JP3626634B2

JP3626634B2 - Valve device

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Publication number: JP3626634B2
Application number: JP18337999A
Authority: JP
Inventors: 和憲吉野
Original assignee: 新キャタピラー三菱株式会社
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2019-06-29
Also published as: JP2001012642A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モジュレーション機能およびリリーフ弁機能を持つ弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、メータイン・メータアウト分離型の制御回路を示し、この図３において、片ロッド・シリンダ型の流体圧アクチュエータ１１を制御するブリッジ構成の制御回路を示す。
【０００３】
この制御回路は、斜板１２により吐出流量を可変制御できる可変容量型のポンプ１３の吐出口に、共通バイパス弁１４を経てタンク１５が接続されているとともに、ロードホールドチェック弁１６を有するポンプライン１７を介してブリッジ回路１８が接続されている。
【０００４】
このブリッジ回路１８は、ポンプライン１７にそれぞれ接続された２つのメータインバルブ２１，２２と、これらのメータインバルブ２１，２２にそれぞれ接続された２つのメータアウトバルブ２３，２４とにより形成されている。
【０００５】
これらのメータアウトバルブ２３，２４は、タンクライン２５に接続され、また、各メータアウトバルブ２３，２４には、タンクライン２５から回路内の負圧発生部に作動液としての作動油を補充するメークアップ用のチェック弁２６，２７が並列に接続されている。
【０００６】
このブリッジ回路１８の上側に図示されたメータインバルブ２１とメータアウトバルブ２３との間から引出された通路３１は、流体圧アクチュエータ１１のピストン３２よりロッド３３が位置する側の室（以下、「ロッド側室」という）３４に接続され、また、下側に図示されたメータインバルブ２２とメータアウトバルブ２４との間から引出された通路３５は、流体圧アクチュエータ１１のピストン３２よりヘッド側に位置する室（以下、「ヘッド側室」という）３６に接続されている。
【０００７】
メータアウトバルブ２３およびメータアウトバルブ２４の入口側は、流体圧アクチュエータ１１よりの戻り通路３７，３７ａとなっている。
【０００８】
前記共通バイパス弁１４、メータインバルブ２１，２２およびメータアウトバルブ２３，２４には、電磁手段またはパイロット油圧手段により開口面積を可変制御できるスプール弁またはポペット弁などの可変絞り手段が設けられ、これらの可変絞り手段は、コントローラで演算されコントローラより出力された電気信号により、電磁手段の場合は直接的に、またパイロット油圧手段の場合は電油変換手段などを介してパイロット圧力信号で制御される。
【０００９】
そして、ポンプ１３から流体圧アクチュエータ１１のロッド側室３４およびヘッド側室３６の一方に供給されるとともに他方からタンク１５に排出される作動油を、この２つのメータインバルブ２１，２２および２つのメータアウトバルブ２３，２４で形成されたブリッジ回路１８により制御する。
【００１０】
例えば、流体圧アクチュエータ１１を負荷Ｗに抗して伸張操作する場合は、共通バイパス弁１４を閉じ、ポンプ１３の吐出量を増加させ、流体圧アクチュエータ１１のヘッド側のメータインバルブ２２を開くとともにメータアウトバルブ２４を閉止し、ロッド側のメータインバルブ２１を閉止するとともにメータアウトバルブ２３を開く。
【００１１】
また、流体圧アクチュエータ１１を収縮操作する場合は、共通バイパス弁１４を閉じ、ポンプ１３の吐出量を増加させ、流体圧アクチュエータ１１のロッド側のメータインバルブ２１を開くとともにメータアウトバルブ２３を閉止し、ヘッド側のメータインバルブ２２を閉止するとともに、ヘッド側のメータアウトバルブ２４を開く。
【００１２】
図４は、従来のメータアウトバルブ２３または２４の詳細を示し、弁本体４０内に形成された弁室４１にて、パイロット流量増幅型ポペット弁（以下、このポペット弁を「フローアンプリファイポペット弁」と称する）４２が変位自在に設けられ、弁室４１に開口されたインレットポート４３に、前記流体圧アクチュエータ１１よりの戻り通路３７が連通されている。
【００１３】
フローアンプリファイポペット弁４２は、一端部にパイロット制御部４４が形成され、このパイロット制御部４４の近傍にフローアンプリファイポペット弁４２の位置により開口部４５ａの面積が変化するパイロット可変スロット４５が軸方向に形成されている。
【００１４】
このフローアンプリファイポペット弁４２の反対側の端部には、前記弁室４１の出口部に形成されてタンク１５に連通された弁シート部４６に対し嵌脱自在のリターン流量制御部４７が設けられ、このリターン流量制御部４７に主流量制御スロット４８が形成されている。
【００１５】
パイロット制御部４４は、スプリング室４９に臨み、このスプリング室４９に内蔵されたコイルスプリング５０により、フローアンプリファイポペット弁４２は弁シート部４６側へ押圧される方向すなわち閉じ方向に付勢されている。
【００１６】
パイロット制御部４４の中央部には位置検出用の鉄心５１が一体に設けられ、弁本体４０側には位置検出用のコイル５２が配置され、作動変圧器などのフローアンプリファイポペット弁４２の変位を検出する変位検出センサが形成されている。
【００１７】
フローアンプリファイポペット弁４２の開度を制御する手段として、スプリング室４９からタンクライン２５にわたって通路５３および通路２５ａが配設され、通路５３中にはモジュレーションステム５４が介在され、このモジュレーションステム５４は、スプリング室４９を図示されないコントローラからの電気信号に応じてドレン制御するもので、図示されないコイルスプリングに抗してソレノイド５５により比例制御される。
【００１８】
また、フローアンプリファイポペット弁４２のスプリング室４９からタンク１５に向かって引出された別の通路５６ａ，５６ｂ中に過負荷防止用のパイロットポペット弁５７が介在されている。
【００１９】
このパイロットポペット弁５７は、流体圧アクチュエータ１１よりの戻り通路３７に過大な負荷圧力が生じたときフローアンプリファイポペット弁４２のスプリング室４９をドレン制御して弁シート部４６を開口するもので、ポペットテーパ部５８がパイロットシリンダ５９内のスプリング室６０に設けられたコイルスプリング６１により弁シート部６２に押圧されている。
【００２０】
前記ポペットテーパ部５８には、ネック部６３を介して大径部６４が一体に形成され、この大径部６４は、前記戻り通路３７に連通された通路６５に摺動自在に嵌合され、この通路６５を経て大径部６４の先端円形受圧面６４ａに負荷圧力が導かれ、この先端円形受圧面６４ａに負荷圧力が作用して発生する力がコイルスプリング６１のプリロードより大きいときは、弁シート部６２が開口される。
【００２１】
さらに、前記パイロットシリンダ５９内には、前記コイルスプリング６１のスプリング力を調整するパイロットピストン６６が摺動自在に嵌合され、調整ネジ６７により係止されている。パイロットシリンダ５９には、パイロットピストン６６に対して外部からパイロット圧力を供給するポート６８が穿設され、このポート６８に外部パイロット圧力信号発生装置が接続されている。
【００２２】
この外部パイロット圧力信号発生装置は、パイロットポンプ６９が電磁比例減圧弁７０を持つ関連配管７１を介してポート６８に接続され、パイロットポンプ６９の吐出管路にはポンプ吐出圧力を設定するためのパイロットリリーフ弁７２が設けられている。
【００２３】
次に、図４に示された従来のメータアウトバルブの作用を説明する。
【００２４】
（１）流体圧アクチュエータ１１よりの戻り流量Ｑは、フローアンプリファイポペット弁４２のインレットポート４３に導かれ、その中の流量ｑは、パイロット可変スロット４５の開口部４５ａよりスプリング室４９に流入する。フローアンプリファイポペット弁４２のストローク制御は、スプリング室４９に連通したモジュレーションステム５４の開度制御で達成され、この部分を通過する流量は、図中ｑ_２で示されている。上方のパイロットポペット弁５７へ向かうパイロット流量ｑ_１はパイロットポペット弁５７の閉止時にはゼロであり、そのときはｑ＝ｑ_２となる。一方、このフローアンプリファイポペット弁４２のストローク制御により、図中右端の主流量制御スロット４８が開口し、主流量ＬＱがコントロールされ、この主流量ＬＱはあたかもモジュレーションステム５４でのパイロット流量ｑ_２が増幅された様相を示す。すなわち、モジュレーションステム５４は、フローアンプリファイポペット弁４２のモジュレーション機能を具備している。
【００２５】
