JP3631632B2 - Valve device - Google Patents
Valve device Download PDFInfo
- Publication number
- JP3631632B2 JP3631632B2 JP12908699A JP12908699A JP3631632B2 JP 3631632 B2 JP3631632 B2 JP 3631632B2 JP 12908699 A JP12908699 A JP 12908699A JP 12908699 A JP12908699 A JP 12908699A JP 3631632 B2 JP3631632 B2 JP 3631632B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- pilot
- poppet valve
- pressure
- spring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Safety Valves (AREA)
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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2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2において、片ロッド・シリンダ型のアクチュエータ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、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、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、アクチュエータ11よりの戻り通路37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、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、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、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、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3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に対し嵌脱自在のドレン流量制御部47が設けられ、このドレン流量制御部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押圧されている。
【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、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、調整ねじ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3に示された従来のメータアウトバルブの制御装置の作用を説明する。
【0024】
(1)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q2 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q1 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=q2 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q2 が増幅された様相を示す。
【0025】
(2)次に、このモジュレーションステム54が閉止し、q2 もLQもゼロ値となっているときに、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q1 が流れ始め(このときはq=q1 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、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、リリーフ弁機能も具備している。
【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q1 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の径および先端の大径部64の径を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、高圧のリリーフ弁設定とするためには、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3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3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、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、圧力設定用のスプリングを大型化せざるを得ない問題と、強力な大型スプリングの設定圧力は小推力の電磁アクチュエータで可変制御できず、高価な電磁比例減圧弁などを用いた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。
【0029】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、パイロットポペット弁の形状を改良することにより、リリーフ弁としての良好なオーバライド特性を確保しつつ、圧力設定用のスプリングを小型化できるようにすることを目的とし、さらに、リリーフ弁設定圧力を安価な電磁アクチュエータで可変制御できるようにして、コスト低減を図ることを目的とするものである。
【0030】
