Pressure reducing valve

本発明は、二つの空間を区切る第１弁座を含む弁ハウジングにより構成され、スレーブ作動部とマスター作動部を備えた複動式密閉型油圧システムの回路内で、マスター作動部が人手を離れているときに 、圧力を低下させる減圧弁であり、第１空間が第１回路と連通するよう配置され、また第２空間が作動油タンクと連通するよう配置され、第１空間に第１弁体と第１ばねが設けられ、ばねの一端がハウジングの一部に当接し、ばねの他端が弁体に当接し、弁体が一方向では第１回路内の作動油の圧力による力と第１ばねの力の影響を受け、その反対方向では開閉体の影響を受けて動いて弁座にシール当接し、開閉体が第２回路内の作動油の圧力の影響を受けることを特徴とする減圧弁に関するものである。
この種の弁は、たとえば車のギヤシフト装置に用いられ、ギヤシフト力が運転席からこの種の油圧システムを経てギヤボックスへと伝えられる。
この場合、動力伝達は全くサーボ装置なしに行われる。 すなわち、スレーブ作動部を動かすために管内に生ぜしめる圧力はギヤレバーを手で動かすことにより提供され、必要な手の力が適度で良いようにするためシステム可動部間の摩擦は適度でなければならない。
システムが放置されて作動油温度が上昇すると、システム回路内の作動油圧力が上昇するので、作動油によりシステムの可動部・固定部間のパッキンに働く力が増加し、これらの可動部を動かすのに必要な力が増加するのは不具合である。
この種の弁を用いる場合、 前記理由で圧力が所定値を越えると弁体が弁座から離れ、それにより第１回路の作動油がタンクへと流れて回路内の作動油圧力が低下する。 二つの回路はマスターシリンダ内を自由に動くことのできるピストンだけで分離できるので、第２回路内の作動油圧力も低下する。
従って、システム操作に必要な力を適度なレベルに保つことができる。
しかし、 弁により回路の一方からタンクへの作動油流が造り出されるので、ギヤレバーをニュートラルにして車を放置しておくと、ギヤレバーが運転席に対し正常な位置から離れ 、これは運転者にとっては不快であり得る 。 また、ギヤレバーが、ギヤレバーハウジングに対し本来の位置から遠く離れ 、ギヤレバーがギヤレバーハウジングに当接してしまい 、所望のギヤが得られなくなることも生じかねない 。
本発明の目的は、上記不具合のない弁を提供することである。
本発明による弁の特徴は、請求項に述べられた特徴に示されている。
以下、本発明を添付の単一図面に関し詳しく説明する。 図は、本発明による弁の実施例の縦方向断面図である。
弁を構成する円形断面のハウジング１の外側には半径方向外方に開いた２本の溝が形成され、これらの溝にＯリング２ ， ３がそれぞれ嵌め込まれている。 弁ハウジングの外側部分には雄ねじが設けられているので、これをギヤレバーハウジングなどに設けた孔の雌ねじにねじ込むことにより、弁ハウジングをギヤレバーハウジングなどの中にシール挿入配置できる。
ハウジング１のＯリング２，３間で、長手方向ほぼ中央に、２個の整合した半径方向孔４，５が形成され、これらが複動式油圧システムの作動油タンク（図示せず）に接続されている。
ハウジング１ に設けられる長手方向貫通孔６の中央小径部７に、半径方向孔４，５の端が開いている 。
中央小径部７の各端には夫々大径の第１孔部１１，第２孔部１２があり、従って、それらの移行部には夫々第１肩部１７ ，第２肩部１８が形成されている。
第１孔部１１と第２孔部１２はそれぞれハウジング末端付近まで延びて、更に大径の第３孔部１３ ，第４孔部１４ に連なり、それらの移行部には第３肩部１９ ，第４肩部２０が形成されている。 第３孔部１３と第４孔部１４の壁部には半径方向内方に開いた環状溝１５ ， １６が形成されている。
第３孔部１３ ，第４孔部１４は、図には詳細が示されていない既知の複動式油圧システムの夫々第１回路，第２回路に連通できる 。
第１孔部１１ ，第２孔部１２には、外部が円筒状で同一形状の第１スライド弁２１，第２スライド弁２２が摺動自在に配されている。 スライド弁２１，２２の、ハウジング貫通孔６開放端側の端部には夫々大径孔２４，２５が形成され、ハウジング中央部側の端部では小径部２６，２７に連なり、それらの移行部には夫々環状肩部２８，２９が形成されて弁座として機能する 。
