JP6086591B2 - 付勢力可変弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、ばね力により弁体が弁座に対して付勢されている弁であって、磁気粘性流体の作用によって、実質的にばね力を変更することができる弁装置に関する。

従来油圧機器で用いられている調整弁として、弁体をばねで弁座側へ付勢する形式のものが知られている。この調整弁装置では、付勢ばね固有のばね力により流体の流量を調整する。
一方、磁性流体を用いた電磁弁として、特許文献１に記載されたものが知られている。この電磁弁は、ソレノイドによって流路の切換操作を行う電磁弁において、可動鉄心と固定鉄心との吸着面の損耗及び衝突音の原因である両鉄心の吸着速度を抑えると共に、可動鉄心と磁気板との間の磁路のギャップによる磁気抵抗を低減させ、ソレノイドの省電力化を図ることを目的とするもので、磁気板と可動鉄心との間の隙間に、磁性流体を充填すると共に、磁気枠に磁性流体の保持に必要な磁性を持たせるものである。

特開２０００−１３０６３２号公報

弁体をばねで弁座側へ付勢する形式の調整弁では、その特性が、ばねの特性により定まるため、ばねを変更しない限り、弁の特性を変更することはできない。
上記磁性流体を用いた電磁弁は、ソレノイドに印加する電流の大きさに関わらず、ＯＮ／ＯＦＦの動作しかしない。
本発明は、ばね力により弁体が弁座に対して付勢されている弁装置であって、磁気粘性流体の作用によって、実質的にばね力を変更することができるものを提供することを目的としている。

以下、添付図面の符号を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上記課題を解決するための、本発明の付勢力可変弁装置１においては、弁体２が、ばね力により弁座４に対して押圧される。弁体２は、鉄製のプランジャ６の一端に結合され、このプランジャ６は、付勢力調整機構５に軸線方向移動自在に受け入れられる。付勢力調整機構５は、プランジャ６を気密に受け入れるケーシング７と、このケーシング７内にプランジャ６の外周を囲むように設けられるヨーク８及びこのヨーク８を磁化するソレノイド９と、プランジャ６の外周とヨーク８との間に形成される流体室１０と、この流体室１０内に充填される磁気粘性流体１１とを具備する。ソレノイド９の磁界により、磁気粘性流体中に散在する磁性粉が磁界方向に揃うと、磁性粉クラスタを形成する。プランジャ６の移動に伴い、磁性粉クラスタのせん断応力による粘性抵抗が生じ、プランジャ６の移動を妨げる方向の移動荷重を生じる。ソレノイド９へ流す電流の変化により、プランジャ６の移動に対する粘性抵抗を増減し、見かけ上のばね力を可変とする。

本発明の付勢力可変弁は、ソレノイドへ流す電流の変化により、磁気粘性流体の粘性抵抗を増減し、弁体を付勢するばねの見かけ上のばね力を容易かつ正確に調整できる。

本発明に係る付勢力可変弁の概略的説明図である。 図１の付勢力可変弁の実施形態の断面図である。 図１の付勢力可変弁の他の実施形態の断面図である。

図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１において、付勢力可変弁装置１における弁体２は、ばね３により弁座４に対して付勢される。弁体２は、磁性体製のプランジャ６の一端に結合され、プランジャ６は付勢力調整機構５に軸線方向移動自在に受け入れられる。

付勢力調整機構５は、プランジャ６を気密に受け入れる磁性体からなるケーシング７と、このケーシング７内にプランジャ６の外周を囲むように設けられるヨーク８及びこのヨーク８を磁化するソレノイド９とを具備する。プランジャ６の外周とヨーク８との間には、流体室１０が形成され、この流体室１０内に磁気粘性流体１１が充填される。ソレノイド９に電流を流すと、矢印のように磁界が生じ、この磁界により、磁気粘性流体１１中に散在する磁性粉が磁界方向に揃い、磁性粉クラスタを形成する。ケーシング７に対してプランジャ６が移動するとき、磁性粉クラスタのせん断応力が、粘性抵抗となり、プランジャ６の移動を妨げる方向の荷重を生じる。ソレノイド９へ流す電流の変化により、磁気粘性流体１１の粘性を変化させ、プランジャ６の移動に対する抵抗を増減できる。これにより、見かけ上のばね力を変更する。

