(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁ケースと、弁ケース内の弁室と、この弁室の奥端に連通し且つ弁室より小径のロッド挿通孔と、弁室に連通した１次ポートと、ロッド挿通孔に連通した２次ポートと、弁室内に可動に収容された可動弁体と、弁室の奥端壁に弁室側へ突出状に形成された環状の弁座と、ロッド挿通孔に流体通路をあけて挿入され可動弁体に当接する操作ロッドと、２次圧を受圧して操作ロッドを閉弁側へ付勢する受圧部材と、操作ロッドに予め設定された弾性力を開弁方向に付加する付勢機構とを備え、２次圧が設定圧未満のときには可動弁体が開弁し、付勢機構の付勢力から２次圧により受圧部材に作用する流体力を差し引いた開弁力が１次圧と２次圧の差力により可動弁体に作用する閉弁力よりも小さくなって可動弁体が閉弁状態になるように１次ポートに導入された１次圧を減圧し２次圧として２次ポートに出力する減圧弁において、
前記可動弁体に操作ロッド側端壁を残して形成された弁体収容穴と、
前記弁体収容穴に可動に装着され外周側に可動弁体との間に絞り通路を形成する可動子弁体と、
前記操作ロッド側端壁に形成された小径ロッド挿通孔およびそのロッド側端壁に弁体収容穴側へ突出状に形成された環状の小径弁座と、
前記操作ロッドの先端部分に形成され小径ロッド挿通孔に隙間をもって挿入された小径ロッド部および小径ロッド部の始端位置に形成され可動弁体に当接可能な段付き部と、を備えたことを特徴とする減圧弁。
【請求項２】
前記可動子弁体と可動弁体を閉弁方向へ弾性付勢する共通のバネ部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の減圧弁。
【請求項３】
前記小径ロッド部の長さは、可動弁体の操作ロッド側端壁と小径弁座の合計厚さよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の減圧弁。
【請求項４】
前記弁座に対向する可動弁体の弁面部を合成樹脂部材で構成し、前記小径弁座に対向する可動子弁体の弁面部を合成樹脂部材で構成したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の減圧弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リーク量を僅少にし得るシート弁型の減圧弁に関し、特に流体通路を大きくしつつも小型化を図り得るようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スプール弁式の減圧弁は種々実用化されているが、その減圧弁ではスプールの外周側に微小な隙間があるため、圧力流体のリーク量が多くなりやすく、流体圧が高くなるとリーク量も増大する。そこで、最近、シート弁型の減圧弁も実用化されつつある。この種の減圧弁は、弁ケース、弁ケース内の弁室、この弁室の奥端に連通し且つ弁室より小径のロッド挿通孔、弁室に連通した１次ポート、ロッド挿通孔に連通した２次ポート、弁室内に可動に収容された可動弁体、弁室の奥端壁に弁室側へ突出状に形成された環状の弁座、ロッド挿通孔に流体通路をあけて挿入され可動弁体に当接した操作ロッド、２次圧を受圧して操作ロッドを閉弁側へ付勢する受圧部材、操作ロッドに予め設定された弾性力を開弁方向に付加する付勢機構などを備え、１次ポートに導入された１次圧を減圧し２次圧として２次ポートに出力する。
【０００３】
この減圧弁では、弁室内の１次圧が可動弁体に作用して可動弁体が弁座に押圧される。２次圧が設定圧未満のときには可動弁体が開弁し、１次圧が２次側へ充填される。２次圧が設定圧に達すると、付勢機構の付勢力から受圧部材に作用する流体力を差し引いた開弁力が、１次圧と２次圧の差力により可動弁体に作用する閉弁力よりも小さくなって可動弁体が閉弁状態になる。その後２次圧が低下すると、受圧部材に作用する流体力の減少により開弁力が増加するため、可動弁体を僅かに開弁し、１次圧が充填されて２次圧が上昇し、再び設定圧に達する。
