JP2002081562A - リリーフ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動を抑制できるリリーフ弁を提供する。 【解決手段】 バルブシート２５のボールシート３３
と、前記ボールシート３３に着座するボール２８と、前
記ボール２８を保持するボールサポート２７と、前記ボ
ールサポート２７を押圧して前記ボール２８をボールシ
ート３３に着座させるスプリング２６とを備えたリリー
フ弁１４において、前記ボールサポート２７のバルブシ
ート２５側にボール２８を先端にして後傾する円錐面３
８を形成した。この円錐面３８の延長上にボールシート
３３とボール２８との着座部を位置させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リリーフ弁に関
し、特に作動時に異音の発生を抑制するリリーフ弁に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のリリーフ弁としては、例えば、特
開平８−４２５１３号公報に記載されたものがある。

【０００３】これは、自動車のパワーステアリング装置
への流体供給に使用されるフローコントロール弁におい
て、パワーステアリング装置に供給する流体圧力が異常
に高圧となった場合にその圧力をリリーフするように設
けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
リリーフ弁にあっては、バルブシートに着座するスチー
ル製のボールを保持するボールサポートの先端がボール
保持部から径方向に拡がるフランジ状に形成されている
構成となっている。

【０００５】このため、ボールがバルブシートから離脱
する開弁時に、ボールとバルブシートとの間の開口部か
ら押出されてくる作動流体の噴流がボールサポートに衝
突し易すく、上記作動流体の噴流のボールサポートへの
衝突は、ボールサポートやボールを軸方向に振動させ、
異音を生じさせることがあった。

【０００６】また、ボールとバルブシートとの環状の隙
間が円周方向で一様に形成されない場合に偏ってボール
サポートに衝突することや、ボールサポートを背面から
押圧しているスプリングの倒れなどにより、ボールサポ
ートやボールは横方向にも振動し、この点でも異音を生
じやすい。

【０００７】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、振動を抑制できるリリーフ弁を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、バルブシ
ートと、前記バルブシートに着座するボールと、前記ボ
ールを保持するボールサポートと、前記ボールサポート
を押圧して前記ボールをバルブシートに着座させるスプ
リングとを備えたリリーフ弁において、前記ボールサポ
ートのバルブシート側にボールを先端にして後傾する円
錐面を形成したことを特徴とする。

【０００９】前記円錐面は、稜線が直線となった円錐面
だけでなく、中途部で若干膨らんだものや若干凹んだも
のも含んでおり、これらを総称して円錐面と表現してお
り、他の表現としては、テーパ面と表現される場合があ
る。

【００１０】第２の発明は、第１の発明において、前記
円錐面は、その延長面が前記ボールの表面に接触若しく
は交差するよう構成したことを特徴とする。

【００１１】第３の発明は、第１の発明において、前記
円錐面は、その延長上にバルブシートとボールとの着座
部が位置するよう構成したことを特徴とする。

【００１２】第４の発明は、第１ないし第３の発明のい
ずれか一つにおいて、前記ボールは、ボールサポートに
設けた円柱穴に挿入保持されることを特徴とする。

【００１３】第５の発明は、第１ないし第４の発明のい
ずれか一つにおいて、前記リリーフ弁は、パワーステア
リング装置へ作動流体を供給するフローコントロール弁
に設けられて、パワーステアリング装置への流体圧によ
りリリーフ作動することを特徴とする。

【００１４】

【発明の効果】したがって、第１の発明では、ボールサ
ポートのバルブシート側にボールを先端にして後傾する
円錐面を形成したため、バルブシートとボールとの間の
環状の開口部を経て噴射される作動流体を半径方向外周
に円滑に案内するよう作動する。

【００１５】従って、噴流がバルブサポートに衝突する
ことが回避でき、ボールの軸方向および横方向の振動を
抑制できる。

【００１６】第２の発明では、円錐面がボール表面に接
する面をもつ円錐面より前方に出っ張っていないため、
ボールに衝突した噴流の流れを、円錐面特に円錐面とボ
ールとの接続部で乱すことが防止できる。

