JPH11325285A - 直動形リリーフバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】用途に応じた正確で再現性のよい応答性の設定
が可能で、チャタリングを効果的に抑制することができ
る直動型リリーフバルブを提供する。 【解決手段】ハウジング１と、ハウジング１に設けられ
た弁体保持室２に閉止位置と開成位置との間で進退可能
に保持された弁体３と、弁体３を閉止位置へ向かって付
勢する弾性付勢部材４とを具備してなるものにおいて、
弁体保持室２を大径部２３及びこれに連続して形成した
小径部２４を具備するものとし、弁体３をこの弁体保持
室２の大径部２３及び小径部２４にそれぞれ対応する径
を有し、進退可能に嵌合する大径部３３及び小径部３４
を具備するものとして、弁体保持室２の大径部２３と弁
体３の小径部３４との間に、弁体３の進退に伴って拡縮
するダンパ室５が形成されるようにするとともに、この
ダンパ室５に流体を流出入させるチョーク機能を有する
流路６、７を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、システム圧を所定の圧
力に保つ上で有用となる直動形リリーフバルブに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の直動形リリーフバルブは、図４
から図６に示すように、弁体１０３は、弾性付勢部材で
あるバネ１０４によりバルブシートＢＳに着座した状態
である閉止位置方向に弾性付勢されている。そして、閉
止位置においては、図示しない主流体経路に接続される
入口ポートＰと図示しないタンクに接続される出口ポー
トＴとを連通する内部流体通路１１１を閉ざしている。
しかして、入口ポートＰにかかる主流体経路の圧力、す
なわちシステム圧が所定の圧力を越えると、このシステ
ム圧により弁体１０３は、バネ１０４の弾性付勢力に逆
らってバルブシートＢＳから離間した位置である開成位
置に移動する。このことにより流体を入口ポートＰから
出口ポートＴを通ってタンクへ流入させ、システム圧を
低下させて所定圧力に保つものである。

【０００３】この時、バネ１０４により弁体１０３に与
えられる付勢力と、この付勢力に逆らってシステム圧に
より弁体１０３に与えられる力とのアンバランスによ
り、弁体１０３がチャタリングを起こす場合がある。具
体的に、このチャタリングが起こる条件は、弁体１０３
の応答性やヒステリシス特性に密接に関係しており、例
えばシステム圧の上下動の周波数が、弁体１０３の応答
性と対応するある所定値になった際に共振することが原
因の一つであると考えられている。しかして、このチャ
タリングは、騒音、リリーフバルブの寿命及び性能の低
下等の様々な問題を誘発する。

【０００４】従来、このようなチャタリングを防止する
ために様々な方法が講じられている。その一つとして
は、図４に示すように弁体１０３の端面と弁体保持室１
０２との間に形成され、弁体１０３の進退に伴い拡縮す
る拡縮空間１２１より流体を流通させるためのチョーク
孔１３１を形成する。このチョーク孔１３１により拡縮
空間１２１に流出入する流体の流量を制限することで、
弁体１０３の進退の応答を、リリーフ動作に支障をきた
さない程度に遅らせチャタリングを防止する方法が考え
られている。また、図６に示すように弁体にＯリング１
０９を装着することで摺動抵抗により弁体１０３の作動
を鈍らせ、チャタリングを防止する方法も実施されてい
る。もちろんこれらを組み合わせた図５に示すようなリ
リーフバルブも知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記チ
ョーク孔を設けるのみでは、十分なチャタリング防止効
果は期待できないことが明らかとなっている。したがっ
て、従来のものの多くは、主として上述したＯリングを
装着する方法でチャタリングを抑制すべく図っている。
しかしながら、このような方法によっても、チャタリン
グは低下するが完全には除去できない。これは、Ｏリン
グを弁体保持孔の内周面に押し付ける力を所望の値に設
定することが極めて難しく、摺動抵抗を微妙に設定でき
ないことがその要因の一つである。すなわち、その値が
小さすぎると、チャタリングを防止できず、大きすぎる
とヒステリシス特性が悪くなったり、リリーフ作動時間
の遅れが生じる。そのうえ、製品毎の応答性にばらつき
を生じるという欠点もある。また、Ｏリングには、摺動
摩耗や作動油による固化が生じるため、経時とともに初
期の効果が期待できなくなってしまうだけでなく、この
ことを原因としてＯリングの寿命が短くなり、結果とし
て、リリーフバルブの寿命が短くなったり頻繁にメンテ
ナンスを行わなければならなくなるといった不具合が生
じる。更に、Ｏリングを取り付けるためには、事前には
み出し現象の防止のためにＯリングの硬さを調節した
り、摩耗防止のために弁体保持孔の表面を滑らかにする
など手間が掛かる。