【０００４】
ところで、２次圧を立ち上げる場合に、２次圧がオーバーシュートしてハンチングが発生するので、それを防止する技術として、実用新案登録第２５８３９８６号公報に記載の減圧弁においては、可動弁体が開弁状態から閉弁状態に移行する終期に、可動弁体の外周側の流体通路を絞り通路に切換えることで、前記のハンチングを抑制する技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
２次圧が設定圧に等しく、可動弁体が閉弁している状態において、何らかの原因により２次圧が大気圧近くまで急低下した場合には、１次圧により可動弁体を閉じる閉弁力は非常に大きくなる。この閉弁力よりも大きな付勢力を付勢機構により発生させない限り、可動弁体を開弁できず、２次圧を立ち上げることができず、減圧弁の機能を回復することができなくなる。そこで、これを解決する為に、付勢機構を大型化すると、減圧弁が大型化し、減圧弁の製作費も高価になる。
【０００６】
他方、小型の付勢機構を設け、可動弁体、ロッド挿通孔、操作ロッド等を細く形成する場合には、減圧弁を介して流体圧をアクチュエータに充填する際の充填速度が低くなってしまう。本発明の目的は、２次圧の著しい低下の際にも確実に機能回復可能な減圧弁を提供すること、付勢機構を小型化して小型化可能な減圧弁を提供すること、２次側へ充填する充填速度を大きく確保できる減圧弁を提供すること等である。
【０００７】
【発明が解決するための手段】
請求項１の減圧弁は、弁ケースと、弁ケース内の弁室と、この弁室の奥端に連通し且つ弁室より小径のロッド挿通孔と、弁室に連通した１次ポートと、ロッド挿通孔に連通した２次ポートと、弁室内に可動に収容された可動弁体と、弁室の奥端壁に弁室側へ突出状に形成された環状の弁座と、ロッド挿通孔に流体通路をあけて挿入され可動弁体に当接する操作ロッドと、２次圧を受圧して操作ロッドを閉弁側へ付勢する受圧部材と、操作ロッドに予め設定された弾性力を開弁方向に付加する付勢機構とを備え、２次圧が設定圧未満のときには可動弁体が開弁し、付勢機構の付勢力から２次圧により受圧部材に作用する流体力を差し引いた開弁力が１次圧と２次圧の差力により可動弁体に作用する閉弁力よりも小さくなって可動弁体が閉弁状態になるように１次ポートに導入された１次圧を減圧し２次圧として２次ポートに出力する減圧弁において、前記可動弁体に操作ロッド側端壁を残して形成された弁体収容穴と、前記弁体収容穴に可動に装着され外周側に可動弁体との間に絞り通路を形成する可動子弁体と、前記操作ロッド側端壁に形成された小径ロッド挿通孔およびそのロッド側端壁に弁体収容穴側へ突出状に形成された環状の小径弁座と、前記操作ロッドの先端部分に形成され小径ロッド挿通孔に隙間をもって挿入された小径ロッド部および小径ロッド部の始端位置に形成され可動弁体に当接可能な段付き部とを備えたものである。
【０００８】
「・・・減圧弁において、」までの前提構成の作用については、従来技術の欄で説明したとおりであるので、ここに重複して説明するのを省略し、特徴構成に関連する作用について説明する。
【０００９】
１次ポートと２次ポートに流体圧を供給し２次圧を立ち上げる際には、付勢機構の付勢力により可動弁体が開弁し、１次圧がロッド挿通孔から充填されるため、流体の流量も多く、充填速度も高くなる。その後２次圧が設定圧に近づくのに応じて、操作ロッドで可動弁体を開く開弁力が小さくなり、２次圧立ち上げの終期の時点では可動弁体が閉弁状態となる。しかし、可動子弁体が開弁したまま、可動子弁体の外周側の絞り通路を介して流れる１次圧が小径ロッド挿通孔から２次側へ充填され、２次圧が設定圧になると可動子弁体も閉弁状態となる。このように、可動子弁体の外周側の絞り通路を介して１次圧が２次側へ充填されるため、２次圧立ち上げの際の２次圧のハンチングを抑制できる。
