JP2021004620A - Control valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スプールの作動により作動油を制御する制御弁に関する。 The present invention relates to a control valve that controls hydraulic oil by operating a spool.
上記構成された制御弁として特許文献1には、フローフォースの発生を抑えてスプールの作動を安定させる構成が記載されている。 As the control valve having the above configuration, Patent Document 1 describes a configuration in which the generation of flow force is suppressed and the operation of the spool is stabilized.
つまり、特許文献1では、スプールのランド部の一部を切り欠くことによりノッチが形成され、ノッチを介して作動油が流れる角度を、予め設定した自由流入角に設定するように構成されている。 That is, in Patent Document 1, a notch is formed by cutting out a part of the land portion of the spool, and the angle at which the hydraulic oil flows through the notch is set to a preset free inflow angle. ..
しかしながら、上記特許文献1の技術では、スプールを収容するスリーブにおけるスプールのランド部からの作動油が流れ込む流路が、スリーブのスプール収容空間の軸芯を中心とする円筒状の内周面と、軸芯に対して直交する壁部とを有する形状になっている。このためスプールのランド部のエッジから流路内に作動油が流れる際に、内周壁、あるいは壁部に作動油が衝突し、この衝突に起因してフローフォースが発生するという問題がある。 However, in the technique of Patent Document 1, the flow path through which the hydraulic oil flows from the land portion of the spool in the sleeve accommodating the spool is a cylindrical inner peripheral surface centered on the axis of the spool accommodating space of the sleeve. It has a shape having a wall portion orthogonal to the axis. Therefore, when the hydraulic oil flows from the edge of the land portion of the spool into the flow path, the hydraulic oil collides with the inner peripheral wall or the wall portion, and there is a problem that a flow force is generated due to this collision.
このような理由から、スプールのランド部からスリーブの内部の流路に作動油が流れる際に生じるフローフォースを抑制する制御弁が求められる。 For this reason, a control valve that suppresses the flow force generated when the hydraulic oil flows from the land portion of the spool to the flow path inside the sleeve is required.
本発明に係る制御弁の特徴構成は、作動油が供給されるポンプポートが形成され、内部にスプールを収容するスプール収容空間が軸芯に沿って形成されたスリーブと、前記スプール収容空間にスライド移動自在に収容され、外周にランド部が形成されたスプールとを備え、前記スプールが、前記ポンプポートに供給される作動油の流れを前記ランド部が阻止する閉塞位置と、前記スプールのスライド移動に伴い前記ポンプポートに供給される作動油を前記ランド部のエッジから送り出す開放領域とに操作自在に構成され、前記スプール収容空間が、前記ランド部の外周に密接する内径のスプール孔と、前記ランド部を通過した作動油を受け入れるように前記ランド部の外径より大径となる内径の流路孔とを有し、前記流路孔は、作動油を受け入れる開口縁を基準に、前記軸芯から離間する方向に作動油を流すように前記軸芯に対して傾斜する姿勢の傾斜案内面を備えている点にある。 The characteristic configuration of the control valve according to the present invention is a sleeve in which a pump port to which hydraulic oil is supplied is formed and a spool accommodating space for accommodating a spool is formed along the axis, and a slide into the spool accommodating space. A spool that is movably accommodated and has a land portion formed on the outer periphery thereof is provided, and the spool has a closed position in which the land portion blocks the flow of hydraulic oil supplied to the pump port, and a sliding movement of the spool. The hydraulic oil supplied to the pump port is operably configured in an open area for being sent out from the edge of the land portion, and the spool accommodating space has a spool hole having an inner diameter that is in close contact with the outer periphery of the land portion and the spool hole. The shaft has a flow path hole having an inner diameter larger than the outer diameter of the land portion so as to receive the hydraulic oil that has passed through the land portion, and the flow path hole is based on the opening edge for receiving the hydraulic oil. The point is that it is provided with an inclined guide surface that is inclined with respect to the shaft core so that hydraulic oil flows in a direction away from the core.
