CN101784828B - 控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不受工作流体的压力影响、可按照设定进行容量控制的控制阀。本发明的控制阀利用使螺线管杆对应于电流的大小进行移动的螺线管部，使第一提升阀和第二提升阀开闭，其中，构成第一提升阀和第二提升阀的第一感压弹簧装置的第一有效受压面积、第二感压弹簧装置的第二有效受压面积、第一阀座面与第一阀部面的接合部分内侧的第一受压面积、第二阀座面与第二阀部面的接合部分内侧的第二受压面积形成为大致相等。

Description

控制阀

技术领域

本发明涉及一种在流体的容量控制、例如动力传递装置等的容量控制中使用的控制阀。本发明尤其涉及在容量控制中改善作用于阀芯的流体压力的不平衡引起的控制不良问题、或控制阀动作时的滑动阻力引起的动作不良、或伴随阀芯的快速动作而产生的弹簧单元等的延迟的控制阀。

背景技术

作为本发明的相关技术，已知有控制阀。这种控制阀的结构如图8所示(例如参照日本特许公开2004-197858号公报(专利文献1))。该压力控制阀例如是用于设在自动变速器的控制系统等的线路中的切换离合器的压力控制、切换制动器的压力控制、线路的压力控制的三通阀。

下面对该在先的压力控制阀的结构进行说明。图8中，压力控制阀100由阀主体101和螺线管150构成。构成阀主体101外框的主体102在内部形成有连通室103。该连通室103形成有从外部连通的各输入端口105、输出端口106和排出端口107。而且，连通室103被隔板110分隔为与输入端口105连通的第一连通室103A、与输出端口106连通的第二连通室103B。在隔板110的中心形成有第一阀孔周面110A。在该第一阀孔周面110A的第一连通室103A侧形成有第一阀座面110B。另外，在第一阀孔周面110A的第二连通室103B侧形成有沿着周面在轴向上不贯穿的多个通路槽110C。在第一阀芯120的第一阀面120A从第一阀座面110B离开而开阀时，上述通路槽110C与第一阀芯120中间的缩颈部分配合而构成供工作流体流动的流体通路。

另外，在主体102的第一连通室103A与排出端口107之间形成有第一压力室108。在该第一压力室108的周面上形成有第一滑动周面108A。在该第一滑动周面108A上设有安装第一密封环S1的第一环状槽。另外，主体102形成有与第二连通室103B连通的第二压力室109。在该第二压力室109的周面上形成有第二滑动周面109A。在该第二滑动周面109A上设有安装第二密封环S2的第二环状槽。

另外，配置有第一阀芯120，该第一阀芯120设有与主体102的第一滑动周面108A和隔板110的第一阀孔周面110A移动自如地嵌合的外周面120C。在该第一阀芯120的轴心设有与第一压力室108和第二压力室109连通的连通路120D。另外，该第一阀芯120被配置在第一压力室108内的第一弹簧140A弹性地朝第二阀芯125侧按压。另外，第一阀芯120在中间部设有第一阀面120A，并且在前端部设有第二阀面120B。另外，在第一阀芯120与第二阀芯125之间配置有第二弹簧140B，利用第二弹簧140B将第一阀芯120和第二阀芯125朝相反的方向弹性按压。

另外，配置有第二阀芯125，该第二阀芯125与主体102的第二滑动周面109A移动自如地嵌合。第二阀芯125形成为圆筒状，在一端部的内部周面设有锥面的第二阀座面125A。另外，在第二阀芯125的另一端部沿着周面形成设有多个通路125C的嵌合连接孔，在该嵌合连接孔内结合着螺线管杆151的一端。螺线管杆151的两端侧滑动自如地被第一轴承154A和第二轴承154B引导。而且，根据流过螺线管150的电流的大小使螺线管杆151动作，使第二阀芯125的第二阀座面125A与第二阀面120B开闭阀。

这样构成的压力控制阀100的动作是利用第一弹簧140A的弹性使第一阀芯120的第一阀面120A在第一阀座面110B上闭阀。而且，从输入端口105流入的工作流体通过上述第一阀面120A的闭阀而被切断。另外，螺线管150动作时，第一阀芯120的第二阀面120B与第二阀芯125的第二阀座面125A接合而闭阀，并且，第一阀芯120的第一阀面120A从第一阀座面110B脱离而开阀。通过该第一阀面120A的开阀，从输入端口105流入的工作流体朝第二连通室103B侧流出。另外，在图8所示的开闭阀状态下，第一阀芯120和第二阀芯125开阀，因此，工作流体从输出端口106朝排出端口107流出。

而且，在压力控制阀100中，第一阀芯120的外周面120C与第一滑动周面108A一边滑动一边开闭阀，并且，设于该滑动面间的第一密封环S1与外周面120C在强烈摩擦的状态下滑动。因此，第一阀芯120开闭阀动作时的滑动阻力变大。特别地，在工作流体的压力较高时，第一密封环S1因该压力而沿径向被拉长，成为弹性变形状态，因此，一边与紧密接触的第一阀芯120强烈摩擦一边滑动。因此，第一阀芯120的滑动阻力变大，压力比例控制阀100的开闭阀响应性能下降。

另外，第一阀芯120的外周面120C与第一滑动周面108A相对滑动。由于工作流体进入该滑动面间，因此工作流体所含的杂质有时会介于该滑动面间。而且，力随着变位的位置而发生变化的第一弹簧140A所按压的第一阀芯120的动作会产生响应的延迟。而且，还可能会因该第一阀芯120被单侧的面按压而在滑动面间产生粘着现象(所谓的液力粘着)。其结果是，压力比例控制阀100的动作特性发生变化，使得工作流体的压力与流量间的关系的滞后现象增大。另外，使第一阀芯120同时沿第一周动周面108A和第一阀孔周面110A的分离的两个轴心进行滑动的结构，会使组装和加工成本高涨。

