JP2509447B2 - 比例電磁減圧弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、比例電磁減圧弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、比例電磁減圧弁には、ソレノイド
に負荷される電流量に比例して発生する電磁力の付勢力
によって先端方向に突出するロッドと、シリンダ内で先
後方向に移動可能に設けられ前記ロッドの付勢力に抗し
てバランスするスプールとの作用によって供給液圧を調
整して出力液圧を得るものがある。

【０００３】図６に上記比例電磁減圧弁の原理図を示
す。８０はソレノイドであり、負荷される電流量に比例
して発生する電磁力の付勢力によって先端方向に突出す
るロッド８２を有する。８４はシリンダであり、ソレノ
イド８０の先端側に設けられ、先端方向に向かって段階
的に内径が縮径され、ソレノイド８０と隣接する後端側
シリンダ室８６及びその後端側シリンダ室８６より小径
の先端側シリンダ室８８を有する。９０はスプールであ
り、後端側シリンダ室８６及び先端側シリンダ室８８に
それぞれ摺合する部分を有してシリンダ８４内で先後方
向に移動可能に設けられている。このスプール９０は、
後端に前記ロッド８２が当接され、そのロッド８２と連
動して先後方向に移動する。９２は供給ポートであり、
供給液圧Ｐを前記シリンダ８４内に導入可能に、先端側
シリンダ室８８に対応するシリンダ８４の内壁に開口さ
れている。９４は排出ポートであり、シリンダ８４内と
油タンクとを連通可能に、後端側シリンダ室８６に対応
するシリンダ８４の内壁に開口されている。９６は出力
ポートであり、シリンダ８４の供給ポート９２と排出ポ
ート９４の間に開口され、スプール９０がロッド８２の
付勢力によって先端方向に移動した際に供給ポート９２
と連通して、スプール９０がロッド８２の付勢力に抗し
て後端方向に移動した際に排出ポート９４と連通し、制
御された出力液圧Ｃを出力する。

【０００４】図６には、スプール９０が、ロッド８２に
よる先端方向への付勢力と、スプール９０の前・後端側
の断面積の違いによって発生する後端方向への押圧力と
によってシリンダ８４内でバランスした状態が示されて
いる。なお、前記後端方向への押圧力はスプールの前・
後端側の断面積の差と出力液圧Ｃとの積によって算出さ
れる。このため、ソレノイド８０によるロッド８２の付
勢力が大きくなると、スプール９０がバランスするため
にそのロッド８２の付勢力に比例して出力液圧Ｃが大き
くなる。また、反対にロッド８２の付勢力が低下する
と、それに比例して出力液圧Ｃも低下する。図７のグラ
フにソレノイド８０に負荷される制御電流（Ａ）と、出
力液圧Ｃとの関係を示す。この比例電磁減圧弁によれ
ば、制御電流（Ａ）に比例して、出力液圧Ｃを得ること
ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の比例電磁減圧弁によれば、所定の最小の制御された
出力液圧を得るため、ソレノイドに比較的高い電流が供
給されることを必要とする。例えば、図７に示すように
最小の制御された出力液圧が１０kgf/cm² に設定された
場合は、その出力液圧の出力を得るために、０．５Ａ以
上の電流を必要とする。このため、制御電流値を０〜１
Ａとすれば、出力液圧Ｃを制御できる制御電流範囲Ｈは
狭い範囲となってしまう。

