JPS5849749B2 - リユウリヨウセイギヨベン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般機器の流体回路に使用する流量制御弁に関
し、詳しくは、流体アクチュエータの負荷圧力が変化し
ても、常に流量調整部の開度に比例した流量をアクチュ
エータに供給する流量制御弁に関するものである。

本発明の流量制御弁の説明をするに当って、第３図に基
づき予め従来の減圧型圧カ補償付流量制御弁の基本的な
制御について説明する。

即ち、第３図に釦いて流体ポンブ１から流体を吐出する
と、流量調整弁３における流量調整部３１の絞り抵抗に
よって流体ポンプ１の吐出圧力が上昇する。

斯る圧力は直ちにパイロット通路２１を介して圧力補償
弁２の圧力補償スブール２２左端の二次圧受圧面２７に
作用するので、スブール２２は右方向に変位して絞りラ
ンド３４で圧力調整可変オリフィス２５の開度を狭める
。

このため流体ポンブ１から前記可変オリフィス２５にか
けてリリーフ弁４０によって制御された一次圧力Ｐ１が
発生し、該可変オリフィス２５から流量調整部３１にか
けて二次圧力Ｐ２が発生し、１た該流量調整部３１から
アクチュエータ４にかけて負荷Ｗに対応した三次圧力Ｐ
３が発生する。

しかも斯る三次圧力Ｐ ばフィードバック通路３２３ を介して前記スブール右端のバネ室２３にち−いて三次
圧受圧面２８に作用する。

この結果、前記二次圧力Ｐ２ と三次圧カＰ３ との差
圧△Ｐがスプリング２４のカＫよりも大きい場合は、ス
ブール２２はスプリングカＫに抗して右方向に変位して
絞りランド３４で圧カ調整可変オリフィス２５の開度を
小さくする。

前記圧力補償弁２はノーマルオーブン形であり、前記の
如く圧力調整可変オリフィス２５の開度が小さくなるこ
とによって二次圧力Ｐ２が減圧され、二次圧力Ｐ２と三
次圧力Ｐ３ との差圧△ＰがスプリングカＫと均合った
とき、圧力調整５Ｊ変オリフィス２５の開度は一定に保
たれ流量調整部３１前後の差圧を一定に保持する。

従ってアクチュエータ４への供給流量Ｑ２は一定に保た
れる。

しかし、前記制御を行なう上に釦いてその制御精度の優
劣を決める要素として、流体が圧カ調整可変オリフイス
２５を高速度で通過する流体によってスブール２２に作
用する軸推力Ｆを見逃すことができない。

該軸推力Ｆを一般に良く知れた式？に従来の減圧型圧力
補償付流量制御弁は圧力補償弁２におけるスブール２２
の二次圧受圧面２７の面積Ａ１ と三次圧受圧面２８の
面積Ａ２ とを同一面積つ１りＡ＝Ａ２の如き状態に形
成しており、斯る従来例では軸推力Ｆの影響によって下
記の如き欠陥があった。

そこでＫ，Ｃ，並びにＰ，をそれぞれ一定とし流量調整
部３１の開度を調整して、設定流量Ｑ２を第５図の仮想
線の如くセットした状態において、二次圧力Ｐ２が大き
い程、すなわちＰ１−Ｐ２が小さい程、△Ｐが大きくな
り、前記設定流量Ｑ２に対して過剰流量が加算され、そ
れだけ圧力補償精度が低下する。

すなわち推力の項は無視できないものである。

本発明は上記の点に鑑みて発明したもので、圧力補償弁
の圧力補償スブールに作用する軸推力を他の力によって
相殺させて、圧力補償スブールに作用する上記軸推力に
よる影響を可及的に軽減して、圧力補償精度の向上を図
ることを、目的とするものである。

そのため本発明は、従来の減圧型圧力補償付流量制御弁
の圧力補償スブールの二次圧作用端に絞りランドよりも
大径のランドを設け、この大径のランドと絞りランドと
で形成した一次圧受圧面に一次ポートの圧力（一次圧）
を作用させて、押圧力を発生させ、この押圧力で以って
前記軸推力を相殺して、軸推力による影響を軽減するよ
うにしたのである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図は本発明に係る流量制御弁の実施例を示す断面図
であって、流量調整弁３における流量調整部３１の前位
から分岐した通路２１をスブール２２左端の加圧室３３
に連通させて、前記流量調整部３１の前位圧力を二次圧
受圧面２７に作用すべく構成している。

１た前記流量調整部３１の後位から分岐した通路３２を
前記スブール２２右端のバネ室２３に連通させて、前記
流量調整部３１の後位圧力を三次圧受圧面２８に作用す
べく構成している。