この特徴構成によると、スプールの作動に伴い、ポンプポートからの作動油がランド部のエッジから流路孔に供給される際には、流路孔の傾斜案内面に沿って作動油が流れることになる。この傾斜案内面は、軸芯に対して傾斜する姿勢で、作動油を軸芯から離間する方向に流すため、例えば、流路孔が軸芯を中心とする円筒状の内周面や軸芯に直交する姿勢の壁部が形成された構成と比較すると、流路孔の内壁に対し、作動油が衝突するように接触することがなくフローフォースの抑制が可能となる。
従って、スプールのランド部からスリーブの内部の流路に作動油が流れる際にフローフォースを抑制する制御弁が構成された。
According to this characteristic configuration, when the hydraulic oil from the pump port is supplied to the flow path hole from the edge of the land portion as the spool operates, the hydraulic oil flows along the inclined guide surface of the flow path hole. become. Since this inclined guide surface is inclined with respect to the shaft core and the hydraulic oil flows in a direction away from the shaft core, for example, a cylindrical inner peripheral surface or a shaft core whose flow path hole is centered on the shaft core. Compared with the configuration in which the wall portion having the posture orthogonal to the above is formed, the flow force can be suppressed without the hydraulic oil colliding with the inner wall of the flow path hole.
Therefore, a control valve that suppresses the flow force when the hydraulic oil flows from the land portion of the spool to the flow path inside the sleeve is configured.
ここで、本特徴構成の制御弁が従来構成の制御弁よりフローフォースが抑制されたことを計測結果に基づいて説明する。図4には、フローフォースが抑制された本特徴構成の制御弁において、電磁ソレノイドに供給する電流を任意に設定し、設定電流が供給されスプールが停止した時点(バランスした時点)で作動油からスプールが受ける圧力を取得する計測を繰り返して行い、この計測結果をIP特性としてグラフに示している。IP特性は、「ソレノイド推力=スプリング力+スプール受圧力」のバランス式で与えられ、図4から本特徴構成の制御弁では、電磁ソレノイド供給する電流と、スプールに作用する圧力との関係が直線的であり、IP特性がフローフォースの影響が抑制された正比例の関係にあることが理解できる。 Here, it will be described based on the measurement result that the flow force of the control valve having the present characteristic configuration is suppressed as compared with the control valve having the conventional configuration. In FIG. 4, in the control valve having this characteristic configuration in which the flow force is suppressed, the current supplied to the electromagnetic solenoid is arbitrarily set, and when the set current is supplied and the spool is stopped (balanced), the hydraulic oil is used. The measurement to acquire the pressure received by the spool is repeated, and the measurement result is shown in the graph as IP characteristics. The IP characteristics are given by the balance formula of "solenoid thrust = spring force + spool receiving pressure", and from FIG. 4, in the control valve having this characteristic configuration, the relationship between the current supplied by the electromagnetic solenoid and the pressure acting on the spool is linear. It can be understood that the IP characteristics are in a direct proportional relationship in which the influence of the flow force is suppressed.
これに対し、図5、図6には、フローフォースの影響がある従来構成の制御弁の特性(IP特性)を示している。図5のグラフでは、電流に対する圧力が複数の値を取る階段状のIP特性となり、図6のグラフでは、電流が増大した際に圧力がハンチングするIP特性であることが分かる。このようにIP特性が正比例の関係にない場合には、IP特性は前述したバランス式に従うものでなく、「ソレノイド推力=スプリング力+スプール受圧力+フローフォース」の式に従うと考えられる。
このようにフローフォースの影響が大きい従来構成と比較して、本特徴構成の制御弁ではフローフォースが抑制されていることが理解できる。特に、シリンダやクラッチを制御する電磁比例弁のように電磁ソレノイドに供給される電流と油圧との関係に高い精度が要求される油圧システムであっても、本発明の制御弁では、システム全体の作動精度や安定性を高めることが可能となる。
On the other hand, FIGS. 5 and 6 show the characteristics (IP characteristics) of the control valve having the conventional configuration affected by the flow force. In the graph of FIG. 5, it can be seen that the pressure with respect to the current has a stepped IP characteristic that takes a plurality of values, and in the graph of FIG. 6, it can be seen that the pressure is hunted when the current increases. When the IP characteristics are not in a direct proportional relationship as described above, it is considered that the IP characteristics do not follow the above-mentioned balance equation but follow the equation of "solenoid thrust = spring force + spool receiving pressure + flow force".
It can be understood that the flow force is suppressed in the control valve having this characteristic configuration as compared with the conventional configuration in which the influence of the flow force is large. In particular, even in a hydraulic system such as an electromagnetic proportional valve that controls a cylinder or a clutch, which requires high accuracy in the relationship between the current supplied to the electromagnetic solenoid and the oil pressure, the control valve of the present invention can be used for the entire system. It is possible to improve the operating accuracy and stability.
