JP4463028B2

JP4463028B2 - スプール弁

Info

Publication number: JP4463028B2
Application number: JP2004197910A
Authority: JP
Inventors: 説与吉田; 謙一関口
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2024-07-05
Also published as: JP2006017273A

Description

この発明は、バルブボディに組み込んだスプールを移動させることによって、流路を切り換えるスプール弁に関する。

この種のスプール弁として、特許文献１に記載されたものが従来から知られているが、この従来のスプール弁を示したのが図４〜図６である。この従来のスプール弁は、バルブボディ１に一対のアクチュエータポート２，３を設けている。また、このバルブボディ１には、供給ポート４を形成するとともに、この供給ポート４はチェック弁ｖを介して中継流路５に連通する構成にしている。
上記バルブボディ１には、スプール６を摺動自在に組み込んでいるが、このスプール６は、それが図示の中立位置にあるとき、供給ポート４と図示していないポンプとの連通を遮断する。一方、スプール６を図面左右いずれかに切り換えたときには、供給ポート４を上記ポンプに連通させるとともに、いずれか一方のアクチュエータポート２あるいは３を、スプール６に形成した第１環状溝７あるいは８を介して連通させる。また、このときには、いずれか他方のアクチュエータポート３あるいは２をスプール６に形成した第２環状溝９あるいは１０を介してタンク流路１１あるいは１２に連通させる。

したがって、スプール６を左右いずれかに切り換えると、供給ポート４に供給された圧油は、チェック弁ｖを押し開いて中継流路５に流入するとともに、この中継流路５からいずれか一方の第１環状溝７あるいは８を介して、いずれか一方のアクチュエータポート２あるいは３から図示していないアクチュエータに供給される。そして、このときのアクチュエータからの戻り油は、いずれか他方のアクチュエータポート３あるいは２から第２環状溝１０あるいは９を経由してタンク流路１２あるいは１１に流出する。
そして、上記のようにしたスプール６の第１環状溝７，８のそれぞれには、制御ノッチ１３，１４を形成し、スプール６のストロークに応じて、この制御ノッチ１３，１４を介して中継流路５とアクチュエータポート２，３とを連通させるようにし、微少流量制御を可能にしている。

また、上記チェック弁ｖは、その弁本体１５のポペット部１６によって、供給ポート４に形成したシート部４ａを開閉するようにしている。このようにした弁本体１５には、そのポペット部１６の先端側にポペット部１６に連続する筒部１７を形成している。この筒部１７には、複数の大径孔１８と複数の小径孔１９とを形成している。そして、上記小径孔１９はチェック弁ｖの開弁方向前方に位置させ、大径部１８は上記開弁方向後方に位置させている。したがって、チェック弁ｖが開弁方向すなわち図面において上昇する方向に移動すると、最初に小径孔１９が中継流路５に開口し、チェック弁ｖがさらに上昇したとき大径孔１８が中継流路５に開口するものである。

上記のようにしたチェック弁ｖは、その弁本体１５の中央部分に補助チェック弁２０を組み込んでいる。この補助チェック弁２０は、供給ポート４からチェック弁ｖの圧力制御室２１への流通のみを許容する構成にしている。そして、この圧力制御室２１には、スプリング２２を設け、このスプリング２２のバネ力で、通常はポペット部１６が前記シート部４ａを閉じるようにしている。

なお、上記圧力制御室２１は、パイロットスプール弁２３を経由して中継流路５に連通する構成にしている。すなわち、パイロットスプール弁２３が図示のノーマル位置にあるとき、圧力制御室２１と中継流路５とを連通させるための開口が最大になり、この圧力制御室２１内の圧力を中継流路５とほぼ同圧に維持する。しかし、パイロットスプール弁２３にパイロット圧を作用させると、パイロットスプール弁２３はスプリング２４に抗して移動し、圧力制御室２１と中継流路５とを連通させるための開口を小さくする。このように圧力制御室２１と中継流路５とを連通させるための開口が小さくなればなるほど、圧力制御室２１内の圧力は供給ポート４側の圧力に等しくなる。

