JPH01131303A - 圧力流体によって制御されるバルブの振動を減衰する減衰装置 - Google Patents

圧力流体によって制御されるバルブの振動を減衰する減衰装置

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JPH01131303A
JPH01131303A JP63251717A JP25171788A JPH01131303A JP H01131303 A JPH01131303 A JP H01131303A JP 63251717 A JP63251717 A JP 63251717A JP 25171788 A JP25171788 A JP 25171788A JP H01131303 A JPH01131303 A JP H01131303A
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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】 本発明は圧力流体によって制御されるバルブおよび絞り
を有する制御圧力導管の振動を減衰する減衰（ダンピン
グ）装置に関する。
このような減衰装置は、西独公開公報第２７２８　００
４号から公知である。この公報は、制御圧力が制御され
るバルブによって影響を受ける系の圧力から誘導される
ような複数のスライドバルブを開示している。制御圧力
室に対する連結導管内の絞りは、バルブスライドの振動
運動を実質的に減衰し、特に圧力変化中に発生する初期
振動を安定化することを保証しようとするものである。
圧力流体の粘度は温度と共に変化する。このため、手動
で作動されかつ制御圧力内の固定絞りを介するリターン
の圧力がある圧力設定バルブにおル）て、圧力媒体に接
触するバイメタルのストリップによってパルプスライド
に付加的荷重をかけることが行われている（米国特許第
２，９６５．１２０号）。しかし、この構成は振動の減
衰に影響を与えない。
圧力流体の温度と独立した振動の減衰は、もし絞りが孔
付ダイヤフラムのようなシャープエツジ付ダイヤフラム
の形状であるならば、達成される。
しかし都合の悪いことに、弱い流れの場合には、このよ
うなダイヤフラムは、実際には油圧抵抗を働かせず小さ
い振動の減衰を行わない。したがって、初期振動は比較
的長びく。
層流用の絞りが知られており（米国特許第３゜１４４．
８７９号）、その絞りにおいては、環状絞りギャップが
２つの隣接する端面間に形成される。１つの端面の内部
リムおよび外部リムは小さい直径のボアを介して圧力媒
体連通部にそれぞれ連通している。絞りギャップのギャ
ップ高さは手によって調節自在であり、温度に依存する
ものである。最後に述べた場合のものにおいては、１つ
の端面がロッドにあり、他の端面はスリーブにある。ロ
ッドおよびスリーブは他端で堅く連結されている。スリ
ーブはロッドより大きい熱膨張率を有する。この構成は
流れ抵抗を測定することによって温度の遠隔測定に用い
ることができる。
本発明の目的は、初期振動が圧力流体の作動温度とは独
立して迅速に安定化されるような前述の形式の減衰装置
を提供することにある。
本発明によると、この問題は、温度によって生じる油圧
抵抗の変化を完全にまたは部分的に補償するようにその
高さが圧力流体の温度とは反対に変化する絞りギャップ
を絞りが持つことによって、解決される。
絞りギャップは大部分層流によって横切られる。
その結果、低い流速においてさえも高い油圧絞り抵抗が
ある。したがって、絞りは、例えばバルブスライドのよ
うなバルブ要素の小さい振動を有効に減衰し、その結果
初期振動は迅速に安定化される。
固定高さを持つ絞りギャップの油圧抵抗は圧力流体の温
度依存性粘度によって著しく大きく影響を受ける。ギャ
ップの高さが圧力流体の温度に依存して補償するように
構成されているので、温度変化を伴った場合でさえも油
圧抵抗を完全にまたは部分的に一定に維持することが可
