JP5185982B2 - Flow control valve - Google Patents

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Description

本発明は、流量制御弁に関する。   The present invention relates to a flow control valve.

流量制御弁としては、流路の断面積を絞りによって変えて流量を規制する絞り弁(通常圧力補償が無い)がある。この絞り弁は、図12に示すようにボデイ1内にニードル弁(弁体)2が収容され、弁軸2aに形成したねじ部2bにより進退自在に収容されて先端部2cに形成されたテーパ面2dより弁座3との間の環状の断面積を変えて流量を調整するものである。この絞り弁は、構造が簡単で低廉であること、高圧の油圧回路にも適用できる等の特徴がある。 As a flow control valve, there is a throttle valve (normally without pressure compensation) that regulates the flow rate by changing the cross-sectional area of the flow path with a throttle. As shown in FIG. 12 , this throttle valve has a needle valve (valve element) 2 accommodated in a body 1 and is accommodated in a freely reciprocating manner by a threaded portion 2b formed on a valve shaft 2a. The flow rate is adjusted by changing the annular cross-sectional area between the surface 2d and the valve seat 3. This throttle valve has features such as a simple structure and low cost, and is applicable to a high-pressure hydraulic circuit.

また、流路面積の調整は、ニードル弁2の弁軸2aの上端に固定した手動ハンドル4の回転操作により調整するものが主体となっており、操作が簡単である。閉弁状態の確認は、作業者が手動ハンドル4を回してニードル弁2のテーパ面2dが弁座3に圧接したときの摩擦力を感知して判断している。従って、このような絞り弁は、手動操作の元では極めてシンプルな構造で、且つ安定した性能を有しているために極めて多くの分野に用いられている。   The adjustment of the flow path area is mainly performed by adjusting the manual handle 4 fixed to the upper end of the valve shaft 2a of the needle valve 2, and the operation is simple. The confirmation of the closed state is made by sensing the frictional force when the operator turns the manual handle 4 and the tapered surface 2d of the needle valve 2 comes into pressure contact with the valve seat 3. Accordingly, such a throttle valve has a very simple structure under a manual operation and has a stable performance, and thus is used in many fields.

また、このような構造の絞り弁の流路面積の調整を電気的に行う方法として、ニードル弁2の手動ハンドル4に代えて電気モータを取り付けて駆動する方式が採用されている。
また、電気モータを使用したニードルバルブとして、ニードルバルブの弁軸の上端部に設けた座金と弁軸を軸支する弁装体との間にスプリングを縮設すると共に、弁軸の上端面に出力軸が軸方向に摺動する直動モータの出力軸の先端面を当接させ、閉弁時には、直動モータの出力軸を弁座に近接させる方向に移動させてスプリングを圧縮させてニードルバルブのテーパ面を弁座に圧接させ、開弁時には出力軸を弁座から離間する方向に移動させ、スプリングのバネ力により出力軸に追従させてニードルバルブを開弁方向に移動させてテーパ面を弁座から離隔させるようにしたニードルバルブが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
As a method for electrically adjusting the flow passage area of the throttle valve having such a structure, a system in which an electric motor is attached and driven instead of the manual handle 4 of the needle valve 2 is employed.
In addition, as a needle valve using an electric motor, a spring is provided between a washer provided at the upper end of the valve shaft of the needle valve and a valve body that supports the valve shaft, and at the upper end surface of the valve shaft. The output shaft of the linear motor that slides in the axial direction is brought into contact with the tip surface of the linear motor, and when the valve is closed, the spring is compressed by moving the linear motor's output shaft closer to the valve seat to compress the needle. The taper surface of the valve is pressed against the valve seat, and when the valve is opened, the output shaft is moved away from the valve seat, and the needle valve is moved in the valve opening direction by following the output shaft by the spring force of the spring. There has been proposed a needle valve that separates the valve from the valve seat (for example, see Patent Document 1).

特開2006−153205号公報(4−5頁、図1)JP 2006-153205 A (page 4-5, FIG. 1)

図12に示したような構造の絞り弁の流路面積の調整を電気的に行う方法として、ニードル弁2の手動ハンドル4に代えて電気モータを取り付けて駆動する方式においては、開弁、閉弁の制御に自由度が低いことと、使用時間の経過(経時変化)と共に、シートポイント(制御位置)がずれてしまうという大きな欠点があった。特に閉弁位置の位置決めには過負荷状態を作り出しての位置決め手段しか見出せないような制御系体となる。即ち、閉弁状態の確認は、手動操作においては作業者が手動ハンドル4を回してニードル弁2のテーパ面2dが弁座3に圧接したときの摩擦力を感知して判断しているが、電気モータを使用した場合にはニードル弁2を過剰に締め付けて弁座3に圧接させて閉弁させるという制御系体となり、これが電気モータの過負荷状態を発生させることとなり、電気モータや制御系の過電流等の故障の要因となっている。   As a method for electrically adjusting the flow passage area of the throttle valve having the structure as shown in FIG. 12, in a system in which an electric motor is attached and driven instead of the manual handle 4 of the needle valve 2, the valve is opened and closed. There was a great drawback in that the degree of freedom in controlling the valve was low, and the seat point (control position) was shifted with the passage of time (change over time). In particular, the positioning of the valve closing position results in a control system that can only find positioning means that creates an overload condition. That is, the confirmation of the valve closing state is determined by sensing the frictional force when the operator turns the manual handle 4 and the tapered surface 2d of the needle valve 2 is pressed against the valve seat 3 in manual operation. When an electric motor is used, the needle valve 2 is excessively tightened and is brought into pressure contact with the valve seat 3 to be closed, which causes an overload state of the electric motor, and the electric motor and control system. This is a cause of failure such as overcurrent.

また、ニードル弁方式の流量制御弁は、本来の使用状況、即ち手動操作の観点からパワーアシストや圧力バランスやフローフォースへの対応が施されていないのが実態である。技術的にはパワーアシストや圧力バランス機構を施す方法があるが、形状が甚だしく大きくなり、また、フローフォースへの対応は形状上技術的に困難である。
フローフォースへの対処がなされていない場合には、流体の脈動に起因する振動が発生し、これに伴いギヤ等のバックラッシュの部分に振動が発生して位置決め制御の不安定の要因となる。このためフローフォースに対抗して逆方向の力を加える必要がある。このフローフォースは、流体の圧力が高く、且つ流量に応じて大きくなり、パワーアシストや圧力バランス機構を施すことが必要となる。しかしながら、パワーアシストや圧力バランス機構が設けられていない場合にはフローフォースにより位置決め制御に必要以上の操作力(駆動力・制止力)を必要とし、電気モータや制御系が大型化し、コストも高くなる。従って、フローフォースへの対応がなされないと、手動操作による制御はもとより電動モータによる制御においても高圧、大流量の流体の流量制御への不安定要因が生じる。
Further, the actual flow rate control valve of the needle valve system is not actually adapted to power assist, pressure balance, and flow force from the viewpoint of original use, that is, from the viewpoint of manual operation. Technically, there is a method of applying power assist or a pressure balance mechanism, but the shape becomes extremely large, and it is technically difficult to cope with the flow force in terms of shape.
When the flow force is not dealt with, vibration due to pulsation of the fluid is generated, and accordingly, vibration is generated in a backlash portion such as a gear, which causes unstable positioning control. For this reason, it is necessary to apply a reverse force against the flow force. This flow force has a high fluid pressure and increases in accordance with the flow rate, and it is necessary to apply power assist and a pressure balance mechanism. However, if no power assist or pressure balance mechanism is provided, the flow force requires more operating force (driving force / stopping force) for positioning control, and the electric motor and control system become larger and costly. Become. Therefore, if the response to the flow force is not made, an unstable factor occurs in the flow control of the high-pressure and large-flow rate fluid in the control by the electric motor as well as the control by the manual operation.

