JP3130932B2 - パトローネ式弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧力補償を行うパトローネ式弁であって、
弁ケーシングを備えており、該弁ケーシング内に弁軸が
軸方向でガイドされていて、該弁軸がその一方の端部で
円錐形弁を有しており、該円錐形弁のシール面が、閉鎖
位置で、ケーシング内側に形成された環状縁部に当接
し、この場合に、弁軸とケーシングとの間に設けられた
環状室が、前記環状縁部の一方側に向かって接続孔を介
して弁の圧力接続部を形成していて、弁軸を受容するケ
ーシング孔の開口室が、前記環状室の他方側に向かって
弁の別の圧力接続部を形成しており、この場合に圧力補
償孔が、前記開口室を弁ケーシング内の対抗圧力室に接
続しており、この対抗圧力室は、円錐形弁とは逆方向に
向けられた弁軸端部を取り囲んでいる形式のものに関す
る。

公開されていない旧提案によるパトローネ式弁（カー
トッリジ式弁）においては、圧力補償孔が弁軸内で軸方
向に延びていて、このような形式で、弁軸の一方側の圧
力室を弁軸の他方側の対抗圧力室に接続することによっ
て、弁の補償が得られるようになっている。これによっ
て弁軸に働く運転圧力の力が補償され、弁軸を操作する
ためには、弁軸をずらすための力だけが必要とされる。
このような圧力補償式のパトローネ式弁は、戻し機能を
備えることができない。何故ならば戻し行程経路は弁軸
内に形成しなければならず、ここにはあらかじめ圧力補
償孔が存在するからである。

従って本発明の目的は、冒頭に述べた形式のパトロー
ネ式弁で、圧力補償作用も、一方向での逆止作用も有し
ているものを提案することである。この目的を達成した
本発明によれば、圧力補償孔が弁ケーシング内に延びて
いて、弁軸内に、環状室を開口室に接続する通路が形成
されており、該通路の、開口室へ通じる開口が、ばね負
荷された球状シール部材又はばね負荷された円錐形シー
ル部材によって閉鎖されている。

このような形式で、簡単かつコンパクトに構成され、
この場合に圧力補償が行われ、逆止行程経路を有してい
る、パトローネ式弁が得られる。本発明は、２ポート２
位置弁においても、２ポート３位置弁においても適用す
ることができる。また、通常の２ポート２位置機能若し
くは２ポート３位置機能が維持されていると同時に、ば
ねの付勢力が運転圧力を克服すると直ちに、位置方向で
の自由な貫流が可能となる。

通路開口の手前で弁軸ヘッドに、多数の孔を備えたキ
ャップが有利には一体的に取り付けられていて、該キャ
ップが、球状シール部材若しくは円錐形シール部材を通
路開口に向かって押し付ける付勢ばねを受容しているこ
とによって、有利な形式で逆止弁機能が得られる。この
ような形式で本発明によるパトローネ式弁は、製造工具
のための多大な交換費用を必要とすることなしに製造す
ることができる。

選択的に、付勢ばねが、通路内に配置されていて、球
状シール部材若しくは円錐形シール部材を、通路内側で
通路開口の手前に突き出る環状縁部に向かって押し付け
るようになっていてもよい。このような構成によって、
必要であれば、逆止行程の貫流方向は逆転せしめられ
る。

パトローネ式弁が弁受容部内に組み込まれており、付
勢ばねが、底部と弁軸ヘッドとの間の弁受容部内に配置
されていて、球状シール部材若しくは円錐形シール部材
を通路開口に向かって押し付けるようになっていれば、
本発明による弁の特に簡単な構成が得られる。

本発明の有利な別の構成によれば、対抗圧室が接続孔
を介して弁の第３の圧力接続部を形成している。このよ
うな手段によって、弁の可能な使用形式が増えて、使用
範囲が広がる。弁は特に、液圧式の荷台側壁のシリンダ
用のいわゆる自閉バルブとして準備される。この弁は、
すべての圧力接続部に良好にアクセスできるようになっ
ていると共に、圧力補償を行う２ポート２位置弁の機能
と逆止弁の２ポート２位置弁の機能とを兼ねている。こ
の弁が例えば液体シリンダの底部に組み込まれていれ
ば、シリンダ底部における別の液体切換部材、別個の接
続孔及び接続孔を省くことができる。

