JPS63180782A - 圧力制限弁 - 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】 本発明は圧力制限弁に関する。

書籍「油圧工学の基礎」　（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ
　ｏｆＯｉｌ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ″、　Ｂａｃｋｅ
　Ａａｃｈｅｎ著、１９７９年発行、第２４８頁）にも
開示されているように、ハウジングと弁要素とからなる
二方弁を、弁要素の両端面が弁の閉鎖状態において異な
る面積の圧力作用面となるように構成することは知られ
ている。本明細書において使用する「圧力作用面」なる
用語は、弁内の圧力が軸線方向（すなわち弁要素の運動
方向）に作用する面をいうものとする。

弁要素には絞り孔が設けである。弁要素の絞り孔の上流
側にある圧力作用面は、下流側の圧力作用面よりも面積
が小さい。このため弁要素は、流れる流体内で開放する
ことができる。また弁要素は、弁内の静圧によって弁座
に対し強（押圧される。

従っていかなる超過静圧も制限されることはない。

また、弁要素を作動するのに必要な圧力降下によって、
かような弁は、弁を通って導かれる流体の流れにかなり
大きな抵抗を与えることになる。

かような圧力制限弁は、例えば制御回路、ステアリング
機構又は動力発生装置等の殆んどの流体装置に適用する
ことができる。

本発明の目的は、静圧により作動される圧力制限弁であ
って、流体の正常な流れを妨げることのないようにパイ
プ導管に設置できる圧力制限弁を提供することにある。

本発明のこの目的は、特許請求の範囲第１項に記載の特
徴をもつ圧力制限弁により達成される。

本発明による圧力制限弁の構造においては、弁内の均一
な圧力によって、弁要素に作用するばねの押圧力とは反
対方向の力が弁要素に作用するように、２つの圧力作用
面が構成されている。このため、弁要素は静圧によって
解放位置に移動される。従って、流体の流れを絞ること
によって弁内に圧力降下をひき起こして弁を作動させる
必要はない。このため、弁要素を戻すばね力を比較的小
さいものとすることができる。なぜならば、このばね力
は、超過圧力と２つの圧力作用面の間の面積差との積に
より求められる力を吸収できればよいからである。従っ
て、弁の外形寸法を小さくできるし、製造も容易になる
。

特許請求の範囲第２項に記載の圧力制限弁では、圧力作
用面が弁要素の両端面に設けられていて、これらの圧力
作用面は比較的小さな面でよい。

特許請求の範囲第３項に記載の好ましい実施例において
は、弁要素がほぼ中空円筒状をなしている。この中空円
筒状の弁要素は、大きな断面積をもつ軸線方向の貫通ボ
アを備えている。なぜならば、この貫通ボアは、実際上
、弁要素の全長に亘って延在しているからである。

特に特許請求の範囲第４項に記載の圧力制限弁において
は、弁要素の貫通ボアの直径が入口孔の直径の２よりも
大きく形成されている。

また、特許請求の範囲第５項に記載の構造によれば、弁
を容易に組立てることが可能になる。

本発明による圧力制限弁は、特許請求の範囲第６項以下
に記載のように、弁座形の弁として構成することができ
るし、あるいは滑り弁として構成することもできる。

特許請求の範囲第９項に記載の好ましい実施例では、補
足機能をもつ圧力制限弁として構成されている。この構
成の圧力制限弁は、排出通路を通して流体を排出させる
ことにより弁内の超過圧力を低下させることができるだ
けでなく、排出通路から弁内に流体が流入することによ
って弁内に真空が生じることを無くすこともできるよう
になっている。

特許請求の範囲第１０項および第１１項には、構造的に
好ましい解決手段が示しである。

本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照して述
べる以下の詳細な説明により明らかになるであろう。

本発明の圧力制限弁１は、円筒状のハウジング２と、該
ハウジング２内で変位可能な円筒状の弁要素３と、ハウ
ジング２と弁要素３との間に配置されたばね４とを有し
ている。ハウジング２は、入口孔６と、該入口孔６の反
対側に配置された出口孔７と、排出通路９とを備えてお
り、排出通路９は円筒状の壁８を半径方向に延在してい
る複数のボアから構成されている。ハウジング２の内ね
じ部１０内には、出口孔７の側からブツシュ５が螺入さ
れている。ハウジング２の出口孔７の側の端部には、流
体装置に螺着するための外ねじ部１１が設けられている
。ハウジング２の反対側の端部の外周部には、０リング
１２が設けられている。排出通路９が設けられている領
域におけるハウジング２の内径は、入口孔６の内径に比
べて大径に形成されている。

