特許 7228972 弁構造体及び作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-16

(45)【発行日】2023-02-27

(54)【発明の名称】弁構造体及び作業機械

(51)【国際特許分類】

   F16K 17/04 20060101AFI20230217BHJP

   F16K 17/10 20060101ALI20230217BHJP

【ＦＩ】

F16K17/04 E

F16K17/10

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018141521

(22)【出願日】2018-07-27

(65)【公開番号】P2020016321

(43)【公開日】2020-01-30

【審査請求日】2021-06-28

(73)【特許権者】

【識別番号】503405689

【氏名又は名称】ナブテスコ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100130719

【弁理士】

【氏名又は名称】村越 卓

(72)【発明者】

【氏名】山本 良宏

(72)【発明者】

【氏名】岡田 泰輔

【審査官】加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－０９９３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０３０３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３２７０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００７／０４０１６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２－２９５７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０８３９９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０５－３０６７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１５６６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５０－０７０９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭４２－２１６１（ＪＰ，Ｙ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ １５／００－１７／１６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に並んで配置される弁体及び弁座部材と、
ばねを有し、前記ばねによって前記弁体を前記弁座部材に向けて押し、前記軸方向の弾性力及び前記軸方向と直角を成す半径方向の弾性力を前記ばねの構造に基づいて前記弁体に対して作用させる押し付け部と、を備え、
前記ばねの中心軸は、自然長の場合に０以外の曲率を持つ曲線を描く、弁構造体。

【請求項2】

軸方向に並んで配置される弁体及び弁座部材と、
前記弁体に接触するばねを有し、当該ばねによって前記弁体を前記弁座部材に向けて押す押し付け部と、
前記ばねの弾性を調整する弾性調整部材であって、前記軸方向に関する位置が前記ばねの少なくとも一部と同じであり、前記軸方向の弾性力及び前記軸方向と直角を成す半径方向の弾性力を前記押し付け部から前記弁体に対して作用させる弾性調整部材と、を備え、
前記弁体は、円錐状の面を有し、
前記ばねは、前記弁体の前記円錐状の面を前記弁座部材に向けて押す、弁構造体。

【請求項3】

前記ばねは、前記軸方向に関して弾性変形可能に設けられるとともに、前記半径方向に関して弾性変形可能に設けられる請求項１又は２に記載の弁構造体。

【請求項4】

前記ばねは、自然長の場合に前記軸方向に延びつつ前記半径方向に延びる曲線に沿って湾曲する請求項１～３のいずれか一項に記載の弁構造体。

【請求項5】

前記ばねは、前記弁体に接触する一端面であって、自然長の場合に前記半径方向と非平行に延びる一端面を有する請求項１～４のいずれか一項に記載の弁構造体。

【請求項6】

前記弾性調整部材は、前記ばねの一部を拘束して、当該一部の前記軸方向への移動を制限する請求項２に記載の弁構造体。

【請求項7】

前記ばねは、前記弁体に接触する一端面とは反対側に設けられる他端面であって、自然長の場合に前記半径方向と平行に延びる他端面を有する請求項１～６のいずれか一項に記載の弁構造体。

【請求項8】

前記ばねは、前記弁体に接触する一端面であって、自然長の場合に前記半径方向と平行に延びる一端面を有する請求項１～４、６及び７のいずれか一項に記載の弁構造体。

【請求項9】

第１流路と第２流路との間の第１連絡路を閉鎖又は開放する親弁ユニットと、
前記第１流路に連通される第３流路と、第４流路との間の第２連絡路を閉鎖又は開放する子弁ユニットと、を備え、
前記親弁ユニット及び前記子弁ユニットのうち少なくとも一方は、前記弁体、前記弁座部材及び前記押し付け部を含む請求項１～８のいずれか一項に記載の弁構造体。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の弁構造体を備える作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リリーフ弁等の弁構造体及び作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

リリーフ弁は、通常、圧縮コイルばねにより押された弁体が弁座に押しつけられることで閉弁状態に置かれ、圧縮コイルばねの押し付け力に対抗する作動流体からの圧力を受けた弁体が弁座から離れることで開弁状態に置かれる。弁体は、開弁状態において位置が不安定になるため、半径方向に振動する傾向がある。弁体が振動して弁座等の構成部材と繰り返し衝突することで、騒音（特に高周波数音）がもたらされ、また弁体や弁座等の構成部材の破損や寿命短縮の懸念がある。

