JPH07101071B2 - 圧力流体によって制御されるバルブの振動を減衰する減衰装置 - Google Patents

圧力流体によって制御されるバルブの振動を減衰する減衰装置

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JPH07101071B2
JPH07101071B2 JP63251717A JP25171788A JPH07101071B2 JP H07101071 B2 JPH07101071 B2 JP H07101071B2 JP 63251717 A JP63251717 A JP 63251717A JP 25171788 A JP25171788 A JP 25171788A JP H07101071 B2 JPH07101071 B2 JP H07101071B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧力流体によって制御されるバルブおよび絞り
を有する制御圧力導管の振動を減衰する減衰（ダンピン
グ）装置に関する。
このような減衰装置は、西独公開公報第27 28 004号
から公知である。この公報は、制御圧力が制御されるバ
ルブによって影響を受ける系の圧力から誘導されるよう
な複数のスライドバルブを開示している。制御圧力室に
対する連結導管内の絞りは、バルブスライドの振動運動
を実質的に減衰し、特に圧力変化中に発生する初期振動
を安定化することを保証しようとするものである。
圧力流体の粘度は温度と共に変化する。このため、手動
で作動されかつ制御圧力内の固定絞りを介するリターン
の圧力がある圧力設定バルブにおいて、圧力媒体に接触
するバイメタルのストリップによってバルブスライドに
付加的荷重をかけることが行われている（米国特許第2,
965,120号）。しかし、この構成は振動の減衰に影響を
与えない。
圧力流体の温度と独立した振動の減衰は、もし絞りが孔
付ダイヤフラムのようなシャープエッジ付ダイヤフラム
の形状であるならば、達成される。しかし、都合の悪い
ことに、弱い流れの場合には、このようなダイヤフラム
は、実際には油圧抵抗を働かせず小さい振動の減衰を行
わない。したがって、初期振動は比較的長びく。
層流用の絞りが知られており（米国特許第3,144,879
号）、その絞りにおいては、環状絞りギャップが２つの
隣接する端面間に形成される。１つの端面の内部リムお
よび外部リムは小さい直径のボアを介して圧力媒体連通
部にそれぞれ連通している。絞りギャップのギャップ高
さは手によって調節自在であり、温度に依存するもので
ある。最後に述べた場合のものにおいては、１つの端面
がロッドにあり、他の端面はスリーブにある。ロッドお
よびスリーブは他端で堅く連結されている。スリーブは
ロッドより大きい熱膨張率を有する。この構成は流れ抵
抗を測定することによって温度の遠隔測定に用いること
ができる。
本発明の目的は、初期振動が圧力流体の作動温度とは独
立して迅速に安定化されるような前述の形式の減衰装置
を提供することにある。
本発明による、この問題は、絞りが、温度によって生じ
る油圧抵抗の変化を完全にまたは部分的に補償するよう
に高さが圧力流体の温度に対して反対方向に変化するギ
ャップを有し、温度に対するギャップ高さのほぼ直線特
性グラフが、温度の作動範囲内で、油圧抵抗の正確な維
持状態に対応する曲線に２回交差するようによって解決
される。
絞りギャップは大部分層流によって横切られる。その結
果、低い流速においてさえも高い油圧絞り抵抗がある。
したがって、絞りは、例えばバルブスライドのようなバ
ルブ要素の小さい振動を有効に減衰し、その結果初期振
動は迅速に安定化される。
固定高さを持つ絞りギャップの油圧抵抗は圧力流体の温
度依存性粘度によって著しく大きく影響を受ける。ギャ
ップの高さが圧力流体の温度に依存して補償するように
構成されているので、温度変化を伴った場合でさえも油
圧抵抗を完全にまたは部分的に一定に維持することが可
能である。良好な減衰を与えるように設定した絞りの油
圧抵抗は、圧力流体が冷たいときに油圧系が作動され、
その後圧力流がポンプ等でかなり加熱されても、有効に
働く。
もしギャップの高さが絞りギャップの長さにわたって一
定であるならば、特に望ましいことである。このことを
達成する最も簡単な方法は平らな並置したインターフェ
ースによって行われる。しかしながら、円筒状ボアに円
錐状シャフトを押入するすることによって形成されるよ
うな、わずかに可変の高さを持つギャップも用いること
もできる。
もし、異なった温度依存性のギャップ高さ、または一定
のギャップ高さを持つ他の絞りギャップが第一の絞りギ
ャップに並置されるならば、一層良好な結果が得られ
る。このことは一定の油圧抵抗に対応する曲線に正確に
