JPH0640528U

JPH0640528U - バルブ

Info

Publication number: JPH0640528U
Application number: JP7568492U
Authority: JP
Inventors: 靖之岩井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1994-05-31

Abstract

(57)【要約】【目的】弁棒とガイドブッシュの間の摺動不良やかじり
の問題を好適に解消して、バルブの性能、耐久性、信頼
性を有効に向上させる【構成】コイルばね８のばね荷重の偏心により弁棒２と
ガイドブッシュ９、１１の間に生じる傾き角αに対し
て、そのほぼ等倍から１０倍の間のテーパ角θをもった
円錐状のテーパ面９ａ、１１ａをガイドブッシュ９、１
１の端部内周に形成した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、各種の油圧機器などに好適に利用されるバルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

この種のバルブは、図９に示すように、先端に弁体Ａを有した弁棒Ｂを上下一対のガイドブッシュＣ、Ｄにより進退可能に支持し、コイルばねＥに蓄勢されるばね荷重を前記弁棒Ｂに作用させて弁体Ａを開方向または閉方向に付勢し得るように構成されるのが一般的である。コイルばねＥが圧縮される方向への弁棒Ｂの作動は適宜のアクチュエータを付して行なっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、図１０に示すように、コイルばねＥの性質上、そのばね荷重の作用線ｍは一般にはばねの中心軸ｎ上には無く、その中心軸ｎから微小量ｅだけ側方へ偏心した部位に存在するのが通例である。そして、その場合、荷重作用線ｍから遠い側のコイルばねＥの応力は増し、作用線ｍに近い側のコイルばねＥの応力は減じることが知られている（引用文献…「ばねの設計」：ばね技術研究会偏）。この荷重偏心を零にする設計は理論上は可能であるが、実際には製作誤差などにより偏心を完全に除去することは困難である。このため、図９および図１０に示すようにコイルばねＥの中心軸ｎを弁棒Ｂの軸心ｐに一致させて取り付けた場合、そのコイルばねＥに加えられるばね荷重の大きさに比例した大きさの横荷重Ｆが図１０に示すように弁棒Ｂに加わり、この横荷重Ｆにより弁棒Ｂが図１１に示すようにガイドブッシュＣ、Ｄに対して傾倒した姿勢をとらされる。その際の弁棒Ｂの傾き角θは、弁棒ＢとガイドブッシュＣ、Ｄとの隙間をδ、ガイドブッシュＣ、Ｄの端部間距離をＬとした場合に、θ＝ tan^-1δ／Ｌで表される。しかして、ガイドブッシュＣ、Ｄの端部内周ｃ、ｄは略９０°の角部であるため、弁棒Ｂがこの角部において摺動するときの摺動面積は部材の弾性変形等を考慮しても極端に小さく、この部位における横荷重Ｆに基づく面圧が過大になる。その傾向は、特に上側のガイドブッシュＣにおいて顕著となる。その理由は、図１２に示すように、横荷重をＦ、上ガイドブッシュＣが受ける荷重をＦ₁、下ガイドブッシュＤが受ける荷重をＦ₂とした場合に、先ず下ガイドブッシュＤの端部内周ｄを支点とするモーメントを考えると、Ｌ＜Ｌ₁であるからＦ＜Ｆ₁であり、また釣り合いの式から、Ｆ₂＝Ｆ₁−Ｆ＜Ｆ₁が導かれる。すなわち、上ガイドブッシュＣの端部内周ｃには横荷重Ｆよりも大きな荷重Ｆ₁が作用し、下ガイドブッシュＤの端部内周ｄにはそれよりは小さいが荷重Ｆ₂が作用することになる。しかして、図示バルブにおいて弁棒Ｂが作動したときに、特に弁棒ＢとガイドブッシュＣの間において摺動不良を起こし、弁棒ＢとガイドブッシュＣが同一材料である場合にはかじりを起こすなどの不具合が発生し易くなる。このような不具合は弁棒Ｂと下ガイドブッシュＤの間にも勿論生じ得る。そのため、従来では弁棒ＢとガイドブッシュＣ、Ｄの間を潤滑したり、弁棒Ｂの作動スピードを遅くしたり、弁棒ＢとガイドブッシュＣ、Ｄの素材に硬度の異なるものを用い一方の材料を積極的に削らせる等して対処しているが、これにより扱う流体が気体である場合に流路への油の侵入を招き、バルブの高速動作が阻まれ、メンテナンスサイクルが短くなるなどの新たな不具合を生じた。