另外，作为本发明的相关技术，存在如图9所示的螺线管阀(例如参照日本特许公开2002-295708号公报(专利文献2))。图9是阀部210和螺线管230形成为一体的结构。该阀部210在阀套211的内部设有贯穿孔211A。该阀套211的贯穿孔211A被第一阀座212、第二阀座213、螺杆214分隔，形成为流入室215A、压力控制室215B和流出室215C。该流入室215A与流入端口215A1连通。另外，压力控制室215B与压力控制端口215B1连通。并且，流出室215C与流出端口215C1连通。

另外，在流入室215A内配设有第一阀芯216A。该第一阀芯216A被弹簧219弹性地按压而与第一阀座212的第一阀座面212A分离、接触，构成第一提升阀。该第一提升阀利用螺线管230和弹簧219的作用力进行开闭，从而开闭流入室215A与压力控制室215B的通路。另外，第二阀芯216B被配设在压力控制室215B内。而且，第一阀芯216A和第二阀芯216B通过连结部216C结合，整体构成为连结阀芯216。该第二阀芯216B与第二阀座213的第二阀座面213A分离、接触，构成第二提升阀。该第二提升阀利用螺线管230和弹簧219的作用力进行开闭，从而开闭压力控制室215B与流出室215C的通路。

这样构成的阀部210进行与上述压力控制阀100同样的动作。而且，对应于流过螺线管230的电流的大小使第一提升阀和第二提升阀开闭，对工作流体进行控制。另一方面，由于从流入端口215A1流入流入室215A的工作流体的压力是由泵压送的，因此工作流体有时会产生变动(脉动)。该从流入端口215A1流入的脉动压力作用于第一阀芯216A的弹簧219侧的背面216A1，因此，有时会使连结阀芯216以脉动状态移动。因此，第一提升阀和第二提升阀对应于变动压力而擅自开闭阀，有时很难准确控制工作流体。

专利文献1：日本特许公开2004-197858号公报

专利文献2：日本特许公开2002-295708号公报

发明的公开

发明所要解决的技术问题

本发明是鉴于上述技术问题而完成的，其所要解决的问题在于减小阀芯的滑动阻力，提高阀芯的与动作力相对应的开闭阀的响应能力。同时，本发明所要解决的问题在于减小控制阀的滞后现象。另外，本发明所要解决的问题在于，即使工作流体为高压，也能减小阀芯的滑动阻力，提高阀芯的开闭响应能力。除此之外，本发明所要解决的问题还在于降低控制阀的加工、零件的组装成本。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明是为解决如上所述的技术问题而完成的，其技术性解决方案如下构成。

即，本发明的控制阀是对控制压力的流体的流量进行控制的控制阀，包括：主体，该主体具有将内部的阀空间室分隔成第一阀室和第二阀室的分隔部，在上述分隔部具有朝上述第一阀室和上述第二阀室贯穿的孔的孔形成面，并且在上述孔形成面的第一阀室侧具有第一阀座面；供给端口，该供给端口贯穿至上述主体的上述第一阀室，让供给压力的流体流过；输出端口，该输出端口贯穿至上述主体的上述第二阀室，让控制压力的流体流过；排出端口，该排出端口贯穿至上述主体的上述第一阀室，让排出压力的流体流过；弹性伸缩自如的圆筒状的第一感压弹簧装置，该第一感压弹簧装置配置于上述第一阀室内，一端周部具有以包围上述排出端口的状态与主体连结的连结部，并且在内周面内具有与上述排出端口连通的第一连通孔；阀芯，该阀芯的一端部与上述第一感压弹簧装置的自由端周部连结，上述阀芯具有第二连通孔、本体部、第一提升阀的一个第一阀部面、第二阀部面，上述第二连通孔设于上述阀芯的内部并与上述第一连通孔连通，在上述本体部与上述孔形成面之间形成第一流通路，上述第一阀部面与上述第一阀座面分离、接触而使上述第一流通路开闭，上述第二阀部面形成于第二阀部，该第二阀部在上述本体部的一端侧配置于上述第二阀室；阀座体，该阀座体具有与上述阀芯的上述第二阀部面分离、接触而使上述第二阀室与上述第二连通孔之间开闭的第二提升阀的一个第二阀座面，并且具有能与上述第二连通孔连通的第二内部通孔；弹性伸缩自如的圆筒状的第二感压弹簧装置，该第二感压弹簧装置配置于上述第二阀室内，一端周部与主体连结，并且自由端周部以包围上述第二内部通孔的状态与上述阀座体连结，上述第二感压弹簧装置在内周面内具有能与上述第二内部通孔连通的第一内部通孔；以及螺线管部，该螺线管部使与上述阀座体连结的螺线管杆对应于上述电流的大小朝上述阀座体侧移动，上述第一感压弹簧装置的第一有效受压面积、上述第二感压弹簧装置的第二有效受压面积、上述第一阀座面与上述第一阀部面接合的内径面的第一受压面积、上述第二阀座面与上述第二阀部面接合的内径面的第二受压面积的各受压面积形成为大致相等。

