JP4018659B2 - リリーフ弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、リリーフ弁装置に関する。

たとえば建設機械車両の旋回モータおよび走行モータとして油圧モータが用いられている。油圧モータは、油圧供給源から作動油が供給されて駆動される。たとえばこのような油圧モータおよび油圧供給源を有する油圧回路において、油圧が高くなり過ぎることを防ぐために、リリーフ弁が設けられている。

従来の技術のリリーフ弁は、たとえば特許文献１に示されている。リリーフ弁は、バネによって前方に押圧されて流入口と流出口とを遮断するプランジャが、リリーフ圧力を超える流入口の圧力上昇に伴いバネの弾性回復力に抗して後退移動し、流入口と流出口とを連通させるとともに、バネの後端を前方に押圧するピストンが、流入口の圧力上昇に伴い前進移動することによりバネを圧縮してリリーフ圧力を調整するように構成されている。このリリーフ弁は、昇圧緩衝機能を有しており、リリーフ圧力が、流入口の圧力である一次圧力の上昇に伴って徐々に高くなり、最終的に設定された最大リリーフ圧力となるように構成されている。したがってこのリリーフ弁を用いることによって、油圧回路における作動油の圧力が、最大リリーフ圧力に相当する設定圧力を超える圧力になることを防止することができる。

特許第２９０８４３５号公報

従来の技術のリリーフ弁では、最大リリーフ圧力は、単一の設定値である。したがって従来の技術のリリーフ弁では、油圧回路における作動油の圧力の上限値を、１つの設定圧力にしか設定することができない。

本発明の目的は、簡単な操作で、最大リリーフ圧力を複数の設定値に切換えて設定することができるリリーフ弁装置を提供することである。

本発明は、弁通路が形成されるハウジングと、
弁通路を閉じる閉位置と、弁通路を最大開度で開く全開位置とにわたって、開度を大きくする開方向および開度を小さくする閉方向へ変位可能に設けられ、一次圧力に基づく流体圧駆動力を開方向へ受ける弁体と、
弾性回復力によって、弁体を閉方向へ押圧するばね手段と、
ばね手段を支持し、ばね手段の変形量が最小となる最小位置と、ばね手段の変形量が最大となる最大位置とにわたって、変形量を大きくする変形方向および変形量を小さくする回復方向へ変位可能に設けられ、一次圧力に基づく流体圧駆動力を変形方向へ受ける変形量調整手段と、
変形量調整手段の変位を全許容する許容状態と、変形量調整手段の変位を制限する制限状態とに、切換え操作可能に設けられ、制限状態では、変形量調整手段が最小位置と最大位置との間に設定される制限位置を超えて最大位置側に変位することを阻止する変位制限手段とを含むことを特徴とするリリーフ弁装置である。

本発明に従えば、弁体は、一次圧力に基づく流体圧駆動力によって開方向へ押圧されるとともに、ばね手段の弾性回復力によって閉方向へ押圧されている。これによってリリーフ弁装置では、弁体が受ける流体圧駆動力と弾性回復力とが等しくなる場合の一次圧力がリリーフ圧力として設定されることになり、一次圧力がリリーフ圧力を超える圧力になると、弁体が開方向へ変位して、弁通路を開くことができる。リリーフ圧力を設定するためのばね手段は、変形量調整手段によって支持され、変形量調整手段の変位によって変形量が変化され、発生する弾性回復力がする。変形量調整手段は、一次圧力に基づく流体圧駆動力を変形方向へ受けており、一次圧力が高くなるにつれてばね手段の変形量を大きくする。これによって一次圧力が高くなるにつれて、リリーフ圧力が徐々に高くなるように設定される。

このような昇圧緩衝機能を有する構成に加えて、さらにリリーフ圧力の設定に寄与する変形量調整手段の変位を制限するための変位制限手段が設けられる。変位制限手段は、変形量調整手段の変位を制限する制限状態と、変形量調整手段の変位を全許容する許容状態とに、切換え操作可能に設けられる。変位制限手段が許容状態にある場合、変形量調整手段は、制限を受けることなく最小位置と最大位置との間で変位することが可能であり、最大位置に変位することができる。この許容状態においては、変形量調整手段の可動範囲は、最小位置と最大位置とにわたる範囲であり、変形量調整手段が最大位置に配置される場合に、ばね手段が最も変形された状態となり、この状態で設定されるリリーフ圧力が最大リリーフ圧力となる。これに対して変位制限手段が制限状態にある場合、変形量調整手段は、最小位置と最大位置との間に設定される制限位置を超えて最大位置側に変位することを阻止する。この制限状態においては、変形量調整手段の可動範囲は、最小位置と制限位置とにわたる範囲であり、変形量調整手段が制限位置に配置される場合に、ばね手段が最も変形された状態となり、この状態で設定されるリリーフ圧力が最大リリーフ圧力となる。これによって変位制限手段が、許容状態にある場合と制限状態にある場合とでは、最大リリーフ圧力が異なる。

したがって変位制限手段を切換え操作するという簡単な操作によって、最大リリーフ圧力を切換えることが可能になり、複数の最大リリーフ圧力を設定することが可能にある。ここで制限位置は、１つであってもよいが、複数であってもよい。制限位置が１つ場合、最大リリーフ圧力を２段階に設定することができる。制限位置が複数である場合、その数に応じて３段階以上に設定することができる。

また本発明は、変位制限手段は、パイロット流体の供給および供給停止によって、制限状態と許容状態とに切換え操作可能であることを特徴とする。

本発明に従えば、パイロット流体の供給および供給停止を制御することによって、変位制限手段を制限状態と許容状態とに切換え操作することができる。これによって簡単な構成で、かつパイロット流体の供給および供給停止を制御するという簡単な操作での変位制限手段の切換え操作を実現することができる。

また本発明は、変形量調整手段は、変形方向および回復方向と交差する方向へ突出する係止部を有し、
変位制限手段は、変形量調整手段の変位に伴う係止部を係止する突出位置と、突出位置から退避した退避位置とにわたって、突出位置に向かう突出方向および退避位置に向かう退避方向へ変位可能に設けられ、パイロット流体の供給および供給停止によって、係止部を係止可能な状態と係止不可能な状態に駆動される係止片を有することを特徴とする。