適用される特性ラインの組合わせを導くものである。
さらに、温度に対して両方のギャップの高さがほぼ直線
である特性グラフが選ばれて、温度の作動範囲内で、そ
れらの特性グラフが油圧抵抗の正確な維持状態に対応す
る曲線と少なくとも３回交差することである。
構成上の観点からは、ロッドは遊隙を持ってハウジング
内に配置され、ハウジングより大きい熱膨張率を有し、
ハウジングにその一端で連結されており、絞りギャップ
は２つの端面の間で他端に形成されており、端面の１つ
はロッドであり、他の１つはハウジングであり、圧力流
体連通部の１つが端面の中間の領域内に設けられかつ他
の圧力流体連通部が端面のリムに連通しているように構
成されていることが好ましい。ギャップの高さは２つの
熱膨張率の差に依存して変化する。初期のギャップ高さ
およびロッドとハウジングとの材質を適当に選ぶことに
よって、所望の特性グラフが達成できる。
好ましくは、絞りギャップはロッドの端面とハウジング
ベースの端面との間に形成され、ハウジングベースには
圧力流体連通部として中央孔が設けられる。この中央孔
は絞りギャップの内部境界を形成し、泥等の粒子によっ
て遮断されないような大きな断面を有する。さらに、構
成は極めて単純である。
他の圧力流体連通部は、好ましくは、ハウジング壁内の
少なくとも１つの横方向のボアによって形成され、かつ
ロッドおよびハウジングの間の遊隙を介して端面のリム
に連通している。このことはわずかな空間しかとらない
極めて単純な構成を与える。他の利点は、圧力流体がロ
ッドばかりでなくハウジングにかなりの長さにわたって
接触し、これらの商品が圧力流体と同一の温度となるこ
とである。
並置した第二の絞りギャップは端の少なくとも１つにあ
る半径方向の溝によって形成されてもよい。このことは
極めてわずかしか費用を増加させない。
１つの実施例においては、ハウジングのベースが、好ま
しくは、圧ばめによってスリーブ状ハウジングに配置さ
れる。この場合、スリーブの端面は閉じられていて、固
定位置にロッドを収容している。ハウジングのベースを
ハウジングに対して適当に配置することによって、絞り
ギャップの高さが正確に設定できる。
他の実施例において、ロッドはハウジングにねじ込まれ
る。この場合、ハウジングのベースはハウジングの残部
と一体に作られてもよい。しかしながら、ギャップ高さ
の基準位置はねじ込まれたロッドを回転することによっ
て変化できる。
ハウジングがバルブブロックのボア中にねじ込まれるス
リーブ状ねじ要素であり、ボアには連通流路が設けられ
ており、バルブブロックがベースの各々とその長さの中
間にそれぞれの連通流路に連通する圧力流体連通部を有
しており、圧力流体連通部の間にある環状シールによっ
て囲まれていることが特に推奨される。このようなねじ
要素はかなり多数製造でき、そしてバルブブロックに挿
入できる。
さらに他の実施例では、ロッドはチェックバルブを持つ
バイパス流路を有する。このようにして、他の流れの方
向とは異なった１つの流れの方向に減衰状態を得ること
ができる。
次に、図面を参照して、本発明を説明する。
第１図は、サーボモータ１を作動する油圧系を示す。調
節可能なポンプ２は、補償バルブ３および手動作動要素
４等によって調節可能なメインコントロールバルブ５を
介してサーボモータ１の圧力室６に圧力流体を運び、一
方圧力流体は荷重減少バルブ８およびメインコントロー
ルバルブ５を介して圧力室７から容器９に戻る。メイン
コントロールバルブ５は、補償バルブ３と共に比例バル
ブ10を形成している。モータ供給導管11内の圧力はコン
トロール圧力導管12および第１絞り13を介してポンプ２
の調節装置2aに供給される。調節装置は、ポンプ圧力が
所定量だけ常にモータ供給導管11内の圧力より上方にあ
ることを保証する。第２絞り14によって、コントロール
圧力導管12内の圧力が補償バルブ３に供給され、補償バ
ルブ３は、補償バルブ３およびメインコントロールバル
ブ５の間の導管17中で得られる圧力によって、絞り16を
持つコントール圧力導管15を介して反対方向に荷重がか
けられる。コントロール圧力と同一方向に作用するスプ
リング17aがあり、それによって補償バルブ３はメイン
コントロールバルブ５における圧力降下を一定に維持す
る。他のコントロール圧力導管18は並置した２つの絞り
19および20を介してモータ供給導管11を荷重減少バルブ
８に連結し、荷重減少バルブ８には、周知のように、他
のコントロール圧力連通部（図示せず）が設けられてい
る。メインコントロールバルブ５を調節する際、モータ
供給導管11の圧力状態に変化が起こり、続いてコントロ
ール圧力導管12および18に圧力状態の変化が起こる。こ
のことは、ポンプ２の調節装置2a、補償バルブ３および
