JP2628665B2 - 圧力制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、圧力制御弁に関する。

（従来の技術） 従来、圧力制御弁として例えば、特開昭57−182811号
公報に記載されているようなものが知られている。

この従来の圧力制御弁は、ソレノイドによるプランジ
ャの押圧力に対する反力を得るために、バルブスプール
の両端部内にパイロットピストンを摺動可能に設けたも
のであった。

即ち、バルブスプールが摺動して出力液圧が上昇する
と、そのフィードバック液圧を受圧するパイロットピス
トンの反力を受けバルブスプールとパイロットピストン
とが相対摺動し、バルブスプールがプランジャの押圧力
に釣り合うべく押し戻され、これにより出力液圧が制御
されるものであった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の圧力制御弁にあって
は、以下のような問題点があった。

即ち、ソレノイドの吸引力の関係上、パイロットピス
トンのフィードバック液圧受圧面積を大きくすることが
できない。このため、パイロットピストン及びこのパイ
ロットピストンが摺動する孔の径を大きくとれず、この
穴の加工が難かしく、特に、この孔のパイロットピスト
ンとの摺動面の摺動抵抗を少なくするための表面仕上加
工が困難であった。

また、このようにパイロットピストンとその孔との間
には摺動面があって、両者間に摺動抵抗が存在するた
め、応答性が悪い等の性能面に影響を与え、その中でも
特に、減圧時のヒステリシスを無くすことができないと
いう問題があった。

加えて、この摺動面にゴミ等が詰まり、パイロットピ
ストンがロックする等のトラブルの原因に成り易いとい
う問題点もあった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、バルブスプールと反力を得るための部材と
の間に摺動面が存在しないようにして、孔加工が容易
で、応答性が良く、しかもヒステリシスを小さくできる
圧力制御弁を提供することを目的としている。

この目的達成のために、本発明では、バルブ穴を有
し、バルブ穴に開口して、ドレーン回路に接続されたド
レーン室、液圧供給回路に接続された液圧供給室及び出
力回路に接続された出力室を有するバルブボディと、バ
ルブボディのバルブ穴に摺動可能に挿入され、スプール
側付勢手段によって一方向に付勢され、バルブボディと
の間に、出力室へ連通しバルブスプールを一方向位置側
へ押圧するフィードバック室を形成し、一方向位置にあ
るとき、前記液圧供給室と出力室との連通を遮断し、一
方向位置から他方向位置に向かって移動するとき、上記
両者の連通を許容するバルブスプールと、バルブスプー
ルに設けたバルブ小孔を経由して前記出力室とドレーン
室とを連通すべくバルブスプール及びバルブボディに穿
設されたバルブ内ドレーン経路と、プランジャの先端部
により、バルブスプールのバルブ小孔の開口端部を閉成
しつつ、バルブスプールを他方向位置に向かって押圧す
る押圧手段とを備えた手段とした。

（作 用） 本発明の圧力制御弁の作動を説明する。

（イ）押圧手段非作動時 押圧手段が作動していないときは、プランジャをバル
ブスプール側へ付勢するプランジャ側付勢手段がある場
合には、プランジャ先端部がバルブ小孔の開口端部に着
座してバルブ小孔を塞ぎ、プランジャ側付勢手段がない
場合には、上記両者は離脱し、バルブ小孔は開放してい
る。

よって、前者では出力室とドレーン室とを結ぶバルブ
内ドレーン経路は途中で遮断され、出力室（出力回路）
の液圧はドレーンされず、また後者では、バルブ内ドレ
ーン経路は遮断されず、出力室（出力回路）の液圧はド
レーンされる。

また、バルブスプールは、スプール側付勢手段により
摺動付勢されて、この付勢方向への摺動端位置に配置さ
れていて、出力室を閉じている。

よって、出力室と液圧供給室とは連通されておらず、
出力回路に液圧が供給されない。

従って、前者では、出力室及び出力回路は、作動液が
ドレーンされないので、その時の液圧が維持され、後者
にあっては、作動液がドレーンされ、液圧は零となる。

（ロ）押圧手段押圧時 押圧手段が作動してプランジャによりバルブスプール
を押圧すると、バルブスプールが他方向位置側へ摺動し
て出力室と液圧供給室との連通が開状態となり、これに
より出力回路が液圧供給回路と連通されて液圧供給さ
れ、出力液圧が上昇する。

また、この上昇液圧は、出力回路と連通されているフ
ィードバック室にもフィードバックされると共にバルブ
小孔にもフィードバックされ、フィードバック室とフィ
ードバック液圧はバルブスプールを押圧方向に対抗して
押し戻す作用をすると共に、プランジャ先端部ではこの
バルブ小孔内のフィードバック液圧を押圧方向とは逆方
向に受圧する。

そいて、このフィードバック液圧の受圧力が押圧手段
の押圧力よりも大きくなると、バルブスプールは一方向
位置に復帰して、液圧供給回路と出力回路との連通即ち
増圧状態を停止し、また、プランジャは押圧手段側へ押
し戻される。