能である。良好な減衰を与えるように設定した絞りの油
圧抵抗は、圧力流体が冷たいときに油圧系が作動され、
その後圧力流体がポンプ等でかなり加熱されても、有効
に働く。
もしギャップの高さが絞りギャップの長さにわたって一
定であるならば、特に望ましいことである。このことを
達成する最も簡単な方法は平らな並置したインターフェ
ースによって行われる。しかしながら、円筒状ボアに円
錐状シャフトを押入するすることによって形成されるよ
うな、わずかに可変の高さを持つギャップも用いること
もできる。
特に、望ましくは、温度に対してギャップがほぼ直線特
性となるグラフが選ばれて、温度の作動範囲内で、その
対応する曲線と２回交差することである。このようにし
て、全く正確な温度補償が得られる。
もし、異なった温度依存性のギャップ高さ、または一定
のギャップ高さを持つ他の絞りギャップが第一の絞りギ
ャップに並置されるならば、−層良好な結果が得られる
。このことは一定の油圧抵抗に対応する曲線に正確に適
用される特性ラインの組合わせを導くものである。
さらに、温度に対して両方のギャップの高さがほぼ直線
である特性グラフが選ばれて、温度の作動範囲内で、そ
れらの特性グラフが油圧抵抗の正確な維持状態に対応す
る曲線と少なくとも３回交差することである。
構成上の観点からは、ロッドは遊隙を持ってハウジング
内に配置され、ハウジングより大きい熱膨張率を有し、
ハウジングにその一端で連結されており、絞りギャップ
は２つの端面の間で他端に形成されており、端面の１つ
はロッドであり、他の１つはハウジングであり、圧力流
体連通部の１つが端面の中間の領域内に設けられかつ他
の圧力流体連通部が端面のリムに連通しているように構
成されていることが好ましい、ギャップの高さは２つの
熱膨張率の差に依存して変化する。初期のギャップ高さ
およびロッドとハウジングとの材質を適当に選ぶことに
よって、所望の特性グラフが達成できる。
好ましくは、絞りギャップはロッドの端面とハウジング
ベースの端面との間に形成され、ハウジングベースには
圧力流体連通部として中央孔が設けられる。この中央孔
は絞りギャップの内部境界を形成し、泥等の粒子によっ
て遮断されないような大きな断面を有する。さらに、構
成は極めて単純である。
他の圧力流体連通部は、好ましくは、ハウジング壁内の
少なくとも１つの横方向のボアによって形成され、かつ
ロッドおよびハウジングの間の遊隙を介して端面のリム
に連通している。このことはわずかな空間しかとらない
極めて単純な構成を与える。他の利点は、圧力流体がロ
ッドばかりでなくハウジングにかなりの長さにわたって
接触し、これらの部品が圧力流体と同一の温度となるこ
とである。
並置した第二の絞りギャップは端の少なくとも１つにあ
る半径方向の溝によって形成されてもよい。このことは
極めてわずかしか費用を増加させない。
１つの実施例においては、ハウジングのベースが、好ま
しくは、圧ばめによってスリーブ状ハウジングに配置さ
れる。この場合、スリーブの端面は閉じられていて、固
定位置にロッドを収容している。ハウジングのベースを
ハウジングに対して適当に配置することによって、絞り
ギャップの高さが正確に設定できる。
他の実施例において、ロッドはハウジングにねじ込まれ
る。この場合、ハウジングのベースはハウジングの残部
と一体に作られてもよい、しかしながら、ギャップ高さ
の基準位置はねじ込まれたロッドを回転することによっ
て変化できる。
ハウジングがバルブブロックのボア中にねじ込まれるス
リーブ状ねじ要素であり、ボアには連通流路が設けられ
ており、バルブブロックがベースの各々とその長さの中
間にそれぞれの連通流路に連通ずる圧力流体連通部を有
しており、圧力流体連通部の間にある環状シールによっ
て囲まれていることが特に推奨される。このようなねじ
要素はかなり多数製造でき、そしてバルブブロックに挿
入できる。
さらに他の実施例では、ロッドはチェックバルブを持つ
バイパス流路を有する。このようにして、他の流れの方
