JPH0731291Y2

JPH0731291Y2 - 減圧弁

Info

Publication number: JPH0731291Y2
Application number: JP1989081052U
Authority: JP
Inventors: 良則中村
Original assignee: 東洋油圧機械株式会社
Priority date: 1989-07-10
Filing date: 1989-07-10
Publication date: 1995-07-19
Anticipated expiration: 2004-07-10
Also published as: JPH0321115U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、一次側の圧力に対して二次側の圧力を任意に
低下させて設定することができる減圧弁に関するもので
ある。

（従来の技術）従来、この種の減圧弁としては、第４図及び第５図に示
されるような構造を有するものが知られている。第４図
のものにあっては、一次側の圧力によってパイロットバ
ルブＡが開放され、ここで発生した圧力差でスプールＢ
が移動されることによって、二次側の圧力が減圧され
る。また、第５図のものにあっては、二次側の圧力がパ
イロット通路を介してパイロットピストンａに作用し、
このパイロットピストンａがメインスプールｂを移動さ
せることによって、二次側の圧力が減圧される。

（考案が解決しようとする課題）従来の技術で述べたもののうち、前者においては、パイ
ロットバルブＡを開放した油はドレンポートＣからタン
クへ流出させるため、この減圧弁の作動には多量の油が
必要で効率が悪く、特に、小吐出量である超高圧ポンプ
と組み合わせて使用することが困難であった。また、後
者においては、スプリングを小型化するためには、パイ
ロットピストンａの受圧面積を極めて小さいものにする
必要があるが、パイロットピストンａの径が極めて小さ
いとシール材を取り付けることが不可能になるので、リ
ークを防止するような高精度の加工が要求されることに
なる。さらに、高圧時にはリークが発生しやすいため、
作動が不安定になるという問題があった。

そこで、本考案は、ピストンの二次側の受圧面積を一次
側の受圧面積より大きく形成することにより二次側の圧
力を減圧するもので、ピストンの作動のために多量の油
を必要とせず、かつ、スプリングを小型化することによ
って全体として小型、軽量化させると共に、二次側の圧
力変化に対する応答性に優れた減圧弁を提供しようとす
るものである。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本考案における減圧弁は、
一次側の圧力に対して二次側の圧力を任意に低下させて
設定することができる減圧弁において、第１のシリンダ
部と第２のシリンダ部とからなるシリンダと、前記第１
のシリンダ部に連通する一次側通路と、前記第２のシリ
ンダ部と前記一次側通路に連通する二次側通路とを有す
る本体と、前記シリンダ内にその軸方向に摺動可能に嵌
合されたピストンであって、前記第１のシリンダ部に配
置された一次側ピストン部と前記第２のシリンダ部に配
置された二次側ピストン部とからなるピストンと、前記
一次側ピストン部と前記二次側ピストン部のほぼ間に設
けられたポペットと、前記一次側通路と前記二次側通路
のほぼ間で前記ポペットに対向するように前記シリンダ
に形成された弁座であって、前記ポペットの着座により
前記一次側通路と前記二次側通路の間を閉じることが可
能な弁座と、前記ポペットを前記弁座から離す方向へ、
前記ピストンを付勢するスプリングと、前記スプリング
の付勢力に抗して前記ポペットが前記弁座から離された
位置で前記ピストンの動きを規制する規制手段であっ
て、前記シリンダに形成された第１の段部と前記ピスト
ンに形成され前記第１の段部に嵌合可能な第２の段部と
からなる規制手段と、前記一次側ピストン部と前記第１
のシリンダ部との間をシールする第１のシール部材と、
前記二次側ピストン部と前記第２のシリンダ部との間を
シールする第２のシール部材とを備えており、前記第２
のシリンダ部の径を前記第１のシリンダ部の径より大き
く形成すると共に、前記二次側ピストン部の受圧面積を
前記一次側ピストン部の受圧面積より大きく形成し、前
記一次側ピストン部の受圧面積と前記弁座の面積をほぼ
等しく形成し、前記二次側ピストン部と前記一次側ピス
トン部の受圧面積差により生じる圧力が前記スプリング
の付勢力を越えたときに、前記ピストンが前記スプリン
グの付勢力に抗して移動し、これにより、前記ポペット
が前記弁座に着座して前記一次側通路と前記二次側通路
の間を閉じるようにしたものである。

