ポペット弁
【課題】 弁体が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときに開口面積が急に変化するのを防ぎ、流量の変化を緩和することができるようにする。
【解決手段】 弁体３７の筒状突出部３８Ｅには、弁部３８Ｄ側に位置してリフト量に対する開口面積の変化量を小さくし流量の変化を小さくする小流量調整部４４と、小流量調整部４４よりも弁体３７の先端側に位置して前記リフト量に対する開口面積の変化を大きくし流量の変化を大きくする大流量調整部４５とを設ける。大流量調整部４５は、筒状突出部３８Ｅの外周面を円弧状に面取りして形成された円弧面部４５Ａと、弁体３７が大流量範囲にあるときに筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で径方向に向けて流体を流通させる複数の切欠き部４５Ｂとにより構成する。
【解決手段】 弁体３７の筒状突出部３８Ｅには、弁部３８Ｄ側に位置してリフト量に対する開口面積の変化量を小さくし流量の変化を小さくする小流量調整部４４と、小流量調整部４４よりも弁体３７の先端側に位置して前記リフト量に対する開口面積の変化を大きくし流量の変化を大きくする大流量調整部４５とを設ける。大流量調整部４５は、筒状突出部３８Ｅの外周面を円弧状に面取りして形成された円弧面部４５Ａと、弁体３７が大流量範囲にあるときに筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で径方向に向けて流体を流通させる複数の切欠き部４５Ｂとにより構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば油圧回路の途中に設けられ、流路を開，閉したり、流量の調整を行ったりするのに好適に用いられるポペット弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油圧ショベル等の建設機械に用いる油圧回路では、弁ハウジング内の流路を開，閉したり、流量の調整を行ったりするのにポペット弁が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この種の従来技術によるポペット弁では、互いに交差した入口側通路と出口側通路がハウジングに設けられ、前記出口側通路に対する入口側通路の交差部位となる接続端側にはシート部が設けられている。また、前記ハウジング内には、前記シート部に離着座して前記通路間を連通，遮断するポペット型の弁体が設けられている。
【０００３】
前記弁体は、前記シート部に着座したときに入口側通路と出口側通路との間を遮断する。一方、前記弁体がシート部から離座したときには、入口側通路と出口側通路との間を連通すると共に、そのリフト量に応じて流体の流量が可変に調整される。このため、従来技術によるポペット弁には、リフト量に対する流量の変化を小さくして小流量調整を行う複数のノッチが、弁体の先端側外周に切欠いて設けられている。さらに、前記各ノッチよりも前記弁体の先端側には、先細りにした円錐状の突起部を設けることにより、必要となる最大の開口面積を確保できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来技術によるポペット弁では、前記弁体がシート部に着座した全閉位置とシート部から最も離間した全開位置との間で変位する。このとき、弁体のリフト量が小さい小流量範囲にあるときには、流体の流量を微妙に調整して制御するために、リフト量に対する流体の流量変化は小さい。一方、リフト量が大きい大流量範囲に弁体を位置させたときには、その開口面積が速やかに最大に到達するように、リフト量に対する流量変化が大きくなっている。
【０００６】
しかし、従来技術によるポペット弁では、弁体の先端側を円錐状の突起部として形成しているから、弁体が大流量範囲にあるときには、リフト量にほぼ比例して開口面積が変化する。このため、弁体が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときには、その開口面積がリフト量に対して急激に変化する傾向があり、流体の流量が急に増加するという問題がある。
【０００７】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、弁体が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときに開口面積が急に変化するのを防ぎ、流量の変化を緩和することができるようにしたポペット弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため本発明は、互いに交差する第１流路と第２流路とを有し、該第２流路に対する前記第１流路の交差部位にテーパ状のシート部が設けられたハウジングと、前記第１流路に進退可能な状態で前記ハウジングに設けられ、前記シート部に離着座する弁部と、先端側が該弁部よりも前記第１流路に向けて突出した筒状突出部とを有する弁体とを備え、該弁体は、前記第１流路と前記第２流路とを連通する開口面積をリフト量に応じて変化させ前記第１流路と前記第２流路との間を流れる流体の流量を制御するポペット弁に適用される。
【０００９】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記弁体の筒状突出部には、前記弁部側に位置して前記リフト量に対する開口面積の変化量を小さくし流量の変化を小さくする小流量調整部と、該小流量調整部よりも前記弁体の先端側に位置して前記リフト量に対する開口面積の変化を大きくし流量の変化を大きくする大流量調整部とを設け、前記弁体は、前記弁部が前記シート部に着座した全閉位置にあるときに前記第１流路と前記第２流路との間を遮断し、前記弁部が前記シート部から離座し、かつ前記筒状突出部の小流量調整部が前記シート部よりも前記第１流路に進入した小流量範囲にあるときに前記第１流路と前記第２流路との間を小流量の流体が流通可能な状態で連通し、前記弁部が前記シート部から離座し、かつ前記筒状突出部の小流量調整部が前記第１流路よりも前記シート部側に退出した大流量範囲にあるときに前記第１流路と前記第２流路との間を大流量の流体が流通可能な状態で連通する構成とし、前記弁体の大流量調整部は、前記弁体が小流量範囲から大流量範囲に切替るときの開口面積の変化を緩和するため前記筒状突出部の外周面を円弧状に面取りして形成された円弧面部と、前記弁体が大流量範囲にあるときに前記筒状突出部の内周側と外周側との間で径方向に向けて流体を流通させる複数の切欠き部とを有する構成としたことにある。
【００１０】
また、請求項２の発明は、前記弁体の円弧面部を、前記筒状突出部の先端から前記大流量調整部と小流量調整部との境界部分まで延びる構成としている。
【００１１】
さらに、請求項３の発明によると、前記弁体の切欠き部は、前記筒状突出部の先端側から切欠いた最も深い部分を前記大流量調整部と小流量調整部との境界部分に近い位置に配置する構成としている。
【発明の効果】
【００１２】
上述の如く、請求項１の発明によれば、弁体の弁部がシート部から離座し、筒状突出部の小流量調整部がシート部よりも第１流路側に進入した小流量範囲にあるときに、例えば第１流路から第２流路に向けて流れる流体を小流量に調整して制御することができる。また、弁体の大流量調整部は、筒状突出部の外周面に円弧状の面取りを施した円弧面部を有しているため、この円弧面部の曲面に応じて開口面積を緩やかに増加させることができ、小流量範囲から大流量範囲に切替わるときの開口面積の変化を緩和することができる。
【００１３】
また、弁体の大流量調整部は、筒状突出部の内周側と外周側との間で径方向に向けて流体を流通させるための切欠き部を有しているから、弁体が大流量範囲に位置して弁体の筒状突出部の周囲を流体が通過するときに、この流体の流れの一部を筒状突出部の径方向に向かう流れにすることができる。この結果、弁体の変位方向に対抗する流体の流通を抑制することができ、これにより、例えば弁体を閉弁方向に向けて付勢する流体力を低減することができ、弁体のリフト量への流体力の影響を低減することができる。
【００１４】
請求項２の発明によると、弁体の円弧面部は、筒状突出部の先端から大流量調整部と小流量調整部との境界部分まで延びる構成としたから、小流量範囲の流量制御に影響を与えることはなく、かつ弁体が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときに、弁体のリフト量に対する開口面積の急な変化を良好に緩和することができる。
【００１５】
請求項３の発明によると、弁体の筒状突出部に形成した切欠き部は、筒状突出部の先端側から切り欠いた最も深い部分を大流量調整部と小流量調整部との境界部分に近い位置に配置しているので、弁体が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときに、流体の流れの一部を筒状突出部の径方向の流れにすることができる。このため、弁体を大流量範囲のうちいずれの位置に配置したときでも、各切欠き部を通じて筒状突出部の径方向に向けて流体を流通させることができるから、弁体が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときに、閉弁方向に向けた流体力を速やかに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるポペット弁を油圧ショベルの油圧回路に適用した場合を示す全体構成図である。
【図２】図１中のポペット弁および方向制御弁を示す縦断面図である。
【図３】図２中のポペット弁を拡大して示す縦断面図である。
【図４】図３中の弁部材を単体として示す斜視図である。
【図５】ポペット弁の弁体が小流量範囲にリフトしている状態を示す図３とほぼ同様な縦断面図である。
【図６】ポペット弁の弁体が小流量範囲と大流量範囲の境界までリフトした状態を示す図３とほぼ同様な縦断面図である。
【図７】ポペット弁の弁体が全開位置までリフトした状態を示す図３とほぼ同様な縦断面図である。
【図８】ポペット弁のリフト量と開口面積との関係を示す特性線図である。
【図９】第２の実施の形態によるポペット弁を示す図３とほぼ同様な縦断面図である。
【図１０】弁体のリフト量に対する第１，第２の実施の形態による切欠き部の開口面積の変化特性を示す特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態によるポペット弁を、油圧ショベルの油圧回路に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【００１８】
図１ないし図８は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は建設機械としての油圧ショベルで、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、該上部旋回体３の前部側に俯仰動可能に設けられた後述の作業装置４とにより構成されている。
【００１９】
４は上部旋回体３の前部に設けられた作業装置で、該作業装置４は、基端側が上部旋回体３に取付けられたブーム５と、該ブーム５の先端側に取付けられたアーム６と、該アーム６の先端側に取付けられた作業具としてのバケット７と、上部旋回体３とブーム５との間に設けられブーム５を俯仰動させるブームシリンダ８と、ブーム５とアーム６との間に設けられアーム６を俯仰動させるアームシリンダ９と、アーム６とバケット７との間に設けられバケット７を回動させるバケットシリンダ１０等とにより構成されている。
【００２０】
１１は油圧ショベル１に搭載されたメインの油圧ポンプを示し、該油圧ポンプ１１は、タンク１２と共に油圧源を構成し、例えばディーゼルエンジン等の原動機（図示せず）により回転駆動されるものである。そして、油圧ポンプ１１は、タンク１２内の作動油を吸込んでポンプ管路１３（センタバイパス管路１４）に向けて圧油を吐出し、この圧油は後述のブーム用制御弁１６，アーム用制御弁１８を介してブームシリンダ８，アームシリンダ９に供給される。また、ブーム用制御弁１６，アーム用制御弁１８とタンク１２との間には、例えばブームシリンダ８，アームシリンダ９からの戻り油をタンク１２側に還流させるためのタンク管路１５が設けられている。
【００２１】
ここで、ポンプ管路１３の途中には分岐管路１３Ａ，１３Ｂが設けられ、一方の分岐管路１３Ａは、後述のポペット弁３６を介してアーム用制御弁１８の高圧側ポート（即ち、図２中に示す後述の出口側通路２５）に接続される。他方の分岐管路１３Ｂは、後述するブーム用制御弁１６の高圧側ポートに接続されるものである。なお、ポンプ管路１３とタンク管路１５は、他の分岐管路、他の方向制御弁（いずれも図示せず）等を介してバケットシリンダ１０等にも接続されるものである。
【００２２】
１６はブームシリンダ８用の方向制御弁(以下、ブーム用制御弁１６という）で、該ブーム用制御弁１６は、左，右の油圧パイロット部１６Ａ，１６Ｂを有し、常時は中立位置（イ）に保持される。そして、ブーム用制御弁１６は、左，右の油圧パイロット部１６Ａ，１６Ｂに対して、例えば油圧パイロット式の操作弁（図示せず）からパイロット圧が供給されることにより、中立位置（イ）から切換位置（ロ），（ハ）に切換えられる。
【００２３】
