JP2006017168A

JP2006017168A - 液圧制御弁

Info

Publication number: JP2006017168A
Application number: JP2004193400A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Nagata; 精一永田; Futoshi Yoshida; 太志吉田; Tetsuhiro Tsukiji; 徹浩築地
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2006-01-19

Abstract

【課題】ボール式の液圧制御弁において、ボールの横振動、騒音を防止する。
【解決手段】液体が流れる流路に介装されるシート４０と、このシート４０に対峙して液体の流れを制御する球状のボール２と、このボール２を支持するボールサポート３０と、このボールサポート３０を介してボール２をシート４０に押し付けるバネ５と、シート４０の上流側に画成される上流側圧力室７と、シート４０とボールサポート３０の間に画成される二次圧力室８と、ボールサポート３０の下流側に画成される下流側圧力室９と、ボールサポート３０の外周面とその収容部内周面の間に画成される環状流路１１とを備えるボール式の液圧制御弁１において、この環状流路１１の流路断面積が上流から下流に向かって小さくなるようにボールサポート３０の外周面３５をテーパ形状に形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、弁体としてボールを用いるボール式の液圧制御弁の改良に関するものである。

従来、この種の液圧制御弁として、例えば図４に示す液圧制御弁１は、シート４０に対峙して作動液の流れを制御する球状のボール２と、このボール２を支持するボールサポート３０と、このボールサポート３０を介してボール２をシート４０に押し付けるバネ５とを備える。ボール２の前後差圧が所定値を超えて上昇すると、ボール２がバネ５を圧縮しながらシート４０からリフトし、作動液が図中矢印で示すようにシート４０を通って本体２０内へと流れる。

ボールサポート３０にはシート４０との間に二次圧力室８を画成する鍔部３２が形成され、この鍔部３２の外周面と本体２０の間に環状流路１０が設けられる。ボール２のリフト時、二次圧力室８から流出する作動液の流れに対してこの環状流路１０が抵抗を付与することによって、二次圧力室８の圧力が高められ、液圧制御弁１の圧力と流量の関係を示すオーバライド特性を任意に設定することができる。

また、特許文献１に開示された液圧制御弁は、ボールサポートの外周面を本体側の内周面に摺接させ、ボール及びボールサポートの横振動を防止するようになっている。
特開２００２−３９４１２号公報しかしながら、図４に示す液圧制御弁１において、鍔部３２の外周面と本体２０の間隙が大きい場合、環状流路１０を流れる作動液の流れが周方向について不均一になると、ボール２及びボールサポート３０が横振動して騒音等を発生する可能性があった。

そして、環状流路１０が互いに略平行に対峙する鍔部３２の外周面と本体２０の内周面の間に画成されているため、この間隙を小さくすると、ここでの圧力低下特性が作動液の粘性変化の影響を受けやすい平行隙間流れの特性となり、作動液の温度変化に応じて液圧制御弁の性能が大きく変化するという問題点があった。

また、特許文献１に開示された液圧制御弁は、ボールサポートの外周面を本体側の内周面に摺接させるため、摩擦によるヒステリシスが大きくなり、液圧制御弁の静的な特性が悪化するという問題点があった。

この液圧制御弁において、ボールサポートと本体間の隙間を大きくしてボールサポートの摺動性を向上させようとすると、ボール及びボールサポートが横振動して騒音等を発生する可能性があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ボール式の液圧制御弁において、ボールの横振動、騒音を防止することを目的とする。

本発明は、液体が流れる流路に介装されるシートと、このシートに対峙して液体の流れを制御する球状のボールと、このボールを支持するボールサポートと、このボールサポートを介してボールをシートに押し付けるバネと、シートの上流側に画成される上流側圧力室と、シートとボールサポートの間に画成される二次圧力室と、ボールサポートの下流側に画成される下流側圧力室と、ボールサポートの外周面とその収容部内周面の間に画成される環状流路とを備えるボール式の液圧制御弁に適用する。

