(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の導入口と送出口とが設けられた弁ケースに、流体の流路が設けられた弁棒を往復動自在に嵌合し、該弁棒を軸方向に変位させて前記流路の面積を変化させることにより流量を制御する流量制御弁において、
前記弁棒の軸方向に直角方向にそれぞれ対向して前記弁ケースに導入口と送出口とが設けられ、円盤状の弁板の弦方向の一方向に横切って通油溝が形成され、該通油溝が同一方向に向けられて前記弁棒の軸方向に沿って複数段重ねて取り付けられ、前記通油溝を流れる流体が前記導入口から前記送出口へ向かって流れるように前記通油溝が配置され、さらに、前記各段の通油溝は導入口と送出口との圧力差と該溝を流れる流量とが直線的な比例関係となるような溝深さに形成され、前記弁棒を軸方向に変位させることにより、前記導入口と導出口を連通する前記通油溝の段数を変化させ、前記弁棒の変位に対して通油溝の面積を正比例的に変化させるように構成したことを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
前記弁棒にこれを変位させる調整ねじを設け、該調整ねじのピッチと、前記通油溝のピッチとを同一にさせてなる請求項１記載の流量制御弁。
【請求項３】
前記複数段の弁板は、これらを周方向に位置決めするピンを介して前記弁棒に取付けられてなる請求項１または２記載の流量制御弁。
【請求項４】
前記各弁板は、これらの上面及び下面に設けられた軸直角方向の溝及び該溝に嵌合される凸部により周方向の位置決めがなされ前記弁棒に取付けられてなる請求項１または２記載の流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧式ダンパのダンピング作用の制御用等に使用される流量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、通常用いられている油圧式ダンパの要部断面図である。
図１１において、３４は筒状のシリンダ、３１は該シリンダ３４内に往復摺動自在に嵌合されたピストンで、該ピストン３１の両側には入・出力軸となるロッド３２及び３３が連結されている。
前記シリンダ３４内には、前記ピストン３１によって２つの油室３６及び３５が区画形成されている。３９、４０は該油室３６、３５を覆うカバーである。
【０００３】
前記各油室３６及び３５にはポート３６ａ及び３５ａが夫々開口され、双方のポート３６ａ、３５ａは油管３７、３８を介して接続されている。
そして、前記油管３７、３８には流量制御弁１００が設けられ、該流量制御弁１００の開度を変化させることにより、前記油室３６及び３５の間を往復する油量を調整するようになっている。
【０００４】
図１２はかかる流量制御弁１００の従来技術の１例を示す要部断面図であり、図１２において０１０は弁ケース、０１１は弁体である。該弁体０１１は、その上部が該弁ケース０１０の上部に設けられたねじ部(不図示)に螺合されている。
そして該弁体０１１の先端はコーン状のシート部０１１ａとなっており、該シート部０１１ａが前記弁ケース０１０に形成された弁座０１２に着座可能となっている。０１４は前記ダンパの油管３７に接続されるポート(上記の逆に接続されてもよい)である。
【０００５】
上記流量制御弁１００を備えた油圧式ダンパの作動時において、
振動等によってロッド３２（あるいはロッド３３）に図１１のＺ矢方向の変位が入力されると、油室３５内の油が加圧されてポート３５ａ及び油管３７を経て流量制御弁１００のポート０１４に達する。
該流量制御弁１００のポート０１４に達した油は、弁体０１１のシート部０１１ａと弁座０１２との隙間Ｅ、弁座０１２のシート部長さＬ、シート部平均半径Ｄ等によって決まる流量、即ち次の（１）式及び（２）式による流量で以って該流量制御弁１００を通過し、ポート０１３、油管３８及びポート３６ａを経て油室３６に達する。
【０００６】
即ち、前記弁体０１１の開弁隙間Ｅが一定値よりも小さいときの流量Ｑ1 は、
Ｑ1 ＝（Ｅ3 ×π×Ｄ×ΔＰ）／（１２×μ×Ｌ）      …（１）
前記弁体０１１の開弁隙間Ｅが一定値よりも大きいときの流量Ｑ2 は、
