JP2005042819A - 電磁比例圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 制御通路の口径が大径になった場合にも電磁気装置を大型化することなく制御通路の流体圧力を所期の制御形態にて制御し得る電磁比例圧力制御弁を提供する。
【解決手段】 弁本体１の弁孔２に、圧力流体が流通する制御通路４と、作動流体を低圧側に流す排出通路５とが連通し、弁孔２の制御通路連通個所と排出通路連通個所との間には弁座７が形成され、弁座７に着座・離座する弁体１２が弁孔２に移動自在に収装されている。弁体１２には、調圧ばね１３のばね力が着座方向に作用すると共に、制御通路４の流体圧力が調圧ばね１３のばね力に抗して離座方向に作用している。調圧ばね１３のばね力を増減するピストン１４が弁孔２に移動自在に収装されていて、同ピストン１４にはパイロット弁１８の電磁気装置２１の作用力に応じたパイロット圧力が作用し、同パイロット圧に応じてピストン１４が移動して調圧ばね１３のばね力が増減する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁気装置の作用力がゼロであるとき（電磁気装置への通電電流がゼロであるとき）に制御通路の流体圧力を最大圧力に設定し、電磁気装置の作用力の増大（電磁気装置への通電電流の増大）に応じて制御通路の流体圧力を減少する圧力に設定することが可能な電磁比例圧力制御弁に関する。

この種の電磁比例圧力制御弁は、例えば下記の特許文献１に開示されていて、弁本体の制御通路と排出通路との間に形成した弁座に、可動鉄心の一端側に連結した弁体を着座・離座自在に設け、弁体は調圧ばねのばね力で弁座への着座方向に付勢されている。そして、固定鉄心、可動鉄心、コイル等から成る電磁気装置のコイルへの通電により可動鉄心が固定鉄心に吸引され、調圧ばねのばね力に抗して弁体の離座方向となる電磁気装置の作用力が可動鉄心に生じ、この可動鉄心に生じる電磁気装置の作用力はコイルへの通電電流の増大に応じて増大するようにしている。このため、コイルへの非通電時には、可動鉄心に電磁気装置の作用力が生じず、弁体には調圧ばねのばね力のみが付与されて、制御通路の流体圧力を最大圧力に設定することが可能である。また、コイルへの通電時には、通電電流の増大に応じて電磁気装置の作用力が増大し、調圧ばねのばね力と電磁気装置の作用力の差に相当する力が弁体に付与されて、制御通路の圧力を通電電流の増大に応じて減少する圧力に設定することが可能である。
実公平３−６１４号公報

ところが、上記した従来の電磁比例圧力制御弁では、可動鉄心の一端側に連結した弁体の着座・離座により直接制御通路を開閉制御しているため、制御通路の口径が大径になるのに伴い弁体が大型になって、この弁体を連結する可動鉄心が大型になって電磁気装置を大型化しなければならなかった。

本発明は、制御通路の口径が大径になった場合にも電磁気装置を大型化することなく制御通路の流体圧力を所期の制御形態にて制御し得る電磁比例圧力制御弁を提供するためになされたものであり、当該電磁比例圧力制御弁を、弁本体の弁孔には、所要の軸方向間隔で、圧力流体が流通する制御通路と、作動流体を低圧側に流す排出通路とが接続されて連通し、前記弁孔の制御通路連通個所と排出通路連通個所との間には弁座が形成され、この弁座に着座・離座する弁体が前記弁孔に移動自在に収装されていて、この弁体には、前記弁孔に収容した調圧ばねのばね力が着座方向に作用すると共に、前記制御通路の流体圧力が前記調圧ばねのばね力に抗して離座方向に作用し、かつ前記調圧ばねのばね力を増減するピストンが前記弁孔に移動自在に収装されていて、このピストンにはパイロット弁が備える電磁気装置の作用力に応じたパイロット圧力が作用して、同パイロット圧に応じて前記ピストンが移動して前記調圧ばねのばね力が増減するように構成した。

この場合において、前記電磁気装置は、コイルへの通電電流の増大に応じて可動鉄心が固定鉄心に吸引される作用力が増大する電磁気装置であり、前記パイロット弁は前記電磁気装置の作用力の増大に応じて前記パイロット圧力を増大させるパイロット弁体とパイロット弁座を備えていて、前記ピストンには、前記パイロット圧力が前記調圧ばねのばね力を減少させる方向に作用すると共に、前記弁孔に収容した復帰ばねのばね力が前記パイロット圧力に抗して作用するように構成することも可能である。

