(57)【要約】【課題】付勢手段を有する減圧弁において、ピストンの傾きを抑える減圧弁を提供することである。【解決手段】減圧弁１０は、１次圧流体が供給される入力室１１３と、連通路１１１を介して入力室１１３と接続され、２次圧流体が出力される出力室１１４と、出力室１１４の内壁に沿い軸方向に移動可能なピストン１０８と、ピストン１０８を軸方向に付勢する付勢手段と、ピストン１０８と連動して軸方向に移動し、連通路１１１を開閉する弁体１１０と、を備え、付勢手段は、出力室１１４内に配置され、有効巻数がｎを整数として、ｎ＋０．５のコイルバネ１０４である。【選択図】図１
2009157692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次圧流体が供給される入力室と、
連通路を介して入力室と接続され、２次圧流体が出力される出力室と、
出力室の内壁に沿い軸方向に移動可能なピストンと、
ピストンを軸方向に付勢する付勢手段と、
ピストンと連動して軸方向に移動し、連通路を開閉する弁体と、
を備え、
付勢手段は、
出力室内に配置され、有効巻数がｎを整数として、ｎ＋０．５のコイルバネであることを特徴とする減圧弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減圧弁に係り、特に、付勢手段を有する減圧弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の流体の回路においては、流体の高圧力を予め定められた圧力まで減圧する減圧弁が用いられることがある。減圧弁として、例えば、特許文献１には、流体の回路に使用し、流体の高圧力を低圧力に減圧する減圧装置であって、流路上流に位置する比例減圧部と、比例減圧部の下流に位置する減圧部との２つの部分から構成され、減圧部として、ケース、減圧ピストン、バルブ、バネ、バネ調整部分とからなるものが開示されている。
【０００３】
なお、本発明に関連する技術として減圧弁の付勢手段ではないが、特許文献２には、乗用車の懸架ばね用の圧縮コイルばねであって、有効巻数が（ｎ＋０．５）±０．１２５（ｎ：整数）の範囲内であることを特徴とするものが開示されている。ここで、乗用車の懸架ばね用の圧縮コイルばねは、年々高まる軽量化ニーズに対応するため、材料の高強度化や加工技術の改良が行われた結果、ここ１５年間で設計応力は約１．４倍に上がり、ばねの質量は約４０％軽減されたが、ばねの軽量化に伴って、ばねの横たわみが増大してきたと述べられている。ここでは、有効巻数が（ｎ＋０．５）±０．１２５（ｎ：整数）とすることで、圧縮コイルばねの横たわみ比を０．０２２以下とすることができると述べられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２２６２１号公報
【特許文献２】特開平８−３０３５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
減圧弁において、減圧後のガスが流入される出力室の内壁に沿い軸方向に移動するピストンを付勢するコイルバネは、そのコイルバネの荷重がピストンにおけるコイルバネの伸縮方向に垂直な端面の中心にかからない場合には、そのピストンが傾くこととなる。そして、そのピストンが出力室の内壁を摺動する際に、ピストンまたは出力室の内壁が摩耗することによってできる摺動摩耗粉と摺動キズが発生し、減圧弁としての調圧不良等となる場合がある。
【０００６】
本発明の目的は、ピストンが傾くことを抑制できる付勢手段を有する減圧弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る減圧弁は、１次圧流体が供給される入力室と、連通路を介して入力室と接続される出力室と、出力室の内壁に沿って軸方向に移動可能なピストンと、ピストンを軸方向に付勢する付勢手段と、ピストンと連動して軸方向に移動し、連通路を開閉する弁体と、を備え、付勢手段は、その一方端が出力室の端面に接続され、他方端がピストンに接続されるコイルバネであって、有効巻数がｎを整数として、ｎ＋０．５のコイルバネであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成により、減圧弁は、出力室の端面とピストンとの間に有効巻数がｎ＋０．５のコイルバネを備える。したがって、コイルバネの荷重がピストンにおけるコイルバネの伸縮方向に垂直な端面の中心にかかるようにすることができるため、ピストンの傾きを抑制した減圧弁を提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。なお、以下では、１次圧流体を予め定められた圧力に減圧して２次圧流体を出力する単純な構造の減圧弁として説明するが、ピストンとコイルバネを用いたその他の減圧弁であってもよい。