１７Ａ，１７Ｂはブームシリンダ８とブーム用制御弁１６との間に設けられた一対の主管路で、該主管路１７Ａ，１７Ｂのうち一方の主管路１７Ａは、ブームシリンダ８のボトム側油室（図示せず）をブーム用制御弁１６の一方の圧油流出入ポートに接続するものである。他方の主管路１７Ｂは、ブームシリンダ８のロッド側油室（図示せず）をブーム用制御弁１６の他方の圧油流出入ポートに接続するものである。
【００２４】
ブーム用制御弁１６が中立位置（イ）から切換位置（ロ）に切換えられたときには、油圧ポンプ１１からの圧油が分岐管路１３Ｂ、ブーム用制御弁１６、主管路１７Ａを介してブームシリンダ８の前記ボトム側油室に供給され、前記ロッド側油室内の圧油は主管路１７Ｂ、ブーム用制御弁１６、タンク管路１５を介してタンク１２に排出される。これにより、ブームシリンダ８は前記ボトム側油室に供給された圧油により伸長し、ブーム５を上向きに仰動する。
【００２５】
ブーム用制御弁１６が中立位置（イ）から切換位置（ハ）に切換えられたときには、油圧ポンプ１１からの圧油が分岐管路１３Ｂ、後述のポペット弁３６、ブーム用制御弁１６、主管路１７Ｂを介してブームシリンダ８のロッド側油室に供給され、ボトム側油室内の圧油は主管路１７Ａ、ブーム用制御弁１６、タンク管路１５を介してタンク１２に排出される。これにより、ブームシリンダ８は前記ロッド側油室に供給された圧油により縮小し、ブーム５を下向きに俯動する。
【００２６】
１８はアームシリンダ９用の方向制御弁(以下、アーム用制御弁１８という）で、該アーム用制御弁１８は、左，右の油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂを有し、常時は中立位置（イ）に保持される。そして、アーム用制御弁１８は、左，右の油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂに対して、例えば油圧パイロット式の操作弁（図示せず）からパイロット圧が供給されることにより、中立位置（イ）から切換位置（ロ），（ハ）に切換えられる。
【００２７】
１９Ａ，１９Ｂはアームシリンダ９とアーム用制御弁１８との間に設けられた一対の主管路で、該主管路１９Ａ，１９Ｂのうち一方の主管路１９Ａは、アームシリンダ９のボトム側油室（図示せず）をアーム用制御弁１８の一方の圧油流出入ポート（即ち、図２中に示す流出入通路２８Ａ）に接続するものである。他方の主管路１９Ｂは、アームシリンダ９のロッド側油室（図示せず）をアーム用制御弁１８の他方の圧油流出入ポート（即ち、図２中に示す流出入通路２８Ｂ）に接続するものである。
【００２８】
アーム用制御弁１８が中立位置（イ）から切換位置（ロ）に切換えられたときには、油圧ポンプ１１からの圧油が分岐管路１３Ａ、後述の入口側通路２４、ポペット弁３６、出口側通路２５、アーム用制御弁１８、主管路１９Ａを介してアームシリンダ９の前記ボトム側油室に供給され、前記ロッド側油室内の圧油は主管路１９Ｂ、アーム用制御弁１８、タンク管路１５を介してタンク１２に排出される。これにより、アームシリンダ９は前記ボトム側油室に供給された圧油により伸長し、ブーム５を下向きに俯動する。
【００２９】
アーム用制御弁１８が中立位置（イ）から切換位置（ハ）に切換えられたときには、油圧ポンプ１１からの圧油が分岐管路１３Ａ、後述の入口側通路２４、ポペット弁３６、出口側通路２５、アーム用制御弁１８、主管路１９Ｂを介してアームシリンダ９のロッド側油室に供給され、ボトム側油室内の圧油は主管路１９Ａ、アーム用制御弁１８、タンク管路１５を介してタンク１２に排出される。これにより、アームシリンダ９は前記ロッド側油室に供給された圧油により縮小し、アーム６を上向きに仰動する。
【００３０】
２０は設定圧可変式のリリーフ弁で、該リリーフ弁２０は、ポンプ管路１３、センタバイパス管路１４とタンク管路１５との間に設けられている。リリーフ弁２０は、例えばポンプ管路１３内の圧力が設定圧以上に上昇すると開弁し、このときの過剰圧をタンク管路１５側にリリーフするものである。ここで、リリーフ弁２０は、圧力設定用ばね２０Ａおよびパイロット油室２０Ｂ等を有し、外部からパイロット油室２０Ｂに供給されるパイロット圧に従って圧力設定用ばね２０Ａの設定圧力が変化される。これにより、リリーフ弁２０は、そのリリーフ設定圧が低圧設定と高圧設定との間で２段階または３段以上の多段階に調整可能な構成となっている。
【００３１】
２１は後述のポペット弁３６とアーム用制御弁１８とを含んで構成された制御弁装置で、該制御弁装置２１は、図２に示すようにアーム用制御弁１８とポペット弁３６とに共通したハウジングとしての弁ケーシング２２を有している。該弁ケーシング２２には、その左，右方向に貫通して延びたスプール摺動穴２３と、該スプール摺動穴２３の径方向に離間して形成された第１流路としての入口側通路２４と、該入口側通路２４と交差して延び全体として逆Ｕ字状に形成された第２流路としての出口側通路２５と、該出口側通路２５に対する入口側通路２４の交差部位２４Ａに形成され後述の弁体３７が離着座する環状弁座としてのテーパ状のシート部２６とが設けられている。
【００３２】
また、弁ケーシング２２には、出口側通路２５、シート部２６を挟んで入口側通路２４とは反対側に配置された段付穴からなる弁体摺動穴２７と、該弁体摺動穴２７を挟んで左，右方向に離間しアーム用制御弁１８の圧油流出入ポートを構成する一対の流出入通路２８Ａ，２８Ｂとが形成されている。前記弁体摺動穴２７は、後述の衝合ブロック３４と出口側通路２５との間をスプール摺動穴２３とほぼ直交する方向（径方向）に沿って延び、後述の弁体３７が弁体摺動穴２７内に変位可能に挿嵌されている。
【００３３】
スプール摺動穴２３の周壁側には、図２中の左，右方向に離間した第１の環状油溝２３Ａ，２３Ｂと、該第１の環状油溝２３Ａ，２３Ｂよりもスプール摺動穴２３の軸方向外側に位置し互いに左，右方向に離間した第２の環状油溝２３Ｃ，２３Ｄと、該第２の環状油溝２３Ｃ，２３Ｄよりもスプール摺動穴２３の軸方向外側に位置し互いに左，右方向に離間した第３の環状油溝２３Ｅ，２３Ｆとが形成されている。
【００３４】
第１の環状油溝２３Ａ，２３Ｂは、全体として逆Ｕ字状に形成された出口側通路２５により互いに連通し、後述のスプール２９が図２に示す中立位置から左，右方向に変位したときに第２の環状油溝２３Ｃ，２３Ｄに対して連通，遮断される。第２の環状油溝２３Ｃ，２３Ｄは、左，右の流出入通路２８Ａ，２８Ｂを介して一対の主管路１９Ａ，１９Ｂに常時連通している。また、第３の環状油溝２３Ｅ，２３Ｆは、各タンク管路１５を介してタンク１２に常時連通している。弁ケーシング２２には、出口側通路２５の途中から分岐した小径の油路からなる分岐通路２５Ａが形成されている。この分岐通路２５Ａは、後述する衝合ブロック３４側の通路３４Ｄと常時連通している。
【００３５】
２９はアーム用制御弁１８のスプールで、該スプール２９は、弁ケーシング２２のスプール摺動穴２３内に挿嵌され、外部から油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂに供給されたパイロット圧に従ってスプール摺動穴２３内を左，右方向に摺動変位する。これにより、図１に示すアーム用制御弁１８は、中立位置（イ）から左，右の切換位置（ロ），（ハ）に切換わるものである。
【００３６】
スプール２９は、図２中に示すように第２の環状油溝２３Ｃ，２３Ｄを第１の環状油溝２３Ａ，２３Ｂと第３の環状油溝２３Ｅ，２３Ｆとのいずれか一方に選択的に連通，遮断させる切換ランド２９Ａ，２９Ｂを有している。この切換ランド２９Ａ，２９Ｂには、圧油の流量を微調整するためのノッチ２９Ａ1 ，２９Ｂ1 がそれぞれ複数個、周方向に離間して形成されている。
【００３７】
即ち、スプール２９が図２中の矢示Ａ方向に摺動変位したときには、スプール２９の切換ランド２９Ａが第１の環状油溝２３Ａを第２の環状油溝２３Ｃに連通させ、スプール２９の切換ランド２９Ｂは、第１の環状油溝２３Ｂを第２の環状油溝２３Ｄに対して遮断すると共に、第２の環状油溝２３Ｄを第３の環状油溝２３Ｆに連通させる。これにより、アーム用制御弁１８は、図１に示す中立位置（イ）から左側の切換位置（ロ）に切換わる。
【００３８】
一方、スプール２９が図２中の矢示Ｂ方向に摺動変位したときには、スプール２９の切換ランド２９Ｂが第１の環状油溝２３Ｂを第２の環状油溝２３Ｄに連通させ、スプール２９の切換ランド２９Ａは、第１の環状油溝２３Ａを第２の環状油溝２３Ｃに対して遮断すると共に、第２の環状油溝２３Ｃを第３の環状油溝２３Ｅに連通させる。これにより、アーム用制御弁１８は、図１に示す中立位置（イ）から右側の切換位置（ハ）に切換わる。
【００３９】
３０Ａ，３０Ｂはスプール２９と共にアーム用制御弁１８を構成する左，右の蓋体で、該蓋体３０Ａ，３０Ｂは、スプール摺動穴２３の軸方向（左，右方向）両側に位置して弁ケーシング２２に設けられ、スプール摺動穴２３の両端側を閉塞するものである。また、蓋体３０Ａ，３０Ｂには油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂが設けられ、これらの油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂには、前記操作弁からパイロット圧が供給される。アーム用制御弁１８のスプール２９は、このときのパイロット圧に従ってスプール摺動穴２３内を左，右方向（図２中の矢示Ａ，Ｂ方向）に摺動変位されるものである。
【００４０】
ここで、右側の蓋体３０Ｂは、左側の蓋体３０Ａよりも長尺に形成され、この蓋体３０Ｂ内には、後述のスリーブ３１、ストッパ３２、センタリング用のばね３３等が設けられている。また、蓋体３０Ｂには、図２に示す如くばね３３の端部側が当接する環状の段部３０Ｂ1 が設けられている。
【００４１】
３１は弁ケーシング２２の端面と蓋体３０Ｂとの間に挟持して設けられたスリーブで、該スリーブ３１は、その内径がスプール摺動穴２３の穴径に対応し、蓋体３０Ｂ内でスプール２９を摺動変位可能に支持している。また、スリーブ３１は、スプール２９が図２に示すように中立位置にあるとき、または図２中の矢示Ｂ（左方向）に摺動変位したときに、後述するばね３３のばね力を受承するものである。
【００４２】
３２はスプール２９の右側端部に螺着して設けられたストッパで、該ストッパ３２は、蓋体３０Ｂ内に摺動変位可能に配置され、蓋体３０Ｂ内を軸方向に延びる軸部３２Ａを有している。そして、ストッパ３２は、スプール２９が図２中の矢示Ａ方向（右方向）に摺動変位したときに、スプール２９のストロークエンドを規制するものである。
【００４３】
３３はスプール２９を中立位置に保持するためのセンタリング用のばねで、該ばね３３は、軸部３２Ａの外周側に位置してスプール２９の端面（スリーブ３１の端面）とストッパ３２（蓋体３０Ｂの段部３０Ｂ1 ）との間に予め初期荷重を与えた状態で配設されている。そして、ばね３３は、油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂからのパイロット圧がタンク圧レベルまで低下したときに、スプール２９を中立位置に保持するものである。
【００４４】
また、外部から油圧パイロット部１８Ａに供給されたパイロット圧でスプール２９が図２中の矢示Ａ方向（右方向）に摺動変位するときに、スプール２９の端面と蓋体３０Ｂの段部３０Ｂ１ との間でばね３３は圧縮変形される。一方、外部から油圧パイロット部１８Ｂに供給されたパイロット圧でスプール２９が図２中の矢示Ｂ方向（左方向）に摺動変位するときには、スリーブ３１の端面とストッパ３２との間でばね３３は圧縮変形されるものである。
【００４５】
３４は弁ケーシング２２と共にハウジングを構成する衝合ブロックで、該衝合ブロック３４は、弁ケーシング２２の弁体摺動穴２７を外側から閉塞するように弁ケーシング２２の外側面に衝合して設けられている。衝合ブロック３４には、後述するポペット弁３６のキャップ体４１が嵌合して取付けられる嵌合凹部３４Ａと、後述する背圧調整弁３５のスプール弁体３５Ａ等が収容される弁収容穴３４Ｂと、該弁収容穴３４Ｂと嵌合凹部３４Ａとの間を連通する第１の通路３４Ｃと、弁ケーシング２２の分岐通路２５Ａと弁収容穴３４Ｂとの間を斜めに傾斜して延び背圧調整弁３５により第１の通路３４Ｃに対して連通，遮断される第２の通路３４Ｄと、パイロット圧の給排ポート３４Ｅおよびドレンポート３４Ｆとが設けられている。
【００４６】
３５は衝合ブロック３４に設けられた背圧調整弁で、該背圧調整弁３５は、弁収容穴３４Ｂ内に摺動可能に挿嵌して設けられノッチ３５Ａ1 を有した段付のスプール弁体３５Ａと、該スプール弁体３５Ａの一側にばね室を画成する蓋部３５Ｂと、該蓋部３５Ｂとスプール弁体３５Ａとの間に縮装状態で設けられたスプリング３５Ｃとを含んで構成されている。
【００４７】
背圧調整弁３５は、スプリング３５Ｃにより図１中に示す連通位置（ａ）に配置されるときに、第１，第２の通路３４Ｃ，３４Ｄ間をスプール弁体３５Ａを介して連通させる。このため、後述するポペット弁３６の背圧室４２は、第１，第２の通路３４Ｃ，３４Ｄおよび弁ケーシング２２側の分岐通路２５Ａを介して出口側通路２５と連通し、出口側通路２５とほぼ等しい圧力に保たれる。
【００４８】
一方、背圧調整弁３５のスプール弁体３５Ａは、外部の遠隔操作弁（図示せず）から給排ポート３４Ｅに供給されるパイロット圧が予め決められた所定の圧力値以上まで上昇したときに、スプリング３５Ｃに抗して摺動変位し、第１，第２の通路３４Ｃ，３４Ｄ間を遮断する。これにより、背圧調整弁３５は、図１中に示す連通位置（ａ）から遮断位置（ｂ）にスプリング３５Ｃに抗して切換わるものである。このため、後述の背圧室４２は、第２の通路３４Ｃ（出口側通路２５）に対して遮断され、弁体３７のリフト量を小さく抑えるように後述の如く作用する。