【0003】

特許文献１～３は、そのような弁体の振動を低減するための技術を開示している。例えば特許文献１の圧力制御弁では、ばね座の支持面を傾斜させることにより、開弁時に弁体を部分的に弁座に押しつけつつ弁体の一部のみを弁座から離間させて、弁体の振動を防いでいる。また特許文献２が開示するリリーフ弁では、子弁と接触するピストンの面を傾斜させることによって、子弁の径方向への振動を防いでいる。また特許文献３が開示する弁では、圧縮コイルばねよりも弾性係数が低い材料で構成されるばね保持部材が圧縮コイルばねを接触保持することによって、圧縮コイルばねの径方向への動きを規制して、弁体の振動を抑えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平８－６１５５４号公報

【文献】特開平１１－１５９６４８号公報

【文献】特開２００２－２９５７０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の特許文献１～３の弁構造体によれば開弁時の弁体の振動を抑制することが可能であるが、より簡素に構成され、効率良く弁体の振動を抑制し、安価に製造可能な弁構造体の新たな提案が望まれている。

【0006】

例えば特許文献１及び特許文献２の弁構造体では、ばね座に傾斜面を形成したりピストンに傾斜面を形成したりする必要がある。そのような傾斜面を各部材に形成する作業は手間がかかり、また傾斜面の傾斜角を所望角度に一致させるために高度な加工精度が要求される。また特許文献１や特許文献３の弁構造体では、傾斜面を持つばね座やばね保持部材を設ける必要がある。このように特別な追加要素を設けることは、コストの増大を招くだけではなく、構造を複雑にして製造に手間がかかる。また特許文献１の弁構造体では、ばね座の傾斜面によってばねの姿勢を調整することで、間接的に弁体の振動を防いでいる。このような間接的な手法は、弁体の振動を効率的に抑制することが難しく、実際に使用するばねに応じて最適化された傾斜面をばね座に形成する必要がある。また特許文献１の弁構造体では、ばね座をばねに対して軸方向にずれた位置に配置する必要があるため、軸方向に関して構造が複雑化してサイズが大きくなる傾向がある。

【0007】

このように、開弁時の弁体の振動を抑制する弁構造体として、簡素な構造の弁構造体（とりわけ軸方向に関する構造の複雑化及び大型化を防ぐことができる弁構造体）、効率的に振動を抑制することができる弁構造体、及び安価に製造可能な弁構造体が望まれている。

【0008】

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、弁体の振動を抑制することができる簡素な構造の弁構造体及び作業機械を提供することを目的とし、例えば軸方向に関する構造の複雑化及び大型化を防ぐことができる弁構造体及び作業機械を提供することを目的とする。また、弁体の振動を効率的に抑制することができる弁構造体及び作業機械を提供することを目的とする。また、安価に製造可能な弁体の振動を抑制することができる弁構造体及び作業機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、軸方向に並んで配置される弁体及び弁座部材と、ばねを有し、ばねによって弁体を弁座部材に向けて押し、軸方向の弾性力及び軸方向と直角を成す半径方向の弾性力をばねの構造に基づいて弁体に対して作用させる押し付け部と、を備える弁構造体に関する。

【0010】

本発明の他の態様は、軸方向に並んで配置される弁体及び弁座部材と、ばねを有し、当該ばねによって弁体を弁座部材に向けて押す押し付け部と、ばねの弾性を調整する弾性調整部材であって、軸方向に関する位置がばねの少なくとも一部と同じであり、軸方向の弾性力及び軸方向と直角を成す半径方向の弾性力を押し付け部から弁体に対して作用させる弾性調整部材と、を備える弁構造体に関する。

【0011】

ばねは、軸方向に関して弾性変形可能に設けられるとともに、半径方向に関して弾性変形可能に設けられてもよい。

【0012】

ばねは、軸方向に延びつつ半径方向に延びる曲線に沿って湾曲してもよい。

【0013】

ばねは、弁体に接触する一端面であって、半径方向と非平行に延びる一端面を有してもよい。

【0014】

弾性調整部材は、ばねの一部を拘束して、当該一部の軸方向への移動を制限してもよい。

【0015】

ばねは、弁体に接触する一端面とは反対側に設けられる他端面であって、半径方向と平行に延びる他端面を有してもよい。

【0016】

ばねは、弁体に接触する一端面であって、半径方向と平行に延びる一端面を有してもよい。

【0017】

弁構造体は、第１流路と第２流路との間の第１連絡路を閉鎖又は開放する親弁ユニットと、第１流路に連通される第３流路と、第４流路との間の第２連絡路を閉鎖又は開放する子弁ユニットと、を備え、親弁ユニット及び子弁ユニットのうち少なくとも一方は、弁体、弁座部材及び押し付け部を含んでもよい。

