JP3090275B2 - 圧力補正された流れ増幅ポペットバルブ - Google Patents
圧力補正された流れ増幅ポペットバルブInfo
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- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
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- F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は概してはポペットバルブタイプの油圧制御弁
に関して、より詳細には圧力補正された流れ増幅ポペッ
トバルブに関する。
に関して、より詳細には圧力補正された流れ増幅ポペッ
トバルブに関する。
背景技術 低漏洩油圧制御弁の一タイプは広くポペットバルブと
呼ばれている。そのようなポペットバルブは低減された
直径の端部を有する円筒状のバルブ部材を有し、この端
部がバルブシートに着座するようになっている。入口ポ
ートから入ってバルブを通り、出口ポートへ至る流体の
流れは、バルブ部材をバルブシートから離れるように制
御下で動かすことにより制御される。ポペットバルブの
基本的なタイプは入口ポート圧力をバルブ部材の裏側に
ある制御室に通じさせるためにバルブ部材に設けられた
絞り通路を有する。制御室の流体圧力は弁閉力を生じさ
せ、バルブ部材をバルブシートに対して押しつける。さ
らに、スプリングがあまねく使用され、入口、制御室、
出口圧力が全て等しいときにバルブ部材をバルブシート
に対して押しつける。
呼ばれている。そのようなポペットバルブは低減された
直径の端部を有する円筒状のバルブ部材を有し、この端
部がバルブシートに着座するようになっている。入口ポ
ートから入ってバルブを通り、出口ポートへ至る流体の
流れは、バルブ部材をバルブシートから離れるように制
御下で動かすことにより制御される。ポペットバルブの
基本的なタイプは入口ポート圧力をバルブ部材の裏側に
ある制御室に通じさせるためにバルブ部材に設けられた
絞り通路を有する。制御室の流体圧力は弁閉力を生じさ
せ、バルブ部材をバルブシートに対して押しつける。さ
らに、スプリングがあまねく使用され、入口、制御室、
出口圧力が全て等しいときにバルブ部材をバルブシート
に対して押しつける。
ポペットバルブ部材の開放位置を制御するための一つ
の方法は、制御室を、パイロットバルブの変化可能な調
整オリフィスを介して、出口ポートと通じさせることで
ある。可変の調整オリフィスは、制御室の流体圧力が入
口圧力と等しく、且つポペットバルブ部材が制御室の圧
力によってバルブシートに押しつけられるようにした、
常時閉型のものである。ポペットバルブ部材の開放は、
制御室を出口ポートと通じさせるために、変化可能な調
整オリフィスを制御下で開放することである。これは、
制御圧力がバランス圧力以下になると入口圧力がバルブ
部材をバルブシートから離れるように押すように、バル
ブ部材の絞りスロットを通る圧力ドロップを生じさせ
る。バルブ部材の開放の程度は絞りスロットを通る流れ
を調節するためにパイロットバルブの変化可能な調整オ
リフィスを通る流れを制御することによって実質的に制
御される。この制御方法は米国特許第4535809号に記載
されている。このようなデザインの問題点の一つは、ポ
ペットバルブを通る流れが入口ポートと出口ポートとの
間でそれぞれ増減する圧力ドロップに応じて増減するこ
とである。入口ポートと出口ポートとの間の圧力ドロッ
プは油圧システムの他の回路による負荷及び／又はポン
プ圧力の変化とともに変化する。
の方法は、制御室を、パイロットバルブの変化可能な調
整オリフィスを介して、出口ポートと通じさせることで
ある。可変の調整オリフィスは、制御室の流体圧力が入
口圧力と等しく、且つポペットバルブ部材が制御室の圧
力によってバルブシートに押しつけられるようにした、
常時閉型のものである。ポペットバルブ部材の開放は、
制御室を出口ポートと通じさせるために、変化可能な調
整オリフィスを制御下で開放することである。これは、
制御圧力がバランス圧力以下になると入口圧力がバルブ
部材をバルブシートから離れるように押すように、バル
ブ部材の絞りスロットを通る圧力ドロップを生じさせ
る。バルブ部材の開放の程度は絞りスロットを通る流れ
を調節するためにパイロットバルブの変化可能な調整オ
リフィスを通る流れを制御することによって実質的に制
御される。この制御方法は米国特許第4535809号に記載
されている。このようなデザインの問題点の一つは、ポ
ペットバルブを通る流れが入口ポートと出口ポートとの
間でそれぞれ増減する圧力ドロップに応じて増減するこ
とである。入口ポートと出口ポートとの間の圧力ドロッ
プは油圧システムの他の回路による負荷及び／又はポン
プ圧力の変化とともに変化する。
ポペットバルブ部材の位置を制御するためのもう一つ
の方法が上記米国特許第4535809号に記載されており、
これは、上記した変化可能な調整オリフィスと直列に圧
力低減バルブを加えたものである。圧力低減バルブは変
化可能な調整オリフィスを横切る一定の圧力ドロップを
維持する。そのデザインの絞りスロットはいつも開いて
いて制御室を加圧し且つバルブ部材をバルブシートに押
しつけている。バルブ部材がバルブシートに着座してい
るときのスロットを通る開放の程度は機械加工精度の公
差に依存する。しかし、この制御の流れにより、出口流
れは入口ポートと出口ポートとの間の圧力ドロップの上
昇とともに減少する。
の方法が上記米国特許第4535809号に記載されており、
これは、上記した変化可能な調整オリフィスと直列に圧
力低減バルブを加えたものである。圧力低減バルブは変
化可能な調整オリフィスを横切る一定の圧力ドロップを
維持する。そのデザインの絞りスロットはいつも開いて
いて制御室を加圧し且つバルブ部材をバルブシートに押
しつけている。バルブ部材がバルブシートに着座してい
るときのスロットを通る開放の程度は機械加工精度の公