【００４９】
３６は制御弁装置２１の一部を構成するポペット弁で、該ポペット弁３６は、弁ケーシング２２に設けられた入口側通路２４、出口側通路２５、シート部２６および弁体摺動穴２７と、後述の弁体３７、キャップ体４１、背圧室４２および付勢ばね４３とを含んで構成されている。そして、ポペット弁３６は、背圧調整弁３５と協働して後述する弁体３７のリフト量を可変に調整し、これに応じてアーム制御弁１８を流通する圧油の流量を可変に制御するものである。
【００５０】
３７はポペット弁３６の弁体で、該弁体３７は、図３に示すように弁体摺動穴２７内に挿嵌された段付の弁部材３８と、該弁部材３８の軸方向一側に螺合して設けられ後述のチェック弁体４０を弁部材３８との間で変位可能に保持する弁保持部材３９とにより構成されている。弁保持部材３９は、後述の付勢ばね４３をキャップ体４１との間で縮装状態に支持するばね受部３９Ａと、該ばね受部３９Ａよりも小径な有蓋筒状に形成され弁部材３８（後述する段付穴部３８Ｇの上部側）内に螺入した状態で後述のチェック弁体４０を変位可能に保持する小径な保持筒部３９Ｂとを含んで構成されている。
【００５１】
弁部材３８は、弁体摺動穴２７内に摺動可能に挿嵌された大径部３８Ａと、該大径部３８Ａの軸方向一側に設けられた小径筒部３８Ｂと、大径部３８Ａの軸方向他側に小径な縮径部３８Ｃを介して一体に形成され外周側が弁ケーシング２２のシート部２６に離着座する弁部３８Ｄと、該弁部３８Ｄの他側(先端側）から入口側通路２４の交差部位２４Ａ内に向けて軸方向に突出した筒状突出部３８Ｅとを含んで構成されている。
【００５２】
また、弁部材３８には、前記筒状突出部３８Ｅの内周側から大径部３８Ａ、小径筒部３８Ｂ内へと軸方向一側(上側)に向けて延び途中部位に後述するチェック弁体４０用の弁座３８Ｆが形成された段付穴部３８Ｇと、該段付穴部３８Ｇの径方向に延びた複数の径方向穴３８Ｈとが設けられている。さらに、弁部材３８の筒状突出部３８Ｅには、後述の小流量調整部４４と大流量調整部４５とが設けられている。入口側通路２４から出口側通路２５に向けて流れる圧油の流量は、これらの小流量調整部４４と大流量調整部４５とにより後述の如く調整されるものである。
【００５３】
４０は弁部材３８と弁保持部材３９との間に収容されたチェック弁体で、該チェック弁体４０は、弁保持部材３９の保持筒部３９Ｂ内に摺動可能に挿嵌され、常時は弁部材３８の弁座３８Ｆに着座するように弱ばね４０Ａにより付勢されている。弁部材３８の筒状突出部３８Ｅ側から入口側通路２４内の圧力が作用すると、チェック弁体４０は弱ばね４０Ａに抗して弁座３８Ｆから離座するように開弁する。これにより、入口側通路２４内の圧油は、弁部材３８の段付穴部３８Ｇおよび各径方向穴３８Ｈ等を介して後述の背圧室４２に供給される。
【００５４】
このように、チェック弁体４０は、弁体３７内を入口側通路２４から背圧室４２に向けて圧油が流通するのを許し、逆向きの流れを阻止する。即ち、チェック弁体４０は、背圧室４２内の油液が弁部材３８の各径方向穴３８Ｈ等を介して段付穴部３８Ｇ、入口側通路２４に向け流通するのを阻止するものである。
【００５５】
４１はポペット弁３６の一部を構成するキャップ体で、該キャップ体４１は、衝合ブロック３４の嵌合凹部３４Ａ内に嵌合され、弁ケーシング２２の弁体摺動穴２７を軸方向一側（上側）から衝合ブロック３４と共に閉塞している。弁体３７の弁保持部材３９とキャップ体４１との間には背圧室４２が形成され、この背圧室４２は、衝合ブロック３４の第１の通路３４Ｃに常時連通している。
【００５６】
４３は背圧室４２内に位置して弁保持部材３９とキャップ体４１との間に配設された付勢ばねで、該付勢ばね４３は、背圧室４２内に発生する背圧と共に弁体３７（弁保持部材３９）を常時閉弁方向に付勢し、例えば外部から振動等で弁体３７が不用意に開弁するのを防ぐものである。付勢ばね４３は、ばね力が比較的小さいコイルスプリング等により構成されている。
【００５７】
４４は弁体３７の筒状突出部３８Ｅに設けられた小流量調整部で、該小流量調整部４４は、図３、図４に示すように弁部材３８の筒状突出部３８Ｅのうち弁部３８Ｄ側寄りとなる位置にテーパ状をなす複数のノッチ（切欠き）を周方向に定間隔で設けることにより形成されている。図５に示すように弁体３７のリフト量を小さい範囲に抑えた状態では、小流量調整部４４（テーパ状のノッチ）と入口側通路２４の交差部位２４Ａとの間に形成される開口面積（隙間）によって、入口側通路２４から出口側通路２５に向けて流れる圧油の流量が小流量に調整されるものである。
【００５８】
即ち、ポペット弁３６の弁体３７は、図５に示すように弁部材３８の弁部３８Ｄがシート部２６から離座し、かつ筒状突出部３８Ｅの小流量調整部４４がシート部２６よりも入口側通路２４の交差部位２４Ａに進入した状態、即ち小流量範囲にあるときに、入口側通路２４の交差部位２４Ａから出口側通路２５に向けて流れる圧油の流量を比較的小さい流量に抑えた状態で両通路２４，２５間を連通させる。
【００５９】
４５は弁体３７の筒状突出部３８Ｅに設けられた大流量調整部で、該大流量調整部４５は、図３、図４に示すように、小流量調整部４４よりも筒状突出部３８Ｅの先端側に位置し該筒状突出部３８Ｅの外周面を円弧状に面取りして形成された円弧面部４５Ａと、筒状突出部３８Ｅの先端側端面を断面Ｕ字状に切欠いて形成された複数の切欠き部４５Ｂとにより構成されている。大流量調整部４５は、小流量調整部４４に比較して弁体３７のリフト量に対する開口面積の変化を大きし、リフト量に対する流量の変化を大きくするものである。
【００６０】
この場合、大流量調整部４５の各切欠き部４５Ｂは、小流量調整部４４のノッチと同様に筒状突出部３８Ｅの周方向に定間隔をもって配置され、筒状突出部３８Ｅの内周面と前記円弧面部４５Ａとの間を径方向に延びるすり割り溝として形成されている。各切欠き部４５Ｂに沿って図７中の矢示Ｃ方向（径方向外向き）に流通する圧油は、例えば小流量調整部４４のノッチに沿って図７中の矢示Ｅ方向へと出口側通路２５内に流入する。
【００６１】
大流量調整部４５の円弧面部４５Ａは、図６に示すように弁体３７のリフト量が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときに、入口側通路２４の交差部位２４Ａとの間に形成される開口面積（隙間）が急に変化するのを緩和するため、筒状突出部３８Ｅの外周面に円弧状の面取りを施すことにより形成されている。また、大流量調整部４５の各切欠き部４５Ｂは、図７に示すように弁体３７が全開位置までリフトする大流量範囲にあるときに、筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で径方向（図７中の矢示Ｃ方向）に向けて圧油を流通させ、ポペット弁３６の弁体３７に対し閉弁する方向（図７中の矢示Ｄ方向）に働く流体力を低減する機能を有するものである。
【００６２】
ここで、大流量調整部４５の円弧面部４５Ａは、筒状突出部３８Ｅの先端側端面から大流量調整部４５と小流量調整部４４との境界部分まで所定の曲率をもって延びている。また、各切欠き部４５Ｂは、筒状突出部３８Ｅの先端側端面から軸方向上向きに切込んだすり割り溝により形成され、その最も深い最深部を大流量調整部４５と小流量調整部４４との境界部分に近い位置に配置している。
【００６３】
このとき、各切欠き部４５Ｂの最深部が、小流量調整部４４に達する位置まで筒状突出部３８Ｅの軸方向に延びる構成としてもよい。そして、ポペット弁３６の弁体３７は、弁部材３８の弁部３８Ｄがシート部２６から離座し、かつ筒状突出部３８Ｅの小流量調整部４４が入口側通路２４よりもシート部２６側に退出した大流量範囲にあるときに、大流量調整部４５により入口側通路２４と出口側通路２５との間を圧油が大流量な状態で流通することを許すように両通路２４，２５間を連通するものである。
【００６４】
本実施の形態によるポペット弁３６を備えた制御弁装置２１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。
【００６５】
まず、油圧ポンプ１１から吐出された圧油は、ポンプ管路１３の分岐管路１３Ａから弁ケーシング２２の入口側通路２４、ポペット弁３６の弁体３７と交差部位２４Ａとの間を流通して出口側通路２５に流れる。そして、出口側通路２５に流れた圧油は、アーム用制御弁１８を中立位置（イ）から切換位置（ロ）または（ハ）に切換えることにより、一対の主管路１９Ａ，１９Ｂを介してアームシリンダ９に給排される。
【００６６】
アームシリンダ９に供給される圧油の流量は、ポペット弁３６の弁体３７における開口面積と、アーム用制御弁１８のスプール２９（切換ランド２９Ａ，２９Ｂ）による開口面積とによって決められる。また、弁ケーシング２２の入口側通路２４から出口側通路２５に向けた圧油の流れを遮断する場合に、ポペット弁３６の弁体３７は、弁部材３８の弁部３８Ｄを弁ケーシング２２のシート部２６に着座させることにより両通路２４，２５間を遮断する。
【００６７】
そこで、アーム用制御弁１８を通じてアームシリンダ９に供給する圧油の流量を小流量に調整する場合には、背圧調整弁３５を連通位置（ａ）から遮断位置（ｂ）の方向に切換えていく。即ち、背圧調整弁３５のスプール弁体３５Ａが図２中の矢示Ｂ（左方向）に摺動変位していく。このとき、背圧調整弁３５のスプール弁体３５Ａに設けられたノッチ３５Ａ1 により開口面積が小さくなっていく。ノッチ３５Ａ1 により開口面積が小さくなると、背圧室４２の圧力が高くなる。これにより、ポペット弁３６の弁体３７は、そのリフト量が背圧室４２内の圧力により小さく抑えられ、図５に示すように小流量範囲に設定される。
【００６８】
また、背圧調整弁３５が連通位置（ａ）から遮断位置（ｂ）に完全に切換わると、ポペット弁３６の背圧室４２は、背圧調整弁３５のスプール弁体３５Ａにより第２の通路３４Ｄ、分岐通路２５Ａに対して遮断される。これにより、ポペット弁３６の背圧室４２は、入口側通路２４とほぼ等しい圧力になるために、ポペット弁３６の弁体３７は閉弁する。
【００６９】
ここで、ポペット弁３６の弁体３７は、図５に示すように小流量範囲に設定されると、弁部材３８の弁部３８Ｄがシート部２６から離座し、かつ筒状突出部３８Ｅの小流量調整部４４がシート部２６よりも入口側通路２４の交差部位２４Ａに進入した状態となる。このように小流量範囲に設定された場合、入口側通路２４の交差部位２４Ａから出口側通路２５に向けて流れる圧油の流量は、弁体３７の小流量調整部４４と入口側通路２４の交差部位２４Ａとの間に形成される開口面積（隙間）によって小流量に調整される。弁体３７のリフト量が小流量範囲にある場合、図８中に実線で示す特性線４６の特性線部４６Ａに沿って、弁体３７のリフト量に対する開口面積の変化量を小さく抑えることができ、リフト量に対する流量の変化を小さく制御することができる。
【００７０】
このため、油圧ショベル１のオペレータは、アーム用制御弁１８をインチング操作してスプール２９を中立位置から図２中の矢示Ａ方向または矢示Ｂ方向に微妙に動かし、アーム６をゆっくりと動作させるように、アームシリンダ９に供給する圧油の流量を小さく調整したい場合にも、圧油の流量が急変することはなくなり、オペレータはインチング操作を容易に行うことができる。この場合、出口側通路２５（環状油溝２３Ａまたは２３Ｂ）から流出入通路２８Ａまたは２８Ｂ（環状油溝２３Ｃまたは２３Ｄ）側に流通する圧油の流量を、例えばスプール２９の切換ランド２９Ａ，２９Ｂのいずれか一方でノッチ２９Ａ1 ，２９Ｂ1 等を介して容易に調整することができ、アームシリンダ９の伸縮速度を遅くすることができる。
【００７１】
次に、アームシリンダ９の動作速度を速くしたい場合には、背圧調整弁３５を遮断位置（ｂ）から連通位置（ａ）に復帰させると、背圧調整弁３５のスプール弁体３５Ａが第１，第２の通路３４Ｃ，３４Ｄ間を連通させる。このとき、ポペット弁３６の背圧室４２は、第１，第２の通路３４Ｃ，３４Ｄ、分岐通路２５Ａを介して出口側通路２５に連通する。これにより、背圧室４２内の圧力は、例えば入口側通路２４内の圧力より相対的に低い圧力値まで低下する。
【００７２】
このため、ポペット弁３６の弁体３７は、背圧室４２内の圧力低下に伴ってリフト量を大きくすることが可能な状態となり、図５に示す小流量範囲から図６、図７に示す大流量範囲まで開弁可能に設定される。弁体３７（弁部材３８）の弁部３８Ｄが弁ケーシング２２のシート部２６から離座し、図６、図７に示すように入口側通路２４から出口側通路２５に向けて圧油を小流量範囲から最大流量を流す場合には、図６に示す小流量範囲と大流量範囲の境界となる位置から図７に示す最大リフト量（全開位置）まで弁体３７をリフトさせる。
【００７３】
これにより、ポペット弁３６の弁体３７は、筒状突出部３８Ｅの先端側外周面に形成した大流量調整部４５の円弧面部４５Ａに沿って圧油を流通させることができ、急激な流量変化を緩和できる。また、筒状突出部３８Ｅの先端側端面に形成した複数の切欠き部４５Ｂは、筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で図７中の矢示Ｃ方向に向けて圧油を流通させることにより、弁体３７の閉弁方向（矢示Ｄ方向）に働く流体力を抑えつつ、弁体３７の開口面積を最大とすることにより、最大流量を流すことができる。
