JP2008057746A - 圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】異音の発生を防止することができる圧力制御弁を提供することである。
【解決手段】中空なハウジング２と、ハウジング２内に両端のランド部３ａ，３ｂを摺接させて挿入されるスプール３とを備え、ハウジング２に設けられる供給ポート２ａと排出ポート２ｂとがハウジング２の内周とスプール３のランド部３ａ，３ｂ間の外周との間の隙間Ｒを介して連通させて、スプール３の一端のランド部３ａ，３ｂ外周を供給ポート２ａに対向させて供給ポート２ａを絞って圧力を制御する圧力制御弁１において、スプール３のランド部３ａ，３ｂ間にハウジング２の内周との隙間Ｒを狭める大径部３ｄを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力制御弁の改良に関する。

従来、この種圧力制御弁にあっては、たとえば、中空なハウジングと、ハウジング内に両端のランド部を摺接させて挿入されるスプールとを備え、ハウジングに設けられる供給ポートと排出ポートとがハウジングの内周とスプールのランド部間の外周との間の隙間を介して連通させて、スプールの一端のランド部外周を供給ポートに対向させて供給ポートを絞って圧力を制御する圧力制御弁がある。（たとえば、特許文献１参照）。

詳しくは、スプールはバネで一方側に附勢されて、附勢された状態で供給ポートと排出ポートを連通するノーマルオープンタイプか、供給ポートをランド部で閉塞して供給ポートと排出ポートとの連通を遮断するノーマルクローズタイプに設定され、また、ソレノイドでスプールにバネに対抗する推力を与えて供給ポートとスプールのランド部とのラップ度合い（重なり度合い）を調節して圧力を制御するようになっている。
特開平１１−１６６６４１号公報（図１、図６）

しかしながら、上述のような圧力制御弁では、以下の不具合があると指摘される可能性がある。

すなわち、上述のような圧力制御弁では、供給ポートをスプールのランド部で絞って圧力上昇させることにより圧力制御を行うようにしているので、スプールのランド部間の外周とハウジング内周との間の隙間を通過する作動油の流速が速くなり、作動油の流れがハウジングの内壁からはく離して、キャビテーションが発生し、異音が発生する不具合がある。

そこで、本発明は、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、異音の発生を防止することができる圧力制御弁を提供することである。

上記した目的を解決するために、本発明における課題解決手段は、中空なハウジングと、ハウジング内に両端のランド部を摺接させて挿入されるスプールとを備え、ハウジングに設けられる供給ポートと排出ポートとがハウジングの内周とスプールのランド部間の外周との間の隙間を介して連通させて、スプールの一端のランド部外周を供給ポートに対向させて供給ポートを絞って圧力を制御する圧力制御弁において、スプールのランド部間にハウジングの内周との隙間を狭める大径部を設けたことを特徴とする。

本発明の圧力制御弁にあっては、ランド部が供給ポートを開放しスプールの外周とハウジングの内周との間の隙間内に流入してきた流体の流れに対して大径部が抵抗を与える絞りとして機能し、上記隙間を通過する流体の流速を従来の圧力制御弁に比較して低下させることができ、流体が供給ポートを通過する時点で生じる圧力損失を小さくすることができる。

したがって、上記隙間を通過する流体の流れがハウジングの内壁からはく離してしまう事態が防止でき、これによってキャビテーションの発生を阻止でき、異音が発生する不具合が解消される。

また、上述のようにキャビテーションの発生が阻止できるので、スプールの外周やハウジングの内周を浸食してしまうエロージョンの発生をも阻止することが出来る。

そして、隙間を通過する流体の流速を低下させることが可能となるので、スプールに作用してスプールをハウジングに対して位置決められている位置から変位させようとする流体力を低減させることが可能となり、制御性が向上し、精度良い圧力制御が可能となるばかりでなく、流体力の影響を低減することが可能となるので、スプールの駆動に必要なバネやソレノイドを小型にすることが可能となる。

さらに、このようにスプールの外周であってランド部間にハウジングの内周との間の隙間を狭める大径部を設けるのみであるので、加工も非常に簡易となり加工性も良く、排出ポートやその下流に流速を低下させるためのオリフィスを追加するような対策を講じる必要も無くなり、オリフィスを追加するための部品の組み付けを失念するような危惧も無くなる。

