JPH0694148A

JPH0694148A - 圧力リリーフ弁

Info

Publication number: JPH0694148A
Application number: JP7663792A
Authority: JP
Inventors: John L Leng; レスリーエルイーエヌジージョン; Kosuke Hatanaka; 浩輔畠中; Akio Mito; 昭夫水戸
Original assignee: Tokimec Inc; Vickers Inc
Current assignee: Tokimec Inc; Vickers Inc
Priority date: 1991-04-06
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1994-04-05
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: JP3146056B2

Abstract

(57)【要約】【目的】圧力制御弁のためのパイロット弁として使用す
る圧力リリーフ弁に関し、低圧力で且つ制御電流にヒス
テリシスを持たせることにより安定な圧力リリーフ弁を
提供することを目的とする。【構成】弁座１２を有する弁本体１と、弁本体１に取付
けられ弁座１２と共同して弁を通り入口圧力ポートＰか
ら出口タンクポートＴに流れる流体の流れを制御するポ
ペット１３と、供給した制御電流の大きさに従い弾性手
段２９を介してポペット１３を移動可能なプッシュピン
２６を有する電磁制御手段２５とを含み、プッシュピン
２６とポペット１３の間にダンパ手段３７を配設する。
また抵キャビテーションリング１９を設け、更にリニア
ボールベアリング１８でポペット１３を案内する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、単一段の弁または２段
の圧力制御弁のためのパイロット弁として使用する圧力
リリーフ弁に関し、また本発明はこれに限定されず、特
に比例圧力リリーフ弁に関し、更に気体及び液体弁にも
適用することができる圧力リリーフ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の比例電磁式のパイロット
リリーフ弁にあっては、ソレノイドの通電により可動鉄
心を駆動し、可動鉄心で発生した力をスプリングを介し
てポペット弁体に伝え、ポペット弁体をシートに押し付
けることでリリーフ圧力を設定しており、ソレノイドの
通電電流に比例したリリーフ圧力を可変設定することが
できる。

【０００３】ところで、このような従来の比例電磁式パ
イロットリリーフ弁にあっては、流量的には１リットル
／ｍｉｎ程度の処理能力しかなく、一般の大流量ではサ
イズの大きいリリーフ主弁のパイロット液圧を比例電磁
式パイロットリリーフ弁で制御することで、大流量のリ
リーフによる圧力制御を実現している。このようなリリ
ーフ主弁のパイロット液圧を圧力制御する場合には、リ
リーフ流量の大きいリリーフ主弁の動きに見合った比較
的にぶい変化のパイロットリリーフ流量をタンク側に流
すことになる。リリーフ流量の比較的にぶい変化ではポ
ペット弁への変化も少なく、比例電磁式パイロットリリ
ーフ弁はパイロット弁として非常になめらかな圧力制御
を行なうことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
比例電磁式パイロットリリーフ弁単体で圧力制御を行お
うとして、比例電磁式パイロットリリーフ弁及びリリー
フ主弁を例えば１つのブロックに組込み、小ボリウムで
剛性高く（ホースなどは使わない）設置して圧力制御し
た場合、ポペット弁体は５００Ｈｚを越える非常に高い
周波数の物理的発信（脈動）を起こし、不安手になると
いう問題があった。

【０００５】このポペット弁体の脈動はポペット弁体と
スプリングとの共振振動数に基因するもので、ダンパ機
能をもつ可動鉄心の共振振動数とはかけ離れており、可
動鉄心のダンパ機能を強めても抑制効果はほとんどな
く、かえって可動鉄心の応答を遅くするという悪影響を
起こす。この発明は、低圧力で且つ制御電流にヒステリ
シスを持たせることにより安定な圧力リリーフ弁を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は次のように構成する。まず本願の第１発明は、
弁座を有する弁本体と、弁本体に取付けられ弁座と共同
して入口圧力ポートから出口タンクポートまで弁を流れ
る流体の流れを制御するポペット（弁閉塞部材）と、供
給された制御電流の大きさに従い弾性手段を介してポペ
ットを移動するよう作動しうるプッシュピン（出力ロッ
ド）を有する電磁制御手段とからなる比例圧力リリーフ
弁を対象とする。

【０００７】このような圧力リリーフ弁につき本発明に
あっては、、プッシュピンとポペットとの間にダンパ手
段を設けたことを特徴とするダンパ手段は、ソレノイド
でよい電磁制御手段のアーマチュアとポペットとの間の
いかなる相対的振動をも減衰するよう作用して弁の安定
性を高くする。プッシュピンは、典型的には、夫々プッ
シュピン及びポペットに対向する２つのばね座の間に作
用するリターンスプリング又は緩衝ばねの形の媒介弾性
手段を介してポペットを移動する。

【０００８】この第１発明の好ましい実施例におけるダ
ンパ手段はダッシュポットの形であり、一方のばね座を
介して移動するピストンと、他方のばね座を介して移動
するシリンダとからなる。ダッシュポットピストンは一
方のばね座と一体に形成してもよく、分離形成して接着
により又は他の手段によりばね座に取付けてもよい。ダ
ッシュポットシリンダは、例えば盲穴を形成するよう他
方のばね座に取付けるか、又は製造を容易にするため、
盲穴ではなく通し穴にして、製造後に適当な封止手段に
よりその通し穴の一端を塞ぐようにしてもよい。