而して前記スブール２２の左右両端に前記の前・位圧力
釦よび後位圧力を作用させることによって該スブール２
２に形成した絞りランド２６で一次ポートと二次ポート
間の可変オリフィス２５を調整し、該流量調整部３１に
連通ずる二次ポートの圧力を減圧して流量調整部３１前
後の差圧を一定にする減圧形の圧力補償弁２を備えた流
量制御弁と成したのである。

さらに．前記加圧室３３側のスブール２２端に、前記絞
りランド２６よりも大径のランド３４を設け、該ランド
３４と絞りランド２６とで形成した一次圧受圧面２９に
一次ポートの圧力（一次圧）を作用させるように構戒し
ている。

この点について更に詳述すると、前記圧力調整可変オリ
フイス２５を前記三次圧受圧面２８と同径の絞りランド
２６の部分に形戒すると共に、前記絞りランド２６の一
端に該絞りランド２６よりも大径の二次圧受圧面２７を
形戒し、該二次圧受圧面２７の反対面に、前記二次圧受
圧面２７と三次圧受圧面２８との面積差に相当する一次
圧受圧面２９を形威し、該一次圧受圧面２９に前記一次
ポートの圧力を作用させて、前記圧力調整可変オリフイ
ス２５の開口量を増大する方向に前記スブール２２を押
圧するように構成したものである。

な訃、第１図において第３図と同一符号で示す部分は第
３図に基づいて説明した構造と同一であるため、詳細な
構戒の説明は省略する。

結果的には第１図の構造のものは、スブール２２の両端
にはＡＩ Ａ ２−△Ａという面積差が形成され、斯
る面積差△Ａの部分に訃いてそれぞれ対向側から作用す
る一次圧力Ｐ１ と二次圧力Ｐ２との圧力差によって
生ずる力の差が、軸推力Ｆに抗する力となる。

これを式に表わせば次の如くである。

従ってアクチュエータ４に流す流量Ｑ２に対応してスブ
ール２２両端の面積Ａ１、Ａ２の差△Ａを種々変化させ
る必要がある。

しかしながら流量Ｑ２に対応して前記面積の差△Ａをそ
の都度変えることは無理であるから一例として例えばＱ
２を定格開度の５０％の設計目標（アクチュエータの必
要流量に応じて６０饅、７０％・・・と変化させれば良
い）としてＡ１，Ａ２を定めることができる。

これを第４図に示すと、アクチュエータ４に流れる出力
流量を縦方向に求め、Ｐ１−Ｐ２を横方向に求めると、
流量調整部３１の開度が０％に近いほどＰ１−Ｐ２の増
大に伴なって出力流量Ｑ２が増大傾向となり、流量調整
部３１の開度が定格すなわち１ ００％に近いほどＰ１
−Ｐ２の増大に伴なってＱ２が減少傾向になるが、流量
調整部３１の開度が５０優ではＱ２はＰ１−Ｐ２の変化
に関係なく常に設定量を得るようにすることが可能であ
る。

従って設計目標とした開度５０％近傍では、該流量調整
部３１の開度を調整して二次圧カＰ２が変化しても、出
力流量Ｑ２を流量調整部３１の開度の大きさとほとんど
比例的に制御することができるものである。

なお、第２図の実施例は第一アクチュエータ４ａへの供
給流量Ｑ２を一定に制御する上において余剰した流量Ｑ
３によって第ニアクチュエータ４ｂを作動させることの
できる流量制御弁を示している。

斯る形式の制御弁では全く対称的な圧力調整５Ｊ変オリ
フィス２５ａ、２５ｂが形威され、二つの負荷Ｗ１、Ｗ
２相互間の大きさによって全く対称的な方向に軸推力Ｆ
１、Ｆ２が生ずるが、これら軸推力Ｆ１、Ｆ２を他のカ
によって相殺させてスブール２２に作用する上記軸推力
による影響を軽減する機能を具備している。

前記機能を図面について説明する。

仮りにＷ１〉Ｗ２とした場合、流体ポンブ１からの吐出
し量Ｑ１は全量が第ニアクチュエータ４ｂのみに送られ
、第一アクチュエータ４ａは作動しない。

そこで吐出圧力は負荷ｗ２の対応圧１で上昇シスブール
２２の両端に作用する。

スプール２２の二次圧受圧面２７に対して作用するカに
対して、その対向面に作用するカはスプリング２４相当
分だけ大きいから第二圧力調整可変オリフィス２５ｂは
閉じ気味となり、流体ポンブ１の吐出圧力は負荷Ｗ１の
対応圧丑で上昇し第一アクチュエータ４ａに流体が供給
され始める。

な釦この場合第一圧力調整可変オリフィス２５ａの開度
は大きく開かれた１＼であるから減圧作用は行なわれな
い。

斯る作用によって流量調整部３１の前後の差圧がスプリ
ング２４力よりも大きくなるとスブール２２は右方向に
変位して第ニアクチュエータ４ｂ方向への流量Ｑ３を増
大させる。