【００７４】
ここで、大流量調整部４５の円弧面部４５Ａによる作用、効果について図８を参照して説明する。図８中に実線で示す特性線４６のように、弁体３７のリフト量が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときに、筒状突出部３８Ｅの外周面に円弧状に面取りを施した円弧面部４５Ａにより、小流量範囲と大流量範囲の切替わるときの開口面積の変化、即ち特性線部４６Ａから特性線部４６Ｂへの切替り特性を滑らかな曲線とすることができ、これによって急な流量の変化を緩和することができる。
【００７５】
一方、図８中に二点鎖線で示す特性線４７は、特許文献１による従来技術と同様に弁体の先端側にテーパ状の面取りを施した比較例の場合を示している。比較例の場合は、大流量範囲において開口面積の変化がリフト量にほぼ比例して増加するため、図８中に二点鎖線で示す特性線４７のように、小流量範囲から大流量範囲に切替わるときの開口面積の変化が急となり、流量が急に変化するような事態が発生してしまう。
【００７６】
従って、本実施の形態では、ポペット弁体３６の弁体３７を小流量範囲から大流量範囲に切替えるときの開口面積の変化を滑らかにすることができ、急な流量の変化を緩和することができる。この結果、アーム用制御弁１８からアームシリンダ９に供給する圧油の流量が急に変化するのを抑えることができ、機械の負荷を良好に低減することができる。
【００７７】
次に、切欠き部４５Ｂの作用、効果について説明する。ポペット弁３６の弁体３７が図７に示す如く全開位置までリフトした状態では、筒状突出部３８Ｅの外周側に円弧面部４５Ａの全周に沿って矢示Ｅ方向の流れが発生する。このとき、ポペット弁３６の弁体３７には矢示Ｅ方向の流れとは逆向きに矢示Ｄ方向の流体力が働くことが知られている。矢示Ｄ方向の流体力は、弁体３７の弁部３８Ｄを閉弁方向に働く力であるため、弁体３７が正規な全開位置（最大リフト量）まで変位するのを規制する場合がある。
【００７８】
そこで、ポペット弁３６の弁体３７には、筒状突出部３８Ｅの外周面に円弧状に面取りを施した円弧面部４５Ａを形成すると共に、筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で径方向に向けて圧油を流通させるためのすり割り溝からなる複数の切欠き部４５Ｂを設ける構成としている。これにより、図７中に示すように入口側通路２４の交差部位２４Ａから出口側通路２５に向けて流れる圧油の一部を、矢示Ｃ方向（径方向）に向かう流れとすることができ、矢示Ｃ方向の流れにより矢示Ｄ方向の流体力、即ちポペット弁３６の弁体３７を閉弁させる方向に働く流体力を低減させることができる。
【００７９】
筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で径方向に向けて流体を流通させるための切欠き部４５Ｂは、筒状突出部３８Ｅの先端側端面から切込みを入れた最も深い部分を小流量範囲と大流量範囲の境界、即ち筒状突出部３８Ｅの外周面に形成した円弧面部４５Ａの端縁部と近い位置まで延ばすことにより、筒状突出部３８Ｅの外周面（円弧面部４５Ａの全周）からの流れにより発生する流体力を低減する効果を得ることができる。但し、小流量範囲に影響を与えない範囲であれば、切欠き部４５Ｂは、小流量調整部４４のノッチ長さよりも深い切欠き（すり割り溝）としてもよい。また、前記流体力の影響が小さければ、切欠き部４５Ｂは、円弧面部４５Ａの端縁部よりも浅い位置に形成してもよい。
【００８０】
かくして、本実施の形態では、上述の如き構成を採用しているため、ポペット弁３６の弁体３７（弁部３８Ｄ）が弁ケーシング２２のシート部２６から離座し、筒状突出部３８Ｅの小流量調整部４４（各ノッチの位置）が弁ケーシング２２のシート部２６よりも入口側通路２４の交差部位２４Ａ側に進入した状態の小流量範囲（図５参照）にあるときは、小流量調整部４４の各ノッチにより小流量の制御を行うことができる。
【００８１】
また、弁体３７の大流量調整部４５は、筒状突出部３８Ｅの外周面に円弧状に面取りを施した円弧面部４５Ａを有しているため、円弧面部４５Ａの曲面に応じて開口面積を緩やかに増加させることができ、小流量範囲から大流量範囲に切替わるときの開口面積の変化を円弧面部４５Ａにより緩和することができる。さらに、弁体３７の大流量調整部４５は、筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で径方向に向けて圧油を流通させるための切欠き部４５Ｂを有しているので、弁体３７が図７に示すように大流量範囲まで開弁し、筒状突出部３８Ｅの周囲を圧油が矢示Ｅ方向に通過するときに、この流れの一部を筒状突出部３８Ｅの径方向に向かう矢示Ｃ方向の流れにすることができる。
【００８２】
この結果、弁体３７の変位方向（矢示Ｅ方向）に対抗する流体の流通を矢示Ｃ方向の流れにより抑制することができ、ポペット弁３６の弁体３７を閉弁方向に向けて付勢する矢示Ｄ方向の流体力を低減できると共に、弁体３７のリフト量への影響を低減することができる。
【００８３】
また、筒状突出部３８Ｅの外周面に形成した円弧面部４５Ａは、筒状突出部３８Ｅの先端から大流量調整部４５と小流量調整部４４との境界部分まで延びているため、小流量範囲の流量制御に影響を与えることなく、かつ、弁体３７が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときのリフト量に対する開口面積の急な変化を緩和することができる。
【００８４】
さらに、筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で径方向に向けて流体を流通させるための切欠き部４５Ｂは、筒状突出部３８Ｅの先端側端面から切込みを入れた最も深い部分を大流量調整部４５と小流量調整部４４との境界部分に近い位置に配置しているので、弁体３７が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときに、流体の流れの一部を筒状突出部３８Ｅの径方向の流れにすることができる。このため、ポペット弁３６の弁体３７が大流量範囲のうちいずれの位置に配置したときでも、切欠き部４５Ｂを通じて筒状突出部３８Ｅの径方向に向けて流体を流通させることができるから、ポペット弁３６の弁体３７が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときに、閉弁方向に働く流体力を速やかに低減することができる。
【００８５】
次に、図９は本発明の第２の実施の形態を示し、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。然るに、第２の実施の形態の特徴は、弁体３７の筒状突出部３８Ｅに形成した大流量調整部５１の形状、特に切欠き部５１Ｂの形状を別形状に変更したことにある。
【００８６】
ここで、大流量調整部５１は、前記第１の実施の形態で述べた大流量調整部４５と同様に円弧面部５１Ａと複数の切欠き部５１Ｂとにより構成されている。しかし、大流量調整部５１の各切欠き部５１Ｂは、断面Ｖ字状のすり割り溝として形成されている点で第１の実施の形態とは異なっている。即ち、筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で径方向に向けて圧油を流通させるための切欠き部５１Ｂは、必要な最大開口面積を満たす範囲であれば、図９に示すように断面Ｖ字状の凹溝により構成することができる。
【００８７】
この場合、筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で径方向に向けて流体を流通させるための切欠き部５１Ｂの形状は、筒状突出部３８Ｅの外周面に円弧状に面取りを施して形成した円弧面部５１Ａの曲面の形状と必要最大開口面積の関係により決められるものである。
【００８８】
かくして、このように構成される第２の実施の形態によれば、弁体３７の筒状突出部３８Ｅに形成した大流量調整部５１を、筒状突出部３８Ｅの外周面に形成した円弧面部５１Ａと、筒状突出部３８Ｅの先端側端面にＶ字状のすり割り溝を複数個形成してなる切欠き部５１Ｂとにより構成している。これにより、前記第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。
【００８９】
特に、第２の実施の形態では、大流量調整部５１の各切欠き部５１Ｂを、断面Ｖ字状の凹溝により比較的単純な形状に形成することができ、各切欠き部５１Ｂを筒状突出部３８Ｅの先端側に形成、加工する上での作業性を向上することができる。
【００９０】
また、弁体３７のリフト量に対する切欠き部５１Ｂ（断面Ｖ字状の凹溝）の開口面積の特性について図１０を参照して説明する。図１０中に実線で示す特性線５２は、弁体３７のリフト量に対する断面Ｖ字状の凹溝（切欠き部５１Ｂ）の開口面積の変化特性を示している。図１０中に二点鎖線で示す特性線５３は、弁体３７のリフト量に対する第１の実施の形態で述べた円弧状の切欠き部４５Ｂの開口面積の変化特性を示している。特性線５２（第２の実施の形態）は、特性線５３（第１の実施の形態）に比べ、曲面の面取りを施した場合の開口面積の特性（図８中の特性線部４６Ｂ）により近い特性となっている。従って、大流量調整部５１の各切欠き部５１Ｂを、断面Ｖ字状の凹溝により形成した第２の実施の形態は、第１の実施の形態よりも開口面積の変化を滑らかにすることができる。
【００９１】
なお、前記各実施の形態では、弁体３７の筒状突出部３８Ｅに設ける小流量調整部４４を、テーパ状に切欠いて形成した複数のノッチにより構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、小流量調整部として要求される所望の開口面積変化を満たすものであればよく、例えばキリ孔等のように別形状の小流量調整部を採用することも可能である。
【００９２】
また、前記各実施の形態では、アーム用制御弁１８からアームシリンダ９に向けて給排される圧油の流量を調整するポペット弁３６を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばブーム用制御弁１６からブームシリンダ８に給排する圧油の流量調整を行う場合のポペット弁に適用してもよく、バケットシリンダまたはこれ以外の油圧アクチュエータに方向制御弁を通じて圧油を給排する場合のポペット弁にも適用することができる。
【００９３】
さらに、本発明によるポペット弁は、弁体のリフト量に応じて流体の流量を小流量から大流量へと可変に制御する構成のものであればよく、例えば油圧ショベル等の建設機械に適用範囲が限られるものではなく、広い範囲のポペット弁にも適用できるものである。
【符号の説明】
【００９４】
４ 作業装置
５ ブーム
６ アーム
７ バケット（作業具）
８ ブームシリンダ
９ アームシリンダ
１０ バケットシリンダ
１１ 油圧ポンプ
１２ タンク
１３ ポンプ管路
１４ センタバイパス管路
１５ タンク管路
１６ ブーム用制御弁（方向制御弁）
１８ アーム用制御弁（方向制御弁）
２０ リリーフ弁
２１ 制御弁装置
２２ 弁ケーシング（ハウジング）
２３ スプール摺動穴
２４ 入口側通路（第１流路）
２４Ａ 交差部位
２５ 出口側通路（第２流路）
２６ シート部
２７ 弁体摺動穴
２９ スプール
３４ 衝合ブロック（ハウジング）
３５ 背圧調整弁
３６ ポペット弁
３７ 弁体
３８ 弁部材
３８Ｄ 弁部
３８Ｅ 筒状突出部
３８Ｆ 弁座
３８Ｇ 段付穴部
４０ チェック弁体
４２ 背圧室
４３ 付勢ばね
４４ 小流量調整部
４５，５１ 大流量調整部
４５Ａ，５１Ａ 円弧面部
４５Ｂ，５１Ｂ 切欠き部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば油圧回路の途中に設けられ、流路を開，閉したり、流量の調整を行ったりするのに好適に用いられるポペット弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油圧ショベル等の建設機械に用いる油圧回路では、弁ハウジング内の流路を開，閉したり、流量の調整を行ったりするのにポペット弁が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この種の従来技術によるポペット弁では、互いに交差した入口側通路と出口側通路がハウジングに設けられ、前記出口側通路に対する入口側通路の交差部位となる接続端側にはシート部が設けられている。また、前記ハウジング内には、前記シート部に離着座して前記通路間を連通，遮断するポペット型の弁体が設けられている。
【０００３】
前記弁体は、前記シート部に着座したときに入口側通路と出口側通路との間を遮断する。一方、前記弁体がシート部から離座したときには、入口側通路と出口側通路との間を連通すると共に、そのリフト量に応じて流体の流量が可変に調整される。このため、従来技術によるポペット弁には、リフト量に対する流量の変化を小さくして小流量調整を行う複数のノッチが、弁体の先端側外周に切欠いて設けられている。さらに、前記各ノッチよりも前記弁体の先端側には、先細りにした円錐状の突起部を設けることにより、必要となる最大の開口面積を確保できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来技術によるポペット弁では、前記弁体がシート部に着座した全閉位置とシート部から最も離間した全開位置との間で変位する。このとき、弁体のリフト量が小さい小流量範囲にあるときには、流体の流量を微妙に調整して制御するために、リフト量に対する流体の流量変化は小さい。一方、リフト量が大きい大流量範囲に弁体を位置させたときには、その開口面積が速やかに最大に到達するように、リフト量に対する流量変化が大きくなっている。