【０００６】そこで、本発明の目的は、ソレノイドに負
荷する電流が低い範囲であっても所定の出力液圧を発生
することができ、出力液圧を制御できる制御電流範囲を
広くすることができる比例電磁減圧弁を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、本発明は、
負荷される電流量に比例して発生する電磁力の付勢力に
よって先端方向に突出するロッドを有するソレノイド
と、前記ソレノイドの先端側に設けられ、先端方向に向
かって段階的に内径が縮径され、ソレノイドと隣接する
大径の第１のシリンダ室、該第１のシリンダ室より小径
の第２のシリンダ室、さらに該第２のシリンダ室より小
径の第３のシリンダ室を有するシリンダと、前記第１の
シリンダ室内に後端側が臨み、前記第２のシリンダ室及
び前記第３のシリンダ室にそれぞれ摺合する部分を有し
て前記シリンダ内で移動可能に設けられたスプールと、
供給液圧を前記シリンダ内に導入可能に、前記第３のシ
リンダ室に対応するシリンダの内壁に開口された供給ポ
ートと、前記シリンダ内と油タンクとを連通可能に、前
記第２のシリンダ室に対応するシリンダの内壁に開口さ
れた排出ポートと、前記シリンダの供給ポートと排出ポ
ートの間に開口され、前記スプールが先端方向に移動し
た際に供給ポートと連通して、前記スプールが後端方向
に移動した際に排出ポートと連通し、制御された出力液
圧を出力する出力ポートと、該スプールの内部に後端か
ら軸線に沿って先端方向に穿設された穿設孔と、該穿設
孔内に摺合され、前記ソレノイドの前記ロッドと連動し
て先後方向に移動可能に設けられたピストンと、該ピス
トンを後端方向に付勢すべく、前記穿設孔内の先端側と
ピストンの先端側間に配設されたスプリングと、前記供
給ポートと前記穿設孔内とが連通するよう、スプールに
設けられた第１の絞りと、前記ピストンが前記ロッドの
突出によって前記スプリングの付勢力に抗して先端方向
に移動した際に、前記第１の絞りと連通して前記供給ポ
ートと前記第１のシリンダ室とを連通させる連通路と、
前記第１のシリンダ室から油タンクに連通する第２の絞
りとを具備することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の比例電磁減圧弁によれば、ピストンが
ソレノイドによるロッドの小さい付勢力によって先端方
向に移動されることにより、供給ポートと第１のシリン
ダ室が第１の絞りおよび連通路を介して連通され、第２
の絞りによって設定される所定の液圧がスプールの後端
にかかる。このため、スプールに先端方向に移動する付
勢力が付与され、その付勢力にバランスすべくシリンダ
内でスプールが作用する。すなわち、スプールが先端方
向に移動すると供給ポートと出力ポートが連通し出力ポ
ートの液圧が上昇する。液圧が所定値よりも上昇すると
出力ポートと排出ポートとが連通し出力ポートの液圧が
低下する。このスプールの先後動作によってスプールが
中立位置にバランスし、所定の出力液圧が発生する。こ
のため、ソレノイドに負荷される電流が小さいにもかか
わらず、所定の出力液圧を得ることができる。従って、
ソレノイドに負荷される電流が所定の範囲内にある場
合、低い電流の範囲から出力液圧を制御することがで
き、その制御電流範囲を広くとることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。図１は本発明にかかる比例電磁
減圧弁の一実施例の初期状態を示す断面図、図２は図１
の実施例のスプールが先端方向に移動して供給ポートと
出力ポートとが連通した状態を示す断面図、図３は図１
の実施例のスプールがバランスしている状態を示す断面
図である。

【００１０】１０はソレノイドであり、負荷される電流
量に比例して発生する電磁力の付勢力によって先端方向
に突出するロッド１２を有する。１４はシリンダであ
り、ソレノイド１０の先端側に設けられている。このシ
リンダ１４は、先端方向に向かって段階的に内径が縮径
され、ソレノイド１０と隣接する大径の第１のシリンダ
室１６と、第１のシリンダ室１６より小径の第２のシリ
ンダ室１８、さらに第２のシリンダ室１８より小径の第
３のシリンダ室２０を有する。

【００１１】２２はスプールであり、第１のシリンダ室
１６内に後端側が臨み、第２のシリンダ室１８に摺合す
る後端部２４、及び第３のシリンダ室２０に摺合する先
端部２６を備え、シリンダ１４内で先後方向に移動可能
に設けられている。すなわち、このスプール２２は、後
端部２４の直径のほうが先端部２６の直径よりも大きく
設定されている。また、後端部２４と先端部２６の間に
は先端部２６より小径に形成された第１の溝部２８が設
けられており、先端部２６の中途部には第２の溝部３０
が形成されている。第１の溝部２８では、後端側の直径
のほうが大きいから、後端側の断面積の方が大きくなっ
ている。一方、第２の溝３０ではその前後の直径は同一
であるから、その断面積は等しい。

