JP2007303593A - リリーフ弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】流体の自励振動を抑制して騒音を低減することのできるリリーフ弁を提供すること。
【解決手段】リリーフ弁1は、バルブハウジング5内に収容された弁体7と、この弁体7を第1の方向S1に付勢するコイルばね8と、コイルばね8の内側に配置された弾性体9とを備えている。弁体7が吐出油路2から受ける力F2によって弁体7がコイルばね8の付勢力F1に抗して第2の方向S2に移動されると、弁孔17が開口され、高圧の流体が低圧側へ逃がされる。コイルばね8の振動が受け部材19を介して弾性体9に伝わり減衰される。
【選択図】図2
【解決手段】リリーフ弁1は、バルブハウジング5内に収容された弁体7と、この弁体7を第1の方向S1に付勢するコイルばね8と、コイルばね8の内側に配置された弾性体9とを備えている。弁体7が吐出油路2から受ける力F2によって弁体7がコイルばね8の付勢力F1に抗して第2の方向S2に移動されると、弁孔17が開口され、高圧の流体が低圧側へ逃がされる。コイルばね8の振動が受け部材19を介して弾性体9に伝わり減衰される。
【選択図】図2
Description
本発明は、リリーフ弁に関する。
例えば、油圧シリンダを用いて操舵補助力を発生するパワーステアリング装置には、シリンダ内に高圧の作動油を供給するためのギヤポンプと、ギヤポンプから吐出された作動油の圧力が所定値を超えたときにこの作動油の一部を低圧室に逃がすリリーフ弁とが備えられている。
リリーフ弁は、例えば、筒形のバルブハウジングと、バルブハウジングの内部に収容された弁体およびコイルばねとを有している(例えば、特許文献1参照)。コイルばねは弁体の一端を弾性的に付勢している。弁体は、一端に弾接するコイルばねの力と他端に加わる作動油の圧力との力バランスに応じて移動し、この弁体の移動により開口する弁孔から高圧の作動油が、低圧室に流れる。
リリーフ弁は、例えば、筒形のバルブハウジングと、バルブハウジングの内部に収容された弁体およびコイルばねとを有している(例えば、特許文献1参照)。コイルばねは弁体の一端を弾性的に付勢している。弁体は、一端に弾接するコイルばねの力と他端に加わる作動油の圧力との力バランスに応じて移動し、この弁体の移動により開口する弁孔から高圧の作動油が、低圧室に流れる。
特許文献1では、コイルばねの外側を略全長に亘って覆うカバー体を備えている。これにより、コイルばねのばね線間に作動油が流れることを防止し、コイルばねおよび作動油に自励振動が生じることを防止している。
特開2005−344752号公報
ところで、高圧の作動油が弁孔を介して低圧室に流出する際、作動油の圧力は急激に低下し、作動油内部に気泡が形成されるキャビテーションが生じる。そして、この気泡がつぶれる際の衝撃により振動が発生する。この振動にコイルばねの振動が同調すると、コイルばねの周囲の作動油に流体自励振動が発生し、騒音を引き起こす。
同様の課題は、パワーステアリング装置に備えられるリリーフ弁に限らず、他の一般の装置に備えられるリリーフ弁にも存在する。
同様の課題は、パワーステアリング装置に備えられるリリーフ弁に限らず、他の一般の装置に備えられるリリーフ弁にも存在する。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、騒音を低減することのできるリリーフ弁を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、筒状のハウジング(5)と、このハウジング(5)内に、第1の方向(S1)およびこれと反対側の第2の方向(S2)に移動可能に収容された弁体(7)と、この弁体(7)を第1の方向(S1)に付勢するコイルばね(8)と、コイルばね(8)の内側に配置された弾性体(9;9A;9B;9C;9D)とを備え、弁体(7)が受ける内圧によって弁体(7)がコイルばね(8)の付勢力(F1)に抗して第2の方向(S2)に移動されることにより開口される弁孔(17)を通して、高圧の流体が低圧側へ逃がされることを特徴とするリリーフ弁(1)を提供するものである(請求項1)。
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
本発明によれば、コイルばねの振動が弁体を介して弾性体に伝わり減衰される。これにより、キャビテーションに起因する流体の振動にコイルばねの振動が同調することを防止し、その結果、流体の自励振動およびこの自励振動に伴う騒音を防止できる。
