JP2008025712A

JP2008025712A - 圧力制御装置

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Publication number: JP2008025712A
Application number: JP2006198718A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Isono; 宏磯野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2026-07-20
Also published as: JP4923806B2

Abstract

【課題】圧力制御装置において、減圧時における駆動弁の作動性を向上して高精度な圧力制御を可能とする。
【解決手段】ハウジング１１内に駆動ピストン２３と圧力制御弁１９を相対移動自在に支持し、高圧ポートＰ₁と制御圧ポートＰ₃を連通する高圧通路を設けると共に、制御圧ポートＰ₃と減圧ポートＰ₂を連通する減圧通路を駆動ピストン２３及び圧力制御弁１９の内部に設け、駆動ピストン２３をリターンスプリング２５により付勢支持することで、減圧通路を開放して圧力室Ｒ₃と減圧室Ｒ₂を連通する一方、圧力制御弁１９をリターンスプリング２２により付勢支持することで、高圧通路を閉止して圧力室Ｒ₃と高圧室Ｒ₁を遮断するように構成し、ソレノイドにより駆動ピストン２３を移動して減圧通路を閉止可能とする一方、圧力制御弁１９を移動して高圧通路を開放可能としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁力によりポペット弁を移動して流路の連通遮断を行うことで圧力差を制御する圧力制御装置に関し、特に、三方電磁弁に関するものである。

一般的な圧力制御装置としてポペット式の三方電磁弁があり、この電磁弁は、弁体がスプリングの付勢力により一方方向に付勢されることで、高圧ポートと制御圧ポートとの連通路を遮断している。そして、ソレノイドに通電して弁体をスプリングの付勢力に抗して他方方向に移動することで、高圧ポートと制御圧ポートとの連通路を連通して制御ポートに作動油を供給可能とする一方、ソレノイドへの電流値を減少して弁体をスプリングの付勢力により一方方向に移動することで、高圧ポートと制御圧ポートとの連通路を遮断すると共に、減圧ポートと制御圧ポートとの連通路を連通し、制御圧ポートの作動油を排出可能としている。

このような三方電磁弁としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

この特許文献１に記載された三方電磁弁は、本体部材に圧入部材を嵌着することで弁室を設け、この弁室に球状弁子を設けて２つの着座面に着座可能とすると共に、弁室に出力ポートと供給ポートと排出ポートを連通し、電磁ソレノイドの非励磁状態では、スプリングの付勢力によりプランジャを突き出すことで、球状弁子を第２着座面に着座して出力ポートと排出ポートを連通し、電磁ソレノイドの励磁状態では、スプリングの付勢力に抗してプランジャを後退することで、球状弁子を第１着座面に着座して供給ポートと出力ポートを連通するものである。

特許第２９９１０７９号公報

上述した従来の特許文献１に記載された三方電磁弁にあっては、電磁ソレノイドの非励磁状態では、スプリングの付勢力によりプランジャが突き出されることで、球状弁子を第１着座面から離間して排出ポートを開放し、作動油が出力ポートから弁室を通って排出ポートに流動して減圧される。ところが、作動油が出力ポートから弁室を通って排出ポートに流動するとき、この作動油の流体力が弁室に収容されている球状弁子に作用し、この球状弁子を第１着座面に着座する方向、つまり、出力ポートと排出ポートを遮断する方向に付勢してしまい、作動油の排出量が変動して高精度な圧力制御を行うことができないという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、減圧時における駆動弁の作動性を向上して高精度な圧力制御を可能とした圧力制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の圧力制御装置は、中空形状をなして高圧ポート及び減圧ポート及び制御圧ポートを有するハウジングと、該ハウジング内に移動自在に支持された駆動弁と、前記ハウジング内に移動自在に支持されると共に前記駆動弁に係合して相対移動自在な圧力制御弁と、前記高圧ポートと前記制御圧ポートを連通するように前記ハウジングの内壁面と前記圧力制御弁との間に設けられて該圧力制御弁が該ハウジングの内壁面に当接することで遮断可能な高圧通路と、前記制御圧ポートと前記減圧ポートを連通するように前記駆動弁及び前記圧力制御弁の内部に設けられて前記駆動弁と前記圧力制御弁が相対移動することで遮断可能な減圧通路と、電磁力により前記駆動弁を移動可能であると共に該駆動弁を介して前記圧力制御弁を移動可能なソレノイドとを具えたことを特徴とするものである。

本発明の圧力制御装置では、前記駆動弁の端部が前記圧力制御弁の端部に嵌入することで互いに相対移動可能であり、前記駆動弁は、中心部に軸方向に貫通する第１連通路が設けられると共に該第１連通路における前記圧力制御弁側に第１弁座が設けられ、前記圧力制御弁は、内部に軸方向に貫通する第２連通路が設けられると共に中心部に該第２連通路を挿通して前記第１弁座に着座可能な第１弁部が設けられたことを特徴としている。

本発明の圧力制御装置では、前記駆動弁は、第１付勢手段により前記第１弁座が前記第１弁部から離間して前記減圧通路を連通する方向に付勢支持され、前記圧力制御弁は、第２付勢手段により第２弁部が前記ハウジングの第２弁座に着座して前記高圧通路を遮断する方向に付勢支持されたことを特徴としている。