向とは異なった１つの流れの方向に減衰状態を得ること
ができる。
次に、図面を参照して、本発明を説明する。
第１図は、サーボモータ１を作動する油圧系を示す、調
節可能なポンプ２は、補償バルブ３および手動作動要素
４等によって調節可能なメインコントロールバルブ５を
介してサーボモータ１の圧力室６に圧力流体を運び、一
方圧力流体は荷重減少バルブ８およびメインコントロー
ルバルブ５を介して圧力室７から容器９に戻る。メイン
コントロールバルブ５は、補償バルブ３と共に比例バル
ブ１０を形成している。モータ供給導管１１内の圧力は
コントロール圧力導管１２および第１絞り１３を介して
ポンプ２の調節装置２ａに供給される。調節装置は、ポ
ンプ圧力が所定量だけ常にモータ供給導管１１内の圧力
より上方にあることを保証する。第２絞り１４によって
、コントロール圧力導管１２内の圧力が補償バルブ３に
供給され、補償バルブ３は、補償バルブ３およびメイン
コントロールバルブ５の間の導管１７中で得られる圧力
によって、絞り１６を持つコントロール圧力導管１５を
介、して反対方向に荷重がかけられる。コントロール圧
力と同一方向に作用するスプリング１７ａがあり、それ
によって補償バルブ３はメインコントロールバルブ５に
おける圧力降下を一定に維持する。他のコントロール圧
力導管１８は並置した２つの絞り１９および２０を介し
てモータ供給導管１１を荷重減少バルブ８に連結し、荷
重減少バルブ８には、周知のように、他のコントロール
圧力連結部（図示せず）が設けられている。
メインコントロールバルブ５を調節する際、モータ供給
導管１゛１の圧力状態に変化が起こり、続いてコントロ
ール圧力導管１２および１８に圧力状態の変化が起こる
。このことは、ポンプ２の調節装置２２、補償バルブ３
および荷重減少バルブ８に影響を与える０図示の絞り１
３．１４．１６、１９．２０は個々のバルブの可動部品
が振動するのを防止し、短期間の後にバルブが新しい安
全状態をとることを保証する０個々の絞りの効率は油圧
抵抗に依存する。
油圧抵抗はに＝Δｐ／Ｑとして定義され、ここでΔｐは
絞りにおける圧力降下であり、Ｑは単位時間当たりの流
量である。第２図は異なった形式の絞りに対するＱ−ｐ
ダイアグラムにおける特性ラインを示す、ラインＡは孔
付ダイヤフラムまたはシャープエツジ（鋭い縁）で作動
するダイヤフラムに対するものである。特性ラインは零
流量付近の油圧抵抗がかなり小さく大流量においてのみ
上昇することを示している。直線ラインＢはほぼ層流で
作動する絞りに属するものである。このような絞りは流
量の全範囲にわたってほぼ一定の油圧抵抗を有する。
第３図において、パル・プスライド（摺動）位置が急な
圧力変化後の時間ｔに対して描かれている。
曲線Ａはシャープエツジ付ダイヤフラムに関する状態を
示す、初期的に、良好な減衰がある。小さい振動のとき
、すなわち流体変位が少ないときには、減衰は不適当で
ある。初期振動は極めて徐々にしか安定化されない０曲
線Ｂは層流を持つ絞りを用いるときの状態を示す、安定
な初期振動が短い時間後に達成される。しかしながら、
曲線Ａのシャープエツジ付ダイヤフラムは温度に依存し
、一方直線ラインＢは圧力流体の粘度にかなり依存し、
その結果その温度に依存する点に留意すべきである。
この問題を解決するために、第４図に基本的には示され
ているような減衰（ダンピング）装置２１が提案される
。自由長しおよび直径りを有するロッド２２は、遊隙２
８がハウジングのボアとロッドとの間に残るように、そ
の一端がスリーブ状ハウジング２４の端壁２３に連結さ
れている。
ハウジング２４にはベース２６が設けられている。
ベース２６は圧力流体連通部として働く直径ｄの中央孔
２７を有する。その結果、高さｈの環状絞りギャップ２
８がハウジングベースの端面２９とロッド２２の端＠３
０との間に形成される。さらに、他の圧力流体連通部３
１がスリーブ状ハウジング２４の側壁に設けられている
。ロッドの熱膨張率αＡはハウジング２４の熱膨張率α
Ｓより大きい０例えばロッドはアルミニウムまたはプラ
