JPS6319403A - 流量制御弁 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流量制御弁に係り、特に、本願出願人の先願（
特願昭６１−１１７０９号、特願昭６１−１１７１０号
、特願昭６１−３１６９９号、特願昭６１−３１７００
号）に係る各装置の主弁として最適に採用し得る流量制
御弁に関する。

〔先願の技術〕

本願出願人は、上記した先願、例えば特願昭６１−１１
７０９号にて、第４図に例示する装置を提案した。

第４図に示す装置は、主弁１０．第１パイロット弁２０
及び第２パイロツト弁３０によって構成されている流量
制御装置であり、主弁１０は弁本体１１と、この弁本体
１１内に上下方向（軸方向）へ摺動自在に嵌挿した弁体
１２と、この弁体１２を下方へ付勢するばね１３を主要
構成部材としている。弁本体１１は、大径孔１１ａの上
下両側に同一径の小径孔１１ｂ、ＩＩＣをそれぞれ同軸
的に設けてなり下方の段部に弁座ｌｉｄを形成してなる
段付内孔を有するとともに、流入路Ｐ１が連通ずる環状
溝１１６や流出路Ｐ２が連通ずる環状溝１１’ｆを有し
ている。

弁体１２は、大径孔１１ａ内に圧力バランスされた状態
（上下両・端部に作用する流入路Ｐｌ内の圧力が常に相
殺される状態）にて摺動自在に嵌挿されてテーパ面１２
ａ１にて弁座ｌｉｄに着座したり離脱して流入路Ｐ１と
流出路２２間を連通遮断するポペ・７ト弁部１２ａと、
同ポペット弁部１２ａの下側に設けられて下方の小径孔
１１ｂ内に延び同小径孔１１ｂとの間に流出路Ｐ２が常
時連通する油室Ｒ１を形成する連結部１２ｂと、同連結
部１２ｂの下側に設けられて下方の小径孔１１ｂに摺動
自在に嵌挿され同小径孔１１ｂ端に油室Ｒ２を形成する
スプール部１２Ｃを一体的に備えるとともに、ポペット
弁部１２ａの上側に設けられて上方の小径孔１１Ｃに摺
動自在に嵌挿され同小径孔１１Ｃ端に油室Ｒ３を形成す
る小径筒部１２ｄを一体的に備えている。しかして、油
室Ｒ２は第１パイロット弁２０に接続されるとともに第
２パイロット弁３０の第１切換弁３１に接続され、また
油室Ｒ３は絞り１４を介して流入路Ｐ１に接続されると
ともに、第２パイロツト弁３０の第２切換弁３２に接続
されている。

第１パイロツト弁２０は、供給路Ｐ３を通して導入され
た圧油を所定値に減圧する減圧弁２１と、この減圧弁２
１から絞り２２を通して油室Ｒ２に付与されるパイロッ
ト圧を電流付与値に応じて比例制御する電流制御リリー
フ弁２３によって構成されている。第２パイロツト弁３
０は、油室Ｒ２に付与されるパイロット圧により作動を
制御される第１切換弁３１と、この第１切換弁３１によ
って作動を制御される第２切換弁３２によって構成され
ている。第１切換弁３１は、油室Ｒ２から通路Ｐ４を通
して付与されるパイロット圧が設定値未満であるとき図
示のように非作動状態にあって供給路Ｐ３と第２切換弁
３２の接続を断ちまたパイロット圧が設定値以上である
とき作動状態となって供給路Ｐ３を第２切換弁３２に接
続させる。

第２切換弁３２は、第１切換弁３１によって供給路Ｐ３
に接続されたとき作動して油室Ｒ３に連通する通路Ｐ５
とリザーバＴに連通する戻り路Ｐ６を連通させ、また第
１切換弁３１によって供給路Ｐ３との接続を断たれて戻
り路Ｐ６に接続されたとき図示のように非作動となって
油室Ｒ３に連通する通路Ｐ５と戻り路Ｐ６の連通を遮断
する。

