JP6779726B2

JP6779726B2 - ショックレスリリーフ弁

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Publication number: JP6779726B2
Application number: JP2016187335A
Authority: JP
Inventors: 輝彦佐竹
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2036-09-26
Also published as: JP2018053931A

Description

本発明は、クローラ車両などの建設車両を駆動する油圧モータなどに適用可能なショックレスリリーフ弁に関する。

ショックレスリリーフ弁は、モータなどの駆動機構に制動力を付与する際に生じうる衝撃を緩和しつつ、適切な制動力を付与することができるリリーフ弁である。このショックレスリリーフ弁は、例えば制動時に慣性で回転し続ける油圧モータに対して好適に適用される。

特許文献１が開示するショックレスリリーフ弁は、第１負荷通路と第２負荷通路との間に設けられる第１連通弁及び第２連通弁と、第１連通弁と第２連通弁との間に設けられるアキュムレータとを備える。このショックレスリリーフ弁のアキュムレータは、ピストンを介して分離されている第１シリンダ室及び第２シリンダ室と、第１シリンダ室と第２シリンダ室とを接続するようにピストンに設けられた遅延通路とを有する。この遅延通路に絞りを配置することによって、ショックレス時間が延ばされている。

特開２０１２−１２７４７７号公報

特許文献１が開示するショックレスリリーフ弁を使用する場合、第１負荷通路と第２負荷通路との間に、第１連通弁、第２連通弁及びアキュムレータを設置する必要があるため、十分な大きさの設置スペースを確保することが求められる。また第１連通弁、第２連通弁及びアキュムレータの相互間で圧油を適切に流すことができるように、第１連通弁、第２連通弁及びアキュムレータを相互に繋ぐ油路を形成する必要がある。さらにアキュムレータには、第１シリンダ室、第２シリンダ室、遅延通路及び絞りを適切に形成する必要があり、これらの要素を定めるピストンを高精度に加工することが求められる。

そのため特許文献１が開示するショックレスリリーフ弁を使用する場合には、装置が複雑化及び大型化する傾向がある。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、装置の簡素化及び小型化が可能なショックレスリリーフ弁を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、本体に形成される高圧通路と低圧通路との間を遮断したり連通させたりするショックレスリリーフ弁であって、空洞部を有する中空体と、少なくとも一部が空洞部に配置され、中空体の内周部によって移動可能に支持されるポペットであって、高圧通路と空洞部とを連通する貫通孔と、当該貫通孔の断面積を局所的に低減する第１絞り部とを有するポペットと、中空体の外周部によって軸方向へ移動可能に支持される環状のピストン部材であって、本体と中空体との間に形成されるスライド空間に配置され、当該スライド空間を、軸方向に関してピストン部材よりも一方側に形成される第１油室と、ピストン部材よりも他方側に形成される第２油室とに区分するピストン部材と、を備え、ポペットは、高圧通路の圧油と低圧通路の圧油との圧力差が第１の値よりも大きい場合には、高圧通路と低圧通路とを連通する位置に配置され、圧力差が第１の値以下の場合には高圧通路と低圧通路とを遮断する位置に配置され、中空体は、空洞部と第１油室とを連通する第２絞り部を有し、第２油室は、低圧通路に連通し、本体は、第２油室の一部を画定する肩部であって、ピストン部材と接触することでピストン部材の他方側への移動を停止させる肩部を有し、ピストン部材は、第１油室の圧油の圧力と第２油室の圧油の圧力との差に応じてスライド空間を軸方向に移動し、ピストン部材が肩部と接触した状態では第１油室と第２油室との間が遮断されるショックレスリリーフ弁に関する。

ピストン部材は、少なくとも一つの絞り孔を有し、少なくとも一つの絞り孔は、ピストン部材が肩部から離れている状態では第１油室と第２油室とを連通し、ピストン部材が肩部と接触している状態では肩部によって塞がれて、第１油室と第２油室とを連通しなくてもよい。

ショックレスリリーフ弁は、空洞部に配置される弾性部材と、ポペットと弾性部材との間に設けられ、厚みを変えることによって弾性部材からポペットに加えられる力を調整可能な圧力調整部材と、を更に備えてもよい。

高圧通路の圧油の圧力が低圧通路の圧油の圧力よりも大きく且つピストン部材が肩部から離れている状態では、貫通孔のうち高圧通路と第１絞り部との間に存在する圧油の圧力は空洞部の圧油の圧力よりも大きく、空洞部の圧油の圧力は第１油室の圧油の圧力よりも大きく、第１油室の圧油の圧力は第２油室の圧油の圧力よりも大きくてもよい。

