(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポペット弁用弁境界部構造において、
ハウジング、すなわち、第１のボアと、上記ハウジングの一端に設けられたより小さな第２のボアとを有し、該第２のボアから前記第１のボアに向かって外側へ広がる斜面を設けて弁座を形成したハウジングと、
ポペット、すなわち、前記ハウジングの第１のボア内に摺動自在に配設され、端面を備えた端部と、概ね前記端面に隣接させて設けられた斜面と、前記端面と前記斜面との間に設けられた凸状曲面とを有し、該凸状曲面の曲率は、該凸状曲面が前記端面から前記斜面へと形成されるにつれて連続的に小さくなるポペットとを具備するポペット弁用弁境界部構造。
【請求項２】
前記凸状曲面の曲率は、前記端面との接点において最も大きくなっている請求項１に記載のポペット弁用弁境界部構造。
【請求項３】
前記ハウジングの斜面と前記第１のボアと、前記ポペット弁の端部とにより前記ハウジングに流体室が形成される請求項２に記載のポペット弁用弁境界部構造。
【請求項４】
前記ポペットが、他方端部に設けられたカウンタボアと、該カウンタボアと前記流体室との間に設けられた複数の開口部とを有する請求項３に記載のポペット弁用弁境界部構造。
【請求項５】
前記ハウジングにおいて前記第２のボアと反対側の端部に、開口部を有するバネ保持部材が固定されており、前記ポペットのカウンタボアの底面と前記バネ保持部材との間にバネが配設されて成る請求項４に記載のポペット弁用弁境界部構造。
【請求項６】
前記弁座において前記第２のボアと前記斜面との間に第２の凸状曲面が配設されている請求項３に記載のポペット弁用弁境界部構造。
【請求項７】
前記第２の凸状曲面の曲率は、該第２の凸状曲面が前記第２のボアから前記斜面へと形成されるにつれて連続的に小さくなる請求項６に記載のポペット弁用弁境界部構造。
【請求項８】
前記第２の凸状曲面の曲率は前記第２のボアとの接点において最も大きくなっている請求項７に記載のポペット弁用弁境界部構造。
【請求項９】
前記ハウジングの斜面は所定の接点において前記第２の凸状曲面に接続されている請求項８に記載のポペット弁用弁境界部構造。
【請求項１０】
前記ポペットが概ねその凸状曲面に沿った中間点において前記弁座に接触する請求項９に記載のポペット弁用弁境界部構造。
【請求項１１】
前記ポペットの概ね中間点が、前記ハウジングの前記第２の凸状曲面と前記斜面との間の接点に概ね隣接する位置において前記弁座と接触する請求項１０に記載のポペット弁用弁境界部構造。
【請求項１２】
前記ポペットが、他方端部に設けられたカウンタボアと、該カウンタボアと前記流体室との間に設けられた複数の開口部とを有する請求項１１に記載のポペット弁用弁境界部構造。
【請求項１３】
前記ハウジングにおいて前記第２のボアと反対側の端部に、開口部を有するバネ保持部材が固定されており、前記ポペットのカウンタボアの底面と前記バネ保持部材との間にバネが配設されて成る請求項１２に記載のポペット弁用弁境界部構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的にポペット型の油圧弁に関し、更に詳細には、ポペット弁におけるポペットと弁座との間の弁境界部の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のポペット弁装置では、弁境界部を横断して流れる流体の静圧が低下して気泡が発生するので、流体の流れによる騒音が発生する。この騒音は、弁境界部を流れる流体の流速が急激に増加、減少して、この流体に取り込まれた気泡が急激に潰れるために生じる。周知となっていることではあるが、弁境界部はオリフィスを形成し、オリフィスの寸法が小さくなるので、このオリフィスを横断する流体の流速は急激に増加する。流速が増加することにより、そこを横断する流体の静圧が低下する。流体がオリフィスまたは弁境界部を横断する際、流体の温度が高いほど気泡が発生し易くなる。また、鋭角な角やエッジでもしばしば静圧が低下する。動圧を制御して壁面からの流体の剥離を防止し、弁境界部での静圧を蒸気圧よりも高く維持することが望ましい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の問題を克服することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハウジング、すなわち、該ハウジングの一端に設けられた、第１のボアと、より小さな第２のボアとを有し、前記第２のボアから前記第１のボアに向かって外側へ広がる斜面を設けて弁座を形成したハウジングと、
