量として応答性が優れていること、スプール５の加工誤差があっても二次圧を精度良く制御できることを満足する減圧弁とすることができない。
【００１８】また、図４に示す減圧弁であれば細孔１７を経て二次圧が受圧部７に作用するので、受圧部７に二次圧がゆっくりと作用するのでピストン５が急激に移動することがなく、ダンピング可であるが、図２、図３に示す減圧弁であれば受圧部７に二次圧が直接的に作用するのでピストン５が急激に移動してダンピングできない。
【００１９】そこで、本発明は前述の課題を解決できるようにした減圧弁を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段、作用効果】第１の発明は、一次側ポート２２と二次側ポート２３を遮断し二次側ポート２３をタンクポート２４に連通する第１の位置と、一次側ポート２２と二次側ポート２３を連通し、二次側ポート２３とタンクポート２４を遮断する第２の位置に移動するスプール２５、前記スプール２５を第１の位置に押すスプリング３７、前記スプール２５を第２の位置に押すスプール押し手段を備え、前記スプール２５は段付きの内周面を有するほぼ筒形状で、そのスプール２５の外周面２７に一次側ポート２２と二次側ポート２３を連通する部分を有し、前記スプール２５の内周面に段付きのピストン３１を挿入してスプール２５の内周面とピストン３１の外周面との間に環状空間３２を形成し、この環状空間３２を二次側ポート２３に連通してスプール２５の内周面の段差部を二次圧が作用してスプール２５を第１の位置に押す受圧部３３としたことを特徴とする減圧弁である。前述のスプール押し手段はソレノイド、レバーなどである。
【００２１】第１の発明によれば、スプール押し手段の押し力がスプリング３７のスプール押し力よりも小さい時にはスプール２５がスプリング３７で図１に示す第１の位置に押され、一次側ポート２２に供給された一次圧油は行き止りとなり、二次側ポート２３の二次圧はタンク圧となる。
【００２２】スプール押し手段の押し力をスプリング３７のスプール押し力よりも大きくすると、スプール２５は第２の位置に移動し、一次側ポート２２と二次側ポート２３が連通し、二次側ポート２３とタンクポート２４が遮断するから、一次側ポート２２に供給された一次圧油は減圧されて二次側ポート２３に流れ、二次側ポート２３の二次圧が上昇する。この二次圧は環状空間３２に流入し、受圧部３３に作用してスプール２５を第１の位置に向けて押すので、二次圧はスプール押し手段の押し力に見合う圧力となる。これによって、一次圧を減圧してスプール押し力に比例した二次圧として出力する減圧弁となる。
【００２３】また、スプール２５の外周面２７に一次側ポート２２と二次側ポート２３を連通する部分を形成したので、スプール２５の径を大きくすることで一次側ポート２２と二次側ポート２３の開口面積が大きくなるので二次側ポート２３に多量の圧油を流すことができる。これによって大容量の減圧弁となる。
【００２４】また、スプール２５の内周面の段差部が受圧部３３の面積であるから、スプール２５の径ｄ０が大きくとも受圧部３３の面積が小さく、二次圧でスプール２５を第１の位置に押す力が小さい。これによりスプール押し手段の押し力を小さくできる減圧弁となる。
【００２５】また、スプール２５の内周面に径の差をつけて受圧部３３としたから、外周面に径の差をつけて受圧部とする場合と比べてスプール２５の加工誤差等による径の寸法のバラツキによる受圧部３３の面積誤差が小さい。これによって、スプール２５の加工誤差に影響されずに二次圧を精度良く制御できる減圧弁となる。
【００２６】また、スプール２５は内周面を有するほぼ筒形状であるから、スプール２５の径が大きくともスプール２５は軽量であり、スプール２５を第１の位置、第２の位置に移動する時間が短くなる。これによって応答性が優れた減圧弁となる。
【００２７】第２の発明は、第１の発明における環状空間３２を細孔３６で二次側ポート２３に連通した減圧弁である。
【００２８】第２の発明によれば、受圧部３３に二次圧が細孔３６を経て作用するから、受圧部３３に二次圧がゆっくりと作用するのでスプール２５が急激に移動することがなく、ダンピング効果を有する減圧弁となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】図１に示すように、弁本体２０のスプール嵌挿孔２１には一次側ポート２２、二次側ポート２３、タンクポート２４が形成してある。この実施の形態では方向制御弁の弁ブロックにスプール嵌挿孔２１を形成して弁本体２０としてあるが、弁本体２０を前述の弁ブロックと別体としても良い。
【００３０】前記スプール嵌挿孔２１にはスプール２５が摺動自在に嵌挿してある。このスプール２５は軸心に大径の穴２６を有するほぼ筒形状である。前記穴２６はスプール２５の軸方向一端面２５ａに開口してスプール２５の軸方向他端部２５ｂがバネ受けとなっている。なお、穴２６をスプール２５の軸方向両端面に開口し、その穴２６の軸方向他端寄りにバネ受けを取付けても良い。
【００３１】前記スプール２５の外周面２７には一次側ポート２２と二次側ポート２３を連通・遮断する小径部２８と切欠２９が形成してあると共に、スプール２５の外周面２７には二次側ポート２３とタンクポート２４を連通・遮断する切欠３０が形成してある。
