JP2836163B2 - 流量制御弁 - Google Patents
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Description
圧・小流量の液圧システム、例えば自動車のブレーキ装
置などに適する流量制御弁に関する。
は筐体、2は筐体1内に摺動自在に挿入したスプールで
ある。
け、下端には出口ポート4を設け、入口ポート3を形成
した部分の筐体内周には全周に亘る環状溝5を形成して
ある。
けてこの外周溝6とスプール2内の液流路7を通じる複
数の連通路8がある。
に通じ、下端はオリフィス9を介して筐体1内の下部室
Bに通じている。
バネ10を装着し、このバネ10によりスプール2に上向き
の力を付与する。
2の両端の液圧差が所定値より小さい場合はバネ10によ
りスプール2が押し上げられ、環状溝5と外周溝6が通
じることにより液体は入口ポート3→環状溝5→外周溝
6→連通路8→液流路7→オリフィス9と流れて筐体1
の下部室Bを通り出口ポート4から出ていく。
液体の圧力が上昇してスプール2両端の圧力が大きくな
ると、その差圧によりスプール2がバネ10を圧縮して下
降し、外周溝6の位置が環状溝5の下方に移動してすれ
ちがい状となり入口ポート3と上部室A間を遮断する。
がオリフィス9を通って流れ出すと、バネ10の作用でス
プール2が押し上げられ、再び環状溝5と外周溝6が連
通する。
圧はバネ10による付勢力をスプール断面積で除した力と
等しくなり、その差圧で決まるオリフィス部の通過流量
も一定値に定まる。
置に用いた場合、その作動系が低粘度・高圧の系となっ
ているため、筐体の環状溝5とスプールの外周溝6との
すれちがい部の隙間からの液漏れが無視できない程度に
なり、そのためスプール2が釣り合いの状態になるまで
の環状溝5と外周溝6のすれちがいが大きくなってスプ
ール2の位置が定まらなくなり、より長いストロークを
有する付勢手段が必要となる。
などの問題が発生する。
5を廃止して対向する横孔にすると漏れは減少するが、
液圧が高いためスプール2に働く直径方向の不平衡力が
大きくなり、付勢力を大きくしなければならないので、
バネが大型となる。
るとオリフィスを非常に小さくしなければならなくなる
などの問題が生じる。
らないようにするためには第6図の構成も考えられる。
第5図の構造においては、すれちがい状態になることに
より遮断状態と連通状態とを切換えていたが、第6図の
構造では、スプールの外径に等しいシーリング径をもっ
たエッジにより遮断状態と連通状態とを切換えることに
より流量制御を実現できる。しかしそのためには、エッ
ジ部分がスプールの外径と正確に等しいシーリング径を
もつように、かつエッジの接触状態での液密性が保たれ
るように加工する必要があり、コスト高を招いてしま
う。
問題点を解決して高圧・低粘度・小流量の系に用いても
精度よく流量制御ができる流量制御弁を低いコストで提
供することである。
作られたシールと、金属などの硬質材料でできた弁体と
の接触による液封部分が良好な液封性を持つと共にその
シーリング径が弁体の径にほぼ正確に等しくなる性質に
注目し、この発明では筐体の環状溝に対し液密に弾性材
料で作られた環状シールを挿入し、この環状シール内周
の肩部とスプール外周の肩部との間で開度が自由に調整
され、かつ閉止時に液漏れが抑制されるシール部を構成
するようにした。
スプール外周溝のすれちがい部からの漏れが無くなり、
また、環状溝に代えて横穴構成としたときに見られるよ
うな直径方向の不平衡力の発生も抑制される。
た可変制御の手段としたものも提供する。
で定まる圧力よりも小さい場合、オリフィス前後の差圧
による力よりバネの力が大きいのでスプールが後退し、
環状シール内周の肩部とスプール外周の肩部との間に隙
間ができる。
周とスプール外周の溝肩部との間の隙間を通り、外周溝
の後部のスプール外周と筐体内周間の隙間を経て筐体の
後端、すなわち、上部室Aから液流路を通り、オリフィ
スを経て出口ポートへと流れていく。
プール両端の差圧が大となって、オリフィス前後の差圧
による力がバネの付勢力により大きくなり、スプールが
バネを圧縮して前進し、スプールの外周の肩部が環状シ
ールに密着して入口ポートと出口ポート間を遮断する。
を通って出口ポートの方へ流れていくので、スプールは
バネの付勢力で元の位置に戻り、入口ポートから上部室
Aへの液体の流れが再開される。
