(57)【要約】【課題】スリーブ内壁面の高圧ポートと低圧ポートの間の距離が十分でなく、騒音低減に必要な長さの溝を加工できない場合でも、騒音を抑制することができる。【解決手段】高圧ポート１及び低圧ポート２が開口された弁室４を有するスリーブ３と、このスリーブ３内に摺動可能に配置される切欠付きスプール１３Ａとを備え、切欠付きスプール１３Ａは、高圧ポート１を開閉する高圧ポート側ピストン５及び低圧ポート２を開閉する低圧ポート側ピストン６と、これら高圧ポート側ピストン５及び低圧ポート側ピストン６を連結するスプールロッド７を有し、高圧ポート側ピストン５のスプールロッド７側周端の一部に流量制御用の切欠８，９が少なくとも１つ形成された切欠付きスプール型流量制御弁において、スプールロッド７は、切欠８，９を通って高圧ポート５から弁室４内に流入する流体の流れに抵抗を与える少なくとも１つの突起部１０ａを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔を隔てて高圧ポート及び低圧ポートが開口された弁室を有するスリーブと、このスリーブ内に摺動可能に配置される切欠付きスプールとを備え、
前記切欠付きスプールは、前記高圧ポートを開閉する高圧ポート側ピストン及び前記低圧ポートを開閉する低圧ポート側ピストンと、これら高圧ポート側ピストン及び低圧ポート側ピストンを連結するスプールロッドを有し、前記高圧ポート側ピストンの前記スプールロッド側周端の一部に流量制御用の切欠が少なくとも１つ形成された切欠付きスプール型流量制御弁において、
前記スプールロッドは、前記切欠を通って前記高圧ポートから前記弁室内に流入する流体の流れに抵抗を与える少なくとも１つの突起部を備えたことを特徴とする切欠付きスプール型流量制御弁。
【請求項２】
請求項１に記載の切欠付きスプール型流量制御弁において、
前記突起部は、前記切欠に対向して設けられることを特徴とする切欠付きスプール型流量制御弁。
【請求項３】
請求項２に記載の切欠付きスプール型流量制御弁において、
前記突起部は、前記高圧ポート側ピストン端部及び前記低圧ポート側ピストン端部の少なくとも一方と離間して設けられたことを特徴とする切欠付きスプール型流量制御弁。
【請求項４】
請求項１に記載の切欠付きスプール型流量制御弁において、
前記突起部の両側に前記スプールロッド軸方向に沿って、前記突起部を中心として対称な溝を軸方向に延在して設けたことを特徴とする切欠付きスプール型流量制御弁。
【請求項５】
請求項１に記載の切欠付きスプール型流量制御弁において、
前記突起部は、高圧ポート側ピストンから低圧ポート側ピストンに向けて高さが低くなるように設けられたことを特徴とする切欠付きスプール型流量制御弁。
【請求項６】
請求項１に記載の切欠付きスプール型流量制御弁において、
前記弁室内壁面に対向する前記突起部の対向面を曲面状に形成したことを特徴とする切欠付きスプール型流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械などに備えられる、切欠付きスプールを備えた切欠付きスプール型流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、建設機械の油圧回路などに適用される流量制御弁として、所定の間隔を隔てて高圧側ポート及び低圧側ポートが開口された弁室を有するスリーブと、高圧側ピストン及び低圧側ピストンのうちの少なくとも一方のピストンの一部に流量制御用の切欠が形成された切欠付きスプールとを弁室内に備え、この切欠付きスプールの移動によって弁室に開口された高圧ポートの開度を調整し、高圧ポートから弁室を介して低圧ポートに流入する流体の流量を制御する切欠付きスプール型流量制御弁が知られている。
【０００３】
この種の切欠付きスプール型流量制御弁では、高圧ポートから流入した流体が切欠の底面に衝突して９０度向きを変え、切欠の底面に沿って弁室内に噴射される。このため、直角又はそれに近い形状に形成されている高圧ポートの壁面と弁室の壁面との間の角部においては、高圧ポートの壁面に沿って高圧ポート内を流れてきた流体が角部を通過した後に弁室の壁面に沿って円滑に流れず、いわゆる剥離現象を生じて、角部の下流側に流体がほとんど流れない剥離部が発生する。
【０００４】