【０００９】第１発明の代替実施例における一方のばね
座は、それ自体ダッシュポットピストンとして形成さ
れ、他方のばね座はそれ自体シリンダ内に配置されてい
るリターンスプリングと共にダッシュポットシリンダと
して形成してよい。ダッシュポットピストンとシリンダ
との間に適当なすき間を設けて要求する減衰を行うこと
が便利であるが、シリンダに通気孔のような他の手段を
設けてもよい。

【００１０】この本願の第２発明は、弁座を有する弁本
体と、弁本体内に取付けられ弁座と共同して入口圧力ポ
ートから出口タンクポートに対し弁を通して流れる流体
の流れを制御するポペットとからなる圧力リリーフ弁を
対象とし、弁座の下流に配置された抗キャビテーション
リングを含み、このリングの穴とタンクポートとの間に
流体を流すようにリングに穴が穿設されたことを特徴と
する。

【００１１】弁座に面するリングの端部及び弁座自体は
いかなる形状のものでもよいが、それら形状及び相対的
位置は、ポペットと弁座との間のギャップから流出する
流体を偏向させるようにするものである。この構成によ
ってキャビテーションを減少させることができる。弁座
とリング端部との組合せ角度は、そこを流れる流体が少
くとも６０度の角度を通して偏向しうるようにするのが
望ましく、より大きい偏向角により抗キャビテーション
効果を高めることができる。従って、リング端部は例え
ば、ポペットの軸に大体直角な平面か、円錐台か、又は
湾曲面であってもよい。

【００１２】また第２発明は抗キャビテーションリング
を設けることにより、キャビテーション及びそれによる
ノイズとか、腐食などを十分満足に防止して、弁を流れ
る流れの安定性とか、弁の持久制及び安定性などを高め
ることができる。その上、リング部材の反対端の穴をポ
ペットと滑り嵌めするような寸法にすることによって、
更に改善されることがわかった。

【００１３】そのような構成にすることにより、タンク
ポートと圧力に対する小さなオリフィスの使用とを組合
わせると、非常によい弁の安定性を得ることができる。
しかし、残念ながら、小さなオリフィスの使用は、弁が
消勢したときに高い圧力を発生することになる。このよ
うな問題を解消するため第１発明のダンパ手段を第２発
明の圧力リリーフ弁に組入れると、そのオリフィスの寸
法を拡大することができる。

【００１４】第２発明の抗キャビテーションリングを設
けると、流体は抵抗キャビテーションリングに衝突して
局部的に流体速度を減少させる結果となり、静圧を増加
させることになる。このような静圧の増加は流体キャビ
テーション及び関連する圧力不安定のリスクを回避し、
若しくは減少させる。キャビテーションリングは全体的
に円筒形の端部が平坦なポペットとテーパ形の弁座（又
は逆も可）と共に使用することができ、又両方友テーパ
形の弁座及びポペットを使用することもできる。

【００１５】弁の安定性を達成する他の要素は、弁を使
用したとき、流体にソレノイドの部分に溜っている空気
を導入して排出させることである。比例圧力リリーフ弁
において、ポペットの位置を制御する際のソレノイドプ
ッシュピンの移動により流体にソレノイド部分に残って
いる空気を導入することができるが、弁を駆動しない場
合にも、時々刻々の漏洩によって入ってきた空気を導入
して排出させることができる。しかし、ある従来の圧力
リリーフ弁は、ソレノイドの部分に空気が残っていたこ
とで、２０〜１００Ｈｚの振動の形で圧力不安定を引き
起こしている。

【００１６】本願の第２発明による弁は比例弁でよく、
電磁比例制御手段のプッシュピンは中空であることが望
ましい。本願の第１発明においても中空プッシュピンを
用いてよい。中空プッシュピンを使用すると、中空プッ
シュピンはソレノイドの部分に給っている空気のほとん
どを制御手段によるアーマチュアの駆動によって流体の
中に送り出し、給っている空気の部分を流体に置き換え
ることができる。また中空プッシュピンはソレノイド及
びプッシュピンと共に圧力上昇時に生ずる両端間の安定
性を損う圧力差の発生を防止するように作用する。

【００１７】レストリクタ又はオリフィスはタンクポー
トに設置することができ、弁を流れる流量が増加したと
き、弁及び電磁制御手段内部の圧力を増加させるような
寸法とされる。急激な流れの場合、この圧力の増加は、
中空プッシュピンの故に、ポペットに最も近い鉄心の端
部に供給される前に、まず、ポペットから最も遠い鉄心
の端部に加えられる。

【００１８】このような順番となる過渡的な圧力変化の
結果、鉄心はポペットの方へ押圧され、次に弁座の方へ
移動して、流れのサージを増加せずに、むしろ減少しよ
うとして、鉄心に対する圧力の供給順序が逆になったよ
うな結果となる。そのような理由のため、中空プッシュ
ピンをタンクポートのオリフィスの流れの上流と電磁制
御手段との間の有力な結合手段となるよう配置すること
が望ましい。