上記のように構成した流量制御装置においては、主弁１
０の弁体１２におけるポペット弁部１２ａに流入路Ｐ１
内圧力が常に相殺されるように作用し、また同ポペット
弁部１２ａとスプール部１２Ｃに流出路Ｐ２内圧力が常
に相殺されるように作用するため、如何なる状態におい
ても流入路Ｐ１内圧力や流出路Ｐ２内圧力の変動によっ
て主弁１０の弁体１２が軸方向へ押動されることはない
。

また第１パイロット弁２０におけるリリーフ弁２３への
電流付与値が設定値未満であって油室Ｒ２に付与される
パイロット圧が設定値未満である場合には、図示のごと
く、第２パイロツト弁３０における第１切換弁３１が非
作動状態にあって供給路Ｐ３と第２切換弁３２の接続を
断っており、第２切換弁３２が非作動状態にあって油室
Ｒ３と戻り路Ｐ６の連通を遮断している。このため、主
弁１０の弁体１２は流入路Ｐ１から絞り１４を通して油
室Ｒ３に付与される油圧及びばね１３の作用によりポペ
ット弁部１２ａを弁座ｌｉｄに着座させており、流入路
Ｐ１と流出路Ｐ２の連通が適確に遮断されている。

しかして、第１パイロツト弁２０におけるリリーフ弁２
３への電流付与値を設定値以上として油室Ｒ２に付与さ
れるパイロット圧を設定値以上とすると、第２パイロッ
ト弁３０における第１切換弁３１が作動して供給路Ｐ３
を第２切換弁３２に接続するため、第２切換弁３２が作
動して油室Ｒ３を戻り路Ｐ６に連通させる。このため、
油室Ｒ３内の油圧は略ゼロとなり、主弁１０の弁体１２
は油室Ｒ２内のパイロット圧（第１パイロット弁２０に
よって設定値以上の成る値に設定されている）による押
圧力とばね１３の作用力がバランスする位置にて保持さ
れ流入路Ｐ１から流出路Ｐ２へ流れる流量が規定される
。したがって、第１パイロツト弁２０におけるリリーフ
弁２３への電流付与値を変えて油室Ｒ２に付与されるパ
イロット圧を変えることにより、主弁１０の弁体１２の
位置を調整できてポペット弁部１２ａのテーパ面１２ａ
ｌと弁座ｌｉｄ間に形成される可変絞り部の流路面積を
調整でき、流入路Ｐ１から流出路Ｐ２へ流れる流量を調
整することができる。

以上の説明から明らかなように、上記した流量制御装置
の主弁１０は、ポペット弁としての機能、すなわち流入
路Ｐ１と流出路２２間の連通を適確に遮断する（洩れな
く遮断する）機能を備えながら、油室Ｒ２に付与される
パイロット圧に応じて流入路Ｐ１から流出路Ｐ２に流れ
る流量を容易かつ正確に調整できる利点を備えている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記した流量制御装置の主弁１０においては
、弁体１２のポペット弁部１２ａにおけるテーパ面１２
ａ１の頂角θが弁座ｌｉｄへの適確なシート性を確保す
る必要性から所定角（通常４０〜６０度）に限定される
ため、ポペット弁部１２ａの軸方向ストロークに対する
可変絞り部の流路面積（当該弁の流量を規定する開口面
積）の変化率が大きく、同流路面積を所望の値に設定し
づらいといった問題がある。