更に、ニードル弁方式の電動制御においては、ニードル弁の軸方向の変位(リフト)の変位を必要とし、この変位を吸収するためには弁軸と電動モータとをスプライン機構又はこれに匹敵する機構により連結することが必要となる。このため、これらの機構とニードル弁の送りねじの双方にクリアランスに起因するガタ、即ちバックラッシュが発生し、ニードル弁を目的位置に正確に固定することが困難となり、再現性の欠如の要因にもなっている。   Further, in the needle valve type electric control, the displacement of the needle valve in the axial direction (lift) is required, and in order to absorb this displacement, the valve shaft and the electric motor are combined with a spline mechanism or a mechanism comparable to this. Need to be connected. For this reason, backlash due to clearance occurs in both of these mechanisms and the needle valve feed screw, that is, it becomes difficult to accurately fix the needle valve to the target position, which causes a lack of reproducibility. It is also.

また、特許文献1に開示されているニードルバルブは、構造が複雑であり、これに伴い部品点数が多くなり組み立てが困難であると共に高価である。また、制御流体の通過回路内にOリングを有し、このOリングを定期的に交換する必要が生じ保守の定期化が必要条件となる。更に構造上高圧及び大流量の流体制御に使用することには難がある。また、フローフォースへの対応もなされておらず、概ね図12に示す絞り弁と同様の問題を内蔵(残存)している。   Further, the needle valve disclosed in Patent Document 1 has a complicated structure, which increases the number of parts, makes assembly difficult, and is expensive. In addition, an O-ring is provided in the control fluid passage circuit, and it is necessary to periodically replace the O-ring. Furthermore, it is difficult to use it for fluid control of high pressure and large flow rate because of its structure. Also, no response to the flow force has been made, and problems similar to those of the throttle valve shown in FIG.

また、構造的には、流量制御、特に通過面積を定量的に変化させる制御においては、直動形スプール機構が一般的ではあるが、スプールとランド間の寸法管理、穴加工、円筒度、真直度等に特別な設備、技術が必要となり、コストが高くなる等の要素が残留している。
本発明の目的は、流体の入出力間を2分流化してフローフォースを相殺すると共に、制御流体の源圧側をバックプレッシャとして用いて摺動する部品間に圧密状態を作り出し、接触部からの流体の漏れを防止し且つ回動自在を保持し、簡単な構造で流体の通過面積を連続的且つ滑らかに変化させることができる流量制御弁を提供することにある。
Also, structurally, in the flow rate control, especially in the control for quantitatively changing the passage area, the direct acting spool mechanism is generally used, but the dimension management between the spool and the land, drilling, cylindricity, straightness, etc. Special equipment and technology are required every time, and the cost remains high.
The object of the present invention is to divide the flow between input and output of the fluid into two to cancel the flow force, and to create a consolidated state between the sliding parts by using the source pressure side of the control fluid as a back pressure so that the fluid from the contact portion It is an object of the present invention to provide a flow rate control valve that can prevent the leakage of the fluid and keeps it rotatable, and can change the passage area of the fluid continuously and smoothly with a simple structure.

上述した課題を解決するために、本発明の請求項1に係る流量制御弁は、
第1の流路と第2の流路が一側の端面から他側の端面まで貫通して設けられ、これらの第1の流路と第2の流路は、中心を通る直線の両側に対称に配置され、且つ前記一側の端面にそれぞれ1つの開口部が開口し、内部で二股に分岐されて前記他側の端面に2つの開口部が開口して形成されたステータと、
一側の端面が前記ステータの他側の端面に密着して回動可能とされ、前記一側の端面に、第1の制御位置において前記第1の流路と第2の流路とを遮断し、前記第1の制御位置から第2の制御位置まで回動するに伴い前記第1の流路と第2の流路の各2つの開口部の各一側の対応する開口部同士及び各他側の対応する開口部同士をそれぞれ連通させて前記第1の流路と第2の流路とを連通させる第1の連通溝と第2の連通溝が設けられたロータと、
前記ステータとロータを収容するケーシングと、
前記ロータの他側の端面とケーシングとの間に設けられて前記ロータの一側の端面を前記ステータの他側の端面に密着させる押圧手段とを備えたことを特徴としている。
In order to solve the above-described problem, a flow control valve according to claim 1 of the present invention includes:
The first flow path and the second flow path are provided so as to penetrate from one end face to the other end face, and these first flow path and second flow path are on both sides of a straight line passing through the center. A stator that is symmetrically arranged and has one opening on the one end face, and is bifurcated inside to form two openings on the other end face;
One end face is in close contact with the other end face of the stator and is rotatable, and the first flow path and the second flow path are blocked at the first control position on the one end face. As the first control position is rotated from the first control position to the second control position, the corresponding openings on the one side of the two openings of the first flow path and the second flow path A rotor provided with a first communication groove and a second communication groove for communicating the corresponding openings on the other side with the first flow path and the second flow path;
A casing for housing the stator and the rotor;
A pressing means is provided between the end surface on the other side of the rotor and the casing, and presses the end surface on the one side of the rotor against the end surface on the other side of the stator.

ステータの第1の流路の1つの開口部から流入した流体は、内部で二股に分流されて2つの開口部から対向するロータの第1、第2の連通溝に流入する。ロータの第1の制御位置においては、ステータの第1の流路と第2の流路とが遮断されている。これにより、流量制御弁が閉弁されている。ロータが第1の制御位置から第2の制御位置に回動するに伴いロータの第1の連通溝と第2の連通溝がステータの第1の流路の対向する2つの開口部と第2の流路の対向する2つの開口部に連通して流体がステータの第1の流路の2つの開口部から第2の流路の2つの開口部に流れ込み、ステータ内部で合流して1つの開口部から吐出する。これにより、流量制御弁が開弁する。このとき、ロータの第1の連通溝と第2の連通溝を流れる流体は、中心軸対称から見るとフローフォースが相殺される方向に流れることになる。これにより、流体の脈動に起因する振動も低減されて位置決め制御が容易となる。   The fluid that has flowed in from one opening of the first flow path of the stator is divided into two branches inside, and flows into the first and second communication grooves of the opposing rotor from the two openings. In the first control position of the rotor, the first flow path and the second flow path of the stator are blocked. Thereby, the flow control valve is closed. As the rotor is rotated from the first control position to the second control position, the first communication groove and the second communication groove of the rotor are connected to the two openings facing the first flow path of the stator and the second. The fluid flows into the two openings of the second flow path from the two openings of the first flow path of the stator in communication with the two openings facing each other, and merges inside the stator to form one Discharge from the opening. Thereby, the flow control valve is opened. At this time, the fluid flowing through the first communication groove and the second communication groove of the rotor flows in a direction in which the flow force is canceled when viewed from the center axis symmetry. Thereby, the vibration resulting from the pulsation of the fluid is also reduced, and positioning control becomes easy.

ロータは、ステータと密着する反対側の端面とハウジングとの間の空間部に縮設された押圧手段により、ステータに密着し且つ回転可能に支持される。そして、ロータの回動により、第1の流路と第2の流路とが遮断又は連通される。即ち、流量制御弁が閉弁又は開弁される。これにより、油圧や空気圧等のパワーアシストを使用することなく機能に見合った電動操作のみでロータを回動させて流量制御弁を開閉させることが可能となる。この結果、高圧、大流量の油圧回路にも容易に対応することができる。   The rotor is in close contact with the stator and rotatably supported by pressing means that is contracted in a space between the housing and the opposite end surface that is in close contact with the stator. Then, the first flow path and the second flow path are blocked or communicated by the rotation of the rotor. That is, the flow control valve is closed or opened. Accordingly, it is possible to open and close the flow control valve by rotating the rotor only by an electric operation corresponding to the function without using power assist such as hydraulic pressure or air pressure. As a result, it is possible to easily cope with a hydraulic circuit having a high pressure and a large flow rate.

また、本発明の請求項2に係る流量制御弁は、請求項1に記載の流量制御弁において、
前記ステータの他側の端面に開口する前記第1及び第2の流路の各2つの開口部は同一円周上に配置され、
前記ロータの第1及び第2の連通溝は、少なくとも両端部が前記第1及び第2の流路の各2つの開口部と対向する同一円周上に配置されていることを特徴としている。
A flow control valve according to claim 2 of the present invention is the flow control valve according to claim 1,
Each of the two openings of the first and second flow paths opening on the other end face of the stator is disposed on the same circumference,
The first and second communication grooves of the rotor are characterized in that at least both ends are arranged on the same circumference facing the two openings of the first and second flow paths.