本発明によれば、コイルばねの振動が弁体を介して弾性体に伝わり減衰される。これにより、キャビテーションに起因する流体の振動にコイルばねの振動が同調することを防止し、その結果、流体の自励振動およびこの自励振動に伴う騒音を防止できる。
また、本発明において、上記弾性体(9;9A;9B;9C;9D)は、コイルばね(8)の伸縮に追従して伸縮可能である場合がある(請求項2)。この場合、コイルばねの伸縮量(振動量)に応じて、コイルばねの振動が減衰される。
また、本発明において、上記弾性体(9;9A;9B;9C;9D)は、コイルばね(8)の軸線(L)に沿って延びる円柱体(9;9A;9B;9C;9D)を含んでいる場合がある(請求項3)。この場合、弾性体を簡易な形状で容易に形成することができる。
また、本発明において、上記弾性体(9;9A;9B;9C;9D)は、コイルばね(8)の軸線(L)に沿って延びる円柱体(9;9A;9B;9C;9D)を含んでいる場合がある(請求項3)。この場合、弾性体を簡易な形状で容易に形成することができる。
また、本発明において、上記円柱体(9;9A;9B)の外周面(26;26A;26B)に周方向に延びる少なくとも1つの溝(27;27A;27B)が形成されている場合がある(請求項4)。この場合、円柱体が圧縮されたときに、円柱体の肉が溝に逃げ、その結果、円柱体が座屈することを防止してコイルばねに接触することを防止できる。コイルばねの伸縮を阻害することを防止できる。
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の一実施の形態にかかるリリーフ弁の概略構成を示す模式的な一部断面図である。図1を参照して、リリーフ弁1は、例えば油圧式パワーステアリング装置に備えられる油圧発生用のギヤポンプに関連して設けられており、ギヤポンプの吐出油路2を区画するポンプハウジング3から延びている。
図1は、本発明の一実施の形態にかかるリリーフ弁の概略構成を示す模式的な一部断面図である。図1を参照して、リリーフ弁1は、例えば油圧式パワーステアリング装置に備えられる油圧発生用のギヤポンプに関連して設けられており、ギヤポンプの吐出油路2を区画するポンプハウジング3から延びている。
リリーフ弁1は、吐出油路2内の流体の圧力(油圧)が所定の値(例えば、数MPa〜十数MPa程度)以上の高圧になったとき、吐出油路2内の流体の一部をギヤポンプの低圧室4に逃がして吐出油路2内の油圧の過上昇を防止するためのものである。
このリリーフ弁1は、ポンプハウジング3から延設されたバルブハウジング5と、バルブハウジング5内に収容されたソケット6、弁体7、コイルばね8および弾性体9と、を備えている。
このリリーフ弁1は、ポンプハウジング3から延設されたバルブハウジング5と、バルブハウジング5内に収容されたソケット6、弁体7、コイルばね8および弾性体9と、を備えている。
バルブハウジング5は、鋳造等によりポンプハウジング3と単一の部材を用いて一体に形成されて筒状をなしており、ポンプハウジング3に連なる基端部5aと、これと反対側の先端部5bとを有している。基端部5aと先端部5bの中間部には、吐出口10が貫通形成されており、バルブハウジング5の内側の空間11が、ポンプハウジング3内の低圧室4に連通している。バルブハウジング5の先端部5bには、プラグ12がねじ込まれて先端部5bの開口が封止されている。
ソケット6は、バルブハウジング5の基端部5aにねじ込まれる等して固定された筒状の部材である。ソケット6の内側の空間13が吐出油路2に連通している。ソケット6は、吐出油路2に臨む一端部6aと、これと反対側の他端部6bとを有している。
ソケット6の一端部6aの内周面14には、一端部6aから他端部6bに向けて順に、オリフィス部15、ストッパ16および弁孔17が設けられている。オリフィス部15は、ソケット6の内周面14の直径が小さくなるように形成されており、これにより、吐出油路2における油圧の変動が、ソケット6内の空間13のうちオリフィス部15よりも他端部6b側に伝わり難くされている。オリフィス部15の内径および長さは、吐出油路2から弁体7に伝わる圧力変動がステップ状にならないように、適宜設定される。
