JPH05280650A - ポペット弁 - Google Patents
ポペット弁Info
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- JPH05280650A JPH05280650A JP7983092A JP7983092A JPH05280650A JP H05280650 A JPH05280650 A JP H05280650A JP 7983092 A JP7983092 A JP 7983092A JP 7983092 A JP7983092 A JP 7983092A JP H05280650 A JPH05280650 A JP H05280650A
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- poppet valve
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- 102100027340 Slit homolog 2 protein Human genes 0.000 abstract description 22
- 101710133576 Slit homolog 2 protein Proteins 0.000 abstract description 22
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 36
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
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- Lift Valve (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 流入ポートと流出ポートとが遮断状態にある
とき、スリットが摺動部に対しオーバーラップする構造
であっても動的安定性を確保できるポペット弁の提供。 【構成】 流入ポート7と、流出ポート8と、背圧室5
と、摺動部14とともに可変絞りを形成するスリット2
を有し、摺動部14よりも2×hだけ径が短く、流入ポ
ート7から供給された流体を背圧室5へと導くポペット
1とを備え、流入ポート7と流出ポート8とが遮断され
た状態、あるいは、連通した状態のいずれの場合におい
ても流入した流体が背圧室へ流出し、ポペット弁の動的
な安定性を確保することができる。
とき、スリットが摺動部に対しオーバーラップする構造
であっても動的安定性を確保できるポペット弁の提供。 【構成】 流入ポート7と、流出ポート8と、背圧室5
と、摺動部14とともに可変絞りを形成するスリット2
を有し、摺動部14よりも2×hだけ径が短く、流入ポ
ート7から供給された流体を背圧室5へと導くポペット
1とを備え、流入ポート7と流出ポート8とが遮断され
た状態、あるいは、連通した状態のいずれの場合におい
ても流入した流体が背圧室へ流出し、ポペット弁の動的
な安定性を確保することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば油圧ショベル等
の建設機械に備えられる制御弁としてのポペット弁に係
り、特に、外部からの指令に応じた流量の作動油をアク
チュエータに供給するポペット弁に関するものである。
の建設機械に備えられる制御弁としてのポペット弁に係
り、特に、外部からの指令に応じた流量の作動油をアク
チュエータに供給するポペット弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来この種のポペット弁は、呉平東等の
流量制御ロジック弁に関する研究(昭和60年春季油空
圧講演会前刷り集,13頁〜16頁)論文に記載される
ように、安定性を確保するためにポペットに設けたスリ
ットが摺動部に対し常にアンダーラップするようなって
いた。この従来技術を図4を用い説明する。
流量制御ロジック弁に関する研究(昭和60年春季油空
圧講演会前刷り集,13頁〜16頁)論文に記載される
ように、安定性を確保するためにポペットに設けたスリ
ットが摺動部に対し常にアンダーラップするようなって
いた。この従来技術を図4を用い説明する。
【0003】同図4は、上記従来技術によるポペット弁
をアクチュエータへの供給流量を制御する油圧回路に適
用した例を示す。この流量制御回路は、ポペット弁13
と、圧力補償弁4と、図示しない外部信号によって管路
15を流れる油量を可変にする可変絞り3とからなる。
をアクチュエータへの供給流量を制御する油圧回路に適
用した例を示す。この流量制御回路は、ポペット弁13
と、圧力補償弁4と、図示しない外部信号によって管路
15を流れる油量を可変にする可変絞り3とからなる。
【0004】ポペット弁13は、流入ポート7と流出ポ
ート8とを連通、または、遮断するポペット1と、この
ポペット1に設けられ摺動部14とともに可変絞りを形
成し、ポペット弁13内に流入した圧油を背圧室5へと
導くスリット2とからなる。なお、上記した呉平東等の
論文に記される理由から、同図4に示すようにスリット
2から背圧室5に圧油が常に流出するように、ポペット
1が変位しない状態において、スリット2が摺動部14
に対しオフセット量Xiを有するようになっている。ま
た、ポペット1の背圧室5側の受圧部1cの受圧面積A
cは、流入ポート7側の受圧部1aの受圧面積Asと流
出ポート8側の受圧部1bの受圧面積Aaとの和となる
ように加工されている。
ート8とを連通、または、遮断するポペット1と、この
ポペット1に設けられ摺動部14とともに可変絞りを形