ステータの第1、第2の流路の各2つの開口部を同一円周上に配置し、ロータの第1、第2の連通溝は、少なくとも両端部がステータの第1、第2の流路の各2つの開口部と対向する同一円周上に配置し、ロータを回動させることにより、第1の流路と第2の流路とを遮断し、又は連通させることができる。
また、本発明の請求項3に係る流量制御弁は、請求項1又は請求項2に記載の流量制御弁において、
前記押圧手段は、前記ロータの他側の端面と前記ケーシングの対向する端面との間に縮設されたバネと、
前記ロータ内に設けられ、各一端がそれぞれ前記第1及び第2の連通溝の底面に開口し、各他端がそれぞれ他側の端面に開口して前記各連通溝側から他側の端面側へのみ流体の流れを許容する一方向弁からなることを特徴としている。
The two openings of the first and second flow paths of the stator are arranged on the same circumference, and at least both ends of the first and second communication grooves of the rotor are the first and second flow paths of the stator. The first flow path and the second flow path can be blocked or communicated with each other by disposing them on the same circumference facing the two openings of the path and rotating the rotor.
A flow control valve according to claim 3 of the present invention is the flow control valve according to claim 1 or 2,
The pressing means includes a spring contracted between an end face on the other side of the rotor and an end face facing the casing;
Provided in the rotor, each one end is opened to the bottom surface of each of the first and second communication grooves, and each other end is opened to the other end surface, so that each communication groove side to the other end surface side It is characterized by comprising a one-way valve that allows the flow of fluid only to the head.

ロータとケーシングとの間の空間部に縮設したバネと、連通溝側からロータとケーシングとの間の空間部に一方向弁を通して流体圧を供給してバックプレッシャ(背圧)を付与してロータとケーシング間の機械的摩擦力を低減し、ステータの端面とロータの端面との圧密状態を保持しつつ小さな駆動力でロータを回動可能とする。
また、本発明の請求項4に係る流量制御弁は、請求項1又は請求項2に記載の流量制御弁において、
前記押圧手段は、前記ロータの他側の端面と前記ケーシングの対向する端面との間に縮設されたバネと、
前記ステータの第1、第2の流路の何れか一方を流体の入口、何れか他方を流体の出口としたときに、閉弁時において前記連通溝まで流体が導入され得る側の連通溝の底面に一端が開口し、他端が前記ロータの他側の端面に開口して流体の一部を供給する流路からなることを特徴としている。
A back pressure (back pressure) is applied by supplying a fluid pressure through a one-way valve from the communicating groove side to the space between the rotor and the casing, with a spring contracted in the space between the rotor and the casing. The mechanical frictional force between the rotor and the casing is reduced, and the rotor can be rotated with a small driving force while maintaining the compacted state between the end face of the stator and the end face of the rotor.
A flow control valve according to claim 4 of the present invention is the flow control valve according to claim 1 or 2,
The pressing means includes a spring contracted between an end face on the other side of the rotor and an end face facing the casing;
When one of the first flow path and the second flow path of the stator is used as a fluid inlet, and the other is used as a fluid outlet, the communication groove on the side where the fluid can be introduced to the communication groove when the valve is closed. One end is opened on the bottom surface, and the other end is opened on the other end surface of the rotor, and is composed of a flow path for supplying a part of the fluid.

ロータとケーシングとの間の空間部に縮設したバネと、連通溝側からロータとケーシングとの間の空間部に流路を通して流体圧を供給してバックプレッシャ(背圧)を付与してステータとロータの対向面を圧密状態に押し付け且つロータを回動可能とする。これにより、構造が簡単で油圧や空気圧等のパワーアシストを使用することなく電気操作のみで流量制御弁を開閉駆動させることが可能となる。   A stator that is contracted in a space portion between the rotor and the casing, and a back pressure (back pressure) is applied by supplying fluid pressure through the flow path from the communication groove side to the space portion between the rotor and the casing. And the opposite surfaces of the rotor are pressed into a compacted state and the rotor can be rotated. As a result, the flow control valve can be driven to open and close only by an electric operation without using power assist such as hydraulic pressure or air pressure.

本発明によると、ステータの入力・出力間の流路を二分化し、第1の流路から入力された流体をロータに設けた二つの連通溝により反対方向に流して第2の流路に流入させることにより、フローフォースを相殺することができ、位置決め制御が容易となる。また、流量制御弁の構成が簡単であり、組み付け性が良く且つコストの低廉化を図ることができる。   According to the present invention, the flow path between the input and output of the stator is divided into two, and the fluid input from the first flow path flows in the opposite direction by the two communication grooves provided in the rotor and flows into the second flow path. By doing so, the flow force can be canceled and positioning control becomes easy. Further, the configuration of the flow control valve is simple, the assemblability is good, and the cost can be reduced.

また、バネと協働して流体の圧力を利用してロータにバックプレッシャ(背圧)を付与することにより、機械的バネ機構により生ずるロータとケーシング間の摩擦を低減し、且つステータとロータ間の接触面の圧力を高めて圧密状態を作り出して接触部からの流体の漏れを防止することができ、油圧や空気圧等のパワーアシストを使用することなく電動操作のみで駆動させることができる。従って、高圧、大流量の油圧回路に適用することが可能となる。   In addition, the back pressure (back pressure) is applied to the rotor using the fluid pressure in cooperation with the spring to reduce the friction between the rotor and the casing caused by the mechanical spring mechanism, and between the stator and the rotor. The pressure on the contact surface can be increased to create a consolidated state to prevent fluid leakage from the contact portion and can be driven only by electric operation without using power assist such as hydraulic pressure or air pressure. Therefore, it can be applied to a high pressure, large flow rate hydraulic circuit.

本発明に係る流量制御弁の断面図である。It is sectional drawing of the flow control valve which concerns on this invention. 図1に示した流量制御弁計の矢線II方向から見たステータの端面図である。FIG. 2 is an end view of the stator as viewed from the direction of arrow II of the flow control valve meter shown in FIG. 1. 図1に示した流量制御弁の矢線III−III方向から見たステータの端面図である。FIG. 3 is an end view of the stator as seen from the direction of arrow III-III of the flow control valve shown in FIG. 1. 図1に示した流量制御弁の矢線IV−IV方向から見たロータの端面図である。FIG. 4 is an end view of the rotor as viewed from the direction of arrow IV-IV of the flow control valve shown in FIG. 1. 図1に示した流量制御弁の閉弁時におけるステータの第1、第2の流路とロータの第1、第2の連通溝との関係を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between first and second flow paths of a stator and first and second communication grooves of a rotor when the flow control valve shown in FIG. 1 is closed. 図5に示した流量制御弁の開弁時におけるステータの第1、第2の流路とロータの第1、第2の連通溝との関係を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between the first and second flow paths of the stator and the first and second communication grooves of the rotor when the flow control valve shown in FIG. 5 is opened. 図5に示したロータの連通溝とステータの流路の開口部間の開口面積の変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the change of the opening area between the communicating groove of the rotor shown in FIG. 5, and the opening part of the flow path of a stator. ロータの連通溝とステータの流路の開口部間の開口面積の変化を示す変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification which shows the change of the opening area between the communicating groove | channel of a rotor, and the opening part of the flow path of a stator. 図1に示した流量制御弁を系統的に示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the flow control valve shown in FIG. 1 systematically. 図1に示した流量制御弁の変形例を系統的に示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the modification of the flow control valve shown in FIG. 1 systematically. 図1に示した流量制御弁の変形例を系統的に示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the modification of the flow control valve shown in FIG. 1 systematically. 従来の流量制御弁(ニードル弁)の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the conventional flow control valve (needle valve).

以下、本発明の一実施形態に係る流量制御弁について図面に基づいて説明する。図1は、本発明の流量制御弁の概略構成を示し、流量制御弁10は、制御弁本体としてのステータ(固定部)11と、弁体としてのロータ(回転部)12と、これらを収容するケーシング13と、ロータ12とケーシング13との間に設けられてロータ12を押圧してステータ11に密着させるための押圧手段14等により構成されている。   Hereinafter, a flow control valve according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a flow control valve of the present invention. A flow control valve 10 accommodates a stator (fixed portion) 11 as a control valve main body, a rotor (rotating portion) 12 as a valve body, and these. And a pressing means 14 provided between the rotor 12 and the casing 13 for pressing the rotor 12 so as to be in close contact with the stator 11.