今、スプール６を図示の中立位置から、図面左方向に移動すると、供給ポート４がポンプに連通するとともに、一方の第１環状溝７を介して中継流路４と一方のアクチュエータポート２とが連通する。また、他方のアクチュエータポート３は他方の第２環状溝１０を介して他方のタンク流路１２に連通する。
したがって、供給ポート４に流入した圧油は、図示していないアクチュエータに供給されるとともに、アクチュエータからの戻り油は、タンク流路１２を経由して図示していないタンクに戻される。

そして、スプール６の移動量すなわち切換量を微少にして、制御ノッチ１３で微少制御すなわちインチング制御をするときには、パイロットスプール弁２３のパイロット室２５にパイロット圧を作用させて、当該スプール弁２３をスプリング２４に抗して移動すると、前記したように圧力制御室２１の圧力が相対的に上昇する。このように圧力制御室２１内の圧力が上昇すれば、その圧力作用で弁本体１５の上昇が制限されるので、図５に示すように、筒部１７の小径孔１９のみが中継流路５に開口することになる。したがって、供給ポート４から中継流路５に供給される流量も、大径孔１８が中継流路５に開口しているときよりも少なくなる。このように中継流路５に供給される流量が少なくなるので、その少ない流量で制御ノッチ１３による制御が可能になる。

上記のように制御ノッチ１３に供給される流量が少なければ、それだけインチング制御がやりやすくなる。例えば、制御ノッチ１３に供給される流量が多ければ、その分、制御ノッチ１３前後の差圧が大きくなるので、スプール６のわずかの移動で、その制御ノッチ１３を通過する流量が大きく変化することになる。そのために、オペレータのレバー操作が微妙になり、熟練者でなければ操舵できなくなるという問題が発生する。そこで、上記のように小径孔１９のみを中継流路５に開口させて、制御ノッチ１３に供給する流量を制限するようにしている。

一方、上記パイロット室２５のパイロット圧をタンク圧に解放すると、パイロットスプール弁２３はスプリング２４の作用で図示のノーマル位置に戻る。スプール弁２３が図示のノーマル位置に戻れば、圧力制御室２１と中継流路５とを連通させるための開口が最大になるので、圧力制御室２１の圧力が相対的に低下する。このように圧力制御室２１の圧力が相対的に低下すれば、ポペット部１６も大きく移動することになる。ポペット部１６が大きく移動すれば、図６に示すように筒部１７の大径孔１８が中継流路５に開口するので、中継流路５および第１環状溝７に供給される流量が、小径孔１９が中継流路５に開口しているときよりも多くなる。その分、大流量の圧油をアクチュエータに供給することができる。

なお、上記の説明は、スプール６を図面左方向に切り換えた場合である。しかし、スプール６を図面右方向に切り換えた場合も、パイロット室２５にパイロット圧を作用させるかどうかによって、小径孔１９を中継流路５に開口させるか、あるいは大径孔１８を中継流路５に開口させるかを決めることができることは、スプール６を左方向に切り換えたときと同じである。
特開２００３−２２７５７１号公報

上記のようにした従来のスプール弁では、最大供給流量が大径孔１８の開口面積に規制される。しかし、大径孔１８の開口面積は、筒部１７の大きさ等に依存することになるので、制限なく大きくすることができない。そのために上記した最大供給流量を十分に確保できないと言う問題があった。
この発明の目的は、微少制御も可能で、しかも、最大供給流量を十分に確保できるスプール弁を提供することである。

