JPH0942530A - バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】液圧源から液圧シリンダに突発的に流体が流れ
込むことによって、その液圧シリンダを駆動源とする各
種装置に騒音や危険状態が発生するという課題を解決す
る。 【解決手段】ハウジング２に内設した流体通路１と、こ
の流体通路１に交叉する位置に形成した弁体保持孔３
と、この弁体保持孔３に進退可能に配設し内部に中空部
４２を有するとともに先端部４１にこの中空部４２に連
通する流体圧導入孔４３を開口させた弁体４と、この弁
体４を前進位置に向かって付勢するスプリング５とを備
え、弁体４の前進時にその先端部４１で流体通路１を上
流側から流体圧導入孔４３の開口位置に向かって漸次狭
小となるように閉塞し、後退時に中空部４２に存在する
流体を流体圧導入孔４３を通じて吐き出しながら弁体４
が移動するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、突発的な流体の流
れを緩和する上で有用となるバルブに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】リフターやテーブル、或いは簡易型の立
体駐車マシン等といった液圧駆動式の各種装置において
は、液圧源から液圧シリンダに急激に流体を供給する
と、リフターやテーブル等が突如として動き始め、不気
味なショック音を発生したり、装置の劣化を速める等の
不具合を生じるとともに、装置周辺を極めて危険な状態
におとしめる。

【０００３】そこで、このような突発的な流体の流れを
緩和するために、従来、液圧源から液圧シリンダに向か
う流体流路に分岐路を形成してアキュムレータを接続
し、突発的な流体を一時的にアキュムレータに退避させ
たり、流体通路に連通する位置に戻り通路を形成して両
通路の交叉部分にリリーフ弁を配置し、突発的な流体を
このリリーフ弁から戻り通路を介してタンク等に逃がし
たりする手法が採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、何れの手法
によっても、流体通路とアキュムレータの間、あるいは
流体通路とタンク等との間を接続する配管が不可欠にな
る。このため、配管を始めとする周辺構造が大型、複雑
化し、これに伴い装置のスペースファクタやコストパフ
ォーマンスが低下するという不都合を生じる。特に、こ
のようなものは、既存装置に適用しようとする際に装置
の大改造が必要になるため、安易に採用できないという
欠点もある。

【０００５】本発明は、このような課題に着目してなさ
れたものであって、対象となる流体通路に容易に組み込
むことができて、突発的な流体の流れを効果的に緩和し
得るようにしたバルブを提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次のような構成からなるバルブを採用
したものである。

【０００７】先ず、第１には、ハウジングに内設した流
体通路と、この流体通路に交叉する位置に形成した弁体
保持孔と、この弁体保持孔に進退可能に配設し内部に中
空部を有するとともに先端部にこの中空部に連通する流
体圧導入孔を開口させた弁体と、この弁体を前進位置に
向かって付勢する弾性体とを具備してなり、弁体が前進
位置にあるときにその先端部が流体通路内に進入して流
路通路を上流側から流体圧導入孔の開口位置に向かって
漸次狭小となるように閉塞し、弁体が後退位置にあると
きにその先端部が流体通路から退避するように構成して
なることを特徴とする。

【０００８】また、第２には、ハウジングに内設した流
体通路と、この流体通路を上流と下流に区成する位置に
形成したスプール保持孔と、このスプール保持孔に進退
可能で且つ弾性体によりオフセット可能に配設し該スプ
ール保持孔との間に圧力室を閉成してなるスプールとを
具備してなり、スプールのオフセット位置で上流と下流
をスプールにより遮断し、圧力室に流体が導入されたと
きにスプールが移行して上流と下流を連通させるように
構成するとともに、流体通路の上流と圧力室との間を絞
りを介して連通させてなることを特徴とする。

【０００９】第１の構成において、流体通路に突発的に
流体が導入されると、最初は流体通路内に弁体の先端部
が進入して流体通路を閉塞しているため、流体は即座に
バルブを通過して下流側に流れることが阻止される。そ
して、このとき流体は弁体によって漸次狭小となるよう
に絞り込まれた流体通路部分に入り込み、そこから流体
圧導入孔を介して弁体の中空部に静圧を伝達するので、
弁体の中空部に形成された受圧面には前記と同様の静圧
が作用する。ところで、漸次狭小となる流路に入り込ん
だ流体は、次第に流速が速くなり、それに応じて漸次降
圧する圧力勾配が生じるので、流体圧導入孔の開口位置
から弁体の中空部に伝達される圧力は、流体圧導入孔よ
りも上流側から弁体に作用する圧力に対して相対的に低
くなる。したがって、弾性体による付勢力を適宜の大き
さに設定しておけば、弁体の先端部の外側に作用する液
圧が僅かに打ち勝って弁体を次第に後退方向に付勢して
移動させるように構成することができる。つまり、突発
的な流体の導入に対して、弁体により徐々に流体通路を
開成しながらその通過量を増大させていくことができ
る。なお、後退時に弁体は中空部内に存在する流体を流
体圧導入孔を介して吐き出しながら移動するので、その
際の移動速度は、流体圧導入孔の孔径を大きくすること
によって速く、小さくすることによって遅くなるように
調節することが可能である。