スライド弁２１ ， ２２の大径孔２４ ， ２５内には夫々第１玉弁体３１，第２玉弁体 ３２が設けられ、 夫々弁座を構成する環状肩部２８，２９にシール当接して配置されている。
スライド弁２１ ， ２２の円筒状外壁には半径方向外側に開いた溝が形成され、 これらにＯリング４６ ， ４７が嵌め込まれて 、各スライド弁２１，２２とそれらを摺動自在に配置したハウジング貫通孔６との間をシールしている。 従って、各スライド弁２１，２２は孔中の作動油圧力により夫々孔中を動くことができる。
第３孔部１３ ，第４孔部１４内には、 夫々軸方向中央貫通孔のある円板３３，３４が設けられ、 円板３３，３４は夫々第３肩部１９ ，第４肩部２０に当接し、 環状溝１５，１６に嵌め込まれたスナップリング３５ ，３６などの止めリングにより軸方向に変位しないよう固定されている。
第１玉弁体３１，第２玉弁体３２と隣接する円板３３，３４との間には、コイルばねなどであってよい同一形状の第１圧縮ばね３７，第２圧縮ばね３８が設けられ、各玉弁体３１，３２を付勢して弁座である環状肩部２８，２９に当接させる。 玉弁体が弁座に押しつけられたら、第１圧縮ばね３７，第２圧縮ばね３８はスライド弁２１，２２を一方向に動かして第１肩部１７ ，第２肩部１８に押しつけようとする。 スライド弁２１ ，２２間には、同様にコイルばねであってよい中央の第３圧縮ばね３９が貫通孔６の中央部７を通って延びる 。 この第３圧縮ばね３９は、スライド弁２１ ， ２２を相反方向に動かし、 夫々円板３３，３４に押しつけようとする。
貫通孔６と同軸に、シリンダロッドである開閉体４０が中央孔７を通り、巻線により形成された第３圧縮ばね３９の中央開口部を通って延びる 。 開閉体４０の第１端部４１ ，第２端部４２ がスライド弁２１ ， ２２内の小径孔２６ ， ２７内に、空隙を保ちながら挿入されている。 従って小径孔２６，２７の壁部と各端部４１，４２との間には円形断面の通路が形成され、玉弁体３１，３２が弁座に当接していない場合に、スライド弁２１，２２の大径孔２４，２５を、ハウジング１内の半径方向４，５に接続する。
第１肩部１７ ，第３肩部１９間の距離は、第２肩部１８ ，第４肩部２０ 間の距離に相応しており 、これはスライド弁２１ ， ２２の軸方向長さよりも距離Ａだけ長い。 この距離Ａが各スライド弁２１ ， ２２の移動可能距離である。
スライド弁２１，２２が円板３３，３４に当接し、 玉弁体３１，３２が弁座である環状肩部２８，２９に当接すると、 玉弁体３１，３２間の距離は、 開閉体４０の長さよりも２×Ｂだけ長くなる。 図では開閉体４０はスライド弁２１，２２間の対称位置にある。
図に示した弁では、スライド弁２１，２２の移動可能距離は相等しく、 以下の不等式が成立する。
（２×Ｂ）＞Ａ＞Ｂ
スライド弁２１，２２の移動距離が相等しくない場合には、 より一般的な法則が当てはまり 、閉じた状態の玉弁体３１，３２間の開閉体４０の総移動可能距離は、スライド弁２１，２２各々の移動可能距離よりも大きいが、スライド弁２１ ， ２２の総移動可能距離よりも小さい。
従って、両回路の作動油圧力が同時に所定限界値を越えた場合にのみ、 玉弁体が弁座から離れることができる 。 つまり、 回路の一方だけが圧力上昇しても弁は開かない。
本発明による弁の作動は、以下の通りである。
複動式油圧システムが、例えば第２回路（つまり、図のハウジング１の左側に接続され、ハウジング１の第４孔部１４と連通している回路）内で圧力が上昇し、スレーブ作動部を一方向に動かすよう作動する場合 、弁はハウジング１内の半径方向孔４，５を通して作動油をタンクへと送ることがない 。 Ａは２×Ｂよりも小なので 、圧力上昇により、開閉体の端部４１，４２が隣接する玉弁体３１，３２に同時に当接することなく、第２スライド弁２２を動かして第２肩部１８に当接させることができる。 従って 、いずれの玉弁体も弁座から離れず、回路内の作動油がタンクへ流れることはできない 。
