JPS62251586A - パイロツト作動制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、パイロット作動制御弁に関する。

３ｊじとＬｉ ポペット弁（きのこ弁）は従来オンオフ弁まｔは制御弁
として使用され、一方スプール弁は従来精密制御用とし
て使用されてき之。しかしながらポペット弁は汚染しに
くいので、精密制御に対しても同様にポペット弁ビ使用
しｔいという要望がある。

ポペット型制御弁の例は１９７５年にＢｙｅｒｓ、Ｊｒ
に発行された米国特許第３，８９３．４７１号にみられ
る。

このような弁はパイロットポペツｌ流体力学的に均衡さ
せる定めに用いられる圧力均衡ピンを有し、したがって
パイロットポペットに作用する力はばね力とソＶノイド
コイルカだけであり、これにより弁を負荷変動に鈍感に
している。しかしながらこのような弁においては、ソレ
ノイドが切れると一圧力均衡ピンと電機子との間で入口
から出口へ漏洩流体通路が形成されろ。このような漏洩
はソレノイドがオンで弁が開のときは許容される。

１−かじながらソレノイドがオフのときはこのような漏
洩は電機子すなわち弁にエリ制御される部材の［ドリフ
ト（変位）ＪＹ引き起こ丁ことになる。

この問題の解決は、本出願の譲受人に譲渡され之、１９
８５年１月２２日付でＫｕｍａｒ他に発行された米国特
許第４，４９４，７２６号に記載されている。第４．４
９４，７２６号の弁に漏洩通路内で均衡ピンの下流に逆
止弁を有ずろ。Ｉ−かしながら、この逆止弁が設げられ
ることにより、電機子が動き出でのは逆止弁が開となっ
てからであり、したがってこの逆上弁によって占められ
ろ空間の究めに制御用て利用できる電機子の可動範囲は
せばめられろ。この逆止弁配置ばまた構造を複雑にして
弁のコストを増加する一方信頼性の点で不利となる。

第４，４９４，７２６号の逆止弁による解決法の代りに
、圧力均衡ピンとピン乞受入れろ摺動孔壁との間にＯリ
ングシールを設げろことも可能であろう。しかしながら
このようなシール構造は摩擦や固着の問題７発生しこれ
が逆に弁の平滑な作動に悪影響を与えろであろう。

さらに、第３，８９３，４７１号および第４，４９４，
７２６号のいずれの弁も電機子を有し、圧力均衡ピンの
挿入後弁組立体内に電機子を挿入しなければならない。

電機子とそれが受入れる圧力均衡ピンとの間に密着はめ
合いであるので、このような組立体の心出しはむすか１
−い。これらの弁はいずれも入口パイロット通路でなわ
ちオリフィスを有し、オリフィスに流体内のごみの粒子
で閉塞されろ恐れがある。

旦」Ｉ五！Ｌ 本発明の目的は１組立てか簡単な流体力学的に均衡１．
　タパイロットポペットを有するポペット弁を提供する
ことである。

本発明の他の目的に、流体漏洩がなく平滑に作動するこ
の種の弁ン提供するＯとである。

本発明のさらに他の目的は、不純物による閉塞から保護
されろ計量オリフィスを有するこの種の弁ン提供するこ
とである。

これらの目的は、入口と出口との間の流体流動を制御す
るためにハウジング内に可動な主弁部材を有する本発明
により解決される。主弁部材はパイロット室内の流体圧
力変１じに応答ｌ−で運動する。

主弁部材はその中に、入ロ！パイロット室に連絡する入
口パイロット通路と、パイロット室を出口に連絡する出
口パイロット通路とを含む。パイロットポペットは、出
ロパイロット通路内の連絡乞制御するために主弁部材上
のパイロット弁部材に対し相対的に可動である。主弁部
材内で入口パイロット通路と出口パイロット通路との間
に第３の通路が伸長する。圧力均衡ピンは第３の通路内
で摺動可能である。可撓隔膜は、入口通路内に開口する
第３の通路の端部を被覆してシールし、ピンは隔膜と係
合する。ピンの他端は、パイロットポペットから突出し
出口パイロット通路部分内を伸長するステムと係合する
。パイロットポペットがパイロット弁座と係合しｔとき
、ピンは隔膜内にわずかに移動されて隔膜内に小さな凹
部ン形成する。隔膜と、隔膜を介１−でピンに作用する
入口パイロット通路内の流体圧力とは協働して１本来パ
イロットポペットをパイロット弁座と係合させろように
作用する流体圧力による力と釣合う。隔膜に入口パイロ
ット通路と出口パイロット通路との間を密にシール（−
１こ几によりこの流体力学的均衡システムを通過する流
体漏洩が起ることはない。

