JPH0660693B2 - 精密流量制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、油圧回路に用いられる流量制御弁に係り、特
に、油量の微量調節を可能にして精密な流量制御を行う
と共にキャビテーションを防止するに好適な精密流量制
御弁に関する。

［従来の技術］ 第９図は従来のオリフィス型流量の制御弁を示すもので
あり、第１０図は第９図の流量調整弁の油圧回路図を示
したものである。以下、第９図を用いて従来のオリフィ
ス型流量制御弁について説明する。まず、油圧流路バル
ブ本体２３の入口流路２４に交差して連接するオリフィ
ス流路２１と、これに連接する流路２２および出口流路
２５で形成され、入口流路２４とオリフィス流路２１の
連接箇所に逆止弁２８が設けられる。流量制御はオリフ
ィス流路２１の出口端とスプール２０の先端のテーパ部
との隙間δを変化させることにより制御される。オリフ
ィス流路２１の流路方向のバルブ本体２３側にスプール
支持部２７が設けられ、先端にテーパ部を形成するスプ
ール２０がオイルシールを介してスプール支持部２７内
に摺動可能に支持され、スプール２０の他端部にはスプ
ール支持部２７の外周部に螺合するノッブ２６が固定さ
れる。

流量制御弁内の油圧流量を制御するには、ノッブ２６を
回動してスプール支持部２７との螺合部を移動する。こ
れにより、ノッブ２６に固定されたスプール２０がスプ
ール支持部２７内を摺動してスプール２０の先端のテー
パ部とオリフィス流路２１の出口端との隙間δを広げま
たはせばめ、オリフィス流路２１から流路２２へ流出す
る流量を調節することにより行われる。

［発明が解決しようとする課題］ この方法による流量制御は、前記の隙間δはオリフィス
流路２１の円周全体から形成されるため、隙間δを僅か
に広げまたはせばめても流体の流出量が大きく変化す
る。特に微少量を設定通りに調整する場合、ノッブ２６
の移動量を示す目盛りをスプール支持部外側に表示して
ノッブ２６を目盛りに合わせて調整しても、ノッブ２６
の螺合を進めるときと戻すときでは螺合位置が僅かにず
れる。このためスプール２０の先端部の位置がずれて正
確に設定通り管理することは困難である。また、オリフ
ィス流路２１をスプール２０で絞るとき、絞り直後に流
体に乱流が発生しキャビテーション現象が生じ、流れが
不安定になる問題があった。

本発明は、以上の問題点を解決するもので、微少量の流
量調節を可能にし精密な流量制御を行うと共に、オリフ
ィスおよび出入流路側へのキャビテーション現象を防止
する精密流量制御弁を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、以上の目的を達成するために、入口流路と出
口流路を連通するバルブ本体内の流路内に形成される内
筒孔のオリフィス内にスプールを挿入させ該スプールの
外周に形成されるねじ溝と前記オリフィスの内孔間に存
在する圧力流体の容積変化により流量制御部を行う流量
制御弁であって、前記ねじ溝がその溝深さ及びみぞ幅を
スプールの挿入端に向かって順次、深くおよび広くすべ
く形成される精密流量制御弁を構成するものである。更
に具体的に、前記スプールのねじ溝の溝底を結ぶ線およ
び隣接する溝幅の変化が直線的又は２次曲線的であり、
前記ねじ溝が二重溝からなり、前記オリフィスが、バル
ブ本体内に嵌着されたブッシュから形成され、該ブッシ
ュの材質をバルブ本体より熱膨張係数の大きいものから
形成してなる精密流量制御弁を特徴とするものである。

［作用］ オリフィス内に挿入されるスプールの挿入長を加減する
ことによりオリフィスの内孔とスプールのねじ溝間に存
在する圧力流体の容積が微細に変化し、精密で、かつ比
較的緩慢な流量制御が出来る。流量制御弁の使用目的，
容量に応じてねじ溝の溝深さ，溝幅，溝形状およびオリ
フィスの材質を工夫することにより、所望の流量変化機
能とキャビテーションの防止が行われる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１の実施例を第１図、第２図、第３図および第４図に
示す。