差に依存する。しかし、この制御の流れにより、出口流
れは入口ポートと出口ポートとの間の圧力ドロップの上
昇とともに減少する。
本発明は上記問題点の一つあるいは幾つかを克服する
ことに向けられたものである。
ことに向けられたものである。
発明の開示 本発明の一つの特徴においては、圧力補正された流れ
増幅ポペットバルブは、入口ポートと、出口ポートと、
円筒状のボアと、該ボアに摺動可能に挿入された制御室
を形成するスプール部分を有する長いバルブ部材とから
なる。バルブ部材は入口ポートが出口ポートから遮断さ
れる閉鎖位置と入口ポートと出口ポートとの間に主流調
整オリフィスが形成される開放位置との間を動くことが
できる。バルブ部材は入口ポートと制御室との間に可変
オリフィスを含む。制御室を出口ポートと通じさせるた
めに流れ調整通路手段が設けられる。バルブ手段が該流
れ調整通路手段を通る流体の流れを制御下で調整する。
該流れ調整通路手段と並列に制御室から出口ポートへ制
限された補正流路を設定するための手段が設けられる。
該設定手段は、補正流路に配置された補正オリフィス
と、補正流路を通る流体の流れを制御するための無限に
可変の開放位置と補正流路を通る流体の流れを遮断する
閉鎖位置との間を動くことのできる補正バルブとを含
む。
増幅ポペットバルブは、入口ポートと、出口ポートと、
円筒状のボアと、該ボアに摺動可能に挿入された制御室
を形成するスプール部分を有する長いバルブ部材とから
なる。バルブ部材は入口ポートが出口ポートから遮断さ
れる閉鎖位置と入口ポートと出口ポートとの間に主流調
整オリフィスが形成される開放位置との間を動くことが
できる。バルブ部材は入口ポートと制御室との間に可変
オリフィスを含む。制御室を出口ポートと通じさせるた
めに流れ調整通路手段が設けられる。バルブ手段が該流
れ調整通路手段を通る流体の流れを制御下で調整する。
該流れ調整通路手段と並列に制御室から出口ポートへ制
限された補正流路を設定するための手段が設けられる。
該設定手段は、補正流路に配置された補正オリフィス
と、補正流路を通る流体の流れを制御するための無限に
可変の開放位置と補正流路を通る流体の流れを遮断する
閉鎖位置との間を動くことのできる補正バルブとを含
む。
流れ増幅ポペットバルブは、バルブの出力流れが負荷
圧力又は入力圧力の変化にかかわらずパイロットバルブ
の与えられた開口において実質的に一定に維持されるよ
うに補正されるのが望ましい。
圧力又は入力圧力の変化にかかわらずパイロットバルブ
の与えられた開口において実質的に一定に維持されるよ
うに補正されるのが望ましい。
図面の簡単な説明 図１は説明の都合のために一部が断面図で示された本
発明の実施例を示す略図である。
発明の実施例を示す略図である。
図２は、図１の線２−２に沿ってとったいくらか拡大
した断面図である。
した断面図である。
図３から図６は本発明の他の実施例を示す略図であ
る。
る。
発明を実施するための最良の形態 圧力補正された流れ増幅ポペットバルブは総括的に参
照数字10によって示されており、複合のバルブ本体11と
バルブ部材12とを含む。バルブ本体11は一対の同心円の
円筒状ボア13、14と、一対の軸線方向に間をあけて配置
された環状部16、17と、環状部17と通じる入口ポート19
と、円筒状ボア14と通じる出口ポート21と、円筒状ボア
14と出口ポート21との間に設けられるバルブシート22と
を含む。円筒状ボア14はボア26に適切に着座した環状ス
リーブ24に形成される。複数の流れ調整ポート27がスリ
ーブ24を通って延び、環状部17を円筒状ボア14に通じさ
せる。
照数字10によって示されており、複合のバルブ本体11と
バルブ部材12とを含む。バルブ本体11は一対の同心円の
円筒状ボア13、14と、一対の軸線方向に間をあけて配置
された環状部16、17と、環状部17と通じる入口ポート19
と、円筒状ボア14と通じる出口ポート21と、円筒状ボア
14と出口ポート21との間に設けられるバルブシート22と
を含む。円筒状ボア14はボア26に適切に着座した環状ス
リーブ24に形成される。複数の流れ調整ポート27がスリ
ーブ24を通って延び、環状部17を円筒状ボア14に通じさ
せる。
バルブ部材12は円筒状ボア13、14にそれぞれ摺動可能
に配置され且つそれらの間に環状リアクション表面31を
形成する一対の同心円のスプール部分28、29を有する。
制御室32は環状部16とスプール部分28の端部とによって
形成される。スプール部分28の端部の面積はリアクショ
ン表面31の面積よりも実質的に大きい。スプール部分29
は円錐端部部分34で終端し、ポート27と協働して主流調
整オリフィス35を提供する。一対の可変面積流量制御オ
リフィス36がスプール部分28に設けられ、入口ポート19
を制御室32と通じさせる。オリフィス36は、一対の対角
線上に延びる通路38を介して入口ポート19に結合される
一対の軸線方向に延びる矩形状のスロット37の形体で形
成される。図２により明瞭に示されるように、スロット
37の最小流量面積ａはいつも開放されていて、入口ポー
ト19を制御室32と通じさせる。バルブ部材12とバルブ本
体11との間に配置された軽量スプリング39が円錐端部部
分34を弾性的に押圧してバルブシート22とシール係合さ
せる。
に配置され且つそれらの間に環状リアクション表面31を
形成する一対の同心円のスプール部分28、29を有する。
制御室32は環状部16とスプール部分28の端部とによって
形成される。スプール部分28の端部の面積はリアクショ
ン表面31の面積よりも実質的に大きい。スプール部分29
は円錐端部部分34で終端し、ポート27と協働して主流調
整オリフィス35を提供する。一対の可変面積流量制御オ
リフィス36がスプール部分28に設けられ、入口ポート19
を制御室32と通じさせる。オリフィス36は、一対の対角
線上に延びる通路38を介して入口ポート19に結合される
一対の軸線方向に延びる矩形状のスロット37の形体で形
成される。図２により明瞭に示されるように、スロット
37の最小流量面積ａはいつも開放されていて、入口ポー