以下、本発明の圧力制御弁を図に基づいて説明する。図１は、一実施の形態の圧力制御弁が供給ポートを開放している状態における縦断面図である。図２は、一実施の形態の圧力制御弁が供給ポートを閉塞している状態における縦断面図である。図３は、一実施の形態の変形例における圧力制御弁の縦断面図である。

一実施の形態における圧力制御弁１は、図１に示すように、中空なハウジング２と、ハウジング２内に両端のランド部３ａ，３ｂを摺接させて挿入されるスプール３と、スプール３をハウジング２に対し図１中左方向に押す推力を発生可能なソレノイドＳと、ハウジング２とスプール３の図１中左端との間に介装されてスプール３をハウジング２に対して図１中右方向へ付勢するバネ４とを備えて構成され、ハウジング２の側部に設けた供給ポート２ａにランド部３ａの外周面を対向させて当該供給ポート２ａを絞る、すなわち、供給ポート２ａの開口を部分的にランド部３ａの外周面で塞いで流路面積を減じて、制御対象である供給ポート２ａより上流側の流体圧力を制御するようになっている。

以下、各部について詳細に説明すると、ハウジング２は、有底筒状に形成されて、側部には、供給ポート２ａと、排出ポート２ｂとが設けられると共に、底部には孔２ｃが設けられている。また、供給ポート２ａと排出ポート２ｂとの間および開口端側の側部は拡径されており、この拡径された部位の外周には環状溝２ｄ，２ｅが設けられ、さらに、これら環状溝２ｄ，２ｅ内には環状のシール部材２ｆ，２ｇが装着されている。

そして、このハウジング２は、たとえば、図１に示すように、ブロック１０に設けたバルブ孔１１内に挿入され、当該ブロック１０に設けた図示しない流体を供給する圧力源とバルブ孔１１とを連通する供給側流路１２に供給ポート２ａを、図示しないタンクとバルブ孔１１とを連通する排出側流路１３に排出ポート２ｂをそれぞれ対向させ、上記シール部材２ｆによって供給側流路１２および供給ポート２ａと、排出側流路１３および排出ポート２ｂとの間がシールされ、さらに、シール部材２ｇによってバルブ孔１１とハウジング２との間がシールされている。

つづいて、スプール３は、両端にハウジング２の内周に摺接する一対のランド部３ａ，３ｂが設けられており、ランド部３ａ，３ｂ間には、ランド部３ａ，３ｂの外径より小径な小径部３ｃと、ランド部３ａ，３ｂの外径より小径であるが上記小径部３ｃの外径より大径な大径部３ｄが設けられている。また、小径部３ｃはランド部３ｂに連なり、大径部３ｄはランド部３ａに連なっており、小径部３ｃとランド部３ｂとの間および小径部３ｃと大径部３ｄとの間はテーパ面５，６とされている。なお、このようにテーパ面５，６とされることによって流体の流れがスムーズとなるようになっている。

そして、図２に示すように、スプール３のランド部３ａの外周が供給ポート２ａの開口に完全に対向する状態では供給ポート２ａが閉じられ、他方、供給ポート２ａをランド部３ａで完全には塞がずに当該供給ポート２ａの開口をハウジング２内に通じさせるようにすると、供給ポート２ａと排出ポート２ｂがハウジング２の内周とスプール３の小径部３ｃおよび大径部３ｄとの間の隙間Ｒを介して連通され、供給側流路１２から供給される流体は上記隙間Ｒを介して排出側流路１３へ排出される。

また、供給ポート２ａの開口がハウジング２内に通じる面積である流路面積を当該供給ポート２ａの開口とランド部３ａの外周面との重なり度合いによって調節することができる。すると、供給ポート２ａを通過して隙間Ｒ内に流入する流体がこの供給ポート２ａを通過する際に圧力損失を生じることになり、この圧力損失の大きさは流路面積の大きさに依存して変化することから、上記の流路面積の調節によって供給側流路１２内の圧力を制御することができる。