また、ポペット弁部１２ａのテーパ面１２ａ１と弁慶Ｌ
ｉｄ間に形成される可変絞り部を流れる圧油により大き
なフローフォースが発生して弁体１２が軸方向へ押動さ
れることがあるため、折角設定した上記流路面積が影響
を受けることがある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記した問題を解決するために、上記した主弁
１０として採用し得る流量制御弁を、大径孔の両側に同
一径の小径孔をそれぞれ同軸的に設けてなり、一方の小
径孔と前記大径孔間の段部に弁座を形成するとともに、
同弁座の前記大径孔側に第１流入出路を接続し、また一
方の小径孔の中間部に第２流入出路が連通ずる環状溝を
形成してなる弁本体と、 前記大径孔内に前記第１流入出路から受ける圧力が常に
相殺される状態にて嵌挿されてテーパ面にて前記弁座に
着座したり離脱して前記両流入出路間を連通遮断するポ
ペット弁部と、同ポペフト弁部の一側に設けられて前記
一方の小径孔内に延び同小径孔の前記大径孔ＩＩＩ端邪
に前記弁座を通して前記第１流入出路に連通する第１油
室を形成する連結部と、同連結部の一側に設けられて前
記一方の小径孔に摺動自在に嵌挿され同小径孔端にパイ
ロット圧が付与される第２油室を形成するとともに前記
環状溝部分に第３油室を形成しかつ中間部に連通路を通
して前記第１油室に連通し前記小径孔内壁及び前記環状
溝とにより前記ポペット弁部のテーパ面と弁座間に形成
される流路面積より流路面積が常に小さい可変絞り部を
構成する開口を有するスプール部を一体的に備えるとと
もに、前記ポペット弁部の他側に設けられて前記他方の
小径孔に摺動自在に嵌挿され同小径孔端に前記両流入出
路のうち流入路となる流路に絞りを介して常に接続され
るとともに戻り路に選択的に接続される第４油室を形成
する小径部を一体的に備える弁体と、 同弁体を前記第２油室叫向けて付勢するばねを備える構
成とした。

〔発明の作用・効果〕

本発明による流量制御弁においては、第２油室にパイロ
ット圧が付与されて弁体がばねに抗して軸方向へ移動す
ることにより、流入路と流出路がポペット弁部のテーパ
面と弁座間に形成される流路、第１油室、連通路、スプ
ール部に設けた開口と小径孔内壁及び環状溝とにより構
成される可変絞り部を通して連通して、ポペット弁部の
テーパ面と弁座間に形成される流路が前記可変絞り部の
流路面積より流路面積が常に大きい単なる通路として機
能し、流入路から流出路へ流れる流量が流路面積の最も
小さい可変絞り部にて規定される。

しかして、スプール部に設けられる開口は、その形状を
他のものに制約されることな（適宜に設定可能であり、
弁体の軸方向ストロークに対する可変絞り部の流路面積
の変化率を適宜に小さくすることができる。したがって
、可変絞り部の流路面積を所望の値に設定しやすくする
ことができる。

また、本発明による流量制御弁においては、ポペット弁
部のテーパ面と弁座間に形成される流路が単なる通路と
して機能し、かつスプール部に設けた開口と小径孔内壁
及び環状溝とにより構成される可変絞り部にて流体が絞
られるようにしたため、ポペット弁部のテーパ面と弁座
間に形成される流路を流れる圧油により発生するフロー
フォースを殆ど無くすことができるとともに、可変絞り
部を流れる圧油により発生するフローフォースを第４図
に示したものに比して小さなものとすることができて、
弁体のフローフォースによる軸方向移動を小さくするこ
とができ、所望の値に設定した可変絞り部の流路面積が
フローフォースの影響をさほど受けないようにすること
ができる。なお、本発明者の実験結果によれば、本発明
による流量制御弁において弁体に作用するフローフォー
スは第４図に示した弁体に作用するフローフォースの略
半分になることが判明した。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明による流量制御弁を示していて、同流量
制御弁４０は、第１部材４１Ａ、第２部材４１Ｂ及び第
３部材４１Ｃからなる弁本体４１と、この弁本体４１内
に上下方向（軸方向）へ摺動自在に嵌挿した弁体４２と
、この弁体４２を下方へ付勢するばね４３を主要構成部
材としている。弁本体４１は、大径孔４１ａの上下両側
に同一径の小径孔４１ｂ、４１ｃをそれぞれ同軸的に設
けてなり下方の段部に弁座４１ｄを形成してなる段付内
孔を有するとともに、弁座４１ｄに近接する側の大径孔
端に形成されて流入路ｐＨが連通ずる環状溝４１ｅや、
下方の小径孔４１ｂの中間部に形成されて流出路Ｐ１２
が連通ずる環状溝４１ｆを有している。

