WO2015152338A1

WO2015152338A1 - 減圧弁

Info

Publication number: WO2015152338A1
Application number: PCT/JP2015/060369
Authority: WO
Inventors: 武司土田
Original assignee: 株式会社コスメック
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2015-10-08
Also published as: CN106062651B; JP6397651B2; CN106062651A; EP3101507A4; EP3101507A1; JP2015201150A; US20170147014A1; EP3101507B1; US10261526B2

Abstract

　減圧部材や受圧ピストンに発生する振動現象を確実に減衰させる減圧弁を提供する。　受圧ピストン（１９）が右方へ進出して、受圧ピストン（１９）とピストン孔（１８）とによって区画形成された流体室（２８）の容積が増加すると、流体室（２８）の圧力が低下して逆止弁（３４）が閉弁すると共に、出口室（１０）の圧力流体が絞り部（３１）を通って流体室（２８）へ流入する。受圧ピストン（１９）が左方へ後退して流体室（２８）の容積が減少すると、その流体室（２８）の圧力が上昇して逆止弁（３４）が開弁すると共に、流体室（２８）の圧力流体が出口室（１０）へ流出する。

Description

減圧弁

　この発明は、減圧弁に関し、より詳しくは、弁ケース内に挿入された受圧ピストンや減圧部材に発生するハンチングやチャタリング等の振動現象を抑制する技術に関する。

　この種の減圧弁には、従来では、特許文献１（日本国・特開２００１－０５１７２７号公報）に記載されたものがある。その従来技術は、次のように構成されている。
　弁ケース内部の出口室に受圧ピストンが挿入される。弁ケース内部の入口室に減圧部材を挿入し、その減圧部材に形成された収納孔に可動子弁体が挿入される。出口室の圧力の上昇によって減圧部材が閉弁して、入口室の圧力流体が、可動子弁体の外周に形成された絞り通路を通って出口室へ流出する。その出口室の圧力がさらに上昇して設定圧力に達すると、可動子弁体が閉弁される。

特開２００１－０５１７２７号公報

　従来の減圧弁では、出口室の圧力の急激な変動により、可動子弁体や減圧部材や受圧ピストンがハンチングやチャタリング等の振動現象によって異常音を発生させることがある。
　本発明の目的は、減圧部材や受圧ピストンに発生する振動現象を確実に抑制する減圧弁を提供することにある。

　上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１及び図２Ａ～図２Ｃ，図３，図４に示すように、減圧弁を次のように構成した。
　弁ケース１の内部に、入口室８と減圧弁座９と出口室１０とを一端側から他端側へ直列状に形成する。前記入口室８に減圧部材１４を進退可能に挿入し、その減圧部材１４を閉弁バネ１５によって他端側へ付勢する。前記出口室１０にピストン孔１８を形成する。前記ピストン孔１８に受圧ピストン１９を進退可能に挿入し、その受圧ピストン１９を圧力設定バネ４４によって一端側へ付勢する。前記ピストン孔１８と前記受圧ピストン１９とによって流体室２８を区画形成して、前記受圧ピストン１９の一端側への進出及び他端側への後退に応じて前記流体室２８の容積を増加及び減少させる。その流体室２８と前記出口室１０とを連通するように、第１通路２９及び第２通路３０を並列に設ける。前記第１通路２９に設けられた逆止弁３４は、前記出口室１０から前記流体室２８への流れを遮断すると共にその逆の流れを許容する。前記第２通路３０に絞り部３１を設ける。

　従って、本発明は次の作用効果を奏する。
　前記受圧ピストンが一端側へ進出して流体室の容積が増加するときには、その流体室の圧力が低下して逆止弁が閉弁すると共に、出口室の圧力流体が第２通路の絞り部を通って流体室へ緩やかに流入する。受圧ピストンが他端側へ後退して流体室の容積が減少するときには、その流体室の圧力が上昇して逆止弁が開弁すると共に、流体室の圧力流体が第１通路を通って出口室へ流出する。
　上記のように流体室の容積が増加した場合には、流体室の圧力が出口室と比べて低くなり、受圧ピストンには、出口室の圧力と流体室の圧力との差圧力が他端側へ作用する。これにより、その他端側へ作用する差圧力が、受圧ピストンを一端側へ進出させるバネ付勢力に対する抵抗力となり、受圧ピストンの一端側への進出速度が緩やかになる。
　ここで、従来の減圧弁では、出口室の圧力が設定圧力に調整されているときに、その出口室の圧力が急に低下すると、減圧部材や受圧ピストンがハンチングやチャタリング等の振動現象を発生することがある。しかしながら、本発明によれば、上記抵抗力が受圧ピストンの一端側への進出速度を緩やかにするので、減圧部材が急に開弁して出口室の圧力が急に上昇するのを防止でき、その結果、受圧ピストン及び減圧部材の振動が抑制される。

