JPH07151107A - フィードバックポッペト弁 - Google Patents
フィードバックポッペト弁Info
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- JPH07151107A JPH07151107A JP6209892A JP20989294A JPH07151107A JP H07151107 A JPH07151107 A JP H07151107A JP 6209892 A JP6209892 A JP 6209892A JP 20989294 A JP20989294 A JP 20989294A JP H07151107 A JPH07151107 A JP H07151107A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
- F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
- F15B13/042—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure
- F15B13/043—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves
- F15B13/0435—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves the pilot valves being sliding valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D7/00—Control of flow
- G05D7/005—Control of flow characterised by the use of auxiliary non-electric power combined with the use of electric means
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
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- Y10T137/7761—Electrically actuated valve
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
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- Y10T137/7764—Choked or throttled pressure type
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 パイロット弁スプールに作用する制御力に比
例してポッペトが変位してサーボ弁と同様の機能を発揮
するフィードバックポート弁を提供すること。 【構成】 入口ポートと、出口ポートと、ボアと、ボア
内において開放位置と閉鎖位置との間で摺動自在に配設
され、入口ポートと連通する作用室および制御室を形成
する弁対とを有するフィードバックポッペト弁が、更
に、入口ポートに連通する第１の通路と、出口ポートに
連通する第２の通路と、制御室と第１および第２の通路
との間に配設された可変式のメータインオリフィスと、
制御室を第２の通路に設けられた可変式のメータアウト
オリフィスとを形成する弁スプールを具備するパイロッ
ト弁と、弁スプールを付勢する可変の制御力を負荷する
手段と、弁体の変位に比例するフィードバック力をパイ
ロット弁に負荷するフィードバックバネとを具備する。
例してポッペトが変位してサーボ弁と同様の機能を発揮
するフィードバックポート弁を提供すること。 【構成】 入口ポートと、出口ポートと、ボアと、ボア
内において開放位置と閉鎖位置との間で摺動自在に配設
され、入口ポートと連通する作用室および制御室を形成
する弁対とを有するフィードバックポッペト弁が、更
に、入口ポートに連通する第１の通路と、出口ポートに
連通する第２の通路と、制御室と第１および第２の通路
との間に配設された可変式のメータインオリフィスと、
制御室を第２の通路に設けられた可変式のメータアウト
オリフィスとを形成する弁スプールを具備するパイロッ
ト弁と、弁スプールを付勢する可変の制御力を負荷する
手段と、弁体の変位に比例するフィードバック力をパイ
ロット弁に負荷するフィードバックバネとを具備する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はポッペト弁に関し、特
に、力をフィードバックして制御するサーボタイプのポ
ッペト弁に関する。
に、力をフィードバックして制御するサーボタイプのポ
ッペト弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】流量を増幅するポッペト弁は、一般的