弁体４２は、大径孔４１ａ内に圧力バランスされた状態
（上下両端部に作用する流入路ｐＨ内の圧力が常に相殺
される状態）にて摺動自在に嵌挿されてテーパ面４２ａ
１にて弁座４１ｄに着座したり離脱して流入路ｐＨと流
出路ＰＩ３間を連通遮断するポペット弁部４２ａと、同
ポペット弁部４２ａの下側に設けられて下方の小径孔４
１ｂ内に延び同小径孔４１ｂとの間に弁座４１ｄを通し
て流入路ｐＨに連通ずる第１油室Ｒ１１を形成する連結
部４２ｂと、同連結部４２ｂの下側に設けられて下方の
小径孔４１ｂに摺動自在に嵌挿され同小径孔４１ｂ端に
パイロット圧が付与される第２油室Ｒ１２を形成すると
ともに環状溝４１ｆ部分に第３油室Ｒ１，３を形成する
スプール部４２Ｃを一体的に備えるとともに、ポペット
弁部４２ａの上側に設けられて上方の小径孔４１ｃに摺
動自在に嵌挿され同小径孔４１ｃ端に絞り４４を介して
環状ａ４１　ｅに常に接続されるとともに戻り路Ｐ６に
選択的に接続される第４油室Ｒ１４（第３図参照）を形
成する小径筒部４２ｄを一体的に備えている。

しかして、上記したスプール部４２Ｃの中間部には、ス
プール部４２Ｃ及び連結部４２ｂの軸心に軸方向に設け
た内孔（プラグ４２ｅによって閉塞されている）や連結
部４２ｂに設けた径方向の孔からなる連通路Ｐ２０を通
して第１油室Ｒ１１に連通する開口４２Ｃ１が形成され
ていて、同開口４２ｃ１と小径孔内壁４１ｂ１及び環状
溝４１ｆとにより、弁体４２が上動することによってポ
ペット弁部４２ａのテーパ面４２ａｌと弁座４１ｄ間に
形成される流路面積より流路面積が常に小さい可変絞り
部Ａが構成されている。なお、開口４２Ｃ１の形状は第
２図にて例示したものの一つが採用されている。

・　上記のように構成した流量制御弁は、第３図にて例
示したように、第２油室Ｒ１２を第１パイロツト弁２０
に接続するとともに第２パイロット弁３０の第１切換弁
３１に接続し、また第４油室Ｒ１４を第２パイロット弁
３０の第２切換弁３２に接続することにより、流量制御
装置の主弁として採用される。なお、第１パイロット弁
２０及び第２パイロツト弁３０の構成は第４図に示した
ものと全く同じである。

ところで、上記のように構成した流量制御弁においては
、如何なる状態においても流出路Ｐ１２内圧力が弁体４
２に軸方向の力を作用させることはなく、しかも弁体４
２におけるポペ・ノド弁部４２ａに流入路ｐＨ内圧力が
常に相殺されるように作用し、また間ポペット弁部４２
ａとスプール部４２Ｃに第１油室Ｒ１１内圧力が常に相
殺されるように作用するため、如何なる状態においても
流入路内圧力や流出路内圧力の変動によって弁体４２が
軸方向へ押動されることはない。

また、第２油室Ｒ１２に付与されるパイロット圧による
押圧力が小さく、しかも第４油室Ｒ１４が戻り路Ｐ６と
の連通を遮断されておれば、弁体４２は流入路ｐＨから
絞り４４を通して第４油室Ｒ１４に付与される油圧及び
ばね４３の作用によりポペット弁部４２ａを弁座４１ｄ
に着座させており、流入路ｐＨと流出路Ｐ１２の連通が
適確に遮断されている。