【００１０】
［実施例１］
図１は、減圧弁１０の断面図である。減圧弁１０は、流体の回路に使用され、流体の１次側の高圧力を２次側の低圧力に減圧する機能を有する。減圧弁１０は、カバー１０６と、コイルバネ１０４と、ピストン１０８と、１次側の高圧力の流体が供給される入力室部１０１と、２次側の低圧力の流体が出力される出力室部１０２と、弁体１１０と、コイルバネ１０３と、ボディー１０５と、連通路１１１とを含んで構成される。
【００１１】
ボディー１０５は、適当な強度を有する金属材料で構成され、減圧弁１０を構成する筐体であって、供給用として供給口１１２が設けられ、排出用として負荷口１１５が設けられている。カバー１０６は、適当な強度を有する金属材料で構成され、ボディー１０５に覆いかぶされるカバーである。なお、ここでは、ボディー１０５とカバー１０６は、減圧弁１０の組み付け易さから分離されたものとして説明するが、一体化されたものであってもよい。入力室部１０１は、供給口１１２と入力室１１３を含んで構成され、１次圧流体が供給される圧力室であって、図１のボディー１０５において、略Ｌ字形状を有する。
【００１２】
出力室部１０２は、負荷口１１５と出力室１１４とを含んで構成され、減圧弁１０によって減圧された２次圧の流体が流入された後に負荷側に排出するための圧力室であって、入力室部１０１よりも大きな略Ｌ字形状を有している。出力室部１０２は、ボディー１０５とカバー１０６とによって形成される。
【００１３】
ピストン１０８は、出力室１１４内に設けられ、出力室１１４を軸方向に移動可能なピストンである。ピストン１０８は、出力室１１４を構成する側面である内壁に摺動して移動する機能を有する。ピストン１０８は、適当な強度を有する金属材料で構成される。
【００１４】
連通路１１１は、入力室１１３と出力室１１４とを接続する通路である。連通路１１１は、入力室１１３側から出力室１１４側に向けて、入力室１１３の断面積よりも次第に狭くなるように、テーパ形状を有するシート１０９が設けられて形成されている。
【００１５】
弁体１１０は、入力室部１０１から連通路１１１を貫通して出力室部１０２に跨る弁である。弁体１１０は、一方端が出力室部１０２に設けられるピストン１０８と接続され、他方端が後述するコイルバネ１０３と接続されている。弁体１１０は、連通路１１１のテーパ形状の部分に対応する形状の部分を有し、ピストン１０８と連動して軸方向に移動し、その部分が連通路１１１のテーパ形状の部分と合わさったときに、連通路１１１を閉じる機能を有する。
【００１６】
図２は、（ａ）従来のコイルバネ１２５（ｂ）減圧弁１０におけるコイルバネ１０４を示す図である。コイルバネ１０４は、ｎを整数として有効巻数がｎ＋０．５のばねである。ここで、図１においては、コイルバネ１０４の有効巻数は４．５であるが、図２においては、コイルバネの構造を明瞭にするために有効巻数は２．５として説明する。コイルバネ１０４は、ピストン１０８を出力室１１４の内壁に沿い軸方向に付勢する付勢手段である。コイルバネ１０４は、バネを巻いたときに形成される円の中心が、ピストン１０８においてコイルバネ１０４の伸縮方向に垂直な端面の中心と一致するように、出力室１１４内に設けられる。なお、従来のコイルバネ１２５との比較を行うと、従来のコイルバネ１２５は、有効巻数が３であるのに対し、コイルバネ１０４は、有効巻数が２．５と有効巻数が異なっている。
【００１７】
ここで、図２（ｂ）において、コイルバネ１０４の有効巻数について説明すると、端部５７と端部５６との間及び端部５０と端部５１との間は平坦化加工がされた部分であって付勢力が働く部分でなく有効巻数とされない。コイルバネ１０４において有効巻数とされるのは、周方向に沿って端部５６から端部５５を介して端部５４まで巻かれた部分の１回転と、次に、端部５４から端部５２を介して端部５３まで巻かれた部分での１回転と、端部５３から端部５１まで巻かれた部分の半回転との合計２．５回転である。したがって、コイルバネ１０４の有効巻数は２．５である。このとき、平坦化加工がなされる端部５０と端部５７とは、コイルバネ１０４の周方向において１８０度反対の位置に配置される。
