JP6913283B2 - バルブ - Google Patents
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Description
本発明に係るバルブの特徴構成は、
作動流体を収容するケースと、
前記ケースの内部を第1流体室と第2流体室とに仕切り、前記第2流体室に連通する円筒空間を内部に有する有底筒状のハウジングと、
前記円筒空間に配置され、前記ハウジングの一部に設けた弁座に当接する弁部を有し、前記弁部が前記弁座に当接した閉じ位置を端点として当該閉じ位置から前記ハウジングの底側に前記円筒空間の内面に沿って往復移動する弁体と、
前記ハウジングに設けられ、前記弁体を前記閉じ位置に向けて付勢する付勢部とを備え、
前記ハウジングの壁部に、前記弁部および前記弁座の当接位置と前記第1流体室とを連通する開口が設けられるとともに、
前記弁部および前記弁座の少なくとも何れか一方に、前記弁体が前記閉じ位置にある状態で前記第1流体室と前記円筒空間とを連通する連通部が形成され、
前記弁体の外面に、前記連通部を介して流動する作動流体によって前記弁体を回転させる回転駆動部が設けられている点にある。
本構成のバルブは、ケースに設けたハウジングの内部を作動流体が流動する際に、ハウジングの内部に設けた弁体の動作によって、第1流体室と第2流体室とに亘る作動流体の流量を制御するものである。
本発明に係るバルブにあっては、前記回転駆動部が前記弁部の内周側に設けられた第1羽根部を備えていると好都合である。
第1羽根部が弁部の内周側に設けられている場合、この第1羽根部は第2流体室の作動流体に接している。第2流体室の圧力が高まり、第2流体室の作動流体が連通部を介して第1流体室に流出する際には、作動流体は弁部の内周側を必ず通過する。よって、第1羽根部は作動流体の運動エネルギーを受けて弁体を回転させることとなる。このように本構成であれば、特に、第2流体室の圧力が高まった場合に弁体の動作開始が機敏なものとなる。
本発明に係るバルブにおいては、前記回転駆動部が前記弁部の外周側に設けられた第2羽根部を備えるものであっても良い。
第2羽根部が弁部の外周側に設けられている場合、この第2羽根部は第1流体室の作動流体に接している。第1流体室の圧力が高まり、第1流体室の作動流体が連通部を介して第2流体室に流出する際には、作動流体は弁部の外周側を必ず通過する。よって、第2羽根部は作動流体の運動エネルギーを受けて弁体を回転させることとなる。このように本構成であれば、特に、第1流体室の圧力が高まった場合に、弁体の動作開始が機敏なものとなる。
本発明に係るバルブにおいては、前記弁部の外周側に、前記作動流体に接し、法線が前記付勢部による付勢方向と反対方向の成分を有する受圧面が設けられていると好都合である。
前述の第2流体室の作動流体が弁体の端面を押圧する場合には、作動流体が圧力を及ぼす方向と弁体が動く方向とが一致するため弁体は開き動作し易い。しかし、第1流体室の内圧が高まった場合にも弁体を開き動作させるためには、弁体が第2流体室から第1流体室に向けて動くよう、弁体における作動流体が圧力を及ぼす部位の形状に工夫が必要である。そこで、本構成では、弁部の外周側に、作動流体に接し、法線が付勢部による付勢方向と反対方向の成分を有する受圧面を設けている。これにより、第1流体室の作動流体の圧力によって弁体が開き動作し易くなり、良好な減衰機能を発揮することができる。
本発明に係るバルブとしては、前記連通部が前記弁体の回転軸芯に対する周方向に沿って複数設けられ、夫々の前記連通部は、前記回転軸芯から離間するほど前記周方向における一方側に偏位する状態に延出したものであれば好都合である。
連通部は第1流体室と第2流体室との境界位置にあり、特に、弁体が閉じ位置にある場合には、双方の流体室の圧力差に応じて作動流体は必ず連通部を流動する。本構成では、連通部を流動する作動流体によって弁体の回転を促進させるように、連通部の延出方向を回転軸芯から離間するほど周方向における一方側に偏位させている。
本発明に係るバルブにおいては、前記連通部を前記弁部に設けたスリットで構成することができる。