本発明の圧力制御装置では、前記第２付勢手段の付勢力は、前記第１付勢手段の付勢力よりも大きく設定されたことを特徴としている。

本発明の圧力制御装置では、前記圧力制御弁は、前記第２弁座に着座可能で前記高圧通路を連通及び遮断可能な前記第２弁部を有する増圧弁と、前記第１弁座に着座可能で前記減圧通路を連通及び遮断可能な前記第１弁部を有する減圧弁とが一体に連結されて構成されたことを特徴としている。

本発明の圧力制御装置では、前記高圧通路の開放時における前記駆動弁の受圧面積と、前記減圧通路の開放時における前記駆動弁と前記減圧通路とのシール面積とが等価に設定されたことを特徴としている。

本発明の圧力制御装置では、前記駆動弁は、前記ハウジングに移動自在に支持された第１支持部と、前記圧力制御弁に移動自在に支持された第２支持部を有し、前記第１支持部の受圧面積が前記第２支持部の受圧面積より大きく設定され、且つ、前記各支持部の面積差が最小となるように設定されたことを特徴としている。

本発明の圧力制御装置では、前記ハウジングの外部から前記駆動弁を押圧可能な外部ピストンを設け、該外部ピストンに対して前記駆動弁側から作用する制御圧が外部から作用する外部圧以上となるように圧力制御する圧力制御手段が設けられたことを特徴としている。

本発明の圧力制御装置によれば、中空形状をなして高圧ポート及び減圧ポート及び制御圧ポートを有するハウジング内に、駆動弁を移動自在に支持すると共に、駆動弁に係合して相対移動自在な圧力制御弁を移動自在に支持し、ソレノイドの電磁力により駆動弁を移動可能とすると共にこの駆動弁を介して圧力制御弁を移動可能とし、高圧ポートと制御圧ポートを連通するようにハウジングの内壁面と圧力制御弁との間に設けられて圧力制御弁がハウジングの内壁面に当接することで遮断可能な高圧通路と、制御圧ポートと減圧ポートを連通するように駆動弁及び圧力制御弁の内部に設けられて駆動弁と圧力制御弁が相対移動することで遮断可能な減圧通路を設けたので、ソレノイドに通電すると、駆動弁が圧力制御弁を押圧することで減圧通路を遮断すると共に、圧力制御弁がハウジングの内壁面から離間することで高圧通路を連通し、高圧ポートから高圧通路を通って制御圧ポートに作動油を供給可能であり、ソレノイドへの通電を停止すると、駆動弁が圧力制御弁から離間することで減圧通路を連通すると共に、圧力制御弁がハウジングの内壁面に当接することで高圧通路を遮断し、制御圧ポートから減圧通路を通って減圧ポートに作動油を排出可能であり、このとき、作動油は、駆動弁及び圧力制御弁の内部に設けられた減圧通路を通るため、作動油の流体力は駆動弁が減圧通路を開放する方向に作用することとなり、駆動弁の作動性を向上して高精度な圧力制御を行うことができる。

以下に、本発明に係る圧力制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施例に係る圧力制御装置を表す概略構成図、図２は、本実施例の圧力制御装置における減圧時の作動状態を表す要部断面図である。

本実施例の圧力制御装置としてのポペット式の三方電磁弁において、図１及び図２に示すように、ハウジング１１は、円筒形状をなす上部ハウジング１２と下部ハウジング１３とから構成され、上部ハウジング１２の下部に下部ハウジング１３が嵌合することで、両者が一体に固定されている。そして、上部ハウジング１２の上部に支持ブロック１４が嵌合すると共に、この支持ブロック１４にケース１５が嵌合することで、ハウジング１１の内部が密閉状態となっている。

このハウジング１１内には、上下方向に沿って上部支持孔１６及び下部支持孔１７が形成されると共に、この上部支持孔１６と下部支持孔１７に連通する中部支持孔１８が形成され、下部支持孔１７の上部に下方に向けて広角する弁座（第２弁座）１７ａが形成されている。

上部ハウジング１２における下部支持孔１７の中央部には、圧力制御弁１９が配設されている。この圧力制御弁１９は、増圧弁２０と減圧弁２１が一体に連結されて構成されている。増圧弁２０は、先端部（図１にて、上端部）に球面傘形状をなす弁部（第２弁部）２０ａが形成されており、この増圧弁２０のフランジ部２０ｂと下部ハウジング１３との間にリターンスプリング（第２付勢部材）２２が介装されている。また、増圧弁２０は、内部に上下に貫通する上部貫通孔２０ｃ及び下部貫通孔２０ｄが形成されている。一方、減圧弁２１は、増圧弁２０の下端部に嵌合することで一体に連結され、且つ、下部ハウジング１３の貫通孔１３ａ，１３ｂに上下方向に沿って移動自在に嵌合している。そして、減圧弁２１は、先端（図１にて、上端）側が増圧弁２０の下部貫通孔２０ｄに下方から進入し、端部が球面傘形状をなす弁部（第１弁部）２１ａが形成されている。また、減圧弁２１は、内部に上下方向に沿って貫通し、増圧弁２０の下部貫通孔２０ｄに連通する貫通孔２１ｂが形成されている。

従って、増圧弁２０と減圧弁２１が一体に連結された圧力制御弁１９は、ハウジング１１の下部支持孔１７内で上下方向に沿って移動自在に支持されると共に、リターンスプリング２２の付勢力により上方に付勢支持され、増圧弁２０の弁部２０ａが上部ハウジング１２の弁座１７ａに着座している。