根据这种结构的控制阀，第一感压弹簧装置的第一有效受压面积、第二感压弹簧装置的第二有效受压面积、第一阀座面与第一阀部面接合的内径面的第一受压面积、第二阀座面与第二阀部面接合的内径面的第二受压面积的各受压面积形成为大致相等，因此，在各提升阀动作时，从流入的压力流体受到的不平衡的力全部被抵消。也就是说，即使由压力泵等产生的变动压力的流体流入第一阀室，由于该流体的变动压力由大致相同的受压面积来承受，因此受到的力变得相同，相反的力被抵消。即使变动压力作用于第一提升阀和第一提升阀，也能利用与电流的大小相应地通过螺线管部进行移动的螺线管杆来控制第一提升阀和第一提升阀的开度，因此，能可靠地进行容量控制。另外，阀芯、第一感压弹簧装置、第二感压弹簧装置和阀座体可在动作中在不与其它面相对滑动的情况下进行动作，因此，即使从供给流体或控制设备流入的流体中所含的附着物发生附着，也不会因附着物而使滑动面产生动作不良，可利用提升阀使控制压力的流体以准确的流量流动，进行容量控制。

另外，也不会出现第一提升阀和第二提升阀的阀面和阀座面因流体的变动压力而反复抵接(脉动)的情况，因此，还能防止该阀面磨损。另外，第一感压弹簧装置和第二感压弹簧装置同时包括弹簧单元和工作流体的流通路，因此，控制阀的构造变得简单。该构造简化的控制阀在动作中的故障产生率几乎为零，因此，可提高耐久能力。另外，该构造简化的控制阀可大幅度降低制作成本，因此也可应用于切换阀等，用途变广。

较为理想的是，在本发明的控制阀中，上述阀芯的一端部与上述第一感压弹簧装置的自由端周部的上述连结部通过在上述阀芯和上述第一感压弹簧装置中一方的端部形成阶梯形嵌合部，并将该嵌合部的外周面与上述阀芯和上述第一感压弹簧装置中另一方的嵌合内表面嵌合连接而结合。更具体而言，上述阀芯的一端部与上述第一感压弹簧装置的自由端周部的上述连结部通过在阀芯的一端部形成阶梯形嵌合部，将上述嵌合部的外周面与上述第一感压弹簧装置的上述第一连通孔的嵌合内表面嵌合连接，或者在设于上述阀芯一端部的内周部嵌合连接上述第一感压弹簧装置的上述自由端的安装外周部，进行结合。

根据这种结构的控制阀，控制阀的阀芯的一端部与第一感压弹簧装置的自由端周部间的连结部采用两零件的卡合构造，因此，即使第一感压弹簧装置和阀芯不被引导零件保持，也能有效防止最容易产生金属疲劳的连结部在动作中损伤。另外，可使感压弹簧装置与阀芯或阀座体的结合变得容易。

另外，较为理想的是，本发明的控制阀中，设于上述主体的大致中心的上述排出端口、上述第一感压弹簧装置的上述第一连通孔、设于上述阀芯的大致轴心的上述第二连通孔大致一直线排列。

根据这种结构的控制阀，在将阀芯的第一阀部和第二阀部连结的本体部与阀孔面之间形成有流通路，因此，可利用流经本体部的流体将本体部稳定地保持于阀孔面的轴心。因此，即使阀芯没有引导零件，也能使第一阀部面与第一阀座面可靠地接合。而且，阀芯的第一受压面积和第一感压弹簧装置的第一有效受压面积形成为大致相同的面积，因此，即使动作压力作用于阀芯和第一感压弹簧装置，相对的力也会彼此抵消。因此，阀芯不会受到不必要的外力，可使阀芯的开闭按照设定的控制状态进行动作。

附图说明

图1是本发明的实施例1所涉及的控制阀的全剖视图。

图2是表示图1的第一动作状态的控制阀的全剖视图。

图3是表示图1的第二动作状态的控制阀的全剖视图。

图4是本发明的实施例2所涉及的控制阀的主要部分剖视图。

图5是图4的阀部周围的主要部分放大图。

图6是图4的分隔部的零件剖视图。

图7是图6的分隔部的俯视图。

图8是本发明之前的控制阀的全剖视图。

图9是本发明之前的其他控制阀的全剖视图。

具体实施方式

下面，根据附图来详细说明本发明的实施例的控制阀。

图1是表示本发明的实施例1的控制阀1的剖视图。图1中，控制阀1为容量(阀的开口量)控制。该控制阀1将控制阀部1A和螺线管部1B结合形成为一体。该控制阀部1A的外框是主体2。在该主体2的内部设有轴向较长的阀空间室3。该阀空间室3被分隔部2A分割，藉此，在分隔部2A的一侧形成第一阀室3A，并在另一侧形成第二阀室3B。另外，分隔部2A的在轴心处贯穿至第一阀室3A和第二阀室3B的孔的周面形成有阀孔面2B。另外，在该阀孔面2B的第一阀室3A侧的端部形成有第一阀座面2B1。而且，主体2用铁、黄铜、铜、铝、不锈钢等金属、工业塑料、特殊树脂等合成树脂材进行制作。

另外，主体2形成有从外周面贯穿至第一阀室3A的供给端口4A、从第一阀室3A朝轴向的外侧贯穿的排出端口4C。供给端口4A沿周向设有多个。从主体2的外周面贯穿至第二阀室3B的输出端口4B沿着外周面设有多个。在主体2的第二阀室3B的螺线管部1B侧的另一端部，设有沿轴向贯穿的螺线管杆36用的贯穿孔6。在主体2的另一端部设有安装螺线管部1B的安装面5。供给压力Ps的流体流入供给端口4A。控制压力Pc的流体流出或流入输出端口4B。并且，排出端口4C使排出压力Pd的流体排出。

阀芯10在圆筒状的本体部10C的端部形成有第一阀部10A和第二阀部10B，在组装到阀孔面2B内时，例如在设于第一阀部10A端部的嵌合孔内嵌合本体部10C的端部外周面，进行连结。阀芯10用例如黄铜、铜、铝、不锈钢等金属、或者合成树脂材等进行制作。另外，在阀孔面2B内动配合地嵌合配置阀芯10的本体部10C。该本体部10C与阀孔面2B动配合地嵌合而形成的间隙成为第一流通路3C。而且，阀芯10为开闭阀而上下移动，但由于本体部10C与阀孔面2B之间形成空间而不接触，因此不伴随滑动阻力。另外，本体部10C由于不滑动，因此即使附着有附着物，也不会引起动作不良。

