(57)【要約】【課題】油圧制御弁の圧力偏分布によるボア内壁面の磨耗を防止する。【解決手段】油圧制御弁１は出力ポート１２に連なってボア３の内壁面に形成されたグルーブ１３をスプール２０の第２ランド２１のスライドにより開閉して入力ポート１０から出力ポート１２への作動油の流量を制御する。第２ランド２１はリング状の切り欠き空間ｒでグルーブ１３の開口量を変化させる調整ランド部２２とシールランド部２４とに分けられ、調整ランド部２２はグルーブ１３の軸方向幅よりも小さい軸方向長さとしてあり、切り欠き空間ｒはグルーブ１３と共同して調整ランド部２２の裏側に緩和室Ｒ２を形成する。グルーブ１３と調整ランド部２２間の開口を通過して出力ポート１２へ向かう作動油は緩和室Ｒ２により穏やかに流れるから、圧力偏分布を生じ難い。圧力偏分布でスプールが特定方向に押されることがないからボア３内壁面の磨耗が防止される。【選択図】図１
2015001257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油の入力ポートと出力ポートを備えるバルブボディに形成されたボア内に軸方向移動可能にランドを備えるスプールを配置し、該スプールの軸方向の変位により前記入力ポートと出力ポート間の流量を制御する油圧制御弁において、
前記出力ポートは前記ボアの内壁面に形成されたグルーブに接続しており、
前記スプールは、軸方向の変位により前記ランドの一端側が前記グルーブの軸方向一端側で開口量を変化させて前記流量を制御するものであり、
前記ランドは、軸方向一端で前記開口量を変化させる調整ランド部を前記グルーブの軸方向幅よりも小さい軸方向長さで残すように当該調整ランド部の隣接部位を切り欠いて前記グルーブと連通する空間を形成していることを特徴とする油圧制御弁。
【請求項２】
前記空間は、前記ランドの全周にわたるリング状で、その軸方向長さは少なくとも前記グルーブの開き始め状態における前記調整ランド部の軸方向他端から前記グルーブの軸方向他端までの距離以上に設定してあることを特徴とする請求項１に記載の油圧制御弁。
【請求項３】
前記スプールは前記ランドの前記一端側から延びる第１の小径部を有し、
前記空間の軸心部に残された第２の小径部は、前記第１の小径部と同径であることを特徴とする請求項２に記載の油圧制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば作動圧を所定の一定値に調圧するなどの制御に用いられる油圧制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の油圧制御弁は、例えば図２に示すような構造を有している。
すなわち、油圧制御弁１’はバルブボディ２内にボア３を円筒状に形成して、このボア３にスプール４を軸方向移動可能に挿入配置して構成されている。
スプール４は、図中右端から順に大径の第１ランド５、小径部６、大径の第２ランド７、およびスプリングガイド８を有する。スプリングガイド８に沿って配置されたコイルスプリング９が第２ランド７を押してスプール４を右方向へ付勢するようになっている。
バルブボディ２には小径部６に関連させて、作動油が導入される入力ポート１０と出力ポート１２が設けられるとともに、第１ランド５にコイルスプリング９に対抗してパイロット圧を調圧したソレノイド圧を加えるソレノイド圧ポート１４が設けられている。
【０００３】
入力ポート１０、出力ポート１２およびソレノイド圧ポート１４はボア３の周方向同一方向で軸方向に並んで開口しており、ボア３には各ポート１０、１２、１４に連なってそれぞれ全周に延びるグルーブ１１、１３、１５が形成されている。
バルブボディ２内のコイルスプリング９が配置された空間は大気に通じている。
なお、図中７’は第２ランド７とボア３の内壁面との間に入り込んだ作動油によりスプール４をセンタリングさせるように保持するため、第２ランド７の外周面に形成された微小溝である。
【０００４】
ソレノイド圧による付勢力とコイルスプリング９による付勢力とのバランスによって、第２ランド７が出力ポートの開き量を変化させることにより作動圧が調整されることとなるが、作動圧を所定の一定値に調圧する場合には、ソレノイド圧として入力ポート１０の作動圧が用いられる。
定常時は入力ポート１０が開いて小径部６を囲む入力作動圧室Ｒ１に連通する一方、小径部６との間に段差を有する第２ランド７がグルーブ１３を閉じることにより入力作動圧室Ｒ１と出力ポート１２の間を遮断している。つぎにソレノイド圧が所定圧以上に高まると、スプール４がコイルスプリング９の付勢力に抗して図中左方向へ移動してグルーブ１３と入力作動圧室Ｒ１間が開き、したがって出力ポート１２と入力ポート１０とが連通状態となる。これにより、入力ポート１０の作動油が入力作動圧室Ｒ１を経て、グルーブ１３の開口量に応じて出力ポート１２へ流れ出て油圧が低減調整され、この結果作動油圧が低下するとソレノイド圧も低下してスプール４がコイルスプリング９により戻されて入力ポート１０と出力ポート１２との間がスプール４の第２ランド７によって遮断される。
