| 【発明の名称】 |
圧力制御弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】和田 篤志
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| 【要約】 |
【課題】タンクへの戻り流路に設置されるオイルクーラ等の流体機器の上流側を所定の圧力において下流側にバイパスするパイパス流路に設けられる圧力制御弁において、流量が増加したときに流体機器の入口圧力が耐圧力より大きくなるのを防ぐために開弁圧力を低く設定しなければならない問題、さらに流体の温度が低いときに開弁圧力が高くなる問題等を除く。
【解決手段】圧力制御弁を、バイパス流路を開閉するロジック弁と、ロジック弁の開閉をパイロット圧で制御するロジック弁制御スプールで構成する。さらに、パイロット油路に温度補償オリフィスを設ける。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 タンクへの戻り流路に設置される流体機器の上流側を所定の圧力において下流側にバイパスするバイパス流路に設けられる圧力制御弁において、該バイパス流路を開閉するロジック弁と、該ロジック弁の入口側の圧力に基づいて該ロジック弁の開閉を制御するロジック弁制御スプールとを備えている、ことを特徴とする圧力制御弁。
【請求項２】 該入口側圧力は、該バイパス流路の該ロジック弁入口側を分岐したパイロットラインにより該ロジック弁制御スプールに導かれる、請求項１記載の圧力制御弁。
【請求項３】 該パイロットラインは、オリフィスを介してドレンに接続されている、請求項２記載の圧力制御弁。
【請求項４】 該ロジック弁は、該バイパス流路を閉じる方向にスプリングにより付勢されたポペットを備え、該スプリングが設置されたスプリング室は該ロジック弁制御スプールによってドレンに開閉される、請求項１から３までのいずれかに記載の圧力制御弁。
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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、圧力制御弁、さらに詳しくは、例えば建設機械に用いられ、タンクへの戻り流路のオイルクーラ、オイルフィルタ等の流体機器を保護するためのバイパス流路に設けられる圧力制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】建設機械の一般的な戻り油圧回路を示す図２を参照して説明すると、方向切換弁２０からタンク２２への戻り流路２４に流体機器の一例であるオイルクーラ２６が設置されている。オイルクーラ２６にはオイルクーラ２６の上流と下流とを結んでバイパス流路２８が設けられている。バイパス流路２８には圧力制御弁３０が設けられている。圧力制御弁３０は、下流方向への流れを許容するように設けられたチェック弁３０ａとチェック弁３０ａを閉じる方向に付勢するスプリング３０ｂを備えている。圧力制御弁３０は常時は閉じてバイパス流路２８を閉じている。したがって、戻り流量はバイパス流路２８には流れないでオイルクーラ２６を通ってタンク２２に流れる。圧力制御弁３０の上流と下流の圧力差が所定の値になると、チェック弁３０ａはスプリング３０ｂの力に抗して開口する。そして、戻り流量の一部はバイパス流路２８に流れる。
【０００３】圧力制御弁３０の上流と下流の圧力差は、例えばオイルクーラ２６を流れる流量の増加あるいはオイルクーラ２６の目詰まり等によりオイルクーラ２６における圧力損失が増加すると大きくなる。圧力制御弁３０を開けて戻り流量の一部をバイパス流路２８に分流させることにより、オイルクーラ２６を流れる流量を減らして圧力損失を減らし、オイルクーラ２６に負荷される圧力が大きくならないようにする。圧力制御弁３０の開弁圧力はスプリング３０ｂの力により設定される。この開弁圧力は、オイルクーラ２６の耐圧力よりも低くなるように決められる。圧力制御弁３０は、流れる流量が大きくなると、開口した後もスプリング３０ｂをさらに圧縮して開口面積を大きくするように作動する。したがって、圧力制御弁３０で規定される流体の圧力は開弁圧力よりも流量の増加に応じて上昇する。
【０００４】特に、負荷を持ち上げている油圧シリンダを動かして負荷を降ろすとき、あるいは伸張している油圧シリンダを収縮させるとき、あるいはこれらを同時に行うとき等においては、戻り流路２４の流量は増幅され、油圧ポンプの最大吐出流量よりも大きな流量になる。この大きな流量がオイルクーラ２６に流れても圧力損失が急激に増加しないように、圧力制御弁３０が開けられ、戻り流量の一部がバイパス流路２８に流される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したとおりの形態の圧力制御弁を用いた戻り流路には、次のとおりの解決すべき問題があった。
【０００６】（１）圧力制御弁が開きやすい：上述したように圧力制御弁３０は、それを通過する流量が増加すると圧力も増加する。そのために、圧力制御弁３０の開弁圧力は、戻り流量の増加を考慮して、低い圧力で開口するように設定される。したがって、圧力制御弁３０は開きやすくなり、戻り流量はバイパス流路２８に流れやすくなる。そして、オイルクーラ２６へ流れる流量が少なくなることからオイルクーラ２６による流体の冷却効率が低下する。流体機器が例えばオイルフィルタの場合には、オイルフィルタに流れる流量が少なくなり流体の濾過効率が低下する。