【0018】

本発明の他の態様は、上記の弁構造体を備える建設機械に関する。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、弁体の振動を抑制することができる簡素な構造の弁構造体を提供することができる。また本発明によれば、弁体の振動を効率的に抑制することができる弁構造体を提供することができる。また本発明によれば、安価に製造可能な弁体の振動を抑制することができる弁構造体を提供するができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る弁構造体の概略を例示する要部断面図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態に係る弁構造体の概略を例示する要部断面図である。

【図3】図３は、ばねの断面構造例を示す概略図である。

【図4】図４は、ばねの断面構造例を示す概略図である。

【図5】図５は、ばねの断面構造例を示す概略図である。

【図6】図６は、リリーフ弁の縦断側面図である。

【図7】図７は、油圧ショベル（作業機械）の典型的な構成例の概略を示す外観図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。

【0022】

図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る弁構造体１０の概略を例示する要部断面図である。弁構造体１０は、弁体１１、弁座部材１２及び押し付け部１４を備える。

【0023】

弁体１１及び弁座部材１２は、軸方向ｄａに並んで配置され、相互間の間隙Ｃの大きさが可変である。軸方向ｄａは、弁座部材１２に形成された第２流路Ｒ２において弁体１１が移動可能な方向であり、弁構造体１０を長手方向に貫く軸Ａ（例えば弁構造体１０の中心軸）に沿った方向である。

【0024】

押し付け部１４は、ばね１３を有し、ばね１３によって弁体１１を弁座部材１２に向けて押す。ばね１３は、典型的にはコイルばねによって構成されるが、具体的な構成は限定されず、力が加わると弾性的に変形し、力を取り除くと元の状態に戻る性質を利用する機械要素である。図１及び図２に示す弁構造体１０では、円錐状に形成された弁体１１の底面（図１及び図２の上側面）が、ばね（圧縮コイルばね）１３によって、弁座部材１２の縁部Ｅ１、Ｅ２に向けて（図１及び図２の下向きに）軸方向ｄａに押圧される。

【0025】

弁座部材１２には、軸方向ｄａに隣り合って設けられる第１流路Ｒ１及び第２流路Ｒ２が形成されており、これらの第１流路Ｒ１及び第２流路Ｒ２には圧油等の作動流体（液体及び気体を含む）が流される。図示の第１流路Ｒ１及び第２流路Ｒ２の各々は、円形の断面を有し、軸Ａを中心軸とする概ね円柱状（すなわち円筒状）の形状を有する。軸方向ｄａと直角を成す半径方向ｄｒに関し、第１流路Ｒ１の径（直径）は弁体１１の最大径（最大直径）よりも小さく、第２流路Ｒ２の径は弁体１１の最大径よりも大きい。そのため、第１流路Ｒ１と第２流路Ｒ２との間の境界には、縁部Ｅ１、Ｅ２を含む弁座部材１２の段差部が形成される。第２流路Ｒ２内において、弁体１１は軸方向ｄａに往復移動可能である。また第１流路Ｒ１の径（特に縁部Ｅ１、Ｅ２における半径方向ｄｒの径）よりも断面径が小さい弁体１１の前方部分（図１及び図２の弁体１１の下側部分）は、第１流路Ｒ１に対して軸方向ｄａに進入及び退避することが可能である。一方、第１流路Ｒ１の径（特に縁部Ｅ１、Ｅ２における半径方向ｄｒの径）以上の大きさを持つ弁体１１の後方部分（図１及び図２の弁体１１の上側部分）は、弁座部材１２（特に縁部Ｅ１、Ｅ２）に邪魔されて第１流路Ｒ１に進入することができない。