【０００６】本発明は、以上のような不具合を解消する
ことを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、ハウジングと、このハウジングに設けら
れた弁体保持室に閉止位置と開成位置との間で進退可能
に保持された弁体と、この弁体を閉止位置へ向かって付
勢する弾性付勢部材とを具備してなるものにおいて、前
記弁体保持室を大径部及びこれに連続して形成した小径
部を具備するものとし、前記弁体をこの弁体保持室の大
径部及び小径部とそれぞれ対応する径を有し、進退可能
に嵌合する大径部及び小径部を具備するものとし、前記
弁体保持室の大径部と前記弁体の小径部との間にこの弁
体の進退に伴って拡縮するダンパ室が形成されるように
構成するとともに、このダンパ室に流体を流出入させる
チョーク機能を有する流路を設けたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】このような構成のものであれば、ダンパ室、及
びダンパ室への流路によってダンパ作用を営ませること
で、弁体の進退の応答を遅らせることができる。しか
も、ダンパ室に流体を流出入させる流路の幅、またはダ
ンパ室の容積を設計どおりに正確に設定することが容易
であるため、用途に応じた、正確で再現性のよい応答性
の設定が可能となる。したがって、弾性付勢部材により
弁体に与えられる付勢力とこの付勢力に逆らってシステ
ム圧により弁体に与えられる力とのアンバランス等が生
じても、ダンパ作用でこのアンバランスを解消し、チャ
タリングを効果的に抑制することができる。しかも、こ
の応答性が製品毎にばらつくことも解消できる。また、
Ｏリングのようなチャタリングを防止するためだけの部
品を必要とせず、構成や組み立ては簡単なもので済む。
加えて、摩擦を利用していないため、部品の摩耗がな
く、設定時と同じ効果が常時期待できるうえ、リリーフ
バルブ自体の寿命も延長できる。

【０００９】また、ダンパ室に流体を流出入させる流路
を簡単な加工で形成するには、その流路を、弁体保持室
の内周面とこの内周面に対応する弁体の外周面との間に
設定したクリアランスにより形成することが好ましい。
このような構成においては、前記流路の断面積を変える
ことが、前記クリアランスの設定変更で簡便に行える。
一方、適切なダンパ室の容積の設定も、前記弁体保持室
及び前記弁体の大径部と小径部との径差を変えるのみで
簡単に行える。

【００１０】一方、ダンパ室の拡大時には、このダンパ
室が真空状態になることで、ダンパ機能が制限される場
合があるが、このような不具合を解消し、また、弁体の
進退何れの方向へ移動の応答性をも調節可能にして、シ
ステム圧の上昇にも下降にも効果的なダンパ作用を営ま
せるようにするには、弁体保持室と弁体の一方の端面と
の間に形成され、弁体の進退に伴い拡縮する拡縮空間
と、この拡縮空間に流体を流出入させるためのチョーク
孔とを備えたものにおいて、前記ダンパ室を、拡縮空間
の拡縮に相反して拡縮させるように構成することが望ま
しい。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１から図３を
参照して説明する。図１、図２に示す直動形リリーフバ
ルブＢは、ハウジング１と、ハウジング１に設けられた
弁体保持室２に進退可能に保持された弁体３と、該弁体
３を閉止位置へ向かって付勢する弾性付勢部材であるコ
イルバネ４からなる。

【００１２】詳述すると、ハウジング１は、その外面１
ａに入口ポートＰと出口ポートＴとを開口させたもの
で、内部にこれら入口ポートＰと出口ポートＴとを連通
する流体通路１１を有している。入口ポートＰは、シス
テム圧の発生する図示しない主流体経路に接続されてお
り出口ポートＴは、図示しないタンクに接続されてい
る。

【００１３】弁体保持室２は、断面円形状のものであり
前記流体通路１１上に形成されている。そして、前記弁
体３の一方の端面３ｂとの間に弾性付勢部材であるコイ
ルバネ４を保持するバネ保持空間２１を形成するもので
ある。弁体３は、他方の端面３ａがテーパ面状である断
面円形状のものである。この端面３ａが、システム圧の
受圧面となるとともに、弁体３の閉止位置にて流体通路
１１上に設けた弁座部ＢＳに着座することによって入口
ポートＰと出口ポートＴとの連通を遮断する。また、中
心線に沿って形成された流体導出入孔３１を有し、前記
バネ保持空間２１と前記流体通路１１とを連通させてい
る。

【００１４】この流体導出入孔３１は、弁体３の一方の
端面３ｂより進退方向に沿って穿孔される上部流体導出
入孔３１ａと、その先端から直交する方向に形成され、
流体通路１１上の出口ポートＴ側に開口するチョーク孔
３１ｂとから構成されている。弾性付勢部材であるコイ
ルバネ４は、前記バネ保持空間２１内に、弁体３を前記
閉止位置方向に弾性付勢するように設置されている。