【０００６】
しかし、従来技術によるポペット弁では、弁体の先端側を円錐状の突起部として形成しているから、弁体が大流量範囲にあるときには、リフト量にほぼ比例して開口面積が変化する。このため、弁体が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときには、その開口面積がリフト量に対して急激に変化する傾向があり、流体の流量が急に増加するという問題がある。
【０００７】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、弁体が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときに開口面積が急に変化するのを防ぎ、流量の変化を緩和することができるようにしたポペット弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため本発明は、互いに交差する第１流路と第２流路とを有し、該第２流路に対する前記第１流路の交差部位にテーパ状のシート部が設けられたハウジングと、前記第１流路に進退可能な状態で前記ハウジングに設けられ、前記シート部に離着座する弁部と、先端側が該弁部よりも前記第１流路に向けて突出した筒状突出部とを有する弁体とを備え、該弁体は、前記第１流路と前記第２流路とを連通する開口面積をリフト量に応じて変化させ前記第１流路と前記第２流路との間を流れる流体の流量を制御するポペット弁に適用される。
【０００９】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記弁体の筒状突出部には、前記弁部側に位置して前記リフト量に対する開口面積の変化量を小さくし流量の変化を小さくする小流量調整部と、該小流量調整部よりも前記弁体の先端側に位置して前記リフト量に対する開口面積の変化を大きくし流量の変化を大きくする大流量調整部とを設け、前記弁体は、前記弁部が前記シート部に着座した全閉位置にあるときに前記第１流路と前記第２流路との間を遮断し、前記弁部が前記シート部から離座し、かつ前記筒状突出部の小流量調整部が前記シート部よりも前記第１流路に進入した小流量範囲にあるときに前記第１流路と前記第２流路との間を小流量の流体が流通可能な状態で連通し、前記弁部が前記シート部から離座し、かつ前記筒状突出部の小流量調整部が前記第１流路よりも前記シート部側に退出した大流量範囲にあるときに前記第１流路と前記第２流路との間を大流量の流体が流通可能な状態で連通する構成とし、前記弁体の大流量調整部は、前記弁体が小流量範囲から大流量範囲に切替るときの開口面積の変化を緩和するため前記筒状突出部の外周面を円弧状に面取りして形成された円弧面部と、前記弁体が大流量範囲にあるときに前記筒状突出部の内周側と外周側との間で径方向に向けて流体を流通させる複数の切欠き部とを有する構成としたことにある。
【００１０】
また、請求項２の発明は、前記弁体の円弧面部を、前記筒状突出部の先端から前記大流量調整部と小流量調整部との境界部分まで延びる構成としている。
【００１１】
さらに、請求項３の発明によると、前記弁体の切欠き部は、前記筒状突出部の先端側から切欠いた最も深い部分を前記大流量調整部と小流量調整部との境界部分に近い位置に配置する構成としている。
【発明の効果】
【００１２】
上述の如く、請求項１の発明によれば、弁体の弁部がシート部から離座し、筒状突出部の小流量調整部がシート部よりも第１流路側に進入した小流量範囲にあるときに、例えば第１流路から第２流路に向けて流れる流体を小流量に調整して制御することができる。また、弁体の大流量調整部は、筒状突出部の外周面に円弧状の面取りを施した円弧面部を有しているため、この円弧面部の曲面に応じて開口面積を緩やかに増加させることができ、小流量範囲から大流量範囲に切替わるときの開口面積の変化を緩和することができる。
【００１３】
また、弁体の大流量調整部は、筒状突出部の内周側と外周側との間で径方向に向けて流体を流通させるための切欠き部を有しているから、弁体が大流量範囲に位置して弁体の筒状突出部の周囲を流体が通過するときに、この流体の流れの一部を筒状突出部の径方向に向かう流れにすることができる。この結果、弁体の変位方向に対抗する流体の流通を抑制することができ、これにより、例えば弁体を閉弁方向に向けて付勢する流体力を低減することができ、弁体のリフト量への流体力の影響を低減することができる。
【００１４】
請求項２の発明によると、弁体の円弧面部は、筒状突出部の先端から大流量調整部と小流量調整部との境界部分まで延びる構成としたから、小流量範囲の流量制御に影響を与えることはなく、かつ弁体が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときに、弁体のリフト量に対する開口面積の急な変化を良好に緩和することができる。
【００１５】
請求項３の発明によると、弁体の筒状突出部に形成した切欠き部は、筒状突出部の先端側から切り欠いた最も深い部分を大流量調整部と小流量調整部との境界部分に近い位置に配置しているので、弁体が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときに、流体の流れの一部を筒状突出部の径方向の流れにすることができる。このため、弁体を大流量範囲のうちいずれの位置に配置したときでも、各切欠き部を通じて筒状突出部の径方向に向けて流体を流通させることができるから、弁体が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときに、閉弁方向に向けた流体力を速やかに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるポペット弁を油圧ショベルの油圧回路に適用した場合を示す全体構成図である。
【図２】図１中のポペット弁および方向制御弁を示す縦断面図である。
【図３】図２中のポペット弁を拡大して示す縦断面図である。
【図４】図３中の弁部材を単体として示す斜視図である。
【図５】ポペット弁の弁体が小流量範囲にリフトしている状態を示す図３とほぼ同様な縦断面図である。
【図６】ポペット弁の弁体が小流量範囲と大流量範囲の境界までリフトした状態を示す図３とほぼ同様な縦断面図である。
【図７】ポペット弁の弁体が全開位置までリフトした状態を示す図３とほぼ同様な縦断面図である。
【図８】ポペット弁のリフト量と開口面積との関係を示す特性線図である。
【図９】第２の実施の形態によるポペット弁を示す図３とほぼ同様な縦断面図である。
【図１０】弁体のリフト量に対する第１，第２の実施の形態による切欠き部の開口面積の変化特性を示す特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態によるポペット弁を、油圧ショベルの油圧回路に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【００１８】
図１ないし図８は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は建設機械としての油圧ショベルで、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、該上部旋回体３の前部側に俯仰動可能に設けられた後述の作業装置４とにより構成されている。
【００１９】
４は上部旋回体３の前部に設けられた作業装置で、該作業装置４は、基端側が上部旋回体３に取付けられたブーム５と、該ブーム５の先端側に取付けられたアーム６と、該アーム６の先端側に取付けられた作業具としてのバケット７と、上部旋回体３とブーム５との間に設けられブーム５を俯仰動させるブームシリンダ８と、ブーム５とアーム６との間に設けられアーム６を俯仰動させるアームシリンダ９と、アーム６とバケット７との間に設けられバケット７を回動させるバケットシリンダ１０等とにより構成されている。
【００２０】
１１は油圧ショベル１に搭載されたメインの油圧ポンプを示し、該油圧ポンプ１１は、タンク１２と共に油圧源を構成し、例えばディーゼルエンジン等の原動機（図示せず）により回転駆動されるものである。そして、油圧ポンプ１１は、タンク１２内の作動油を吸込んでポンプ管路１３（センタバイパス管路１４）に向けて圧油を吐出し、この圧油は後述のブーム用制御弁１６，アーム用制御弁１８を介してブームシリンダ８，アームシリンダ９に供給される。また、ブーム用制御弁１６，アーム用制御弁１８とタンク１２との間には、例えばブームシリンダ８，アームシリンダ９からの戻り油をタンク１２側に還流させるためのタンク管路１５が設けられている。
【００２１】
ここで、ポンプ管路１３の途中には分岐管路１３Ａ，１３Ｂが設けられ、一方の分岐管路１３Ａは、後述のポペット弁３６を介してアーム用制御弁１８の高圧側ポート（即ち、図２中に示す後述の出口側通路２５）に接続される。他方の分岐管路１３Ｂは、後述するブーム用制御弁１６の高圧側ポートに接続されるものである。なお、ポンプ管路１３とタンク管路１５は、他の分岐管路、他の方向制御弁（いずれも図示せず）等を介してバケットシリンダ１０等にも接続されるものである。
【００２２】
１６はブームシリンダ８用の方向制御弁(以下、ブーム用制御弁１６という）で、該ブーム用制御弁１６は、左，右の油圧パイロット部１６Ａ，１６Ｂを有し、常時は中立位置（イ）に保持される。そして、ブーム用制御弁１６は、左，右の油圧パイロット部１６Ａ，１６Ｂに対して、例えば油圧パイロット式の操作弁（図示せず）からパイロット圧が供給されることにより、中立位置（イ）から切換位置（ロ），（ハ）に切換えられる。
【００２３】
１７Ａ，１７Ｂはブームシリンダ８とブーム用制御弁１６との間に設けられた一対の主管路で、該主管路１７Ａ，１７Ｂのうち一方の主管路１７Ａは、ブームシリンダ８のボトム側油室（図示せず）をブーム用制御弁１６の一方の圧油流出入ポートに接続するものである。他方の主管路１７Ｂは、ブームシリンダ８のロッド側油室（図示せず）をブーム用制御弁１６の他方の圧油流出入ポートに接続するものである。
【００２４】
ブーム用制御弁１６が中立位置（イ）から切換位置（ロ）に切換えられたときには、油圧ポンプ１１からの圧油が分岐管路１３Ｂ、ブーム用制御弁１６、主管路１７Ａを介してブームシリンダ８の前記ボトム側油室に供給され、前記ロッド側油室内の圧油は主管路１７Ｂ、ブーム用制御弁１６、タンク管路１５を介してタンク１２に排出される。これにより、ブームシリンダ８は前記ボトム側油室に供給された圧油により伸長し、ブーム５を上向きに仰動する。
【００２５】
ブーム用制御弁１６が中立位置（イ）から切換位置（ハ）に切換えられたときには、油圧ポンプ１１からの圧油が分岐管路１３Ｂ、後述のポペット弁３６、ブーム用制御弁１６、主管路１７Ｂを介してブームシリンダ８のロッド側油室に供給され、ボトム側油室内の圧油は主管路１７Ａ、ブーム用制御弁１６、タンク管路１５を介してタンク１２に排出される。これにより、ブームシリンダ８は前記ロッド側油室に供給された圧油により縮小し、ブーム５を下向きに俯動する。
【００２６】
１８はアームシリンダ９用の方向制御弁(以下、アーム用制御弁１８という）で、該アーム用制御弁１８は、左，右の油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂを有し、常時は中立位置（イ）に保持される。そして、アーム用制御弁１８は、左，右の油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂに対して、例えば油圧パイロット式の操作弁（図示せず）からパイロット圧が供給されることにより、中立位置（イ）から切換位置（ロ），（ハ）に切換えられる。
【００２７】
１９Ａ，１９Ｂはアームシリンダ９とアーム用制御弁１８との間に設けられた一対の主管路で、該主管路１９Ａ，１９Ｂのうち一方の主管路１９Ａは、アームシリンダ９のボトム側油室（図示せず）をアーム用制御弁１８の一方の圧油流出入ポート（即ち、図２中に示す流出入通路２８Ａ）に接続するものである。他方の主管路１９Ｂは、アームシリンダ９のロッド側油室（図示せず）をアーム用制御弁１８の他方の圧油流出入ポート（即ち、図２中に示す流出入通路２８Ｂ）に接続するものである。
【００２８】
アーム用制御弁１８が中立位置（イ）から切換位置（ロ）に切換えられたときには、油圧ポンプ１１からの圧油が分岐管路１３Ａ、後述の入口側通路２４、ポペット弁３６、出口側通路２５、アーム用制御弁１８、主管路１９Ａを介してアームシリンダ９の前記ボトム側油室に供給され、前記ロッド側油室内の圧油は主管路１９Ｂ、アーム用制御弁１８、タンク管路１５を介してタンク１２に排出される。これにより、アームシリンダ９は前記ボトム側油室に供給された圧油により伸長し、ブーム５を下向きに俯動する。
【００２９】