【００１２】３２は供給ポートであり、供給液圧Ｐをシ
リンダ１４内に導入可能に、第３のシリンダ室３０に対
応するシリンダ１４の内壁に開口されている。３４は排
出ポートであり、シリンダ１４内と油タンクとを連通可
能に、第２のシリンダ室１８に対応するシリンダ１４の
内壁に開口されている。

【００１３】３６は出力ポートであり、シリンダ１４の
供給ポート３２と排出ポート３４の間に開口され、スプ
ール２２が先端方向に移動した際に供給ポート３２と連
通して、スプール２２が後端方向に移動した際に排出ポ
ート３４と連通し、制御された出力液圧を出力する。な
お、本実施例において、出力ポート３６は、前記第１の
溝２８に対応する位置と、前記第２の溝３０に対応する
位置に形成されているが、シリンダ１４の外周部で連通
しており、一つの出力ポート３６を形成している。この
ようにシリンダ１４の内壁において、出力ポート３６が
二箇所に分けられているのは、先ず第２の溝３０に供給
ポート３２からの供給液圧を受けさせることで、第１の
溝２８に供給ポート３２からの動圧が直接かからないよ
うにするためである。また、シリンダ１４の外壁部に
は、排出ポート３４、出力ポート３４、供給ポート３６
を本体に装着する際にシールするように、第１のＯ−リ
ング３８、第２のＯ−リング４０、第３のＯ−リング４
２、第４のＯ−リング４４が装着されている。

【００１４】４６は穿設孔であり、スプール２２の内部
に後端から軸線に沿って先端方向に穿設されている。４
８はピストンであり、穿設孔４６内に摺合され、ソレノ
イド１０の前記ロッド１２と連動して先後方向に移動可
能に設けられている。５０はスプリングであり、ピスト
ン４８を後端方向に付勢すべく、穿設孔４６内の先端側
とピストン５０の先端側間に配設されている。

【００１５】５２は第１の絞りであり、供給ポート３２
と穿設孔４６内とが連通するよう、スプール２２の供給
ポート３２に対応する位置に設けられている。５４は連
通絞りであり、ピストン４８に設けられている。また、
５６は連通穿設孔であり、ピストン４８の内部に軸線に
沿って設けられている。この連通絞り５４と連通穿設孔
５６とは図１に明らかなように連通しており、ピストン
４８がロッド１２の突出によってスプリング５０の付勢
力に抗して先端方向に移動した際に、第１の絞り５２と
連通して供給ポート３２と第１のシリンダ室１６とを連
通させる連通路５８を構成している。６０は第２の絞り
であり、スプール２２の先端に螺合されたニードル６２
によってその開口が微調整可能に設けられている。この
第２の絞り６０の開口によっては前記の連通穿設孔５６
を介して第１のシリンダ室１６から油タンクに連通され
ている。

【００１６】次に、上記実施例の作動状態について図１
〜図３、及びこの実施例にかかるソレノイドに負荷する
制御電流（Ａ）と出力液圧Ｃの関係を示す図４のグラフ
に基づいて説明する。図１はソレノイド１０に電流
（Ａ）が負荷されていない本実施例の初期状態を示して
おり、ピストン４８が後端側に位置している。この状態
では、供給ポート３２の液圧はスプール２２によってそ
の流路が閉ざされているため、シリンダ１４内には供給
されない。また、出力ポート３６は排出ポート３４と連
通している。このため、出力液圧ＣはＣ＝０である。

【００１７】図２は図１の実施例のスプール２２が先端
方向に移動して供給ポート３２と出力ポート３６とが連
通した状態を示している。図２に明らかなように、ピス
トン４８がソレノイド１０のロッド１２の付勢力によっ
てバネ５０の付勢力に抗して先端方向に移動される。こ
の際のソレノイド１０によるロッド１２の付勢力は比較
的小さい。すなわち、ピストン４８は先端方向に弱い付
勢力で移動可能に設けられており、このときのソレノイ
ドにかかる最低の負荷電流は、図４のグラフで示すよう
に、０．３Ａ以下である。

