JP2912620B2

JP2912620B2 - 切換弁

Info

Publication number: JP2912620B2
Application number: JP22438088A
Authority: JP
Inventors: クレメンズハラルド
Original assignee: HAIRUMAIYA UNTO BAINRAIN FUABURITSUKU FUYUA OERU HIDORORITSUKU
Current assignee: HAIRUMAIYA UNTO BAINRAIN FUABURITSUKU FUYUA OERU HIDORORITSUKU
Priority date: 1987-09-07
Filing date: 1988-09-07
Publication date: 1999-06-28
Anticipated expiration: 2014-06-28
Also published as: ES2018324B3; ATE56259T1; DE3729961C1; JPH01153804A; EP0306632B1; GR3000841T3; DE3860559D1; EP0306632A1; US4848390A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は特許請求の範囲の前段に記載のタイプの切換
弁に関する。

（従来の技術）西独特許第DE−PS 34 33 535号に記載の前記のタ
イプの切換弁においては、環状室への圧力入口からのオ
ーバーフロー接続がピストンエレメントに形成のフロー
ポケツトにより形成され、該フローポケツトはピストン
の閉鎖エレメントがロツク方向に移動されるや直ちに段
付きピストンの位置に応じて前記環状室への接続を徐々
に開放する。逆に、前記フローポケツトは、前記ピスト
ン閉鎖エレメントが通路位置まで移動されると、即ち前
進あるいは後退して前記通路位置まで移動すれば直ちに
前記接続をロツクする。前記フローポケツトはこの目的
に対して環状室の制御縁部と協働する。段付き孔の第１
のセクシヨンの端部における、解放ダクトの出口と前記
制御縁との協働は、解放ダクトが、圧力入口の環状室へ
の接続と同時に、あるいはそれに遅れて開放しうるよう
に、フローポケツトと制御縁部との協働と調整される。
一方においてフローポケツトとそれらの制御縁部との正
確な調整並び他方において、前記調整に対して必要な解
放ダクトの出口とその制御縁部との正確な調整とが、製
作技術上の問題を発生させる。製作上の僅かない不正確
さであつても切換弁の必要な激しい切換えパルスを損な
う。切換弁の不具合な切換え挙動を起因する前述の製作
上の不正確さを排除することは事実上概ね不可能であ
る。製作上の不正確さが前記の問題を発生しえない程度
まで製作精度を向上させることは非常に高価につく。

一方の切換え方向において、ガイドピストンに付加的
な力を発生させるために、連続的に開放したダクトを介
して圧力入口からの圧力がガイドピストンの環状面に作
用する流量調整弁が西独特許第DE−OS 14 98 280号
から知られている。環状面に作用する圧力媒体はガイド
ピストンの反切換え方向においては十分急速に流出する
ことができず、そのため切換え運動が遅れ、かつ遅くな
るが、これは頭初に述べたタイプの切換弁には許容され
ない。

同じことが、1961年４月刊の油圧および空気学誌（Jo
urnal Hydraulics and Pneumatics）75頁、第18図に
示す逃し弁についてもいえる。この弁においては、イド
ピストンの環状面に圧力入口からの制御圧が作用し一方
の切換方向においてガイドピストンに付加的な力を発生
させる。ガイドピストンの反対方向の切換え方向におい
ては、環状室は十分急速に解放されえないので、激しい
切換えパルスを達成させることができず、そのためこの
弁は頭部に述べたタイプの切換弁として使用できない。

