JP2009265893A

JP2009265893A - 減圧弁

Info

Publication number: JP2009265893A
Application number: JP2008113980A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nonaka; 博史野中
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2009-11-12

Abstract

【課題】厳密な寸法管理などを不要にしながら、リリーフ弁のシール性を向上させ、二次圧を安定化できる減圧弁を提供すること。
【解決手段】一次側ポート４、二次側ポート５、及びリリーフポート６を形成したボディ１内に、二次側ポート５の二次圧を制御するための弁部材８，１０と、上記弁部材１０に対して作用する二次圧に対抗する押圧力を、弁部材１０に作用させるコイルバネ１２とを備え、上記弁部材１０とともに移動するリリーフ弁１６をコイルバネ１２の内側に設ける。リリーフ弁１６は、シート部１７を開閉するボール１８を備えるとともに、上記ボール１８を、ボールサポート部材１９を介してリリーフ用バネ２１で上記シート部１７の閉じ方向へ押圧し、二次圧が設定圧を超えたとき、上記ボール１８がリリーフ用バネ２１の押圧力に抗してシート部１７を開口して、二次側ポート５とリリーフポー６とを連通させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、流体供給源から供給される一次圧を減圧して、一定の二次圧を保持するための減圧弁に関する。

従来から、高圧の一次圧を所定の圧力まで減圧して二次側へ排出する減圧弁が知られている。上記減圧弁は、一次側ポートと二次側ポートの間の通路にシート部を設けるとともに、このシート部の開度を制御する弁部材を設けて、この弁部材の移動によって二次圧を制御するようにしている。
このような減圧弁を用いた装置で、何らかの原因によって二次側の圧力が、異常に上昇した場合には、その高圧をタンクへ逃がすためのリリーフ弁が必要である。このようなリリーフ弁を減圧弁ボディの外部通路に設けたのでは減圧弁装置全体が大型化してしまうので、この問題を解決するものとして、ボディ内にリリーフ弁を設けた減圧弁が知られていた（特許文献１参照）。

上記特許文献１の従来の減圧弁は、一次圧を減圧した二次圧を保つための減圧機構として、コイルバネのバネ力と流体圧によってバランスするポペット弁を備え、このポペット弁の位置によって、一次圧側である高圧側ポートと、二次圧側である低圧側ポート間の連通路を開閉するようにしている。
また、上記ポペット弁には軸方向に貫通する内部通路を形成し、この内部通路の一方の端部であり、ポペット弁を押圧するコイルバネのバネ室側にシート部を設け、このシート部を開閉するリリーフ用ポペットを備えている。
なお、上記バネ室は、タンク通路に連通するリリーフポートに常時連通している。

そして、上記リリーフ用ポペットには、バネ受け部を形成し、このバネ受け部で、リリーフ用バネの一端を受けるようにしている。
一方、バネ室の端部には、上記リリーフ用バネの他端を受けるバネ受け部を設け、このバネ室側のバネ受け部とリリーフ用ポペットのバネ受け部との間に、リリーフ用バネを介在させ、上記リリーフ用ポペットを、上記内部通路のシート部を閉じる方向に押圧するようにしている。
また、上記ポペット弁には、コイルバネを受けるバネ受けを設け、その内側に円筒状の案内部を形成し、この案内部内にリリーフ用ポペットを設けている。そして、リリーフ用ポペットが、上記案内部の内壁に沿って移動するようにしている。

このような減圧弁において、低圧ポート側の圧力（二次圧）は、上記ポペット弁に形成した内部通路を介してリリーフ用ポペットに作用するが、その圧力が設定圧力よりも上昇し、リリーフ用バネの押圧力に打ち勝った場合には、リリーフ用ポペットがシート部を開口し、内部通路が上記バネ室を介してリリーフポートと連通して、高圧を逃がすようにしている。
特開平６−１６１５６４号公報

上記従来の減圧弁内に設けたリリーフ弁は、リリーフ用ポペットによってシート部を開閉する構成にしているが、このようなポペットによってシート部を確実にシートするためには、シート部の中心と、ポペットの中心と、ポペットの案内部の中心とが一致する必要がある。これらの中心が一致していなければ、上記ポペットがシート部からずれてしまいシート部を確実に閉じることができなくなってしまう。このように、リリーフ弁のシート部が確実にシートできなければ、上記内部通路を介して圧力流体がリリーフポートへ漏れてしまうことになって、二次圧も不安定になってしまう。
言い換えれば、上記従来の減圧弁では、内部に設けたリリーフ弁のシートを確実にして、二次圧を安定的に制御するために、各部の寸法精度や組み付け精度を厳密に管理しなければならないという問題があった。