剥離現象が発生すると、剥離領域の圧力は周辺よりも大幅に低いため、流体中に溶けていた空気が大量に放出されて流体中に気泡が発生する。この気泡は、流体の流れに乗って下流に流れるが、下流の圧力は剥離領域よりも高圧であるため、所定の圧力域に至った段階で圧縮され、再び流体中に溶け込む。このように、切欠付きスプール型流量制御弁では剥離現象に起因する気泡の発生と消滅とが繰り返されるので、弁室内の流体の流れが不安定になり、騒音が発生しやすい。
【０００５】
この騒音を防止するために、従来、弁室の内壁面に、切欠を通って高圧ポートから弁室内に流入する流体の一部を高圧ポート側に還流させる溝を形成して、剥離現象による気泡の発生と消滅が引き起こす騒音を抑制する切欠付きスプール型流量制御弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。図９に、この従来技術に係る切欠付きスプール型流量制御弁の横断面図を示す。図９に示すように、従来例に係る切欠付きスプール型流量制御弁は、所定の間隔を隔てて高圧ポート１及び低圧ポート２が開口された弁室４を有するスリーブ３と、切欠付きスプール１３とを備えている。この切欠付きスプール１３は、スプールロッド７の両端に高圧ポート側ピストン５及び低圧ポート側ピストン６が形成され、高圧ポート側ピストン５のスプールロッド７寄りの部分にＶ字型切欠８とＵ字型切欠９とが形成されて構成されている。図９の切欠付きスプール型流量制御弁においては、高圧ポート側ピストン５の軸心（スプールロッド７の軸心）を介して２つのＶ字型切欠８が形成されると共に、それと９０度位相をずらして２つのＵ字型切欠９が形成されている。
【０００６】
切欠付きスプール１３は弁室４内に摺動可能に配置されており、高圧ポート１及び低圧ポート２の開口位置に対する高圧ポート側ピストン５及び低圧ポート側ピストン６の相対的な設定位置を調整することにより、高圧ポート１の開度を変化させ、高圧ポート１からＶ字型切欠８及びＵ字型切欠９並びに弁室４を介して低圧ポート２に流れる流体の流量を制御することができる。
【０００７】
ここで、従来技術に係る切欠付きスプール型流量制御弁において、弁室４の内壁面に弁室内壁溝１２を形成するという構成にすることで、V字型切欠８及びＵ字型切欠９を通って高圧ポート１から弁室４内に流入する流体の一部を高圧ポート１側に還流させることができる。
【０００８】
このように、弁室４の内壁面に弁室内壁溝１２を形成すると、V字型切欠８及びＵ字型切欠９を通って高圧ポート１から弁室４内に流入する流体の一部を高圧ポート１側に還流させることができる。この還流によって剥離現象の発生を防止することができるので、剥離現象に起因する気泡の発生を抑制することができて、切欠付きスプール型流量制御弁の騒音を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１５５８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述した従来技術では、弁室内壁面に溝を設けることで弁室内の流体の剥離を防止し、剥離現象に起因する騒音を抑制することが可能である。そして、その騒音低減効果を十分に発揮するためには、溝は長い方が望ましい。しかし一方で、溝を長くすると溝の端部とポートとの距離が短くなり、スプールの移動によりポートを閉じる際にスプールの切欠と溝がオーバラップして漏れが増大してしまうため、高圧ポートと低圧ポートの間の距離をある程度確保しなくてはならず、コンパクトな流量制御弁を製作することが困難という問題があった。そこで高圧ポートと低圧ポートの間の距離を短縮しつつ、同様の騒音抑制効果が得られる構造を有する切欠付きスプール型流量制御弁が待望されていた。
【００１１】
本発明は、前述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、スリーブ内壁面の高圧ポートと低圧ポートの間の距離が十分でなく、騒音低減に必要な長さの溝を加工できない場合でも、騒音を抑制することができる切欠付きスプール型流量制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するために、本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁では、所定の間隔を隔てて高圧ポート及び低圧ポートが開口された弁室を有するスリーブと、このスリーブ内に摺動可能に配置される切欠付きスプールとを備え、前記切欠付きスプールは、前記高圧ポートを開閉する高圧ポート側ピストン及び前記低圧ポートを開閉する低圧ポート側ピストンと、これら高圧ポート側ピストン及び低圧ポート側ピストンを連結するスプールロッドを有し、前記高圧ポート側ピストンの前記スプールロッド側周端の一部に流量制御用の切欠が少なくとも１つ形成された切欠付きスプール型流量制御弁において、前記スプールロッドは、前記切欠を通って前記高圧ポートから前記弁室内に流入する流体の流れに抵抗を与える少なくとも１つの突起部を備えたことを特徴としている。
