JPH0150792B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電磁式の方向切換弁の改良に関するも
のである。

第１図および第２図に従来技術による方向切換
弁を示す。

この方向切換弁は第１図イで示した如く、入力
ポート１と出力ポート２とを有し、該入力ポート
１と出力ポート２との間を電磁操作部３により連
通・遮断せしめる２ポートの方向切換弁である。

第１図ロに前記方向切換弁の具体的な構造を示
す。同図において、４は弁本体をなすケーシング
で、該ケーシング４内にはスリーブ５が嵌入せし
められており、該スリーブ５内には制御弁体であ
るポペツト弁６が嵌入している。また、ケーシン
グ４には入力ポート１と出力ポート２およびスリ
ーブ５には作動流体の流入流路となる油穴７がそ
れぞれ穿設され、さらにポペツト弁６の周囲には
弁室８が形成されている。而して、ポペツト弁６
に形成された円錐面６Ａがスリーブ５に形設した
弁座５Ａに離着座することにより、油穴７、弁室
８を介して入力ポート１と出力ポート２との間を
連通遮断する。

次に、ケーシング４上には電磁操作部３が突設
されており、該電磁操作部３はソレノイド９と該
ソレノイド９を励磁または消磁することにより上
下動せしめられるアマチユア１０とから構成され
る。また、アマチユア１０とポペツト弁６との間
には該アマチユア１０の動きをポペツト弁６に伝
達せるプツシユロツド１１が配設されている。

図中、１２はポペツト弁６を弁座５Ａに着座す
る方向に付勢せしめる戻しばねで、該戻しばね１
２により、ソレノイド９の消磁時にはポペツト弁
６は弁座５Ａに着座している。１３はスリーブ５
に穿設した油道、１４はスリーブ５とケーシング
４との間に形成した油室で、該油室１４内には前
記油道１３を介して出力ポート２内の圧力が作用
し、ポペツト弁６の両端面に作用する圧力を等圧
ならしめている。

従来技術による方向切換弁は前述の如き構成を
有するものであり、第１図ロはソレノイド９の消
磁状態を示している。そこで、ソレノイド９を励
磁すると、アマチユア１０は図中下方に変位せし
められる。これにより、プツシユロツド１１が下
方に押圧されて、ポペツト弁６を戻しばね１２に
抗して弁座５Ａから離座させる。その結果、入力
ポート１は油穴７、弁室８を介して出力ポート２
と連通する状態に切換わる。

このような方向切換弁切換時においてポペツト
弁６に作用する流体力を第２図に基づき説明す
る。ポペツト弁６の開弁時には入力ポート１から
の作動流体は図中矢印で示した如く、油穴７、弁
室８および弁座５Ａとポペツト弁６の円錐面６Ａ
との間に形成される円環状の流出開口部を順次介
して出力ポート２の方向に流れる。而して、前記
流出開口部からの作動流体の流れは前記円錐面６
Ａに沿つた噴流となり、この噴流による流体力は
ポペツト弁６に対し、図中上方に押し上げる方
向、即ち閉弁方向に作用する。そして、この流体
力の大きさは次式により表わされる。即ち、 F_f＝ρQυcosθ ………(1) （ただし、F_fは流体力、ρは流体密度、Ｑは流
量、ｖは流速、θは噴流角をそれぞれ示す。） このため、ポペツト弁６の開弁状態を維持させ
るには、アマチユア１０に作用する電磁力をF_sと
し、戻しばね１２のばね力をF_kとしたときに F_s＞F_f＋F_k ………(2) を満足ならしめる大きさの電磁力をアマチユア１
０に作用させる必要がある。

また、前述の(1)式および(2)式から、流速υおよ
び流量Ｑが大きくなると、流体力F_fも増大する。
この流速υは （ただし、Ｃは流量係数、P₁は入力ポート１内
の圧力、P₂は出力ポート２内の圧力をそれぞれ
示す。） により表わされる如く、入力ポート１内の圧力
P₁と出力ポート２内の圧力P₂との差圧の平方根
に比例し、流量Ｑは流速υに比例する。

前述したことから明らかな如く、入力ポート１
と出力ポート２との間の差圧が増大するに従つ
て、電磁力F_sも大きくしなければ、ポペツト弁６
の開弁状態を維持し得なくなる。このために、ソ
レノイド９を大きくしなければならず、方向切換
弁全体を大型化ならしめると共に、その電力消費
量も増加する等の欠点があつた。