に伴なうオリフィスの通過流量が一定に保たれる。
項(2)の構成を作用は同じである。従って、その詳細
説明はここでは省いて実施例の項に譲る。
段を電子制御を利用した可変制御とすることにより前記
の作用におけるオリフィスの通過流量を所望の流量に変
更できる。
は同筐体11内に摺動自在に挿入したスプールである。
け、下端には出口ポート14を設け、入口ポート13を形成
した部分の筐体内周には全周に亘る環状溝15を形成して
ある。
け、上記環状溝15にはめた軟質弾性材料からなる環状シ
ール17の内周を上記外周溝16内に臨ませる。
り、環状溝15に液密にはまり、同シール17の内周はスプ
ール12が上昇位置にあるとき、外周溝16の肩部との間に
隙間を生じ、スプール12が下降したとき、外周溝16の肩
部に密着するようになっている。
路18は上端が筐体11内の上部室Aに通じ、下端がオリフ
ィス19を介して筐体11内の下部室Bに通じるようになっ
ている。
外周より大径とし、スプール12の上縁に同スプール12の
内外を通じる溝を設けるなどの構造にして、スプール12
が上昇位置、すなわち、後退位置のとき、筐体11の環状
溝15が上部室Aおよび液流路18に通じる構造とする。
バネ20を装着してこのバネ20によりスプール12に上向き
の力を付与する。
オリフィス両端の差圧がバネ20の力Fとスプール12の断
面積Sで決まり、通過流量はこの圧力F/Sとオリフィス
断面積とで決まる一定流量となる。これを模式的に説明
すると、 入口圧力をP1 出口圧力をP3 スプール12の上部室Aの圧力をP2とする。
>P3+F/Sなのでスプール12は下方へ移動し、スプール1
2と環状シール17の間は第2図のX点の部分がシール部
になって閉じる。すると、P2>P3なので上部室AのP3を
上回った分の液圧はいずれ出口ポート14側へオリフィス
19を通過して流れてしまう。すると、スプール12の両端
に加わる力の大小関係が逆転してP2<P3+F/Sになり、
再びスプール12は上方に移動して環状シール17との間の
シール部を開く。この繰返しによりP2=P3+F/Sに保た
れ、オリフィス19の前後の差圧はP1、P3によらずF/Sに
保たれるのでオリフィス19の通過流量は一定となる。
からの漏れもあるが、これははめあい長さを十分に長く
取ることで無視できるレベルにできる。
う部分がスプール溝と筐体の溝のすれちがい部分であっ
たのをこの発明では環状シールのシール部におきかえた
ので、閉鎖位置にあるときの漏れが十分に小さくなり、
高圧・低粘度・小流量という要求を満足させることがで
きる。
加工と組立てのためには筐体11は2個以上の部品に分割
される構造にすることはいうまでもない。
する構造とすることもできる。
に示すような入口ポート13、出口ポート14、オリフィス
19、環状シール17の有効シール面などの相互関係を逆向
きに配置したものによっても達成できる。
ちオリフィス19の前後の圧力が、低圧側が出口圧力P3、
高圧側がP3+F/Sとなっていたが、第3図では高圧側が
入口圧力P1低圧側がP1−F/Sとなる。従って差圧はいず
れもF/Sである。
上流側が入口ポート13に連なり、下流がスプール12の外
周と筐体11の内周間の隙間を通ってスプール12の高圧側
端面に連なっていたのに対し、第3図では、環状シール
17の上流側がスプール12の低圧側端面に連なり、下流が
スプール12外周と筐体11内周間の隙間を通って出口ポー
ト14に連なっている。
構成、動作は各部の符号を第1図、第2図の符号と同機
能のもの同志対応させて示してあるので、容易に理解さ
れるであろう。
あえて第1図、第2図の実施例とは変えて例示してあ
る。その1つは環状シール17の断面形状である。環状シ
ール17は、筐体11の環状溝15との間をシールする機能と
ともに、その内縁部と、スプール12の外周溝16がスプー
ル12の外周と連なる部分(スプールの肩部)との間で、
液の流通を断続制御するシール部形成機能を合せ果さな
ければならない。
質は自由に選択することができる。もう1つはオリフィ
ス19を有する液流路18はスプール12の両端を連結してい
れば良く、スプール12の内部にあっても外部にあっても
良い。
施例を示しており、第1図、第3図の実施例の押バネの
かわりに電子制御の可変付勢手段として電磁石を利用し
たもので、制御弁の構造をより実際的にあらわしてい
る。
体のハウジング21a内に収めて構成され、入口ポート13