【００１３】
このように構成した本発明では、スリーブ内壁面に溝を設ける代わりにスプールロッドに突起部を設けることで、切欠を通って高圧ポートから弁室内に流入する流体に対して突起部による抵抗を与えて、剥離領域の流体の圧力を高め、流体中に溶けている空気の放出が抑えられることにより、気泡の発生を抑制することができるので、流体の剥離現象に起因する騒音を低減することができる。
【００１４】
また、本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁は、前記発明において、突起部を切欠に対向して設けることを特徴としている。このように構成した本発明は、切欠から噴出した流体が弁室内に拡散する前の切欠部近傍において流体の圧力を高めることができるので、気泡の発生をより抑制して、騒音を低減することができる。
【００１５】
また、本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁は、前記発明において、突起部を高圧ポート側ピストン端部及び低圧ポート側ピストン端部の少なくとも一方と離間して設けることを特徴としている。このように構成した本発明は、突起部を高圧ポート側ピストン端部から離間して設けた場合、突起部により流体の圧力を高めつつも、切欠から噴出する流体の流れを妨げることなく、離間部から低圧ポート側へ導くことで、流れをスムースにできる。また突起部を低圧ポート側ピストン端部から離間して設けた場合、突起部が低圧ポート開口部を遮る面積が減る、あるいは遮らなくなるため、低圧ポートからの流体の流出をスムースにできる。これにより流体の流れを不安定にすることがなく、騒音を発生させる虞がない。
【００１６】
また、本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁は、前記発明において、突起部を中心として対称な溝を軸方向に延在して設けることを特徴としている。このように構成した本発明は、突起部で抵抗を受けた流体を溝に導くことで低圧ポートからの流体の流出をスムースにできる。なお、溝は突起部を中心として対称に設けているため、溝に導かれる流体の流れは均一化される。これにより流体の流れを不安定にすることがなく、騒音を発生させる虞がない。
【００１７】
また、本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁は、前記発明において、高圧ポート側ピストンから低圧ポート側ピストンに向けて高さが低くなるような突起部を設けたことを特徴としている。このように構成した本発明は、高圧ポート側ピストンから低圧ポート側ピストンに向けて流体が流れるにあたり、弁室内壁面と突起部の間の流路面積を緩やかに増大させることができるので、流体の流れを不安定にすることがなく、騒音を発生させる虞がない。
【００１８】
また、本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁は、前記発明において、弁室内壁面に対向する突起部の対向面を曲面状に形成して設けることを特徴としている。このように構成した本発明は、突起部と弁室内壁面の対向面の間隔を一定に保つことで、弁室内壁面と突起部対向面の間隙を流れる流体を均一に流すことができるので、流体の流れを不安定にすることがなく、騒音を発生させる虞がない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、所定の間隔を隔てて高圧ポート及び低圧ポートが開口された弁室を有するスリーブと、高圧ポートを開閉する高圧ポート側ピストン及び低圧ポートを開閉する低圧ポート側ピストンと、これら高圧ポート側ピストン及び低圧ポート側ピストンを連結するスプールロッドを備え、高圧ポート側ピストンのスプールロッド側周端の一部に流量制御用の切欠が少なくとも１つ形成された切欠付きスプールとを備えた切欠付きスプール型流量制御弁において、スプールロッドに、切欠を通って前記高圧ポートから前記弁室内に流入する流体の流れに抵抗を与える少なくとも１つの突起部を備えたことから、突起部により剥離領域の流体の圧力を高めることで、流体中に溶けた空気の放出が抑えられ、従って気泡の発生を抑制することができる。これにより、流体の流れを安定に保つことができ、剥離現象に起因する騒音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁の第１実施形態を示す横断面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ矢視に相当する縦断面図である。