【０００４】これに対して、本考案者は、特に不具合の大きいガイドブッシュＣの端部内周ｃに図１３に示すような面取加工や図１４に示すようなＲ加工を施してみたが、やはり弁棒ＢがガイドブッシュＣに点接触に近い状態で支持される事態は改善されず、摺動幅が依然として狭く、有効な改善策とはなり得なかった経緯がある。

【０００５】本考案は、このような課題に着目してなされたものであって、弁棒とガイドブッシュの間の摺動不良やかじりの問題を好適に解消して、バルブの性能、耐久性、信頼性を有効に向上させることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、かかる目的を達成するために、次のような構成を採用したものである。

【０００７】すなわち、第１の考案に係るバルブは、先端に弁体を有した弁棒をガイドブッシュにより進退可能に支持するとともに、コイルばねに蓄勢されるばね荷重を前記弁棒に作用させて弁体を開方向または閉方向に付勢し得るように構成されたものにおいて、前記コイルばねのばね荷重の偏心により弁棒とガイドブッシュの間の隙間により生じる傾き角のほぼ等倍から１０倍の間の角度をもった円錐状のテーパ面を前記ガイドブッシュの端部内周に形成したことを特徴とする。

【０００８】また、第２の考案に係るバルブは、先端に弁体を有した弁棒にコイルばねに蓄勢されるばね荷重を作用させて弁体を開方向または閉方向に付勢し得るように構成されたバルブにおいて、前記コイルばねを、そのばね荷重の作用線が弁棒の軸心と一致する位置に取り付けてなることを特徴とする。

【０００９】

【作用】

第１の考案によれば、コイルばねの弁棒がガイドブッシュに対して傾いても、ガイドブッシュの端部内周にその角度に近い角度のテーパ面が設けてあるため、弁棒とテーパ面の為す角は零でないにしても従来に比べて遥かに小さくなる。このような状態で弁軸が作動するとき、部材の弾性変形も手伝って、弁棒はテーパ面に長い支持幅に亘って支持され、その結果、面圧が下がって摺動不良やかじりの不具合が解消される。

【００１０】また、第２の考案によれば、ばね荷重は弁棒の軸心上に作用するので、弁棒に横荷重成分を生じなくなる。このため、弁棒の外周が軸方向に沿って広い範囲でガイドブッシュに摺接し、横荷重対策が不要になる。

【００１１】

【実施例】

＜第１実施例＞以下、本考案の第１実施例を、図１〜図３を参照して説明する。

【００１２】このバルブは、図１に示すように、バルブボディ１内に設けた弁座部１ａに弁体２ａを挿脱させて、バルブボディ１の両端に開口する入口ポートＩＮと出口ポートＯＵＴの間の流路開口面積をコントロールするものである。

【００１３】具体的には、バルブボディ１の上端開口部１ｂにはヨーク３およびブラケット４が順次連結してあり、それらの中空部に下端に弁体２ａを形成した弁軸２を収容している。弁体２ａは前記バルブボディ１内の弁座部１ａ上に軸心ｐを一致させて配置されている。弁軸２は上端を継手５を介して油圧シリンダ６の駆動軸６ａに接続されているとともに、中央近傍部に形成した上向き段部２ｂにバネ受け７を嵌装しこのバネ受け７とブラケット対向面４ａとの間にコイルばね８を弾設している。また、弁棒２とバルブボディ１の間および弁棒２とヨーク３の間には、弁棒２を摺動支持するためのガイドブッシュ９およびガイドブッシュ１１がＶパッキン１０を挾んで連設されている。