（２）次に、このモジュレーションステム５４が閉止し、ｑ_２もＬＱもゼロ値となっているときに、流体圧アクチュエータ１１よりの戻り通路３７の戻り圧力が上昇し、パイロットポペット弁５７の先端部に設けられた大径部６４の先端円形受圧面６４ａに作用する力がコイルスプリング６１の反発力に打ち勝つと、ポペットテーパ部５８が弁シート部６２より開口し、パイロット流量ｑ_１が流れ始め（このときはｑ＝ｑ_１となる）、フローアンプリファイポペット弁４２のパイロット可変スロット４５の開口部４５ａに差圧が生じ、フローアンプリファイポペット弁４２は図中左方へ移動し、主流量制御スロット４８が開口し、主流量ＬＱが発生することにより、流体圧アクチュエータ１１よりの戻り通路３７の戻り圧力が異常上昇することを抑えて、ほぼパイロットポペット弁５７に作用するコイルスプリング６１の押力を先端円形受圧面６４ａの受圧面積で割った圧力値で整定する。すなわち、パイロットポペット弁５７は、リリーフ弁機能を具備している。
【００２６】
（３）上記リリーフ弁機能を持つパイロットポペット弁５７は、その開口ゲインを大きくしないと、フローアンプリファイポペット弁４２のリフト量が大きくならない。すなわち、フローアンプリファイポペット弁４２のパイロット可変スロット４５の開度が大きくなり、ｑすなわちｑ_１が適当に大きくならないと、リリーフ弁としてのオーバライド特性（弁全開時の全量圧力と弁開時のクラッキング圧力との差圧であるオーバライド圧力は小さいことが望ましい）が良くならないという性格があり、オーバライド特性を良くするためにパイロットポペット弁５７に対する弁シート部６２の径を大きくせざるを得ず、先端の大径部６４の径も大きく設定する必要がある。そして、このように大径部６４の受圧面積が大きくならざるを得ないから、高圧のリリーフ設定圧力とするためには、コイルスプリング６１のスプリング力も必然的に大きくとらねばならない。
【００２７】
このため、図４に示されるように設定圧力を可変とする構造のものにおいては、コイルスプリング６１のスプリング力が強力なため、通常の小推力の電磁アクチュエータでコイルスプリング６１のスプリング力をコントロールすることは難しく、図４のようにパイロットピストン６６に対し、外部のパイロットポンプ６９、電磁比例減圧弁７０およびパイロットリリーフ弁７２などからなるパイロット油圧源から、関連配管７１を経て外部パイロット圧力を作用させて、パイロットピストン６６の推力を制御し、コイルスプリング６１の圧縮量をコントロールしている。したがって、関連部品が多く、コスト高となる欠点を有している。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来は、フローアンプリファイポペット弁４２のモジュレーション機能を担当するモジュレーションステム５４と、リリーフ弁機能を担当するパイロットポペット弁５７とを、それぞれ別個に設けているため、スペース効率が良くないという問題がある。
【００２９】
また、リリーフ弁としてのオーバライド特性を良くするために、従来は圧力設定用のスプリングを強力化せざるを得ず、この強力なスプリングによる設定圧力は小推力の電磁アクチュエータでは可変制御できず、電磁比例減圧弁などを用いた高価な外部パイロット圧力信号発生装置によりスプリング圧縮量をコントロールしているから、コスト高となる問題を有している。
【００３０】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、モジュレーション機能とリリーフ弁機能とを一つの弁で達成させることにより、省スペース化を図ることを目的とし、また、リリーフ設定圧力を安価な小推力の電磁アクチュエータで可変制御できるようにして、低コスト化を図ることを目的とするものである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、弁位置により面積変化する開口部で制御されるパイロット流量により主流量を制御するパイロット流量増幅型の主弁と、この主弁のパイロット流量を制御するパイロット弁と、このパイロット弁を閉じ方向に付勢する付勢手段と、この付勢手段に抗してパイロット弁の開度を制御するアクチュエータと、主弁の上流側に生ずる負荷圧力を受けてパイロット弁を付勢手段に抗して開口する方向に押圧する受圧ピストンとを具備した弁装置である。
【００３２】
そして、付勢手段に抗してパイロット弁の開度を制御するアクチュエータによりモジュレーション機能を達成し、負荷圧力を受けてパイロット弁を付勢手段に抗して開口する方向に押圧する受圧ピストンによりリリーフ弁機能を達成する。
【００３３】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の弁装置におけるアクチュエータが、双方向作動型であり、その一方向作動によりパイロット弁の開度を制御し、また、アクチュエータの他方向作動により押力増大方向に調整されるリリーフ設定圧力調整スプリングと、このリリーフ設定圧力調整スプリングの押力を受圧ピストンの押力から差引いた力をパイロット弁に伝達する力伝達板とを具備したものである。
【００３４】
そして、一つのアクチュエータの作動方向により、パイロット弁の開度を制御したり、リリーフ設定圧力調整スプリングの押力を調整する。また、力伝達板を介して受圧ピストンと別個に設けられたパイロット弁は、受圧ピストンより大径に形成することが可能であるから、良好なオーバライド特性も確保される。
【００３５】
請求項３に記載された発明は、請求項２記載の弁装置におけるアクチュエータが、通電量に応じてストローク動作する電磁アクチュエータであり、受圧ピストンは、力伝達板と当接する側に設けられた大径部と、この大径部と一体に設けられた小径部と、大径部と小径部との間の段差部に設けられ負荷圧力を受ける受圧面とを具備したものである。
【００３６】
そして、受圧ピストンの大径部と小径部との間の段差部に設けられた受圧面は小面積に形成できるので、ここに負荷圧力が作用したときに発生する力は小さく、この力に対抗するリリーフ設定圧力調整スプリングの押力も小さくなるから、このスプリングによるリリーフ設定圧力を安価で小推力の電磁アクチュエータにより可変制御する。
【００３７】
請求項４に記載された発明は、請求項２または３記載の弁装置において、リリーフ設定圧力調整スプリングの初期取付荷重をネジにより調整するスクリューアジャスタを具備したものである。
【００３８】
そして、スクリューアジャスタを回動して、リリーフ弁機能の最低設定圧力をメカニカルに微調整する。
【００３９】
請求項５に記載された発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の弁装置における主弁を、流体圧アクチュエータよりの戻り通路中に設置されたポペット弁としたものである。
【００４０】
そして、流体圧アクチュエータよりの戻り通路中に設置されたパイロット流量増幅型のポペット弁により、流体圧アクチュエータからの戻り流量をメータアウト制御する際に、そのポペット弁をパイロット流量でモジュレーション制御する機能と、流体圧アクチュエータの負荷圧力に対するリリーフ弁機能とを、一つのパイロット弁で達成する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１を参照しながら、また、その他の実施の形態を図２を参照しながら説明する。なお、図３は、本発明に係る実施の形態でも用いられる。
【００４２】
図１は、前記メータアウトバルブ２３およびメータアウトバルブ２４の内部構造を示し、弁本体４０内に形成された弁室４１にて、パイロット流量により主流量を制御するパイロット流量増幅型の主弁としてのポペット弁（以下、このポペット弁を「フローアンプリファイポペット弁」という）４２が変位自在に設けられ、弁室４１に開口されたインレットポート４３に、前記流体圧アクチュエータ１１（図３）よりの戻り通路３７，３７ａが連通されている。
【００４３】
フローアンプリファイポペット弁４２は、一端部にパイロット制御部４４が形成され、このパイロット制御部４４にフローアンプリファイポペット弁４２の位置により開口部４５ａの面積が変化するパイロット可変スロット４５が軸方向に形成されている。
【００４４】
このフローアンプリファイポペット弁４２の反対側の端部には、前記弁室４１の出口部に形成されてタンク１５に連通された弁シート部４６に対し嵌脱自在のリターン流量制御部４７が設けられ、このリターン流量制御部４７に主流量制御スロット４８が形成されている。
【００４５】
パイロット制御部４４は、スプリング室４９に臨み、このスプリング室４９に内蔵されたコイルスプリング５０により、フローアンプリファイポペット弁４２は弁シート部４６側すなわち閉じ方向へ付勢されている。
【００４６】
パイロット制御部４４の中央部には位置検出用の鉄心５１が一体に設けられ、弁本体４０側には位置検出用のコイル５２が配置され、フローアンプリファイポペット弁４２の変位を検出する作動変圧器などの変位検出センサが形成されている。この変位検出センサは、フローアンプリファイポペット弁４２のフィードバック制御および弁動作の監視などに用いられる。
【００４７】
弁本体４０の外部には、Ｏリング１０１，１０２を介して中間部材１０３がボルト１０４により固定され、この中間部材１０３の側面に突設されたネジ部１０５に、Ｏリング１０６を介して、パイロット用弁本体１０７の中空部１０８の開口部に形成されたネジ穴が螺合されて、これらが一体化されている。
【００４８】
パイロット用弁本体１０７の中空部１０８より先端側にはステム嵌合穴１０９が貫通して穿設され、このステム嵌合穴１０９に、パイロット弁としての共通パイロットステム１１１が軸方向摺動自在に嵌合されている。
【００４９】