アーム用制御弁１８が中立位置（イ）から切換位置（ハ）に切換えられたときには、油圧ポンプ１１からの圧油が分岐管路１３Ａ、後述の入口側通路２４、ポペット弁３６、出口側通路２５、アーム用制御弁１８、主管路１９Ｂを介してアームシリンダ９のロッド側油室に供給され、ボトム側油室内の圧油は主管路１９Ａ、アーム用制御弁１８、タンク管路１５を介してタンク１２に排出される。これにより、アームシリンダ９は前記ロッド側油室に供給された圧油により縮小し、アーム６を上向きに仰動する。
【００３０】
２０は設定圧可変式のリリーフ弁で、該リリーフ弁２０は、ポンプ管路１３、センタバイパス管路１４とタンク管路１５との間に設けられている。リリーフ弁２０は、例えばポンプ管路１３内の圧力が設定圧以上に上昇すると開弁し、このときの過剰圧をタンク管路１５側にリリーフするものである。ここで、リリーフ弁２０は、圧力設定用ばね２０Ａおよびパイロット油室２０Ｂ等を有し、外部からパイロット油室２０Ｂに供給されるパイロット圧に従って圧力設定用ばね２０Ａの設定圧力が変化される。これにより、リリーフ弁２０は、そのリリーフ設定圧が低圧設定と高圧設定との間で２段階または３段以上の多段階に調整可能な構成となっている。
【００３１】
２１は後述のポペット弁３６とアーム用制御弁１８とを含んで構成された制御弁装置で、該制御弁装置２１は、図２に示すようにアーム用制御弁１８とポペット弁３６とに共通したハウジングとしての弁ケーシング２２を有している。該弁ケーシング２２には、その左，右方向に貫通して延びたスプール摺動穴２３と、該スプール摺動穴２３の径方向に離間して形成された第１流路としての入口側通路２４と、該入口側通路２４と交差して延び全体として逆Ｕ字状に形成された第２流路としての出口側通路２５と、該出口側通路２５に対する入口側通路２４の交差部位２４Ａに形成され後述の弁体３７が離着座する環状弁座としてのテーパ状のシート部２６とが設けられている。
【００３２】
また、弁ケーシング２２には、出口側通路２５、シート部２６を挟んで入口側通路２４とは反対側に配置された段付穴からなる弁体摺動穴２７と、該弁体摺動穴２７を挟んで左，右方向に離間しアーム用制御弁１８の圧油流出入ポートを構成する一対の流出入通路２８Ａ，２８Ｂとが形成されている。前記弁体摺動穴２７は、後述の衝合ブロック３４と出口側通路２５との間をスプール摺動穴２３とほぼ直交する方向（径方向）に沿って延び、後述の弁体３７が弁体摺動穴２７内に変位可能に挿嵌されている。
【００３３】
スプール摺動穴２３の周壁側には、図２中の左，右方向に離間した第１の環状油溝２３Ａ，２３Ｂと、該第１の環状油溝２３Ａ，２３Ｂよりもスプール摺動穴２３の軸方向外側に位置し互いに左，右方向に離間した第２の環状油溝２３Ｃ，２３Ｄと、該第２の環状油溝２３Ｃ，２３Ｄよりもスプール摺動穴２３の軸方向外側に位置し互いに左，右方向に離間した第３の環状油溝２３Ｅ，２３Ｆとが形成されている。
【００３４】
第１の環状油溝２３Ａ，２３Ｂは、全体として逆Ｕ字状に形成された出口側通路２５により互いに連通し、後述のスプール２９が図２に示す中立位置から左，右方向に変位したときに第２の環状油溝２３Ｃ，２３Ｄに対して連通，遮断される。第２の環状油溝２３Ｃ，２３Ｄは、左，右の流出入通路２８Ａ，２８Ｂを介して一対の主管路１９Ａ，１９Ｂに常時連通している。また、第３の環状油溝２３Ｅ，２３Ｆは、各タンク管路１５を介してタンク１２に常時連通している。弁ケーシング２２には、出口側通路２５の途中から分岐した小径の油路からなる分岐通路２５Ａが形成されている。この分岐通路２５Ａは、後述する衝合ブロック３４側の通路３４Ｄと常時連通している。
【００３５】
２９はアーム用制御弁１８のスプールで、該スプール２９は、弁ケーシング２２のスプール摺動穴２３内に挿嵌され、外部から油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂに供給されたパイロット圧に従ってスプール摺動穴２３内を左，右方向に摺動変位する。これにより、図１に示すアーム用制御弁１８は、中立位置（イ）から左，右の切換位置（ロ），（ハ）に切換わるものである。
【００３６】
スプール２９は、図２中に示すように第２の環状油溝２３Ｃ，２３Ｄを第１の環状油溝２３Ａ，２３Ｂと第３の環状油溝２３Ｅ，２３Ｆとのいずれか一方に選択的に連通，遮断させる切換ランド２９Ａ，２９Ｂを有している。この切換ランド２９Ａ，２９Ｂには、圧油の流量を微調整するためのノッチ２９Ａ1 ，２９Ｂ1 がそれぞれ複数個、周方向に離間して形成されている。
【００３７】
即ち、スプール２９が図２中の矢示Ａ方向に摺動変位したときには、スプール２９の切換ランド２９Ａが第１の環状油溝２３Ａを第２の環状油溝２３Ｃに連通させ、スプール２９の切換ランド２９Ｂは、第１の環状油溝２３Ｂを第２の環状油溝２３Ｄに対して遮断すると共に、第２の環状油溝２３Ｄを第３の環状油溝２３Ｆに連通させる。これにより、アーム用制御弁１８は、図１に示す中立位置（イ）から左側の切換位置（ロ）に切換わる。
【００３８】
一方、スプール２９が図２中の矢示Ｂ方向に摺動変位したときには、スプール２９の切換ランド２９Ｂが第１の環状油溝２３Ｂを第２の環状油溝２３Ｄに連通させ、スプール２９の切換ランド２９Ａは、第１の環状油溝２３Ａを第２の環状油溝２３Ｃに対して遮断すると共に、第２の環状油溝２３Ｃを第３の環状油溝２３Ｅに連通させる。これにより、アーム用制御弁１８は、図１に示す中立位置（イ）から右側の切換位置（ハ）に切換わる。
【００３９】
３０Ａ，３０Ｂはスプール２９と共にアーム用制御弁１８を構成する左，右の蓋体で、該蓋体３０Ａ，３０Ｂは、スプール摺動穴２３の軸方向（左，右方向）両側に位置して弁ケーシング２２に設けられ、スプール摺動穴２３の両端側を閉塞するものである。また、蓋体３０Ａ，３０Ｂには油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂが設けられ、これらの油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂには、前記操作弁からパイロット圧が供給される。アーム用制御弁１８のスプール２９は、このときのパイロット圧に従ってスプール摺動穴２３内を左，右方向（図２中の矢示Ａ，Ｂ方向）に摺動変位されるものである。
【００４０】
ここで、右側の蓋体３０Ｂは、左側の蓋体３０Ａよりも長尺に形成され、この蓋体３０Ｂ内には、後述のスリーブ３１、ストッパ３２、センタリング用のばね３３等が設けられている。また、蓋体３０Ｂには、図２に示す如くばね３３の端部側が当接する環状の段部３０Ｂ1 が設けられている。
【００４１】
３１は弁ケーシング２２の端面と蓋体３０Ｂとの間に挟持して設けられたスリーブで、該スリーブ３１は、その内径がスプール摺動穴２３の穴径に対応し、蓋体３０Ｂ内でスプール２９を摺動変位可能に支持している。また、スリーブ３１は、スプール２９が図２に示すように中立位置にあるとき、または図２中の矢示Ｂ（左方向）に摺動変位したときに、後述するばね３３のばね力を受承するものである。
【００４２】
３２はスプール２９の右側端部に螺着して設けられたストッパで、該ストッパ３２は、蓋体３０Ｂ内に摺動変位可能に配置され、蓋体３０Ｂ内を軸方向に延びる軸部３２Ａを有している。そして、ストッパ３２は、スプール２９が図２中の矢示Ａ方向（右方向）に摺動変位したときに、スプール２９のストロークエンドを規制するものである。
【００４３】
３３はスプール２９を中立位置に保持するためのセンタリング用のばねで、該ばね３３は、軸部３２Ａの外周側に位置してスプール２９の端面（スリーブ３１の端面）とストッパ３２（蓋体３０Ｂの段部３０Ｂ1 ）との間に予め初期荷重を与えた状態で配設されている。そして、ばね３３は、油圧パイロット部１８Ａ，１８Ｂからのパイロット圧がタンク圧レベルまで低下したときに、スプール２９を中立位置に保持するものである。
【００４４】
また、外部から油圧パイロット部１８Ａに供給されたパイロット圧でスプール２９が図２中の矢示Ａ方向（右方向）に摺動変位するときに、スプール２９の端面と蓋体３０Ｂの段部３０Ｂ１ との間でばね３３は圧縮変形される。一方、外部から油圧パイロット部１８Ｂに供給されたパイロット圧でスプール２９が図２中の矢示Ｂ方向（左方向）に摺動変位するときには、スリーブ３１の端面とストッパ３２との間でばね３３は圧縮変形されるものである。
【００４５】
３４は弁ケーシング２２と共にハウジングを構成する衝合ブロックで、該衝合ブロック３４は、弁ケーシング２２の弁体摺動穴２７を外側から閉塞するように弁ケーシング２２の外側面に衝合して設けられている。衝合ブロック３４には、後述するポペット弁３６のキャップ体４１が嵌合して取付けられる嵌合凹部３４Ａと、後述する背圧調整弁３５のスプール弁体３５Ａ等が収容される弁収容穴３４Ｂと、該弁収容穴３４Ｂと嵌合凹部３４Ａとの間を連通する第１の通路３４Ｃと、弁ケーシング２２の分岐通路２５Ａと弁収容穴３４Ｂとの間を斜めに傾斜して延び背圧調整弁３５により第１の通路３４Ｃに対して連通，遮断される第２の通路３４Ｄと、パイロット圧の給排ポート３４Ｅおよびドレンポート３４Ｆとが設けられている。
【００４６】
３５は衝合ブロック３４に設けられた背圧調整弁で、該背圧調整弁３５は、弁収容穴３４Ｂ内に摺動可能に挿嵌して設けられノッチ３５Ａ1 を有した段付のスプール弁体３５Ａと、該スプール弁体３５Ａの一側にばね室を画成する蓋部３５Ｂと、該蓋部３５Ｂとスプール弁体３５Ａとの間に縮装状態で設けられたスプリング３５Ｃとを含んで構成されている。
【００４７】
背圧調整弁３５は、スプリング３５Ｃにより図１中に示す連通位置（ａ）に配置されるときに、第１，第２の通路３４Ｃ，３４Ｄ間をスプール弁体３５Ａを介して連通させる。このため、後述するポペット弁３６の背圧室４２は、第１，第２の通路３４Ｃ，３４Ｄおよび弁ケーシング２２側の分岐通路２５Ａを介して出口側通路２５と連通し、出口側通路２５とほぼ等しい圧力に保たれる。
【００４８】
一方、背圧調整弁３５のスプール弁体３５Ａは、外部の遠隔操作弁（図示せず）から給排ポート３４Ｅに供給されるパイロット圧が予め決められた所定の圧力値以上まで上昇したときに、スプリング３５Ｃに抗して摺動変位し、第１，第２の通路３４Ｃ，３４Ｄ間を遮断する。これにより、背圧調整弁３５は、図１中に示す連通位置（ａ）から遮断位置（ｂ）にスプリング３５Ｃに抗して切換わるものである。このため、後述の背圧室４２は、第２の通路３４Ｃ（出口側通路２５）に対して遮断され、弁体３７のリフト量を小さく抑えるように後述の如く作用する。
【００４９】
３６は制御弁装置２１の一部を構成するポペット弁で、該ポペット弁３６は、弁ケーシング２２に設けられた入口側通路２４、出口側通路２５、シート部２６および弁体摺動穴２７と、後述の弁体３７、キャップ体４１、背圧室４２および付勢ばね４３とを含んで構成されている。そして、ポペット弁３６は、背圧調整弁３５と協働して後述する弁体３７のリフト量を可変に調整し、これに応じてアーム制御弁１８を流通する圧油の流量を可変に制御するものである。
【００５０】
３７はポペット弁３６の弁体で、該弁体３７は、図３に示すように弁体摺動穴２７内に挿嵌された段付の弁部材３８と、該弁部材３８の軸方向一側に螺合して設けられ後述のチェック弁体４０を弁部材３８との間で変位可能に保持する弁保持部材３９とにより構成されている。弁保持部材３９は、後述の付勢ばね４３をキャップ体４１との間で縮装状態に支持するばね受部３９Ａと、該ばね受部３９Ａよりも小径な有蓋筒状に形成され弁部材３８（後述する段付穴部３８Ｇの上部側）内に螺入した状態で後述のチェック弁体４０を変位可能に保持する小径な保持筒部３９Ｂとを含んで構成されている。
【００５１】
弁部材３８は、弁体摺動穴２７内に摺動可能に挿嵌された大径部３８Ａと、該大径部３８Ａの軸方向一側に設けられた小径筒部３８Ｂと、大径部３８Ａの軸方向他側に小径な縮径部３８Ｃを介して一体に形成され外周側が弁ケーシング２２のシート部２６に離着座する弁部３８Ｄと、該弁部３８Ｄの他側(先端側）から入口側通路２４の交差部位２４Ａ内に向けて軸方向に突出した筒状突出部３８Ｅとを含んで構成されている。
【００５２】
また、弁部材３８には、前記筒状突出部３８Ｅの内周側から大径部３８Ａ、小径筒部３８Ｂ内へと軸方向一側(上側)に向けて延び途中部位に後述するチェック弁体４０用の弁座３８Ｆが形成された段付穴部３８Ｇと、該段付穴部３８Ｇの径方向に延びた複数の径方向穴３８Ｈとが設けられている。さらに、弁部材３８の筒状突出部３８Ｅには、後述の小流量調整部４４と大流量調整部４５とが設けられている。入口側通路２４から出口側通路２５に向けて流れる圧油の流量は、これらの小流量調整部４４と大流量調整部４５とにより後述の如く調整されるものである。
【００５３】
４０は弁部材３８と弁保持部材３９との間に収容されたチェック弁体で、該チェック弁体４０は、弁保持部材３９の保持筒部３９Ｂ内に摺動可能に挿嵌され、常時は弁部材３８の弁座３８Ｆに着座するように弱ばね４０Ａにより付勢されている。弁部材３８の筒状突出部３８Ｅ側から入口側通路２４内の圧力が作用すると、チェック弁体４０は弱ばね４０Ａに抗して弁座３８Ｆから離座するように開弁する。これにより、入口側通路２４内の圧油は、弁部材３８の段付穴部３８Ｇおよび各径方向穴３８Ｈ等を介して後述の背圧室４２に供給される。
【００５４】
このように、チェック弁体４０は、弁体３７内を入口側通路２４から背圧室４２に向けて圧油が流通するのを許し、逆向きの流れを阻止する。即ち、チェック弁体４０は、背圧室４２内の油液が弁部材３８の各径方向穴３８Ｈ等を介して段付穴部３８Ｇ、入口側通路２４に向け流通するのを阻止するものである。