成し、ポペット弁13内に流入した圧油を背圧室5へと
導くスリット2とからなる。なお、上記した呉平東等の
論文に記される理由から、同図4に示すようにスリット
2から背圧室5に圧油が常に流出するように、ポペット
1が変位しない状態において、スリット2が摺動部14
に対しオフセット量Xiを有するようになっている。ま
た、ポペット1の背圧室5側の受圧部1cの受圧面積A
cは、流入ポート7側の受圧部1aの受圧面積Asと流
出ポート8側の受圧部1bの受圧面積Aaとの和となる
ように加工されている。
【0005】圧力補償弁4は、パイロット管路11によ
り可変絞り3の出口側圧力、すなわち、負荷圧Paをフ
ィードバックする油室12と、管路9により導かれたポ
ペット弁13の背圧室5の圧力、すなわち、背圧Pcに
よる押付力と、負荷圧Paによる押付力とばね12aの
ばね力との和をバランスさせ、可変絞り3前後の差圧を
一定にするピストン6とからなる。なお、ばね12aに
は、一定差圧に相当するオフセット力を予め付与してい
る。
り可変絞り3の出口側圧力、すなわち、負荷圧Paをフ
ィードバックする油室12と、管路9により導かれたポ
ペット弁13の背圧室5の圧力、すなわち、背圧Pcに
よる押付力と、負荷圧Paによる押付力とばね12aの
ばね力との和をバランスさせ、可変絞り3前後の差圧を
一定にするピストン6とからなる。なお、ばね12aに
は、一定差圧に相当するオフセット力を予め付与してい
る。
【0006】このように構成された従来技術によるポペ
ット弁13を有する流量制御回路では、定常状態すなわ
ち負荷が一定で、かつ、可変絞り3が閉じた状態では、
ポペット弁13の背圧Pcによるピストン6の押付力
が、ばね12aのばね力と負荷圧Paとによるピストン
6の押付力を上回り、ピストン6が同図4右方向に押付
けられ、管路9と管路10とが遮断された状態になって
いる。
ット弁13を有する流量制御回路では、定常状態すなわ
ち負荷が一定で、かつ、可変絞り3が閉じた状態では、
ポペット弁13の背圧Pcによるピストン6の押付力
が、ばね12aのばね力と負荷圧Paとによるピストン
6の押付力を上回り、ピストン6が同図4右方向に押付
けられ、管路9と管路10とが遮断された状態になって
いる。
【0007】一方、図示しない外部からの指令により可
変絞り3の開口面積が広がると、可変絞り3前後の差圧
および開口面積に応じた流量が管路10側から管路15
側に流出する。これに伴い、管路10内の圧力が低下
し、負荷圧Paによる押付力およびばね力に抗しきれ
ず、ピストン6は同図4左方向に移動し、管路9と管路
10とが連通する。これにより、ポペット弁13の背圧
室5内の作動油が管路9を介し管路10へと流出するた
め、背圧Pcが低下する。背圧Pcの圧力低下に伴い、
ポペット弁13の流入圧Psによるポペット1の押付力
が背圧Pcによる押付力を上回り、ポペット1はX方向
に移動する。ポペット1がX方向に移動すると、流入ポ
ート7と流出ポート8とが連通し、流出ポート8から図
示しないアクチュエータへ流体が供給される。また、上
述した管路15へ流出する油量Qpと等しい油量Qc
が、スリット2から背圧室5へと流出する。
変絞り3の開口面積が広がると、可変絞り3前後の差圧
および開口面積に応じた流量が管路10側から管路15
側に流出する。これに伴い、管路10内の圧力が低下
し、負荷圧Paによる押付力およびばね力に抗しきれ
ず、ピストン6は同図4左方向に移動し、管路9と管路
10とが連通する。これにより、ポペット弁13の背圧
室5内の作動油が管路9を介し管路10へと流出するた
め、背圧Pcが低下する。背圧Pcの圧力低下に伴い、
ポペット弁13の流入圧Psによるポペット1の押付力
が背圧Pcによる押付力を上回り、ポペット1はX方向
に移動する。ポペット1がX方向に移動すると、流入ポ
ート7と流出ポート8とが連通し、流出ポート8から図
示しないアクチュエータへ流体が供給される。また、上
述した管路15へ流出する油量Qpと等しい油量Qc
が、スリット2から背圧室5へと流出する。
【0008】ところで、前述したようにばね12aには
予めオフセット力が付与されているため、管路10内の
圧力と管路15内の圧力とが一定差圧となる位置にピス
トン6が制御される。すなわち、可変絞り3が開状態の
ときには、負荷の変動が生じても、圧力補償弁4により
可変絞り3の前後差圧が常に一定に保持されることにな
る。これにより、可変絞り3の開口面積が一定であれ
ば、図示しないアクチュエータに対し負荷の変動があっ
ても、すなわち、管路15側の圧力Paが変動しても、
管路15を流れる作動油の流量Qpは一定に保たれるよ
うになっている。これに対し、負荷変動により負荷が大
きくなりポペット弁13の流出側の圧力Paが高くなっ
たとき、流入側の圧力Psとの差圧が小さくなるために
流入ポート7から流出ポート8へ流れ出る流量Qmが減
少する。ところが、負荷圧Paの高圧化に伴い、ポペッ
ト1がX方向に押し上げられ、ポペット1の移動量Xが
大きくなり流量Qmは増大する。前述したように背圧室
5側の受圧面積Acは、流入側の受圧面積Asと流出側
の受圧面積Aaとの和に等しくなっており、スリット2
と摺動部14とがアンダーラップするオフセット量Xi
を仮に設けなければ、圧力PsとPaとの差圧の減少に
よる油量の減少分と、ポペット1の移動に伴う流出油量
の増加分とが相殺される。このため、負荷変動が生じて
も流入ポート7から流出ポート8へ流出する油量Qmは
一定量を保持することができる。
予めオフセット力が付与されているため、管路10内の
圧力と管路15内の圧力とが一定差圧となる位置にピス
トン6が制御される。すなわち、可変絞り3が開状態の