【００１０】このため、このバルブをリフターやテーブ
ル等の駆動装置に適用すれば、突発的な流体の通過によ
る衝撃を和らげてスムーズな始動特性を得ることがで
き、これによりショック音を低減し、装置の耐久性を向
上させるとともに、装置周辺の安全性も有効に向上させ
ることができる。

【００１１】一方、第２の構成において、流体通路に突
発的に流体が導入されると、最初は流体通路はオフセッ
ト位置にあるスプールによって上流と下流が遮断されて
いるため、流体は即座にバルブを通過して下流側に流れ
ることが阻止される。そして、このとき、流体は絞りを
通過して僅かづつ圧力室に流れ込み、圧力室の圧力を次
第に増大させる。これにより、圧力室からスプールに液
圧付勢力が作用して、スプールが徐々にオフセット位置
から移動し、上流と下流の間を次第に連通させて、流体
の通過量を増大させることになる。スプールの移動速度
は、スプリング力と、絞りの大きさとを通じて適宜に調
節することができる。

【００１２】このため、このバルブをリフターやテーブ
ル等の駆動装置に適用しても、前記第１の構成と同様
に、スムーズな始動特性を得ることができ、これにより
ショック音を低減し、装置の耐久性を向上させるととも
に、装置周辺の安全性も有効に向上させることができ
る。

【００１３】しかも、これらのバルブは、流体通路に対
して交叉し若しくは流体通路を上流と下流に区成する位
置に保持孔を穿孔して弁体やスプールを収容するだけで
構成することができ、流体通路内を流通する流体をアキ
ュムレータやタンクに向かって分流させるための流路を
一切必要としなくなる。このため、従来に比べて別途に
配管を引き回す必要がなくなり、これに伴い装置周辺の
構造を簡略化すると同時に、装置全体のスペースファク
タやコストパフォーマンスを有効に向上させることが可
能となる。

【００１４】特に、第１の構成による場合には、流体通
路が形成されているハウジングに流体通路と交叉する弁
体保持孔を穿孔して弁体を組み込むだけで実現できるた
め、既存装置にも大幅な改造を伴うことなく極めて簡単
に適用することができ、実用的価値の高いものとなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照して説明する。

【００１６】＜第１実施形態＞図１に示すバルブは、流
体通路１を内有したバルブハウジング２に弁体保持孔３
を設け、この弁体保持孔３に弁体４を組み込んで構成さ
れるものである。

【００１７】詳述すると、バルブハウジング２には、一
端面２１から他端面２２に向かって貫通する直線状の流
体通路１が穿設されており、この通路１の一方の開口端
１１は例えばポンプ等の液圧源に接続され、他方の開口
端１２はリフター等の液圧シリンダに接続される。弁体
保持孔３は、前記バルブハウジング２の両端面２１、２
２に直交する端面２３から前記流体通路１に向けて直角
に、そして交叉する位置にまで穿孔され、外方端の内周
に雌ねじ３１を刻設されている。弁体４は、前記弁体保
持孔３の内径よりも僅かに小さい外径を有し、前記流体
通路１の内径よりも大径な部分球面状の先端部４１を有
したもので、先端部４１以外の部位に後端側に開口する
中空部４２が形成され、この中空部４２を外部に開放す
る流体圧導入孔４３が軸心方向に沿ってその先端部４１
に形成されている。

【００１８】そして、この弁体４を前記弁体保持孔３に
挿入し、中空部４２に弾性体であるコイルスプリング５
を収容して、外周に雄ねじ６１を有したスプリングリテ
ーナ６を前記弁体保持孔３の雌ねじ３１に螺合させ、こ
のスプリングリテーナ６の後端面に形成した係合部６２
に図示しない六角レンチを係合させて適当な位置にまで
螺着することにより、その先端面によりスプリング５を
先端部４１の内面４４との間で圧縮状態にしている。