【００１４】このような構成において、本実施例は、図２に拡大図示するように、前記ガイドブッシュ９、１１の端部内周にクラウニング加工によりテーパ面９ａ、１１ａを形成している。クラウニング加工はガイドブッシュ９、１１を回転させながら内周に所定角度αで研磨用刃物を当てる手法である。その角度αは弁棒２が横荷重Ｆを受けて傾くときの傾き角θに関連づけて与えられる。すなわち、弁棒Ｂの傾き角θは図１１で示したようにθ＝ tan^-1δ／Ｌで表されるが、隙間δがブッシュ間距離Ｌに対してある程度大きいときはテーパ角αはほぼα＝θとし、加工精度を出せないような小さな値のときはα＝ｋ×θ（好適には、５＜ｋ＜１０）とするようにしている。本考案者が実際に実施して成果を上げたときに７＜ｋ＜８であり、具体的な数値は、（θ、α）＝（0.025 °, 0.190 °）、（0.024 ° , 0.220 °）であった。

【００１５】このようなテーパ面９ａを付して成るバルブであると、弁棒２が傾いたとき、 α＝θであれば図３に示すように弁棒２はガイドブッシュ９のテーパ面９ａの全域に亘って支持幅Ｗで密着するし、またα＝ｋ×θであっても、弁棒２とテーパ面９ａとの成す角が従来の面取り加工やＲ加工を施した場合に比べて遥かに小さくなり、その状態で部材の弾性変形も手伝って、弁棒２はテーパ面９ａに対して決して点接触状態とはならず、ある程度有効な摺動幅に亘って支持されることになる。以上は弁棒２とガイドブッシュ１１の関係においても同様である。これらの結果、図示バルブは、たとえ弁棒２とガイドブッシュ９、１１に同一材料を用いたとしても、摺動不良やかじりの不具合を伴うことがなく、バルブの性能、耐久性および信頼性を確実に向上させることが可能になる。

【００１６】なお、上記実施例では上下両ガイドブッシュ９、１１ともにテーパ面９ａ、１１ａを形成したが、下側のガイドブッシュ１１の不具合が小さい場合には上側のガイドブッシュ９にのみ適用してもよい。また、上記実施例のバルブは弁棒２が一対のガイドブッシュ９、１１により摺動支持されているが、１個のガイドブッシュにのみ弁棒２を摺動支持させてなるケースにおいても事情は同様である。

【００１７】＜第２実施例＞次に、本考案の第２実施例を、図４〜図８を参照して説明する。

【００１８】このバルブは、図１においてブッシュ９、１１にテーパ面９ａ、１１ａを設ける代りに、コイルばね８を、図４に示すようにそのばね荷重の作用線ｍが弁棒２の軸心ｐと一致する位置に適当な回り止めを付した状態で取り付けてなる。換言すれば、コイルばね８の中心軸ｎを弁棒２の軸心ｐから所定方向に所定距離ｅだけ偏心した部位に取り付けてなる。そのために、ばね荷重の偏心量ｅを例えば図５および図６に示す装置を用いて測定する。略述すると、この装置は上方から垂下させた昇降ロッド１０１に上側のばね受け１０２を取着するとともに、その下方に配したスラストベアリング１０３上に滑動自在に可動テーブル１０４を保持させて下側のばね受け１０５を載設し、両ばね受け１０２、１０５間に測定を要するコイルばね８を弾設するようにしている。上側のばね受け１０２、下側のばね受け１０５及び可動テーブル１０４のそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向には変位測定用のダイヤルゲージ１０６、１０７、１０８が配置され、それらの合成ベクトルからばね受け１０２、１０５や可動テーブル１０４の変位方向を検出するようにしている。一方、可動テーブル１０４のＸ軸方向、Ｙ軸方向にはスラスト荷重測定用のロードセル１０９が配置され、それらの合成ベクトルから横荷重Ｆを測定するようにしている。以上のような装置によって、図７に示すように測定時に昇降ロッド１０１に加えられる操作力Ｗと横荷重Ｆとからばねの総荷重の傾きψ がわかるので、図８に示すように測定時のばねの長さｌに tanψを乗ずれば、偏心量ｅを求めることができる。荷重偏心方向は可動テーブル１０４がスライドした方向であるので、それとは逆方向にｅだけ偏位した部位にコイルばね８の中心線ｎを配置すれば図４の取付状態を実現することができる。