ときには、負荷の変動が生じても、圧力補償弁4により
可変絞り3の前後差圧が常に一定に保持されることにな
る。これにより、可変絞り3の開口面積が一定であれ
ば、図示しないアクチュエータに対し負荷の変動があっ
ても、すなわち、管路15側の圧力Paが変動しても、
管路15を流れる作動油の流量Qpは一定に保たれるよ
うになっている。これに対し、負荷変動により負荷が大
きくなりポペット弁13の流出側の圧力Paが高くなっ
たとき、流入側の圧力Psとの差圧が小さくなるために
流入ポート7から流出ポート8へ流れ出る流量Qmが減
少する。ところが、負荷圧Paの高圧化に伴い、ポペッ
ト1がX方向に押し上げられ、ポペット1の移動量Xが
大きくなり流量Qmは増大する。前述したように背圧室
5側の受圧面積Acは、流入側の受圧面積Asと流出側
の受圧面積Aaとの和に等しくなっており、スリット2
と摺動部14とがアンダーラップするオフセット量Xi
を仮に設けなければ、圧力PsとPaとの差圧の減少に
よる油量の減少分と、ポペット1の移動に伴う流出油量
の増加分とが相殺される。このため、負荷変動が生じて
も流入ポート7から流出ポート8へ流出する油量Qmは
一定量を保持することができる。
【0009】したがって、ポペット弁13から図示しな
いアクチュエータへ供給される流量は、管路15側から
の一定流量Qpと流入ポート7から流出する一定流量Q
mとが加算された一定流量Q=Qp+Qmとすることが
できる。
いアクチュエータへ供給される流量は、管路15側から
の一定流量Qpと流入ポート7から流出する一定流量Q
mとが加算された一定流量Q=Qp+Qmとすることが
できる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
ポペット弁13を用いた流量制御回路では、ポペット1
に設けられたスリット2と摺動部14とがアンダーラッ
プするオフセット量Xiを仮に設けないとすると、負荷
変動が生じても可変絞り3の開口面積に応じ一定流量が
アクチュエータへ供給されるようになり、望ましい特性
が得られる。しかし、現実には同図4に示すように、オ
フセット量Xiを設けてあり、このようにオフセット量
Xiを設けることにより、以下に述べる理由から負荷の
変動に対し一定流量を確保することができないのが実情
である。
ポペット弁13を用いた流量制御回路では、ポペット1
に設けられたスリット2と摺動部14とがアンダーラッ
プするオフセット量Xiを仮に設けないとすると、負荷
変動が生じても可変絞り3の開口面積に応じ一定流量が
アクチュエータへ供給されるようになり、望ましい特性
が得られる。しかし、現実には同図4に示すように、オ
フセット量Xiを設けてあり、このようにオフセット量
Xiを設けることにより、以下に述べる理由から負荷の
変動に対し一定流量を確保することができないのが実情
である。
【0011】上述したようにポペット1の背圧室5側の
受圧面積Acと、流入ポート7側の受圧面積Asと、流
出ポート8側の受圧面積Aaとの間には次の関係式が成
り立つ。
受圧面積Acと、流入ポート7側の受圧面積Asと、流
出ポート8側の受圧面積Aaとの間には次の関係式が成
り立つ。
【0012】 Ac=As+Aa ・・・・(1) また、ポペット1を押付ける力の釣合から、 Ac×Pc=As×Ps+Aa×Pa ・・・・(2) となる。また、k=As/Acとおくと、(1)、
(2)式より、 Ps−Pc=(Pc−Pa)×(1−k)/k ・・・・(3) Ps−Pa=(Pc−Pa)/k ・・・・(4) となる。さらに、ポペット1の移動量をXとしたとき、
スリット2から背圧室5へ流出する油量Qcは、 Qc=Cc×Wc×(X+Xi)×√{2/ρ×(Ps−Pc)} ・・・・(5) となり、流入ポート7から流出ポート8へ流出する流量
Qmは、 Qm=Cm×Wm×X×√{2/ρ×(Ps−Pa)} ・・・・(6) となる。なお、Cc、Cmはそれぞれ流量係数を、W
c、Wmはそれぞれ面積係数を、ρは流体の比重を示
す。また、流れの連続の関係から、管路15を流れる油
量Qpとスリット2からの流出油量Qcとは等しく、 Qp=Qc ・・・・(7) となる。さらに、アクチュエータへの供給油量Qは、 Q=Qp+Qm ・・・・(8) となる。上記(5)式を変形すると、 X=Qp/[Cc×Wc×√{2/ρ×(Ps−Pc)}]−Xi ・・・・(9) となる。この(9)式と、(1)〜(8)式までの関係
を用いると、 Q=[Cm×Wm/{Cc×Wc×√(1−k)}+1]×Qp −Cm×Xi×Wm×√{2/ρ×(Ps−Pa)} ・・・・(10) となる。上述したように、可変絞り3の開口面積が一定
であれば、圧力補償弁4により管路15を流れる流量Q
pは一定値となり、(10)式中の右辺第1項は一定値
となるが、右辺第2項は負荷圧Paの変動に左右される
ため、アクチュエータへの供給油量Qが変動する。すな
わち、アンダーラップのオフセット量Xiが0であれば
(11)式右辺第2項が0となり、Qは一定となり、図
5に破線イで示すように流入圧Psと負荷圧Paとの差
圧(Ps−Pa)に関係なく一定流量となるのに対し、
オフセット量Xiにより、差圧(Ps−Pa)の増加に
伴い同図5の実線ロに示すように右下がりの傾向が生じ
る。ただし、上記論文に記載されるように、図示しない
外部信号に対するポペット1の作動の応答性である動的
安定性、すなわち、良好な流量特性を確保するために
は、スリット2からの流出油量Qcを常に正の値となる
ようにする必要がある。すなわち、上記従来技術では、
ポペット弁13の摺動部14に対し、スリット2を常時
アンダーラップさせることにより、常時作動油を漏出さ
