JP3007722B2 - 電動機操作圧力制御弁 - Google Patents

電動機操作圧力制御弁

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JP3007722B2
JP3007722B2 JP3215881A JP21588191A JP3007722B2 JP 3007722 B2 JP3007722 B2 JP 3007722B2 JP 3215881 A JP3215881 A JP 3215881A JP 21588191 A JP21588191 A JP 21588191A JP 3007722 B2 JP3007722 B2 JP 3007722B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はパイロット圧力制御弁に
おける調圧ばねのばね力を電動機によって変化させて流
体回路の設定圧力の変更操作を行う電動機操作圧力制御
弁に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の電動機操作圧力制御弁に
おいては、電動機からの回転出力をねじにより軸方向変
位に変換して調圧ばねを受けるばね受けに伝え、これに
より、調圧ばねのばね力を電動機の回転によって変化さ
せて設定圧力を変更自在に設けており、たとえば実開平
1−155519号公報に記載されるよう広く行なわれ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、このよ
うな構成をパイロット操作式の圧力制御弁におけるパイ
ロット圧力制御弁の調圧ばねに適用しようとしたが、こ
の圧力制御弁の設定圧力を、たとえば最大700kg/
cm2 程度の高圧状態まで頻繁に変化させるような場
合、調圧ばねのばね力が大きくなるため摩擦が大きくな
ってねじの部分が短期間に摩耗してしまい実用化できな
い問題点があった。本発明は、かかる問題点を解決する
もので、電動機によりばね力を変化される調圧ばねのば
ね力を小さくできるようにして、耐久性の優れた電動機
操作圧力制御弁を実現するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、入
口、出口通路間を開閉するよう移動自在で、入口通路か
らの圧力を開方向に受けると共にパイロット室の圧力制
御される圧力を閉方向に受ける主弁体を有した主弁と、
第1調圧ばねのばね力に応じて前記パイロット室を圧力
制御するパイロット圧力制御弁とを設け、パイロット圧
力制御弁は移動により第1調圧ばねのたわみ量を変えて
ばね力を変化させる調圧ピストンを備え、第2調圧ばね
のばね力に応じた圧力を出力すると共にこの第2調圧ば
ねが回転変位を直線変位に変換するねじ機構を介し電動
機の回転によってたわみ量を変えてばね力を変化される
電動式パイロット圧力制御弁を設け、電動式パイロット
圧力制御弁が出力する圧力をパイロット圧力制御弁の調
圧ピストンにこれを移動させるよう付与している。
【0005】
【作用】このような構成の電動機操作圧力制御弁による
と、設定圧力を得るパイロット圧力制御弁の第1調圧ば
ねのばね力が、電動式パイロット圧力制御弁の出力する
圧力に応じて移動する調圧ピストンによって変化され、
電動機の回転に応じた設定圧力が得られる。そして調圧
ピストンは、電動式パイロット圧力制御弁から付与され
る圧力が小さくても、この圧力と受圧面積との積に相当
する大きな力を生じて第1調圧ばねをたわませるよう移
動できるので、電動式パイロットリリーフ弁の出力する
圧力を小さくできてその第2調圧ばねのばね力が小さく
なり、このため、ねじ機構における摩擦力は小さくなっ
てその摩耗は頻繁な設定圧力の変更操作にかかわらず小
さく抑えられて耐久性が向上する。
【0006】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面により説明す
る。図1において、1は主弁で、入口通路2と出口通路
3を設けた第1本体4に設置するスリーブ5内に収容し
た主弁体6を有している。主弁体6は、入口、出口通路
