JPH0364746B2

JPH0364746B2 -

Info

Publication number: JPH0364746B2
Application number: JP58086008A
Authority: JP
Inventors: Hooru Borufugangu
Original assignee: TSUAANRAATOFUABURIIKU FURIIDORITSUHISUHAAFUEN AG
Current assignee: TSUAANRAATOFUABURIIKU FURIIDORITSUHISUHAAFUEN AG
Priority date: 1982-06-11
Filing date: 1983-05-18
Publication date: 1991-10-08
Also published as: FR2528523B1; GB2121928B; GB2121928A; IT1172814B; JPS58221080A; GB8315933D0; DE3222116C1; IT8346844A0; FR2528523A1; IT8346844A1; IT8334903V0

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、弁ケーシングの中に、ばねで付勢さ
れた閉鎖素子としての１つのボールおよびこのボ
ールを弁座に押しつけるばね案内棒を有し、ばね
案内棒とこのボールとの間に少なくとも３個の同
一直径の減衰ボールが配置され、これらの減衰ボ
ールが弁ケーシングの内部室に僅かな隙間をもつ
て挿入されているような直接制御圧力制限弁に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The invention provides a valve housing with a ball as a spring-loaded closing element and a spring guide rod which presses this ball against the valve seat. direct control, in which at least three damping balls of the same diameter are arranged between the spring guide rod and this ball, and these damping balls are inserted with a small clearance into the internal chamber of the valve casing. Relating to pressure limiting valves.

（従来の技術）圧力制限弁は液圧系統あるいは空気圧系統にお
いて用いられる。この圧力制限弁によつて予め設
定された値以上に圧力が上昇することを防止しな
ければならない。ばねで付勢された閉鎖素子とし
てのボールは設定された圧力を越えた際に孔から
持ち上がり、それによつて圧力媒体がボールの後
方に配置された室に逃げることができる。しか
し、圧力制限弁の場合、ボールが振動を生じてし
まい、激しい振動発生のもとで自由開口の上で踊
つてしまう危険がある。さらに、この振動が孔の
縁を傷つけ、それによつて圧力制限弁を壊してし
まうことがある。BACKGROUND OF THE INVENTION Pressure limiting valves are used in hydraulic or pneumatic systems. This pressure limiting valve must prevent the pressure from rising above a preset value. The ball as a spring-loaded closing element lifts out of the hole when a set pressure is exceeded, so that the pressure medium can escape into a chamber arranged behind the ball. However, in the case of pressure limiting valves, there is a risk that the ball will vibrate and dance on the free opening under severe vibration conditions. Furthermore, this vibration can damage the edges of the bore and thereby destroy the pressure limiting valve.

この点を考慮して、弁ケーシングの中において
ばね案内棒とボールとの間に少なくとも３個の同
一直径の減衰ボールが配置されているような弁も
既に特開昭55−27572号公報で提案されている。
これらの減衰ボールは小さな隙間をもつて弁ケー
シングの内部室に配置され、閉鎖ボールの軸方向
の振動および半径方向のふらつきを簡単に防止す
る。このことは一方では閉鎖ボールに対する心出
し作用によつて、他方では弁ケーシングの内壁に
おける減衰ボールの表面摩擦によつて達せられ
る。即ち、加圧力の半径方向分力がそれぞれ弁ケ
ーシングに支持された３個の減衰ボールに生ず
る。その際に生ずる摩擦は閉鎖ボールの運動を相
応して減衰する。 Taking this point into consideration, a valve in which at least three damping balls of the same diameter are arranged between the spring guide rod and the ball in the valve casing has already been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-27572. has been done.
These damping balls are arranged with small clearances in the inner chamber of the valve casing and simply prevent axial vibrations and radial wobbling of the closing balls. This is achieved on the one hand by a centering effect on the closing ball and on the other hand by the surface friction of the damping ball on the inner wall of the valve housing. That is, a radial component of the pressurizing force is generated on each of the three damping balls supported on the valve casing. The resulting friction correspondingly damps the movement of the closing ball.

[Problem to be solved by the invention]

しかし、この圧力制限弁が圧力が上昇するにつ
れて大きくなるような非常に高いヒステリシスを
有していることがわかつた。さらに、圧力調整は
ばねの圧力に正しく比例して行なわれない。これ
らの欠点の原因は減衰ボールに生ずる表面摩擦に
ある。従つて、圧力制限弁を開いた後、閉鎖ボー
ルがばねの圧力によつて孔を再び閉鎖するまでに
圧力はかなり減少してしまう。それによつて監視
すべき系統における圧力が過度に低下してしまう
ことがある。 However, this pressure limiting valve was found to have very high hysteresis, which increases as pressure increases. Furthermore, the pressure adjustment is not properly proportional to the spring pressure. The cause of these shortcomings is the surface friction that occurs on the damping balls. Therefore, after opening the pressure limiting valve, the pressure has decreased considerably before the closing ball closes the bore again under the pressure of the spring. This can lead to an excessive drop in pressure in the system to be monitored.