【００１９】従来、圧力リリーフ弁に使用されている公
知の中実プッシュピンと同様な材料を使用するため、非
常に硬質級のステンレス鋼（３０ＨＲＣ級）を用いて中
空プッシュピンを作成するよう試みた。しかし、直ち
に、この級のステンレス鋼は、直径２ｍｍの通し穴を有
する長さ７０ｍｍ級のプッシュピンを加工段階で製造す
るには不適であるということが認められた。中空プッシ
ュピンは下記の要求を満足する必要がある。

【００２０】ａ）ほぼ非磁性体であること（有効な電磁
制御手段の動作のため）。ｂ）少くともその長さの一部の外径に固い面を有し、そ
こでボールベアリングの回転作用に耐えられること。ｃ）穿孔及び（又は）管形にしうるよう容易に加工しう
る材料であること。ｄ）例えば、ＰＴＦＥのように構成され、その長手方向
の一部においてブッシュ形ベアリングと互換しうる低摩
擦仕上げを行うこと。

【００２１】ステンレス鋼のより加工容易なクラスの適
当な材料の一例として、まず最初に選んだものは１８／
１０オーステナイトステンレス鋼であるが、それは相対
的柔軟さにおいて、固い外面を有するものを提供する必
要があった。厚さ０．０５ｍｍ級の電着クロームメッキ
を現にソレノイドに使用されているように試みたが、そ
れは不満足が証明された。すなわち、その荷重力は、比
較的短いテスト期間の後にノッチングを引起こしたとい
うようなものであった。非常に硬い面（１０００Ｈｖ級
の）の作成として知られているプラズマ窒化処理もテス
トしたが、それは歪を生じ、プッシュピンの直線性に不
満足である上、希望しないわずかなマット仕上げが発生
する。

【００２２】ＰＴＦＥニッケル素材も電着に使用してみ
たが、これも硬さが耐久テストを通過せず不満足であっ
た。次に、まず６〜１０％の燐含有媒体を使用して電着
ニッケルメッキを試みた。プッシュピンの表面に設けた
その硬さは全体として満足であったが、６〜１０％の仕
様範囲内における燐の含有に差異があると思われたた
め、メッキ毎にその値に変化が生じた。燐の含有はメッ
キの表面に硬さ及び延性を与えることになる。

【００２３】最後に、比較的燐含有が高い（１０％＋）
電着ニッケルをメッキ後に加熱処理温度でテストした。
４００℃で熱処理したプッシュピンは１５×１０⁶ サイ
クルの耐久テストの後失敗し、メッキの失敗はメッキの
延性の欠如を示した。故に、熱処理温度３００℃に下げ
てその硬さをテストした結果それは減少した。本願の第
３発明は、電磁制御手段のための次の第１〜４工程から
成るプッシュピンの製造方法を提供する。

【００２４】［第１工程］プッシュピンを製造するべき
加工自在な非磁性材料の原料を提供する。［第２工程］第１工程で得た原料から要求された寸法及
び形のプッシュピンを作成する。［第３工程］第２工程で作成したプッシュピンの少くと
も外側に少くとも重量比１０％の燐含有か又は重量比１
％から５％までのボロン含有を有する電着ニッケルを被
覆する。

【００２５】［第４工程］第３工程で被覆したプッシュ
ピンを２５０℃から３５０℃までの温度で加熱する。この第３発明は中実及び中空のプッシュピンに適用可能
であるが、その加工自在な材料を使用する利点はその両
者に適用可能であり、特に中空のプッシュピンに対して
はその利点は大きい。

【００２６】プッシュピンに使用するための原料は約３
００Ｈｖの硬さを有する１８／１０オーステナイトステ
ンレス鋼が好ましい。この第３発明は、第１発明及び町
は第２発明と共に使用されると有益である。圧力リリー
フ弁に関する他の問題としては、ポペットとその案内手
段との間の摩擦のため、高いヒステリシスを有すること
である。更に、ポペットと弁座との間の正確なセンタリ
ングが次の問題として存在する。というのは、ポペット
が弁座に対して往復する案内が正しく制御されない場合
は、その正確なセンタリングが損われるかもしれないか
らである。

【００２７】本願の第４発明は、弁座を有する弁本体
と、弁座と共同して圧力入口ポートから出口タンクポー
トに弁を流れる流体の流れを制御するポペットとを含む
圧力リリーフ弁を対象とし、ポペットは回転部材を使用
する少くとも１つのリニアベアリングを有する案内手段
によって弁座の方へ及びそこから離れる方に移動するよ
う案内されることを特徴とする。

【００２８】このようなガイドポペットの使用は良好で
且つ低いヒステリシスを与え、比例圧力リリーフ弁に使
用したときには漏洩を減少し、良好な反復性を与えるよ
う弁座と正確にセンタリングさせることができるという
ことがわかった。その上、ボール又はローラベアリング
は平ブッシュ形ベアリングを使用することで、汚れた流
体であっても使用することが許容される。

【００２９】リニヤベアリングは弁座アセンブリと一体
に形成され、又はべんざアッセンブリにセンタリングさ
れた別の部材として形成されたハウジングに含むことが
できる。またリニアベアリングのケージ（外側の枠）は
ポペットと共に移動するよう構成しても、静止に保持す
るようにしてもよい。第４発明のリニヤベアリングを使
用してガイドするようにしたポペットの特徴は、本第１
発明乃至第３発明の面のいずれにも使用することができ
る。