圧力入口から環状室へのオーバフロー接続が設けら
れ、圧力入口で大量の圧力媒体の移送を伴う激しい開放
ストロークを達成し、かつ絞り点が配置されていて非負
荷圧を低く保つ２段力制御弁が西独特許第DE−AS 12
54 925号から知られている。しかしながら、このオー
バフローダクトは連続的に開放されておらず、ガイドピ
ストンのストローク位置によつて開放する。このように
ガイドピストンの反対方向の切換え方向において極めて
遅い切換え運動が発生する。その理由は環状室のみがゆ
つくりと圧力解放されうるからで、この弁も頭部に述べ
たタイプの切換弁として用いることができない。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、製作において発生する不可避の不正確さに
もかかわらず、双方の切換え方向においてガイドピスト
ンのための激しい切換えパルスを保証し、あるいは製作
上の不正確さにより損なわれた切換え挙動を後で殆んど
費用をかけず補正しうる、頭初に述べたタイプの切換弁
を提供することを問題点とする。

（問題点を解決するための手段）前記の問題は、特許請求の範囲第１項の特徴の部分に
記載の特徴により本発明によつて解決される。

この構成においては、オーバフロー接続が連続的に開
放されたダクトであるため、圧力入口から環状室へのオ
ーバフロー接続の開放とロツクとの極めて厄介な調整が
前述の公知の切換弁において省略されている。このた
め、製作技術に関して顕著な利点を提供する。その理由
はガイドピストンのストロークに対する開放ダクトの開
放の調整は製作技術に関して極めて容易に達成すること
ができる。切換弁の製作、あるいは該弁の個々の要素の
製作において使用すべき精度は、通常の範囲内のもので
ある。製作上の不正確さによりもし切換弁の切換え挙動
が損われる場合、この問題は解放ダクトの開放を単に調
整することにより後で容易に排除できる。環状室は圧力
入口において連続的に加圧されている。しかしながら、
環状室へのダクトの通路断面積は解放ダクトのそれより
小さいので、環状室は解放ダクトが開放されると直ちに
圧力解放されることによつてガイドピストンの激しい切
換パルスが発生する。反対方向においては、環状室の圧
力は、解放ダクトをロツクさせてピストンの閉鎖エレメ
ントに作用するばねと同じ方向に作用するため、前記の
二種類の力が制御ピストンエレメントの制御室における
反対方向の圧力を急速に上廻ることができ、このためこ
の切換え方向においても激しい切換え運動をもたらす。

更に、解放ダクトをストロークに従って開閉でき、環
状室からの圧力媒体に対して、急速な圧力解放が保証さ
れる。加えて、更に、圧力配管における逆止弁が、圧力
入口の圧力が低下しても、コンシューム側のシステム圧
が許容できない程度まで低下しないよう阻止する。

特許請求の範囲第２項の実施例は、ハウジングの製作
においては何ら問題なく希望する断面を備えたダクトを
初めから設けることができるため単純な構造である。

別の代替実施例が特許請求の範囲第３項により提供さ
れる。いずれにしても差動ピストンが極めて慎重に作ら
れるため、ダクトを最初からピストンエレメントに運動
させるような問題を何ら起さない。

更に別の代替実施例が特許請求の範囲第４項により提
供される。これによれば、ハウジングの製作が、精密に
作りうる円筒形スリーブにより簡単になる。

切換弁は、上下限の間で変動する圧力をコンシユーマ
回路で必ず守る必要があり、圧力変動がコンシユーマ回
路において相対的にゆつくりと発生する、圧力源から油
圧コンシユーマ回路への圧力の供給に特に適している。
これらのゆつくりした圧力変動は、コンシユーマ回路へ
圧力を供給すべき切換弁が、圧力低下あるいは、圧力増
加が極めて遅い場合、コンシユーマ回路において漠然と
した切換え状態を「クリーピングアツプ」させる傾向が
あり、かつ圧力源から来る圧力媒体が大きく抑制され、
加熱され、そのため機械的に負荷される場合は問題であ
る。

本発明の主体の実施例を添付図面により説明する。

（実施例）第１図に示す切換弁１は長手方向の段付き貫通孔３を
備えたハウジング２を有する、前記の段付きの孔は大径
の第２のセクシヨン４を有し、該セクシヨンは環状の肩
５を介して小径の第１のセクシヨン６に連がる。小径の
第１のセクシヨン６は前記第２のセクシヨン４には面さ
ない端部７において、本実施例では環状の肩８を介して
径を大きくした部分９を備えている。