ポペット、すなわち、前記ハウジングの第１のボア内に摺動自在に配設され、端面を備えた端部と、概ね前記端面に隣接させて設けられた斜面と、前記端面と前記斜面との間に設けられた凸状曲面とを有するポペットとを具備するポペット弁用弁境界部構造を要旨とする。
【０００５】
本発明によるポペット弁の弁境界部構造は、そこを流通する流体の静圧を蒸気圧よりも高く維持し、そこを横断する流体によるポペット弁の騒音が実質的に除去される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、ポペット弁１０は、ハウジング１２と、ポペット１４と、バネ１６と、バネ室１７と、バネ保持部材１８とを具備している。バネ保持部材１８には開口部２０が形成されている。ポペット１４は、外周２２と、端部２４と、カウンタボア２６と、複数の開口部２８とを有している。端部２４は、端面３０と、端面３０に隣接した凸状曲面３２と、凸状曲面３２から外周２２へ向けて延びる斜面３４とを有している。斜面３４と外周２２との間を段差または異なる角度の他の斜面で接続してもよい。複数の開口部２８は、ポペット１４において、斜面３４とカウンタボア２６との間の領域に形成されている。本実施形態において、凸状の曲面３２は、長手方向に半径が増加する凸状曲面から形成されている。然しながら、本発明の本質から逸脱することなく一定半径の曲面を用いることもできる。
【０００７】
ハウジング１２には、第１のボア４０と、相対的に小さな第２のボア４２とが形成されている。第２のボア４２から第１のボア４０に向けて斜面４４が形成されている。本実施形態の構成では、斜面４４は第１のボア４０に接続されているが、然しながら、斜面４４と第１のボア４０との間を平面（flat surface）または異なる角度の他の斜面で接続してもよい。第２のボア４２と斜面４４は共働して弁座４６を形成する。ハウジング１２の弁座４６には、第２のボア４２と斜面４４との間に、第２の凸状曲面５０が配設されている。本実施形態では、第２の曲面５０は、長手方向に半径が増加する凸状曲面から形成されている。然しながら、本発明の本質から逸脱することなく一定半径の曲面を用いることもできる。ポペット弁１０において、ポペット１４の端部２４と、第１のボア４０の底部と、ハウジング１２の斜面４４により流体室４８が形成される。
【０００８】
バネ１６は、ハウジング１２において、ポペット１４のカウンタボア２６の底面とバネ保持部材１８との間のバネ室１７内に配設されている。バネ保持部材１８は、溶接、圧入、ピンによる固定、ネジ等周知の方法によりハウジングに取り付けられる。
【０００９】
図２に、弁座４６、すなわち、図１において参照番号２で指示する部分の拡大図を示す。既述したように、第１の凸状曲面３２は、半径が連続的に変化する凸状の曲面である。本実施形態の構成では、この曲面の半径は、輪郭が形成されるとき、連続的に増加している。第１の曲面３２は端面３０および斜面３４に連続的に接するように形成されている。第１の凸状曲面３２の最も小さな半径は端面３０との接点における半径である。
【００１０】
第２の凸状曲面５０もまた、半径が連続的に変化する凸状の曲面から形成されている。第２の凸状曲面５０は第２のボア４２およびハウジング１２の斜面４４に接するように形成されている。凸状曲面５０の最も小さな半径は第２のボア４２との接点における半径である。
【００１１】
図示する閉鎖位置において、ポペット１４は第１の凸状曲面３２の両端の中間の点で弁座４６に接触している。第１の凸状曲面３２に沿う中間点は、概ね第２の凸状曲面５０とハウジング１２の斜面４４との間の接点において弁座４６と接触している。
【００１２】
