JP5466531B2 - 圧力流量制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、圧力流量制御弁の改良に関する。

従来、この種の圧力流量制御弁にあっては、たとえば、特に高減衰力を発生する緩衝器のピストン部等に具現化されており、環状弁座を備えた弁孔を有するハウジングと、環状弁座に離着座自在とされて弁孔内に収容される弁体と、弁孔の内周に螺着されるばね座と、弁体とばね座との間に介装されて弁体を環状弁座へ向けて附勢するコイルばねとを備えて構成されるものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

この圧力流量制御弁にあっては、流体の圧力による弁体を弁孔内へ押し込む力が弁体を附勢するコイルばねの附勢力に打ち勝つと、弁体が環状弁座から離座して開弁して弁孔内を流体が流れるようになっている。そして、この圧力流量制御弁の場合、ばね座に軸方向に沿って貫通する通孔を設けてあって、弁孔内に流れ込んだ流体は当該通孔を介してハウジング外へ流出するようになっている。

また、流体が環状弁座と弁体との間を通過する際に、当該流体の流れに抵抗が与えられるだけでなく、上記通孔を通過する際にも当該通孔によって流路が絞られる格好となるため、圧力流量制御弁が開弁すると弁孔内の圧力が上昇し、当該弁孔内の圧力を二次圧として弁体に作用させて弁体を閉弁方向へ附勢するようになっている。

そのため、従来の圧力流量制御弁における圧力流量特性は、コイルばねのばね定数の他に、通孔の口径によっても特徴付けることができるようになっており、予め通孔の口径の異なるばね座を複数用意しておき、要求される圧力流量特性に応じて適する口径の通孔を備えたばね座を選択してハウジングに組み込むようにしていた。

特開２００７−７１２３２号公報

しかしながら、上述のような圧力流量制御弁にあっては、以下の不具合があると指摘される可能性がある。

上述したように、従来の圧力流量制御弁にあっては、要求される圧力流量特性に応じるために、予め通孔の口径の異なるばね座を複数用意しておかなければならないので、加工コストの点で不利であるばかりでなく、在庫の管理も煩雑となり管理コストも嵩んでしまう問題がある。

そこで、本発明は、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、加工コストも管理コストも低減することが可能な圧力流量制御弁を提供することである。

上記した目的を解決するために、本発明における課題解決手段は、 環状弁座を備えた弁孔を有するハウジングと、弁孔内に移動自在に収容されて環状弁座に離着座する弁体と、弁孔内に収容されるとともに流体の通過を許容する通孔を有するばね座と、弁体とばね座との間に介装されて弁体を環状弁座に向けて附勢するばねと、弁孔の内周に螺着されてばね座の環状弁座からの後退を規制する環状のナットとを備え、開弁時に通孔を通過する流体に抵抗を与えて弁孔内の圧力を弁体に閉弁方向へ作用させる圧力流量制御弁において、ばね座とナットとの間に介装されるプレートを備え、ばね座に対してプレートを周方向へ相対回転させることでばね座の通孔と対面するラップ面積を変更可能な孔をプレートに設け、ばね座における通孔のプレート側の出口端は、円形であって、その中心がばね座とプレートの相対回転中心から偏心した位置に設定され、プレートの孔のばね座側の出口端は、円形であって、その中心がばね座とプレートの相対回転中心から偏心した位置に設定されていることを特徴とする。

本発明の圧力流量制御弁にあっては、流体が弁体と環状弁座の間を通過する際に、当該流体の流れに抵抗が与えられるだけでなく、流体がばね座の通孔とプレートの孔とを通過する際にも、当該流体の流れに抵抗が与えられるようになっており、当該通孔と孔のラップ面積を流路面積とする可変絞りを構成している。
そのため、弁体と環状弁座の間を通過した流体が上記可変絞りを通過することによって、弁孔内の圧力が上昇して、この圧力を二次圧として弁体に作用させて弁体を閉弁方向へ附勢することができるようになっている。
そして、この二次圧は、当該通孔と孔とが対面するラップ面積を変更することで調節することができる。
すなわち、本発明の圧力流量制御弁にあっては、ばね座とプレートの周方向相対位置を変更することで、圧力流量特性を調節することができる。
したがって、従来の圧力流量制御弁のように、口径の異なる通孔を備えたばね座をあらかじめ複数用意しておく必要はなく、同一形状のばね座と同一形状のプレートの周方向相対位置を適当な位置に位置決めるだけで要望される圧力流量特性を実現できることになる。