ト19を制御室32と通じさせる。バルブ部材12とバルブ本
体11との間に配置された軽量スプリング39が円錐端部部
分34を弾性的に押圧してバルブシート22とシール係合さ
せる。
圧力補正された可変容積ポンプ41が入口ポート19に接
続され、モータ42が出口ポート21に接続される。
続され、モータ42が出口ポート21に接続される。
ポペットバルブ10は、制御室32を出口ポート21に通じ
させる流量調整通路手段43と、流量調整通路手段43を通
る流体の流れを制御するバルブ手段44と、流量調整通路
手段43とは並列に制御室32から出口ポート21へ延びる制
限された補正流路46を形成するための手段45とを含む。
流量調整通路手段43は制御室32と出口ポート21に接続さ
れてこれらの間を延びる調整通路47を含む。バルブ手段
44は調整通路47に直列に配置された圧力減少バルブ48と
流れ調整バルブ49とを含む。流れ調整バルブ49は調整通
路47を通る流れを遮断する閉鎖位置と調整通路47を通る
流体の流れを調整するために可変の調整オリフィス50を
形成する連続的に開度可変の開放位置との間を動くこと
ができる。圧力減少バルブ48はその開放位置において流
れ調整バルブ49を横切る実質的に一定の圧力ドロップを
維持する。
させる流量調整通路手段43と、流量調整通路手段43を通
る流体の流れを制御するバルブ手段44と、流量調整通路
手段43とは並列に制御室32から出口ポート21へ延びる制
限された補正流路46を形成するための手段45とを含む。
流量調整通路手段43は制御室32と出口ポート21に接続さ
れてこれらの間を延びる調整通路47を含む。バルブ手段
44は調整通路47に直列に配置された圧力減少バルブ48と
流れ調整バルブ49とを含む。流れ調整バルブ49は調整通
路47を通る流れを遮断する閉鎖位置と調整通路47を通る
流体の流れを調整するために可変の調整オリフィス50を
形成する連続的に開度可変の開放位置との間を動くこと
ができる。圧力減少バルブ48はその開放位置において流
れ調整バルブ49を横切る実質的に一定の圧力ドロップを
維持する。
流路46はバルブ48、49の両側で調整通路47に接続され
た補正通路51を含む。設定手段45は流路46の補正通路51
を通る流体の流れを制御するための手段52を含む。調整
手段52は補正通路51に直列に配置された補正オリフィス
53と補正バルブ54とを含む。補正バルブ54は補正通路51
を通る流体の流れを調節的に制御するために閉鎖位置と
開放位置との間を動くことができる。補正オリフィス53
は補正バルブ54が全開位置にあるときに補正通路51を通
る最大の流路面積を設定する。
た補正通路51を含む。設定手段45は流路46の補正通路51
を通る流体の流れを制御するための手段52を含む。調整
手段52は補正通路51に直列に配置された補正オリフィス
53と補正バルブ54とを含む。補正バルブ54は補正通路51
を通る流体の流れを調節的に制御するために閉鎖位置と
開放位置との間を動くことができる。補正オリフィス53
は補正バルブ54が全開位置にあるときに補正通路51を通
る最大の流路面積を設定する。
この実施例においては、流れ調整バルブ49と補正バル
ブ54とは位置、Ａ、Ｂ、Ｃの間で動くことのできる単一
のバルブとして示されている。そのような運動はパイロ
ット作動、電磁作動、機械的な作動等のあらゆる好適な
手段によって行うことができる。あるいは、流れ調整バ
ルブ49と補正バルブ54とはシーケンス的に作動される別
個のバルブとすることができる。さらに、補正オリフィ
ス53は補正バルブ54内に組み込まれ、補正バルブ54の最
大開放面積によって設定されることができる。
ブ54とは位置、Ａ、Ｂ、Ｃの間で動くことのできる単一
のバルブとして示されている。そのような運動はパイロ
ット作動、電磁作動、機械的な作動等のあらゆる好適な
手段によって行うことができる。あるいは、流れ調整バ
ルブ49と補正バルブ54とはシーケンス的に作動される別
個のバルブとすることができる。さらに、補正オリフィ
ス53は補正バルブ54内に組み込まれ、補正バルブ54の最
大開放面積によって設定されることができる。
本発明の圧力補正された流れ増幅ポペットバルブのそ
の他の実施例は、図３から図６に開示されている。留意
すべきは、第１実施例の同じ参照数字がこれらの実施例
の類似して構成された対応する部材を示すために使用さ
れている。
の他の実施例は、図３から図６に開示されている。留意
すべきは、第１実施例の同じ参照数字がこれらの実施例
の類似して構成された対応する部材を示すために使用さ
れている。
図３の実施例においては、補正通路51が円筒状のボア
13を出口ポート21と接続し、補正バルブ54がバルブ部材
12のスプール部分28に設けられたスロット57によって形
成される。スロット57は制御室32と連続的に通じてい
る。補正通路51を通る連通は端部部分34がバルブシート
22に着座するときにスプール部分28によって遮断され
る。
13を出口ポート21と接続し、補正バルブ54がバルブ部材
12のスプール部分28に設けられたスロット57によって形
成される。スロット57は制御室32と連続的に通じてい
る。補正通路51を通る連通は端部部分34がバルブシート
22に着座するときにスプール部分28によって遮断され
る。
図４の実施例は、設定手段45が、バルブ部材12の端部
部分34が減少した直径の部分58によってスプール部分20
から軸線方向に分離され、バルブシート22がバルブシー
トスリーブ24に形成された環状室59によってポート27か
ら軸線方向に間隔をあけられ、そして補正通路51がボア
13を環状部59と通じさせている点を除くと、図３の実施
例と同様である。
部分34が減少した直径の部分58によってスプール部分20
から軸線方向に分離され、バルブシート22がバルブシー
トスリーブ24に形成された環状室59によってポート27か
ら軸線方向に間隔をあけられ、そして補正通路51がボア
13を環状部59と通じさせている点を除くと、図３の実施
例と同様である。
図５の実施例においては、補正通路51、オリフィス5