【００１０】
次に、可動弁体と可動子弁体の両方が閉弁した状態で２次圧が設定圧から僅かに低下した場合、操作ロッドの開弁力が増大して操作ロッドが開弁側へ移動する。このとき、操作ロッドの段付き部が可動弁体に当接する前に、小径ロッド部が可動子弁体を開弁させ、１次圧を２次側に充填するため、２次圧が直ちに設定圧に達し、可動子弁体が閉弁状態に復帰する。このように、２次圧に圧力調節する圧力制御の応答性が格段に向上する。
【００１１】
他方、弁座、操作ロッド、ロッド挿通孔に比較して、小径弁座、小径ロッド部、小径ロッド挿通孔は格段に小さいため、可動子弁体を小さな力で開弁可能である。それ故、可動弁体と可動子弁体の両方が閉弁した状態で２次圧が大気圧近くまで低下した場合でも、１次圧により可動子弁体に作用する閉弁力は比較的小さいから、付勢機構の小さな付勢力で可動子弁体を開弁させて１次圧を２次側へ充填し、その後大きな可動弁体を開弁させて、２次圧を急速に立ち上げることができる。こうして、付勢機構を大型化することなく、２次圧の著しい低下による減圧弁の機能停止を防止できる。
【００１２】
請求項２の減圧弁は、請求項１の発明において、前記可動子弁体と可動弁体を閉弁方向へ弾性付勢する共通のバネ部材を設けたことを特徴とするものである。１次圧の有無にかかわらず、可動弁体が弁座から離脱したり、可動子弁体が小径弁座から離脱するのを防止できる。
【００１３】
請求項３の減圧弁は、請求項１または２の発明において、前記小径ロッド部の長さは、可動弁体の操作ロッド側端壁と小径弁座の合計厚さよりも大きく設定されていることを特徴とするものである。それ故、可動弁体を閉弁させてから可動子弁体を閉弁させたり、或いは、可動弁体を閉弁状態にしたまま、可動子弁体を開弁させたりすることができる。
【００１４】
請求項４の減圧弁は、請求項１〜３の何れかの発明において、前記弁座に対向する可動弁体の弁面部を合成樹脂部材で構成し、前記小径弁座に対向する可動子弁体の弁面部を合成樹脂部材で構成したことを特徴とするものである。可動弁体の閉弁状態のとき、合成樹脂部材からなる弁面部が弁座に圧接するため、流体圧のリークが生じない。同様に、可動子弁体の閉弁状態のとき、合成樹脂部材からなる弁面部が小径弁座に圧接するため、流体圧のリークが生じない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態は、油圧を減圧する減圧弁に本発明を適用した場合の例である。図１、図２に示すように、このシート弁型の減圧弁１は、弁ケース２と、弁ケース２内に装備された減圧弁機構３と、減圧弁機構３に１次圧を導入する１次ポート４と、減圧された２次圧を吐出する２次ポート５と、減圧弁機構３を開弁させる操作ロッド６と、予め設定された開弁方向（図１の右方向）の弾性付勢力を操作ロッド６に付加する付勢機構７と、２次ポート５の２次圧を受圧して操作ロッド６を閉弁方向（図１の左方向）へ付勢する受圧部材８などを備えている。
【００１６】
そして、この減圧弁１は、１次ポート４に供給される１次圧を予め設定された圧力の２次圧に減圧して２次ポート５に出力するようになっている。弁ケース２は、ケース本体２ａと、減圧弁機構３の弁座１４と弁室１０を形成するケース補助体２ｂとを有し、ケース補助体２ｂはケース本体２ａに固定され、ケース補助体２ｂの外周部にはシール部材が装着されている。
【００１７】
減圧弁機構３について説明する。減圧弁機構３は、主減圧機構と副減圧機構とを同心的に配列した構造である。主減圧機構は、１次ポート４に連通した弁室１０、弁室１０内に軸心方向（左右方向）へ可動に収容された可動弁体１１、弁室１０の奥端に同心状に連通し且つ弁室１０よりも小径のロッド挿通孔１２、このロッド挿通孔１２に環状の油通路１３を空けて左方より挿入された操作ロッド６、弁室１０の奥端壁のうちロッド挿通孔１２の端部の縁部に弁室１０側へ突出状に形成された環状の弁座１４などを備えている。