スチックであり、ハウジングはスチールである。
周知のように、２つの平らな平行面の間の理想的な層流
の絞りに対して流量Ｑおよび圧力降下Δｐの間に次の関
係がある。
ここで、ｈは面間の距離であり、 ｂは断面積の巾であり、 Ｌは面の長さであり、 ρは油の密度であり、 ｙは油の粘度である。
が粘度を介して表された油圧抵抗であり、必ず温度に依
存する。
この式が第４図の例に適用されると、温度依存性を考慮
して、次式が得られる。
−ｄ １２・□・ρ・ｙ　（ｔ） ＝Ｋ　　　（２） （ｈｏ−α・Ｌ−ｔ）３・π・ｄ ここで、α＝α＾−αＳはロッドおよびハウジングの２
つの熱膨張率の間の差である。
式（２）を次のように変換すると、 右項に温度補償したギャップ高さが得られ、古墳に構造
から得られるギャップ高さおよび一定油圧抵抗に対する
油データの表現が得られる０式の右項の条件は直線的に
のみ変化するので、ギャップ高さ一温度ダイアダラムは
直線ラインとなるが、古墳は粘度の立方根に依存する曲
線を表す、第５図のダイアダラムで示すように、実際の
操作を満足するように、両方の曲線を互いに適用するこ
とができる０曲線り、は古墳に対応し、すなわち油圧抵
抗に＝Δｐ／Ｑが全温度範囲にわたって一定仲維持され
ているときのギャップ高さに対応する。
直線特性ラインｈ１は、ロッド２２およびハウジング２
４が流れる流体に接触する結果流れる流体の温度と同じ
であるとき得られる実際のギャップ高さｈに対応する。
ギャップ高さは、基準温度例えば０℃において得られる
値ｈｏから絶えず小さくなる０作動範囲は限界値Ｇに至
っている。この作動範囲ＯないしＧの内で、特性ライン
ｈ１は２つの点で特性ラインｈ、と交差する。
−例を挙げると、次のような適用がなされた。
所望の油圧抵抗　Ｋ＝６バール１０．５ｎｆ／秒所定種
類の油　　ｐ　＝　８００　ｋｇ　／　ｒｒｆｙ（２０
℃）−８０ｃｓｔ ｙ（７０℃）＝１０ｃｓｔ 選択したロッド直径　Ｄ　＝　３　ｍｍ選択した孔直径
　　　ｄ＝２喧ｍ 選択した熱膨張率　　α、（スチール）　＝１１．１０
−６　／℃選択した熱膨張率　α＾（フルミニラム）　
＝２３．１０−６　／”にれによって、ｈｅ　＝４４μ
ｍ　：　Ｌ＝３０ｍｍが与えられる。
したがって、基準高さ１−ｔｏ、長さおよび材質を選ぶ
ことによって、任意の所望の特性ラインを得ることがで
きる。
第６図によると、もし第１図の絞り１９および２０に示
すように、絞りギャップが互いに並置されると、さらに
良好な適用が達成できる。絞りギャップの両方は異なっ
た直線特性ラインｈ２およびｈｌを有する。この並置連
結において、合計の曲線ｈ４が有効である。合計曲線は
、作動範囲内で所望の高さｈｌと３回交差するようなも
のである。
幾分簡単な変形が第７図に示されており、温度依存性特
性ラインｈ５および温度非依存性特性ラインｈ６が並置
されて合計曲線ｈ７を与える。このものも所望の曲線り
、に適用でき、作動範囲において、ＯとＧとの間で３つ
の交点を有する。
第８図において、対応する部分は１００を加えた参照番
号が得られている。第８図の減衰装置１２１は、対角方
向に延びる半径方向溝１３２が１７ツド１３２の端面１
３０に設けられている点においてだけ、第４図のものと
異なっている。ただし、この清は図面中ではかなり誇張
して示されている。この溝は、異なった基準高さである
が同期した温度依存性のある並置した２つの絞りを生じ
させる結果となる。もし端面１２９および１３０の間に
形成したギャップ１２８が渭１３２と共に形成したギャ
ップに対して極めて小さいならば、第７図に示すものと
同様な状態を得ることができる。
２００を加えた参照番号が用いられている第９図は、減
衰装置２２１がパルプブロック２３４のボア２３３に挿
入されているような実際の実施例を示し、ボアは端に連
通流路２３５を有し、周囲に連通流路２３６を有し、こ
れらの間にシール２３７を持つ環状溝を有している。減
衰装置２２１はロッド２２２が固定されたヘッド２３８
を持つスリーブ状ねじ要素の形状のハウジング２２４に