荷重減少バルブ８に影響を与える。図示の絞り13、14、
16、19、20は個々のバルブの可動物品が振動するのを防
止し、短時間の後にバルブが新しい安全状態をとること
を保証する。個々の絞りの効率は油圧抵抗に依存する。
油圧抵抗はＫ＝△p/Qとして定義され、ここで△ｐは絞
りにおける圧力降下であり、Ｑは単位時間当たりの流量
である。第２図は異なった形式の絞りに対するＱ−ｐダ
イアグラムにおける特性ラインを示す。ラインＡは孔付
ダイヤフラムまたはシャープエッジ（鋭い縁）で作動す
るダイヤフラムに対するものである。特性ラインは零流
量付近の油圧抵抗がかなり小さく大流量においてのみ上
昇することを示している。直線ラインＢはほぼ層流で作
動する絞りに属するものである。このような絞りは流量
の全範囲にわたってほぼ一定の油圧抵抗を有する。
第３図において、バルブスライド（摺動）位置が急な圧
力変化後の時間ｔに対して描かれている。曲線Ａはシャ
ープエッジ付ダイヤフラムに関する状態を示す。初期的
に、良好な減衰がある。小さい振動のとき、すなわち流
体変化が少ないときには、減衰は不適当である。初期振
動は極めて徐々にしか安定化されない。曲線Ｂは層流を
持つ絞りを用いるときの状態を示す。安定な初期振動が
短い時間後に達成される。しかしながら、曲線Ａのシャ
ープエッジ付ダイヤフラムは温度に依存し、一方直線ラ
インＢは圧力流体の粘度にかなり依存し、その結果その
温度に依存する点に留意すべきである。
この問題を解決するために、第４図に基本的には示され
ているような減衰（ダンピング）装置21が提案される。
自由長Ｌおよび直径Ｄを有するロッド22は、遊隙28がハ
ウジングのボアとロッドとの間に残るように、その一端
がスリーブ上ハウジング24の端壁23に連結されている。
ハウジング24にはベース26が設けられている。ベース26
は圧力流体連通部として働く直径ｄの中央孔27を有す
る。その結果、高さｈの環状絞りギャップ28がハウジン
グベースの端面29とロッド22の端面30との間に形成され
る。さらに、他の圧力流体連通部31がスリーブ状ハウジ
ング24の側壁に設けられている。ロッドの熱膨張率αＡ
はハウジング24の熱膨張率αＡより大きい。例えばロッ
ドはアルミニウムまたはプラスチックであり、ハウジン
グはスチールである。
周知のように、２つの平らな平行面の間の理想的な層流
の絞りに対して流量Ｑおよび圧力降下△ｐの間に次の関
係がある。
ここで、ｈは面間の距離であり、 ｂは断面積の巾であり、 Ｌは面の長さであり、 ρは油の密度であり、 ｙは油の粘度である。
が粘度を介して表された油圧抵抗であり、必ず温度に依
存する。
この式が第４図の例に適用されると、温度依存性を考慮
して、次式が得られる。
ここで、α＝αＡ−αＳはロッドおよびハウジングの２
つの熱膨張率の間の差である。
式（２）を次のように変換すると、 左項に温度補償したギャップ高さが得られ、右項に構造
から得られるギャップ高さおよび一定油圧抵抗に対する
油データの表現が得られる。式の左項の条件は直線的に
のみ変化するので、ギャップ高さ−温度ダイアグラムは
直線ラインとなるが、右項は粘度の立方根に依存する曲
線を表す。第５図のダイヤグラムで示すように、実際の
操作を満足するように、両方の曲線を互いに適用するこ
とができる。曲線hSは右項に対応し、すなわち油圧抵抗
Ｋ＝△p/Qが全温度範囲にわたって一定に維持されてい
るときのギャップ高さに対応する。直線特性ラインh
1は、ロッド22およびハウジング24が流れる流体に接触
する結果流れる流体の温度と同じであるとき得られる実
際のギャップ高さｈに対応する。ギャップ高さは、基準
温度例えば０℃において得られる値h0から絶えず小さく
なる。作動範囲は限界値Ｇに至っている。この作動範囲
ＯないしＧの内で、特性ラインh1は２つの点で特性ライ
ンhSと交差する。
一例を挙げると、次のような適用がなされた。
所望の油圧抵抗 Ｋ＝６バール/0.5m3/秒 所定種類の油 ρ＝800kg/m3 ｙ（20℃）＝80cst ｙ（70℃）＝10cst 選択したロッド直径 Ｄ＝3mm 選択した孔直径 ｄ＝2mm 選択した熱膨張率 αＳ（スチール）＝11.10-6/℃ 選択した熱膨張率 αＡ（アルミニウム）＝23,10-6/℃ これによって、ｈ。＝44μm:L＝30mmが与えられる。
したがって、基準高さh0、長さおよび材質を選ぶことに
よって、任意の所望の特性ラインを得ることができる。
第６図によると、もし第１図の絞り19および20に示すよ
うに、絞りギャップが互いに並置されると、さらに良好
な適用が達成できる。絞りギャップの両方は異なった直
線特性ラインh2およびh3を有する。この並置連結におい
て、合計の曲線h4が有効である。合計曲線は、作動範囲
内で所望の高さhSと３回交差するようなものである。