【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、アクチュエータのメータアウト側に設けられたパイロット流量増幅型ポペット弁と、このパイロット流量増幅型ポペット弁のパイロット流量を制御することによりパイロット流量増幅型ポペット弁のストロークを制御するパイロットモジュレーション弁と、パイロット流量増幅型ポペット弁に対しパイロットモジュレーション弁と並列に接続されたパイロットポペット弁とを具備し、このパイロットポペット弁は、弁シート部に接離自在に設けられたリリーフ弁機能を持ち、このパイロットポペット弁を弁シート部に押圧するスプリングと、このスプリングに抗してパイロットポペット弁を開き方向に押圧するパイロット信号圧力を受ける受圧面とを備え、この受圧面は、段付穴に嵌合した大径部と小径部との間に形成されて弁シート部の面積より小さな面積を持つドーナツ・エリア状の受圧面とした弁装置である。
【0031】
そして、パイロットモジュレーション弁によりパイロット流量が制御されるパイロット流量増幅型ポペット弁に対しパイロットポペット弁がリリーフ弁として機能する際に、弁シート部の面積より小さな面積を持つパイロット信号圧力の受圧面を有するパイロットポペット弁は、その開口ゲインを大きくでき、パイロット流量増幅型ポペット弁の大きなリフト量を確保できるとともに、リリーフ弁としての良好なオーバライド特性を確保しつつ、パイロット信号圧力の受圧面が小さいので、圧力設定用のスプリングを小型化できる。特に、大径部と小径部との径の差を小さくすることにより、ドーナツ・エリア状の受圧面の面積を十分小さくできるから、パイロット信号圧力が十分高圧となっても、パイロットポペット弁の推力を十分小さくでき、リリーフ弁圧力設定用のスプリング力も十分小さくでき、スプリングの十分な小型化を達成できる。
【0032】
請求項2に記載された発明は、請求項1記載の弁装置において、パイロットポペット弁の弁シート部より小径であってスプリングとは反対側のポペット弁端面に当接された別体の小径ピストンと、この小径ピストンの当接側とは反対側の端面に設けられた受圧面と、この受圧面にパイロット信号圧力を作用させる圧力室とを具備したものである。
【0033】
そして、パイロット信号圧力を弁シート部より小径の受圧面で受けた小径ピストンを介してパイロットポペット弁に伝えるから、パイロット信号圧力が高圧となっても、パイロットポペット弁の推力を小さくでき、リリーフ弁圧力設定用のスプリング力も小さくでき、スプリングの小型化を達成できるとともに、パイロットポペット弁と別体の小径ピストンとをそれぞれ容易に加工できる。
【0034】
請求項3に記載された発明は、請求項1または2記載の弁装置において、パイロットポペット弁に対しスプリングとパラレルに設置されリリーフ弁機能の設定圧力を可変制御する設定圧力可変手段を具備した弁装置である。
【0035】
そして、スプリングとパラレルに設置された設定圧力可変手段は、スプリングを介することなくパイロットポペット弁に直接作用するから、スプリングを伸縮調整する必要がなく、スプリングの省スペース化を図れる。
【0036】
請求項4に記載された発明は、請求項3記載の弁装置における設定圧力可変手段を電磁アクチュエータとした弁装置である。
【0037】
そして、請求項1または2記載の弁装置は、圧力設定用のスプリングを小型化できるから、従来の高価な外部パイロット圧力信号発生装置を用いることなく、小スプリング力とほぼコンパラブルな小推力で安価な電磁アクチュエータでもリリーフ弁設定圧力を可変制御でき、コスト低減を図れる。
【0038】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図1を参照しながら説明する。なお、図2は、本発明に係る実施の形態でも用いられるものである。
【0039】
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、前記アクチュエータ11(図2)よりの戻り通路37が連通されている。
【0040】
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。
【0041】
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に対し嵌脱自在のドレン流量制御部47が設けられ、このドレン流量制御部47に主流量制御スロット48が形成されている。
【0042】
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押圧されている。
【0043】
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。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。ただし、この変位検出センサは、必須のものではなく、場合によっては省略しても良い。
【0044】
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49a、通路53a、通路53bおよび通路25aが配設され、その通路53a,53b中にパイロットモジュレーション弁としてのモジュレーションステム54が介在されている。
【0045】
このモジュレーションステム54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からのドレン流量を図示されないコントローラからの電気信号に応じて制御することにより、すなわちフローアンプリファイポペット弁42のパイロット流量を制御することにより、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制御するもので、このモジュレーションステム54の一端部に設けられた制御弁部54aが、他端部に係止されたスプリング受け板54bに対して設けられたコイルスプリング54cにより閉じ方向に押圧され、コントローラからの電気信号を受けたプッシュ型ソレノイド55aが電気信号に応じてプッシュロッド55bを押出作動することにより、制御弁部54aが電気信号(通電量)に応じた開度に比例制御される。
【0046】
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からタンクライン25にわたって前記通路49aから分岐された通路56a、通路56bおよび通路25aが配設され、その通路56a,56b中に過負荷防止用のリリーフ弁機能を持つパイロットポペット弁57が介在されている。