この発明の目的は、厳密な寸法管理などを不要にしながら、リリーフ弁のシール性を向上させ、二次圧を安定化できる減圧弁を提供することである。

第１の発明は、ボディに、一次側ポートと、二次側ポートと、リリーフポートと、上記一次側ポートと二次側ポートの間に設け、二次側ポートの二次圧を制御する弁部材と、上記弁部材に対して作用する二次圧に対抗する押圧力を弁部材に作用させるコイルバネと、このコイルバネの内周側に設け、上記弁部材とともに移動するリリーフ弁とを備え、上記リリーフ弁は、上記弁部材に形成したシート部を開閉するボールと、一方側を上記ボールに接触させ、上記ボールとは別体にしたボールサポート部材と、このボールサポート部材を介して上記ボールを上記シート部の閉じ方向へ押圧するリリーフ用バネとを備え、上記二次側ポートの二次圧が設定圧を超えたとき、上記ボールがリリーフ用バネの押圧力に抗してシート部を開口し、二次側ポートとリリーフポートとを連通する構成にした点に特徴を有する。

第２の発明は、第１の発明を前提とし、上記シート部から所定の距離を保って、弁部材と一体的に移動するバネ受け部を設け、このバネ受け部と上記ボールサポート部材との間に上記リリーフ用バネを介在させた点に特徴を有する。
第３の発明は、第２の発明を前提とし、上記ボールサポート部材であって、上記ボールと反対側にガイド部を設けるとともに、上記バネ受け部にガイド孔を備え、上記ガイド部をガイド孔に摺動自在に貫通させた点に特徴を有する。

第１〜第３では、減圧弁のボディ内に組み込んだリリーフ弁にボールを用いているため、ポペットを用いる場合と比べて、簡単な構成でシート部のシール性を向上させることができる。その結果、二次圧も安定する。
しかも、リリーフ弁のボールと別体にしたボールサポート部材を介してバネ力を作用させているので、ボールが回転したり、移動したりして、その中心をシート部の中心と一致させ、シート部を確実にシールすることができる。

第２の発明によれば、リリーフ用バネのバネ受け部が、弁体と一体的に移動するので、リリーフ弁の閉状態で、シート部とバネ受けとの間隔が一定となる。そのため、二次圧を一定に保つために弁体の位置が変化したとしても、その位置に係りなく、リリーフ用バネの撓み量が一定となり、バネ力を一定に保つことができる。すなわち、一次圧の影響を受けることなく、リリーフ設定圧を一定に保持できる。
第３の発明によれば、ボールサポート部材の移動をガイドすることによって、リリーフ用バネによるボールに作用する押圧力をより安定化させることができる。

図１にこの発明の実施形態を示す。
この実施形態は、円筒状の本体２及び基台３によって、ボディ１を構成するとともに、ボディ１内に弁部材を組み込み、その作用によって流体供給源から供給される圧力流体の一次圧を減圧してから流出させるための減圧弁である。
そして、上記基台３には、図示しない流体供給源から供給される高圧の一次流体をボディ１内の減圧機構に導く一次側ポート４を形成し、上記本体２には、上記減圧機構で減圧された流体を排出する二次側ポート５と、本体２側のバネ室２ａを図示しないタンク通路へ連通させたリリーフポート６とを形成している。

また、上記ボディ１において、一次側ポート４と二次側ポート５との間には、バネ室３ａとシート部７を形成し、このシート部７を開閉する位置にポペット８を組み込んでいる。このポペット８は、上記バネ室３ａ側に位置するポペット部８ａと、このポペット部８ａの両側にポペット部８ａと一体的に設けた第１ロッド部８ｂと第２ロッド部８ｃとを備えている。そして、上記基台３側の第１ロッド部８ｂの先端側を、基台３に形成した支持凹部３ｂ内に摺動自在に挿入し、この第１ロッド部８ｂと反対側の第２ロッド部８ｃを上記シート部７から本体２側に向かって突出させている。また、上記バネ室３ａでは、ポペット部８ａと基台３との間にバネ９を介在させ、このバネ９によってポペット８にシート部７を閉じる方向の弾性力を作用させている。