この共通パイロットステム１１１は、前記フローアンプリファイポペット弁４２のスプリング室４９からタンクライン２５にドレンされるパイロット流量を制御することにより、そのフローアンプリファイポペット弁４２のストローク（開度）をパイロット制御するモジュレーション機能と、流体圧アクチュエータ１１よりの戻り通路３７の負荷圧力が設定圧力以上に上昇したときに開いてフローアンプリファイポペット弁４２のスプリング室４９からパイロット流量をドレンさせることにより、負荷圧力の異常な上昇を防止する過負荷防止用のリリーフ弁機能とを備えている。
【００５０】
この共通パイロットステム１１１は、ステム嵌合穴１０９に液密に嵌合された摺動部１１２に対し周溝部１１３を介してポペット部１１４が一体に形成され、このポペット部１１４が、パイロット用弁本体１０７の中空部１０８に開口したパイロットシート部１１５に係合されている。
【００５１】
そして、フローアンプリファイポペット弁４２のスプリング室４９は、弁本体４０内に形成された通路１１６と、この通路１１６に前記Ｏリング１０１を介して連通する中間部材１０３内の通路１１７と、パイロット用弁本体１０７内に形成された通路１１８とを経て、前記共通パイロットステム１１１の周溝部１１３に連通され、また、パイロット用弁本体１０７内の中空部１０８は、中間部材１０３内に形成された通路１１９と、この通路１１９に前記Ｏリング１０２を介して連通する弁本体４０内の通路１２０とを経て、前記タンクライン２５に連通されている。
【００５２】
さらに、パイロット用弁本体１０７から突出された共通パイロットステム１１１には、この共通パイロットステム１１１に嵌着されたリテーナ１２１により係止されたスプリング受け体１２２が設けられ、このスプリング受け体１２２とパイロット用弁本体１０７との間に、共通パイロットステム１１１のポペット部１１４を閉じ方向に付勢する付勢手段としての圧縮コイル状のリターンスプリング１２３が設けられている。
【００５３】
また、この共通パイロットステム１１１は、弁本体４０の図中上面にＯリング１２４を介してボルト１２５により固定された中空状の取付ブラケット１２６の中心部に配置されている。
【００５４】
この取付ブラケット１２６の図中左端面には、Ｏリング１２７を介して、双方向作動型のアクチュエータとしてのプッシュプル型電磁アクチュエータ（以下、この電磁アクチュエータを「プッシュプルアクチュエータ」という）１３１の本体部が、ボルト１３２により固定されている。
【００５５】
このプッシュプルアクチュエータ１３１は、本体部内に設けられた励磁コイルへの通電方向および通電量に応じて、内部の可動鉄心１３３およびこの可動鉄心１３３と一体の鉄心ロッド１３４の作動方向および作動ストロークを制御するもので、この鉄心ロッド１３４の先端は、前記共通パイロットステム１１１の先端に対向して同軸上に配置されている。
【００５６】
そして、このプッシュプルアクチュエータ１３１の鉄心ロッド１３４を図中右方向（プッシュ方向）へ作動させると、この鉄心ロッド１３４は、前記共通パイロットステム１１１の先端面に当接した後、この共通パイロットステム１１１を前記リターンスプリング１２３に抗して押圧し、そのポペット部１１４の開度を制御する。
【００５７】
さらに、前記メータアウトバルブ２３または２４の弁本体４０内に形成された弁室４１から負荷圧力取出用の通路１３５が引出され、前記取付ブラケット１２６には、この通路１３５と前記Ｏリング１２４を介して連通する通路１３６が形成され、さらにこの通路１３６と連通する環状の負荷圧力導入溝１３７が内周面に形成されている。
【００５８】
この負荷圧力導入溝１３７と対応する位置で、取付ブラケット１２６の内周面に一対のＯリング１３８を介して円板状の負荷圧力導入体１４１が嵌合され、取付ブラケット１２６の内周面に嵌着された一対のリテーナ１４２により、この負荷圧力導入体１４１は定位置に係止されている。
【００５９】
この負荷圧力導入体１４１には、中央部に前記プッシュプルアクチュエータ１３１の鉄心ロッド１３４を挿入する軸方向の穴１４３が設けられ、さらに、（Ｂ）に示されるように負荷圧力導入体１４１の外周面の複数位置から径方向に、前記負荷圧力導入溝１３７と連通する負荷圧力導入孔１４４が設けられている。
【００６０】
これらの各負荷圧力導入孔１４４には受圧ピストン１４５が鉄心ロッド１３４と平行にそれぞれ挿入されている。これらの各受圧ピストン１４５は、図中右側に設けられた大径部１４６と、図中左側に設けられた小径部１４７とが一体に形成され、これらの大径部１４６と小径部１４７との間の段差部には負荷圧力を受ける受圧面１４８が設けられている。この受圧面１４８は、２点鎖線で引出された部分斜視図に示されるようにドーナツ・エリア状のものである。
【００６１】
そして、各受圧ピストン１４５の大径部１４６は、負荷圧力導入体１４１の負荷圧力導入孔１４４より図中右側に設けられた大径穴１４９に摺動自在に嵌合され、小径部１４７は、負荷圧力導入孔１４４より図中左側に設けられた小径穴１５０に摺動自在に嵌合され、ドーナツ・エリア状の受圧面１４８は、負荷圧力導入孔１４４に常に臨む状態に設けられている。このため、負荷圧力導入孔１４４に導入された圧力は受圧面１４８に作用して、受圧ピストン１４５を図中右方へ押圧する。
【００６２】
これらの受圧ピストン１４５の図中右方には、前記共通パイロットステム１１１の先端部に嵌合された力伝達板１５１が配置されている。
【００６３】
この力伝達板１５１の中央部には段付穴１５２が設けられ、この段付穴１５２と、共通パイロットステム１１１の先端部に形成された段差部１５３とが係合している。このため、受圧ピストン１４５から図中右方への力を受けた力伝達板１５１は、段付穴１５２と段差部１５３との係合部を介して共通パイロットステム１１１に図中右方向（弁開方向）の力を伝達する。
【００６４】
また、力伝達板１５１の周縁には段差状のスプリング受け部１５４が形成され、このスプリング受け部１５４にリリーフ設定圧力調整スプリング１５５の図中左端部が係合されている。
【００６５】
このリリーフ設定圧力調整スプリング１５５は、前記プッシュプルアクチュエータ１３１の鉄心ロッド１３４の図中左方向（プル方向）の作動により、スプリング押力が増大される方向に調整されるように構成されている。
【００６６】
すなわち、鉄心ロッド１３４に嵌着されたリテーナ１５６の図中左側に係合板１５７の中央部が嵌合され、この係合板１５７の周縁部に設けられた複数のロッド嵌合穴にロッド１５８の図中左側部がそれぞれ挿入され、これらの各ロッド１５８の図中左端側のネジ部にダブルナット１５９がそれぞれ螺合され、これらのダブルナット１５９の図中右側面が係合板１５７と係合している。さらに、各ロッド１５８の中間部は、前記力伝達板１５１のロッド嵌合穴を摺動自在に貫通し、各ロッド１５８の図中右端部は、前記リリーフ設定圧力調整スプリング１５５の図中右端部に係合されたリング１６１に一体的に連結されている。
【００６７】
このリング１６１は、キャップ状のスクリューアジャスタ１６２の内端面により係止されている。このスクリューアジャスタ１６２は、前記パイロット用弁本体１０７の外周面にＯリング１６３を介して摺動自在に嵌合され、取付ブラケット１２６の円筒部１６４の外周面にＯリング１６５を介して嵌合されるとともに、ネジ１６６により螺合されている。
【００６８】
このスクリューアジャスタ１６２は、リリーフ設定圧力調整スプリング１５５の初期取付荷重をネジ１６６により調整するもので、前記円筒部１６４の別の外周面ネジ１６７に螺合されたロックナット１６８により任意の軸方向位置で固定される。
【００６９】
このスクリューアジャスタ１６２を調整した場合は、リング１６１の軸方向移動に伴い、リング１６１に取付けられたロッド１５８の位置も変ってくるので、これを調整するために、プッシュプルアクチュエータ１３１を非励磁状態にして、後述するようにダブルナット１５９を位置調整する。
【００７０】
次に、この図１に示された弁装置の作用を説明する。
【００７１】
（１）リリーフ弁機能
従来（図４）のリリーフ弁機能を持つパイロットポペット弁５７を廃止して、このパイロットポペット弁５７のリリーフ弁機能を、フローアンプリファイポペット弁４２のストロークを制御するための共通パイロットステム１１１に集約して持たせた。
【００７２】
すなわち、流体圧アクチュエータ１１よりの戻り通路３７の負荷圧力は、弁室４１、通路１３５，１３６、負荷圧力導入溝１３７および負荷圧力導入孔１４４を経て受圧ピストン１４５の段差部に形成した小面積のドーナツエリア状受圧面１４８に作用するから、この受圧ピストン１４５は図１（Ｂ）にて右方向へ押圧されて力伝達板１５１を押し、戻り通路３７の負荷圧力がある一定圧力以上になると、この力伝達板１５１は、中央の段付穴１５２の肩部により、共通パイロットステム１１１の段差部１５３を内外のスプリング１２３，１５５の反力に抗して図中右方向へ押込む。
【００７３】
これにより、共通パイロットステム１１１のポペット部１１４がパイロットシート部１１５から浮上して、フローアンプリファイポペット弁４２のスプリング室４９より通路１１６，１１７，１１８、共通パイロットステム１１１の周溝部１１３、パイロットシート部１１５、中空部１０８、通路１１９，１２０を経てタンクライン２５に至る一連の通路が連通し、この一連の通路にパイロット流量ｑが生じて、フローアンプリファイポペット弁４２のパイロット可変スロット４５の開口部４５ａに差圧が生じ、この差圧によりフローアンプリファイポペット弁４２は弁シート部４６から浮上し、リリーフ弁機能が働く。
【００７４】
（２）モジュレーション機能