下面，详细说明阀芯10。阀芯10在第一阀室3A侧配置有与本体部10C形成一体的第一阀部10A。该第一阀部10A形成有朝着本体部10C形成为锥形的第一阀部面10A1。该阀芯10的第一阀部面10A1在锥面移动到阀孔面2B内时与第一阀座面2B1接合而闭阀，在朝着从第一阀座面2B1离开的方向移动时开阀。也就是说，第一阀部面10A1和第一阀座面2B1最好构成为圆筒面不嵌合的第一提升阀B1。下面，提升阀中，阀部面以微小的宽度接触阀座面，因此，可在开闭阀时不伴随滑动阻力。另外，该第一阀部面10A1与第一阀座面2B1接合的内径部分的截面积成为受到工作流体压力的第一受压面积A1。而且，第一阀部面10A1从第一阀座面2B1开阀时，供给压力Ps的流体从第一阀室3A流经第一流通路3C朝第二阀室3B供给。并且，在第二阀室3B内配置有本体部10C另一端部的第二阀部10B。该第二阀部10B也设有朝着前端形成锥面的第二阀部面10B1。另外，在该阀芯10的内部形成有从第一阀部10A朝第二阀部10B贯穿的第二连通孔(下面记作第二连通路)11。

另外，配置于第一阀室3A内的第一感压弹簧装置(下面记作第一感压装置)20形成为截面呈波浪形的圆筒状波纹管，在内部设有第一连通孔(下面记作第一连通路)11A。该第一感压装置20中，受到供给压力Ps的面积(有效直径的全周面积)为第一有效受压面积S1。另外，第一感压装置20的弹性弹簧单元是压缩弹簧，弹簧力为F1。该第一感压装置20的圆筒状的自由端周部以第二连通路11为轴心与第一阀部10A一端部的阶梯形嵌合部密封地嵌合连接，构成连结部，并且，另一端周部以排出端口4C为中心与主体2连结(图1中省略了连结部的详细图示)。第一感压装置20与第一阀部10A的嵌合连接也可采用这样的方式：在第一感压装置20的自由端部侧形成阶梯形嵌合部，在该阶梯形嵌合部嵌合连接第一阀部10A的端部。该第一阀部10一端部的外径与所结合的第一感压装置20的外径也可形成为大致相同的尺寸。也就是说，该第一感压装置20的第一连通路11A与阀芯10的第二连通路11连通，并且也与排气端口4C连通。另外，利用第一感压装置20的弹簧力F1将阀芯10弹性地朝螺线管部1B的方向按压。而且，第一连通路11A中，在第二阀部面10B1从阀座体15的第二阀座面15A离开而开阀时，第二阀室3B与排气端口4C经由第二连通路11和第一连通路11A连通。阀芯10的第一阀部10A与第一感压装置20的自由端周部间的连结部也可在设于阀芯一端部的内周部嵌合连接第一感压装置的自由端周部的安装外周部，进行结合。

另外，阀座体15形成为有底圆筒部。另外，阀座体15若通过零件与螺线管杆36连结，则也可以是圆筒部。设于该阀座体15内周的一端侧的角部的第二阀座面15A与第二阀部10B的第二阀部面10B1分离、接触，从而开闭阀。该第二阀部面10B1和第二阀座面15A构成以小接合宽度接合而开闭的第二提升阀B2。该第二阀部面10B1与第二阀座面15A接合的内径部的截面中受到控制压力Pc的流体的面积为第二受压面积A2。本实施例1中，第一受压面积A1与第二受压面积A2形成为大致相等。大致相等是指，若在±6％的范围内，则可起到大致相同的作用效果。而且，将阀座体15的底部15B与螺线管杆36的图示下端部结合或接合，通过螺线管部1B的动作使第二阀座面15A和第二阀部面10B1分离、接触，构成提升阀B2。

另外，在底部15B设有多个第二内部通路12，第二提升阀B2开阀时，可将流体从第二内部通路12导入下述的第二感压弹簧装置25(下面记作第二感压装置)的第一内部通路11B。同时，第二内部通路12可使第一内部通路11B、第二连通路11、第一连通路11A和排出端口4C始终连通。而且，流入第一内部通路11B的流体作用于第二感压装置25内和与其连通的螺线管部1B内的各零件，使压力平衡，以避免流体的压力只作用于一方的面(流体也从第一内部通路11B流入螺线管部1B的内部)。上述第一感压装置20具有弹簧单元的功能，并具有在第二提升阀B2开阀时与第二阀室3B连通而可让控制压力Pc的流体流过的第一连通路11A的功能。因此，在使阀芯10移动时，第一感压装置20只是弹性伸缩，不存在嵌合面，因而可使滑动摩擦阻力成为零。

另外，在第二阀室3B内的阀座体15的底部15B与主体2之间配置有第二感压装置25。该第二感压装置25的截面呈波浪形，形成为圆筒状的波纹管形，并且在内部形成有贯穿的第一内部通路11B。该第二感压装置25在螺线管杆36朝图示的下方移动时成为拉伸弹簧。该第二感压装置25的弹簧力为F2(参照图3)。该第二感压装置25的圆筒状的自由端周部形成为嵌合内表面，与以包围底部15B的第二内部通路12的状态形成的阶梯嵌合部紧密地嵌合连接，构成连结部(图1中省略详细图示)，另一端周部以包围螺线管杆36的状态与主体2连结。而且，在螺线管部1B不动作时，第二感压装置25的弹簧力F2使阀座体15从阀芯10离开而开阀。该第二感压装置25具有作为拉伸弹簧单元的功能，并具有在第二提升阀B2开阀时第二阀室3B与第一内部通路11B通过第二内部通路12连通、可让控制压力Pc的流体流过的功能。因此，在使阀座体15移动时，第二感压装置25只是弹性伸缩，不存在嵌合零件，因而可使滑动摩擦阻力成为零。