この発明は、一対のアクチュエータポートを形成したバルブボディにスプールを組み込むとともに、バルブボディに形成した供給ポートとポンプとを連通し、上記供給ポートは上記バルブボディに組み込んだポペットタイプのチェック弁を介してバルブボディに形成した中継流路に連通する構成にし、かつ、スプールを切換位置に切り換えたとき、上記中継流路をいずれか一方のアクチュエータポートに連通させ、いずれか他方のアクチュエータポートをタンク流路に連通させる一方、上記チェック弁は、ポペット部が供給ポートに形成したシート部に圧接してそのシート部を閉じる全閉位置と、開弁ストロークを小さく保つ制御位置と、開弁ストロークを大きく保つ開弁位置との間でストロークする構成にしたスプール弁を前提にするものである。そして、上記スプール弁を前提にしつつ、この発明は、上記チェック弁には、そのポペット部の先端側に制御突部を設け、この制御突部は、その基部にノッチを形成するとともに、そのノッチよりも先端側であってチェック弁の開弁方向前方から後方に向かって、上記シート部よりも小径にした小径部およびこの小径部に連続する先細り部を順に設け、上記ノッチは、チェック弁の全閉位置で閉じ、チェック弁が制御位置を保っているときに開いて供給ポートと中継流路とを連通させ、上記小径部は、チェック弁が上記開弁位置を保っているとき、シート部と所定の間隔を保つ構成にした点に特徴を有する。

第１の発明によれば、チェック弁が制御位置に保たれている状態で、ノッチを利用した微少流量制御ができ、しかも、チェック弁が開弁位置にあるときには、最大流量を十分に確保できる。したがって、アクチュエータが最大流量を必要とするときに、適切に対応することができる。
また、上記チェック弁の制御突部に、小径部と先細り部とを設けたので、設計上それら両者の相対関係を調整することによって、アクチュエータが必要とする最大流量を確保しながら、流体力を軽減させることができる。

図１〜図３に示した実施形態において、チェック弁Ｖの構造以外は、すべて従来と同じである。したがって、従来と同じ構成要素については、その詳細な説明を省略するとともに、同一の構成要素については同一符号を付して説明する。なお、上記チェック弁Ｖも、そのポペット部１６の形状に特徴を有するので、その他は従来と同様なので、チェック弁Ｖに関しても、従来と同一の構成要素については、その詳細な説明を省略するとともに、同一の構成要素については同一符号を付して説明する。

この実施形態における最大の特徴は、チェック弁Ｖのポペット部１６の先端に制御突部２６を形成するとともに、この制御突部２６の基部にノッチ２７を形成した点である。
すなわち、上記制御突部２６は、ポペット部１６と連続する円柱状凸部２６ａを形成するとともに、この円柱状凸部２６ａの周囲に複数のノッチ２７を形成したものである。ただし、上記円柱状凸部２６ａはその外径をシート部４ａにぴったりはまる大きさにする一方、軸方向長さをほんのわずかとし、チェック弁Ｖすなわち弁本体１５が図１に示す全閉位置から図２に示す制御位置にわずかに移動したとき、ノッチ２７を介して供給ポート４と中継流路５とが連通する構成にしている。すなわち、上記弁本体１５が制御位置にあるとは、ノッチ２７を介して供給ポート４と中継流路５とが連通する位置関係をいう。

さらに、上記円柱状凸部２６ａに連続して小径部２６ｂを形成するとともに、この小径部２６ｂの先端側に先細り部２６ｃを形成している。上記小径部２６ｂは、シート部４ａよりも十分に小径にし、弁本体１５が図３に示す開弁位置にあるとき、この小径部２６ｂとシート部４ａとの間に十分な間隔Ｌが保たれるようにしている。ここでいう十分な間隔Ｌとは、アクチュエータポート２，３に接続したアクチュエータに十分な必要最大流量を流せるだけの間隔をいう。

ただし、上記十分な間隔Ｌは、先細り部２６ｃとの相対的な関係で決まることになる。すなわち、この先細り部２６ｃは、チェック弁Ｖが開閉するとときの流体力を軽減するために設けたもので、この先細り部２６ｃの傾斜部分の角度や長さによって流体力軽減効果が相違してくる。そのために、例えば、小径部２６ｂの外径を小さくすればするほど、先細り部２６ｃの軸方向における傾斜面の長さが短くなる。しかし、傾斜面の上記長さが短くなりすぎると、流体力軽減効果がほとんどなくなってしまう。