【００３０】

【作用】このような構成を備えた本発明によれば次の作
用が得られる。まずプッシュピンとポペットとの間にダ
ンパ手段を設けた第１発明のリリーフ弁によれば、ダン
パ手段は、ソレノイドで成る電磁制御手段のアーマチュ
アとポペットとの間のいかなる相対的振動をも減衰する
よう作用して弁の安定性を高くする。

【００３１】また弁座の下流に抗キャビテーションリン
グを配置した第２発明によれば、ポペットと弁座との間
のギャップから流出する流体を偏向させて速度成分を奪
うことでキャビテーションを減少させることができる。
第３発明によるプッシュピンの製造方法では、ほぼ非磁
性体であり、ボールベアリングの回転作用に耐えられる
表面の固さをもち、穿孔又は管形に容易に加工でき、更
に長手方向の一部においてブッシュ形ベアリングと互換
しうる低摩擦仕上げを可能とする中空プッシュピンが得
られる。

【００３２】更にポペットを案内する手段としてリニア
ベアリングを使用した第４発明によれば、ポペットの案
内移動に際し低いヒステリシスを与え、比例圧力リリー
フ弁に使用したときには漏洩を減少し、良好な反復性を
与えるよう弁座と正確にセンタリングさせることができ
る。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の比例圧力リリーフ弁の実施例
につき、図面に従って詳細に説明する。図１に示す弁は
ＩＳＯ４４０１サイズ３インタフェースに取付け
るよう設計した電気流体式の比例圧力リリーフ弁であ
る。この電気流体式の比例圧力リリーフ弁は印加した電
気入力に比例して流体圧力システムの圧力を調整するよ
う設計され、最大規格圧力及び流量は夫々３５０バール
及び毎分３リットルである。この弁は単一段の弁とし
て、又は大きな圧力制御弁のためのパイロット弁として
使用することができる。

【００３４】図１〜３及び図７によると、圧力リリーフ
弁は全体として対向穴３に対向穿設された盲穴２を有す
る弁本体１から成る。圧力入口ポートＰ（図３及び４）
はドリル穴４（図３）により内部に、及び同じ直径で盲
穴２の終端に接続される。また弁本体１の対向穴３にす
き間嵌めされている円筒部材７を含み、盲穴２にシール
５でシールされている延体８を有する弁座アセンブリ６
はシール５によって盲穴２から密封されている。円筒部
材７はに軸孔９が穿設され、延体８は軸孔９と同軸の軸
孔１１を有する。

【００３５】軸孔９の内端には、実際に弁座１２に当接
する円錐台対向穴が穿設される。ポペット（弁閉塞部
材）１３は小径端部を有し、弁体アセンブリ６の軸孔９
に軸方向に摺動自在に収納され、外端１４は弁座１２と
共同する実際のポペットを構成する。ポペット１３の他
端１５も直径が小さくされている。ポペット１３は一対
のリニヤボールベアリング１６によって弁座アセンブリ
６の軸孔９の中で摺動移動するようその中に嵌込まれ、
リニアボールベアリング１６はその中で回転運動しうる
よう複数のボール１８が取付けられた環状ケージ又は枠
１７を含む。

【００３６】弁座アセンブリ６の軸孔９の内端には（図
２及び図７）、ポペット１３がすきま嵌めされる主穴を
設けた抗キャビテーションリング１９が取付けられる。
弁座１４に隣接するリング１９の穴の端部２１は外部に
張出され、円錐台形となる。しかし、この抗キャビテー
ションリング１９の張出部２１は湾曲面を有するように
してもよい。抗キャビテーションリング１９の径方向に
は直径穴２２が形成され、直径孔２２の端部は弁座アセ
ンブリ６の円筒部材７に配設されている夫々の放射状穴
２３と整列する。更に、放射状穴２３は円筒部材７と本
体１の対向穴３との間の環状間隙２０に開口し、この環
状間隙２０はレストリクタ又はオリフィス３０が嵌め込
まれたタンクポートＴに導くタンク穴２４に連通してい
る。

【００３７】内部に盲穴２が形成された本体１の端部に
は、中実ではなく中空の棒構造であるプッシュピン２６
を除き、基本的には従来形の比例ソレノイド２５が嵌込
まれる。図１の比例ソレノイド２５はプッシュ形である
が、プッシュ形でもプル形でもよい。プッシュピン２６
の外端（右端）はボールベアリング２７に支持され、内
端（左端）はベアリングブッシュ２８に支持される。

【００３８】リターン又はバッファ用のスプリング２９
はポペット１３とプッシュピン２６との間に配置され、
スプリング２９の夫々の端部はばね座３１，３２に当接
している。ばね座３１，３２は通し穴３３を有し、ばね
座３１の穴３３には軸方向の盲穴３５と、盲穴３５と直
交する直径穴３６とを有するピストン３４が嵌込まれ
る。

【００３９】ピストン３４の盲穴３５はプッシュピン２
６の通し穴に延びて本体１のエンドチャンバ３７とプッ
シュピン２６の通し穴とを連通し、チャンバ３７は図示
しない通路を通してタンクポートＴに接続される。プッ
シュピン２６の端部はばね座３１の対向穴３８に嵌合固
定される。プッシュピン２６とばね座３１の２つの成分
は同時に移動する。