このように、同一形状のばね座と同一形状のプレートを用意すれば足りるので、圧力流量制御弁の加工コストが低減されるとともに、在庫の管理も簡単に済み、管理コストも低減できるのである。

一実施の形態における圧力流量制御弁の縦断面図である。 一実施の形態の圧力流量制御弁のばね座とプレートとを積層した状態を説明する図である。 一実施の形態の圧力流量制御弁のばね座とプレートの分解斜視図である。

以下、本発明の圧力流量制御弁１を図に基づいて説明する。一実施の形態における圧力流量制御弁１は、図１に示すように、環状弁座４を備えた弁孔３を有するハウジング２と、弁孔３内に移動自在に収容されて環状弁座４に離着座する弁体５と、弁孔３内に収容されるとともに流体の通過を許容する通孔１１を有するばね座１０と、弁体５とばね座１０との間に介装されて弁体５を環状弁座４に向けて附勢するばねとしてのコイルばね１４と、弁孔３の内周に螺着されてばね座１０の環状弁座４からの後退を規制する環状のナット１５と、ばね座１０とナット１５との間に介装されるプレート１６とを備えて構成されている。

以下、圧力流量制御弁１の各部について詳しく説明すると、ハウジング２は、筒状であって、内部に弁体５が収容される弁孔３が設けられ、この弁孔３の図１中下端内周は縮径されて縮径部３ａが形成され、この縮径部３ａの形成によって設けられた段部で環状弁座４が形成されている。さらに、弁孔３の図１中上端内周には、螺子部３ｂが設けられており、この螺子部３ｂには、環状のナット１５が螺着されている。

弁体５は、上記弁孔３内に軸方向へ移動自在に収容され、環状弁座４に離着座する円盤状の弁本体６と、弁本体６の図１中下端に形成の円柱状の弁頭７と、弁本体６の反弁頭側に突出されるばね嵌合部８とを備えている。また、弁頭７は、弁孔３における縮径部３ａ内に摺動自在に挿入され、弁頭７をガイドとして弁体５は、弁孔３に軸ぶれすることなく軸方向へ移動することができるようになっている。なお、弁本体６の外周を弁孔３の内周面に摺接させることで弁体５の移動をガイドさせるようにしてもよく、その場合、弁本体６を軸方向に貫く孔や外周に切欠などを設けて、流体の通過を許容するようにしておけばよい。

そして、弁本体６の図１中下端を環状弁座４の図１中上面に当接させて着座させると、圧力流量制御弁１は閉弁し、弁孔３内への流体の流入を遮断することができるようになっている。また、弁頭７には、先端から基端にかけてＵ字状の溝７ａが形成されていて、弁本体６の図１中下端が環状弁座４の図１中上面から図１中上方となる弁孔３内側へ後退すると、その後退量に応じて溝７ａが縮径部３ａより弁孔３内に対面して開弁し、当該溝７ａを介して流体が弁孔３内へ流入することができるようになっていて、当該溝７ａを通過する流体の流れに抵抗を与えて所定の圧力損失を生じるようになっている。そして、この弁体５における弁本体６の後退量に応じて溝７ａが弁孔３内に対面する面積が大きくなり、弁開口面積が増加するようになっている。なお、弁頭７の形状は、上記したところには限定されるものではなく、特に、弁体５の移動についてのガイドとしての機能を果さずともよい。

そして、上記した弁孔３内には、弁体５の他にばね座１０が収容されており、当該ばね座１０は、円柱状のばね嵌合部１２と、ばね嵌合部１２の図１中上端に設けたフランジ状のばね受部１３と、ばね嵌合部１２の上端から下端へ通じる通孔１１とを備えて構成されている。