【００５５】
４１はポペット弁３６の一部を構成するキャップ体で、該キャップ体４１は、衝合ブロック３４の嵌合凹部３４Ａ内に嵌合され、弁ケーシング２２の弁体摺動穴２７を軸方向一側（上側）から衝合ブロック３４と共に閉塞している。弁体３７の弁保持部材３９とキャップ体４１との間には背圧室４２が形成され、この背圧室４２は、衝合ブロック３４の第１の通路３４Ｃに常時連通している。
【００５６】
４３は背圧室４２内に位置して弁保持部材３９とキャップ体４１との間に配設された付勢ばねで、該付勢ばね４３は、背圧室４２内に発生する背圧と共に弁体３７（弁保持部材３９）を常時閉弁方向に付勢し、例えば外部から振動等で弁体３７が不用意に開弁するのを防ぐものである。付勢ばね４３は、ばね力が比較的小さいコイルスプリング等により構成されている。
【００５７】
４４は弁体３７の筒状突出部３８Ｅに設けられた小流量調整部で、該小流量調整部４４は、図３、図４に示すように弁部材３８の筒状突出部３８Ｅのうち弁部３８Ｄ側寄りとなる位置にテーパ状をなす複数のノッチ（切欠き）を周方向に定間隔で設けることにより形成されている。図５に示すように弁体３７のリフト量を小さい範囲に抑えた状態では、小流量調整部４４（テーパ状のノッチ）と入口側通路２４の交差部位２４Ａとの間に形成される開口面積（隙間）によって、入口側通路２４から出口側通路２５に向けて流れる圧油の流量が小流量に調整されるものである。
【００５８】
即ち、ポペット弁３６の弁体３７は、図５に示すように弁部材３８の弁部３８Ｄがシート部２６から離座し、かつ筒状突出部３８Ｅの小流量調整部４４がシート部２６よりも入口側通路２４の交差部位２４Ａに進入した状態、即ち小流量範囲にあるときに、入口側通路２４の交差部位２４Ａから出口側通路２５に向けて流れる圧油の流量を比較的小さい流量に抑えた状態で両通路２４，２５間を連通させる。
【００５９】
４５は弁体３７の筒状突出部３８Ｅに設けられた大流量調整部で、該大流量調整部４５は、図３、図４に示すように、小流量調整部４４よりも筒状突出部３８Ｅの先端側に位置し該筒状突出部３８Ｅの外周面を円弧状に面取りして形成された円弧面部４５Ａと、筒状突出部３８Ｅの先端側端面を断面Ｕ字状に切欠いて形成された複数の切欠き部４５Ｂとにより構成されている。大流量調整部４５は、小流量調整部４４に比較して弁体３７のリフト量に対する開口面積の変化を大きし、リフト量に対する流量の変化を大きくするものである。
【００６０】
この場合、大流量調整部４５の各切欠き部４５Ｂは、小流量調整部４４のノッチと同様に筒状突出部３８Ｅの周方向に定間隔をもって配置され、筒状突出部３８Ｅの内周面と前記円弧面部４５Ａとの間を径方向に延びるすり割り溝として形成されている。各切欠き部４５Ｂに沿って図７中の矢示Ｃ方向（径方向外向き）に流通する圧油は、例えば小流量調整部４４のノッチに沿って図７中の矢示Ｅ方向へと出口側通路２５内に流入する。
【００６１】
大流量調整部４５の円弧面部４５Ａは、図６に示すように弁体３７のリフト量が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときに、入口側通路２４の交差部位２４Ａとの間に形成される開口面積（隙間）が急に変化するのを緩和するため、筒状突出部３８Ｅの外周面に円弧状の面取りを施すことにより形成されている。また、大流量調整部４５の各切欠き部４５Ｂは、図７に示すように弁体３７が全開位置までリフトする大流量範囲にあるときに、筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で径方向（図７中の矢示Ｃ方向）に向けて圧油を流通させ、ポペット弁３６の弁体３７に対し閉弁する方向（図７中の矢示Ｄ方向）に働く流体力を低減する機能を有するものである。
【００６２】
ここで、大流量調整部４５の円弧面部４５Ａは、筒状突出部３８Ｅの先端側端面から大流量調整部４５と小流量調整部４４との境界部分まで所定の曲率をもって延びている。また、各切欠き部４５Ｂは、筒状突出部３８Ｅの先端側端面から軸方向上向きに切込んだすり割り溝により形成され、その最も深い最深部を大流量調整部４５と小流量調整部４４との境界部分に近い位置に配置している。
【００６３】
このとき、各切欠き部４５Ｂの最深部が、小流量調整部４４に達する位置まで筒状突出部３８Ｅの軸方向に延びる構成としてもよい。そして、ポペット弁３６の弁体３７は、弁部材３８の弁部３８Ｄがシート部２６から離座し、かつ筒状突出部３８Ｅの小流量調整部４４が入口側通路２４よりもシート部２６側に退出した大流量範囲にあるときに、大流量調整部４５により入口側通路２４と出口側通路２５との間を圧油が大流量な状態で流通することを許すように両通路２４，２５間を連通するものである。
【００６４】
本実施の形態によるポペット弁３６を備えた制御弁装置２１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。
【００６５】
まず、油圧ポンプ１１から吐出された圧油は、ポンプ管路１３の分岐管路１３Ａから弁ケーシング２２の入口側通路２４、ポペット弁３６の弁体３７と交差部位２４Ａとの間を流通して出口側通路２５に流れる。そして、出口側通路２５に流れた圧油は、アーム用制御弁１８を中立位置（イ）から切換位置（ロ）または（ハ）に切換えることにより、一対の主管路１９Ａ，１９Ｂを介してアームシリンダ９に給排される。
【００６６】
アームシリンダ９に供給される圧油の流量は、ポペット弁３６の弁体３７における開口面積と、アーム用制御弁１８のスプール２９（切換ランド２９Ａ，２９Ｂ）による開口面積とによって決められる。また、弁ケーシング２２の入口側通路２４から出口側通路２５に向けた圧油の流れを遮断する場合に、ポペット弁３６の弁体３７は、弁部材３８の弁部３８Ｄを弁ケーシング２２のシート部２６に着座させることにより両通路２４，２５間を遮断する。
【００６７】
そこで、アーム用制御弁１８を通じてアームシリンダ９に供給する圧油の流量を小流量に調整する場合には、背圧調整弁３５を連通位置（ａ）から遮断位置（ｂ）の方向に切換えていく。即ち、背圧調整弁３５のスプール弁体３５Ａが図２中の矢示Ｂ（左方向）に摺動変位していく。このとき、背圧調整弁３５のスプール弁体３５Ａに設けられたノッチ３５Ａ1 により開口面積が小さくなっていく。ノッチ３５Ａ1 により開口面積が小さくなると、背圧室４２の圧力が高くなる。これにより、ポペット弁３６の弁体３７は、そのリフト量が背圧室４２内の圧力により小さく抑えられ、図５に示すように小流量範囲に設定される。
【００６８】
また、背圧調整弁３５が連通位置（ａ）から遮断位置（ｂ）に完全に切換わると、ポペット弁３６の背圧室４２は、背圧調整弁３５のスプール弁体３５Ａにより第２の通路３４Ｄ、分岐通路２５Ａに対して遮断される。これにより、ポペット弁３６の背圧室４２は、入口側通路２４とほぼ等しい圧力になるために、ポペット弁３６の弁体３７は閉弁する。
【００６９】
ここで、ポペット弁３６の弁体３７は、図５に示すように小流量範囲に設定されると、弁部材３８の弁部３８Ｄがシート部２６から離座し、かつ筒状突出部３８Ｅの小流量調整部４４がシート部２６よりも入口側通路２４の交差部位２４Ａに進入した状態となる。このように小流量範囲に設定された場合、入口側通路２４の交差部位２４Ａから出口側通路２５に向けて流れる圧油の流量は、弁体３７の小流量調整部４４と入口側通路２４の交差部位２４Ａとの間に形成される開口面積（隙間）によって小流量に調整される。弁体３７のリフト量が小流量範囲にある場合、図８中に実線で示す特性線４６の特性線部４６Ａに沿って、弁体３７のリフト量に対する開口面積の変化量を小さく抑えることができ、リフト量に対する流量の変化を小さく制御することができる。
【００７０】
このため、油圧ショベル１のオペレータは、アーム用制御弁１８をインチング操作してスプール２９を中立位置から図２中の矢示Ａ方向または矢示Ｂ方向に微妙に動かし、アーム６をゆっくりと動作させるように、アームシリンダ９に供給する圧油の流量を小さく調整したい場合にも、圧油の流量が急変することはなくなり、オペレータはインチング操作を容易に行うことができる。この場合、出口側通路２５（環状油溝２３Ａまたは２３Ｂ）から流出入通路２８Ａまたは２８Ｂ（環状油溝２３Ｃまたは２３Ｄ）側に流通する圧油の流量を、例えばスプール２９の切換ランド２９Ａ，２９Ｂのいずれか一方でノッチ２９Ａ1 ，２９Ｂ1 等を介して容易に調整することができ、アームシリンダ９の伸縮速度を遅くすることができる。
【００７１】
次に、アームシリンダ９の動作速度を速くしたい場合には、背圧調整弁３５を遮断位置（ｂ）から連通位置（ａ）に復帰させると、背圧調整弁３５のスプール弁体３５Ａが第１，第２の通路３４Ｃ，３４Ｄ間を連通させる。このとき、ポペット弁３６の背圧室４２は、第１，第２の通路３４Ｃ，３４Ｄ、分岐通路２５Ａを介して出口側通路２５に連通する。これにより、背圧室４２内の圧力は、例えば入口側通路２４内の圧力より相対的に低い圧力値まで低下する。
【００７２】
このため、ポペット弁３６の弁体３７は、背圧室４２内の圧力低下に伴ってリフト量を大きくすることが可能な状態となり、図５に示す小流量範囲から図６、図７に示す大流量範囲まで開弁可能に設定される。弁体３７（弁部材３８）の弁部３８Ｄが弁ケーシング２２のシート部２６から離座し、図６、図７に示すように入口側通路２４から出口側通路２５に向けて圧油を小流量範囲から最大流量を流す場合には、図６に示す小流量範囲と大流量範囲の境界となる位置から図７に示す最大リフト量（全開位置）まで弁体３７をリフトさせる。
【００７３】
これにより、ポペット弁３６の弁体３７は、筒状突出部３８Ｅの先端側外周面に形成した大流量調整部４５の円弧面部４５Ａに沿って圧油を流通させることができ、急激な流量変化を緩和できる。また、筒状突出部３８Ｅの先端側端面に形成した複数の切欠き部４５Ｂは、筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で図７中の矢示Ｃ方向に向けて圧油を流通させることにより、弁体３７の閉弁方向（矢示Ｄ方向）に働く流体力を抑えつつ、弁体３７の開口面積を最大とすることにより、最大流量を流すことができる。
【００７４】
ここで、大流量調整部４５の円弧面部４５Ａによる作用、効果について図８を参照して説明する。図８中に実線で示す特性線４６のように、弁体３７のリフト量が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときに、筒状突出部３８Ｅの外周面に円弧状に面取りを施した円弧面部４５Ａにより、小流量範囲と大流量範囲の切替わるときの開口面積の変化、即ち特性線部４６Ａから特性線部４６Ｂへの切替り特性を滑らかな曲線とすることができ、これによって急な流量の変化を緩和することができる。
【００７５】
一方、図８中に二点鎖線で示す特性線４７は、特許文献１による従来技術と同様に弁体の先端側にテーパ状の面取りを施した比較例の場合を示している。比較例の場合は、大流量範囲において開口面積の変化がリフト量にほぼ比例して増加するため、図８中に二点鎖線で示す特性線４７のように、小流量範囲から大流量範囲に切替わるときの開口面積の変化が急となり、流量が急に変化するような事態が発生してしまう。
【００７６】
従って、本実施の形態では、ポペット弁体３６の弁体３７を小流量範囲から大流量範囲に切替えるときの開口面積の変化を滑らかにすることができ、急な流量の変化を緩和することができる。この結果、アーム用制御弁１８からアームシリンダ９に供給する圧油の流量が急に変化するのを抑えることができ、機械の負荷を良好に低減することができる。
【００７７】
次に、切欠き部４５Ｂの作用、効果について説明する。ポペット弁３６の弁体３７が図７に示す如く全開位置までリフトした状態では、筒状突出部３８Ｅの外周側に円弧面部４５Ａの全周に沿って矢示Ｅ方向の流れが発生する。このとき、ポペット弁３６の弁体３７には矢示Ｅ方向の流れとは逆向きに矢示Ｄ方向の流体力が働くことが知られている。矢示Ｄ方向の流体力は、弁体３７の弁部３８Ｄを閉弁方向に働く力であるため、弁体３７が正規な全開位置（最大リフト量）まで変位するのを規制する場合がある。
【００７８】
そこで、ポペット弁３６の弁体３７には、筒状突出部３８Ｅの外周面に円弧状に面取りを施した円弧面部４５Ａを形成すると共に、筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で径方向に向けて圧油を流通させるためのすり割り溝からなる複数の切欠き部４５Ｂを設ける構成としている。これにより、図７中に示すように入口側通路２４の交差部位２４Ａから出口側通路２５に向けて流れる圧油の一部を、矢示Ｃ方向（径方向）に向かう流れとすることができ、矢示Ｃ方向の流れにより矢示Ｄ方向の流体力、即ちポペット弁３６の弁体３７を閉弁させる方向に働く流体力を低減させることができる。
【００７９】
筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で径方向に向けて流体を流通させるための切欠き部４５Ｂは、筒状突出部３８Ｅの先端側端面から切込みを入れた最も深い部分を小流量範囲と大流量範囲の境界、即ち筒状突出部３８Ｅの外周面に形成した円弧面部４５Ａの端縁部と近い位置まで延ばすことにより、筒状突出部３８Ｅの外周面（円弧面部４５Ａの全周）からの流れにより発生する流体力を低減する効果を得ることができる。但し、小流量範囲に影響を与えない範囲であれば、切欠き部４５Ｂは、小流量調整部４４のノッチ長さよりも深い切欠き（すり割り溝）としてもよい。また、前記流体力の影響が小さければ、切欠き部４５Ｂは、円弧面部４５Ａの端縁部よりも浅い位置に形成してもよい。