【００４０】ポペット１３に対するばね座３２はばね座
３１と同形であるが、ポペット１３の端部が対向穴３８
に嵌込まれるよう逆方向に向けられる。ばね座３２の穴
３３はピストン３４を隙間嵌めにより遊嵌するシリンダ
３９を形成し、シリンダ３９はピストン３４と共にダッ
シュポット構造を形成する。弁の使用の際、ソレノイド
２５のコイル４１に制御電流を流し、それによって生じ
た磁界がプッシュピン２６に接続されているアーマチュ
ア４２を移動する。故に、プッシュピン２６はソレノイ
ド２５から出て弁本体１に入る。このプッシュピン２６
の移動はバッファスプール２９を介してポペット１３に
伝達される。故に、ポペット１３は弁座１２の方へ移動
して、圧力ポートＰからタンクポートＴに弁を介して流
れる圧力流体の流れを調整することができる。

【００４１】弁を介して行われる圧力流体の主な圧力降
下はポペット１３に作用する力と、圧力流体の流量係数
と、流体の粘度とに依存する。ポペット１３に作用する
力はソレノイドコイル４１に供給される制御電流の大き
さに依存する。弁座アセンブリ６の延体８の軸孔１１を
通して流れる高速流体は低い局部静圧を発生し、局部静
圧が十分低ければキャビテーションが起こる。抗キャビ
テーションリング１９はその上に当る流出流体に対し張
出端２１を位置させることによって、キャビテーション
の防止を補助する。抗キャビテーションリング１９の端
部をできる限り弁座１２の近くに配置し、角度９０度の
開口面に沿った流れを偏向することによって、高い抗キ
ャビテーション効果が得られる。

【００４２】如何なるキャビテーションの発生もポペッ
ト１３の物理的発振により弁の不安定さを引起こす。抗
キャビテーションリング１９があるには拘らずキャビテ
ーションが発生した場合、発生した振動はシリンダ３９
とピストン３４のダッシュポット構造によって弱められ
る。この２つの成分間のすきま嵌めは流体の通路を制限
し、それによって制動を与える。制動の大きさは下記の
ものによって定められる。

【００４３】１．ピストン３４とシリンダ３９間のすきま２．ピストン３４の直径３．ピストン３４とシリンダ３９間の結合の長さ４．その流れを弁が制御している流体の粘度ピストン３４とシリンダ３９との間に設けられた適当な
すきまによって、弁の安定した動作が得られる。

【００４４】ポペット１３は、ピストン３４とシリンダ
３９との２つの成分間に低摩擦係数を与えて弁が良好な
ヒステリシスを得ることができるようにするため、２つ
のリニヤボールベアリング１８によって弁体アセンブリ
６内を摺動するように案内される。その上、正確なポペ
ット１３の案内は実際にポペット１３と弁座１２との間
を常に正確にセンタリングして漏洩を低く抑えるという
ことを意味する。

【００４５】すでに述べたように、各ボール１８はケー
ジ又は枠１７内で自由に転がり、枠１７内におけるボー
ルベアリグ１８の移動は下記に基づきポペット１３のス
トロークを決定する。ストローク＝２（Ｌ−ｄ）ここで、Ｌは各ボールベアリング１８が移動しうる枠１
７の孔の長さであり、ｄはボールの直径である。Ｌ及び
ｄは図２に示す。

【００４６】従って、本願の第１〜４発明の全てを実施
例に使用した圧力リリーフ弁は極度に安定であり、低い
漏洩特性及び良いヒステリシス特性を有することによ
り、従来技術の比較して顕著な効果を発揮することがで
きる。次に、再び中空プッシュピン２６に戻り、これを
使用した弁の使用は、ソレノイド４１から空気を排除す
るためにいかなるエア抜き等の流出動作をも行う必要が
ないということを意味する。全てではないが、ソレノイ
ド４１の部分に捕獲されている空気のほとんどは圧力流
体及びアーマチュア４２の移動によって排出される。Ｔ
ポートに接続されているオリフィス３０はそれに十分な
背圧を与える。しかし、既に説明したように、プッシュ
ピン２６の製造には特別な注意を払わなければならな
い。

【００４７】というのは、加工困難の理由から硬いステ
ンレス鋼原料を用い、製造課程においてそのようなプッ
シュピン２６を製造するのは現実的ではないからであ
る。本願の第４発明によるプッシュピン２６の製造は、
ほぼ非磁性材料である加工自在又は切削自在のオーステ
ナイトステンレス鋼から作られ、すでに中空又は固体プ
ッシュピンのどちらかに加工されている。１つのあるオ
ーステナイト鋼は硬さ約３００Ｈｖを有する１８／１０
オーステナイトステンレス鋼として知られている。

【００４８】プッシュピン２６に通し穴を穿設した後
に、電気メッキ技術を使用してニッケル−燐合金を被覆
し、又、同じ技術を使用してニッケル−ボロン合金を被
覆することにより、プッシュピン２６の外面及び（又
は）内面に硬い低摩擦ベアリングを提供することができ
る。ニッケル−燐合金を使用した場合、燐含有は重量比
１０％から１４％までが好ましい。ニッケル−ボロン合
金を使用した場合、ボロン含有は重量比１％から５％ま
でが良い。メッキの後、プッシュピン２６は熱処理され
て、表面硬度及びメッキの接着性を良くする。ニッケル
−燐合金を使用した場合、３００℃，１時間の熱処理で
満足な結果が得られるということがわかった。