このばね座１０は、弁孔３の螺子部３ｂに螺着される環状のナット１５によって、弁孔３外への抜けが防止されており、環状弁座４から遠ざかる方向への移動が規制されている。

また、ばね座１０と弁体５との間には、コイルばね１４が圧縮状態で介装されており、ばね座１０の上述のナット１５によって環状弁座４から遠ざかる方向への移動が規制されているので、圧縮されたコイルばね１４の附勢力が弁体５に環状弁座４へ向けて作用している。よって、この圧力流量制御弁１は、ハウジング２外から弁体５の弁頭７に作用する圧力によって弁体５を図１中上方へ押し上げる力が、コイルばね１４の弁体５を図１中下方へ押し下げる附勢力に打ち勝つまでは閉弁状態を保ち、上記力がコイルばね１４の附勢力に打ち勝つと弁体５がコイルばね１４を押し縮めて環状弁体４から後退して開弁するようになっている。すなわち、この圧力流量制御弁１にあっては、閉弁状態においてコイルばね１４が発している附勢力によって、開弁圧が設定されている。

なお、コイルばね１４の一端となる図１中下端の内周には、弁体５のばね嵌合部８が嵌合しており、コイルばね１４の他端となる図１中上端の内周には、ばね座１０のばね嵌合部１２が嵌合していて、弁孔３内に遊嵌されるばね座１０が弁孔３内で調芯されるようになっている。なお、この場合、ばね座１０におけるばね受部１３の外周は、弁孔３における螺子部３ｂに対向するので、上述したように、コイルばね１４でばね座１０を調芯するようにしているが、ばね受部１３が弁孔３の螺子部３ｂ以外に対向する場合には、ばね受部１３の外周を弁孔３の内周に当接させて弁孔３にばね座１０を調芯させるようにしてもよい。

さらに、ばね座１０とナット１５との間には、円盤状のプレート１６が介装されており、当該プレート１６には、孔１７が設けられている。この孔１７は、ばね座１０の通孔１１と対面可能であって、また、ばね座１０に対するプレート１６の周方向相対位置を異ならしめることで、すなわち、ばね座１０に対してプレート１６を周方向に回転させることで、通孔１１との対面面積であるラップ面積を変更可能とされている。

具体的には、図２に示すように、ばね座１０における通孔１１のプレート側の出口端は、円形であって、その中心がばね座１０とプレート１６の相対回転中心から偏心した位置に設定されている。つまり、上記相対回転中心から偏心した位置に、円形の通孔１１のプレート側の出口端が形成されている。他方のプレート１６の孔１７のばね座側の出口端は、円形であって、その中心がばね座１０とプレート１６の相対回転中心Ｏから偏心した位置に設定されるとともに、少なくとも、ばね座１０に対するプレート１６の周方向の所定の回転範囲にて通孔１１のプレート側出口端に対面するとともに、当該所定の回転範囲内では、通孔１１との対面面積であるラップ面積（図２中斜線部分）を変更可能とされている。

尚、この実施の形態の場合、ばね座１０における通孔１１のプレート側の出口端は、その半径分だけばね座１０とプレート１６の相対回転中心Ｏから径方向に偏心した位置に中心をもつ円形とされており、対するプレート１６における孔１７のばね座側の出口端は、通孔１１のプレート側出口端と同径の円形とされるとともに、その半径分だけばね座１０とプレート１６の相対回転中心Ｏから径方向に偏心した位置に中心をもつ円形とされており、通孔１１と孔１７が正対する位置からばね座１０に対してプレート１６を図２中時計回りでも反時計回りでも１８０度回転するまでに、ラップ面積を通孔１１と孔１７の面積から０にまで変更することができるようになっている。