【００１７】第３の発明では、円錐面の延長上にバルブ
シートとボールとの着座部を位置させたので、上記噴流
をさらに精度よく案内できる。

【００１８】第４の発明では、ボールをボールサポート
の円柱穴に挿入保持するものであるため、ボールとボー
ルサポートとが一体となって作動することとなり、ボー
ルの振れに起因する横方向の振動を抑えることができ
る。

【００１９】第５の発明では、パワーステアリング装置
への流体圧をリリーフするようにしているため、パワー
ステアリング装置のリリーフ音自体を小さくできる。

【００２０】このパワーステアリングのリリーフ作動
は、他の騒音も低く、リリーフ時の作動音が車室内に侵
入しやすい低速の走行速度において負荷が比較的高くな
って生じやすく、車両静粛性に寄与できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１および図２は本発明の一実施
態様を示し、図１はフローコントロール弁Ａの断面図で
あり、図２は図１のII部を拡大して本発明の対象とする
リリーフ弁を示す。

【００２２】図１において、１はポンプボデーの一部を
示し、一端がプラグ２で閉塞された摺動穴３の他端は絞
り４を形成する小径穴５を挟んで図示しないアクチュエ
ータに作動流体を供給するポート６に形成されている。

【００２３】また、前記ポート６は導入通路７を介して
パイロット圧室８に連通し、導入通路７の一部は小径の
オリフィス９に形成されている。

【００２４】前記摺動穴３の他端側には図示しないポン
プに連通するポンプポート１０が開口すると共にポンプ
ポート１０の開口位置からプラグ２側に若干離れて還流
通路１１が開口している。

【００２５】スプール弁２０は、大径部２１と中径部２
２とからなる段付構造に形成され、大径部２１が摺動穴
３に摺動自在に挿入され、プラグ２側の一端をパイロッ
ト圧Ｐｐが加えられるパイロット圧室８に画成し、同時
に大径部２１の他端側をポンプ圧Ｐｏが作用するポンプ
圧室１２に画成する。

【００２６】また、スプール弁２０はプラグ２に着座し
たスプリング１３により他端側に付勢され、他端側のポ
ンプ圧室１２の圧力によりスプール弁２０が前記スプリ
ング１３に抗して移動するとき大径部２１で閉じていた
還流通路１１の一部がポンプ圧室１２に開口してポンプ
からの作動流体の一部を還流通路１１に還流させるよう
連通する。

【００２７】また、大径部２１はパイロット圧室８に開
口した中空に形成され、開口部にはスリーブ２４で保持
されたバルブシート２５が設けられ、バルブシート２５
には背面からリリーフスプリング２６により付勢され且
つボールサポート２７により支持されたスチール製のボ
ール２８が着座してリリーフ弁１４を構成している。

【００２８】前記リリーフ弁１４により戻された作動流
体は大径部２１に設けた横穴２９および環状グルーブ３
０を介して前記還流通路に戻される。

【００２９】即ち、ポンプ圧室１２に流入した流量をＱ
ｏ，絞り４を通過する流量をＱｃ，ポンプ圧室１２から
還流通路１１へ還流される流量をＱｒｆとすると、流量
Ｑｏは流量Ｑｃと流量Ｑｒｆとに振り分けられ、下記の
関係を持つ。Ｑｏ＝Ｑｃ＋Ｑｒｆまた、スプール弁２０
の大径部２１の断面積をＡｆ１，中径部２２の断面積を
Ａｆ２とし、ポンプ圧室１２の圧力をＰｏ，ポート６の
制御吐出圧をＰｃ，パイロット圧室８のパイロット圧を
Ｐｐとし、Ｆｋをスプリング１３の荷重とすると、 Ｐｏ・Ａｆ１＝Ｐｐ・Ａｆ１＋Ｆｋ の釣り合い式が成立する。

【００３０】静的には、Ｐｃ＝Ｐｐであるから、上記式
は下記のように変換できる。 （Ｐｏ−Ｐｐ）＝Ｆｋ／Ａｆ１ 即ち、絞り４の上流と下流との圧力差（Ｐｏ−Ｐｐ）
は、スプリング１３の荷重Ｆｋにより決定される。