【００４９】メッキはＰＴＦＥ型ブッシュベアリング２
８及びボールベアリング２７と共に使用することができ
るプッシュピン２６に硬い耐久力のある面を提供する。
このメッキ技術の顕著な効果はメッキ及び熱処理の後、
それ以上の加工又は他の処理を必要としないということ
である。図５に戻ると、この実施例は図１の実施例のも
のとは同一でない代わりの構造のばね座３１，３２を示
す。

【００５０】ばね座３１は、前述同様、盲穴３５及び直
角穴３６を有する一体に形成されたダッシュポットピス
トン３４を有する。ばね座３２にはシリンダ３９を形成
する盲穴４３が設けられ、ばね座３２の他端の盲穴４３
と同軸に他の盲穴４４が形成され、盲孔４４にポペット
１３が遊嵌している。この構造はダッシュポット構造と
して満足に作用するが、２つの盲穴を形成しなければな
らないので、両ばね座は同一形状にできないという理由
から製造コストが高くなる。

【００５１】図６は更に改良したばね座及びダッシュポ
ット構造を示す。この実施例において、プッシュピン２
６に結合されたばね座４５は、それ自体でダッシュポッ
ト構造のピストンを形成し、他方のばね座４６はそれ自
体でばね座ピストン４５が取付けられるシリンダ３９を
形成する。バッファスプリング２９はシリンダ３９の中
に配置され、シリンダ３９の閉端部とばね座ピストン４
５との間で作用する。

【００５２】図１１は更に他のばね座及びダッシュポッ
ト構造を示し、ピストン３４とシリンダ３９の穴３３と
の間のすきまが図５の構造のものより狭いことを除き、
図５のものと本質的に同一である。更に通気孔４８の形
に形成したレストリクタを介して流体をシリンダ３９に
入出させるようにすることにより制動を得ることができ
る。通気孔４８の直径は制動の程度を制御することがで
きる。

【００５３】図８は図１，図２及び図７と基本的に同一
である抗キャビテーションリング１９の代りの構造を示
す。図９の抗キャビテーションリング１９の円錐台張出
端２１は３０度のテーパ又は面取部を有し、弁座１２に
隣接配置される。しかし、抗キャビテーションリング１
９はポペット１３に対してすきま嵌めではなく、リング
孔の非張出端の直径が小さくされ、ポペット１３に対し
て０．２ｍｍ程度の小さな放射状のすきまを有するよう
に、リング内端に蓋端部４０を設ける。このような張出
端及び蓋端部の構造により、弁の安定性は大きく改良さ
れたということがわかった。

【００５４】図９はポペット１３の案内の代りの構造を
示す。図１の実施例におけるボールベアリング１６のケ
ージ又は枠１７は弁座アセンブル６の円筒部材７に固定
されるが、図９による枠４９の構造はポペット１３と共
に移動するよう取付けられる。勿論、枠４９の中でボー
ル１８が回転しうるようにする。この構造によるポペッ
ト１３のストローク（ＳＴＯＫＥ）は次式で与えられ
る。

【００５５】ＳＴＯＫＥ＝２（Ｌ₁ −Ｌ₂ ）但し、Ｌ₁ はその中で枠４７が移動しうる場所の軸方向
の長さ、Ｌ₂ は枠の軸長である。図１０は抗キャビテーションリング１９の代替形状を示
し、弁座１２の近くに配置されている抗キャビテーショ
ンリング１９の端部２１は、図１、図２、図７及び図８
のように外側に張出された形状ではなく、ポペット１３
の軸に対して直角にしたため、流れは９０度以上の角度
で偏向することになる。例えば４０度のテーパをもつ弁
座１２を使用することにより、流体は１３５度（＝４５
度＋９０度）偏向して流れることになる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ダ
ンパ手段によってソレノイドで成る電磁制御手段のアー
マチュアとポペットとの間のいかなる相対的振動をも減
衰するよう作用して弁の安定性を向上することができ
る。また弁座と弁体との間のギャップから流出する流体
を偏向させて速度成分を奪うことでキャビテーションを
減少させることができる。

【００５７】更に、ほぼ非磁性体であり、ボールベアリ
ングの回転作用に耐えられる表面の固さをもち、穿孔又
は管形に容易に加工でき、更に長手方向の一部において
ブッシュ形ベアリングと互換しうる低摩擦仕上げを可能
とする圧力リリーフ弁に最適な中空プッシュピンが得ら
れる。更にまた、ポペットをリニアベアリングで案内す
ることによって、ポペットの案内移動に際し低いヒステ
リシスを与え、比例圧力リリーフ弁に使用したときには
漏洩を減少し、良好な反復性を与えるよう弁座と正確に
センタリングさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧力リリーフ弁の実施例を示した長手
方向の断面図