3、及び補正バルブ62がバルブ部材12内に配置される。
より詳細には、補正バルブ62が、軸線方向のボア66内に
摺動可能に配置されたピストン64を有するポペットバル
ブ63を含み、且つ開口68を介して入口ポート19と通じる
作動室67を形成する。ポペットバルブ63の円錐弁部分69
は制御室に開放された室73に配置されたスプリング72に
よってバルブシート71に付勢されている。補正通路51は
バルブシート71に隣接するボア66を出口ポート21に通じ
させる。
3、及び補正バルブ62がバルブ部材12内に配置される。
より詳細には、補正バルブ62が、軸線方向のボア66内に
摺動可能に配置されたピストン64を有するポペットバル
ブ63を含み、且つ開口68を介して入口ポート19と通じる
作動室67を形成する。ポペットバルブ63の円錐弁部分69
は制御室に開放された室73に配置されたスプリング72に
よってバルブシート71に付勢されている。補正通路51は
バルブシート71に隣接するボア66を出口ポート21に通じ
させる。
図６の実施例においては、バルブ手段44は調整通路47
に配置された固定のオリフィス74と、この固定のオリフ
ィス74を横切る圧力ドロップを制御下で変化させるため
に同調整通路47のオリフィス74よりも上流側に配置され
た圧力調整バルブ76とを含む。補正バルブ54は圧力調整
バルブ76にビルトインで形成され、且つ図１の実施例と
同様に補正流路46の補正通路51に配置される。
に配置された固定のオリフィス74と、この固定のオリフ
ィス74を横切る圧力ドロップを制御下で変化させるため
に同調整通路47のオリフィス74よりも上流側に配置され
た圧力調整バルブ76とを含む。補正バルブ54は圧力調整
バルブ76にビルトインで形成され、且つ図１の実施例と
同様に補正流路46の補正通路51に配置される。
産業上の利用可能性 図１の実施例においては、調整バルブ49及び補正バル
ブ54の両者が図１に文字Ａによって示された閉鎖位置に
あり、流体は入口ポート19から通路38及びスロット37を
通って制御室32に流れる。通路47、51を通る流体の流れ
はないので、制御室32の流体圧力は入口ポート19の流体
圧力と実質的に等しい。制御室32の流体圧力にさらされ
ているバルブ部材12の面積はリアクション表面31の面積
よりも大きく、バルブ部材12は下向きに押圧されて端部
部分34がバルブシート22とシール係合する。入口ポート
19の流体圧力と出口ポート21の流体圧力とが等しいなら
ば、スプリング39がバルブ部材をシール位置に保持す
る。
ブ54の両者が図１に文字Ａによって示された閉鎖位置に
あり、流体は入口ポート19から通路38及びスロット37を
通って制御室32に流れる。通路47、51を通る流体の流れ
はないので、制御室32の流体圧力は入口ポート19の流体
圧力と実質的に等しい。制御室32の流体圧力にさらされ
ているバルブ部材12の面積はリアクション表面31の面積
よりも大きく、バルブ部材12は下向きに押圧されて端部
部分34がバルブシート22とシール係合する。入口ポート
19の流体圧力と出口ポート21の流体圧力とが等しいなら
ば、スプリング39がバルブ部材をシール位置に保持す
る。
本発明の図１の実施例の使用においては、ポペットバ
ルブ10の作動は最初に補正バルブ54をＡ位置からＢ位置
へ制御下で動かすことによって開始される。これは、入
口ポート19から、通路38、スロット37の全体的な開放面
積ａ、制御室32、補正通路51、オリフィス53、及び補正
バルブ54を通って、出口ポート21へ制御下で流体の流れ
を設定する。補正バルブの位置Ａと位置Ｂとの間の運動
は、オリフィス53が流路46の補正通路51を流れることの
できる流体の量を制限する間に補正通路51を通る流体を
調節的に（modulatably）制御する。この実施例におい
ては、位置Ｂにある調整バルブ49を通る流れはまだ遮断
されている。補正通路51を通る流体の流れはかなり低
く、概して端部部分28をバルブシート22から離れさせる
ようにバルブ部材12を待ち上げるのに十分な圧力ドロッ
プを生じさせるほどではない。そのような低い流れは切
迫した流れと呼ばれる。
ルブ10の作動は最初に補正バルブ54をＡ位置からＢ位置
へ制御下で動かすことによって開始される。これは、入
口ポート19から、通路38、スロット37の全体的な開放面
積ａ、制御室32、補正通路51、オリフィス53、及び補正
バルブ54を通って、出口ポート21へ制御下で流体の流れ
を設定する。補正バルブの位置Ａと位置Ｂとの間の運動
は、オリフィス53が流路46の補正通路51を流れることの
できる流体の量を制限する間に補正通路51を通る流体を
調節的に（modulatably）制御する。この実施例におい
ては、位置Ｂにある調整バルブ49を通る流れはまだ遮断
されている。補正通路51を通る流体の流れはかなり低
く、概して端部部分28をバルブシート22から離れさせる
ようにバルブ部材12を待ち上げるのに十分な圧力ドロッ
プを生じさせるほどではない。そのような低い流れは切
迫した流れと呼ばれる。
補正バルブ54と調整バルブ49とがＢ位置からＣ位置へ
さらに動くとき、流路46を通る流体の流れはオリフィス
53の大きさのために増加しない。しかし、調整バルブ49
のＢ位置とＣ位置との間の運動は調整オリフィス50を開
放し、制御室32と出口ポート21との間の通路47を通る流
体の流れを、制御室32と入口ポート19との圧力ドロップ
を生じさせるのに十分に設定する。調整バルブ49の調整
オリフィス50を通るある小さな調整流れにおいては、バ
ルブ部材12は上向きに動き、端部部分28をバルブシート
22から持ち上げるが、スリーブ24の調整ポート27のいず
れをも覆うことはない。調整オリフィス50を通る調節的
な流れの増加及びバルブ部材の増加する運動とともに、
スプール部分29がポート27を露出させ始め、入口ポート
19から主流調節オリフィス35を通って出口ポート21への
流れを設定する。バルブ部材12の上向き運動、従ってポ
ート27の開口の程度は、入口ポート19と制御室32との間
の流れによって定められ、この流れはまた流れ調整バル