【００１９】このようにして組み込まれた弁体４は、図
１及び図２に示す前進位置にあるときに、その先端部４
１が流体通路１内に進入して該通路１１を上流側から流
体圧導入孔４３の設けられた位置に向かって漸次狭小と
なるように閉塞し、且つ、図２及び図３に示すように、
弁体４の先端部４１と流体通路１との間に僅かな初期隙
間Ｓが存在せしめられる。また、弁体４が後退したとき
にその先端部４１は図５に示すように流体通路１からほ
ぼ完全に退避される。なお、弁体４の中空部４２には、
流体圧導入孔４３を介して流体が導入されるが、その流
体圧は先端部４１の内面４４及び後端面４５に作用して
該弁体４に前進方向への液圧付勢力を作用させる。これ
らの先端部内面４４及び後端面４５が本発明の受圧面に
相当している。

【００２０】このような構成において、図示しない液圧
源から開口端１１を介して流体通路１に突発的に流体が
導入されると、最初は流体通路１内に弁体４の先端部４
１が進入して流体通路１を初期隙間Ｓ以外の部分で完全
に閉塞しているため、流体は即座に全量がこのバルブを
通過して下流側に流れることが阻止される。そして、こ
のとき流体は弁体４の先端部４１の湾曲した球面と流体
通路１の内周面との間に漸次狭小となるように絞り込ま
れた流体通路部分に入り込み、そこから流体圧導入孔４
３を介して弁体４の中空部４２に静圧を伝達する。この
ため、弁体４の中空部４２に形成された受圧面４４、４
５には前記と同様の静圧が作用する。つまり、図４に示
すように、弁体４に対して先端部４１の外側に作用する
圧力と内側に作用する圧力とが拮抗状態となる。ところ
で、漸次狭小となる流路に入り込んだ流体は、次第に流
速が速くなり、それに応じて同図中矢印の長さに比例し
て漸次降圧する圧力勾配が生じるので、流体圧導入孔４
３の開口位置から弁体４の中空部４２に伝達される圧力
は、流体圧導入孔４３よりも上流側から弁体４の外面に
作用する圧力に対して相対的に低くなる。したがって、
スプリングリテーナ６の螺着位置を調節してコイルスプ
リング５による付勢力を適宜の大きさに設定しておけ
ば、弁体４の先端部４１の外側に作用する液圧が僅かに
打ち勝って弁体４を次第に後退方向に付勢して移動させ
るように構成することができる。つまり、突発的な流体
の導入に対して、弁体４により徐々に流体通路１を開成
しながらその通過量を漸増させていくことができる。な
お、後退時に弁体４は中空部４２内に存在する流体を流
体圧導入孔４３を介して吐き出しながら移動するので、
その際の移動速度は、流体圧導入孔４３の孔径を大きく
することによって速く、小さくすることによって遅くな
るように調節することが可能である。このような作用
は、逆に開口端１２側から流体が流入しても全く同様に
営まれる。このバルブの機能は、一般的な油圧記号に準
じて図６のように表すことができる。

【００２１】このため、このバルブをリフターやテーブ
ル等の駆動装置に適用すれば、突発的な流体の通過によ
る衝撃を和らげてスムーズな始動特性を得ることがで
き、これによりショック音を低減し、装置の耐久性を向
上させるとともに、装置周辺の安全性を有効に向上させ
ることができる。

【００２２】しかも、このバルブは、流体通路１が形成
されているハウジング２に流体通路１と交叉する弁体保
持孔３を穿孔して弁体４、スプリング５及びスプリング
リテーナ６を組み込むだけで構成することができるた
め、流体通路１内を流通する流体を分流させるような流
路を一切必要としない上に、既存装置に適用するにして
も内部の改造を伴うことが殆どない。このため、内部構
造の複雑化や、別途に配管を引き回して装置周辺の構造
の複雑化をもたらすことなしに所期の目的を達成するこ
とができ、同時に装置全体のスペースファクタやコスト
パフォーマンスを有効に向上させることが可能となる。

