JPH0557443B2 - - 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５図に例示する装置を提案し
た。

第５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、大径溝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Ｐ１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を形成するピストン部１２ｃを一体的に備え
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１
２ｄ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Ｐ１
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の接続を断ちま
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とピストン部
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内圧力や流入路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、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の頂角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流入出路を接続してなる弁本体
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に摺動
自在に嵌挿されるスプール部と、同スプール部の
一側に設けられて前記一方の小径孔内に延び同小
径孔との間に前記第２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
成するピストン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３油室を形成する小径部を一体的に備え、ま
た前記スプール部の外周に前記第３油室側への軸
方向移動によつて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前記大径孔及び一方の小径孔
内壁とにより構成する切欠を備える弁体と、 同弁体を前記第２油室に向けて付勢するばねを
具備する構成とした。

〔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、弁体のスプール部に設けた切欠と弁本体の大
径孔及び一方の小径孔内壁とにより構成される可
変絞り部、及び第１油室を通して連通して、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切欠は、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でき
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
けた切欠と弁本体の大径孔及び一方の小径孔内壁
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、ポペ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５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５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は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に摺動自在に嵌挿されるスプール部４２ｂと、
同スプール部４２ｂの下側に設けられて小径孔４
１ｂ内に延び同小径孔４１ｂとの間に流出路Ｐ１
２に連通する第１油室Ｒ１１を形成する連結部４
２ｃと、同連結部４２ｃの下側に設けられて小径
孔４１ｂ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Ｒ１２を形成する
ピストン部４２ｄ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３
油室Ｒ１３（第２図参照）を形成する小径筒部４
２ｅを一体的に備えている。また弁体４２のスプ
ール部４２ｂの外周には、第３油室Ｒ１３側への
軸方向移動によつてポペツト弁部４２ａのテーパ
面４２ａ１と弁座４１ｄ間に形成される流路面積
より流路面積が常に小さい可変絞り部Ａを大径孔
４１ａの環状溝４１ｅ部分及び下方の小径孔内壁
４１ｂ１とにより構成する切欠４２ｂ１が設けら
れている。

上記のように構成した流量制御弁は、第２図に
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３
０の第１切換弁３１に接続し、また第３油室Ｒ１
３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５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、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３油室Ｒ１
３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３
油室Ｒ１３に付与される油圧及びばね４３の作用
により上記したパイロツト圧による押圧力に抗し
てポペツト弁部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。しかして、このときには、弁
体４２におけるポペツト弁部４２ａに流入路Ｐ１
１内圧力が常に相殺されるように作用し、またス
プール部４２ｂとピストン部４２ｄに流出路Ｐ１
２内圧力が常に相殺されるように作用するため、
流入路内圧力や流出路内圧力の変動によつて弁体
４２が軸方向べ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
圧による押圧力ばね４３の取付荷重より大きく、
しかも第３油室Ｒ１３が戻り路Ｐ６と接続されて
連通しておれば、第３油室Ｒ１３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、スプール部４２ｂに設けた切欠４
２ｂ１と大径孔４１ａの環状溝４１ｅ部分及び下
方の小径孔内壁４１ｂ１とにより構成される可変
絞り部Ａ及び第１油室Ｒ１１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
る流量が流路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４
２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４２ｂに設け
られる切欠４２ｂ１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の軸方向スロトークにする可変絞り部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
間に形成される経路が単なる通路として機能し、
かつスプール部４２ｂに設けた切欠４２ｂ１と大
径孔４１ａの環状孔４１ｅ部分及び下方の小径孔
内壁４１ｂ１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５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４２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５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３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、弁本体４１が
第１〜第４部材４１Ａ〜４１Ｄによつて構成され
ていて、第４部材４１Ｄに弁座４１ｄが形成され
ている。このため、第４部材４１Ｄの材質を例え
ば鉄として弁座４１ｄの耐久性向上を図ることが
できる。また、弁本体４１の第２部材４１Ｂと第
４部材４１Ｄが一体的に結合された状態に第１部
材４１Ａ内に組付けられており、第２部材４１Ｂ
と第４部材４１Ｄ内には弁体４２とばね４３が予
め組込まれている。このため、この流量制御弁に
おいては、組付性がよいといつた利点やばね４３
の取付荷重を予め調整することができるといつた
利点がある。なお、その他の構成は第１図に示し
た流量制御弁の構成と実質的に同じである。ま
た、第３図に示した実施例の作用・効果は上述し
た第１図及び第２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２図にて
示したように、第３油室Ｒ１３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Ｐ１１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３油室Ｒ１３を絞り４４を介して環状溝４
１ｆ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４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３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４
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、第５
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である。 符号の説明、４０……流量制御弁（主弁）、４
１……弁本体、４１ａ……大径孔、４１ｂ，４１
ｃ……小径孔、４１ｄ……弁座、４２……弁体、
４２ａ……ポペツト弁部、４２ａ１……テーパ
面、４２ｂ……スプール部、４２ｂ１……切欠、
４２ｃ……連結部、４２ｄ……ピストン部、４２
ｅ……小径部、４３……ばね、４４……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、Ｒ１１……第１油室、Ｒ１２……第２
油室、Ｒ１３……第３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流入出路を接続してなる弁本
   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に摺動
   自在に嵌挿されるスプール部と、同スプール部の
   一側に設けられて前記一方の小径孔内に延び同小
   径孔との間に前記第２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
   成するピストン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３油室を形成する小径部を一体的に備え、ま
   た前記スプール部の外周に前記第３油室側への軸
   方向移動によつて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前記大径孔及び一方の小径孔
   内壁とにより構成する切欠を備える弁体と、 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。