【0047】
すなわち、フローアンプリファイポペット弁42のスプリング室49に対し前記モジュレーションステム54と並列にパイロットポペット弁57が接続されている。
【0048】
このパイロットポペット弁57は、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が弁本体40内に形成されたスプリング室60に設けられたスプリングとしてのコイルスプリング61により接離自在の弁シート部62に押圧されている。
【0049】
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にはドーナツ・エリア状の受圧面81を介して小径部82が段付状に形成されている。大径部64および小径部82は、段付穴に摺動自在に嵌合されている。
【0050】
前記弁シート部62および大径部64の径は、パイロットポペット弁57の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)を向上させるために、従来のものより大径に形成されているが、ドーナツ・エリア状の受圧面81は、従来の先端円形受圧面64a(図3)より小面積であるとともに、弁シート部62の面積より小さな面積を持つ。この弁シート部62の面積とは、弁シート部62の内空部の直径と同径の円の面積である。
【0051】
このドーナツ・エリア状の受圧面81は、弁本体40内に形成されたパイロット信号圧力を作用させる圧力室83に臨み、この圧力室83は通路65を経て前記弁室41に連通し、さらにこの弁室41を経てアクチュエータよりの戻り通路37に連通している。
【0052】
よって、アクチュエータ11よりの負荷圧力は、通路65を経てドーナツ・エリア状の受圧面81に導かれ、コイルスプリング61に抗してパイロットポペット弁57を開き方向に押圧するパイロット信号圧力となる。
【0053】
一方、前記小径部82の先端面が臨む室84は、通路85により前記通路56bに連通し、さらに通路25aを経てタンクライン25に連通している。
【0054】
また、前記パイロットポペット弁57を閉じ方向に押圧するコイルスプリング61は、弁本体40に固定されたソレノイド取付部86により定位置で係止されている。さらに、このソレノイド取付部86にパイロットポペット弁57の設定圧力可変手段としての電磁アクチュエータ87が設けられている。
【0055】
この電磁アクチュエータ87は、ソレノイド取付部86内に小型のプッシュ型ソレノイド88が設けられ、このプッシュ型ソレノイド88により作動されるプッシュロッド89の先端が、パイロットポペット弁57の端面に当接されている。
【0056】
すなわち、電磁アクチュエータ87のプッシュロッド89は、コイルスプリング61と同様にパイロットポペット弁57に対して直接当接され、コイルスプリング61と電磁アクチュエータ87は、パイロットポペット弁57に対してパラレルに作用するように構成されている。
【0057】
このように、
(1)フローアンプリファイポペット弁42のストローク制御用のモジュレーションステム54による開度制御機構は、図3に示された従来のものとほぼ同様であるが、リリーフ弁として機能して設定圧力を決定するパイロットポペット弁57の構造が異なっている。
【0058】
(2)このパイロットポペット弁57は、リリーフ弁としてのオーバライド特性を良好なものとするため、パイロット流量q1 を抵抗なく流すため、相当に大きな弁シート径を有している。ただし、アクチュエータ11よりの戻り通路37の戻り圧力を感知する受圧面積部分を、段付穴に嵌合した大径部64・小径部82間のドーナツ・エリア状の受圧面81とし、大径部64と小径部82との径の差を小さくして、この受圧面81の面積を十分小さくする。
【0059】
(3)上記の構造により、アクチュエータ11よりの戻り通路37での戻り圧力が高圧となっても、パイロットポペット弁57へ与える推力としては小さなもので済む。よって、コイルスプリング61の小型化が図れると共に、設定圧力の可変手段として、コイルスプリング61とパラレルに、スプリング力とその最大推力が匹敵するレベルの小型の電磁アクチュエータ87を設置できる。
【0060】
次に、この図1に示された実施形態の作用効果を説明する。
【0061】
(1)パイロットポペット弁57の弁シート部62の径を大きくとれることにより、パイロットポペット弁57の開口ゲインを大きくでき、フローアンプリファイポペット弁42のリリーフ弁としての良好なオーバライド特性を確保できる。
【0062】
(2)パイロットポペット弁57の先端部に段付きの大径部64および小径部82を形成し、その大径部64と小径部82との断面積の差すなわちドーナツ・エリア状にして受圧面81の面積を小さくしたから、リリーフ弁圧力設定用のスプリング力を小さくでき、コイルスプリング61を小型化できる。
【0063】
(3)リリーフ弁としての設定圧力を可変制御するために、上記コイルスプリング61のスプリング力とその最大推力が匹敵するレベルである小型で安価な電磁アクチュエータ87を、コイルスプリング61の省スペース化のためにコイルスプリング61とパラレルに組込むことができる。
【0064】
(4)従来のようにリリーフ弁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およびパイロットリリーフ弁72などの部品や、関連配管71を必要とせず、低コスト化することができる。
【0065】
以上のように、アクチュエータ11よりの戻り通路37に設置されたパイロット流量増幅型ポペット弁のスプリング室49に対して設けられたリリーフ弁機能を持つパイロットポペット弁57に設定されるクラッキング圧力に係るオーバライド特性の向上技術に関するもので、リリーフ弁機能を持つ設定圧力決定用のパイロットポペット弁57の構造を変更して、アクチュエータ11よりの戻り圧力の受圧面を、段差形の小さなドーナツ・エリア状の受圧面81としたり、または、このドーナツ・エリア状の受圧面81を小型ピストン91の受圧面93に置換することにより、コイルスプリング61の小型化を図れる。
【0066】