【００３１】そして、本発明の対象とするリリーフ弁１
４の詳細を図２により説明する。

【００３２】前記リリーフ弁１４のバルブシート２５に
はパイロット圧室８側から順に軸方向にシートオリフィ
ス３１、拡径してゆくバルブチャンバー３２、ボールシ
ート部３３および更に拡径する案内部３４が形成されて
いる。

【００３３】前記バルブシート２５のボールシート３３
には背面部をボールサポート２７に支持されて弁部材と
して機能するスチール製のボール２８が着座している。

【００３４】前記ボールサポート２７は先端の円錐状に
窪んだ凹部３５でボール２８を支持し、背面のステム３
６により位置決めされ且つツバ部３７の端面と当接する
スプリング２６によりバルブシート２５側に押圧され保
持しているボール２８をバルブシート２５に着座させる
ようにしている。

【００３５】前記ツバ部３７の外周は円錐台状に形成さ
れ、そして、この円錐面３８の延長上にバルブシート２
５のボールシート部３３の円周上の各部分が略位置する
ように形成されている。換言すると、円錐面３８のほぼ
延長線上にボール２８の外周面が位置するように形成す
る。

【００３６】上記構成になるリリーフ弁１４は、スプリ
ング２６の初期セット荷重とボールシート３３開口部の
シート面積により、リリーフ弁１４のセット圧力が決ま
る。

【００３７】なお、前記円錐面３８とボールシート３３
との位置関係は、厳密なものでなくてよく、円錐面３８
の延長がボールシート３３の環状部分の中に位置する場
合や環状部分の外に位置しても差支えなく、ボール２８
とボールシート３３との間からの噴流を案内するもので
あればよいものである。

【００３８】更に、上記円錐面３８を上記ボール２８と
ボールシート３３との間からの噴流に全く接触しない角
度に設定できればよい。

【００３９】次に作動を説明する。

【００４０】負荷の増大などにより、パイロット圧室８
内およびバルブチャンバー３２の流体圧力がリリーフ弁
１４のセット圧力以上に達すると、ボール２８をスプリ
ング２６に抗してボールシート３３から離脱させてリリ
ーフ弁１４を開弁させる。

【００４１】次いで、作動流体はシートオリフィス３
１，バルブチャンバー３２，ボールシート３３とボール
２８との間の環状の開口部を経てバネ室１５に入り、ス
プール弁２０の横穴２９、スプール弁２０外周のグルー
ブ３０を経由して還流通路１１に戻される。

【００４２】上記環状の開口部を経てバネ室１５に作動
流体が入る際に、ボール２８により末広がりの円錐状の
噴流となってバネ室１５に放射される。

【００４３】そして、上記円錐状の噴流は、ボールサポ
ート２７のツバ部３７外周に設けた円錐面３８（テーパ
面）により半径方向外周に円滑に案内される。

【００４４】バルブシート２５のボールシート３３に続
く案内面３４は、上記円錐状の噴流を半径方向外側に案
内するよう機能する。

【００４５】従って、噴流がバルブサポート２７に衝突
することが回避でき、ボール２８の軸方向および横方向
の振動を抑制できる。

【００４６】フローコントロール弁Ａにあっては、上記
リリーフ弁１４の作動により、パイロット圧室８の流体
圧力Ｐｐが減圧され、ポンプ圧室１２の流体圧力Ｐｏと
のバランスによりスプール弁２０は図中右方向（パイロ
ット圧室８側）に移動し、ポンプ圧室１２の作動流体を
還流通路１１側への還流量Ｑｒｆを増加させて、ポンプ
圧室１２の流体圧力Ｐｏを減圧する。

【００４７】上記減圧に伴い、絞り４を下流の制御吐出
圧Ｐｃも減圧され、異常な圧力上昇を未然に防止する。

【００４８】本実施態様にあっては、また、円錐面３８
の延長上にボールシート３３とボール２８との着座部が
位置させたので、上記噴流をさらに精度よく案内でき
る。

【００４９】さらに、パワーステアリング装置への流体
圧をリリーフするリリーフ弁１４にしているため、パワ
ーステアリング装置のリリーフ音自体を小さくできる。

【００５０】一般にパワーステアリング装置にあって
は、据え切り等に代表されるように停車中や低速度での
走行時に、負荷が大きく作動流体の圧力が高圧となりや
すく、リリーフ作動も頻繁に行われる。

