JP2996689B2 - 流体圧駆動バルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内部が完全に新規なタイプのブロッキング
バルブ（blocking valve）即ちいわゆるロッキングバル
ブ（locking valve）として使える流体圧駆動バルブに
関するものである。

（従来の技術と発明の概要） 斯るバルブは流体圧システムにおいて使用され、流体
圧駆動モータを通り抜ける流体圧流路を閉じることを意
図するものである。斯るバルブはまた、いわゆる負荷ク
リープ（load creep）を取り除くために使われ、そして
それは負荷状態下の種々のタイプの流体圧駆動ピストン
シリンダ装置或はラムにおいて生じ、さらに明確に言え
ば流体圧駆動ピストンシリンダ装置により保持されるい
かなる負荷も流体圧システム内、特にこのシステム内に
ある作動バルブ内の流体圧媒体の内部漏れのためにゆっ
くりと降下させられる。

負荷が下がるのを防ぐための種々のバルブは公知であ
る。これに関してパイロット制御されたチェック弁の使
用が特に知られているが、これらのバルブはオン／オフ
タイプのものである欠点を有し、即ち斯るバルブの弁
体、即ちバルブプラグは完全に開の状態か、完全に閉の
状態のいずれか一方をとり得るだけである。これは、こ
の弁体がその閉状態の方向にばねにより付勢され、そし
てばね力を超えた力によってその開状態に作動し得るだ
けであるからである。

本発明に係る新規なタイプのバルブは基本的には圧力
に応じて弁体の制御、即ち位置調整する公知技術に基づ
くが、バルブにより制御されるメインフローから派生す
る圧力には依存しないが、パイロットフローに応じて、
例えば閉じられる。

斯る流体圧バルブはシートバルブの形式を有し、従来
の圧力制御シートバルブに比し、わずかでなく多くの利
点を有しているのが分っており、その理由は斯るバルブ
は圧力制御バルブとは明確に区別されるように、それら
の二つの限界位置即ち完全に開と完全に閉の位置の間な
らばいかなる位置でも正確に設定でき、それにより法外
に大きなバルブ設定力を要することなく、500バールよ
り高い圧力下の流れと同様に大小いずれの流体流量も正
確に連続制御ができる。この後者の利点は、またこの種
のバルブを例えば自動車の流体圧駆動システムの如く、
非常に高圧が発生するシステムにおいて特に有益なもの
としている。さらに、バルブ設定力が非常に小さい故
に、斯るバルブは非常に容易かつ単純な方法で電気信号
やインパルスの助けにより遠隔制御が可能となる。

しかしながら、この新しいタイプのバルブはまた多く
の欠点を有している。主な欠点の一つは斯るバルブの作
動機能のために製造上技術的に複雑な弁体を用意しなけ
ればならないことである。このことが、斯るバルブに、
例えば球状ボールのような大量に製造でき、商業上既に
大量に利用できる公知のバルブプラグを使用するのを妨
げている。この結果、この種のバルブの使用はより困難
でより高価となる。さらに、この種のバルブは相対的に
長い弁体を必要とし、そしてそれはバルブ自身もまた相
対的に長くなり、少なくとも装備上望まれるようにコン
パクトには作ることはできないということを意味してい
る。

したがって、本発明の目的は、ブロッキング或はロッ
キングバルブとして使用することも出来る流体圧駆動バ
ルブを提供することで、それはシステム内の圧力値と関
係なく連続的に制御される流体流れを可能にするよう
に、そしてまたオペレータ自身が例えば支持される負荷
が降下する速度を決めることを可能にするやり方で、漏
れのない流体圧駆動システムのブロッキング、或はロッ
キングを達成するだけでなく、連続的な弁体のバルブ開
放およびバルブ閉鎖動作を達成する少なくとも全ての場
合にバルブが使えるように配置されている。本発明の別
の目的は上述した新たな種類のバルブを提供することに
あり、それは、ａ）バルブをコンパクトに形成すること
を可能とし、ｂ）バルブを低コストで製造することを可
能とし、ｃ）第一義的には標準タイプの弁体に意図され
る方法で機能することを可能とし、それにより製造およ
びメインテナンス上コスト低減に著しく寄与するように
構成されている。

本発明のこれらの目的は本発明に従って構成され、か
つ特許請求の範囲に記載の特徴を有するバルブにより達
成される。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を図面にしたがって説明す
る。

図中使用されている参照番号１は入口２および出口３
を備えたバルブハウジングである。この入口２と出口３
はハウジング１内の中ぐり孔４に接続され、矢印５にて
示される方向の媒体のメインフローの流路用の主流路の
一部を形成している。本発明に係るバルブ６は中ぐり孔
４内にねじ結合７により取外し可能に固定され、このバ
ルブ６はいわゆるカートリッジ挿入（cartridge inser
t）形式のものとなっている。