図1乃至図3に示すようにステータ11は、円柱形状をなし、一側の端面11a側から見て中心Oを通る1点鎖線で示す直線αの左右両側に対称に第1の流路21と第2の流路22が一側の端面11aから他側の端面11bまで貫通して設けられている。そして、これらの第1の流路21、第2の流路22は、図1及び図2に点線で示すように内部で二股に分岐されている。第1の流路21、第2の流路22は、端面11aにそれぞれ1つの開口部21A,開口部22Aが開口し、端面11bにそれぞれ2つの開口部21a,21b,開口部22a,22bが開口している。開口部21A,22Aの内周面には図示しない雌ネジが刻設されており、管継手と接続可能とされている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the stator 11 has a cylindrical shape, and is symmetrically arranged on the left and right sides of a straight line α indicated by a one-dot chain line passing through the center O when viewed from the one end face 11 a side. And the second flow path 22 is provided so as to penetrate from the end surface 11a on one side to the end surface 11b on the other side. And these 1st flow paths 21 and 2nd flow paths 22 are bifurcated inside as shown by a dotted line in FIG.1 and FIG.2. The first flow path 21 and the second flow path 22 have one opening 21A and an opening 22A on the end face 11a, respectively, and two openings 21a and 21b and openings 22a and 22b on the end face 11b, respectively. It is open. Female screws (not shown) are formed on the inner peripheral surfaces of the openings 21A and 22A so that they can be connected to a pipe joint.

図2及び図3に示すように第1の流路21、第2の流路22の開口部21A,22A及び各2つの開口部21a,21b、及び開口部22a,22bは、同一円周上に配置されている。そして、図3に示すように第1の流路21の2つの開口部21a,21bは、点線で示す開口部21Aの両側に所定の角度、例えば中心角45度の位置に配置されており、この場合、第2の流路22の2つの開口部22a,22bも、点線で示す開口部22Aの両側に中心角45度をなして配置されている。即ち、開口部21a,21b、及び開口部22a,22bは、同一円周上に周方向に沿って中心角90度をなして等間隔に配置されている。従って、開口部21aと22a、開口部21bと22bは、中心Oを通る直線αの両側に対称位置に配置されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the openings 21A and 22A and the two openings 21a and 21b and the openings 22a and 22b of the first channel 21 and the second channel 22 are on the same circumference. Is arranged. As shown in FIG. 3, the two openings 21a and 21b of the first flow path 21 are arranged at predetermined angles, for example, at a central angle of 45 degrees on both sides of the opening 21A indicated by the dotted line, In this case, the two openings 22a and 22b of the second channel 22 are also arranged at a central angle of 45 degrees on both sides of the opening 22A indicated by the dotted line. That is, the openings 21a and 21b and the openings 22a and 22b are arranged at equal intervals on the same circumference at a central angle of 90 degrees along the circumferential direction. Accordingly, the openings 21a and 22a and the openings 21b and 22b are arranged at symmetrical positions on both sides of the straight line α passing through the center O.

また、図3に示すようにステータ11の端面11bの中心位置にロータ12の回転中心位置を決めるための位置決め用の軸穴11cが設けられており、外周部近傍の所定位置にロータ12の回動位置、即ち後述する閉弁位置及び開弁位置を規制するための位置決め用の溝11dが開口部21a,21b,22a,22bと同心的に円弧状をなして所定の長さに設けられている。   Further, as shown in FIG. 3, a positioning shaft hole 11c for determining the rotation center position of the rotor 12 is provided at the center position of the end surface 11b of the stator 11, and the rotation of the rotor 12 is performed at a predetermined position near the outer peripheral portion. A positioning groove 11d for restricting a moving position, that is, a valve closing position and a valve opening position, which will be described later, is provided concentrically with the openings 21a, 21b, 22a, and 22b to have a predetermined length. Yes.

図1に示すようにロータ12は、ステータ11と同径の円柱形状をなし、ステータ11の端面11bに密着する一側の端面12aに図4に示すように回動位置に応じて第1の流路21と第2の流路22の対応する開口部21aと22a、開口部21bと22bに連通可能な2つの連通溝23と連通溝24が設けられている。ロータ12の他側の端面12bの中心位置には回転軸15が設けられている。連通溝23は、開口部21aと開口部21bと対応する同一円周上に、連通溝24は、開口部22aと22bと対応する同一円周上にそれぞれ円弧状をなして配置され且つ同一の形状、即ち対称の形状とされている。尚、図4において連通溝23は開口部21aと22a、連通溝24は開口部21bと22bを連通している状態を示している。   As shown in FIG. 1, the rotor 12 has a cylindrical shape with the same diameter as the stator 11, and the first end surface 12 a that is in close contact with the end surface 11 b of the stator 11 has a first position corresponding to the rotation position as shown in FIG. 4. Two communication grooves 23 and a communication groove 24 that can communicate with the corresponding openings 21 a and 22 a and the openings 21 b and 22 b of the flow path 21 and the second flow path 22 are provided. A rotation shaft 15 is provided at the center position of the end surface 12 b on the other side of the rotor 12. The communication groove 23 is arranged on the same circumference corresponding to the opening 21a and the opening 21b, and the communication groove 24 is arranged on the same circumference corresponding to the openings 22a and 22b. The shape is a symmetrical shape. In FIG. 4, the communication groove 23 shows a state in which the openings 21a and 22a are connected, and the communication groove 24 shows a state in which the openings 21b and 22b are in communication.

連通溝23は、図5に示す閉弁時には開口部21aと連通しており、図6に示す開弁時には対応する開口部21aと開口部22aとを連通する。連通溝24は、図5に示す閉弁時には開口部22bと連通しており、図6に示す開弁時には対応する開口部22bと開口部21bとを連通する。そして、連通溝23は、開口部22aと連通する一側の端面23aが当該開口部22aに外接する平面をなしている。   The communication groove 23 communicates with the opening 21a when the valve shown in FIG. 5 is closed, and communicates with the corresponding opening 21a and the opening 22a when the valve is opened as shown in FIG. The communication groove 24 communicates with the opening 22b when the valve shown in FIG. 5 is closed, and communicates with the corresponding opening 22b and the opening 21b when the valve shown in FIG. 6 is opened. The communication groove 23 forms a plane in which an end surface 23a on one side communicating with the opening 22a circumscribes the opening 22a.

このように端面23aが平面をなしていることで、図7に示すように開口部22aの開口面積を矢印で示すロータ12の回動に応じて2点鎖線で示すように変化させることが可能となる。更に、開口部22aの形状を図8に示すように周方向に沿う略台形状にすることで、開口面積をロータ12の回動に比例して2点鎖線で示すように変化させることが可能となる。連通溝24についても同様である。尚、連通溝23,24の一側の端面23a,24aは、他側の端面23b、24bと同様に曲面でも良い。また、各開口部の形状は、上述した円形や略台形等に限るものではなく、他の形状でもよい。   Since the end surface 23a is thus flat, the opening area of the opening 22a can be changed as shown by a two-dot chain line in accordance with the rotation of the rotor 12 indicated by an arrow as shown in FIG. It becomes. Furthermore, by making the shape of the opening 22a substantially trapezoidal along the circumferential direction as shown in FIG. 8, the opening area can be changed in proportion to the rotation of the rotor 12 as shown by a two-dot chain line. It becomes. The same applies to the communication groove 24. Note that the end surfaces 23a and 24a on one side of the communication grooves 23 and 24 may be curved like the end surfaces 23b and 24b on the other side. Further, the shape of each opening is not limited to the circular shape or the substantially trapezoidal shape described above, and may be other shapes.