圧力均衡ピンは主弁部材内に受入れられパイロットポペ
ットにより受入れられていないので、電機子トパイロッ
トボペットとがハウジングとソレノイドコイルとの間の
空間内へ挿入されろとき、組立中に心出しの問題はない
。

主弁部材にねじで取付けられたプラグにより入口パイロ
ット通路内に計量オリフィスが形成されろ。プラグと主
弁部材とはそれらの間に環状隙間を形成する。この環状
隙間は入口とオリフィスとの間に入口パイロット通路の
一部Ｚ形成する。この隙間の半径方向幅はオリフィスの
直径より小さく、これにより本来オリフィスｌ閉塞する
であろう粒子は環状隙間で捕獲される。

実施例 以下、本発明を添付図面に示した実施例に基づき詳細に
説明する。

本発明に係るソレノイド駆動オリフィス制御弁１０は、
弁部材１６および電機子１８を包囲するコイル１２と中
空ハウジング底部１４と７含む。

ハウジングに関連する他の部分は、中空キャップ２０と
、ナツト２４によりキャップ２０上に保持されるカバー
２２とを含む。底部１４とキャップ２０とは、中空円筒
ブッシング２５で間隔が保持される。中空ブッシングス
リーブ２６は底部１４内に受入れられ、底部１４内にね
じ込まれ、ＯＩＪングシール２８によりシール結合され
る。ハウジング底部１４．電機子１８．キャップ２０お
よびカバー２２は強磁性体で作られ、一方その他の部分
はステンレス鋼のような非磁性体で作られろ。

スリーブ２６は、ポンプ３２のような流体圧力源に接続
される入口３０と、流体作動装置（図示なし）に接続さ
れろ出口′５４とを形成する。スリーブ２６は入口６０
と出口３４との間に環状主弁座３６を形成する。

弁部材１６にスリーブ２６内で可動で主弁座３６と係合
Ｉ７て入口３０から出口３４への流動を制御する。ばね
３８に弁部材１６を弁座６６と係合させろように作用す
る。弁部材１６は、一端が入口６０方向へ開口する内孔
３９を含む。軸方向人口パイロット通路４２に、内孔６
９の他端をパイロット室丁なわち制御室４４と連絡し、
制御室４４は弁部材１６．スリーブ２６．ノ・ウジング
底部１４゜電機子１８およびパイロットポペット４６に
より包囲される。

パイロットポペット４６は円錐台面部分５１を含み、面
部分５１からはステム５６が伸長する。

弁部材１６内を段付中実軸方向内孔が伸長１〜。

内孔は、内孔３９の内方端部内に開口する大直径内孔部
分４７と、室４４内に開口する小直径部４８とを含む。

内孔４７，４８の接続点から、弁部材１６の面上の対応
の対平坦部分５２へ、半径方向外側へ反対方向に一対の
通路５０が伸長する。通路４８の外端を包囲する弁部材
１６の面はパイロット弁座４９を形成し、弁座４９はパ
イロットポペット４６の円錐台端面と係合する。

内孔４８．半径方向通路５０および平坦部５２は出口パ
イロット通路を形成し、出口パイロット通路はパイロッ
ト弁座４９から出口へ流体を連絡する。

ステム５３と通路４８との間に環状隙間が形成され、１
−たがってパイロットポペット面５１がパイロット弁座
４９から離されたときは流体はこの通路４８乞介して流
動可能である。

弁部材１６は中空プラグ５４を内孔３９内へねじ込みで
受入れろ。プラグ５４はその中にブラインド段付内孔５
６？：有し、内孔５６は入口と反対方向へ開口する。プ
ラグ５４と弁部材１６とは協働して空洞４０’＆内包し
、空洞４０に通路４２を介して室４４に連絡され、計量
オリフィス５８を介して入口５０に連絡される。