【００１８】このようにピストン４８が先端方向に移動
すると、第１の絞り５２及び連通路５８を介して供給ポ
ート３２と第１のシリンダ室１６とが連通する。なお、
第１の絞り５２および連通絞り５４の作用によって供給
ポート３２の液圧はあまり影響を受けない。このとき、
第１のシリンダ室１６の液圧は、第２の絞り６０によっ
て規制されている。本実施例では、ニードル６２によっ
てその液圧を調整する。ニードル６２を締め込み第２の
絞りの開口を小さくすれば、第１のシリンダ室１６内の
圧力が上昇する。

【００１９】この第１のシリンダ室１６の圧力をＰＢ、
スプール２２の後端部２４の断面積Ａ０とすれば、スプ
ール２２の後端がこの第１のシリンダ室１６に臨んでい
るから、スプール２２にはＰＢ×Ａ０の押圧力が作用す
る。この押圧力によってスプール２２が先端方向に移動
すると、供給ポート３２と出力ポート３６が連通し、出
力ポート３６の液圧が上昇する。同時に、第１の溝２８
に液圧が供給される。このとき、スプール２２の後端部
２４の断面積Ａ０のほうが、先端部２６の断面積Ａ１よ
りも大きいから、その断面積の差をＡ０−Ａ１、出力ポ
ート３６の液圧をＰＡとすれば、スプール２２には、Ｐ
Ａ×（Ａ０−Ａ１）の押圧力が後端方向にかかり、スプ
ール２２が後端方向に付勢される。

【００２０】このようにして、スプールには先端方向へ
ＰＢ×Ａ０なる押圧力がかかる一方、後端方向にＰＡ×
（Ａ０−Ａ１）なる押圧力がかかる。この相反する押圧
力がバランスした状態を図３に示す。この状態を数式で
表せば、ＰＢ×Ａ０＝ＰＡ×（Ａ０−Ａ１）となる。し
たがって、このときの出力ポート３６における上昇した
液圧ＰＡは、ＰＡ＝ＰＢ×Ａ０／Ａ０−Ａ１として算出
される。このようにして、小さな電流によって作動させ
たロッド１２の動作によって、図４に示すように所定出
力液圧Ｃを得ることができる。また、ＰＢに比例してＰ
Ａが決定されるため、第１のシリンダ室１６の圧力ＰＢ
を調整することで、図４に示すＰＡを容易に調整するこ
とができる。

【００２１】そして、出力液圧ＰＡを発生させた後、ソ
レノイド１０に負荷する電流を上昇させれば、ピストン
４８は穿設孔４６内でスプール２２に当接した状態とな
っており、スプール２２にはロッド１２によって新たに
先端方向への押圧力が加えられる。これにバランスする
ために、出力ポート３６の出力液圧Ｃが上昇する。この
ようにして、図４に示すように、電流（Ａ）に比例して
出力液圧Ｃが出力ポート３６から出力されるのである。

【００２２】また、図４に示すように、ソレノイド１０
に負荷される電流が小さい範囲（０．３Ａ程度）である
にもかかわらず、所定の出力液圧Ｃを得ることができ
る。従って、ソレノイド１０に負荷される電流が所定の
範囲内にある場合、低い電流の範囲から出力液圧Ｃを制
御することができから、その制御電流範囲Ｈを広くとる
ことができる。

【００２３】図５には、本発明にかかる他の実施例にお
いてスプールがバランスされた状態を示す。この実施例
は、上記図１〜図３に説明した実施例とはアジャスタ及
び第２の絞りの構成についてのみ異なる。図５に明らか
なように第２の絞り６１にはニードル等の調節機構はな
く、単に絞られているが、これによっても所定の圧力Ｐ
Ｂを得ることができる。また、アジャスタ６４はスプー
ル２２の先端方向への移動を規制可能にスプール２２の
先端側に対向して設けられている。６６はストッパーで
あり、スプール２２の先端に当接し、バネ６８の付勢力
によって後端方向に付勢されている。７０は螺子部であ
り、これを調節することによってバネ６８のストッパー
６６を付勢する付勢力を調整できる。