また、連通溝23は、対応する開口部21aと開口部22aとを連通し、連通溝24は、対応する開口部21bと開口部22bとを連通すればよく、従って、必ずしも円弧状に形成する必要はなく、図4に2点鎖線で示すように直線状に形成してもよい。
図1及び図4に示すようにロータ12の端面12aの中心位置にステータ11の位置決め用の軸穴11cと対向して位置決め用の軸穴12cが設けられている。この軸穴12cにはピン(回転軸)25の略半分が回転可能に嵌挿され、略半分が突出している。また、図4に示すようにロータ12には図3に示すステータ11の端面11bに設けられた位置決め用の溝11dと対応する位置に、当該位置決め用の溝11d内を閉弁位置から開弁位置まで摺動可能な位置決めピン26が設けられている。
Further, the communication groove 23 communicates the corresponding opening 21a and the opening 22a, and the communication groove 24 only needs to communicate the corresponding opening 21b and the opening 22b. It is not necessary and may be formed in a straight line as shown by a two-dot chain line in FIG.
As shown in FIGS. 1 and 4, a positioning shaft hole 12 c is provided at the center position of the end surface 12 a of the rotor 12 so as to face the positioning shaft hole 11 c of the stator 11. Approximately half of the pin (rotating shaft) 25 is rotatably inserted into the shaft hole 12c, and approximately half protrudes. Further, as shown in FIG. 4, the rotor 12 is opened at the position corresponding to the positioning groove 11d provided on the end surface 11b of the stator 11 shown in FIG. A positioning pin 26 is provided that can slide to a position.

図1及び図4に示すようにロータ12には、連通溝23,24の底面の所定位置、例えば略中央位置と端面12bとの間にこれらの連通溝23,24側から端面12b側へのみ流体の流れを許容する一方向弁(逆止弁)16,17が内装されている。そして、ステータ11の端面11bとロータ12の端面12aは、精密に表面加工処理が施されており、ロータ12の端面12aがステータ11の端面11bに良好に密着した状態で回動可能とされている。   As shown in FIGS. 1 and 4, the rotor 12 has a predetermined position on the bottom surface of the communication grooves 23, 24, for example, between the communication groove 23, 24 side and the end surface 12 b side between the substantially central position and the end surface 12 b. One-way valves (check valves) 16 and 17 that allow fluid flow are provided. The end surface 11b of the stator 11 and the end surface 12a of the rotor 12 are precisely surface-treated so that the end surface 12a of the rotor 12 can be rotated with the end surface 11b of the stator 11 being in good contact with the end surface 11b. Yes.

ケーシング13は、有底円筒形状をなし、ロータ12が極めて僅かなクリアランスを存して回転可能に収容されており、一側の端面13aの中心にロータ12の回転軸15が挿通する軸穴13bが設けられている。ロータ12は、Oリング28を介してケーシング13内に回転可能に嵌挿され、回転軸15がケーシング13の軸穴13bから突出し、Oリング27により液密に回転可能に支持されて収容されている。ロータ12の端面12bとケーシング13の対向する端面13aとの間の空間部にバネ部材としての皿バネ18が複数枚、例えば4枚交互に重ねて縮設されている。   The casing 13 has a bottomed cylindrical shape, the rotor 12 is rotatably accommodated with a very small clearance, and a shaft hole 13b through which the rotary shaft 15 of the rotor 12 is inserted in the center of one end surface 13a. Is provided. The rotor 12 is rotatably inserted into the casing 13 via the O-ring 28, the rotating shaft 15 protrudes from the shaft hole 13 b of the casing 13, and is supported and accommodated in a liquid-tight manner by the O-ring 27. Yes. A plurality of, for example, four, disc springs 18 as spring members are alternately stacked in a space between the end surface 12 b of the rotor 12 and the end surface 13 a facing the casing 13.

図1に示すようにステータ11は、軸穴11cにロータ12の軸穴12cに嵌合されたピン(回転軸)25の突出している半分が嵌挿され、位置決め用の溝11dに位置決めピン26が摺動可能に嵌挿され、端面11bがロータ12の端面12aに皿バネ18のバネ力に抗して密着されてケーシング13に嵌挿収容され、環状の端板19によりケーシング13に逸脱不能且つ回転不能に固定されている。尚、ステータ11は、Oリング29によりケーシング13内に液密に嵌挿されている。そして、一方向弁16,17と皿バネ18とにより押圧手段14が形成されている。   As shown in FIG. 1, in the stator 11, a protruding half of a pin (rotating shaft) 25 fitted in the shaft hole 12c of the rotor 12 is inserted into the shaft hole 11c, and the positioning pin 26 is inserted into the positioning groove 11d. Is inserted slidably, the end surface 11b is brought into close contact with the end surface 12a of the rotor 12 against the spring force of the disc spring 18 and is fitted and accommodated in the casing 13, and the annular end plate 19 cannot deviate from the casing 13. And it is fixed so that it cannot rotate. The stator 11 is inserted in a liquid-tight manner in the casing 13 by an O-ring 29. A pressing means 14 is formed by the one-way valves 16 and 17 and the disc spring 18.

以下に図5乃至図8により作用を説明する。尚、流量制御弁10を圧縮流体回路、例えば高圧の油圧回路に適用し、開口部21Aを圧縮流体(以下、「圧油」と称する)の入口、開口部22Aを圧油の出口として説明する。図5及び図6は、図1に示した流量制御弁10をステータ11とロータ12との密着面におけるステータ11の第1の流路21、第2の流路22の対応する開口部21aと21b、開口部22aと22b、及びロータ12の対応する2つの連通溝23、連通溝24との関係をロータ12の端面12a側から見た状態を示している。尚、図5及び図6中ステータ11の端面11bの各開口部21a,21b,22a,22bは、分かり易くするために実線で描いてある。 The operation will be described below with reference to FIGS. Note that the flow control valve 10 is applied to a compressed fluid circuit, for example, a high pressure hydraulic circuit, the opening 21A is an inlet for compressed fluid (hereinafter referred to as “pressure oil”), and the opening 22A is an outlet for pressure oil. . 5 and 6 show the flow rate control valve 10 shown in FIG. 1 corresponding to the opening 21a of the first flow path 21 and the second flow path 22 of the stator 11 on the contact surface between the stator 11 and the rotor 12. The state of 21b, openings 22a and 22b, and the corresponding two communication grooves 23 and communication grooves 24 of the rotor 12 is viewed from the end surface 12a side of the rotor 12. In FIGS. 5 and 6 , the openings 21a, 21b, 22a, and 22b of the end surface 11b of the stator 11 are drawn with solid lines for easy understanding.

図5に示すようにロータ12の位置決めピン26がステータ11の位置決め用の溝11dの一側端部(以下、「第1の制御位置」という)に係止されている状態においては、連通溝23,24は、それぞれ開口部21a,22bのみに連通しており、開口部22a、開口部21bとは連通していない。従って、流量制御弁10は、第1の流路21と第2の流路22とが遮断された状態、即ち閉弁状態にある。   As shown in FIG. 5, in a state where the positioning pin 26 of the rotor 12 is locked to one end portion of the positioning groove 11d of the stator 11 (hereinafter referred to as “first control position”), the communication groove 23 and 24 are connected only to the openings 21a and 22b, respectively, and are not connected to the openings 22a and 21b. Therefore, the flow control valve 10 is in a state where the first flow path 21 and the second flow path 22 are blocked, that is, in a closed state.

ロータ12が図中矢印Cで示す時計方向に回動すると、これに伴い連通溝23,24の各一側(端面23a,24a側)がそれぞれ開口部22a,21bと徐々に連通する(図7参照)。これにより、流量制御弁10が徐々に開弁して圧油が開口部21aから開口部22a、開口部21bから開口部22bへと流れ始める。即ち、第1の流路21から第1の連通溝23と第2の連通溝24を通して第2の流路22に圧油が流れ始める。   When the rotor 12 rotates in the clockwise direction indicated by the arrow C in the drawing, each side (end surfaces 23a, 24a side) of the communication grooves 23, 24 gradually communicates with the openings 22a, 21b, respectively (FIG. 7). reference). Thereby, the flow control valve 10 is gradually opened, and the pressure oil starts to flow from the opening 21a to the opening 22a and from the opening 21b to the opening 22b. That is, the pressure oil starts to flow from the first flow path 21 to the second flow path 22 through the first communication groove 23 and the second communication groove 24.