幾分簡単な変形が第７図に示されており、温度依存性特
性ラインh5および温度非依存性特性ラインh6が並置され
て合計曲線h7を与える。このものも所望の曲線hSに適用
でき、作動範囲において、ＯとＧとの間で３つの交点を
有する。
第８図において、対応する部分は100を加えた参照番号
が得られている。第８図の減衰装置121は、対角方向に
延びる半径方向溝132がロッド132の端面130に設けられ
ている点においてだけ、第４図のものと異なっている。
ただし、この溝は図面中ではかなり誇張して示されてい
る。この溝は、異なった基準高さであるが同期した温度
依存性のある並置した２つの絞りを生じさせる結果とな
る。もし端面129および130の間に形成したギャップ128
が溝132と共に形成したギャップに対して極めて小さい
ならば、第７図に示すものと同様な状態を得ることがで
きる。
200を加えた参照番号が用いられている第９図は、減衰
装置221がバルブブロック234のボア233に挿入されてい
るような実際の実施例を示し、ボアは端に流通流路235
を有し、周囲に流通流路236を有し、これらの間にシー
ル237を持つ環状溝を有している。減衰装置221はロッド
222が固定されたヘッド238を持つスリーブ状ねじ要素の
形状のハウジング224によって形成されている。中央孔2
27を持つハウジングベース226は、所定のギャップ高さ
ｈが絞りに対して形成されるように、ハウジング224に
圧ばめされている。したがって、圧力流体は中央孔227
を通して入り、環状ギャップ絞り228、遊隙225を通って
流れ、ボア236に連通する連通オリフィス231に対する。
さらに、ロッド222はチェックバルブ240を持つ軸線方向
流路239を有している。横方向ボア241によって、絞りギ
ャップは各リターン流れの間は短縮される。
第10図の実施例において、対応する部分に対する参照番
号はさらに100を加えられている。この実施例において
は、ハウジングベース326はスリーブ状ねじ要素である
ハウジング324と一体に作られている。ヘッド338はねじ
山付孔342を有し、ロッド322のねじ山付ヘッド343がそ
の中にねじ込まれている。その結果、ギャップ高さｈの
基準設定がロッド322を回転することにより選択でき
る。
他の実施例も考えられる。例えば、温度と共に変化する
高さを持つ円筒状ギャップである。円筒状ボアに入る円
錐状端部を持つロッドでもよく、このようにしてギャッ
プの断面を変更できる。
図示の減衰装置は、任意の所望の油圧系に、特に自動車
油圧系の比例バルブに適したものであるが、荷重保持バ
ルブ、流量レギュレータ、優先バルブおよび多くの他の
装置に適用できる。特に、揺動および減衰は、クレー
ン、レフリングプラットホーム等の可変油圧装置が作動
されるとき、または振動が振動している荷重のような外
部影響によって発生するようなとき、利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の複数の減衰装置を有する油圧系の概
略図である。 第２図は、異なった絞りの特性ラインを示す圧力−流量
ダイアグラムである。 第３図は、初期振動を示す位置−時間ダイアグラムであ
る。 第４図は、本発明の一実施例の概略縦断面図である。 第５図は、異なった特性ラインを持つギャップ高さ−温
度ダイアグラムである。 第６図は、第５図のダイアグラムの変形である。 第７図は、第５図のダイアグラムの変形である。 第８図は、他の実施例の概略図である。 第９図は、実施例の縦断面図である。 第10図は、第２図の実施例の縦断面図である。 １……サーボモータ。 ２……ポンプ、 ３……補償バルブ、 ５……メインコントロールバルブ、 10……比例バルブ、 13、14、16、19、20……絞り、 21……減衰装置、 22……ロッド、 24……ハウジング、 27……中央孔、 28……絞りギャップ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｋ 31/70 Ｃ (56)参考文献 特開 昭56−31566（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−46879（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−21602（ＪＰ，Ｕ)

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】圧力流体によって制御されるバルブおよび
    絞りを有する制御圧力導管の振動を減衰する減衰装置に
    おいて、絞り（13、14、16、19、20）が、温度によって
    生じる油圧抵抗（Ｋ）の変化を完全にまたは部分的に補
    償するように高さ（ｈ）が圧力流体の温度に対して反対