【０００７】（２）流体が低温のときに圧力制御弁の開弁圧力が高くなる：さらに、戻り流路２４を流れる流体の温度が低いときには、流体の粘度が高いことから、オイルクーラ２６、圧力制御弁３０、及び戻り流路２４等の圧力損失が増大する。そして、圧力制御弁３０の開弁圧力、また制御される圧力は高くなり、オイルクーラ２６に加わる圧力がオイルクーラ２６の耐圧力を超えてしまう。
【０００８】本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、戻り流路のバイパスラインに設けられる圧力制御弁として、開弁圧力が流体の流量変動に影響されない、したがって開弁圧力を高く設定することができ、また流体が低温のときに開弁圧力が高くなるのを防止する、圧力制御弁を提供することである。
【０００９】本発明においては、上記技術的課題を解決するために、圧力制御弁を、バイパス流路を開閉するロジック弁と、ロジック弁の開閉を制御するロジック弁制御スプールとで構成する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明によれば、上記技術的課題を解決する圧力制御弁として、タンクへの戻り流路に設置される流体機器の上流側を所定の圧力において下流側にバイパスするバイパス流路に設けられる圧力制御弁において、該バイパス流路を開閉するロジック弁と、該ロジック弁の入口側の圧力に基づいて該ロジック弁の開閉を制御するロジック弁制御スプールとを備えている、ことを特徴とする圧力制御弁が提供される。
【００１１】そして、ロジック弁をロジック弁制御スプールにより制御することによりバイパス流路の開閉を行う。ロジック弁は、大きい流量を小さい圧力損失で流すことができ、また制御スプールにより開閉することにより、開弁圧力、バイパス流量等を安定したものとすることができる。
【００１２】好適実施形態においては、該入口側圧力は、該バイパス流路の該ロジック弁入口側を分岐したパイロットラインにより該ロジック弁制御スプールに導かれる。また、該パイロットラインは、オリフィスを介してドレンに接続されている。さらに、該ロジック弁は、該バイパス流路を閉じる方向にスプリングにより付勢されたポペットを備え、該スプリングが設置されたスプリング室は該ロジック弁制御スプールによってドレンに開閉される。
【００１３】そして、パイロットラインで導かれたロジック弁の入口側圧力でロジック弁制御スプールを制御する。また、パイロットラインに設けた温度補償オリフィスにより流体の温度変化による影響が補償される。
【００１４】なお、本発明における戻り流路に設置される流体機器とは、戻り流路に設けられるとともにバイパス流路が設けられる、オイルクーラ、オイルフィルタ等の機器を意味している。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された圧力制御弁の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００１６】図１を参照して説明すると、全体を番号２で示す圧力制御弁は、方向切換弁４からタンク６への戻り流路８に設置される流体機器であるオイルクーラ１０の上流側から下流側にバイパスするバイパス流路１２に設けられている。圧力制御弁２は、バイパス流路１２を開閉するロジック弁１４と、ロジック弁１４の開閉を制御するロジック弁制御スプール１６を備えている。ロジック弁１４の入口側圧力は、バイパス流路１２のロジック弁１４の入口側を分岐したパイロットライン１７によりロジック弁制御スプール１６に導かれている。
【００１７】ロジック弁１４は摺動自在に設けられたポペット１４ａを備えている。ポペット１４ａの一端側にはバイパス流路１２を開閉するシート１４ｄが形成され、他端側にはスプリング室１４ｂが形成されている。スプリング室１４ｂには圧縮スプリングであるスプリング１４ｃが内蔵され、ポペット１４ａはスプリング１４ｃによってシート１４ｄを閉じる方向に付勢されている。スプリング室１４ｂにはロジック弁１４の入口側の圧力がパイロットライン１７（パイロットライン１７については後に詳述する）によって導かれている。また、スプリング室１４ｂはタンク６にドレンライン１８によりロジック弁制御スプール１６（ロジック弁制御スプール１６については後に詳述する）を介して接続されている。
【００１８】ポペット１４ａのシート１４ｄ側のバイパス流路１２上流側に連通する部分の受圧面積は、スプリング室１４ｂ側の受圧面積よりも小さく形成されている。そして、スプリング室１４ｂにはバイパス流路１２上流側の圧力がパイロットライン１７により導かれるから、ポペット１４ａは受圧面積の差による流体圧力によってシート１４ｄに押し付けられる。したがって、圧縮スプリング１４ｃの力を比較的弱いものとすることができる。なお、ロジック弁１４の開弁圧力はこのスプリング１４ｃの力ではなく、後述するロジック弁制御スプール１６を制御することにより決められる。
【００１９】ロジック弁制御スプール１６は、摺動自在に設けられ二位置のスプール弁を形成している。スプール１６の一端側には圧縮スプリングであるスプリング１６ａが、他端側にはパイロットライン１７が接続される受圧室１６ｂが設けられている。ロジック弁制御スプール１６は、受圧室１６ｂのパイロット信号圧力がスプリング１６ａの力よりも小さいときにはスプリング１６ａにより付勢されて、ロジック弁１４のスプリング室１４ｂとタンク６とを結ぶドレンライン１８の連通を断つ第１の位置（図１に示す位置）に位置付けられる。受圧室１６ｂのパイロット信号圧力が上昇すると、ロジック弁制御スプール１６は、スプリング１６ａの力に抗してパイロット信号圧力に応じて摺動し、ロジック弁１４のスプリング室１４ｂをタンク６に連通する第２の位置に位置付けられる。スプリング１６ａの力は調整可能になっている。スプリング１６ａの力を調整することによりロジック弁１４のスプリング室１４ｂをタンク６に断続するパイロット信号圧力、すなわちロジック弁１４の開弁圧力が設定される。