図２に示す実施形態において、弁装置１は、弁体２を内装するほぼ円筒形の弁ケース１２と、付勢力調整機構５を構成する同じくほぼ円筒形のケーシング７及びばね受け筒１３を具備する。弁ケース１２は、アウタケース１２１とインナケース１２２とからなり、一端側において油圧機器のシリンダカバー１０１に気密に固着され、他端側においてケーシング７の一端側に接続される。ばね受け筒１３は、ケーシング７の他端側に接続される。

弁ケース１２のアウタケース１２１は、一端側に、シリンダカバー１０１の油通路１０２に連通する第１ポート１２１ａを有し、中間部に送油管１４，１５が接続される。

インナケース１２２は、アウタケース１２１内に気密に嵌合され、アウタケース１２１の他端側に抜き取り可能である。インナケース１２２の一端側には、第１ポート１２１ａに臨むように、弁座４が気密に嵌合され、止め輪１６で一端側に抜け止めされる。インナケース１２２の中間部には、それぞれ送油管１４，１５に連通する第２，第３のポート１２１ｂ，１２１ｃが設けられる。インナケース１２２の内側に形成される弁室１７内に弁体２が挿入される。弁体２は、プランジャ６を介してばね３により、ポート１２１ａを閉じるように弁座４に対して付勢される。

付勢力調整機構５のケーシング７は、磁性体で円筒形のシリンダ７１と、その両端を気密に閉じるシリンダカバー７２，７３と、それらの外側に気密に固着されるロッドカバー７４，７５とを具備する。２３は滑りブッシュ、２４はシール材等の密封要素である。シリンダカバー７２，７３は、それぞれ磁気粘性流体１１を供給するための給油口７２ａ，７３ａを有する。給油口７２ａ，７３ａは、鋼球７２ｂ，７３ｂとボルト７２ｃ，７３ｃで閉じられる。一端側のロッドカバー７４は、ボルトで接続フランジ１８に固着され、接続フランジ１８は、図示しないボルトでアウタケース１２１に固着される。

プランジャ６は、一端側においてロッドカバー７４，７５、シリンダカバー７２，７３をそれぞれ気密に軸線方向移動自在に貫通する。弁室１７内に突出するプランジャ６の一端に、弁体２が着脱自在に取り付けられる。ばね受け筒１３内へ突出したプランジャ６の他端部には、ばね受け座を兼ねた抜け止め部材６１が固着される。

シリンダ７１内に、プランジャ６の外周を囲むように、ヨーク８及びこのヨーク８を磁化するソレノイド９が設けられる。９１はコイル、９２は非磁性のボビンである。プランジャ６の外周とヨーク３及びボビン９２との間には、流体室１０が形成され、この流体室１０内に磁気粘性流体１１が充填される。

ばね受け筒１３は、内周にねじ部１３１を有し、これにばね受け円板１９と回り止め円板２０が螺合され、相互間が間隔を置いてボルト２１で結合される。ばね受け座６１とばね受け円板１９との間にばね３が挿入される。

図３に示す他の実施形態においては、先の実施形態におけるシール材２４に代わるシール材として、ダイヤフラムやベロフラム等のゴム膜２５が用いられる。

ゴム膜２５の一端側をプランジャ６の外周に固着するため、ステイリング２６と押さえロッド２７がプランジャ６の両端に装着される。プランジャ６の両端にステイリング２６を介して押さえロッド２７が螺合され、ステイリング２６と押さえロッド２７との間にゴム膜２５が挟み込まれる。

ロッドカバー７４，７５は、本体７４１，７５１と押さえカバー７４２，７５２とから構成され、両者間にゴム膜２５の他端側が挟み込まれ、ボルトで気密に締め付けられる。ロッドカバー本体７４１，７５１は、それぞれ磁気粘性流体１１を供給するための給油口７４１ａ，７５１ａを有する。給油口７４１ａ，７５１ａは、鋼球７４１ｂ，７５１ｂとボルト７４１ｃ，７５１ｃ で閉じられる。ロッドカバー７４，７５の貫通孔は、プランジャ６の外周との間に隙間２８を形成するように設定され、この隙間２８にゴム膜２５が折り返すように装着される。プランジャ６は、ゴム膜２５の伸張する範囲で軸線方向に移動する。