また、上部ハウジング１２の上部支持孔１６の中央部には、駆動ピストン２３が配設されている。この駆動ピストン２３は、上部に形成されて円柱形状をなす第１支持部２３ａと、中間部に形成されたフランジ部２３ｂと、下部に形成されて増圧弁２０の上部貫通孔２０ｃから下部貫通孔２０ｄに進入する円柱形状をなす第２支持部２３ｃとから構成されている。また、駆動ピストン２３は、第２支持部２３ｃの下端部が拡径して増圧弁２０の上部貫通孔２０ｃと下部貫通孔２０ｄの段部に係止し、上部ハウジング１２の中部支持孔１８と増圧弁２０の下部貫通孔２０ｄとを連通する連通孔２４が形成されると共に、連通孔２４の下端面に弁座（第１弁座）２４ａが形成されている。そして、圧力制御弁１９における増圧弁２０の下部貫通孔２０ｄにて、駆動ピストン２３の下端部と減圧弁２１の上端部との間にリターンスプリング（第１付勢手段）２５が介装されている。

従って、駆動ピストン２３は、ハウジング１１の上部支持孔１６内で上下方向に沿って移動自在に支持されると共に、リターンスプリング２５の付勢力により上方に付勢支持され、弁座２４ａが減圧弁２１の弁部２１ａから離間している。

また、駆動ピストン２３は、第１支持部２３ａの外周部に円環形状をなす外部ピストン２６が上下移動自在嵌合しており、この外部ピストン２６は、外周部が上部ハウジング１２の上部支持孔１６に移動自在に嵌合している。そして、ケース１５内には、押圧ピストン２７が上下方向に沿って移動自在に支持され、このケース１５の外側には、押圧ピストン２７に対向してコイル２８が巻装されている。この押圧ピストン２７と駆動ピストン２３は直列状態で支持されており、この押圧ピストン２７の下端部が駆動ピストン２３に当接している。

従って、駆動ピストン２３は、リターンスプリング２５の付勢力により上方に付勢されており、上端部が支持ブロック１４に当接した位置に位置決めされている。そして、コイル２８に電流を流すことで電磁力を発生し、吸引力により押圧ピストン２７が下方に移動することで駆動ピストン２３を押圧し、この駆動ピストン２３をリターンスプリング２５の付勢力に抗して下方に移動することができる。

この場合、リターンスプリング２２の付勢力がリターンスプリング２５の付勢力よりも大きく設定されている。つまり、リターンスプリング２２による増圧弁２０のセット荷重が、リターンスプリング２５による駆動ピストン２３のセット荷重よりも大きく設定することで、増圧弁２０の弁部２０ａによる上部ハウジング１２の弁座１７ａへの着座動作と、減圧弁２１の弁部２１ａからの駆動ピストン２３の弁座２４ａの離間動作との順序を規定している。

なお、本実施例では、駆動ピストン２３と押圧ピストン２７により本発明の駆動弁が構成され、支持ブロック１４とコイル２８により本発明のソレノイドが構成されている。

本実施例の圧力制御装置は、上述したように、ハウジング１１内に駆動ピストン２３や圧力制御弁１９が移動自在に支持されることから、上部ハウジング１２と下部ハウジング１３と圧力制御弁１９により区画される高圧室Ｒ₁と、下部ハウジング１３と圧力制御弁１９の貫通孔２１ｂにより区画される減圧室Ｒ₂と、上部ハウジング１２と駆動ピストン２３と外部ピストン２６と圧力制御弁１９により区画される圧力室Ｒ₃とが設けられている。

そして、上部ハウジング１２を貫通して高圧室Ｒ₁に連通する高圧ポートＰ₁が形成されると共に、下部ハウジング１３を貫通して減圧室Ｒ₂に連通する減圧ポートＰ₂が形成されている。また、上部ハウジング１２を貫通して圧力室Ｒ₃に連通する制御圧ポートＰ₃が形成されている。

本実施例では、高圧ポートＰ₁から高圧室Ｒ₁に至り、増圧弁２０（圧力制御弁１９）の弁部２０ａと上部ハウジング１２の弁座１７ａとの隙間を通って圧力室Ｒ₃から制御圧ポートＰ₃に至る本発明の高圧通路が構成されており、増圧弁２０の弁部２０ａが上部ハウジング１２の弁座１７ａに着座することで、この高圧通路を遮断することができる。また、制御圧ポートＰ₃から圧力室Ｒ₃に至り、連通孔２４から減圧弁２１（圧力制御弁１９）の弁部２１ａと駆動ピストン２３の弁座２４ａとの隙間を通って圧力制御弁１９の下部貫通孔２０ｄ及び貫通孔２１ｂに至り、減圧室Ｒ₂から減圧ポートＰ₂に至る本発明の減圧通路が構成されており、減圧弁２１の弁部２１ａが駆動ピストン２３の弁座２４ａに着座することで、この減圧通路を遮断することができる。