に、制御室を有している。制御室は、オリフィスを介し
て入口ポートに接続され、かつ、パイロット通路を介し
て出口ポートに接続されている。制御室内の制御圧力が
入口圧力よりも低下したときに、パイロット通路を流通
する制御流体を制御して、メータインオリフィスを横断
する圧力低下を生じさせて制御室の制御圧力を低下させ
て、入口圧力によりポッペトを付勢して弁座から離反さ
せることによりポッペト弁の開度が制御される。ポッペ
トの開度は、パイロット弁を備えたパイロット通路を流
通する流量を調整することにより選択的に制御される。
に、制御室を有している。制御室は、オリフィスを介し
て入口ポートに接続され、かつ、パイロット通路を介し
て出口ポートに接続されている。制御室内の制御圧力が
入口圧力よりも低下したときに、パイロット通路を流通
する制御流体を制御して、メータインオリフィスを横断
する圧力低下を生じさせて制御室の制御圧力を低下させ
て、入口圧力によりポッペトを付勢して弁座から離反さ
せることによりポッペト弁の開度が制御される。ポッペ
トの開度は、パイロット弁を備えたパイロット通路を流
通する流量を調整することにより選択的に制御される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近時のポッペト弁に
は、圧力状態が変化するとポッペトに作用する流れの力
が変化してポッペトの開度が変動してしまうために、ポ
ッペトの開度とパイロット弁の開度との間に関連がない
という問題がある。
は、圧力状態が変化するとポッペトに作用する流れの力
が変化してポッペトの開度が変動してしまうために、ポ
ッペトの開度とパイロット弁の開度との間に関連がない
という問題がある。
【０００４】また、ポッペトの変位は、パイロット通路
を流通するパイロット流れの体積に依存しているので、
ポッペト弁の開度を大きくするとパイロット流れが増加
するという他の問題もある。大型のポッペト弁では、パ
イロット流れはパイロット弁の構成に影響するほど重要
である。特に、パイロット弁がソレノイドにより制御さ
れる場合、パイロット弁に作用する流れの力に対向して
パイロット弁を動作させるためには、より強力なソレノ
イドが必要となる。本発明は、こうした従来技術の欠点
または問題点を解決することを技術課題としている。
を流通するパイロット流れの体積に依存しているので、
ポッペト弁の開度を大きくするとパイロット流れが増加
するという他の問題もある。大型のポッペト弁では、パ
イロット流れはパイロット弁の構成に影響するほど重要
である。特に、パイロット弁がソレノイドにより制御さ
れる場合、パイロット弁に作用する流れの力に対向して
パイロット弁を動作させるためには、より強力なソレノ
イドが必要となる。本発明は、こうした従来技術の欠点
または問題点を解決することを技術課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの特徴によ
れば、フィードバックポッペト弁は、入口ポートと、出
口ポートと、ボアと、入口ポートと出口ポートとの間の
流量を制御するためにボア内において開放位置と閉鎖位
置との間で摺動自在に配設され、第１の作用面とより大
きな第２の作用面とを有する弁体と、第１の作用面によ
り一部が形成され入口ポートと連通する作用室と、第２
の作用面により一部が形成される制御室とを有してい
る。入口ポートから制御室へ限定的に連通させるために
メータインオリフィスが設けられている。パイロット弁
が、制御室と出口ポートとの間に配設されている。パイ
ロット弁は、制御室を出口ポートに連通させるように設
けられた可変式のメータアウトオリフィスとを確立する
弁スプールを具備している。弁スプールは、メータアウ
トオリフィスを通過する流体の流れを遮断する第１の位
置を有し、かつ、メータアウトオリフィスを開くために
第１の位置から第１の方向に移動可能に構成されてい
る。弁スプールを第１の方向に付勢する可変の制御力を
選択的に負荷する手段が設けられている。フィードバッ
クバネが、弁体の変位に比例するフィードバック力をパ
イロット弁に負荷するために弁体と弁スプールとの間に
配設されている。
れば、フィードバックポッペト弁は、入口ポートと、出
口ポートと、ボアと、入口ポートと出口ポートとの間の
流量を制御するためにボア内において開放位置と閉鎖位
置との間で摺動自在に配設され、第１の作用面とより大
きな第２の作用面とを有する弁体と、第１の作用面によ
り一部が形成され入口ポートと連通する作用室と、第２
の作用面により一部が形成される制御室とを有してい
る。入口ポートから制御室へ限定的に連通させるために
メータインオリフィスが設けられている。パイロット弁
が、制御室と出口ポートとの間に配設されている。パイ
ロット弁は、制御室を出口ポートに連通させるように設
けられた可変式のメータアウトオリフィスとを確立する
弁スプールを具備している。弁スプールは、メータアウ
トオリフィスを通過する流体の流れを遮断する第１の位
置を有し、かつ、メータアウトオリフィスを開くために