2、3間を閉じている図1の状態から右方への移動でス
リーブ5の通孔7、8、9、10と第1本体4の中間溝
11を介し入口、出口通路2、3間を通じさせて開くよ
う、スリーブ5内で軸方向に摺動自在である。スリーブ
5の左端は蓋12で保持される栓13により閉ざされて
主弁体6との間に圧力室14が形成され、主弁体6は通
孔15によりこの圧力室14に導入される入口通路2か
らの圧力を受けて開方向に押圧されるようになってい
る。スリーブ5の右端には蓋17で保持される安全弁1
8の弁座体19が設けられて主弁体6との間にばね20
を設置したパイロット室21を形成している。パイロッ
ト室21は、第1本体9とその上に載置する第2本体2
2に亘って設けた通孔23、24、25により、絞り2
6を介し入口通路2に連通し、主弁体6は、ばね20の
押圧力とパイロット室21の圧力を受けて入口、出口通
路2、3間を閉じる方向に押圧されるようになってい
る。
【0007】27はパイロット室21を圧力制御するパ
イロット圧力制御弁となるパイロットリリーフ弁であ
り、第2本体22に通孔24が通じる入口室28、弁座
29、出口室30及び出口室30に設けた第1調圧ばね
31、32のばね力を受けて入口、出口室28、30を
閉じるよう弁座29に着座するポペット状の弁体33を
有している。第2本体22には、出口室30に通じるシ
リンダ孔34を設けたシリンダ部材35が取り付けら
れ、シリンダ孔34には第1調圧ばね31、32を受け
るばね受け36を支持した調圧ピストン37が摺動自在
に収容されて、調圧ピストン37のばね受け36と反対
側に調圧室38を形成している。なお、39は調圧ピス
トン37に当接して第1調圧ばね31、32のばね力の
最小値を調整する調整ねじで、シリンダ部材35に進退
自在に螺着している。
【0008】40は、第2本体22上に載置され、電動
式パイロット圧力制御弁となる電動式パイロットリリー
フ弁41を設けた第3本体である。42は減圧弁で、そ
の入口室43へは、第1本体4から第2本体22、第3
本体40へ亘って設けた通孔44により、通孔23から
入口通路2の流体を導いており、減圧弁42は、絞り4
5を設けた通孔46により電動式パイロットリリーフ弁
41の入口室47に通じる出口室48の圧力を、ばね室
49に設けた調圧ばね50のばね力に相当した圧力へと
減圧するようにしている。
【0009】電動式パイロットリリーフ弁41は、入口
室47と弁座51と出口室52を備え、出口室52に設
けた第2調圧ばね53のばね力により、入口、出口室4
7、52間を閉じるよう弁座51に着座するポペット状
の弁体54を有している。55は第3本体40に取り付
けた支持台で、正逆回転する減速機付きの電動機56を
取り付けている。57は電動機56の出力軸58と一体
回転するよう連結された、めねじ59付きのスリーブで
あり、一対のスラスト軸受60A、60Bと止め輪61
A、61Bにより軸方向に動かないよう支持台55に取
り付けている。62は、第2調圧ばね53を受けるばね
受けで支持台55に設けた回り止め溝63に係合するピ
ン64を設けて回り止めされると共に、スリーブ57の
めねじ59に螺合するおねじ65が設けてあり、これに
より、スリーブ57が回転するとばね受け62が第2調
圧ばね53のばね力を変化するよう軸方向に進退できる
ようにして、回転変位を直線変位に変換するねじ機構6
6が構成されている。なお、67、68は、ピン64に
より操作されるリミットスイッチで、ばね受け62が移
動終端に達したことを検出するものである。そして電動
式パイロットリリーフ弁41の入口室47は、一連の通
孔69によりパイロットリリーフ弁27における調圧室
38に連通されている。なお、電動式パイロットリリー
フ弁41の出口室52、減圧弁42のばね室49、パイ
ロットリリーフ弁27の出口室30は、一連のドレン孔
70により出口通路3に連通されている。
【0010】次に、かかる構成の作動を説明する。図1
の状態は、電動式パイロットリリーフ弁41におけるば
ね受け62は右側の移動終端にあって第2調圧ばね53
のばね力は最低状態となっている。このばね力に応じ