さらに、ボディ１内であって、上記ポペット８の第２ロッド部８ｃの先端側には、本体２の内周を摺動して軸方向に移動可能なピストン１０を組み込み、このピストン１０と本体２のバネ室２ａの端面２ｂ側に設けたバネ受け部材１１と間にコイルバネ１２を介在させている。そして、このコイルバネ１２によって、ピストン１０にポペット８方向への弾性力を作用させている。また、このピストン１０の外周にはシール部材１３を設け、ピストン１０の外周からバネ室２ａに圧力流体が流入しないようにしている。
なお、上記ピストン１０側のコイルバネ１２の弾性力を、ポペット８側のバネ９より大きくし、ポペット８及びピストン１０に流体圧が作用していないとき、ポペット８が、シート部７より、図１の下方へ移動し、シート部７を全開状態にするようにしている。但し、上記コイルバネ１２の弾性力を、ボディ１の端面に設けたバネ調節ネジ１４及びバネ受け部材１１によって調整可能にしている。

このように構成した減圧弁の作用は次のとおりである。
上記ポペット８とピストン１０とには、図１において上方に向かう力として、ポペット８側のバネ９の弾性力、一次側ポート４から導入される一次圧及び二次側ポート５の二次圧が作用し、図中下方に向かう力として、ピストン１０側のコイルバネ１２の弾性力が作用する。従って、これらの力のバランスによって、上記ポペット８及びピストン１０が上下方向に移動してシート部７の開度を調整する。

例えば、一次圧が大きい場合、ポペット８の上向きの力、すなわちシート部７の開度を小さくする方向の力が大きくなる。また、シート部７の開口から二次側ポート５へ流体が流れているとき、二次側ポート５の二次圧が、ピストン１０に対して上向きの力として作用する。そこで、上記二次圧が高くなって、上向きの力がコイルバネ１２の弾性力より大きくなると、上記ピストン１０がコイルバネ１２を撓ませて上方へ移動する。

一方、上記両バネ９，１２の弾性力は対向する方向に作用するとともに、この減圧弁の作動中には、ポペット８に上向きの力として作用する一次圧の方が上記二次圧よりも高いため、ポペット８の第２ロッド部８ｃの先端はピストン１０に押し付けられ、ポペット８はピストン１０と一体的に移動するようになっている。そこで、上記のように、二次圧が高くなってピストン１０が上昇すると、ポペット８もピストン１０に追従して上昇することになる。ポペット８が上昇すれば、シート部７の開度が小さくなるので、二次圧の上昇を抑えることになる。
反対に、二次圧が低くなって、ピストン１０に作用する上向きの力が小さくなれば、上記コイルバネ１２の弾性力の作用によってピストン１０が押し下げられる。このとき、ポペット８はピストン１０によって押し下げられるので、ポペット部８ａがシート部７から離れて開度を大きくし、二次圧の低下を抑える。

このように、ポペット８及びピストン１０に作用する力のバランスで、ポペット８が上下することによってシート部７の開度を調整し、二次圧を一定の圧力に保つことができる。つまり、上記ポペット８とピストン１０とによって、この発明の弁部材を構成し、この弁部材とシート部７によって減圧機構を構成している。

上記のような減圧弁の作用は、従来の減圧弁と同様であるが、この実施形態の減圧弁は、上記ピストン１０に通路１５形成し、この通路１５を開閉するリリーフ弁１６を設けた点を特徴とする。
すなわち、上記ピストン１０には、二次側ポート５とバネ室２ａとを連通可能な通路１５を設け、この通路１５のバネ室２ａ側の開口にシート部１７を形成している。そして、シート部１７には、このシート部１７を開閉するボール１８を設けるとともに、このボール１８にはボールサポート部材１９を接触させている。

このボールサポート部材１９は、ボール１８に直接接触する押さえ部１９ａと、ボール１８と反対側に設けたガイド棒１９ｂとからなるとともに、押さえ部１９ａには窪みを形成し、この窪みによってボール１８を保持するようにしている。
また、上記ピストン１０には筒状のバネ受け部材２０を固定し、その側面には開口２０ａを形成している。そして、上記ボール１８がシート部１７を開口したとき、この開口２０ａを介して上記通路１５とバネ室２ａとを連通させるようにしている。
さらに、バネ受け部材２０の底面２０ｂにはガイド孔２０ｃを形成し、このガイド孔２０ｃに上記ガイド棒１９ｂを摺動可能に貫通させている。

そして、上記底面２０ｂと上記ボールサポート部材１９の押さえ部１９ａとの間には、リリーフ用バネ２１を設け、このリリーフ用バネ２１がボール１８に対して上記シート部１７を閉じる方向の押圧力を作用させている。つまり、バネ受け部材２０の底面２０ｂが、リリーフ用バネ２１のバネ受け部であって、この発明の弁部材と一体的に移動するバネ受け部である。