前記減圧弁において、前記第１のシール部材と前記第２
のシール部材とを樹脂製のリングとするようにしてもよ
い。

前記減圧弁において、前記ポペットを前記一次側通路に
配置するようにしてもよい。

前記減圧弁において、前記本体のうち前記第２のシリン
ダ部の端部側にスプリング室を形成し、前記スプリング
を前記スプリング室に配置するようにしてもよい。

前記減圧弁において、前記二次側ピストン部に通路を形
成し、該通路の一端を前記二次側通路で開口し、また、
前記通路の他端を、前記二次側ピストンの端部で開口さ
せると共に、前記スプリング室を介して前記本体に形成
したドレン通路と連通させ、前記二次側ピストン部の端
部の開口部に弁座を形成し、チックボールを前記弁座に
着座可能に配置し、前記スプリングにより前記チックボ
ールを前記開口部の弁座に付勢させることによって前記
通路の他端を密閉し、前記チックボールの受圧面積を、
前記前記二次側ピストン部の受圧面積と前記一次側ピス
トン部の受圧面積の差よりも小さい面積に形成するよう
にしてもよい。

前記減圧弁において、前記ピストンを二分割の組立式に
形成するようにしてもよい。

前記減圧弁において、前記スプリングのセット長を任意
に設定するための調整ボルトを、前記本体に螺合可能に
取り付けるようにしてもよい。

（作用）斯かる構成を有する減圧弁によれば、通常はスプリング
によりポペット弁は開状態に維持され、一次側通路と二
次側通路とは連通されている。ピストンに設けられた一
次側と二次側との受圧面積差によって設定圧力が決定さ
れていて、二次側がこの設定圧力に達すると、ピストン
はスプリングの圧縮方向へ移動され、これに伴いポペッ
ト弁が一次側通路と二次側通路との間を閉鎖して、二次
側圧力の上昇を制御する。

また、ピストンには二次側に作用する圧力によって作動
する安全弁が設けられていて、ポペット弁の閉鎖状態に
おいて二次側圧力が設定圧力より上昇した場合に、その
二次側圧力を開放して、圧力の上昇を防止する。

（実施例）以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図に示されるように、本体１には、ピストン２が摺
動自在に嵌合されるシリンダ４と、スプリング３が配設
されるスプリング室５とが設けられると共に、シリンダ
４を介して一次側通路６と二次側通路７とが形成されて
いる。

ピストン２は、一次側の圧力が作用される一次側ピスト
ン部８と、二次側の圧力が作用される二次側ピストン部
９とが設けられ、二次側ピストン部９の径を一次側ピス
トン部８の径よりも大きく形成することによる受圧面積
差が与えられている（第２図参照）。

これらのピストン部８、９は、本体１のシリンダ４の所
定箇所に装着されたテフロン等の材質で形成された樹脂
リング10、11によってそれぞれシールされている。この
樹脂リング10、11は、ピストンに対する摺動抵抗を低減
することにより、圧力変化に対するピストンの応答性を
向上させると共に、高圧時にも内部リークを防止するた
め、小容量ポンプと組み合わせて使用した際にも安定し
た精度を得ることができる。

また、一次側ピストン部８と二次側ピストン部９との間
の所定位置に、本体１のシリンダ４に形成され、かつ、
一次側ピストン部８と同径、同一面積を有する弁座12に
対応するポペット13が一体的に設けられ、一次側通路と
二次側通路とを開閉するポペット弁14を構成している。