そして、高圧ポートＰ₁は高圧ラインＬ₁を介して高圧源２９に連結され、減圧ポートＰ₂は減圧ラインＬ₂を介してリザーバタンク３０に連結され、制御圧ポートＰ₃は制御ラインＬ₃を介して圧力供給部３１に連結されている。なお、制御圧ポートＰ₃は、分岐した分岐ポートＰ₃₁が形成され、この岐ポートＰ₃₁は下部ハウジング１３と減圧弁２１により区画された反圧力室Ｒ₃₁に連通している。

この場合、駆動ピストン２３の第１支持部２３ａにおける前進側の受圧面積Ａ₁と、駆動ピストン２３の第２支持部２３ｃにおける後退側の受圧面積Ａ₂との関係は、Ａ₁＞Ａ₂となるように、駆動ピストン２３の各支持部２３ａ，２３ｃの外径が設定されている。そのため、駆動ピストン２３が移動するとき、この駆動ピストン２３を移動するために押圧ピストン２７に付与する電磁力、つまり、コイル２８への電流値は、駆動ピストン２３の前後の受圧面積差Ａ₁−Ａ₂に対応する駆動力と、リターンスプリング２５の付勢力及び各種の摺動抵抗に対応する駆動力と合力を確保できるものとすればよく、この受圧面積差Ａ₁−Ａ₂を小さく設定することで、消費電力を低減することができる。

また、圧力制御弁１９は、増圧弁２０の弁部２０ａが上部ハウジング１２の弁座１７ａに着座する第１シール部と、下部ハウジング１３の支持孔１３ａに嵌合する第２シール部を有しており、圧力室Ｒ₃と高圧室Ｒ₁とをシールする第１シール部の受圧面積Ａ₃と、高圧室Ｒ₁と減圧室Ｒ₂とをシールする第２シールの受圧面積Ａ₄を同じ面積となるように設定している。そのため、駆動ピストン２３は、高圧源２９からの圧力の影響を排除し、リターンスプリング２２，２５の付勢力と各種の摺動抵抗に対応する駆動力と合力に打ち勝つだけの駆動力で十分となり、駆動ピストン２３による圧力制御弁１９の初期動作駆動力を低減することができる。

更に、圧力制御弁１９は、この受圧面積Ａ₃と駆動ピストン２３における第２支持部２３ｃの受圧面積Ａ₂との面積差と、下部ハウジング１３の各支持孔１３ａ，１３ｂに嵌合する受圧面積Ａ₄，Ａ₆との面積差が等しくなるように設定している。そのため、圧力制御弁１９は、圧力供給部３１からの圧力の影響を排除し、駆動ピストン２３による初期動作駆動力を低減することができる。

上部ハウジング１２と支持ブロック１４と駆動ピストン２３と外部ピストン２６により外部圧力室Ｒ₅が区画され、上部ハウジング１２を貫通してこの外部圧力室Ｒ₅に連通する外部圧力ポートＰ₅が形成されており、この外部圧力ポートＰ₅は外部圧力ラインＬ₅を介して圧力変換部３２及び入力部（圧力制御部）３３に連結されている。更に、支持ブロック１４とケース１５と押圧ピストン２７により圧力調整室Ｒ₄が区画され、この圧力調整室Ｒ₄に連通する圧力調整ポートＰ₄が形成されており、この圧力調整ポートＰ₄は圧力調整ラインＬ₄を介してリザーバタンク３０に連結されている。なお、この圧力調整ポートＰ₄は、分岐した分岐ポートＰ₄₁が形成され、この分岐ポートＰ₄₁は外部ピストン２６を径方向に貫通する貫通孔２６ａに連通している。

この場合、制御圧ポートＰ₃から制御ラインＬ₃を介して圧力供給部３１に供給される制御圧が、圧力室Ｒ₃から外部ピストン２６に上向きの力として作用する。一方、入力部３３から圧力変換部３２により外部圧力ラインＬ₅及び外部圧力ポートＰ₅を介して外部圧力室Ｒ₅に外部圧が導入され、この外部圧が外部ピストン２６に下向きの力として作用する。なお、本実施例では、この外部圧は前述した制御圧に設定されている。

そして、上部ハウジング１２の第１支持孔１６に移動自在に嵌合する外部ピストン２６は、圧力室Ｒ₃からの受圧面積と外部圧力室Ｒ₅からの受圧面積が同じ、つまり、制御圧×外部ピストン２６の受圧面積＝外部圧×外部ピストン２６の受圧面積となり、外部ピストン２３は、フローティング状態となって上部ハウジング１２や駆動ピストン２３への固着が防止される。

従って、コイル２８に通電しないとき、駆動ピストン２３はリターンスプリング２５の付勢力により支持ブロック１４に接触した位置に位置決めされると共に、圧力制御弁１９は、リターンスプリング２２の付勢力により増圧弁２０の弁部２０ａが上部ハウジング１２の弁座１７ａに着座した位置に位置決めされており、駆動ピストン２３の弁座２４ａが圧力制御弁１９における減圧弁２１の弁部２１ａから離間して減圧通路を連通している。

この状態から、コイル２８に通電すると、発生する吸引力により押圧ピストン２７が下方に移動して駆動ピストン２３を押圧し、この駆動ピストン２３がリターンスプリング２５の付勢力に抗して下方に移動する。すると、駆動ピストン２３の弁座２４ａが減圧弁２１の弁部２１ａに着座して通路を遮断した後、この減圧弁２１と共に増圧弁２０をリターンスプリング２２の付勢力に抗して移動し、圧力制御弁１９は、増圧弁２０の弁部２０ａが上部ハウジング１２の弁座１７ａから離間して高圧通路を連通することができる。