制御室10が第２のセクシヨン４の反対側の端部に設け
られている。ガイドピストン11が段付きの孔３において
移動可能であり、該ガイドピストンは制御室10において
大きい径の制御ピストンエレメント12を有し、該ピスト
ンエレメントは第１のセクシヨン４に達し、かつ小径の
部分が続くピストンエレメント13と接続されている。前
記ピストンエレメント13と、段付きの孔３の端部へ突出
するピストンの閉鎖エレメント（すなわち、閉鎖ピスト
ンエレメント）15との間には環状の溝14が設けられてい
る。前記ガイドピストンは段付き孔３において往復運動
可能に案内される。圧力入口16と、該圧力入口に対して
軸線方向に千鳥配列の半径方向の圧力出口17が第１のセ
クシヨン６において開放している。前記孔における連続
的な大径部分28と29とは圧力入口16と圧力出口17とに割
り当てられている。圧力配管18が圧力入口16に連がり、
該圧力入口は例えばポンプｐに接続されている。コンシ
ユーム点Ａまでの圧力配管19は前記圧力配管18から分岐
し、圧力入口16に向かつてロツクされた逆止弁20が前記
圧力配管19に配置している。制御ダクト21が入口22への
圧力配管19から逆止弁20の流れ方向の下流における制御
室10まで導かれている。

段付き孔３の第１のセクシヨン６の端部にばね23が位
置しており、該ばねは一方の方向においてピストン閉鎖
エレメント15に作用し、その方向において、前端30が制
御縁部２と協働することにより大径部分29における圧力
出口17への圧力入口16からの接続を阻止する。ばねの弾
圧力は調整装置24により調整できる。制御ピストンエレ
メント12は第２のセクシヨン４においてピストンエレメ
ント13と共に環状室25を形成し、前記第２のセクシヨン
において制御ピストンエレメント12は環状面26で加圧さ
れる。制御ピストンエレメント12の反対側の前面27には
制御室10の圧力が作用する。

前記ピストンエレメント13と閉鎖エレメント15との間
に位置する段付き孔の第１のセレクシヨン６の部分は、
ダクト32を介して常に環状室25と圧力伝達するよう接続
されている。調整可能が好ましい絞り点33は可能な限り
ダクト32に設けられる。

本実施例において、解放ダクト34は環状室25から第１
のセクシヨン６の端部７まで延び、ガイドピストン11の
ストローク位置によつて開放可能である。前記解放ダク
ト34の通路の断面積はダクト32、あるいは絞り点33の通
路の断面積より大きい。前記解放ダクト34は特に、ピス
トンエレメント13の外周から中央の長手方向の孔34bま
での半径方向の枝路孔34aと、ピストン閉鎖エレメント1
5の半径方向の枝路孔34cとを含む。枝路孔34cは閉鎖エ
レメント15の周面に開口35を有し、該開口は、制御縁部
８と開口35との間の距離S1が制御縁部即ち制御面31およ
び30の間の距離Ｓに概ね対応するように、端部７に位置
したときの閉鎖エレメント15の前側から隔置されてい
る。ことことは、第１図においてガイドピストンの下方
運動の場合、即ち連通方向に運動すれば、ピストン閉鎖
エレメント15の制御面30が制御縁部31を通過すると圧力
入口から圧力出口17への接続を開放することを意味す
る。その場合、解放ダクト34の通路の断面積がダクト32
の通路の断面積より大きいため環状室25は急速に圧力解
放される。第１のセクシヨンの端部７は、直接に、ある
いは分岐ダクトをを介してリザーバＲあるいは出力出口
17に接続されている。

