JP2019196779A

JP2019196779A - 電磁流量制御弁

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Publication number: JP2019196779A
Application number: JP2018089388A
Authority: JP
Inventors: 啓晃藤原; Hiroaki Fujiwara; 登伊藤; Noboru Ito
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2018-05-07
Filing date: 2018-05-07
Publication date: 2019-11-14
Anticipated expiration: 2038-05-07
Also published as: EP3792538B1; EP3792538A1; US20210215267A1; EP3792538A4; WO2019216193A1; US11293560B2; JP7011526B2

Abstract

【課題】励磁状態から非励磁状態に切り換えたときに入口ポートから出口ポートへの作動液の流れを速やかに停止させる。【解決手段】電磁流量制御弁が、入口ポートをパイロット圧室と連通する入口路と、パイロット圧室を出口ポートと連通する出口路と、出口路上に設けられた固定絞りと、ソレノイドの非励磁時に入口路を閉鎖し、ソレノイドの励磁時に入力電流値に応じた開度で入口路を開放してパイロット圧室に入力電流値に応じたパイロット圧を発生させ、入力電流値が所定値未満であるとバイパス路を開放し、入力電流値が所定値以上であると前記バイパス路を閉鎖するパイロットスプールと、パイロット圧室内のパイロット圧に応じて入口ポートから出口ポートへの流量を制御するメインスプールと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電磁流量制御弁に関する。

図８Ａおよび８Ｂは、例えば特許文献１に開示されているような、従来例に係る電磁流量制御弁９００を示す。制御弁９００は、比例ソレノイド９０３への入力電流値に応じて入口ポート９０１から出口ポート９０２への流量を制御する。例えば、制御弁９００はメータアウト回路を構成し、入口ポート９０１は液圧シリンダと接続され、出口ポート９０２はタンクと接続される。

制御弁９００は、入口ポート９０１をパイロット圧室９０４に接続する入口路９０５、パイロット圧室９０４を出口ポート９０２に接続する出口路９０６、および、出口路９０６上に介在する固定絞り９０７を備える。更に、制御弁９００は、パイロット操作部９０８および流量制御部９０９を備える。パイロット操作部９０８は、入力電流値に応じた開度で入口路９０５を開放する。

パイロット圧室９０４は出口路９０６を介して出口ポート９０２と常時接続されるが、固定絞り９０７の存在により、比例ソレノイド９０３の励磁状態においてパイロット圧室９０４内で入力電流値に応じたパイロット圧が発生する。流量制御部９０９は、パイロット圧室９０４内のパイロット圧に応じて入口ポート９０１から出口ポート９０２への流量を制御する。流量は入力電流値ひいてはパイロット圧に概ね比例する。比例ソレノイド９０３の非励磁状態では、パイロット操作部９０８が入口路９０５を閉鎖し、パイロット圧室９０４の内圧が出口ポート９０２と同圧となる。このとき、流量制御部９０９は、入口ポート９０１を出口ポート９０２から遮断し、入口ポート９０１から出口ポート９０２への作動液の流れを停止する。

実公平８−１３４５号公報

入口ポート９０１から出口ポート９０２への作動液の流れを停止すべく、比例ソレノイド９０３を励磁状態から非励磁状態に切り換えると、パイロット圧室９０４内の作動液が固定絞り９０７を通過して出口ポート９０２に排出される。排出流量が固定絞り９０７で制限されるので、パイロット圧室９０４の内圧を速やかに低下させること、入口ポート９０１から出口ポート９０２への作動液の流れを速やかに停止することが難しい。

そこで本発明は、励磁状態から非励磁状態に切り換えたときに入口ポートから出口ポートへの作動液の流れを速やかに停止させることができる電磁流量制御弁を提供することを目的としている。

本発明の一形態に係る電磁流量制御弁は、入口ポートおよび出口ポートを有し、内部にパイロット圧室を設けたハウジングと、前記入口ポートを前記パイロット圧室と連通する入口路と、前記パイロット圧室を前記出口ポートと連通する出口路と、前記出口路上に設けられた固定絞りと、前記固定絞りを迂回して前記パイロット圧室を前記出口ポートと連通するバイパス路と、ソレノイドと、前記ソレノイドの非励磁時に前記入口路を閉鎖し、前記ソレノイドの励磁時に入力電流値に応じた開度で前記入口路を開放して前記パイロット圧室に前記入力電流値に応じたパイロット圧を発生させ、入力電流値が所定値未満であると前記バイパス路を開放し、前記入力電流値が所定値以上であると前記バイパス路を閉鎖するパイロットスプールと、前記パイロット圧室内のパイロット圧に応じて前記入口ポートから前記出口ポートへの流量を制御するメインスプールと、を備える。