さらに、パイロットポペット弁57の設定圧力可変手段として、小型で安価なプッシュ型の電磁アクチュエータ87を設置するのみで済み、従来のようなパイロットピストン66や、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せず、低コスト化を図れる。
【0067】
本発明の弁装置は、特に、建設機械のアクチュエータ・メータアウト制御に用いられるパイロット流量増幅型ポペット弁のリリーフ弁として好適なものであるが、オーバライド特性に優れたリリーフ弁として、他の部分にも広く適用可能である。
【0068】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、パイロットモジュレーション弁によりパイロット流量を制御されるパイロット流量増幅型ポペット弁に対しパイロットポペット弁がリリーフ弁として機能する際に、弁シート部の面積より小さな面積を持つパイロット信号圧力の受圧面を有するパイロットポペット弁は、その開口ゲインを大きくでき、パイロット流量増幅型ポペット弁の大きなリフト量を確保できるとともに、リリーフ弁としての良好なオーバライド特性を確保しつつ、パイロット信号圧力の受圧面が小さいので、圧力設定用のスプリングを小型化できる。特に、大径部と小径部との径の差を小さくすることにより、ドーナツ・エリア状の受圧面の面積を十分小さくできるから、パイロット信号圧力が十分高圧となっても、パイロットポペット弁の推力を十分小さくでき、リリーフ弁圧力設定用のスプリング力も十分小さくでき、スプリングの十分な小型化を達成できる。
【0069】
請求項2記載の発明によれば、パイロット信号圧力を弁シート部より小径の受圧面で受けた小径ピストンを介してパイロットポペット弁に伝えるから、パイロット信号圧力が高圧となっても、パイロットポペット弁の推力を小さくでき、リリーフ弁圧力設定用のスプリング力も小さくでき、スプリングの小型化を達成できるとともに、パイロットポペット弁と別体の小径ピストンとをそれぞれ容易に加工できる。
【0070】
請求項3記載の発明によれば、スプリングとパラレルに設置されたリリーフ弁機能の設定圧力を可変制御する設定圧力可変手段は、スプリングを介することなくパイロットポペット弁に直接作用するから、スプリングを伸縮調整する必要がなく、スプリングの省スペース化を図れる。
【0071】
請求項4記載の発明によれば、圧力設定用のスプリングを小型化できる弁装置において、設定圧力可変手段を電磁アクチュエータとしたから、従来の高価な外部パイロット圧力信号発生装置を用いることなく、小スプリング力とほぼコンパラブルな小推力かつ小型で安価な電磁アクチュエータでもリリーフ弁設定圧力を可変制御でき、コスト低減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る弁装置の一実施の形態を示す断面図である。
【図2】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3】従来の弁装置を示す断面図である。
【符号の説明】
11 アクチュエータ
42 パイロット流量増幅型ポペット弁(フローアンプリファイポペット弁)
54 パイロットモジュレーション弁としてのモジュレーションステム
57 パイロットポペット弁
61 スプリング
62 弁シート部
64 大径部
81 ドーナツ・エリア状の受圧面
82 小径部
83 圧力室
87 設定圧力可変手段としての電磁アクチュエータ
91 小径ピストン
93 受圧面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a valve device having a relief valve function.
[0002]
[Prior art]
Figure2Shows a meter-in / meter-out separated control circuit.22 shows a bridge-structured control circuit for controlling the single rod / cylinder type actuator 11.
[0003]
This control circuit is a pump line in which 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 load hold check valve 16 is provided. 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
[0005]
These meter-out valves 23 and 24 are connected to the
[0006]
A
[0007]
The inlet side of the meter-out valve 23 and the meter-out valve 24 is a
[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
[0010]
For example, when extending the actuator 11 against the load W, the common bypass valve 14 is closed, the meter-in valve 22 on the head side of the actuator 11 is opened and the meter-out valve 24 is closed, and the meter-in on the rod side is closed. The valve 21 is closed and the meter-out valve 23 is opened.
[0011]
When contracting the actuator 11, the common bypass valve 14 is closed, the meter-in valve 21 on the rod side of the actuator 11 is opened, the meter-out valve 23 is closed, and the meter-in valve 22 on the head side is closed. Then, open the meter-out valve 24 on the head side.