本発明の電磁比例圧力制御弁においては、電磁気装置の作用力がゼロであるとき（電磁気装置への通電電流がゼロであるとき）、パイロット弁からピストンに付与されるパイロット圧力によりピストンが初期位置から移動しないように設定することが可能であって、この場合には、調圧ばねのばね力は減少されず初期の設定値に維持される。したがって、制御通路の流体圧力は、初期の設定値に維持されている調圧ばねのばね力に相当する最大圧力に設定される。また、電磁気装置の作用力が増大するとき（電磁気装置への通電電流が増大するとき）には、パイロット弁からピストンに付与されて作用するパイロット圧力に応じてピストンが移動して、このピストンの移動に応じて調圧ばねのばね力が減少される。したがって、制御通路の流体圧力は、通電電流の増大に応じて減少する調圧ばねのばね力に相当する圧力に設定される。

ところで、本発明の電磁比例圧力制御弁においては、弁体が制御通路の流体圧力に基づく押圧力で調圧ばねのばね力に抗して押圧されて開作動することにより、制御通路の圧力流体が電磁気装置を備えるパイロット弁を介することなく排出通路より低圧側に流れる。このため、制御通路、弁孔、弁体、排出通路等を大型化する場合にも、電磁気装置を備えるパイロット弁を大型化する必要がない。したがって、電磁気装置を備えるパイロット弁の小型化を維持した状態で、制御通路の流体圧力を上記した所期の制御形態にて制御することが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記電磁気装置が、コイルへの通電電流の増大に応じて可動鉄心が固定鉄心に吸引される作用力が増大する電磁気装置であり、前記パイロット弁が前記電磁気装置の作用力の増大に応じて前記パイロット圧力を増大させるパイロット弁体とパイロット弁座を備えていて、前記ピストンには、前記パイロット圧力が前記調圧ばねのばね力を減少させる方向に作用すると共に、前記弁孔に収容した復帰ばねのばね力が前記パイロット圧力に抗して作用するように構成した場合には、コイルへの通電電流の増大に応じてパイロット圧力が増大する汎用の電磁気装置を用いて当該電磁比例圧力制御弁を構成することが可能である。

図１は、本発明による電磁比例圧力制御弁の一実施形態を示していて、この電磁比例圧力制御弁の弁本体１には、弁座部材６、弁体１２、調圧ばね１３、ピストン１４、復帰ばね１６等を収容する多段の弁孔２が軸方向に貫設されている。弁孔２は、軸方向一方側より中径部２Ａ、中径部２Ａより小径の小径部２Ｂ、中径部２Ａと略同径の中径部２Ｃ、中径部２Ｃより大径の大径部２Ｄとされていて、中径部２Ｃと大径部２Ｄとの連設段部には止め部２Ｅが形成されている。また、弁孔２には、中径部２Ａに継手部材３を介して圧力源Ｐより圧力流体が流通する制御通路４が接続されて連通すると共に、制御通路４の連通個所より軸方向にて所要の間隔で形成されている中径部２Ｃに低圧側としてのタンクＴに接続された排出通路５が接続されて連通している。

また、弁孔２における制御通路４の連通個所と排出通路５の連通個所との間の小径部２Ｂには、弁座部材６が嵌挿固設されていて、この弁座部材６には弁座７が形成されるとともに、弁座７に連なる段付の貫通孔８が軸方向に貫設されている。また、弁座部材６の先端、すなわち、貫通孔８の制御通路４連通個所と対峙する小径部先端には、絞り孔９を有する絞り部材１０が固設されている。また、弁座部材６の中間部には、貫通孔８の大径部先端と連通して弁座部材６の外周面に開口する通路１１が斜め径方向に穿設されている。

弁体１２は、弁座７に着座・離座するポペット状弁体であり、弁孔２の中径部２Ｃに軸方向へ移動自在に収装されていて、小径の頭部を弁座部材６の貫通孔８に軸方向へ摺動自在に嵌挿している。この弁体１２は、頭部に絞り孔９を通して作用する制御通路４の流体圧力に基づく押圧力で調圧ばね１３のばね力に抗して離座方向に押圧される。調圧ばね１３は、弁孔２の中径部２Ｃにて弁体１２とピストン１４間に介装されていて、そのばね力にて弁体１２を着座方向に押圧している。