前記構成によれば、入口ポートから出口ポートへの作動液の流れを停止すべくソレノイドを励磁状態から非励磁状態に切り換えると、開閉部の作用で、バイパス路が閉鎖状態から解放状態に切り換わる。パイロット圧室内の流体は、固定絞りが介在する出口路だけでなくバイパス路も通過して、出口ポートに排出される。排出流量がバイパス路を通過する分だけ大きくなるので、パイロット圧室の内圧が速やかに低下し、入口ポートから出口ポートへの作動液の流れを速やかに停止できる。

前記ハウジングが、前記パイロットスプールの外面側に形成されて前記出口ポートと連通される出口連通空間を有し、前記バイパス路が、前記パイロットスプールに形成されて前記パイロット圧室と連通すると共に前記パイロットスプールの外周面に開放されるラジアル通孔を含み、前記パイロットスプールは、前記パイロットスプールのストローク量に応じて、前記ラジアル通孔が前記出口連通空間と連通される状態と前記出口連通空間から遮断される状態とを切り換えてもよい。

前記構成によれば、バイパス路の一部、およびこれを開閉する構造をパイロットスプールに設けることができるため、電磁流量制御弁を小型化できる。

前記流量制御部が、軸方向に変位するメインスプールを有し、前記出口路の一部が、前記メインスプールの内部に形成されて前記パイロット圧室を前記出口ポートと連通するスプール内通路を含み、前記固定絞りが前記メインスプール内で前記スプール内通路の途中部に設けられていてもよい。

前記構成によれば、新規油通路構成が不要なため、電磁流量制御弁を小型化できる。

前記入口ポートには、油圧シリンダ内で発生する負荷圧が作用してもよい。

前記構成によれば、圧源が喪失した状態にあっても、油圧シリンダ内で負荷圧が作用している状態であれば、油圧シリンダを速やかに停止させることができる。

本発明によれば、励磁状態から非励磁状態に切り換えたときに入口ポートから出口ポートへの作動液の流れを速やかに停止可能な電磁流量制御弁を提供できる。

第１実施形態に係る電磁流量制御弁を示す回路図である。第１実施形態に係る電磁流量制御弁を示す断面図である。図２の一部拡大図であり、パイロット操作部を示す。図４Ａおよび４Ｂは、図２または図３の一部拡大図であり、図４Ａはパイロット操作部の可変絞りを示し、図４Ｂはパイロット操作部の開閉部を示す。パイロット制御部における開口面積線図である。第２実施形態に係る電磁流量制御弁を示す断面図である。第３実施形態に係る電磁流量制御弁を示す断面図である。図８Ａは従来例に係る電磁流量制御弁を示す断面図、図８Ｂは従来例に係る電磁流量制御弁を示す回路図である。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。同一または対応する要素については、全図を通じて同一の符号を付し、詳細説明の重複を省略する。

（第１実施形態）
＜回路＞
図１は、第１実施形態に係る電磁流量制御弁（以下、単に「制御弁」という）１００を示す回路図である。制御弁１００は、入口ポート１、出口ポート２およびソレノイド３を備える。制御弁１００は、ソレノイド３への入力電流値（ソレノイド３に入力される電気信号の電流値）に応じて入口ポート１から出口ポート２への流量を制御する。本実施形態では、単なる一例として、ソレノイド３が回路記号に表されているとおり比例ソレノイドである。

単なる一例として、制御弁１００は、農業機械あるいは建設機械に取り付けられた作業機を駆動する油圧駆動システム９０で、メータアウト回路の構成要素として適用される。油圧駆動システム９０は、ソレノイド３に電気信号を出力する制御装置９１、作業機を駆動する油圧シリンダ９２、および、作動油を溜めるタンク９３を備える。入口ポート１は油圧シリンダ９２のヘッド油室９２ａに接続され、出口ポート２はタンク９３に接続される。ヘッド油室９２ａはロッド油室９２ｂに対して下方に位置する。作業機の自重および作業機に作用する外力といった油圧シリンダ９２の負荷に応じて、負荷圧がヘッド油室９２ａ内に発生する。制御弁１００は、油圧シリンダ９２からタンク９３に戻る作動油の流出量を制御し、ひいては、油圧シリンダ９２の収縮速度および作業機の下動速度を制御する。また、制御弁１００は、油圧シリンダ９２からタンク９３への作動油の流れを停止でき、ヘッド油室９２ａ内に負荷圧が発生している状況下で油圧シリンダ９２のストロークを任意量で保持できる。以下では、この適用例に照らし、入口ポート１での圧力を負荷圧、出口ポート２での圧力をタンク圧と称する場合がある。