Ｑ2 ＝Ｃ×Ｅ×π×Ｄ×（２×ΔＰ／ρ）1/2       …（２）
ここで、ΔＰ＝弁の出入口の圧力差
μ＝油の絶対粘度
Ｃ＝隙間Ｅ近傍の流量係数
ρ＝油の比重
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術に係る流量制御弁１００を用いた油圧式ダンパにあっては、流量制御弁１００を流れる油の流量即ち該ダンパのダンピング性能を決める流量Ｑ（Ｑ1、Ｑ2）は、
前記開弁隙間Ｅが一定値よりも小さいときは前記（１）式に示すように、隙間Ｅの３乗に比例しかつ圧力差ΔＰに比例する一方、前記開弁隙間Ｅが一定値よりも大きくなると、
前記（２）式に示すように隙間Ｅに比例しかつ圧力差ΔＰの１／２乗に比例する、いわゆるオリフィスの流量形態となる。
【０００８】
然るに、図１１に示すような流量調整弁付きの油圧式ダンパを設計するにあたっては、流量制御弁１００を流れる流量Ｑと圧力差ΔＰとは直線的な比例関係にあることが要求される。
しかしながら、前記従来技術に係る流量制御弁１００を用いる場合には、弁体０１１の前記開弁隙間Ｅが一定値よりも小さいときには前記（１）式のように流量Ｑ1 は圧力差ΔＰと比例関係にあるが、前記開弁隙間Ｅが一定値よりも大きくなると、前記(２)式に示すように、流量Ｑ2 は圧力差の１／２乗に比例し、直線的な比例関係では無くなる。
【０００９】
このため、かかる従来技術にあっては、油を通すための微小間隙が弁体０１１と弁座０１２との隙間Ｅの１箇所のみであるため、流量を小流量から大流量まで広範囲に採れない。またかかる従来技術にあっては、流量が小さいときには前記（１）式に示すように、流量Ｑ1 が隙間Ｅの３乗で変化するため隙間Ｅの調整が容易にできず、該隙間Ｅによって、前記（１）式及び（２）式のように弁開度と流量との関係が異なるために、油圧式ダンパの正確な流量調整が困難となる。
【００１０】
さらに、かかる油圧式ダンパにおいては、流量制御弁の弁開度は連続的に変化するために、該油圧式ダンパのダンパ特性を所定値に設定しようとした場合、前記従来技術に係る流量制御弁１００による場合には、前記のように、弁体０１１のストロークを微妙かつ正確に調整するのが容易でないため、流量制御弁１００の操作に手間を要し、また繰返し流量調整を行なう際の再現性に欠ける。
【００１１】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、小流量から大流量に亘る全流領域において、流量を圧力差に正比例させて変化させることを可能として、高精度で再現性のある流量制御をなし得る流量制御弁を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、その第１発明として、
流体の導入口と送出口とが設けられた弁ケースに、流体の流路が設けられた弁棒を往復動自在に嵌合し、該弁棒を軸方向に変位させて前記流路の面積を変化させることにより流量を制御する流量制御弁において、
前記弁棒の軸方向に直角方向にそれぞれ対向して前記弁ケースに導入口と送出口とが設けられ、円盤状の弁板の弦方向の一方向に横切って通油溝が形成され、該通油溝が同一方向に向けられて前記弁棒の軸方向に沿って複数段重ねて取り付けられ、前記通油溝を流れる流体が前記導入口から前記送出口へ向かって流れるように前記通油溝が配置され、さらに、前記各段の通油溝は導入口と送出口との圧力差と該溝を流れる流量とが直線的な比例関係となるような溝深さに形成され、前記弁棒を軸方向に変位させることにより、前記導入口と導出口を連通する前記通油溝の段数を変化させ、前記弁棒の変位に対して通油溝の面積を正比例的に変化させるように構成したことを特徴とする流量制御弁を提案する。
【００１３】
第２発明は、前記第１発明において、前記弁棒にこれを変化させる調整ねじを設け、該調整ねじのピッチと、前記通油溝のピッチとを同一にさせてなる。
【００１４】
さらに第３発明は、前記弁板の弁棒への取付け態様の１つであり、前記第１発明あるいは第２発明において、前記複数段の弁板は、これらを周方向に位置決めするピンを介して前記弁棒に取付けられてなる。
【００１５】