本発明に従えば、変位制限手段は、許容状態では、係止片が係止部を係止不可能な状態となる。この状態では、係止部が係止片によって係止されることがなく、変形量調整手段が、最小位置と最大位置とにわたって変位することができる。また変位制限手段は、制限状態では、係止片が係止部を係止可能な状態となる。この状態では、係止部が係止片によって係止され、変形量調整手段が、制限位置を超えて最大位置側に変位することを阻止する。このように変形量調整手段に係止部を設け、かつ変位制限手段にパイロット流体で駆動される係止片を設けることによって、パイロット流体で切換え操作して、最大リリーフ圧力を切換えることができるリリーフ弁装置を実現することができる。

また本発明は、係止部および係止片のうち、少なくともいずれか一方には、相互に係止された状態で変形量調整手段が変形方向へ変位する場合に、係止片を退避方向へ変位するように案内する案内面が形成されることを特徴とする。

本発明に従えば、変形量調整手段が変形方向へ変位する場合に、係止片が案内面によって退避方向へ変位するように案内される。これによって制限状態から許容状態に切換えるにあたって、係止片を退避方向へ変位させておかなくても、変形量調整手段によって退避方向へ変位される。したがってパイロット流体による駆動は、突出方向への駆動だけでよく、構成を簡単にすることができる。

また本発明は、係止片は、転動体であることを特徴とする。
本発明に従えば、転動体である係止片を用いることによって、係止片が変形量調整手段には転がり接触の状態で接触する。これによって係止片と変形量調整手段とが接触していたとしても、変形量調整手段が可動範囲内で変位するときの抵抗をできるだけ小さく抑え、円滑な変位を達成することができる。

本発明によれば、変位制限手段が設けられ、許容状態と制限状態とに切換え操作することによって、リリーフ圧力を設定するばね手段の変形量を変化させる変形量調整手段の可動範囲を切換えることができる。これによって変形量調整手段によって変形されるばね手段の最大変形量が切換えられ、最大リリーフ圧力が切換えられる。このように変位制限手段を切換え操作するという簡単な操作によって、最大リリーフ圧力を切換えることが可能になり、複数の最大リリーフ圧力を設定することができる。

また本発明によれば、簡単な構成で、かつパイロット流体の供給および供給停止を制御するという簡単な操作での変位制限手段の切換え操作を実現することができる。

また本発明によれば、変形量調整手段に係止部を設け、かつ変位制限手段にパイロット流体で駆動される係止片を設けることによって、パイロット流体で切換え操作して、最大リリーフ圧力を切換えることができるリリーフ弁装置を実現することができる。

また本発明によれば、パイロット流体による駆動は、突出方向への駆動だけでよく、構成を簡単にすることができる。

また本発明によれば、変形量調整手段が可動範囲内で変位するときの抵抗をできるだけ小さく抑え、円滑な変位を達成することができる。

図１は、本発明の実施の一形態のリリーフ弁装置１を示す断面図である。図２は、リリーフ弁装置１を表す流体圧記号を示す図である。たとえば建設機械および産業機械などの機械設備は、流体圧回路が設けられ、流体を利用して駆動される。流体圧回路における流体の圧力は、機械設備の動作状態に応じて変動する。流体圧回路における流体の圧力が高くなり過ぎると、流体圧回路が損傷してしまうので、流体の圧力が高くなり過ぎることを防ぐために、流体圧回路にリリーフ弁装置１が設けられる。流体は、特に限定されるものではないが、たとえば作動油などの液体であってもよい。

リリーフ弁装置１は、一次圧力Ｐ１が設定されるリリーフ圧力Ｐｒ以下の状態では、弁通路２を閉じて流体の流下を阻止し、一次圧力Ｐ１が設定されるリリーフ圧力Ｐｒを超える圧力になると、弁通路２を開いて流体の流下を許容し、これによって流体圧回路における流体の圧力が高くなり過ぎることを防止する。このリリーフ弁装置１は、ハウジング３と、弁体であるプランジャ４と、ばね手段である圧力設定ばね部材５と、変形量調整手段である変形量調整ピストン６と、変位制限手段７とを含んで構成される。プランジャ４、圧力設定ばね部材５、変形量調整ピストン６および変位制限手段７は、ハウジング３に収納されている。

ハウジング３は、複数の構成部材１３〜１６が密に連結されて、大略的に中空円筒状に形成される。ハウジング３には、軸線方向一端部３ａに一次ポート１１が形成され、軸線方向一端部寄りの部分における外周部に二次ポート１２が形成され、さらに各ポートを１１，１２を連通する弁通路２が形成される。またハウジング３には、弁座１９が形成されている。

プランジャ４は、大略的に円柱状に形成される。プランジャ４には、軸線方向一端部４ａに先細の円錐台状のポペット弁部２０が形成され、軸線方向両端部４ａ，４ｂ間の中間部４ｃに、残余の部分に比べて半径方向外方に突出するフランジ部２１が形成されている。本実施の形態では、フランジ部２１は、ポペット弁部２０に隣接して形成されている。

プランジャ４は、軸線方向一端部４ａ側がハウジング３の軸線方向一端部３ａ側になるように配置され、軸線に沿って変位可能に支持される状態で、ハウジング３に収納される。フランジ部２１の外周部とハウジング３の内周部との間はシールが達成され、ハウジング３内の空間は、フランジ部２１によって仕切られ、ハウジング３内の空間におけるフランジ部２１よりも軸線方向一端部３ａ側の部分が弁通路２となる。

プランジャ４は、弁通路２を閉じる閉位置２２と、弁通路を最大開度で開く全開位置２３とにわたって、開度を大きくする開方向Ａ１および開度を小さくする閉方向Ａ２へ変位可能である。図１に実線で示す閉位置２２は、ポペット弁部２０が弁座１９に着座し、閉方向Ａ２への変位が阻止される位置である。図１に仮想線で示す開位置２３は、フランジ部２１がハウジング３に形成される当接部２４に当接し、開方向Ａ１への変位が阻止される位置であって、ポペット弁部２０が弁座１９から最も離間した位置である。開方向Ａ１および閉方向Ａ２（以下、総称するときは「開閉方向Ａ」という場合がある）は、プランジャ４の軸線に沿う方向である。