[0012]
Figure3Shows details of the conventional meter-out valve 23 or 24, and in a
[0013]
The flow amplifier refined
[0014]
At the opposite end of the flow
[0015]
The
[0016]
A
[0017]
As means for controlling the opening degree of the flow
[0018]
Further, an overload preventing pilot poppet valve 57 is interposed in
[0019]
This pilot poppet valve 57 opens the
[0020]
The poppet taper portion 58 is integrally formed with a large diameter portion 64 via a neck portion 63, and this large diameter portion 64 is slidably fitted into a passage 65 communicated with the
[0021]
Further, a
[0022]
In this external pilot pressure signal generator, a
[0023]
Next, figure3The operation of the conventional meter-out valve control device shown in FIG.
[0024]
(1) The return flow rate Q from the actuator 11 is guided to the inlet port 43 of the flow
[0025]
(2) Next, the modulation stem 54 is closed and q2When LQ and LQ are zero, the return pressure of the
[0026]
(3) The lift amount of the flow amplifier refined
[0027]
For this reason,3As shown in Fig. 3, the spring force of the coil spring 61 is strong, so it is difficult to control the spring force of the coil spring 61 with a normal small thrust electromagnetic actuator.3In this way, the
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, conventionally, in order to improve the override characteristics as a relief valve, the pressure setting spring has to be enlarged, and the setting pressure of a strong large spring can be changed by a small thrust electromagnetic actuator. Since the amount of spring compression is controlled by an external pilot pressure signal generator using an expensive electromagnetic proportional pressure reducing valve that cannot be controlled, there is a problem that the cost is increased.
[0029]
The present invention has been made in view of the above points, and by improving the shape of the pilot poppet valve, the pressure setting spring can be reduced in size while ensuring good override characteristics as a relief valve. It is another object of the present invention to reduce the cost by making it possible to variably control the relief valve set pressure with an inexpensive electromagnetic actuator.
[0030]
[Means for Solving the Problems]
ContractClaim1The pilot flow amplification type poppet valve provided on the meter-out side of the actuator and the stroke of the pilot flow amplification type poppet valve are controlled by controlling the pilot flow rate of the pilot flow amplification type poppet valve. The pilot modulation valve and the pilot flow amplification type poppet valve are connected in parallel with the pilot modulation valve.TapaIlot poppet valve andTheEquippedThis pilot poppet valve has a relief valve function that is detachably attached to the valve seat part, and a spring that presses the pilot poppet valve against the valve seat part, and a direction in which the pilot poppet valve opens against this spring A pressure receiving surface that receives a pilot signal pressure that is pressed against the donut, and the pressure receiving surface is formed between a large diameter portion and a small diameter portion that are fitted into the stepped hole, and has a smaller area than the area of the valve seat portion.・ Area-shaped pressure-receiving surfaceIt is a valve device.
[0031]
When the pilot poppet valve functions as a relief valve with respect to the pilot flow amplification type poppet valve whose pilot flow rate is controlled by the pilot modulation valve, the pilot signal pressure receiving surface has an area smaller than the area of the valve seat portion. The pilot poppet valve can increase its opening gain, ensure a large lift amount of the pilot flow amplification type poppet valve, and ensure a good override characteristic as a relief valve, while the pressure receiving surface of the pilot signal pressure is small, The pressure setting spring can be downsized.In particular, by reducing the difference in diameter between the large diameter part and the small diameter part, the area of the pressure receiving surface in the donut area can be made sufficiently small, so even if the pilot signal pressure becomes sufficiently high, the thrust of the pilot poppet valve Can be made sufficiently small, and the spring force for setting the relief valve pressure can be made sufficiently small, so that the spring can be sufficiently downsized.
[0032]
Claim2The invention described in claim 11In the mounted valve device, a separate small-diameter piston that is smaller in diameter than the valve seat portion of the pilot poppet valve and is in contact with the end face of the poppet valve opposite to the spring, and the opposite side to the contact side of this small-diameter piston And a pressure chamber for applying a pilot signal pressure to the pressure receiving surface.
[0033]
And since the pilot signal pressure is transmitted to the pilot poppet valve via the small diameter piston received by the small pressure receiving surface from the valve seat portion, the pilot poppet valve thrust can be reduced even if the pilot signal pressure becomes high, and the relief valve The spring force for setting the pressure can also be reduced, the spring can be reduced in size, and the pilot poppet valve and the separate small-diameter piston can be easily machined.