プラグ５４は環状突起５７Ｙ有し、突起５７は内孔６９
と密着はめ合いをなしプラグ５４を内孔３９内に正確に
位置決めてる。環状突起６０はプラグ５４の外端近くに
配置されろ。オリフィス５８に突起５７．６０の間でプ
ラグ５４内を半径方向に伸長し、突起６０ン介Ｉ−でブ
ラインド内孔５６を入口６０に連絡する。突起６０と内
孔６９の壁との間に所定の環状隙間が形成されろ。この
隙間の半径方向幅は計量オリフィス５８の直径より小と
することが好ましく、これにより本来オリフィス５８を
閉塞するであろう粒子は突起６０により捕獲される。こ
の環状隙間の全断面積はオリフィス５８の面積よりはる
かに犬であり、したがっていかなる粒子も入口３０とオ
リフィス５８との間の流体連絡に顕著な影響７与えるこ
となく捕獲可能である。オリフィス５８の寸法に、空洞
４０と室４４との制御圧力が入口圧力のほぼ９０％とな
るような大きさとすることが好ましい。半径方向通路６
２は内孔５６’に空洞４０に連絡する。可撓性（ゴムが
好ましい）隔膜６４はブラインド内孔５８の大直径部分
内に受入几られ、ブラインド内孔５６と出口パイロット
通路４８との間の連絡を遮断する。

圧力均衡ピン６６は出口パイロット通路４７内に配置さ
れろ。ピン６６の一端は隔膜６４内に圧着されて隔膜６
４内に凹部を形成する。ピン６６は半径方向通路６２０
１つの端縁乞少ｌ−越えｔ位置まで伸長するが、この位
置でピンはポペット部材４６のステム５３の端部と係合
する。

ピン６６の一端は平坦部５２と半径方向通路５０とを介
して出口流体圧力に露出されろ。オリフィス５８の下流
側の入口流体圧力は隔膜６４を介１゜テヒン６６の他端
に作用する。パイロット弁座４９゜内孔４７およびピン
６６の直径は、制御圧力に露出されろピン６６と隔膜６
４との組合せの有効圧力回答面積が基本的に、パイロッ
トポペットケ弁座４９の方向に押付けるように制御圧力
が作用するパイロットポペット４６のネット有効面積に
等しくなるように選定するのが好ましい。このようにパ
イロットポペット４６ｆｄ渡体力学的に均衡されている
ので、パイロットポペット４６にかかる力はばね７２と
コイル１２とによるものだけとなろう。

パイロットポペット４６がパイロット弁座４９に当接Ｌ
７ｊとき、隔膜６４に出ロパイロソト通路４７の端部の
まわりの弁部材の面をシール係合しているので圧力均衡
ピン６６を介して入口３０から出口６４への漏洩流動は
ない。このように、隔膜と圧力均衡ピンとのこの配置は
、これらが差圧質１とに対して動いている間でも漏洩流
動を防止する。圧力均衡ピン６６は弁部材１６の内部に
配置サレテいるので、パイロットポペット４６に簡単な
中実部材であってもよく、一方従来技術の圧力均衡ピン
配置であるとパイロットポペットハ中空であることが必
要であつ几。

キャップ２０はパイロット調節ピストン７０を摺動可能
に密閉１−て受入れろ。ばね７２はピストン７０とパイ
ロットポペット４６との間で圧縮され、パイロットポペ
ットに対してピストン７０から離れる方向でパイロット
弁座４９と係合する方向に作用する。シム７４と固定ね
じ７６とに協働１、てピストン７０の位置を調節１７．
これによりばね７２のバイヤスカケ調節する。電機子１
８とキャップ２０との間の最小軸方向間隔に電機子１８
の端部内にねじ込まｎたスペーサねじ７８で制御されろ
。電機子は、室４４内の流体圧力７室８２に連絡するた
めに、一対の軸方向伸長溝８０乞含み、これにより圧力
はパイロットポペット４６に作用してパイロットポペッ
ト４６上にかかろ室４４内の圧力効果と釣合う。パイロ
ットポペット４６は、肩８６の上に載って電機子１Ｂの
端部と係合可能なスナップリング８４を支持てる。この
配置は、スペーサねじ７８のキャップ２０との係合と協
働して、主弁部材１６の弁座６６に対する最大開口を制
限する。

さて第５図ケ参照すると、圧力均衡ピン６６は通路４８
の端部を距離ｄ、好ましくは約０．１１ｍｍだけ超えて
伸長し、これにより隔膜６４内に凹部Ｚ形成するのがわ
かる。ピン６６の端縁は、距離ｄよりやや大きい、たと
えば０．１３ｍの半径のカーブで丸みをつけることが好
ましい。このような丸み端縁は隔膜６４への損傷を防止
する。