【図３】本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁の第１実施形態における流体の流れを模式的に示す横断面図である。
【図４】本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁の第２実施形態を示す横断面図である。
【図５】本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁の第３実施形態を示すスプールの外観側面図である。
【図６】図５に示すＢ−Ｂ矢視に相当する縦断面図である。
【図７】本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁の第４実施形態を示すスプールの外観側面図である。
【図８】本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁の第５実施形態を示すスプールの横断面図である。
【図９】従来技術による切欠付きスプール型流量制御弁の例を示す横断面図である。
【図１０】図９に示すＣ−Ｃ矢視に相当する縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁を実施するための形態を、図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁の第１実施形態を示す横断面図である。また、図２は図１に示すＡ−Ａ矢視に相当する縦断面図である。図１に示すように、切欠付きスプール１３Ａは高圧ポート１及び低圧ポート２を備えたスリーブ３に収容され、弁室４を構成している。また切欠付きスプール１３Ａは、高圧ポート側ピストン５、低圧ポート側ピストン６及び両者を連結するスプールロッド７で構成される。高圧ポート側ピストン５は、低圧ポートに対向する端部にV字型切欠８及びU字型切欠９を備えている。このような第１実施形態に係る切欠付きスプール型流量制御弁の基本的な構成は、前述した従来例に係る切欠付きスプール型流量制御弁と同じである。このような基本構成に加えて、この第１実施形態は、切欠付きスプール１３Ａにおいてスプールロッド７に突起部１０ａを備えた構成にしてある。
【００２３】
突起部１０ａは、V字型切欠８及びU字型切欠９に対向する位置にそれぞれ備えられており、これらのV字型切欠８及びＵ字型切欠９とは離間する一方、突起部１０ａは低圧側ピストン６の端部とは接している。また図２に示すように、突起部１０ａは弁室４の内壁面に対向する対向面を弁室４の内壁面に沿った円弧状に形成している。
【００２４】
図３は、本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁の第１実施形態における流体の流れを模式的に示す横断面図である。図３において流体の流れＳを太線で示したように、前記のように構成した第１実施形態では、高圧ポート１から流入した流体がV字型切欠８及びU字型切欠９から突起部１０ａに向かって噴出し、突起部１０ａにより抵抗を与えられることにより圧力が上昇する。圧力が上昇した流体は、その中に溶けていた空気が放出されて流体中に気泡が発生することなく、突起部１０ａを迂回して低圧ポート２から流出していく。
【００２５】
このように構成した第１実施形態によれば、スリーブ３の内壁面に溝を設ける困難な加工をなくし、より簡便な加工で、剥離現象に起因する騒音を抑制することができる。また突起部１０ａは、V字型切欠８及びＵ字型切欠９のある高圧ポート側ピストン５の端部とは離間しており、噴出する流体に対して過度の抵抗を与えることはない。一方、突起部１０ａは、低圧ポート側ピストン６の端部とは接しており、離間している場合に比べて機械的強度を高めることができる。
【００２６】