なお、上記したところでは、通孔１１と孔１７の出口端をばね座１０とプレート１６に相対回転中心から偏心した円形としているが、これに限らず、ばね座１０に対してプレート１６を周方向へ相対回転させることでばね座１０の通孔１１とプレート１６の孔１７とが対面するラップ面積を変更可能であれば、上記形状や位置は任意に設定することができる。具体的には、たとえば、通孔１１と孔１７の出口端をともに同一円周上に配置される円弧状長孔に設定しておき、ばね座１０に対してプレート１６を周方向へ相対回転させることで、円弧状長孔に設定される通孔１１と孔１７のラップ面積を変更するようにしてもよいし、他にも通孔１１と孔１７をともに円形以外の形状とする等としてもよい。

また、この実施の形態では、ばね座１０に対しプレート１６の周方向位置を、ばね座１０の通孔１１とプレート１６の孔１７とが対面するラップ面積を異ならしめる複数位置に位置決める位置決め手段を備えている。

具体的には、位置決め手段は、図３に示すように、ばね座１０のプレート側端に同一円周上に配置して設けられた複数の断面円形の凹部１８と、プレート１６のばね座側端に設けられてばね座１０にプレート１６を積層した状態で上記各凹部１８のうち選択した凹部１８へ侵入する断面円形の突起１９とを備えて構成されている。より詳しくは、ばね座１０に設けられた凹部１８は、ばね座１０のプレート側端に、同一円周上に等間隔を持って１２個設けられており、突起１９は、プレート１６に二個設けられており、プレート１６をばね座１０に積層させると、各突起１９は、対向する凹部１８に侵入して、ばね座１０に対してプレート１６を周方向に位置決めることができるようになっている。

そして、各突起１９を侵入させる凹部１８を変更することで、ばね座１０に対するプレート１６の周方向相対位置を変更して位置決めることができ、このように、ばね座１０とプレート１６との周方向相対位置を複数位置に変更して位置決めすることで、通孔１１と孔１７とが対面するラップ面積を上記位置に対応して段階的に変更することができるようになっている。すなわち、突起１９を侵入させる凹部１８を選択すると、選択された凹部１８に応じてばね座１０に対するプレート１６の周方向相対位置が決定し、この決定された周方向相対位置によって通孔１１と孔１７とが対面するラップ面積が一義的に決定されることになる。

なお、凹部１８の個数は任意であり、ラップ面積の変更段数により適宜決定すればよい。また、突起１９は、凹部１８の設置数以下であればよく、特に、プレート１６およびばね座１０が弁孔３によって径方向に位置決められるのであれば、突起１９は一つでもよい。突起１９は、プレート１６とばね座１０の周方向相対位置が変更されても凹部１８内に侵入して、ばね座１０に対してプレート１６をガタなく位置決めすることができればよいので、ともに断面形状が円形以外の形状とされてもよい。さらに、上記した位置決め手段は、一例であって、上記したところに限定されるものではない。

つづいて、圧力流量制御弁１の動作について説明する。上述のように構成される圧力流量制御弁１にあっては、ハウジング２の外方から縮径部３ａを介して弁体５の弁頭７に作用する圧力が開弁圧に達して、当該圧力による弁体５を図１中上方へ押し上げる力が、コイルばね１４の弁体５を図１中下方へ押し下げる附勢力に打ち勝つようになると、弁体５がコイルばね１４を押し縮めて環状弁体４から後退して開弁することになる。そして、圧力流量制御弁１が開弁した後、流体は、弁孔３内に流れ込んで、通孔１１およびこれに対面する孔１７を介してハウジング２の後方となる図１中上方へ抜けていく。

そして、この圧力流量制御弁１にあっては、流体が弁体５と環状弁座４の間を通過する際に、当該流体の流れに抵抗が与えられるだけでなく、流体が通孔１１と孔１７とを通過する際にも、当該流体の流れに抵抗が与えられるようになっており、当該通孔１１と孔１７のラップ面積を流路面積とする可変絞りを構成している。そのため、弁体５と環状弁座４の間を通過した流体が上記可変絞りを通過することによって、弁孔３内の圧力が上昇して、この圧力を二次圧として弁体５に作用させて弁体５を閉弁方向へ附勢することができるようになっている。そして、この二次圧は、当該通孔１１と孔１７とが対面するラップ面積を変更することで調節することができる。