かかる発明によれば、調整ねじのピッチと各段の通油溝のピッチとを同一にさせ、該調整ねじを回転させて、弁棒の軸方向に沿って取付けられた複数段の弁板を弁棒の軸方向に移動させ、該弁板に設けられた通油溝が導入口あるいは送出口にかかる段数を変化させることによって、流量制御弁の流量を制御することができる。
【００１６】
従って、かかる発明によれば、調整ねじによって弁棒の回転数を合わせるのみで、流量制御弁の流量を確実にかつ迅速に所定値に合わせることができるとともに、操作が簡単で、確実な流量制御の再現性が達成できる。
また、流量は圧力差と正比例関係とすることができるので、高精度の流量制御が可能となる。
【００１７】
第４発明は、前記弁板の弁棒への別の取付け態様に係り、前記第１発明あるいは第２発明において、前記各弁板は、これらの上面及び下面に設けられた軸直角方向の溝及び該溝に嵌合される凸部により周方向の位置決めがなされ前記弁棒に取付けられてなる。
【００１８】
かかる発明によれば、隣り合う弁板の軸直角方向の溝と凸部との嵌合させることによって調整ねじと弁板との回転位相がずれることなく、各弁板の弁棒への位置決めがなされる。
これによって、前記第３発明のような位置決めピンが不要となり、該ピンの嵌合穴の加工も不要となり、部品点数が低減されるとともに、加工工数も低減されて低コストとなる。
【００１９】
（削除）
【００２０】
（削除）
【００２１】
（削除）
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２３】
図１１は本発明に係る流量制御弁が適用される油圧式ダンパの要部断面図である。
図１１において、３４は筒状のシリンダ、３１は該シリンダ３４内に往復摺動自在に嵌合されたピストンで、該ピストン３１の両側には、入・出力軸となるロッド３２及び３３が連結されている。
前記シリンダ３４内には、前記ピストン３１によって２つの油室３６及び３５が区画形成されている。３９、４０は該油室３６、３５を覆うカバーである。
【００２４】
前記各油室３６及び３５にはポート３６ａ及び３５ａが夫々開口され、双方のポート３６ａ、３５ａは油管３７、３８を介して接続されている。
そして、前記油管３７、３８には、本発明に係る流量制御弁１００が設けられ、前記油室３５と３６との間を流れる油の流量を制御している。
【００２５】
図１〜図６は本発明の第１実施形態に係る流量制御弁を示し、図１はその縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図２のＢ−Ｂ線断面図、図４は図１のＣ−Ｃ線矢視図の第１例、図５は第２例、図６は該流量制御弁の作用説明図である。
【００２６】
図１〜図６において、１００は流量制御弁であり、次のように構成されている。
１は弁ケース、２は該弁ケース１の中央部に穿設された嵌合穴、３は該嵌合穴２内に油密を保持して往復摺動自在に嵌合された弁棒である。
【００２７】
４は第１給排油口、５は第２給排油口である。前記弁棒３の一端には弁軸６及び弁板取付けねじ７が設けられ、該弁軸６には通油溝８が削設された円盤状の弁板９が複数挿着されている。また、前記弁棒６の大径部３ａの外径Ｄは、図１、２に示すように、前記第１・第２給排油口４、５の幅Ｂよりも一定量大きく形成され、該大径部３ａが前記第１・第２給排油口４、５にかかると弁が閉じるようになっている。１５は前記弁板９の位置決め用のピンである。また、前記弁棒３の他端には弁解度調整ねじ１０が設けられ、このねじ１０のピッチは前記弁板９の厚さと同寸法に構成されている。１１はカバーで、前記ねじ１０は該カバー１１の中心部に係着され、また、ボルト１１ａによって前記弁ケース１に固着されている。前記ねじ１０の頭部は図４、図５に示すように、これを回転する工具が係合可能なように六角形となっている。また該ねじ１０の頂面には図４に示すように矢印１２が刻印されるとともに、カバー１１には点１３が刻印され、該矢印１２と点１３の回転位相を合わせると前記通油溝８が開口して、第１給排油口４と第２給排油口５とが連通するようになっている。
１６は前記調整ねじ１０を固定するためのロックナット、１７はＯリングである。
【００２８】
尚、前記弁開度調整ねじ１０の頂面には、図４に示す矢印に代えて図５に示すように、前記カバー１１上の点１３に合わせて点１４を刻印してもよい。
