JPH11248031A

JPH11248031A - ポペット弁

Info

Publication number: JPH11248031A
Application number: JP6934398A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Mitamura; 正三田村
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 1999-09-14
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: JP3721256B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ポペットが移動して高圧側から低圧側へ流れ
が生じたときに発生するキャビテーションを抑制し、キ
ャビテーションによるエロージョンや騒音を低減するこ
と。【解決手段】ボディ１とこのボディ１に形成した上流
側ポート３と、下流側ポート４と、これら両ポートを連
通する流路と、この流路の途中に位置するシート部１２
と、上記流路中に軸方向に設置したポペット２０と、こ
のポペット２０をシート部１２に押圧するスプリング８
とを備えたポペット弁において、上記ポペットがシート
部１２を閉じている状態で、このポペット２０の外周で
あってシート部１２より上流側に位置する部分に、軸方
向に延びる条溝１９を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ポペットの移動
によって流路を開閉するポペット弁に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は、バランス型リリーフ弁として用
いる従来のポペット弁である。このポペット弁は、筒状
のハウジングｈに、筒部材１と筒状のシート部材２とを
組み込んでボディＢを形成し、このシート部材２に、圧
力ポート３と流出ポート４とを形成している。また、上
記シート部材２には、オリフィス６を形成したメインポ
ペット５を摺動自在に挿入している。さらに、上記ボデ
ィＢの開口端を、筒部材１に組み付けたプラグ７で塞い
でいる。また、筒部材１とシート部材２との間には、オ
リフィス１１を形成したパイロットポペットシート部材
１０を組み込んで、このパイロットポペットシート部材
１０と上記プラグ７との間をポペット室１５としてい
る。

【０００３】このポペット室１５には、スプリング８を
介して、先端が円錐状のパイロットポペット９をパイロ
ットポペットシート部材１０に当接するように設けてい
る。そして、通常は、上記スプリング８のバネ力によっ
て、上記パイロットポペットシート部材１０のシート部
１２に、パイロットポペット９を圧接するようにしてい
る。さらに、上記メインポペット５と上記パイロットポ
ペットシート部材１０との間にもスプリング１３を介在
させ、このスプリング１３のバネ力で、メインポペット
５が、通常はシート部材２のシート部２ａに圧接するよ
うにしている。また、筒部材１には、通路１４を形成し
ている。ポペット室１５は、この通路１４から、ハウジ
ングｈの内周と筒部材１およびシート部材２の外周との
間を介して、流出ポート４側に連通している。

【０００４】このようなポペット弁は、圧力ポート３側
に圧力が立つと、その圧力はメインポペット５に作用す
るとともに、オリフィス６からメインポペット５内のス
プリング室１６、パイロットポペットシート部材１０の
オリフィス１１を介して、パイロットポペット９にも作
用する。このパイロットポペット９に作用する圧力が低
ければ、パイロットポペット９はパイロットポペットシ
ート部材１０のシート部１２に圧接したままである。し
かし、この圧力が、スプリング８のバネ力に打ち勝て
ば、パイロットポペット９が移動する。すると、圧力ポ
ート３からの流体は、シート部１２からポペット室１５
の通路１４を介して、流出ポート４へ流れる。このよう
な流れが発生すると、メインポペット５に形成したオリ
フィス６の前後に差圧が発生するので、この圧力差によ
って、メインポペット５が移動し、圧力ポート３と流出
ポート４とを連通させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記ポペット弁は、圧
力ポート３側に圧力が立つと、まず、パイロットポペッ
ト９が移動して流れを発生させ、次にメインポペット５
が移動する構成にしている。このように、パイロットポ
ペット９が移動してシート部１２を離れると、図５に示
すように、高圧側からの流体が、矢印ａのように、シー
ト部１２を介してポペット室１５に流れ込む。このよう
に、シート部１２とパイロットポペット９とが離れた瞬
間に、両者の隙間から高圧噴流がポペット室１５へ流れ
込み急激に圧力を開放する。このときの噴流によって、
キャビテーションが発生する。なお、このポペット弁
が、リリーフ弁の場合、シート部１２前後の差圧が大き
くなるので、よりいっそうキャビテーションが発生しや
すくなる。

【０００６】しかも、この噴流は、矢印ａのようにパイ
ロットポペット９に沿った流れとなる。このため、シー
ト部１２のすぐ下流側に位置するポペット室１５のコー
ナー部１５ａへは、流れが入り込みにくく、ここが低圧
領域となってしまう。このような低圧領域ができること
によって、流路中の局所的な圧力差が大きくなり、キャ
ビテーションがさらに激しくなる。このキャビテーショ
ンが発生すれば、エロージョンや騒音が、発生してしま
う。