本発明は特定の実施例で記載してきたが、上記の記載か
ら多ぐの代替、修正および変更態様が可能であることが
当業者に明らかであることが理解されよう。１，７ｔが
って本発明は、添付の特許請求の範囲の精神と範囲とに
該当てる代替、修正および変更態様は丁べて包含するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により構成されたソレノイド駆動パイロ
ット作動制御弁の部分断面図。 第２図は第１図の線２−２による断面図、第６図は第１
図の想３−６による断面図、第４図は第１図の線４−４
による断面図、第５図は本発明による隔膜と圧力均衡ピ
ンとの配置の詳細を示で第１図の部分拡大図である。 １０・・・・・・制御弁　　　１６・・・・・・主弁部
材１８・・・・・・電機子　　３０・・・・・・入口３
４・・・・・・出口　　　６６・・・・・・主弁座３９
・・・・・・ブラインド内孔 ４２・・・・・・第１のパイロット通路４４・・・・・
・制御室（パイロット室）４６・・・・・・パイロット
ポペット ４７・・・・・・第６のパイロット通路４８・・・・・
・第２のパイロット通路４９・・・・・・パイロット弁
座５１・・・・・・弁面５６・・・・・・ス　テ　ム　
　　　５４・・・・・・プラグ部材５６・・・・・・第
４のパイロット通路５７　、６０・・・・・・環状突起
　　５８・・・・・・オリフィス６４・・・・・・隔　
膜６６・・・・・・ビ　ン７２・・・・・・弾性手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）流体入口と流体出口とを形成するハウジングと；
   流体入口と流体出口との間の流体連絡を制御するために
   ハウジング内において可動な主弁部材であつて、その中
   にパイロット通路を有し、パイロット通路は流体入口と
   流体出口との間で伸長しかつパイロット通路の一部を包
   囲するパイロット弁座を有するところの主弁部材と；パ
   イロット弁座と係合し、それに対し相対的に可動であつ
   て、パイロット通路を通る液体の流れを制御しこれによ
   り主弁部材の動きを制御するところのパイロットポペッ
   トと；パイロットポペットを流体力学的に均衡させる手
   段と；を有するパイロット作動制御弁において： パイロットポペットが中実部材であること；および 均衡手段が主弁部材内に受入れられている こと； を特徴とするパイロット作動制御弁。 （２）均衡手段は、入口から出口への漏洩流体連絡を防
   止する手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の制御弁。 （６）流体入口と流体出口とを形成するハウジングと；
   流体入口と流体出口との間の流体連絡を制御するために
   ハウジング内において可動な主弁部材であつて、その中
   にパイロット通路を有し、パイロット通路は流体入口と
   流体出口との間で伸長しかつパイロット通路の一部を包
   囲するパイロット弁座を有するところの主弁部材と；パ
   イロット弁座と係合しそれに対し相対的に可動であつて
   パイロット通路を通る液体を制御しこれにより主弁部材
   の動きを制御するところのパイロットポペットと；パイ
   ロットポペットを流体力学的に均衡させろ手段と；を有
   するパイロット作動制御弁において： 均衡手段は、パイロット通路内に可動に受 入れられ、パイロットポペットの端部と係合可能で、パ
   イロット弁座の上流側と下流側との差圧に応答して可動
   な円柱ピンを含むことを特徴とするパイロット作動制御
   弁。 （４）ピンの一端はパイロット弁座の下流側のパイロッ
   ト通路断面内の流体圧力に露出され、パイロット弁座の
   上流側のパイロット通路断面内圧力がピンの他端に作用
   することを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の制
   御弁。 （５）ハウジングと主弁部材とはその中に制御室を有す
   ること； パイロット通路は、流体入口から制御室へ 伸長する第１の通路と、制御室から流体出口へ伸長する
   第２の通路と、および第１の通路と第２の通路との間を
   伸長する第３の通路とを含み、ピンは第３の通路内に可
   動に受入れられていること；および 第１の通路内に可撓隔膜が装着され、隔膜 は第３の通路の端部のまわりの弁部材面とシール係合し
   、およびピンの端部と係合し、パイロット通路の上流側
   圧力は隔膜を介してピンに作用すること； を特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の制御弁。 （６）パイロットポペットと係合しパイロットポペット
   をパイロット弁座と係合するように偏倚力を与える弾性
   部材と；および パイロットポペットを弁座から離すように 動かすアクチュエータ手段と； を有することを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載