ソケット6の一端部6aの内周面14には、一端部6aから他端部6bに向けて順に、オリフィス部15、ストッパ16および弁孔17が設けられている。オリフィス部15は、ソケット6の内周面14の直径が小さくなるように形成されており、これにより、吐出油路2における油圧の変動が、ソケット6内の空間13のうちオリフィス部15よりも他端部6b側に伝わり難くされている。オリフィス部15の内径および長さは、吐出油路2から弁体7に伝わる圧力変動がステップ状にならないように、適宜設定される。
ストッパ16は、弁体7を受けるためのものであり、弁体7の一端部7aがストッパ16に当接することで、弁体7がソケット6の一端部6a側に移動することが規制される。このストッパ16は、内周面14から突出する微小な突起を含んでいる。
弁孔17は、ソケット16の肉を径方向に貫通している。弁孔17は、ソケット6の周方向に例えば等間隔に複数設けられており、ソケット6の内側の空間13とバルブハウジング5の内側の空間11とを連通している。
弁孔17は、ソケット16の肉を径方向に貫通している。弁孔17は、ソケット6の周方向に例えば等間隔に複数設けられており、ソケット6の内側の空間13とバルブハウジング5の内側の空間11とを連通している。
弁体7は、弁孔17の閉塞およびこの閉塞の解除をするためのものであり、ソケット6内に配置された略円柱状のピストン部材を含んでいる(図1において、弁体7が弁孔17を閉塞した状態を図示)。弁体7の外周面18は、ソケット6の内周面14に略液密的に且つ摺動可能に嵌合しており、弁体7がその軸方向Sに沿う第1の方向S1およびこれと反対側の第2の方向S2に相対移動可能である。
コイルばね8は、弁体7を第1の方向S1に付勢するものであり、例えば圧縮コイルばねからなる。このコイルばね8は、待機状態(弁体7がストッパ16に受けられて動いていない状態)において、所定量圧縮されており、受け部材19を介して弁体7に付勢力を付与している。受け部材19は、円板状の主体部20と、主体部20の一側面から突出する湾曲部21と、主体部20の他側面から突出する凸部22とを有している。
コイルばね8の一端部8aは、主体部20の他側面に受けられるとともに、凸部22の外周面に嵌合して保持されている。湾曲部21は、半球状をなしており、弁体7の他端部7bに形成された半球状の凹部23に摺動可能に受けられている。これにより、コイルばね8による弁体7の押圧方向および押圧位置の誤差が、湾曲部21を支点とする受け部材19の傾動により許容される。
コイルばね8の他端部8bは、プラグ12の一端面12aに受けられて圧縮されることにより弾性反発力を生じている。この他端部8bは、プラグ12の一端面12aから突出する凸部24に嵌合して保持されている。プラグ12のバルブハウジング5に対するねじ込み量を調整することで、コイルばね8の予荷重(プリロード)が調整される。プリロードが調整されたプラグ12に、ロックナット25が嵌合されている。
本実施の形態の特徴とするところは、コイルばね8の径方向の内側に弾性体9を配置することにより、コイルばね8の振動を減衰するようにしてある点にある。
弾性体9は、弾性、耐圧性および耐油性を有する材料を用いて形成されている。この材料として、NBR(ニトリルゴム)、H−NBR(水素化ニトリルゴム)、FKM(フッ素ゴム)等を例示することができる。また、弾性体9は、粘性を有している。
弾性体9は、弾性、耐圧性および耐油性を有する材料を用いて形成されている。この材料として、NBR(ニトリルゴム)、H−NBR(水素化ニトリルゴム)、FKM(フッ素ゴム)等を例示することができる。また、弾性体9は、粘性を有している。
弾性体9は、コイルばね8の軸線Lに沿って延びる例えば直径5mm〜5.5mmの円柱体を含んでおり、プラグ12の凸部24と受け部材19の凸部22とによって挟持されている。
待機状態における弾性体9の全長(セット長に相当)は、自由状態(外力が加えられていない状態)における弾性体9の全長よりも例えば0.5mm〜1mmの範囲で短くされている。
待機状態における弾性体9の全長(セット長に相当)は、自由状態(外力が加えられていない状態)における弾性体9の全長よりも例えば0.5mm〜1mmの範囲で短くされている。
すなわち、待機状態における弾性体9は、0.5〜1mmの範囲で圧縮されて弾性反発力を生じている。弾性体9の外径は、コイルばね8の内径よりも小さく、例えばコイルばね8の内径の80%〜95%の値とされている。弾性体9は、コイルばね8とは接触しないようにされており、コイルばね8の伸縮に追従して伸縮可能となっている。