このようにして、プランジャが僅かでも押し戻される
とプランジャ先端部はバルブ小孔の開口端部から離間し
て開かれ、バルブ内ドレーン経路が連通状態となって、
出力室（出力回路）がドレーン室（ドレーン回路）と連
通され、出力回路の液圧がドレーンされて減圧される。

このように、フィードバック液圧が直接プランジャに
作用するから、応答性が高く、加えて、プランジャの僅
かなストロークで増圧が成されるから、これによっても
一層応答性が高いものとなる。

そして、プランジャのフィードバック液圧受圧力と押
圧手段による押圧力とが釣り合うと、バルブ小孔の開口
端部がプランジャ先端部により塞がれ、出力回路はこの
プランジャの押圧力に比例した液圧に制御される。

（ハ）押圧手段押圧力減少時 プランジャのバルブスプールに対する押圧力を減少さ
せると、この押圧力に比べプランジャ先端部によるフィ
ードバック液圧の受圧力の方が大きくなる、このため、
プランジャ先端部がバルブ小孔の開口端部から離間して
バルブ小孔が開口され、バルブ内ドレーン経路が連通状
態となって出力回路の液圧がドレーンされて低下され
る。

このように減圧時も、プランジャ先端部がバルブ小孔
の開口端部の着座位置から離間するだけで成されるの
で、バルブスプールとの間で摺動抵抗が生じない。この
ため、減圧時のヒステリシスを小さくすることができ
る。

その後、プランジャに対するフイードバック液圧によ
る受圧力と押圧手段による押圧力とが釣り合うと、プラ
ンジャ先端部がバルブ小孔の開口端部に着座し、バルブ
小孔を塞ぐ。

これにより、出力回路の液圧が押圧手段の押圧力に比
例した液圧に制御される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。

まず、実施例の構成について説明する。

図は、本発明実施例の圧力制御弁を示す断面図であっ
て、図中10はバルブボディを示す。

このバルブボディ10にはバルブスプール40が軸方向に
摺動可能に挿入されるバルブ穴11が穿設され、このバル
ブ穴11は、両端をそれぞれエンドキャップ12とソレノイ
ド20のボディ21で塞がれている。尚、図中15,16はシー
ル部材を示す。

前記バルブ穴11は、中央部に出力ポート11aが形成さ
れると共に、この出力ポート11aを挟んでソレノイド20
側の小径部11bと、この小径部11bより大径でエンドキャ
ップ12側に形成された大径部11cとが設けられている。

尚、前記エンドキャップ12にはこのバルブ穴11に連続
する凹部12aが形成され、この凹部12aはバルブ穴11内に
バルブスプール40を挿入した状態で背室13を形成する。

一方、前記バルブスプール40には、前記大径部11cに
摺動可能に形成された大径ランド41と、前記小径部11b
に摺動可能に設けられた小径ランド42と、両ランド41,4
2間に形成され、前記出力ポート11aの縁部に着座される
傾斜面43aを備えたポート部43と、前記凹部12aに摺動可
能に挿入された小径端部44とが形成され、また、軸心に
は、背室13と反対側にプランジャ用孔45が穿設されると
共に、このプランジャ用孔45からさらに小径のバルブ小
孔46が穿設されている。

即ち、前記バルブスプール40の挿入状態でバルブボデ
ィ10とバルブスプール40間には、ドレーン室14と液圧供
給室17とフィードバック室18と出力室19とが形成され
る。

前記ドレーン室14は、バルブスプール40の端部とソレ
ノイド20のボディ21との間に形成され、ドレーンタンク
に至るドレーン回路32に接続されている。

前記液圧供給室17は、小径部11bとポート部43の間に
形成され、ポンプＰからの液圧を供給する液圧供給回路
33に接続されている。

前記出力室19は、出力ポート11aと大径ランド41及び
傾斜面43aの間に形成され、図外のアクチュエータＡに
接続された出力回路31に接続されている。

また、この出力室19は、バルブスプール40が図中左に
最も摺動した位置（摺動端位置）、即ち、前記傾斜面43
aが出力ポート11aの縁部に当接して摺動を規制された位
置で、バルブ穴11に対して開口を塞がれ、また、その位
置から図中右方向に摺動した位置で開口されて、前記液
圧供給室17と連通状態となるべく配設されている。

前記フィードバック室18は、バルブスプール40の小径
端部44,バルブボディ10,エンドキャップ12の端部12bに
囲まれて形成され、このフィードバック室18にはフィー
ドバック孔10aにより前記出力回路31に接続されている
と共に、大１連通孔40aにより前記バルブ小孔46に接続
されている。

即ち、前記出力室19は、前記フィードバック孔10a,フ
ィードバック室18,第１連通孔40a,バルブ小孔46,プラン
ジャ用孔45から構成されるバルブ内ドレーン経路Ｌを介
してドレーン室14に連通されている。

前記ドレーン室14には、押圧手段としての前記ソレノ
イド20から押圧力をバルブスプール40に与えるプランジ
ャ22が、前記プランジャ用穴45内に先端部を挿入して設
けられている。