圧力設定ばね部材５は、圧縮コイルばねによって実現され、プランジャ４のフランジ部２１よりも軸線方向他端部側の部分に外嵌されて設けられる。ハウジング３内には、ばね受片であるばね座３０が設けられている。このばね座３０は、円環状であり、プランジャ４のフランジ部２１よりも軸線方向他端部４ｂ側の部分に外嵌され、圧力設定ばね部材５よりも軸線方向他端部４ａ側に配置されて設けられる。圧力設定ばね部材５の軸線方向一端部５ａは、プランジャ４のフランジ部２１に支持され、圧力設定ばね部材５の軸線方向他端部５ｂは、ばね座３０に支持されている。圧力設定ばね部材５は、弾性回復力（以下「ばね力」という場合がある）によって、プランジャ４を閉方向Ａ２へ押圧する。

変形量調整ピストン６は、軸線方向両端部６ａ，６ｂ間の中間部６ｃのピストン部２５と、ピストン部２５よりも軸線方向一端部６ａ側の筒部２６と、ピストン部２５よりも軸線方向他端部６ｂ側の軸部２７とを有する。筒部２６および軸部２７の外径は、ピストン部２５の外径よりも小さい。

変形量調整ピストン６は、軸線方向一端部６ａ側がハウジング３の軸線方向一端部３ａ側になるように配置され、プランジャ４および圧力設定ばね部材５よりもハウジング３の軸線方向他端部３ｂ側で、ハウジング３に同軸に収納される。ハウジング３内には、筒状の部材であるスリーブ２８が固定されて設けられており、変形量調整ピストン６は、軸部２７がスリーブ２８を挿通し、変形量調整ピストン６の軸線方向他端部６ｂである軸部２７におけるピストン２５と反対側の遊端部（以下この遊端部にも符号「６ｂ」を付す場合がある）が、スリーブ２８から突出する状態で設けられている。また変形量調整ピストン６の筒部２６には、プランジャ４の軸線方向他端部４ｂが内挿されている。

ピストン部２５の外周部とハウジング３の内周部との間はシールが達成され、筒部２６の外周部とハウジング３の内周部との間はシールが達成され、軸部２７の外周部とスリーブ２８の内周部との間はシールが達成され、筒部２６の内周部とプランジャ４の外周部との間はシールが達成されている。この変形量調整ピストン６は、ハウジング３およびプランジャ４に対して、軸線に沿って変位可能である。

変形量調整ピストン６は、その軸線方向一端部６ａである筒部２６におけるピストン２５と反対側の遊端部（以下この遊端部にも符号「６ａ」を付す場合がある）が、ばね座３０に、圧力設定ばね部材５とは反対側から当接するように設けられる。したがって変形量調整ピストン６は、圧力設定ばね部材５の軸線方向他端部５ｂを、ばね座３０を介して支持している。したがって変形量調整ピストン６が変位することによってばね座３０が変位し、圧力設定ばね部材５の変形量を変化させる。

変形量調整ピストン６は、圧力設定ばね部材５の変形量が最小となる最小位置３１と、圧力設定ばね部材５の変形量が最大となる最大位置３２とにわたって、変形量を大きくする変形方向Ｂ１および変形量を小さくする回復方向Ｂ２へ変位可能に設けられる。図１に実線で示す最小位置３１は、回復方向Ｂ２への変位が阻止される位置である。図１に仮想線で示す最大位置３２は、変形方向Ｂ１への変位が阻止される位置である。変形方向Ｂ１は、閉方向Ａ２と同一であり、回復方向Ｂ２は、開方向Ａ１と同一である。変形方向Ｂ１および回復方向Ｂ２（以下、総称するときは「変形量調整方向Ｂ」という場合がある）は、変形量調整ピストン６の軸線に沿う方向である。

ハウジング３内に、プランジャ４および変形量調整ピストン６が前述のように設けられた状態で、筒部２６内にプランジャ４と変形量調整ピストン６とによって規定される第１圧力室３６が形成され、ハウジング３とピストン部２５と軸部２７とスリーブ２８とによって規定される第２圧力室３７が形成され、ハウジング３とピストン部２５と筒部２６とによって規定される第３圧力室３７が形成される。第２圧力室３７には、ピストン部２５の軸線方向他端部６ｂ側の端面部が臨み、第３圧力室３８には、ピストン部２５の軸線方向一端部６ａ側の端面部が臨んでいる。

プランジャ４には、軸線方向に貫通し、絞りを有するプランジャ内通路４０が形成され、第１圧力室３６がプランジャ内通路４０によって、弁通路２の一次ポート１１側の部分に接続されている。また変形量調整ピストン６には、筒部２６内と軸部２７の外方とにわたって貫通し、絞りを有していないピストン内無絞り通路４１と、筒部２６の内外にわたって貫通し、絞りを有するピストン内有絞り通路４２とが形成され、第２圧力室３７がピストン内無絞り通路４１によって接続され、第３圧力室３８がピストン内有絞り通路４２によって接続される。

リリーフ弁装置１では、このような各圧力室３６〜３８と、各通路４０〜４２とが形成され、プランジャ４が、一次ポート１１における流体の圧力である一次圧力Ｐ１に基づく流体圧駆動力を、開方向Ａ１へ受け、変形量調整ピストン６が、一次圧力Ｐ１に基づく流体圧駆動力を、変形方向Ｂ１へ受ける。したがって一次圧力Ｐ１が大きくなると、プランジャ４は、開方向Ａ１へ押圧される駆動力が大きくなって、圧力設定ばね部材５のばね力に抗して開方向Ａ１へ変位され、変形量調整ピストン６は、変形方向Ｂ１へ押圧される駆動力が大きくなって、圧力設定ばね部材５のばね力に抗して変形方向Ｂ１へ変位される。逆に一次圧力Ｐ１が小さくなると、プランジャ４は、開方向Ａ１へ押圧される駆動力が小さくなって、圧力設定ばね部材５のばね力によって閉方向Ａ２へ変位され、変形量調整ピストン６は、変形方向Ｂ１へ押圧される駆動力が小さくなって、圧力設定ばね部材５のばね力によって回復方向Ｂ２へ変位される。