高圧通路の圧油の圧力が低圧通路の圧油の圧力よりも大きく且つピストン部材が肩部に接触している状態では、貫通孔の圧油、空洞部の圧油、及び第１油室の圧油は同じ圧力を有してもよい。

高圧通路の圧油の圧力が低圧通路の圧油の圧力よりも大きく且つピストン部材が肩部から離れている状態での空洞部の圧油の圧力は、高圧通路の圧油の圧力が低圧通路の圧油の圧力よりも大きく且つピストン部材が肩部に接触している状態での空洞部の圧油の圧力よりも小さくてもよい。

本発明によれば、中空体の空洞部に少なくとも一部が配置されるポペットと、中空体の外周部に設けられるピストン部材とを組み合わせることによって、装置の簡素化及び小型化が可能なショックレスリリーフ弁を提供することができる。

図１は、油圧モータの一例を示す回路図である。図２は、ショックレスリリーフ弁の一例を示す断面図である。図３は、ピストン部材の一例を示す断面図である。図４は、ピストン部材の他の例を示す断面図である。図５は、ショックレスリリーフ弁の作動を説明するための断面図である。図６は、ショックレスリリーフ弁の作動を説明するための断面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

以下に説明するショックレスリリーフ弁は、例えば、油圧ショベルなどの建設車両を駆動する走行用の油圧モータなどに適用されうる。走行用油圧モータを作動させるための流体は一般に油（「圧油」とも称する）が用いられるが、ショックレスリリーフ弁によって制動コントロールされうる流体の成分等の種類は、特に限定されない。

［油圧モータ］
図１は、油圧モータ１００の一例を示す回路図である。

油圧モータ１００は、モータ機構１、カウンターバランス弁３、ショックレスリリーフ弁２、２’、低速モードと高速モードとのいずれかにその運転状態を切り換えるための高低速切換弁４（２速切換弁）、シャトル弁５、第１負荷通路５１及び第２負荷通路５２を備える。

また油圧モータ１００は、圧油の供給及び排出を制御する方向切換弁１０１に接続されている。方向切換弁１０１には、油圧モータ１００に圧油を供給するためのポンプ１０４が接続されている。方向切換弁１０１は、３位置弁であり、モータ機構１を正回転（または逆回転）させるときは第１切換位置１０１ａに切り換えられ、モータ機構１を逆回転（または正回転）させるときは第２切換位置１０１ｃに切り換えられ、モータ機構１を停止させるときは中立位置１０１ｂに切り換えられる。

また油圧モータ１００は、高低速切換弁４にパイロット圧油を供給するパイロットポンプ１０５、及び減速機１０３にも接続されている。モータ機構１と方向切換弁１０１とは、第１負荷通路５１及び第２負荷通路５２を介して相互に接続されている。

［速度可変機構］
油圧モータ１００は、低速モードと高速モードとの間で運転状態を切り換えるための速度可変機構を備えており、この速度可変機構は、傾転シリンダ３５と、高低速切換弁４（２速切換弁）と、シャトル弁５とを具備する。

［ショックレスリリーフ弁］
ショックレスリリーフ弁２、２’は、第１負荷通路５１と第２負荷通路５２との間に設けられる。ショックレスリリーフ弁２、２’の各々は、第１負荷通路５１の圧油と第２負荷通路５２の圧油との間の圧力差が所定値よりも大きくなった場合に、第１負荷通路５１と第２負荷通路５２とを連通させて、圧力の高い通路（高圧通路）から低い通路（低圧通路）に圧油を流すように形成された弁である。なお、第１負荷通路５１が油圧の高い通路（高圧通路）になり、第２負荷通路５２が油圧の低い通路（低圧通路）になる場合もあるし、逆に、第２負荷通路５２が油圧の高い通路（高圧通路）になり、第１負荷通路５１が油圧の低い通路（低圧通路）になる場合もある。

図１に示す例において、左側のショックレスリリーフ弁２及び右側のショックレスリリーフ弁２’は基本的に同様の構造を有するが、左側のショックレスリリーフ弁２が正回転用であり、右側のショックレスリリーフ弁２’が逆回転用である。すなわち、モータ機構１が正回転している状態から停止する場合には左側のショックレスリリーフ弁２がショックレス機能を果たし、モータ機構１が逆回転している状態から停止する場合には右側のショックレスリリーフ弁２’がショックレス機能を果たす。なお、モータ機構１が正回転している状態から停止する場合には、第１負荷通路５１が後述の高圧通路になり、第２負荷通路５２が後述の低圧通路になる。一方、モータ機構１が逆回転している状態から停止する場合には、第２負荷通路５２が後述の高圧通路になり、第１負荷通路５１が後述の低圧通路になる。

