JP5357649B2

JP5357649B2 - リリーフ弁

Info

Publication number: JP5357649B2
Application number: JP2009171101A
Authority: JP
Inventors: 大輔石井
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-07-22
Also published as: CN101963252A; JP2011027135A; CN101963252B

Description

この発明は、鉄道車両用ダンパなどに用いるリリーフ弁の改良に関する。

鉄道車両の車体と台車の相対振動を抑制するために、車体と台車の間に介装される油圧式のリニアダンパは、伸縮に対して減衰力を発生させるための減衰弁を備えている。減衰弁は一般に速度依存型であるため、リニアダンパが高速で作動すると、減衰弁の発生減衰力が過大になる可能性がある。高速作動時の発生減衰力が過大になるのを回避する手段として、一定以上の高圧で開くリリーフ弁を減衰弁と並列に設けることが知られている。

特許文献１はこのような目的で使用されるリリーフ弁のバルブボディの形状を開示している。

この従来技術によるリリーフ弁のバルブボディは、高圧ポートと低圧ポートを形成した油室に収装される。バルブボディは高圧ポートに挿入された軸と、軸と一体のフランジ状のバルブ板とを備えている。バルブボディは油室内に配置したスプリングにより高圧ポートの開口部に向けて付勢され、バルブ板を高圧ポートの開口部に着座させることで高圧ポートを閉鎖する。軸にはバルブボディのリフトに応じて高圧ポートと油室とを連通する通路が形成される。通路は軸の内側に軸方向に形成され、軸の先端に高圧ポートに向けた開口部を有する。また、バルブ板が高圧ポートの開口部に着座した状態で、高圧ポートの壁面に対峙する１８０度間隔で形成された一対の開口部を軸の外周に有する。

高圧ポートの圧力が上昇すると、この圧力を受けたバルブボディはスプリングに抗して変位し、バルブ板を高圧ポートの開口部から後退させる。バルブ板と一体の軸も、これに伴い高圧ポートから油室内へと抜け出す方向に変位する。その結果、軸の外周に形成された一対の開口部が油室と連通し、高圧ポートの作動油が通路から油室へ流入し、さらに低圧ポートへと流出する。

特許第４０４０８１２号公報

リリーフ弁を上記のようにリフトさせるのに必要な高圧ポートの圧力、言い換えればリリーフ弁のリリーフ圧は、スプリングのばね荷重に依存する。一方、開弁後のリリーフ弁の流量特性は軸外周の一対の開口部の開口面積に依存する。以下の説明では通路の油室への開口面積をリリーフ弁の開口面積と称する。

リリーフ弁の開口面積は一般にリリーフ弁のリフト量とともに増加する。一方、リリーフ弁は使用条件により、流量特性について様々な要求が存在する。要求を満たすにはリリーフ弁の開口面積のリフト量に応じた増加特性をさまざまに変化させる必要がある。

しかしながら、上記従来技術の通路の構成では、開口面積の増加特性に関する様々な要求を満たすことは難しい。

この発明は、流量特性をさまざまに設定可能なリリーフ弁を簡易な構成で実現することを目的とする。

以上の目的を達成するために、この発明は、高圧ポートと低圧ポートを有する油室と、油室から高圧ポートに侵入する軸と、軸と一体に形成されたフランジ状のバルブ板とを備えたバルブボディと、バルブ板が高圧ポートの開口部を閉鎖する位置にバルブボディを弾性保持するスプリングと、を備え、軸の先端と軸の外周とにそれぞれ開口部を有し、バルブボディのリフトに応じて高圧ポートと油室とを連通する通路、を軸に形成したリリーフ弁において、軸の外周の開口部として、軸の外周に１８０度間隔で開口する一対の第１の開口部と、軸の外周の別の位置に１８０度間隔で開口する一対の第２の開口部とを、異なる軸方向位置に設けている。

一対の第１の開口部と，一対の第２の開口部とを設けることで、バルブボディのリフト時における通路の油室への開口面積を任意に設定でき、開口面積の増加特性に関する様々な要求を満たすことが可能となる。

この発明の一実施形態によるリリーフ弁要部の側面図である。図１のＡーＡ線に沿って切断したリリーフ弁要部の縦断面図である。図２のＢーＢ矢視図である。リリーフ弁の開弁特性を示すダイアグラムである。

図１を参照すると、リリーフ弁１は油室２に開口する高圧ポート３と、高圧ポート３を閉鎖するバルブボディ４とを備える。なお、油室２は低圧ポートに連通している。

リリーフ弁１は高圧ポートの圧力の一定以上の上昇により開き、高圧ポートの作動油を油室２を介して低圧ポートに流出させる機能をもつ。

そのために、バルブボディ４は高圧ポート３に侵入する軸６と、軸６と一体に形成されたフランジ状のバルブ板７とを備える。バルブボディ４は油室２内に配置されたスプリング８により高圧ポート３に向けて付勢され、バルブ板７を高圧ポート３の開口部に着座させることで、高圧ポート３を閉鎖する。

軸６は高圧ポート３に摺動自在に嵌合する。

軸６にはバルブボディ４が高圧ポート３の高圧を受けてリフトするのに応じて、高圧ポート３と油室２を接続する通路９が形成される。

図２と図３を参照すると、通路９は軸６の内側に同軸的に形成された孔部を用いて構成される。通路９の一端は軸６の端面に開口する。通路９のもう一端は軸６の外周面に開口する一対の第１の開口部１０Ａと一対の第２の開口部１０Ｂに至る。