このようにして、油圧回路内の作動油の圧力が一定の所定圧に制御される。
同様の油圧制御弁が例えば特開２００４−２９３７０１号公報にも示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９３７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが上述の油圧制御弁１’の使用過程における点検において、ボア３の内壁面に摩耗が生じていることが発見された。
この摩耗は、ボア３の周方向において出力ポート１２と同一方向で、出力ポート１２を開閉する第２ランド７が摺接する部位に発生している。
この原因を探るため、出力ポート１２が開く際のボア３内における作動油の流れを検討したところ、作動油の流路が狭いことにより流れの変化が激しく、このため高圧および低圧の領域が生じていることが判明した。
【０００７】
すなわち、図３は出力ポート１２のグルーブ１３におけるボア３の軸に垂直な断面での作動油の流れを拡大して示す速度線図である。
出力ポート１２（グルーブ１３）の開き始めには、グルーブ１３と第２ランド７間の開口から入力作動圧室Ｒ１の作動油がグルーブ１３に流れ込む（図２における矢印参照）が、出力ポート１２から離間したＡ部では行き止まり状のため作動油がグルーブ１３の底壁に衝突して局所的に高圧となる。一方、出力ポート１２に近いＢ部に入った作動油は障碍がなく高速になるため局所的に低圧となる。そして、Ｂ部に入った作動油の一部はグルーブ１３内を周方向にも流れ、Ａ部とＢ部の中間にあたるＣ部においてＢからの流れと衝突して、ここでは高圧となる。
この結果、スプール４（第２ランド７）はＢ部とＡおよびＣ部との圧力差により出力ポート１２側（図中下方）に押されるので、ボア３の軸方向に出力ポート１２と隣接する部位の内壁面が第２ランド７との摩擦で摩耗しているものと判断される。
【０００８】
したがって本発明は、上記従来の問題点に鑑み、出力ポートのグルーブにおけるスプールまわりの圧力偏分布を抑えてボア内壁面の摩耗を防止した油圧制御弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、本発明は、作動油の入力ポートと出力ポートを備えるバルブボディに形成されたボア内に軸方向移動可能にスプールを配置し、該スプールの軸方向の変位により入力ポートと出力ポート間の流量を制御する油圧制御弁において、
出力ポートはボアの内壁面に形成されたグルーブに接続しており、
スプールは軸方向に隣接する小径部との間に段差を有するランドを備え、軸方向の変位により該ランドがグルーブの軸方向一端側の開口量を変化させて上記の流量を制御するものであり、
ランドは、開口量を変化させる調整ランド部をグルーブの軸方向幅よりも小さい軸方向長さで残し、その隣接部位を切り欠いてグルーブと連通する空間を形成しているものとした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、調整ランド部の裏側に切り欠き空間とグルーブとからなる大容積の室が形成されて、グルーブと調整ランド部間の開口を通過して出力ポートへ向かう作動油は穏やかに流れるから、スプールまわりに圧力の偏分布が生じず、したがってこれによるボア内壁面の磨耗が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態の構成を示す断面図である。
【図２】従来例を示す断面図である。
【図３】従来例の出力ポートのグルーブにおける作動油の流れを示す速度線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は実施の形態を示す断面図である。実施の形態の油圧制御弁１は従来例に対してスプールのみが異なるので、他の構成については従来例と同じ参照番号を付して重複する説明は省略する。なお、図１は図中スプールが左方向へ移動して出力ポートが開き始める状態を示している。
バルブボディ２のボア３に軸方向移動可能に配置されるスプール２０は、従来例と同様に一端から順次に第１ランド５、小径部６、第２ランド２１およびスプリングガイド８を有するが、第２ランド２１はその所定部位を周方向にリング状に切り欠いて小径部２３を残し、その一端側を第１ランド５に対向して出力ポート１２（グルーブ１３）の開閉に直接関わる調整ランド部２２とし、他端側を出力ポート１２とコイルスプリング９が配置される大気側間を油密とするシールランド部２４としている。調整ランド部２２とシールランド部２４は第１ランド５と同一の大径である。
【００１３】