以下の図２〜図６を参照したショックレスリリーフ弁の構造の説明では、モータ機構１が正回転している状態から停止する場合が想定されており、とりわけ正回転用の左側のショックレスリリーフ弁２に注目されている。ただし、モータ機構１が逆回転している状態から停止する場合も同様の作用効果が示され、逆回転用の右側のショックレスリリーフ弁２’も正回転用の左側のショックレスリリーフ弁２と同様に動作する。

［ショックレスリリーフ弁の構造］
図２は、ショックレスリリーフ弁２の一例を示す断面図である。図２には、上述の第１負荷通路５１が高圧通路６１となり、第２負荷通路５２が低圧通路６２となる場合のショックレスリリーフ弁２を例示する。

ショックレスリリーフ弁２は、本体６０に形成される高圧通路６１と低圧通路６２との間を遮断したり連通させたりするリリーフ弁であり、中空体６４、ポペット７０、ピストン部材７７、及び台座部６９を備える。

中空体６４は、中空本体６５及び中空プラグ部６６を具備する。中空本体６５は、本体６０に設けられた孔部に挿入される。中空プラグ部６６は、本体６０の孔部に挿入された中空本体６５を覆うように配置され、孔部の内部を外部から遮断する。中空本体６５及び中空プラグ部６６の各々は、中空状に形成され、内側に空洞部６７を有する。中空本体６５は中空プラグ部６６に嵌合している。中空本体６５に形成された空洞部６７は中空プラグ部６６に形成された空洞部６７と繋がっており、中空本体６５及び中空プラグ部６６の両者によって一体的な空洞部６７が形成されている。

ポペット７０は、少なくとも一部（図２示す例では全部）が空洞部６７に配置され、中空本体６５の内周部によって軸方向（図２に示す符合「Ｄ１」及び「Ｄ２」参照）へ移動可能に支持されている。ポペット７０は、貫通孔７３及び第１絞り部７５を有する。貫通孔７３は、高圧通路６１と空洞部６７とを連通し、高圧通路６１からの圧油は、貫通孔７３を介して空洞部６７に流入することができる。第１絞り部７５は、貫通孔７３の断面積を局所的に低減して流路面積を絞っており、例えば１ｍｍ以下の径の流路が第１絞り部７５によって形成される。高圧通路６１から貫通孔７３に流入した圧油は、この第１絞り部７５により形成される流路を経て、空洞部６７に流入する。

中空体６４（すなわち中空本体６５及び中空プラグ部６６）の空洞部６７には、バネ等によって構成される弾性部材８９が配置されている。弾性部材８９の一端部は中空プラグ部６６の底部に着座し、弾性部材８９の他端部はポペット７０に取り付けられた圧力調整部材９１に着座する。弾性部材８９は、中空プラグ部６６の底部と圧力調整部材９１との間で圧縮された状態で配置され、第１方向Ｄ１への弾性力を中空プラグ部６６の底部に加えるとともに、第２方向Ｄ２への弾性力を圧力調整部材９１及びポペット７０に加える。したがって、ポペット７０を第１方向Ｄ１へ移動させるには、弾性部材８９の弾性力に抗して第１方向Ｄ１への力をポペット７０に加える必要があり、ポペット７０が第１方向Ｄ１に移動するのに伴って弾性部材８９によってもたらされる弾性力は増大する。なお、ポペット７０と弾性部材８９との間に設けられる圧力調整部材９１の厚みを変えることによって、弾性部材８９からポペット７０に加えられる力を調整可能である。

中空本体６５は、更に、空洞部６７と第１油室８１とを連通する第２絞り部７６を有する。したがって第１油室８１は、第２絞り部７６、空洞部６７及び貫通孔７３を介して高圧通路６１に連通する。

環状のピストン部材７７は、中空本体６５の外周部によって軸方向へ移動可能に支持され、中空本体６５の外周面上を摺動可能に設けられている。ピストン部材７７は、本体６０と中空本体６５との間に形成されるスライド空間７９に配置される。ピストン部材７７は、スライド空間７９を、軸方向に関してピストン部材７７よりも一方側（第１方向Ｄ１側（すなわち図２の右側））に形成される第１油室８１と、ピストン部材７７よりも他方側（第２方向Ｄ２側（すなわち図２の左側））に形成される第２油室８２とに区分する。ピストン部材７７は、スライド空間７９を区画する中空本体６５及び本体６０に当接し、ピストン部材７７が中空本体６５及び本体６０の各々に当接している箇所を圧油は基本的に流通できない。

