JPH0364741B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 制御弁１０であり、 制御弁１０は、弁体部１９と弁スプール２２を
有し、弁体部１９はボア２３と入口ポート３３と
出口ポート３６とを形成し出口ポート３６はボア
２３と連通し、弁スプール２２は該ボア２３内に
滑動可能に配置され且つ環状溝４２，４３並びに
隣接するランド４８を有し、環状溝４２，４３並
びに隣接するランド４８はボア２３内での弁スプ
ール２１の動きに応答して入口ポート３３から出
口ポート３６への連通を選択的に制御し、該環状
溝４２，４３は低減された直径の環状面５２，５
３により一部分形成され、該弁スプール２２は該
ランド４８と該環状面４２，４３内に絞りスロツ
ト５５，５６を有する、制御弁１０に於いて、 該絞りスロツト５５，５６は、凹面部分５７で
あり、該凹面部分５７はスプールの軸線に対して
直角に配置される軸線の回りでボール端部エンド
ミルカツターを回転させる事により生み出される
回転面によりのみ形成され、該回転面は球形面で
ある事を特徴とする、制御弁。

２ 請求の範囲第１項による制御弁１０であり、
該絞りスロツト５５，５６は作動状態に於いて流
体の絞りに使用される、制御弁。

技術分野 本発明は、一般に、液圧制御弁の絞りスロツト
の形状、特に、彎曲面によつてのみ限定される凹
面部分を有する絞りスロツトの形状に関する。

背景技術 スプール型弁の設計における目的の１つは、操
作者の作用力を出来るだけ低減する如くおよび／
または該弁の制御を容易にする如く、弁スプール
に作用する力を液圧的に平衡させることである。
大低の弁スプールがそれを流通する流体の流れの
一層精密な制御のために絞りスロツトを有するた
め、大部分の力の平衡は、特定の絞りスロツトの
形状によつて達成される。該絞りスロツト形状
は、スプールを横切る流体の流れの方向に依存し
て甚しく変化してもよい。例えば、絞りが弁スプ
ールに対してほヾ外方の方向へ絞りスロツトを通
る流体の流れで達成される「絞り取出し」の状態
では、１つの効果的な型式の絞りスロツト形状
は、1961年２月14日登録のJ.A.ジユンク等による
米国特許第2971536号に示されるものである。絞
りが弁スプールに対してほゞ内方の方向へ絞りス
ロツトを通る流体の流れを絞ることによつて達成
される「絞り取入れ」状態では、1965年８月３日
登録のJ.A.ジユンク等による米国特許第3198212
号に開示される絞りスロツト形状は、流れの力を
低減するのに非常に効果的であることを立証し
た。勿論、特定の用途に使用される他の型式の絞
りスロツトと共に、これ等の２つの基本的な絞り
スロツト形状の多くの変更実施例が存在する。

本発明は、特に、高い圧力領域から低い圧力領
域への絞り取入れ状態に関する。絞りスロツト形
状を決定する際に考慮しなければならないのは、
絞りスロツトにより絞り制御可能な流量範囲の問
題と絞りスロツトにおいてスプールに加わる流体
の流れによる力の問題である。絞り制御可能な流
量範囲が狭ければ所望の流量制御可能範囲を達成
するために複数の液圧制御弁を使用しなければな
らないし、絞りスロツトにおいてスプールに加わ
る流体の流れによる力が大きければ、液圧制御弁
の切替えに大きな力を必要とする。キー溝型絞り
スロツトの場合、絞りスロツトにおいてスプール
に加わる流体の流れによる力は小さいが絞り制御
可能な流量範囲は非常に狭くなる。平坦な端部底
面を有する絞りスロツトの場合、非常に正確な絞
り制御可能な流量範囲を達成するが絞りスロツト
においてスプールに加わる流体の流れによる力は
非常に大きい。即ち正確な絞り制御可能な流量範
囲と絞りスロツトにおいてスプールに加わる流体
の流れによる小さな力の両方を達成する事は、従
来技術の絞りスロツトの形状では達成出来なかつ
た。

発明の開示 本発明の一側面では、制御弁は、ボアと、該ボ
アに連通する入口ポートおよび出口ポートとを限
定する体部を有している。弁スプールは、ボアに
摺動可能に位置し、該ボア内の弁スプールの運動
に応答して入口ポートから出口ポートへの連通を
選択的に制御する如く環状溝と、隣接するランド
とを備えている。該環状溝は、低減した直径の環
状面によつて部分的に限定される。該弁スプール
は、該ランドおよび環状面に絞りスロツトを有し
ている。該絞りスロツトは、彎曲面によつてのみ
限定される凹面部分を有している。

本発明は、弁スプールに作用する流れの力を最
小限にすると共に、弁スプールの変位に対する所
望の流量を与える絞りスロツト形状を提供する。
これは、彎曲面によつてのみ限定される凹面部分
と、流れの制御のための鋭いノツチとを絞りスロ
ツトに与えることによつて達成される。この好適
実施例は、弁スプールの長手方向中心線にほゞ垂
直な方向へ回転ボール端部のエンドミルカツタを
移動することによつて形成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す制御弁の断
面図を有する回路の図式的な表示であり、 第２図は、本発明を一層明瞭に示すための弁ス
プールの拡大部分図であり、 第３図は、第２図の線−に沿う断面図であ
る。