【０００７】また、上記エロージョンにより、パイロッ
トポペット９の表面や、パイロットポペットシート部材
１０が損傷するが、その損傷によってシート不良とな
り、ポペット弁として機能しなくなってしまうことがあ
った。特に、このポペット弁がリリーフ弁の場合に、シ
ート部１２でのシート不良が発生すると、図示しない回
路での負荷圧が下がってしまうことになり、大問題であ
る。この発明の目的は、ポペットが移動して高圧側から
低圧側へ流れが生じたときに発生するキャビテーション
を抑制し、キャビテーションによるエロージョンや騒音
を低減することである。また、他の目的は、エロージョ
ンにより、ポペットやシート部が損傷して、シート不良
が発生することを防止することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明のポペット弁
は、ボディと、このボディに形成した上流側ポートと、
下流側ポートと、これら両ポートを連通する流路と、こ
の流路の途中に位置するシート部と、上記流路中に軸方
向に設置したポペットと、このポペットをシート部に押
圧するスプリングとを備えたポペット弁において、上記
ポペットがシート部を閉じている状態で、このポペット
の外周部であってシート部より上流側に位置する部分
に、軸方向に延びる条溝を形成したことを特徴とする。
第２の発明は、条溝の軸方向断面を円弧状にしたことを
特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１〜図３に示すこの実施例は、
図４に示す従来例のポペット弁のパイロットポペット９
の代わりに、これとは形状が異なるパイロットポペット
２０を備えたもので、その他の構成は従来と同じであ
る。そこで、全体については、図４を用いて説明する。
上記パイロットポペット２０は、図１に示すように、円
錐状の先端側外周に、軸方向に沿って延びる条溝１９を
複数形成している。この条溝１９は、パイロットポペッ
ト２０がシート部１２に密着している状態で、このシー
ト部１２よりも上流側に位置している。シート部１２
に、条溝１９がかかってしまうと、シートができなくな
ってしまうため、シート部１２に対応する位置には条溝
１９を作らないようにしている。また、この条溝１９
は、図２に示すように軸方向の断面形状を円弧状として
いる。そのため、軸方向に向きを合せた回転刃によっ
て、条溝１９を簡単に形成することができる。

【００１０】上記のようなパイロットポペット２０が、
圧力ポート３からの圧力により移動して、シート部１２
から離れると、両者の隙間から高圧噴流がポペット室１
５へ流れ込む。そして、ポペット室１５から、筒部材１
に形成した通路１４を介して、流出ポート４へ流れる。
すると、オリフィス６前後の差圧により、メインポペッ
ト５が移動するという作用は、従来例と同じである。な
お、この実施例において、上記圧力ポート３がこの発明
の上位流側ポートを、上記流出ポート４がこの発明の下
流側ポートを構成する。

【００１１】この実施例のパイロットポペット２０が上
記シート部１２から離れたときの状態は、図２に示すよ
うになる。圧力ポート３からの噴流は、パイロットポペ
ット２０の外周に形成した条溝１９の円弧に沿って、矢
印ｂのようにその方向を変える。そのため、流れは、ポ
ペット室１５のコーナー部１５ａにも導かれ、コーナー
部１５ａに低圧領域を作らない。したがって、コーナー
部１５ａを低圧領域とする従来例と比べて、キャビテー
ションの発生を抑制することができる。そのため、キャ
ビテーションによるエロージョンや騒音を低減できる。

【００１２】また、シート部１２での流路は、図３の断
面図に示すシート部１２の内周とパイロットポペット２
０の外周で囲まれたリング状の部分である。この部分で
の流れの状態を表わすレイノズル数Ｒｅは、以下の式
で求めることができる。Ｒｅ＝Ｌ・Ｕ／ν・・・な
お、式中、Ｌは管断面の大きさを表わす代表寸法（円
管の直径に相当する長さ）、Ｕは流速、νは流体の動粘
度である。ただし、上記パイロットポペット２０とシー
ト部１２との間の流れは、円管内の流れではないので、
上記Ｌとして、（流路断面積Ａ）／（流路断面における
流路周の長さｓ）に比例する値を用いることができる。