そして、圧力制御装置の減圧時に、コイル２８に通電する電流値を下げることで駆動ピストン２３を上方に移動し、増圧弁２０の弁部２０ａを上部ハウジング１２の弁座１７ａに着座して圧力通路を遮断する一方、駆動ピストン２３の弁座２４ａを減圧弁２１の弁部２１ａから離間して減圧通路を連通する。このとき、圧力室Ｒ₃の作動油が駆動ピストン２３の連通孔２４に流れ、弁座２４ａと増圧弁２０の弁部２０ａとの隙間を通って下部貫通孔２０ｄ、貫通孔２１ｂから減圧室Ｒ₂に排出される。

本実施例では、圧力室Ｒ₃の作動油が減圧室Ｒ₂に流れる減圧通路が駆動ピストン２３及び圧力制御弁１９（増圧弁２０及び減圧弁２１）の内部を貫通して設けられており、駆動ピストン２３の連通孔２４から減圧弁２１の弁部２１ａの外側にある下部貫通孔２０ｄを通過する。そのため、連通孔２４から弁座２４ａと弁部２０ａとの隙間を通って流れる作動油は、駆動ピストン２３に対して上方側、つまり、弁座２４ａが弁部２０ａから離間して減圧通路を開放する自開側の流体力を付与することとなり、駆動ピストン２３は減圧通路を開放する位置に確実に位置決めされることとなり、安定した圧力制御が実行される。

なお、上部ハウジング１２と下部ハウジング１３との間には、シール部材３４が介装され、下部ハウジング１３と減圧弁２１との間にはシール部材３５が介装され、上部ハウジング１２と支持ブロック１４との間にはシール部材３６が介装され、支持ブロック１４と駆動ピストン２３との間にはシール部材３７が介装され、外部ピストン２６と上部ハウジング１２及び駆動ピストン２３との間にはシール部材３８，３９が介装され、駆動ピストン２３の第２支持部２３ｃと増圧弁２０の上部貫通孔２０ｃとの間にはシール部材４０が介装されることで、シール性が確保されている。なお、シール部材３８，３９は、外部ピストン２６に形成された貫通孔２６ａの上下に配置されている。また、ハウジング１１は、図示しないケーシングに支持されており、上部ハウジング１２とケーシングとの間にはシール部材４１が介装されることで、シール性が確保されている。

ここで、上述した本実施例の圧力制御装置による圧力制御について詳細に説明する。

本実施例の圧力制御装置において、コイル２８が消磁状態にあるとき、駆動ピストン２３はリターンスプリング２５により支持ブロック１４に接触した位置にあり、一方、圧力制御弁１９を構成する増圧弁２０は、リターンスプリング２２により弁部２０ａが上部ハウジング１２の弁座１７ａに着座した位置にあり、且つ、駆動ピストン２３の弁座２４ａが減圧弁２１の弁部２１ａから離間した位置にある。従って、高圧室Ｒ₁と圧力室Ｒ₃とが遮断され、圧力室Ｒ₃と減圧室Ｒ₂とが連通している。

この状態から、コイル２８に通電すると、発生する電磁力により押圧ピストン２７が下方に移動して駆動ピストン２３を押圧し、リターンスプリング２５の付勢力に抗して下方に移動する。このとき、外部ピストン２６に対して圧力室Ｒ₃から作用する制御圧と外部圧力室Ｒ₅から作用する外部圧とが同等であるため、駆動ピストン２３を下方に移動するための駆動力に対して制御圧及び外部圧が悪影響を与えることはなく、適正に駆動ピストン２３を下方に移動することができる。

そして、駆動ピストン２３が下方に移動すると、まず、弁座２４ａが減圧弁２１の弁部２１ａに着座して連通孔２４を遮断し、更に駆動ピストン２３が下方に移動すると、次に、減圧弁２１及び増圧弁２０をリターンスプリング２２の付勢力に抗して下方に移動する。すると、増圧弁２０は、弁部２０ａが上部ハウジング１２の弁座１７ａから離間して高圧通路を開放する。

従って、駆動ピストン２３の弁座２４ａが減圧弁２１の弁部２１ａに着座することで、減圧室Ｒ₂と圧力室Ｒ₃との連通が遮断される一方、増圧弁２０の弁部２０ａが上部ハウジング１２の弁座１７ａから離間することで、高圧室Ｒ₁と圧力室Ｒ₃とが連通される。そのため、高圧源２９から高圧ポートＰ₁を通して高圧室Ｒ₁に作用する圧力、つまり、高圧の作動油は、増圧弁２０の弁部２０ａと上部ハウジング１２の弁座１７ａとの隙間を通って圧力室Ｒ₃に流れ、制御圧ポートＰ₃から制御ラインＬ₃により制御圧として圧力供給部３１に供給されることとなる。

そして、この状態から、コイル２８に通電する電流値を低下すると、発生する電磁力が減少して押圧ピストン２７が上方に移動し、駆動ピストン２３はリターンスプリング２５の付勢力により上方に移動する。すると、弁座２４ａが減圧弁２１の弁部２１ａに着座して連通孔２４を遮断したまま、増圧弁２０及び減圧弁２１はリターンスプリング２２の付勢力により上方に移動し、弁部２０ａが上部ハウジング１２の弁座１７ａに着座して通路を遮断する。更に駆動ピストン２３が上方に移動すると、弁座２４ａが減圧弁２１の弁部２１ａから離間して連通孔２４、つまり、減圧通路を開放する。