さらに、ピストン２の一端には、チェックボール16が弁
座17に係合するようにして構成された安全弁18が設けら
れ、また、ここからピストン２の内部を通って二次側に
開口する通路19が形成されている。この安全弁18の受圧
面は、前述した一次側と二次側との受圧面積差よりも僅
かに小さい所定の面積に形成されている。

このような構造を有するピストン２は、本体１のシリン
ダ４に摺動自在に嵌合され、スプリング室５に配設され
たスプリング３によって、ポペット弁14を開放する位置
の方に付勢されている。ここで、スプリング３とピスト
ン２との間には、安全弁18のチェックボール16が介在さ
れている。また、スプリング３は、本体１に形成された
雌ネジ部21に螺合された調整ボルト22によってセット長
が任意に設定される。

スプリング３の付勢力に抗してポペット13を弁座から離
し、ポペット13が一次側通路と二次側通路とを連通する
位置でピストンの動きを規制する規制手段が設けられて
いる。この規制手段は、チックボール16の近傍位置でシ
リンダに形成された第１の段部と、ピストンに形成され
第１の段部に嵌合可能な第２の段部とから構成されてい
る。

第３図は、本考案の減圧弁の他の実施例について示して
いるが、基本的な構造については同一である。この実施
例においては、特に加工精度及び組立性を考慮すること
により、スプリング室30が別体にされたこと、別体のス
リーブ31が本体１に嵌合されるようになってること、及
び、ピストン32が二分割の組立式に形成されたことが前
記実施例と異なっている。

次に、本考案の減圧弁の作動について図面に基づいて説
明する。

先ず、通常の状態においては、スプリング３によってポ
ペット弁14は開状態に保持されており、ポンプ（図示せ
ず）から圧送される油は、減圧弁の本体１の一次側通路
６から流入し、ポペット弁14を通過し、二次側通路７へ
流出する。

ポペット弁14が閉じている時は、ピストン２の一次側ピ
ストン部８と弁座12との間には一次側の油の圧力が作用
するが、両者の面積が等しいため圧力バランスして、ピ
ストンには力を及ぼさない。一方、ポペット弁14が開い
ている時、二次側ピストン部９には一次側の油の圧力が
作用する。前述したように、二次側ピストン部９の受圧
面積のほうが、弁座12の面積に等しい一次側ピストン部
８の受圧面積よりも大きく形成されているので、二次側
の圧力のみによって、ピストン２のスプリング３方向へ
の移動が行われる。

このピストン２を移動するための二次側の圧力（設定圧
力）は、一次側と二次側の受圧面積差とスプリング３と
によって決められる。すなわち、この受圧面積差を極め
て小さくすることによって、スプリング３の小型化を図
ることができる。さらに、受圧面積差を利用するのでピ
ストン径を小さくする必要がなく、加工精度やシール材
の取り付けに関わる問題がない。

従って、油の圧送に伴い二次側の圧力が上昇し、設定圧
力に達すると、この圧力によってピストン２がスプリン
グ３方向に移動され、ポペット弁14を閉状態にする。こ
れにより、一次側から二次側への油の流入が止められ
て、二次側の圧力の上昇が防止され、減圧効果が得られ
る。

次に、ポペット弁14が閉状態にあって、二次側圧力が上
昇した場合は、この圧力が二次側の開口部からピストン
２の内部の通路19を経由して、スプリング３に付勢され
たチェックボール16を弁座17から離す方向に作用する。
このように、安全弁18の開放によって逃がされた油は、
ドレン通路23から外部へ流出されるので、二次側の圧力
の上昇は防止される。なお、この安全弁18が開放される
圧力は、前述した一次側と二次側のピストン部８、９の
受圧面積差より僅かに小さく形成された受圧面の面積と
スプリング３とによって設定されていて、ポペット弁14
が開状態にある時には、安全弁18の開放が行われないよ
うになっている。