【００１８】
コイルバネ１０３は、コイルバネ１０４と同様に有効巻数がｎ＋０．５（ｎは整数）のコイルバネである。コイルバネ１０３は、弁体１１０を入力室１１３の内壁に沿い軸方向に付勢する付勢手段である。コイルバネ１０３は、その軸方向の中心が弁体１１０の軸方向の中心と一致し、その荷重が弁体１１０の中心となるように入力室部１０１に設けられる。
【００１９】
上記構成の作用について説明する。減圧弁１０の入力室部１０１には、高圧の１次圧流体が供給されている。ここで、出力室部１０２が予め設定された圧力以下であれば、コイルバネ１０４の付勢力によってピストン１０８が入力室部１０１側に移動する。このように、ピストン１０８の移動により、これに連動して移動する弁体１１０が連通路１１１を開放することとなる。
【００２０】
連通路１１１の開放により入力室部１０１に供給される高圧の１次圧流体が連通路１１１を介して出力室部１０２へ流入する。このように、出力室部１０２へ流入した流体によって、出力室部１０２内部の圧力が上昇し、予め設定された圧力以上になれば、コイルバネ１０４の付勢力に打ち勝ってピストン１０８を押し上げる力が働く。このように、ピストン１０８が押し上がれば、それに連動して移動する弁体１１０が連通路１１１を閉じることとなる。
【００２１】
弁体１１０によって、連通路１１１が閉じられることにより、入力室部１０１から出力室部１０２への流体の流入が防止できるため、出力室部１０２の圧力上昇を停止することができる。このように、減圧弁１０に供給される高圧の１次圧流体を予め定められた圧力まで減圧して出力することができる。
【００２２】
一方、ピストン１０８が、上記のように移動する際には、出力室１１４の内壁に摺動して移動している。この場合、従来のコイルバネ１２５のように有効巻数をｎ（ｎは整数）としたままでは、コイルバネ１２５の荷重がピストン１０８の中心にかからないため、ピストンが傾いてしまうことがある。特に、高圧で使用する減圧弁においては、バネ荷重が高いため、ピストン１０８が傾いた時に発生する横力が大きく、摺動摩耗粉ないし摺動キズの発生が多い。ここで、上記のように、コイルバネ１０４は、有効巻数をｎ＋０．５（ｎは整数）としていることから、有効巻数ｎ（ｎは整数）の場合に比べて、円周方向のバネ定数のばらつきを低減させることができる。したがって、ピストン１０８が傾いた状態で移動することにより発生する摺動摩耗粉ないし摺動キズを抑制し、ひいては、減圧弁１０としての調圧不良等を防止することができる。
【００２３】
また、コイルバネ１０３についても、コイルバネ１０４と同様に有効巻数をｎ＋０．５（ｎは整数）としていることから、円周方向のバネ定数のばらつきを低減させることができる。したがって、弁体１１０が傾いて移動することにより発生する摺動摩耗粉ないし摺動キズを抑制し、ひいては、減圧弁１０としての調圧不良等を防止することができる。
【００２４】
［実施例２］
図３は、他の実施の形態である減圧弁１１を示す図で、ここでは、図１で説明した減圧弁と異なる部分として、図１の破線Ａの部分に相当する部分を抜き出してある。減圧弁１１は、減圧弁１０と同様に、カバー１０６と、コイルバネ１０４と、ピストン１０８と、入力室部１０１と、出力室部１０２と、弁体１１０と、コイルバネ１０３と、ボディー１０５と、連通路１１１とを含んで構成される。
【００２５】
なお、図３においては、コイルバネ１０４について概略形状を記載している。アジャストボルト２０２は、カバー２０６の天井側の中央に設けられ、コイルバネ１０４をその付勢に反する方向に向かって進行させる調節螺子である。
【００２６】
バネ受け部２０４は、アジャストボルト２０２の球面状の先端に沿った窪みをその上部に有して、アジャストボルト２０２と当接される。また、バネ受け部２０４は、その外周面がカバー２０６の内壁と摺動する程度の幅を有する。また、バネ受け部２０４は、弁体１１０側に向いた凸部を底部に有し、その凸部は、コイルバネ１０４と嵌合する。
【００２７】