如上所述，螺线管部1B与控制阀部1A的安装面5连结。由于该螺线管部1B是将以往已知的结构应用于控制阀部1A的动作，因此简单地进行说明。螺线管部1B在内部设有可动芯31，并且，可动芯31结合有螺线管杆36。另外，在可动芯31的相对的位置上设有固定芯32。而且，在可动芯31和固定芯32的外周围配置有电磁线圈33，构成电磁回路。对该电磁线圈33通电时，对应该电流的大小而在电磁回路中产生的磁力将可动芯31朝固定芯32吸引。该可动芯31被吸引时，与可动芯31形成一体的螺线管杆36与可动芯31一起前进而使第二感压装置25伸展，并按压阀座体15。同时，在阀座体15移动时，阀座体15与阀芯10闭阀并朝图示下方移动，使第一阀部面10A1从第一阀座面2B1脱离而开阀。此时，第一感压装置20被磁力F的力压缩。

接着，根据图1、图2和图3来说明上述控制阀1的动作状态。图2所示的控制阀1只是动作状态不同，如相同的符号所示，与图1的控制阀1结构相同。图2是未对螺线管部1B通电时控制阀部1A的动作状态。该图2的第一提升阀B1和第二提升阀B2的开闭阀的动作状态如图2所示。也就是说，在可动芯31与固定芯32之间彼此不存在磁力作用，可动芯31与固定芯32成为分离状态。同时，第一阀座体15通过第二感压装置25的第二弹簧力F2的拉拽力的作用而朝螺线管部1B侧移动。另外，第二阀座面15A从第二阀部面10B1分离而开阀。由该第二阀部面10B1和第二阀座面15A形成的第二提升阀B2成为开阀状态，因此，流体从第二阀室3B朝第二连通路11流动。另外，在第二提升阀B2开阀时，例如可将未图示的自动变速器的液压制动器用的控制压力Pc的流体，从第二阀室3B经由第二连通路11和第一连通路11A朝排出端口4C排出。也就是说，朝螺线管部1B供给的电流停止时，可使控制压力Pc下降。另外，在第二提升阀B2成为开阀状态时，第一内部通路11B内通过第二内部通路12而成为与第二阀室3B内相同的压力状态。另外，第一受压面积A1、第二受压面积A2、第一有效受压面积S1、第二有效受压面积S2构成为相同面积，因此从工作流体受到的彼此的力被抵消。另外，第一提升阀B1闭阀后，阀芯10无法朝阀座体15侧移动，因此，通过第二感压装置25的第二弹簧力F2的作用，第二阀座面15A从第二阀部面10B1离开而使第二提升阀B2开阀。

在第二提升阀B2开阀的同时，阀芯10被第一感压装置20的第一弹簧力F1按压，第一阀部面10A1与第一阀座面2B1接合。然后，由第一阀部面10A1和第一阀座面2B1形成的第一提升阀B1闭阀。因此，从供给端口4A供给来的供给压力Ps的流体被第一提升阀B1切断，停止朝第二阀室3B流入。

图3所示的控制阀1与图1的控制阀1只是动作不同，如相同的符号所示，结构相同。而且，图3是对螺线管部1B施加比图1所示的控制阀1的动作状态大的电流的情况。这种情况下，第一提升阀B1和第二提升阀B2的开闭阀的动作状态如图3所示。也就是说，在可动芯31与固定芯32之间彼此存在大的磁场(力)作用，因此，可动芯31与固定芯32处于彼此最大限度地靠近的状态。另外，与可动芯31连结的螺线管杆36使第二感压装置25的第二弹簧力F2伸展，并使阀座体15朝阀芯10侧移动。然后，第二阀座面15A与第二阀部面10B1接合，使第二提升阀B2成为闭阀状态。因此，第二阀室3B与第二连通路11的流体流动被切断，流过输出端口4B的控制压力Pc的流体无法朝排出端口4C侧流出。

同时，第一提升阀B1开阀，因此，从供给端口4A供给来的供给压力Ps的流体流经第一阀座面2B1与第一阀部面10A1之间的第一流通路3C，朝第二阀室3B流入。另外，使输出端口4B侧(例如液压制动器的)控制压力Pc的流量增大。该第一阀室3A内的阀芯10中，将第一受压面积和第二受压面积、第一受压面积A1和第一有效受压面积S1形成为大致相等，因此，来自供给压力Ps的流体的变动压力引起的不平衡的力被抵消，即使从液压泵供给来的供给压力Ps的流体产生变动，也能有效防止供给压力Ps使阀芯10产生变动，因此，可对应于螺线管杆36的行程，使第一提升阀B1的开闭开度按照设定进行开闭(阀的开口量控制)。另外，阀芯10的各开闭阀为提升阀形式，而且，本体部10C与阀孔面2B空开间隙地动配合，开闭阀时与阀孔面2B不相对滑动，因此，不伴随滑动阻力，即使附着物附着于本体部10C，也不会产生动作不良的情况。另外，第一感压装置20为截面呈波浪形的圆筒形波纹管形，是在内周面侧和外周面侧有工作流体流动的空间，因此，不是像以往那样与相对滑动零件相对滑动的结构。其结果是，虽然从压缩机等供给来的供给压力Ps的流体中有时会含有固状物或磨损粉等微粉末，但即使该微粉末附着于阀芯10，也不会引起滑动阻力。因此，可防止阀芯10因流体中的微粉末而产生动作不良。另外，第一感压装置20的第一有效受压面积S1和第二感压装置25的第二有效受压面积S2、第一提升阀B1的第一受压面积和第二提升阀B2的第二受压面积是大致相同的面积，因此，不会产生因作用流体而引起的不必要的力，利用第一感压装置20与第二感压装置25的各弹簧力F1、F2及螺线管杆的磁力F的平衡力，能按设定的力来开闭阀芯10。