発明を実施するための最良の形態 図面を参照すると、制御弁１０は、導管１２を
介してポンプ１１に結合され、導管１４を介して
タンク１３に結合され、一対の導管１７，１８を
介して液圧モータ１６に結合される。制御弁１０
は、弁体部１９と、負荷逆止め弁２１と、弁スプ
ール２２とを有している。

弁体部１９は、貫通するボア２３と、該ボアに
連通する複数の軸赴向に離れた環状部２４，２
５，２６，２７，２８，２９，３０，３１，３２
とを有している。入口ポート３３は、導管１２を
環状部２８に結合する。マニホールド３４は、環
状部２４，２７，２９，３２と、出口ポート３６
とに結合され、出口ポート３６は、導管１４に結
合される。第１モータポート３７は、環状部２５
を導管１７に結合し、第２モータポート３８は、
環状部３１を導管１８に結合する。分岐通路３９
は、環状部２８を環状部２６，３０に結合する。
負荷逆止め弁２１は、常態では環状部２８と分岐
通路３９との間の連通を阻止する閉鎖位置へ弾力
的に付勢される。

弁スプール２２は、ボア２３に摺動可能に位置
し、それに形成され夫々の対の複数のランド４
６，４７，４８，４９，５０の間に位置する複数
の軸方向に離れた環状溝４１，４２，４３，４４
を有している。５１で１つが示される複数の通常
の絞りスロツトは、ランド４６，４７に設けら
れ、環状溝４１を横切る。同様に、複数の通常の
絞りスロツト５２は、ランド４９，５０に設けら
れ、環状溝４４を横切る。環状溝４２，４３は、
夫々の低減された直径の環状面５３，５４によつ
て部分的に限定される。該環状面５３，５４の各
各は、ランド４８の直径よりも小さい直径を有し
ている。

本発明の一対の絞りスロツト５５は、ランド４
８および環状溝４２の環状面５３に設けられ、一
方、本発明の他の対の絞りスロツト５６は、ラン
ド４８および環状溝４３の環状面５４に設けられ
る。絞りスロツト５５，５６は、同一であり、従
つて、絞りスロツト５５は、両者の絞りスロツト
５５，５６に適用される同一の符号によつて詳細
に説明される。第２図、第３図に一層明瞭に示さ
れる如く、各絞りスロツト５５は、環状溝４２
と、隣接するランド４８とを連結する。各絞りス
ロツト５４は、符号５８によつて示される彎曲面
によつてのみ限定される凹面部分５７を有してい
る。本発明の彎曲面５８は、回転面の連続面であ
り、特に、球形面の連続面である。また、各絞り
スロツト５５は、主としてランド４８に位置し凹
面部分２７に連続する弧状ノツチ５９を有してい
る。

この実施例の絞りスロツト５５，５６は、弁ス
プール２２の長手方向中心線に向つてほヾ垂直に
回転ボール端部のエンドミルカツターを移動する
ことによつて弁スプール２２に加工される。

産業上の利用可能性 操作の際、環状溝４２，４３および隣接する中
間ランド４８は、弁スプール２２が入口ポート３
３から１つのモータポート（３７または３８）へ
の流体の流れを最終的に制御する如く入口ポート
３３から絞りスロツト（５５または５６）を通る
出口ポート３６への流体の流れを選択的に制御す
る様に設置される。中立位置では、ポンプ１１か
らの流体は、入口ポート３３および環状部２８へ
送られ、環状溝４２，４３および環状部２７，２
９を通つてマニホールド３４へ自由に流通した
後、液圧モータ１６の位置に影響を及ぼすことな
く出口ポート３６を通つて外方へ流れる。

そのヘツド端部に加圧流体を導入することによ
つて液圧ジヤツキを延長するのが所望の際、弁ス
プール２２は、左へ移動される。弁スプール２２
の最初の移動は、環状部３０，３１の間および環
状部２４，２５の間の連通を生じさせ、一方、ラ
ンド４９は、環状部２８，２９の間の連通を閉鎖
し、ランド４８は、入口ポート３３から出口ポー
ト３６への流体の流れの制限を開始する絞りスロ
ツト５５を通るのを除き、環状部２８，２７の間
の連通を閉鎖する。該絞りスロツトは、絞りの目
的のために左に向う弁スプール２２の一層の移動
によつて次第に閉鎖可能である。入口ポート３３
と出口ポート３６との間の流体の流れの制限は、
入口ポートおよび環状部２８に圧力の上昇を生じ
させ、該圧力は、負荷逆止め弁２１を開口する様
に作用し、これにより、流体を分岐通路３９に入
れた後、環状部３０と、絞りスロツト５２と、環
状溝４４と、環状部３１と、モータポート３８
と、導管１８とを通して液圧モータ１６のヘツド
端部に流入させる。液圧モータへ送られる流体の
体積は、入口ポート３３から出口ポート３６へ絞
りスロツト５５の弧状ノツチ５９を通る流体の流
れの制限によつて制御されることが認められる。
その上、入口ポート３３の流体圧力は、液圧モー
タの流体圧力とほヾ同一であり、従つて、入口ポ
ート３３および環状部２８は、高い圧力の領域に
なり、一方、環状部２７および出口ポート３６
は、低い圧力の領域である。従つて、絞りスロツ
ト５５，５６は、高い圧力の領域から低い圧力の
領域へ流体「絞り取り入れ」る。