【0026】

第１流路Ｒ１及び第２流路Ｒ２は作動流体で満たされており、第１流路Ｒ１内の作動流体の圧力と第２流路Ｒ２内の作動流体の圧力との差に応じて、軸方向ｄａに関する弁体１１の位置が定まる。第１流路Ｒ１内の作動流体の圧力と第２流路Ｒ２内の作動流体の圧力との差が所定範囲内の場合、弁体１１は、押し付け部１４のばね１３により押され、弁座部材１２の縁部Ｅ１、Ｅ２に密着する。この場合、図１に示すように、弁体１１と弁座部材１２との間には間隙Ｃが存在せず（すなわち「軸方向ｄａに関する間隙Ｃの大きさ＝０（ゼロ）」）、第１流路Ｒ１と第２流路Ｒ２とは弁体１１によって遮断され、第１流路Ｒ１と第２流路Ｒ２との間で作動流体は基本的に往来しない。したがって、第１流路Ｒ１内の作動流体の圧力及び第２流路Ｒ２内の作動流体の圧力は、お互いに影響されない。

【0027】

一方、第１流路Ｒ１内の作動流体の圧力が第２流路Ｒ２内の作動流体の圧力よりも大きくなり、第１流路Ｒ１内の作動流体の圧力と第２流路Ｒ２内の作動流体の圧力との差が所定範囲を超えた場合、弁体１１は、押し付け部１４のばね１３の押し付け力に抗して移動し、弁体１１と弁座部材１２との間には間隙Ｃが形成される（すなわち「軸方向ｄａに関する間隙Ｃの大きさ＞０」）。間隙Ｃが形成されることによって、作動流体が第１流路Ｒ１から第２流路Ｒ２に流入し、第１流路Ｒ１内の作動流体の圧力が下がる。なお、ここでいう所定範囲は、弁体１１に対して軸方向ｄａに作用する力に応じて決められ、押し付け部１４（ばね１３）から弁体１１に加えられる弾性力及び作動流体から弁体１１に加えられる力に基づいて定められる。

【0028】

上述の弁構造体１０において、本実施形態の押し付け部１４は、ばね１３の構造と、ばね１３の弾性を調整する弾性調整部材（後述の図５の符号「３０」参照）とのうちの少なくともいずれか一方に基づいて、軸方向ｄａの弾性力と、半径方向ｄｒの弾性力とを弁体１１に対して作用させる。すなわち押し付け部１４は、ばね１３の構造に基づいて、軸方向ｄａの弾性力及び半径方向ｄｒの弾性力を前記弁体に対して作用させることができる。また弾性調整部材によって、軸方向ｄａの弾性力及び半径方向ｄｒの弾性力を押し付け部１４から弁体１１に対して作用させることができる。なお、ばね１３が弁体１１に対して半径方向ｄｒに弾性力を作用させる場合には、ばね１３が異なる複数方向の弾性力を弁体１１に加え且つそのような複数方向の弾性力が互いに打ち消し合って弁体１１に対して実質的に半径方向ｄｒにばね１３からの弾性力が働かない場合は含まれない。

【0029】

図示の弁構造体１０では、ばね１３が、軸方向ｄａに関して弾性変形可能に設けられるとともに、半径方向ｄｒに関して弾性変形可能に設けられる。これにより、ばね１３から弁体１１に加えられる半径方向ｄｒの力に不均衡が生じ、ある特定の半径方向ｄｒに関してより強い力が弁体１１に作用する。そのため、弁体１１がばね１３の押し付け力に抗して軸方向ｄａに移動し、弁体１１と弁座部材１２との間に間隙Ｃが形成されている場合（すなわち開弁状態において）、図２に示すように、弁体１１の一部が弁座部材１２の縁部（図２では縁部Ｅ１）に密着した状態を維持しつつ、弁体１１は部分的に弁座部材１２の縁部（図２では縁部Ｅ２）から離れる。このように、弁体１１と弁座部材１２との間に間隙Ｃが形成される場合であっても、弁体１１が弁座部材１２により支持されるので、開弁状態における弁体１１の振動の発生を防ぐことができる。

【0030】

特に、ばね１３の構造及び弾性調整部材（図５の符号「３０」参照）のうちの少なくともいずれか一方に基づいてそのような弁体１１の振動の発生を防ぐことにより、弁体１１の振動を防ぐために他の部材に傾斜面を設ける必要がない。また、ばね１３の構造に基づいて弁体１１の振動の発生を防ぐ場合には、特別な追加要素を設ける必要がなく、安価に弁構造体１０を製造することができ、また弁体１１の振動を直接的に効率良く抑制することができる。また弾性調整部材（図５の符号「３０」参照）に基づいて弁体１１の振動の発生を防ぐ場合、そのような弾性調整部材の軸方向ｄａに関する位置をばね１３の少なくとも一部と同じにすることで、弁構造体１０の軸方向ｄａに関する構造が複雑化したり大型化したりすることを防ぐことができる。