ピストン１４は、調圧ばね１３のばね力を増減するためのものであり、中径部１４Ａと中径部１４Ａより大径の大径部１４Ｂとを連設して構成されていて、中径部１４Ａを弁孔２の中径部２Ｃへ大径部１４Ｂを弁孔２の大径部２Ｄへそれぞれ移動自在に収装している。また、ピストン１４は、中径部１４Ａと大径部１４Ｂとの連設段部に形成した肩部１４Ｃが弁孔２の止め部２Ｅに対して接離自在に設けられていて、弁孔２の大径部２Ｄにおける中径部２Ｃ側端部に環状のパイロット室１５を区画形成している。

パイロット室１５は、パイロット弁１８から付与されるパイロット圧力を導入する室であり、このパイロット室１５に導入されたパイロット圧力は、ピストン１４に弁体１２から離間する方向、すなわち、調圧ばね１３のばね力を減少させる方向に作用している。復帰ばね１６は、取付状態において調圧ばね１３のばね力よりばね力を大きくしたばねであり、弁孔２の大径部２Ｄに収容されていて、ピストン１４と弁孔２の軸方向他方側を閉塞する栓部材１７との間に介装されており、ピストン１４を弁体１２への接近方向、すなわち、調圧ばね１３のばね力を増大させる方向に押圧している。

かかる構成により、ピストン１４は、パイロット圧力に基づく押圧力と調圧ばね１３のばね力の和が復帰ばね１６のばね力を上回らなければ、調圧ばね１３のばね力を初期の最大値に設定するよう弁体１２に最接近して、肩部１４Ｃが弁孔２の止め部２Ｅに当接すると共に、パイロット圧力の増大に応じて調圧ばね１３のばね力を減少するよう調圧ばね１３のばね力およびパイロット圧力に基づく押圧力と復帰ばね１６のばね力との平衡位置へ弁体１２から離間する方向へ移動自在に設けられている。

パイロット弁１８は、ピストン１４に作用するパイロット圧力を調整可能なリリーフ弁であり、そのパイロット弁本体１９は弁本体１の上方に装着されている。パイロット弁本体１９には、多段のパイロット弁孔２０が軸方向に貫設されている。パイロット弁孔２０は、軸方向一方側より大径部２０Ａ、大径部２０Ａより小径の小径部２０Ｂ、小径部２０Ｂより大径で大径部２０Ａより小径の中径部２０Ｃとされていて、大径部２０Ａ側開口を閉塞するようパイロット弁本体１９に電磁気装置２１が装着されている。また、弁孔２０の中径部２０Ｃには、パイロット圧力源Ｐ１からのパイロット圧力流体が流通するパイロット制御通路２２が圧力補償付流量調整弁２３を介して連通接続されている。

圧力補償付流量調整弁２３は、パイロット圧力源Ｐ１側の圧力変動にかかわりなく内蔵した絞りの前後差圧を略一定に制御して所定の流量のパイロット圧力流体を中径部２０Ｃに導入している。また、パイロット弁孔２０の小径部２０Ｂには、パイロット弁座部材２４が嵌挿固設されていて、このパイロット弁座部材２４にはパイロット弁座２５が形成されるとともに、パイロット弁座２５に連なる段付の貫通孔２６が軸方向に貫設されていて、中径部２０Ｃと大径部２０Ａとの間をパイロット弁座２５を介して連通している。また、パイロット弁孔２０の中径部２０Ｃは、パイロット通路２７、２８を介してパイロット室１５に連通し、パイロット弁孔２０の大径部２０Ａは、パイロット通路２９、３０を介して弁孔２の中径部２Ｃに連通している。

電磁気装置２１は、磁路となるケース３１内にコイル３２、固定鉄心３３、可動鉄心３４を有していて、固定鉄心３３と対向して可動鉄心３４が軸方向へ移動自在に設けられ、ケース３１の固定鉄心３３側にてパイロット弁本体１９に装着され、ケース３１の可動鉄心３４側に蓋部材３５が装着されて内部を閉塞している。また、可動鉄心３４には、径方向中心に棒状部材３６が軸方向の両端より突出して一体的に設けられていて、突出した棒状部材３６の両端は軸受３７、３８を介して固定鉄心３３、蓋部材３５に支持されており、パイロット弁座２５と同芯に設けられている。