て、入口室47には、入口室47から出口室52へと弁
体54を開いて流通する結果、最低圧力が生じている。
この入口室47の圧力はパイロットリリーフ弁27にお
ける調圧室38へ導入されるが、調圧ピストン37は第
1調圧ばね31、32により右側に保たれて第1調圧ば
ね31、32のばね力は最低状態となっている。そして
パイロットリリーフ弁27では、弁体33を開いて入口
室28から出口室30へと流通する結果、入口室28に
は、第1調圧ばね31、32のばね力に応じた、パイロ
ットリリーフ弁27における最低圧力が生じ、主弁1の
パイロット室21に導かれる。このため、圧力室14に
導かれて主弁体6を開方向へ押圧作用する入口通路2の
圧力は、この開方向の作用力が主弁体6を閉方向に押圧
するパイロット室21の圧力とばね20のばね力とによ
る押圧力より大きくなれば主弁体6を開き、小さくなれ
ば主弁体6を閉じてパイロット室21の圧力に対応した
圧力が得られ、要するに、パイロットリリーフ弁27の
第1調圧ばね31、32の最低ばね力に応じて圧力設定
される。
【0011】この状態から、電動機56を一方へ所定量
回転してばね受け62を所定量左行すると、これに応じ
第2調圧ばね53がたわみそのばね力が増大する。この
ため電動式パイロット圧力制御弁41の入口室47の圧
力は、第2調圧ばね53のばね力の増大分だけ高くな
り、この圧力が調圧室38に導かれる結果、調圧ピスト
ン37が第1調圧ばね31、32をたわませてそのばね
力と平衝するまで左行する。これにより、第1調圧ばね
31、32のばね力が増大する結果、パイロットリリー
フ弁27の入口室28の圧力は、そのばね力増大分だけ
高くなり、この圧力がパイロット室21に導かれる主弁
1はこの増大分だけ高く圧力設定されて入口通路2はパ
イロット室21の圧力増大分だけ高い圧力が得られる。
このようにして、電動機56をさらに一方向へ回転して
ばね受け62を左行すれば、これに応じ主弁1の入口通
路2の圧力がより高くなり、逆に電動機56を他方向へ
回転してばね受け62を右行すれば、これに応じて入口
通路2の圧力がより低くなり、電動機57の回転によ
り、入口通路2の圧力は圧力設定される。
【0012】ここで、パイロットリリーフ弁27におけ
る弁体33の受圧面積面は一般に小さく、これに対し調
圧室38の圧力を受ける調圧ピストン37の受圧面積は
十分大きくできるため、電動式パイロットリリーフ弁4
1はこの実施例では最大10kg/cm2 と小さな圧力
を得ることにより、パイロット圧力制御弁27が最大7
00kg/cm2 と高圧を設定するように調圧ピストン
37を移動して第1調圧ばね31、32のばね力を定め
ることができる。このように電動式パイロットリリーフ
弁41で得る圧力を小さくできるのでその第2調圧ばね
53のばね力が小さくなり、このため、螺合し合うばね
受け62のおねじ65とねじスリーブ57のめねじ59
での摩擦力が小さくなってその摩耗が少くなり、耐久性
が増し、長期に亘って良好に使用できると共に電動機5
6も小トルクの小形のものにできる。
【0013】ここで、減圧弁42は、電動式パイロット
リリーフ弁41で得られる最大圧力10kg/cm2
これより若干高い程度の圧力が出口室48で得られるよ
う、調圧ばね50のばね力が選定されており、このよう
に減圧弁42で入口通路2から電動式パイロットリリー
フ弁41に導く流体を減圧するので、入口通路2が70
0kg/cm2 程度と高圧であっても、電動式パイロッ
トリリーフ弁41は小流量の流通で最大10kg/cm
2と低い圧力を得ることができて電動式パイロットリリ
ーフ弁41を小形にできる。しかし、この実施例では通
孔44を通孔23に接続して入口通路2の流体を電動式
パイロットリリーフ弁41に導くが、他に低圧の適当な
圧力源が確保できる場合は、通孔44を通孔23に接続
せずにこの低圧の圧力源に接続してもよく、またこの場
合には、低圧の圧力源からの流体が絞り45を介して入
口室47へ直接導かれるよう減圧弁42を省くこともで
きる。そして安全弁18は、パイロット圧力制御弁27