图1是图2所示的控制阀1和图3所示的控制阀1的动作状态的中间动作状态。该图1的控制阀1的动作状态表示在流过螺线管部1B的电流比图3所示的控制阀1的动作状态小、而且被控制的电流朝螺线管部1B流动的状态下阀芯10的开闭阀的一种形态。这种情况下，在第二提升阀B2闭阀的动作状态下，第一提升阀B1对应于流过螺线管部1B的电流，阀芯10进行开闭动作。另外，第二提升阀B2只借助螺线管部1B的磁力F引起的螺线管杆36的移动、第一感压装置20的第一弹簧力F1和第二感压装置25的第二弹簧力F2的力来进行开闭，对控制压力Pc的流体的流量进行控制。也就是说，第一感压装置20的第一有效受压面积S1和第二感压装置25的第二有效受压面积S2、第一阀部10A(第一提升阀B1)的第一受压面积A1和第二阀部10B(第二提升阀B1)的第二受压面积A2分别形成为相同的面积，因此，即使流体的各压力Ps、Pc作用于上述各受压面积S1、S2、A1、A2，其相反的力也会被抵消。另外，受磁力F控制的可动芯31与固定芯32的距离被控制，因此，与可动芯31形成一体的螺线管杆36也可在被控制的状态下移动。与该螺线管杆36连结的阀座体15的第二阀座面15A使第二感压装置25弹性地伸缩，并与阀芯10的第二阀部面10B1接合成闭阀，在此状态下，对第一提升阀B1开闭的开度进行控制。也就是说，该阀芯10的跟随动作可在不受供给压力Ps的变动影响的情况下对第一阀座面2B1与第一阀部面10A1之间的开闭阀的开度进行控制。通过该第一提升阀B1的受到控制的开闭，从第一阀室3A朝第二阀室3B流动的供给压力Ps的流体可进行容量比例控制。

上述控制阀1使螺线管部1B的螺线管杆36对应于电流的大小进行动作，第一感压装置20和第二感压装置25的弹簧力配合地控制第一提升阀B1和第二提升阀B2的开闭度(开口量)，对应于该阀的开闭度使控制压力Pc的流体流过，进行容量控制。此时，使控制阀1的第一提升阀B1和第二提升阀B2动作的结构中，S1＝S2＝A1＝A2，因此，第一提升阀B1和第二提升阀B2不会受到流体压力引起的不平衡的力。因此，可只借助螺线管部1B的磁力F使螺线管杆36按照设定进行移动，对第一提升阀B1和第二提升阀B2的开闭度进行控制。

另外，

F是螺线管部1B的磁力；

F1是第一感压装置20的第一弹簧力；

F2是第二感压装置25的第二弹簧力；

S1是第一感压装置20的第一有效受压面积；

S2是第二感压装置25的第二有效受压面积；

A1是第一提升阀B1的闭阀接合的内径面的第一受压面积；

A2是第二提升阀B2的闭阀接合的内径面的第二受压面积；

Ps是供给压力；

Pc是控制压力；

而且，各受压面积构成为S1＝S2＝A1＝A2。

以往的控制阀的压力比例控制中，若在阀芯动作时引起滑动阻力，则很难按照设定进行容量控制。但是，在本发明的控制阀1中，在阀芯10、第一感压装置20、第二感压装置25和阀座体15动作时，没有相对滑动的滑动部，因此，不引起滑动(摩擦)阻力。也就是说，阀芯10与阀孔面2B空开空间地嵌合，因此，本体部10C的外周面不相对滑动。另外，第一提升阀B1和第二提升阀B2的阀面是在线接触的状态下抵接的窄宽度的接触。因此，第一提升阀B1和第二提升阀B2采用的是不引起摩擦阻力的结构。而且，第一提升阀B1和第二提升阀B2没有嵌合地滑动的面，因此，也不存在因粉末附着于滑动面间而使滑动阻力增大的情况。另外，第一感压装置20和第二感压装置25为波纹管或隔膜形式，沿轴向弹性伸缩而与阀芯10一起跟随动作，并且内周侧和外周侧成为流体流动的空间，因此，在弹性变位时不需要被引导的面。因此，即使流体中含有附着物，由于阀芯10只被第一感压装置20支撑，因而也能防止因附着物而引起动作不良问题。

另外，在控制阀1的开闭阀中，流体作用于阀芯10的压力状态是，由于第一感压装置20的第一有效受压面积S1、第一提升阀B1的接合内径面的第一受压面积A1、第二提升阀B2的接合内径面的第二受压面积A2、第二感压装置25的第二有效受压面积S2形成为相同的面积，因此从供给压力Ps受到的作用于阀芯10的力在动作方向上彼此抵消。因此，不对阀芯10产生来自供给压力Ps的推力。因此，阀芯10可在不会因供给压力Ps的流体而受到不必要的力的情况下进行动作。因此，可利用与流过螺线管部1B的电流对应的磁力F使第一提升阀B1和第二提升阀B2开闭，进行容量控制。