第１の位置から第１の方向に移動可能に構成されてい
る。弁スプールを第１の方向に付勢する可変の制御力を
選択的に負荷する手段が設けられている。フィードバッ
クバネが、弁体の変位に比例するフィードバック力をパ
イロット弁に負荷するために弁体と弁スプールとの間に
配設されている。
【０００６】本発明によりフィードバックポッペト弁が
改良される。このフィードバックポッペト弁は、ポッペ
ト弁の積極的な流れの遮断能力と、スプール弁の流量調
整能力とを利用し、制御入力に対してポッペト弁の変位
をより正確に関連させる。更に詳細には、制御入力は、
制御室の圧力を制御するパイロット弁スプールに負荷さ
れる。制御室はフィードバックバネを備えている。フィ
ードバックバネは、パイロット弁スプールと弁体との間
に配設され、弁体とパイロット弁スプールとの間に機械
的なフィードバックを提供する。フィードバック機構に
より、制御室内の流体の圧力のみを制御するよりも正確
に弁体の変位を制御し、サーボタイプのポッペト弁とし
て、このポッペト弁を機能させる。こうして、ポッペト
弁に作用する流れの力や、その他の外部的な状態が変化
してもポッペトの所望の変位が維持される。
改良される。このフィードバックポッペト弁は、ポッペ
ト弁の積極的な流れの遮断能力と、スプール弁の流量調
整能力とを利用し、制御入力に対してポッペト弁の変位
をより正確に関連させる。更に詳細には、制御入力は、
制御室の圧力を制御するパイロット弁スプールに負荷さ
れる。制御室はフィードバックバネを備えている。フィ
ードバックバネは、パイロット弁スプールと弁体との間
に配設され、弁体とパイロット弁スプールとの間に機械
的なフィードバックを提供する。フィードバック機構に
より、制御室内の流体の圧力のみを制御するよりも正確
に弁体の変位を制御し、サーボタイプのポッペト弁とし
て、このポッペト弁を機能させる。こうして、ポッペト
弁に作用する流れの力や、その他の外部的な状態が変化
してもポッペトの所望の変位が維持される。
【０００７】
【実施例】フィードバックポッペト弁１０は複合弁胴１
１を具備している。複合弁胴１１は一対の同心ボア１
２、１３と、複数の流量調節ポート１６を介してボア１
３に連通する入口ポート１４と、ボア１３に連通する出
口ポート１７と、ボア１３と出口ポート１７との間に配
設された便座１８とを具備している。ボア１２、１３に
は、段付きのポッペト弁体１９が摺動自在に配設されて
おり、この弁体が入口ポート１４と出口ポート１７との
間の流量調節ポート１６を通過する流量を制御する。弁
体１９は端面２０と円錐面２１とを有している。円錐面
２１は、弁体が閉鎖位置にあるとき、シールするように
弁座１８と係合する。弁体に設けられた環状の作用面２
２が弁胴１１と協働して作用室２３を形成する。作用室
２３は、複数の通路２４を介して入口ポート１４と常に
連通しており、弁体は、作用室２３内の加圧された流体
により常に開放位置に付勢されている。弁体１９には他
の作用面２６が設けられており、作用面２６は弁胴１１
と協働して制御室２７を形成する。
１を具備している。複合弁胴１１は一対の同心ボア１
２、１３と、複数の流量調節ポート１６を介してボア１
３に連通する入口ポート１４と、ボア１３に連通する出
口ポート１７と、ボア１３と出口ポート１７との間に配
設された便座１８とを具備している。ボア１２、１３に
は、段付きのポッペト弁体１９が摺動自在に配設されて
おり、この弁体が入口ポート１４と出口ポート１７との
間の流量調節ポート１６を通過する流量を制御する。弁
体１９は端面２０と円錐面２１とを有している。円錐面
２１は、弁体が閉鎖位置にあるとき、シールするように
弁座１８と係合する。弁体に設けられた環状の作用面２
２が弁胴１１と協働して作用室２３を形成する。作用室
２３は、複数の通路２４を介して入口ポート１４と常に
連通しており、弁体は、作用室２３内の加圧された流体
により常に開放位置に付勢されている。弁体１９には他
の作用面２６が設けられており、作用面２６は弁胴１１
と協働して制御室２７を形成する。
【０００８】パイロット弁２８がパイロット弁スプール
２９を具備している。パイロット弁スプール２９はボア
３１に摺動自在に配設されている。ボア３１は、その中
心軸線がボア１２の中心軸線と一致するように配設され
ている。スプール２９は、圧縮フィードバックバネ３２
の弾性作用により図示する位置に付勢されている。圧縮
フィードバックバネ３２は、制御室２７において弁体１
９と環状のフランジ３３との間に配設されている。環状
のフランジ３３はスプール２９に連結されている。ボア
３１は、半径方向に設けられた複数のポート３４（図面
には２つのポートが図示されている）により出口ポート
１７に連通している。スプール２９は、図示する位置に
おいてポート３４による連通を閉塞している。スプール
２９が弁体１９に向かって第１の方向に移動すると、後
述するように、制御室２７と出口ポート１７との間に可
変式のメータアウトオリフィス３８が確立される。スプ