本発明の目的は、冒頭に述べた形式の圧力制限
弁を、その利点を維持しつつ、ヒステリシスがか
なり除去され、圧力調整がばねの圧力にできるだ
け比例して行なわれるようにすることにある。 The object of the invention is to provide a pressure limiting valve of the type mentioned at the outset, while retaining its advantages, in which hysteresis is considerably eliminated and the pressure regulation takes place as proportionally as possible to the spring pressure.

[Means and actions for solving the problem]

周知の圧力制限弁の場合、減衰ボールに対する
ばね案内棒における接触面は平らであり、弁ケー
シングの長手軸心に対し垂直に走つていた。この
支持状態によつて３個の減衰ボールにはケーシン
グ壁で支持されるような非常に大きな半径方向外
方への広がり力が生じた。本発明に基づいてばね
案内棒の接触面を形成する端面を、その外周部が
端面の内側部分よりも前方に位置するように形成
することによつて、半径方向に作用する広がり力
は減少され、さらにそれをこの端面の平らな平面
からの偏差に相応して変化させることができる。
広がり力が小さくなることにより摩擦が減少し、
従つてヒステリシスもかなり除去され、圧力調整
はばね圧力に正しく比例して行なえるようにな
る。 In the case of known pressure limiting valves, the contact surface on the spring guide rod for the damping ball was flat and ran perpendicular to the longitudinal axis of the valve casing. This support condition created very large radially outward spreading forces on the three damping balls as they were supported by the casing wall. By forming the end face forming the contact surface of the spring guide rod according to the invention in such a way that its outer circumference is located forward of the inner part of the end face, the spreading forces acting in the radial direction are reduced. , furthermore it can be varied correspondingly to the deviation of this end face from a flat plane.
Friction is reduced by reducing the spreading force,
Hysteresis is thus also largely eliminated and the pressure regulation can be made exactly proportional to the spring pressure.

本発明の一実施形態においては、端面は球欠面
であるような少なくともほぼ球面状の湾曲部を有
している。 In one embodiment of the invention, the end face has an at least approximately spherical curve, such as a spherical cutout.

また、この端面の最小限界半径は、減衰ボール
の直径と閉鎖ボールの半径との和に相応している
ことが好ましい。この限界半径において水平の広
がり力はまつたく生じない。 The minimum radius of this end face preferably corresponds to the sum of the diameter of the damping ball and the radius of the closing ball. At this critical radius, no horizontal spreading force occurs.

本発明に基づく別の好ましい解決策は、端面が
少なくともほぼ包絡円錐形状をしていることにあ
る。この包絡円錐は接触点における減衰ボールの
接線を弁長手軸心を中心として回転することによ
つて形成される。軸方向における純粋なストロー
ク運動の場合、この球欠面を持つたこの解決策は
理想的である。ただ閉鎖ボールが傾斜して開放す
る場合、広がり力は円錐において幾分大きな大き
さに変わる。というのは、円錐の勾配が常に同じ
大きさであるからであり、一方包絡円錐の場合勾
配は合わされる。たとえば、本発明に基づく弁を
パイロツト弁として使用した際に生ずるような非
常に小さな開放ストロークの場合、包絡円錐は同
様になんらの困難もなしに使用できる。 Another preferred solution according to the invention consists in that the end face has at least approximately the shape of an envelope cone. This envelope cone is formed by rotating the tangent of the damping ball at the point of contact about the longitudinal axis of the valve. For pure stroke movements in the axial direction, this spherical octopus solution is ideal. However, if the closing ball is tilted open, the spreading force changes to a somewhat larger magnitude in the cone. This is because the slopes of the cones are always the same magnitude, whereas for envelope cones the slopes are combined. For very small opening strokes, such as occur, for example, when the valve according to the invention is used as a pilot valve, an envelope cone can likewise be used without any difficulties.

（実施例）以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を原
理的に説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in principle based on an example shown in the drawings.