上記２つの実施例の動作を以下にさらに詳細に説明す
る。

一次側ピストン部８の受圧面積（S1）よりも二次側ピス
トン部９の受圧面積（S2）が大きいために、一次側通路
６より与えられた圧力（P1）は、一次側受圧面積と二次
側の受圧面積の差（S2−S1）に作用し、スプリング３を
押す方向に力（F1＝（S2−S1）＊P1）が発生する。この
時、かかる押す力（F1）が、スプリング３の付勢力（Fs
p）を越えたとき、ポペット13が移動して弁座12が閉状
態となる。

このようにして閉状態になったとき、一次側通路６より
与えられた圧力（P1）は、一次側受圧面積（S1）と弁座
12の面積（S3）に作用することとなるが、両面積が等し
いため、ポペット13を移動させる力は発生しない。一
方、二次側通路７より与えられる圧力（P2）が、二次側
の受圧面積（S2）と弁座12の面積（S3）の差（S2−S3）
に作用する。二次側の受圧面積（S2）が弁座12の面積
（S3）よりも大きいことから、ポペット13をスプリング
側に押す方向に力（F2＝（S2−S3）＊P2）が発生する。
そして、この力（F2）とスプリング３の付勢力（Fsp）
の差（F2−Fsp）が、ポペット13を閉状態に保持してい
る力となっている。

二次側通路７の圧力（P2）が降下して、ポペット13をス
プリング側に押す方向の力（F2）がスプリング３の付勢
力（Fsp）を下回ったときは、ポペット13がスプリング
３に押されて弁座12を開き、以下、上述した動作を繰り
返すことになる。

一次側受圧面積（S1）と弁座12の面積（S3）に差があっ
た場合、以下のような不都合が生じる。

まず、弁座12の面積（S3）が一次側受圧面積（S1）より
も大きい場合（S3＞S1）は、次のようになる。すなわ
ち、弁座12が閉じているとき、一次側通路６の圧力（P
1）の影響を受けてしまい、ポペット13を弁座12に押し
付ける力（F3＝（S3−S1）＊P1）が発生する。したがっ
て、二次側通路７の圧力（P2）が降下したとき、ポペッ
ト13を開くために、スプリング３のバネ力（Fsp）をよ
り大きくする必要が生じ、より大きなスプリングを使用
しなくてはならなくなり、減圧弁が大型化してしまうと
いう問題が生じる。

逆に、一次側受圧面積（S1）が弁座12の面積（S3）より
も大きい場合（S1＞S3）は、次のようになる。すなわ
ち、弁座12が閉じているとき、一次側通路６の圧力（P
1）の影響を受けてしまい、ポペット13を弁座12から離
す力（F4＝（S1−S3）＊P1）が発生する。したがって、
ポペット13が弁座12に着座した後一次側通路６の圧力
（P1）が上昇して、ポペット13を弁座12から離す力（F4
＝（S1−S3）＊P1）が、ポペット13をスプリング側に押
す方向に作用する力とスプリング３の付勢力の差（F2−
Fsp）すなわち、ポペット13を閉状態に保持している力
を越えたとき、二次側通路７の圧力（P2）が降下してい
なくてもポペット弁14を開いてしまう。これにより、二
次側の圧力上昇を招く虞れが生じる。

以上のことから明らかなように、ポペット弁の作動を確
実にし応答性を良くし、さらにスプリングを小さくし減
圧弁をコンパクトにするには一次側受圧面積（S1）と弁
座12の面積（S3）をほぼ等しくすること（物理的同一を
含む）が好ましい。