　本発明は、下記（１）から（４）の構成を加えることが好ましい。
（１）　例えば、図１及び図２Ａ～図２Ｃ，図３に示すように、前記ピストン孔１８と前記受圧ピストン１９との間に前記絞り部３１を設ける。
　この場合、減圧弁を簡素な構成とすることができる。

（２）　例えば、図１及び図２Ａ～図２Ｃ，図３に示すように、前記ピストン孔１８は、前記出口室１０の他端側の端壁に他端方向へ順に形成された大径孔２１と小径孔２０とを有する。前記受圧ピストン１９は、前記小径孔２０に保密状に挿入された小径部分２２と前記大径孔２１に嵌合された大径部分２３とを有する。前記流体室２８は、前記大径孔２１と前記小径部分２２との間に形成される。前記絞り部３１は、前記大径孔２１と前記大径部分２３との間に設けられる。
　この場合、減圧弁を簡素な構成とすることができる。

（３）　例えば、図１及び図２Ａ～図２Ｃに示すように、前記受圧ピストン１９の内部に前記逆止弁３４を設ける。
　この場合、弁ケースに逆止弁を設ける場合に比べて、その逆止弁の弁室や弁座を容易に加工できるので、減圧弁を能率良く製作できる。

（４）　例えば、図４に示すように、前記第１通路２９が、前記ピストン孔１８と前記受圧ピストン１９の外周面との間に形成される。前記第２通路３０が、前記受圧ピストン１９の内部または前記弁ケース１に設けられる。前記逆止弁３４が、前記ピストン孔１８と前記受圧ピストン１９との間に装着された弾性シール部材５０を備える。その弾性シール部材５０は、前記出口室１０から前記流体室２８への流れを遮断すると共にその逆の流れを許容する。
　この場合、逆止弁を簡素な構成とすることができる。

図１は、本発明の第１実施形態を示し、減圧弁の断面視の模式図である。図２Ａから図２Ｃは、上記減圧弁の動作説明図であって、それぞれ、上記図１に類似する部分図である。図２Ａは、減圧弁の全開状態を示し、図２Ｂは、全開状態から閉弁状態への切換え途中状態を示し、図２Ｃは、減圧弁の閉弁状態を示している。図３は、本発明の第２実施形態を示し、図２Ａに類似する図である。図４は、本発明の第３実施形態を示し、図２Ａに類似する図である。

　本発明の第１実施形態を、図１及び図２Ａ～図２Ｃによって説明する。まず、全開状態を示す図１に基づいて減圧弁の構造を説明する。
　弁ケース１の下部に圧油の入口孔３及び出口孔４が設けられる。入口孔３に油圧源が連通されると共に出口孔４に油圧シリンダが連通される（いずれも図示せず）。弁ケース１の内部に、入口室８と減圧弁座９と出口室１０とが右端壁１ａ側（一端側）から左端壁１ｂ側（他端側）へ直列状に形成される。入口孔３は、入口室８と減圧弁座９と出口室１０とを通るように形成された流路１１を経由して出口孔４に連通される。

　前記の右端壁１ａに収容孔１３が形成され、その収容孔１３に減圧部材１４を左右方向へ進退可能に挿入する。右端壁１ａと減圧部材１４との間に装着された閉弁バネ１５が、減圧部材１４を左方へ付勢する。減圧部材１４の右端部と収容孔１３内の孔室１６とが、減圧部材１４の周壁に形成された溝１４ａによって入口室８に連通されている。入口室８の左端壁８ａには、前記の減圧弁座９が形成され、その減圧弁座９の中央に開口部９ａが形成される。その開口部９ａを介して入口室８と出口室１０とが連通される。