本体６０は、第２油室８２の一部を画定する肩部８５を有する。この肩部８５は、ピストン部材７７と接触することでピストン部材７７の他方側（すなわち第２方向Ｄ２）への移動を停止させる。すなわち、スライド空間７９におけるピストン部材７７の第２方向Ｄ２への移動は肩部８５によって制限される。一方、スライド空間７９におけるピストン部材７７の第１方向Ｄ１への移動は中空プラグ部６６によって制限される。なお肩部８５と中空本体６５との間には隙間が形成され、当該隙間を介して、スライド空間７９（特に第２油室８２）は低圧通路６２に連通し、低圧通路６２と第２油室８２との間で圧油が自由に行き来することができる。

図３は、ピストン部材７７の一例を示す断面図である。ピストン部材７７は、少なくとも一つの絞り孔８７（図３に示す例では一つの溝状の絞り孔８７）を有する。絞り孔８７は、ピストン部材７７を軸方向へ貫通するように設けられており、上述の第１油室８１と第２油室８２とを連通するための孔である。絞り孔８７は、第１油室８１と第２油室８２とを繋いで圧油の流路を構成するとともに、絞りとしての役割も果たす。したがって、絞り孔８７の流路面積は非常に小さく、例えば１ｍｍ以下の径を有する流路が絞り孔８７によって構成される。

また絞り孔８７は、図３において符合「Ａ」で表される肩部８５の内周位置よりも径方向外側に設けられ、ピストン部材７７が肩部８５に押し当てられた際に絞り孔８７が肩部８５によって塞がれる。すなわち絞り孔８７は、ピストン部材７７が肩部８５から離れている状態では第１油室８１と第２油室８２とを連通する。一方、ピストン部材７７が肩部８５と接触している状態では、第１絞り部７５が肩部８５によって塞がれ、第１絞り部７５は第１油室８１と第２油室８２とを連通しない。このように、ピストン部材７７が肩部８５から離れている状態では絞り孔８７を介して第１油室８１と第２油室８２との間で圧油の流通が可能であるが、ピストン部材７７が肩部８５と接触している状態では、圧油は基本的に第１油室８１と第２油室８２との間で流通しない。

なお、絞り孔８７の形状は特に限定されない。図３には溝状に形成された絞り孔８７が示されているが、絞り孔８７は例えば図４に示すような円形断面を有する穴状に形成されてもよい。また、ピストン部材７７は複数の絞り孔８７を有していてもよい。ただし、いずれの絞り孔８７も、肩部８５の内周位置（図３及び図４の符合「Ａ」参照）よりも径方向外側に設けられている。これにより、ピストン部材７７が肩部８５から離れている状態では絞り孔８７を介して第１油室８１と第２油室８２とが連通され、ピストン部材７７が肩部８５と接触している状態では肩部８５によって絞り孔８７は塞がれ、第１油室８１と第２油室８２との間が遮断される。

このようにピストン部材７７は、中空本体６５、中空プラグ部６６、本体６０（肩部８５を含む）によって囲まれるスライド空間７９を、第１油室８１の圧油の圧力と第２油室８２の圧油の圧力に応じて軸方向へスライド移動する。すなわちピストン部材７７は、第１油室８１の圧油の圧力と第２油室８２の圧油の圧力との差に応じてスライド空間７９を軸方向に移動する。

［ショックレスリリーフ弁の作動］
次に、上述のショックレスリリーフ弁２の作動について説明する。まず、通常のリリーフ弁としてのショックレスリリーフ弁２の作動について説明する。

高圧通路６１の圧油と低圧通路６２の圧油との圧力差が第１の値Ｔ１よりも大きい場合、ポペット７０は、高圧通路６１と低圧通路６２とを連通する位置に配置される。一方、高圧通路６１の圧油と低圧通路６２の圧油との圧力差が第１の値Ｔ１以下の場合、ポペット７０は、高圧通路６１と低圧通路６２との間を遮断する位置に配置される。すなわち、高圧通路６１の圧油と低圧通路６２の圧油との圧力差Ｐｄが比較的小さく第１の値Ｔ１以下の場合（すなわち「Ｐｄ≦Ｔ１」が満たされる場合）には、ポペット７０は弾性部材８９に押されて台座部６９に隙間無く着座する。これにより、高圧通路６１と低圧通路６２との間の流路は台座部６９及びポペット７０によって遮断される。一方、高圧通路６１の圧油と低圧通路６２の圧油との圧力差Ｐｄが比較的大きくなって第１の値Ｔ１よりも大きくなった場合（すなわち「Ｐｄ＞Ｔ１」が満たされる場合）には、ポペット７０は高圧通路６１からの圧油に押されて台座部６９から離間する。これにより、高圧通路６１と低圧通路６２とは、台座部６９とポペット７０との間に形成される流路を介して連通され、高圧通路６１から低圧通路６２に圧油が流入する。

