JPS6319405A - 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６ｌ−１ｊ７０９号、特願昭６１−１１７．１０
号、特願昭６１−３１６９９号、特願昭６１．−３１７
００号）に係る各”ＡＭＯ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〕

本則出願人は、上記した先願、例えば特願昭６１−１１
７０９号にて、第５図に例示する装置を提案した。

第５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、ｌｌｃ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！３）にて摺動自在に嵌挿されてテーパ面１２
ａｌ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を形成するピ
ストン部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ｌｉＧ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
パイロツト弁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パイロット弁３０の第２切換弁３２に接続さ
れている。

第１パイロット弁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から校り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ＩＪ　
ＩＪ−フ弁２３によって構成されている。第２パイロツ
ト弁３０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３
１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Ｐ
４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３
２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とピストン部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パイロツト弁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から校り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の連通が通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パイロツ
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Ｐｉ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、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−／　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ツ
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
一方の小径孔に摺動自在に嵌挿されるスプール部と、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延
び同小径孔との間に前記第２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
介して富に接続されるとともに戻り路に選択的に接続さ
れる第３油室を形成する小径部を一体的に備え、また前
記スプール部の外周に前記第３油室側への軸方向移動に
よって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前、
肥大径孔及び一方の小径孔内壁とにより構成する切欠を
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、弁体のスプール部に設け
た切欠と弁本体の大径孔及び一方の小径孔内壁とにより
構成される可変絞り部、及び第１油室を通して連通して
、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切欠は、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切欠と弁本体の大
径孔及び一方の小径孔内壁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（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５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５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４１Ｇ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４１６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に摺動自在に嵌挿されるスプール部４２ｂと、同ス
プール部４２ｂの下側に設けられて小径孔４１ｂ内に延
び同小径孔４１ｂとの間に流出路Ｐ１２に連通ずる第１
油室Ｒ１１を形成する連結部４２ｃと、同連結部４２ｃ
の下側に設けられて小径孔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２油室Ｒ１２
を形成するピストン部４２ｄ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４
４を介して環状溝４１ｅ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３油室Ｒ１３（第２図参
照）を形成する小径筒部４２ｅを一体的に備えている。

また弁体４２（７？スプ一ル部４２ｂの外周には、第３
油室Ｒ１３側への軸方向移動によってポペット弁部４２
ａのテーパ面４２ａ１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を大径孔４
１ａの環状溝４１ｅ部分及び下方の小径孔内壁４１ｂ１
とにより構成する切欠４２ｂ１が設けられている。

上記のように構成した流量制御弁は、第２図にて例示し
たように、第２油室Ｒ１２を第１パイロット弁２０に接
続するとともに第２パイロツト弁３０の第１切換弁３１
に接続し、また第３油室Ｒ１３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パイロツト弁２０
及び第２パイロット弁３０の構成は第５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
、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３油室Ｒ１３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３油室Ｒ１３に付与される油圧及びばね
４３の作用により上記したパイロッ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。しかして、このときには、弁体４２におけるポ
ペット弁部４２ａに流入路Ｐ１１内圧力が常に相殺され
るように作用し、またスプール部４２ｂとピストン部４
２ｄに流出路Ｐ１２内圧力が常に相殺されるように作用
するため、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
押圧力がばね４３の取付荷重より大きく、しかも第３油
室Ｒ１３が戻り路Ｐ６と接続されて連通しておれば、第
３油室Ｒ１３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ＰＬ２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、スプール部４２ｂに設けた切欠４２ｂ１と大径孔
４１ａの環状溝４１６部分及び下方の小径孔内壁４１ｂ
１とにより構成される可変絞り部Ａ及び第１油室Ｒ１１
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ｐＨから流出路Ｐ
１２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４２ｂに設けられる切
欠４２ｂ１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４２ｂ
に設けた切欠４２ｂ１と大径孔４１ａの環状溝４１ｅ部
分及び下方の小径孔内壁４１ｂ１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・
７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５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５図に示した弁体１
２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３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が第１〜第４部材
４１Ａ〜４ＬＤによって構成されていて、第４部材４１
Ｄに弁座４１ｄが形成されている。このため、第４部材
４１Ｄの材質を例えば鉄として弁座４１ｄの耐久性向上
を図ることができる。また、弁本体４１の第２部材４１
Ｂ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の取付荷重を予め開整
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実質的に同じ
である。また、第３図に示した実施例の作用・効果は上
述した第１図及び第２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２図にて示したよ
うに、第３油室Ｒ１３を絞り４４を介して環状１４１ｅ
に連通させて、環状溝４１ｅに接続された流路を流入路
ｐＨ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３油室Ｒ１３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１４１ｅ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の下端部に環状溝４１８を形成して
、この環状溝４１８に流入路ｐＨを連通させたが、第４
図にて示したように、大径孔４１ａを環状溝４１ｅの径
まで太き（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３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４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
、第５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、４
１ｄ・・・弁座、４２・・・弁体、４２ａ・・・ポペッ
ト弁部、４２ａ１・・・テーバ面、４２ｂ・・・スプー
ル部、４２ｂ１・・・切欠、４２ｃ・・・連結部、４２
ｄ・・・ピストン部、４２ｅ・・・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。

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
   一方の小径孔に摺動自在に嵌挿されるスプール部と、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延
   び同小径孔との間に前記第２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３油室を形成する小径部を一体的に備え、また前
   記スプール部の外周に前記第３油室側への軸方向移動に
   よって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前記
   大径孔及び一方の小径孔内壁とにより構成する切欠を備
   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。