上記構成に加えた構成として、前記流路孔が、前記傾斜案内面と、前記傾斜案内面に沿って流れた作動油を前記軸芯に接近する方向に案内するように前記傾斜案内面に対し逆方向に傾斜する逆傾斜案内面とで構成されても良い。 As a configuration added to the above configuration, the flow path hole with respect to the inclined guide surface and the inclined guide surface so as to guide the hydraulic oil flowing along the inclined guide surface in a direction approaching the axis. It may be composed of a reversely inclined guide surface that is inclined in the opposite direction.
これによると、スプールのエッジから流路孔の傾斜案内面に沿って流れた作動油は、傾斜案内面から逆傾斜案内面に流れ、この逆傾斜案内面に沿って流れるため、作動油が強く衝突することがなく、この逆傾斜案内面においてフローフォースが発生する現象も抑制される。更に、逆傾斜案内面に流れた作動油は、軸芯に傾斜する姿勢でスプールに接触し、この接触によりスプールに対して作動油から作用する分力がスプールを開放する方向であるため、スプールの開放を円滑に行わせる。 According to this, the hydraulic oil that flows from the edge of the spool along the inclined guide surface of the flow path hole flows from the inclined guide surface to the reverse inclined guide surface, and flows along this reverse inclined guide surface, so that the hydraulic oil is strong. There is no collision, and the phenomenon that flow force is generated on this reversely inclined guide surface is suppressed. Further, the hydraulic oil flowing on the reversely inclined guide surface comes into contact with the spool in a posture inclined to the shaft core, and the component force acting on the spool from the hydraulic oil due to this contact is in the direction of releasing the spool. To make the opening of the oil smooth.
上記構成に加えた構成として、前記ランド部の一部に対し、前記開口縁から前記軸芯に沿う方向で前記ランド部の中央に向けて溝状に形成されるノッチが形成されても良い。 As a configuration added to the above configuration, a notch formed in a groove shape from the opening edge toward the center of the land portion in the direction along the shaft core may be formed in a part of the land portion.
これによると、スプールの作動に伴い作動油が、ランド部のエッジから流路孔に流れるタイミング以前に、ノッチを介して流路孔に作動油を供給できるため、流路孔に流れる作動油の急激な増大を抑制し、フローフォースを一層良好に抑制できる。 According to this, the hydraulic oil can be supplied to the flow path hole through the notch before the timing when the hydraulic oil flows from the edge of the land portion to the flow path hole as the spool operates, so that the hydraulic oil flowing to the flow path hole can be supplied. It is possible to suppress a rapid increase and suppress the flow force even better.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1、図2に示すように、制御弁Vは、バルブハウジング1のバルブ孔1aに嵌め込まれたスリーブ2と、このスリーブ2にスライド移動自在に収容されたスプール3とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the control valve V includes a
この制御弁Vにおいて、スプリング4の付勢力によりスプール3が、図1に示す閉塞位置に保持される。また、制御弁Vは、バルブハウジング1の外部の電磁ソレノイド(図示せず)を備えており、電磁ソレノイドのプランジャ5からの押圧力によってスプリング4の付勢力に抗してスプール3を開放側(図1、図2で右側)にスライドさせ、バルブハウジング1に形成されたパイロット流路1bを介して外部の制御対象にパイロット圧を作用させるように構成されている。
In this control valve V, the
特に、電磁ソレノイドは、供給される電流値に比例した量だけプランジャ5が突出作動させるように構成され、このプランジャ5の押圧力でスプール3を作動させることにより、制御弁Vは、電流値に対応したパイロット圧を得る。
In particular, the electromagnetic solenoid is configured so that the
図1〜図3に示すように、スプール3には、作動油を制御するランド部3aが形成される。また、スプール3は、外端(図1、図2で右端)にランド部3aより大径のディスク部3bが形成されている。スプール3のうちランド部3aを基準にディスク部3bと反対側にポンプ側グルーブ3cが形成され、ランド部3aとディスク部3bとの中間位置に排出側グルーブ3dが形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, a
スリーブ2には、作動油が供給されるポンプポート2pが形成される。また、スリーブ2の軸芯Xに沿って形成されたスプール収容空間にスプール3が収容されている。ポンプポート2pは、スプール3のポンプ側グルーブ3cに連通している。
A
スプール収容空間は、ランド部3aの外径より僅かに大きい内径のスプール孔2aと、ランド部3aの外周より大径で作動油を受け入れるようにランド部3aの外径より大径となる内径の流路孔Sとを有している。
The spool accommodation space has a
〔スプールの位置〕
この制御弁Vは、電磁ソレノイドが駆動されない場合には、図1に示す閉塞位置に維持される。この閉塞位置では、ランド部3aがスプール孔2aの内周に入り込むことにより、流路孔Sにポンプポート2pからの作動油が流れることはなく、スプール3のディスク部3bがスリーブ2の外端(図1、図2で右端)に接触することで流路孔Sから作動油が排出されることもない。