[0034]
Claim3The invention described in claim 1Or 2In the described valve device, the valve device includes a set pressure variable means that is installed in parallel with the spring for the pilot poppet valve and variably controls the set pressure of the relief valve function.
[0035]
The set pressure variable means installed in parallel with the spring acts directly on the pilot poppet valve without using the spring, so that it is not necessary to adjust the expansion and contraction of the spring, and the space of the spring can be saved.
[0036]
Claim4The invention described in claim 13This is a valve device in which the set pressure variable means in the described valve device is an electromagnetic actuator.
[0037]
And claim 1Or 2Since the described valve device can reduce the pressure setting spring, it is possible to set a relief valve even with an inexpensive electromagnetic actuator with a small spring force and almost a compulsory small thrust without using a conventional expensive external pilot pressure signal generator. Pressure can be variably controlled, reducing costs.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.TheoryLight up. Figure2Are also used in the embodiment according to the present invention.
[0039]
FIG. 1 shows the internal structure of the meter-out valve 23 and the meter-out valve 24. In a
[0040]
The flow amplifier refined
[0041]
At the opposite end of the flow
[0042]
The
[0043]
A
[0044]
As a means for controlling the opening degree of the flow
[0045]
The modulation stem 54 controls the drain flow rate from the
[0046]
Further, a
[0047]
That is, a pilot poppet valve 57 is connected to the
[0048]
This pilot poppet valve 57 opens the
[0049]
The poppet taper portion 58 is integrally formed with a large-diameter portion 64 via a neck portion 63, and a small-diameter portion 82 is stepped into the large-diameter portion 64 via a donut-area-shaped pressure receiving surface 81. Is formed. The large diameter portion 64 and the small diameter portion 82 are slidably fitted into the stepped holes.
[0050]
The diameter of the valve seat portion 62 and the large diameter portion 64 is an override characteristic as a relief valve of the pilot poppet valve 57 (the override pressure, which is the difference between the full pressure when the valve is fully opened and the cracking pressure when the valve is open, is small) However, the donut area-shaped pressure-receiving surface 81 has a conventional tip-shaped circular pressure-receiving surface 64a (see FIG.3) It has a smaller area and an area smaller than the area of the valve seat 62. The area of the valve seat portion 62 is an area of a circle having the same diameter as the diameter of the inner space of the valve seat portion 62.
[0051]
The donut area-shaped pressure receiving surface 81 faces a pressure chamber 83 formed in the
[0052]
Therefore, the load pressure from the actuator 11 is guided to the donut-area pressure receiving surface 81 through the passage 65, and becomes a pilot signal pressure that presses the pilot poppet valve 57 in the opening direction against the coil spring 61.
[0053]
On the other hand, the
[0054]
The coil spring 61 that presses the pilot poppet valve 57 in the closing direction is locked at a fixed position by a solenoid mounting portion 86 fixed to the
[0055]
This electromagnetic actuator 87 is provided with a small push-
[0056]
That is, the push rod 89 of the electromagnetic actuator 87 is in direct contact with the pilot poppet valve 57 similarly to the coil spring 61, and the coil spring 61 and the electromagnetic actuator 87 act in parallel with the pilot poppet valve 57. It is configured.
[0057]
in this way,
(1) The opening control mechanism by the modulation stem 54 for controlling the stroke of the flow
[0058]
(2) The pilot poppet valve 57 has a pilot flow rate q to improve the override characteristics as a relief valve.1Has a considerably large valve seat diameter. However, the pressure receiving area portion that senses the return pressure of the
[0059]
(3) With the above structure, even if the return pressure from the actuator 11 in the
[0060]
Next, the function and effect of the embodiment shown in FIG. 1 will be described.
[0061]
(1) Since the diameter of the valve seat portion 62 of the pilot poppet valve 57 can be increased, the opening gain of the pilot poppet valve 57 can be increased, and a good override characteristic as a relief valve of the flow
[0062]
(2) A stepped large-diameter portion 64 and a small-diameter portion 82 are formed at the tip of the pilot poppet valve 57, and the pressure-receiving surface is formed by a difference in cross-sectional area between the large-diameter portion 64 and the small-diameter portion 82, that is, a donut area. Since the area of 81 is reduced, the spring force for setting the relief valve pressure can be reduced, and the coil spring 61 can be reduced in size.