【0031】

以下に、弁体１１の振動の発生を防ぐためのより具体的な構造例について説明する。

【0032】

図３～図５は、ばね１３の断面構造例を示す概略図である。図３及び図４の各々は、ばね１３の構造に基づいて弁体１１の振動の発生を防ぐ場合のばね１３を例示し、図５は弾性調整部材３０に基づいて弁体１１の振動の発生を防ぐ場合のばね１３を例示する。

【0033】

図３に示すばね１３は、軸方向ｄａに延びつつ半径方向ｄｒに延びる曲線に沿って湾曲する。上述のように圧縮コイルばねによってばね１３が構成される場合、図３に示すばね１３の中心軸（以下、「ばね中心軸」とも称する）Ａｓは、０（ゼロ）以外の曲率を持つ曲線を描く。なお、その曲線は、単一の曲率を持っていてもよいし、複数の異なる曲率を持っていてもよい。これによりばね１３は、弁体１１に対し、軸方向ｄａの弾性力及び半径方向ｄｒの弾性力を作用させることができる。すなわち、ばね１３を軸方向ｄａに圧縮した際に当該ばね１３によって発揮される弾性力は、軸方向ｄａの弾性力及び半径方向ｄｒの弾性力を含むが、そのようなばね１３の弾性力の全体的な方向は、軸方向ｄａと非平行且つ半径方向ｄｒと非平行となる。

【0034】

図４に示すばね１３では、弁体１１に接触する一端面Ｓ１が、半径方向ｄｒと非平行に延びる。この場合にも、ばね１３によって発揮される弾性力は軸方向ｄａの弾性力及び半径方向ｄｒの弾性力を含むが、そのような弾性力の全体的な方向は、軸方向ｄａと非平行且つ半径方向ｄｒと非平行となる。なお図４に示すばね１３のばね中心軸Ａｓは、直線を描き、軸方向ｄａと平行に延びている。ただし、一端面Ｓ１が半径方向ｄｒと非平行に延びつつ、ばね中心軸Ａｓが湾曲して軸方向ｄａと非平行であってもよい。

【0035】

図５に示すばね１３では、弾性調整部材３０がばね１３の一部を拘束して、当該ばね１３の一部の軸方向ｄａへの移動を制限する。より具体的には、弾性調整部材３０は、弁座部材１２等の固定部材に固定されており、ばね１３のうちの半径方向ｄｒに関する一方側（すなわち半径方向ｄｒに関する一部のみ；図５では下側）において軸方向ｄａに関する一部分のみを固定する。ばね１３のうち弾性調整部材３０により固定された部分は、基本的に軸方向ｄａへ移動することができないため、実質的に弾性を示さず弾性力（押し付け力）を発揮しない。これにより、半径方向ｄｒに関し、ばね１３が弁体１１に対して及ぼす弾性力に不均衡が生じる。したがってこの場合にも、ばね１３によって発揮される弾性力は軸方向ｄａの弾性力及び半径方向ｄｒの弾性力を含むが、そのような弾性力の全体的な方向は、軸方向ｄａと非平行且つ半径方向ｄｒと非平行となる。なお弾性調整部材３０はばね１３の一部を必ずしも完全には固定していなくてもよく、軸方向ｄａに関するばね１３の弾性を低減し、接触しているばね１３の部分を変形しにくくすればよい。また弾性調整部材３０の弾性は限定されないが、ばね１３の移動を制限する観点から、軸方向ｄａに関し、弾性調整部材３０の弾性率はばね１３の弾性率よりも大きいことが好ましい。

【0036】

なお、ばね１３の一端面Ｓ１及び他端面Ｓ２の向き及び形状は適宜定めうる。例えば、ばね１３のうち、弁体１１に接触する一端面Ｓ１とは反対側に設けられる他端面Ｓ２は、半径方向ｄｒと平行に延びていてもよい。この場合、ばね１３の他端面Ｓ２を支持する部材の支持面を半径方向ｄｒと平行に形成することで、ばね１３を安定的に支持することが可能である。また、例えば図３及び図５に示すばね１３において、弁体１１に接触する一端面Ｓ１は、半径方向ｄｒと平行に延びていてもよいし、半径方向ｄｒと非平行に延びていてもよい。一端面Ｓ１が半径方向ｄｒと平行に延びる場合、ばね１３の一端面Ｓ１の全体を弁体１１（例えば図１に示す弁体１１）に対して安定的に接触させることが可能であり、ばね１３から弁体１１に対して安定的に押し付け力（弾性力）を与えることができる。

