JPH081568B2 - 直接制御される圧力調節弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，一次接続口，二次接続
口及び圧力軽減接続口を持つ弁ハウジングと，ハウジン
グ孔にある制御部材と，圧力調節のための操作素子とを
持つ，直接制御される液圧装置用圧力調節弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧力調節弁は，液圧媒体の一次圧力を一
層低い二次圧力に調節する役目をし，従つてこの圧力調
節弁は減圧弁とも称せられる。外部の影響による二次圧
力の上昇の場合に，適当な圧力媒体量が自動的にタンク
へ流出することができる。直接制御される圧力調節弁の
動作のやり方は，発生する圧力媒体の圧力から生ずる力
が，調節されるべき圧力値に応じて予荷重をかけられる
ばねに抗して作用することに存する。力の平衡が生ずる
と，弁に対する操作素子の設定は通常行われている。

【０００３】構造様式が一層大きい（約ＮＧ１０以上
の）圧力調節弁が必要とされる場合，制御部材の直接操
作の際に，そのために必要なばね力はもはや有利に実現
され得ない。従つて，このような弁に液圧パイロツト制
御装置を備えるようになつている。圧力調節弁が，例え
ば比例電磁石による，遠隔操作装置を備える場合は，一
層小さい大きさにおいてもパイロツト制御装置が必要で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は，制御
部材に対する運転圧力からの反作用が回避又は相殺さ
れ，その結果制御部材がほとんど力なしにかつ調節圧力
に関係なく変位可能であるように改良された，直接制御
される圧力調節弁を提供することである。この場合，弁
は簡単に構成されかつ高い動作信頼性を保証しなければ
ならない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この課題を解決するため本発明によれば，請求項１に記
載されているように，ａ）ハウジング孔の中に，動作ば
ねにより荷重をかけられる制御スリーブが軸線方向に移
動可能に支持されており，この制御スリーブが，一方の
端部において，圧力軽減接続口と接続された空間を区画
し，かつこの端部を環状ピストンとして構成されてお
り，この環状ピストンがハウジング孔の中に制御圧力空
間を区画し，この制御圧力空間が二次接続口と常に接続
されており，この制御圧力空間の内部圧力が動作ばねの
力に坑して作用し， ｂ）制御スリーブが，スリーブ孔の中に，制御ばねによ
り荷重をかけられかつ軸線方向間隔を置いて前後に位置
する同じ直径の３つのピストンを持つスプールを支持し
ており，これらのピストンのうち中央にある中心ピスト
ンが，初期位置において制御スリーブにある中心周溝を
覆い，それぞれ中心ピストンの外側にある外側ピストン
と中心ピストンとの間で，制御スリーブにある外側周溝
がスリーブ孔へ向かつてそれぞれ開いており，これらの
中心及び外側周溝が，それぞれ半径方向孔を介して，ハ
ウジング孔にある中心及び外側周溝とそれぞれ接続され
ており，ハウジング孔にあるこれらの周溝のうち中心周
溝が二次接続口に接続され，両方の外側周溝が一次接続
口及び圧力軽減接続口にそれぞれ接続されており， ｃ）スプールが，外部からの操作により，初期位置から
圧力設定のために制御ばねの力に抗して軸線方向に移動
可能である。

【０００６】

【発明の作用】一次接続口には高い一次圧力を持つ圧力
媒体が存在する。初期位置では，制御部材としてのスプ
ールの中心ピストンが，二次接続口に連通する中心周溝
を覆つているので，この圧力媒体は二次接続口へ流れる
ことはできない。圧力媒体の作用を受けるスプールの中
心ピストン及び外側ピストンは同じ直径を持つているの
で，これらのピストンへ作用する圧力媒体の力は相殺し
合つている。二次接続口に存在する圧力は，これに接続
されている制御圧力空間にも作用している。操作素子に
よつてスプールが制御ばねの力に抗して移動せしめられ
ると，中心周溝の一部が開かれ，一次接続口の圧力媒体
は，二次接続口を経て負荷へ流れる。圧力媒体を供給さ
れる負荷従つて二次接続口の圧力が上昇すると，制御圧
力空間の圧力も上昇し，その結果制御スリーブが動作ば
ねの力に抗して移動する。二次接続口の圧力が設定圧力
値に達すると，この移動が終了し，この移動した位置
で，中心周溝が中心ピストンにより再び覆われる。なお
所定の設定圧力は，スプールの移動量により決定され
る。操作素子従つてスプールの位置変化なしに二次接続
口の圧力が上昇すると，制御圧力空間における圧力上昇
のため，制御スリーブが動作ばねの力に抗して動かさ
れ，それにより中心周溝の一部が開かれ，二次接続口か
ら圧力媒体が圧力軽減接続口を経てタンクへ流出するこ
とができる。制御圧力空間内の圧力低下により，制御ス
リーブは再び初期位置へ戻り，それにより二次接続口か
ら圧力軽減接続口へ至る接続部が再び遮断される。