ここで、一対の第１の開口部１０Ａは１８０度間隔で形成される。一対の第２の開口部１０Ｂも１８０度間隔で形成される。さらに、第１の開口部１０Ａと第２の開口部１０Ｂとは図３に示すように９０度の角度間隔で形成される。

第１の開口部１０Ａと第２の開口部１０Ｂはいずれも軸方向に長軸を有する長円形に形成される。第１の開口部１０Ａと第２の開口部１０Ｂの寸法は同一である。しかしながら、第１の開口部１０Ａは図１に示すようにバルブ板７から距離ａの位置に形成されるのに対して、第２の開口部１０Ｂは図２に示すようにバルブ板７から距離ｂの位置に形成される。ここでは、ａ＞ｂである。

リリーフ弁１は以上の構成により、次のように作動する。

すなわち、高圧ポート３の圧力が所定のリリーフ圧に達するまでは、バルブボディ４はスプリング８に付勢されてバルブ板７を高圧ポート３の開口部に着座させている。図１はこの状態を示す。この状態では軸６は高圧ポート３に没しており、一対の第１の開口部１０Ａと一対の第２の開口部１０Ｂはすべて高圧ポート３の壁面によって閉鎖されている。したがって、通路９は遮断されており、高圧ポート３から油室２への作動油の流出は行われない。

高圧ポート３の圧力が上昇して所定のリリーフ圧を上回ると、バルブボディ４はスプリング８に抗して高圧ポート３の開口部からバルブ板７をリフトさせる。これに伴い、軸６の上端が高圧ポート３から油室２内に抜け出す。その結果、一対の第２の開口部１０Ｂがまず油室２に連通する。バルブボディ４がさらにリフトすると一対の第１の開口部１０Ａが油室２に連通する。以後はバルブボディのリフトとともに一対の第１の開口部１０Ａと一対の第２の開口部１０Ｂは油室２への開口面積を増加させる。

ところで、リリーフ弁１に対してはその用途に応じて流量特性について様々な要求が存在する。要求を満たすにはリリーフ弁１の開口面積のリフト量に応じた増加特性をさまざまに変化させる必要がある。

図４を参照すると、この発明によるリリーフ弁１は一対の第１の開口部１０Ａに加えて一対の第２の開口部１０Ｂを軸６に形成したため、バルブボディ４のリフト量に対する通路９の油室２に臨む開口面積の増加率を、軸部の外周に一対の開口部しか形成していない前記従来技術のリリーフ弁よりも大きく設定することが可能となる。

以上のように、この発明を特定の実施形態を通じて説明して来たが、この発明は上記の実施形態に限定されるものではない。当業者にとっては、特許請求の範囲でこれらの実施形態にさよざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。

例えば上記の実施形態では、第１の開口部と第２の開口部の軸方向の形成位置を変える一方、開口部１０Ａと１０Ｂの形状と寸法は等しく設定している。しかしながし、これらについても要求され開口面積の増加特性に応じて次の可能性を含めて様々に設定することが可能である。すなわち、開口部１０Ａと１０Ｂとで幅を変えたり、軸方向の長さを変えることが可能である。また、開口部１０Ａと１０Ｂの形状を変えることも可能である。例えば第１の開口部１０Ａを長円形に形成し、第２の開口部１０Ｂを円形に形成することが考えられる。要はリリーフ弁１に求められる流量特性から、図４のダイアグラム上に好ましい開口面積の増加特性をプロットし、プロットした曲線に近似した増加特性が得られるように、一対の第１の開口部１０Ａと一対の第２の開口部１０Ｂの仕様すなわち、位置、形状、及び寸法を設定すれば良い。

ただし、バルブボディ４の挙動の安定性を考慮し、第１の開口部１０Ａ同士は同一仕様とし、第２の開口部１０Ｂ同士は同一仕様とする。このように対称位置にある開口部を同一仕様とすることは、バルブボディ４のリフト動作を安定させるうえで好ましい。

この発明によるリリーフ弁は、リフト量に対する開口面積の増加特性をより広い領域で変化させることが可能である。したがって、鉄道車両用ダンパに減衰弁と併せて適用することで、高速作動時のダンパの性能維持に好ましい効果をもたらす。

１リリーフ弁
２油室
３高圧ポート
４バルブボディ
６軸
７バルブ板
８スプリング
９通路
１０Ａ開口部
１０Ｂ開口部

Claims

高圧ポートと低圧ポートを有する油室と、
油室から高圧ポートに侵入する軸と、軸と一体に形成されたフランジ状のバルブ板とを備えたバルブボディと、
バルブ板が高圧ポートの開口部を閉鎖する位置にバルブボディを弾性保持するスプリングと、を備え
軸の先端と軸の外周とにそれぞれ開口部を有し、バルブボディのリフトに応じて高圧ポートと油室とを連通する通路、を軸に形成したリリーフ弁において、
軸の外周の開口部として、軸の外周に１８０度間隔で開口する一対の第１の開口部と、軸の外周の別の位置に１８０度間隔で開口する一対の第２の開口部とを、異なる軸方向位置に設けたことを特徴とするリリーフ弁。
第１の開口部と第２の開口部は形状が異なることを特徴とする請求項１に記載のリリーフ弁。
第１の開口部と第２の開口部は寸法が異なることを特徴とする請求項１または２に記載のリリーフ弁。
第１の開口部と第２の開口部は９０度の角度間隔をなすことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のリリーフ弁。
一対の第１の開口部は同一仕様であり、一対の第２の開口部は同一仕様である、ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のリリーフ弁。