JPH0337072B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ポペツト弁のポペツト位置を入力
部材に追従して移動させるリモート操作形ポペツ
ト弁に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のポペツト弁としては、例えば第
９図に示すようなものがあつた。

これを簡単に説明すると、弁ボデイ１にはポペ
ツト２が収納されてスプリング３によつて閉弁方
向に付勢されており、ポペツト２内にはオリフイ
ス４を有する通路が入力ポート５と背圧室６との
間を連通するように設けられ、さらに、背圧室６
と出口ポート７との間を連通する円錐状開口部８
を持つ通路９が設けられている。

このポペツト２は、入力ロツド１０の先端部と
の間にオリフイス１１を形成して入力ロツド１０
に追従する。すなわち、入力ロツド１０を図で右
方に押込むと、オリフイス１１を閉鎖して背圧室
６の圧力を高め、ポペツト２は図示のように右端
縁がシート部１２に密着して入口ポート５と出口
ポート７の間の流路を閉鎖する。

入力ロツド１０を左方に移動させると、ポペツ
ト２がそれに追従して左方へ移動し、シート部１
２から離れて流路を開く。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来のリモート操作
形ポペツト弁にあつては、操作ロツドが単なる棒
状をなして背圧室から外部に突出していたため、
出口ポートの圧力が操作ロツドの断面積に作用し
ていた。このため、入力ロツドを極めて高速度で
駆動してこれにポペツトを追従させるためには、
大きな操作力を必要とするので、高速駆動には不
適当であつた。

また、入口ポートと出口ポート間の流路を開く
操作を高速でしたとしても、その際、背圧室から
出口ポートにパイロツト油が一瞬流出し、それが
本来の流れに加算されることになるため、出口ポ
ート下流に位置するシリンダ等を一瞬動かしてし
まうなどの問題点があつた。

さらに、ポペツトの全閉制御時においてもオリ
フイス１１でリークがあれば、これがそのまま出
口ポートに表われることになり、またポペツトは
操作ロツドのみによつて制御されるために、何ら
かのトラブルでこれが操作不能となつた場合には
非常操作ができないという問題点もあつた。

この発明は、このような種々の問題点を解決す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、この発明によるリモート操作形ポペ
ツト弁は、弁ボデイ内にメイン流路を開閉するポ
ペツトを摺動可能に収納し、そのポペツトの一方
の面にメイン流路の入口ポート圧力を作用させ、
他方の面がさらされる背圧室の圧力を制御して該
ポペツトを駆動するポペツト弁において、上記背
圧室に突出し、上記ポペツトに離接又は出入して
該ポペツトを追従位置決めする中空状の入力ロツ
ドを弁ボデイ内に摺動可能に設け、その入力ロツ
ドの中空部を介して上記背圧室をパイロツト油排
出ポートに連通可能にすると共に、そのパイロツ
ト油排出ポートを制御時に戻りラインに接続し、
非制御時に閉鎖するか油圧源に接続する切換弁を
設けたものである。

〔作 用〕

制御時において、入力ロツドをポペツトから離
れる方向へ変位させると、背圧室のパイロツト油
が入力ロツドの中空部を通つて瞬時にパイロツト
油排出ポートからタンクに排出されるので、ポペ
ツトが入力ロツドの変位に速やかに追従してメイ
ン流路が開く。

さらに、入力ロツドが中空状に形成されている
ので、受圧面積が少ないため小さな力で操作で
き、高速駆動が可能である。

また背圧室のパイロツト油は入力ロツドの中空
部を通してメイン流路とは別のパイロツト油排出
ポートへ流出するので、制御流量がメイン流路の
出口ポートに現われることはない。

また、非制御時には、切換弁により排出ポート
を閉鎖するかあるいは油圧源に連通すれば、背圧
室の油圧が高まり、入力ロツドの位置に係わらず
ポペツトが移動してメイン流路を閉鎖する。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

第１実施例 第１図は、この発明の第１実施例を示す断面図
である。

この実施例において、弁ボデイ２０内に摺動自
在に収納されるポペツト２１は略等面積形のポペ
ツトで、入口ポート２２と出口ポート２３との間
のメイン流路の開口をポペツト２１の先端縁が弁
ボデイ２０の弁シートをなす円錐面２０ａとの間
に形成する隙間により制御する。

このポペツト２１は、背圧室２４内に設けたス
プリング２５によつて上記流路の開口を閉じる方
向に付勢されている。

そして、このポペツト２１の一方の端面（図で
右側の端面）２１ａには入口ポート２２の圧力を
作用させ、他方の端面２１ｂがさらされている背
圧室２４に、入口ポート２２からオリフイス２６
を介してパイロツト油を流入させる通路２７を弁
ボデイ２０に形成している。