【０００７】

【発明の効果】こうして本発明によれば，運転状態にお
いても，制御圧力空間内の液圧は，動作ばねに対する背
圧として制御スリーブにのみ作用する。一方制御部材と
してのスプールの操作の際生ずる液圧の力は，液圧を受
けるピストンの直径がすべて同じであるため相殺し合
い，即ち圧力媒体の運転圧力はスプールに影響を及ぼさ
ない。換言すれば，スプールは圧力媒体の圧力に関係な
く操作可能で，制御ばねの比較的小さい力に打ち勝ちさ
えすればよい。こうして圧力調節弁の操作は，制御すべ
き圧力媒体の圧力の反作用なしに僅かな力で行われ，操
作素子を小形にすることができる。

【０００８】

【実施態様】請求項１に従属する請求項２ないし７は本
発明の実施態様を示し，前述した本発明の解決に寄与す
る。ます請求項２により，スプールの中心ピストンにお
いて反対側の端部が制御縁として形成されているのが有
利であり，この場合一次接続口から二次接続口への接続
部に第１の制御縁があり，二次接続口から圧力軽減接続
口への接続部に第２の制御縁がある。

【０００９】請求項３により，環状ピストンは独立した
構成部材としても構成でき，かつ適切なやり方で制御ス
リーブとはまり合い結合することができる。

【００１０】請求項４及び５により制御ばね及び動作ば
ねは圧縮コイルばねとして構成されているのが好まし
い。

【００１１】請求項６による別の有利な拡張によれば，
スプールは外側端部に弁ハウジングから突き出た延長部
を持つており，この延長部は軸線方向変位のための操作
素子と直接又は間接に結合している。この場合請求項７
により，操作素子はねじ軸伝動装置及び電動機，例えば
ステツプモータを持つことができる。

【００１２】

【実施例】図面に示された圧力調節弁の実施例について
本発明を以下に詳細に説明する。

【００１３】図示された圧力調節弁は，長い方の第１部
分３と内径が一層大きい，短い方の第２部分４とから成
る内孔２を持つ，様々に構成され得る弁ハウジング１を
含んでいる。内孔２の中で制御スリーブ５が軸線方向に
移動可能に案内されており，外径が一層大きい，この制
御スリーブの内側部分は環状ピストン６を形成し，この
環状ピストンは肩面７と共に孔部分３及び４の間に制御
圧力空間８を区画している。

【００１４】圧力調節弁の別の動作部分は，軸線方向に
摺動運動可能に制御スリーブ５の円筒状内孔１３の中で
案内されている，間隔を置いて続く３つのピストン１
０，１１及び１２を持つスプール９である。スプール９
の外側自由端１４はハウジング１から突き出ておりかつ
以下に述べる操作素子の作用を受けている。

【００１５】内側ピストン１２と壷状に形成された制御
スリーブの底部１５との間に圧縮コイルばね１６がはめ
込まれており，この圧縮コイルばねは制御ばねと称せら
れ，スプール９を操作素子１７と接触させておく役目を
する。

【００１６】弁ハウジング１は半径方向に延びる孔の形
の３つの接続部，即ち一次接続口としての孔１８，二次
接続口としての孔１９及び圧力軽減接続口としての孔２
０を含んでいる。これらの孔は，ハウジング孔２の壁に
ある周溝１８．１，１９．１及び２０．１へそれぞれ開
口している。孔１９から接続通路２１が制御圧力空間８
へ通じている。周溝１８．１の前にある別の周溝２２
は，迂回管路２３を介して周溝２０．１と接続されてお
り，この迂回管路２３は，有り得る漏れ損失を孔２０及
びタンクへ導出できるようにするために，端部の空間２
４及び２５に接続されている。

【００１７】制御圧力空間８の圧力媒体の圧力から生ず
る力は，動作ばねと称せられる圧縮コイルばね２６の力
に抗して作用し，この圧縮コイルばねの後端はばねハウ
ジング２７の底部に接触しており，このばねハウジング
は弁ハウジング１と適切なやり方で取外し可能に結合さ
れている。ばねハウジング２７の内部空間は端部の空間
２５につながつている。更に，制御スリーブ５の底部１
５にある孔２８によりシリンダ空間２９と空間２５との
接続が行われる。

【００１８】図１に示されているように，制御スリーブ
５は，周溝１８．１，１９．１及び２０．１に対応する
半径方向孔３０，３１及び３２を含んでおり，これらの
半径方向孔は，制御スリーブ５の円筒状孔１３の壁にあ
る周溝３０．１，３１．１及び３２．１へそれぞれ開口
している。