　前記の出口室１０に形成されたピストン孔１８は、出口室１０の左端壁１０ａから左方へ順に形成された大径孔２１と小径孔２０を有する。そのピストン孔１８に受圧ピストン１９を左右方向へ進退可能に挿入する。その受圧ピストン１９は、小径孔２０に封止部材２６を介して保密状に挿入される小径部分２２と、大径孔２１に嵌合される大径部分２３とを有する。大径孔２１と小径部分２２との間に、流体室２８が形成される。その流体室２８と出口室１０とは、並列に配置された第１通路２９及び第２通路３０によって連通される。

　この実施形態では、上記の第１通路２９は、受圧ピストン１９の内部に設けられる。その第１通路２９にポペット式の逆止弁３４が設けられ、その逆止弁３４の弁室３５が左右に延在するように形成されている。その弁室３５の左端壁に弁座３６が設けられ、その弁座３６にボール３８がバネ３７によって付勢される。弁座３６の中央に入口路３９が連通され、その入口路３９が流体室２８に連通される。また、弁室３５は、出口路４０を介して出口室１０に連通される。前記の第１通路２９は、入口路３９と弁室３５と出口路４０とからなる。

　前記の第２通路３０は、大径孔２１と大径部分２３との間の嵌合隙間によって形成され、その嵌合隙間の全体によって絞り部３１が構成されている。すなわち、本実施形態では、第２通路３０のうちの右端壁１ａ側（一端側）から左端壁１ｂ側（他端側）まで全てが絞り部３１である。前記の大径部分２３から右方へ操作ロッド３２が突設される。その操作ロッド３２は、前記開口部９ａを通って減圧部材１４に当接する。
　なお、絞り部３１は、嵌合隙間の全体によって構成されるのに代えて、その嵌合隙間の一部に形成されるようにしてもよい。すなわち、第２通路３０のうちの右端壁１ａ側から左端壁１ｂ側まで全てを絞り部３１とするのに代えて、第２通路３０のうちの一部を他部よりも狭い通路である絞り部にしてもよい。

　弁ケース１の左端壁１ｂと受圧ピストン１９との間には、その受圧ピストン１９を右方へ付勢する圧力設定バネ４４が、バネ受け４５ａ，４５ｂを介して装着される。その圧力設定バネ４４は、大径バネ４４ａと小径バネ４４ｂとを有する。

　上記の減圧弁は、図２Ａから図２Ｃに示すように、次のように作動する。
　図２Ａの初期状態では、流路１１と流体室２８とに油が充満されているが、入口孔３に油圧力を作用させていない。このため、圧力設定バネ４４が受圧ピストン１９を進出位置Ａへ進出させると共に、受圧ピストン１９が前記の操作ロッド３２を介して減圧部材１４を減圧弁座９から離間させ、これらの両者間に大きな隙間が形成されている。また、流体室２８の容積が最大となっている。

　上記図２Ａの全開状態において、入口孔３に圧油を供給すると、出口室１０の圧力が上昇して、受圧ピストン１９が図２Ａの進出位置Ａから図２Ｂの位置へ後退されると共に、減圧部材１４が閉弁バネ１５の付勢力によって左方に移動される。また、受圧ピストン１９の左方への後退に応じて流体室２８の容積が減少されると、流体室２８内の圧力が上昇して逆止弁３４が開弁されると共に、流体室２８の圧油が第１流路２９を通って出口室１０へ流出する。

　図２Ｂの切換え途中状態において、入口室８の圧油が出口室１０へさらに流出すると、その出口室１０の圧力が設定圧力まで上昇して、受圧ピストン１９が図２Ｃの後退位置Ｒへ後退すると共に、減圧部材１４が左方へ移動して減圧弁座９に当接する。

　図２Ｃの閉弁状態において、出口孔４に接続された油圧シリンダが圧油を消費して前記の出口室１０内の油圧力が低下すると、図２Ｂに示すように、受圧ピストン１９が右方へ進出して減圧部材１４を開弁させる。その図２Ｂの開弁状態と図２Ｃの閉弁状態とを繰り返して、出口孔４の圧力を設定値に保持する。