本発明の別の有利な構成によれば、対抗圧室の接続孔
が弁ケーシングの側壁を貫通して延びていて、該弁ケー
シングは、この範囲でスリーブによって取り囲まれてシ
ールされて環状室を形成しており、該環状室は、圧力接
続カップリングの、前記スリーブに接続された部分に開
口している。このような形式で、対抗圧室に、圧力導管
を構造的に簡単かつ気密に連結することができる。

本発明によれば、パトローネ式弁が、圧力液体切換装
置に形成された袋孔によって形成された弁受容部内に組
み込まれ、該弁受容部が開口室を取り囲み、それによっ
て、圧力補償孔を弁軸に形成された通路に接続してお
り、第１の圧力接続部が弁入り口側を形成していること
によって、前記形式のパトローネ式弁を備えた特に優れ
た圧力液体切換が得られる。これによって、圧力液体切
換装置に設けられる必要な孔の数は２つに、つまり弁を
受容するための孔とシリンダ室へ通じる接続孔との２つ
の孔に減少される。

次に図面に示した実施例を用いて本発明を詳しく説明
する。

図１は、本発明の第１実施例の縦断面図である。

図２は、本発明の第２実施例の縦断面図である。

図３は、部分的に示された弁受容部内に組み込まれ
た、本発明の第３実施例の、半分が縦断面図、半分が外
観を示した図、 図４は、部分的に示された弁受容部内に組み込まれ、
この弁受容部と共に本発明による圧力液体切換装置を形
成する、本発明のパトローネ式弁の別の実施例の、半分
が縦断面図、半分が外観図である。

図１に示した弁は、弁ケーシング1,2を有しており、
該弁ケーシングの上部１は下部２と一体的に構成されて
いる。上部１はその上端部で終端フランジ３を有してい
て、その下端部で、規格化された外形寸法の雄ねじ山５
を備えたねじ込み区分４を有しているので、上部１は取
り付けられた下部２と共に、規格化された（図１に示さ
れていない）弁受容部内にねじ込むことができる。Ｏリ
ング６は、終端フランジ３を弁受容部内で気密に保持す
るように保証する。このようなケーシング構造を有する
弁は、ねじ込みパトローネ式弁（カートリッジ式弁）と
も呼ばれている。

ケーシング下部２は、ケーシング上部１よりも小さい
外径寸法を有していて、従ってねじ込まれた状態で、下
側の弁区分７が減少された外径寸法を有していて、該弁
区分７の下端部に、周方向溝内に延びるＯリング８が配
置されている。このＯリング８は、弁受容部の直径の減
少された孔区分内で下側の弁区分７を周方向でシールす
るために使用される。

ケーシング部分1,2の中央には、数箇所段付けされた
孔９が貫通して延びていて、この孔９内には弁軸10が軸
方向で摺動可能にガイドされている。弁軸10はその下端
部で、直径の減少された区分11を有していて、この区分
11は、拡張された直径を有する弁軸ヘッド12に連続して
いる。区分11に隣接するところの、弁軸ヘッド12の上縁
部は斜めに面取りされているので、円錐台形の面13を形
成しており、この円錐台形の面13は弁軸ヘッド12に、円
錐形弁としての機能を与える。この円錐形弁若しくは弁
軸ヘッド12は、ケーシング下塗２の内径の拡張された区
分14内で移動し、シール面として用いられる円錐台形の
面13を備えた弁の閉鎖位置で環状縁部15に当接する。環
状縁部15は、拡張された孔区分14（この孔区分14内で円
錐形弁12が移動する）から、軸方向の孔区分（この孔区
分内で弁軸10が移動する）への移行部によって形成され
ている。

弁軸10は、その上側の区分内で、緊締リング16によっ
て固定されたフランジ17を有している。このフランジ17
は、戻しばね18を固定していて、この戻しばね18の他方
の端部は、ねじ込み区分４の内側に設けられた付加部1
8′で支えられている。このような形式で弁軸10は上方
に向かって付勢されるので、円錐形弁12のシール面13は
ケーシング下部２の環状縁部15に押し付けられる。従っ
て、シール面13と環状縁部15との間の環状の弁ギャップ
は、図示の非作業位置では閉鎖される。

円錐形弁12の下側の開口室19は、弁の圧力接続部を形
成していて、直径の減少された区分11の範囲内で前記弁
ギャップの上側に形成される環状室20は、半径方向孔21
を備えており、この半径方向孔21は、弁のさらに別の圧
力接続部を形成している。環状室20内で形成される圧力
は、弁軸の区分11の上側の側面及び下側の側面に同時に
作用し、これによって弁軸10に働く前記圧力は補償され
る。