したがって、単に一実施例として図示する本発明に係
るバルブ６はカートリッジ挿入形式であって、三つの異
なった主要部、即ちシート部8,弁体９およびねじキャッ
プ即ちインサートスリーブ10からなっている。このイン
サートスリーブ10はねじ結合７を得るために中ぐり孔４
内の対応する内ねじと共働する少なくとも一つの外ねじ
を有し、またバルブ６をバルブハウジング１の中ぐり孔
４内に取付けることを可能にするスパナー係合部11も備
えている。

スパナー係合部11から離れたスリーブ10の端部は筒状
フランジ部12を備え、その内部にバルブ６のシート部８
が押圧状態で部分的に設けられている。したがって、ス
リーブ10をバルブハウジング１の中ぐり孔４内にねじ込
んだとき、シート部８の一方の端面は中ぐり孔４内の内
側に設けられた第１肩部13に当接し、そして上記シート
部８の他方の端面16は第２肩部15と係合し、任意である
が端面16と第２肩部15との間にパッキング17を介在させ
てもよい。

中ぐり孔４内にねじ込まれ、シート部８が所望位置に
固定されると、シート部８は第１図に示されるようにお
互いに、そしてバルブ６と中ぐり孔４の壁部との間に形
成される環状ギャップ20を介してバルブ入口２に通じ合
う一個、好ましくは数個の入口ポート19を有し、そして
バルブ出口３内に位置し、或はいくつかの他の方法で上
記出口３に通じる少なくとも一つの出口ポート22を有し
ている。このバルブ６は入口ポート19の両側にて環状シ
ール23により中ぐり孔４の壁部21に対してシールされて
いる。

第１図，第２図に示す実施例に係るバルブ６の弁体９
は球状ボール24の形状を有し、以後バルブボール24と称
され、バルブ６のシート部８内に形成された円形凹所25
内に位置している。この凹所25はバルブボール24の最大
外径に等しく、上記バルブ６のシート部８内に設けられ
た各出口ポート22の内径より大きい内径を有し、出口ポ
ート22は上記凹所25と同心位置に配され、出口３と通じ
あっている。

バルブ６が閉じた状態のとき、バルブボール24はバル
ブ６のシート部８内に設けられたバルブシート26に当接
するようになっており、以下に詳述する保持力でもって
バルブシート26に当接した状態に保たれる。

パイロット小空間（chamber）27が上記バルブ６のイ
ンサートスリーブ10内に形成され、バルブシート26から
離れたバルブボール24の反対側にあって、一或はそれよ
り多くのポート28を介してインサートスリーブ10と中ぐ
り孔４の壁部21との間に配された環状ギャップ29と通じ
あっている。パイロット流路30がギャップ29からバルブ
出口３まで延びている。第１図において単に略して示す
制御装置31がパイロット流路30内に取付けられ、そして
それは例えばスロットルバルブ或はパイロットフローバ
ルブからなるものでよく、その設定はパイロットフロー
小空間27からバルブ出口３へのパイロット流れを連続的
かつ円滑に制御するために、完全に開の位置と完全に閉
の位置との間で連続的かつ円滑に調整される。

第１図の実施例のバルブボール24がバルブシート26に
当接し、それによりバルブ６を通る主通路を閉じた時、
その一点鎖線で示す直径を含む平面32が、シート部８に
直径に沿って配設された１或はそれより多くの、好まし
くは２つの溝（slot）34の底部33と基本的に整列して存
在している。これらの溝34は入口ポート19およびバルブ
入口２から隔絶され、パイロットフロー小空間27に通じ
ている。溝34の一方の側はバルブボール24が設置されて
いる凹所25と連通しているのに対し、溝34の他方の側は
インサートスリーブ10の環状または筒状のフランジ部12
に接続されている。

弁体、即ちバルブボール24が球形であり、バルブボー
ル24がそのバルブシート26に静止した時に上記球体の直
径を含む平面32が各溝34の底部33に密着して配置され、
または位置する結果、バルブボール24を通ってパイロッ
トフロー小空間27との連通状態がある程度絶えずなされ
る。従って、バルブ入口２の液体圧はパイロット小空間
27にも及び、パイロット小空間27の中に存在するバルブ
ボール24の表面に作用する。これにより、もしコントロ
ールユニット31が閉じられた状態にある時、上記表面の
面積と均り合った保持力でバルブボール24がバルブシー
ト26との当接状態に保持される。コントロールユニット
31は、閉じられた状態にある時には、パイロット流路30
の中にいかなるパイロットフローも発生させないうえ、
パイロットフロー小空間27からの圧力媒体の流出をも妨
げる。これにより、パイロットフロー小空間27内の圧力
はバルブ入口２内の圧力、即ち流れの方向で見ればバル
ブボール24の上流側の圧力と同じである。周知のよう
に、バルブ６の入口２側または圧力側の圧力は出口３側
より常に高く、パイロットフロー小空間27内での圧力は
パイロットフロー小空間27に面するバルブボール24の表
面で保持力を生起する。