入口孔６に面している側のこの大径部の端部において、
ハウジング２には弁座１３が設けである。

ばね４の作用により、静止位置（第１図に示す位置）に
おいて弁要素３が弁座１３に衝合する。円　′筒状の弁
要素３には貫通ボア１４が設けてあり、該ボア１４の直
径は、弁要素３の最小外径と実質的に同じである。換言
すれば、弁要素３の壁を形成する中空シリンダは比較的
薄いということである。弁要素３の両端部においてボア
１４は面取りされていて、弁１の流れ抵抗を増大させる
原因となる渦流れの発生を避けるようにしである。

弁座Ｉ３に面する側において弁要素３の壁の外側は半径
方向外方に突出しており、弁要素３の直径はこの部分に
おいて人口孔６の直径よりも大きくなっている。弁要素
３が弁座１３に衝合する側において、弁要素３の突出部
１５はベベル状に形成すなわち面取りされている。圧力
制限弁１の長手方向軸線に対するベベル面の傾斜角度は
２０〜８０’である。突出部１５の反対側の面は、ばね
４を支持する機能を有している。突出部１５から遠去か
る方向に、弁要素３の壁の厚さはほぼ一定になっている
。ブツシュ５は弁要素３の外径にほぼ等しい内径を有し
ており、ブツシュ５内で軸線方向に変位可能な弁要素３
のためのガイドとして機能している。ブツシュ５と弁要
素３との間は０リング１６によりシールされている。弁
座１３から離れた側（大径側）のハウジング２の内径は
、ブツシュ５によって、入口孔６の直径よりも小さい直
径に制限されている。またブツシュ５はばね４の第２の
支持体として機能しており、弁要素３の突出部とブツシ
ュ５との間でばね４をクランプしている。ばね４のブリ
ストレスすなわち押圧力は、ハウジング２内でのブツシ
ュ５の位置を変えることにより調節することができる。

弁要素３の両端部は、圧力制限弁１内で得る圧力に対し
、異なる大きさの２つの保合面即ち圧力作用面を有する
。すなわち、２つの端面のうちの大きな方の圧力作用面
の面積ＦＥは入口孔６の断面積からボア１４の断面積を
引いた面積に等しく、一方、小さい方の圧力作用面の面
積ＦＡはブツシュ５の内径から求められる断面積からボ
ア１４の断面積を引いた面積に等しい。

圧力制限弁１内に圧力Ｐが発生するとき、ばね４の押圧
力に抗して弁要素３に作用する力は、圧力Ｐと、２つの
圧力作用面の面積の差（Ｆｉ−ＦＡ）との積に等しい。

もしもこの力すなわちＰＸ　（Ｆｒ：ＦＡ）がばね４の
押圧力よりも大きくなると、弁要素３は弁座１３から離
れ、このため圧力制限弁１内の流体は、弁要素３と弁座
１３との間に形成された流路を通って排出通路９内に流
入する。

その後圧力制限弁１内の圧力が下降すると、ばね４の押
圧力によって弁要素３が移動され再び弁座１３と衝合す
るようになる。

第２図は、第１図に示した圧力制限弁と同じ原理で作動
する滑り弁１０１を示すものである。この滑り弁１０１
は、ハウジング１０２と、弁要素３と、板ばねを重ね合
わせて構成された超過圧力ばね１０４と、ねじリング１
０５と、補足ばね１０８と、ブツシュ１１３と、ストッ
プリング１１１とを有している。また、ハウジング１０
２は入口孔１０６と、出口孔１０７と、排出通路１０９
とを有している。ハウジング１０２の排出通路１０９の
領域にはブツシュ１１３が配置されており、該ブツシュ
１１３は軸線方向に移動できないようにハウジング１０
２に固定されている。

弁要素１０３は、補足ばね１０８の作用に抗して静止位
置から一方向に変位することができ、また、超過圧力ば
ね１０４の作用に抗して静止位置から他方向に変位する
ことができる。補足ばね１０４の他端はハウジング１０
２により支持されている。超過圧力ばね１０４の一端は
、出口孔１０７の内ねじ部１１０に螺入されたねじリン
グ１０’５に支持されている。また超過圧力ばね１０４
の他端とストップリング１１１を押圧していて、該スト
ップリング１１１は弁要素１０３を押圧している。超過
圧力ばね１０４の押圧力が作用する方向へのストップリ
ング１１１の運動は、ブツシュ１１３によって制限され
る。