【0037】

次に、弁構造体１０の応用例について説明する。

【0038】

上述の弁構造体１０（特にばね１３の構造や弾性調整部材３０）は、様々なタイプの弁に応用することができ、その応用可能な弁は限定されない。例えば、リリーフ弁や減圧弁などの圧力制御弁や逆止弁などの他の弁に対し、弁構造体１０を応用することが可能である。以下では、上述の弁構造体１０を応用可能なリリーフ弁の一例について説明する。

【0039】

図６は、リリーフ弁５０の縦断側面図である。

【0040】

図６に示すリリーフ弁５０は、バランスピストン型リリーフ弁であり、弁本体を構成する本体部材１１０、１１２を備える。その弁本体には、アンチキャビテーション弁１１４、調圧用弁体１１５、ピストン１１６、パイロット用弁体１１８、プラグ（ばね収容部材）１１９、及びパイロットばね（圧縮コイルばね）１２０が組み込まれている。

【0041】

本体部材１１０は、前端側（図６では左側）の小径部１１０ａ及び後端側（図６では右側）の大径部１１０ｂを有し、本体部材１１２も前端側の小径部１１２ａ及び後端側の大径部１１２ｂを有する。本体部材１１０の大径部１１０ｂの内周面と本体部材１１２の小径部１１２ａの外周面とがねじ構造を介して接続され、大径部１１０ｂと小径部１１２ａとの間にはシール部材１２２が設けられている。本体部材１１０の小径部１１０ａの外周面は、方向制御弁１５０のねじ孔にねじ構造を介して接続される。なお小径部１１０ａと方向制御弁１５０との間にはシール部材１３８が配置されている。

【0042】

本体部材１１２の小径部１１２ａからは当該小径部１１２ａよりも小径のシート部（弁座部材）１１２ｓが前端側に延びており、このシート部１１２ｓの中心軸上には小径の弁孔（作動流体流通路）１１２ｃが形成されている。弁孔１１２ｃの後端（図６では右端）開口周縁部はテーパー状に面取りされており、これにより弁座１１３が形成されている。また、シート部１１２ｓのうち小径部１１２ａとの境界近傍部分には、本体部材１１２の内外を半径方向ｄｒに連通する連通口１１２ｄが形成されている。

【0043】

アンチキャビテーション弁１１４は、前端側の小径部１１４ａと後端側の大径部１１４ｂとを有し、小径部１１４ａと大径部１１４ｂとの間には段部１１４ｅが設けられている。小径部１１４ａの内側には作動流体の一次側流路１３５が形成され、またアンチキャビテーション弁１１４と本体部材１１０との間には作動流体の二次側流路１３６を形成されている。

【0044】

大径部１１４ｂの後端部は、シート部１１２ｓの外側において当該シート部１１２ｓに対して嵌合し、大径部１１４ｂとシート部１１２ｓとの間にはシール部材１２４が設けられている。大径部１１４ｂのうちの前側部分には、大径部１１４ｂを半径方向ｄｒに貫通する作動流体の流通口１１４ｃが形成されている。小径部１１４ａの前端面はテーパー状に形成され、方向制御弁１５０内のポンプポート（一次側ポート）Ｐとタンクポート（二次側ポート）Ｔとを区画するシール面１１４ｆを構成する。このシール面１１４ｆは、両ポートＰ、Ｔの交差部に形成されたテーパー状の弁座１５２に着座することで、両ポートＰ、Ｔを区画する。

【0045】

筒状の調圧用弁体１１５は、アンチキャビテーション弁１１４の大径部１１４ｂ内においてシート部１１２ｓよりも前方の位置に軸方向ｄａに移動可能に収容されており、この調圧用弁体１１５とシート部１１２ｓとの間には背圧室１２６が形成されている。調圧用弁体１１５の外周面と大径部１１４ｂの内周面との間にはシール部材１２３が設けられている。

【0046】

調圧用弁体１１５の前端外周部にはテーパー面１１５ｄが形成され、大径部１１４ｂには半径方向ｄｒの位置が変化する段差部が形成され、当該段差部によって弁座１１４ｄが構成される。弁座１１４ｄに対して調圧用弁体１１５のテーパー面１１５ｄが押し当てられることによって、流通口１１４ｃが調圧用弁体１１５により塞がれる。一方、弁座１１４ｄからテーパー面１１５ｄが離れることによって、流通口１１４ｃが開かれる。