なお、ここでいう第１の値Ｔ１は任意の値とすることができ、例えばゼロ（０）であってもよい。この場合、高圧通路６１（本例では第１負荷通路５１）の圧油の圧力が、低圧通路６２（本例では第２負荷通路５２）の圧油の圧力を超えたタイミングで、ポペット７０は台座部６９から離間し、高圧通路６１から低圧通路６２に圧油が流入する。

次に、ショックレスリリーフ弁２によって行われるショックレス制動について説明する。

図５及び図６は、ショックレスリリーフ弁２の作動を説明するための断面図である。

高圧通路６１の圧油と低圧通路６２の圧油との間の圧力差がゼロ（０）若しくは非常に小さい間は、図２に示すように、ポペット７０は台座部６９に着座して高圧通路６１と低圧通路６２との間を遮断する。なお、モータ機構１が正回転している間は第２負荷通路５２の圧油の方が第１負荷通路５１の圧油よりも圧力が大きい。したがってモータ機構１が正回転している間は、第２負荷通路５２と連通する第２油室８２の圧油の方が第１負荷通路５１と連通する第１油室８１の圧油よりも圧力が大きく、ピストン部材７７は、第２油室８２から第１油室８１に向かう力（図５及び図６では右側に向かう力）を受ける。そのため、モータ機構１が正回転している状態から停止した直後は、ピストン部材７７は、スライド空間７９において肩部８５から離間し、中空プラグ部６６に近接した位置に配置されている。

一方、高圧通路６１の圧油の圧力が低圧通路６２の圧油の圧力よりも大きくなり、その圧力差が第１の値Ｔ１よりも大きくなると、図５に示すように、ポペット７０は台座部６９から離間し、ポペット７０と台座部６９との間に形成された流路を介して高圧通路６１から低圧通路６２に圧油が流れ込む。

この場合、圧油は、高圧通路６１から貫通孔７３にも流入する。貫通孔７３に流入した圧油は、第１絞り部７５により流路面積が絞られた流路を経て空洞部６７に流入する。そして、空洞部６７の圧油は、第２絞り部７６を介して第１油室８１に流入する。なお、第１絞り部７５及び第２絞り部７６の各々を通過する圧油には圧力損失が生じ、第１絞り部７５及び第２絞り部７６の各々の前後の圧油には圧力差が存在する。

一方、ピストン部材７７は、第１油室８１の圧油と第２油室８２の圧油との間の圧力差に応じてスライド空間７９を軸方向へ移動し、特に、第１油室８１の圧油の圧力Ｐ３が第２油室８２の圧油の圧力Ｐ４よりも大きい場合に、第２方向Ｄ２へ移動する。したがって、低圧通路６２の圧油よりも圧力が大きい高圧通路６１の圧油が貫通孔７３、空洞部６７及び第２絞り部７６を介して第１油室８１に流入し、第１油室８１の圧油の圧力Ｐ３が第２油室８２の圧油の圧力Ｐ４よりも大きい場合には、ピストン部材７７は肩部８５に向かって第２方向Ｄ２へ移動し、第２油室８２は徐々に狭められる。

なお、第１油室８１の圧油の圧力Ｐ３が第２油室８２の圧油の圧力Ｐ４よりも大きい場合には、ピストン部材７７に形成されている絞り孔８７を介して、第１油室８１から第２油室８２に圧油が流入する。これにより、第１油室８１の圧油の圧力Ｐ３と第２油室８２の圧油の圧力Ｐ４との圧力差が、ピストン部材７７に絞り孔８７を形成しない場合に比べて小さくなる。そのため、ピストン部材７７の第２方向Ｄ２への移動速度が遅くなり、ピストン部材７７が肩部８５に接触するまでの時間を長時間化することができる。

このように高圧通路６１の圧油の圧力が低圧通路６２の圧油の圧力よりも大きく且つピストン部材７７が肩部８５から離れている状態では、貫通孔７３のうち高圧通路６１と第１絞り部７５との間に存在する圧油の圧力Ｐ１は空洞部６７の圧油の圧力Ｐ２よりも大きい。また、空洞部６７の圧油の圧力Ｐ２は第１油室８１の圧油の圧力Ｐ３よりも大きい。そして、第１油室８１の圧油の圧力Ｐ３は第２油室８２の圧油の圧力Ｐ４よりも大きい。