ール２９を貫通して延びる通路３９により、制御室２７
は圧力均衡室４１と連通している。また、通路４３と制
御室２７との間に、スプール２９により可変式のメータ
アウトオリフィス４２が形成されている。スプール２９
が第１の方向に移動すると、メータインオリフィス４２
のサイズが小さくなり、メータアウトオリフィス３８の
サイズが大きくなる。この実施例のメータインオリフィ
ス４２とメータアウトオリフィス３８は、メータインオ
リフィスが閉じる少し前にメータアウトオリフィスが開
くように構成されている。代替的に、スプール２９は、
メータインオリフィスが閉じるのと同時にメータアウト
オリフィスが開くように構成し、或いは、メータアウト
オリフィスが開く少し前にメータインオリフィスが閉じ
るように構成してもよい。
２９を具備している。パイロット弁スプール２９はボア
３１に摺動自在に配設されている。ボア３１は、その中
心軸線がボア１２の中心軸線と一致するように配設され
ている。スプール２９は、圧縮フィードバックバネ３２
の弾性作用により図示する位置に付勢されている。圧縮
フィードバックバネ３２は、制御室２７において弁体１
９と環状のフランジ３３との間に配設されている。環状
のフランジ３３はスプール２９に連結されている。ボア
３１は、半径方向に設けられた複数のポート３４（図面
には２つのポートが図示されている）により出口ポート
１７に連通している。スプール２９は、図示する位置に
おいてポート３４による連通を閉塞している。スプール
２９が弁体１９に向かって第１の方向に移動すると、後
述するように、制御室２７と出口ポート１７との間に可
変式のメータアウトオリフィス３８が確立される。スプ
ール２９を貫通して延びる通路３９により、制御室２７
は圧力均衡室４１と連通している。また、通路４３と制
御室２７との間に、スプール２９により可変式のメータ
アウトオリフィス４２が形成されている。スプール２９
が第１の方向に移動すると、メータインオリフィス４２
のサイズが小さくなり、メータアウトオリフィス３８の
サイズが大きくなる。この実施例のメータインオリフィ
ス４２とメータアウトオリフィス３８は、メータインオ
リフィスが閉じる少し前にメータアウトオリフィスが開
くように構成されている。代替的に、スプール２９は、
メータインオリフィスが閉じるのと同時にメータアウト
オリフィスが開くように構成し、或いは、メータアウト
オリフィスが開く少し前にメータインオリフィスが閉じ
るように構成してもよい。
【０００９】パイロット弁スプール２９を第１の方向に
付勢する可変の制御力を選択的に発生させるために制御
力発生手段４６が設けられている。制御力発生手段４６
は弁胴に着脱自在に適宜に取着された比例ソレノイド４
７を具備している。比例ソレノイド４７は、スプール２
９と係合する可動式のステム４８を有している。
付勢する可変の制御力を選択的に発生させるために制御
力発生手段４６が設けられている。制御力発生手段４６
は弁胴に着脱自在に適宜に取着された比例ソレノイド４
７を具備している。比例ソレノイド４７は、スプール２
９と係合する可動式のステム４８を有している。
【００１０】入口、出口ポート１４、１７とパイロット
弁２８との間にリリーフ弁４９が配設されている。リリ
ーフ弁４９は弁スプール５１を具備している。弁スプー
ル５１は、圧縮バネ５２の弾性作用により、図示する位
置に付勢されている。弁スプール５１は、この位置にお
いて、通路５３と通路３６との間を閉塞しながら、通路
５３と通路４３との間の連通を図っている。通路５３は
入口ポート１４に接続されている。通路５３は、オリフ
ィス５６を介して制御室５４に連通している。弁スプー
ル５１が下方に移動することにより、通路５３と通路４
３との間が遮断され、次いで、通路５３と通路４３とは
オリフィス５７を介して限定的に連通され、次いで、通
路３６と通路４３との間に可変オリフィス５８が確立さ
れる。
弁２８との間にリリーフ弁４９が配設されている。リリ
ーフ弁４９は弁スプール５１を具備している。弁スプー
ル５１は、圧縮バネ５２の弾性作用により、図示する位
置に付勢されている。弁スプール５１は、この位置にお
いて、通路５３と通路３６との間を閉塞しながら、通路
５３と通路４３との間の連通を図っている。通路５３は
入口ポート１４に接続されている。通路５３は、オリフ
ィス５６を介して制御室５４に連通している。弁スプー
ル５１が下方に移動することにより、通路５３と通路４
３との間が遮断され、次いで、通路５３と通路４３とは
オリフィス５７を介して限定的に連通され、次いで、通
路３６と通路４３との間に可変オリフィス５８が確立さ
れる。
【００１１】代替的に、フィードバックポッペト弁の使
用によってはリリーフ弁の機能は必要ない場合もある。
従って、この場合には、リリーフ弁４９を除去して通路
５３を通路４３に直接的に連通させることもできる。
用によってはリリーフ弁の機能は必要ない場合もある。
従って、この場合には、リリーフ弁４９を除去して通路
５３を通路４３に直接的に連通させることもできる。