制御弁１００は、パイロット圧室４、入口路５、出口路６、固定絞り７、バイパス路８、流量制御部２０およびパイロット操作部４０を備える。流量制御部２０およびパイロット操作部４０は、スプール弁によって構造的に実現され、流量制御部２０はメインスプール２４を備え、パイロット操作部４０はパイロットスプール４４を備える（図２参照）。ここで、「ストローク量」は、スプールの中立位置からの移動量である。入口路５は入口ポート１をパイロット圧室４と連通する。出口路６はパイロット圧室４を出口ポート２と連通する。固定絞り７は出口路６上に介在している。パイロット圧室４は、常時（パイロットスプール４４のストローク量に関わらず）、固定絞り７付き出口路６を介して出口ポート２と連通される。バイパス路８は、出口路６を迂回してパイロット圧室４を出口ポート２と連通する。入口路５およびバイパス路８は、パイロット操作部４０において開閉される。

パイロット操作部４０には、可変絞り４１および開閉部４２が設けられている。可変絞り４１は、入力電流値ひいてはパイロットスプール４４のストローク量に応じて、入口路５の開度を変える。可変絞り４１は、入力電流値が第１所定値未満であると（ストローク量が第１移動量ａ未満であると）入口路５を閉鎖し、入力電流値が第１所定値以上であると（ストローク量がａ以上であると）入口路５の圧力を減圧し、パイロット圧室４を当該入力電流値に概ね比例した圧力に制御する。開閉部４２は、入力電流値が第２所定値以上であると（ストローク量が第２移動量ｂ以上であると）バイパス路８を閉鎖し、入力電流値が第２所定値未満であると（ストローク量がｂ未満であると）バイパス路８を開放する。第１所定値は第２所定値と同値またはそれよりも大きい値に設定され、第１移動量ａと第２移動量ｂの関係もこれと同様となる（ａ≧ｂ）。これにより、可変絞り７が開（パイロット圧が制御状態）のときとバイパス路８が開放されることを防げる。

なお、回路図では、バイパス路８の上流部が入力路５あるいは出力路６と通路を部分的に共有する図示となっているが、これは、パイロット操作部４０に可変絞り４１および開閉部４２を設けた点や、入力路５とバイパス路８とを同時開放しない点を簡易に示す便宜のためである。構造的には、バイパス路８が入力路５から独立している。バイパス路８の上流部は、出力路６から独立していてもよいし（第１、第３実施形態）、出力路６と通路を部分的に共有していてもよい（第２実施形態）。

ソレノイド３が非励磁状態にあれば（すなわち、入力電流値がゼロであれば）、パイロット操作部４０は中立状態となる（左ファクションを参照）。入口路５は閉鎖され、バイパス路８は開閉部４２により開放される。パイロット圧室４は出口路６およびバイパス路８の両方を介して出口ポート２と連通する。パイロット圧室４の内圧がタンク圧と同圧となり、流量制御部２０は中立状態となる（左ファクションを参照）。このとき、流量制御部２０は、入口ポート１を出口ポート２から遮断し、それにより入口ポート１から出口ポート２への作動油の流れが停止する。前述した適用例に即して言えば、油圧シリンダ９２の作動が停止し、油圧シリンダ９２の負荷が保持される。

ソレノイド３が励磁状態にあれば（より詳細には、入力電流値が第１所定値を超えていれば）、パイロット操作部４０が作動状態となる（右ファンクションを参照）。可変絞り４１が入力電流値に応じた開度で入口路５を開放する。作動油は、入口ポート１から可変絞り４１付き入口路５を介してパイロット圧室４へ流れる。バイパス路８は開閉部４２により閉鎖され、作動油は、パイロット圧室４から固定絞り７付き出口路６のみを介して出口ポート２に流れる。固定絞り７の存在により、パイロット圧室４内では、入力電流値に概ね比例したパイロット圧が発生し、それにより流量制御部２０が作動状態となる（右ファンクションを参照）。流量制御部２０は、パイロット圧に応じてメインスプール２４がストロークし、入口ポート１から出口ポート２への流量を制御する。メインスプール２４には、ストローク量により入口ポート１と出口ポート２との間の開度を変える可変絞り２１が設けられている。可変絞り２１は、パイロット圧が大きいほど開度を大きくするように構成されている。以上より、入口ポート１から出口ポート２への流量が、入力電流値、可変絞り４１の開度、パイロット圧、あるいは可変絞り２１の開度に概ね比例したものとなる。前述した適用例に即して言えば、油圧シリンダ９２に負荷が作用していても、油圧シリンダ９２の収縮速度ひいては作業機の下動速度を制御装置９１で制御できる。