【００２３】なお、弁体の形状は上記形態以外に種々変
形して実施することができる。例えば、上記実施形態に
おいて、先端部４１の径を流体通路１の径に近時させ、
前進位置で流体通路１に初期隙間が生じるように停止位
置を規定してもよい。また、図７に示す弁体１０４は、
先端部１４１が卵形をなしており、その卵形の長軸方向
の端部よりも短軸よりに流体圧導入孔１４３を開口させ
ている。このような形状の弁体１０４においては、前進
位置で先端部１４１を流体通路１０１の内周に当接させ
た状態で、流体通路１０１を弁体１０４の先端部１４１
の側方において上流から下流に向かって漸次狭小に閉塞
することになり、最も狭小となる初期隙間Ｓから圧力降
下した静圧が圧力導入孔１４３を介して中空部１４２に
導かれることになる。したがって、前記実施形態と同様
の作用効果を奏するものとなる。さらに、図８に示す弁
体２０４のように、先端部２４１が断面多角形状のもの
であっても、紙面に垂直な方向に向かって流体通路２０
１を漸次絞り込むように湾曲していれば上記と同等の作
用効果が奏される。

【００２４】＜第２実施形態＞図９に示すバルブは、流
体通路３０１ａ、３０１ｂを内有したバルブハウジング
３０２にスプール保持孔３０３を設け、このスプール保
持孔３０３にスプール３０４を組み込んで構成されるも
のである。

【００２５】詳述すると、前記流体通路３０１ａ、３０
１ｂは、バルブハウジング３０２の一端面３２１と他端
面３２２における互いに位相の異なる位置に平行に開口
しており、これらの流体通路３０１ａ、３０１ｂはスプ
ール保持孔３０３によって区成され、且つ、スプール保
持孔３０３の内周に形成した円環状のポート３２３、３
２４に連通している。

【００２６】スプール保持孔３０３に嵌合されるスプー
ル３０４は、長手方向中央部の外周にランド部３４１を
有し、その両側に一対の円環溝３４３、３４４を凹設さ
れており、長手方向両端がスプール保持孔３０３を閉塞
してシリンダ室３４５、３４６を閉成している。これら
のシリンダ室３４５、３４６にはスプール端部とスプー
ル保持孔３０３との間にスプリング３４５ａ、３４６ａ
が弾設されており、スプール３０４はこれらのスプリン
グ３４５ａ、３４６ａによって中心位置にオフセットさ
れている。そのオフセット位置では、ランド部３４１が
バルブハウジング３０２の両ポート３２３、３２４の中
間に位置して、流路３０１ａ、３０１ｂ間を遮断する
が、圧力室３４５又は３４６に圧液が導入されると、ス
プール３０４はその圧液に付勢されて例えば図１０に示
すようにして右行又は左行し、円環溝３４３又は３４４
を介してポート３２３、３２４間を連通させるようにな
っている。

【００２７】このような構成において、本実施形態は、
前記スプ−ル３０４の軸端部から軸心に沿って互いに連
通しない孔３４７、３４８を穿設し、かつ、これらの孔
３４７、３４８と円環溝３４３、３４４との間を本発明
の絞りとしての役割を担う細径な流路３４７ａ、３４８
ａを介して連通させている。すなわち、一方の流体通路
３０１ａとシリンダ室３４５との間が絞り３４７ａを介
して連通され、他方の流体通路３０１ｂとシリンダ室３
４６との間が絞り３４８ａを介して連通されている。

【００２８】このような構成において、例えば一方の流
体通路３０１ａを液圧源に接続し、他方の流体通路３０
１ｂをリフタ等の液圧シリンダに接続して、流体通路３
０１ａに突発的に流体を導入した場合を考えると、最初
は流体通路３０１ａは図９に示すようにオフセット位置
にあるスプール３０４によって上流と下流が遮断されて
いるため、流体は即座に図示バルブを通過して下流側に
流れることが阻止される。そして、このとき、流体は絞
り３４７ａを通過して僅かづつ圧力室３４５に流れ込
み、圧力室３４５の圧力を次第に増大させる。これによ
り、圧力室３４５からスプール３０４に図中右方向に向
かう液圧付勢力が作用して、スプール３０４が徐々にオ
フセット位置から移動し、図１０に示すようにポート３
４３、３４４の間、すなわち上流と下流の間をランド部
３４１において次第に連通させてゆき、流体の通過量を
漸増させることになる。スプール３０４の移動速度は、
スプリング力と、絞り３４８ａの大きさとを通じて適宜
に調節することができる。

【００２９】逆に、他方の流体通路３０１ｂに液圧源を
接続し、一方の流体通路３０１ａをリフタ等の液圧シリ
ンダに接続した場合には、絞り３４８ａを介してシリン
ダ室３４６に僅かづつ流体が流れ込み、スプール３０４
が図中を左行して、ランド部３４１を介して上流と下流
の間を次第に連通させて、流体の通過量を漸増させるこ
とになる。このバルブの機能は、一般的な油圧記号に準
じて図１１のように表すことができる。