図示されない外部のコントローラよりプッシュプルアクチュエータ１３１のコイルに制御された電流を供給すると、そのコイルが励磁されて、プッシュプルアクチュエータ１３１の可動鉄心１３３が、図中右方向に通電量に応じて移動する。このとき、可動鉄心１３３とともに移動する鉄心ロッド１３４の先端部は負荷圧力導入体１４１の中央の穴１４３内で移動して、共通パイロットステム１１１の図中左端面をリターンスプリング１２３の反力に抗して図中右方向に押込む。
【００７５】
これにより、共通パイロットステム１１１のポペット部１１４とパイロットシート部１１５との間に共通パイロットステム１１１の移動量に応じた開口部が生じ、（１）と同様の一連の通路を通じて、パイロット流量ｑが上記開口部に応じて制御され、スプリング室４９が減圧制御されるから、フローアンプリファイポペット弁４２のストロークをパイロット流量ｑに応じて制御でき、主流量制御スロット４８の開度を制御できるモジュレーション機能が働く。
【００７６】
（３）スプリング初期取付荷重調整機能
スクリューアジャスタ１６２を回動することにより、そのネジ１６６により軸方向位置を調整し、リング１６１の軸方向位置をコントロールし、このリング１６１と力伝達板１５１との間の距離を調整して、リリーフ設定圧力調整スプリング１５５の初期取付荷重を調整する。
【００７７】
このとき、リング１６１の軸方向移動に伴い、リング１６１に取付けられたロッド１５８の位置も変ってくるので、これを調整するために、プッシュプルアクチュエータ１３１を非励磁状態にして、係合板１５７とダブルナット１５９の図中右端面とが隙間を持つことなく、かつ接触面圧を発生させないように、ロッド１５８上のネジ部と螺合するダブルナット１５９を位置調整した上で、そのナット相互間の締付けによりダブルナット１５９の位置を固定する。
【００７８】
（４）リリーフ設定圧力可変制御機能
プッシュプルアクチュエータ１３１のコイルが、外部のコントローラより供給された制御信号（電流）により励磁されて、可動鉄心１３３および鉄心ロッド１３４が制御信号値に応じて図中左方向に移動すると、鉄心ロッド１３４上のリテーナ１５６で係止された係合板１５７がダブルナット１５９の図中右端面を左方向に押付け、これにより、ロッド１５８を介してリング１６１が図中左方向に移動し、リリーフ設定圧力調整スプリング１５５を圧縮する方向に調整する。このため、リリーフ設定圧力調整スプリング１５５の荷重は前記制御信号に応じて連続的に増加してゆく。
【００７９】
これにより、リリーフ設定圧力調整スプリング１５５から力伝達板１５１を介して受圧ピストン１４５に作用する荷重が増加するため、この受圧ピストン１４５より力伝達板１５１を介して共通パイロットステム１１１を図中右方向へ押込むべき負荷圧力導入孔１４４内の圧力、すなわち流体圧アクチュエータ１１よりの戻り通路３７の負荷圧力が増大しないと、共通パイロットステム１１１は開口しなくなる。すなわち、リリーフ弁機能の設定圧力が高圧側へ調整される。
【００８０】
そして、各受圧ピストン１４５は、フローアンプリファイポペット弁４２の上流側に生ずる流体圧アクチュエータ１１の負荷圧力をドーナツ・エリア状の受圧面１４８で受けて力伝達板１５１を押し、この力伝達板１５１は、受圧ピストン１４５の押力からリリーフ設定圧力調整スプリング１５５の押力を差引いた力を共通パイロットステム１１１に伝達し、この共通パイロットステム１１１は、その伝達された力と、リターンスプリング１２３の抗力とがバランスするポペット部１１４の開度位置に維持される。
【００８１】
次に、この図１に示された弁装置の効果を列挙する。
【００８２】
（１）従来例（図４）は、フローアンプリファイポペット弁４２のパイロットステージを２つに別けて、モジュレーションステム５４とパイロットポペット弁５７とをそれぞれ設け、フローアンプリファイポペット弁４２のモジュレーション機能とリリーフ弁機能とをそれぞれによりコントロールしていたが、本装置は、共通パイロットステム１１１への力伝達手段を前記のように工夫して、１つの共通パイロットステム１１１で、フローアンプリファイポペット弁４２のモジュレーション機能とリリーフ弁機能とを司る２つのパイロットステージを１つに集約して、それぞれをコントロールできるようにしたから、省スペース化を図れる。
【００８３】
（２）従来例（図４）は、モジュレーションステム５４の開度をコントロールするための電磁アクチュエータ（ソレノイド５５）と、リリーフ弁機能のパイロットポペット弁５７の設定圧力を調整するパイロット二次圧をコントロールするための電磁アクチュエータ（電磁比例減圧弁７０）とを必要としたが、本装置は、これらの２つの電磁アクチュエータを集約して、双方向作動型の１つの小推力プッシュプルアクチュエータ１３１で両方の機能を達成したから、コスト低減を図れる。
【００８４】
（３）本装置は、スクリューアジャスタ１６２により、リリーフ弁機能の最低設定圧力をメカニカルに微調整できる。
【００８５】
（４）本装置は、流体圧アクチュエータ１１よりの戻り通路３７，３７ａの負荷圧力を受圧する受圧ピストン１４５のドーナツエリア状の受圧面１４８を小さくして、油圧推力を小さくすると、対抗する２つのスプリング１２３，１５５のスプリング力を小さくできるので、設定圧力可変制御のためのプッシュプルアクチュエータ１３１の推力は小さくて済み、したがって、小型のプッシュプルアクチュエータ１３１を用いてコストを抑えることができる。
【００８６】
（５）従来例（図４）は、リリーフ設定圧力可変制御用のパイロットピストン６６や、外部のパイロットポンプ６９、電磁比例減圧弁７０、パイロットリリーフ弁７２および関連配管７１などの高価な設備を必要としたが、本装置は、そのような設備を必要とせず、リリーフ設定圧力可変制御手段として機能する小型で安価なプッシュプルアクチュエータ１３１により、低コスト化を図れる。
【００８７】
次に、図２は、図１に示されたＢ−Ｂ部の他の実施の形態を示す断面図であり、図１に示された受圧ピストン１４５は、ドーナツ・エリア状の受圧面１４８を有するが、この構造のみに限定されるものではなく、図２に示されるように、全長にわたって同径の上記ドーナツエリア状の受圧面１４８とほぼ同等面積の小径円形断面に形成された小径ピストン１４５ａを、小径穴１４９ａに摺動自在に嵌合したものでも良い。
【００８８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、付勢手段に抗してパイロット弁の開度を制御するアクチュエータによりモジュレーション機能を達成できるとともに、負荷圧力を受けてパイロット弁を付勢手段に抗して開口する方向に押圧する受圧ピストンによりリリーフ弁機能を達成でき、モジュレーション機能とリリーフ弁機能とを一つのパイロット弁で達成できるから、省スペース化を図れる。
【００８９】
請求項２記載の発明によれば、一つのアクチュエータの作動方向により、パイロット弁の開度を制御したり、リリーフ設定圧力調整スプリングの押力を調整できるから、複数のアクチュエータを設置する場合に対し省スペース化と低コスト化とを図れる。また、力伝達板を介して受圧ピストンと別個に設けられたパイロット弁は、受圧ピストンより任意の大径に形成できるから、良好なオーバライド特性を確保できる。
【００９０】
請求項３記載の発明によれば、受圧ピストンの大径部と小径部との間の段差部に設けられた受圧面は小面積に形成できるので、ここに負荷圧力が作用したときに発生する力は小さく、この力に対抗するリリーフ設定圧力調整スプリングの押力も小さくなるから、このスプリングによるリリーフ設定圧力を安価で小推力の電磁アクチュエータにより可変制御でき、低コスト化を図れる。
【００９１】
請求項４記載の発明によれば、リリーフ設定圧力調整スプリングの初期取付荷重をネジにより調整するスクリューアジャスタを回動して、リリーフ弁機能の最低設定圧力をメカニカルに容易に微調整できる。
【００９２】
請求項５記載の発明によれば、流体圧アクチュエータよりの戻り通路中に設置されたパイロット流量増幅型のポペット弁により、流体圧アクチュエータからの戻り流量をメータアウト制御する際に、そのポペット弁をパイロット流量でモジュレーション制御する機能と、流体圧アクチュエータの負荷圧力に対するリリーフ弁機能とを、一つのパイロット弁で達成でき、省スペース化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明に係る弁装置の一実施の形態を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）中のＢ−Ｂ部の断面図である。
【図２】同上Ｂ−Ｂ部の他の実施の形態を示す断面図である。
【図３】メータイン・メータアウト分離型の制御回路を示す回路図である。
【図４】従来の弁装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１１流体圧アクチュエータ
３７，３７ａ戻り通路
４２主弁としてのフローアンプリファイポペット弁
１１１パイロット弁としての共通パイロットステム
１２３付勢手段としてのリターンスプリング
１３１アクチュエータ（電磁アクチュエータ）としてのプッシュプルアクチュエータ
１４５受圧ピストン
１４６大径部
１４７小径部
１４８受圧面
１５１力伝達板
１５５リリーフ設定圧力調整スプリング
１６２スクリューアジャスタ
１６６ネジ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve device having a modulation function and a relief valve function.