【００５１】そして、このような状態においては、他の
騒音は比較的少ないため、振動や騒音が容易に自動車の
車室内に侵入しやすいものである。

【００５２】しかしながら、上記のごとくリリーフ作動
時の振動や異音が充分抑制されているため、自動車の車
室内に侵入することが低減される。

【００５３】図３は図２の変形例を示し、図２ではボー
ル２８を円錐状の凹部３５で支持していたのに代えて円
柱状の凹部３９によって支持するようにしたものであ
る。

【００５４】図３において、ボールサポート２７のツバ
部３７の円錐面３８（テーパ面）の先端に円柱状の凹部
３９を設け、ボール２８をボールサポート２７の凹部３
９の底面と側面とにより保持するようにしている。

【００５５】この例では、ボールサポート２７に設けた
円柱面によりボール２８を拘束しているため、ボール２
８とボールサポート２７とが一体となって作動すること
となり、ボール２８の振れに起因する横方向の振動を抑
えることができる。

【００５６】なお、上記の実施形態において、ボールサ
ポートにボールを保持するのに円錐状の凹部や円柱状の
凹部を用いるものについて説明したが、図示しないが、
円錐面先端に接着、溶接、かしめ等の他の固着手段を用
いて保持するものであってもよい。

【００５７】また、円錐面は稜線が直線的なものについ
て説明しているが、図示しないが、円錐面の中途部がな
だらかに凹んだものや、また逆に、中途部がなだらかに
膨らんだものであってもよく、円錐面とはこれらを含む
概念として用いており、別の言い方ではテーパ面といわ
れる場合もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すフローコントロール
弁を含めた断面図。

【図２】図１のII部を拡大して示すリリーフ弁の拡大
図。

【図３】本発明の他の実施形態の拡大図。

【符号の説明】

Ａ フローコントロール弁 １ ポンプボデー ２ プラグ ３ 摺動穴 ４ 絞り ６ ポート ８ パイロット圧室 １０ ポンプポート １１ 還流通路 １２ ポンプ圧室 １３ スプリング １４ リリーフ弁 ２０ スプール弁 ２１ 大径部 ２２ 中径部 ２４ スリーブ ２５ バルブシート ２６ リリーフスプリング ２７ バルブサポート ２８ ボール ２９ 横穴 ３０ 環状グルーブ ３１ シートオリフィス ３２ バルブチャンバー ３３ ボールシート ３５，３９ 凹部 ３７ ツバ部 ３８ 円錐面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H052 AA01 BA33 CA04 EA16 3H059 AA08 BB37 BB38 CA04 CD05 EE01 FF03 FF13 FF16

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブシートと、 前記バルブシートに着座するボールと、 前記ボールを保持するボールサポートと、 前記ボールサポートを押圧して前記ボールをバルブシー
   トに着座させるスプリングとを備えたリリーフ弁におい
   て、 前記ボールサポートのバルブシート側にボールを先端に
   して後傾する円錐面を形成したことを特徴とするリリー
   フ弁。
2. 【請求項２】 前記円錐面は、その延長面が前記ボール
   の表面に接触若しくは交差するよう構成したことを特徴
   とする請求項１に記載のリリーフ弁。
3. 【請求項３】 前記円錐面は、その延長上にバルブシー
   トとボールとの着座部が位置するよう構成したことを特
   徴とする請求項１に記載のリリーフ弁。
4. 【請求項４】 前記ボールは、ボールサポートに設けた
   円柱穴に挿入保持されることを特徴とする請求項１ない
   し請求項３のいずれか一つに記載のリリーフ弁。
5. 【請求項５】 前記リリーフ弁は、パワーステアリング
   装置へ作動流体を供給するフローコントロール弁に設け
   られて、パワーステアリング装置への流体圧によりリリ
   ーフ作動することを特徴とする請求項１ないし請求項４
   のいずれか一つに記載のリリーフ弁。