[Spool position]
This control valve V is maintained at the closed position shown in FIG. 1 when the electromagnetic solenoid is not driven. At this closed position, the
また、電磁ソレノイドが駆動された場合に、スプール3は図2に示す開放領域に設定される。制御弁Vは、電磁ソレノイドに供給される電流値に比例してスプール3の作動量が決まるため、開放領域は図2に示す位置だけでないため、電磁ソレノイドが駆動された場合には、スプール3が開放領域に含まれる何れかの位置に設定される。
Further, when the electromagnetic solenoid is driven, the
〔フローフォースの抑制〕
この制御弁Vでは、図1〜図3に示すように、スプール3が開放領域に設定された場合に、フローフォースの影響を抑制することによりスプール3を適正な位置に設定し、目標とするパイロット圧が得られるように流路孔Sの形状が設定され、ランド部3aにノッチNが備えられている。
[Suppression of flow force]
In this control valve V, as shown in FIGS. 1 to 3, when the
つまり、流路孔Sが、作動油を受け入れる開口縁を基準に、軸芯Xから離間する方向に作動油を案内するように軸芯Xに対して傾斜する姿勢の傾斜案内面Saを備えると共に、この傾斜案内面Saに沿って流れた作動油を軸芯Xに接近する方向に案内するように傾斜案内面Saに滑らかに連なり、傾斜案内面Saに対し逆方向に傾斜する逆傾斜案内面Sbを備えている。 That is, the flow path hole S is provided with an inclined guide surface Sa in a posture in which the flow path hole S is inclined with respect to the shaft core X so as to guide the hydraulic oil in a direction away from the shaft core X with reference to the opening edge for receiving the hydraulic oil. , The reverse inclined guide surface that smoothly connects to the inclined guide surface Sa so as to guide the hydraulic oil flowing along the inclined guide surface Sa in the direction approaching the axis X, and inclines in the opposite direction to the inclined guide surface Sa. It has Sb.
この制御弁Vでは、ランド部3aのうち、図1、図2において左側のエッジからランド部3aの中央に向けて溝状となるノッチNが形成されている。ノッチNは複数箇所(実施形態では、軸芯Xを挟んで対向する2箇所)形成されるものであり、ランド部3aの一部を切り欠くことにより、軸芯Xに沿う姿勢の溝状に形成される。
In this control valve V, a notch N having a groove shape is formed in the
このような構成から、電磁ソレノイドの駆動に伴うプランジャ5の押圧力によってスプール3が作動し、ランド部3aのエッジが、流路孔Sのうち作動油を受け入れる開口縁に接近する。このようにランド部3aのエッジが開口縁に接近した場合には、ポンプポート2pからの作動油が複数のノッチNを流れることにより流路孔Sに供給される。このように初期に供給される作動油の量は、僅かであるが、この作動油は傾斜案内面Saに沿って流れるためフローフォースが抑制される。
With such a configuration, the
次に、ランド部3aのエッジが流路孔Sのうち作動油を受け入れる開口縁を超えて流路孔Sに入り込む位置に達した場合には、ランド部3aのエッジから流路孔Sに作動油が流れることになる。このように作動油が流路孔Sに流れる際には、ポンプポート2pからの作動油の一部がポンプ側グルーブ3cに沿って流れ、更に、ランド部3aに接触することで軸芯Xから離間する方向に流れる傾向にあるため、作動油の多くは流路孔Sの傾斜案内面Saに沿って流れることになる。
Next, when the edge of the
このような作動油の流れは円滑であり、傾斜案内面Saに衝突することもないため、作動油を介してスプール3に反力が作用することはなく、フローフォースは抑制される。また、傾斜案内面Saに沿って流れた作動油は、次に、逆傾斜案内面Sbに沿って流れることになり、このように流れる際にも逆傾斜案内面Sbに作動油が衝突することはなく、フローフォースは抑制される。
Since such a flow of the hydraulic oil is smooth and does not collide with the inclined guide surface Sa, a reaction force does not act on the
更に、逆傾斜案内面Sbに流れた作動油は、軸芯Xに傾斜する姿勢でスプール3に接触し、この接触によりスプール3に対して作動油から作用する分力がスプール3を開放する方向であるため、スプール3の開放を円滑に行わせる。
Further, the hydraulic oil flowing on the reverse inclination guide surface Sb comes into contact with the
本発明の制御弁VのIP特性は、図4に示すように電磁ソレノイドに供給される電流と、スプール3に作用する圧力は正比例の関係となり、フローフォースの影響が良好に抑制されていることが理解できる。これに対し、従来構成の制御弁では、図5、図6に示すように、電磁ソレノイドに供給される電流と、スプール3に作用する圧力とは比例関係とならない領域が存在し、フローフォースの影響が現れていることが理解できる。
As shown in FIG. 4, the IP characteristic of the control valve V of the present invention is that the current supplied to the electromagnetic solenoid and the pressure acting on the
これにより、シリンダやクラッチを制御する電磁比例弁のように電磁ソレノイドに供給される電流と油圧との関係に高い精度が要求される油圧システムであっても、本発明の制御弁では、システム全体の作動精度や安定性を高めることが可能となる。 As a result, even in a hydraulic system such as an electromagnetic proportional valve that controls a cylinder or a clutch, which requires high accuracy in the relationship between the current supplied to the electromagnetic solenoid and the oil pressure, the control valve of the present invention provides the entire system. It is possible to improve the operation accuracy and stability of the.
〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い(実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している)。
[Another Embodiment]
The present invention may be configured as follows in addition to the above-described embodiment (those having the same functions as those in the embodiment are designated by the same number and reference numeral as those in the embodiment).
(a)この制御弁Vでは、必ずしもノッチNを形成する必要がなく、流路孔Sの内面の形状も図1、図2に示す形状に限るものではない。 (A) In this control valve V, it is not always necessary to form a notch N, and the shape of the inner surface of the flow path hole S is not limited to the shape shown in FIGS. 1 and 2.
(b)実施形態で示した制御弁Vは、ランド部3aから流路孔Sに供給された作動油を、スリーブ2の端部から排出する構成であったが、これに代えて、制御弁Vを、流路孔Sに連通するポートをスリーブ2に形成した構成であっても良い。このような構成では、逆傾斜案内面Sbを備えずに、傾斜案内面Saだけを備えても良い。
(B) The control valve V shown in the embodiment has a configuration in which the hydraulic oil supplied from the
(c)制御弁Vは、単純に作動油を給排するように構成されるものであっても良い。 (C) The control valve V may be configured to simply supply and discharge hydraulic oil.
本発明は、スプールの作動で作動油を制御する制御弁に利用できる。 The present invention can be used as a control valve that controls hydraulic oil by operating a spool.
2 スリーブ
2a スプール孔
2p ポンプポート
3 スプール
3a ランド部
S 流路孔
Sa 傾斜案内面
Sb 逆傾斜案内面
N ノッチ
X 軸芯
2
Claims (3)
前記スプール収容空間にスライド移動自在に収容され、外周にランド部が形成されたスプールとを備え、
前記スプールが、前記ポンプポートに供給される作動油の流れを前記ランド部が阻止する閉塞位置と、前記スプールのスライド移動に伴い前記ポンプポートに供給される作動油を前記ランド部のエッジから送り出す開放領域とに操作自在に構成され、
前記スプール収容空間が、前記ランド部の外周に密接する内径のスプール孔と、前記ランド部を通過した作動油を受け入れるように前記ランド部の外径より大径となる内径の流路孔とを有し、
前記流路孔は、作動油を受け入れる開口縁を基準に、前記軸芯から離間する方向に作動油を流すように前記軸芯に対して傾斜する姿勢の傾斜案内面を備えている制御弁。 A sleeve in which a pump port to which hydraulic oil is supplied is formed, and a spool storage space for accommodating spools is formed along the axis.
It is provided with a spool that is slidably accommodated in the spool accommodating space and has a land portion formed on the outer periphery thereof.
The spool sends out the hydraulic oil supplied to the pump port from the edge of the land portion at the closed position where the land portion blocks the flow of the hydraulic oil supplied to the pump port and the hydraulic oil supplied to the pump port as the spool slides. It is freely configured in the open area,
A spool hole having an inner diameter that is close to the outer circumference of the land portion and a flow path hole having an inner diameter that is larger than the outer diameter of the land portion so that the spool accommodating space receives hydraulic oil that has passed through the land portion. Have and
The flow path hole is a control valve provided with an inclined guide surface that is inclined with respect to the shaft core so that the hydraulic oil flows in a direction away from the shaft core with reference to an opening edge that receives the hydraulic oil.
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