【0047】

ピストン１１６は、前端側から後端側に順に配置された本体筒部１１６ａ、鍔部１１６ｂ、及びポペット押圧軸部１１６ｃを有する。本体筒部１１６ａの中心軸上には前方に開口する受圧室１１６ｄが形成され、本体筒部１１６ａには絞り孔１１６ｅが形成され、当該絞り孔１１６ｅを介して受圧室１１６ｄの奥側と外側の背圧室１２６とが連通される。

【0048】

調圧用弁体１１５の前側部分は後側部分よりも内径が小さく、その前側部分にピストン１１６の本体筒部１１６ａがほぼ隙間なく挿入される。この調圧用弁体１１５の前側部分の内側面と後側部分の内側面との境界に形成された段部１１５ａとピストン１１６の鍔部１１６ｂとの間には、圧縮コイルばねからなる調整ばね１２８が設けられている。ポペット押圧軸部１１６ｃはシート部１１２ｓの弁孔１１２ｃに挿入されており、この弁孔１１２ｃの内周面とポペット押圧軸部１１６ｃの外周面との間には、作動流体が流通可能な軸方向ｄａに延びる流通路が確保されている。

【0049】

パイロット用弁体１１８は、前方に向かうに従って断面径が徐々に小さくなるポペット１１８ａと、ポペット１１８ａの半径方向ｄｒに関する中心部から後方に延びる軸部１１８ｂとを有する。ポペット１１８ａの外周面は、シート部１１２ｓの弁座１１３に接触可能な形状を有している。

【0050】

プラグ１１９は、本体部材１１２の大径部１１２ｂ内に挿入されて固定されている。詳しくは、プラグ１１９に形成された雄ねじが大径部１１２ｂに形成された雌ねじにねじ結合されている。またプラグ１１９の雄ねじにねじ結合されたナット１３２によって、プラグ１１９は所望の挿入位置で大径部１１２ｂに固定されており、プラグ１１９の挿入位置に応じて、パイロットばね１２０の弾性力が調整されている。また、プラグ１１９の前部外周面と小径部１１２ａの内周面との間にはシール部材１３０が設けられている。

【0051】

プラグ１１９は、前方に開口するばね収容室１３４を有し、本体部材１１２の内側空間とばね収容室１３４とによって弁室が形成される。ばね収容室１３４にはパイロットばね１２０が収容されている。パイロットばね１２０は、パイロット用弁体１１８の軸部１１８ｂの外側において軸部１１８ｂに嵌められた状態で、パイロット用弁体１１８のポペット１１８ａの後端面とばね収容室１３４の奥端面（後端面）との間で圧縮されており、パイロットばね１２０の弾性力（圧縮力）によってパイロット用弁体１１８が前向きに押される。ポペット１１８ａの円錐面が弁座１１３に押しつけられることにより、閉弁状態が保たれる。

【0052】

基本的に、ばね収容室１３４の内径は、パイロットばね１２０の外径よりも大きく設定されているが、ばね収容室１３４の奥端部１３４ａのみ、その内径がパイロットばね１２０の外径と略同等に設定されている。パイロットばね１２０の後端は、この奥端部１３４ａに挿入されて固定されている。

【0053】

図６に示すリリーフ弁５０において、一次側流路１３５（第１流路）と二次側流路１３６（第２流路）との間の第１連絡路４１を閉鎖又は開放する親弁ユニットは、調圧用弁体１１５、アンチキャビテーション弁１１４及び調整ばね１２８を含む。テーパー面１１５ｄ及び弁座１１４ｄが互いに隙間無く密着することで第１連絡路４１は閉鎖され、テーパー面１１５ｄ及び弁座１１４ｄが少なくとも部分的に互いから離間することで第１連絡路４１は開放される。また、受圧室１１６ｄ及び孔１１６ｅを介して一次側流路１３５（第１流路）に対して連通される背圧室１２６（第３流路）と、ばね収容室１３４（第４流路）との間の第２連絡路４２を閉鎖又は開放する子弁ユニットは、パイロット用弁体１１８、本体部材１１２及びパイロットばね１２０を含む。ポペット１１８ａ及び弁座１１３が互いに隙間無く密着することで第２連絡路４２は閉鎖され、ポペット１１８ａ及び弁座１１３が少なくとも部分的に互いから離間することで第２連絡路４２は開放される。