従って、増圧弁２０の弁部２０ａが上部ハウジング１２の弁座１７ａに着座することで、高圧室Ｒ₁と圧力室Ｒ₃との連通が遮断される一方、駆動ピストン２３の弁座２４ａが減圧弁２１の弁部２１ａから離間することで、減圧室Ｒ₂と圧力室Ｒ₃とが連通する。そのため、圧力室Ｒ₃から制御圧ポートＰ₃及び制御ラインＬ₃を通して圧力供給部３１に作用する制御圧、つまり、作動油は、駆動ピストン２３の連通孔２４から弁座２４ａと増圧弁２０の弁部２０ａとの隙間を通って下部貫通孔２０ｄ及び貫通孔２１ｂから減圧室Ｒ₂に流れ、減圧ポートＰ₂から減圧ラインＬ₂によりリザーバタンク３０に排出される。

この減圧時には、圧力供給部３１に供給されている作動油が制御ラインＬ₃から制御圧ポートＰ₃に戻り、この制御圧ポートＰ₃から駆動ピストン２３の連通孔２４に流れ、弁座２４ａと増圧弁２０の弁部２０ａとの隙間を通ってこの増圧弁２０の下部貫通孔２０ｄに流入し、減圧弁２１の貫通孔２１ｂから減圧室Ｒ₂に流れ、減圧ポートＰ₂から減圧ラインＬ₂によりリザーバタンク３０に排出される。この場合、駆動ピストン２３は、連通孔２４から弁座２４ａと弁部２０ａとの隙間を通って増圧弁２０の下部貫通孔２０ｄに流入する作動油の流体力により上方側に力を受ける。即ち、駆動ピストン２３は、内部を通過する作動油により駆動ピストン２３の弁座２４ａと増圧弁２０の弁部２０ａとが離間する側、所謂、リターンスプリング２５の付勢力が作用する自開側に流体力を受けることとなる。従って、減圧時に、駆動ピストン２３は、内部を通過する作動油の変動の影響を受けにくく、減圧通路を開放する位置に適正に位置決めされることとなり、圧力制御がばらつくことはない。

また、駆動ピストン２３の第１支持部２３ａにおける前進側の受圧面積Ａ₁から、駆動ピストン２３の第２支持部２３ｃにおける後退側の受圧面積Ａ₂を減算し、両者の面積差（Ａ₁−Ａ₂）から、連通孔２４の通路面積Ａ₅を減算した面積差（Ａ₁−Ａ₂）−Ａ₅を０に近づけることが望ましい。即ち、減圧時に、駆動ピストン２３における受圧面積Ａ₁と、駆動ピストン２３における減圧ポートＰ₂側へのシール面積Ａ₂＋Ａ₅を等価にすることが望ましい。この面積差（Ａ₁−Ａ₂）−Ａ₅を正になると、圧力特性にヒステリシスが発生し、面積差（Ａ₁−Ａ₂）−Ａ₅を負になると、増圧時に減圧ポートＰ₂側への流量が発生してしまう。

ところで、コイル２８に連結された電源系や制御系が失陥した場合には、このコイル２８に通電しても電磁力が発生せず、押圧ピストン２７により駆動ピストン２３及び圧力制御弁１９を移動することができず、高圧室Ｒ₁と圧力室Ｒ₃を連通して圧力供給部３１に制御圧を供給することができない。

しかし、本実施例では、駆動ピストン２３におけるフランジ部２３ｂの上方に外部ピストン２６が移動自在に設けられると共に、この外部ピストン２６の上方に外部圧力室Ｒ₅が区画され、入力部３３からの外部圧を上昇して高圧の作動油を圧力変換部３２で所定圧に変換してから外部圧力ラインＬ₅に出力し、外部圧力ポートＰ₅から外部圧力室Ｒ₅に供給することで、外部ピストン２６を下方に押圧し、この外部ピストン２６がフランジ部２３ｂを介して駆動ピストン２３を下方に押圧する。すると、この駆動ピストン２３がリターンスプリング２５の付勢力に抗して下方に移動し、弁座２４ａが減圧弁２１の弁部２１ａに着座して連通孔２４を遮断し、減圧弁２１と共に増圧弁２０がリターンスプリング２２の付勢力に抗して下方に移動し、増圧弁２０の弁部２０ａが上部ハウジング１２の弁座１７ａから離間して通路を開放する。

従って、前述と同様に、減圧室Ｒ₂と圧力室Ｒ₃との連通が遮断される一方、高圧室Ｒ₁と圧力室Ｒ₃とが連通し、高圧源２９から高圧ポートＰ₁を通して高圧室Ｒ₁に高圧の作動油が供給され、増圧弁２０の弁部２０ａと上部ハウジング１２の弁座１７ａとの隙間を通って圧力室Ｒ₃に流れ、制御圧ポートＰ₃から制御ラインＬ₃により制御圧として圧力供給部３１に供給されることとなり、電源系や制御系が失陥した場合でも、適正に圧力制御を実行することができる。