と出口ポート14はハウジング21aに設け、スプールガイ
ド21bにスプール12を摺動自在に挿入している。
との間に設け、ここに環状シール17をはめてある。
フレーム22内にコイル23、アーマチュア24を装着し、フ
レーム22の下部にはヨーク25を設けて電磁石26を構成す
る。
アーマチュア24、フレーム22およびヨーク25を通る磁束
が発生してアーマチュア24に上向きの力が発生するの
で、第1図、第2図のバネ20と同様にスプール12を上方
に押す付勢力が得られる。
スプール12への付勢力を自由に変更できるので遠隔操作
により通過流量を自由に変えることができる。
材料で作られた環状シールを装着し、この環状シール内
周の肩部をスプール外周の肩部に臨ませ、スプール両端
の差圧とバネ、電磁石などによる付勢力とのバランスに
よりスプールが移動する際の流量制御弁の閉鎖と連通
を、上記環状シール内周の肩部とスプール外周の肩部の
接触または離反により行うものであるから、高圧・低粘
度・小流量の液体に対しても精度よく流量制御が行え
る。
装置などに好適に使用できるなどの効果がある。
状態を示す縦断側面図、第3図は第2の実施例を示す縦
断側面図、第4図は第3の実施例を示す縦断側面図、第
5図、第6図は従来例を示す縦断側面図である。 11、21……筐体、12……スプール、13……入口ポート、 14……出口ポート、15……環状溝、16……外周溝、 17……環状シール、18……液流路、19……オリフィス、 20……押バネ、26……電磁石。
Claims (3)
- 【請求項1】入口ポートと出口ポートを所定の個所に設
けた筐体と、この筐体内にほぼ液密を保って摺動自在に
挿入したスプールと、 上記スプールの両端すなわち高圧端と低圧端とを連通す
るとともに、その一部にオリフィスを設けた液流路と、 上記筐体の内面に設けた環状溝に液密に挿入される弾性
材料で作られた環状シールと、スプールの両端に加わる
液圧差に対向する方向にスプールを付勢する付勢手段と
からなり、 上記入口ポートから出口ポートへ向かう液流路経路を、 入口ポートから上記環状シール内周の肩部とスプール外
周の肩部間の隙間を経てスプールの高圧端に至り、更に
オリフィスを有する液流路を通り出口ポートへ至る経路
で構成し、 上記環状シール内周の肩部とスプール外周の肩部とによ
り、スプールの移動に伴ない上記入口ポートからオリフ
ィスを通り出口ポートへ向かう液の流通を断続するシー
ル部を構成し、 スプール両端の液圧差が上記付勢手段の付勢力に相当す
る圧力より小さい場合はシール部を開き、大きい場合は
シール部を閉じることにより上記圧力差が上記付勢力に
相当する圧力に維持され、この圧力差とオリフィス断面
積とで決まる流量がオリフィスを通過し、このオリフィ
ス通過量が入口ポートと出口ポートの間の通過量となる
如くに構成したことを特徴とする流量制御弁。 - 【請求項2】入口ポートと出口ポートを所定の個所に設
けた筐体と、この筐体内にほぼ液密を保って摺動自在に
挿入したスプールと、 上記スプールの両端すなわち高圧端と低圧端とを通過す
るとともに、その一部にオリフィスを設けた液流路と、 上記筐体の内面に設けた環状溝に液密に挿入される弾性
材料で作られた環状シールと、スプールの両端に加わる
液圧差に対向する方向にスプールを付勢する付勢手段と
からなり、 上記入口ポートから出口ポートへ向かう液流通経路を、 入口ポートからオリフィスを有する液流路を経てスプー
ルの低圧端に至り、更に上記環状シール内周の肩部とス
プール外周の肩部間のシール部を経て出口ポートへ至る
経路で構成し、 上記環状シール内周の肩部とスプール外周の肩部とによ
り、スプールの移動に伴ない上記入口ポートからオリフ
ィスを通り出口ポートへ向かう液の流通を断続するシー
ル部を構成し、 スプール両端の液圧差が上記付勢手段の付勢力に相当す
る圧力より小さい場合はシール部を開き、大きい場合は
シール部を閉じることにより上記圧力差が上記付勢力に
相当する圧力に維持され、この圧力差とオリフィス断面
積とで決まる流量がオリフィスを通過し、このオリフィ
ス通過量が入口ポートと出口ポートの間の通過量となる
如くに構成したことを特徴とする流量制御弁。 - 【請求項3】上記スプールの付勢手段を電子制御を利用
した可変制御の手段としたことを特徴とする請求項
(1)または(2)に記載の流量制御弁。
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