それゆえ、この圧力流量制御弁１にあっては、ばね座１０とプレート１６の周方向相対位置を変更することで、圧力流量特性を調節することができる。したがって、従来の圧力流量制御弁のように、口径の異なる通孔を備えたばね座をあらかじめ複数用意しておく必要はなく、同一形状のばね座１０とプレート１６の周方向相対位置を適当な位置に位置決めるだけで要望される圧力流量特性を実現できることになる。

このように、同一形状のばね座１０と同一形状のプレート１６を用意すれば足りるので、圧力流量制御弁１の加工コストが低減されるとともに、在庫の管理も簡単に済み、管理コストも低減できるのである。

また、本実施の形態における圧力流量制御弁１にあっては、位置決め手段を備えていて、ばね座１０に対してプレート１６を通孔１１と孔１７のラップ面積が異なる複数の位置に位置決めすることができるので、上記複数位置に対応してラップ面積を一義的に変更することができ、圧力流量制御弁１に組立加工が容易となり、製品間で圧力流量特性にばらつきが生じないので、均一な製品を製造することができる。

以上で圧力流量制御弁１の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の圧力流量制御弁１は、たとえば、緩衝器その他の流体圧機器に使用することができ、特に、緩衝器の場合、ピストン以外にもベースバルブやピストンロッドを軸支するロッドガイドに内蔵することも可能である。

なお、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されない。

本発明は、圧力流量制御弁に利用することができる。

１ 圧力流量制御弁
２ ハウジング
３ 弁孔
３ａ 弁孔における縮径部
３ｂ 弁孔における螺子部
４ 環状弁座
５ 弁体
６ 弁本体
７ 弁頭
８ 弁体におけるばね嵌合部
１０ ばね座
１１ 通孔
１２ ばね座におけるばね嵌合部
１３ ばね座におけるばね受部
１４ コイルばね
１５ ナット
１６ プレート
１７ 孔
１８ ばね座における凹部
１９ プレートにおける突起

Claims (4)

1. 環状弁座を備えた弁孔を有するハウジングと、弁孔内に移動自在に収容されて環状弁座に離着座する弁体と、弁孔内に収容されるとともに流体の通過を許容する通孔を有するばね座と、弁体とばね座との間に介装されて弁体を環状弁座に向けて附勢するばねと、弁孔の内周に螺着されてばね座の環状弁座からの後退を規制する環状のナットとを備え、開弁時に通孔を通過する流体に抵抗を与えて弁孔内の圧力を弁体に閉弁方向へ作用させる圧力流量制御弁において、ばね座とナットとの間に介装されるプレートを備え、ばね座に対してプレートを周方向へ相対回転させることでばね座の通孔と対面するラップ面積を変更可能な孔をプレートに設け、ばね座における通孔のプレート側の出口端は、円形であって、その中心がばね座とプレートの相対回転中心から偏心した位置に設定され、プレートの孔のばね座側の出口端は、円形であって、その中心がばね座とプレートの相対回転中心から偏心した位置に設定されていることを特徴とする圧力流量制御弁。
2. ばね座における通孔のプレート側の出口端は、その半径分だけばね座とプレートの相対回転中心から径方向に偏心した位置に中心をもつ円形とされており、プレートにおける孔のばね座側の出口端は、通孔のプレート側出口端と同径の円形とされるとともに、その半径分だけばね座とプレートの相対回転中心から径方向に偏心した位置に中心をもつ円形とされていることを特徴とする請求項１に記載の圧力制御弁。
3. ばね座に対しプレートを周方向に位置決める位置決め手段を備え、位置決め手段は、ラップ面積が異なる複数位置にてばね座に対してプレートを位置決めることが可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力流量制御弁。
4. 位置決め手段は、ばね座或いはプレートの一方の同一円周上に設けられた複数の凹部と、ばね座或いはプレートの他方に設けられてばね座にプレートを積層した状態で上記各凹部のうち選択した凹部へ侵入する突起とを備えたことを特徴とする請求項３に記載の圧力流量制御弁。

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