ロータ12が更に時計方向Cに回転して図6に示すように位置決めピン26がステータ11の位置決め用の溝11dの他側端部(以下、「第2の制御位置」という)に係止されると、連通溝23、連通溝24の各一側がそれぞれ開口部22a,開口部21bに全開して連通する。また、連通溝23,24の他側(端面23b,24b側)は、開口部21a,22bと連通している。これにより、第1の流路21、第2の流路22の各2つの開口部21aと21b、開口部22aと22bの、各一側の対応する開口部21aと22a、各他側の対応する開口部21bと22b同士が連通されて、第1の流路21と第2の流路22とが連通される。これにより、流量制御弁10が全開する。   The rotor 12 further rotates clockwise C, and the positioning pin 26 is locked to the other end of the positioning groove 11d of the stator 11 (hereinafter referred to as “second control position”) as shown in FIG. Then, each one side of the communication groove 23 and the communication groove 24 is fully opened and communicates with the opening 22a and the opening 21b, respectively. Moreover, the other side (end surface 23b, 24b side) of the communication grooves 23 and 24 is connected to the openings 21a and 22b. Thereby, each of the two openings 21a and 21b of the first channel 21 and the second channel 22, the corresponding openings 21a and 22a on each side of the openings 22a and 22b, and the correspondence on each other side The opening portions 21b and 22b to be communicated with each other, and the first channel 21 and the second channel 22 are communicated. Thereby, the flow control valve 10 is fully opened.

前述したように、ステータ11の第1、第2の流路21,22が中心Oを通る直線αの左右両側に対称に配置され(図2及び図3参照)、これらの各2つの開口部21aと21b、開口部22aと22bが、同一円周上に対称位置に配置され、ロータ12の連通溝23、連通溝24もこれらと同一円周上に配置され且つ同一の形状とされている。そして、これらの連通溝23、連通溝24が第1の流路21、第2の流路22の各二つの開口部の各一側の対応する開口部21aと22a、各他側の対応する開口部21bと22bを連通させている。   As described above, the first and second flow paths 21 and 22 of the stator 11 are symmetrically disposed on the left and right sides of the straight line α passing through the center O (see FIGS. 2 and 3), and each of these two openings 21a and 21b and openings 22a and 22b are arranged at symmetrical positions on the same circumference, and the communication groove 23 and the communication groove 24 of the rotor 12 are also arranged on the same circumference and have the same shape. . The communication groove 23 and the communication groove 24 correspond to the corresponding openings 21a and 22a on each side of the two openings of the first flow path 21 and the second flow path 22 and on the other side. The openings 21b and 22b are in communication.

これにより、図6に示すように第1の流路21の開口部21Aから流入した圧油は、ステータ11の内部で分岐して開口部21aから連通溝23を通して開口部22aに、開口部21bから連通溝24を通して開口部22bへと流れてステータ11の内部で再び合流して第2の流路22の開口部22Aから流出する。これにより、連通溝23、連通路24内を流れる圧油は、同じ大きさのフローフォースFH,FHを発生し、且つ反対方向に流れることとなる。この結果、これらの連通溝23、連通溝24内を流れる圧油によるフローフォースFH,FHは相殺される。これにより、ロータ12の回転の制御力は、フローフォースに対して重要な要素では無くなる。   As a result, as shown in FIG. 6, the pressure oil flowing in from the opening 21A of the first flow path 21 branches inside the stator 11 and passes from the opening 21a to the opening 22a through the communication groove 23 to the opening 21b. Then, the air flows from the first through the communication groove 24 to the opening 22b, joins again inside the stator 11, and flows out from the opening 22A of the second flow path 22. As a result, the pressure oil flowing in the communication groove 23 and the communication passage 24 generates the flow forces FH and FH having the same size and flows in the opposite direction. As a result, the flow forces FH and FH due to the pressure oil flowing through the communication groove 23 and the communication groove 24 are canceled out. Thereby, the control force of the rotation of the rotor 12 is not an important factor for the flow force.

尚、上述したように2つのフローフォースFH,FHが効率よく相殺するためにはステータ11の第1、第2の流路22の開口部21A,22A、開口部21a,21b,22a,22b、及び特にロータ12の連通溝23,24の溝構造寸法と対称性、位置付けが重要な要素となるが、これらの加工は、前述したスプールの加工や管理に比べて容易である。   As described above, in order to effectively cancel the two flow forces FH and FH, the openings 21A and 22A, the openings 21a, 21b, 22a and 22b of the first and second flow paths 22 of the stator 11 are provided. In particular, the groove structure dimensions, symmetry, and positioning of the communication grooves 23 and 24 of the rotor 12 are important factors, but these processes are easier than the spool processes and management described above.

また、ステータ11の端面11bとロータ12の端面12aとの接触面間では、ロータ12の連通溝23,24に加わる流体圧力に抗して何らかの外圧によってのみ密着状態が保持される、又は保持されていなければならない。流体圧が加えられていない状態においてロータ12の端面12aは、皿バネ18のバネ力のみによりステータ11の端面11bへの密着状態が保持されている。   Further, between the contact surfaces of the end surface 11 b of the stator 11 and the end surface 12 a of the rotor 12, the contact state is maintained or maintained only by some external pressure against the fluid pressure applied to the communication grooves 23 and 24 of the rotor 12. Must be. In a state where no fluid pressure is applied, the end surface 12 a of the rotor 12 is held in close contact with the end surface 11 b of the stator 11 only by the spring force of the disc spring 18.

しかしながら、第1の流路21を圧油の入口、第2の流路22を圧油の出口として圧油が加えられると、図5に示す閉弁状態、即ち開口部22aと開口部21bが遮断状態にある場合においても、第1の流路21の開口部21aから連通溝23内に流入している圧油の一部が図1に示す一方向弁16を通してロータ12とケーシング13との間の空間部に流入してバックプレッシャ(背圧)BPとして作用し、皿バネ18と協働してロータ12を押圧して端面12aをステータ11の対向する端面11bに圧接させる。   However, when pressure oil is applied with the first channel 21 as the inlet for pressure oil and the second channel 22 as the outlet for pressure oil, the valve closing state shown in FIG. 5, that is, the openings 22 a and 21 b are Even in the shut-off state, a part of the pressure oil flowing into the communication groove 23 from the opening 21a of the first flow path 21 passes between the rotor 12 and the casing 13 through the one-way valve 16 shown in FIG. It flows into the space between them and acts as a back pressure (back pressure) BP, and in cooperation with the disc spring 18, the rotor 12 is pressed to press the end surface 12 a against the opposing end surface 11 b of the stator 11.

また、閉弁状態において第1の流路21に連通する連通溝23から一方向弁16を通してロータ12とケーシング13との間の空間部に流入した圧油は、一方向弁17により連通溝24側への流出が阻止される。即ち、流体の出口側の第2の流路22側への圧油の流れが阻止される。これにより、ロータ12に付与されるバックプレッシャBPの低下が防止されて上記平衡状態が保持される。   In addition, the pressure oil that has flowed into the space between the rotor 12 and the casing 13 through the one-way valve 16 from the communication groove 23 that communicates with the first flow path 21 in the valve-closed state is communicated with the communication groove 24 by the one-way valve 17. Outflow to the side is prevented. That is, the flow of the pressure oil to the second flow path 22 side on the fluid outlet side is prevented. Thereby, the fall of the back pressure BP given to the rotor 12 is prevented and the said equilibrium state is hold | maintained.

平衡状態を保持することは、以後ロータ12の端面12a側の圧油の流路(連通溝23,24)の回転軸(ピン25)に垂直な面積と端面12b側(皿バネ18側)の回転軸に垂直な面積との差分と圧油の圧力との積に応じた力によりロータ12をステータ11に圧密させる状態(密着状態)を作り出すことになる。そして、この圧密状態によりステータ11の端面11bとロータ12の端面12aとの密着面からの圧油の漏れを防止することができる。   Maintaining the equilibrium state means that the area perpendicular to the rotation axis (pin 25) of the pressure oil flow path (communication grooves 23, 24) on the end surface 12a side of the rotor 12 and the end surface 12b side (disc spring 18 side) are maintained. A state (contact state) in which the rotor 12 is compacted to the stator 11 is created by a force corresponding to the product of the difference between the area perpendicular to the rotation axis and the pressure oil pressure. And this oil pressure state can prevent leakage of pressure oil from the contact surface between the end surface 11b of the stator 11 and the end surface 12a of the rotor 12.