本発明は叙上の欠点に鑑みなされたもので、方
向切換弁の開弁時に制御弁体を閉弁せしめる方向
に作用する流体力を相殺する流体力を制御弁体に
作用させることにより、ソレノイドの電磁力の軽
減を可能とする方向切換弁を提供することをその
目的とするものである。

以下、第３図に基づき本発明の実施例を説明す
る。

同図において、第２図と同一構成要素には同一
符号を付してその説明を省略するものとする。然
るに、本発明の特徴とするところは、スリーブ５
に穿設されて、入力ポート１と弁室８との間を連
通せしめる流入通路としての油穴２１をポペツト
弁６の軸線に対して傾斜角φをもつて傾斜させて
設け、該油穴２１の途中に絞り２２を設けたこと
にある。該絞り２２は作動流体が弁室８内に流入
する際に噴流とならしめることによりポペツト弁
６に流体力F_cを作用させるために設けられてい
る。この噴流による流体力F_cは図中下方に押し下
げる方向、即ちポペツト弁６を開弁せしめる方向
に作用する。

従つて、この絞り２２により生ずる流体力F_cの
大きさを弁室８から流出する際にポペツト弁６を
閉弁せしめる方向に作用する流体力F_fと等しくす
れば、流体力F_cをもつて流体力F_fを相殺すること
ができることとなり、その結果、ポペツト弁６は
流体力の影響を受けないこととなる。

而して、流体力F_cの大きさは、 F_c＝ρQ′υ′cosφ ………(4) （ただし、Q′は流量、υ′は流速をそれぞれ示す。） となる。また、絞り２２の断面積をA_sとし、ポ
ペツト弁６の円錐面６Ａと弁座５Ａとの間に形成
される円環状の流出開口部の開口面積をA_pとし
た場合に、 υ＝Ｑ／A_p ………(5) υ′＝Q′／A_s ………(6) Ｑ＝Q′ ………(7) となる。

そこで、前述の(1)、(4)、(5)、(6)および(7)の各式
から、 F_f＝ρQ（Ｑ／A_p）cosθ ………(8) となり、また F_c＝ρQ′（Q′／A_s）cosφ＝ρQ（Ｑ／A_s）cosφ ………(9) となる。

従つて、F_f＝F_cとすれば、（Ｑ／A_p）cosθ＝（Ｑ／A
_s） cosφとなり、 cosφ／cosθ＝A_s／A_p ………(10) の関係が成立するように傾斜角φおよび絞り２２
の断面積A_sを設定する。

方向切換弁を前述の如く構成すれば、ポペツト
弁６の開弁時に該ポペツト弁６に作用する流体力
F_fとF_cとの大きさが等しくなり、流体力F_fと流体
力F_cとはその方向性が逆であるから、相互に相殺
される。このため、ポペツト弁６の開弁時にその
閉弁方向に作用する力は戻しばね１２のばね力
F_kとほぼ一致することになる。従つて、ソレノ
イド９の電磁力F′_sを前記ばね力F_kより大きくし
ておけば、ポペツト弁６の開弁状態が維持される
ことになる。

以上詳細に述べた如く、本発明に係る方向切換
弁によれば、入力ポートから制御弁体に作動流体
を流入させる流入通路の途中に絞りを設け、該絞
りにより、その開弁時に制御弁体を閉弁せしめる
方向に作用する流体を減殺する流体力を制御弁体
に作用させるようにしたので、高圧・大流量の作
動流体を小型のソレノイドを使用して制御するこ
とができる。従つて、方向切換弁全体をコンパク
トならしめ、その消費電力も節減せしめる等の諸
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術による方向切換弁の縦断面
図、第２図は第１図の要部拡大図、第３図は本発
明に係る方向切換弁の要部拡大縦断面図である。 １……入力ポート、３……電磁操作部、６……
ポペツト弁（制御弁体）、９……ソレノイド、１
０……アマチユア、２１……油穴（流入通路）、
２２……絞り。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ソレノイドとアマチユアとからなる電磁操作
   部と該電磁操作部により駆動されて流体の流路を
   切換える制御弁体を有する方向切換弁において、
   入力ポートから前記制御弁体に作動流体を流入さ
   せる流入通路を前記制御弁体の軸線に対し傾きを
   もつて設け、該流入通路の途中に絞りを設けたこ
   とを特徴とする方向切換弁。