精密流量制御弁のバルブ本体７内の中央部付近に油室６
が設けられる。入口流路１１は油室６に連通しバルブ本
体７の軸方向と交差しバルブ本体７の側面に開口する。
油室６と出口流路１２間には油室６より縮径された円筒
孔のオリフィス通路４が両者に連通して形成される。な
お、オリフィス通路４はバルブ本体７内にオリフィス用
ブッシュ５を嵌着して形成される。出口流路１２はオリ
フィス通路４に連結し入口流路１１と交差して形成さ
れ、バルブ本体７の軸方向の一端側側面に開口して設け
られる。

スプール３はバルブ本体７の軸心部内に軸方向に沿って
配設される。スプール３の先端部はオリフィス通路４内
に挿脱可能であり、他端部はバルブ本体７の軸方向の外
側でバルブ本体７に嵌入して螺合するノッブ９に固定さ
れる。

スプール３の先端部の外周にはねじ溝１が螺刻され、ね
じ溝１の螺刻される円周上の軸方向の長さはスプール３
がオリフィス流路４内に挿入される長さだけ螺刻され
る。この螺刻される長さの位置は、スプール３の先端が
オリフィス流路４の入口に接したとき、油室６内に位置
するように形成される。

スプール３の中央部の外周には段付部が形成される。こ
の段付部とオリフィスブッシュ５の端末部との間にスプ
リング１４が介設されスプール３を他端側のノッブ９の
固定される側に付勢する。

スプール３の軸心部内にはオリフィス流路４に連接する
流路１６が形成され、流路１６内には逆止弁１３が配設
される。逆止弁１３は出口流路１２からの流れをスプー
ル３の外周上を通ることなく入口流路１１へ導くための
ものである。

ノッブ９は本体７の外周に螺刻されるねじに螺合して本
体７の他端外周側に嵌合し、ノッブ９を回動して本体７
外周上を移動させるとき、ノッブ９の移動長さを表示す
る目盛り１０が本体７の外周上に表示される。

スプール３の先端側外周に螺刻されるねじ溝１の溝底２
は、第４図（ａ）に示すようにスプール３のオリフィス
に挿入される方向に向かって順次その深さを増加し、し
かもねじ溝の溝幅も増加するように刻設され、溝底２を
結ぶ線はテーパ線ｍを形成する。

精密流量制御弁を用いて流量を調節するには、ノッブ９
を回動してスプール３のねじ溝１の螺刻部をオリフィス
流路４内に挿入し、挿入長さを調整して流量の微少量制
御を行う。すなわち、第４図（ａ）に示すように、スプ
ール３の先端側をオリフィス流路４に挿入し順次挿入長
さを長くして、第４図（ｂ），第４図（ｃ）に示すよう
に深く挿入すると、オリフィス流路４側に流出する流量
は挿入長さに応じて順次減少し、ねじ溝１が螺刻されて
いる部分の長さの間で微少量の流量調整が行われる。第
６図はブッシュ５とねじ溝１との前記係合状態を展開図
的表現で示すものである。

流体がねじ溝１の山とオリフィスブッシュ５の内周の接
触部ですべて流出を止められるので、流体はねじ溝１内
に沿って流れ、オリフィス流路４の入口で接触するねじ
溝１の断面積によって流量が決まり、またねじ溝１の溝
底２は順次変化して挿入が深くなる程順次緩やかに浅く
なり、また、ねじ溝の幅２３も順次緩やかに狭くなる。
従って、ねじ溝１の断面積も緩やかに減少するので、挿
入長さを深くしても流量は大きく減少せず少量づつ減少
して変化する。そのため微少量の精密な流量調整が出来
る。

この微少量の変化は、ノッブ９の回動移動長さを目盛り
１０を読み取ることにより確認出来る。スプール３は常
にスプリング１４によりオリフィスブッシュ５を介して
ノッブ９側に付勢されているので、オリフィスブッシュ
５とねじ溝１との相対位置が変化しないと共にノッブ９
の回動方向によるノッブ９の位置およびねじ溝１の位置
ずれは発生しない。従って、目盛り１０に表示されるノ
ッブ９の位置はねじ溝１の位置を正確に表示出来る。