一方、図６に示すようにピストン部材７７が肩部８５に接触すると、絞り孔８７は肩部８５によって塞がれ、第１油室８１の圧油は第２油室８２に流入することができず、またピストン部材７７が停止して第１油室８１の容積も変化がなくなる。そのため、第１油室８１の圧油は停滞し、空洞部６７から第１油室８１への圧油の流入も止まる。これにより貫通孔７３の圧油の圧力Ｐ１、空洞部６７の圧油の圧力Ｐ２、及び第１油室８１の圧油の圧力Ｐ３は徐々に大きくなり、最終的には、高圧通路６１の圧油の圧力と同じ程度にまで上昇する。

このように高圧通路６１の圧油の圧力が低圧通路６２の圧油の圧力よりも大きく且つピストン部材７７が肩部８５に接触している状態では、貫通孔７３の圧油の圧力Ｐ１、空洞部６７の圧油の圧力Ｐ２、及び第１油室８１の圧油の圧力Ｐ３は同じになる。

また「高圧通路６１の圧油の圧力が低圧通路６２の圧油の圧力よりも大きく、且つ、ピストン部材７７が肩部８５から離れている状態での空洞部６７の圧油の圧力Ｐ２（図５参照）」は、「高圧通路６１の圧油の圧力が低圧通路６２の圧油の圧力よりも大きく、且つ、ピストン部材７７が肩部８５に接触している状態での空洞部６７の圧油の圧力Ｐ２（図６参照）」よりも小さい。その一方で、ショックレスリリーフ弁２の構造上、空洞部６７の圧油の圧力が大きくなるに従って、高圧通路６１の圧油によるポペット７０の押し下げ（すなわち第１方向Ｄ１への移動）に要する力が大きくなり、ショックレスリリーフ弁２によってもたらされる制動力及び衝撃力は大きくなる。したがって、図５に示す状態と図６に示す状態とを比べると、図５に示す状態のショックレスリリーフ弁２の方が衝撃力をより緩和することができ、図６に示す状態のショックレスリリーフ弁２の方がより大きな制動力を得ることができる。

本実施形態のショックレスリリーフ弁２は、上述の図５に示す状態により一次応答としてショックレス制動を行うことができ、また上述の図６に示す状態により二次応答として通常制動を行うことができる。したがって、「ピストン部材７７の第２方向Ｄ２への移動速度」や「ピストン部材７７が第２方向Ｄ２に移動を開始してから肩部８５に接触するまでの時間」を調整することによって、一次応答（すなわちショックレス制動）及び二次応答（すなわち通常制動）の時間や制動の程度を変えることができる。具体的には、スライド空間７９の軸方向の大きさ、絞り孔８７の流路面積、第２絞り部７６により形成される流路の流路面積、及び第１絞り部７５により形成される流路の流路面積を調整することによって、一次応答及び二次応答の時間や制動の程度を変えることができる。

以上説明したように本実施形態のショックレスリリーフ弁２は、中空本体６５の外周部におけるピストン部材７７の軸方向移動によってショックレス制動（一次応答）が実現されている。特に、上述のショックレスリリーフ弁２は、外観上は、一般的な構造のリリーフ弁の外周部に環状のピストン部材７７が装着された構成を有するため、小型化することが容易であり、既存の油路（すなわち第１負荷通路５１及び第２負荷通路５２）に対する取り付けも簡単に行うことができる。またピストン部材７７の軸方向移動の速度や距離を調整することによって一次圧応答時間を簡単且つ確実に変えることができ、高機能なショックレスリリーフ弁２を簡素な構成で実現できる。

［油圧モータの作動］
次に、上述のショックレスリリーフ弁２を適用した図１に示す油圧モータ１００の作動について説明する。

ここでは、方向切換弁１０１を中立位置１０１ｂから第１切換位置１０１ａに切り換えて、モータ機構１を回転させた後、方向切換弁１０１を中立位置１０１ｂに戻してモータ機構１にブレーキをかけてモータ機構１を停止させる場合を例として説明する。この場合、第１負荷通路５１が高圧通路６１になり、第２負荷通路５２が低圧通路６２になる。なお、方向切換弁１０１を第２切換位置１０１ｃに切り換えてモータ機構１を回転させた後に中立位置１０１ｂに戻してモータ機構１を停止させる場合には、第２負荷通路５２が高圧通路６１となり、第１負荷通路５１は低圧通路６２となるが、以下に説明する作動メカニズムと同様の作動メカニズムでモータ機構１は制動される。