【００１２】本発明のフィードバックポッペト弁１０の
他の実施例を図２に示す。図２ではにおいて、第１の実
施例と同様の構成要素は、同じ参照番号を付して指示さ
れている。然しながら、この実施例では、リリーフ弁４
９は除去されており、かつ、パイロット弁２９は、可変
式のメータインオリフィスが除去されるように変更され
ている。弁体１９の固定されたサイズのメータインオリ
フィス６１が、連続的に入口ポート１４を制御室２７に
連通させている。固定されたサイズのメータインオリフ
ィス６１のサイズは、スプール２９が下方に移動するこ
とにより形成されるメータアウトオリフィス３８の最大
サイズよりも小さくなっている。代替的に、固定された
サイズのオリフィス６１を、弁胴１１に形成してもよ
い。
他の実施例を図２に示す。図２ではにおいて、第１の実
施例と同様の構成要素は、同じ参照番号を付して指示さ
れている。然しながら、この実施例では、リリーフ弁４
９は除去されており、かつ、パイロット弁２９は、可変
式のメータインオリフィスが除去されるように変更され
ている。弁体１９の固定されたサイズのメータインオリ
フィス６１が、連続的に入口ポート１４を制御室２７に
連通させている。固定されたサイズのメータインオリフ
ィス６１のサイズは、スプール２９が下方に移動するこ
とにより形成されるメータアウトオリフィス３８の最大
サイズよりも小さくなっている。代替的に、固定された
サイズのオリフィス６１を、弁胴１１に形成してもよ
い。
【００１３】フィードバックポッペト弁１０は、入口ポ
ート１４から出口ポート１７への流量を制御する。例え
ば、入口ポート１４を油圧ポンプに接続し、出口ポート
１７を油圧モータに接続して、油圧モータへ供給される
圧力流体の流量を制御するのに利用される。他の例で
は、入口ポート１４を油圧モータに接続し、出口ポート
１７をタンクに接続して、油圧モータからタンクへの流
体の流量を制御するのに利用される。どちらの場合で
も、弁体１９は、作用面２２に作用する作用室２３内の
加圧された流体と、端面２０に作用する出口ポート内の
流体とにより、パイロット弁２８の方向に、つまり、弁
を開く方向（弁開放方向）に連続的に付勢されている。
然しながら、パイロット弁スプール２９が図示する位置
にあるときは、加圧された流体がメータインオリフィス
４２を介して制御室２７に供給されて弁を閉じる力（弁
閉鎖力）を発生させる。そして、この弁閉鎖力は、フィ
ードバックバネ３２による力と合わさって、作用面２０
と端面２２に作用する弁を開く力（弁開放力）の合力に
打ち勝ち、円錐面２１を弁座１８に対して押圧、係合さ
せてシールする。
ート１４から出口ポート１７への流量を制御する。例え
ば、入口ポート１４を油圧ポンプに接続し、出口ポート
１７を油圧モータに接続して、油圧モータへ供給される
圧力流体の流量を制御するのに利用される。他の例で
は、入口ポート１４を油圧モータに接続し、出口ポート
１７をタンクに接続して、油圧モータからタンクへの流
体の流量を制御するのに利用される。どちらの場合で
も、弁体１９は、作用面２２に作用する作用室２３内の
加圧された流体と、端面２０に作用する出口ポート内の
流体とにより、パイロット弁２８の方向に、つまり、弁
を開く方向（弁開放方向）に連続的に付勢されている。
然しながら、パイロット弁スプール２９が図示する位置
にあるときは、加圧された流体がメータインオリフィス
４２を介して制御室２７に供給されて弁を閉じる力（弁
閉鎖力）を発生させる。そして、この弁閉鎖力は、フィ
ードバックバネ３２による力と合わさって、作用面２０
と端面２２に作用する弁を開く力（弁開放力）の合力に
打ち勝ち、円錐面２１を弁座１８に対して押圧、係合さ
せてシールする。
【００１４】ソレノイド４７に電気信号を与え、ステム
４８を下方に或いは弁開放方向に移動させてスプール２
９に制御力を負荷することにより、入口ポート１４と出
口ポート１７とが連通し始める。弁スプール２９が下方
に移動することにより、先ず、メータインオリフィス４
２の開度が制限され、次いで、制御室２７と出口ポート
１７との間のメータアウトオリフィス３８が開く。これ
により、制御室２７の圧力レベルが低下する。従って、
弁体１９が上方に弁開放方向に移動して円錐面２１が弁
座１８から離反し、次いで、入口ポート１４と出口ポー
ト１７とが流量調節ポート１６を介して連通する。弁体
１９が上方に弁開放方向に移動することにより、フィー
ドバックバネ３２が圧縮され、フィードバック力が弁ス
プール２９へ負荷される。これは、弁スプール２９に負
荷されているソレノイド４７の制御力に対して反対に作
用する。そして、弁体１９の弁開放方向である上方への
移動は、弁スプール２９に作用するフィードバック力と
制御力とが均衡するまで継続される。この時点で、メー
タインオリフィス４２およびメータアウトオリフィス３
８のサイズは、制御室２７の圧力が、弁体１９に負荷さ
れる弁閉鎖力と弁開放力とが同一となる圧力に維持され
るように調整される。こうして、弁体１９の変位は、こ