さらに、このポペツト２１には、背圧室２４側
に大径部２１ｃ（径D₃）を設け、これと主径部
（径D₁）との間に小径部２１ｄを設けて、弁ボデ
イ２０との間に油室２８を形成している。そし
て、大径部２１ｃの端面２１ｂから中心軸線に沿
つて、背圧室２４に開口する円錐状開口部２１ｆ
を有する中心穴２１ｅを穿設し、小径部２１ｄに
この中心穴２１ｅと油室２８とを連通する径方向
の通路孔２１ｇを形成している。

一方、入力ロツド３０は、中空状で内部に通路
３０ａを形成し、弁ボデイ２０内に形成した摺動
孔２０ｂに摺動自在に嵌挿されており、その先端
部を背圧室２４内に突き出して、ポペツト２１の
端面２１ｂの円錐状開口部２１ｆに離接し、その
間にオリフイス３１を形成する。

また、この入力ロツド３０の後端部には、弁ボ
デイ２０の外部に突き出す小径の操作ロツド３２
を、第２図にも示すように入力ロツド３０と一体
的に固設している。そして、この入力ロツド３０
の操作ロツド３２側の端部と弁ボデイ２０の間に
油室３３を形成し、この油室３３をパイロツト油
排出ポート３４に連通させている。

また、入力ロツド３０は、後端部付近に大径部
３０ｄ（径D₆）を設け、大径部３０ｄと主径部D₂
との径差によつて形成される油室３７をタンクポ
ート３８を通してタンク３５に連通させている。

さらに、この入力ロツド３０の後端面（第１図
で左端面）側から軸線方向に沿つて、操作ロツド
３２の両側に一対の切欠部３０ｂ，３０ｂを設け
て内部通路３０ａに連通させ、前述の背圧室２４
に流入したパイロツト油を、形成オリフイス３１
及びこの入力ロツド３０の内部通路３０ａと切欠
部３０ｂを通して油室３３からパイロツト油排出
ポート（タンクポート）３４へ導く。

そして、このパイロツト油排出ポート３４を２
位置切換弁であるソレノイドバルブ３６を介して
タンク３９への戻りラインに接続している。

この実施例の作動原理は第９図に示した従来例
と同様であるが、入力ロツド３０の径D₂が大幅
に拡大されており、形成オリフイス３１から内部
通路３０ａを通して背圧室２４の圧油を瞬間的に
多量に排出できるので、ポペツト２１を入力ロツ
ド３０の変位に高速で追従させることが可能であ
る。

ところで、ポペツト２１の大径部２１ｃ（径
D₃）と主径部（径D₁）との受圧面積の差（π／
４）・（D₃ ²−D₁ ²）が入力ロツド３０の先端径D₂
の面積（π／４）D₂ ²と略等しくなるようにして
ある。

したがつて、オリフイス３１が全閉の場合、ポ
ペツト２１は端面２１ａが受ける圧力と端面２１
ｂが受ける反対方向の圧力とがバランスし、スプ
リング２５による閉鎖力によつて、弁ボデイ２０
の円錐面２０ａに密接する。

一方、入力ロツド３０は、背圧室２４内の圧力
の影響を受けず、外部へ突き出しているのは操作
ロツド３２のみであり、その径D₅は細く、且つ
それへの作用力は一般的にはパイロツト油排出ポ
ート（タンクポート）圧力なので、その突出力は
極めて小さい。

したがつて、小さな操作力で操作ロツド３２を
高速で第１図で左方に変位させると、大径の入力
ロツド３０の先端とポペツト２１との間に形成さ
れるオリフイス３１から大径の内部通路３０ａを
通して、背圧室２４から多量のパイロツト油が排
出されるので、速やかにポペツト２１が追従す
る。

またソレノイドバルブ３６は、通常はパイロツ
ト油排出ポート３４をタンク３９に連通させるよ
うに切換えてあり、定常状態ではオリフイス２６
を介して背圧室２４へ流入する少量のパイロツト
流量がパイロツト油排出ポート３４から流出して
いるが、緊急動作時にはソレノイドバルブ３６を
図示のブロツク状態にするように切換えると、入
口ポート２２からオリフイス２６を介して流入す
るパイロツト油により背圧室２４内の油圧が高ま
り、入力ロツド３０の状態に無関係にポペツト２
１を右方端へ移動させることができる。