更に、圧油によるバックプレッシャ(背圧)BPを用いて圧油の圧力自体にて密着状態を保持する機械的な外圧機構に対して回転制御に必要な力は、皿バネ18のバネ力(反力)によって生じる摩擦力と密着面での摩擦力となる。密着面は相互に精密な表面加工処理を施した面を有し、且つ液膜(油膜)が保持されているために円滑な滑りとなる。即ち、ロータ12の回動が円滑となる。   Further, the force required for rotation control of the mechanical external pressure mechanism that maintains the contact state with the pressure of the pressure oil itself using the back pressure (back pressure) BP by pressure oil is the spring force of the disc spring 18 ( The frictional force generated by the reaction force) and the frictional force on the contact surface. The close contact surfaces have surfaces that have been subjected to precise surface processing, and since the liquid film (oil film) is held, smooth sliding occurs. That is, the rotor 12 can be smoothly rotated.

バックプレッシャBPを使用しない場合には、皿バネ18、或いはスプリング等により必要な押圧力を作り出さなければならないため、組立時におけるバネ力及び組立後のスプリング等とケーシング13との間に発生する接触摩擦力が大きくなり、回転制御力をより増大せざるを得なくなる。しかしながら、上述したようにバックプレッシャBPを有効に使用することによりこのような問題を容易に解決することができる。   When the back pressure BP is not used, a necessary pressing force must be generated by the disc spring 18 or the spring. Therefore, the spring force at the time of assembly and the contact generated between the spring and the like after the assembly and the casing 13 are required. The frictional force increases, and the rotation control force must be increased. However, as described above, such a problem can be easily solved by effectively using the back pressure BP.

これにより、ロータ12の回転軸15を電気モータにより正確に且つ過負荷状態にすることなく駆動させることが可能となり、流量制御弁の電動化を図ることができる。更に、油圧や空気圧等のパワーアシストを使用することなく電動操作のみで駆動させることができ、高圧、大流量の圧縮流体回路(油圧回路)に容易に対応することができる。
上述と反対に第2の流路22を流体の入口、第1の流路21を流体の出口とした場合も上述と同様である。このときには、一方向弁17からロータ12とケーシング13との間の空間部に流体を導入してバックプレッシャBPを作り出し、一方向弁16は、ロータ12とケーシング13との間に導入されている前記流体を出口側から流出さないようにしてバックプレッシャBPを保持する。これにより、流量制御弁10は、両方向への対応が可能となる。
As a result, the rotating shaft 15 of the rotor 12 can be driven accurately and without being overloaded by the electric motor, and the flow control valve can be electrified. Furthermore, it can be driven only by electric operation without using power assist such as hydraulic pressure or pneumatic pressure, and can easily cope with a compressed fluid circuit (hydraulic circuit) having a high pressure and a large flow rate.
Contrary to the above, the same applies to the case where the second flow path 22 is a fluid inlet and the first flow path 21 is a fluid outlet. At this time, a fluid is introduced into the space between the rotor 12 and the casing 13 from the one-way valve 17 to create a back pressure BP, and the one-way valve 16 is introduced between the rotor 12 and the casing 13. The back pressure BP is held so that the fluid does not flow out from the outlet side. Thereby, the flow control valve 10 can cope with both directions.

図9は、図5及び図6に示した流量制御弁10の流体の通過面積変化を系統的な回路に示したものである。図9において、開口部21aと22a間の流路においては、連通溝23から見れば出口側の流路面積の制御であり、開口部21bと22b間の流路においては連通溝24から見れば入口側の流路面積の制御系体となる。図9において、実線の矢印で示す流体の流れは、第1の流路21を流体の入口側、第2の流路22を出口側とした場合を示し、点線の矢印で示す流体の流れは、第2の流路22を流体の入口側、第1の流路21を出口側とした場合を示す。   FIG. 9 shows a change in the passage area of the fluid of the flow control valve 10 shown in FIGS. 5 and 6 in a systematic circuit. In FIG. 9, in the flow path between the openings 21a and 22a, the flow area on the outlet side is controlled when viewed from the communication groove 23. In the flow path between the openings 21b and 22b, the flow path is viewed from the communication groove 24. It becomes the control system body of the flow path area on the inlet side. In FIG. 9, the fluid flow indicated by the solid arrow indicates the case where the first flow path 21 is the fluid inlet side and the second flow path 22 is the outlet side, and the fluid flow indicated by the dotted arrow is The case where the second channel 22 is the fluid inlet side and the first channel 21 is the outlet side is shown.

以上は、両方向に対応可能な流量制御弁について説明したが、一方向性の対応であれば、連通溝の何れか一方にのみ一方向弁を設ければよい。即ち、図5において第1の流路21を流体の入口側、第2の流路22を出口側とした場合には、閉弁時において連通している入口側の一方の開口部21aに連通する連通溝23側にのみに一方向弁16を設け、これとは反対に第2の流路22を流体の入口側、第1の流路21を出口側とした場合には閉弁時において連通している入口側の一方の開口部22bに連通する連通溝24側にのみに一方向弁17を設ける。   The flow control valve that can handle both directions has been described above. However, if the flow control valve is compatible with one direction, the one-way valve may be provided only in one of the communication grooves. That is, in FIG. 5, when the first flow path 21 is the fluid inlet side and the second flow path 22 is the outlet side, it communicates with one opening 21a on the inlet side that communicates when the valve is closed. If the one-way valve 16 is provided only on the communication groove 23 side, and the second channel 22 is the fluid inlet side and the first channel 21 is the outlet side, on the contrary, The one-way valve 17 is provided only on the side of the communication groove 24 that communicates with the one opening 22b on the inlet side that communicates.

また、この場合、一方向弁に替えて流体の一部を端面12b側に導入するための流路、例えば小孔を設けても良い。このように一方向弁に替えて小孔とすることで、部品点数の低減及びこれに伴う組付け性の向上、コストの低減を図ることが可能である。図10及び図11に小孔とした場合の系統的な回路を示す。尚、図10、図11に示す流路31,32がそれぞれ上記小孔を示している。   In this case, a channel for introducing a part of the fluid to the end face 12b side, for example, a small hole, may be provided instead of the one-way valve. Thus, it is possible to aim at the reduction of a number of parts, the improvement of the assembly | attachment accompanying this, and the cost reduction by making it a small hole instead of a one-way valve. 10 and 11 show a systematic circuit in the case of a small hole. In addition, the flow paths 31 and 32 shown in FIG. 10, FIG. 11 have each shown the said small hole.

また、上記実施形態においては、ロータ12のステータ11との密着状態を保つための初期荷重を皿バネ18等のバネにより作り出しているが、バネ部とロータと回転軸を一体物とし、バネ部に相当する部分に複数のスリットを切り込み、これらのスリットに挟まれた部分にばね性を持たせた一種のフレキシブルカップリングを形成したものを使用しても良い。このようなフレキシブルカップリングとして、例えばフレクサス(登録商標)がある。そして、このような構成とすることにより、部品点数の低減、組立及び組立後のステータ側(固定)とロータ側(回転側)の回動に伴うに平行度をより安定させることが可能となる。   Moreover, in the said embodiment, although the initial load for maintaining the close_contact | adherence state with the stator 11 of the rotor 12 is produced with springs, such as a disc spring 18, etc., a spring part, a rotor, and a rotating shaft are made into one body, A spring part A plurality of slits may be cut in a portion corresponding to the above, and a type of flexible coupling in which a portion sandwiched between these slits is provided with a spring property may be used. An example of such a flexible coupling is Flexus (registered trademark). And by setting it as such a structure, it becomes possible to make a parallelism more stable in connection with rotation of the stator side (fixed) and rotor side (rotation side) after a reduction of a number of parts and assembly and assembly. .