せることによって安定性を確保するようにしていた。
(2)式より、 Ps−Pc=(Pc−Pa)×(1−k)/k ・・・・(3) Ps−Pa=(Pc−Pa)/k ・・・・(4) となる。さらに、ポペット1の移動量をXとしたとき、
スリット2から背圧室5へ流出する油量Qcは、 Qc=Cc×Wc×(X+Xi)×√{2/ρ×(Ps−Pc)} ・・・・(5) となり、流入ポート7から流出ポート8へ流出する流量
Qmは、 Qm=Cm×Wm×X×√{2/ρ×(Ps−Pa)} ・・・・(6) となる。なお、Cc、Cmはそれぞれ流量係数を、W
c、Wmはそれぞれ面積係数を、ρは流体の比重を示
す。また、流れの連続の関係から、管路15を流れる油
量Qpとスリット2からの流出油量Qcとは等しく、 Qp=Qc ・・・・(7) となる。さらに、アクチュエータへの供給油量Qは、 Q=Qp+Qm ・・・・(8) となる。上記(5)式を変形すると、 X=Qp/[Cc×Wc×√{2/ρ×(Ps−Pc)}]−Xi ・・・・(9) となる。この(9)式と、(1)〜(8)式までの関係
を用いると、 Q=[Cm×Wm/{Cc×Wc×√(1−k)}+1]×Qp −Cm×Xi×Wm×√{2/ρ×(Ps−Pa)} ・・・・(10) となる。上述したように、可変絞り3の開口面積が一定
であれば、圧力補償弁4により管路15を流れる流量Q
pは一定値となり、(10)式中の右辺第1項は一定値
となるが、右辺第2項は負荷圧Paの変動に左右される
ため、アクチュエータへの供給油量Qが変動する。すな
わち、アンダーラップのオフセット量Xiが0であれば
(11)式右辺第2項が0となり、Qは一定となり、図
5に破線イで示すように流入圧Psと負荷圧Paとの差
圧(Ps−Pa)に関係なく一定流量となるのに対し、
オフセット量Xiにより、差圧(Ps−Pa)の増加に
伴い同図5の実線ロに示すように右下がりの傾向が生じ
る。ただし、上記論文に記載されるように、図示しない
外部信号に対するポペット1の作動の応答性である動的
安定性、すなわち、良好な流量特性を確保するために
は、スリット2からの流出油量Qcを常に正の値となる
ようにする必要がある。すなわち、上記従来技術では、
ポペット弁13の摺動部14に対し、スリット2を常時
アンダーラップさせることにより、常時作動油を漏出さ
せることによって安定性を確保するようにしていた。
【0013】したがって、この従来技術によるポペット
弁13を用いた流量制御回路では、負荷圧Paの変動に
伴いアクチュエータへの供給流量が変動するため、例え
ば、動作中のアクチュエータの動作速度が変動するとい
う不具合が生じる。
弁13を用いた流量制御回路では、負荷圧Paの変動に
伴いアクチュエータへの供給流量が変動するため、例え
ば、動作中のアクチュエータの動作速度が変動するとい
う不具合が生じる。
【0014】なお、圧力補償弁4を用いない回路におい
て、ポペット弁13により所定の差圧を確保しようとす
ると、より多くの流量を流す必要が生じ、エネルギ損失
を招く不具合も生じる。
て、ポペット弁13により所定の差圧を確保しようとす
ると、より多くの流量を流す必要が生じ、エネルギ損失
を招く不具合も生じる。
【0015】本発明は上記した従来技術の実状に鑑みて
なされたもので、その目的は、流入ポートと流出ポート
とが遮断状態にあるとき、スリットが摺動部に対しオー
バーラップする構造であっても動的安定性を確保できる
ポペット弁を提供することにある。
なされたもので、その目的は、流入ポートと流出ポート
とが遮断状態にあるとき、スリットが摺動部に対しオー
バーラップする構造であっても動的安定性を確保できる
ポペット弁を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、弁体内に流入した流体を背圧室に導くため
のスリットを有し、前記流体の流入圧と負荷圧、およ
び、背圧室の圧力に応じ移動し、流入ポートと流出ポー
トとを連通、または、遮断するポペットを備えたポペッ
ト弁において、前記ポペットの径を弁体の摺動部径より
も短くするとともに、前記流入ポートと前記流出ポート
とが遮断状態にあるときには前記スリットが前記摺動部
に対しオーバーラップする構造としたことを特徴とす
る。
に本発明は、弁体内に流入した流体を背圧室に導くため
のスリットを有し、前記流体の流入圧と負荷圧、およ
び、背圧室の圧力に応じ移動し、流入ポートと流出ポー
トとを連通、または、遮断するポペットを備えたポペッ
ト弁において、前記ポペットの径を弁体の摺動部径より
も短くするとともに、前記流入ポートと前記流出ポート
とが遮断状態にあるときには前記スリットが前記摺動部
に対しオーバーラップする構造としたことを特徴とす
る。
【0017】
【作用】本発明は、上記のように構成しているので、流
入ポートと流出ポートとが遮断された状態でもポペット
と摺動部との隙間から流体が漏出する。一方、負荷圧と
背圧室との差圧が変化すると、流入圧と負荷圧によるポ
ペットの押付力と、背圧室内の圧力によるポペットの押
付力とがバランスするようにポペットが移動する。この
ポペットの移動によって、ポペットに設けられたスリッ
トが摺動部に対しアンダーラップする状態となり、この
スリットを介し弁体内に流入した流体が背圧室へ流出す
る。したがって、流入ポートと流出ポートとが遮断した
状態、および、連通した状態のいずれの状態にあって
も、弁体内に流入した流体が背圧室へと流出する。すな
わち、常時弁体内に流入した流体が背圧室へと流出する
状態が確保されるため、ポペット弁の動的安定性を確保
することができる。
入ポートと流出ポートとが遮断された状態でもポペット