［モータ機構１の駆動］
方向切換弁１０１が中立位置１０１ｂから第１切換位置１０１ａに切り換えられると、ポンプ１０４からの圧油が第２負荷通路５２を介してモータ機構１に供給されるとともに、カウンターバランス弁３が中立位置３ｂから第１切換位置３ａに切り換えられる。カウンターバランス弁３が第１切換位置３ａに切り換えられると、通路５３を介してモータ機構１の圧力室にも圧油が供給され、モータ機構１のブレーキ３２（すなわちパーキングブレーキ）が解除される。またカウンターバランス弁３が第１切換位置３ａに切り換えられると、モータ機構１から吐出された圧油は、第１負荷通路５１、カウンターバランス弁３及び方向切換弁１０１を経由してタンク１０２に排出される。これら一連の作動により、モータ機構１は回転駆動される。

［モータ機構１の停止］
次に、モータ機構１を停止させる場合の作動について説明する。方向切換弁１０１を第１切換位置１０１ａから中立位置１０１ｂに戻すと、ポンプ１０４はタンク１０２と連通した状態となり、ポンプ１０４から吐出される圧油の圧力が下がる。これにより、カウンターバランス弁３は、第１切換位置３ａから中立位置３ｂに戻る。その一方で、モータ機構１は慣性で回転し続ける。カウンターバランス弁３が中立位置３ｂに戻ると、第１負荷通路５１と方向切換弁１０１との間が遮断されるため、慣性で回転し続けるモータ機構１から吐出された圧油は、タンク１０２に排出されずに第１負荷通路５１内に留まるため、第１負荷通路５１は高圧通路となる。これに対して、第２負荷通路５２は低圧通路となる。

この状態で、ショックレスリリーフ弁２は作動する。ショックレスリリーフ弁２の作動により、第１負荷通路５１の圧油は、第２負荷通路５２に流れ、そしてモータ機構１に戻る。そして、ショックレスリリーフ弁２の抵抗が、制動力となって、モータ機構１は所定の時間経過後に停止する。

特に、ショックレスリリーフ弁２が上述の図５に示す状態にある間は、ショックレスリリーフ弁２によってもたらされる制動力が小さいため、制動距離が長くなる一方で停止ショックは緩和される。一方、ショックレスリリーフ弁２が上述の図６に示す状態にある間は、ショックレスリリーフ弁２によってもたらされる制動力が大きいため、制動距離が短くなる一方で停止ショックが大きくなる。このように本実施形態のショックレスリリーフ弁２によれば、前半のショックレス制動（図５参照）によってモータ機構１の制動開始直後における停止ショックを緩和できる一方で、後半の通常制動（図６参照）によって制動距離が長くなることを防止することができる。

本発明は、上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形が加えられた各種態様も含みうるものであり、本発明によって奏される効果も上述の事項に限定されない。したがって、本発明の技術的思想及び趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲及び明細書に記載される各要素に対して種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

１モータ機構
２ショックレスリリーフ弁
３カウンターバランス弁
４高低速切換弁
５シャトル弁
３２ブレーキ
５１第１負荷通路
５２第２負荷通路
６０本体
６１高圧通路
６２低圧通路
６４中空体
６５中空本体
６６中空プラグ部
６７空洞部
６９台座部
７０ポペット
７３貫通孔
７５第１絞り部
７６第２絞り部
７７ピストン部材
７９スライド空間
８１第１油室
８２第２油室
８５肩部
８７絞り孔
８９弾性部材
９１圧力調整部材
１００油圧モータ
１０１方向切換弁
１０２タンク
１０３減速機
１０４ポンプ
１０５パイロットポンプ