【００２４】このアジャスタ６４によれば、螺子部７０
を締め込んで後端方向に突出させることによってバネ６
８によるストッパー６６にかかる付勢力を高めれば、ロ
ッド１２の付勢力に抗することになり、スプール２２の
先端方向への移動が規制されるため、これにバランスす
る出力液圧Ｃは低下する。反対にアジャスタ６４による
締付を緩めれば、出力液圧Ｃを上昇できる。このよう
に、螺子部７０の操作で容易に出力液圧Ｃを制御するこ
とができる。なお、図５の他の構成は前記図１〜図３の
構成と実質的に同一であるので説明を省略する。以上、
本発明の好適な実施例について種々述べてきたが、本発
明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神
を逸脱しない範囲内でさらに多くの改変を施し得るのは
勿論のことである。

【００２５】

【発明の効果】本発明の比例電磁減圧弁によれば、ピス
トンがソレノイドによるロッドの小さい付勢力によって
先端方向に移動されることにより、供給ポートと第１の
シリンダ室が第１の絞りおよび連通路を介して連通さ
れ、第２の絞りによって所定の液圧がスプールの後端に
かかる。これにより、スプールに先端方向に移動する付
勢力が付与され、その付勢力にバランスすべくシリンダ
内でスプールが作用する。このため、ソレノイドに負荷
される電流が小さい範囲であっても、所定の出力液圧を
得ることができ、出力液圧を制御できる制御電流範囲を
広くすることができるという著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図。

【図２】図１の実施例の作動状態を示す断面図。

【図３】図１の実施例のスプールがバランスした状態を
示す断面図。

【図４】図１の実施例の特性を示すグラフ。

【図５】本発明の他の実施例を示す断面図。

【図６】従来の技術を説明する断面図。

【図７】従来の技術の特性を示すグラフ。

【符号の説明】

１０ ソレノイド １２ ロッド １４ シリンダ １６ 第１のシリンダ室 １８ 第２のシリンダ室 ２０ 第３のシリンダ室 ２２ スプール ３２ 供給ポート ３４ 排出ポート ３６ 出力ポート ４６ 穿設孔 ４８ ピストン ５０ スプリング ５２ 第１の絞り ５８ 連通路 ６０ 第２の絞り

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷される電流量に比例して発生する電
   磁力の付勢力によって先端方向に突出するロッドを有す
   るソレノイドと、 前記ソレノイドの先端側に設けられ、先端方向に向かっ
   て段階的に内径が縮径され、ソレノイドと隣接する大径
   の第１のシリンダ室、該第１のシリンダ室より小径の第
   ２のシリンダ室、さらに該第２のシリンダ室より小径の
   第３のシリンダ室を有するシリンダと、 前記第１のシリンダ室内に後端側が臨み、前記第２のシ
   リンダ室及び前記第３のシリンダ室にそれぞれ摺合する
   部分を有して前記シリンダ内で移動可能に設けられたス
   プールと、 供給液圧を前記シリンダ内に導入可能に、前記第３のシ
   リンダ室に対応するシリンダの内壁に開口された供給ポ
   ートと、 前記シリンダ内と油タンクとを連通可能に、前記第２の
   シリンダ室に対応するシリンダの内壁に開口された排出
   ポートと、 前記シリンダの供給ポートと排出ポートの間に開口さ
   れ、前記スプールが先端方向に移動した際に供給ポート
   と連通して、前記スプールが後端方向に移動した際に排
   出ポートと連通し、制御された出力液圧を出力する出力
   ポートと、 該スプールの内部に後端から軸線に沿って先端方向に穿
   設された穿設孔と、 該穿設孔内に摺合され、前記ソレノイドの前記ロッドと
   連動して先後方向に移動可能に設けられたピストンと、 該ピストンを後端方向に付勢すべく、前記穿設孔内の先
   端側とピストンの先端側間に配設されたスプリングと、 前記供給ポートと前記穿設孔内とが連通するよう、スプ
   ールに設けられた第１の絞りと、 前記ピストンが前記ロッドの突出によって前記スプリン
   グの付勢力に抗して先端方向に移動した際に、前記第１
   の絞りと連通して前記供給ポートと前記第１のシリンダ
   室とを連通させる連通路と、 前記第１のシリンダ室から油タンクに連通する第２の絞
   りとを具備することを特徴とする比例電磁減圧弁。