そして、この環状流路の流路断面積が上流から下流に向かって小さくなるようにボールサポートの外周面をテーパ形状に形成したことを特徴とするものとした。

この液圧制御弁は、ボールの前後差圧が所定値を超えて上昇すると、ボールがバネを圧縮しながらシートからリフトし、作動液が上流側圧力室、二次圧力室、環状流路、下流側圧力室を通って流れる。このとき、ボールサポートが中心位置よりずれると、環状流路の断面積が周方向について不均一となり、ボールサポートまわりの間隙が狭い方の圧力が広い方の圧力より高くなり、ボールサポートが収容部内周面の中心位置に戻ろうとする復元力が発生し、ボール及びボールサポートが径方向に横振動することが抑えられ、騒音を発生することを防止できる。

本発明によると、環状流路の流路断面積が上流から下流に向かって小さくなるようにボールサポートの外周面をテーパ形状に形成したため、環状流路を通過する液体の流れは、液体の温度変化による粘性変化の影響を受けにくいオリフィス特性となり、液体の温度が変化しても環状流路の圧力が変化することを抑えられ、液圧制御弁の圧力制御特性を常に安定させることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１に示すように、ボール式の液圧制御弁１は、液体が流れる流路に介装されるシート４０と、このシート４０に対峙して液体の流れを制御する弁体として球状のボール２と、このボール２を支持するボールサポート３０と、このボールサポート３０を介してボール２をシート４０に押し付けるバネ５とを備える。

ボール式液圧制御弁１は、筒状の本体２０を備え、この本体２０内にボール２とボールサポート３０及びバネ５等が収められるとともに、シート４０がスリーブ３９を介して固定される。本体２０はスリーブ３９が嵌合される内周面２１と、ボール２及びボールサポート３０等を収容する空間を画成する内周面２２と、この内周面２２に開口する通孔２３とを有する。

シート４０はこれを貫通するシート穴４１と、このシート穴４１の途中に形成されるシートオリフィス（絞り）４２と、シート４０が開口し円錐状に窪むシート面４３とを有し、このシート面４３の内周縁部にボール２が着座することにより、シート穴４１を通る液体の流れを止める。

バネ５は線状のバネ材を螺旋状に巻回して形成される。バネ５はボールサポート３０、ボール２、シート４０と同軸上に配置され、所定量だけ圧縮された状態で本体２０の底面２４とボールサポート３０の間に介装される。

ボールサポート３０はボール２を着座させる円錐状に窪むボール座３１と、バネ５の一端を着座させるバネ座３３を有する。

液圧制御弁１において液体が流れる流路は、シート４０の上流側に画成される上流側圧力室７と、シート４０とボールサポート３０の間に画成される二次圧力室８と、ボールサポート３０の下流側に画成される下流側圧力室９とに分けられる。この上流側圧力室７と下流側圧力室９におけるボール２の前後差圧が所定値を超えて上昇すると、ボール２がバネ５を圧縮しながらシート４０からリフトし、液体が図３に矢印で示すようにシート４０内の上流側圧力室７を通って本体２０内の下流側圧力室９へと流れる。

そして本発明の要旨とするところであるが、ボールサポート３０の外周面３５とその収容部内周面２２の間に環状流路１１を画成し、この環状流路１１の流路断面積が上流から下流に向かって小さくなるようにボールサポート３０の外周面３５をテーパ形状に形成する。

図２の（ａ），（ｂ）に示すように、ボールサポート３０は円盤状に拡がる鍔部３４を有し、この鍔部３４はボールサポート３０のボール座３１より外周に位置する部位であり、その外径がボール２の外径より大きく形成され、シート４０との間に二次圧力室８を画成する。

鍔部３４は円錐面状に形成された外周面３５を有し、環状流路１１はこの外周面３５によって画成され、その流路断面積が軸方向について一次的に減少する。

以上のように構成されて、ボール２の前後差圧が所定値を超えて上昇すると、ボール２がバネ５を圧縮しながらシート４０からリフトし、液体が図３に矢印で示すように上流側圧力室７、シートオリフィス４２、二次圧力室８、環状流路１１、下流側圧力室９、通孔２３を通って本体２０の外側へと流れる。