ブツシュ１１３は実質的に中空円筒状をなしている。ブ
ツシュ１１３の外径は、排出通路１０９が設けられてい
る領域におけるハウジング１０２の内径に等しい。ブツ
シュ１１３は３つの異なる内径を有している。すなわち
、ストップリング１１１と排出通路１０９との間の第１
の内径と、排出通路１０９の領域内にあって前記第１の
内径よりも大きな第２の内径と、排出通路１０９と補足
ばね１０Ｂとの間にあって前記第１の内径より大きくか
つ第２の内径よりも小さい第３の内径である。排出通路
１０９の領域において、ブツシュ１１３にはボア１１２
が設けである。ブツシュ１１３に設けられた制御オリフ
ィス１１６（該制御４ 御オリフィス１１６はブツシュ１１３の第２内径の部分
により形成された拡径部である）は、ボア１１２を介し
て排出通路１０９と連通している。

弁要素１０３はほぼ円筒状をなしており、実質的に一定
直径の貫通ボア１１５を備えている。弁要素１０３は２
つの異なる外径すなわちブツシュ１１３の第１内径およ
び第３内径にそれぞれ等しい外径を有している。従って
弁要素１０３は２つの異なる肉厚を有するものといえる
。弁要素１０３の大きな肉厚の部分（すなわち補足ばね
１０８が押付けられている部分）には、半径方向のボア
１１４と環状の溝とからなる制御オリフィス１１７が設
けられている。

従って弁要素１０３は、滑り弁１０１内に発生している
圧力Ｐ、が作用する圧力作用面Ｆ。１およびＦＡＩと、
排出通路１０９内の圧力Ｐ２が作用している圧力作用面
ＦＡ□とを有している。圧力作用面ＦＡ２は圧力作用面
ＦＥ１よりも小さいけれども、必らずしもそのようにす
る必要はない。圧力作用面ＦＡ□の効果は、該圧力作用
面ＦＡ□への作用方向とは反対方向に作用する圧力作用
面を、排出通路１０９内で弁要素１０３に設けることに
よって低減させることができる。

弁要素１０３に作用する力は、第１図の実施例に関して
説明したものと同様である。もしも滑り弁１０１内にお
ける圧力がＰ、であり、弁要素１０３が作用する力が超
過圧力ばね１０４の押圧力以上になったときには、弁要
素１０３は、超過圧力ばね１０４の押圧力に抗して、弁
要素１０３の制御オリフィス１１７が制御オリフィス１
１６に連通ずるまで、矢印Ｘ１に示す方向に変位する。

これにより、滑り弁１０１内の流体の一部が排出通路１
０９内に流入できるようになる。圧力Ｐ１が低下した場
合には、超過圧力ばね１０４によって弁要素１０３が静
止位置（第２図に示す位置）に戻される。

一方、排出通路１０９内に圧力Ｐ２が発生して、該圧力
Ｐ２が弁要素１０３に作用することにより生じる力が、
圧力Ｐ、が弁要素１０３に作用して生じる力と補足ばね
１０８の押圧力との和よりも大きくなった場合には、弁
要素１０３は、該弁要素１０３の端部と制御オリフィス
１１６との間でブツシュ１１３内にオリフィスすなわち
流体通路が形成されるまで、補足ばね１０８の押圧力に
抗して矢印Ｘ２の方向に変位する。これにより、排出通
路１０９内の流体は滑り弁１０１内に流入できるように
なる。圧力Ｐ１とＰ２とが等しくなると、弁要素１０３
が補足ばね１０８により押されて静止位置に戻される。