が開かず、入口通路2の圧力が上昇して許容値に達する
と開いて主弁体6を開作動させ、入口通路2の圧力が許
容値以上に上昇することを防止する。
【0014】なお、パイロット圧力制御弁、電動式パイ
ロット圧力制御弁として27、41の如くリリーフ弁を
用いたが、減圧弁とすることもできる。そして、ねじ機
構66においては、スリーブ57にめねじ59ばね受け
62におねじ65を設けたが、ばね受け62にめねじ
を、またねじスリーブ57にこれに螺合するおねじを設
けることもできるし、さらに図2の如きねじ機構66で
あってもよい。すなわち、59Aは第3本体40に設け
ためねじで、おねじ65Aを螺合しており、このおねじ
65Aには電動機56の出力軸58を嵌入する凹孔65
Bが設けられ、凹孔65Bに軸方向に設けた溝65C
に、出力軸58に設けたピン58Aが係合しておねじ6
5Aと出力軸58とを軸方向の相対移動を許容しつつ一
体回転するよう連結する。そしてばね受け62は鋼球6
2Aを介しておねじ65Aに当接しており、これによ
り、電動機56の回転に応じておねじ65Aを介しばね
受け62を軸方向に移動して第2調圧ばね53のばね力
が調整されるのである。
【0015】
【発明の効果】このように本発明の構成によると、電動
式パイロット圧力制御弁が出力する圧力を主弁のパイロ
ット室の圧力を制御するパイロット圧力制御弁における
第1調圧ばねのばね力を変化させるよう調圧ピストンに
付与するため、電動式パイロット圧力制御弁は小さい圧
力を出力すればよく、このためその第2調圧ばねのばね
力が小さくなりねじ機構での摩擦は小さくなり摩耗が減
少して耐久性が増し、長期に亘って良好に使用できると
共に、小トルクの小形の電動機を利用できる。そしてな
お、主弁体におけるパイロット室の圧力を受ける受圧面
積を入口通路からの圧力を受ける受圧面積に比較して非
常に大きくすれば、入口通路にきわめて高い圧力を得よ
うとする場合でも電動式パイロット圧力制御弁をパイロ
ット室の圧力を制御するよう用いてその調圧ばねのばね
力を小さくすることは可能であるが、この場合には主弁
体の両受圧面に前記の如く非常に大きい受圧面積比を設
ける関係上、主弁がきわめて大きくなって弁形状が大形
化するのに対し、本発明によれば主弁が不必要に大きく
ならず、コンパクトな弁とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す断面図。
【図2】ねじ機構の他実施例を示す部分断面図。
【符号の説明】
1主弁 2入口通路 3出口通路 6主弁体 21パイロット室 26絞り 27パイロット圧力制御弁 31、32第1調圧ばね 37調圧ピストン 41電動式パイロット圧力制御弁 53第2調圧ばね 56電動機 66ねじ機構
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16K 31/00 - 31/42 F16K 17/00 - 17/168 G05D 16/20

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入口、出口通路間を開閉するよう移動自
    在で、入口通路からの圧力を開方向に受けると共にパイ
    ロット室の圧力制御される圧力を閉方向に受ける主弁体
    を有した主弁と、第1調圧ばねのばね力に応じて前記パ
    イロット室を圧力制御するパイロット圧力制御弁とを設
    け、パイロット圧力制御弁は移動により第1調圧ばねの
    たわみ量を変えてばね力を変化させる調圧ピストンを備
    え、第2調圧ばねのばね力に応じた圧力を出力すると共
    にこの第2調圧ばねが回転変位を直線変位に変換するね
    じ機構を介し電動機の回転によってたわみ量を変えてば
    ね力を変化される電動式パイロット圧力制御弁を設け、
    電動式パイロット圧力制御弁が出力する圧力をパイロッ
    ト圧力制御弁の調圧ピストンにこれを移動させるよう付
    与したことを特徴とする電動機操作圧力制御弁。
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