切換弁１の作動は以下の通りである。

圧力の無い状態では、ばね23はガイドピンを上方位置
に保持するためピストン閉鎖エレメント15はロツク位置
をとる。圧力入口16が圧力出口17から分離されている。
圧力配管18に圧力が作用すれば直ちに逆止弁20が解放
し、ピストンエレメント13と閉鎖エレメント15との間の
圧力が増加する。圧力配管19で蓄圧された圧力は、ダク
ト21を介してピストン制御エレメント12の前面へも作用
する。同時に、ダクト32を介して環状室25においても圧
力が蓄圧される。解放ダクト34は閉鎖されている。前面
27と環状面26との間のサイズの差およびばね23の力を選
択することにより、コンシューム点Ａに対する圧力の上
限が、前面27に対する力が環状面26に対する力を上廻
り、かつばね23がガイドピストン11を下方に運動させる
点で決められる。開口35が制御縁部８を通過すると直ち
に環状室25が急速に圧力解放される。次いで、前面27に
対する圧力が、圧力入口16と圧力出口17との間で、相対
的に抑制されていない自由な連通が得られるまでガイド
ピストン11を急速に下方へ運動させる。次いで圧力配管
19内の圧力が急速に低下するため、逆止弁20が閉じら
れ、圧力入口16での圧力を極めて低くしコンシユーム点
での圧力を保持する。

コンシューム回路における圧力が、前面27と環状面26
のサイズの差およびばね23の力により規定される下限圧
力まで低下すれは、環状面26に対する圧力は、制御縁部
30,31が相互に通過し、圧力入口16を圧力出口17から分
離するようになるまで、ばね23の力と協働してガイドピ
ストン11を上下に運動させる。同時に、あるいは概ね同
時に、開口35は制御縁部８を通過すると閉鎖されること
によつて環状室25において圧力が蓄圧され、ばね23の力
を支援し、ガイドピストン11を、制御縁部即ち制御面3
0,31の間が確実に重なるよう少なくとも上方に向かつて
急速に閉鎖する。付いで、コンシユーム点への圧力が、
ガイドピストン11が再び下方に運動し、逆止弁20を閉じ
る前に、開放している逆止弁20を介して前述の上限まで
上昇する。

コンシューム点Ａの圧力が上限あるいは下限に近づく
のが極めて遅い場合、ガイドピストン11が急速に運動
し、ガイドピストン11の不安定な位置切換えが確実に排
除される。このことに関連して、本発明の課題および目
的の利点は、既に述べたように明確に「力強い切換えパ
ルス」、「急速な応答」、「力強い切換え運動」にある
ことに留意すべきである。従来技術による解決では、圧
力の上限または下限に向かう極端にゆっくり生じるコン
シユーム点の圧力変化の場合、不安定な切換え状態が起
こり、切換弁が適正に閉鎖位置または開放位置に切り換
わることなくその瞬間の状態を維持するという事実に帰
着する。本発明の場合、ゆっくり生じる圧力変化に対し
てさえ、切換弁の力強い切換えパルスおよび急速な応答
挙動がかかる従来技術における不安定な切換え状態を回
避する。何故なら、本発明による切換弁は、正しい最終
位置へ確実に切り換わるからである。

基本的に第１図に類似の第２図の実施例においては、
第１のセクシヨン36bと、第２の小径のセクション36aと
大径部分36cとを備えた段付きの孔36がハウジング２′
に設けられ、該ハウジングへ、ねじを切つた円筒形スリ
ーブ39がねじ付きのセクシヨン37へねじ込まれている。
ばね23を受け入れるばねハウジング38が前記段付き孔36
の下端にねじ込まれている。ガイドピストン11′を受け
入れる実際の段付き孔３′は円筒形スリーブ39に形成さ
れている。該スリーブは上方および下方に向つて開放し
ており、そのため制御エレメント12は上方に突出し、閉
鎖エレメント15は下方へ突出している。