ソレノイド３が励磁状態から非励磁状態に切り換え、シリンダ９２を保持しようとすると、パイロット圧室４が出口路５だけでなくバイパス路８も介して出口ポート３と接続される。シリンダ９２を保持させるには、可変絞り２１を閉じるため、パイロット圧室４の内圧を低下させる必要があり、その排出流量はメインスプール２４の直径とストローク量によって決まる。ソレノイド３が非励磁状態になると、パイロット圧室４からタンク９３への排出経路は、固定絞り７と比べて大きく開口するバイパス路８を通る分だけ大きくなり、パイロット圧室４の内圧をタンク圧まで速やかに低下させることができる。流量制御部２０が、入力電流値がゼロになった後に速やかに作動状態から中立状態へと復帰でき、入口ポート１から出口ポート２への作動油の流れを速やかに停止できる。前述した適用例に即して言えば、制御装置９１が油圧シリンダ９２の停止指令を出力してから（電気信号の出力を停止してから）油圧シリンダ９２の作動が実際に停止するまでの時間が短くなる。すなわち、油圧シリンダ９２の停止応答性が向上する。

油圧駆動システム９０が比較的に大型になれば、これに適用される制御弁１００そのものの大型化を要することも考えられる。この場合、非励磁状態への切換え時にパイロット圧室４から排出されるべき作動油の体積が大きくなる。本実施形態によれば、排出流量の向上によって大体積の作動油も速やかに排出できるので、大型システムへの適用時に特に有益である。

＜構造＞
図２は、第１実施形態に係る制御弁１００の断面図である。図３は、パイロット制御部４０の断面図、図４Ａおよび４Ｂは図２あるいは図３の一部拡大図であり、図４Ａは可変絞り４１、図４Ｂは開閉部４２を示す。これら断面図では、流量制御部２０およびパイロット操作部４０が中立状態にある。断面図の左右方向は、ハウジングの長手方向あるいは軸方向、ボアの軸方向、スプールおよびプッシュロッドの軸方向あるいは移動方向、または、スプリングの軸方向および伸縮方向と対応する。左方は当該方向の「一方」と対応し、右方は当該方向の「他方」と対応する。

制御弁１００は、第１ボア１１および第２ボア１２が形成されたハウジング１０を備える。第１ボア１１は、ハウジング１０の一端部に形成され、ハウジング１０の一端面に開放されている。第２ボア１２は、ハウジング１０の他端部に形成され、ハウジング１０の他端面に開放されている。第１ボア１１および第２ボア１２は、円形断面を有し、同軸状に配されている。

第１ボア１１に流量制御部２０が設けられ、第２ボア１２にパイロット操作部４０が設けられている。ハウジング１０の他端面にはソレノイド３が取り付けられ、第２ボア１２はソレノイド３で閉塞される。ハウジング１０の中央部では、ボア１１，１２の内底面中心部同士が小径の通孔１３を介して連通している。第２ボア１２は、奥側（一方側）ほど内径が小さくなる段付き状に形成され、第２ボア１２の奥部（一端部）がパイロット圧室４として機能する。パイロット圧室４内で発生されたパイロット圧は、通孔１３を介し、流量制御部２０に作用する。

ハウジング１０が入口ポート１および出口ポート２を有し、ポート１，２はハウジング１０の外周面に開口している。ハウジング１０は、第１ボア１１の内周面に形成された入口環状溝１４および出口環状溝１５を有する。パイロット操作部４０が第２ボア１２に組み込まれた状態で、第２ボア１２の内面とパイロット操作部４０の外面との間には、円環状の入口連通空間１６および第１出口連通空間１７ａが形成される。入口環状溝１４は出口環状溝１５よりも他方側に位置し、入口連通空間１６は第１出口連通空間１７ａよりも一方側に位置する。入口ポート１は入口環状溝１４を介して入口連通空間１６と連通され、第１出口連通空間１７ａは出口環状溝１５を介して出口ポート２と連通されている。

ハウジング１０は、環状溝１４，１５および連通空間１６，１７それぞれに対応した通孔１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを有する。各通孔１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄは、ハウジング１０の外面に開口している。ハウジング１０の外部で、入口環状溝１４および入口連通空間１６と対応する２つの通孔１８ａ，１８ｃ同士がホース等の配管部材１９ａで接続されている。また、ハウジング１０の外部で、出口環状溝１５と第１出口連通空間１７と対応する２つの通孔１８ｂ，１８ｄ同士がホース等の配管部材１９ｂで接続されている。

入口環状溝１４、通孔１８ａ、配管部材１９ａ、通孔１８ｃおよび入口連通空間１６は、入口路５の一部を構成している。入口路５のうち入口連通空間１６からパイロット圧室４に至る部分は、可変絞り４１が設けられているパイロット操作部４０で構成される。