よって形成されている。中央孔２２７を持つハウジング
ベース２２６は、所定のギャップ高さｈが絞りに対して
形成されるように、ハウジング２２４に圧ばめされてい
る。したがって、圧力流体は中央孔２２７を通して入り
、環状ギャップ絞り２２８、遊隙２２５を通って流れ、
ボア２３６に連通する連通オリフィス２３１に対する。
さらに、ロッド２２２はチェックバルブ２４０を持つ軸
線方向流路２３９を有している。横方向ボア２４１によ
って、絞りギャップは各リターン流れの間は短縮される
。
第１０図の実施例において、対応する部分に対する参照
番号はさらに１００を加えられている８この実施例にお
いては、ハウジングベース３２６はスリーブ状ねじ要素
であるハウジング３２４と一体に作られている。ヘッド
３３８はねじ山付孔３４２を有し、ロッド３２２のねじ
山付ヘッド３４３がその中にねじ込まれている。その結
果、ギャップ高さｈの基準設定がロッド３２２を回転す
ることにより選択できる。
池の実施例も考えられる０例えば、温度と共に変化する
高さを持つ円筒状ギャップである０円筒状ボアに入る円
錐状端部を持つロッドでもよく、このようにしてギャッ
プの断面を変更できる。
図示の減衰装置は、任意の所望の油圧系に、特に自動車
油圧系の比例バルブに適したものであるが、荷重保持バ
ルブ、流量レギュレータ、優先バルブおよび多くの他の
装置に適用できる。特に、振動および減衰は、クレーン
、レフリングプラットホーム等の可変油圧装置が作動さ
れるとき、または振動が振動している荷重のような外部
影響によって発生するようなとき、利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の複数の減衰装置を有する油圧系の概
略図である。 第２図は、異なった絞りの特性ラインを示す圧力−流量
ダイアグラムである。 第３図は、初期振動を示す位置−時間ダイアグラムであ
る。 第４図は、本発明の一実施例の概略縦断面図である。 第５図は、異なった特性ラインを持つギャップ高さ一温
度ダイアグラムである。 第６図は、第５図のダイアグラムの変形である。 第７図は、第５図のダイアグラムの変形である。 第８図は、他の実施例の概略図である。 第９図は、実際例の縦断面図である。 第１０図は、第２図の実際例の縦断面図である。 １・・・サーボモータ。 ２・・・ポンプ、 ３・・・補償バルブ、 ５・・・メインコントロールバルブ、 １０・・・比例バルブ、 １３．１４．１６．１９．２０・・・絞り、２１・・・
減衰装置、 ２２・・・ロッド、 ２４・・・ハウジング、 ２７・・・中央孔、 ２８・・・絞りギャップ。 の

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）圧力流体によって制御されるバルブおよび絞りを
    有する制御圧力導管の振動を減衰する減衰装置において
    、絞り（１３、１４、１６、１９、２０）は、温度によ
    って生じる油圧抵抗（Ｋ）の変化を完全にまたは部分的
    に補償するように高さ（ｈ）が圧力流体の温度に対して
    反対方向に変化する絞りギャップ（２８；１２８； ２２８；３２８）を有することを特徴とする減衰装置。 （２）請求項１記載の減衰装置において、ギャップ高さ
    （ｈ）が絞りギャップ（２８；１２８；２２８；３２８
    ）の長さにわたつて一定であることを特徴とする減衰装
    置。 （３）請求項１または２のいずれか１つに記載の減衰装
    置において、温度に対するギャップ高さのほぼ直線特性
    グラフ（ｈ＿１）は、温度の作動範囲内で、油圧抵抗の
    正確な維持状態に対応する曲線（ｈ＿ａ）に２回交差す
    ることを特徴とする減衰装置。 （４）請求項１ないし３のいずれか１つに記載の減衰装
    置において、第一絞りギャップ（１２８）に並置して、
    異なった温度依存性を有する他の絞りギャップがあるこ
    とを特徴とする減衰装置。 （５）請求項１ないし４のいずれか１つに記載の減衰装