また、棒状部材３６のパイロット弁座２５側端部には、パイロット弁体３９が同芯かつ一体的に設けられている。パイロット弁体３９は、パイロット弁座２５に着座・離座するポペット状弁体であり、パイロット弁孔２０の大径部２０Ａに移動自在に収装されていて、貫通孔２６を通して頭部に作用するパイロット弁孔２０の中径部２０Ｃに導入されるパイロット圧力流体の圧力に基づく押圧力でパイロット弁座２５から離座する方向に押圧される。

かかる構成により、この電磁気装置２１では、コイル３２への通電電流の増大に応じて可動鉄心３４が固定鉄心３３に吸引される作用力が増大する。また、パイロット弁１８では、電磁気装置２１の作用力の増大に応じてパイロット圧力を増大するよう固定鉄心３３を挿通してパイロット弁体３９の先端を可動鉄心３４の棒状部材３６に連結し、電磁気装置２１の作用力をパイロット弁体３９にパイロット弁座２５への着座方向に付与している。

上記のように構成したこの実施形態の電磁比例圧力制御弁においては、パイロット弁１８の電磁気装置２１への通電電流がゼロであるとき、パイロット弁体３９を着座方向へ押圧する電磁気装置２１の作用力が生じておらず、パイロット弁体３９はパイロット圧力源Ｐ１からパイロット制御通路２２を流れてパイロット弁孔２０の中径部２０Ｃに導入したパイロット圧力流体の圧力に基づく押圧力で押圧されてパイロット弁座２５から離座する。このため、パイロット圧力流体は、パイロット弁座２５よりパイロット弁孔２０の大径部２０Ａ、パイロット通路２９、３０、弁孔２の中径部２Ｃ、排出通路５を流れてタンクＴに排出される。

このときには、パイロット弁孔２０の中径部２０Ｃよりパイロット通路２７、２８を介してパイロット室１５に導入されてピストン１４に作用するパイロット圧力が最低となっている。このため、ピストン１４は復帰ばね１６のばね力に抗して移動せず、図１に示したように、復帰ばね１６のばね力で押圧されて肩部１４Ｃが止め部２Ｅに当接して弁体１２に最接近しており、調圧ばね１３のばね力は減少されず初期の設定値（最大値）に維持される。

また、このときには、弁体１２が初期の設定値（最大値）に維持された調圧ばね１３のばね力で押圧されて弁座７に着座し、絞り孔９を通して頭部に作用する制御通路４の流体圧力に基づく押圧力が上記した調圧ばね１３のばね力を上回ると、弁体１２が開作動して弁座７から離座する。この離座状態では、制御通路４の圧力流体が通路１１、弁座７、中径部２０Ｃ等を通して排出通路５を流れてタンクＴに排出され、これに伴って制御通路４の流体圧力が低下して、初期の設定値に維持されている調圧ばね１３のばね力に相当する最大圧力に設定される。

この状態で、電磁気装置２１のコイル３２へ所定電流を通電すると、可動鉄心３４が固定鉄心３３に吸引される作用力が生じ、この作用力によりパイロット弁体３９がパイロット弁座２５に着座してパイロット圧力が増大する。このため、ピストン１４は、増大したパイロット圧力に基づく押圧力および調圧ばね１３のばね力と、復帰ばね１６のばね力との平衡位置へ肩部１４Ｃが止め部２Ｅから離脱して弁体１２から離間する方向へ移動し、調圧ばね１３のばね力を減少する。したがって、弁体１２は弁座７に押圧される調圧ばね１３のばね力の減少により制御通路４の流体圧力を減少して設定する。

また、電磁気装置２１のコイル３２への通電電流を所定電流以上で増大すると、その通電電流の増大に応じてパイロット圧力が増大する。このため、ピストン１４は、パイロット圧力の増大に応じて弁体１２から一層離間する方向でパイロット圧力に基づく押圧力および調圧ばね１３のばね力と復帰ばね１６のばね力との平衡位置へ、復帰ばね１６のばね力に抗して移動して、調圧ばね１３のばね力を通電電流の増大に応じて減少する。したがって、電磁気装置２１のコイル３２への通電電流の増大に応じて、通電電流の増大に応じて減少する調圧ばね１３のばね力に相当する圧力に制御通路４の流体圧力が減少設定される。