【図２】図１を左側を拡大して示した断面図

【図３】図１の左側面図

【図４】図１の左側の部分の底面図

【図５】図１の左側のダッシュポット構造の他の実施例
を示した部分拡大図

【図６】図５のダッシュポット構造の他の実施例を取り
出して示した説明図

【図７】図１の抗キャビテーションリングの他の実施例
を示した部分拡大図

【図８】図７に類似する他の抗キャビテーションリング
の他の実施例を示した部分拡大図

【図９】図４に示したポペットガイドの他の実施例を示
した部分拡大図

【図１０】図７に類似する他の抗キャビテーションリン
グの実施例を示した部分拡大図

【図１１】図５に類似するダッシュポット構造の他の実
施例を示した部分拡大図

【符号の説明】

１：弁本体２，３５，４３，４４：盲穴３：対向穴５：シール６：弁座アセンブリ７：円筒部材８：延体９，１１：軸孔１２：弁座１３：ポペット（弁閉塞部材）１４：外端１５：他端１６：リニヤボールベアリング１８：ボール１９：抗キャビテーションリング２０：環状間隙２１：端部２２，３６：直径穴２３：放射状穴２４：タンク穴２５：比例ソレノイド２６：プッシュピン２７：ボールベアリング２８：ベアリングブッシュ２９：スプリング３０：レストリクタ又はオリフィス３１，３２，４５，４６：ばね座３３：通し穴３４：ピストン３７：エンドチャンバ３８：対向穴３９：シリンダ４１：コイル４２：アーマチェア