その保持力は、面積比により、バルブ入口ポート圧力
に依存する背圧力より高く、直径を含む平面32とバルブ
シート26を通って当該平面32と平行に拡がる平面とによ
って区画される上記バルブボール24の球面の範囲に作用
する。

これにより、もしコントロールユニット31が作動停止
され、閉じられたなら、上記圧力はバルブボール24をそ
のバルブシート26に当接した状態に保持するとともに、
バルブ６を閉状態に保持する。

バルブボール24の両側の圧力差により、それが僅かな
程度であっても、コントロールユニット31が作動して自
動的にパイロットフロー小空間27からパイロット流路30
を通ってバルブシート26の下流のバルブ出口３にパイロ
ットフローが生じる。これにより、バルブボール24がそ
のシート26から離れて行き、バルブ入口２およびバルブ
出口３間がバルブ６を通して連通する。バルブボール24
は、バルブシート26から離れて、バルブボール24を通っ
て小空間27へのフローと、コントロールユニット31およ
びパイロット流路30を通って出口３へのパイロットフロ
ーとの間の平衡を得るために必要な距離だけ移動する。
バルブボール24がそのバルブシート26から離れると、直
ちに、溝34は増大する範囲にさらされた、バルブボール
24のバルブシート26からの距離が増加するにつれてバル
ブボール24を通る通過流断面積が増加する。このよう
に、溝34は可変絞り部（a variable constriction）と
して機能する。

コントロールユニット31によって与えられる連続的
な、即ち途切れない流体制御の結果、バルブボール24は
滑らかで連続的な方法でその２つの限界位置の間で制御
される。これにより、圧力に拘わらず、バルブ６を通る
流れの連続的な制御が与えられる。コントロールユニッ
ト31が閉じられた状態になり、パイロットフローがもは
や存在していない時、パイロットフロー小空間27内の圧
力は再び上昇し、バルブボール24を最終的にそのバルブ
シート26と当接させてバルブ６を閉じるためにバルブボ
ール24を自動的に下方に移動させる。

第１図，第２図に示す発明のバルブ６の実施例の場
合、バルブボール24の直径を含む平面32が直径の方向に
配置された可変絞り部として機能するという事実によ
り、溝34の底部33と一つのレベル上に配置されている閉
じられた状態に保持されたバルブボール24の上流側の主
流路の間に非常に小さい連通部がある。しかしながら、
この連通部は、本発明のバルブ６の動作機能に必要であ
るが、他の方法で達成される。バルブボール24の直径を
含む平面32が各溝34の底部33と、入口ポート19の表面35
を限定する上部との間の範囲に存在するように、バルブ
ボール24を配置することは、本発明の範囲内にある。こ
の場合、バルブボール24がバルブ閉状態を占有している
時、バルブボール24は、上記凹所25の壁部36との近接に
より、流体圧媒体を主流路からパイロットフロー小空間
27に通過させることを許容しない。主流路と、バルブ６
の動作機能に必要なパイロットフロー小空間27との間の
連通部は、この場合、溝34と入口ポート19との間の仕切
壁37に非常に小さな径の多数の孔を設けることによって
達成される。

第３図および第４図は本発明に係るバルブの変形例を
示す。この実施例と第１図および第２図に示す実施例と
の唯一の相異は、弁体９が、機能はバルブボール24と同
じであるが、異なる形状を有する点にある。変形させた
弁体（ここでは、参照符号38で示す）は、バルブシート
26と共働動作する球状セグメント39と、この球状セグメ
ント39と合体し、凹所25の内径よりも小さな外径を有す
る第１筒状部40と、第２筒状部41とを包含し、この第２
筒状部41は、上記凹所25と弁体38の第２筒状部41との間
に摺動可能に嵌入されるように上記凹所25の内径に適合
するようにした外径を有している。二つの筒状部40,41
間の遷移面もしくは分離面41は、バルブバール24の直径
面に相対し、従って、弁体38の閉位置では、入口２とパ
イロットフロー小空間27との間に所要の関係を成立させ
るように、可変絞り部として機能する溝の底33と同一水
準にある。この変形例は、入口２とパイロットフロー小
空間27との間に所要の関係を形成するため、溝34と入口
ポート19の間の仕切壁37に形成された小孔を有していて
も良い。この場合、弁体38の二つの筒状部40,41間の分
離面41は、弁体30がそのバルブ６の閉位置にあるとき、
溝の底面33の真下の領域に配置される。