かかる作動において、制御通路４の圧力流体は、弁体１２の開作動により弁孔２の中径部２Ｃに連通する排出通路５を通してタンクＴに排出され、電磁気装置２１を備えるパイロット弁１８を介することなく排出通路５より低圧側に流れる。このため、制御通路４、弁孔２、弁体１２、排出通路５等を大型化する場合にも、電磁気装置２１を備えるパイロット弁１８を大型化する必要がない。したがって、電磁気装置２１を備えるパイロット弁１８の小型化を維持した状態で、制御通路の流体圧力を上記した所期の制御形態にて制御することが可能である。

また、この実施形態においては、パイロット弁１８の電磁気装置２１が、コイル３２への通電電流の増大に応じて可動鉄心３４が固定鉄心３３に吸引される作用力が増大する電磁気装置であり、パイロット弁１８が電磁気装置２１の作用力の増大に応じてパイロット圧力を増大させるパイロット弁体３９とパイロット弁座２５を備えている。また、ピストン１４には、パイロット圧力が調圧ばね１３のばね力を減少させる方向に作用すると共に、弁孔２に収容した復帰ばね１６のばね力がパイロット圧力に抗して作用するように構成されている。このため、コイル３２への通電電流の増大に応じてパイロット圧力が増大する汎用の電磁気装置２１を用いて当該電磁比例圧力制御弁を構成することが可能である。

上記実施形態においては、コイル３２への通電電流の増大に応じてパイロット圧力が増大する汎用の電磁気装置２１を用いて当該電磁比例圧力制御弁を構成したが、上記した電磁気装置２１に代えて、コイルへの通電電流の増大に応じてパイロット圧力が減少する電磁気装置を用いて当該電磁比例圧力制御弁を構成することも可能である。この場合には、上記実施形態の復帰ばね１６とピストン１４の軸方向に貫設した孔とを無くすと共に、この復帰ばね１６が収容されている室をパイロット室として同パイロット室に上記実施形態のパイロット通路２８を連通接続し、かつ上記実施形態のパイロット室１５をタンクＴに連通する必要がある。

上記実施形態の制御通路４を主弁（図示省略）のパイロット通路とすることによって、本発明の電磁比例圧力制御弁をパイロット作動形リリーフ弁、パイロット作動形減圧弁、パイロット作動形シーケンス弁等圧力弁のパイロット弁としても適用することが可能である。

本発明による電磁比例圧力制御弁の一実施形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 弁本体
２ 弁孔
４ 制御通路
５ 排出通路
７ 弁座
１２ 弁体
１３ 調圧ばね
１４ ピストン
１６ 復帰ばね
１８ パイロット弁
２１ 電磁気装置
３２ コイル
３３ 固定鉄心
３４ 可動鉄心
２５ パイロット弁座
３９ パイロット弁体

Claims (2)

1. 弁本体の弁孔には、所要の軸方向間隔で、圧力流体が流通する制御通路と、作動流体を低圧側に流す排出通路とが接続されて連通し、前記弁孔の制御通路連通個所と排出通路連通個所との間には弁座が形成され、この弁座に着座・離座する弁体が前記弁孔に移動自在に収装されていて、この弁体には、前記弁孔に収容した調圧ばねのばね力が着座方向に作用すると共に、前記制御通路の流体圧力が前記調圧ばねのばね力に抗して離座方向に作用し、かつ前記調圧ばねのばね力を増減するピストンが前記弁孔に移動自在に収装されていて、このピストンにはパイロット弁が備える電磁気装置の作用力に応じたパイロット圧力が作用して、同パイロット圧に応じて前記ピストンが移動して前記調圧ばねのばね力が増減するように構成したことを特徴とする電磁比例圧力制御弁。
2. 請求項１に記載の電磁比例圧力制御弁において、前記電磁気装置は、コイルへの通電電流の増大に応じて可動鉄心が固定鉄心に吸引される作用力が増大する電磁気装置であり、前記パイロット弁は前記電磁気装置の作用力の増大に応じて前記パイロット圧力を増大させるパイロット弁体とパイロット弁座を備えていて、前記ピストンには、前記パイロット圧力が前記調圧ばねのばね力を減少させる方向に作用すると共に、前記弁孔に収容した復帰ばねのばね力が前記パイロット圧力に抗して作用するように構成したことを特徴とする電磁比例圧力制御弁。
   

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