変位制限手段７は、変形量調整ピストン６の変位を制限し、可動範囲を切換えるための手段であり、制限状態と許容状態とに切換え操作される。制限状態と許容状態とは、本実施の形態では、パイロット流体の供給および供給停止によって、切換え操作される。

図３は、変位制限手段７の主要構成部を拡大して示す断面図である。図４〜図６は、変形量調整ピストン６および変位制限手段７の動作を説明するための断面図である。図４は、変形量調整ピストン６が最小位置３１にある状態を示し、図５は、変形量調整ピストン６が最大位置３２にある状態を示し、図６は、変形量調整ピストン６が制限位置４５にある状態を示す。変形量調整ピストン６は、前述のように、最小位置３１と最大位置３２とにわたる範囲で変位することができ、この範囲が変形量調整ピストン６の全可動範囲である。

変形量調整ピストン６が最小位置３１にある場合、変形量調整ピストン６の筒部２６が当接して支持しているばね座３０が、ハウジング３に形成される当接部４７に当接し、そのばね座３０は、回復方向Ｂ２と同一の方向への変位が阻止される。ばね座３０が当接部３０に当接する状態では、圧力設定ばね部材５のばね力がピストンに与えられることはなく、変形量調整ピストン６には、一次圧力Ｐ１に基づく変形方向Ｂ１への流体圧駆動力だけが与えられることになる。したがって変形量調整ピストン６の回復方向Ｂ２への変位が阻止される。

駆動力に関する構成を考慮せずに、形状および寸法的な構成だけで考えた場合、変形量調整ピストン６は、ピストン部２５がスリーブ２８に当接するまで、回復方向Ｂ２へさらに変位することができる。したがって、回復方向Ｂ２に流体圧駆動力よりも大きな力を与えれば、ピストン部２５がスリーブ２８に当接するまで、回復方向Ｂ２へさらに変位することができるが、リリーフ弁装置１では、このような駆動力が与えられることはないので、ばね座３０が当接部４７に当接する状態の変形量調整ピストン６の位置が、最小位置３１となる。

変形量調整ピストン６が最大位置３２にある場合、ピストン部２５がハウジング３に形成される当接部３４に当接し、変形方向Ｂ１の変位が阻止される。制限位置４５は、最小位置３１と最大位置３２との間に設定される位置である。

変位制限手段７における許容状態は、変形量調整ピストン６の変位を全許容する状態である。この許容状態にある場合、変形量調整ピストン６は、最小位置３１と最大位置３２とにわたって変位することができ、変形量調整ピストン６の可動範囲は、前記全可動範囲となる。変位制限手段７における制限状態は、変形量調整ピストン６の変位を制限する状態である。この制限状態にある場合、変形量調整ピストン６は、制限位置４５を超えて最大位置３２側に変位することが阻止され、ピストンの可動範囲は、最小位置３１と制限位置とにわたる範囲（以下「制限可動範囲」という場合がる）となる。

ハウジング３の軸線方向他端部３ｂには、大略的に円柱状の部材であるロッド１７が同軸にかつ軸線方向一端部１７ａ側が部分的に挿入される状態で、装着されている。ロッド１７の軸線方向他端部１７ｂは、ハウジング３から突出している。ロッド１７には、軸線方向一端部１７ａに円柱状の嵌合凹所４８が形成されている。変形量調整ピストン６の軸部２７の遊端部６ｂは、ロッド１７の嵌合凹所４８に挿入されている。

軸部２７の遊端部６ｂにおける外周部には、半径方向内方に凹む係止凹所５０が形成されている。この係止凹所５０は、後述する係止片５５が嵌合できる構成であればよく、周方向の一カ所だけ形成されてもよいし、周方向の複数カ所に形成されていてもよいし、周方向全周にわたって形成されていてもよい。本実施の形態では、係止凹所５０は、周方向全周に延びる溝状に形成されている。

この係止凹所５０が形成されることによって、軸部２７の遊端部６ｂには、係止凹所５０よりも回復方向Ｂ１側の部分に、変形量調整方向Ｂと交差する方向へ突出する係止部５１が形成される。係止部５１は、半径方向外方へ突出して周方向全周にわたって延びている。

変位制限手段７は、係止片５５と、パイロットピストン５６と、安定ばね部材５７とを有する。係止片５５の個数は限定されるものではないが、本実施の形態では、複数、具体的には４つの係止片５５が設けられる。

ロッド１７の軸線方向一端部１７ａには、嵌合凹所４８に挿入される軸部２７の係止凹所５０に臨む位置で、半径方向に沿って内外に貫通する透孔５８が形成されている。本実施の形態では、係止片５５の個数に応じて、同一数、したがって４つの透孔５８が形成されている。各透孔５８は、周方向に間隔をあけて、たとえば９０度毎に、形成されている。

各係止片５５は、転動体であり、具体的には球形状である球体によって実現され、さらに詳細には、たとえば鋼球によって実現される。各係止片５５は、各透孔５８に１つずつそれぞれ嵌まり込んで、各透孔５８の軸線に沿うように変形量調整ピストン６の半径方向に変位可能に設けられる。

各係止片５５は、変形量調整ピストン６の変位に伴う係止部５１の移動経路６０に突出して、係止部５１を係止する突出位置６１と、突出位置６１から退避、すなわち移動経路６０から退避した退避位置６２とにわたって、突出位置６１に向かう突出方向Ｃ１および退避位置６２に向かう退避方向Ｃ２へ変位可能である。図３に実線で示す突出位置６１は、突出方向Ｃ１への変位が阻止される位置である。図３に仮想線で示す退避位置６２は、退避方向Ｃ２への変位が阻止される位置である。突出方向Ｃ１は、半径方向内方に向かう方向であり、退避方向Ｃ２は、半径方向外方へ向かう方向である。突出方向Ｃ１および退避方向Ｃ２（以下、総称するときは「状態切換方向Ｃ」という場合がある）は、変形量調整ピストン６の軸部２７における半径方向であって、各透孔５８の軸線に沿う方向である。

パイロットピストン５６は、円筒状の部材である。ロッド１７の軸線方向一端部１７ａ寄りの部分は、ハウジング３の内周面から間隔をあけており、ロッド１７の軸線方向一端部１７ａ寄りの部分の半径方向外方側には、円筒状の空間が形成されている。パイロットピストン５６は、その空間に嵌まり込むようにして、ロッド１７の軸線方向一端部１７ａ寄りの部分に同軸に外嵌される状態で、軸線に沿って変位可能に設けられる。

パイロットピストン５６は、その変位によって、軸線方向一端部５６ａで各操作片５５を操作するための部材である。パイロットピストン５６は、各係止片５５を突出位置６１に突出させた状態で、退避方向Ｃ２へ変位することを阻止する阻止位置６５と、各係止片５５の退避方向Ｃ２への変位阻止を解除する解除位置６２とにわたって、阻止位置６５に向かう阻止方向Ｄ１および解除位置６６に向かう解除方向Ｄ２へ変位可能に設けられる。

図３に実線で示す阻止位置６５は、阻止方向Ｄ１への変位が阻止される位置である。図３に仮想線で示す解除位置６６は、解除方向Ｄ２への変位が阻止される位置である。阻止方向Ｄ１は、閉方向Ａ２と同一であり、解除方向Ｄ２は、開方向Ａ１と同一である。阻止方向Ｄ１および解除方向Ｄ２（以下、総称するときは「状態操作方向Ｄ」という場合がある）は、パイロットピストン５６の軸線に沿う方向である。

パイロットピストン５６の内周部とロッド１７の外周部と間は、シールが達成され、パイロットピストン５６の外周部とハウジング３の内周部との間は、シールが達成されている。これによってパイロットピストン５６と、ロッド１７と、ハウジング３とによって規定される第４圧力室６８が形成される。この第４圧力室６８には、パイロットピストン５６の軸線方向他端部５６ｂが臨んでいる。

ロッド１７には、軸線方向一端部３ａに、パイロットポート７０が形成され、さらに内部を貫通して、ロッド内通路７１が形成されている。第４圧力室６８は、このロッド内通路７１によってパイロットポート７０に接続されている。これによってパイロットポート７０にパイロット流体が供給されてパイロット圧力Ｐｐが導かれると、このパイロット圧力Ｐｐに基づく流体圧駆動力によって、パイロットピストン５６が阻止方向Ｄ１へ押圧され、パイロット流体の供給が停止されると、パイロットピストン５６に対するパイロット圧力Ｐｐに基づく流体圧駆動力による阻止方向Ｄ１への押圧が解除される。

安定ばね部材５７は、圧縮コイルばねによって実現され、第４圧力室６８に、ロッド１７に外嵌されて設けられる。安定ばね部材５７の軸線方向一端部５７ａは、パイロットピストン５６の軸線方向他端部５６ｂに支持され、安定ばね部材５７の軸線方向他端部５７ｂは、ハウジング３のばね支持部７３に支持されている。この安定ばね部材５７は、弾性回復力（以下「ばね力」という場合がある）によって、パイロットピストン５６を阻止方向Ｄ１へ押圧する。

パイロットピストン５６の軸線方向一端部５６ａには、内周部分に、軸線方向他端部５６ｂから軸線方向一端部５６ａに向かう方向（阻止方向Ｄ１）になるにつれて、半径方向外方へ拡開する円錐台状の操作面７５が形成されている。各係止片５５は、この操作面７５に当接される状態で設けられている。各係止片５５とパイロットピストン５６とは、操作面７５が案内面となって、互いに案内される。パイロットピストン５６が阻止方向Ｄ１へ変位すると、各係止片５５は、パイロットピストン５６に押圧されて突出方向Ｃ１へ変位する。逆に各係止片５５が退避方向Ｃ２へ変位すると、パイロットピストン５６は、各係止片５５に押圧されて解除方向Ｄ２へ変位する。安定ばね部材５７は、パイロットピストン５６と各係止片５５との当接状態を維持して、前述のような連動動作を安定して達成させる。

また軸部２７の係止部５１における外周面（以下「係止部外周面」という場合がある）７６は、軸部２７の係止凹所５０に臨む外周面（以下「凹所外周面」という場合がある）７７よりも半径方向外方に突出しており、係止部外周面７６と、凹所外周面７７との間の段差面である係止部５１の係止凹所５０に臨む面が係止面７８となる。この係止面７８が各係止片５５に当接することによって、係止部５１を各係止片５５によって係止することが可能である。

係止面７８は、軸線方向他端部６ｂから軸線方向一端部６ａに向かう方向（変形方向Ｂ１）になるにつれて、半径方向内方へ縮径する円錐台状に形成されている。これによって各係止片５５が阻止方向Ｃ１へ押圧されている状態で、変形量調整ピストン６に対する当接位置が、係止部外周面７６と凹所外周面７７とにわたって移動することを可能にしている。このように本実施の形態では、係止部５１および係止片５５のうち、少なくともいずれか一方、具体的は係止部５１に、相互に係止された状態で変形量調整ピストン６が変形方向Ｂ１へ変位する場合に、係止片５５を退避方向Ｃ２へ変位するように案内する案内面として、係止面７８が機能する。

パイロット流体が供給されていない状態では、パイロットピストン５６は、阻止方向Ｄ１へは安定ばね部材５７のばね力だけで押圧されている。変形量調整ピストン６が最小位置３１と制限位置４５との間にある場合、各係止片５５は、係止凹所５０に嵌まり込む突出位置６１にあり、パイロットピストン５６が阻止位置６５にあり、安定ばね５６のばね力によって変位することなく安定している。この状態において、変形量調整ピストン６は、最小位置３１と制限位置４５との間で、変形量調整方向Ｂへ変位可能である。

変形量調整ピストン６が制限位置４５にある場合、係止部５１の係止面７３が各係止片５５に当接している。パイロット流体が供給されていない状態で、変形量調整ピストン６が制限位置４５を超えて最大位置３２側へ変位しようとすると、変形量調整ピストン６が、一次圧力Ｐ１に基づく駆動力によって、安定ばね部材５７のばね力による押圧力に打ち勝って、各係止片５５を、係止面７８に案内させ、凹所外周面７７から離間せて係止部外周面７６に乗り上げるように、退避方向Ｃ２へ変位せながら、最大位置３２にまで変位することができる。このときパイロットピストン５６が、連動されて解除方向Ｄ２へ変位される。

このようにパイロット流体が供給されていない状態では、安定ばね部材５７のばね力に基づく駆動力で、各係止片５５が突出方向Ｃ１へ押圧されていはいるが、この駆動力は、変形量調整ピストン６から、一次圧力Ｐ１に基づく流体圧駆動力基づいて与えられる駆動力より小さい。各係止片５５は、変形量調整ピストン６の変位に伴って、係止面７８に案内される状態で、状態切換方向Ｃへ変位する。したがってパイロット流体が供給されていない状態は、許容状態にあり、各係止片５５による係止部５１の係止が不可能であり、変形量調整ピストン６の変位が全可動範囲にわたって全許容される。

パイロット流体が供給されている状態では、パイロットピストン５６は、阻止方向Ｄ１へ安定ばね部材５７のばね力およびパイロット圧力Ｐｐに基づく流体圧駆動力で押圧されている。変形量調整ピストン６が最小位置３１と制限位置４５との間にある場合、各係止片５５は、係止凹所５０に嵌まり込む突出位置６１にあり、パイロットピストン５６が阻止位置６５にあり、安定ばね５６のばね力およびパイロット圧力Ｐｐによって変位が防がれている。この状態において、変形量調整ピストン６は、最小位置３１と制限位置４５との間で、変形量調整方向Ｂへ変位可能である。

パイロット流体が供給されている状態で、変形量調整ピストン６が制限位置４５を超えて最大位置３２側へ変位しようとしても、変形量調整ピストン６は、一次圧力Ｐ１に基づく駆動力では、安定ばね部材５７のばね力およびパイロット圧力Ｐｐに基づく流体圧駆動力による押圧力に打ち勝つことができず、各係止片５５を退避方向Ｃ２へ変位せることができない。したがって係止部５１が各係止片５５によって係止されることになり、変形量調整ピストン６が、制限位置４５を超えて最大位置３２側に変位することが阻止される。

このようにパイロット流体が供給されている状態では、安定ばね部材５７のばね力およびパイロット圧力Ｐｐに基づく流体圧駆動力で、各係止片５５が突出方向Ｃ１へ押圧されている。この駆動力は、変形量調整ピストン６から、一次圧力Ｐ１に基づく流体圧駆動力基づいて与えられる駆動力より大きい。各係止片５５は、状態切換方向Ｃへ変位することはなく、変形量調整ピストン６の変位に対して、係止面７８に当接すると、係止部５１を係止する。したがってパイロット流体が供給されている状態は、制限状態にあり、各係止片５５による係止部５１の係止が可能であり、変形量調整ピストン６の変位が、最小位置３１と制限位置４５との間の可動範囲に制限される。

このように変位制限手段７では、各係止片５５は、突出位置６１にある状態では、凹所外周面７７に当接して突出方向Ｃ１への変位が阻止され、パイロットピストン５６は、阻止位置６５にあって、各係止片５５に当接して阻止方向Ｄ１への変位が阻止されている。また変位制限手段７では、変形量調整ピストン６が最大位置３２にある場合の位置が、各係止片５５の退避位置６２となり、パイロットピストン５８の解除位置６６となる。各係止片５５は、退避位置６２にある場合、係止部外周面７６に当接する位置にあってもよいし、係止面７８に当接している位置にあってもよい。変形量調整ピストン６が最大位置３２にある場合、各係止片５５は、移動経路６０から退避しており、変形量調整ピストン６によってさらに退避方向Ｃ２へ変位されることはなく、パイロットピストン５６が解除方向Ｄ２へ変位されることはない。この場合、各係止片５５は、退避位置６２にあって退避方向Ｃ２への変位が阻止され、パイロットピストン６は、解除位置６６にあって解除方向Ｄ２への変位が阻止される。

このように構成されるリリーフ弁装置１は、ハウジング３において、前記流体圧回路における一部の流路８０が形成される機体８１に、装着される。これによってリリーフ弁装置１は、一次ポート１１が流路８０の一次側部分に接続され、二次ポート１２が流路８０の二次側部分に接続される状態で、流路８０の中途部に介在される。

図７は、リリーフ弁装置１におけるリリーフ圧力Ｐｒを示すグラフである。図７において、横軸は時刻ｔであり、縦軸は、リリーフ圧力Ｐｒである。本実施の形態のリリーフ弁装置１によれば、プランジャ４は、一次圧力Ｐ１に基づく流体圧駆動力によって開方向Ａ１へ押圧されるとともに、圧力設定ばね部材５の弾性回復力によって閉方向Ａ２へ押圧されている。これによってリリーフ弁装置１では、プランジャ４が受ける流体圧駆動力と弾性回復力とが等しくなる場合の一次圧力Ｐ１がリリーフ圧力Ｐｒとして設定されることになり、一次圧力Ｐ１がリリーフ圧力Ｐｒを超える圧力になると、プランジャ４が開方向Ａ１へ変位して、弁通路２を開くことができる。リリーフ圧力Ｐｒを設定するための圧力設定ばね部材５は、変形量調整ピストン６によって支持され、変形量調ピストン６の変位によって変形量が変化され、発生する弾性回復力がする。変形量調整ピストン６は、一次圧力Ｐ１に基づく流体圧駆動力を変形方向へ受けており、一次圧力Ｐ１が高くなるにつれて圧力設定ばね部材５の変形量を大きくする。これによって一次圧力Ｐ１が高くなるにつれて、リリーフ圧力Ｐｒが徐々に高くなるように設定される。

図７に示すように、リリーフ圧力Ｐｒは、時間経過とともに徐々に高くなり、最終的に最大リリーフ圧力Ｐｓ（ＰｓＬ，ＰｓＨ）となる。最大リリーフ圧力Ｐｓは、変形量調整ピストン６が変形方向Ｂ１へ変位しなくなった状態で設定されるリリーフ圧力Ｐｒである。このようにリリーフ弁装置１は、リリーフ圧力Ｐｒが徐々に高くなる昇圧緩衝機能を有している。

リリーフ弁装置１は、さらにリリーフ圧力Ｐｒの設定に寄与する変形量調整ピストン６の変位を制限するための変位制限手段７が設けられる。変位制限手段７は、変形量調整ピストン６の変位を制限する制限状態と、変形量調整ピストン６の変位を全許容する許容状態とに、切換え操作可能に設けられる。変位制限手段７が許容状態にある場合、変形量調整ピストン６は、制限を受けることなく最小位置３１と最大位置３２との間で変位することが可能であり、最大位置３２に変位することができる。この許容状態においては、変形量調整ピストン６の可動範囲は、最小位置３１と最大位置３２とにわたる範囲であり、変形量調整ピストン６が最大位置３２に配置される場合に、圧力設定ばね部材５が最も変形された状態となり、この状態で設定されるリリーフ圧力Ｐｒが最大リリーフ圧力Ｐｓとなる。許容状態における最大リリーフ圧力Ｐｓは、高最大リリーフ圧力ＰｓＨとなる。

これに対して変位制限手段７が制限状態にある場合、変形量調整ピストン６は、最小位置３１と最大位置３２との間に設定される制限位置４５を超えて最大位置３２側に変位することを阻止する。この制限状態においては、変形量調整ピストン６の可動範囲は、最小位置３１と制限位置４５とにわたる範囲であり、変形量調整ピストン６が制限位置４５に配置される場合に、圧力設定ばね部材５が最も変形された状態となり、この状態で設定されるリリーフ圧力Ｐｒが最大リリーフ圧力Ｐｓとなる。制限状態では、圧力設定ばね部材５が最も変形された状態の変形量が、許容状態で最も変形された状態の変形量よりも小さく、制限状態における最大リリーフ圧力Ｐｓは、高最大リリーフ圧力ＰｓＨよりも低い低最大リリーフ圧力ＰｓＬとなる。

このように変位制限手段７が、許容状態にある場合と制限状態にある場合とでは、最大リリーフ圧力Ｐｓが異なる。したがって変位制限手段７を切換え操作するという簡単な操作によって、最大リリーフ圧力Ｐｓを切換えることが可能になり、複数の最大リリーフ圧力Ｐｓを設定することが可能にある。本実施の形態では、高最大リリーフ圧力ＰｓＨと、低最大リリーフ圧力ＰｓＬとの２段階に設定することができる。

また変位制限手段７は、前述のように、パイロットポート７０へのパイロット流体の供給および供給停止を制御することによって、制限状態と許容状態とに切換え操作することができる。これによって簡単な構成で、かつパイロット流体の供給および供給停止を制御するという簡単な操作での変位制限手段７の切換え操作を実現することができる。パイロット流体としては、前記流体圧回路における作動流体の供給源をから供給される流体を利用するようにしてもよいし、別途にパイロット流体用の供給源を設けてこの供給源から供給される流体を用いてもよい。パイロット流体の供給および供給停止は、供給源との間に介在される簡単な切換弁装置などによって操作するようにしてもよい。

また変位制限手段７は、許容状態では、係止片５５が係止部５１を係止不可能な状態となる。この状態では、係止部５１が係止片５５によって係止されることがなく、変形量調整ピストン６が、最小位置３１と最大位置３２とにわたって変位することができる。また変位制限手段７は、制限状態では、係止片５５が係止部５１を係止可能な状態となる。この状態では、係止部５１が係止片５５によって係止され、変形量調整ピストン６が、制限位置４５を超えて最大位置３２側に変位することを阻止する。このように変形量調整Ｐ四トン６に係止部を設け、かつ変位制限手段７にパイロット流体で駆動される係止片５５を設けることによって、パイロット流体で切換え操作して、最大リリーフ圧力Ｐｓを切換えることができるリリーフ弁装置１を実現することができる。

また変形量調整ピストン６が変形方向Ｂ１へ変位する場合に、係止片５５が案内面となる係止面７８によって退避方向Ｂ２へ変位するように案内される。これによって制限状態では、パイロット圧力Ｐｐに基づく駆動力で突出方向Ｃ１へ押圧して、係止片５５の退避方向Ｃ２への変位を阻止し、制限状態から許容状態に切換えるにあたって、係止片５５を退避方向Ｃ２へ変位させておかなくても、パイロット流体の供給を停止するだけで、変形量調整ピストン６によって退避方向Ｃ２へ変位される。したがってパイロット流体による駆動は、突出方向Ｃ１への駆動だけでよく、構成を簡単にすることができる。

また転動体である係止片５５を用いることによって、係止片５５が変形量調整ピストンには転がり接触の状態で接触する。これによって係止片５５と変形量調整ピストン６とが接触していたとしても、変形量調整ピストン６が可動範囲内で変位するときの抵抗をできるだけ小さく抑え、円滑な変位を達成することができる。

図８は、リリーフ弁装置１が用いられる流体圧回路の一例を示す流体圧回路図である。図８では、リリーフ弁装置１を簡略化した記号で示す。たとえば前述のように、建設機械または産業機械で旋回台を旋回するために用いられえる流体圧回路は、流体圧モータ８５と、供給源を構成するポンプ８６およびタンク８７と、切換弁８８とを有する。この流体圧回路では、切換弁８８の操作によって、２つの入出力流路９０，９１のいずれか一方によって流体圧モータ８５に作動流体を供給し、いずれか他方によって作動流体がタンク８７に戻され、流体圧モータ８５が回転される。このような流体圧回路において、流体圧モータ８５への作動流体の供給を開始した直後および流体圧モータ８５への作動流体の供給を停止した直後などに、流体圧モータ８５の慣性によって、各入出力流路９０，９１内の作動流体の圧力が高くなる。この圧力の高騰を防ぐために、各入出力流路９０，９１間に１つのバイパス流路（図１に合せて同一の符号とする）８０が設られ、このバイパス流路８０に、二次側を向かい合せるようにして２つのリリーフ弁装置１が設けられ、各リリーフ弁装置１間において、バイパス流路８０がタンク８７に接続されている。このような構成によって、流体圧回路内の作動流体の圧力が高くなり過ぎることを防ぐことができる。