フロントページの続き (72)発明者ジョンレスリーエルイーエヌジーイギリス国，ハンプシャー州ピーオー９２ユーキュー，ハバント，デンビルス，ナットウィックロード 115 (72)発明者畠中浩輔栃木県佐野市朝日町840−１朝日コーポ201 号 (72)発明者水戸昭夫神奈川県横浜市旭区今宿町2168−29号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁座（１２）を有する弁本体（１）と、前
記弁本体（１）に取付けられ前記弁座（１２）と共同し
て弁を通り入口圧力ポート（Ｐ）から出口タンクポート
（Ｔ）に流れる流体の流れを制御する弁閉塞部材（１
３）と、供給した制御電流の大きさに従い弾性手段（２
９）を介して前記弁閉塞部材（１３）を移動可能なプッ
シュピン（２６）を有する電磁制御手段（２５）とを含
み、前記プッシュピン（２６）と前記弁閉塞部材（１
３）との間にダンパ手段（３７）を配設したことを特徴
とする圧力リリーフ弁。
【請求項２】前記ダンパ手段（３７）はピストン及びシ
リンダを備えたダッシュポット構造であることを特徴と
する請求項１記載の圧力リリーフ弁。
【請求項３】前記弾性手段（３７）は、プッシュピン
（２６）及び弁閉塞部材（１３）が挿入れた２つのばね
座（３１，３２）の間に作用するバッファスプリング
（２９）を有し、前記ダッシュポットのピストン（３
４）は一方のばね座に支持され、前記ダッシュポットの
シリンダ（３９）は他方のばね座に支持されることを特
徴とする請求項２記載の圧力リリーフ弁。
【請求項４】前記ダッシュポットのピストン（３４）
は、前記一方のばね座（３１）と一体に形成されること
を特徴とする請求項３記載の圧力リリーフ弁。
【請求項５】前記ダッシュポットのピストン（３４）は
分離した部材であって、前記一方のばね座（３１）に取
付けられることを特徴とする請求項３記載の圧力リリー
フ弁。
【請求項６】前記ダッシュポットのシリンダ（３９）
は、前記他方のばね座（３２）に設置されることを特徴
とする請求項３、請求項４又は請求項５記載の圧力リリ
ーフ弁。
【請求項７】前記ダッシュポットのシリンダ（３９）
は、前記他方のばね座（３２）に盲穴（３３）を穿設す
ることによって形成されることを特徴とする請求項６記
載の圧力リリーフ弁。
【請求項８】前記ダッシュポットのシリンダ（３９）
は、前記他方のばね座（３２）に形成された通し穴によ
って設けられ、前記ダッシュポットのシリンダ（３９）
を形成するために閉じられた穴は前記弁閉塞部材（１
３）の共同端部か又は前記プッシュピン（２６）のいず
れかに配置されるようにしたことを特徴とする請求項６
記載の圧力リリーフ弁。
【請求項９】一方のばね座（４５）はそれ自体でダッシ
ュポットのピストンとして形成され、他方のばね座（４
６）はそれ自体でダッシュポットのシリンダとして形成
され、前記バッファスプリング（２９）は前記シリンダ
内に配置されたことを特徴とする請求項３記載の圧力リ
リーフ弁。
【請求項１０】前記ダッシュポットのピストン（３４）
とシリンダ（３９）との間のすきまは、体がシリンダ
（３９）に流入し且つ流出しうるものであることを特徴
とする請求項２，３，４，５，６，６，７，８，又は９
記載の圧力リリーフ弁。
【請求項１１】前記流体はレストリクタ（４８）を介し
てダッシュポットのシリンダ（３９）に流入し且つ流出
することを特徴とする請求項２，３，４，５，６，７，
８，又は９記載の圧力リリーフ弁。
【請求項１２】前記プッシュピン（２６）は中空である
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，又は１１記載の圧力リリーフ弁。
【請求項１３】前記タンクポート（Ｔ）及び（又は）圧
力ポート（Ｐ）はレストリクタ（３０）と共に装備され
ることを特徴とする請求項１２記載の圧力リリーフ弁。
【請求項１４】前記プッシュピン（２６）は加工自在な
ほとんど非磁性材料で形成され、少くともその外側に、
少くとも重量比１０％の燐含有か又は重量比１％から５
％までのポロン含有のニッケルを２５０℃から３５０℃
までの温度範囲で熱処理することにより、電着被覆する
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１，１２，又は１３記載の圧力リリー
フ弁。
【請求項１５】前記プッシュピン（２６）はオーステナ
イトステンレス鋼から成ることを特徴とする請求項１４
記載の圧力リリーフ弁。
【請求項１６】前記弁閉塞部材（１３）の弁部（１４）
と前記電磁制御手段（２５）とは前記プッシュピン（２
６）の穴を通してのみ連通することを特徴とする請求項
１２，１３，１４，又は１５記載の圧力リリーフ弁。
【請求項１７】前記弁閉塞部材（１３）は円柱で且つ端
部が平坦であり、弁座（１２）はテーパとされ、或いは
逆に前記弁閉塞部材（１３）は円柱で且つ端部がテーパ
であり、弁座（１２）は円筒孔であり、更に前記弁閉塞
部材（１３）及び弁座（１２）の両方が共にテーパであ
ることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，
７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，又
は１６記載の圧力リリーフ弁。
【請求項１８】前記弁座（１２）を有する弁本体（１）
と、該弁本体（１）内に取付けられ前記弁座（１２）と
共同して入口圧力ポート（Ｐ）から出力タンクポート
（Ｔ）に対し弁を通る流体の流れを制御する弁閉塞部材
（１３）と、前記弁座（１２）の下流に配置された抗キ
ャビテーションリング（１９）とを含み、前記抗キャビ
テーションリング（１９）は前記タンクポート（Ｔ）と
の間に流体を接続する穴を有することを特徴とする圧力
リリーフ弁。
【請求項１９】前記弁座（１２）に面する抗キャビテー
ションリング（１９）の穴の端部（２１）は、前記弁座
（１２）の方向で且つ外側に張り出すことを特徴とする
請求項１８記載の圧力リリーフ弁。
【請求項２０】前記抗キャビテーションリング（１９）
の穴の外方に張り出した端部（２１）は湾曲面を有する
ことを特徴とする請求項１８記載の圧力リリーフ弁。
【請求項２１】前記弁座（１２）に対面する抗キャビテ
ーションリング（１９）の端部（２１）は、弁閉塞部材
（１３）の軸に対して略直角であることを特徴とする請
求項１８記載の圧力リリーフ弁。
【請求項２２】前記抗キャビテーションリング（１９）
の穴の他端は、前記弁閉塞部材（１３）に対し滑り嵌め
するような寸法とされることを特徴とする請求項１８，
１９，２０，又は２１記載の圧力リリーフ弁。
【請求項２３】弁座（１２）を有する弁本体（１）と、
前記弁座（１２）と共同して圧力入口ポート（Ｐ）から
圧力タンクポート（Ｔ）に対し弁を流れる流体の流れを
制御する弁閉塞部材（１３）とを含む圧力リリーフ弁に
於いて、弁閉塞部材（１３）は回転部材（１８）を使用
した少くとも１つのリニヤベアリング（１６）からなる
案内手段によって前記弁座（１２）の方向へ及び離れる
方向へ案内移動されることを特徴とする圧力リリーフ
弁。
【請求項２４】前記リニヤベアリング（１６）は、前記
弁座（１２）を含むアセンブリに取付けられたハウジン
グ（１７）を含むことを特徴とする請求項２３記載の圧
力リリーフ弁。
【請求項２５】前記リニアベアリング（１６）の枠（１
７）は静止に保持されるか、又は前記弁閉塞部材（１
３）と共に移動するよう構成されることを特徴とする請
求項２３又は２４記載の圧力リリーフ弁。
【請求項２６】前記請求項１８，１９，２０，２１，２
２，２３，２４，又は２５の特徴のいずれかを含む請求
項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，
１２，１３，１４，１５，１６，又は１７記載の圧力リ
リーフ弁。
【請求項２７】電磁制御手段（２５）用のプッシュピン
（２６）を製造する方法に於いて、（１）プッシュピン
を製造するべき加工自在なほとんど非磁性材料からなる
固体原料を提供し、（２）前記原料からプッシュピンを
要求する寸法及び形状に形成し、（３）少くとも前記プ
ッシュピンの外側に少くとも重量比１０％の燐含有か又
は少くとも重量費１〜５％のポロン含有を有する電着ニ
ッケルを被覆し、（４）前記被覆したプッシュピンを２
５０℃〜３５０℃の温度に加熱することを特徴とするプ
ッシュピンの製造方法。
【請求項２８】前記電着ニッケルは重量比１０％から１
４％までの燐又はポロン含有を有することを特徴とする
請求項２７記載のプッシュピンの製造方法。
【請求項２９】前記被覆したプッシュピンは３００℃で
１時間加熱することを特徴とする請求項２７又は２８記
載のプッシュピンの製造方法。