と摺動部との隙間から流体が漏出する。一方、負荷圧と
背圧室との差圧が変化すると、流入圧と負荷圧によるポ
ペットの押付力と、背圧室内の圧力によるポペットの押
付力とがバランスするようにポペットが移動する。この
ポペットの移動によって、ポペットに設けられたスリッ
トが摺動部に対しアンダーラップする状態となり、この
スリットを介し弁体内に流入した流体が背圧室へ流出す
る。したがって、流入ポートと流出ポートとが遮断した
状態、および、連通した状態のいずれの状態にあって
も、弁体内に流入した流体が背圧室へと流出する。すな
わち、常時弁体内に流入した流体が背圧室へと流出する
状態が確保されるため、ポペット弁の動的安定性を確保
することができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用い説明する。
【0019】図1は本発明によるポペット弁の第1の実
施例の説明図で、図1はこの第1の実施例によるポペッ
ト弁の構造およびこのポペット弁を用いた流量制御回路
を示す図である。なお、図4に示した従来技術の油圧回
路図と共通する部分については同一符号を付している。
施例の説明図で、図1はこの第1の実施例によるポペッ
ト弁の構造およびこのポペット弁を用いた流量制御回路
を示す図である。なお、図4に示した従来技術の油圧回
路図と共通する部分については同一符号を付している。
【0020】この第1の実施例による流量制御回路は、
図1に示すようにポペット弁13と、圧力補償弁4と、
図示しない外部信号によって管路15内の流量を可変に
する可変絞り3とからなる。
図1に示すようにポペット弁13と、圧力補償弁4と、
図示しない外部信号によって管路15内の流量を可変に
する可変絞り3とからなる。
【0021】ポペット弁13は、流入ポート7と流出ポ
ート8を連通、または、遮断するポペット1と、このポ
ペット1に設けられ摺動部14とともに可変絞りを形成
し、ポペット弁13内に流入した圧油を背圧室5へと導
くスリット2とからなる。なお、ポペット1のスリット
2より上部は、摺動部14との隙間がhとなるように加
工されている。また、流入ポート7と流出ポート8とが
遮断された状態では、スリット2と、摺動部14とがオ
ーバーラップするようになっている。また、ポペット1
の背圧室5側の受圧部1cの受圧面積Acは、流入ポー
ト7側の受圧部1aの受圧面積Asと流出ポート8側の
受圧部1bの受圧面積Aaとの和となるように加工され
ている。
ート8を連通、または、遮断するポペット1と、このポ
ペット1に設けられ摺動部14とともに可変絞りを形成
し、ポペット弁13内に流入した圧油を背圧室5へと導
くスリット2とからなる。なお、ポペット1のスリット
2より上部は、摺動部14との隙間がhとなるように加
工されている。また、流入ポート7と流出ポート8とが
遮断された状態では、スリット2と、摺動部14とがオ
ーバーラップするようになっている。また、ポペット1
の背圧室5側の受圧部1cの受圧面積Acは、流入ポー
ト7側の受圧部1aの受圧面積Asと流出ポート8側の
受圧部1bの受圧面積Aaとの和となるように加工され
ている。
【0022】圧力補償弁4は、パイロット管路11によ
り可変絞り3の出口側圧力、すなわち、負荷圧Paをフ
ィードバックする油室12と、管路9により導かれたポ
ペット弁13の背圧室5の圧力、すなわち、背圧Pcに
よる押付力と負荷圧Paによる押付力とばね12aのば
ね力との和とをバランスさせ、可変絞り3前後の差圧を
一定にするピストン6とからなる。なお、ばね12aに
は、一定差圧に相当するオフセット力を予め付与してい
る。
り可変絞り3の出口側圧力、すなわち、負荷圧Paをフ
ィードバックする油室12と、管路9により導かれたポ
ペット弁13の背圧室5の圧力、すなわち、背圧Pcに
よる押付力と負荷圧Paによる押付力とばね12aのば
ね力との和とをバランスさせ、可変絞り3前後の差圧を
一定にするピストン6とからなる。なお、ばね12aに
は、一定差圧に相当するオフセット力を予め付与してい
る。
【0023】このように構成された第1の実施例による
ポペット弁13を有する流量制御回路では、定常状態す
なわち負荷が一定で、かつ、可変絞り3が閉じた状態で
は、ポペット弁13の背圧Pcによるピストン6の押付
力が、ばね12aのばね力と負荷圧Paとによるピスト
ン6の押付力を上回り、ピストン6が同図1右方向に押
付けられ、管路9と管路10とが遮断された状態になっ
ている。この状態では、流入側の油室16内の流体がス
リット2およびポペット1と摺動部14との隙間hを介
し、背圧室5へと流出する。
ポペット弁13を有する流量制御回路では、定常状態す
なわち負荷が一定で、かつ、可変絞り3が閉じた状態で
は、ポペット弁13の背圧Pcによるピストン6の押付
力が、ばね12aのばね力と負荷圧Paとによるピスト
ン6の押付力を上回り、ピストン6が同図1右方向に押
付けられ、管路9と管路10とが遮断された状態になっ
ている。この状態では、流入側の油室16内の流体がス
リット2およびポペット1と摺動部14との隙間hを介
し、背圧室5へと流出する。
【0024】一方、図示しない外部からの指令により可
変絞り3の開口面積が広がると、可変絞り3前後の差圧
および開口面積に応じた流量の作動油が管路10側から
管路15側に流出する。これに伴い、管路10内の圧力
が低下し、負荷圧Paによる押付力およびばね力に抗し
きれず、ピストン6は同図1左方向に移動し、管路9と
管路10とが連通する。これにより、ポペット弁13の
背圧室5内の流体が管路9を介し管路10へと流出する
ため、背圧Pcが低下する。背圧Pcの圧力低下に伴