圧力入口16′がハウジング２′の圧力入口16から、ピ
ストンエレメント13と閉鎖エレメント15との間の環状溝
14領域の環状室まで延びている。段付き孔３′への圧力
出口17′が円筒形スリーブ39の下端に設けられており、
該スリーブはハウジング２′の圧力出口17に接続されて
いる。解放ダクト34の開口35に対する制御縁８は円筒形
スリーブ39の下端の面に形成されている。前記段付き孔
36のセクシヨン36bは、圧力入口16に接続された環状空
間41を形成している。連続的に開放したダクト32′が環
状空間41から環状室25まで延びている。ダクト32′の通
路の断面積が解放ダクト34の通路の断面積より小さいよ
うにして絞り点33′がダクト32′に配設されている。ピ
ストンエレメント13はここでは、ガイドピストン11′の
長手方向に細くされたカラーとして構成されている。円
筒形のスリーブ39は、制御室10が環状空間41からシール
されるように段付き孔36において通常の方法でシールさ
れている。

第２図に示す切換弁１′は第１図に示す切換弁１と同
様に作動する。

第３図の左半分に細部の変形が示されており、ガイド
ピストン11″（第１図も参照）は、連続的に開放したダ
クト32″がピストンエレメント13″の内部に延びるよう
にピストンエレメント13′に対して構成され、かつ環状
室25への接続が連続的に開放する長さに構成されてい
る。

第３図の右半分においては、ダクト32はガイドピス
トン11のピストンエレメント13″の外周に設けた長手
方向の溝として構成され環状室25を連続的に圧力入口
（図示せず）と接続させる。円周方向に分配し、全体と
してダクト32″を形成する小さい断面積の長手方向の溝
を数個設けることも考えられる。解放ダクト34は第３図
に示していない。

第４図によれば、段付きの孔３はその第１のセクシヨ
ン６においては直径を一定として構成している。解放ダ
クト34の開口35を開放するに必要な制御縁部８′は段付
き孔３の第１のセクシヨン６の壁おける長手方向のくぼ
み９′により形成されており、第１のセクシヨンの端部
７に向つて開放している。

【図面の簡単な説明】

第１図は切換弁の概略的に示す実施例の縦断面図、第２図は別の実施例の一部の縦断面図、第３図は２種類の実施例の細部の縦断面図、および第４図は別の実施例の細部の縦断面図である。図において、 1,1′……切換弁２′……ハウジング 3,3′……段付き孔４……第２のセクシヨン６……第１のセクシヨン７……圧力解放端部 9,9′……くぼみ 10……制御室 11,11′,11″,11……ガイドピストン 12……ピストン制御エレメント 13,13′,13″……段付きピストンエレメント 15……閉鎖エレメント 16,16′……圧力入口 17,17′……圧力出口 18,19……圧力配管 20……逆止弁 21……ダクト 22……ダクト 23……ばね 25……環状室 32,32′,32″,32……ダクト 34……圧力解放ダクト 39……円筒形スリーブ 41……環状空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−70201（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−7024（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−47625（ＪＰ，Ａ) 実公昭55−18608（ＪＰ，Ｙ２) 独国特許出願公開1498280（ＤＥ，Ａ１) 独国特許出願公開1254925（ＤＥ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F15B 21/12 F16K 31/383