連通部を弁体の弁部に設けることで、連通部を流動する作動流体が弁体に直接作用するから、弁体の回転がより促進されることとなる。また、連通部がスリットであれば、例えば、弁部の端面に切欠きを加工すればよく、このような加工は極めて容易である。さらに、溝幅の設定も自在であり、回転効率の良い弁体を合理的に構成することができる。
本発明に係るバルブにおいては、前記開口が、前記弁体の回転軸芯に対する周方向に沿って複数設けられ、夫々の前記開口が前記回転軸芯から離間するほど前記周方向における一方側に偏位する状態に延出していると好都合である。
当該開口は、第1流体室と円筒空間とを連通し、作動流体の円滑な流れを形成するために、弁部と弁座との当接位置の近くに形成される。当該開口を流通する作動流体は適度な流速を維持しているため、この作動流体の運動エネルギーを効率よく弁体の回転に利用できれば好都合である。そこで本構成のごとく、開口の延出状態を弁体の回転軸芯から離間するほど周方向における一方側に偏位したものとしている。
本発明に係るバルブにおいては、前記付勢部がコイル状のバネであり、前記弁体と前記コイル状のバネとの間にこれらと相対回転可能なリング部材が設けられていると好都合である。
弁体は回転する構成である一方、弁体を弁座の側に付勢するコイル状のバネは必ずしもハウジングに対して回転可能に取り付けられるものではなく、むしろハウジングに対しては固定して設けられるのが簡便である。しかしこの場合、コイル状のバネと弁体との間に摩擦が生じ、弁体の回転が損なわれる。そこで、本構成の如くリング部材を設けることでコイル状のバネと弁体との間の摩擦力が軽減され、弁体の回転抵抗が低減化される。これにより弁体の動作がさらに機敏なものとなる。
(概要)
本実施形態に係るバルブGVは、自動車の緩衝器等に用いられるものであり、例えばケースCの内面C1に対してハウジングHが摺動し、ハウジングHの内部を流通する作動流体の流量を変更することでハウジングHの移動速度を調節する。
図1に示すように、ケースCは例えば円筒形状である。このケースCの内部には、ケースCの内面C1に当接しつつ、ケースCの軸芯Xの方向に往復移動可能なハウジングHが設けられている。ハウジングHはロッド6の先端に取り付けられており、例えば、ロッド6の他方の端部が車両のフレームに接続され、ケースCの端部が車輪のサスペンションに接続される。ハウジングHにより、ケースCの内部空間が第1流体室1と第2流体室2とに仕切られる。
第1ハウジングH1には、第1流体室1と第2流体室2とを連通する開口Pとしての第1ポートP1が設けられている。合わせて、第1ハウジングH1の内部には、第1流体室1と第2流体室2とに亘って流通する作動流体の流量を調節してハウジングHの動作速度を制御する制御機構5が備えられている。
リテーナRの内部には、リテーナRの内部空間を二つに仕切る筒状の第2弁体V2が配置されている。第2弁体V2は、略円筒形状の本体部V21と、この本体部V21から径外方向に張り出した環状のフランジ部V22とを備えている。第2弁体V2は、フランジ部V22をリテーナRの内面に摺動させながら回転軸芯Xの方向に沿って所定の距離だけ往復移動可能である。
リテーナRのうち、第2弁座R3の周囲には例えばコイル状の第2バネS2が設けられており、第2弁体V2のフランジ部V22をプランジャ3aの側に常に付勢している。このプランジャ3aは、第2ハウジングH2に設けられたアクチュエータ4としての例えばソレノイド4aによって駆動され、回転軸芯Xに沿う方向の第2弁体V2の位置を変更して作動流体の流量を調節する調節機構3を構成するものである。これにより、第2弁体V2は第2弁座R3から離れる側に常に付勢される。第2弁体V2のうち回転軸芯Xの方向に沿った他方の端部はプランジャ3aの先端に当接している。第2バネS2によって付勢される第2弁体V2はプランジャ3aの端部に常に当接しており、回転軸芯Xの方向に沿ったプランジャ3aの位置変更に応じて第2弁体V2の位置も移動する。
図1および図2に示すように、第2弁体V2の本体部V21の一方の端部には円錐部V23を形成してある。プランジャ3aが第3パイロット室PR3に向けて所定長さだけ突出している状態では、第2弁体V2は第2バネS2によってプランジャ3aに押し付けられ、第2弁体V2と第2弁座R3との間には一定間隔の隙間が形成される。