本実施形態では、出口路６が通孔１３および流量制御部２０で構成される。前述した第１出口連通空間１７ａ、通孔１８ｄ、配管部材１９ｂ、通孔１８ｂおよび出口環状溝１５は、バイパス路８の一部を構成している。バイパス路８のうちパイロット圧室４から第１出口連通空間１７ａに至る部分は、開閉部４２が設けられているパイロット操作部４０で構成される。

流量制御部２０を構成する部品には、スリーブ２２、プラグ２３、メインスプール２４およびスプリング２５が含まれる。スリーブ２２は両端が開口する円筒状、プラグ２３は有底円筒状であり、これらスリーブ２２およびプラグ２３が軸方向に密着した状態で第１ボア１１に内嵌され、第１ボア１１はプラグ２３で閉塞される。メインスプール２４およびスプリング２５は、スリーブ２２およびプラグ２３によって第１ボア１１内に形成された内空間２６に収容される。内空間２６は通孔１３を介してパイロット圧室４と連通される。

メインスプール２４は、互いに軸方向に離れたポペット部２７、中央ランド部２８および基端ランド部２９を有する。スリーブ２２は、一端部に設けたシート部３０、他端部に設けた基端摺接部３２、およびシート部３０と基端摺接部３２との間に設けた中央摺接部３１を有する。ポペット部２７はシート部３０の一方側に位置する。中央ランド部２８および基端ランド部２９は、中央摺接部３１および基端摺接部３２の内周面それぞれに対して摺接する。メインスプール２４を内空間２６に嵌め込んだ状態で、内空間２６が、摺接部３１，３２間の第１空間２６ａと、シート部３０と中央摺接部３１との間の第２空間２６ｂと、プラグ２３によって形成されるプラグ空間２６ｃとに分かれる。スリーブ２２は、摺接部３１，３２間に貫通孔３３を有し、入口環状溝１４は貫通穴３３を介して第１空間２６ａと連通されている。プラグ２３も周壁に貫通穴３４を有し、プラグ空間２６ｃは貫通穴３４を介して出口環状溝１５と連通されている。中央ランド部２８は第１空間２６ａと第２空間２６ｂとを仕切る。中央ランド部２８の外周面には、複数の溝２８ａが周方向に間隔をおいて軸方向に延びて形成されている。複数の溝２８ａと中央摺接部３１とにより、前述した可変絞り２１が構成される。可変絞り２１は第１空間２６ａと第２空間２６ｂとの間（すなわち、入口ポート１と出口ポート２との間）の開度を変化させる。

スプリング２５はメインスプール２４を他方側に向けて付勢する。スプリング２５は圧縮コイルバネであり、一端がプラグ２３の内底面に支持され、他端はメインスプール（例えば、ポペット部２７の背面）に当接される。プラグ空間２６ｃは、スプリング２５を収容するバネ室としての役割を果たす。他方、メインスプール２４の他端面には、パイロット圧室４から通孔１３を介して内空間２６に伝播したパイロット圧が一方側に向けて作用する。なお、図１の回路図にも示すとおり、メインスプール２４の一端面にはタンク圧が他方側に向けて作用する。

本実施形態では、メインスプール２４が、その内部に形成されてパイロット圧室４および出口ポート２と連通されるスプール内通路３５を含む。一例として、スプール内通路３５は、メインスプール２４の軸方向に延びて両端面に開口するアキシャル孔によって直線状に形成されている。スプール内通路３５、プラグ空間２６ｃおよび貫通穴３４は、出口路６の一部を構成している。固定絞り７は、メインスプール２４に形成され、スプール内通路３５の途中部に設けられている。この場合、新規の油路構成が不要であるので、制御弁１００を小型化できる。

図３を参照して、パイロット操作部４０を構成する部品には、スリーブ４３、パイロットスプール４４、およびスプリング４５が含まれる。スリーブ４３は、全体として両端が開放する円筒状に形成されている。

第２ボア１２は、一方側（奥側）の第１段差面１２ｘ、および他方側（手前側）の第２段差面１２ｙを有する。第１段差面１２ｘよりも一方側がパイロット圧室４を成す。第２ボア１２には、第１段差面１２ｘと第２段差面１２ｙとの間の中間部１２ａ、および第２段差面１２ｙよりも他方側の大径部１２ｂが含まれる。

スリーブ４３は、中間部１２ａ内に嵌め込まれる基部４３ａ、基部４３ａの他端部で径方向に突出するフランジ部４３ｂ、および、フランジ４３ｂから基部４３ａと反対側に突出する周壁部４３ｃを有する。基部４３ａの一端面（スリーブ４３全体の一端面）が第１段差面１２ｘに突き当てられ、フランジ４３ｂは大径部１２ｂ内に位置づけられる。第２ボア１２の開口には、ソレノイド３のプラグ部７１が装着される。プラグ部７１は、一端が開口した円筒状に形成されている。プラグ部７１の外周面は大径部１２ｂの内周面と密着され、プラグ部７１の一端面はフランジ部４３ｂの他端面に密着される。