の弁体の変位がソレノイド４７によりパイロット弁２９
に負荷される制御力のレベルに比例するように、弁スプ
ール２９に作用するフィードバックバネによりフィード
バックされる。フィードバックバネとパイロット弁スプ
ールとを組み合わせることにより、弁体１９に作用する
流れの力の変動またはその他の外部的な状態の変動が補
正される。弁体を開放位置に維持するために必要な、メ
ータインオリフィスおよびメータアウトオリフィスを通
過する流量は非常に少量であるので、低出力のソレノイ
ドを使用することが可能となる。ソレノイドへの電気信
号の強度を低減または増加して、弁スプール２９に負荷
される制御力のレベルを低下または増加させることによ
り、弁体１９の新たな位置へ移動させることが可能であ
る。電気信号を遮断すると弁体は閉鎖位置に移動する。
４８を下方に或いは弁開放方向に移動させてスプール２
９に制御力を負荷することにより、入口ポート１４と出
口ポート１７とが連通し始める。弁スプール２９が下方
に移動することにより、先ず、メータインオリフィス４
２の開度が制限され、次いで、制御室２７と出口ポート
１７との間のメータアウトオリフィス３８が開く。これ
により、制御室２７の圧力レベルが低下する。従って、
弁体１９が上方に弁開放方向に移動して円錐面２１が弁
座１８から離反し、次いで、入口ポート１４と出口ポー
ト１７とが流量調節ポート１６を介して連通する。弁体
１９が上方に弁開放方向に移動することにより、フィー
ドバックバネ３２が圧縮され、フィードバック力が弁ス
プール２９へ負荷される。これは、弁スプール２９に負
荷されているソレノイド４７の制御力に対して反対に作
用する。そして、弁体１９の弁開放方向である上方への
移動は、弁スプール２９に作用するフィードバック力と
制御力とが均衡するまで継続される。この時点で、メー
タインオリフィス４２およびメータアウトオリフィス３
８のサイズは、制御室２７の圧力が、弁体１９に負荷さ
れる弁閉鎖力と弁開放力とが同一となる圧力に維持され
るように調整される。こうして、弁体１９の変位は、こ
の弁体の変位がソレノイド４７によりパイロット弁２９
に負荷される制御力のレベルに比例するように、弁スプ
ール２９に作用するフィードバックバネによりフィード
バックされる。フィードバックバネとパイロット弁スプ
ールとを組み合わせることにより、弁体１９に作用する
流れの力の変動またはその他の外部的な状態の変動が補
正される。弁体を開放位置に維持するために必要な、メ
ータインオリフィスおよびメータアウトオリフィスを通
過する流量は非常に少量であるので、低出力のソレノイ
ドを使用することが可能となる。ソレノイドへの電気信
号の強度を低減または増加して、弁スプール２９に負荷
される制御力のレベルを低下または増加させることによ
り、弁体１９の新たな位置へ移動させることが可能であ
る。電気信号を遮断すると弁体は閉鎖位置に移動する。
【００１５】リリーフ弁４９は、入口ポート１４の流体
の圧力が、バネ５２に予め負荷された所定の値を超えた
ときに、弁体１０を介して入口ポート１４の圧力を逃が
すように作用する。更に詳細には、入口ポート１４から
の加圧された流体は、連続的に制御室５４に通じてお
り、バネ５２の作用力に対向する力が弁スプール５１に
負荷されている。制御室５４の加圧された流体により弁
スプール５１に負荷される力が、バネ５２により弁スプ
ール５１に負荷される力を超過すると、弁スプール５１
はバネ５２の付勢力に対抗して下方に移動する。弁スプ
ール５１が下方に移動すると、先ず、通路５３と通路４
３との間の連通が遮断され、次いで、通路４３は、固定
されたサイズのオリフィス５７を介してのみ連通する。
更に、弁スプール５１が下方に移動すると、メータアウ
トオリフィス５８が開いて、固定されたサイズのオリフ
ィス５７とメータアウトオリフィス５８とを通じて流体
が流れる。メータアウトオリフィス５８のサイズが、オ
リフィス５７のサイズを超過すると、オリフィス５７を
横断して圧力低下が生じ、制御室２７内の圧力が低下す
る。既述したように、制御室２７の流体の圧力が低下す
ると、弁体１９に作用する弁閉鎖力が低下し、結果的
に、弁開放力が弁閉鎖力よりも大きくなり、弁体１９が
上方に移動して入口ポート１４が出口ポート１７に連通
し、入口ポート１４の圧力が逃がされる。入口ポート１
４の流体の圧力が所定レベルよりも低下すると、バネ５
２が再び弁５１を図示する位置に付勢し、入口ポート１
４と制御室２７との間に連通が図られ、弁体１９が図示
する閉鎖位置に付勢される。
の圧力が、バネ５２に予め負荷された所定の値を超えた
ときに、弁体１０を介して入口ポート１４の圧力を逃が
すように作用する。更に詳細には、入口ポート１４から
の加圧された流体は、連続的に制御室５４に通じてお
り、バネ５２の作用力に対向する力が弁スプール５１に
負荷されている。制御室５４の加圧された流体により弁
スプール５１に負荷される力が、バネ５２により弁スプ
ール５１に負荷される力を超過すると、弁スプール５１