第1ハウジングH1の底部には逆止弁V3が設けられている。第1ハウジングH1の底部のうち第1パイロット室PR1に面する位置には、回転軸芯Xの方向に貫通する第4ポートP4が回転軸芯Xを中心にして周方向に分散配置されている。第4ポートP4は、回転軸芯Xの方向に対向する第1ハウジングH1と第2ハウジングH2との間に形成された環状空間V31に連通している。この環状空間V31はさらにここから第2ハウジングH2の壁部H22を径方向に貫通した第5ポートP5を介して第1流体室1に連通している。第5ポートP5も第2ハウジングH2の壁部H22に対して周方向に分散して配置されている。
本実施形態の第1弁体V1は作動流体の流れによって回転する。これにより、第1ハウジングH1の内面と第1弁体V1との摩擦を低減し、特に第1弁体V1の往復移動の開始や反転移動を俊敏なものとし、作動流体の圧力変動に対するバルブGVの減衰応答性を高めようとするものである。
図3に示すように、第1弁体V1には、回転駆動部8としての第1羽根部81を設けてある。第1羽根部81は、第1弁部V11の内周側に設けてあり、第2流体室2の側から回転軸芯Xに沿って見たとき、法線方向Fが回転軸芯Xに対して傾斜しつつ回転軸芯Xを中心とした周方向成分を持つ傾斜面を複数備えている。例えば、図3に示すように、船等のスクリュー状のものや、ターボチャージャーのタービンブレードのような形状に構成することができる。
図1乃至図4に示すように、第1弁体V1のうち第1弁部V11の外周側には回転駆動部8としての第2羽根部82が設けてある。第2羽根部82は、特に、第1弁体V1が閉じ位置にあるとき、第1流体室1の作動流体が第1スリットV14を介して第2流体室2に流入する際に作動流体の流れを受け止めるものである。
図1は、例えばロッド6が下方に押し下げられる場合を示している。ハウジングHが第2流体室2を圧縮し始めると、第2流体室2の作動流体は、図1中に破線で示したように第2オリフィスOR2から第2パイロット室PR2に流入し、プランジャ3aと第2弁体V2との間の第2スリットV25あるいは第2弁体V2と第2弁座R3との隙間を介して第3パイロット室PR3に至り、さらに第2ポートP2および第3ポートP3を介して第1パイロット室PR1、第1オリフィスOR1を通り第1流体室1に排出される。
一方、図2はロッド6が図1の上方に引き上げられる場合を示している。ハウジングHが第1流体室1を圧縮し始めると、第1流体室1の作動流体は、図2中の破線の方向に流動し、第1オリフィスOR1から第1パイロット室PR1に流入し、第1ポートP1および第2ポートP2を介して第3パイロット室PR3に至り、さらに、プランジャ3aと第2弁体V2との間の第2スリットV25あるいは第2弁体V2と第2弁座R3との隙間を介して第2パイロット室PR2、第2オリフィスOR2を通り第2流体室2に排出される。
プランジャ3aは第2バネS2の付勢力によって第2弁体V2に押され、第2ハウジングH2の側に引退する。この結果、第2弁体V2が第1ハウジングH1の底部に当接する位置まで移動し、第2ポートP2が第2弁体V2のフランジ部V22によって遮蔽される。これにより、第1パイロット室PR1と第3パイロット室PR3とは第3ポートP3のみを介して連通する。第3ポートP3の開口面積は所定のサイズとなるように設定形成されており、第1オリフィスOR1の開口面積あるいは第2弁体V2と第2弁座R3との隙間の面積よりも小さく設定されている。よって、ソレノイド4aが故障した場合には、第3ポートP3によって作動流体の流動が制御される。
本発明のバルブGVは図5に示すように構成することもできる。尚、本実施形態に含まれる構成で、上記第1実施形態と共通の構成については、第1実施形態と同様の構成・機能を備えているものとする。また、構成部品の参照符号は上記実施形態と同じものについては同じ番号を用いている。