ブ49の開口の程度によって調節的に制御される。調整バ
ルブ49の定常状態の位置において、スロット37を通る流
れは通路47と通路51とを通る全体的な流れと等しい。さ
らに、メインオリフィス35を通る流れは調整オリフィス
50を通る流れよりも比例的な量だけ大きい。
さらに動くとき、流路46を通る流体の流れはオリフィス
53の大きさのために増加しない。しかし、調整バルブ49
のＢ位置とＣ位置との間の運動は調整オリフィス50を開
放し、制御室32と出口ポート21との間の通路47を通る流
体の流れを、制御室32と入口ポート19との圧力ドロップ
を生じさせるのに十分に設定する。調整バルブ49の調整
オリフィス50を通るある小さな調整流れにおいては、バ
ルブ部材12は上向きに動き、端部部分28をバルブシート
22から持ち上げるが、スリーブ24の調整ポート27のいず
れをも覆うことはない。調整オリフィス50を通る調節的
な流れの増加及びバルブ部材の増加する運動とともに、
スプール部分29がポート27を露出させ始め、入口ポート
19から主流調節オリフィス35を通って出口ポート21への
流れを設定する。バルブ部材12の上向き運動、従ってポ
ート27の開口の程度は、入口ポート19と制御室32との間
の流れによって定められ、この流れはまた流れ調整バル
ブ49の開口の程度によって調節的に制御される。調整バ
ルブ49の定常状態の位置において、スロット37を通る流
れは通路47と通路51とを通る全体的な流れと等しい。さ
らに、メインオリフィス35を通る流れは調整オリフィス
50を通る流れよりも比例的な量だけ大きい。
圧力減少バルブ48はその通常のように作動して調整バ
ルブ49を横切る一定の圧力ドロップを維持する。流路46
に圧力減少バルブ48と並列に配置された補正オリフィス
53と調整バルブ54との組合せは、ポペットバルブを完全
に補正するものである。よって、入口ポート19と出口ポ
ート21とを通る流体の流れは、入口ポート19と出口ポー
ト21との間の圧力差にかかわらず、調整バルブ49の与え
られた設定において実質的に一定になる。
ルブ49を横切る一定の圧力ドロップを維持する。流路46
に圧力減少バルブ48と並列に配置された補正オリフィス
53と調整バルブ54との組合せは、ポペットバルブを完全
に補正するものである。よって、入口ポート19と出口ポ
ート21とを通る流体の流れは、入口ポート19と出口ポー
ト21との間の圧力差にかかわらず、調整バルブ49の与え
られた設定において実質的に一定になる。
概して、ポペットバルブを完全に補正するためには、
補正オリフィス53の大きさはいつも開放しているスロッ
ト37の全体的な面積ａよりもわずかに小さいであろう。
しかし、補正オリフィス53と全体的な面積ａとの大きさ
の関係はバルブ部材12に作用する閉鎖流れ力及びバルブ
部材とボア13との間の流体の洩れ量を補正するために変
えることができる。流れの力の大きさ及び洩れ量に従っ
て、補正オリフィス53の大きさは、スロット37の全体的
な面積ａよりもわずかに小さい、等しい、あるいはわず
かに大きい、とすることができる。実際には、補正オリ
フィス53の大きさは、補正バルブがＢ位置又はＣ位置に
あり且つ補正通路51を通る流体の流れが補正オリフィス
によって制限されるときに端部部分34が着座を維持する
ように選択されるのが好ましい。
補正オリフィス53の大きさはいつも開放しているスロッ
ト37の全体的な面積ａよりもわずかに小さいであろう。
しかし、補正オリフィス53と全体的な面積ａとの大きさ
の関係はバルブ部材12に作用する閉鎖流れ力及びバルブ
部材とボア13との間の流体の洩れ量を補正するために変
えることができる。流れの力の大きさ及び洩れ量に従っ
て、補正オリフィス53の大きさは、スロット37の全体的
な面積ａよりもわずかに小さい、等しい、あるいはわず
かに大きい、とすることができる。実際には、補正オリ
フィス53の大きさは、補正バルブがＢ位置又はＣ位置に
あり且つ補正通路51を通る流体の流れが補正オリフィス
によって制限されるときに端部部分34が着座を維持する
ように選択されるのが好ましい。
さらには、出口ポート21からの出口流れは、常に開放
しているスロット37の面積ａに対する補正オリフィス53
の大きさを変えることによって、入口ポート19と出口ポ
ート21との間の増加する圧力ドロップとともにわざと増
加又は減少するようにすることができる。
しているスロット37の面積ａに対する補正オリフィス53
の大きさを変えることによって、入口ポート19と出口ポ
ート21との間の増加する圧力ドロップとともにわざと増
加又は減少するようにすることができる。
図３の実施例の使用においては、ポペットバルブ10の
開放位置への作動は調整バルブ49の流れ調整オリフィス
50を開放することによって開始される。調整オリフィス
50を通るある小さな調整された流れにおいて、バルブ部
材12は上向きに動いて端部部分34をバルブシート22から
離れさせ、スロット37が補正通路51と通じる。切迫した
流れの一部分が補正通路51を通り、残りの部分が調整通
路47を通る。調整オリフィス50を通る調整された流れの
増加はバルブ部材12を続けて上昇させる。バルブ部材12
の予め定められた位置において、固定のオリフィス53が
補正通路51を通る流体の流れを制限する。そのわずかに
後で、スプール部分29が調節ポート27を露出させ、よっ
て入口ポート19からポート27を通って出口ポート21への
流体が流れるようになる。
開放位置への作動は調整バルブ49の流れ調整オリフィス
50を開放することによって開始される。調整オリフィス
50を通るある小さな調整された流れにおいて、バルブ部
材12は上向きに動いて端部部分34をバルブシート22から
離れさせ、スロット37が補正通路51と通じる。切迫した
流れの一部分が補正通路51を通り、残りの部分が調整通
路47を通る。調整オリフィス50を通る調整された流れの
増加はバルブ部材12を続けて上昇させる。バルブ部材12
の予め定められた位置において、固定のオリフィス53が
補正通路51を通る流体の流れを制限する。そのわずかに