監視すべき系統のケーシング部分の中に組み込
まれた圧力制限弁は、（一部だけを図示した）弁
ケーシング１を有し、この弁ケーシング１は片側
に監視すべき圧力が作用している弁開口２を有し
ている。弁ケーシング１の反対側には自由にされ
た圧力媒体を排出するための開口（図示せず）が
ある。この排出開口への接続はばね案内棒４にあ
る中央貫通孔３を介して簡単に行なわれる。ばね
案内棒４は３個あるいはそれ以上の減衰ボール６
に対する接触面として端面１０を持つた直径方向
拡大部５を有している。 The pressure limiting valve, which is integrated into the housing part of the system to be monitored, has a valve housing 1 (only part of which is shown), on one side of which the pressure to be monitored acts. It has an opening 2. On the opposite side of the valve housing 1 there is an opening (not shown) for discharging the freed pressure medium. The connection to this discharge opening is simply made via a central through-hole 3 in the spring guide rod 4. The spring guide rod 4 has three or more damping balls 6
It has a diametrically enlarged portion 5 having an end surface 10 as a contact surface for the diametrically extending portion 5 .

圧力室に向けられた弁開口２は、通常状態にお
いて、閉鎖素子としての閉鎖ボール７によつて閉
じられている。相応した予圧縮を与えるためにば
ね８が設けられ、このばね８は片側が直径方向拡
大部５の背面側に支持され、他端が弁ケーシング
１の背壁に支持されている。 The valve opening 2 facing the pressure chamber is closed in the normal state by a closing ball 7 as a closing element. In order to provide a corresponding precompression, a spring 8 is provided, which spring 8 is supported on one side on the rear side of the diametrical enlargement 5 and on the other end on the back wall of the valve housing 1.

３個の減衰ボール６は開放方向に対し垂直をな
す平面の中に配置されている。これらの減衰ボー
ル６は同じ直径を有し、弁ケーシング１の内部室
中において狭い間〓を介して同一平面内に位置し
ている。下側範囲において減衰ボール６は閉鎖ボ
ール７の上側面に位置している。 The three damping balls 6 are arranged in a plane perpendicular to the opening direction. These damping balls 6 have the same diameter and are located in the same plane in the inner chamber of the valve housing 1 via a narrow gap. In the lower region, the damping ball 6 is located on the upper side of the closing ball 7.

この圧力制限弁は次のように作用する。 This pressure limiting valve operates as follows.

監視すべき系統中の圧力が所定の圧力を越えな
い間は、即ち弁開口２における所定の加圧力以上
の圧力が作用しない間は、閉鎖素子としての閉鎖
ボール７がばね８の圧力によつて弁開口２に押し
付けられたままである。所定の圧力以上の圧力が
作用すると、閉鎖ボール７への加圧力がばね圧力
よりも大きくなり、閉鎖ボール７は弁座から持ち
上げられる。それによつて、圧力媒体はばね案内
棒４にある中央貫通孔３を通つて弁ケーシングの
排出開口に逃がされる。その場合、３個の減衰ボ
ール６は閉鎖ボール７に減衰作用および心出し作
用をする。即ち、これらの減衰ボール６は閉鎖ボ
ール７を対称軸心に保持し、減衰ボール６と弁ケ
ーシング１の内壁との間に生ずる表面摩擦によつ
て開放運動を減衰する。 As long as the pressure in the system to be monitored does not exceed a predetermined pressure, that is, as long as no pressure greater than the predetermined pressure at the valve opening 2 acts, the closing ball 7 as a closing element is closed by the pressure of the spring 8. It remains pressed against the valve opening 2. When a pressure higher than a predetermined pressure is applied, the pressing force on the closing ball 7 becomes greater than the spring pressure, and the closing ball 7 is lifted from the valve seat. The pressure medium is thereby allowed to escape through the central through-hole 3 in the spring guide rod 4 to the discharge opening in the valve housing. In that case, the three damping balls 6 have a damping and centering effect on the closing ball 7. These damping balls 6 thus hold the closing ball 7 in the axis of symmetry and damp the opening movement by means of the surface friction occurring between the damping ball 6 and the inner wall of the valve casing 1.