更に、第２油室Ｒ１２に付与されるパイロット圧による
押圧力がばね４３の取付荷重より太き（、しかも第４油
室Ｒ１４が戻り路Ｐ６と接続されて連通しておれば、第
４油室Ｒ１４内の油圧は略ゼロとなっていて、弁体４２
は第２油室Ｒ１２内のパイロット圧による押圧力とばね
４３の作用力がバランスする位置まで押動されている。

このため、流入路ｐＨと流出路Ｐ１２は、ボペ−／　Ｆ
弁部４２ａのテーパ面４２ａ１と弁座４１ｄ間に形成さ
れる流路、第１油室Ｒ１１，連通路Ｐ２０．スプール部
４２Ｃに設けた開口４２Ｃ１と小径孔内壁４１ｂ１及び
環状溝４ｔｅとにより構成される可変絞り部Ａを通して
連通していて、ポペット弁部４２ａのテーパ面４２ａ１
と弁座４１ｄ間に形成される流路が可変絞り部Ａの流路
面積より流路面積が常に大きい単なる通路として機能し
、流入路ｐＨから流出路Ｐ１２へ流れる流量が流量面積
の最も小さい可変絞り部Ａにて規定される。したがって
、第２油室Ｒ１２に付与されるパイロット圧を変えるこ
とにより、弁体４２の泣面を調整できて可変絞り部Ａで
の絞り量を調整でき、流入路ｐＨから流出路Ｐ１２へ流
れる流量を調整することができる。

しかして、弁体４２のスプール部４２ｃに設けられる開
口４２Ｃ１は、その形状を他のものに制約されることな
く適宜に設定可能であり、弁体４２の軸方向ストローク
に対する可変絞り部Ａの流路面積の変化率を適宜に小さ
くすることができる。

したがって、可変絞り部Ａの流路面積を所望の値に設定
しやすくすることができる。

また、本実施例の流量制御弁においては、ポペット弁部
４２ａのテーパ面４２ａ１と弁座４１ｄ間に形成される
流路が単なる通路として機能し、かつスプール部４２Ｃ
に設けた開口４２ｃ１と小径孔内壁４１ｂ１及び環状ｔ
ｉ４１ｅとにより構成される可変絞り部Ａにて流体が絞
られるようにしたため、ポペット弁部４２ａのテーパ面
４２ａ１と弁座４１ｄ間に形成される流路を流れる圧油
により発生するフローフォースを殆ど無くすことができ
るとともに、可変絞り部Ａを流れる圧油により発生する
フローフォースを第４図に示したものに比して小さなも
のとすることができて、弁体４２のフローフォースによ
る軸方向移動を小さくすることができ、所望の値に設定
した可変絞り部Ａの流路面積がフローフォースの影響を
さほど受けないようにすることができる。なお、本発明
者の実験結果によれば、弁体４２に作用するフローフォ
ースは第４図に示した弁体１２に作用するフローフォー
スの略半分になることが判明した。

第５図は本発明の他の実施例を示していて、同図に示し
た流量制御弁においては、弁体４２のスプール部４２ｃ
に設けた開口４２Ｃ２と第１油室Ｒ１１を連通させる連
通路として弁本体４１に設けた連通路Ｐ２１が採用され
ている。ま−た開口４２ｃ２の形状として第６図にて例
示したものの一つが採用されている。その他の構成は第
１図に示した流量制御弁の構成と全く同じである。また
、第５図に示した実施例の作用・効果は上述した第１図
〜第３図にて示した実施例の作用・効果と実質的に同じ
であるため、その説明は省略する。