本発明によれば、開口室19は、弁ケーシング1,2内に
延びる圧力補償孔23を介して対抗圧力室24に接続されて
いる。この対抗圧力室24は、ケーシング上部１内の直径
の増大する孔区分によって形成されていて、付勢装置
（16,17,18）と共に、弁軸10の上端部を受容する。この
ような形式で、一方の弁閉鎖部及び開口室19に形成され
る圧力は弁軸の両側にガイドされ、補償される。

接続部19及び21の圧力補償によって、各貫流方向で弁
が圧力負荷される際に、弁軸に軸方向力が作用すること
はない。従って弁閉鎖力は、付勢ばね18のばね力によっ
てのみもたらされる。

ケーシング孔９は、終端フランジの範囲内で、弁軸10
に軸方向で作用する操作装置27のケーシング26を受容す
るための雌ねじ山25を備えている、このケーシング26
は、端部側で雄ねじ山を備えていて、非磁性の鋼より成
っており、ほぼ管状の形状を有している。ケーシング孔
９内で雌ねじ山25の接続部には環状溝が形成されてお
り、この環状溝内にシールリング28が設けられている。

終端フランジ３にねじ込まれた、ケーシング26の端面
側29は、ケーシング26内に押し込まれたスリーブ31の終
端フランジ30によって後ろから係合されている。スリー
ブ31はその他方の端部が、弁軸10の狭められた上端部の
ための滑動ガイド32に向かって狭められている。弁軸10
は、ケーシング26内で移動可能にガイドされたコア33に
当てつけられている。このコア33は、磁化可能な材料、
例えば軟鋼より製造されている。ケーシング26には電磁
コイル（図示せず）が被せ嵌められる。この電磁コイル
は、ねじ山付きナット（図示せず）によって固定され
る。このねじ山付きナットは、雄ねじ山34を備えた、ケ
ーシング26の上端部にねじ被せられる。電磁コイルに電
流が供給されると、コア33及びひいては弁軸10は下方へ
押しやられる。

弁の出口接続部21を圧力室19,24に対してシールする
ために、滑動リングシール35が設けられており、この滑
動リングシール35は弁軸10を取り囲んでシールしてい
る。

本発明によれば、次のように配置したことによって逆
止作用が得られる。つまり、弁軸ヘッド12内に通路36が
形成されていて、この通路36が、開口室19を環状室20に
接続している。通路36は、弁軸ヘッド12の端面側から延
びる軸方向の袋孔と、区分11の範囲内で弁軸壁から延び
る半径方向孔とによって形成されている。

弁軸ヘッド12の端面側には通路36の開口37の手前で、
孔あけされたキャップ38が一体的に取り付けられてい
る。このキャップ38内には付勢ばね39が配置されてお
り、この付勢ばね39は、円錐形シール部材40を下方から
通路開口37に向かって押し付ける。図示の実施例では、
キャップ38は、側方で孔あけされた管片41によって形成
されている。この管片41は、中央で孔あけされた円板42
によって保持され、この円板42は、管片41の内側に形成
された環状溝内に係合する緊締リング43によって保持さ
れる。円板42の中央孔内にはピン44がガイドされてお
り、このピン44にばね39が被せ嵌められていて、このピ
ン44が円錐形シール部材40を支えている。

このような構成によって、逆止作用を有する、圧力補
償を行う２ポート２位置弁が得られる。

図２に示した弁軸ヘッド12の構成において、逆止作用
は、図１に示した逆止作用とは逆方向に向けられてい
る。付勢ばね39はこの実施例では通路36内に配置されて
いて、球状シール部材45を、通路開口37の手前で通路内
側に突き出る環状縁部46に向かって押し付ける。環状縁
部46は、通路開口37内に挿入された環状部材47の内側縁
部によって形成されており、この環状部分47は、通路開
口37の内側の環状溝内に係止するスナップリング37によ
って保持される。