[0063]
(3) In order to variably control the set pressure as the relief valve, a small and inexpensive electromagnetic actuator 87 having a level comparable to the spring force of the coil spring 61 and the maximum thrust force can be reduced. Therefore, it can be incorporated in parallel with the coil spring 61.
[0064]
(4) As in the past, parts such as the
[0065]
Less thanAs described above, the override related to the cracking pressure set in the pilot poppet valve 57 having the relief valve function provided for the
[0066]
Further, as a setting pressure variable means of the pilot poppet valve 57, it is only necessary to install a small and inexpensive push type electromagnetic actuator 87, and the
[0067]
The valve device of the present invention is particularly suitable as a relief valve for a pilot flow rate amplification type poppet valve used for actuator meter-out control of construction machinery. Is also widely applicable.
[0068]
【The invention's effect】
ContractClaim1According to the described invention, when the pilot poppet valve functions as a relief valve with respect to the pilot flow rate amplification type poppet valve whose pilot flow rate is controlled by the pilot modulation valve, the pilot signal pressure having an area smaller than the area of the valve seat portion. The pilot poppet valve with the pressure receiving surface can increase the opening gain, ensure a large lift amount of the pilot flow amplification type poppet valve, and receive the pilot signal pressure while ensuring good override characteristics as a relief valve Since the surface is small, the pressure setting spring can be miniaturized.In particular, by reducing the difference in diameter between the large diameter part and the small diameter part, the area of the pressure receiving surface in the donut area can be made sufficiently small, so even if the pilot signal pressure becomes sufficiently high, the thrust of the pilot poppet valve Can be made sufficiently small, and the spring force for setting the relief valve pressure can be made sufficiently small, so that the spring can be sufficiently downsized.
[0069]
Claim2According to the described invention, since the pilot signal pressure is transmitted to the pilot poppet valve through the small diameter piston received by the pressure receiving surface having a smaller diameter than the valve seat portion, even if the pilot signal pressure becomes high, the thrust of the pilot poppet valve is transmitted. The spring force for setting the relief valve pressure can be reduced, the size of the spring can be reduced, and the pilot poppet valve and the separate small-diameter piston can be easily machined.
[0070]
Claim3According to the described invention, the set pressure variable means for variably controlling the set pressure of the relief valve function installed in parallel with the spring acts directly on the pilot poppet valve without using the spring. No space is required for the spring.
[0071]
Claim4According to the described invention, the pressure setting spring can be reduced in size.ValveSince the set pressure variable means is an electromagnetic actuator in the device, the relief valve set pressure can be achieved even with a small and inexpensive electromagnetic actuator that is almost compatible with the small spring force without using a conventional expensive external pilot pressure signal generator. Can be variably controlled, and cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a valve device according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a meter-in / meter-out separate control circuit;
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional valve device.
[Explanation of symbols]
11 Actuator
42 Pilot flow amplification type poppet valve (flow amplifier poppet valve)
54 Modulation stem as pilot modulation valve
57 Pilot poppet valve
61 Spring
62 Valve seat
64 Large diameter part
81 Donut area-shaped pressure-receiving surface
82 Small diameter part
83 Pressure chamber
87 Electromagnetic actuator as variable pressure setting
91 Small diameter piston
93 Pressure sensing surface
Claims (4)
このパイロット流量増幅型ポペット弁のパイロット流量を制御することによりパイロット流量増幅型ポペット弁のストロークを制御するパイロットモジュレーション弁と、
パイロット流量増幅型ポペット弁に対しパイロットモジュレーション弁と並列に接続されたパイロットポペット弁とを具備し、
このパイロットポペット弁は、弁シート部に接離自在に設けられたリリーフ弁機能を持ち、
このパイロットポペット弁を弁シート部に押圧するスプリングと、
このスプリングに抗してパイロットポペット弁を開き方向に押圧するパイロット信号圧力を受ける受圧面とを備え、
この受圧面は、段付穴に嵌合した大径部と小径部との間に形成されて弁シート部の面積より小さな面積を持つドーナツ・エリア状の受圧面とした
ことを特徴とする弁装置。A pilot flow rate amplification type poppet valve provided on the meter-out side of the actuator;
A pilot modulation valve that controls the stroke of the pilot flow rate amplification type poppet valve by controlling the pilot flow rate of the pilot flow rate amplification type poppet valve;
; And a path for the pilot poppet valve connected in parallel with the pilot modulation valve to the pilot flow amplification type poppet valve,
This pilot poppet valve has a relief valve function that is detachably attached to the valve seat.