【0054】

このような親弁ユニット及び子弁ユニットを備えるリリーフ弁５０の具体的な挙動については、例えば特開２００２－２９５７０２号公報が参考になる。

【0055】

上述の構造を有するリリーフ弁５０において、親弁ユニット及び子弁ユニットのうち少なくとも一方が、上述の弁体１１、弁座部材１２及び押し付け部１４を含むことで、開弁時における弁体１１の振動を有効に防ぐことができる。すなわち、親弁ユニット及び／又は子弁ユニットの押し付け部１４が具備するばね（具体的には調整ばね１２８及び／又はパイロットばね１２０）が、軸方向ｄａの弾性力と半径方向ｄｒの弾性力とを弁体１１に対して作用させることで、上述のように弁体１１の振動を抑制できる。

【0056】

したがって例えば、パイロットばね１２０を図３及び図４に示すばね１３によって構成したり、パイロットばね１２０を図５に示すばね１３及び弾性調整部材３０によって構成したりすることで、パイロット用弁体１１８の開弁時の半径方向ｄｒに関する振動を抑制することができる。また調整ばね１２８を図３及び図４に示すばね１３によって構成したり、調整ばね１２８を図５に示すばね１３及び弾性調整部材３０によって構成したりすることで、調圧用弁体１１５の開弁時の半径方向ｄｒに関する振動を抑制することができる。

【0057】

本発明は、上述の実施形態及び変形例には限定されない。例えば、上述の実施形態及び変形例の各要素に各種の変形が加えられてもよいし、実施形態及び変形例が部分的に組み合わせられてもよい。また、本発明によって奏される効果も上述の効果に限定されず、具体的な構成に応じた特有の効果が発揮される。

【0058】

例えば、上述の図３に示すばね１３は、ばね１３が湾曲構造を有しているが、ばね１３とは別個に設けられた部材（弾性調整部材（図示省略））によってばね１３を湾曲させてもよい。そのような別個の部材の設置位置は特に限定されないが、軸方向ｄａに関してばね１３の少なくとも一部と同じであることが好ましく、例えば図５に示す弾性調整部材３０の位置のように、半径方向ｄｒに関してばね１３とは隣り合う位置に設けられてもよい。

【0059】

またパイロット方式の弁及び直動方式の弁のいずれに対しても、上述の弁構造体１０を応用することが可能である。

【0060】

［応用例］
上述の弁構造体１０は、各種機械に搭載することが可能であり、特に油圧ショベル等の建設機械やその他の作業機械が上述の弁構造体１０を備えることができる。

【0061】

図７は、油圧ショベル２１０の典型的な構成例の概略を示す外観図である。油圧ショベル２１０は、一般に、クローラを具備する下部フレーム２４４と、下部フレーム２４４に対して旋回可能に設けられる上部フレーム２４５と、上部フレーム２４５に取り付けられるブーム２４７と、ブーム２４７に取り付けられるアーム２４８と、アーム２４８に取り付けられるバケット２４９とを備える。アクチュエータとしての油圧シリンダ２６７、２６８、２６９は、ブーム用、アーム用、バケット用の油圧シリンダであり、それぞれブーム２４７、アーム２４８及びバケット２４９を駆動する。旋回モータ２４６によって上部フレーム２４５が旋回させられるように、上部フレーム２４５には旋回モータ２４６からの回転駆動力が伝達される。また走行モータ２５１によりクローラが駆動されて油圧ショベル２１０が走行するように、下部フレーム２４４のクローラには走行モータ２５１からの回転駆動力が伝達される。

【0062】

この油圧ショベル２１０において、例えば油圧シリンダ２６７、２６８、２６９、旋回モータ２４６及び／又は走行モータ２５１に含まれ或いは接続される油路のうちの適切な箇所に、上述の弁構造体１０を含む弁が設置されていてもよい。

【符号の説明】

【0063】

１０ 弁構造体
１１ 弁体
１２ 弁座部材
１３ ばね
１４ 押し付け部
３０ 弾性調整部材
４１ 第１連絡路
４２ 第２連絡路
５０ リリーフ弁
２１０ 油圧ショベル（作業機械）
Ａ 軸
Ａｓ ばね中心軸
Ｃ 間隙
ｄａ 軸方向
ｄｒ 半径方向
Ｅ１ 縁部
Ｅ２ 縁部
Ｒ１ 第１流路
Ｒ２ 第２流路
Ｓ１ 一端面
Ｓ２ 他端面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】