基部４３ａの外周面には環状溝４３ｄが形成されている。環状溝４３ｄと中間部１２ａの内周面とで、入口連通空間１６が形成される。フランジ部４３ｂの一端面は、第２段差面１２ｙと間隔をおいて対向している。フランジ部４３ｂの一端面と、第２段差面１２ｙと、大径部１２ｂの内周面とで、第１出口連通空間１７ａが形成される。

パイロットスプール４４およびスプリング４５は、スリーブ４３およびプラグ部７１によって第２ボア１２内に形成された内空間４６に収容される。パイロットスプール４４は一端部にポペット部５１を有し、ポペット部５１はスリーブ４３の一端部に設けたシート部４３ｅの一方側に位置する。パイロットスプール４４の一端面はパイロット圧室４内に位置づけられる。

パイロットスプール４４の他端部は、ソレノイド３のプッシュロッド７２と接触または近接対向する。プッシュロッド７２はソレノイド３への入力電流値に応じて軸方向に進退可能に構成されている。入力電流値がゼロの状態でプッシュロッド７２の先端はプラグ部７１の内奥に位置し、入力電流値が増加すると一方側へ進出してくる。

スリーブ４３の他端側では、内部が段付き状であり、手前側で内径が大きくなっている。スリーブ４３内には、第１段差面４３ｘおよび第２段差面４３ｙが形成される。第１段差面４３ｘよりも一端側では、スリーブ４３の内径がパイロットスプール４４の外径と略同じであり、パイロットスプール４４がスリーブ４３に摺接する。第１段差面４３ｘよりも他端側では、スリーブ４３の内径がパイロットスプール４４の外径よりも大きいため、円環状の第２出口連通空間１７ｂがスリーブ４３とパイロットスプール４４との間に形成される。スリーブ４３は、第２段差面１２ｙとフランジ部４３ｂの一端面との間で、径方向に延びる通孔４３ｆを有し、第２出口連通空間１７ｂは、通孔４３ｆを介して前述した第１出口連通空間１７ａと連通している。スプリング４５の一端は第２段差面４３ｙに支持され、他端はパイロットスプール４４の他端部外周面に装着されたリテーナ４７に支持される。スプリング４５は、パイロットスプール４４の一方側への移動に伴って収縮して弾発力を増大させる圧縮コイルバネであり、パイロットスプール４４を他方側に向けて付勢する。

ソレノイド３が非励磁状態であれば、パイロットスプール４４がスプリング４５の付勢力で他方側へ付勢され、図示のとおりポペット部５１がシート部４３ｅに着座した状態で静止する。すなわち、パイロットスプール４４が中立位置に位置づけられ、パイロット操作部４０が中立状態となる。

図４Ａを併せて参照して、スリーブ４３は入口連通空間１６に開放されて径方向に延びる通孔４３ｆを有する。一方、パイロットスプール４４の外周面には、軸方向に延びる複数の溝５２が周方向に間隔をおいて形成されている。可変絞り４１はこれら複数の溝５２とスリーブ４３とで構成されている。パイロットスプール４４が中立位置に位置づけられている状態において、複数の溝５２は、他端が通孔４３ｆと連通するものの一端はスリーブ４２の内周面で閉塞される。パイロットスプール４４が中立位置から一方側に第１移動量ａ移動すると、ポペット部５１がシート部４３ｅから離れた状態となると共に、通孔４３ｆが複数の溝５２を介してパイロット圧室４と連通され始める。これにより、入口ポート１の作動油がパイロット圧室４に供給される。図５に示すとおり、パイロットスプール４４が中立位置から第１移動量ａを超えて移動すると、可変絞り４１の開度がその超過移動量に応じて比例的に増加する。

図４Ｂを併せて参照して、パイロットスプール４４は、一端面に開放されてパイロットスプール４４内で軸方向に延びるアキシャル孔５３と、パイロットスプール４４の外周面に開放されるラジアル通孔５４とを有する。ラジアル通孔５４は、中心側でアキシャル孔５３に開放されており、アキシャル孔５３を介してパイロット圧室４と連通する。なお、アキシャル孔５３は非貫通穴である。本実施形態では、ラジアル通孔５４、第２出口連通空間１７ｂ、通孔４３ｇおよび第１出口連通空間１７ａが、アキシャル孔５３と共に、バイパス路６を構成している。

