JP5616432B2 - 比例絞り弁 - Google Patents

Description

本発明は、流体入口及び流体出口を備える弁ハウジングにおいて長手方向に移動可能に案内されるとともにオリフィス作用を奏しうる、弁ピストンを具備する比例絞り弁において、計量縁部を備えた弁ピストンが、流体入口と流体出口との間の流体連通を活性化させる比例絞り弁に関する。

比例絞り弁は、それら弁を通過する流体流量のレベルが、弁ピストンを活性化させるコイルのその時点の磁流に応じて連続的に変更されるべき場合によく使用される。弁ピストンの弁座の開口断面は、弁ピストンの位置に応じて定まる。コイルに直流の電流が供給される場合、磁流に比例する磁力が形成され、その結果として、弁ピストンが開放位置に移動される。ここで、一般に、弁ピストンの後方に配置されるばねには張力が付与され、そのばね力は、磁力に対して反対に作用する。これら磁力とばね力との間に平衡状態が確立されている場合、弁ピストンはその位置に留まる。

比例絞り弁は、制御されるべき圧力レベルから大部分が無関係である。なぜなら、弁ピストンが圧力均一化されている、すなわち一様に高い圧力が２つの端部面に作用するためである。

比例絞り弁は、例えば昇降動作における適用、例えば産業用トラックにおいて用いられる。これらの適用のために荷を降下させるために、２／２方（２／２−ｗａｙ）弁が基本的な昇降運動を表すのに用いられる。同時に、体積流量を制御するのに比例絞り弁が用いられる。

しかしながら、比例絞り弁において、体積流量が流体入口と流体出口との間の差圧に応じて定まり、それにより、例えば産業用トラックその他の上昇手段において、降下速度が移動される荷に応じて定まるようになるという問題がある。上昇手段又は降下過程において搬送されるべき荷に損傷を与えうる境界値を超える場合がある。したがって、従来技術において、調整不能な最大体積流量調整器が比例絞り弁の上流に直列に接続される。最大体積流量調整器は受動的であるように形成され、したがって、最大降下速度を超えたときのみ作動する。したがって、この点に関して設置される従来技術の流体回路は複雑であり、構成要素が複数である理由から、それに対応する大きい寸法の導入空間が要求される。

この従来技術に関し、本発明の目的は、前述した機能を組込んだ比例絞り弁を考案することである。

この目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載の特徴を備えた比例絞り弁の全体によって達成される。
この比例絞り弁において、請求項１の特徴部分に記載されるように、流体入口と流体出口との間の流体連通状態を調整する弁ピストンの計量縁部が、流量調整器の制御ピストンによって形成され、これら流量制御弁及び比例絞り弁の機能は、１つの弁ユニットにおいて組合わされる。

好適な実施形態は従属請求項から明らかになるであろう。
導入空間を節約する特に好適な一実施形態において、流量制御器の制御ピストンは、弁ピストンそれ自体の孔と同一の弁ハウジングの孔において移動可能に案内される。この点に関して、流量調整器の制御ピストンが、弁ピストンの軸線方向の孔において翼列（ｃａｓｃａｄｅ）の態様で案内されるとともに、要求される関連の制御ばねが制御ピストンの軸線方向の孔と、弁ピストンの軸線方向の孔との両方において案内されることが特に有利に提供される。

好ましくは、流量調整器の特定の計量オリフィスは、流体入口に隣接する制御ピストンの軸線方向の端部に配置され、制御ピストンの底部において封止部を形成するとともに、制御ばねのばね室への流体連通部を形成する。制御ピストンは半径方向の流体出口を有しており、この流体出口は、比例絞り弁の休止状態において、弁ピストンの軸線方向の孔に完全にわたって設けられるとともに、弁ピストンを移動するようにコイルが励起されるときにのみ、これら出口は、流体出口を形成する弁ハウジングの半径方向の孔に部分的又は完全にわたって設けられる。比例絞り弁は、直接制御されるように形成されうるし、又は操作されるように形成されうる。

本発明に係る比例絞り弁の長手方向の断面図である。 図１においてＩＩで表される詳細部を示す図である。

本発明の解決手段を以下に図面を用いて詳述する。図面は概略的であり寸法通りではない。
図１は、直接的に制御される比例絞り弁１を長手方向の断面図において示す図である。磁石システムハウジングにおいて、ＤＣコイル１５によって作動されうる、詳述されないアーマチュア１６を備えた磁石システム１４が在る。磁石システム１４は、押圧変位制御式比例磁石システムとして形成されるのが好ましく、ＤＣコイル１５の励起状態において、アーマチュア１６及びアーマチュア１６に動的に連結された作動部材１７は、流体入口４の方向において下方に移動可能である。

作動部材１７は、「オリフィスピストン」として形成される弁ピストン２に動的に連結されている。ＤＣコイル１５の非励磁状態において、アーマチュア１６、作動要素１７及び弁ピストン２は、ばね１８によって上昇停止部１９に対して移動される。これは、比例絞り弁１の閉止状態に対応しており、流体入口４と流体出口５との間の流体経路は閉塞される。