【００１３】そして、パイロットポペット２０の外周に
は、条溝１９によって、多数の凹凸が形成されているの
で、流路断面における流路周の長さｓ、いわゆる濡れ縁
長さが、条溝１９を形成していない従来例と比べて大き
くなる。一方、パイロットポペット２０と９の移動量が
同じならば、流路断面積Ａは、ほとんど変わらない。し
たがって、全体としての流速Ｕもほとんど差がないはず
である。このような条件下で、この実施例のパイロット
ポペット２０は、条溝１９を形成したために、流路断面
における流路周の長さｓが、従来例のパイロットポペッ
ト９と比べて長くなっている。従来例のパイロットポペ
ット９の外周が、ポペット径だけに依存するのに対し、
この発明のパイロットポペット２０の場合は、条溝１９
の形状や数によって、その外周をより大きくすることが
できる。つまり、濡れ縁長さを長くできる。

【００１４】濡れ縁長さが長くなれば、上記式中のＬ
が小さくなる。そこで、レイノルズ数Ｒｅが低下して、
キャビテーションを低減することができる。したがっ
て、キャビテーションによるエロージョンや騒音の発生
を抑えることができる。なお、この実施例では、パイロ
ットポペット２０に条溝１９を形成し、パイロットポペ
ット２０が開いたときに発生する流れに伴うキャビテー
ションを抑えるようにしているが、このようなパイロッ
トポペットを持たない直動型のリリーフ弁にも応用でき
る。上流側ポートと下流側ポートとを連通する流路過程
に設けたポペットであれば、そのシート部より上流側に
条溝を形成することで、ポペットが開いたときに発生す
るキャビテーションを抑えることができる。

【００１５】また、この実施例のポペット弁は、リリー
フ弁であるが、リリーフ弁として用いないポペット弁で
も作用は同じである。ただし、リリーフ弁の場合には、
ポペットの前後での圧力差が大きくなるため、キャビテ
ーションが発生しやすい条件になるうえ、シート不良が
発生すると、負荷圧が下がってしまうので、エロージョ
ンによりポペットやシート部が損傷することは大問題で
ある。したがって、この発明は、リリーフ弁にとって、
特に有効なものである。

【００１６】

【発明の効果】この発明によれば、ポペットのシート部
より高圧側に、ポペットの軸方向に延びる条溝を形成し
たことにより、ポペットが開いたときに発生するキャビ
テーションを抑えることができる。すなわち、条溝に沿
って流れる噴流の流れ方向を変更して、低圧領域を無く
し、キャビテーションの発生を抑制するとともに、ポペ
ット外周の凹凸により濡れ縁長さを長くして、レイノル
ズ数を低下させることによって、キャビテーションの発
生を抑制している。したがって、キャビテーションを原
因とするエロージョンや、騒音を低減することができ
る。そして、ポペットやシート部のエロージョンによる
シート不良を防止できる。

【００１７】第２の発明によれば、条溝に沿った噴流を
ポペット室のコーナー部へより導き易く、キャビテーシ
ョンを抑制できる。また、軸方向の断面が円弧状の条溝
は、形成が簡単である。なお、ポペット弁が、リリーフ
弁の場合には、上流側の圧力が高く、ポペットの前後で
の圧力差が大きくなるため、キャビテーションが発生し
やすい条件になる。そのうえ、リリーフ弁のシート部
で、シート不良が発生すると、負荷圧が下がってしまう
ので、エロージョンによりポペットやシート部が損傷す
ることは大問題である。したがって、この発明は、リリ
ーフ弁にとって、特に有効なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この実施例のパイロットポペットのシート部付
近の拡大図である。

【図２】この実施例のパイロットポペットがシート部を
離れた状態のシート部付近の拡大図である。

【図３】図２のIII−III線拡大断面図である。

【図４】従来例のポペット弁である。

【図５】従来例のパイロットポペットがシート部を離れ
た状態のシート部付近の拡大図である。

【符号の説明】

Ｂボディ３圧力ポート４流出ポート８スプリング１２シート部１９条溝２０パイロットポペット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボディと、このボディに形成した上流側
ポートと、下流側ポートと、これら両ポートを連通する
流路と、この流路の途中に位置するシート部と、上記流
路中に軸方向に設置したポペットと、このポペットをシ
ート部に押圧するスプリングとを備えたポペット弁にお
いて、上記ポペットがシート部を閉じている状態で、こ
のポペットの外周部であってシート部より上流側に位置
する部分に、軸方向に延びる条溝を形成したことを特徴
とするポペット弁。
【請求項２】条溝の軸方向断面を円弧状にしたことを
特徴とする請求項１に記載のポペット弁。