さらに、スプール３には、図１中左方から開口する孔３ｅと、図１中右端に設けた凸部３ｆの側部から開口して孔３ｅに連通される孔３ｇとが設けられており、ハウジング２内に底部に設けた孔２ｃを介してスプール３の図１中左端に作用する排出側流路１３の圧力がスプール３の図１中右端にも作用する。そして、ランド部３ａ，３ｂは外径が同じに設定されてスプール３の両端における受圧面積が同一となるようになっており、スプール３に作用する圧力の影響によってスプール３がハウジング２に対して変位してしまうことが無いようになっている。

また、このスプール３の孔３ｅの途中に設けた段部３ｈとハウジング２の底部との間には、スプール３をハウジング２に対して図１中右方へ附勢するバネ４が介装されており、後述するソレノイドＳに電流供給が無い場合には、スプール３はバネ４によってハウジング２の右端へ配置されて、ランド部３ａは供給ポート２ａの開口に最も重ならない状態となって供給ポート２ａを最大開放し、他方のランド部３ｂも排出ポート２ｂを開放していることから、圧力制御弁１は、この状態では最大開放状態となる。したがって、この実施の形態の場合、圧力制御弁１は、ノーマルオープンタイプとされている。

転じて、ブロック１０の図１中右端には、ソレノイドＳのケーシング２０が連結されており、ソレノイドＳは、ケーシング２０内に図１中左右方向に移動可能なプランジャ２１と、ケーシング２０内に収容されてプランジャ２１を吸引する図示しないステータとを備えて構成されている。

また、ステータは、図示はしないが、コイルと、コイルへの電流供給によって磁化してプランジャ２１を吸引する鉄心と、プランジャ２１を右方へ附勢するバネとを備えて構成され、ソレノイドＳの図示しないコイルに電流供給すると、プランジャ２１が上記鉄心に吸引されケーシング２０から突出する方向に移動して、その先端が当接するスプール３に図１中左方向への推力を与えて、バネ４の附勢力に抗してスプール３を図１中左方へ移動させることができるようになっている。

そして、このソレノイドＳがスプール３に与える図１中左方への推力とバネ４の附勢力との釣り合いによって、スプール３をハウジング２に対して可動範囲内で任意の位置に位置決めることができる。つまり、この圧力制御弁１では、ソレノイドＳへ供給する電流を制御することによって、供給ポート２ａの開口とランド部３ａの外周面との重なり度合いを調節して流路面積を調節し、供給側流路１２内の圧力を制御することができる。

上述のように圧力制御弁１は構成され、供給側流路１２内の圧力を制御することが可能であるが、この圧力制御弁１のスプール３のランド部３ａ，３ｂ間には、ハウジング２の内周とスプール３の外周との間の隙間Ｒを狭める大径部３ｄが形成されている。

そして、本実施の形態における圧力制御弁１にあっては、ランド部３ａが供給ポート２ａを開放し上記隙間Ｒ内に流入してきた流体の流れに対して上記大径部３ｄが抵抗を与える絞りとして機能し、スプール３のランド部３ａ，３ｂ間の外周とハウジング２の内周との間の隙間Ｒを通過する流体の流速を従来の圧力制御弁に比較して低下させることができ、流体が供給ポート２ａを通過する時点で生じる圧力損失を小さくすることができる。

したがって、スプール３のランド部３ａ，３ｂ間の外周とハウジング２の内周との間の隙間Ｒを通過する流体の流れがハウジング２の内壁からはく離してしまう事態が防止でき、これによってキャビテーションの発生を阻止でき、異音が発生する不具合が解消される。

また、本実施の形態における圧力制御弁１にあっては、キャビテーションの発生が阻止できるので、スプール３の外周やハウジング２の内周を浸食してしまうエロージョンの発生をも阻止することが出来る。

そして、隙間Ｒを通過する流体の流速を低下させることが可能となるので、スプール３に作用してスプール３をハウジング２に対して位置決められている位置から変位させようとする流体力を低減させることが可能となり、制御性が向上し、精度良い圧力制御が可能となるばかりでなく、流体力の影響を低減することが可能となるので、バネ４やソレノイドＳを小型にすることが可能となる。