【００２０】パイロットライン１７は、バイパス流路１２のロジック弁１４の入口側を分岐して入口側圧力をロジック弁１４のスプリング室１４ｂおよびロジック弁制御スプール１６の受圧室１６ｂに導いている。バイパス流路１２を分岐したパイロットライン１７ａは、オリフィスＣを介してロジック弁制御スプール１６の受圧室１６ｂに接続している。パイロットライン１７ａのオリフィスＣと受圧室１６ｂとの間を分岐したパイロットライン１７ｂはオリフィスＡを介してロジック弁１４のスプリング室１４ｂに接続されている。さらに、ロジック弁制御スプール１６の受圧室１６ｂはパイロットライン１７ｃにより温度補償オリフィスであるオリフィスＢを介してタンク６に接続されている。
【００２１】図１を参照して上述したとおりの圧力制御弁２の作用を説明する。
【００２２】（１）ロジック弁の入口側の圧力が開弁設定圧力より低い場合：ロジック弁制御スプール１６の受圧室１６ｂにパイロットライン１７ａにより導かれたロジック弁１４の入口側の圧力が開弁設定圧力よりも低い場合には、ロジック弁制御スプール１６は第１の位置（図１に示す位置）に位置付けられ、ロジック弁１４のスプリング室１４ｂはタンク６に連通されない。したがって、ロジック弁１４は閉じた状態に維持され、バイパス流路１２は閉じられ、方向切換弁４からの戻り流量は全流量オイルクーラ１０に流れる。
【００２３】（２）ロジック弁の入口側の圧力が開弁設定圧力を上回った場合：受圧室１６ｂのパイロット信号圧力がスプリング１６ａの力を上回ると、ロジック弁制御スプール１６は第２の位置に摺動し、ロジック弁１４のスプリング室１４ｂはロジック弁制御スプール１６の絞り１６ｃを介してドレーンライン１８によりタンク６に連通され、ロジック弁１４は摺動して開弁する。そして、バイパス流路１２は開けられ、方向切換弁４からの戻り流量の一部がバイパス流路１２に流れる。
【００２４】（３）戻り流量が増量したとき：流量が増加してもロジック弁１４を通過するときの圧力損失は小さいから、方向切換弁４からの戻り流量が変動し増加した場合においても、ロジック弁１４の入口圧力、そしてオイルクーラ１０に負荷される圧力の上昇は最小限に、適切に保持される。
【００２５】（４）流体の温度が低いとき：流体の温度が低いときには、温度の高いときに比較して流体の粘度が大きいから、ロジック弁制御スプール１６の受圧室１６ｂに導かれる信号圧力は、ドレンタンク６への流れが温度補償オリフィスＢの絞り効果により、温度の高いときに比較してロジック弁１４の入口圧力が低い状態でロジック弁制御スプール１６を作動させ、ロジック弁１４を開口させる。したがって、流体の温度の低いときには圧力制御弁２は適切に開けられるから、その分オイルクーラ１０に流れる流量が減らされ、流体の温度を速やかに上昇させることができる。
【００２６】（５）このように、圧力制御弁２の開弁圧力は、ロジック弁制御スプール１６のスプリング１６ａの力で設定され、バイパス流路１２、ロジック弁１４、戻り流路８等の圧力に影響されないから、安定した開弁圧力を設定することができる。また、ポペット１４ａを比較的力の弱いスプリング１４ｃで取り付けることができ、さらにシート１４ｄの開口面積を充分に大きくすることができるから、圧力制御弁２を通る流量が大きくなっても圧力損失を小さくすることができる。
【００２７】（６）そして、圧力制御弁２の開弁圧力を適切に設定することができるから、従来のように開弁圧力を低く設定する必要がない。したがって、戻り流量がバイパス流路２８に頻繁に流れるのが防止され、オイルクーラ２６による流体の冷却効率の低下が防止される。また、流体機器がオイルフィルタの場合には、オイルフィルタに流れる流量が多くなり流体の濾過効率の低下も防止される。
【００２８】
【発明の効果】本発明に従って構成された圧力制御弁によれば、開弁圧力が流体の流量変動に影響されない、したがって開弁圧力を高く設定することができ、また流体が低温のときに開弁圧力が高くなるのを防止する、圧力制御弁が提供される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１９０２９７
【氏名又は名称】新キャタピラー三菱株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年７月３１日（１９９８．７．３１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５１７７
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 尚純
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| 【公開番号】 |
特開２０００−４６２１８（Ｐ２０００−４６２１８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年２月１８日（２０００．２．１８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２１６７６７ |
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