【００２９】
かかる構成からなる流量制御弁１００を用いた油圧式ダンパにおいて、図１１に示すように、振動等によって、ロッド３２(あるいはロッド３３)にＺ矢方向の変位が入力されると、油室３５内の油が加圧されてポート３５ａ及び油管３７を経て流量制御弁１００の第１給排油口４（第２給排油口５でもよい）に達する。そして、この油は、弁板９の通油溝８、８を通って第２給排油口５に導かれ、油管３８及びポート３６ａを経て油室３６に流入する。
これにより、前記油圧式ダンパは、前記流量制御弁１００の弁板９の通油溝８における通路面積で決まるダンピング性能で以って前記振動を減衰せしめる。
【００３０】
前記流量制御弁１００における流量の調整は次のようにして行なう。
前記弁開度用の調整ねじ１０を、図６に示すように、最下方位置までねじ込み、最上部の弁板９ａを第１・第２給排油口４、５の下縁４ａ、５ａよりも下方に位置させると、弁棒３の大径部３ａによって第１給排油口４と第２給排油口５とが閉じられ、油の通流が遮断される。
【００３１】
かかる開弁状態から前記調整ねじ１０を１回転開弁方向に回す、弁棒３は前記調整ねじ１０のねじピッチ量だけ上昇する。そして該弁棒３に取付けられた弁板９もねじピッチ量即ち弁板一枚分上昇する。これによって弁板９の通油溝８が一段で以って給排油口４と給排油口５が連通される。同様に前記ねじ１０を２回転回すと、前記通油溝８が二段で以って給排油口４と給排油口５とが連通し、通油量は前記の二倍となる。さらに、同様に前記ねじ１０を３回転させると前記通油量は三倍になる。
【００３２】
かかる実施形態において、前記通油溝８を通流する油の量つまり通油量は、複数の前記通油溝８の個々の深さが浅く加工可能であることから、通油量Ｑ1 と圧力差ΔＰとの関係は前記（１）式が適用され、通油量Ｑ1 と圧力差ΔＰとは直線的な比例関係となる。
【００３３】
上記のように、かかる実施形態によれば、弁開度用の調整ねじ１０を回転させて弁棒３に取付けられた複数の弁板９を弁棒３の軸方向に移動させ、該弁板９に設けられた通油溝８が第１・第２給排油口にかかる数を変化させることにより、流量制御弁１００の通油量を変化させることができる。
【００３４】
即ち、かかる実施形態によれば、弁棒３の回転数を合わせるのみで通油量を確実にかつ迅速に所定値に合わせることができるとともに、確実な再現性を達成できる。
また、前記のように通油量Ｑ1 は圧力差ΔＰに直線的な比例関係となるので、高精度の流量制御が可能となる。
【００３５】
図７〜図８は本発明の第２実施形態を示し、図７は図２に対応する図、図８は図７のＦ−Ｆ線断面図である。
この実施形態においては、前記第１実施形態における位置決め用のピン１５を除去し、弁板１８同士及び弁板１８と弁棒３とを、凸部２０と溝１９とによって位置決めするように構成している。
【００３６】
即ち、図７〜図８において、１８は弁棒３の弁軸６に嵌合された複数枚の弁板であり、各弁板１８には前記第１実施形態と同様な通油溝８が設けられている。
前記各弁板１８の内周部には、上面側に直状の溝１９が、下面側に直状の凸部２０が夫々形成され、上側の弁板１８の凸部２０が下側の弁板１８の溝１９に嵌合するようになっている。そして最上部の弁板１８の溝１９は、弁棒３に形成された凸部３ｂに嵌合するようになっている。
【００３７】
これによって、前記第１実施形態のような位置決め用ピン１５を設けることなく、また各弁板１８に該ピン挿通用の穴を加工することなく、弁板１８と弁棒３との位置決めができ、調整ねじ１０と弁板１８との回転位相がずれることはない。
【００３８】
図９〜図１０は本発明の比較例に係る流量制御弁を示し、図９は要部縦断面図、図１０は図９のＧ−Ｇ線断面図である。
この比較例においては、弁棒２４にその軸方向に沿って、第１給排油口４１に連通される複数段の通路穴２２を設け、弁棒２４を軸方向に移動させることにより、第２給排油口５１に連通される前記通路穴２２の段数を変えることにより通油量を変化させるようになっている。
【００３９】
即ち図９〜図１０において、弁ケース１の嵌合穴２に往復摺動自在に嵌合された弁棒２４には、その軸方向(長手方向)に複数段の通油穴２２が図１に示す調整ねじ１０のピッチと同一のピッチＰにて穿設されている。該通油穴２２は図１０に示すように、各段とも円周方向にも等間隔(不等間隔でも可)に複数個放射状に穿設されている。