この実施形態の場合、プランジャ６とロッドカバー７４，７５との間の密封要素としてゴム膜２５を用いるため、摺動抵抗がなく、弁体２の動きに対する抵抗をソレノイド９に流す電流により、より精密に制御することができる。磁気粘性流体に含まれる鉄粉が摺動部に侵入してシール材を摩耗させるおそれもない。

１ 弁装置
２ 弁体
３ ばね
４ 弁座
５ 調整機構
６ プランジャ
６１ 抜け止め部材
７ ケーシング
７１ シリンダ
７２ シリンダカバー
７２１ 給油口
７２２ 鋼球
７２３ ボルト
７３ シリンダカバー
７３１ 給油口
７３２ 鋼球
７３３ ボルト
７４ ロッドカバー
７４１ ロッドカバーの本体
７４２ 押さえカバー
７５ ロッドカバー
７５１ ロッドカバーの本体
７５２ 押さえカバー７５２
８ ヨーク
９ ソレノイド
１０ 流体室
１１ 磁気粘性流体
１２ 弁ケース
１３ ばね受け筒
１４ 送油管
１５ 送油管
１６ 止め輪
１７ 弁室
１８ 接続フランジ
１９ ばね受け円板
２０ 回り止め円板
２１ ボルト
２２ ボルト
２３ 滑りブッシュ
２４ シール材
２５ ゴム膜
２６ ステイリング
２７ 押さえロッド
２８ 隙間

Claims (4)

1. ばね力により弁体が弁座に対して押圧されている弁であって、
   前記弁体は、付勢力調整機構に軸線方向移動自在に受け入れられる鉄製のプランジャの一端に結合され、
   前記付勢力調整機構は、前記プランジャを気密に受け入れるケーシングと、このケーシング内にプランジャの外周を囲むように設けられるヨーク及びこのヨークを磁化するソレノイドと、プランジャの外周とヨークとの間に形成される流体室と、この流体室内に充填される磁気粘性流体とを具備し、
   前記ケーシングは、一端側に前記プランジャを気密に貫通させるロッドカバーを具備し、
   前記弁体と弁座は、機器本体に固着される円筒状弁ケースの内側に挿脱自在に嵌合される円筒状のインナケース内に設けられ、
   前記弁座は、前記インナケースの機器本体側である内側端に着脱自在に接続され、
   前記弁体は、前記インナケース内に突出する前記プランジャの一端に着脱自在に接続され、
   前記ロッドカバーは、前記インナケースの外側端に着脱自在に接続され、
   前記ソレノイドへ流す電流の変化により前記プランジャの移動に対する粘性抵抗を増減し、見かけ上のばね力を可変とすることを特徴とする付勢力可変弁装置。
2. 前記ロッドカバーは、前記プランジャの外周との間に間隙を形成して当該プランジャを貫通させる貫通孔を具備し、
   前記間隙は、中間部が当該間隙内に折り返し挿入されるゴム膜によって気密に封止されることを特徴とする請求項１に記載の付勢力可変弁装置。
3. 前記プランジャは、他端側がケーシングから突出し、
   前記ケーシングの外側に、前記プランジャの他端側を受け入れるばね受け部が設けられ、
   前記ばね受け部内に、前記プランジャの他端を一端側へ押圧するばねが設けられることを特徴とする請求項１に記載の付勢力可変弁装置。
4. 前記ばね受け部は、前記ケーシングの外側に、前記プランジャと同心的に固着される円筒状のばね受け筒と、このばね受け筒に軸線方向進退自在に螺合されるばね座とを具備し、
   前記ばね座の進退調整により、前記ばねの初期たわみ量を調整可能に構成されることを特徴とする請求項３に記載の付勢力可変弁装置。
   

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