このような減圧弁では、二次側ポート５の圧力は、ピストン１０に形成した通路１５を介してボール１８に作用しているが、この圧力がリリーフ用バネ２１のバネ力に打ち勝ったとき、リリーフ用バネ２１を撓ませてボール１８がシート部１７から離れる。ボール１８がシート部１７から離れてシート部１７が開口すると、二次側ポート５が、通路１５及びバネ室２ａを介してリリーフポート６に連通し、二次側の異常な高圧を下げることができる。

この実施形態では、上記ボール１８で、シート部１７を開閉する構成にしているので、ポペットを用いたリリーフ弁を用いた従来の減圧弁と比べて、シート部１７を確実にシートすることができる。なぜなら、球形のボール１８は、シート部１７方向へのリリーフ用バネ２１の押圧力が作用すれば、ボール１８の中心がピストン１０に形成したシート部１７の中心と一致するように転がりながら移動するからである。そのため、シート部１７や、ボールサポート部材１９及びバネ受け部材２０の位置を厳密に管理しなくても、ボール１８の中心がシート部１７の中心と自然に一致して、シート部１７を確実にシールすることができるのである。

また、上記実施形態では、ボールサポート部材１９のガイド棒１９ｂをバネ受け部材２０のガイド孔２０ｃに摺動自在に挿入しているので、ボールサポート部材１９の軸方向の移動が安定化する。
そのため、ボールサポート部材１９の押さえ部１９ａで押さえられるボール１８の動きも安定して、シート部１７に対する押圧力がより安定化するとともに、シート部１７から離れる方向の動きもスムーズになる。

さらに、上記実施形態の減圧弁では、リリーフ用バネ２１をボールサポート部材１９の押さえ部１９ａと、バネ受け部材２０の底面２０ｂとの間に設けているが、上記したように、バネ受け部材２０はピストン１０と一体的に移動する部材なので、上記底面２０ｂとピストン１０に形成したシート部１７との距離は一定である。そのため、上記リリーフ弁１６が閉状態では、リリーフ用バネ２１の撓み量を一定に保ち、バネ力が一定に保たれる。例えば、一次側の圧力に応じて、ポペット８及びピストン１０が移動した場合にも、上記底面２０ｂとシート部１７との距離が変化しないため、リリーフ用バネ２１のバネ力が変化せず、リリーフ圧を一定に保つことができる。

これに対し、例えば、リリーフ用バネ２１の他端を、バネ室２ａに固定されたバネ受け部材１１などで受けるようにした場合には、ピストン１０の位置によってリリーフ用バネ２１の撓み量が変化し、リリーフ設定圧が変わることになる。
但し、リリーフ用バネ２１の長さに比べて、ピストン１０の移動量が相対的に僅かな場合には、バネ力の変化、すなわちリリーフ設定圧の変化はそれほど問題にならないので、バネ受け部をピストン１０と一体的に移動する構成にしなくてもよい。

この発明の実施形態の断面図である。

符号の説明

１ボディ
４一次側ポート
５二次側ポート
６リリーフポート
７シート部
８ポペット
１０ピストン
１２コイルバネ
１５通路
１６リリーフ弁
１７シート部
１９ボールサポート部材
１９ａ押さえ部
１９ｂガイド棒
２０バネ受け部材
２０ｂ底面
２０ｃガイド孔
２１リリーフ用バネ

Claims

ボディに、一次側ポートと、二次側ポートと、リリーフポートと、上記一次側ポートと二次側ポートの間に設け、二次側ポートの二次圧を制御する弁部材と、上記弁部材に対して作用する二次圧に対抗する押圧力を弁部材に作用させるコイルバネと、このコイルバネの内周側に設け、上記弁部材とともに移動するリリーフ弁とを備え、上記リリーフ弁は、上記弁部材に形成したシート部を開閉するボールと、一方側を上記ボールに接触させ、上記ボールとは別体にしたボールサポート部材と、このボールサポート部材を介して上記ボールを上記シート部の閉じ方向へ押圧するリリーフ用バネとを備え、上記二次側ポートの二次圧が設定圧を超えたとき、上記ボールがリリーフ用バネの押圧力に抗してシート部を開口し、二次側ポートとリリーフポートとを連通する構成にした減圧弁。
上記シート部から所定の距離を保って、弁部材と一体的に移動するバネ受け部を設け、このバネ受け部と上記ボールサポート部材との間に上記リリーフ用バネを介在させた請求項２に記載の減圧弁。
上記ボールサポート部材であって、上記ボールと反対側にガイド部を設けるとともに、上記バネ受け部にガイド孔を備え、上記ガイド部をガイド孔に摺動自在に貫通させた請求項２に記載の減圧弁。