【００１８】
前記可動弁体１１は弁室１０に軸心方向へ可動に装着されている。弁座１４に対向する可動弁体１１の弁面部は合成樹脂材料（例えば、ナイロン）製の封止部材１１ａで構成されている。それ故、閉弁状態においては、この封止部材１１ａが突出状の弁座１４に圧接するため、油圧リークが生じない。可動弁体１１の外周部には十分な流量の油が通過可能な複数の通路溝が軸心方向向きに形成されている。ロッド挿通孔１２はシリンダ孔１５を介して２次ポート５に連通している。操作ロッド６はロッド挿通孔１２に比較的大きな断面積の環状の油通路１３をもって挿入されている。操作ロッド６には小径ロッド部６ａの始端位置に位置し且つ可動弁体１１に左方から当接可能な段付き部６ｂが形成され、その段付き部６ｂが可動弁体１１に左側から当接している。
【００１９】
副減圧機構は、可動弁体１１に操作ロッド側端壁１１ｂを残して形成された弁体収容穴２０、この弁体収容穴２０に軸心方向へ可動に装着された可動子弁体２１、操作ロッド側端壁１１ｂに形成され且つロッド挿通孔１２よりも格段に小径の小径ロッド挿通孔２２、この小径ロッド挿通孔２２に挿入された小径ロッド部６ａ、操作ロッド側端壁１１ｂのうち小径ロッド挿通孔２２の端部の縁部に弁体収容穴２０側へ突出状に形成された環状の小径弁座２３、可動子弁体２１と可動弁体１１とを共通に閉弁方向（左方）へ付勢する小型のコイルバネ２４などを備えている。コイルバネ２４の左端部は、可動子弁体２１の凹部に嵌められ、コイルバネ２４の右端はケース補助体２ｂの右端部内のバネ受け具２５とストップリング２６とで受け止められている。
【００２０】
前記可動子弁体２１は、その外周側に筒状の絞り通路２０ａをもって弁体収容穴２０に軸心方向へ可動に装着されている。小径弁座２３に対向する可動子弁体２１の弁面部は合成樹脂材料（例えば、ナイロン）製の封止部材２１ａで構成されている。それ故、閉弁状態においては、その封止部材２１ａが突出状の小径弁座２３に圧接するため、油圧リークが生じない。
【００２１】
操作ロッド６の先端部分に形成された小径ロッド部６ａは小径ロッド挿通孔２２に環状隙間をもって挿入されている。小径ロッド部６ａの長さは、操作ロッド側端壁１１ｂと小径弁座２３の合計厚さよりも大きく設定されている。それ故、可動弁体１１を閉弁させたまま、可動子弁体２１を開弁させることができる。即ち、２次圧立ち上げの終期には、主減圧機構が先に閉弁し、その後副減圧機構が閉弁する。そして、２次圧がほぼ充填されている状態では、主減圧機構を閉弁状態に維持したまま、副減圧機構が開閉して２次圧を設定圧に維持する為の圧力調整がなされる。
【００２２】
１次ポート４には金網製のフィルタ３０が設けられ、このフィルタ３０はケース本体２ａに螺合された金具３１で固定されている。この金具３１の押え部３１ａにも複数の通路が補助的に形成され、１次ポート４に供給された１次圧は、フィルタ３０を通って弁室１０内へ導入される。２次ポート５には金網製のフィルタ３２が設けられ、このフィルタ３２はケース本体２ａに螺合された金具３３で固定されている。
【００２３】
ケース本体２ａの左半部には、ロッド挿通孔１２に直列的に連通し且つロッド挿通孔１２よりも大径のシリンダ孔１５が形成され、このシリンダ孔１５を介してロッド挿通孔１２が２次ポート５に連通している。このシリンダ孔１５の左半部には操作ロッド６と一体の受圧部材８（ピストン）が油密摺動自在に装着され、この受圧部材８は付勢機構７の出力板４１に固定されている。
【００２４】