い、ポペット弁13の流入圧Psによるポペット1の押
付力が背圧Pcによる押付力を上回り、ポペット1はX
方向に移動する。ポペット1が移動すると、流入ポート
7と流出ポート8とが連通し、流出ポート8から図示し
ないアクチュエータへ流体が供給される。また、ポペッ
ト1の移動量が△l以上になると、上述した管路15へ
流出する油量Qpと等しい油量Qcが、スリット2から
背圧室5へと流出する。
変絞り3の開口面積が広がると、可変絞り3前後の差圧
および開口面積に応じた流量の作動油が管路10側から
管路15側に流出する。これに伴い、管路10内の圧力
が低下し、負荷圧Paによる押付力およびばね力に抗し
きれず、ピストン6は同図1左方向に移動し、管路9と
管路10とが連通する。これにより、ポペット弁13の
背圧室5内の流体が管路9を介し管路10へと流出する
ため、背圧Pcが低下する。背圧Pcの圧力低下に伴
い、ポペット弁13の流入圧Psによるポペット1の押
付力が背圧Pcによる押付力を上回り、ポペット1はX
方向に移動する。ポペット1が移動すると、流入ポート
7と流出ポート8とが連通し、流出ポート8から図示し
ないアクチュエータへ流体が供給される。また、ポペッ
ト1の移動量が△l以上になると、上述した管路15へ
流出する油量Qpと等しい油量Qcが、スリット2から
背圧室5へと流出する。
【0025】ところで、前述したようにばね12aには
予めオフセット力が付与されているため、管路10内の
圧力と管路15内の圧力とが一定差圧となる位置にピス
トン6が制御される。すなわち、可変絞り3が開状態の
ときには、負荷変動が生じても、圧力補償弁4により可
変絞り3の前後差圧が常に一定に保持されることにな
る。これにより、可変絞り3の開口面積が一定であれ
ば、図示しないアクチュエータに対し負荷の変動があっ
ても、すなわち、管路15側の圧力Paが変動しても、
管路15を流れる作動油の流量Qpは一定に保たれるよ
うになっている。
予めオフセット力が付与されているため、管路10内の
圧力と管路15内の圧力とが一定差圧となる位置にピス
トン6が制御される。すなわち、可変絞り3が開状態の
ときには、負荷変動が生じても、圧力補償弁4により可
変絞り3の前後差圧が常に一定に保持されることにな
る。これにより、可変絞り3の開口面積が一定であれ
ば、図示しないアクチュエータに対し負荷の変動があっ
ても、すなわち、管路15側の圧力Paが変動しても、
管路15を流れる作動油の流量Qpは一定に保たれるよ
うになっている。
【0026】これに対し、負荷変動により負荷が大きく
なりポペット弁13の流出側の圧力Paが高くなったと
き、流入側の圧力Psとの差圧が小さくなるために流入
ポート7から流出ポート8へ流れ出る油量Qmが減少す
る。ところが、圧力Paの高圧化に伴い、ポペット1が
X方向に押し上げられ、ポペット1の移動量Xが大きく
なり流量Qmは増大する。前述したように背圧室5側の
受圧面積Acは、流入側の受圧面積Asと流出側の受圧
面積Aaとの和に等しくなっており、圧力PsとPaと
の差圧の減少による流量の減少分と、ポペット1の移動
量増加に伴う流出流量の増加分とが相殺される。このた
め、負荷変動が生じても流入ポート7から流出ポート8
へ流出する流量Qmは一定量を保持する。
なりポペット弁13の流出側の圧力Paが高くなったと
き、流入側の圧力Psとの差圧が小さくなるために流入
ポート7から流出ポート8へ流れ出る油量Qmが減少す
る。ところが、圧力Paの高圧化に伴い、ポペット1が
X方向に押し上げられ、ポペット1の移動量Xが大きく
なり流量Qmは増大する。前述したように背圧室5側の
受圧面積Acは、流入側の受圧面積Asと流出側の受圧
面積Aaとの和に等しくなっており、圧力PsとPaと
の差圧の減少による流量の減少分と、ポペット1の移動
量増加に伴う流出流量の増加分とが相殺される。このた
め、負荷変動が生じても流入ポート7から流出ポート8
へ流出する流量Qmは一定量を保持する。
【0027】したがって、ポペット弁13から図示しな
いアクチュエータへ供給される流量は、管路15側から
の一定流量Qpと流入ポート7から流出する一定流量Q
mとが加算された一定流量Q=Qp+Qmとなる。
いアクチュエータへ供給される流量は、管路15側から
の一定流量Qpと流入ポート7から流出する一定流量Q
mとが加算された一定流量Q=Qp+Qmとなる。
【0028】以上述べてきたように、この第1の実施例
によれば、流入ポート7と流出ポート8とが遮断された
状態では、ポペット弁13内に流入した作動油が、スリ
ット2およびポペット1と摺動部14との隙間を介し、
背圧室5に漏出し、ポペット1が移動し、流入ポート7
と流出ポート8とが連通した状態では、スリット2と背
圧室5とがアンダーラップし、スリット2から作動油が
流出する。このため、ポペット弁13内に流入した作動
油が常時背圧室5へ流出し、ポペット弁13の動的な安
定性が確保される。さらに、流入ポート7と流出ポート
8とが連通した状態では、ポペット1と摺動部14との
隙間hによる流出油量への影響を考慮する必要が無いた
め、流出ポート8からアクチュエータへと供給される油
量は負荷の変動に関わらず常に一定となる。これによ
り、例えば、アクチュエータ動作時に負荷変動等が生じ
ても、アクチュエータの速度を一定に保つことができ
る。
によれば、流入ポート7と流出ポート8とが遮断された
状態では、ポペット弁13内に流入した作動油が、スリ
ット2およびポペット1と摺動部14との隙間を介し、
背圧室5に漏出し、ポペット1が移動し、流入ポート7
と流出ポート8とが連通した状態では、スリット2と背
圧室5とがアンダーラップし、スリット2から作動油が
流出する。このため、ポペット弁13内に流入した作動
油が常時背圧室5へ流出し、ポペット弁13の動的な安
定性が確保される。さらに、流入ポート7と流出ポート
8とが連通した状態では、ポペット1と摺動部14との
隙間hによる流出油量への影響を考慮する必要が無いた
め、流出ポート8からアクチュエータへと供給される油
量は負荷の変動に関わらず常に一定となる。これによ
り、例えば、アクチュエータ動作時に負荷変動等が生じ
ても、アクチュエータの速度を一定に保つことができ
る。
【0029】図2、および、図3は本発明によるポペッ
ト弁の第2の実施例の説明図で、図2はこの第2の実施
例によるポペット弁の構造およびこのポペット弁の駆動
回路を示す図、図3はこのポペット弁の流量特性を示す
図である。なお、図4に示した従来技術の油圧回路図と
共通する部分については同一符号を付しており、その説
明は省略する。
ト弁の第2の実施例の説明図で、図2はこの第2の実施
例によるポペット弁の構造およびこのポペット弁の駆動
回路を示す図、図3はこのポペット弁の流量特性を示す
図である。なお、図4に示した従来技術の油圧回路図と
共通する部分については同一符号を付しており、その説
明は省略する。
【0030】図2に示すように、この駆動回路はポペッ
ト弁20と、このポペット弁20を駆動するための図示
しない外部からの信号により管路15を流れる油量を制
御する可変絞り3とからなる。
ト弁20と、このポペット弁20を駆動するための図示
しない外部からの信号により管路15を流れる油量を制
御する可変絞り3とからなる。
【0031】このポペット弁20は、摺動部14よりも
2×hだけ径が短く、内部にスリット2を設けたポペッ
ト21を備えている。なお、流入ポート7と流出ポート
8とが遮断した状態では、スリット2が全域に渡り摺動
部14とオーバーラップするようになっている。また、
この状態ではスリット2および流入側の油室16からの
作動油が、ポペット21と摺動部14との隙間を介し背
圧室5へ流出するようになっている。また、ポペット1
の背圧室5側の受圧部1cの受圧面積Acは、流入ポー
ト7側の受圧部1aの受圧面積Asと流出ポート8側の
受圧部1bの受圧面積Aaとの和となるように加工され
ている。
2×hだけ径が短く、内部にスリット2を設けたポペッ
ト21を備えている。なお、流入ポート7と流出ポート
8とが遮断した状態では、スリット2が全域に渡り摺動
部14とオーバーラップするようになっている。また、
この状態ではスリット2および流入側の油室16からの
作動油が、ポペット21と摺動部14との隙間を介し背
圧室5へ流出するようになっている。また、ポペット1
の背圧室5側の受圧部1cの受圧面積Acは、流入ポー
ト7側の受圧部1aの受圧面積Asと流出ポート8側の
受圧部1bの受圧面積Aaとの和となるように加工され
ている。
【0032】可変絞り3は、入口側がポペット弁20の
背圧室5につながる管路10と接続し、出口側がポペッ
ト弁20の流出ポート8につながる管路15と接続され
ている。また、図示しない外部からの信号を入力し、こ
の信号に応じて開口面積を変えポペット弁20の背圧室
5の圧力Pcと負荷圧Paとの差圧に応じた油量を管路
10から管路15へ導くように作用する。
背圧室5につながる管路10と接続し、出口側がポペッ
ト弁20の流出ポート8につながる管路15と接続され
ている。また、図示しない外部からの信号を入力し、こ
の信号に応じて開口面積を変えポペット弁20の背圧室
5の圧力Pcと負荷圧Paとの差圧に応じた油量を管路
10から管路15へ導くように作用する。
【0033】このように構成したポペット弁20の駆動
回路では、可変絞り3が閉じた状態では、供給圧Psと
負荷圧Paとの差圧により、ポペット1と摺動部14と
の隙間から作動油が漏出する。
回路では、可変絞り3が閉じた状態では、供給圧Psと
負荷圧Paとの差圧により、ポペット1と摺動部14と
の隙間から作動油が漏出する。
【0034】一方、外部からの指令により可変絞り3が
開状態になると、背圧室5内の圧力Pcと負荷圧Paと
の差圧、および、可変絞り3の開口面積に応じた油量Q
pが管路10から管路15へと流出する。これにより、
ポペット弁20の背圧Pcが低下し、ポペット21がX
方向に移動し、流入ポート7と流出ポート8とが連通
し、流入ポート7から流出ポート8に油量Qmが吐出さ
れる。ポペット21は、背圧Pcによる押付力と、供給
圧Psおよび負荷圧Paによる押付力とがバランスする
位置に保持される。また、ポペット21と摺動部14と
の隙間hは、極めて小さな値であり、この状態では隙間
hからの漏洩量はスリット2からの流出油量に比べ無視
し得る程度である。したがって、上述した(1)〜
(8)式を用いると、負荷側へ供給される油量Qは、 Q=[Cm×Wm/{Cc×Wc×√(1−k)}]×Qp ・・・・ (11) となる。これに対し、従来技術によるアンダーラップX
iを有するポペット弁では、(10)式に示したよう
に、アンダーラップ量Xiに基因する流量を(11)式
から減じた流量が負荷側へ供給されることになる。この
様子を図3に示す。同図3は、供給圧Psと負荷圧Pa
との差圧に対するポペット弁20からの供給流量の特性
を示す図である。同図3実線で示す曲線ハが、この第2
の実施例による流量特性を、破線で示す曲線ニが従来技
術による流量特性を示す。同図3に示すように、同一差
圧に対してこの第2の実施例によるものが、従来技術よ
り多くの油量がアクチュエータに供給される。
開状態になると、背圧室5内の圧力Pcと負荷圧Paと
の差圧、および、可変絞り3の開口面積に応じた油量Q
pが管路10から管路15へと流出する。これにより、
ポペット弁20の背圧Pcが低下し、ポペット21がX
方向に移動し、流入ポート7と流出ポート8とが連通
し、流入ポート7から流出ポート8に油量Qmが吐出さ
れる。ポペット21は、背圧Pcによる押付力と、供給
圧Psおよび負荷圧Paによる押付力とがバランスする
位置に保持される。また、ポペット21と摺動部14と
の隙間hは、極めて小さな値であり、この状態では隙間
hからの漏洩量はスリット2からの流出油量に比べ無視
し得る程度である。したがって、上述した(1)〜
(8)式を用いると、負荷側へ供給される油量Qは、 Q=[Cm×Wm/{Cc×Wc×√(1−k)}]×Qp ・・・・ (11) となる。これに対し、従来技術によるアンダーラップX
iを有するポペット弁では、(10)式に示したよう
に、アンダーラップ量Xiに基因する流量を(11)式
から減じた流量が負荷側へ供給されることになる。この
様子を図3に示す。同図3は、供給圧Psと負荷圧Pa
との差圧に対するポペット弁20からの供給流量の特性
を示す図である。同図3実線で示す曲線ハが、この第2
の実施例による流量特性を、破線で示す曲線ニが従来技
術による流量特性を示す。同図3に示すように、同一差
圧に対してこの第2の実施例によるものが、従来技術よ
り多くの油量がアクチュエータに供給される。
【0035】したがって、この第2の実施例によるポペ
ット弁20では、供給圧Psと負荷圧Paとの差圧が等
しい場合、従来技術に比べ多くの流量をアクチュエータ
へ供給することができることになる。すなわち、従来技
術に比べてエネルギ損失を低減することができる。
ット弁20では、供給圧Psと負荷圧Paとの差圧が等
しい場合、従来技術に比べ多くの流量をアクチュエータ
へ供給することができることになる。すなわち、従来技
術に比べてエネルギ損失を低減することができる。
【0036】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、ポペッ
ト弁内に流入した作動油が常時背圧室へ流出し、ポペッ
ト弁の動的な安定性が確保される。さらに、流出ポート
からアクチュエータへと供給される油量は負荷の変動に
関わらず常に一定となるため、アクチュエータ動作時に
負荷変動等が生じても、アクチュエータの速度を一定に
保つことができる。
ト弁内に流入した作動油が常時背圧室へ流出し、ポペッ
ト弁の動的な安定性が確保される。さらに、流出ポート
からアクチュエータへと供給される油量は負荷の変動に
関わらず常に一定となるため、アクチュエータ動作時に
負荷変動等が生じても、アクチュエータの速度を一定に
保つことができる。
【図1】本発明によるポペット弁の第1の実施例の構
成、および、このポペット弁を用いた流量制御回路を示
す図である。
成、および、このポペット弁を用いた流量制御回路を示
す図である。
【図2】本発明によるポペット弁の第2の実施例の構
成、および、このポペット弁の駆動回路を示す図であ
る。
成、および、このポペット弁の駆動回路を示す図であ
る。
【図3】第2の実施例における流量特性図である。
【図4】従来技術によるポペット弁の構成、および、こ
のポペット弁を用いた流量制御回路を示す図である。
のポペット弁を用いた流量制御回路を示す図である。
【図5】従来技術における流量制御回路の流量特性図で
ある。
ある。
1 ポペット 2 スリット 5 背圧室 7 流入ポート 8 流出ポート 13 ポペット弁 14 摺動部 20 ポペット弁 21 ポペット
Claims (1)
- 【請求項1】 弁体内に流入した流体を背圧室に導くた
めのスリットを有し、前記流体の流入圧と負荷圧、およ
び、背圧室の圧力に応じ移動し、流入ポートと流出ポー
トとを連通、または、遮断するポペットを備えたポペッ
ト弁において、前記ポペットの径を弁体の摺動部径より
も短くするとともに、前記流入ポートと前記流出ポート
とが遮断状態にあるときには前記スリットが前記摺動部
に対しオーバーラップする構造としたことを特徴とする
ポペット弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7983092A JPH05280650A (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | ポペット弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7983092A JPH05280650A (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | ポペット弁 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05280650A true JPH05280650A (ja) | 1993-10-26 |
Family
ID=13701129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7983092A Pending JPH05280650A (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | ポペット弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05280650A (ja) |
-
1992
- 1992-04-01 JP JP7983092A patent/JPH05280650A/ja active Pending
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