JPS6319404A - 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
、特馴昭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・ノド弁２
０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！ｌｉｅや流出路Ｐ２が連通ずる環状溝１１ｆ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！
３（上下両端部に作用する流入路Ｐ１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ット弁部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１
１ｂ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パイロツト弁２０に接続されるとともに第２
バイロフト弁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バイロフト弁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に付与されるバイロフ
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に連通ずる戻り路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バイロフト弁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
バイロフト圧が設定値未満である場合には、図示のごと
（、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１１ｄ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バイロフト弁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バイロフ
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内のバイロフト圧（第１パイロツト弁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−／　）圧を変えることにより、主弁１０の弁体１
２の位置を調整できてポペット弁部１２ａのテーパ面１
２１ａｌと弁座ｌｉｄ間に形成される可変絞り部の流路
面積を調節でき、　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面〇主弁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）の変化率が太き（、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と弁座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流入出路を接続してなる弁本
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低降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流入出路に連通ずる第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前記弁本体における前
記第２流入出路の小径孔側端部に形成した開口とにより
前記ポペ・ノド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
スプール部と、同スプール邪の−Ｉ１１に設けられて前
記一方の小径孔内に前記第１油室に常に連通ずる第２油
室を形成する第２連結部と、同第２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３油室を形成するピス
トン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３油室に向けて付勢するばね
を具備する構成とした。

〔発明の作用・効果〕

本発明による流量制御弁においては、第３油室にバイロ
フ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、第２油室、ス
プール部と第２流入出路の小径孔側端部に形成した開口
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、第２流入出路の小径孔側端部に形成される開
口は、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（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、かつスプール部と第２流入出路の小径孔側
端部に形成した開口とにより構成される可変絞り部にて
液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、第３
部材４１Ｃ及び第４部材４１Ｄ（この部材は、第１部材
４１Ａの下端内孔内に嵌合固定されているスリーブであ
るが、第１部材４ＬＡと一体として実施することも可能
である）からなる弁本体４１と、この弁本体４１内に上
下方向く軸方向）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をそれぞれ間軸的に設けて
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の中間部に対応して形成されて流出路Ｐ
１２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７）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第４部材４１Ｄに形
成した開口４１ｇ（この開口の形状は第２図にて例示し
たものの一つが採用されている）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４２
ａ１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を構成するスプール部４２Ｃ
と、同スプール部４２ｃの下側に設けられて下方の小径
孔４１ｂ内に連通路Ｐ２０を通して第１油室Ｒ１１に常
に連通ずる第２油室Ｒ１２を形成する第２連結部４２ｄ
と、同第２連結部４２ｄ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端にパイロット
圧が付与される第３油室Ｒ１３を形成するピストン部４
２ｅ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を介して環状溝４１ｅ
に密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
４２ｆを一体的に備えている。

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３油室Ｒ１３を第１バイロフト弁２０に接
続するとともに第２バイロフト弁３０の第１切換弁３１
に接続し、また第４油室Ｒ１４を第２バイロフト弁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バイロフト弁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（、しかも弁体４
２におけるポペット弁部４２ａに流入路ｐＨ内圧力が常
に相殺されるように作用し、また同ポペット弁部４２ａ
とスプール部４２ｃに第１油室Ｒ１１内圧力が常に相殺
されるように作用し、更にスプール部４２ｃとピストン
部４２ｅに第２油室Ｒ１２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３油室Ｒ１３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の作用により上記したバイロフト圧による押圧
力に抗してポペット弁部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３油室Ｒ１３に付与されるパイロ７ト圧に
よる押圧力がばね４３の取付荷重より大きく、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３油室Ｒ１３内のバイロフ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、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、第１油室Ｒ１１，連通路Ｐ２０．第２油室Ｒ
１２，スプール部４２ｃと第４部材４１Ｄに形成した開
口４１ｇ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Ｐ１１から流出路Ｐ１２へ流れる流量が流路面積の
最も小さい可変絞り部Ａにて規定される。したがって、
第３油室Ｒ１３に付与されるパイロット圧を変えること
により、弁体４２の位置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Ｐ１１から流出路Ｐ１２へ流
れる流量を調整することができるゆ しかして、第４部材４１Ｄに形成される開口４１ｇ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
と第４部材４１Ｄに形成した開口４１ｇ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かできて、
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への流路
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、弁本体４１の第２部材４１Ｂ
と第４部材４１Ｄが一体的に結合された状態にて第１部
材４１Ａ内に組付けられており、第２部材４１Ｂと第４
部材４１Ｄ内には弁体４２とばね４３が予め組込まれて
いる。このため、この流量制御弁においては、組付性が
よいといった利点やぼね４３の取付荷重を予め調整する
ことができるといった利点がある。なお、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４１ｅに連通させて、環状溝４１
６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ｔｓ４１ｅを形成して、この環状１４１ｅに
流入路ｐＨを連通させたが、第６図にて示したように、
大径孔４１ａを環状溝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
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・・・流量制御弁（主弁）、４１・・・弁本体、４
１ａ・・・大径孔、４１ｂ、４１ｃ・・・小径孔、４１
ｄ・・・弁座、４１ｇ・・・開口、。 ４２・・・弁体、４２ａ・・・ポペ・ノド弁部、４２ａ
ｌ・・・テーパ面、４２ｂ・・・連結部、４２ｃ・・・
スプール部、４２ｄ・・・第２連結部、４２ｅ・・・ピ
ストン部、４２ｆ・・・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、Ｒ１１・・・第１油室、Ｒ１２・
・・第２油室、Ｒ１３・・・第３油室、Ｒ１４・・・第
４油室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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流入出路を
   接続してなる弁本体と、 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前記弁本体における前
   記第２流入出路の小径孔側端部に形成した開口とにより
   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ス
   プール部と、同スプール部の一側に設けられて前記一方
   の小径孔内に前記第１油室に常に連通する第２油室を形
   成する第２連結部と、同第２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３油室を形成するピストン部
   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３油室に向けて付勢するばねを具備
   してなる流量制御弁。