A spring that presses the pilot poppet valve against the valve seat,
A pressure receiving surface that receives a pilot signal pressure that presses the pilot poppet valve in the opening direction against the spring;
The pressure receiving surface is a donut area-shaped pressure receiving surface formed between a large diameter portion and a small diameter portion fitted in a stepped hole and having an area smaller than the area of the valve seat portion. Characteristic valve device.
この小径ピストンの当接側とは反対側の端面に設けられた受圧面と、
この受圧面にパイロット信号圧力を作用させる圧力室と
を具備したことを特徴とする請求項1記載の弁装置。A separate small-diameter piston that is smaller in diameter than the valve seat portion of the pilot poppet valve and is in contact with the end face of the poppet valve opposite to the spring;
A pressure receiving surface provided on an end surface opposite to the contact side of the small diameter piston,
The pressure receiving surface claim 1 Symbol mounting of the valve device, characterized by comprising a pressure chamber for applying a pilot signal pressure to.
を具備したことを特徴とする請求項1または2記載の弁装置。 3. A valve device according to claim 1, further comprising a set pressure variable means for variably controlling the set pressure of the relief valve function, which is installed in parallel with the spring for the pilot poppet valve.
ことを特徴とする請求項3記載の弁装置。4. The valve device according to claim 3, wherein the set pressure varying means is an electromagnetic actuator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12908699A JP3631632B2 (en) | 1999-05-10 | 1999-05-10 | Valve device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12908699A JP3631632B2 (en) | 1999-05-10 | 1999-05-10 | Valve device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000320703A JP2000320703A (en) | 2000-11-24 |
JP3631632B2 true JP3631632B2 (en) | 2005-03-23 |
Family
ID=15000740
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12908699A Expired - Fee Related JP3631632B2 (en) | 1999-05-10 | 1999-05-10 | Valve device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3631632B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7258058B2 (en) * | 2005-08-31 | 2007-08-21 | Caterpillar Inc | Metering valve with integral relief and makeup function |
WO2020191730A1 (en) * | 2019-03-28 | 2020-10-01 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | Pump device and agricultural plant protection machine |
-
1999
- 1999-05-10 JP JP12908699A patent/JP3631632B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000320703A (en) | 2000-11-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5878647A (en) | Pilot solenoid control valve and hydraulic control system using same | |
US6715402B2 (en) | Hydraulic control circuit for operating a split actuator mechanical mechanism | |
US7175155B2 (en) | Control valve apparatus and pressure circuit | |
US6073652A (en) | Pilot solenoid control valve with integral pressure sensing transducer | |
US6499577B2 (en) | Valve apparatus for controlling hydraulic pressure for a clutch or a brake and method for controlling hydraulic pressure | |
JPH0777283A (en) | Pilot valve step for pressure control valve | |
US20070157980A1 (en) | Pilot operated control valve having a two stage poppet | |
US6220288B1 (en) | Electrohydraulic control device | |
JP3556860B2 (en) | Fluid pressure actuator control device | |
JP3631632B2 (en) | Valve device | |
EP0640047B1 (en) | Proportional control valve with pressure compensation | |
CZ289178B6 (en) | Electrohydraulic clamping module | |
JP3536243B2 (en) | Hydraulic supply device | |
JP3673118B2 (en) | Control device for fluid pressure actuator | |
JP3534324B2 (en) | Pressure compensating valve | |
JPH07279906A (en) | Hydraulic control device | |
JP2003185042A (en) | Line relief valve | |
JP2000283109A (en) | Actuator controller | |
JP3626634B2 (en) | Valve device | |
JP3415512B2 (en) | Valve device | |
JP3752153B2 (en) | Pressure compensation hydraulic circuit | |
JPH027281Y2 (en) | ||
JP3062862B2 (en) | Negative flow control device | |
JPH0755361Y2 (en) | Directional switching valve with pressure compensation valve | |
JP2024130293A (en) | Relief Valve |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040812 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040825 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041013 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041124 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041217 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |