JPH0557441B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流量制御弁に係り、特に、本願出願人
の先願（特願昭61−11709号、特願昭61−11710
号、特願昭61−31699号、特願昭61−31700号）に
係る各装置の主弁として最適に採用し得る流量制
御弁に関する。

〔先願の技術〕

本願出願人は、上記した先願、例えば特願昭61
−11709号にて、第４図に例示する装置を提案し
た。

第４図に示す装置は、主弁１０、第１パイロツ
ト弁２０及び第２パイロツト弁３０によつて構成
されている流量制御装置であり、主弁１０は弁本
体１１と、この弁本体１１内に上下方向（軸方
向）へ摺動自在に嵌挿した弁体１２と、この弁体
１２を下方へ付勢するばね１３を主要構成部材と
している。弁本体１１は、大径孔１１ａの上下両
側に同一径の小径孔１１ｂ，１１ｃをそれぞれ同
軸的に設けてなり下方の段部に弁座１１ｄを形成
してなる段付内孔を有するとともに、流入路Ｐ１
が連通する環状溝１１ｅや流出路Ｐ２が連通する
環状溝１１ｆを有している。

弁体１２は、大径孔１１ａ内に圧力バランスさ
れた状態（上下両端部に作用する流入路Ｐ１内の
圧力が常に相殺される状態）にて摺動自在に嵌挿
されてテーパ面１２ａ１にて弁座１１ｄに着座し
たり離脱して流入路Ｐ１と流出路Ｐ２間を連通遮
断するポペツト弁部１２ａと、同ポペツト弁部１
２ａの下側に設けられて下方の小径孔１１ｂ内に
延び同小径孔１１ｂとの間に流出路Ｐ２が常時連
通する油室Ｒ１を形成する連結部１２ｂと、同連
結部１２ｂの下側に設けられて下方の小径孔１１
ｂに摺動自在に嵌挿され同小径孔１１ｂ端に油室
Ｒ２を形成するスプール部１２ｃを一体的に備え
られるとともに、ポペツト弁部１２ａの上側に設
けられて上方の小径孔１１ｃに摺動自在に嵌挿さ
れ同小径孔１１ｃ端に油室Ｒ３を形成する小径筒
部１２ｄを一体的に備えている。しかして、油室
Ｒ２は第１パイロツト弁２０に接続されるととも
に第２パイロツト弁３０の第１切換弁３１に接続
され、また油室Ｒ３は絞り１４を介して流入路Ｐ
１に接続されるとともに、第２パイロツト弁３０
の第２切換弁３２に接続されている。

第１パイロツト弁２０は、供給路Ｐ３を通して
導入された圧油を所定値に減圧する減圧弁２１
と、この減圧弁２１から絞り２２を通して油室Ｒ
２に付与されるパイロツト圧を電流付与値に応じ
て比例制御する電流制御リリーフ弁２３によつて
構成されている。第２パイロツト弁３０は、油室
Ｒ２に付与されるパイロツト圧により作動を制御
される第１切換弁３１と、この第１切換弁３１に
よつて作動を制御される第２切換弁３２によつて
構成されている。第１切換弁３１は、油室Ｒ２か
ら通路Ｐ４を通して付与されるパイロツト圧が設
定値未満であるとき図示のうように非作動状態に
あつて供給路Ｐ３と第２切換弁３２の接続を絶ち
またパイロツト圧が設定値以上であるとき作動状
態となつて供給路Ｐ３を第２切換弁３２に接続さ
せる。第２切換弁３２は、第１切換弁３１によつ
て供給路Ｐ３に接続されたとき作動して油室Ｒ３
に連通する通路Ｐ５とリザーバＴに連通する戻り
路Ｐ６を連通させ、また第１切換弁３１によつて
供給路Ｐ３との接続を断たれて戻り路Ｐ６に接続
されたとき図示のように非作動となつて油室Ｒ３
に連通する通路Ｐ５と戻り路Ｐ６の連通を遮断す
る。

上記のように構成した流量制御装置において
は、主弁１０の弁体１２におけるポペツト弁部１
２ａに流入路Ｐ１内圧力が常に相殺されるように
作用し、また同ポペツト弁部１２ａとスプール部
１２ｃに流出路Ｐ２内圧力が常に相殺されるよう
に作用するため、如何なる状態においても流入路
Ｐ１内圧力や流出路Ｐ２内圧力の変動によつて主
弁１０の弁体１２が軸方向へ押動されることはな
い。

また第１パイロツト弁２０におけるリリーフ弁
２３への電流付与値が設定値未満であつて油室Ｒ
２に付与されるパイロツト圧が設定値未満である
場合には、図示のごとく、第２パイロツト弁３０
における第１切換弁３１が非作動状態にあつて供
給路Ｐ３と第２切換弁３２の接続を断つており、
第２切換弁３２が非作動状態にあつて油室Ｒ３と
戻り路Ｐ６の連通を遮断している。このため、主
弁１０の弁体１２は流入路Ｐ１から絞り１４を通
して油室Ｒ３に付与される油圧及びばね１３の作
用によりポペツト弁部１２ａを弁座１１ｄに着座
させており、流入路Ｐ１と流出路Ｐ２の連通が適
確に遮断されている。

しかして、第１パイロツト弁２０におけるリリ
ーフ弁２３への電流付与値を設定値以上として油
室Ｒ２に付与されるパイロツト圧を設定値以上と
すると、第２パイロツト弁３０における第１切換
弁３１が作動して供給路Ｐ３を第２切換弁３２に
接続するため、第２切換弁３２が作動して油室Ｒ
３を戻り路Ｐ６に連通させる。このため、油室Ｒ
３内の油圧は略ゼロとなり、主弁１０の弁体１２
は油室Ｒ２内のパイロツト圧（第１パイロツト弁
２０によつて設定値以上の或る値に設定されてい
る）による押圧力とばね１３の作用力がバランス
する位置にて保持され流入路Ｐ１から流出路Ｐ２
へ流れる流量が規定される。したがつて、第１パ
イロツト弁２０におけるリリーフ弁２３への電流
付与値を変えて油室Ｒ２に付与されるパイロツト
圧を変えることにより、主弁１０の弁体１２の位
置を調整できてポペツト弁部１２ａのテーパ面１
２ａ１と弁座１１ｄ間に形成される可変絞り部の
流路面積を調整でき、流入路Ｐ１から流出路Ｐ２
へ流れる流量を調整することができる。

以上の説明から明らかなように、上記した流量
制御装置の主弁１０は、ポペツト弁としての機
能、すなわち流入路Ｐ１と流出路Ｐ２間の連通を
適確に遮断する（洩れなく遮断する）機能を備え
ながら、油室Ｒ２に付与されるパイロツト圧に応
じて流入路Ｐ１から流出路Ｐ２に流れる流量を容
易かつ正確に調整できる利点を備えている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記した流量制御装置の主弁１０に
おいては、弁体１２のポペツト弁部１２ａにおけ
るテーパ面１２ａ１の項角θが弁座１１ｄへの適
確なシート性を確保する必要性から所定角（通常
40〜60度）に限定されるため、ポペツト弁部１２
ａの軸方向ストロークに対する可変絞り部の流路
面積（当該弁の流量を規定する開口面積）の変化
率が大きく、同流路面積を所望の値に設定しづら
いといつた問題がある。

また、ポペツト弁部１２ａのテーパ面１２ａ１
と弁座１１ｄ間に形成される可変絞り部を流れる
圧油により大きなフローフオースが発生して弁体
１２が軸方向へ押動されることがあるため、折角
設定した上記流路面積が影響を受けることがあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記した問題を解決するために、上記
した主弁１０として採用し得る流量制御弁を、 大径孔の両側に同一径の小径孔をそれぞれ同軸
的に設けてなり、一方の小径孔と前記大径孔間の
段部に弁座を形成するとともに、同弁座の前記大
径孔側に第１流入出路を接続し、また一方の小径
孔の中間部に第２流入出路が連通する環状溝を形
成してなる弁本体と、 前記大径孔内に前記第１流入出路から受ける圧
力が常に相殺される状態にて嵌挿されてテーパ面
にて前記弁座を着座したり離脱して前記両流入出
路間を連通遮断するポペツト弁部と、同ポペツト
弁部の一側に設けられて前記一方の小径孔内に延
び同小径孔の前記大径孔側端部に前記弁座を通し
て前記第１流入出路に連通する第１油室を形成す
る連結部と、同連結部の一側に設けられて前記一
方の小径孔に摺動自在に嵌挿され同小径孔端にパ
イロツト圧が付与される第２油室を形成するとと
もに前記環状溝部分に第３油室を形成しかつ中間
部に連通路を通して前記第１油室に連通し前記小
径孔内壁及び前記環状溝とにより前記ポペツト弁
部のテーパ面と弁座間に形成される流路面積より
流路面積が常に小さい可変絞り部を構成する開口
を有するスプール部を一体的に備えるとともに、
前記ポペツト弁部の他側に設けられて前記他方の
小径孔に摺動自在に嵌挿され同小径孔端に前記両
流入出路のうち流入路となる流路に絞りを介して
常に接続されるとともに戻り路に選択的に接続さ
れる第４油室を形成する小径部を一体的に備える
弁体と、 同弁体を前記第２油室に向けて付勢するばねを
備える構成とした。

〔発明の作用・効果〕

本発明による流量制御弁においては、第２油室
にパイロツト圧が付与されて弁体がばねに抗して
軸方向へ移動することにより、流入路と流出路が
ポペツト弁部のテーパ面と弁座間に形成される流
路、第１油室、連通路、スプール部に設けた開口
と小径孔抗内壁及び環状溝とにより構成される可
変絞り部を通して連通して、ポペツト弁部のテー
パ面と弁座間に形成される流路が前記可変絞り部
の流路面積より流路面積が常に大きい単なる通路
として機能し、流入路から流出路へ流れる流量が
流路面積の最も小さい可変絞り部にて規定され
る。

しかして、スプール部に設けられる開口は、そ
の形状を他のものに制約されることなく適宜に設
定可能であり、弁体の軸方向ストロークに対する
可変絞り部の流路面積の変化率を適宜に小さくす
ることができる。したがつて、可変絞り部の流路
面積を所望の値に設定しやすくすることがきる。

また、本発明による流量制御弁においては、ポ
ペツト弁部のテーパ面と弁座間に形成される流路
が単なる通路として機能し、かつスプール部に設
けた開口と小径孔内壁及び環状溝とにより構成さ
れる可変絞り部にて流体が絞られるようにしたた
め、ポケツト弁部のテーパ面と弁座間に形成され
る流路を流れる圧油により発生するフローフオー
スを殆ど無くすことができるとともに、可変絞り
部を流れる圧油により発生するフローフオースを
第４図に示したものに比して小さなものとするこ
とできて、弁体のフローフオースによる軸方向移
動を小さくすることができ、所望の値に設定した
可変絞り部の流路面積がフローフオースの影響を
さほど受けないようにすることができる。なお、
本発明者の実験結果によれば、本発明による流量
制御弁において弁体に作用するフローフオースは
第４図に示した弁体に作用するフローフオースの
略半分になることが判明した。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図は本発明による流量制御弁を示してい
て、同流量制御弁４０は、第１部材４１Ａ、第２
部材４１Ｂ及び第３部材４１Ｃからなる弁本体４
１と、この弁本体４１内に上下方向（軸方向）へ
摺動自在に嵌挿した弁体４２と、この弁体４２を
下方へ付勢するばね４３を主要構成部材としてい
る。弁本体４１は、大径孔４１ａの上下両側に同
一径の小径孔４１ｂ，４１ｃをそれぞれ同軸的に
設けてなり下方の段部に弁座４１ｄを形成してな
る段付内孔を有するとともに、弁座４１ｄに近接
する側の大径孔端に形成されて流入路Ｐ１１が連
通する環状溝４１ｅや、下方の小径孔４１ｂの中
間部に形成されて流出路Ｐ１２が連通する環状溝
４１ｆを有している。

弁体４２は、大径孔４１ａ内に圧力バランスさ
れた状態（上下両端部に作用する流入路Ｐ１１内
の圧力が常に相殺される状態）にて摺動自在に嵌
挿されてテーパ面４２ａ１にて弁座４１ｄに着座
したり離脱して流入路Ｐ１１と流出路Ｐ１２間を
連通遮断するポペツト弁部４２ａと、同ポペツト
弁部４２ａの下側に設けられて下方の小径孔４１
ｂ内に延び同小径孔４１ｂとの間に弁座４１ｄを
通して流入路Ｐ１１に連通する第１油室Ｒ１１を
形成する連結部４２ｂと、同連結部４２ｂの下側
に設けられて下方の小径孔４１ｂに摺動自在に嵌
挿され同小径孔４１ｂ端にパイロツト圧が付与さ
れる第２油室Ｒ１２を形成するとともに環状溝４
１ｆ部分に第３油室Ｒ１３を形成するスプール部
４２ｃを一体的に備えるとともに、ポペツト弁部
４２ａの上側に設けられて上方の小径孔４１ｃに
摺動自在に嵌挿され同小径孔４１ｃ端に絞り４４
を介して環状溝４１ｅに常に接続されるとともに
戻り路Ｐ６に選択的に接続される第４油室Ｒ１４
（第３図参照）を形成する小径筒部４２ｄを一体
的に備えている。

しかして、上記したスプール部４２ｃの中間部
には、スプール部４２ｃ及び連結部４２ｂの軸心
に軸方向に設けた内孔（プラグ４２ｅによつて閉
塞されている）や連結部４２ｂに設けた径方向の
孔からなる連通路Ｐ２０を通して第１油室Ｒ１１
に連通する開口４２ｃ１が形成されていて、同開
口４２ｃ１と小径孔内壁４１ｂ１及び環状溝４１
ｆとにより、弁体４２が上動することによつてポ
ペツト弁部４２ａのテーパ面４２ａ１と弁座４１
ｄ間に形成される流路面積より流路面積が常に小
さい可変絞り部Ａが構成されている。なお、開口
４２ｃ１の形状は第２図にて例示したものの一つ
が採用されている。

上記のように構成した流量制御弁は、第３図に
て例示したように、第２油室Ｒ１２を第１パイロ
ツト弁２０に接続するとともに第２パイロツト弁
３０の第１切換弁３１に接続し、また第４油室Ｒ
１４を第２パイロツト弁３０の第２切換弁３２に
接続することにより、流量制御装置の主弁として
採用される。なお、第１パイロツト弁２０及び第
２パイロツト弁３０の構成は第４図に示したもの
と全く同じである。

ところで、上記のように構成した流量制御弁に
おいては、如何なる状態においても流出路Ｐ１２
内圧力が弁体４２に軸方向の力を作用させること
はなく、しかも弁体４２におけるポペツト弁部４
２ａに流入路Ｐ１１内圧力が常に相殺されるよう
に作用し、また同ポペツト弁部４２ａとスプール
部４２ｃに第１油室Ｒ１１内圧力が常に相殺され
るように作用するため、如何なる状態においても
流入路内圧力や流出路内圧力の変動によつて弁体
４２が軸方向へ押動されることはない。

また、第２油室Ｒ１２に付与されるパイロツト
圧による押圧力が小さく、しかも第４油室Ｒ１４
が戻り路Ｐ６との連通を遮断されておれば、弁体
４２は流入路Ｐ１１から絞り４４を通して第４油
室Ｒ１４に付与される油圧及びばね４３の作用に
よりポペツト弁部４２ａを弁座４１ｄに着座させ
ており、流入路Ｐ１１と流出路Ｐ１２の連通が適
確に遮断されている。

更に、第２油室Ｒ１２に付与されるパイロツト
圧による押圧力がばね４３の取付荷重より大き
く、しかも第４油室Ｒ１４が戻り路Ｐ６と接続さ
れて連通しておれば、第４油室Ｒ１４内の油圧は
略ゼロとなつていて、弁体４２は第２油室Ｒ１２
内のパイロツト圧による押圧力とばね４３の作用
力がバランスする位置まで押動されている。この
ため、流入路Ｐ１１と流出路Ｐ１２は、ポペツト
弁部４２ａのテーパ面４２ａ１と弁座４１ｄ間に
形成される流路、第１油室Ｒ１１、連通路Ｐ２
０、スプール部４２ｃに設けた開口４２ｃ１と小
径孔内壁４１ｂ１及び環状溝４１ｅとにより構成
される可変絞り部Ａを通して連通していて、ポペ
ツト弁部４２ａのテーパ面４２ａ１と弁座４１ｄ
間に形成される流路が可変絞り部Ａの流路面積よ
り流路面積が常に大きい単なる通路として機能
し、流入路Ｐ１１から流出路Ｐ１２へ流れる流量
が流量面積の最も小さい可変絞り部Ａにて規定さ
れる。したがつて、第２油室Ｒ１２に付与される
パイロツト圧を変えることにより、弁体４２の位
置を調整できて可変絞り部Ａでの絞り量を調整で
き、流入路Ｐ１１から流出路Ｐ１２へ流れる流量
を調整することができる。

しかして、弁体４２のスプール部４２ｃに設け
られる開口４２ｃ１は、その形状を他のものに制
約されることなく適宜に設定可能であり、弁体４
２の軸方向ストロークに対する可変絞り部Ａの流
路面積の変化率を適宜に小さくすることができ
る。したがつて、可変絞り部Ａの流路面積を所望
の値に設定しやすくすることができる。

また、本実施例の流量制御弁においては、ポペ
ツト弁部４２ａのテーパ面４２ａ１と弁座４１ｄ
間に形成される流路が単なる通路として機能し、
かつスプール部４２ｃに設けた開口４２ｃ１と小
径孔内壁４１ｂ１及び環状溝４１ｅとにより構成
される可変絞り部Ａにて流体が絞られるようにし
たため、ポペツト弁部４２ａのテーパ面４２ａ１
と弁座４１ｄ間に形成される流路を流れる圧油に
より発生するフローフオースを殆ど無くすことが
できるとともに、可変絞り部Ａを流れる圧油によ
り発生するフローフオースを第４図に示したもの
に比して小さなものとすることができて、弁体４
２のフローフオースによる軸方向移動を小さくす
ることができ、所望の値に設定した可変絞り部Ａ
の流路面積がフローフオースの影響をさほど受け
ないようにすることができる。なお、本発明者の
実験結果によれば、弁体４２に作用するフローフ
オースは第４図に示した弁体１２に作用するフロ
ーフオースの略半分になることが判明した。

第５図は本発明の他の実施例を示していて、同
図に示した流量制御弁においては、弁体４２のス
プール部４２ｃに設けた開口４２ｃ２と第１油室
Ｒ１１を連通させる連通路として弁本体４１に設
けた連通路Ｐ２１が採用されている。また開口４
２ｃ２の形状として第６図にて例示したものの一
つが採用されている。その他の構成は第１図に示
した流量制御弁の構成と全く同じである。また、
第５図に示した実施例の作用・効果は上述した第
１図〜第３図にて示した実施例の作用・効果と実
質的に同じであるため、その説明は省略する。

なお、上記した実施例においては、第４油室Ｒ
１４を絞り４４を介して環状溝４１ｅに連通させ
て、環状溝４１ｅに接続された流路を流入路Ｐ１
１とするとともに環状溝４１ｆに接続された流路
を流出路Ｐ１２としたが、第４油室Ｒ１４を絞り
４４を介して環状溝４１ｆに連通させて、環状溝
４１ｆに接続された流路を流入路とするとともに
環状溝４１ｅに接続された流路を流出路として
も、上記実施例と同様の作用・効果が期待でき
る。また、上記実施例においては、弁本体４１の
大径孔４１ａの下端部に環状溝４１ｅを形成し
て、この環状溝４１ｅに流入路Ｐ１１を連通させ
たが、第７図にて示したように、大径孔４１ａを
環状溝４１ｅの径まで大きくして同大径孔４１ａ
に流入路Ｐ１１を連通させるようにしても、上記
実施例と同様の作用・効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による流量制御弁の一実施例を
示す要部拡大断面図、第２図は第１図に示した開
口の形状例を示す端面図、第３図は第１図に示し
た流量制御弁を主弁として構成した流量制御装置
の一例を示す全体構成図、第４図は特願昭61−
11709号にて提案した流量制御装置の一例を示す
全体構成図、第５図は本発明による流量制御弁の
他の実施例を示す要部拡大断面図、第６図は第５
図に示した開口の形状例を示す端面図、第７図は
本発明による流量制御弁の変形例を主弁として構
成した流量制御装置を示す全体構成図である。 符号の説明、４０……主弁、４１……弁本体、
４１ａ……大径孔、４１ｂ，４１ｃ……小径孔、
４１ｂ１……小径孔内壁、４１ｄ……弁座、４１
ｆ……環状溝、４２……弁体、４２ａ……ポペツ
ト弁部、４２ａ１……テーパ面、４２ｂ……連結
部、４２ｃ……スプール部、４１ｃ１，４１ｃ２
……開口、４２ｄ……小径部、４３……ばね、４
４……絞り、Ａ……可変絞り部、Ｐ１１……流入
路（第１流入出路）、Ｐ１２……流出路（第２流
入出路）、Ｐ６……戻り路、Ｐ２０，Ｐ２１……
連通路、Ｒ１１……第１油室、Ｒ１２……第２油
室、Ｒ１３……第３油室、Ｒ１４……第４油室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 大径孔の両側に同一径の小径孔をそれぞれ同
   軸的に設けてなり、一方の小径孔と前記大径孔間
   の段部に弁座を形成するとともに、同弁座の前記
   大径孔側に第１流入出路を接続し、また一方の小
   径孔の中間部に第２流入出路が連通する環状溝を
   形成してなる弁本体と、 前記大径孔内に前記第１流入出路から受ける圧
   力が常に相殺される状態にて嵌挿されてテーパ面
   にて前記弁座に着座したり離脱して前記両流入出
   路間を連通遮断するポペツト弁部と、同ポペツト
   弁部の一側に設けられて前記一方の小径孔内に延
   び同小径孔の前記大径孔側端部に前記弁座を通し
   て前記第１流入出路に連通する第１油室を形成す
   る連結部と、同連結部の一側に設けられて前記一
   方の小径孔に摺動自在に嵌挿され同小径孔端にパ
   イロツト圧が付与される第２油室を形成するとと
   もに前記環状溝部分に第３油室を形成しかつ中間
   部に連通路を通して前記第１油室に連通し前記小
   径孔内壁及び前記環状溝とにより前記ポペツト弁
   部のテーパ面と弁座間に形成される流路面積より
   流路面積が常に小さい可変絞り部を構成する開口
   を有するスプール部を一体的に備えるとともに、
   前記ポペツト弁部の他側に設けられて前記他方の
   小径孔に摺動自在に嵌挿され同小径孔端に前記両
   流入出路のうち流入路となる流路に絞りを介して
   常に接続されるとともに戻り路に選択的に接続さ
   れる第４油室を形成する小径部を一体的に備える
   弁体と、 同弁体を前記第２油室に向けて付勢するばねを
   具備してなる流量制御弁。 ２ 前記連通路が前記弁体に設けた連通孔である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   流量制御弁。 ３ 前記連通路が前記弁本体に設けた連通孔であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の流量制御弁。