図３には、本発明の別の実施例で、前記のものと同一
の作用を有していて、かつ、構造の簡単なものが示され
ている。ケーシング26は上部１と一体的に構成されてお
り、この上部１は、段付けされた終端フランジは有して
おらず、雄ねじ山５だけを有している。弁ケーシングの
下部２は、上部１から分離されていて、この上部１内に
はめ込まれており、相互にシールするシールリング49が
設けられている。下部２自体は、スリーブ31及び滑動ガ
イド32と一体的に構成されている。弁ケーシング1,2内
に、特にスリーブ31及び滑動ガイド32が取り付けられて
いる下部２内にはやはり圧力補償孔23が延びており、ま
た弁軸10内には逆止行程用の通路36が延びている。開口
室19へ通じる通路開口37は、球状シール部材50によって
閉鎖されており、この球状シール部材50は付勢ばね51に
よって通路開口37に向かって押し付けられている。この
場合、前記付勢ばね51はその下端部で、概略的に示され
た弁受容部53の底部分52で支えられている。この弁受容
部53から圧力接続孔54,55及び56が延びている。孔54,55
は弁の一方の圧力接続部を形成し、孔56は弁の他方の圧
力接続部を形成している。

図４には、変化実施例による弁で、図２に示した逆止
行程を使用し、図２に示した球状シール部材45を備えた
ものが示されている。（球状シール部材の代わりに、円
錐形シール部分を使用してもよく、また所望であれば、
付勢ばね39、球状シール部材45及び環状縁部46の配置を
逆にすることによって、逆止方向を逆にすることもでき
る。）弁はこの実施例では、規格化された弁受容部内に
ねじ込まれている。この弁受容部は、部分的に図示され
た圧力液体切換装置58内に設けられた数箇所段付けされ
た袋孔57によって形成されている。

弁軸区分11の範囲内で直径の減少されたケーシング孔
９内に形成された環状室20は、ケーシング1,2を半径方
向で貫通する孔21を介して環状室59に接続されており、
この環状室59は、弁区分７の外径の減少された範囲内の
袋孔57内で形成されている。この環状室59内に、圧力液
体切換装置58内で袋孔57に直角に延びる孔60が開口して
いて、これによって弁の第１の圧力接続が形成されてい
る。

弁軸ヘッド12を受容する、ケーシング孔９の開口室19
は、弁の第２の圧力接続部を成していて、圧力液体切換
装置58内に延びる別の孔（図示せず）を介して利用され
る。パトローネ式弁の、図示の切換位置において、開口
室19は袋孔57の袋端範囲によって取り囲まれており、こ
れによって圧力補償孔23は開口室19を介して通路36に接
続される。対抗圧力室24の範囲内には別の圧力接続部が
設けられており、これについては以下に述べられてい
る。

ケーシング1,2の上の終端区分61と終端フランジ３と
は、このケーシング1,2に被せ嵌められるか又はねじか
ぶせられるスリーブ62によって取り囲まれていて、この
スリーブは、内径の減少された中央区分63を有してお
り、これによって、対抗圧力室24の範囲内でケーシング
１を取り囲む環状室64が形成される。この環状室64内
に、スリーブ62と一体的な、ここでは概略的にしか示さ
れていない圧力接続カップリングの部分67が開口してい
る。環状室64自体は、弁ケーシング1,2の側壁を貫通す
る接続孔68を介して対抗圧力室24に接続されている。

この圧力液体切換装置内での弁の作用形式は次のとお
りである。カップリング部分67には、液体ポンプの（図
示していない）圧力導管が接続されている。圧力は、圧
力補償孔23を介して開口室19内に作用している。弁軸10
が操作されない間、弁ギャップ13,15は閉鎖されてお
り、前記圧力が付勢ばね39を克服できない間、符号45,4
6で示した箇所における弁ギャップも閉鎖されている。
圧力が十分に高くなれば、通路36内の逆止弁は開放す
る。つまり、符号45,46で示した箇所における弁ギャッ
プは開放し、圧力媒体は弁の出口60を介して流れる。

弁の出口60における対抗圧力は、符号67で示した箇所
において圧力負荷が遮断された後で自動的に維持され
る。何故ならば通路36内で逆止弁を介する経路は閉鎖さ
れているからである。この場合には、この状態で弁が環
状室20を除いて無圧であって、出口60における対抗圧力
を、摩耗を生じることなしに受容することができる。弁
軸10を操作することによって初めて、出口60における対
抗圧力が、符号13,15における開放された弁ギャップを
介して再び減圧される。

このような圧力液体切換装置は、荷台側壁の昇降シリ
ンダの供給部に特に使用される。圧力液体切換装置58は
この場合、シリンダ底部に設けられた、シリンダ室内に
開口する孔である。符号67で示した箇所において圧力負
荷が加えられると、シリンダピストンが伸長運動せしめ
られるようになっており、圧力負荷が中断されると、弁
が操作されて圧力液体が孔60及び弁ギャップ13,15を介
して流出するまで、ピストンは伸長された位置に止ま
る。このような切換機能を従来の弁によって満たすため
に従来では、シリンダ底部に多数の連絡孔、接続孔及び
弁受容孔若しくはカップリング受容孔を設ける必要があ
った。これに対して本発明による弁は、１つの袋孔57と
１つの接続孔60とを必要とするだけである。