後で、スプール部分29が調節ポート27を露出させ、よっ
て入口ポート19からポート27を通って出口ポート21への
流体が流れるようになる。
図４の実施例の作動は実質的に図３の実施例の作動と
同じである。しかし、この実施例では、補正通路51は、
端部部分34がバルブシート22に着座しているときに出口
21から積極的に遮断されている。よって、スプール部分
28を超えた洩れは出口ポート21から積極的に遮断され
る。バルブ部材12の最初の上向きの運動は端部部分34を
持ち上げて、よって直ちに補正通路51と出口ポート21と
の連通を達成する。
同じである。しかし、この実施例では、補正通路51は、
端部部分34がバルブシート22に着座しているときに出口
21から積極的に遮断されている。よって、スプール部分
28を超えた洩れは出口ポート21から積極的に遮断され
る。バルブ部材12の最初の上向きの運動は端部部分34を
持ち上げて、よって直ちに補正通路51と出口ポート21と
の連通を達成する。
図５の実施例を参照すると、調整バルブ49が遮断位置
にあり且つ端部部分34がバルブシート22に着座している
状態で、制御室32の圧力は入口ポート19の圧力と等し
い。よってポペットバルブ63はスプリング72によって図
示の閉鎖位置に押圧される。調整バルブ49の調整オリフ
ィス50は最初に開放されて調整通路47を通る調整された
流れを開始させ、スロット37を横切る圧力ドロップのた
めに制御室32の圧力は減少する。ある小さな圧力ドロッ
プにおいて、ポペットバルブ63は開いて制御室32から補
正通路51及びオリフィス53を通って出口ポート21への流
れを許容する。予め定められた圧力ドロップにおいて、
ポペットバルブ63は全開になる。補正オリフィス53は補
正バルブ53の開放位置にあける補正通路51を通る流体の
量を制限する。補正通路51を通る流体の最大の流量が設
定された後、付加的な調整の流れとともに、バルブ部材
12は上向きに動いて端部部分34をバルブシート22から離
れさせ、そして最終的にスプール部分29がポート27を露
出させて入口ポート19からポート27を通って出口ポート
21への主流を開始させる。
にあり且つ端部部分34がバルブシート22に着座している
状態で、制御室32の圧力は入口ポート19の圧力と等し
い。よってポペットバルブ63はスプリング72によって図
示の閉鎖位置に押圧される。調整バルブ49の調整オリフ
ィス50は最初に開放されて調整通路47を通る調整された
流れを開始させ、スロット37を横切る圧力ドロップのた
めに制御室32の圧力は減少する。ある小さな圧力ドロッ
プにおいて、ポペットバルブ63は開いて制御室32から補
正通路51及びオリフィス53を通って出口ポート21への流
れを許容する。予め定められた圧力ドロップにおいて、
ポペットバルブ63は全開になる。補正オリフィス53は補
正バルブ53の開放位置にあける補正通路51を通る流体の
量を制限する。補正通路51を通る流体の最大の流量が設
定された後、付加的な調整の流れとともに、バルブ部材
12は上向きに動いて端部部分34をバルブシート22から離
れさせ、そして最終的にスプール部分29がポート27を露
出させて入口ポート19からポート27を通って出口ポート
21への主流を開始させる。
図６の実施例の作動は組合せられた流れ調整バルブ76
と補正バルブ54とを同時に動かすことによって開始され
る。補正バルブ54の初期運動は補正通路51を通って制御
室32から出口ポート21への流れを許容する。予め定めら
れた点において、補正通路51を通る流量が固定のオリフ
ィス53の大きさと適合するようになり、補正バルブ54を
さらに大きく開いても補正通路51を通る流量には効果が
なくなる。これが起きたわずかに後で、圧力調整バルブ
76が開いて調整通路47を通る流体の流れを許容し、入口
ポート19と制御室32との間に圧力ドロップが生じる。前
述したように、調整通路47を通る流量の増加とともに、
バルブ部材12は端部部分34がバルブシート22から離れる
のに十分に最初に上向きに動き、スプール部分29が続い
てポート27を露出させて入口ポート19から出口ポート21
への流れを開始する。圧力調整バルブ76は調整バルブを
開放位置へ動かすためにそれに与えられた入力に比例し
て固定のオリフィス74を横切る圧力ドロップを制御下で
変化させるように作動する。
と補正バルブ54とを同時に動かすことによって開始され
る。補正バルブ54の初期運動は補正通路51を通って制御
室32から出口ポート21への流れを許容する。予め定めら
れた点において、補正通路51を通る流量が固定のオリフ
ィス53の大きさと適合するようになり、補正バルブ54を
さらに大きく開いても補正通路51を通る流量には効果が
なくなる。これが起きたわずかに後で、圧力調整バルブ
76が開いて調整通路47を通る流体の流れを許容し、入口
ポート19と制御室32との間に圧力ドロップが生じる。前
述したように、調整通路47を通る流量の増加とともに、
バルブ部材12は端部部分34がバルブシート22から離れる
のに十分に最初に上向きに動き、スプール部分29が続い
てポート27を露出させて入口ポート19から出口ポート21
への流れを開始する。圧力調整バルブ76は調整バルブを
開放位置へ動かすためにそれに与えられた入力に比例し
て固定のオリフィス74を横切る圧力ドロップを制御下で
変化させるように作動する。
上記したように、本発明の構造はポペットバルブが完
全に圧力補正された改善された圧力補正された流れ増幅
ポペットバルブを提供するものであることが容易に明白
であろう。これは、調整流路のバルブ手段と並列に配置
された補正通路に補正バルブと補正オリフィスとを設
け、主流が入口ポートと出口ポートとの間に設定される
前に、補正通路を通る小さな流れがメーンバルブ部材の
スロットを通ることができる流量と基本的に等しいよう
にすることによって達成される。
全に圧力補正された改善された圧力補正された流れ増幅
ポペットバルブを提供するものであることが容易に明白
であろう。これは、調整流路のバルブ手段と並列に配置