なお、ポペット弁が開いているとき、ピストンをスプリ
ング側に押す力（F1＝（S2−S1）＊P1）が発生するが、
この力はチックボール16を弁座17に圧接する方向に働
く。そして、Fap＜F1のとき、ピストンが上方に、すな
わち、弁座12を閉じる方向に移動する。このとき、弁座
17の面積（S4）と一次側通路６の圧力（P1）により、チ
ックボール16を弁座17から離す方向に力（F4＝S4＊P1）
が働く（ポペット弁が開いているので圧力P1が影響を与
える）。したがって、チックボール16の受圧面積（S4）
を、二次側ピストン部の受圧面積（S2）と一次側ピスト
ン部の受圧面積（S1）の差よりも小さい面積（即ち、S2
−S1＞S4）に形成したので、チックボール16を弁座17に
圧接する方向に働く力（F1＝（S2−S1）＊P1）がチック
ボール16を弁座17から離す方向に働く力（F4＝S4＊P1）
よりも大きいことから、ポペット弁が開いているとき、
チックボールが開くことはない。

一方、ポペット弁が閉じたとき、一次側通路６の圧力
（P1）が無関係となり二次側通路の圧力（P2）が影響を
与える。そして、例えば、二次側通路の圧力がP2₀のと
き、ポペットが弁座に当接してピストンの働きが規制さ
れているとする。このとき、ピストンに加わる力（F2₀
＝（S2−S3）＊P2₀）は、スプリングの付勢力（Fsp）よ
りも大きくなっている。また、このとき、チックボール
16を弁座17に圧接する方向に働く力（F5）は、スプリン
グの付勢力（Fsp）そのもの故、F5＝Fsp（＜F2₀）とな
る。一方、弁座17の面積（S4）とこのときの二次側通路
７の圧力（P2₀）により、チックボール16を弁座17から
離す方向に力（F6＝S4＊P2₀）が働く。そして、外乱に
より二次側通路の圧力がP2₁（＞P2₀）に上昇して、引き
離す力F6（＝S4＊P2₁）が押し付ける力F5（＝Fsp）を越
えたとき、チックボール16が開くこととなる。

（考案の効果）以上のように請求項１に記載の考案によれば、第２のシ
リンダ部の径を第１のシリンダ部の径より大きく形成す
ると共に、二次側ピストン部の受圧面積を一次側ピスト
ン部の受圧面積より大きく形成し、この受圧面積差によ
って二次側の圧力を制御するため、ピストンの作動用に
多量の油を使用する必要がない。また、一次側ピストン
部の受圧面積と弁座の面積を等しく形成したので、ポペ
ットが弁座に着座して一次側通路と二次側通路の間が閉
じているとき、一次側通路の圧力の変動の影響を受けず
に二次側通路の圧力の低下によって開くことから、減圧
弁の作動が確実になり応答性がよくなると共に、スプリ
ングを小さくすることができ、減圧弁をコンパクトにす
ることができる。さらに、シリンダに形成された第１の
段部とピストンに形成され第１の段部に嵌合可能な第２
の段部とから規制手段を構成し、特に他の部品を必要と
しないことから、部品点を削減でき、減圧弁をよりコン
パクトにすることができる。

また、請求項２に記載の考案によれば、第１のシール部
材と第２のシール部材とを樹脂製のリングとしたので、
ピストンの摺動抵抗が低減されると共にリークが防止さ
れるので、二次側の圧力変化に対する応答を向上させる
ことができ、また、小容量ポンプと組み合わせて使用し
ても安定した精度を得ることができる。