はバネ５２の付勢力に対抗して下方に移動する。弁スプ
ール５１が下方に移動すると、先ず、通路５３と通路４
３との間の連通が遮断され、次いで、通路４３は、固定
されたサイズのオリフィス５７を介してのみ連通する。
更に、弁スプール５１が下方に移動すると、メータアウ
トオリフィス５８が開いて、固定されたサイズのオリフ
ィス５７とメータアウトオリフィス５８とを通じて流体
が流れる。メータアウトオリフィス５８のサイズが、オ
リフィス５７のサイズを超過すると、オリフィス５７を
横断して圧力低下が生じ、制御室２７内の圧力が低下す
る。既述したように、制御室２７の流体の圧力が低下す
ると、弁体１９に作用する弁閉鎖力が低下し、結果的
に、弁開放力が弁閉鎖力よりも大きくなり、弁体１９が
上方に移動して入口ポート１４が出口ポート１７に連通
し、入口ポート１４の圧力が逃がされる。入口ポート１
４の流体の圧力が所定レベルよりも低下すると、バネ５
２が再び弁５１を図示する位置に付勢し、入口ポート１
４と制御室２７との間に連通が図られ、弁体１９が図示
する閉鎖位置に付勢される。
【００１６】以下、図２に示す第２の実施例の作用を説
明するが、第２の実施例の作用は、制御室２７の流体の
圧力の制御方法が異なる点を除いて、第１の実施例と概
ね同一である。更に詳細には、ソレノイド４７が弁スプ
ール２９を弁体１９の向かって付勢する所定の制御力を
スプール２９に負荷するように、電気信号をソレノイド
４７に与えることにより弁体１９が開き出す。これによ
り、メータアウトオリフィス３８が開いて、制御室２７
と出口ポート１７との間の連通が調整される。メータイ
ンオリフィス６１とメータアウトオリフィス３８とが直
列的に配設されているので、メータアウトオリフィス３
８のサイズが開くと、メータインオリフィス６１を横断
する圧力が低下する。これにより、制御室２７の流体の
圧力が低下する。流体の圧力が、弁体に作用する弁閉鎖
力が弁開放力よりも小さくなるまで充分に低下すると、
弁体１９が上方に移動して、フィードバックバネ３２に
より、弁スプール２９にソレノイドにより負荷される制
御力とは反対方向の弁閉鎖方向に力が作用する。フィー
ドバックバネによる力が制御力と均衡して、弁体１９の
変位が制御力と比例すると、弁体１９の弁開放方向への
移動が停止する。
明するが、第２の実施例の作用は、制御室２７の流体の
圧力の制御方法が異なる点を除いて、第１の実施例と概
ね同一である。更に詳細には、ソレノイド４７が弁スプ
ール２９を弁体１９の向かって付勢する所定の制御力を
スプール２９に負荷するように、電気信号をソレノイド
４７に与えることにより弁体１９が開き出す。これによ
り、メータアウトオリフィス３８が開いて、制御室２７
と出口ポート１７との間の連通が調整される。メータイ
ンオリフィス６１とメータアウトオリフィス３８とが直
列的に配設されているので、メータアウトオリフィス３
８のサイズが開くと、メータインオリフィス６１を横断
する圧力が低下する。これにより、制御室２７の流体の
圧力が低下する。流体の圧力が、弁体に作用する弁閉鎖
力が弁開放力よりも小さくなるまで充分に低下すると、
弁体１９が上方に移動して、フィードバックバネ３２に
より、弁スプール２９にソレノイドにより負荷される制
御力とは反対方向の弁閉鎖方向に力が作用する。フィー
ドバックバネによる力が制御力と均衡して、弁体１９の
変位が制御力と比例すると、弁体１９の弁開放方向への
移動が停止する。
【００１７】
【発明の効果】既述の説明から明らかなように、本発明
によるフィードバックポッペト弁は、パイロット弁スプ
ールに作用する制御力に比例してポッペトが変位し、サ
ーボ弁と同様の機能を発揮することができる。これは、
フィードバックバネを弁体とパイロット弁スプールとの
間に配設して、弁開放方向への弁体の変位によりフィー
ドバックバネを圧縮して、制御力とフィードバック力と
が均衡したときに弁体の移動を停止させるように、パイ
ロット弁スプールに中心力と反対方向にフィードバック
力を作用させることにより達成される。本発明のフィー
ドバックポッペト弁は、弁体に作用する流れの力の変動
を補正する。更に、本発明のフィードバックポッペト弁
は、リリーフ弁が一体的に構成されているので、別個に
リリーフ管路を設けることなく、入口ポートの圧力が所
定値よりも高くなったときに、安全に流体を出口ポート
側に逃がすことができる。これにより、フィードバック
ポッペト弁の上流側に配設された機器を保護することが
可能となる。
によるフィードバックポッペト弁は、パイロット弁スプ
ールに作用する制御力に比例してポッペトが変位し、サ
ーボ弁と同様の機能を発揮することができる。これは、
フィードバックバネを弁体とパイロット弁スプールとの
間に配設して、弁開放方向への弁体の変位によりフィー
ドバックバネを圧縮して、制御力とフィードバック力と
が均衡したときに弁体の移動を停止させるように、パイ
ロット弁スプールに中心力と反対方向にフィードバック
力を作用させることにより達成される。本発明のフィー