された補正通路に補正バルブと補正オリフィスとを設
け、主流が入口ポートと出口ポートとの間に設定される
前に、補正通路を通る小さな流れがメーンバルブ部材の
スロットを通ることができる流量と基本的に等しいよう
にすることによって達成される。
本発明のその他の特徴、目的、及び利点は図面、詳細
な説明、及び添付の請求の範囲の記載から得られること
ができる。
な説明、及び添付の請求の範囲の記載から得られること
ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シェクスナイダー，ローレンス エフ. アメリカ合衆国，イリノイ 60432，ジ ョリエット，クレストウッド ドライブ ナンバー 805 ５ (56)参考文献 特開 昭62−56676（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−82913（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−32148（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−130527（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−76733（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−120516（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−170814（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 7/01
Claims (21)
- 【請求項１】入口ポート（19）と、 出口ポート（21）と、 円筒状のボア（13）と、 該ボア（13）に摺動可能に挿入され制御室（32）を形成
するスプール部分（28）を有する長いバルブ部材（12）
と、該バルブ部材（12）は入口ポート（19）が出口ポー
ト（21）から遮断される閉鎖位置と入口ポート（19）と
出口ポート（21）との間に主流調整オリフィス（35）が
形成される開放位置との間を動くことができ、該スプー
ル部分（28）は入口ポート（19）と制御室（32）との間
に可変オリフィス（36）を有し、 制御室（32）を出口ポート（21）と通じさせる流れ調整
通路手段（43）と、 該流れ調整通路手段（43）を通る流体の流れを制御下で
調整するためのバルブ手段（44）と、 該流れ調整通路手段（43）と並列に制御室（32）から出
口ポート（21）へ制限された補正流路（46）を設定する
ための手段（45）と、該設定手段（45）は、補正流路
（46）に配置された補正オリフィス（53）と、補正流路
（46）を通る流体の流れを制御するための開度可変の開
放位置と補正流路（46）を通る流体の流れを遮断する閉
鎖位置との間を動くことのできる補正バルブ（54、62）
とを含み、 以上を備えた圧力補正された流れ増幅ポペットバルブ
（10）。 - 【請求項２】該補正オリフィス（53）は該補正バルブ
（54）の閉鎖位置において補正流路（46）を通る流体の
流れを制限するために最大の流路面積を設定する請求項
１に記載の流れ増幅ポペットバルブ（10）。 - 【請求項３】入口ポート（19）と出口ポート（21）との
間に配置された環状のバルブシート（22）を含み、バル
ブ部材（12）がバルブ部材（12）の閉鎖位置においてバ
ルブシート（22）とシール係合する端部部分（34）を有
する請求項２に記載の流れ増幅ポペットバルブ（10）。 - 【請求項４】バルブシート（22）と該端部部分（34）の
一方が円錐形状を有する請求項３に記載の流れ増幅ポペ
ットバルブ（10）。 - 【請求項５】第１のボア（13）と同軸線上の第２の円筒
状のボア（14）と、入口ポート（19）を該第２のボア
（14）に通じさせる複数のポート（27）とを含み、バル
ブ部材（22）が該第２のボア（14）に摺動可能に配置さ
れる第２のスプール部分（29）を含み、該第２のスプー
ル部分（29）及び該ポート（27）がバルブ部材（12）が
開放位置にあるときに主流調整オリフィス（35）を形成
するように協働する請求項３に記載の流れ増幅ポペット
バルブ（10）。 - 【請求項６】該可変オリフィス（36）が第２のスプール
部分（28）に配置され且つ入口ポート（19）と連続的に
通じる軸線方向に延びるスロット（37）を含む請求項５
に記載の流れ増幅ポペットバルブ（10）。 - 【請求項７】該ポート（27）がバルブシート（22）から
軸線方向に間隔をあけて配置され、バルブ部材（12）の
開放位置への運動がそれを通る連通を達成する請求項６
に記載の流れ増幅ポペットバルブ（10）。 - 【請求項８】軸線方向に延びるスロット（37）が常に制
御室（32）に開放している最低の流路面積を有し、補正
オリフィス（53）が該最低の流路面積と実質的に等しい
面積を有する請求項７に記載の流れ増幅ポペットバルブ
（10）。 - 【請求項９】該バルブ手段（44）が、流れ調整通路手段
（43）に配置され且つ流れ調整通路手段（43）を通る流
体を遮断する閉鎖位置と流れ調整通路手段（43）を通る
可変の連通を達成する連続的に開度可変の開放位置との
間を動くことができる流れ調整バルブ（49）と、該流れ
調整バルブ（49）の開放位置において該流れ調整バルブ
（49）を横切る実質的に一定の圧力ドロップを維持する
ために該流れ調整バルブ（49）と直列の流れ関係で該流
れ調整通路手段（43）に配置された圧力減少バルブ（4
4）を含む請求項７に記載の流れ増幅ポペットバルブ（1
0）。 - 【請求項１０】該補正流路（46）が制御室（32）を出口
ポート（21）に通じさせる補正通路（51）を含み、該補
正オリフィス（53）及び補正バルブ（54）が該補正通路
に配置される請求項９に記載の流れ増幅ポペットバルブ
（10）。 - 【請求項１１】該流れ調整バルブ（49）及び該補正バル
ブ（54）は該流れ調整バルブ（49）が開く前に該補正バ
ルブ（54）が最初に開き且つ該補正通路（51）を通る最