周知の圧力制限弁の場合、ばね案内棒４の端面
即ち減衰ボール６に対する接触面は平らになつて
おり、詳しくは長手軸心に対し直角に形成されて
いた。この接触面は第１図において破線９で示し
てある。本発明の場合、この周知の圧力制限弁と
異なつて、圧力側弁開口２に近い方の端面１０
は、その外周部１１が弁ケーシング１にある弁開
口２に関し端面１０の内側部分よりもさらに手前
に位置しているように形成されている。このこと
は第１図から明らかなように、端面１０が包絡球
面として球欠面を形成していることによつて達成
される。この球面形状は球の半径に応じて減衰ボ
ール６の水平の広がり力を減少する。このことは
第１図に示したベクトルを参照して以下に説明す
る。 In the case of the known pressure limiting valve, the end face of the spring guide rod 4, ie the contact surface with respect to the damping ball 6, was flat, in particular perpendicular to the longitudinal axis. This contact surface is indicated by the dashed line 9 in FIG. In the case of the present invention, in contrast to this known pressure limiting valve, the end face 10 closer to the pressure-side valve opening 2
is formed such that its outer peripheral portion 11 is located further forward than the inner portion of the end face 10 with respect to the valve opening 2 in the valve casing 1. As is clear from FIG. 1, this is achieved because the end face 10 forms a truncated spherical surface as an enveloped spherical surface. This spherical shape reduces the horizontal spreading force of the damping ball 6 depending on the radius of the sphere. This will be explained below with reference to the vectors shown in FIG.

矢印１２で示した垂直の開放力Fvは力の三角
形を形成した状態において３つの同じ大きさの力
Fkに分割される。これらの力Fkは閉鎖ボール７
の中心点からそれぞれ減衰ボール６の中心点を通
つて伝達される力である。力Fkは線１３と１
４′で示し、この場合線１４′は力の三角形を閉じ
るために普通に線１４を平行移動することによつ
て形成される。力Fkはばね案内棒４の端面１０
および摩擦力によつてさらに導かれる。力の三角
形を形成するために、線１３は線１３′として減
衰ボール６の中心点M₁に投影されている。 The vertical opening force Fv shown by arrow 12 is created by three forces of the same magnitude forming a force triangle.
Divided into Fk. These forces Fk are closed ball 7
is the force transmitted from the center point of the damping ball 6 through the center point of the damping ball 6, respectively. Force Fk is line 13 and 1
4', where line 14' is formed by translating line 14 in the usual way to close the force triangle. The force Fk is applied to the end face 10 of the spring guide rod 4
and further guided by frictional forces. To form a force triangle, line 13 is projected as line 13' onto the center point M ₁ of damping ball 6.

次に、比較対照するために従来の圧力制限弁に
おける力の分力について説明する。従来技術にお
ける減衰ボール６と平らな端面９との接点は点
B₀にある。このことによつて力Fkは破線１５で
示した水平の力Fhに分割される。力Fkの垂直分
力は点B₀を通つて垂直方向に伝達され、その大
きさは破線１６で示してある。図示した実施例に
おいてこの水平分力Fhは開放力Fvの36％である。 Next, for comparison and contrast, the components of force in a conventional pressure limiting valve will be explained. In the prior art, the contact point between the damping ball 6 and the flat end surface 9 is a point.
It's in _B0 . This divides the force Fk into a horizontal force Fh, indicated by the dashed line 15. The vertical component of force Fk is transmitted vertically through point B ₀ and its magnitude is indicated by dashed line 16. In the example shown, this horizontal force component Fh is 36% of the opening force Fv.

球欠面としての端面１０を持つた図示した実施
例の場合、その球欠面は線１７で示した半径を有
している。減衰ボール６と端面１０との接点は点
B₁にある。線１７を力の作用線Fk（線１３′）の
先端を通つて普通に平行移動することによつて線
１７′が生ずる。この力の三角形から生ずる水平
分力Fhは力Fvの22％だけとなり、線１８で示し
てある。 In the illustrated embodiment with the end face 10 as a spherical surface, the spherical surface has a radius indicated by the line 17. The contact point between the damping ball 6 and the end surface 10 is a point.
Located in _B1 . A normal translation of line 17 through the tip of the line of action Fk (line 13') of force results in line 17'. The horizontal component Fh resulting from this force triangle is only 22% of the force Fv and is shown by line 18.

力の三角形を考慮した場合、端面１０に対する
最も小さな限界半径も理解できる。この最小の限
界半径は減衰ボール６の直径と閉鎖ボール７の半
径との和に相応している。この場合、球欠面の半
径は閉鎖ボール７の中心点M₀を通り、ばね案内
棒４の端面１０との接点は点B₂にある。明らか
なようにそれによつて力Fkは水平分力を生ずる
ことなしに直接ばね案内棒４に伝達される。理論
的に球欠面の半径をさらに小さくすると、減衰ボ
ール６は内側に移動される。 If we consider the force triangle, the smallest critical radius for the end face 10 can also be understood. This minimum critical radius corresponds to the diameter of the damping ball 6 plus the radius of the closing ball 7. In this case, the radius of the spherical cutout passes through the center point M ₀ of the closing ball 7, and the point of contact with the end surface 10 of the spring guide rod 4 is at the point B ₂ . As can be seen, the force Fk is thereby transmitted directly to the spring guide rod 4 without creating a horizontal force component. Theoretically, if the radius of the spherical cutout surface is further reduced, the damping ball 6 is moved inward.