   の制御弁。 （７）パイロットポペットは、パイロット弁座とシール
   係合する弁面と、前記弁面から軸方向に突出してパイロ
   ット通路内を端部まで伸長するステムとを含み、前記端
   部はピンと係合し、弁面がパイロット弁座と係合したと
   き前記端部は前記ピンと係合して隔膜内に凹部を形成す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の制御
   弁。 （８）パイロットポペットは、流体圧力がそれに作用し
   てパイロットポペットをポペット弁座と係合するように
   作用するところの有効圧力応答面積を有し； 隔膜とピンとは協働して、パイロットポペ ットの有効圧力応答面積にほぼ等しい応答面積を形成し
   、隔膜とピンとの圧力応答面積に作用する流体圧力は隔
   膜をピンに係合させさらにピンをパイロットポペットに
   係合させるように作用し、これによりパイロットポペッ
   トをパイロット弁座との係合から引離すように作用する
   ようにしたこと；を特徴とする特許請求の範囲第５項に
   記載の制御弁。 （９）入口と出口とを形成するハウジングと；入口と出
   口との間の流体連絡を制御するた めにハウジング内で可動な弁部材と； 弁部材の動きを制御するパイロット手段で あって、パイロット圧力室と、パイロット室内の流体圧
   力を制御するためのパイロット弁と、パイロット室を流
   体圧力源と連絡するパイロット通路と、およびパイロッ
   ト通路内である直径を有する減圧オリフィスとを含むパ
   イロット手段と；を有する制御弁において： 流体圧力源とオリフィスとの間で中に伸長 流体開口を形成するパイロット通路部分であって、伸長
   流体開口の幅はオリフィス直径より小さいがその全断面
   はオリフィスの断面積よりはるかに大であるところのパ
   イロット通路部分が特徴である制御弁。 （１０）伸長開口は、オリフィス直径より小さい半径方
   向隙間で分離され半径方向に配置された内壁と外壁との
   間の環状開口を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   ９項に記載の制御弁。 （１１）中に設けられた弁内孔と、弁内孔を圧力源に連
   絡する入口ならびに弁内孔を流体作動機器と連絡する出
   口と、および入口と出口との間で主弁座を形成する弁内
   孔の壁とを有するハウジングと；入口から出口への主流
   体流動を制御するために弁内孔内で弁座に対し相対運動
   をする弁組立体であって、弁組立体とハウジングとはそ
   れらの間にパイロット室を内包し、パイロット室の圧力
   変比に応答して可動な弁組立体と； を含むパイロット作動制御弁において： 入口に連通するよう開口する一端部から伸 長するブラインド内孔を有する弁部材と； ブラインド内孔の内端からパイロット室ま で伸長する第１の通路、パイロット室から出口へ流体を
   連絡する第２の通路、および第１と第２の通路間を伸長
   する第３の通路と； ブラインド内孔内に受入れられるプラグ部 材であって、プラグは一端に環状溝と、入口および溝間
   に設けられた環状突起とを有し、突起とブラインド内孔
   壁とはその中である半径方向幅を有する環状開口を形成
   し、プラグはその中に第４の通路を有してその通路の一
   端は第１の通路と連絡し、プラグは溝を第４の通路と連
   絡するオリフィスをさらに有し、オリフィスは環状開口
   の幅より小さい直径を有し、環状開口、溝、第４の通路
   、ブラインド内孔および第１の通路がすべて入口をパイ
   ロット室と連絡するパイロット通路を形成しているプラ
   グ部材と； 第３の通路のまわりの弁部材面とシール係 合して第３の通路とパイロット通路との間をの流体連絡
   を遮断する可撓隔膜と； 第３の通路内に受け入れられて摺動可能な 圧力均衡ピンであって、ピンの一端は出口室内の流体圧
   力に露出され、ピンの他端は隔膜と係合し、これにより
   パイロット通路内の流体圧力は隔膜を介して前記他端に
   作用するものである圧力均衡ピンと； 第２の通路内の流体流動を制御するために 可動なパイロット弁部材であって、ピンの運動がパイロ
   ット弁部材を動かすようにピンの端部と係合する一端を
   有するパイロット弁部材と； を有することを特徴とするパイロット作動制御弁。 （１２）隔膜はプラグ部材の内方端部内に設けられた凹
   部内に受入れられ、プラグ部材は第３の通路の端部のま
   わりの弁部材表面とシール係合する隔膜を保持すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の制御弁。 （１３）パイロット弁部材は第２の通路部分内をピンと
   係合する端部まで伸長するステムを含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１１項に記載の制御弁。