    方向に変化する絞りギャップ（28;128;228;328）を有
    し、温度に対するギャップの高さのほぼ直線特性グラフ
    （h1）が、温度の作動範囲内で、油圧抵抗の正確な維持
    状態に対応する曲線（hs）に２回交差することを特徴と
    する減衰装置。
  2. 【請求項２】ギャップ高さ（ｈ）が、絞りギャップ（2
    8;128;228;328）の流さにわたって一定であることを特
    徴とする請求項１に記載の減衰装置。
  3. 【請求項３】第一絞りギャップ（128）に並置して、異
    なった温度依存性を有する他の絞りギャップがあること
    を特徴とする請求項１または２に記載の減衰装置。
  4. 【請求項４】第一絞りギャップが一定ギャップ高さを持
    つ他の絞りギャップと並置されていることを特徴とする
    請求項１ないし３のいずれか１項に記載の減衰装置。
  5. 【請求項５】温度に対する両方のギャップのギャップ高
    さのほぼ直線特性ライン（h2、h3;h5、h6）は、作動温
    度範囲内で合計の特性ライン（h4;h7）が少なくとも３
    回油圧抵抗の正確な維持状態に対応する曲線と交差する
    ように、選ばれていることを特徴とする請求項１ないし
    ４のいずれか１項に記載の減衰装置。
  6. 【請求項６】ロッド（22;122;222;322）は遊隙（25;12
    5;225;325）を持ってハウジング（24;124;224;324）内
    に配置されており、ハウジングより大きな熱膨張率を有
    し、かつ一端がハウジングに固定されており、他端にお
    いて絞りギャップ（28;128;328）は２つの端面（29、3
    0;129、130）間に形成されており、端面の１つはロッド
    の面であり、他の１つはハウジングの面であり、圧力流
    体連通部（27:127;227;327）が端面の中間の領域に設け
    られており、他の圧力流体連通部（31;131;231;331）が
    端面のリムに連通していることを特徴とする請求項１な
    いし５のいずれか１項に記載の減衰装置。
  7. 【請求項７】絞りギャップ（28;128;228;328）はロッド
    （22;122;222;322）の端面とハウジングベース（26;12
    6;226;326）の端面との間に形成されており、ハウジン
    グベースが圧力流体連結部（27;127;227;327）としての
    中央孔を有することを特徴とする請求項６に記載の減衰
    装置。
  8. 【請求項８】他の圧力流体連通部（31;131;231;331）は
    ハウジング壁の少なくとも１つの横方向ボアによって形
    成されかつロッドおよびハウジングの間の遊隙（25;12
    5;225;325）を介して端面のリムに連通していることを
    特徴とする請求項６または７に記載の減衰装置。
  9. 【請求項９】並置した第二絞りギャップは端面（130）
    の少なくとも１つにある半径方向溝（132）によって形
    成されることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか
    １項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】ハウジングベース（226）がスリーブ状
    ハウジング（224）に配置されていることを特徴とする
    請求項７ないし９のいずれか１つに記載の減衰装置。
  11. 【請求項１１】ロッド（322）がハウジング（324）にね
    じ止めされていることを特徴とする請求項６ないし10の
    いずれか１項に記載の減衰装置。
  12. 【請求項１２】ハウジング（224;324）はバルブブロッ
    ク（234;334）のボア（233;333）にねじ止めされたスリ
    ーブ状ねじ要素であり、ボアには流体連通路（235、23
    6;335、336）が設けられており、ハウジングはベース
    （226;326）の各々において、圧力流体連通部（227、23
    1;327、331）を有しており、その長さの中間で、各連通
    部の間のリングシール（237;337）によって囲まれてい
    ることを特徴とする請求項６ないし11のいずれか１項に
    記載の減衰装置。
  13. 【請求項１３】ロッド（222）が、チェックバルブ（24
    0）が設けられたバイパス流路（239）を有することを特
    徴とする請求項６ないし12のいずれか１項に記載の減衰
    装置。
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