さらに、このようにスプール３の外周であってランド部３ａ，３ｂ間にハウジング２の内周との間の隙間Ｒを狭める大径部３ｄを設けるのみであるので、加工も非常に簡易となり加工性も良く、排出ポート２ｂやその下流に流速を低下させるためのオリフィスを追加するような対策を講じる必要も無くなり、オリフィスを追加するための部品の組み付けを失念するような危惧も無くなる。

つづいて、図３に示す一実施の形態の変形例における圧力制御弁３０について説明する。この変形例における圧力制御弁３０は、スプール３１のランド部３１ａ，３１ｂにおける大径部３１ｅの配置が上述の一実施の形態の圧力制御弁１のスプール３と異なるのみである。したがって、一実施の形態の圧力制御弁１と異なる部分について詳細に説明し、一実施の形態と同様の部材については、説明が重複するので、同一の符号を付するのみとしてその詳しい説明を省略することとする。

この変形例における圧力制御弁３０におけるスプール３１は、図３に示すように、両端にハウジング２の内周に摺接する一対のランド部３１ａ，３１ｂが設けられており、ランド部３１ａ，３１ｂ間には、ランド部３１ａ，３１ｂの外径より小径な小径部３１ｃ，３１ｄと、小径部３１ｃ，３１ｄ間にランド部３１ａ，３１ｂの外径より小径であるが上記小径部３１ｃ，３１ｄの外径より大径な大径部３１ｅが設けられている。また、小径部３１ｃ，３１ｄと大径部３１ｅとの間はテーパ面３２，３３とされ、さらに、小径部３１ｃとランド部３１ｂとの間はテーパ面３４とされている。

そして、このスプール３１にあっても、スプール３１のランド部３１ａの外周が供給ポート２ａの開口に完全に対向する状態では供給ポート２ａが閉じられ、他方、供給ポート２ａをランド部３１ａで完全には塞がずに当該供給ポート２ａの開口をハウジング２内に通じさせるようにすると、供給ポート２ａと排出ポート２ｂがハウジング２の内周とスプール３１の小径部３１ｃ，３１ｄおよび大径部３１ｅとの間の隙間Ｒ２を介して連通され、供給側流路１２から供給される流体は上記隙間Ｒ２を介して排出側流路１３へ排出される。

また、供給ポート２ａの開口がハウジング２内に通じる面積である流路面積を当該供給ポート２ａの開口とランド部３１ａの外周面との重なり度合いによって調節することができる。すると、供給ポート２ａを通過して隙間Ｒ２内に流入する流体がこの供給ポート２ａを通過する際に圧力損失を生じることになり、この圧力損失の大きさは流路面積の大きさに依存して変化することから、上記の流路面積の調節によって供給側流路１２内の圧力を制御することができる。

さらに、スプール３１には、一実施の形態におけるスプール３と同様に、図３中左方から開口する孔３１ｆと、図３中右端に設けた凸部３１ｇの側部から開口して孔３１ｆに連通される孔３１ｈとが設けられており、ハウジング２内に底部に設けた孔２ｃを介してスプール３１の図３中左端に作用する排出側流路１３の圧力がスプール３１の図３中右端にも作用するようになっている。

そして、ランド部３１ａ，３１ｂは外径が同じに設定されてスプール３１の両端における受圧面積が同一となるようになっており、スプール３１に作用する圧力の影響によってスプール３１がハウジング２に対して変位してしまうことが無いようになっている。

したがって、この圧力制御弁３０にあっても、一実施の形態における圧力制御弁１と同様に、ノーマルオープンタイプとされ、ソレノイドＳへ供給する電流を制御することによって、供給ポート２ａの開口とランド部３１ａの外周面との重なり度合いを調節して流路面積を調節し、供給側流路１２内の圧力を制御することができる。

そして、本実施の形態における圧力制御弁３０も、ランド部３１ａが供給ポート２ａを開放し上記隙間Ｒ２内に流入してきた流体の流れに対して上記大径部３１ｅが抵抗を与える絞りとして機能し、スプール３１のランド部３１ａ，３１ｂ間の外周とハウジング２の内周との間の隙間Ｒ２を通過する流体の流速を従来の圧力制御弁に比較して低下させることができ、流体が供給ポート２ａを通過する時点で生じる圧力損失を小さくすることができる。