    置において、第一絞りギャップは一定ギャップ高さを持
    つ他の絞りギャップと並置されていることを特徴とする
    減衰装置。 （６）請求項１ないし５のいずれか１つに記載の減衰装
    置において、温度に対する両方のギャップのギャップ高
    さのほぼ直線特性ライン（ｈ＿２、ｈ＿３；ｈ＿５、ｈ
    ＿６）は、作動温度範囲内で合計の特性ライン（ｈ＿４
    ；ｈ＿７）が少なくとも３回油圧抵抗の正確な維持状態
    に対応する曲線と交差するように、選ばれていることを
    特徴とする減衰装置。 （７）請求項１ないし６のいずれか１つに記載の減衰装
    置において、ロッド（２２；１２２； ２２２；３２２）は遊隙（２５；１２５； ２２５；３２５）を持ってハウジング（２４；１２４；
    ２２４：３２４）内に配置されており、ハウジングより
    大きな熱膨張率を有し、かつ一端がハウジングに固定さ
    れており、他端において絞りギャップ（２８；１２８；
    ３２８）は２つの端面（２９、３０；１２９、１３０）
    の間に形成されており、端面の１つはロッドの面であり
    、他の１つはハウジングの面であり、圧力流体連通部（
    ２７；１２７；２２７；３２７）が端面の中間の領域に
    設けられており、他の圧力流体連通部（３１；１３１；
    ２３１；３３１）が端面のリムに連通していることを特
    徴とする減衰装置。 （８）請求項６記載の減衰装置において、絞りギャップ
    （２８；１２８：２２８；３２８）はロッド（２２；１
    ２２；２２２；３２２）の端面とハウジングベース（２
    ６；１２６；２２６；３２６）の端面との間に形成され
    ており、ハウジングベースが圧力流体連結部（２７；１
    ２７；２２７；３２７）としての中央孔を有することを
    特徴とする減衰装置。 （９）請求項７または８のいずれか１つに記載の減衰装
    置において、他の圧力流体連通部（３１；１３１；２３
    １；３３１）はハウジング壁の少なくとも１つの横方向
    ボアによつて形成されかつロッドおよびハウジングの間
    の遊隙（２５；１２５：２２５；３２５）を介して端面
    のリムに連通していることを特徴とする減衰装置。 （１０）請求項７ないし９のいずれか１つに記載の減衰
    装置において、並置した第二絞りギャップは端面（１３
    ０）の少なくとも１つにある半径方向溝（１３２）によ
    って形成されることを特徴とする減衰装置。 （１１）請求項８ないし１０のいずれか１つに記載の減
    衰装置において、ハウジングベース （２２６）がスリーブ状ハウジング（２２４）に配置さ
    れていることを特徴とする減衰装置。 （１２）請求項７ないし１１のいずれか１つに記載の減
    衰装置において、ロッド（３２２）がハウジング（３２
    ４）にねじ止めされていることを特徴とする減衰装置。 （１３）請求項７ないし１２のいずれか１つに記載の減
    衰装置において、ハウジング（２２４；３２４）はバル
    ブブロック（２３４；３３４）のボア（２３３；３３３
    ）にねじ止めされたスリーブ状ねじ要素であり、ボアに
    は流体連通路（２３５、２３６；３３５、３３６）が設
    けられており、ハウジングはベース（２２６； ３２６）の各々において、圧力流体連通部 （２２７、２３１；３２７、３３１）を有しており、そ
    の長さの中間で、各連通部の間のリングシール（２３７
    ；３３７）によって囲まれていることを特徴とする減衰
    装置。 （１４）請求項７ないし１３のいずれか１つに記載の減
    衰装置において、ロッド（２２２）はチェックバルブ（
    ２４０）が設けられたバイパス流路（２３９）を有する
    ことを特徴とする減衰装置。
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