本発明は、前述の実施例のみに限定されるものではな
い。例えば、弁軸の形状、弁ケーシングの形状、弁座／
円錐形弁の配置構成、通路のシール形式、圧力補償孔の
形状、弁ケーシングにおけるスリーブの取り付け形式、
対抗圧力室の圧力接続部の形式その他は、圧力補償孔だ
けが弁ケーシング内に延びていて、弁軸内に逆止行程が
設けられていれば、変えることができる。

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力補償を行うパトローネ式弁であって、
   弁ケーシングを備えており、該弁ケーシング内に弁軸が
   軸方向でガイドされていて、該弁軸がその一方の端部で
   円錐形弁を有しており、該円錐形弁のシール面が、閉鎖
   位置で、ケーシング内側に形成された環状縁部に当接
   し、この場合に、弁軸とケーシングとの間に設けられた
   環状室が、前記環状縁部の一方側に向かって接続孔を介
   して弁の圧力接続部を形成していて、弁軸を受容するケ
   ーシング孔の開口室が、前記環状縁部の他方側に向かっ
   て弁の別の圧力接続部を形成しており、この場合に圧力
   補償孔が、前記開口室を弁ケーシング内の対抗圧力室に
   接続しており、この対抗圧力室は、円錐形弁とは逆方向
   に向けられた弁軸端部を取り囲んでいる形式のものにお
   いて、圧力補償孔（23）が弁ケーシング（1,2）内に延
   びていて、弁軸（10）内に、環状室（20）を開口室（1
   9）に接続する通路（36）が形成されており、該通路（3
   6）の、前記開口室（19）へ通じる通路開口（37）が、
   ばね負荷された球状シール部材（45;50）又はばね負荷
   された円錐形シール部材（40）によって閉鎖されている
   ことを特徴とする、圧力補償を行うパトローネ式弁。
2. 【請求項２】通路開口（37）の手前で弁軸ヘッド（12）
   に、多数の孔を備えたキャップ（38）が有利には一体的
   に取り付けられていて、該キャップ（38）が、球状シー
   ル部材若しくは円錐形シール部材（40）を通路開口（3
   7）に向かって押し付ける付勢ばね（39）を受容してい
   る、請求項１記載の圧力補償を行うパトローネ式弁。
3. 【請求項３】付勢ばね（39）が、通路（36）内に配置さ
   れていて、球状シール部材（45）若しくは円錐形シール
   部材を、通路内側で通路開口（37）の手前に突き出る環
   状縁部（46）に向かって押し付けるようになっている、
   請求項１記載の圧力補償を行うパトローネ弁。
4. 【請求項４】パトローネ式弁が弁受容部内に組み込まれ
   ており、付勢ばね（51）が、底部（52）と弁軸ヘッド
   （12）との間の弁受容部（53）内に配置されていて、球
   状シール部材（50）若しくは円錐形シール部材を通路開
   口（37）に向かって押し付けるようになっている、請求
   項１記載の圧力補償を行うパトローネ式弁。
5. 【請求項５】対抗圧室（24）が接続孔（68）を介して弁
   の第３の圧力接続部を形成する、請求項１記載の圧力補
   償を行うパトローネ式弁。
6. 【請求項６】対抗圧室（24）の接続孔（68）が弁ケーシ
   ング（1,2）の側壁を貫通して延びていて、該弁ケーシ
   ング（1,2）は、この範囲でスリーブ（62）によって取
   り囲まれてシールされて環状室（64）を形成しており、
   該環状室（64）は、圧力接続カップリングの、前記スリ
   ーブ（62）に接続された部分（67）に開口している、請
   求項５記載の圧力補償を行うパトローネ式弁。
7. 【請求項７】パトローネ式弁が、圧力液体切換装置（5
   8）に形成された袋孔によって形成された弁受容部内に
   組み込まれ、該弁受容部が開口室（19）を取り囲み、そ
   れによって、圧力補償孔（23）を弁軸（10）に形成され
   た通路（36）に接続しており、第１の圧力接続部（20,2
   1,59,60）が弁入り口側を形成している、請求項５又は
   ６記載の圧力液体切換装置。