しかし、この時油室３３内の圧力上昇により、
操作ロツド３２（径D₅）の断面積分に対する押
圧力により、操作ロツド３２に左方向への突き出
し力が作用する。そこで、入力ロツド３０の大径
部３０ｄの径D₆と主径部の径D₂と操作ロツド３
２の径D₅の関係を （π／４）・（D₆ ²−D₂ ²）＝（π／４）D₅ ² とすることにより、この突き出し力を相殺する押
圧力を発生させるようにしてバランスさせてい
る。

第２実施例 第３図はこの発明の第２実施例を示し、第１図
と対応する部分には同一符号を付してあり、それ
らの説明は省略する。

この実施例におけるポペツト５１は、先端円筒
状部に形成したＶカツト５１ａによつて入口ポー
ト５２と出口ポート５３間の流路の開口を制御す
るものであり、この入口ポート５２と出口ポート
５３が第１図の実施例と逆になつている。

そして、このポペツト５１は、第１図のポペツ
ト２１と異なり大径部５１ｃのみとなつている。

また、弁ボデイ２０に形成したオリフイス２６
を有する通路５４を通して、入口ポート５２から
背圧室２４へパイロツト油を流入させるようにし
ている。

さらに、弁ボデイ２０と操作ロツド３２との間
にオイルシール６１を設けて、操作ロツド３２の
操作を位置センサ付比例ソレノイド６０によつて
高精度に行なえるようにしている。

そして、入口ポート５２と出口ポート５３との
間に圧力差がある場合にポペツト５１に常時働く
閉鎖力を利用して、スプリングを必要としない構
成としている。また、この間に圧力差がない場合
でも、操作ロツド３２は前述のとおり左右方向の
力のバランスがとれているので、これを押し込む
ことにより閉鎖可能である。

第３実施例 第４図は、この発明の第３実施例を示し、第１
図と対応する部分には同一の符号を付してあり、
これらの説明は省略する。

この実施例において、第１図の第１実施例と異
なるのは、ポペツトを通路孔２１ｇを廃止したポ
ペツト８１とし、スプリング２５を廃止して油室
２８を通路８２によりタンク３５に連通させ、パ
イロツト油排出ポート３４を３位置切換弁である
ソレノイドバルブ８５を介して油圧源８６とタン
ク８７に切換接続可能にしたものである。

通常は、パイロツト油排出ポート３４をタンク
７８に連通させるようにソレノイドバルブ８５を
切換えてあり、定常状態ではオリフイス２６を介
して背圧室２４へ流入する少量のパイロツト流量
がパイロツト油排出ポート３４から流出している
が、緊急動作時にはソレノイドバルブ８５を図示
のブロツク状態にする（その場合は第１実施例と
同じ）か、パイロツト油排出ポート３４を油圧源
８６に接続するように切換えることにより、油室
３３及び入力ロツド３０の内部通路３０ａを介し
て背圧室２４に高圧をかけると、入力ロツド３０
の状態に無関係にポペツト８１を右方端の全閉位
置へ移動させることができる。

第４実施例 第５図は、この発明の第４実施例を示し、第１
図、第３図及び第４図と対応する部分には同一の
符号を付してそれらの説明は省略する。

この実施例は、操作ロツド３２とポペツト９１
との追従位置決め方式をスプール・スリーブ方式
とした場合である。

ポペツト９１の内部に中心軸線方向に開口した
有底９１ａを設け、この穴の周壁に流路９２及び
流路９３に通じる円周溝９１b₁，９１b₂を設け、
流路９２及び流路９３を入口ポート２２及び背圧
室２４に夫々開口させている。

また、ポペツト９１の有底穴９１ａには、入力
ロツドとして外周に第６図に示すランド部９０ａ
と内部にパイロツト油を排出するための開口部９
０ｆを設けた中空油路９０ｃを備えたパイロツト
スプール９０が摺動可能に嵌入しており、これを
中心軸線方向に移動させることにより流路９２と
流路９３を連通させたり閉鎖させたりして、パイ
ロツト油の背圧室２４への供給量を制御してポペ
ツト９１の位置決めを行なうようにしている。

なお、ランド部９０ａは位置決め時のリークと
開閉切換時の振動を考慮して第６図に示すL₁と
L₂の寸法関係をL₁＜L₂とするのが好ましい。

この実施例によれば、操作ロツドに対するポペ
ツト９１の追従動作が開閉時で共に速く、また圧
油をパイロツト油排出ポート３４から供給すると
確実に閉鎖ができる。

第５実施例 第７図はこの発明の第５実施例を示し、第１図
及び第５図と対応する部分には同一符号を付して
それらの説明は省略する。

この実施例は、第４実施例のパイロツトスプー
ル９０に代えて、第８図に示すようにランド縁部
に三角ノツチ溝１０３を設けたパイロツトスプー
ル１００を入力ロツドとし、第１図と同様に入口
ポート２２と背圧室２４を連通する通路２７を設
けたものである。