システム作動中に、右側の第１回路だけが圧力上昇するときも同じことが当てはまる 。
ギヤレバーなど、マスター作動部の操作レバーを例えばニュートラルにしたままシステムを放置すると 、システム内の作動油温度が上昇し、油圧システム各回路内の作動油圧力増加を引き起こし 、理論的には両スライド弁２１ ，２２が 、第３ばね３９によって加えられる力に抗して同時にハウジング中央部へと動かされる。 なぜなら、各回路はピストンなどの自由可動性の作動部品だけによって分離されているからである。 圧力が充分に高まると、開閉体 ４０の端部４１ ， ４２は、 夫々隣接する玉弁体３１ ， ３２に当接し 、回路内の圧力が引続き上昇すると、 両玉弁体３１，３２が同時に弁座から離れ、両回路から作動油がタンクへと流れると共に両回路の圧力が下がる。 従って 、このように理論的に理想的な状況では、レバーはニュートラルに留まることができる。
しかし実際には、 例えばスライド弁２１ ， ２２と関連する孔部１１ ， １２との間の摩擦は恐らくは等しくない 。 更に 、作動ピストンとマスターシリンダ・スレーブシリンダのシリンダ部分との間に摩擦があり、 加えて 、両回路が相異なる温度に加熱されている可能性がある 。 つまり、温度上昇時に両回路の圧力上昇に差のある可能性がある。
従って、例えば第２回路の圧力が第１回路の圧力よりも高くて、最初に第２スライド弁２２だけが動くことがある。 例えば 、第２ 玉弁体３２が開閉体 ４０の第２端部４２に当接して、一緒に図の右方へ動くことができる 。 しかし、Ａ が ２×Ｂよりも小だから 、第２スライド弁２２ が行き着くところまで動いて第２肩部１８に当接しても、開閉体４０の第１端部４１が第１玉弁体３１に当接することはない 。
右の第１回路の作動油圧力も充分に上昇すると、第１スライド弁２１が左へ動き第１玉弁体３１が静止中の開閉体４０の右端部４１に当接する 。 第２スライド弁２２が第２肩部１８に当接しているが 、第１スライド弁２１がまだ第１肩部１７に当接していない場合 、第２圧縮ばね３８が第１圧縮ばね３７よりも延び、第２圧縮ばね３８により加えられる力が第１圧縮ばね３７による力よりも小さくなる。 第１スライド弁２１が図の左方へ動き続けると、 開閉体４０により第２弁体３２が弁座から離れることだけが引き起される 。 従って 、左の第２回路内の作動油圧力だけが最初に低下する。 このことは、この回路内で作動油圧力が最大となっているから有利である 。
左の第２回路で圧力低下し、作動油により第２スライド弁２２に加えられる力が低減するため、この第２スライド弁２２ が図の左方へと動いて、弁座である肩部２９が第２ 玉弁体３２に当接する。 第１スライド弁２１が左方へ動き続けると、 開閉体４０により第１弁体３１が弁座から離れることが引き起こされて第１回路内の作動油圧力が低下する。
前記した摩擦によりシステム内にヒステリシスが生じるため 、また、距離Ａ ， Ｂ、 ばね特性や寸法などの弁パラメータを適宜選んだことにより 、試験を行った結果、スライド弁２１ ， ２２ 及び開閉体４０の繰返し前後動及び両回路の徐々の圧力低減が達成できることが判明した 。 その結果、システムのマスター作動部の作動本体、例えばギヤレバーが、まずニュートラル位置から一方向に所定距離動き、次にニュートラルを通って他方向により短い距離動くなどで、システムの両回路圧力が低下して両玉弁体が弁座に当接するまでとなる 。 従って 、ギヤレバーは最終的には当初のニュートラルから極くわずかの距離のところに位置する。 オペレータは、 圧力低下の結果、複動式油圧システムの操作レバーがニュートラルからごく短い距離だけ動いたこと、 及び操作レバーを容易に動かすことができることを確めることができる。
以上の説明では、システム内の流体を油圧作動油としたが、流体は、もしその方が有利なら気体でもよい。
２個のスライド弁は互いに角度をつけて延ばすことができること 、 開閉体４０を適当な機構で代替えできること、スライド弁の寸法が同じである必要はないこと 、弁が図示のようにほぼ左右対称である必要もないこと、を理解すべきである 。