下面，图4是将本发明实施例2的控制阀1中的螺线管部1B的一部分剖切的剖视图。图5是图4的阀芯10附近的放大图。图6是图5的分隔部2A的详细剖视图。图7是从图6的分隔部2A的图示下表面观察的仰视图。下面参照图4、图5、图6、图7进行说明。上述控制阀1中，螺线管部1B与图1中的螺线管部1B结构大致相同，因此省略其说明。另外，图4的控制阀部1A变更了图1的零件的一部分，但与图1中的控制阀部1A结构相同。下面，对图1的控制阀1的变更零件说明。如图4所示，在第二感压装置25的内部配置有第三弹簧22。该第三弹簧22并不是必须的构件，其是为了使对阀座体15的弹性按压力变得可靠、或为了在振动等产生时避免摆动而设置的。另外，在组装上，主体2从螺线管部1B侧依次分割为第一主体部分、第二主体部分和第三主体部分，并且第一主体部分、第二主体部分和第三主体部分彼此在端部设有螺纹部。另外，第一主体部分、第二主体部分和第三主体部分通过将彼此的螺纹部旋紧而组装成一体。该主体2设有贯穿至第一阀室3A的供给端口4A。另外，设有贯穿至第二阀室3B的输出端口4B。

图4或图5中的不锈钢制的分隔部2A呈如图6和图7所示的形状。另外，使分隔部2A外周的嵌合面2A1与主体2的第一主体部分的阀空间室3的内周面嵌合连接。另外，在使第一主体部分的阴螺纹与第二主体部分的阳螺纹相互旋紧而结合时，在其间夹持分隔部2A并固定。在分隔部2A的内部设有阀孔面2B。在该阀孔面2B的图示上部形成有第一阀座面2B1。另外，如图7所示，分隔部2A的与第一阀座面2B相反的一侧(图示下部侧)沿周向4等分(不局限于4等分，一个以上即可)地形成有通路槽3C1、3C1、3C1、3C1。而且，该通路槽3C1成为由第一阀座面2B1和第一阀部面10A1形成的提升阀B1彼此开阀时使吸入压力Ps的流体像第一流线Q1那样流动的流体通路。另外，阀孔面2B的图示下侧形成为朝下侧依次变大的周面，朝着下侧依次形成为第一连续阀孔面和第二连续阀孔面。

接着，对阀座体15的结构进行说明。如图5所示，阀座体15由呈环状的第一阀座体15X、呈有底圆筒体的第二阀座体15Y构成。第一阀座体15X的外周面形成为截面呈圆弧状(图5)或角状(图6)。另外，第一阀座体15X与分隔部2A的第二连续阀孔面空开较小的间隙动配合。另外，第一阀座体15X的内周面形成为嵌合连接周面，并且，在该嵌合连接周面的阀芯10侧的端部形成有第二阀座面15A。另外，在第二阀座体15Y的图示上方设有底部，并且，在该底部围绕螺线管杆36设有4等分(不局限于4等分，形成多个即可)地贯穿的第二内部通路12。另外，如吸入压力Ps的流体的第二流线Q2所示，可利用第二内部通路12使通路槽3C1与第二感压装置25内的第一内部通路11B连通。另外，在该第二阀座体15Y的底部的轴心设有嵌合连接孔，并且，在该嵌合连接孔内嵌合连接螺线管杆36的端部，使其与第二阀座体15Y连结。另外，在第二阀座体15Y的内部设有供不锈钢制的第三弹簧22落座的弹簧座。另外，使第二阀座体15Y上端部侧的外周面与第一阀座体15X的嵌合连接周面结合。另外，第二阀座体15Y下端部的面与第二感压装置25的自由端周部密封地牢固连结。另外，第二感压装置25的另一端周部与第三主体部分的端部面密封地连结。另外，第二感压装置25内周面内的第一内部通路11A和第二内部通路12整体作为连通路朝排气端口4C连通。

阀芯10是第一阀部10A与第二阀部10B的结合体。并且，在插入分隔部2A的阀孔面2B内后使与第一阀部10A形成一体的本体部10C与第二阀部10B的嵌合孔结合而构成结合体。另外，阀芯10形成有朝着第一感压装置20设有锥面的第一阀部面10A1的第一阀部10A、第二阀部10B的相同方向的锥面的第二阀部面10B1(与图1反向)。另外，第一阀部10A一端部的内周部与第一感压装置20的自由端周部的外周安装部(带凸缘圆筒部)密封地嵌合，构成为连结部。另外，螺线管杆36经由设于外周安装部和第一阀部10A的第二连通路11与第二阀座体15的底部连结。另外，在第三主体部分的端部将放出阀2C旋紧、结合。在该放出阀2C的中心设有排出端口4C。另外，放出阀2C在其径向上也设有排出端口4C，以便也能从第二感压装置25内的外周侧排出。另外，在放出阀2C的上端部以包围排出端口4C的状态设有第三弹簧22用的弹簧座。通过将该放出阀2C和第三主体部分彼此的卡合螺纹螺合，可调整第三弹簧的力。

如上所述，图4和图5的控制阀1与图3所示的控制阀1为相同的动作状态。该控制阀1的与实施例1对应的动作状态与图1或图2所示的开闭阀状态相同。但是，相对于图3，图4和图5所示的阀座体15安装于第二感压装置25，配置在图示的下侧。并且，阀芯10安装于第一感压装置20，配置在图示的上部。这点上，图4与图3不同。图4所示的控制阀1是朝螺线管部1B的电流被切断、或有少量的电流流过螺线管部1B时的情况。此时，第一提升阀B1处于开阀的动作状态，第二提升阀B处于闭阀的状态。另外，第一阀室3A内的流体流过通路槽3C1而流入第二阀室3B，并且朝输出端口4B流出(继而从输出端口4B流入控制设备)。另外，在朝螺线管部1B流动的电流增大时，在第二提升阀B2闭阀的状态下阀座体15被按压，因此，第二感压装置25被弹性压缩。然后，控制阀1成为与图1所示相同的闭阀状态。在此状态下，第一阀室3A内的工作流体和第二阀室3B内的工作流体均不流动。也就是说，输出端口4B侧的控制设备的控制压力Pc的流体成为停止状态。另外，在增大朝螺线管部1B流动的电流时，第一提升阀B1成为闭阀状态，因此，阀芯10的移动被停止。另一方面，螺线管杆36继续朝图示的下方移动，因此，第二提升阀B2开阀。而且，第二感压装置25最大限度地弹性压缩。此时，阀芯10的开闭阀状态成为与图2所示的状态相同，因此，流体像图5所示的第二流线Q2那样流动而朝排气端口4C排出。