弾性体9の外周面26には、1または複数(本実施の形態において、2つ)の溝27が形成されている。溝27は、軸方向Sに略等間隔に配置されている。各溝27は、弾性体9の周方向に全周に亘って形成されており、例えば断面半円形状をなしている。
弾性体9の外周面26には、1または複数(本実施の形態において、2つ)の溝27が形成されている。溝27は、軸方向Sに略等間隔に配置されている。各溝27は、弾性体9の周方向に全周に亘って形成されており、例えば断面半円形状をなしている。
以上の概略構成を有するリリーフ弁1において、吐出油路2の流体の油圧が所定の値(例えば、数MPa〜十数MPa程度)未満である場合、吐出油路2の流体から弁体7の一端部7aに作用する第2の方向S2の力F2は、コイルばね8から受け部材19を介して弁体7に作用する第1の方向S1の力F1よりも弱く(F2<F1)、弁体7は、ストッパ16に受けられる。弁孔17は弁体7の外周面18によって閉塞されている。
一方、ギヤポンプの出力の増大等によって、吐出油路2の流体の油圧が上記所定の値以上になると、吐出油路2の油圧、すなわち弁体7が受ける内圧によって、弁体7がコイルばね8の付勢力F2に抗して第2の方向S2に移動する。
これにより、図2に示すように、弁体7は、弁孔17に対して第2の方向S2に移動し、弁体7による弁孔17の閉塞が解除される。弁孔17が開口され、弁孔17がソケット6の内側の空間13およびバルブハウジング5の内側の空間11の双方と連通する。
これにより、図2に示すように、弁体7は、弁孔17に対して第2の方向S2に移動し、弁体7による弁孔17の閉塞が解除される。弁孔17が開口され、弁孔17がソケット6の内側の空間13およびバルブハウジング5の内側の空間11の双方と連通する。
吐出油路2の高圧の流体は、矢印Aに示すように、ソケット6の一端部6aからソケット6の内側の空間13に入り、オリフィス部15および弁孔17を通り、バルブハウジング5の内側の空間11に流れ、吐出口10を介して低圧室4に逃がされる。
このとき、弾性体9は、コイルばね8が圧縮されることに追従して圧縮され、弾性変形する。弾性変形するのは、弾性体9のうち主に溝27が形成されている部分である。このとき、コイルばね8および弾性体9は、それぞれ圧縮されて弾性反発力を生じる。
このとき、弾性体9は、コイルばね8が圧縮されることに追従して圧縮され、弾性変形する。弾性変形するのは、弾性体9のうち主に溝27が形成されている部分である。このとき、コイルばね8および弾性体9は、それぞれ圧縮されて弾性反発力を生じる。
また、コイルばね8の振動は、プラグ12および受け部材19を介して弾性体9に伝わる。弾性体9は、伝わった振動によって弾性変形して熱エネルギを生じ、コイルばね8からの振動を減衰する。
一方、吐出油路2の油圧が上記所定の値未満に降下すると、コイルばね8の付勢力F1が油圧による力F2に抗して弁体7を第1の方向S1に動かし、図1に示すように、弁体7がストッパ16に受けられる。弁体7が弁孔17を再び閉塞し、ソケット6の内側の空間13とバルブハウジング5の内側の空間11との連通が遮断される。
一方、吐出油路2の油圧が上記所定の値未満に降下すると、コイルばね8の付勢力F1が油圧による力F2に抗して弁体7を第1の方向S1に動かし、図1に示すように、弁体7がストッパ16に受けられる。弁体7が弁孔17を再び閉塞し、ソケット6の内側の空間13とバルブハウジング5の内側の空間11との連通が遮断される。
ここで、弾性体の設けられていない従来のリリーフ弁においては、高圧の流体が弁孔を介して低圧室側へ逃がされる際、吐出油路からの流体の圧力は急激に低下し、流体内部に気泡が形成されるキャビテーションを生じる。そして、この気泡がつぶれる際の衝撃により振動が発生する。この振動にコイルばねの振動が同調すると、コイルばねの周囲の流体に流体自励振動が発生し、騒音を引き起こしていた。
本実施の形態によれば、コイルばね8の振動が弁体7(受け部材19)を介して弾性体9に伝わり減衰される。これにより、キャビテーションに起因する流体の振動にコイルばね8の振動が同調することを防止し、その結果、流体の自励振動およびこの自励振動に伴う騒音を防止できる。
また、弾性体9をコイルばね8の伸縮に追従して伸縮可能にしていることにより、コイルばね8の伸縮量(振動量)に応じて、コイルばね8の振動が減衰される。
また、弾性体9をコイルばね8の伸縮に追従して伸縮可能にしていることにより、コイルばね8の伸縮量(振動量)に応じて、コイルばね8の振動が減衰される。