【００８０】
かくして、本実施の形態では、上述の如き構成を採用しているため、ポペット弁３６の弁体３７（弁部３８Ｄ）が弁ケーシング２２のシート部２６から離座し、筒状突出部３８Ｅの小流量調整部４４（各ノッチの位置）が弁ケーシング２２のシート部２６よりも入口側通路２４の交差部位２４Ａ側に進入した状態の小流量範囲（図５参照）にあるときは、小流量調整部４４の各ノッチにより小流量の制御を行うことができる。
【００８１】
また、弁体３７の大流量調整部４５は、筒状突出部３８Ｅの外周面に円弧状に面取りを施した円弧面部４５Ａを有しているため、円弧面部４５Ａの曲面に応じて開口面積を緩やかに増加させることができ、小流量範囲から大流量範囲に切替わるときの開口面積の変化を円弧面部４５Ａにより緩和することができる。さらに、弁体３７の大流量調整部４５は、筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で径方向に向けて圧油を流通させるための切欠き部４５Ｂを有しているので、弁体３７が図７に示すように大流量範囲まで開弁し、筒状突出部３８Ｅの周囲を圧油が矢示Ｅ方向に通過するときに、この流れの一部を筒状突出部３８Ｅの径方向に向かう矢示Ｃ方向の流れにすることができる。
【００８２】
この結果、弁体３７の変位方向（矢示Ｅ方向）に対抗する流体の流通を矢示Ｃ方向の流れにより抑制することができ、ポペット弁３６の弁体３７を閉弁方向に向けて付勢する矢示Ｄ方向の流体力を低減できると共に、弁体３７のリフト量への影響を低減することができる。
【００８３】
また、筒状突出部３８Ｅの外周面に形成した円弧面部４５Ａは、筒状突出部３８Ｅの先端から大流量調整部４５と小流量調整部４４との境界部分まで延びているため、小流量範囲の流量制御に影響を与えることなく、かつ、弁体３７が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときのリフト量に対する開口面積の急な変化を緩和することができる。
【００８４】
さらに、筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で径方向に向けて流体を流通させるための切欠き部４５Ｂは、筒状突出部３８Ｅの先端側端面から切込みを入れた最も深い部分を大流量調整部４５と小流量調整部４４との境界部分に近い位置に配置しているので、弁体３７が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときに、流体の流れの一部を筒状突出部３８Ｅの径方向の流れにすることができる。このため、ポペット弁３６の弁体３７が大流量範囲のうちいずれの位置に配置したときでも、切欠き部４５Ｂを通じて筒状突出部３８Ｅの径方向に向けて流体を流通させることができるから、ポペット弁３６の弁体３７が小流量範囲から大流量範囲に切替わるときに、閉弁方向に働く流体力を速やかに低減することができる。
【００８５】
次に、図９は本発明の第２の実施の形態を示し、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。然るに、第２の実施の形態の特徴は、弁体３７の筒状突出部３８Ｅに形成した大流量調整部５１の形状、特に切欠き部５１Ｂの形状を別形状に変更したことにある。
【００８６】
ここで、大流量調整部５１は、前記第１の実施の形態で述べた大流量調整部４５と同様に円弧面部５１Ａと複数の切欠き部５１Ｂとにより構成されている。しかし、大流量調整部５１の各切欠き部５１Ｂは、断面Ｖ字状のすり割り溝として形成されている点で第１の実施の形態とは異なっている。即ち、筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で径方向に向けて圧油を流通させるための切欠き部５１Ｂは、必要な最大開口面積を満たす範囲であれば、図９に示すように断面Ｖ字状の凹溝により構成することができる。
【００８７】
この場合、筒状突出部３８Ｅの内周側と外周側との間で径方向に向けて流体を流通させるための切欠き部５１Ｂの形状は、筒状突出部３８Ｅの外周面に円弧状に面取りを施して形成した円弧面部５１Ａの曲面の形状と必要最大開口面積の関係により決められるものである。
【００８８】
かくして、このように構成される第２の実施の形態によれば、弁体３７の筒状突出部３８Ｅに形成した大流量調整部５１を、筒状突出部３８Ｅの外周面に形成した円弧面部５１Ａと、筒状突出部３８Ｅの先端側端面にＶ字状のすり割り溝を複数個形成してなる切欠き部５１Ｂとにより構成している。これにより、前記第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。
【００８９】
特に、第２の実施の形態では、大流量調整部５１の各切欠き部５１Ｂを、断面Ｖ字状の凹溝により比較的単純な形状に形成することができ、各切欠き部５１Ｂを筒状突出部３８Ｅの先端側に形成、加工する上での作業性を向上することができる。
【００９０】
また、弁体３７のリフト量に対する切欠き部５１Ｂ（断面Ｖ字状の凹溝）の開口面積の特性について図１０を参照して説明する。図１０中に実線で示す特性線５２は、弁体３７のリフト量に対する断面Ｖ字状の凹溝（切欠き部５１Ｂ）の開口面積の変化特性を示している。図１０中に二点鎖線で示す特性線５３は、弁体３７のリフト量に対する第１の実施の形態で述べた円弧状の切欠き部４５Ｂの開口面積の変化特性を示している。特性線５２（第２の実施の形態）は、特性線５３（第１の実施の形態）に比べ、曲面の面取りを施した場合の開口面積の特性（図８中の特性線部４６Ｂ）により近い特性となっている。従って、大流量調整部５１の各切欠き部５１Ｂを、断面Ｖ字状の凹溝により形成した第２の実施の形態は、第１の実施の形態よりも開口面積の変化を滑らかにすることができる。
【００９１】
なお、前記各実施の形態では、弁体３７の筒状突出部３８Ｅに設ける小流量調整部４４を、テーパ状に切欠いて形成した複数のノッチにより構成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、小流量調整部として要求される所望の開口面積変化を満たすものであればよく、例えばキリ孔等のように別形状の小流量調整部を採用することも可能である。
【００９２】
また、前記各実施の形態では、アーム用制御弁１８からアームシリンダ９に向けて給排される圧油の流量を調整するポペット弁３６を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばブーム用制御弁１６からブームシリンダ８に給排する圧油の流量調整を行う場合のポペット弁に適用してもよく、バケットシリンダまたはこれ以外の油圧アクチュエータに方向制御弁を通じて圧油を給排する場合のポペット弁にも適用することができる。
【００９３】
さらに、本発明によるポペット弁は、弁体のリフト量に応じて流体の流量を小流量から大流量へと可変に制御する構成のものであればよく、例えば油圧ショベル等の建設機械に適用範囲が限られるものではなく、広い範囲のポペット弁にも適用できるものである。
【符号の説明】
【００９４】
４ 作業装置
５ ブーム
６ アーム
７ バケット（作業具）
８ ブームシリンダ
９ アームシリンダ
１０ バケットシリンダ
１１ 油圧ポンプ
１２ タンク
１３ ポンプ管路
１４ センタバイパス管路
１５ タンク管路
１６ ブーム用制御弁（方向制御弁）
１８ アーム用制御弁（方向制御弁）
２０ リリーフ弁
２１ 制御弁装置
２２ 弁ケーシング（ハウジング）
２３ スプール摺動穴
２４ 入口側通路（第１流路）
２４Ａ 交差部位
２５ 出口側通路（第２流路）
２６ シート部
２７ 弁体摺動穴
２９ スプール
３４ 衝合ブロック（ハウジング）
３５ 背圧調整弁
３６ ポペット弁
３７ 弁体
３８ 弁部材
３８Ｄ 弁部
３８Ｅ 筒状突出部
３８Ｆ 弁座
３８Ｇ 段付穴部
４０ チェック弁体
４２ 背圧室
４３ 付勢ばね
４４ 小流量調整部
４５，５１ 大流量調整部
４５Ａ，５１Ａ 円弧面部
４５Ｂ，５１Ｂ 切欠き部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに交差する第１流路と第２流路とを有し、該第２流路に対する前記第１流路の交差部位にテーパ状のシート部が設けられたハウジングと、
前記第１流路に進退可能な状態で前記ハウジングに設けられ、前記シート部に離着座する弁部と、先端側が該弁部よりも前記第１流路に向けて突出した筒状突出部とを有する弁体とを備え、
該弁体は、前記第１流路と前記第２流路とを連通する開口面積をリフト量に応じて変化させ前記第１流路と前記第２流路との間を流れる流体の流量を制御するポペット弁において、
前記弁体の筒状突出部には、前記弁部側に位置して前記リフト量に対する開口面積の変化量を小さくし流量の変化を小さくする小流量調整部と、該小流量調整部よりも前記弁体の先端側に位置して前記リフト量に対する開口面積の変化を大きくし流量の変化を大きくする大流量調整部とを設け、
前記弁体は、前記弁部が前記シート部に着座した全閉位置にあるときに前記第１流路と前記第２流路との間を遮断し、前記弁部が前記シート部から離座し、かつ前記筒状突出部の小流量調整部が前記シート部よりも前記第１流路に進入した小流量範囲にあるときに前記第１流路と前記第２流路との間を小流量の流体が流通可能な状態で連通し、前記弁部が前記シート部から離座し、かつ前記筒状突出部の小流量調整部が前記第１流路よりも前記シート部側に退出した大流量範囲にあるときに前記第１流路と前記第２流路との間を大流量の流体が流通可能な状態で連通する構成とし、
前記弁体の大流量調整部は、前記弁体が小流量範囲から大流量範囲に切替るときの開口面積の変化を緩和するため前記筒状突出部の外周面を円弧状に面取りして形成された円弧面部と、前記弁体が大流量範囲にあるときに前記筒状突出部の内周側と外周側との間で径方向に向けて流体を流通させる複数の切欠き部とを有する構成としたことを特徴とするポペット弁。
【請求項２】
前記弁体の円弧面部は、前記筒状突出部の先端から前記大流量調整部と小流量調整部との境界部分まで延びる構成としてなる請求項１に記載のポペット弁。
【請求項３】
前記弁体の切欠き部は、前記筒状突出部の先端側から切り欠いた最も深い部分を前記大流量調整部と小流量調整部との境界部分に近い位置に配置する構成としてなる請求項１または２に記載のポペット弁。
【請求項１】
互いに交差する第１流路と第２流路とを有し、該第２流路に対する前記第１流路の交差部位にテーパ状のシート部が設けられたハウジングと、
前記第１流路に進退可能な状態で前記ハウジングに設けられ、前記シート部に離着座する弁部と、先端側が該弁部よりも前記第１流路に向けて突出した筒状突出部とを有する弁体とを備え、
該弁体は、前記第１流路と前記第２流路とを連通する開口面積をリフト量に応じて変化させ前記第１流路と前記第２流路との間を流れる流体の流量を制御するポペット弁において、
前記弁体の筒状突出部には、前記弁部側に位置して前記リフト量に対する開口面積の変化量を小さくし流量の変化を小さくする小流量調整部と、該小流量調整部よりも前記弁体の先端側に位置して前記リフト量に対する開口面積の変化を大きくし流量の変化を大きくする大流量調整部とを設け、
前記弁体は、前記弁部が前記シート部に着座した全閉位置にあるときに前記第１流路と前記第２流路との間を遮断し、前記弁部が前記シート部から離座し、かつ前記筒状突出部の小流量調整部が前記シート部よりも前記第１流路に進入した小流量範囲にあるときに前記第１流路と前記第２流路との間を小流量の流体が流通可能な状態で連通し、前記弁部が前記シート部から離座し、かつ前記筒状突出部の小流量調整部が前記第１流路よりも前記シート部側に退出した大流量範囲にあるときに前記第１流路と前記第２流路との間を大流量の流体が流通可能な状態で連通する構成とし、
前記弁体の大流量調整部は、前記弁体が小流量範囲から大流量範囲に切替るときの開口面積の変化を緩和するため前記筒状突出部の外周面を円弧状に面取りして形成された円弧面部と、前記弁体が大流量範囲にあるときに前記筒状突出部の内周側と外周側との間で径方向に向けて流体を流通させる複数の切欠き部とを有する構成としたことを特徴とするポペット弁。
【請求項２】
前記弁体の円弧面部は、前記筒状突出部の先端から前記大流量調整部と小流量調整部との境界部分まで延びる構成としてなる請求項１に記載のポペット弁。
【請求項３】
前記弁体の切欠き部は、前記筒状突出部の先端側から切り欠いた最も深い部分を前記大流量調整部と小流量調整部との境界部分に近い位置に配置する構成としてなる請求項１または２に記載のポペット弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１６３１５６（Ｐ２０１２−１６３１５６Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３８０９（Ｐ２０１１−２３８０９）
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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