第４図（ａ），（ｂ），（ｃ），に示すようにねじ溝１
内を流体は流れているのでオリフィス絞りに助走区間を
加えた形態になり、従来の絞り直後の乱流の発生はな
い。すなわち、キャビテーションが生じない。スプール
３をオリフィス流路４内に挿入し、挿入長さを変えて微
少量の流量調整を行うときは、流量は少なく流れてお
り、かつ絞りは溝底２の傾斜に沿ってゆるやかに漸減さ
れるので、不安定な流れは発生しない。

本実施例はねじ溝の螺刻加工技術が発進し、テーパ溝を
正確に製作出来ることで可能になり、構造が簡単で微少
量の流量調整が容易になるので作業効率を向上する効果
を上げることが出来る。

次に、本発明の実施例を第７図に示す。ねじ溝底２を結
ぶ線ｎをオリフィス流路４方向に向って双曲線ｎになる
ように形成し、ねじ溝幅２３も二次的に変化させたもの
である。スプール３の挿入当初は流量比較的大で挿入が
深くなるに伴って流量の絞りを急角度で多くし、微少量
の流量制御量を最初は大きくし、挿入の中間以降はさら
に微少の精密な流量制御を可能としたものである。

更に、別の実施例を第８図に示す。これはねじ溝１を二
重に螺刻したものであって、ねじ溝１の山部の幅を小に
しねじ溝内を流れる流量を大きしたものである。前記し
たものよりも流量調整区域間の流量を大きくすることが
出来る。

また、第５図に示す溝底２の線ｍのテーパ角度を途中で
変えて流量調整の範囲を所望の流量に選定出来る。ま
た、オリフィスブッシュ５の材質を本体７に対して熱膨
張係数の大きい材質にして温度に対する補正を行うこと
も出来る。

［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、油圧流
量制御弁の微少量の流量調整を精密に行うことが可能に
なり、かつ調整流量を正確に管理することが出来る。ま
た、流量絞り直後に発生する不安定な流れをなくすこと
が出来、オリフィス通路および出口通路側へのキャビテ
ーションの発生を防止することが出来る。また、本発明
は構造が簡単で構成部材が少なく、比較的安価に製作す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の外観図、第２図は第１図の
断面図、第３図は第２図の油圧回路図、第４図（ａ），
（ｂ），（ｃ）はブッシュとスプールとの位置関係を説
明するための断面図、第５図はスプールの一実施例の断
面図、第６図はオリフィスブッシュとスプールとの係合
状態を示す展開説明図、第７図および第８図は他のスプ
ールの実施例の断面図、第９図は従来技術の断面図、第
１０図は第９図の油圧回路図である。 １……ねじ溝、２……溝底、３，２０……スプール、
４，２１……オリフィス流路、５……オリフィスブッシ
ュ、６……油圧、７，２３……バルブ本体、８，２７…
…スプール支持部、９，２６……ノッブ、１０……目盛
り、１１，２４……入口流路、１２，２５……出口流
路、１３，２８……逆止弁、１４，１５……スプリン
グ、１６，２２……流路、２３……ねじ溝幅。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入口流路と出口流路を連通するバルブ本体
   内の流路内に形成される内筒孔のオリフィス内にスプー
   ルを挿入させ該スプールの外周に形成されるねじ溝と前
   記オリフィスの内孔間に存在する圧力流体の容積変化に
   より流量制御弁部を行う流量制御弁であって、前記ねじ
   溝がその溝深さ及び溝幅をスプールの挿入端側に向かっ
   て順次、深くおよび広くすべく形成されることを特徴と
   する精密流量制御弁。
2. 【請求項２】前記スプールのねじ溝の溝底を結ぶ線およ
   び隣接する溝幅の変化が直線的又はは２次曲線的である
   特許請求の範囲第１項に記載の精密流量制御弁。
3. 【請求項３】前記ねじ溝が二重溝からなる特許請求の範
   囲第１項又は第２項に記載の精密流量制御弁。
4. 【請求項４】前記オリフィスが、バルブ本体内に嵌着さ
   れたブッシュから形成され、該ブッシュの材質をバルブ
   本体より熱膨張係数の大きいものから形成してなる特許
   請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１つに記載の精
   密流量制御弁。