Claims

本体に形成される高圧通路と低圧通路との間を遮断したり連通させたりするショックレスリリーフ弁であって、
中空本体及び中空プラグを含み、空洞部を有する中空体と、
少なくとも一部が前記空洞部に配置され、前記中空体の内周部によって移動可能に支持されるポペットであって、前記高圧通路と前記空洞部とを連通する貫通孔と、当該貫通孔の断面積を局所的に低減する第１絞り部と、を有するポペットと、
前記中空体の外周部によって軸方向へ移動可能に支持される環状のピストン部材であって、前記本体と前記中空体との間に形成されるスライド空間に配置され、当該スライド空間を、軸方向に関してピストン部材よりも一方側に形成される第１油室と、ピストン部材よりも他方側に形成される第２油室とに区分するピストン部材と、を備え、
前記ポペットは、前記高圧通路の圧油と前記低圧通路の圧油との圧力差が第１の値よりも大きい場合には、前記高圧通路と前記低圧通路とを連通する位置に配置され、圧力差が前記第１の値以下の場合には前記高圧通路と前記低圧通路とを遮断する位置に配置され、前記中空体は、前記空洞部と前記第１油室とを連通する第２絞り部を有し、
前記第２油室は、前記低圧通路に連通し、
前記本体は、前記第２油室の一部を画定する肩部であって、前記ピストン部材と接触することで前記ピストン部材の他方側への移動を停止させる肩部を有し、
前記ピストン部材は、前記第１油室の圧油の圧力と前記第２油室の圧油の圧力との差に応じて前記スライド空間を軸方向に移動し、前記ピストン部材が前記肩部と接触した状態では前記第１油室と前記第２油室との間が遮断されるショックレスリリーフ弁。
前記ポペットは、前記中空本体の内周部によって移動可能に支持され、
前記ピストン部材は、前記中空本体の外周部によって移動可能に支持される請求項１に記載のショックレスリリーフ弁。
前記ピストン部材は、少なくとも一つの絞り孔を有し、
前記少なくとも一つの絞り孔は、前記ピストン部材が前記肩部から離れている状態では前記第１油室と前記第２油室とを連通し、前記ピストン部材が前記肩部と接触している状態では前記肩部によって塞がれて、前記第１油室と前記第２油室とを連通しない請求項１又は２に記載のショックレスリリーフ弁。
本体に形成される高圧通路と低圧通路との間を遮断したり連通させたりするショックレスリリーフ弁であって、
空洞部を有する中空体と、
少なくとも一部が前記空洞部に配置され、前記中空体の内周部によって移動可能に支持されるポペットであって、前記高圧通路と前記空洞部とを連通する貫通孔と、当該貫通孔の断面積を局所的に低減する第１絞り部と、を有するポペットと、
前記中空体の外周部によって軸方向へ移動可能に支持される環状のピストン部材であって、前記本体と前記中空体との間に形成されるスライド空間に配置され、当該スライド空間を、軸方向に関してピストン部材よりも一方側に形成される第１油室と、ピストン部材よりも他方側に形成される第２油室とに区分するピストン部材と、
前記空洞部に配置される弾性部材と、
前記ポペットと前記弾性部材との間に設けられ、厚みを変えることによって前記弾性部材から前記ポペットに加えられる力を調整可能な圧力調整部材と、を備え、
前記ポペットは、前記高圧通路の圧油と前記低圧通路の圧油との圧力差が第１の値よりも大きい場合には、前記高圧通路と前記低圧通路とを連通する位置に配置され、圧力差が前記第１の値以下の場合には前記高圧通路と前記低圧通路とを遮断する位置に配置され、前記中空体は、前記空洞部と前記第１油室とを連通する第２絞り部を有し、
前記第２油室は、前記低圧通路に連通し、
前記本体は、前記第２油室の一部を画定する肩部であって、前記ピストン部材と接触することで前記ピストン部材の他方側への移動を停止させる肩部を有し、
前記ピストン部材は、前記第１油室の圧油の圧力と前記第２油室の圧油の圧力との差に応じて前記スライド空間を軸方向に移動し、前記ピストン部材が前記肩部と接触した状態では前記第１油室と前記第２油室との間が遮断されるショックレスリリーフ弁。
前記高圧通路の圧油の圧力が前記低圧通路の圧油の圧力よりも大きく且つ前記ピストン部材が前記肩部から離れている状態では、
前記貫通孔のうち前記高圧通路と前記第１絞り部との間に存在する圧油の圧力は前記空洞部の圧油の圧力よりも大きく、前記空洞部の圧油の圧力は前記第１油室の圧油の圧力よりも大きく、前記第１油室の圧油の圧力は前記第２油室の圧油の圧力よりも大きい請求項１〜４のいずれか一項に記載のショックレスリリーフ弁。
前記高圧通路の圧油の圧力が前記低圧通路の圧油の圧力よりも大きく且つ前記ピストン部材が前記肩部に接触している状態では、
前記貫通孔の圧油、前記空洞部の圧油、及び前記第１油室の圧油は同じ圧力を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載のショックレスリリーフ弁。
前記高圧通路の圧油の圧力が前記低圧通路の圧油の圧力よりも大きく且つ前記ピストン部材が前記肩部から離れている状態での前記空洞部の圧油の圧力は、前記高圧通路の圧油の圧力が前記低圧通路の圧油の圧力よりも大きく且つ前記ピストン部材が前記肩部に接触している状態での前記空洞部の圧油の圧力よりも小さい請求項１〜６のいずれか一項に記載のショックレスリリーフ弁。