[0002]
[Prior art]
FIG. 3 shows a separate meter-in / meter-out type control circuit, and in FIG. 3, a bridge-structured control circuit for controlling the single rod / cylinder type fluid pressure actuator 11 is shown.
[0003]
In this control circuit, a tank 15 is connected via a common bypass valve 14 to a discharge port of a variable displacement pump 13 whose discharge flow rate can be variably controlled by a swash plate 12, and a pump line having a load hold check valve 16. A bridge circuit 18 is connected via 17.
[0004]
The bridge circuit 18 is formed by two meter-in valves 21 and 22 connected to the pump line 17 and two meter-out valves 23 and 24 connected to the meter-in valves 21 and 22, respectively. Yes.
[0005]
These meter-out valves 23 and 24 are connected to the tank line 25, and each meter-out valve 23 and 24 is supplemented with hydraulic oil as hydraulic fluid from the tank line 25 to the negative pressure generating part in the circuit. Makeup check valves 26 and 27 are connected in parallel.
[0006]
A passage 31 drawn from between the meter-in valve 21 and the meter-out valve 23 shown on the upper side of the bridge circuit 18 is a chamber (hereinafter referred to as “the rod 33” where the rod 33 is positioned from the piston 32 of the fluid pressure actuator 11. The passage 35 connected to the rod 34 (referred to as “rod side chamber”) and drawn from between the meter-in valve 22 and the meter-out valve 24 shown on the lower side is located on the head side from the piston 32 of the fluid pressure actuator 11. Connected to a chamber 36 (hereinafter referred to as “head side chamber”).
[0007]
The inlet sides of the meter-out valve 23 and the meter-out valve 24 are return passages 37 and 37a from the fluid pressure actuator 11.
[0008]
The common bypass valve 14, meter-in valves 21, 22 and meter-out valves 23, 24 are provided with variable throttle means such as spool valves or poppet valves whose opening area can be variably controlled by electromagnetic means or pilot hydraulic means. The variable throttle means is controlled by a pilot pressure signal directly in the case of electromagnetic means, or via an electro-oil conversion means in the case of pilot hydraulic means, by an electrical signal calculated by the controller and output from the controller. .
[0009]
The hydraulic oil supplied from the pump 13 to one of the rod side chamber 34 and the head side chamber 36 of the fluid pressure actuator 11 and discharged from the other to the tank 15 is supplied to the two meter-in valves 21 and 22 and the two meter-out valves. Control is performed by the bridge circuit 18 formed by the valves 23 and 24.
[0010]
For example, when the fluid pressure actuator 11 is extended against the load W, the common bypass valve 14 is closed, the discharge amount of the pump 13 is increased, and the meter-in valve 22 on the head side of the fluid pressure actuator 11 is opened. The meter-out valve 24 is closed, the rod-side meter-in valve 21 is closed, and the meter-out valve 23 is opened.
[0011]
When the fluid pressure actuator 11 is contracted, the common bypass valve 14 is closed, the discharge amount of the pump 13 is increased, the rod-in meter-in valve 21 of the fluid pressure actuator 11 is opened, and the meter-out valve 23 is closed. Then, the meter-in valve 22 on the head side is closed and the meter-out valve 24 on the head side is opened.
[0012]
FIG. 4 shows the details of the conventional meter-out valve 23 or 24. In a valve chamber 41 formed in the valve body 40, a pilot flow rate amplification type poppet valve (hereinafter, this poppet valve is referred to as a “flow amplifier poppet valve”). The return passage 37 from the fluid pressure actuator 11 is communicated with an inlet port 43 opened in the valve chamber 41.
[0013]
The flow amplifier refined poppet valve 42 is formed with a pilot control unit 44 at one end thereof, and a pilot variable slot 45 in which the area of the opening 45a varies depending on the position of the flow amplifier refined poppet valve 42 in the vicinity of the pilot control unit 44 in the axial direction. Is formed.
[0014]
At the opposite end of the flow amplifier poppet valve 42, there is provided a return flow rate control unit 47 which is formed at the outlet of the valve chamber 41 and is detachable with respect to the valve seat unit 46 communicated with the tank 15. A main flow rate control slot 48 is formed in the return flow rate control unit 47.
[0015]
The pilot control unit 44 faces the spring chamber 49, and the flow amplifier puppet valve 42 is urged in the direction to be pressed toward the valve seat unit 46, that is, in the closing direction, by the coil spring 50 built in the spring chamber 49. .
[0016]
A position detection iron core 51 is integrally provided in the central portion of the pilot control unit 44, and a position detection coil 52 is disposed on the valve body 40 side, so that the displacement of the flow amplifier poppet valve 42 such as an operating transformer can be reduced. A displacement detection sensor for detection is formed.
[0017]
As a means for controlling the opening degree of the flow amplifier poppet valve 42, a passage 53 and a passage 25a are disposed from the spring chamber 49 to the tank line 25, and a modulation stem 54 is interposed in the passage 53. The spring chamber 49 is drain-controlled in accordance with an electric signal from a controller (not shown), and is proportionally controlled by a solenoid 55 against a coil spring (not shown).
[0018]
Further, an overload preventing pilot poppet valve 57 is interposed in another passages 56 a and 56 b drawn from the spring chamber 49 of the flow amplifier poppet valve 42 toward the tank 15.
[0019]
The pilot poppet valve 57 opens the valve seat portion 46 by draining the spring chamber 49 of the flow amplifier poppet valve 42 when an excessive load pressure is generated in the return passage 37 from the fluid pressure actuator 11. The tapered portion 58 is pressed against the valve seat portion 62 by a coil spring 61 provided in a spring chamber 60 in the pilot cylinder 59.
[0020]
The poppet taper portion 58 is integrally formed with a large diameter portion 64 via a neck portion 63, and the large diameter portion 64 is slidably fitted into a passage 65 communicated with the return passage 37. When the load pressure is guided to the tip circular pressure receiving surface 64a of the large diameter portion 64 through the passage 65 and the force generated by the load pressure acting on the tip circular pressure receiving surface 64a is larger than the preload of the coil spring 61, the valve The sheet part 62 is opened.
[0021]
Further, a pilot piston 66 for adjusting the spring force of the coil spring 61 is slidably fitted in the pilot cylinder 59 and is locked by an adjusting screw 67. The pilot cylinder 59 is provided with a port 68 for supplying a pilot pressure from the outside to the pilot piston 66, and an external pilot pressure signal generator is connected to the port 68.
[0022]
In this external pilot pressure signal generator, a pilot pump 69 is connected to a port 68 via an associated pipe 71 having an electromagnetic proportional pressure reducing valve 70, and a pilot for setting a pump discharge pressure in a discharge line of the pilot pump 69. A relief valve 72 is provided.
[0023]
Next, the operation of the conventional meter-out valve shown in FIG. 4 will be described.
[0024]
(1) The return flow rate Q from the fluid pressure actuator 11 is guided to the inlet port 43 of the flow amplifier poppet valve 42, and the flow rate q flows into the spring chamber 49 from the opening 45 a of the pilot variable slot 45. The stroke control of the flow amplifier poppet valve 42 is achieved by controlling the opening degree of the modulation stem 54 communicating with the spring chamber 49, and the flow rate passing through this portion is represented by q in the figure. ₂ It is shown in Pilot flow q toward the upper pilot poppet valve 57 ₁ Is zero when the pilot poppet valve 57 is closed, in which case q = q ₂ It becomes. On the other hand, by the stroke control of the flow amplifier poppet valve 42, the main flow rate control slot 48 at the right end in the figure is opened to control the main flow rate LQ, and this main flow rate LQ is as if the pilot flow rate q in the modulation system 54 ₂ Indicates an amplified aspect. That is, the modulation stem 54 has a modulation function of the flow amplifier poppet valve 42.
[0025]
(2) Next, the modulation stem 54 is closed and q ₂ When both the LQ and the LQ are zero values, the return pressure of the return passage 37 from the fluid pressure actuator 11 rises, and is applied to the tip circular pressure receiving surface 64a of the large diameter portion 64 provided at the tip of the pilot poppet valve 57. When the acting force overcomes the repulsive force of the coil spring 61, the poppet taper portion 58 opens from the valve seat portion 62, and the pilot flow q ₁ Begins to flow (in this case q = q ₁ Thus, a differential pressure is generated at the opening 45a of the pilot variable slot 45 of the flow amplifier refined poppet valve 42, the flow amplifier refined poppet valve 42 moves to the left in the figure, the main flow rate control slot 48 opens, and the main flow rate LQ As a result, the return pressure of the return passage 37 from the fluid pressure actuator 11 is prevented from rising abnormally, and the pressing force of the coil spring 61 acting on the pilot poppet valve 57 is almost equal to the pressure receiving area of the tip circular pressure receiving surface 64a. Settling with the pressure value divided by. That is, the pilot poppet valve 57 has a relief valve function.
[0026]
(3) The lift amount of the flow amplifier refined poppet valve 42 does not increase unless the opening gain of the pilot poppet valve 57 having the relief valve function is increased. That is, the opening degree of the pilot variable slot 45 of the flow amplifier poppet valve 42 is increased, and q, q ₁ If the pressure does not increase appropriately, the override characteristics as a relief valve (the override pressure, which is the difference between the total pressure when the valve is fully open and the cracking pressure when the valve is open, should be small) may not be improved. In order to improve the characteristics, the diameter of the valve seat portion 62 with respect to the pilot poppet valve 57 must be increased, and the diameter of the large diameter portion 64 at the tip must also be set large. Since the pressure receiving area of the large-diameter portion 64 must be increased as described above, the spring force of the coil spring 61 must necessarily be increased in order to obtain a high relief setting pressure.
[0027]
For this reason, in the structure in which the set pressure is variable as shown in FIG. 4, since the spring force of the coil spring 61 is strong, the spring force of the coil spring 61 is controlled by a normal small thrust electromagnetic actuator. As shown in FIG. 4, external pilot pressure is applied to the pilot piston 66 from the pilot hydraulic source including the external pilot pump 69, the electromagnetic proportional pressure reducing valve 70, and the pilot relief valve 72 through the related piping 71. Thus, the thrust of the pilot piston 66 is controlled, and the amount of compression of the coil spring 61 is controlled. Therefore, there are many related parts, resulting in a high cost.
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, conventionally, since the modulation stem 54 in charge of the modulation function of the flow amplifier poppet valve 42 and the pilot poppet valve 57 in charge of the relief valve function are separately provided, the space efficiency is not good. There's a problem.
[0029]
In addition, in order to improve the override characteristics as a relief valve, the pressure setting spring must be strengthened in the past, and the set pressure by this strong spring cannot be variably controlled by a small thrust electromagnetic actuator. Since the amount of spring compression is controlled by an expensive external pilot pressure signal generator using a proportional pressure reducing valve or the like, there is a problem that the cost increases.
[0030]
The present invention has been made in view of these points, and aims to save space by achieving the modulation function and the relief valve function with a single valve, and the relief setting pressure is inexpensive. The purpose is to reduce the cost by enabling variable control with a small thrust electromagnetic actuator.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
The invention described in claim 1 Controlled by opening that changes area according to valve position A pilot flow rate amplification type main valve that controls the main flow rate by the pilot flow rate, a pilot valve that controls the pilot flow rate of the main valve, an urging means that urges the pilot valve in the closing direction, and A valve device comprising an actuator that counteracts the opening of the pilot valve and a pressure-receiving piston that receives a load pressure generated upstream of the main valve and presses the pilot valve in a direction to open against the biasing means It is.
[0032]
Then, a modulation function is achieved by an actuator that controls the opening degree of the pilot valve against the biasing means, and relief is performed by a pressure receiving piston that receives the load pressure and presses the pilot valve in the opening direction against the biasing means. Achieve valve function.
[0033]
According to a second aspect of the present invention, the actuator in the valve device according to the first aspect is of a bidirectional operation type, the opening degree of the pilot valve is controlled by the one-way operation, and the actuator is operated in the other direction. A relief set pressure adjustment spring that is adjusted in the direction in which the pushing force is increased, and a force transmission plate that transmits a force obtained by subtracting the pushing force of the relief setting pressure adjustment spring from the pushing force of the pressure receiving piston to the pilot valve. .
[0034]
Then, the opening degree of the pilot valve is controlled or the pressing force of the relief setting pressure adjusting spring is adjusted according to the operating direction of one actuator. In addition, since the pilot valve provided separately from the pressure receiving piston via the force transmission plate can be formed with a larger diameter than the pressure receiving piston, good override characteristics are also ensured.
[0035]
According to a third aspect of the present invention, the actuator in the valve device according to the second aspect is an electromagnetic actuator that performs a stroke operation in accordance with the amount of energization. A diameter portion, a small diameter portion provided integrally with the large diameter portion, and a pressure receiving surface that is provided at a step portion between the large diameter portion and the small diameter portion and receives a load pressure.
[0036]
The pressure receiving surface provided in the step portion between the large diameter portion and the small diameter portion of the pressure receiving piston can be formed in a small area, so that the force generated when load pressure acts on this is small, and this force is counteracted. Since the pressing force of the relief set pressure adjustment spring to be reduced is also reduced, the relief set pressure by this spring is variably controlled by an inexpensive and small thrust electromagnetic actuator.
[0037]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the valve device according to the second or third aspect, further comprising a screw adjuster for adjusting an initial mounting load of the relief set pressure adjusting spring with a screw.
[0038]
Then, the screw adjuster is rotated to mechanically finely adjust the minimum set pressure of the relief valve function.
[0039]
According to a fifth aspect of the present invention, the main valve in the valve device according to any of the first to fourth aspects is a poppet valve installed in a return passage from a fluid pressure actuator.
[0040]
When the return flow rate from the fluid pressure actuator is metered out by the pilot flow rate amplification type poppet valve installed in the return passage from the fluid pressure actuator, the poppet valve is modulated by the pilot flow rate. The relief valve function for the load pressure of the fluid pressure actuator is achieved with a single pilot valve.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and other embodiments with reference to FIG. FIG. 3 is also used in the embodiment according to the present invention.
[0042]
FIG. 1 shows the internal structure of the meter-out valve 23 and the meter-out valve 24. As a pilot flow rate amplification type main valve that controls the main flow rate with a pilot flow rate in a valve chamber 41 formed in the valve body 40. A poppet valve (hereinafter referred to as a “flow amplifier poppet valve”) 42 is provided so as to be displaceable, and is returned to the inlet port 43 opened in the valve chamber 41 from the fluid pressure actuator 11 (FIG. 3). The passages 37 and 37a are in communication.
[0043]
The flow ampli ﬁ poppet valve 42 is formed with a pilot control unit 44 at one end, and a pilot variable slot 45 is formed in the pilot control unit 44 in the axial direction in which the area of the opening 45a varies depending on the position of the flow ampli ﬁ poppet valve 42. ing.
[0044]
At the opposite end of the flow amplifier poppet valve 42, there is provided a return flow rate control unit 47 which is formed at the outlet of the valve chamber 41 and is detachable with respect to the valve seat unit 46 communicated with the tank 15. A main flow rate control slot 48 is formed in the return flow rate control unit 47.
[0045]
The pilot control unit 44 faces the spring chamber 49, and the flow amplifier puppet valve 42 is urged toward the valve seat unit 46, that is, in the closing direction by a coil spring 50 built in the spring chamber 49.
[0046]
A position detection iron core 51 is integrally provided at the center of the pilot control unit 44, and a position detection coil 52 is disposed on the valve body 40 side to detect displacement of the flow amplifier poppet valve 42. Such a displacement detection sensor is formed. This displacement detection sensor is used for feedback control of the flow amplifier poppet valve 42 and monitoring of valve operation.
[0047]
An intermediate member 103 is fixed to the outside of the valve body 40 by bolts 104 through O-rings 101 and 102, and a pilot portion through an O-ring 106 is connected to a screw portion 105 protruding from the side surface of the intermediate member 103. Screw holes formed in the opening of the hollow portion 108 of the valve main body 107 are screwed together to integrate them.
[0048]
A stem fitting hole 109 is penetrated and drilled from the hollow portion 108 of the pilot valve body 107 to the tip side, and a common pilot stem 111 as a pilot valve is slidable in the axial direction in the stem fitting hole 109. It is mated.
[0049]
The common pilot stem 111 is a modulation that controls the pilot flow rate of the flow ampli ﬁ poppet valve 42 by controlling the pilot flow rate drained from the spring chamber 49 of the flow ampli ﬁ poppet valve 42 to the tank line 25. When the load pressure in the return passage 37 from the fluid pressure actuator 11 rises above the set pressure, the pilot flow is drained from the spring chamber 49 of the flow amplifier poppet valve 42, and the load pressure is abnormally increased. And a relief valve function for preventing overload.
[0050]
The common pilot stem 111 is integrally formed with a poppet portion 114 via a circumferential groove portion 113 with respect to a sliding portion 112 that is liquid-tightly fitted in the stem fitting hole 109, and the poppet portion 114 is formed as a pilot valve. The pilot seat 115 is opened to the hollow portion 108 of the main body 107.
[0051]
The spring chamber 49 of the flow amplifier poppet valve 42 includes a passage 116 formed in the valve body 40, a passage 117 in the intermediate member 103 communicating with the passage 116 through the O-ring 101, a pilot valve. The hollow portion 108 in the pilot valve main body 107 is communicated with the circumferential groove 113 of the common pilot stem 111 via a passage 118 formed in the main body 107, and a passage 119 formed in the intermediate member 103. The passage 119 is communicated with the tank line 25 through a passage 120 in the valve body 40 communicating with the passage 119 through the O-ring 102.
[0052]
Further, the common pilot stem 111 protruding from the pilot valve main body 107 is provided with a spring receiver 122 locked by a retainer 121 fitted to the common pilot stem 111. A compression coiled return spring 123 is provided between the valve main body 107 and the valve main body 107 as a biasing means for biasing the poppet portion 114 of the common pilot stem 111 in the closing direction.
[0053]
The common pilot stem 111 is disposed at the center of a hollow mounting bracket 126 fixed to the upper surface of the valve main body 40 with a bolt 125 via an O-ring 124.
[0054]
A body of a push-pull electromagnetic actuator (hereinafter referred to as a “push-pull actuator”) 131 as a bidirectional operation type actuator is provided on the left end surface of the mounting bracket 126 in the drawing via an O-ring 127. Are fixed by bolts 132.
[0055]
The push-pull actuator 131 controls the operation direction and operation stroke of the internal movable iron core 133 and the iron core rod 134 integral with the movable iron core 133 according to the energization direction and the energization amount to the excitation coil provided in the main body. Therefore, the tip of the iron core rod 134 is coaxially disposed so as to face the tip of the common pilot stem 111.
[0056]
When the iron core rod 134 of the push-pull actuator 131 is actuated in the right direction (push direction) in the figure, the iron core rod 134 comes into contact with the front end surface of the common pilot stem 111, and then the common pilot stem 111. Is pressed against the return spring 123 to control the opening degree of the poppet 114.
[0057]
Further, a passage 135 for taking out a load pressure is drawn out from a valve chamber 41 formed in the valve main body 40 of the meter-out valve 23 or 24, and the mounting bracket 126 is provided with the passage 135 and the O-ring 124. A passage 136 communicating with the passage 136 is formed, and an annular load pressure introducing groove 137 communicating with the passage 136 is formed on the inner peripheral surface.
[0058]
At a position corresponding to the load pressure introduction groove 137, a disk-shaped load pressure introduction body 141 is fitted to the inner peripheral surface of the mounting bracket 126 via a pair of O-rings 138, and the inner peripheral surface of the mounting bracket 126. The load pressure introduction body 141 is locked in place by a pair of retainers 142 fitted.
[0059]
The load pressure introducing body 141 is provided with an axial hole 143 into which the iron rod 134 of the push-pull actuator 131 is inserted at the center, and as shown in (B), the outer periphery of the load pressure introducing body 141 is provided. A load pressure introducing hole 144 communicating with the load pressure introducing groove 137 is provided in a radial direction from a plurality of positions on the surface.
[0060]
A pressure receiving piston 145 is inserted in each of the load pressure introducing holes 144 in parallel with the iron core rod 134. Each of the pressure receiving pistons 145 has a large-diameter portion 146 provided on the right side in the drawing and a small-diameter portion 147 provided on the left-hand side in the drawing, and the large-diameter portion 146 and the small-diameter portion 147 are integrally formed. A pressure receiving surface 148 for receiving a load pressure is provided at the stepped portion therebetween. The pressure receiving surface 148 has a donut area shape as shown in a partial perspective view drawn out by a two-dot chain line.
[0061]
The large-diameter portion 146 of each pressure-receiving piston 145 is slidably fitted into a large-diameter hole 149 provided on the right side in the drawing from the load pressure introducing hole 144 of the load pressure introducing body 141, and the small-diameter portion 147 is The load pressure introducing hole 144 is slidably fitted into a small-diameter hole 150 provided on the left side in the drawing, and the donut area-shaped pressure receiving surface 148 is provided so as to always face the load pressure introducing hole 144. Therefore, the pressure introduced into the load pressure introducing hole 144 acts on the pressure receiving surface 148 and presses the pressure receiving piston 145 rightward in the drawing.
[0062]
A force transmission plate 151 fitted to the tip of the common pilot stem 111 is disposed on the right side of the pressure receiving piston 145 in the drawing.
[0063]
A stepped hole 152 is provided at the center of the force transmission plate 151, and the stepped hole 152 is engaged with a stepped portion 153 formed at the tip of the common pilot stem 111. For this reason, the force transmission plate 151 that receives the force from the pressure receiving piston 145 to the right in the figure is connected to the common pilot stem 111 via the engagement portion between the stepped hole 152 and the step 153 in the right direction (valve in the figure). Transmit force in the opening direction.
[0064]
Further, a stepped spring receiving portion 154 is formed on the periphery of the force transmission plate 151, and the left end portion of the relief setting pressure adjusting spring 155 in the drawing is engaged with the spring receiving portion 154.
[0065]
The relief set pressure adjustment spring 155 is configured to be adjusted in a direction in which the spring pressing force is increased by the operation of the iron rod 134 of the push-pull actuator 131 in the left direction (pull direction) in the figure.
[0066]
That is, the center portion of the engaging plate 157 is fitted to the left side of the retainer 156 fitted to the iron core rod 134 in the drawing, and the rod 158 is inserted into a plurality of rod fitting holes provided in the peripheral portion of the engaging plate 157. The middle left portion is inserted, and a double nut 159 is screwed to the left end screw portion of each rod 158 in the figure, and the right side surface of the double nut 159 is engaged with the engagement plate 157. Yes. Further, the intermediate portion of each rod 158 slidably passes through the rod fitting hole of the force transmission plate 151, and the right end portion of each rod 158 in the drawing is the right end portion of the relief setting pressure adjusting spring 155 in the drawing. Are integrally connected to a ring 161 engaged therewith.
[0067]
The ring 161 is locked by the inner end surface of the cap-shaped screw adjuster 162. The screw adjuster 162 is slidably fitted to the outer peripheral surface of the pilot valve body 107 via an O-ring 163, and is fitted to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 164 of the mounting bracket 126 via an O-ring 165. And are screwed together by screws 166.
[0068]
This screw adjuster 162 adjusts the initial mounting load of the relief setting pressure adjustment spring 155 with a screw 166, and is arranged at an arbitrary axial position by a lock nut 168 screwed with another outer peripheral surface screw 167 of the cylindrical portion 164. It is fixed with.
[0069]
When this screw adjuster 162 is adjusted, the position of the rod 158 attached to the ring 161 also changes as the ring 161 moves in the axial direction. Therefore, in order to adjust this, the push-pull actuator 131 is de-energized. Then, the position of the double nut 159 is adjusted as will be described later.
[0070]
Next, the operation of the valve device shown in FIG. 1 will be described.
[0071]
(1) Relief valve function
The conventional pilot poppet valve 57 having the relief valve function (FIG. 4) is abolished, and the relief valve function of the pilot poppet valve 57 is integrated into a common pilot stem 111 for controlling the stroke of the flow amplifier refined poppet valve 42. I gave it.
[0072]
That is, the load pressure of the return passage 37 from the fluid pressure actuator 11 is a small area formed in the stepped portion of the pressure receiving piston 145 through the valve chamber 41, the passages 135 and 136, the load pressure introduction groove 137 and the load pressure introduction hole 144. Since it acts on the donut area-shaped pressure receiving surface 148, the pressure receiving piston 145 is pressed rightward in FIG. 1B to push the force transmission plate 151, and when the load pressure of the return passage 37 exceeds a certain pressure, This force transmission plate 151 pushes the stepped portion 153 of the common pilot stem 111 against the reaction force of the inner and outer springs 123 and 155 in the right direction in the figure by the shoulder portion of the central stepped hole 152.
[0073]
As a result, the poppet portion 114 of the common pilot stem 111 rises from the pilot seat portion 115, and the passages 116, 117, 118 from the spring chamber 49 of the flow amplifier poppet valve 42, the circumferential groove portion 113 of the common pilot stem 111, the pilot seat portion. 115, a series of passages extending from the hollow portion 108, passages 119, 120 to the tank line 25 communicate with each other, and a pilot flow rate q is generated in this series of passages, and an opening 45 a of the pilot variable slot 45 of the flow amplifier poppet valve 42. A differential pressure is generated in the flow amplifier, and the flow amplifier refined poppet valve 42 is lifted from the valve seat portion 46 by this differential pressure, and the relief valve function works.
[0074]
(2) Modulation function
When a controlled current is supplied to the coil of the push-pull actuator 131 from an external controller (not shown), the coil is excited, and the movable iron core 133 of the push-pull actuator 131 moves in the right direction in the figure according to the energization amount. . At this time, the tip of the iron core rod 134 that moves together with the movable iron core 133 moves in the central hole 143 of the load pressure introducing body 141, and the left end surface of the common pilot stem 111 in the figure resists the reaction force of the return spring 123. Then push it in the right direction in the figure.
[0075]
As a result, an opening corresponding to the amount of movement of the common pilot stem 111 is formed between the poppet portion 114 and the pilot seat portion 115 of the common pilot stem 111, and the pilot flow rate q is changed through a series of passages similar to (1). Since the spring chamber 49 is controlled to be depressurized in accordance with the opening, the modulation function capable of controlling the stroke of the flow amplifier poppet valve 42 according to the pilot flow rate q and controlling the opening degree of the main flow rate control slot 48 is provided. work.
[0076]
(3) Spring initial mounting load adjustment function
By rotating the screw adjuster 162, the axial position of the ring 161 is adjusted by the screw 166, the axial position of the ring 161 is controlled, and the distance between the ring 161 and the force transmission plate 151 is adjusted. The initial mounting load of the set pressure adjustment spring 155 is adjusted.
[0077]
At this time, as the ring 161 moves in the axial direction, the position of the rod 158 attached to the ring 161 also changes. To adjust this, the push-pull actuator 131 is de-energized and the engagement plate 157 and The position of the double nut 159 screwed with the threaded portion on the rod 158 is adjusted so that there is no gap between the right end surface of the double nut 159 in the drawing and no contact surface pressure is generated. The position of the double nut 159 is fixed by tightening.
[0078]
(4) Relief pressure setting variable control function
When the coil of the push-pull actuator 131 is excited by a control signal (current) supplied from an external controller and the movable iron core 133 and the iron core rod 134 move in the left direction in the drawing according to the control signal value, the iron core rod 134 is moved. The engagement plate 157 locked by the upper retainer 156 presses the right end surface of the double nut 159 in the left direction in the figure, and as a result, the ring 161 moves in the left direction in the figure through the rod 158 to adjust the relief setting pressure. Adjust the spring 155 in the compressing direction. For this reason, the load of the relief set pressure adjusting spring 155 continuously increases in accordance with the control signal.
[0079]
As a result, the load acting on the pressure receiving piston 145 from the relief set pressure adjusting spring 155 via the force transmission plate 151 increases, so that the common pilot stem 111 is moved from the pressure receiving piston 145 via the force transmission plate 151 to the right in the figure. If the pressure in the load pressure introduction hole 144 to be pushed into, that is, the load pressure in the return passage 37 from the fluid pressure actuator 11 does not increase, the common pilot stem 111 does not open. That is, the set pressure of the relief valve function is adjusted to the high pressure side.
[0080]
Each pressure receiving piston 145 receives the load pressure of the fluid pressure actuator 11 generated on the upstream side of the flow amplifier poppet valve 42 by a donut area-shaped pressure receiving surface 148 and presses the force transmission plate 151, and the force transmission plate 151 is Then, a force obtained by subtracting the pressing force of the relief setting pressure adjustment spring 155 from the pressing force of the pressure receiving piston 145 is transmitted to the common pilot stem 111, and the common pilot stem 111 receives the transmitted force and the drag force of the return spring 123. Is maintained at the opening position of the poppet portion 114 where the balance is maintained.
[0081]
Next, effects of the valve device shown in FIG. 1 will be listed.
[0082]
(1) In the conventional example (FIG. 4), the pilot stage of the flow amplifier refined poppet valve 42 is divided into two, a modulation stem 54 and a pilot poppet valve 57 are provided, respectively, and the modulation function and the relief valve of the flow amplifier refined poppet valve 42 are provided. In this device, the force transmission means to the common pilot stem 111 is devised as described above, and the modulation function of the flow amplifier poppet valve 42 is controlled by one common pilot stem 111. Since the two pilot stages that manage the relief valve function are integrated into one, and each can be controlled, space can be saved.
[0083]
(2) The conventional example (FIG. 4) controls an electromagnetic actuator (solenoid 55) for controlling the opening degree of the modulation stem 54 and a pilot secondary pressure for adjusting the set pressure of the pilot poppet valve 57 of the relief valve function. The electromagnetic actuator (the electromagnetic proportional pressure reducing valve 70) is required to perform the above operation. However, the present apparatus consolidates these two electromagnetic actuators, and both of them are operated by one small thrust push-pull actuator 131 of bidirectional operation type. Since the function is achieved, the cost can be reduced.
[0084]
(3) With this screw adjuster 162, the minimum set pressure of the relief valve function can be finely adjusted mechanically.
[0085]
(4) This device reduces the doughnut-shaped pressure receiving surface 148 of the pressure receiving piston 145 that receives the load pressure of the return passages 37 and 37a from the fluid pressure actuator 11 and reduces the hydraulic thrust to Since the spring force of the springs 123 and 155 can be reduced, the thrust of the push-pull actuator 131 for variable control of the set pressure can be reduced. Therefore, the cost can be reduced by using a small push-pull actuator 131.
[0086]
(5) The conventional example (FIG. 4) requires expensive equipment such as a pilot piston 66 for variable relief set pressure control, an external pilot pump 69, an electromagnetic proportional pressure reducing valve 70, a pilot relief valve 72, and related piping 71. However, this apparatus does not require such equipment, and the cost can be reduced by the small and inexpensive push-pull actuator 131 that functions as the relief set pressure variable control means.
[0087]
2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the BB portion shown in FIG. 1, and the pressure receiving piston 145 shown in FIG. 1 has a pressure receiving surface 148 having a donut area shape. However, the present invention is not limited to this structure, and as shown in FIG. 2, a small-diameter piston 145a formed in a small-diameter circular cross section having a substantially equal area to the donut-area pressure-receiving surface 148 having the same diameter over the entire length. May be slidably fitted into the small-diameter hole 149a.
[0088]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the modulation function can be achieved by the actuator that controls the opening degree of the pilot valve against the urging means, and the pilot valve is opened against the urging means under load pressure. The relief valve function can be achieved by the pressure-receiving piston that pushes in the direction to be pressed, and the modulation function and the relief valve function can be achieved by one pilot valve, so that space can be saved.
[0089]
According to the second aspect of the present invention, the opening degree of the pilot valve can be controlled or the pressing force of the relief setting pressure adjustment spring can be adjusted by the operating direction of one actuator. Space saving and cost reduction can be achieved. In addition, since the pilot valve provided separately from the pressure receiving piston via the force transmission plate can be formed to have an arbitrarily large diameter as compared with the pressure receiving piston, it is possible to ensure good override characteristics.
[0090]
According to the third aspect of the present invention, the pressure-receiving surface provided at the step portion between the large-diameter portion and the small-diameter portion of the pressure-receiving piston can be formed in a small area, so that it occurs when load pressure acts on the pressure-receiving surface. Since the force is small and the pressing force of the relief set pressure adjusting spring against this force is also small, the relief set pressure by this spring can be variably controlled by an inexpensive and small thrust electromagnetic actuator, and the cost can be reduced.
[0091]
According to the fourth aspect of the present invention, the minimum set pressure of the relief valve function can be easily finely adjusted mechanically by rotating the screw adjuster for adjusting the initial mounting load of the relief set pressure adjusting spring with the screw.
[0092]
According to the fifth aspect of the present invention, when the return flow rate from the fluid pressure actuator is metered out by the pilot flow rate amplification type poppet valve installed in the return passage from the fluid pressure actuator, the poppet valve is controlled. The function of modulation control with the pilot flow rate and the relief valve function for the load pressure of the fluid pressure actuator can be achieved with one pilot valve, and space saving can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a cross-sectional view showing an embodiment of a valve device according to the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a line BB in FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the BB portion.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a meter-in / meter-out separate control circuit;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional valve device.
[Explanation of symbols]
11 Fluid pressure actuator
37, 37a Return passage
42 Flow amplifier poppet valve as main valve
111 Common pilot stem as pilot valve
123 Return spring as biasing means
131 Push-pull actuator as an actuator (electromagnetic actuator)
145 Pressure receiving piston
146 Large diameter part
147 Small diameter part
148 Pressure receiving surface
151 Force transmission plate
155 Relief pressure adjustment spring
162 Screw adjuster
166 screw

Claims

A pilot flow rate amplification type main valve that controls the main flow rate by the pilot flow rate controlled by the opening that changes in area according to the valve position ;
A pilot valve for controlling the pilot flow rate of the main valve;
Biasing means for biasing the pilot valve in the closing direction;
An actuator for controlling the opening of the pilot valve against this biasing means;
A valve device comprising a pressure receiving piston that receives a load pressure generated upstream of a main valve and presses the pilot valve in a direction to open against the biasing means.

The actuator is a bidirectional operation type, and the opening degree of the pilot valve is controlled by the one-way operation,
A relief setting pressure adjustment spring that is adjusted in the direction of increasing pressing force by the other direction operation of the actuator;
2. The valve device according to claim 1, further comprising a force transmission plate for transmitting a force obtained by subtracting the pressing force of the relief setting pressure adjusting spring from the pressing force of the pressure receiving piston to the pilot valve.

The actuator is an electromagnetic actuator that performs a stroke operation according to the energization amount.
The pressure receiving piston
A large-diameter portion provided on the side in contact with the force transmission plate;
A small diameter portion provided integrally with the large diameter portion,
The valve device according to claim 2, further comprising a pressure receiving surface that is provided at a step portion between the large diameter portion and the small diameter portion and that receives a load pressure.

4. The valve device according to claim 2, further comprising a screw adjuster for adjusting an initial mounting load of the relief setting pressure adjusting spring with a screw.

The valve apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the main valve is a poppet valve installed in a return passage from the fluid pressure actuator.