さらに、弾性体9をコイルばね8の軸線Lに沿って延びる円柱体にしていることにより、弾性体9を簡易な形状で容易に形成することができる。
また、弾性体9の外周面26に周方向に延びる溝27を形成している。これにより、弾性体9圧縮されたときに、弾性体9の肉が溝27に逃げ、その結果、弾性体9が座屈することを防止してコイルばね8に接触することを防止できる。コイルばね8の伸縮を阻害することを防止できる。
また、弾性体9の外周面26に周方向に延びる溝27を形成している。これにより、弾性体9圧縮されたときに、弾性体9の肉が溝27に逃げ、その結果、弾性体9が座屈することを防止してコイルばね8に接触することを防止できる。コイルばね8の伸縮を阻害することを防止できる。
さらに、ソケット6のうち、流体の流れ方向Aに関する弁孔17の上流側にオリフィス部15を設けている。これにより、吐出油路2の流体にステップ状の圧力変動が生じたときに、この圧力変動に対してフィルタをかけたような効果を発揮でき、弁体7に伝わる圧力変動を少なくできる。例えば、吐出油路2の高圧の流体が脈動し、ステップ状の圧力変動があったときに、オリフィス部15でこの圧力変動が緩和され、弁体7に伝わる圧力変動を小さくできる。
その結果、流体のステップ状の圧力変動に起因してコイルばね8が共振することを防止できる。コイルばね8の共振に起因する流体の自励振動を防止して騒音の発生を防止できる。
以上のように、弁体7およびコイルばね8の動作に減衰性が付与されることにより、リリーフ時、すなわち、流体の許容圧力付近での弁体7の挙動が安定する。ギヤポンプから油圧シリンダへ送られる流体のリリーフ時の圧力変動が滑らかなものとなり、その結果、操舵フィーリングが向上する。
以上のように、弁体7およびコイルばね8の動作に減衰性が付与されることにより、リリーフ時、すなわち、流体の許容圧力付近での弁体7の挙動が安定する。ギヤポンプから油圧シリンダへ送られる流体のリリーフ時の圧力変動が滑らかなものとなり、その結果、操舵フィーリングが向上する。
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、図3に示すように、弾性体9Aの溝27Aを断面角形形状に形成してもよい。また、図4に示すように、弾性体9Bの溝27Bを断面V字形形状に形成してもよい。さらに、図5に示すように、弾性体9Cの外周面26Cに溝が形成されていなくてもよい。また、図6に示すように、弾性体9Dの全体形状を、円錐台形状に形成して、外周面26Dがテーパ状をなすようにしてもよい。
例えば、図3に示すように、弾性体9Aの溝27Aを断面角形形状に形成してもよい。また、図4に示すように、弾性体9Bの溝27Bを断面V字形形状に形成してもよい。さらに、図5に示すように、弾性体9Cの外周面26Cに溝が形成されていなくてもよい。また、図6に示すように、弾性体9Dの全体形状を、円錐台形状に形成して、外周面26Dがテーパ状をなすようにしてもよい。
さらに、本発明を、ギヤポンプ以外の他の一般の装置に備えられるリリーフ弁に適用することができる。
1…リリーフ弁、5…バルブハウジング(ハウジング)、7…弁体、8…コイルばね、9,9A,9B,9C,9D…弾性体(円柱体)、17…弁孔、26,26A,26B…(円柱体の)外周面、27,27A,27B…溝、F1…(コイルばねの)付勢力、L…軸線、S1…第1の方向、S2…第2の方向。
Claims (4)
- 筒状のハウジングと、
このハウジング内に、第1の方向およびこれと反対側の第2の方向に移動可能に収容された弁体と、
この弁体を第1の方向に付勢するコイルばねと、
コイルばねの内側に配置された弾性体とを備え、
弁体が受ける内圧によって弁体がコイルばねの付勢力に抗して第2の方向に移動されることにより開口される弁孔を通して、高圧の流体が低圧側へ逃がされることを特徴とするリリーフ弁。 - 請求項1において、上記弾性体は、コイルばねの伸縮に追従して伸縮可能であることを特徴とするリリーフ弁。
- 請求項1または2において、上記弾性体は、コイルばねの軸線に沿って延びる円柱体を含んでいることを特徴とするリリーフ弁。
- 請求項3において、上記円柱体の外周面に周方向に延びる少なくとも1つの溝が形成されていることを特徴とするリリーフ弁。
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