このとき、ボールサポート３０が中心位置よりずれると、環状流路１１の断面積が周方向について不均一となり、ボールサポート３０まわりの間隙が狭い方の圧力が広い方の圧力より高くなり、ボールサポート３０を中心方向に戻す力が発生する。ボールサポート３０が偏心して収容部内周面２２と接触したとすると、この接触部分で液体の流れがなくなるため、この接触部分に作用する圧力は環状流路１１の入口圧力と略等しくなる。一方、環状流路１１におけるこの接触部分と反対側では液体が流れるため、上流から下流に向かって圧力が低下し、この部分に生じる圧力の平均値（入口圧力＋出口圧力）／２がボールサポート３０に作用し、この圧力によってボールサポート３０に働く力は接触部分に働く力より小さくなる。このため、ボールサポート３０は収容部内周面２２から離れ、収容部内周面２２の中心位置に戻ろうとする復元力が発生し、ボール２及びボールサポート３０が径方向に横振動することが抑えられ、騒音を発生することを防止できる。

この復元力を発生させるためには、ボールサポート３０の外周面３５と収容部内周面２２の間隙がある程度小さいことが前提となるが、前記した特許文献１のようにボールサポート３０に形成される溝や穴を設けることによって二次圧力室８の圧力を自由に設定することが可能となる。

しかし、従来の液圧制御弁は、ボールサポートのまわりの環状流路断面積を軸方向について一定になるように形成していたため、環状流路を通過する液体の流れは、液体の温度変化による粘性変化の影響を受けやすい環状隙間の流れ特性となり、低温時に環状流路における圧力低下が大きくなることにより逆オーバライド特性となってしまい、液圧制御弁１の圧力制御特性が不安定になる。

これに対処して本発明は、環状流路１１の流路断面積が上流から下流に向かって小さくなるようにボールサポート３０の外周面３５をテーパ形状に形成したため、環状流路１１を通過する液体の流れは、液体の温度変化による粘性変化の影響を受けにくいオリフィス特性となり、液体の温度が変化しても環状流路１１の圧力が変化することを抑えられ、液圧制御弁１の圧力制御特性を常に安定させることができる。

二次圧力室８の前後にシートオリフィス４２と環状流路１１が設けられているため、これらの開口面積等を変えることで二次圧力室８の圧力を広い範囲で調整でき、液圧制御弁１のオーバライド特性の設定自由度をひろげられる。

なお、液圧制御弁１は、環状流路１１の下流側にオリフィスを設けてもよい。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明は、弁体としてボールを用いるボール式の液圧制御弁に利用できる。

本発明の実施の形態を示す液圧制御弁の断面図。同じく（ａ）はボールサポートの正面図、（ｂ）はボールサポートの断面図。同じく液圧制御弁の模式図。従来例を示す液圧制御弁の模式図。

符号の説明

１液圧制御弁
２ボール
４本体
５バネ
７上流側圧力室
８二次圧力室
９下流側圧力室
１１環状流路
２２収容部内周面
３０ボールサポート
３５外周面

Claims

液体が流れる流路に介装されるシートと、
このシートに対峙して液体の流れを制御する球状のボールと、
このボールを支持するボールサポートと、
このボールサポートを介してボールをシートに押し付けるバネと、
前記シートの上流側に画成される上流側圧力室と、
前記シートと前記ボールサポートの間に画成される二次圧力室と、
前記ボールサポートの下流側に画成される下流側圧力室と、
前記ボールサポートの外周面とその収容部内周面の間に画成される環状流路とを備えるボール式の液圧制御弁において、
前記環状流路の流路断面積が上流から下流に向かって小さくなるように前記ボールサポートの外周面をテーパ形状に形成したことを特徴とする液圧制御弁。