また図２に示すように、弁室４の内壁面に対向する突起部１０ａの対向面は、弁室４の内壁面に摺接しているが、所定の間隔をあけてもよい。間隔をあけた場合は、流体に抵抗を与える効果は少々低下するものの、高い加工精度を要求されることがなく、コストの点で有利となる。なお、突起部１０ａの対向面と弁室４の内壁面の間隔を一定に保つことで、すなわち対向面を弁室内壁面に沿った曲面状に形成することで、対向面の間隙を流れる流体を均一に流すことができる。これにより流体の流れを不安定にすることがなく、騒音を発生させる虞がない。
【００２７】
図４は本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁の第２実施形態を示す横断面図である。第１実施形態と異なるのは、切欠付きスプール１３Ｂにおいて、突起部１０ｂが高圧ポート側ピストン５の端部だけでなく、低圧ポート側ピストン６の端部とも離間している点である。このように構成した切欠付きスプール型流量制御弁では、突起部１０ｂが低圧ポート２に表出する程度が少なく、低圧ポート２の開口部を遮る面積が減る、あるいは遮らなくなるため、低圧ポート２から流出しようとする流体をよりスムースに流すことができる。これにより流体の流れを不安定にすることがなく、騒音を発生させる虞がない。
【００２８】
図５は、本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁の第３実施形態に備えられる切欠付きスプールの側面図であり、図６は図５に示した切欠付きスプールのＢ−Ｂ矢視に相当する縦断面図である。切欠付きスプール１３Ｃ以外の構成は、第１実施形態と同じである。この第３実施形態は、図５及び図６に示したように、切欠付きスプール１３Ｃにおいて、突起部１０ａの両側にスプールロッド７の軸方向に沿って、突起部１０ａを中心として対称なスプールロッド溝１１を軸方向に延在して設けている。このように構成した切欠付きスプール型流量制御弁は、突起部１０ａを迂回する流体がスプールロッド溝１１にも導かれることで、流体がよりスムースに流れることができる。これにより流体の流れを不安定にすることがなく、騒音を発生させる虞がない。
【００２９】
図７は、本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁の第４実施形態に備えられる切欠付きスプールの側面図である。切欠付きスプール１３Ｄ以外の構成は、第１実施形態と同じである。この第４実施形態は、図７に示したように、切欠付きスプール１３Ｄにおいて、突起部１０ｃはその高さが高圧ピストン５側から低圧ピストン６側に向けて低くなるように形成されている。このように構成した切欠付きスプール型流量制御弁は、突起部１０ｃの高圧ポート１側の端部で抵抗を与えられた流体が突起部１０ｃを迂回して低圧ポートへ流れるにあたり、弁室４内壁面と突起部１０ｃの間の流路面積を緩やかに増大させることができるので、流体がよりスムースに流れることができる。これにより流体の流れを不安定にすることがなく、騒音を発生させる虞がない。
【００３０】
図８は、本発明に係る切欠付きスプール型流量制御弁の第５実施形態に備えられる切欠付きスプールの縦断面図である。切欠付きスプール１３Ｅ以外の構成は、第１実施形態と同じである。図８に示したように、切欠付きスプール１３Ｅにおいて、突起部１０ｄは断面が扇状に形成されているので、スプールロッド７から弁室４の内壁面に向かって面積が増大している。これにより、弁室４の内壁面に近いほど顕著に発生する剥離領域において、流体により大きな抵抗を与え、圧力を上昇させることができるので、流体の剥離現象に起因する気泡の発生を抑制することができて、切欠付きスプール型流量制御弁の騒音を抑えることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  高圧ポート
２  低圧ポート
３  スリーブ
４  弁室
５  高圧ポート側ピストン
６  低圧ポート側ピストン
７  スプールロッド
８  V字型切欠
９  U字型切欠
１０ａ  突起部
１０ｂ  突起部
１０ｃ  突起部
１０ｄ  突起部
１１  スプールロッド溝
１２  弁室内壁溝
１３  切欠付きスプール
１３Ａ  切欠付きスプール
１３Ｂ  切欠付きスプール
１３Ｃ  切欠付きスプール
１３Ｄ  切欠付きスプール
１３Ｅ  切欠付きスプール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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