従って本発明による圧力制限弁は、一定圧力が作用する
流体導管並びに真空が作用する流体導管に取付けること
ができ、圧力制限弁の応答値は、圧力作用面の面積比お
よび／又はばね力を選定することによって、特定の条件
に適合させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による圧力制限弁の第１実施例を示す
ものである。 第２図は、補足機能を備えた本発明による圧力制限弁の
第２実施例を示すものである。 １．１０１・・・・・・圧力制限弁（滑り弁）、２．１
０２・・・・・・ハウジング、 ３．１０３・・・・・・弁要素、 ４・・・・・・・・・・・・・・・・・・ばね、５．１
１３・・・・・・ブツシュ、 ６．１０６・・・・・・入口孔、 ７．１０７・・・・・・出口孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入口孔、出口孔および排出通路を備えているハウジ
   ングと、該ハウジング内で変位することができかつ異な
   る面積をもち互に反対側に配置された圧力作用面を備え
   ている弁要素と、前記ハウジングと弁要素との間に配置
   されていて前記弁要素を閉鎖位置に保持する少くとも１
   つのばねとを有する圧力制限弁において、ばね（４、１
   ０４）と同方向の押圧作用を受ける第１の圧力作用面（
   Ｆ＿Ａ、Ｆ＿Ａ＿１）の面積は、反対方向の押圧作用を
   受ける第２の圧力作用面（Ｆ＿Ｅ、Ｆ＿Ｅ＿１）の面積
   より小さいことを特徴とする圧力制限弁。 ２、前記圧力作用面（Ｆ＿Ａ、Ｆ＿Ｅ、Ｆ＿Ａ＿１、Ｆ
   ＿Ｅ＿１）が、前記弁要素の両端に配置されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の圧力制限弁
   。 ３、前記弁要素（３、１０３）が、ほぼ中空円筒状をな
   していることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   ２項に記載の圧力制限弁。 ４、前記弁要素（３、１０３）が、前記入口孔（６、１
   ０６）の直径の１／２よりも大きな直径の貫通ボア（１
   ４、１１５）を備えていることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項に記載の圧力制限弁。 ５、前記ハウジング２がブッシュ５を備えており、該ブ
   ッシュ５は、ハウジング２内に螺入されていて前記弁要
   素３の外周ガイドとして機能しかつ前記弁要素３のまわ
   りに配置された前記ばね４にプリストレスを付与するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれ
   か１項に記載の圧力制限弁。 ６、前記弁要素３のまわりに配置された前記ばね４は、
   弁の閉鎖部材として作用する弁要素３の半径方向突出部
   １５に設けられている、前記２つの圧力作用面のうちの
   大きい方の圧力作用面Ｆ＿Ｅの領域内において支持され
   ており、前記ばね４は前記排出通路９の領域内において
   ハウジング２内に配置されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記載の圧力
   制限弁。 ７、前記軸線方向のボア１４は、弁要素３の両端部領域
   において面取りされていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項〜第６項のいずれか１項に記載の圧力制限弁
   。 ８、前記圧力制限弁が滑り弁である場合において、前記
   弁要素１０３が半径方向に形成された少くとも１つの制
   御オリフィス１１７を備えていて、該制御オリフィスは
   弁が開いているとき、前記排出通路１０９に連結された
   制御オリフィス１１６と重なり合うことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記載の圧
   力制限弁。 ９、前記ハウジング１０２と弁要素１０３との間には第
   １のばね１０４に抗して作用する別のばね１０８が設け
   られており、前記弁要素１０３は弁を開くために静止位
   置から両方向に変位することができ、前記弁要素１０３
   が別の圧力作用面Ｆ＿Ａ＿２を備えており、該圧力作用
   面Ｆ＿Ａ＿２は弁要素１０３が静止位置にあるときに前
   記排出通路１０９の圧力作用を受けていて、前記第１の
   圧力作用面Ｆ＿Ａ＿１と同じ方向の押圧作用を受けるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第５項および第
   ８項のいずれか１項に記載の圧力制限弁。 １０、前記弁要素１０３はその長さ方向に亘って２つの
   異なる壁厚部分を有する中空円筒状をなしており、薄い
   方の壁厚部分は排出通路１０９の領域に配置されていて
   、その結果生ずる段が別の圧力作用面Ｆ＿Ａ＿２を形成
   しており、前記制御オリフィス１１７は厚い方の壁厚部
   分に設けられており、前記ハウジング１０２は、出口孔
   １０７に面している側の前記排出通路１０９の部分にお
   いて、前記弁要素１０３の薄い方の壁厚部分の外径に等
   しい直径の孔を備えており、前記入口孔１０６に面して
   いる側の前記排出通路１０９の部分において、前記弁要
   素１０３の厚い方の壁厚部分の外径に等しい直径の孔を
   備えていることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記
   載の圧力制限弁。 １１、前記弁要素１０３はハウジング１０１の一部をな
   すブッシュ１１３により包囲されており、前記ばね１０
   ４はストップリング１１１に支持されていて、該ストッ
   プリング１１１は作動位置に応じて前記ブッシュ１１３
   および／又は弁要素１０３と衝合することを特徴とする
   特許請求の範囲第９項又は第１０項に記載の圧力制限弁
   。