ドバックポッペト弁は、弁体に作用する流れの力の変動
を補正する。更に、本発明のフィードバックポッペト弁
は、リリーフ弁が一体的に構成されているので、別個に
リリーフ管路を設けることなく、入口ポートの圧力が所
定値よりも高くなったときに、安全に流体を出口ポート
側に逃がすことができる。これにより、フィードバック
ポッペト弁の上流側に配設された機器を保護することが
可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例の断面図である。
１０…フィードバックポッペト弁 １２…ボア １３…ボア １４…入口ポート １６…流量調整ポート １７…出口ポート １８…弁座 １９…弁体 ２２…第１の作用面 ２３…作用室 ２６…第２の作用面 ２７…制御室 ２８…パイロット弁 ２９…パイロット弁スプール ３２…フィードバックバネ ３６…第２の通路 ３８…メータアウトオリフィス ４２…メータインオリフィス ４６…制御力発生手段 ４７…ソレノイド ４９…リリーフ弁 ５３…第１の通路
Claims (4)
- 【請求項１】 入口ポートと、出口ポートと、ボアと、
入口ポートと出口ポートとの間の流量を制御するために
ボア内において開放位置と閉鎖位置との間で摺動自在に
配設され、第１の作用面とより大きな第２の作用面とを
有する弁体と、第１の作用面により一部が形成され入口
ポートと連通する作用室と、第２の作用面により一部が
形成される制御室とを有するフィードバックポッペト弁
において、 入口ポートに連通する第１の通路と、 出口ポートに連通する第２の通路と、 制御室と第１および第２の通路との間に配設され、第１
の通路を制御室に連通させるように設けられた可変式の
メータインオリフィスと、制御室を第２の通路に連通さ
せるように設けられた可変式のメータアウトオリフィス
とを形成する弁スプールを具備するパイロット弁であっ
て、弁スプールが、メータアウトオリフィスを通過する
流体の流れを遮断する第１の位置を有し、かつ、メータ
アウトオリフィスを開くために第１の位置から第１の方
向に移動可能に構成されているパイロット弁と、 弁スプールを第１の方向に付勢する可変の制御力を選択
的に負荷する手段と、 弁体の変位に比例するフィードバック力をパイロット弁
に負荷するために弁体と弁スプールとの間に配設された
フィードバックバネと、 第１の通路に配設され第２の通路に接続されたリリーフ
弁とを具備するフィードバックポッペト弁。 - 【請求項２】 リリーフ弁が第１の位置を有する弁スプ
ールを具備しており、第１の位置において第１の通路を
通して流体が流通することができ、かつ、第２の通路が
遮断される請求項１に記載のフィードバックポッペト
弁。 - 【請求項３】 弁スプールが第２の位置を有しており、
第２の位置において第１の通路に固定されたサイズのオ
リフィスが確立され、かつ、第１と第２の通路の間に可
変オリフィスが確立される請求項２に記載のフィードバ
ックポッペト弁。 - 【請求項４】 更に、弁スプールを弾性作用により第１
の位置に付勢するバネを具備する請求項３に記載のフィ
ードバックポッペト弁。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/115,620 US5421545A (en) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | Poppet valve with force feedback control |
| US115620 | 2002-04-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07151107A true JPH07151107A (ja) | 1995-06-13 |
| JP3710836B2 JP3710836B2 (ja) | 2005-10-26 |
Family
ID=22362488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20989294A Expired - Fee Related JP3710836B2 (ja) | 1993-09-03 | 1994-09-02 | フィードバックポッペト弁 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5421545A (ja) |
| JP (1) | JP3710836B2 (ja) |
| DE (1) | DE4431330B4 (ja) |
Cited By (1)
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| JP2009540251A (ja) * | 2006-06-16 | 2009-11-19 | キャタピラー インコーポレイテッド | 双方向力フィードバックポペット弁 |
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