磁石システムハウジングは、弁ハウジング３内に突出するように円筒形の案内部２０とともに形成されており、適宜封止される。円筒形の作動要素１７は円筒形の案内部２０内に同様に突出するとともに、案内部２０内において、弁ピストン２の延長部２１に取外し可能かつ確実に連結され、この延長部は、マンドレルのようにして永続的な接触状態を伴ってばね１８を案内する。延長部２１は、上昇停止部１９を形成する底部２３を備えた円筒形のスペーサ２２を通る経路の後に、オリフィスピストンとして形成される弁ピストン２に移行する。この上昇停止部１９は、弁ピストン２の後部２４を弁ピストン２の主要制御域２５から隔離する。

主要制御域２５は、概ね軸線方向の中央部において流量調整器８の制御ピストン７に分割される。制御ピストン７は弁ピストン２の孔と同一の孔９において案内され、主要制御域２５の一部として、作動要素１７を介して弁ハウジングにおいて移動可能なように支持される。制御ピストン７は、前述した弁ピストン２の軸線方向の孔１０において軸線方向に移動可能なようにさらに案内される。圧縮ばねとして形成される制御ばね１１は、その長さのおよそ半分にわたって軸線方向の孔１０において案内される。

制御ピストン７には、制御ばね１１の案内部として用いられる追加の軸線方向の孔１２が形成されている。流体入口４に向いた軸線方向の端部において、計量オリフィス１３が制御ピストン７に挿入され、特にねじ込まれる。制御ピストン７には、直径方向反対側に半径方向の開口２６が形成され、これら開口２６は、図２に示される比例絞り弁１の休止状態において、封止位置において孔９の壁部に完全にわたって設けられている。図１に係る詳細部ＩＩにおいて図２が示すように、流体出口５は、孔９の壁部において直径方向に差込まれた少なくとも２つの開口２７によって形成される。計量縁部６は、制御ピストン７の外径部に配置され、ＤＣコイル１５が適宜励磁されるときに、流体入口４と流体出口５との間の全体の体積流量を調整するのに用いられる。

比例絞り弁１の動作に際し、制御ばね１１は、その予張力作用によって、計量オリフィス１３と弁ピストン２の上方部分との間の距離を最大に維持する。この状態は、可能な最大体積流量に達するまで続き、弁は単に比例絞り弁として作用する。計量オリフィス１３は、体積流量の値に応じて、計量オリフィス１３を通る流れが生じるときに圧力損失を発生させる。この圧力値は、次いで制御ばね１１を短尺化させることによって主要制御域２５が同様に短尺化されるまで、制御ばね１１への方向における位置決め作用力を発生させる。計量縁部６は、流体出口５における流れ断面がより小さくなる方向において押圧され、この際に、計量オリフィス１３における圧力損失は、次いで体積流量の平衡状態が確立されるまで幾分低下する。そして、弁ピストン２が補償作用及び比例絞り作用を担う。

したがって、本発明に係る解決手段によれば、外部流量調整器の流量調整作用が比例絞り弁に直接適応されうるようになり、それにより、この態様では、完成された追加の弁を流体回路から省略できる。ここで述べるように、このことは、比例絞り弁の制御ピストン内に収容される一定流量調整器のために必要な計量オリフィス及び制御ばねによって達成される。ここで、流量調整器のために同様に必要である補償作用は、比例絞り弁それ自体の制御ピストンによって担われる。したがって、ここで述べるピストンの計量縁部は、比例絞り作用とともに流量調整器の補償作用をも担っている。

Claims (7)

1. 流体入口（４）及び流体出口（５）を備える弁ハウジング（３）において長手方向に移動可能に案内されるとともにオリフィス作用を奏しうる、弁ピストン（２）を具備する比例絞り弁であって、
   前記弁ピストン（２）の計量縁部（６）が、前記流体入口（４）から前記流体出口（５）までの流体連通部のための流体調整器（８）の制御ピストン（７）によって形成されており、
   前記制御ピストン（７）が、当該比例絞り弁を通過する流体の体積流量に応じて、前記弁ピストン（２）に対して移動可能であることを特徴とする、比例絞り弁。
2. 前記流量調整器（８）の前記制御ピストン（７）は、弁ピストン（２）の孔と同一の前記弁ハウジング（３）の孔（９）において移動可能に案内されることを特徴とする、請求項１に記載の比例絞り弁。
3. 前記流量調整器（８）の前記制御ピストン（７）が前記弁ピストン（２）の軸線方向の孔（１０）において案内され、制御ばね（１１）が、前記軸線方向の孔（１０）において、かつ前記制御ピストン（７）における追加の軸線方向の孔（１２）において、半径方向に支持されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の比例絞り弁。
4. 前記流量調整器（８）の計量オリフィス（１３）が前記制御ピストン（７）内に在ることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の比例絞り弁。
5. 前記計量オリフィス（１３）が、前記流体入口（４）に向いた前記制御ピストン（７）の端部領域に配置されることを特徴とする、請求項４に記載の比例絞り弁。
6. 軸線方向における前記流体入口（４）が前記弁ハウジング（３）内に延出しており、前記流体入口（４）に対して直交する半径方向に配置される前記流体出口（５）が、前記弁ハウジング（３）を通って延在することを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の比例絞り弁。
7. 当該比例絞り弁が直接的に制御されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の比例絞り弁。

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