このように本実施例の圧力制御装置にあっては、ハウジング１１内に駆動ピストン２３を移動自在に支持すると共に、圧力制御弁１９を駆動ピストン２３と直列に配置して相対移動自在に支持し、高圧ポートＰ₁と制御圧ポートＰ₃を連通する高圧通路を設けると共に、制御圧ポートＰ₃と減圧ポートＰ₂を連通する減圧通路を駆動ピストン２３及び圧力制御弁１９の内部に設け、駆動ピストン２３をリターンスプリング２５により付勢支持することで、減圧通路を開放して圧力室Ｒ₃と減圧室Ｒ₂を連通する一方、圧力制御弁１９をリターンスプリング２２により付勢支持することで、高圧通路を閉止して圧力室Ｒ₃と高圧室Ｒ₁を遮断するように構成し、ソレノイドにより駆動ピストン２３を移動して減圧通路を閉止可能とする一方、圧力制御弁１９を移動して高圧通路を開放可能としている。

従って、ソレノイドを構成するコイル２８への電流値を調整することで、駆動ピストン２３及び圧力制御弁１９を移動することで、増圧弁２０の弁部２０ａを上部ハウジング１２の弁座１７ａに対して着座または離間することで、高圧通路を遮断または連通することができ、一方、駆動ピストン２３の弁座２４ａを減圧弁２１の弁部２１ａに対して着座または離間することで、減圧通路を遮断または連通することができ、圧力室Ｒ₃に対する高圧室Ｒ₁及び減圧室Ｒ₂の連通、遮断状態を容易に切換えることが可能となり、容易に制御圧を調整することができる。

この場合、圧力室Ｒ₃の作動油が減圧室Ｒ₂に流れる減圧通路が駆動ピストン２３及び圧力制御弁１９（増圧弁２０及び減圧弁２１）の内部を貫通して設けられており、駆動ピストン２３の連通孔２４から減圧弁２１の弁部２１ａの外側にある下部貫通孔２０ｄを通過する。従って、連通孔２４から弁座２４ａと弁部２０ａとの隙間を通って流れる作動油は、駆動ピストン２３に対して上方側、つまり、弁座２４ａが弁部２０ａから離間して減圧通路を開放する自開側の流体力を付与することとなり、駆動ピストン２３は減圧通路を開放する位置に確実に位置決めされることとなり、安定した圧力制御を実行することができる。

また、本実施例では、圧力制御弁１９を付勢するリターンスプリング２２の付勢力は、駆動ピストン２３を付勢するリターンスプリング２５の付勢力よりも大きく設定されている。従って、リターンスプリング２２による増圧弁２０のセット荷重が、リターンスプリング２５による駆動ピストン２３のセット荷重よりも大きく設定されることで、増圧弁２０の弁部２０ａによる上部ハウジング１２の弁座１７ａへの着座動作と、減圧弁２１の弁部２１ａからの駆動ピストン２３の弁座２４ａの離間動作との順序が規定され、高圧質Ｒ₁から圧力室Ｒ₃へ作動油を流す増圧作動と、圧力室Ｒ₃から減圧室Ｒ₂へ作動油を流す減圧作動が重複するとはなく、確実に圧力制御を行うことができる。

また、本実施例では、駆動ピストン２３の第１支持部２３ａにおける前進側の受圧面積Ａ₁から、駆動ピストン２３の第２支持部２３ｃにおける後退側の受圧面積Ａ₂を減算し、両者の面積差（Ａ₁−Ａ₂）から、連通孔２４の通路面積Ａ₅を減算した面積差（Ａ₁−Ａ₂）−Ａ₅を等価としている。従って、増圧状態から減圧状態に切り換わるとき、コイル２８に付与する電流値や駆動ピストン２３に作用する圧力特性のヒステリシスを低減することができ、高精度な圧力制御を可能とすることができる。

更に、本実施例の圧力制御装置にあっては、ハウジング１１内に押圧ピストン２７と駆動ピストン２３と圧力制御弁１９を直列配置して移動自在に支持すると共に、圧力室Ｒ₃と減圧室Ｒ₂を連通可能に付勢支持する一方、ソレノイドの電磁力により押圧ピストン２７により駆動ピストン２３及び圧力制御弁１９を移動することで、高圧室Ｒ₁と圧力室Ｒ₃を連通可能とし、駆動ピストン２３の外周部に外部ピストン２６を移動自在に支持して上方に外部圧力室Ｒ₅を区画し、入力部３３からの外部圧を外部圧力ラインＬ₅から外部圧力ポートＰ₅を通してこの外部圧力室Ｒ₅に供給可能としている。

従って、電源系や制御系が失陥した場合であっても、入力部３３から外部圧を外部圧力室Ｒ₅に供給することで、駆動ピストン２３に駆動力を伝達して下方に移動し、弁座２４ａを弁部２０ａに着座して連通孔２４を遮断すると共に、圧力制御弁１９を下方に移動して弁部２０ａを弁座１７ａから離間して通路を開放することができ、確実に高圧室Ｒ₁の作動油を圧力室Ｒ₃に供給して制御圧として圧力供給部３１に供給することができる。その結果、別途切換機構などを用いることなく、適正に圧力制御を可能とすることができ、また、電源系や制御系の正常時には、外部圧が駆動ピストン２３に対して悪影響を与えることはなく、信頼性を向上することができる。