図３を参照すると、ポペット弁１４は弁座４６から離反し、両者間を流体が流通できる位置において図示されている。流体の流れを代表する二点鎖線で示すように、ここを通過する流れはベンチュリーの形態となり、気泡を生じさせる局所的な低圧の発生が低減される。
【００１３】
本発明の本質から逸脱することなく種々の形態にて実施することができる。例えば、既述の実施形態では単純な直列型の逆止弁であったが、弁座４６と係合するポペット１４を有する多くの他の形態の弁においても用いることができる。同様に、ポンプペット１４には複数の開口部２８が形成されているが、流体室４８と連通する他のポートをハウジング１２に形成して流体を流通させてもよい。
【００１４】
以下、作用を説明する。
バネ１６により、ポペット１４の端部２４が弁座４６に押圧され、流体室４８から第２のボア４２への流体の流れが遮断される。バネ室に付与される流体の圧力が、ポペット１４を弁座４６へ押圧する力を増加させ、流体室４８と第２のボア４８との間に、より積極的なシールが得られる。
【００１５】
第２のボア４２内の流体の圧力により発生しポペット１４の端面３０に作用する力が、バネ１６による力とポペット１４の他端に作用する流体の圧力による力の合計よりも大きくなると、ポペットは弁座４６から離反する方向に移動し始める。ポペット１４と弁座４６との間の開度は、弁境界部を横断する圧力差と、そこを流通する流体の流量とに大きく依存している。
【００１６】
ポペット１４が弁座４６から離反動作すると、小さなオリフィスが形成され、そこを流体が流通する。周知のように、小さなオリフィスを通過する流体の流速は急速に増加する。オリフィスが小さければ速度はそれだけ大きくなる。図３に示すように、本発明において流体の流れは壁面から剥離していない。これは、流れの経路の方向が急激に変化していないことによる。図示するように、流体の経路領域は第１の凸状曲面３２と、弁座４６の最も外側部分とにより形成される。最も小さな領域で流速が最大となる。この最も小さくなる領域から流体が流出すると、急激に流れの方向が変化することなく、流れの経路は連続的に拡大する。既述したように、高速流体の流れの方向が急激に変化すると、弁境界部で静圧が低下する。静圧を蒸気圧よりも高く維持することにより、弁境界部を横断する流体により発生する騒音が除去または実質的に低減される。
【００１７】
以下、一例を挙げる。０から約３００ｌ／ｍｉｎ（７８ｇｐｍ）の流量範囲と、１０３５ｋＰａ（１５０ｐｓｉ）のクラッキング圧の設定を有するポペット弁１０が使用された。第１の凸状曲面３２の最も小さな半径は、約２．８０ｍｍ（０．１１０ｉｎ）であり、ポペット１４の斜面３４との接点へ向けて漸次増加する。第２の凸状曲面５０の最も小さな半径は、約１．８０ｍｍ（０．０７０ｉｎ）であり、ハウジング１２の斜面４４との接点へ向けて漸次増加する。上記の寸法は、本発明の本質から逸脱することなく変化させることができる。同様に、異なる流量設定かつ／または異なる差圧設定のポペット弁に対して、弁境界部からの騒音を除去または実質的に低減するために、第１と第２の凸状曲面３２、５０の寸法を変えることもできる。
【００１８】
【発明の効果】
上述したように、本発明による弁境界部構造によれば、そこを流通する流体から発生する騒音を除去または実質的に低減することに有効なポペット弁用弁境界部構造が提供される。
本発明の他の目的および利点は、図面、開示、クレームから明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態によるポペット弁の略断面図である。
【図２】  図１において参照番号２で指示する部分、すなわち、弁境界部の拡大図であり閉鎖位置を示す図である。
【図３】  図１において参照番号２で指示する部分、すなわち、弁境界部の拡大図でありポペットが弁座から離反した位置を示す図である。
【符号の説明】
１０…ポペット弁
１２…ハウジング
１４…ポペット
２４…ポペットの端部
３０…ポペットの端面
３２…第１の凸状曲面
３４…ポペットの斜面
４０…第１のボア
４２…第２のボア
４４…ハウジングの斜面
４６…弁座
５０…第２の凸状曲面
【図１】
0003866327.tif 000002
【図２】
0003866327.tif 000003
【図３】
0003866327.tif 000004