付勢機構７について説明する。付勢機構７は、ケース部材４０、軸心方向へ可動の出力板４１、軸心方向へ可動の調節板４２、これらの間に装着された強力な圧縮コイルバネ４３、調節板４２の位置を調節する為の調節ボルト４４及びナット４５などで構成されている。前記ケース部材４０は、筒部材４０ａと、これに４本のボルト４６で固定された端板４０ｂとからなる。図１の状態は、主減圧機構と副減圧機構とが最大限開弁した状態を示し、この状態では出力板４１がケース本体２ａに当接しているが、出力板４１は操作ロッド６と一体的に軸心方向へ移動する。
【００２５】
前記調節ボルト４４とナット４５を介して調節板４２の位置を調節し、圧縮コイルバネ４３の弾性付勢力を調節することで、２次圧を調節することができる。例えば、圧縮コイルバネ４３の弾性付勢力を強化すれば２次圧が高まる。１次圧と２次圧の値、弁座１４の直径、小径弁座２３の直径、受圧部材８の受圧面積などに応じて、圧縮コイルバネ４３の弾性付勢力を調節し、予め設定された２次圧を発生させるように構成してある。
【００２６】
次に、以上説明した減圧弁１の作用について説明する。１次ポート４と２次ポート５に油圧を供給して２次圧を立ち上げる際には、図１に示すように、可動弁体１１と可動子弁体２１の両方とも開弁し、１次圧がロッド挿通孔１２から充填されるため、油の流量も多く充填速度も高くなる。その後、２次圧が設定圧に近づくのに応じて、操作ロッド６で可動弁体１１を開く開弁力が小さくなり、２次圧立ち上げの終期の時点では、図３に示すように可動弁体１１が閉弁状態となる。
【００２７】
そして、可動子弁体２１が開弁したまま、可動子弁体２１の外周側の絞り通路２０ａを介して流れる１次圧が小径ロッド挿通孔２２から２次側へ充填され（図３参照）、２次圧が設定圧になると可動子弁体２１も閉弁状態となる（図４参照）。こうして、可動子弁体２１の外周側の絞り通路２０ａを介して２次側へ充填されるため、２次圧立ち上げの際に２次圧のハンチングを効果的に抑制することができる。
【００２８】
次に、図４に示すように、可動弁体１１と可動子弁体２１の両方が閉弁した状態で２次圧が設定圧から僅かに低下した場合、操作ロッド６の開弁力が増大して操作ロッド６が開弁側へ移動する。このとき、操作ロッド６の段付き部６ｂが可動弁体１１に当接する前に、図３に示すように、小径ロッド部６ａが可動子弁体２１を開弁させ、１次圧を２次ポートに充填するため、２次圧が直ちに設定圧に達し、その後可動子弁体２１が閉弁状態に復帰する（図４参照）。こうして、２次圧を発生させ維持する圧力制御の応答性が格段に向上する。
【００２９】
他方、弁座１４、操作ロッド６、ロッド挿通孔１２に比較して、小径弁座２３、小径ロッド部６ａ、小径ロッド挿通孔２２は格段に小さいため、可動子弁体２１を小さな力で開弁可能である。それ故、可動弁体１１と可動子弁体２１の両方が閉弁した状態で２次圧が大気圧近くまで低下した場合でも、１次圧により可動子弁体２１に作用する閉弁力は小さいから、付勢機構７の小さな付勢力で可動子弁体２１を開弁させて１次側の油圧を２次側へ充填することができる。その２次圧の増大により可動弁体１１に働く閉弁力が減少するため、可動弁体１１が開弁し、減圧弁１が正常に機能し始めるから、減圧弁１の機能停止が生じない。また、可動子弁体と可動弁体を閉弁方向へ弾性付勢する共通のバネ部材を設けたため、可動弁体が弁座から離脱したり、可動子弁体が小径弁座から離脱するのを防止できる。
【００３０】
次に、前記の減圧弁１を部分的に変更する変更例について説明する。まず、可動弁体１１を付勢するバネ部材をコイルバネ２４とは独立に設けることも可能である。また、ケース補助体２ｂは必須のものでなく、ケース補助体２ｂの部分をケース本体２ａでもって構成してもよい。
【００３１】