また、ニードル弁方式と異なり、電気制御が容易になることにより、流量制御系の制御部と操作部の位置(距離)的な分離が可能となる。即ち、従来のように操作部までの油圧回路の配管が不要となり、主要回路の一部に流量制御弁を組み込むことが可能となり、配管工数の低減化、及び流体の長い通路の短縮に伴う配管中の流体より発生する騒音の低減及び乱流の発生要因の低減へと繋がる。また、ハウジング及びステータ(固定側)の応用対処することにより直配管対応、マニホールド対応と多様化が可能である。   Further, unlike the needle valve system, electrical control is facilitated, so that the position (distance) of the control unit and the operation unit of the flow rate control system can be separated. In other words, the piping of the hydraulic circuit up to the operating unit is not required as in the prior art, and it becomes possible to incorporate a flow control valve into a part of the main circuit, and the piping associated with the reduction in the number of piping and the shortening of the long fluid passage This leads to a reduction in noise generated from the fluid inside and a reduction in turbulence. Also, by adapting the housing and stator (fixed side), it is possible to diversify with direct piping and manifolds.

更に、ステータ側、ロータ側の位置関係、即ち制御範囲の特定は、両者間において作動範囲の機械的位置決めを行えばよい。また、電気制御にかかわる位置制御はロータの回転軸に連動させてポテンショメータ、エンコーダ等の電気変位検知センサを用いることによって行うことができる。
また、ロータの回転軸の制御は、直接、間接に拘らず電気モータを用いることとなり、その間にギヤ等の減速機構を用いざるを得ないが、これらは制御一般的な手法と何ら特異なものを必要とするものではない。
Furthermore, the positional relationship between the stator side and the rotor side, that is, the control range may be specified by mechanically positioning the operating range between them. Further, position control related to electric control can be performed by using an electric displacement detection sensor such as a potentiometer or an encoder in conjunction with the rotation shaft of the rotor.
In addition, the control of the rotating shaft of the rotor uses an electric motor, whether directly or indirectly, and a reduction mechanism such as a gear must be used during that time. Is not what you need.

上述した流量制御弁10は、高圧、大流量の制御において流体におけるフローフォース(発生流体力)、及び制御流体の流体圧から生じる制御力の増大が流体圧のバックプレッシャへの運用にて縮小化できることにより、油圧系のテストスタンド、高圧化が進められている飛行技術系への対応が可能となる In the flow control valve 10 described above, the increase in the control force generated from the flow force (generated fluid force) in the fluid and the control fluid pressure in the control of the high pressure and the large flow rate is reduced by the operation to the back pressure of the fluid pressure. By doing so, it becomes possible to support hydraulic test stands and flight technology systems where high pressure is being promoted .

1 ボデイ
2 ニードル弁
2a 弁軸
2b ねじ部
2c 先端部
2d テーパ面
3 弁座
4 ハンドル
10 流量制御弁
11 ステータ(弁本体、固定部)
11a 一側の端面
11b 他側の端面
11c 軸穴
11d 位置決め用の溝
12 ロータ(弁体、回転部)
12a 一側の端面
12b 他側の端面
12c 軸穴
13 ケーシング
13a 端面
13b 軸穴
14 押圧手段
15 回転軸
16,17 一方向弁
18 皿バネ
19 端板
21 第1の流路
21A 開口部
21a,21b 開口部
22 第2の流路
22A 開口部
22a,22b 開口部
23,24 連通溝
23a,23b,24a,24b 端部
25 ピン(回転軸)
26 位置決めピン
27,28,29 Oリング
31,32 流路(小孔)
FH フローフォース
BP バックプレッシャ(背圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Body 2 Needle valve 2a Valve shaft 2b Thread part 2c Tip part 2d Tapered surface 3 Valve seat 4 Handle 10 Flow control valve 11 Stator (Valve body, fixed part)
11a End surface on one side 11b End surface on the other side 11c Shaft hole 11d Groove for positioning 12 Rotor (valve element, rotating part)
12a End surface on one side 12b End surface on the other side 12c Shaft hole 13 Casing 13a End surface 13b Shaft hole 14 Pressing means 15 Rotating shaft 16, 17 One-way valve 18 Belleville spring 19 End plate 21 First flow path 21A Openings 21a, 21b Opening 22 Second flow path 22A Opening 22a, 22b Opening 23, 24 Communication groove 23a, 23b, 24a, 24b End 25 Pin (rotating shaft)
26 Positioning pin 27, 28, 29 O-ring 31, 32 Flow path (small hole)
FH Flow Force BP Back Pressure (Back pressure )

Claims (4)

第1の流路と第2の流路が一側の端面から他側の端面まで貫通して設けられ、これらの第1の流路と第2の流路は、中心を通る直線の両側に対称に配置され、且つ前記一側の端面にそれぞれ1つの開口部が開口し、内部で二股に分岐されて前記他側の端面に2つの開口部が開口して形成されたステータと、
一側の端面が前記ステータの他側の端面に密着して回動可能とされ、前記一側の端面に、第1の制御位置において前記第1の流路と第2の流路とを遮断し、前記第1の制御位置から第2の制御位置まで回動するに伴い前記第1の流路と第2の流路の各2つの開口部の各一側の対応する開口部同士及び各他側の対応する開口部同士をそれぞれ連通させて前記第1の流路と第2の流路とを連通させる第1の連通溝と第2の連通溝が設けられたロータと、
前記ステータとロータを収容するケーシングと、
前記ロータの他側の端面とケーシングとの間に設けられて前記ロータの一側の端面を前記ステータの他側の端面に密着させる押圧手段とを備えたことを特徴とする流量制御弁。
The first flow path and the second flow path are provided so as to penetrate from one end face to the other end face, and these first flow path and second flow path are on both sides of a straight line passing through the center. A stator that is symmetrically arranged and has one opening on the one end face, and is bifurcated inside to form two openings on the other end face;
One end face is in close contact with the other end face of the stator and is rotatable, and the first flow path and the second flow path are blocked at the first control position on the one end face. As the first control position is rotated from the first control position to the second control position, the corresponding openings on the one side of the two openings of the first flow path and the second flow path A rotor provided with a first communication groove and a second communication groove for communicating the corresponding openings on the other side with the first flow path and the second flow path;
A casing for housing the stator and the rotor;
A flow control valve, comprising: a pressing means provided between an end face on the other side of the rotor and a casing and causing the end face on one side of the rotor to be in close contact with the end face on the other side of the stator.
前記ステータの他側の端面に開口する前記第1及び第2の流路の各2つの開口部は同一円周上に配置され、
前記ロータの第1及び第2の連通溝は、少なくとも両端部が前記第1及び第2の流路の各2つの開口部と対向する同一円周上に配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の流量制御弁。
Each of the two openings of the first and second flow paths opening on the other end face of the stator is disposed on the same circumference,
The first and second communication grooves of the rotor are characterized in that at least both ends are arranged on the same circumference facing the two openings of the first and second flow paths. The flow control valve according to claim 1.
前記押圧手段は、前記ロータの他側の端面と前記ケーシングの対向する端面との間に縮設されたバネと、
前記ロータ内に設けられ、各一端がそれぞれ前記第1及び第2の連通溝の底面に開口し、各他端がそれぞれ他側の端面に開口して前記各連通溝側から他側の端面側へのみ流体の流れを許容する一方向弁からなることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の流量制御弁。
The pressing means includes a spring contracted between an end face on the other side of the rotor and an end face facing the casing;
Provided in the rotor, each one end is opened to the bottom surface of each of the first and second communication grooves, and each other end is opened to the other end surface, so that each communication groove side to the other end surface side The flow control valve according to claim 1 or 2, comprising a one-way valve that allows a flow of fluid only to the head.
前記押圧手段は、前記ロータの他側の端面と前記ケーシングの対向する端面との間に縮設されたバネと、
前記ステータの第1、第2の流路の何れか一方を流体の入口、何れか他方を流体の出口としたときに、閉弁時において前記連通溝まで流体が導入され得る側の連通溝の底面に一端が開口し、他端が前記ロータの他側の端面に開口して流体の一部を供給する流路からなることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の流量制御弁。
The pressing means includes a spring contracted between an end face on the other side of the rotor and an end face facing the casing;
When one of the first flow path and the second flow path of the stator is used as a fluid inlet, and the other is used as a fluid outlet, the communication groove on the side where the fluid can be introduced to the communication groove when the valve is closed. The flow rate control according to claim 1 or 2, comprising a flow path for supplying a part of fluid by opening one end on the bottom surface and opening the other end on the other end surface of the rotor. valve.
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