　上述したように、前記の受圧ピストン１９が右方へ進出したときには、それに応じて流体室２８の容積が増加する。このため、その流体室２８の圧力が低下して、出口室１０の圧油が第２流路３０の絞り部３１を通って流体室２８へ緩やかに流入されていく。より詳しくいえば、流体室２８の上記の容積増加速度が、当該流体室２８への上記の圧油流入速度を超えることにより、流体室２８の圧力が出口室１０と比べて低くなり、受圧ピストン１９には、出口室１０の圧力と流体室２８の圧力との差圧力が左方へ作用する。これにより、その左方へ作用する差圧力が、受圧ピストン１９を右方へ進出させる圧力設定バネ４４の付勢力に対する抵抗力となり、受圧ピストン１９の右方への進出速度が緩やかになる。
　また、上述したように、前記の受圧ピストン１９が左方へ後退したときには、それに応じて流体室２８の容積が減少され、流体室２８の圧力が出口室１０に比べて高くなる。その流体室２８の高い圧力が前記のバネ３７に抗して逆止弁３４を開弁させて、流体室２８の圧油が前記の弁室３５を通って出口室１０へ速やかに流出する。これにより、受圧ピストン１９は、左方へ速やかに後退し、減圧部材１４が速やかに閉弁する。

　上記の実施形態の減圧弁は次の長所を奏する。
　従来の減圧弁では、出口孔（及び出口室）の圧力が設定圧力に調整されているときに、上記の油圧シリンダが圧油を消費して出口孔の圧力が急に低下すると、圧力設定バネの付勢力によって受圧ピストンが右方へ急に進出して減圧部材が大きく開弁されて、入口室の圧油が出口室へ勢いよく流出して、出口室の圧力を高める。その出口室の高い圧力が圧力設定バネに抗して受圧ピストンを左方へ急速に後退させるので、減圧部材が急に閉弁される。すると、出口室の圧力が急に低下するので、圧力設定バネが受圧ピストンを介して減圧部材を急に開弁させる。このように、従来の減圧弁の減圧部材には、急な開弁と閉弁とを繰り返してチャタリングが発生する。
　これに対し、本発明の減圧弁では、出口孔４の圧力が急に低下しても、前述した抵抗力によって受圧ピストン１９が緩やかに右方へ進出して減圧部材１４が緩やかに開弁されるので、出口室１０の圧力は緩やかに上昇する。このため、受圧ピストン１９及び減圧部材１４のチャタリングが抑制される。

　また、従来の減圧弁では、出口室の圧力が急に低下して圧力設定バネが受圧ピストンを介して減圧部材を急に開弁方向へ移動させると、入口室の圧油が出口室へ勢いよく流出して、その出口室の圧力がオーバーシュートしてハンチングするおそれがあった。
　これに対し、本発明の減圧弁では、前記の抵抗力が受圧ピストン１９に作用して、その受圧ピストン１９が緩やかに右方へ進出する。これにより、出口室１０の圧力を緩やかに上昇させることができる。即ち、出口室１０の圧力がオーバーシュートしてハンチングが発生するのを確実に防止できる。

　前記受圧ピストン１９の小径部分２２及び大径部分２３は、一体に形成されるのに代えて、別体に設けてもよい。例えば、上記大径部分２３をピストンリング状に形成して、その大径部分２３を小径部分２２に取り付けてもよい。

　図３および図４は、本発明の第２実施形態および第３実施形態を示している。これらの各実施形態においては、上記の第１実施形態の構成部材と同じ部材（または類似する部材）には原則として同一の参照数字を付けて説明する。

　図３に示す第２実施形態が上記の第１実施形態と異なる点は次の通りである。
　弁ケース１の下部に第１通路２９を設ける。その第１通路２９に逆止弁３４が設けられている。

　図４に示す第３実施形態が上記の第１実施形態と異なる点は次の通りである。
　第１通路２９を、ピストン孔１８の大径孔２１と受圧ピストン１９の大径部分２３との間に設け、その第１通路２９に、ゴム製のＵパッキン（弾性シール部材）５０を備える逆止弁３４を設ける。そのＵパッキン５０は、その基部５０ａが流体室２８側となるように受圧ピストン１９の溝１９ａに装着され、Ｕパッキン５０の先端部５０ｂの外周部が大径孔２１の周壁と接触することで大径孔２１と大径部分２３との間を封止している。また、第２通路３０は、弁ケース１の内部に設けられ、その第２通路３０に絞り部３１が設けられる。
　この場合、受圧ピストン１９の左方への後退に応じて、流体室２８の容積が減少されると、流体室２８の圧力が上昇して逆止弁３４が開弁され、流体室２８の圧油が先端部５０ｂと大径孔２１の周壁との間を通って出口室１０へ流出する。
　また、受圧ピストン１９の右方への進出に応じて、流体室２８の容積が増加されると、流体室２８の圧力が低下して逆止弁３４が閉弁され、出口室１０の圧油が第２通路３０の絞り部３１を通って流体室２８へ緩やかに流入される。
　なお、上記の弾性シール部材は、例示したゴム製のＵパッキン５０に代えて、形状の異なるＯリング等であってもよく、また、材質の異なる樹脂製等であってもよい。