【００１９】このようにコイルばね８を偏心位置に取り付けて成るバルブであると、ばね荷重は弁棒２の軸心ｐ上に作用するので、原理的には弁棒２に全く横荷重Ｆを生じることがなくなる。このため、弁棒２の外周が軸心ｐ方向に沿って広い範囲でガイドブッシュに摺接し、横荷重対策が不要になる。その結果、このバルブは、たとえ弁棒２とガイドブッシュ９、１１に同一材料を用いたとしても、摺動不良やかじりの不具合を伴うことがなく、バルブの性能、耐久性および信頼性を確実に向上させることが可能になる。

【００２０】以上、本考案の各実施例について説明したが、各部の具体的な構成は図示例に限定されず、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。例えば、上記実施例はいすれも油圧シリンダー作動のコントロールバルブの構造として説明したが、コイルばねを利用するあらゆるバルブに適用可能である。また、従来において摺動不良やかじりを生じなかったバルブに適用しても、バルブの性能、耐久性、信頼性を確実に向上させる効果がある。

【００２１】

【考案の効果】

第１の考案に係るバルブは、ガイドブッシュの端部内周に弁棒の傾き角に近い角度のテーパ面を形成し、弁棒とガイドブッシュの間に効果的な摺動面積を確保したので、面圧が下がり、摺動不良やかじりの防止が図られる。また、第２の考案に係るバルブは、コイルばねの荷重作用線を弁棒の軸心に一致させて配置したことにより、弁棒の傾倒自体が防止され、摺動不良やかじりが解消される。これらの結果、本考案はこの種バルブの性能、耐久性、信頼性を従来に比べて確実に向上させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例を示す全体縦断面図。

【図２】図１の要部拡大図。

【図３】同実施例の作用説明図。

【図４】本考案の第２実施例を示す原理図。

【図５】同実施例に用いられる測定装置の概略縦断面
図。

【図６】同部分平面図。

【図７】同測定装置の測定原理を示す図。

【図８】同測定装置の測定原理を示す図。

【図９】従来のバルブを示す部分縦断面図。

【図１０】一般的なコイルばねの性質を説明する図。

【図１１】従来の不具合を説明する要部断面図。

【図１２】同不具合が発生する原理を示す図。

【図１３】従来の対策を示す図。

【図１４】従来の他の対策を示す図

【符号の説明】

２…弁棒２ａ…弁体８…コイルばね９、１１…ガイドブッシュ９ａ、１１ａ…テーパ面ｍ…ばね荷重の作用線ｐ…弁棒の軸心 α…傾き角 θ…テーパ角

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】先端に弁体を有した弁棒をガイドブッシュ
により進退可能に支持するとともに、コイルばねに蓄勢
されるばね荷重を前記弁棒に作用させて弁体を開方向ま
たは閉方向に付勢し得るように構成されたバルブにおい
て、前記コイルばねのばね荷重の偏心により弁棒とガイ
ドブッシュの間の隙間により生じる傾き角のほぼ等倍か
ら１０倍の間の角度をもった円錐状のテーパ面を前記ガ
イドブッシュの端部内周に形成したことを特徴とするバ
ルブ。
【請求項２】先端に弁体を有した弁棒にコイルばねに蓄
勢されるばね荷重を作用させて弁体を開方向または閉方
向に付勢し得るように構成されたバルブにおいて、前記
コイルばねを、そのばね荷重の作用線が弁棒の軸心と一
致する位置に取り付けてなることを特徴とするバルブ。