上述控制阀1中，第一感压装置20的第一有效受压面积S1、第二感压装置25的第二有效受压面积S2、第一提升阀B1的第一受压面积A1、第二提升阀B2的第二受压面积A2也形成为大致相同的面积。因此，在流体作用于第一提升阀和第二提升阀B2时，从流体受到的不平衡的力彼此抵消。

另外，受压面积的关系为S1＝S2＝A1＝A2；

F是螺线管部1B的磁力。另外，图4中，下述的符号与图3相同。

S1是第一感压装置20的第一有效受压面积；

S2是第二感压装置25的第二有效受压面积；

A1是第一提升阀B1的闭阀接合的内径面的第一受压面积；

A2是第二提升阀B2的闭阀接合的内径面的第二受压面积。

而且，在实施例2的控制阀1中，通过构成为S1＝S2＝A1＝A2，在控制阀1内从流体压力受到的不平衡的力被抵消，可产生与实施例1的控制阀1相同的作用效果。

另外，图4中，使第一提升阀B1和第二提升阀B2动作，可使从供给端口4A供给来的供给压力Ps的流体朝第一输出端口(相当于图4的输出端口)4B和第二输出端口(相当于图4的排出端口)4C切换流动，可作为方向切换阀使用。另外，作为方向切换阀，也可使流体从端口(第一输出端口)4B输入，并朝端口(供给端口)4A和端口(第二输出端口)4C输出。在所有情况下，均构成为S1＝S2＝A1＝A2，因此，与实施例1的控制阀1一样，即使流体压力作用于第一提升阀B1和第二提升阀B2，也不会受到流体压力引起的不平衡的力，因而可按照设定进行流量的切换。

工业上的应用领域

如上所述，本发明的控制阀可准确控制朝车辆的液压系统、各种动力传递装置等的液压+空气压力系统供给的流体的流量，很有用。另外，本发明的控制阀廉价而且没有误动作，很有用。

Claims (3)

1.一种控制阀，对控制压力的流体的流量进行控制，其特征在于，包括：

主体，该主体具有将内部的阀空间室分隔成第一阀室和第二阀室的分隔部，在所述分隔部具有朝所述第一阀室和所述第二阀室贯穿的孔的孔形成面，并且在所述孔形成面的第一阀室侧具有第一阀座面；

供给端口，该供给端口贯穿至所述主体的所述第一阀室，让供给压力的流体流过；

输出端口，该输出端口贯穿至所述主体的所述第二阀室，让控制压力的流体流过；

排出端口，该排出端口贯穿至所述主体的所述第一阀室，让排出压力的流体流过；

弹性伸缩自如的圆筒状的第一感压弹簧装置，该第一感压弹簧装置配置于所述第一阀室内，一端周部具有以包围所述排出端口的状态与主体连结的连结部，并且在内周面内具有与所述排出端口连通的第一连通孔；

阀芯，该阀芯的一端部与所述第一感压弹簧装置的自由端周部连结，所述阀芯具有第二连通孔、本体部、第一提升阀的一个第一阀部面、第二阀部面，所述第二连通孔设于所述阀芯的内部并与所述第一连通孔连通，在所述本体部与所述孔形成面之间形成第一流通路，所述第一阀部面与所述第一阀座面分离、接触而使所述第一流通路开闭，所述第二阀部面形成于第二阀部，该第二阀部在所述本体部的一端侧配置于所述第二阀室；

阀座体，该阀座体具有与所述阀芯的所述第二阀部面分离、接触而使所述第二阀室与所述第二连通孔之间开闭的第二提升阀的一个第二阀座面，并且具有能与所述第二连通孔连通的第二内部通孔；

弹性伸缩自如的圆筒状的第二感压弹簧装置，该第二感压弹簧装置配置于所述第二阀室内，一端周部与主体连结，并且自由端周部以包围所述第二内部通孔的状态与所述阀座体连结，所述第二感压弹簧装置在内周面内具有能与所述第二内部通孔连通的第一内部通孔；以及

螺线管部，该螺线管部使与所述阀座体连结的螺线管杆对应于电流的大小朝所述阀座体侧移动，

所述第一感压弹簧装置的第一有效受压面积、所述第二感压弹簧装置的第二有效受压面积、所述第一阀座面与所述第一阀部面接合的内径面的第一受压面积、所述第二阀座面与所述第二阀部面接合的内径面的第二受压面积的各受压面积形成为大致相等。

2.如权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述阀芯的一端部与所述第一感压弹簧装置的自由端周部的所述连结部，通过在所述阀芯和所述第一感压弹簧装置中一方的端部形成阶梯形嵌合部，并将该嵌合部的外周面与所述阀芯和所述第一感压弹簧装置中另一方的嵌合内表面嵌合连接而结合。

3.如权利要求1或2所述的控制阀，其特征在于，设于所述主体的大致中心的所述排出端口、所述第一感压弹簧装置的所述第一连通孔、设于所述阀芯的大致轴心的所述第二连通孔大致一直线排列。

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