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力配管（19）が遮断されるか、またはハ
ウジング圧力出口（17,17′）に接続されるようにガイ
ドピストン（11,11′,11″,11）を閉鎖位置又は解放
位置に保持する流体圧自己保持特性を備えた切換弁（1,
1′）であって、該切換弁は、前記ガイドピストンを入
れている段付き孔（3,3′）を備えたハウジング（２）
を有し、該段付き孔は第１の端部（７）で終っている小
径の第１のセクション（６）及び第２の端部で終ってい
る大径の第２のセクション（４）を有し、該第１のセク
ション（６）はハウジング圧力入口（16,16′）から前
記ハウジング圧力出口（17,17'）への流れの接続部の一
部分であり、前記ガイドピストンは小径の段付きのピス
トンエレメント（13,13′,13″）に構造上連続する大径
制御ピストンエレメント（12）と、前記段付きのピスト
ンエレメント（13,13′,13″）から軸線方向に隔置され
かつこのピストンに環状の溝（14）を介して連結された
閉鎖ピストンエレメント（15）から成り、前記制御ピス
トンエレメント（12）は前記第２のセクション（４）内
の前記第２の端部に備えられた制御室（10）内へ延在し
ており、前記段付きのピストンエレメント（13,13′,1
3″）は、中間の環状室（25）が、前記制御ピストンエ
レメント（12）と前記ピストンエレメント（13,13′,1
3″）により前記第２のセクション（４）内に局限され
るように、前記第２のセクション（４）から前記第１の
セクション（６）内へ延在しており、前記制御室（10）
は制御ダクト（21）を介して、前記圧力入口（16,1
6′）を圧力コンシューム点（Ａ）に連結する前記圧力
配管（19）に連結されており、前記第１のセクション
（６）の前記第１の端部（７）内へ突出している前記閉
鎖ピストンエレメント（15）は前記第１のセクション
（６）の圧力を解放する前記第１の端部（７）内に位置
するばね（23）によって負荷されており、前記ガイドピ
ストン（11,11′,11″,11）は、前記閉鎖ピストンエ
レメント（15）によって前記圧力入口（16,16′）と前
記圧力出口（17,17′）とを分離するための前記閉鎖位
置と、前記環状の溝（４）を介して前記圧力入口（16,1
6′）と前記圧力出口（17,17′）とを相互に連結するた
めの前記解放位置との間において前記段付き穴（3,
3′）内で往復可能の仕方で変位可能であり、前記圧力
入口（16,16′）から前記環状室（25）へのオーバーフ
ロー接続部を有し、かつ前記閉鎖位置と前記解放位置と
の間の前記ガイドピストン（11,11′,11″,11）のス
トローク位置に依存して前記環状室（25）を前記圧力出
口（17,17′）に連結する、前記ガイドピストンの内部
にある解放ダクト（34）を有する、前記切換弁（1,
1′）において、前記オーバーフロー接続部は、前記ガイドピストンのス
トローク位置に無関係に連続的に開かれている開放した
ダクト（32,32′,32″,32）により構成され、この解
放したダクタの断面は、前記解放ダクト（34）の断面よ
りも小さく、前記解放ダクト（34）は、前記閉鎖ピスト
ンエレメント（15）の外周に備えられた少なくとも１つ
の開口（35）と、前記小径の段付きのピストンエレメン
ト（13,13′,13″）の外周にある開いた少なくとも１つ
の枝路孔（34a）とを連結しており、また前記第１のセ
クション（６）の前記第１の端部（７）内において、前
記開口（35）と協働して、前記ガイドピストンのストロ
ーク位置に依存して前記開口（35）を閉鎖するか、また
は開放する、半径方向の制御縁部を画成する環状の肩部
（８）が備えられており、また前記圧力入口（16,1
6′）に向かう流れを塞ぐように作用する逆止弁（20）
が前記圧力配管（19）内に配置されていて、前記切換弁
（1,1′）の前記解放位置において前記圧力入口（16,1
6′）を前記コンシューム点（Ａ）及び前記制御室（1
0）から分離させるようになっていることを特徴とする
切換弁。
【請求項２】前記解放したダクト（32）が前記ハウジン
グ（２）と一体的に備えられている請求項１に記載の切
換弁。
【請求項３】前記解放したダクト（32″,32）が前記
ピストンエレメント（13′,13″）と一体的に構成され
ている請求項１に記載の切換弁。
【請求項４】前記段付き孔（３′）が前記ハウジング
（２′）内に位置する円筒形スリーブ（39）と一体的に
構成され、前記開放したダクト（32′）は前記ハウジン
グ（２′）内の該円筒形スリーブ（39）の外側に形成さ
れた環状空間（41）を前記円筒形スリーブ（39）の壁を
介して前記環状室（25）に連結しており、前記環状空間
（41）は前記圧力入口（16）に連結されている請求項１
に記載の切換弁。