２１は前記弁棒２４に、その下端面から、前記通路穴２２の全部の内周端が開口する長さに亘って穿設された内部穴である。
【００４０】
２３は前記弁ケース１に、前記各段の通油穴２２の外周開口端が連通可能なように刻設された空所で、図９に示すように、弁棒２４が最上位置にあるとき、前記複数段の通油穴２２の全てが連通可能な軸方向長さに設定されるとともに、外周が、前記弁ケース１に穿設された第２給排油口５１に開口している。
【００４１】
４１は前記弁ケース１に穿設された第１給排口で、前記嵌合穴２の下面に開口している。
そして前記嵌合穴２は、前記弁棒２４が最下方位置にあるとき、前記通油穴２２の全てが前記空所２３の下縁２３ａよりも下方にきて、これらを閉鎖可能とするような深さに設定される。
【００４２】
かかる比較例において、弁棒２４を図９に示す最上方位置から下方に移動させて行くと、１ピッチＰの移動で、最下段の通油穴２２が前記空所２３の下縁２３ａによって閉じられ、１ピッチ進む毎に第２段目以降の通油穴２２が上記と同様に閉じられることとなり、以下同様に各段の通油穴２２が閉じられる。
そして、油は第１給排油口４１から内部穴２１を通り、開口している通油穴２２を通って第２給排油口５１に送出されることとなり、前記開口している通油穴２２の通路面積によって通油量が制御される。
【００４３】
（削除）
【００４４】
【発明の効果】
以上記載の如く、本発明によれば、調整ねじによって弁棒の回転数を合わせ、流体導入口あるいは送出口に開口される弁板の通油溝の段数を変化させるのみで、流量制御弁の流量を小流量から大流量に亘って、圧力差に正比例させて高精度に、かつ再現性のある制御で以って制御することができる。
【００４５】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態に係る流量制御弁の縦断面図である。
【図２】  図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】  図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】  図４のＣ−Ｃ線矢視図の第１例である。
【図５】  上記Ｃ−Ｃ線矢視図の第２例である。
【図６】  上記第１実施形態の作用を説明するための図１応答図である。
【図７】  本発明の第２実施形態を示す図２対応断面図である。
【図８】  図７のＦ−Ｆ線断面図である。
【図９】  比較例を示す流量制御弁の要部縦断面図である。
【図１０】  図９のＧ−Ｇ線断面図である。
【図１１】  本発明に係る流量制御弁が使用される油圧式ダンパの要部縦断面図である。
【図１２】  従来技術に係る流量制御弁の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１      弁ケース
２      嵌合穴
３、２４    弁棒
３ａ    大径部
３ｂ    凸部
４、４１    第１給排油口
５、５１    第２給排油口
６      弁軸
８      通油溝
９、１８    弁板
１０    調整ねじ
１１    カバー
１５    ピン
１６    ロックナット
１８    弁板
１９    溝
２０    凸部
２１    内部穴
２２    通油穴
２３    空所
１００  流量制御弁
【図１】
0004043109.tif 000002
【図２】
0004043109.tif 000003
【図３】
0004043109.tif 000004
【図４】
0004043109.tif 000005
【図５】
0004043109.tif 000006
【図６】
0004043109.tif 000007
【図７】
0004043109.tif 000008
【図８】
0004043109.tif 000009
【図９】
0004043109.tif 000010
【図１０】
0004043109.tif 000011
【図１１】
0004043109.tif 000012
【図１２】
0004043109.tif 000013