また、１次ポート４、２次ポート５の位置、向き、サイズ等は適宜変更しても何ら問題はない。しかも、金具３１，３３はフィルタ３０，３２を固定する為に設けたので、これら金具３１，３３はフィルタ３０，３２とともに省略可能である。また、付勢機構７は、圧縮コイルバネ４３で付勢力を発生させるものに限らず、油圧、空気圧、又は、油圧とバネ部材で付勢力を発生させる構成でもよい。前記の減圧弁１は油圧を減圧する減圧弁を例にして説明したが、油圧以外の種々の液圧、あるいは、空気圧やその他のガス圧を減圧する減圧弁にも、本発明の減圧弁を同様に適用することができる。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記減圧弁１に種々の変更を付加した形態で実施可能である。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１の減圧弁によれば、可動弁体と可動子弁体とが閉弁した状態において２次圧が極端に低下した場合にも、比較的小型の付勢機構により可動子弁体を開弁させ、１次圧を２次側へ充填することができる。そして、２次圧をある程度まで増大すると可動弁体が開弁し、１次圧を２次側へ急速に充填できる。つまり、２次圧の極端な低下による減圧弁の機能停止を防止できるうえ、その機能停止を防止する為に付勢機構を大型化する必要がないため、付勢機構を小型化でき、減圧弁を小型化することができる。また、前記の減圧弁の機能停止を防止する為に、可動弁体や弁座を小型化する必要がないため、２次圧を充填する際の充填速度を高く確保できる。
【００３３】
２次圧を立ち上げる際の終期には、可動子弁体の外周側の絞り通路を介して１次圧が２次側へ充填されるため、２次圧立ち上げの際のハンチングを抑制できる。また、２次圧を維持する際には、可動弁体を閉弁させたまま、２次圧の低下に敏感に反応する可動子弁体を開閉させて２次圧を調節できるため、２次圧制御の応答性に優れる。
【００３４】
請求項２の減圧弁によれば、可動子弁体と可動弁体を閉弁方向へ弾性付勢する共通のバネ部材を設けたため、１次圧の有無にかかわらず、可動弁体が弁座から離脱したり、可動子弁体が小径弁座から離脱するのを防止できる。
【００３５】
請求項３の減圧弁によれば、小径ロッド部の長さは、可動弁体の操作ロッド側端壁と小径弁座の合計厚さよりも大きく設定されているため、可動弁体を閉弁させまま、可動子弁体を確実に開弁させることができる。
【００３６】
請求項４の減圧弁によれば、弁座に対向する可動弁体の弁面部を合成樹脂部材で構成し、前記小径弁座に対向する可動子弁体の弁面部を合成樹脂部材で構成したため、可動弁体と弁座間から流体圧がリークすることがなく、同様に、可動子弁体と小径弁座間から流体圧がリークすることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る減圧弁の断面図である。
【図２】図１の減圧弁の平面図である。
【図３】主減圧機構が閉弁し副減圧機構が開弁している作動状態における減圧弁の要部断面図である。
【図４】主減圧機構と副減圧機構の両方とも閉弁している作動状態における減圧弁の要部断面図である。
【符号の説明】
１     減圧弁
２     弁ケース
４     １次ポート
５     ２次ポート
６     操作ロッド
６ａ   小径ロッド部
６ｂ   段付き部
７     付勢機構
８     受圧部材
１０   弁室
１１   可動弁体
１１ａ        封止部材
１１ｂ        ロッド側端壁部
１２   ロッド挿通孔
１３   油通路
１４   弁座
２０   弁体収容穴
２０ａ        絞り通路
２１   可動子弁体
２１ａ        封止部材
２２   小径ロッド挿通孔
２３   小径弁座
２４   コイルバネ
【図１】
0004166908.tif 000002
【図２】
0004166908.tif 000003
【図３】
0004166908.tif 000004
【図４】
0004166908.tif 000005