液圧モータ１６を収縮させるのが所望の際、弁
スプール２２は、右へ移動され、上述と同様に絞
りスロツト５６を通る流体の絞りによつて制御さ
れる流量により導管１７を通つて送られる流体を
生じる。

本発明によると、絞りスロツト５５，５６の形
状は、弁スプール２２に最小の流れ力を加える如
く定められ、従つて、操作者の最小の作用力は、
スプールを両方向へ作動するのに必要であり、一
方、弁スプールの変位に対する所望の流量を与え
る。特に、凹面部分５７は、弁スプールに作用す
る流れの力を制御ないし低減するのに効果的であ
る。本願発明による、ボールエンドミル切削によ
り形成される、「複数の湾曲面のみにより形成さ
れる凹面を有する絞りスロツト」の形状は、平坦
な端部底面を有する絞りスロツト（スプール軸線
方向において、その端部から絞りスロツト内部に
向かつてスプールの円周方向のスロツト幅は拡大
しスプールの円周方向のスロツト深さは急激に増
加した後は変化しない。即ちその底部に鋭角を形
成する。）に比しては、「スプール軸線方向におい
てその端部から絞りスロツト内部に向かつて半径
方向の絞りスロツト深さが徐々に拡大すると共に
それに加えてスプールの円周方向のスロツト幅も
徐々に拡大する（即ちその底部に鋭角を形成せず
円滑面を形成する。）」ので流体の流れの方向を湾
曲面により円滑に曲げることが可能であり、絞り
スロツトにおいて（特にその底部で）スプールに
加わる流体の流れによる力（流体の流れの慣性エ
ネルギーを吸収する力）は減少する。即ち、流体
の流れの慣性エネルギーは絞りスロツト底部で鋭
角な流体の流れ方向の変化により減少せず、従つ
て流速は減少せず、流体の流れの方向が円滑に変
更されるのみである。よつて、スプールに加わる
流体の流れによる力を減少させることが可能であ
る。又、絞り制御される流量変化量（スロツト開
口断面積変化量）／スプールの移動量は急激に大
きく成りすぎずスプールの移動量に対して絞り制
御される流量変化量（スロツト開口断面積変化
量）は徐々に増加し正確な絞り制御可能な流量範
囲を達成することが可能である。従つて本発明
は、平坦な端部底面を有する絞りスロツトの長所
を大きく損なう事無く、その欠点を確実に解決す
る。平坦な下端のエンドミルカツターによつて形
成される絞りスロツトに比較するとき、本発明の
絞りスロツトは、該絞りスロツトを横切る圧力降
下が2400kPaのときに約60％だけ流れの力を低減
し、該絞りスロツトを横切る圧力降下が約
20700kPaのときに約85％だけ流れの力を低減す
る。

本願発明による、ボールエンドミル切削により
形成される、複数の湾曲面のみにより形成される
凹面を有する絞りスロツトの形状は、キー溝型絞
りスロツト形状（スプール軸線方向において、そ
の端部から絞りスロツト内部に向かつてスプール
の円周方向のスロツト幅は拡大せずスプールの半
径方向のスロツト深さが拡大する。）に比して、
「スプール軸線方向においてその端部から絞りス
ロツト内部に向かつて半径方向の絞りスロツト深
さが徐々に拡大すると共にそれに加えてスプール
の円周方向のスロツト幅も徐々に拡大する」の
で、絞り制御される流量変化量（スロツト開口断
面積変化量）／スプールの移動量をキー溝型絞り
スロツト形状に比して大きくする事が可能であ
り、絞り制御可能な流量範囲を大きく保つことが
可能である。又、絞り制御される流量変化量（ス
ロツト開口断面積変化量）／スプールの移動量は
急激に大きく成りすぎずスプールの移動量に対し
て絞り制御される流量変化量（スロツト開口断面
積変化量）は徐々に増加し正確な絞り制御可能な
流量範囲を達成することが可能である。本発明に
よればスプールに加わる流体の流れによる力（流
体の流れの慣性エネルギーを吸収する力）が小さ
い事は前述の通りである。従つて本発明によれ
ば、キー溝型絞りスロツトの長所を大きく損なう
事無く、その欠点を確実に解決する。

本発明とその他の側面、目的および利点は、図
面と、本開示と、添付される請求の範囲とを精査
することによつて得られる。