また、請求項５に記載の考案によれば、ポペットが閉じ
ている状態で二次側の圧力が上昇したとき、チックボー
ルが開いて油をドレン通路を介して逃がすことができる
ので、二次側の圧力の上昇を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の減圧弁の一実施例の断面図、第２図は、ピストンの一部断面図、第３図は、他の実施例の断面図、第４図は、従来の技術を示す断面図、第５図は、他の従来の技術を示す断面図である。１……本体、２、32……ピストン、３……スプリング、
４……シリンダ、６……一次側通路、７……二次側通
路、12……弁座、13……ポペット、14……ポペット弁、
16……チェックボール、17……弁座、18……安全弁。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】一次側の圧力に対して二次側の圧力を任意
に低下させて設定することができる減圧弁において、第１のシリンダ部と第２のシリンダ部とからなるシリン
ダと、前記第１のシリンダ部に連通する一次側通路と、
前記第２のシリンダ部と前記一次側通路に連通する二次
側通路とを有する本体と、前記シリンダ内にその軸方向に摺動可能に嵌合されたピ
ストンであって、前記第１のシリンダ部に配置された一
次側ピストン部と前記第２のシリンダ部に配置された二
次側ピストン部とからなるピストンと、前記一次側ピストン部と前記二次側ピストン部のほぼ間
に設けられたポペットと、前記一次側通路と前記二次側通路のほぼ間で前記ポペッ
トに対向するように前記シリンダに形成された弁座であ
って、前記ポペットの着座により前記一次側通路と前記
二次側通路の間を閉じることが可能な弁座と、前記ポペットを前記弁座から離す方向へ、前記ピストン
を付勢するスプリングと、前記スプリングの付勢力に抗して前記ポペットが前記弁
座から離された位置で前記ピストンの動きを規制する規
制手段であって、前記シリンダに形成された第１の段部
と前記ピストンに形成され前記第１の段部に嵌合可能な
第２の段部とからなる規制手段と、前記一次側ピストン部と前記第１のシリンダ部との間を
シールする第１のシール部材と、前記二次側ピストン部と前記第２のシリンダ部との間を
シールする第２のシール部材とを備えており、前記第２のシリンダ部の径を前記第１のシリンダ部の径
より大きく形成すると共に、前記二次側ピストン部の受
圧面積を前記一次側ピストン部の受圧面積より大きく形
成し、前記一次側ピストン部の受圧面積と前記弁座の面積をほ
ぼ等しく形成し、前記二次側ピストン部と前記一次側ピストン部の受圧面
積差により生じる圧力が前記スプリングの付勢力を越え
たときに、前記ピストンが前記スプリングの付勢力に抗
して移動し、これにより、前記ポペットが前記弁座に着
座して前記一次側通路と前記二次側通路の間を閉じるこ
とを特徴とする減圧弁。
【請求項２】請求項１に記載の減圧弁において、前記第１のシール部材と前記第２のシール部材とを樹脂
製のリングとしたことを特徴とする減圧弁。
【請求項３】請求項１に記載の減圧弁において、前記ポペットを前記一次側通路に配置したことを特徴と
する減圧弁。
【請求項４】請求項３に記載の減圧弁において、前記本体のうち前記第２のシリンダ部の端部側にスプリ
ング室を形成し、前記スプリングを前記スプリング室に
配置したことを特徴とする減圧弁。
【請求項５】請求項４に記載の減圧弁において、前記二次側ピストン部に通路を形成し、該通路の一端は
前記二次側通路に開口しており、また、前記通路の他端は、前記二次側ピストンの端部で
開口し、前記スプリング室を介して前記本体に形成した
ドレン通路と連通しており、前記二次側ピストン部の端部の開口部に弁座を形成し、
チックボールを前記弁座に着座可能に配置し、前記スプ
リングにより前記チックボールを前記開口部の弁座に付
勢させることによって前記通路の他端を密閉し、前記チックボールの受圧面積を、前記前記二次側ピスト
ン部の受圧面積と前記一次側ピストン部の受圧面積の差
よりも小さい面積に形成したことを特徴とする減圧弁。
【請求項６】請求項１記載の減圧弁において、前記ピストンを二分割の組立式に形成したことを特徴と
する減圧弁。
【請求項７】請求項１に記載の減圧弁において、前記スプリングのセット長を任意に設定するための調整
ボルトを、前記本体に螺合可能に取り付けたことを特徴
とする減圧弁。