パイロットスプール４４が中立位置に位置づけられている状態において、ラジアル通孔５４は第２出口連通空間１７ｂに開放される。パイロットスプール４４が中立位置から一方側に第２移動量ｂ移動すると、ラジアル通孔５４がスリーブ４３の内周面で閉塞され、パイロット圧室４が第２出口連通空間１７ｂから遮断される。開閉部４２は、パイロットスプール４４に形成されたラジアル通孔５４の開口と、スリーブ４３とによって構成されており、パイロットスプール４４のスリーブ４３に対する変位によって開放状態と閉鎖状態とを切り換える。

以下、一部記載重複もあるが、上記構造を有する制御弁１００の作用を説明する。ソレノイド３が非励磁状態であれば、プッシュロッド７２が他方側へ退入する。パイロットスプール４４は、スプリング４５の付勢力で他方側へ付勢され、ポペット部５１をシート部４３ｅに着座した状態で静止する。可変絞り４１は、入口連通空間１６をパイロット圧室４から遮断し、入口路５が閉鎖される。開閉部４２は全開状態となり、パイロット圧室４は、出口路６（通孔１３、スプール内通路３５、プラグ内空間２６ｃ、貫通穴３４、固定絞り７、出口環状溝１５）およびバイパス路８（アキシャル孔５３、ラジアル通孔５４、第２出口連通空間１７ｂ、通孔４３ｇ、第１出口連通空間１７ａ、通孔１８ｄ、配管部材１９ｂ、通孔１８ｂ）を介し、出口ポート２と連通する。パイロット圧室４の内圧は、タンク圧となる。そのため、流量制御部２０は中立状態となる。すなわち、メインスプール２４は、スプリング２５の付勢力で他方側に付勢され、ポペット部２７をシート部３０に着座させた状態で静止する。可変絞り２１は入口ポート１を出口ポート２から遮断し、入口ポート１から出口ポート２への作動油の流れが停止する。

この中立状態からソレノイド３への励磁を開始すると、プッシュロッド７２が一方側に進出しようとする。プッシュロッド７２の押付け力がスプリング４５の初期付勢力を上回ることで、パイロットスプール４４が付勢力に抗してプッシュロッド７２により一方側へ押される。パイロットスプール４４のストローク量が第２移動量ｂに達すると、開閉部４２がバイパス路８を閉鎖する。続いて、パイロットスプール４４のストローク量が第１移動量ａを超えると、可変絞り４１が開き始め、可変絞り４１の開度が徐々に大きくなる。第２移動量ｂが第１移動量ａ以下に設定されるので、バイパス路８の閉鎖と同時あるいはそれよりも後に、入口路５が開き始める。

可変絞り４１が開くと、入口ポート１内の作動油が、入口路５（入口環状溝１４、通孔１８ａ、配管部材１９ａ、通孔１８ｃ、入口連通空間１６、通孔４３ｆ、可変絞り４１）を介し、パイロット圧室４に流れる。パイロット圧室４内の作動油は出口路６を介して出口ポート２に流れる。出口路６上の固定絞り７における流量制限により、パイロット圧室４内の圧力が上昇し、パイロット圧室４内にパイロット圧が発生し、パイロットスプール４４がパイロット圧力で他端側へ押される。パイロットスプール４４は、スプリング４５の付勢力およびパイロット圧力の合力がプッシュロッド７２の押付け力と釣り合う位置で停止する。

パイロット圧は通孔１３を介してメインスプール２４の他端面に作用し、メインスプール２４がパイロット圧力で一方側へ押され、スプリング２５の付勢力に抗して一方側へ移動する。メインスプール２４は、パイロット圧力（あるいはパイロット圧とタンク圧の差圧力）が、スプリング２５の付勢力と釣り合う位置で停止する。可変絞り２１は、メインスプール２４のストローク量に応じた開度で入口ポート１を出口ポート２と連通させる。

ソレノイド３を励磁状態から非励磁状態に切り換えると、プッシュロッド７２が退入する。パイロットスプール４４は、スプリング４５の付勢力で中立位置に復帰し、可変絞り４１が閉じ、開閉部４２が全開となる。入口ポート１からパイロット圧室４への作動油の供給が断たれる一方で、パイロット圧室４は出口路６のみならずバイパス路８も介して出口ポート２と連通する。パイロット圧室４内の作動油がバイパス路８も介して出口ポートに排出され、パイロット圧室の内圧が比較的に速やかにタンク圧まで降下する。これを受けて、メインスプール２４はスプリング２５の付勢力で中立位置に速やかに復帰し、入口ポート１から出口ポート２への作動油の流れが停止する。

パイロットスプールは、そのストローク量に応じて、ラジアル通孔が出口連通空間と連通される状態と出口連通空間から遮断される状態とを切り換えるように構成されており、それによりバイパス路の開閉を構造的に実現している。バイパス路の一部と開閉部をパイロットスプールに設けるので、制御弁１００を小型化できる。