　上記の各実施形態は次のように変更可能である。
　圧力流体は、例示した圧油に代えて、他の液体または圧縮空気等の気体であってもよい。
　上記の逆止弁３４は、例示したポペット式やパッキン式の逆止弁に限定されるものではない。
　その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。

　１：弁ケース，８：入口室，９：減圧弁座，１０：出口室，１４：減圧部材，１５：閉弁バネ，１８：ピストン孔，１９：受圧ピストン，２０：小径孔，２１：大径孔，２２：小径部分，２３：大径部分，２８：流体室，２９：第１通路，３０：第２通路，３１：絞り部，３４：逆止弁，４４：圧力設定バネ，５０：Ｕパッキン（弾性シール部材）．

Claims

　弁ケース（１）の内部に一端側から他端側へ直列状に形成された入口室（８）と減圧弁座（９）と出口室（１０）と、
　前記入口室（８）に進退可能に挿入されると共に閉弁バネ（１５）によって他端側へ付勢された減圧部材（１４）と、
　前記出口室（１０）に形成されたピストン孔（１８）と、
　前記ピストン孔（１８）に進退可能に挿入されると共に圧力設定バネ（４４）によって一端側へ付勢された受圧ピストン（１９）と、
　前記ピストン孔（１８）と前記受圧ピストン（１９）とによって区画形成される流体室（２８）であって、前記受圧ピストン（１９）の一端側への進出及び他端側への後退に応じて容積が増加及び減少される流体室（２８）と、
　その流体室（２８）と前記出口室（１０）とを連通するように並列に設けられた第１通路（２９）及び第２通路（３０）と、
　前記第１通路（２９）に設けられた逆止弁（３４）であって、前記出口室（１０）から前記流体室（２８）への流れを遮断すると共にその逆の流れを許容する逆止弁（３４）と、
　前記第２通路（３０）に設けられた絞り部（３１）と、
　を備える、
　ことを特徴とする減圧弁。
　請求項１に記載の減圧弁において、
　前記ピストン孔（１８）と前記受圧ピストン（１９）との間に前記絞り部（３１）を設ける、
　ことを特徴とする減圧弁。
　請求項１に記載の減圧弁において、
　前記ピストン孔（１８）は、前記出口室（１０）の他端側の端壁に他端方向へ順に形成された大径孔（２１）と小径孔（２０）とを有し、
　前記受圧ピストン（１９）は、前記小径孔（２０）に保密状に挿入された小径部分（２２）と前記大径孔（２１）に嵌合された大径部分（２３）とを有し、
　前記流体室（２８）は、前記大径孔（２１）と前記小径部分（２２）との間に形成され、
　前記絞り部（３１）は、前記大径孔（２１）と前記大径部分（２３）との間に設けられる、
　ことを特徴とする減圧弁。
　請求項１から３のいずれかに記載の減圧弁において、
　前記受圧ピストン（１９）の内部に前記逆止弁（３４）を設ける、
　ことを特徴とする減圧弁。
　請求項１に記載の減圧弁において、
　前記第１通路（２９）が、前記ピストン孔（１８）と前記受圧ピストン（１９）の外周面との間に形成され、
　前記第２通路（３０）が、前記受圧ピストン（１９）の内部または前記弁ケース（１）に設けられ、
　前記逆止弁（３４）が、前記ピストン孔（１８）と前記受圧ピストン（１９）との間に装着された弾性シール部材（５０）を備え、
　その弾性シール部材（５０）が、前記出口室（１０）から前記流体室（２８）への流れを遮断すると共にその逆の流れを許容する、
　ことを特徴とする減圧弁。