ハウジングHには、上記第1の実施形態と同様に開口Pとしての第1ポートP1が周方向に沿って複数設けられている。この第1ポートP1も回転軸芯Xから離間するほど周方向における一方側に偏位する状態に延出している。これにより、例えば第1流体室1から第1ポートP1を経て弁体Vに衝突する作動流体は、弁体Vに対して周方向の速度成分を維持しつつ衝突する。この作動流体の運動エネルギーが弁体Vに伝達されて弁体Vが回転する。
図5に示すように、この弁体Vも略カップ形状であり、円筒状の外周面がハウジングHの壁部H12の内面に案内されて回転する。底部の外面V16には環状の弁部V11が突出形成され、弁部V11を挟んで内周側には第1羽根部81が形成され、外周側には第2羽根部82が形成されている。また、弁部V11には第1実施形態と同様に連通部7として渦巻状のスリットV14が形成されている。尚、このスリットV14は弁座H11の側に設けられていても良い。
本実施形態では、ハウジングHの内部であって弁体Vの裏側の空間H14に付勢部Sを設けてある。具体的に付勢部Sは、弁体Vを裏側から押圧する芯部材S31と、この芯部材S31を弁体Vの裏面に押し付けるバネ部材S32とを備えている。
付勢部Sの付勢力と、弁体Vの外面V16に作用する作動流体の液圧との関係で、弁体VはハウジングHの内部に押し込まれる必要があるが、そのためハウジングHには作動流体を第1流体室1に排出する逆止弁V3を設けるとともに弁体Vの底面に呼吸穴V18を設けてある。
付勢部Sは、上記各実施形態のものの他、例えば、図5におけるコイル状のバネ部材S32を板バネに替え、この板ばねをハウジングHの底部に固定するものであっても良い。板バネであれば、自身の設置スペースが少なくて済み、コンパクトなバルブGVを得ることができる。
2 第2流体室
7 連通部
8 回転駆動部
81 第1羽根部
82 第2羽根部
9 リング部材
C ケース
GV バルブ
H ハウジング
H11 弁座
H12 壁部
P 開口
S 付勢部
S1 コイル状のバネ
V 弁体
V11 弁部
V11b 受圧面
V14 スリット
X 回転軸芯
Claims (8)
- 作動流体を収容するケースと、
前記ケースの内部を第1流体室と第2流体室とに仕切り、前記第2流体室に連通する円筒空間を内部に有する有底筒状のハウジングと、
前記円筒空間に配置され、前記ハウジングの一部に設けた弁座に当接する弁部を有し、前記弁部が前記弁座に当接した閉じ位置を端点として当該閉じ位置から前記ハウジングの底側に前記円筒空間の内面に沿って往復移動する弁体と、
前記ハウジングに設けられ、前記弁体を前記閉じ位置に向けて付勢する付勢部とを備え、
前記ハウジングの壁部に、前記弁部および前記弁座の当接位置と前記第1流体室とを連通する開口が設けられるとともに、
前記弁部および前記弁座の少なくとも何れか一方に、前記弁体が前記閉じ位置にある状態で前記第1流体室と前記円筒空間とを連通する連通部が形成され、
前記弁体の外面に、前記連通部を介して流動する作動流体によって前記弁体を回転させる回転駆動部が設けられているバルブ。 - 前記回転駆動部が前記弁部の内周側に設けられた第1羽根部を備えている請求項1に記載のバルブ。
- 前記回転駆動部が前記弁部の外周側に設けられた第2羽根部を備えている請求項1または2に記載のバルブ。
- 前記弁部の外周側に、前記作動流体に接し、法線が前記付勢部による付勢方向と反対方向の成分を有する受圧面が設けられている請求項1から3の何れか一項に記載のバルブ。
- 前記連通部が前記弁体の回転軸芯に対する周方向に沿って複数設けられ、夫々の前記連通部は前記回転軸芯から離間するほど前記周方向における一方側に偏位する状態に延出している請求項1から4の何れか一項に記載のバルブ。
- 前記連通部が前記弁部に設けられたスリットである請求項5に記載のバルブ。
- 前記開口が、前記弁体の回転軸芯に対する周方向に沿って複数設けられ、夫々の前記開口が前記回転軸芯から離間するほど前記周方向における一方側に偏位する状態に延出している請求項1から6の何れか一項に記載のバルブ。
- 前記付勢部がコイル状のバネであり、前記弁体と前記コイル状のバネとの間にこれらと相対回転可能なリング部材が設けられている請求項1から7の何れか一項に記載のバルブ。
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