ピストン２０８は、ピストン１０８とほとんど同様の構成であるが、その相違として、ピストン２０８は、窪みを有し、その窪みにはシールリップ２１２が設けられる。また、ピストン２０８は、弁体１１０側に凸部１１９を有し、その凸部１１９にはシールリップ２１２を固定するためのシールリップ固定用ナット２１４が螺着されている。また、ピストン２０８の底面側の形状は、ピストン１０８の底面とは異なり、弁体１１０の先端部にのみに当接する凸部形状である。また、ピストン２０８は、コイルバネ１０４側の内壁底部に凹部１１８を有する。ここで、ピストン２０８と弁体１１０との接点をＣ点とし、コイルバネ１０４とピストン２０８との接点をＢ点とする。なお、ピストン２０８は、その肉厚が略均一の有底円筒状のピストンである。
【００２８】
上記のように、バネ受け部２０４と、アジャストボルト２０２とで調芯機能を構成し、カバー２０６に対して、コイルバネ１０４が調芯されるようにすることにより、組付け時および作動中にコイルバネ１０４の位置がずれることがないようにする。具体的には、コイルバネ１０４の一端は、バネ受け部２０４の中心に形成された凸部の外周に拘束されている。これにより、常にコイルバネ１０４の荷重がピストン２０８の中心にかかるようにして、ピストン２０８の傾きを抑制できる。
【００２９】
また、上記のように、ピストン２０８を肉厚が略均一の有底円筒状として、円筒内部にコイルバネ１０４を収容することにより、ピストン２０８と弁体１１０との接点であるＣ点と、コイルバネ１０４とピストン２０８との接点であるＢ点との間の軸方向距離を短くする。これにより、ピストン２０８と弁体１１０との当接点であるＣ点を支点として、荷重作用点に同じ大きさの力を与えたとき、荷重作用点までの距離が長い場合よりもモーメントを小さくでき、ピストンの傾きを抑制することができる。
【００３０】
また、上記のように、ピストン２０８には凹部１１８を形成しているが、これは凸部１１９が形成されたピストン２０８の重量増加を抑え軽量化するためであり、切削などにより形成している。この軽量化により、減圧弁１１の応答性を向上させている。また、この
凹部１１８の形状は、ピストン２０８の凸部１１９にシールリップ２１２を装着する際、シールリップ２１２を固定するナット２１４とピストン２０８とが共回りしないように、ピストン２０８を回り止めするための回り止め工具の先端と凹部１１８とが係合する形状（例えば、回り止め工具の先端が六角の凸形状、凹部が六角の凹形状）に形成されている。このように、凹部１１８がピストン２０８の軽量化（減圧弁１１の応答性）とシールリップの取付け作業効率化に寄与する。
【００３１】
また、図３に示されるように、ピストン２０８内周とコイルバネ１０４外周との間には隙間ｔが形成されている。この隙間ｔが形成されることにより、コイルバネ１０４が、その作動中に最大限圧縮されてもピストン２０８内周と接触せず、摩耗粉の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【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】本発明の実施の形態に係る減圧弁のコイルバネと従来のコイルバネとの比較を示す図である。
【図３】他の実施の形態である減圧弁において、図１で説明した減圧弁と異なる部分として、図１の破線Ａの部分に相当する部分を抜き出した図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０，１１  減圧弁、５０，５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７  端部、１０１  入力室部、１０２  出力室部、１０３，１０４，１２５  コイルバネ、１０５  ボディー、１０６，２０６  カバー、１０８，２０８  ピストン、１０９  シート、１１０  弁体、１１１  連通路、１１２  供給口、１１３  入力室、１１４  出力室、１１５  負荷口、２０２  アジャストボルト、２０４  バネ受け部、２１２  シールリップ、２１４  シールリップ固定用ナット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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