調整ランド部２２の厚み（軸方向長さ）は出力ポート１２のグルーブ１３の幅（軸方向長さ）よりも小さく、したがって調整ランド部２２とシールランド部２４間の切り欠き空間ｒは、グルーブ１３と重なり、協同して広い緩和室Ｒ２を形成する。
調整ランド部２２とシールランド部２４は同径であるから、その間の緩和室Ｒ２に油圧が導かれても両ランドに加わる力は釣り合ってスプール２０に対する軸方向の力は生じない。
【００１４】
調整ランド部２２の厚みは油圧に対する剛性が確保されれば薄くともよく、スプール２０が金属製で例えば孔径が１６ｍｍのボア３に挿入される場合には２．５ｍｍもあれば十分である。そして、緩和室Ｒ２の容積は大きいほど良く、したがって切り欠き空間ｒの軸方向長さは長いほど好ましいが、とくにグルーブ１３の開き始めの時点において調整ランド部２２（入力作動圧室Ｒ１と反対側の裏面）からグルーブ１３の開口側と反対側の端までの距離以上として、図１に示すように、シールランド部２４がグルーブ１３の幅内に進入していないのが望ましい。また切り欠き空間ｒの径方向深さも大きい方が好ましいが、ここでは小径部２３の径を小径部６と同一にしてあるので、細径部によるスプール全体の剛性に影響を与えない。
【００１５】
入力作動圧室Ｒ１からグルーブ１３と調整ランド部２２間の開口を通過して出力ポートへ向かう作動油は、グルーブ１３のみの場合に局所的に行き止まり状になるのとは異なり、調整ランド部２２の裏側に大容積の緩和室Ｒ２があるので、全周にわたって均一かつ滑らかに流れ込み、緩和室Ｒ２内を穏やかに出力ポート１２へ向かう。したがって、スプール２０まわりに圧力の偏分布が生じ難い。
【００１６】
本実施の形態では、グルーブ１３が発明におけるグルーブに該当し、第２ランド２１がランドに、小径部６が第１の小径部に該当する。
また、切り欠き空間ｒがグルーブと連通する空間に該当し、小径部２３が空間の軸心部に残された第２の小径部に該当する。
【００１７】
実施の形態は以上のように構成され、作動油の入力ポート１０と出力ポート１２を備えるバルブボディ２に形成されたボア３内に軸方向に移動可能に第２ランドを備えるスプール２０を配置し、出力ポート１２はボア３の内壁面に形成されたグルーブ１３に接続しており、軸方向の変位によりスプール２０の第２ランド２１の一端側がグルーブ１３の軸方向一端側で開口量を変化させて入力ポート１０と出力ポート１２間の流量を制御する油圧制御弁１であって、とくに第２ランド２１は一端で上記開口量を変化させる調整ランド部２２をグルーブ１３の軸方向幅よりも小さい軸方向長さで残すように調整ランド部２２の隣接部位をグルーブ１３と連通する切り欠き空間ｒとしたので、調整ランド部２２の裏側に切り欠き空間ｒとグルーブ１３とからなる大容積の緩和室Ｒ２が形成されて、グルーブ１３と調整ランド部２２間の開口を通過して出力ポート１２へ向かう作動油は穏やかに流れるから、スプール２０まわりの圧力偏分布によるボア３内壁面の磨耗が防止される。（請求項１に対応する効果）
【００１８】
とくに切り欠き空間ｒは、第２ランド２１の全周にわたるリング状で、その軸方向長さはグルーブ１３の開き始め状態における調整ランド部２２の軸方向他端からグルーブ１３の軸方向他端までの距離以上に設定されているので、シールランド部２４がグルーブ１３の幅内に突き出て作動油の流れに対する障碍となることなく、作動油が全周にわたって均一かつ滑らかに流れ込み、圧力偏分布の防止を確実なものとする。（請求項２に対応する効果）
なお、切り欠き空間ｒの軸心部に残された小径部２３は、小径部６と同径としてあるので、スプールの他の部位に比較して特段に細径とならず、スプール全体の剛性が確保される。（請求項３に対応する効果）
【００１９】
なお、実施の形態は、入力ポートからの作動油を出力ポートへ適宜排出して作動圧を所定の一定値に調圧する場合を使用例とした油圧制御弁を例として説明したが、本発明はこれに限定されず、作動油の供給を調整するなど各種目的の油圧制御弁に適用することができる。
また、実施の形態ではスプールをソレノイド圧で変位させたが、例えばソレノイドで駆動するものなど、駆動機構に制限はない。
【符号の説明】
【００２０】
１    油圧制御弁
２    バルブボディ
３    ボア
５    第１ランド
６    小径部
８    スプリングガイド
９    コイルスプリング
１０    入力ポート
１１、１３、１５    グルーブ
１２    出力ポート
１４    ソレノイド圧ポート
２０    スプール
２１    第２ランド
２２    調整ランド部
２３    小径部
２４    シールランド部
Ｒ１    入力作動圧室
Ｒ２    緩和室
ｒ    切り欠き空間
【図１】
2015001257.tif 000003
【図２】
2015001257.tif 000004
【図３】
2015001257.tif 000005