【００３２】前記スプール２５の穴２６は小径穴２６ａと大径穴２６ｂを有する段付穴であって、スプール２５の内周面は段付き形状である。前記スプール２５の穴２６にはピスストン３１が嵌挿してあり、このピストン３１は小径部３１ａと大径部３１ｂを有する段付き形状で、前記スプール２５の穴２６（スプール２５の内周面）とピストン３１との間に環状空間３２を形成している。
【００３３】前記スプール２５の穴２６における小径部２６ａと大径部２６ｂの段差部２６ｃが環状空間３２に開口して、その段差部２６ｃがスプール２５を二次圧で第１の位置に向けて押す受圧部３３としてある。なお、環状空間３２の容積を大きくするためにスプール２５の穴２６とピストン３１に環状凹部３４，３５が相対向して形成してある。前記環状空間３２はスプール２５に形成した細孔３６で二次側ポート２３に連通している。
【００３４】前記スプール２５の軸方向他端部２５ｂとピストン３１との間にスプリング３７が設けてあり、このスプリング３７でピストン３１が第１の位置に向けて押され、その反力でピストン３１がスプール嵌挿孔２１の底面２１ａに押しつけてある。
【００３５】前記弁本体２０にはスプール２５を第２の位置に向けて押すスプール押し手段、例えばソレノイド３８が設けてある。このソレノイド３８はコイルに通電することで杆体３８ａを押すもので、その杆体３８ａの押し力（ソレノイド推力）はコイル通電量に比例する。
【００３６】次に作動を説明する。ソレノイド推力がスプリング３７のスプール押し力よりも小さい時、例えばソレノイド推力がゼロの時にはスプール２５がスプリング３７で図１に示す第１の位置に押される。スプール２５が第１の位置の時には一次側ポート２２と二次側ポート２３が遮断し、二次側ポート２３がタンクポート２４に連通する。
【００３７】これにより、一次側ポート２２に供給された一次圧油、例えば油圧源の圧油は行き止りとなり、二次側ポート２３の二次圧はタンク圧となる。
【００３８】ソレノイド３８に通電してソレノイド推力をスプリング３７のスプール押し力よりも大きくすると、スプール２５は第２の位置に移動する。スプール２５が第２の位置であると一次側ポート２２と二次側ポート２３が連通し、二次側ポート２３とタンクポート２４が遮断する。
【００３９】これにより、一次側ポート２２に供給された一次圧油は減圧されて二次側ポート２３に流れ、二次側ポート２３の二次圧が上昇する。この二次圧は細孔３６を経て環状空間３２に流入し、受圧部３３に作用してスプール２５を第１の位置に向けて押すので、二次圧はソレノイド推力に見合う圧力となる。
【００４０】また、スプール２５の外周面２７に、小径部２８と切欠２９（つまり、一次側ポート２２と二次側ポート２３を連通する部分）を形成したので、スプール２５の径ｄ０を大きくすることで一次側ポート２２と二次側ポート２３の開口面積が大きくなるので二次側ポート２３に多量の圧油を流す大容量の減圧弁となる。
【００４１】また、スプール２５の内周面の径の差（小径穴２６ａの径ｄ１と大径穴２６ｂの径ｄ２の差）が受圧部３３の面積であるから、スプール２５の径ｄ０が大きくとも受圧部３３の面積が小さく、二次圧でスプール２５を第１の位置に押す力が小さい。これによりスプール押し手段の押し力、例えばソレノイド推力を小さくでき、ソレノイド３８を小型化できる。
【００４２】また、スプール２５の内周面に径の差をつけて受圧部３３としたから、外周面に径の差をつけて受圧部とする場合と比べてスプール２５の加工誤差等による径ｄ１，ｄ２の寸法のバラツキによる受圧部３３の面積誤差が小さく、二次圧を精度良く制御できる。
【００４３】また、スプール２５は穴２６を有するほぼ筒形状であるから、スプール２５の径ｄ０が大きくともスプール２５は軽量であり、スプール２５を第１の位置、第２の位置に移動する時間が短く応答性が優れたものとなる。
【００４４】また、受圧部３３に二次圧が細孔３６を経て作用するから、受圧部３３に二次圧がゆっくりと作用するのでスプール２５が急激に移動することがなくダンピング効果を有する。
【００４５】前記スプール押し手段としてはレバーでも良く、レバーとした場合にはレバー操作力を軽減できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１２３６
【氏名又は名称】株式会社小松製作所
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月２７日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】浜本 忠 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１３２３４８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）５月２１日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２９３９１６ |
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