この結果流量調整部３１にむける前後の差圧は常にスプ
リング２４に対応して設定され、第一アクチュエータ４
ａへの供給量Ｑ２は一定に保たれ且つ余剰流Ｑ３によっ
て第ニアクチュエータ４ｂを作動させる 斯る制御状態に釦いては軸推カＦ１は矢印方向に発生す
るが、スブールの二次圧受圧面２７とその対向面とには
Ａ１−Ａ２＝△Ａという面積差があり、この面積差に作
用する圧カ差によって前記軸推力Ｆ１ に抗する附勢力
を加えることができるものである。

前記のＷ１〉Ｗ２の状態が、全く対称的にＷ 〈Ｗ２の
状態に切換ったとすると、流体ポンブ１の吐出圧力はＷ
２の対応圧１で上昇し、吐出し量Ｑ１は全量が第一アク
チュエータ４ａに供給される傾向となるので、流量調整
部３１における前後の差圧が極めて大きくなる。

このためスブール２２は大きく右方向に変位して、第一
圧カ調整可ｆオＩＪ ７イス２５ａの開度を狭め、該オ
リフィス２５ａ後位の圧力を減圧して第一アクチュエー
タ４ａへの供給量Ｑ２を一定に保持する。

そして余剰流Ｑ３によって第ニアクチュエータ４ｂを作
動させるものである。

斯る制御状態に３いては軸推力Ｆ２は矢印方向に発生す
るが、この場合の軸推力Ｆ２を他のカによって相殺させ
てスブール２２に作用する上記軸推力Ｆ２による影響を
軽減する機能は第１図に督いて説明した通りである。

本発明は以上詳述したように、流量調整部３１の前位か
ら分岐した通路２１をスブール２２一端の加圧室３３に
、該流量調整部３１の後位から分岐した通路３２を前記
スブール２２他端のバネ室２３にそれぞれ連通させ、該
スブール２２に形成した絞りランド２６で一次ポートと
二次ポート間の可変オリフイス２５を調整し、該流量調
整部３１に連通ずる二次ポートの圧力を減圧して流量調
整部３１前後の差圧を一定にする減圧形の圧力補償弁２
を備えた流量制御弁において、前記加圧室３３側のスブ
ール２２端に、前記絞りランド２６よりも大径のランド
３４を設け、該ランド３４と絞りランド２６とで形成し
た一次圧受圧面２９に一次ポートの圧力を作用させる如
く構成し、前記一次圧受圧面２９にか＼る一次圧力Ｐ１
によって、軸推力Ｆに抗する力を発生させたものであ
る。

この軸推力Ｆに抗する力は、既述した面積差△Ａの選定
によってアクチュエータにおいて最も多く使用する平均
流量を設計目標とし該設計目標を第４図に示すように例
えば定格流量の５’０％に定めれば、この定格流量の５
０％附近では二次圧力Ｐ２がどのように変化しても該二
次圧力Ｐ２の変化とは関係なく、流量Ｑ２を流量調整部
３１の開度に対応させるような制御が可能である。

従って、従来のスブール２２の両端の受圧面積が同一で
第５図に示す如く流量調整部３１の開度の如何にか＼わ
らずＰ２の増大で絶えず過剰流量が生ずるものに比べる
と、圧力補償精度が改良できて、しかも全体的に設定流
量と出力流量との誤差を小さくできるので、制御精度が
著しく向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の断面図、第２図は他の実施例
の説明図、第３図は従来例の説明図、第４図と第５図と
は本発明と従来例との特性対比図表である。 ２・・・圧力補償弁、２１・・・通路、２２・・・スブ
ール２３・・・バネ室、２５・・・可変オリフィス、２
６・・・絞りランド、２９・・・一次圧受圧面、３１・
・・流量調整部、３２・・・通路、３３・・・加圧室、
３４・・・ランド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流量調整部３１の前位から分岐した通路２１をスブ
   ール２２一端の加圧室，３に、該流量調整部３１の後位
   から分岐した通路３２を前記スブール２２他端のバネ室
   ２３にそれぞれ連通させ、該スブール２２に形成した絞
   りランド２６で一次ポートと二次ポート間の可変オリフ
   ィス２５を調整し、該流量調整部３１に連通ずる二次ポ
   ートの圧力を減圧して流量調整部３１前後の差圧を一定
   にする減圧形の圧力補償弁２を備えた流量制御弁に釦い
   て、前記加玉室３３側のスブール２２端に、前記絞りラ
   ンド２６よりも大径のランド３４を設け、該ランド３４
   と絞りランド２６とで形成した一次圧受圧面２９に一次
   ポートの圧力を作用させたことを特徴とする流量制御弁
   。