図９は、リリーフ弁装置１が用いられる流体圧回路の他の例を示す流体圧回路図である。図９では、リリーフ弁装置１を簡略化した記号で示す。図８に示す回路構成と異なる回路構成についてだけ説明する。図８の構成では、１つのバイパス流路８０に向かい合うように２つのリリーフ弁装置１が設けられたけれども、図９の構成では、各入出力流路９０，９１間に、２つのバイパス通路８０が設けられ、各バイパス流路８０に、リリーフ弁装置１が互いに異なる向きでそれぞれ設けられる。このような構成でも、流体圧回路内の作動流体の圧力が高くなり過ぎることを防ぐことができる。

図１０は、本発明の実施の他の形態のリリーフ弁装置１Ａの一部を拡大して示す断面図である。本実施の形態のリリーフ弁装置１Ａは、図１〜図９の実施の形態のリリーフ弁装置１と類似しており、対応する部分に同一の符号を付し、異なる構成についてだけ説明する。本実施の形態では、変形量調整ピストン６には、軸線方向２カ所に係止部５１が形成され、ロッド１７には、軸線方向の２カ所に係止片５５が設けられている。一方のカ所に設けられる係止片５５は、変形量調整ピストン６が第１の制限位置４５ａ（図１０の実線で示す位置）にある場合に、一方のカ所に形成される係止部５１を係止し、他方のカ所に設けられる係止片５５は、変形量調整ピストン６が第１の制限位置４５ａとは異なる第２の制限位置４５ｂ（図１０の仮想線で示す位置）にある場合に、他方のカ所に形成される係止部５１を係止することができる。第１および第２の制限位置４５ａ，４５ｂは、ともにそれぞれ制限位置４５である。

各係止片５５は、ロッド１７に密に摺動可能に設けられるパイロット操作部材１００を介して、パイロット圧力Ｐｐに基づく流体圧駆動力で突出方向Ｃ１へ押圧されるように構成されている。また一方のカ所に設けられる係止片５５と、他方のカ所に設けられる係止片５５とは、個別に、かつ選択的に、パイロット圧力Ｐｐに基づく流体圧駆動力で駆動することができる。パイロット圧力Ｐｐが導かれていない状態では、係止片５５は、変位量調整ピストン６によって押圧されて退避方向Ｃ２へ変位する。このような構成によって、複数カ所の制限位置を設けることができる。これによって最大リリーフ圧力Ｐｓを、３段階以上に設定することができる。図１０の構成では、２カ所の制限位置によって３段階の最大リリーフ圧力Ｐｓ設定が可能である。

図１〜図９に示すように、制限位置は、１つであってもよいが、図１０に示すように複数であってもよい。制限位置が１つ場合、最大リリーフ圧力Ｐｓを２段階に設定することができる。制限位置が複数である場合、その数に応じて３段階以上に最大リリーフ圧力Ｐｓを設定することができる。

前述の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内に構成を変更することができる。たとえば変形量調整ピストンの変位を制限する構成は、前述の構成に限定されることはなく、他の構成であってもよい。また流体は、作動油に限定されるものではないし、建設機械または産業機械以外に設けられるリリーフ弁装置として実施されてもよい。

本発明の実施の一形態のリリーフ弁装置１を示す断面図である。 リリーフ弁装置１を表す流体圧記号を示す図である。 変位制限手段７の主要構成部を拡大して示す断面図である。 変形量調整ピストン６および変位制限手段７の動作を説明するための断面図である。 変形量調整ピストン６および変位制限手段７の動作を説明するための断面図である。 変形量調整ピストン６および変位制限手段７の動作を説明するための断面図である。 リリーフ弁装置１におけるリリーフ圧力Ｐｒを示すグラフである。 リリーフ弁装置１が用いられる流体圧回路の一例を示す流体圧回路図である。 リリーフ弁装置１が用いられる流体圧回路の他の例を示す流体圧回路図である。 本発明の実施の他の形態のリリーフ弁装置１Ａの一部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１ リリーフ弁装置
２ 弁通路
３ ハウジング
４ プランジャ
５ 圧力設定ばね部材
６ 変形量調整ピストン
７ 変位制限手段
１１ 一次ポート
１２ 二次ポート
５１ 係止部
５５ 係止片
５６ パイロットピストン
５７ 安定ばね部材
７８ 係止面

Claims (5)

1. 弁通路が形成されるハウジングと、
   弁通路を閉じる閉位置と、弁通路を最大開度で開く全開位置とにわたって、開度を大きくする開方向および開度を小さくする閉方向へ変位可能に設けられ、一次圧力に基づく流体圧駆動力を開方向へ受ける弁体と、
   弾性回復力によって、弁体を閉方向へ押圧するばね手段と、
   ばね手段を支持し、ばね手段の変形量が最小となる最小位置と、ばね手段の変形量が最大となる最大位置とにわたって、変形量を大きくする変形方向および変形量を小さくする回復方向へ変位可能に設けられ、一次圧力に基づく流体圧駆動力を変形方向へ受ける変形量調整手段と、
   変形量調整手段の変位を全許容する許容状態と、変形量調整手段の変位を制限する制限状態とに、切換え操作可能に設けられ、制限状態では、変形量調整手段が最小位置と最大位置との間に設定される制限位置を超えて最大位置側に変位することを阻止する変位制限手段とを含むことを特徴とするリリーフ弁装置。
2. 変位制限手段は、パイロット流体の供給および供給停止によって、制限状態と許容状態とに切換え操作可能であることを特徴とする請求項１記載のリリーフ弁装置。
3. 変形量調整手段は、変形方向および回復方向と交差する方向へ突出する係止部を有し、
   変位制限手段は、変形量調整手段の変位に伴う係止部を係止する突出位置と、突出位置から退避した退避位置とにわたって、突出位置に向かう突出方向および退避位置に向かう退避方向へ変位可能に設けられ、パイロット流体の供給および供給停止によって、係止部を係止可能な状態と係止不可能な状態に駆動される係止片を有することを特徴とする請求項２記載のリリーフ弁装置。
4. 係止部および係止片のうち、少なくともいずれか一方には、相互に係止された状態で変形量調整手段が変形方向へ変位する場合に、係止片を退避方向へ変位するように案内する案内面が形成されることを特徴とする請求項３記載のリリーフ弁装置。
5. 係止片は、転動体であることを特徴とする請求項３または４記載のリリーフ弁装置。

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