【００１９】図示された実施例において，操作素子１７
は移動ナツト３３付きのねじ軸伝動装置を含んでおり，
この移動ナツトは，電動機３４により駆動されるねじ軸
３５上を軸線方向に移動可能に，しかし回転不可能に案
内されている。回り止めにピン３６が使われ，このピン
は中間片の中で摺動運動可能に案内されている。移動ナ
ツト３３の自由端面にスプール９が制御ばね１６の力の
作用を受けて接触している。ねじ軸３５の回転方向及び
移動ナツト３３の移動方向に応じて，スプール９は一方
又は他方の方向に移動する。以下に説明されるように，
これらの移動により設定圧力が調節される。

【００２０】電動機３４は中間片３７により弁ハウジン
グ１と固定的に結合されている。図面に示された圧力調
節弁の操作は，一例としての解決策である。他の種類の
操作機構も使用され得る。

【００２１】圧力調節弁の動作のやり方Ａ．初期位置（図１） 制御スリーブ５は，荷重を軽減された動作ばね２６によ
り右側の終端位置へ押しやられている。スプール９も制
御ばね１６の力により完全に右側へ押しやられる。操作
素子１７はこの最小位置においてスプール９のストツパ
として使われる。

【００２２】一次接続口１８に，高い一次圧力を持つ圧
力媒体が生ずる。この位置において，更なる流れは遮断
されている。ピストン１０及び１１における作用面は同
じ大きさであるから，スプール９における有効圧力媒体
力は相殺される。

【００２３】図示されていない負荷へ通ずる管路が出て
いる二次接続口１９は，ピストン１１（正の重なり）に
より遮断されている。二次接続口１９に生ずる圧力は制
御圧力空間８においても作用している。圧力軽減接続口
２０は開かれている。

【００２４】Ｂ．二次接続口における圧力は設定圧力よ
り低い（図２） スプール９が制御ばね１６に抗して左側へ押しやられる
と，ピストン１１の制御縁３８は一次接続口１８と二次
接続口１９との接続を行う。圧力媒体は二次接続口１９
を経て負荷へ流れる。二次接続口１９に生ずる圧力は制
御圧力空間８にも生ずる。環状ピストンの有効面を介し
て制御スリーブは動作ばね２６に反応する。

【００２５】二次接続口１９における圧力が上昇する
と，制御スリーブ５は動作ばね２６の特性に応じて左側
へ移動する。二次接続口１９において圧力が所定の圧力
値と一致すると，この移動は終わる。同時に，ピストン
１１による周溝３１．１の正の重なりにより一次接続口
１８と二次接続口１９との接続が断たれる。

【００２６】スプール９が操作素子１７により左側へ最
大終端位置に押しやられると，制御スリーブ５も動作ば
ね２６の特性に応じて左方へ最大圧力まで移動する。ス
プール９の有り得る両終端位置の間で，二次接続口１９
における圧力及び負荷に対する所望の中間値がすべてこ
うして調節可能である。各作動状態において，制御圧力
空間８における圧力だけが動作ばね２６に対する背圧と
して制部スリーブに作用する。他のすべての液圧力作用
はない。

【００２７】Ｃ．二次接続口における圧力は設定圧力より高い（図
３） 二次接続口１９における圧力が操作素子１７の変化なし
に上昇すると，制御スリーブ５は制御圧力空間８内の圧
力上昇の結果として左側へ移動し，それによつてピスト
ン１１の制御縁３９は移動せしめられ，圧力媒体は二次
接続口１９から圧力軽減接続口２０及びタンクへ流出す
ることができる。制御圧力空間８内の圧力の低下により
制御スリーブ５は再び初期位置へ戻り，それによつて二
次接続口１９と圧力軽減接続口２０との接続部が再び遮
断される。

【００２８】同様に，二次接続口１９における有り得る
圧力低下も操作素子１７の変化なしに動作ばね２６の影
響により自動的に調整される。

【００２９】新しい圧力調節弁の基本的な動作のやり方
の上述の説明は，作動圧力又は調節圧力がスプール９，
従つて又操作素子１７に反作用を及ぼさないことを更に
はつきりさせる。最大調節値の方向にスプール９を移動
させるために，比較的小さい制御ばね１６の力に打ち勝
ちさえすればよい。使用されるべき操作素子１７がスプ
ール９とはまり合い結合され，その結果，このスプール
が両方の移動方向に操作素子１７と同期的に移動可能で
ある場合は，この制御ばねも不必要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】操作素子と接続している，調整された初期位置
における圧力調節弁の軸線に沿う断面図である。