この場合、外部ピストン２６に対して圧力室Ｒ₃から作用する制御圧は、外部圧力室Ｒ₅から作用する外部圧以上となるように設定している。電源系や制御系の正常時に、外部圧が駆動ピストン２３に対して悪影響を与えることはなく、信頼性を向上することができる。

以上のように、本発明に係る圧力制御装置は、減圧時に駆動弁に対して自開側の流動力が作用するように減圧通路を設けることで、駆動弁の作動性を向上して高精度な圧力制御を可能とするものであり、いずれの種類の圧力制御装置に用いても好適である。

本発明の一実施例に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。本実施例の圧力制御装置における減圧時の作動状態を表す要部断面図である。

符号の説明

１１ハウジング
１４支持ブロック
１７ａ弁座（第２弁座）
１９圧力制御弁
２０増圧弁
２０ａ弁部（第２弁部）
２０ｃ上部貫通孔
２０ｄ下部貫通孔（減圧通路）
２１減圧弁
２１ａ弁部（第１弁部）
２１ｂ貫通孔（減圧通路）
２２リターンスプリング（第２付勢部材）
２３駆動ピストン（駆動弁）
２３ａ第１支持部
２３ｃ第２支持部
２４連通孔（減圧通路）
２４ａ弁座（第２弁座）
２５リターンスプリング（第１付勢部材）
２６外部ピストン
２７押圧ピストン（駆動弁）
２８コイル
２９高圧源
３０リザーバタンク
３１圧力供給部
３３入力部（圧力制御手段）
Ｒ₁ 高圧室
Ｒ₂ 減圧室
Ｒ₃ 圧力室
Ｒ₄ 圧力調整室
Ｒ₅ 外部圧力室
Ｐ₁ 高圧ポート
Ｐ₂ 減圧ポート
Ｐ₃ 制御圧ポート
Ｐ₄ 圧力調整ポート
Ｐ₅ 外部圧力ポート

Claims

中空形状をなして高圧ポート及び減圧ポート及び制御圧ポートを有するハウジングと、該ハウジング内に移動自在に支持された駆動弁と、前記ハウジング内に移動自在に支持されると共に前記駆動弁に係合して相対移動自在な圧力制御弁と、前記高圧ポートと前記制御圧ポートを連通するように前記ハウジングの内壁面と前記圧力制御弁との間に設けられて該圧力制御弁が該ハウジングの内壁面に当接することで遮断可能な高圧通路と、前記制御圧ポートと前記減圧ポートを連通するように前記駆動弁及び前記圧力制御弁の内部に設けられて前記駆動弁と前記圧力制御弁が相対移動することで遮断可能な減圧通路と、電磁力により前記駆動弁を移動可能であると共に該駆動弁を介して前記圧力制御弁を移動可能なソレノイドとを具えたことを特徴とする圧力制御装置。
請求項１に記載の圧力制御装置において、前記駆動弁の端部が前記圧力制御弁の端部に嵌入することで互いに相対移動可能であり、前記駆動弁は、中心部に軸方向に貫通する第１連通路が設けられると共に該第１連通路における前記圧力制御弁側に第１弁座が設けられ、前記圧力制御弁は、内部に軸方向に貫通する第２連通路が設けられると共に中心部に該第２連通路を挿通して前記第１弁座に着座可能な第１弁部が設けられたことを特徴とする圧力制御装置。
請求項２に記載の圧力制御装置において、前記駆動弁は、第１付勢手段により前記第１弁座が前記第１弁部から離間して前記減圧通路を連通する方向に付勢支持され、前記圧力制御弁は、第２付勢手段により第２弁部が前記ハウジングの第２弁座に着座して前記高圧通路を遮断する方向に付勢支持されたことを特徴とする圧力制御装置。
請求項３に記載の圧力制御装置において、前記第２付勢手段の付勢力は、前記第１付勢手段の付勢力よりも大きく設定されたことを特徴とする圧力制御装置。
請求項３または４に記載の圧力制御装置において、前記圧力制御弁は、前記第２弁座に着座可能で前記高圧通路を連通及び遮断可能な前記第２弁部を有する増圧弁と、前記第１弁座に着座可能で前記減圧通路を連通及び遮断可能な前記第１弁部を有する減圧弁とが一体に連結されて構成されたことを特徴とする圧力制御装置。
請求項１から５のいずれか一つに記載の圧力制御装置において、前記高圧通路の開放時における前記駆動弁の受圧面積と、前記減圧通路の開放時における前記駆動弁と前記減圧通路とのシール面積とが等価に設定されたことを特徴とする圧力制御装置。
請求項１から６のいずれか一つに記載の圧力制御装置において、前記駆動弁は、前記ハウジングに移動自在に支持された第１支持部と、前記圧力制御弁に移動自在に支持された第２支持部を有し、前記第１支持部の受圧面積が前記第２支持部の受圧面積より大きく設定され、且つ、前記各支持部の面積差が最小となるように設定されたことを特徴とする圧力制御装置。
請求項１から７のいずれか一つに記載の圧力制御装置において、前記ハウジングの外部から前記駆動弁を押圧可能な外部ピストンを設け、該外部ピストンに対して前記駆動弁側から作用する制御圧が外部から作用する外部圧以上となるように圧力制御する圧力制御手段が設けられたことを特徴とする圧力制御装置。