なお、上記した実施例においては、第４油室Ｒ１４を絞
り４４を介して環状溝４１８に連通させて、環状１４１
ｅに接続された流路を流入路Ｐ１１とするとともに環状
溝４１ｆに接続された流路を流出路Ｐ１２としたが、第
４油室Ｒ１４を絞り４４を介して環状溝４１ｆに連通さ
せて、環状溝４１ｆに接続された流路を流入路とすると
ともに環状溝４１ｅに接続された流路を流出路としても
、上記実施例と同様の作用・効果が期待できる。また、
上記実施例においては、弁本体４１の大径孔４１ａの下
端部に環状ａ４１ｅを形成して、この環状溝４１ｅに流
入路ｐＨを連通させたが、第７図にて示したように、大
径孔４１　ａ：ｉｃ環状溝４１ｅの径まで大きくして同
大径孔４１ａに流入路ｐＨを連通させるようにしても、
上記実施例と同様の作用・効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による流量制御弁の一実施例を示す要部
拡大断面図、第２図は第１図に示した開口の形状例を示
す端面図、第３図は第１図に示した流量制御弁を主弁と
して構成した流量制御装置の一例を示す全体構成図、第
４図は特願昭６１−１１７０９号にて提案した流量制御
装置の一例を示す全体構成図、第５図は本発明による流
量制御弁の他の実施例を示す要部拡大断面図、第６図は
第５図に示した開口の形状例を示す端面図、第７図は本
発明による流量制御弁の変形例を主弁として構成した流
量制御装置を示す全体構成図である。 符号の説明 ４０・・・主弁、４１・・・弁本体、４１ａ・・・大径
孔、４１ｂ、４１ｃｍ・−小径孔、４１ｂ１・・・小径
孔内壁、４１ｄ・・・弁座、４１ｆ・・・環状溝、４２
・・・弁体、４２ａ・・・ポペット弁部、４２ａ１・・
・テーパ面、４２ｂ・・・連結部、４２ｃ・・・スプー
ル部、４１　Ｃ１゜４１ｃ２・・・開口、４２ｄ・・・
小径部、４３・・・ばね、４４・・・絞り、Ａ・・・可
変絞り部、ｐＨ・・・流入路（第１流入出路）、Ｒ１２
・・・流出路（第２流入出路）、Ｐ６・・・戻り路、Ｒ
２０，Ｒ２１・・・連通路、Ｒ１１・・・第１油室、Ｒ
１２・・・第２油室、Ｒ１３・・・第３油室、Ｒ１４・
・・第４油室。 第３図 第４図 第５　四 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）大径孔の両側に同一径の小径孔をそれぞれ同軸的
   に設けてなり、一方の小径孔と前記大径孔間の段部に弁
   座を形成するとともに、同弁座の前記大径孔側に第１流
   入出路を接続し、また一方の小径孔の中間部に第２流入
   出路が連通する環状溝を形成してなる弁本体と、 前記大径孔内に前記第１流入出路から受ける圧力が常に
   相殺される状態にて嵌挿されてテーパ面にて前記弁座に
   着座したり離脱して前記両流入出路間を連通遮断するポ
   ペット弁部と、同ポペット弁部の一側に設けられて前記
   一方の小径孔内に延び同小径孔の前記大径孔側端部に前
   記弁座を通して前記第１流入出路に連通する第１油室を
   形成する連結部と、同連結部の一側に設けられて前記一
   方の小径孔に摺動自在に嵌挿され同小径孔端にパイロッ
   ト圧が付与される第２油室を形成するとともに前記環状
   溝部分に第３油室を形成しかつ中間部に連通路を通して
   前記第１油室に連通し前記小径孔内壁及び前記環状溝と
   により前記ポペット弁部のテーパ面と弁座間に形成され
   る流路面積より流路面積が常に小さい可変絞り部を構成
   する開口を有するスプール部を一体的に備えるとともに
   、前記ポペット弁部の他側に設けられて前記他方の小径
   孔に摺動自在に嵌挿され同小径孔端に前記両流入出路の
   うち流入路となる流路に絞りを介して常に接続されると
   ともに戻り路に選択的に接続される第４油室を形成する
   小径部を一体的に備える弁体と、 同弁体を前記第２油室に向けて付勢するばねを具備して
   なる流量制御弁。
2. （２）前記連通路が前記弁体に設けた連通孔であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の流量制御弁
   。
3. （３）前記連通路が前記弁本体に設けた連通孔であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の流量制御
   弁。