バルブシート26から離れる弁体38の動作を制限するた
め、図に示すように、パイロットフロー小空間27に突出
する突出部42を設けても良い。なお、この動作の制限
は、パイロットフロー小空間27の頂部43を図示の突出部
42の自由端と同一レベルに位置させることにより、頂部
43によっても行うことができる。

本発明は、図示した上記実施例に限定されるものでは
なく、上記特許請求の範囲に規定される本発明の概念の
範囲内で種々に変更および変形を為し得ることは言うま
でもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るバルブ構造の断面図、第２図は第
１図のII−II線断面図、第３図は若干変形した本発明の
バルブ構造の断面図、第４図は第３図のIV−IV線断面図
である。

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入口（２）、出口（３）および弁体（９）
   を有するバルブハウジング（１）を含み、 弁体（９）はバルブシート（26）と共働して、バルブシ
   ート（26）から離れた弁体（９）の反対側に位置するパ
   イロットフロー室（27）から弁体（９）の背後の流れ方
   向における出口（３）まで延びるパイロットフロー流路
   （30）における連続的制御可能なパイロット流に応じて
   入口（２）、出口（３）間を連通させ、或は遮断し、 パイロットフロー室（27）が、弁体（９）とバルブシー
   ト（26）との間に形成される可変絞り部を介して入口
   （２）と連通する流量制御式流体圧駆動バルブにおい
   て、 上記弁体（９）が、バルブシート（26）まで延び、かつ
   バルブシート（26）に対して同心に形成された凹所（2
   5）内に配置され、 上記凹所（25）が、上記バルブの一部を形成するシート
   部（８）に形成され、 このシート部（８）が、凹所（25）に向かって開口し、
   かつパイロットフロー室（27）に吐出する一以上の溝
   （34）を設けたものであり、 少なくとも一つの入口ポート（19）が、入口（２）に接
   続し、かつ上記可変絞り部を形成するように弁体（９）
   がパイロットフロー室（27）に向けて移動することによ
   り溝（34）にもまた連通し、それにより弁体（９）が制
   御可能に開状態と閉状態との間を連続的に作動し得るこ
   とを特徴とする流体圧駆動バルブ。
2. 【請求項２】上記弁体（９）が、バルブシート（26）と
   共働動作する球状部を含むことを特徴とする請求項１に
   記載の流体圧駆動バルブ。
3. 【請求項３】上記弁体（９）が、上記球状部として球状
   ボール（24）を含むことを特徴とする請求項２に記載の
   流体圧駆動バルブ。
4. 【請求項４】上記球状ボール（24）が、バルブ閉鎖位置
   を占め、そのバルブシート（26）に隣接しているとき、
   溝（34）とシート部（８）の入口ポート（19）との間の
   つながりを成立させるように、球状ボール（24）の直径
   面が上記溝（34）の底部（33）と同一もしくは実質的に
   同一レベルにあることを特徴とする請求項３に記載の流
   体圧駆動バルブ。
5. 【請求項５】上記弁体（９）が、バルブシート（26）と
   共働動作する球状セグメント（39）と、この球状セグメ
   ント（39）の直径と同じ直径を有する第１筒状部（40）
   と、凹所（25）に摺動可能に嵌入された第２筒状部（4
   1）とを包含し、弁体（９）がそのバルブ閉鎖位置を占
   めているとき、シート部（８）の入口ポート（19）と溝
   （34）との間のつながりを成立させるように、二つの筒
   状部（40,41）間の弁体（９）の仕切面が上記溝（34）
   の底部（33）と同一レベルもしくは実質的に同一のレベ
   ルにあることを特徴とする請求項１または２に記載の流
   体圧駆動バルブ。
6. 【請求項６】上記シート部（19）が、２または４つの溝
   （34）を含み、それらが相互に直径上対向して配置され
   ていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載
   の流体圧駆動バルブ。
7. 【請求項７】上記シート部（８）が、バルブハウジング
   （１）の中ぐり孔（４）に配設され、かつ、インサート
   スリーブ（10）によって中ぐり孔（４）の所定位置に保
   持され、上記インサートスリーブ（10）が上記中ぐり孔
   （４）にねじ込み可能であって、シート部（８）を部分
   的に包囲し、パイロットフロー小空間（27）の一部を形
   成する筒状フランジ部（12）を有することを特徴とする
   請求項１〜６のいずれかに記載の流体圧駆動バルブ。
8. 【請求項８】上記バルブシート（26）から離れる方向へ
   の弁体（９）の動作を制限するため、上記バルブがイン
   サートスリーブ（10）からパイロットフロー小空間（2
   7）へ突出する突出部（42）を備えてなる請求項６に記
   載の流体圧駆動バルブ。