球欠面の選択した半径に相応して広がり力ない
し水平分力Fhのパーセントも選択でき、それに
よつて特別な使用状態に合わせることができる。
特に必要な広がり力は克服しなければならない流
量によつて左右される。実験によつて、たとえば
流量が13l／minで圧力が約200バールまでの場
合、３％の広がり力で十分であることが確認でき
た。 Corresponding to the chosen radius of the spherical cutout, the percentage of the spread force or horizontal force Fh can also be selected and thus adapted to the particular application situation.
In particular, the necessary spreading force depends on the flow rate that has to be overcome. Experiments have shown that a spreading force of 3% is sufficient, for example at flow rates of 13 l/min and pressures up to approximately 200 bar.

摩擦力の高さに対し勿論弁ケーシング１の内壁
の表面粗さも関係するが、このことは相応して考
慮することもできる。 Of course, the surface roughness of the inner wall of the valve housing 1 also plays a role in the level of the frictional force, which can also be taken into account accordingly.

〔Effect of the invention〕

本発明によれば、直接制御圧力制御弁におい
て、ばね案内棒の端面の外周部を弁ケーシングの
圧力側弁開口に向かつて端面の内側部分より前方
に向かつて端面の内側部分より前方に突出させた
事により、減衰ボールがケーシング内周壁に押し
つけられる「広がり力」が小さくなり、このため
減衰ボールとケーシング内周壁の摩擦力が減少す
るので、弁の開閉作動のヒステリシスがかなり除
去され、弁の圧力調整作用が弁内のばねの力に正
しく比例して行われるようになる効果が得られ
る。 According to the present invention, in the direct control pressure control valve, the outer peripheral portion of the end surface of the spring guide rod is directed toward the pressure side valve opening of the valve casing, is directed forward from the inner portion of the end surface, and is projected forward from the inner portion of the end surface. As a result, the "spreading force" by which the damping ball is pressed against the inner peripheral wall of the casing becomes smaller, which reduces the frictional force between the damping ball and the inner peripheral wall of the casing, which significantly eliminates the hysteresis in the opening and closing operation of the valve. The effect is that the pressure regulating action is made exactly proportional to the force of the spring in the valve.

[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明に基づく圧力制限弁の縦断面図
（第２図におけるＩ−Ｉ線に沿う断面図）、第２図
は第１図における圧力制限弁の横断面図である。１：弁ケーシング、２：弁開口、３：貫通孔、
４：ばね案内棒、５：直径方向拡大部、６：減衰
ボール、７：閉鎖ボール、８：ばね、１０：端
面、１１：直径方向拡大部の外周部。 FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a pressure limiting valve according to the present invention (a cross-sectional view taken along line II in FIG. 2), and FIG. 2 is a cross-sectional view of the pressure limiting valve in FIG. 1. 1: Valve casing, 2: Valve opening, 3: Through hole,
4: Spring guide rod, 5: Diametrically enlarged portion, 6: Damping ball, 7: Closing ball, 8: Spring, 10: End face, 11: Outer periphery of the diametrically enlarged portion.

Claims

[Claims] 1. In the valve casing, there is a closing ball biased by a spring and a spring guide rod that presses the ball against the valve seat, and between the spring guide rod and the ball there is at least one closure ball. In direct control pressure limiting valves in which three damping balls of the same diameter are arranged and these damping balls are inserted with a small distance into the internal chamber of the valve casing, the damping balls 6
The outer periphery 11 of the end surface 10 of the spring guide rod 4 in contact with
protrudes more forward than the inner part of the end face 10 toward the pressure-side valve opening 2 of the valve casing 1. 2. Claim 1, characterized in that the end surface 10 has at least a substantially spherical curved portion.
Pressure limiting valves as described in Section. 3. The pressure limiting valve according to claim 2, wherein the end surface 10 forms a spherical cutout surface. 4. Pressure-limiting valve according to claim 2 or 3, characterized in that the minimum critical radius of the end face 10 corresponds to the sum of the diameter of the damping ball 6 and the radius of the closing ball 7. . 5. Pressure limiting valve according to claim 1, characterized in that the end face 10 has at least approximately the shape of an envelope cone.