そして、静止している定常状態の追従位置制御
は第１図及び第３図の実施例と同様に、入口ポー
トからオリフイス２６を介して背圧室２４に流入
するパイロツト油の流量によつて制御するが、閉
鎖制御時に操作ロツド３２を閉鎖方向に大きなス
トロークで移動させると、流路９２と流路９３が
連通して、入口ポート２２側の入口圧力が背圧室
２４に作用して高速閉鎖を可能にする。

なお、この実施例によれば、パイロツトスプー
ル１００とポペツト９１の位置決め時において流
路９２は全閉状態となるため、第８図に示すL₁
とL₂の寸法関係をL₁≧L₂とすれば、たとえ、こ
の差が大きくなつた場合においてもリークはオリ
フイス２６により決定されるので問題となること
はない。また、この差が小さすぎた場合において
もパイロツトスプール１００とポペツト９１の位
置決め時には流路９２は開かない構造としている
ため、この部材に振動が生じることはない。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によるリモ
ート操作形ポペツト弁は、背圧室内のパイロツト
油を入力ロツドの中空部を介してメイン流路とは
別に設けたパイロツト油排出ポートに流出させる
ようにしたため、開弁時にパイロツト油が一瞬メ
イン流路に流出して、その下流に位置するシリン
ダ等を一瞬動かしてしまうようなことがなくな
る。

また、入力ロツド（パイロツトスプール）は小
さな操作力で操作できる構造になつており、しか
もその中空部を通して背圧室内の圧油を多量に流
出させることができるので、高速駆動が可能にな
る。

さらに、パイロツト油排出ポートを切換弁を介
して通常はタンクへの戻りラインへ接続し、その
切換弁の切換えによつて閉鎖あるいは油圧源に接
続可能にしたので、緊急動作時にその切換えによ
り、入力ロツドの位置とは無関係にポペツト弁を
高速で閉鎖することができる。したがつて、信頼
性の高い非常操作が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す縦断面
図、第２図は同じくその操作ロツドの後端部側か
ら見た斜視図、第３図はこの発明の第２実施例を
示す縦断面図、第４図はこの発明の第３実施例を
示す縦断面図、第５図はこの発明の第４実施例を
示す縦断面図、第６図は同じくそのパイロツトス
プールのランド部とポペツトの円周溝との関係を
示す要部拡大断面図、第７図はこの発明の第５実
施例を示す縦断面図、第８図は同じくそのパイロ
ツトスプールのランド部とポペツトの円周溝との
関係を示す要部拡大断面図、第９図は従来のリモ
ート操作形ポペツト弁を例示する縦断面図であ
る。 ２０…弁ボデイ、２１，５１，８１，９１…ポ
ペツト、２２，５２…入口ポート、２３，５３…
出口ポート、２４…背圧室、２５…スプリング、
２６…オリフイス、２７，８２…通路、２８，３
７…油室、３０…入口ロツド、３０ａ…内部通
路、３１…形成オリフイス、３２…操作ロツド、
３４…パイロツト油排出ポート、３６，８５…ソ
レノイドバルブ、３９，８７…タンク、６０…位
置センサ付比例ソレノイド、８６…油圧源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁ボデイ内にメイン流路を開閉するポペツト
   を摺動可能に収納し、該ポペツトの一方の面に前
   記メイン流路の入口ポート圧力を作用させ、他方
   の面がさらされる背圧室の圧力を制御して該ポペ
   ツトを駆動するポペツト弁において、 前記背圧室に突出し、前記ポペツトに離接又は
   出入して該ポペツトを追従位置決めする中空状の
   入力ロツドを前記弁ボデイ内に摺動可能に設け、
   該入力ロツドの中空部を介して前記背圧室をパイ
   ロツト油排出ポートに連通可能にすると共に、該
   パイロツト油排出ポートを制御時に戻りラインに
   接続し、非制御時に閉鎖するか油圧源に接続する
   切換弁を設けたことを特徴とするリモート操作形
   ポペツト弁。 ２ 入力ロツドは、前記主径部と操作ロツドとの
   間に該主径部の径D₂より太い大径部を有し、該
   大径部の径D₆と前記操作ロツドの径D₅の差によ
   り形成される油室を前記パイロツト油排出ポート
   に連通させると共に、前記大径部と主径部との径
   差によつて形成される油室をタンクポートに連通
   させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のリモート操作形ポペツト弁。