【００３０】このため、このバルブをリフターやテーブ
ル等の駆動装置に適用しても、前記第１実施形態と同様
に、スムーズな始動特性を得ることができ、これにより
ショック音を低減し、装置の耐久性を向上させるととも
に、装置周辺の安全性も有効に向上させることができ
る。

【００３１】しかも、このバルブも、流体通路３０１
ａ、３０１ｂを上流と下流に区成する位置にスプール保
持孔３０３を穿孔してスプール３０４を収容するだけで
構成することができ、アキュムレータやタンクに向かう
分岐路等を一切必要としないものとなる。このため、従
来に比べて別途に配管を引き回す必要がなくなり、これ
に伴い装置周辺の構造を簡略化すると同時に、装置全体
のスペースファクタやコストパフォーマンスを有効に向
上させることが可能となる。

【００３２】なお、前記実施形態で、孔３４７、３４８
間に細径な孔を形成することによっても、シリンダ室３
４５又は３４６における急激な圧力上昇を抑え、スプー
ル３０４を緩やかに移動させることができる。また、前
記実施形態では、流路３０１ａ、３０１ｂをスプール軸
心方向に偏位させて設けたが、図１２に示すように流路
４０１が直線状をなしている場合には、その中央に、該
流路４０１を上流と下流に区成するようにしてスプール
保持孔４０３を設け、このスプール保持孔４０３にスプ
ール４０４を組み込んでもよい。また、このバルブで
は、バルブハウジング４０２の肉厚内に直接絞り効果を
奏する流路４１０を穿孔しており、このような構造は図
９に示したバルブにも同様に適用することができる。

【００３３】以上、本発明のいくつかの実施形態につい
て説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形
態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱
しない範囲で種々変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示し、弁体が流体通路
を閉塞している状態の正断面図。

【図２】同平断面図。

【図３】同実施形態の要部拡大断面図。

【図４】同実施形態の弁体が後退する原理を説明する
図。

【図５】同実施形態の弁体が流路を開成している状態を
示す図１に対応した断面図。

【図６】同実施形態のバルブを油圧記号を用いて表した
図。

【図７】本発明の他の実施形態を示す図３に対応した断
面図。

【図８】本発明の更に他の実施形態を示す図３に対応し
た断面図。

【図９】本発明の第２実施形態を示し、スプールが流路
を遮断している状態の断面図。

【図１０】同実施形態のスプールが流路を開成している
状態を示す図９に対応した断面図。

【図１１】同実施形態のバルブを油圧記号を用いて表し
た図。

【図１２】本発明の上記以外の実施形態を示す断面図。

【符号の説明】

１、１０１、２０１…流体通路 ２…ハウジング ３…弁体保持孔 ４、１０４、２０４…弁体 ５、３４５ａ、３４６ａ…弾性体（コイルスプリング） ４１、１４１、２４１…先端部 ４２、１４２…中空部 ４３、１４３…流体圧導入孔 ３０１ａ、３０１ｂ、４０１…流体通路 ３０２、４０２…ハウジング ３０３、４０３…スプール保持孔 ３０４、４０４…スプール ３４５、３４６…圧力室 ３４７ａ、３４８ａ、４１０…絞り

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングに内設した流体通路と、この流
   体通路に交叉する位置に形成した弁体保持孔と、この弁
   体保持孔に進退可能に配設し内部に中空部を有するとと
   もに先端部にこの中空部に連通する流体圧導入孔を開口
   させた弁体と、この弁体を前進位置に向かって付勢する
   弾性体とを具備してなり、弁体が前進位置にあるときに
   その先端部が流体通路内に進入して流路通路を上流側か
   ら流体圧導入孔の開口位置に向かって漸次狭小となるよ
   うに閉塞し、弁体が後退位置にあるときにその先端部が
   流体通路から退避するように構成してなることを特徴と
   するバルブ。
2. 【請求項２】ハウジングに内設した流体通路と、この流
   体通路を上流と下流に区成する位置に形成したスプール
   保持孔と、このスプール保持孔に進退可能で且つ弾性体
   によりオフセット可能に配設し該スプール保持孔との間
   に圧力室を閉成してなるスプールとを具備してなり、ス
   プールのオフセット位置で上流と下流をスプールにより
   遮断し、圧力室に流体が導入されたときにスプールが移
   行して上流と下流を連通させるように構成するととも
   に、流体通路の上流と圧力室との間を絞りを介して連通
   させてなることを特徴とするバルブ。