【図２】二次圧力が設定圧力より低い状態における，図
１による圧力調節弁の軸線に沿う断面図である。

【図３】二次圧力が設定圧力より高い状態における，図
１による圧力調節弁の別の軸線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１ 弁ハウジング ５ 制御スリーブ ６ 環状ピストン ８ 制御圧力空間 ９ スプール １０ 外側ピストン １２ 中心ピストン １６ 制御ばね １７ 操作素子 １８ 一次接続口 １９ 二次接続口 ２６ 圧縮コイルばね

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次接続口，二次接続口及び圧力軽減接
   続口を持つ弁ハウジングと，ハウジング孔にある制御部
   材と，圧力調節のための操作素子とを持つ，直接制御さ
   れる液圧装置用圧力調節弁において， ａ）ハウジング孔（３，４）の中に，動作ばね（２６）
   により荷重をかけられる制御スリーブ（５）が軸線方向
   に移動可能に支持されており，この制御スリーブ（５）
   が，一方の端部において，圧力軽減接続口（２０）と接
   続された空間（２５）を区画し，かつこの端部を環状ピ
   ストン（６）として構成されており，この環状ピストン
   （６）がハウジング孔（４）の中に制御圧力空間（８）
   を区画し，この制御圧力空間（８）が二次接続口（１
   ９）と常に接続されており，この制御圧力空間（８）の
   内部圧力が動作ばね（２６）の力に抗して作用し， ｂ）制御スリーブ（５）が，スリーブ孔（１３）の中
   に，制御ばね（１６）により荷重をかけられかつ軸線方
   向間隔を置いて前後に位置する同じ直径の３つのピスト
   ン（１０，１１，１２）を持つスプール（９）を支持し
   ており，これらのピストンのうち中央にある中心ピスト
   ン（１１）が，初期位置において制御スリーブ（５）に
   ある中心周溝（３１．１）を覆い，それぞれ中心ピ スト
   ンの外側にある外側ピストン（１０，１２）と中心ピス
   トン（１１）との間で，制御スリーブ（５）にある外側
   周溝（３０．１及び３２．１）がス リーブ孔（１３）へ
   向かつてそれぞれ開いており，これら中心及び外側周溝
   （３０．１，３１．１及び３２．１）が，それぞれ半径
   方向孔（３０，３１及び３２）を介して，ハウジング孔
   （３）にある中心及び外側周溝（１８．１，１９．１及
   び２０．１）とそれぞれ接続されており，ハウジング孔
   にあ るこれらの周溝のうち中心周溝（１９．１）が二次
   接続口（１９）に接続され，両方の外側周溝（１８．１
   及び２０．１）が一次接続口（１８）及び圧 力軽減接続
   口（２０）にそれぞれ接続されており， ｃ）スプール（９）が，外部からの操作により初期位置
   から圧力設定のために制御ばね（１６）の力に抗して軸
   線方向に移動可能であることを特徴とする，直接制御さ
   れる圧力調節弁。
2. 【請求項２】 スプール（９）の中心ピストン（１１）
   において反対側の端部が，一次接続口（１８）から二次
   接続口（１９）への接続部にある第１の制御縁（３８）
   を形成し，かつ二次接続口（１９）から圧力軽減接続口
   （２０）への接続部にある第２の制御縁（３９）を形成
   していることを特徴とする，請求項１に記戴の圧力調節
   弁。
3. 【請求項３】 環状ピストン及び制御スリーブが２つの
   部分から構成されていることを特徴とする，請求項１又
   は２に記載の圧力調節弁。
4. 【請求項４】 動作ばね（２６）が圧縮コイルばねとし
   て構成されており，制御スリーブ（５）とは反対側の動
   作ばね端部が，ばねハウジング（２７）の中に支持され
   ていることを特徴とする，請求項１ないし３のうち１つ
   に記載の圧力調節弁。
5. 【請求項５】 制御ばね（１６）が圧縮コイルばねとし
   て構成されており，スプールとは反対側の制御ばね端部
   が制御スリーブ（５）の底部に支持されていることを特
   徴とする，請求項１ないし４のうち１つに記載の圧力調
   節弁。
6. 【請求項６】 スプール（９）が外側端部に弁ハウジン
   グ（１）から突き出た延長部（１４）を持つており，こ
   の延長部が軸線方向変位のための操作素子（１７）と直
   接又は間接に結合していることを特徴とする，請求項１
   ないし５のうち１つに記載の圧力調節弁。
7. 【請求項７】 操作素子（１７）がねじ軸伝動装置（３
   ５，３３）及び電動機（３４）を持つていることを待徴
   とする，請求項６に記載の圧力調節弁。