したがって、スプール３１のランド部３１ａ，３１ｂ間の外周とハウジング２の内周との間の隙間Ｒ２を通過する流体の流れがハウジング２の内壁からはく離してしまう事態が防止でき、これによってキャビテーションの発生を阻止でき、異音が発生する不具合が解消される。

また、本実施の形態における圧力制御弁３０にあっては、キャビテーションの発生が阻止できるので、スプール３１の外周やハウジング２の内周を浸食してしまうエロージョンの発生をも阻止することがで出来る。

また、隙間Ｒを通過する流体の流速を低下させることが可能となるので、スプール３１に作用してスプール３１をハウジング２に対して位置決められている位置から変位させようとする流体力を低減させることが可能となり、制御性が向上し、精度良い圧力制御が可能となるばかりでなく、流体力の影響を低減することが可能となるので、バネ４やソレノイドＳを小型にすることが可能となる。

さらに、このようにスプール３１の外周であってランド部３１ａ，３１ｂ間にハウジング２の内周との間の隙間Ｒ２を狭める大径部３１ｅを設けるのみであるので、加工も非常に簡易となり加工性も良く、排出ポート２ｂやその下流に流速を低下させるためのオリフィスを追加するような対策を講じる必要も無くなり、オリフィスを追加するための部品の組み付けを失念するような危惧も無くなる。

このように、スプール３の外周であってランド部３ａ，３ｂ間に設けられ、ハウジング２の内周との間の隙間を狭める大径部は、ランド部３ａに連なるように設置しても良いし、ランド部３ａ，３ｂから離すようにして設置しても良く、また、排出ポート２ｂ側のランド部３ｂに連なるように設置しても良い。

これで、各実施の形態における圧力制御弁１，３０についての説明を終えるが、上述したところでは、各圧力制御弁１，３０は、ソレノイドＳの非通電時にはスプール３，３１がバネ４で附勢されて供給ポート２ａを最大開放するノーマルオープンタイプとされているが、逆に、ソレノイドＳの非通電時にはスプール３，３１のランド部３ａ，３１ａが供給ポート２ａを閉塞するノーマルクローズタイプの圧力制御弁とされてもよい。

また、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されない。

一実施の形態の圧力制御弁が供給ポートを開放している状態における縦断面図である。 一実施の形態の圧力制御弁が供給ポートを閉塞している状態における縦断面図である。 一実施の形態の変形例における圧力制御弁の縦断面図である。

符号の説明

１，３０ 圧力制御弁
２ ハウジング
２ａ 供給ポート
２ｂ 排出ポート
２ｃ 孔
２ｄ，２ｅ 環状溝
２ｆ，２ｇ シール部材
３，３１ スプール
３ａ，３ｂ，３１ａ，３１ｂ ランド部
３ｃ，３１ｃ，３１ｄ 小径部
３ｄ，３１ｅ 大径部
３ｅ，３ｇ，３１ｆ，３１ｈ 孔
３ｆ，３１ｇ 凸部
３ｈ 段部
４ バネ
５，６，３２，３３ テーパ面
１０ ブロック
１１ バルブ孔
１２ 供給側流路
１３ 排出側流路
２０ ケーシング
２１ プランジャ
Ｒ，Ｒ２ 隙間
Ｓ ソレノイド

Claims (3)

1. 中空なハウジングと、ハウジング内に両端のランド部を摺接させて挿入されるスプールとを備え、ハウジングに設けられる供給ポートと排出ポートとがハウジングの内周とスプールのランド部間の外周との間の隙間を介して連通させて、スプールの一端のランド部外周を供給ポートに対向させて供給ポートを絞って圧力を制御する圧力制御弁において、スプールのランド部間にハウジングの内周との隙間を狭める大径部を設けたことを特徴とする圧力制御弁。
2. 大径部は、供給ポートを開閉するランド部に連なるように設けられることを特徴とする請求項１に記載の圧力制御弁。
3. 大径部は、ランド部間の中央に設けられることを特徴とする請求項１に記載の圧力制御弁。

Images