（第２実施形態）
図５は第２実施形態に係る制御弁２００の断面図である。図５に示すように、固定絞り７は、メインスプール２４に代えて、パイロットスプール４４に設けられていてもよい。この場合、開閉部４２のラジアル通孔５４と軸方向に並ぶようにして、アキシャル孔５３を第２出口連通空間１７ｂと連通させる小径の通孔をパイロットスプール４４に形成することで、固定絞り７をパイロットスプール４４に設けることができる。

本実施形態では、アキシャル孔５３および第２出口連通空間１７ｂが出口路６を構成しており、アキシャル孔５３がバイパス路８を構成する。この構成においても、回路記号上は図１と同じように表現でき、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

（第３実施形態）
図６は第３実施形態に係る制御弁３００の断面図である。図６に示すように、固定絞り７は、メインスプール２４あるいはパイロットスプール４４に代えて、ハウジング１０に設けられてもよい。この場合、ハウジング１０にパイロット圧室４に開放される通孔１８ｘが形成される。通孔１８ｘは、パイロット圧室４から第２ボア１２の径方向外周側に延び、通孔１３および第１ボア１１と干渉しない。通孔１８ｘはハウジング１０の外面に開口し、この開口が配管部材１９ｘと接続される。配管部材１９ｘは配管部材１９ｂと接続される。出口路６はバイパス路８とパイロット圧室４で分岐し、配管部材１９ｘ，１９ｂの接続点でバイパス路と合流する。この構成においても、回路記号上は図１と同じように表現でき、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

これまで実施形態について説明したが、上記構成は本発明の趣旨の範囲内で適宜変更、追加および／または削除可能である。

例えば、上記の実施形態はいずれも、ソレノイド３が比例ソレノイドであり、パイロットスプール４２は、ソレノイド３の励磁時に入力電流値に応じた開度でパイロット圧室４に入力電流値に応じたパイロット圧を発生させ、入力電流値が所定値（第２所定値）未満であるとバイパス路８を開放し、入力電流値が所定値（第２所定値）以上であるとバイパス路８を閉鎖するように構成されている。これは単なる一例であり、ソレノイド３は、ON-OFFソレノイドでもよい。この場合、パイロットスプールは、ソレノイドの非励磁時に入口路を閉鎖してバイパス路を開放し、ソレノイドの励磁時に入口路を開放してパイロット圧を発生させると共にバイパス路を閉鎖するように構成される。この構成においても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

１００，２００，３００電磁流量制御弁
１入口ポート
２出口ポート
３ソレノイド
４パイロット圧室
５入口路
６出口路
７固定絞り
８バイパス路
１０ハウジング
１７ａ，１７ｂ出口連通空間
２４メインスプール
３５スプール内通路
４４パイロットスプール
５４ラジアル通孔

Claims

入口ポートおよび出口ポートを有し、内部にパイロット圧室を設けたハウジングと、
前記入口ポートを前記パイロット圧室と連通する入口路と、
前記パイロット圧室を前記出口ポートと連通する出口路と、
前記出口路上に設けられた固定絞りと、
前記固定絞りを迂回して前記パイロット圧室を前記出口ポートと連通するバイパス路と、
ソレノイドと、
前記ソレノイドの非励磁時に前記入口路を閉鎖して前記バイパス路を開放し、前記ソレノイドの励磁時に前記入口路を開放して前記パイロット圧室にパイロット圧を発生させるとともに前記バイパス路を閉鎖するパイロットスプールと、
前記パイロット圧室内のパイロット圧に応じて前記入口ポートから前記出口ポートへの流量を制御するメインスプールと、
を備える、電磁流量制御弁。
前記ハウジングが、前記パイロットスプールの外面側に形成されて前記出口ポートと連通される出口連通空間を有し、
前記バイパス路が、前記パイロットスプールに形成されて前記パイロット圧室と連通すると共に前記パイロットスプールの外周面に開放されるラジアル通孔を含み、
前記パイロットスプールは、前記パイロットスプールのストローク量に応じて、前記ラジアル通孔が前記出口連通空間と連通される状態と前記出口連通空間から遮断される状態とを切り換える、請求項１に記載の電磁流量制御弁。
前記出口路の一部が、前記メインスプールの内部に形成されて前記パイロット圧室を前記出口ポートと連通するスプール内通路を含み、前記固定絞りが前記メインスプール内で前記スプール内通路の途中部に設けられている、請求項１または２に記載の電磁流量制御弁。
前記入口ポートには、油圧シリンダ内で発生する負荷圧が作用する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電磁流量制御弁。