一方、傾斜面の上記長さを長くすればするほど流体力の軽減効果は期待できるが、今度は小径部２６ｂの外径を大きくせざるを得なくなる。しかし、小径部２６ｂの外径を大きくすればするほど、間隔Ｌが小さくなるので、アクチュエータが必要とする最大流量を確保できなくなる。このような意味から、小径部２６ｂの外径と先細り部２６ｃとの大きさは、アクチュエータが必要とする最大流量に応じて、相対的に決まるものである。
なお、上記小径部２６ｂはシート部４ａに対して間隔Ｌを保つことが絶対条件ではあるが、それが軸線に対して傾斜していてもよいものである。

次に、この実施形態の作用を説明する。
今、パイロットスプール弁２３のパイロット室２５にパイロット圧を作用させ、圧力制御室２１の圧力を高圧に維持した状態で、例えば、スプール６を図１の左方向に切り換えると、図１に示す全閉位置にあったチェック弁Ｖは、供給ポート４の供給圧によって図２に示す制御位置に移動する。チェック弁Ｖが制御位置にあれば、供給ポート４と中継流路５とがノッチ２７を介して連通する。したがって、第１環状溝７にはこのノッチ２７で制御された微小流量が供給されることになる。

また、上記パイロット室２５にパイロット圧を作用させない状態で、例えば、スプール６を図１の左方向に切り換えると、図１に示す全閉位置にあったチェック弁Ｖは、供給ポート４の供給圧によって図３に示す開弁位置に移動し、供給ポート４と中継流路５とが間隔Ｌを介して連通する。したがって、第１環状溝７にはアクチュエータが必要とする最大流量が供給されることになる。

上記のように供給ポート４から中継流路５へ最大流量が供給されるときには、その圧油が先細り部２６ｃの傾斜面に沿って誘導される。このように圧油が、先細り部２６ｃの傾斜面に沿って流れることによって、中継流路５への圧油の噴出角度が制御され、それによって流体力が軽減されることになる。そして、この実施形態では、先細り部２６ｃの先端の角度を９０度に設定しているが、この先端の角度も、相対的に決まるものである。
なお、パイロットスプール弁２３を操作することによって、チェック弁Ｖを、制御位置あるいは開弁位置に制御できるが、この点は、従来と同様である。

チェック弁が全閉位置を保った状態のスプール弁の断面図である。チェック弁が制御位置を保った状態の要部断面図である。チェック弁が開弁位置を保った状態の要部断面図である。チェック弁が全閉位置を保った状態の従来のスプール弁の断面図である。チェック弁が制御位置を保った状態の従来の要部断面図である。チェック弁が開弁位置を保った状態の従来の要部断面図である。

符号の説明

１バルブボディ
２，３アクチュエータポート
４供給ポート
４ａシート部
５中継流路
６スプール
Ｖチェック弁
１６ポペット部
２５制御突部
２７ノッチ
Ｌ間隔

Claims

一対のアクチュエータポートを形成したバルブボディにスプールを組み込むとともに、バルブボディに形成した供給ポートとポンプとを連通し、上記供給ポートは上記バルブボディに組み込んだポペットタイプのチェック弁を介してバルブボディに形成した中継流路に連通する構成にし、かつ、スプールを切換位置に切り換えたとき、上記中継流路をいずれか一方のアクチュエータポートに連通させ、いずれか他方のアクチュエータポートをタンク流路に連通させる一方、上記チェック弁は、ポペット部が供給ポートに形成したシート部に圧接してそのシート部を閉じる全閉位置と、開弁ストロークを小さく保つ制御位置と、開弁ストロークを大きく保つ開弁位置との間でストロークする構成にしたスプール弁において、
上記チェック弁には、そのポペット部の先端側に制御突部を設け、この制御突部は、その基部にノッチを形成するとともに、そのノッチよりも先端側であってチェック弁の開弁方向前方から後方に向かって、上記シート部よりも小径にした小径部とこの小径部に連続する先細り部とを順に設け、上記ノッチは、チェック弁の全閉位置で閉じ、チェック弁が制御位置を保っているときに開いて供給ポートと中継流路とを連通させ、上記小径部は、チェック弁が上記開弁位置を保っているとき、シート部と所定の間隔を保つ構成にしスプール弁。