大の流量を達成する位置へ達するように順次的に作動す
るように構成される請求項10に記載の流れ増幅ポペット
バルブ（10）。 - 【請求項１２】該補正流路（46）が第１のボア（13）を
出口ポート（21）と通じさせる補正通路（51）を含み、
該補正バルブ（54）が、第１のスプール部分（28）と、
該第１のスプール部分（28）に配置されて制御室（32）
と連続的に連通する流量調節通路（57）とを含む請求項
７に記載の流れ増幅ポペットバルブ（10）。 - 【請求項１３】流量調節通路（57）が、バルブ部材（1
2）が閉鎖位置にあるときに補正通路（51）から遮断さ
れ、バルブ部材（12）が開放位置に達する前に補正通路
（51）に連通する請求項12に記載の流れ増幅ポペットバ
ルブ（10）。 - 【請求項１４】該バルブ手段（44）が、流れ調整通路手
段（43）に配置され且つ流れ調整通路手段（43）を通る
流体を遮断する閉鎖位置と流れ調整通路手段（43）を通
る可変の連通を達成する連続的に開度可変の開放位置と
の間を動くことができる流れ調整バルブ（49）と、該流
れ調整バルブ（49）の開放位置において該流れ調整バル
ブ（49）を横切る実質的に一定の圧力ドロップを維持す
るために該流れ調整バルブ（49）と直列の流れ関係で該
流れ調整通路手段（43）に配置された圧力減少バルブ
（44）を含む請求項13に記載の流れ増幅ポペットバルブ
（10）。 - 【請求項１５】補正流路（46）が、バルブ部材（12）が
閉鎖位置にあるときに出口ポート（21）から遮断され、
バルブ部材（12）が開放位置にあるときに出口ポート
（21）に連通する環状室（59）を形成する手段と、第１
のボア（13）を環状室（59）に通じさせる補正通路（5
1）とを含み、該補正バルブ（54）が、第１のスプール
部分（28）と、該第１のスプール部分（28）に配置され
て制御室（32）と連続的に連通する流量調節通路（57）
とを含む請求項７に記載の流れ増幅ポペットバルブ（1
0）。 - 【請求項１６】流量調節通路（57）が、バルブ部材（1
2）が閉鎖位置にあるときに補正通路（51）から遮断さ
れ、バルブ部材（12）が開放位置に達する前に補正通路
（51）に連通する請求項15に記載の流れ増幅ポペットバ
ルブ（10）。 - 【請求項１７】該バルブ手段（44）が、流れ調整通路手
段（43）に配置され且つ流れ調整通路手段（43）を通る
流体を遮断する閉鎖位置と流れ調整通路手段（43）を通
る可変の連通を達成する連続的に開度可変の開放位置と
の間を動くことができる流れ調整バルブ（49）と、該流
れ調整バルブ（49）の開放位置において該流れ調整バル
ブ（49）を横切る実質的に一定の圧力ドロップを維持す
るために該流れ調整バルブ（49）と直列の流れ関係で該
流れ調整通路手段（43）に配置された圧力減少バルブ
（44）を含む請求項16に記載の流れ増幅ポペットバルブ
（10）。 - 【請求項１８】補正流路（46）がバルブ部材（12）に配
置され且つ出口ポート（21）と連続的に連通する補正通
路（51）を含み、該補正バルブ（62）がバルブ部材（1
2）に設けられたボア（66）と該バルブ部材（12）のボ
ア（66）に配置されたポペットバルブ（63）を含み、該
ポペットバルブ（63）がその閉鎖位置において制御室
（32）と補正通路（51）との連通を遮断し且つその開放
位置において制御室（32）と補正通路（51）との連通を
達成する請求項７に記載の流れ増幅ポペットバルブ（1
0）。 - 【請求項１９】該バルブ部材（12）のボア（66）に隣接
したバルブシート（71）と補正バルブ（62）の閉鎖位置
においてバルブシート（71）とシール係合する円錐形状
部分（69）とを含み、スプリング（72）が補正バルブ
（62）を閉鎖位置へ弾性的に付勢する請求項18に記載の
流れ増幅ポペットバルブ（10）。 - 【請求項２０】該ポペットバルブ（63）は、該バルブ部
材（12）のボア（66）に摺動可能に配置され、作動室
（67）を形成するピストン（64）と、入口ポート（21）
を該作動室（64）と通じさせる開口（68）とを含む請求
項18に記載の流れ増幅ポペットバルブ（10）。 - 【請求項２１】該バルブ手段（44）が、流れ調整通路手
段（43）に配置された固定のオリフィス（74）と、該固
定のオリフィス（74）と直列に該固定のオリフィスの上
流側に配置された圧力調整バルブ（76）とを含む請求項
７に記載の流れ増幅ポペットバルブ（10）。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/754,092 US5137254A (en) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | Pressure compensated flow amplifying poppet valve |
| US754,092 | 1991-09-03 | ||
| PCT/US1991/008282 WO1993005303A1 (en) | 1991-09-03 | 1991-11-12 | Pressure compensated flow amplifying poppet valve |
Publications (2)
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50517792A Expired - Fee Related JP3090275B2 (ja) | 1991-09-03 | 1991-11-12 | 圧力補正された流れ増幅ポペットバルブ |
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| JP (1) | JP3090275B2 (ja) |
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| DE (1) | DE69119914T2 (ja) |
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