【００１５】以上のような構成に加えて、本実施例にお
ける直動形リリーフバルブＢにおいては、前記弁体保持
室２の上方を大径部２３とし、これに連続して下方に形
成した前記大径部２３より小径の小径部２４とした構成
にしている。加えて、前記弁体３をこの弁体保持室２の
大径部２３及び小径部２４にそれぞれ対応する径を有
し、進退可能に嵌合する大径部３３及び小径部３４を具
備するものとし、前記弁体保持室２の大径部２３と前記
弁体３の小径部３４との間にこの弁体３の進退に伴って
拡縮するダンパ室５が形成されるようにしている。

【００１６】更に、前記弁体保持室２の大径部２３を前
記弁体３の大径部３３よりわずかに大きく設定すること
により大径部２３の内周面２３ａと大径部３３の外周面
３３ａとの間に上部クリアランス６を設け、この上部ク
リアランス６を介して前記ダンパ室５と前記バネ保持空
間２１とを連通させるようにしている。また、前記弁体
保持室２における小径部２４の外周面２４ａと弁体３に
おける小径部３４の内周面３４ａとの間にも同様に下部
クリアランス７を設け、ダンパ室５と前記流体通路１１
とをこの下部クリアランスを介して連通させている。

【００１７】次に本実施例の直動形リリーフバルブＢの
作動について説明する。前記弁体３の受圧面３ａは流体
通路１１が開成する方向にシステム圧により力を受けて
いる。ここで、システム圧が所定以上となり、このシス
テム圧によって弁体３に作用する力がコイルバネ４によ
る弾性付勢力を越えると弁体３が弁座から離間した開成
位置方向へと押し込まれる。これにより、流体通路１１
が開成し、主経路内の流体はタンクへと戻され、システ
ム圧が低下する。そしてシステム圧が所定以下になると
弁体３はコイルバネ１０４により閉止位置方向へ弾性付
勢され、前記流体通路１１を閉鎖することとなる。この
ようにして、システム圧は一定に保たれる。

【００１８】一方、弁体３の開成位置と閉止位置との間
における進退移動に伴い、バネ保持空間２１が拡縮する
が、その際のバネ保持空間２１内の流体の流出入は、流
体導出入孔３１、出口ポートＴを介してタンクとの間で
行われる。しかして、以上のような作動工程において、
前記弁体３が開成位置方向へ移動する時には、前記ダン
パ室５が拡張する。これにより、バネ保持空間２１より
上部クリアランス６を通り、また流体通路１１より下部
クリアランス７を通り、ダンパ室５に流体が流入する。
このときに流体の粘性抵抗により弁体３が抵抗力を受け
ることとなり、ダンパ作用を営む。

【００１９】一方、弁体３が閉止位置方向へ移動する時
には、上記と逆で、ダンパ室５が縮小することにより、
前記上部クリアランス６及び下部クリアランス７を通り
流体が押し出されることとなり、ダンパ作用を営むこと
となる。したがって、以上のような構成のものであれ
ば、ダンパ室５によりダンパ作用を営ませることで、弁
体３の進退の応答を遅らせることができる。しかも、ヒ
ステリシス特性や応答性を用途に応じて設定すること
が、ダンパ室５に流体を流出入させるクリアランス６、
７やダンパ室５の広さを変えることで容易に行え、加え
て正確な設定が可能となる。そして、コイルバネ４によ
る付勢力と受圧面３ａに作用するシステム圧による力と
がアンバランスな状態となるなどしても、弁体３のチャ
タリングを効果的に防ぐことができる。

【００２０】また、摩擦を利用していないため、摩耗す
る部位がなく、設定時と同じ効果が常時期待できるう
え、リリーフバルブ自体の寿命も延長できる。また、本
実施例では、ダンパ室５に流体を流出入させる流路を、
弁体保持室２の内周面２３ａ、２４ａ及び弁体３の外周
面３３ａ、３４ａとの間のクリアランス６、７によって
形成しているので、チョーク機能を有する流路をあえて
設ける必要がなく、その製作を簡単化できる。更に前記
流路幅の変更もクリアランス６、７の設定を変えること
のみで行うことができるので容易である。一方、ダンパ
室５の容積を変える場合においても、例えば前記容積を
大きくする場合には、前記弁体保持室２及び前記弁体３
の大径部２３、３３の径を大きくするか、または前記弁
体保持室２及び前記弁体３の小径部２４、３４の径を小
さくすることにより、大径部２３、３３と小径部２４、
３４との径差を変えるのみで簡単に設定できる。

【００２１】上述したダンパ機能は、ダンパ室５の縮小
時と拡大時とで異なる場合がある。すなわち、拡大時に
は、ダンパ室５が真空状態になることでそのダンパ機能
が制限されるような場合がある。しかしながら、本実施
例では、流体導出入孔３１にチョーク孔３１ｂを設け、
このチョーク孔３１ｂにより拡縮空間であるバネ保持空
間２１にダンパ機能を付与するとともに、ダンパ室５の
拡縮方向をバネ保持空間２１の拡縮方向と相反するもの
にしているため、システム圧の上昇にも下降にも効果的
にダンパ作用を営ませ、チャタリングを防止することを
可能にしている。

【００２２】以上の様に、簡易な構成で弁体３のチャタ
リングを有効に防止しながら、システム圧を所定の圧力
に保つことが可能となる。尚、各部の具体的構成は、上
述した実施例のみに限定されるものではなく、本発明の
趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。例え
ば、図３に示すようにＯリング９と併用したものや、作
動ピストンタイプのものにも適用可能である。尚、図３
において実施例に対応する部材には同一の符号を付して
いる。

【００２３】また、ダンパ室への流路は、クリアランス
により形成せず、弁体保持室２の内周面、または弁体３
の外周面に溝を設けるなどして形成しても良い。加え
て、該流路を上部または下部のどちらか一方にのみ形成
することも可能である。更に、以上の実施例ではバネ荷
重固定としているが、調整ねじでバネ荷重を可変する構
造のものとしても同様の効果が期待できる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の直動形リリーフバルブは、以上
説明したように、システム圧を所定の圧力に保つととも
に、弁体保持室の大径部と弁体の小径部との間に設けた
ダンパ室と、このダンパ室に流体を流出入させる流路に
よりダンパ作用を営ませることで、弁体のチャタリング
を、経時変化なく効果的に防止することができ、リリー
フバルブ自体の寿命も延長できる。加えて、システム圧
に対する弁体の進退の応答を用途に応じて容易且つ、正
確に設定することを可能とする。

【００２５】また、前記流路を弁体保持室及び弁体のク
リアランスとして設けることで、より構成を簡易なもの
とすることができる。加えて、弁体保持室と弁体の一方
の端面との間に形成され、弁体の進退に伴い拡縮する拡
縮空間と、この拡縮空間に流体を流出入させるためのチ
ョーク孔とを備えたものにおいて、前記ダンパ室を、拡
縮空間の拡縮に相反して拡縮させるように構成しておけ
ば、システム圧の上昇時にも下降時にも効果的なチャタ
リング防止効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、弁体が閉止位置にあ
る状態を示す正断面図。

【図２】同実施例において弁体が開成位置にある状態を
示す正断面図。

【図３】本発明の他の実施例を示す図１に対応した断面
図。

【図４】従来の直動形リリーフバルブの正断面図。

【図５】従来の直動形リリーフバルブの正断面図。

【図６】従来の直動形リリーフバルブの正断面図。

【符号の説明】

１…ハウジング ２…弁体保持室 ３…弁体 ４…弾性付勢部材（コイルバネ） ５…ダンパ室 ６…流路（クリアランス） １１…流体通路 ２１…拡縮空間（バネ保持空間） ２３…大径部 ２４…小径部 ２３ａ、２４ａ…内周面 ３１…流体導出入孔 ３１ａ…チョーク孔 ３３…大径部 ３４…小径部 ３３ａ、３４ａ…外周面 Ｂ…直動形リリーフバルブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングと、このハウジングに設けられ
   た弁体保持室に閉止位置と開成位置との間で進退可能に
   保持された弁体と、この弁体を閉止位置へ向かって付勢
   する弾性付勢部材とを具備してなるものにおいて、 前記弁体保持室を大径部及びこれに連続して形成した小
   径部を具備するものとし、前記弁体をこの弁体保持室の
   大径部及び小径部とそれぞれ対応する径を有し、進退可
   能に嵌合する大径部及び小径部を具備するものとして、
   前記弁体保持室の大径部と前記弁体の小径部との間にこ
   の弁体の進退に伴って拡縮するダンパ室が形成されるよ
   うに構成するとともに、このダンパ室に流体を流出入さ
   せるチョーク機能を有する流路を設けたことを特徴とす
   る直動形リリーフバルブ。
2. 【請求項２】前記流路が弁体保持室の内周面とこの内周
   面に対応する弁体の外周面との間に設定したクリアラン
   スにより形成されていることを特徴とする請求項１記載
   の直動形リリーフバルブ。
3. 【請求項３】弁体保持室と弁体の一方の端面との間に形
   成され、弁体の進退に伴い拡縮する拡縮空間と、この拡
   縮空間に流体を流出入させるためのチョーク孔とを備え
   たものにおいて、前記ダンパ室を、拡縮空間の拡縮に相
   反して拡縮させるように構成していることを特徴とする
   請求項１及び２記載の直動形リリーフバルブ。