即ち、このプランジャ22は、ソレノイド20に発生した
吸引力によりバルブスプール40を、前記出力ポート11a
開方向に押圧するものである。

尚、このプランジャ22は、ソレノイド20に通電されて
いないときには、ソレノイド20に内蔵された図示を省略
したスプリング（プランジャ側付勢手段）20aにより図
中右方向に軽く摺動付勢されている。

そして、このプランジャ22の先端部は、前記バルブ小
孔46の開口端部46aを開閉可能に先端部22aが半球形状も
しくは円錐状に形成されている。

一方、前記背室13には、前記バルブスプール40を前記
出力ポート11aの閉じ方向（図中左方向）に付勢するス
プール側付勢手段としてのスプリング50が設けられてい
る。

このスプール50によりバルブスプール40に与えられる
摺動付勢力と図示を省略したプランジャ側付勢手段によ
りプランジャ22に与えられる付勢力とで、プランジャ22
の先端部22aは前記バルブ小孔46の開口端部46aに、しっ
かりと着座されてこのバルブ小孔46を塞ぐもので、この
状態でバルブ内ドレーン経路Ｌは遮断されている。

尚、前記バルブスプール40において、出力ポート11a
の液圧の受圧面積S₁（図中A₁で示す幅の環状部分）とフ
ィードバック室18の液圧の受圧面積S₂（図中A₂で示す幅
の環状部分）とバルブ小孔46内の液圧の受圧面積S₃と
は、S₁＋S₃＝S₂の関係となるように設定されている。

即ち、出力ポート11a,フィードバック室18,バルブ小
孔46内の液圧が全て等しいときには、バルブスプール40
に対し摺動方向に作用する液圧が釣り合うように設定さ
れている。

また、前記バルブスプール40には、前記背室13とプラ
ンジャ用孔45とを連通する第２連通孔40bとが穿設さ
れ、バルブスプール40の摺動により、背室13の内の液圧
がドレーン室14と同圧となるようになっている。

次に、実施例の作用を説明する。

（イ）ソレノイド通電OFF時 ソレノイド20に通電していないときには、プランジャ
22がソレノイド20に内蔵されたプランジャ付勢手段とし
てのスプリング20aにより軽く図中右方向に摺動付勢さ
れていて、プランジャ22の先端部22aでバルブ小孔46の
開口端部46aを塞いでいる。

また、バルブスプール40は、スプリング50により図中
左方向に摺動付勢されている。

従って、バルブスプール40の傾斜面43aが出力ポート1
1aの縁部に着座され出力室19が閉じられていてるため、
出力室19及び出力回路31には液圧供給回路33の液圧が供
給されない。

またこのとき、出力回路31が所定の液圧となっている
場合には、各受圧面積S₁,S₂,S₃で受圧する力が釣り合っ
ていてバルブスプール40は、上述の状態から摺動され
ず、また、バルブ小孔46の開口端部46aもプランジャ22
の先端部22aで塞がれているから、バルブ内ドレーン経
路Ｌが途中で遮断され、出力室19及び出力回路31は液圧
がドレーンされることなく維持される。

（ロ）ソレノイド電流増加時 ソレノイド20に電流を流すと、プランジャ22がバルブ
スプール40を押圧し、この押圧力がスプリング50の摺動
付勢力を上回るため、バルブスプール40は図中右方向へ
摺動し、傾斜面43aが出力ポート43の縁部から離れ、出
力室19が開かれる。

よって、液圧供給回路33の液圧が出力回路31へ供給さ
れ、出力回路31の液圧が上昇する。また、これと同時
に、フィードバック孔10aを通じてフィードバック室18
の液圧（及び第１連通孔40aを通じてバルブ小孔46内の
液圧もまた上昇する。）も上昇し、この上昇液圧を受圧
して、バルブスプール40及びプランジャ22が押し戻され
増圧を停止する。

そして、プランジャ22の押圧力に対し、プランジャ22
の先端部22aで受圧するフィードバック液圧の方が高く
なると、先端部22aはバルブ小孔46の開口端部46aから離
間して、バルブ内ドレーン経路Ｌが連通状態となって、
出力回路31の液圧がドレーン回路32からドレーンされ減
圧される。

このように、フィードバック液圧が直接プランジャ22
に作用するから、応答性が高く、加えて、プランジャ22
の僅かなストロークで減圧が成されるから、これによっ
ても、一層応答性が高いものとなる。

そして、プランジャ22の先端部22aでの受圧力とプラ
ンジャ22の押圧力とが釣り合うと再びバルブ小孔46の開
口端部46aが塞がれ、このプランジャ22の押圧力、即
ち、ソレノイド22の電流に比例した液圧に制御される。

（ハ）ソレノイド電流減少時 ソレノイド20の電流を（ロ）の状態から減少させる
と、プランジャ22の押圧力が低下して、バルブ小孔46の
フィードバック液圧による受圧力の方が大きくなるた
め、プランジャ22の先端部22aがバルブ小孔46の開口端
部46aから離間して、出力回路31の液圧が、このバルブ
小孔46からドレーンされて低下される。

このように減圧は、プランジャ22の先端部22aがバル
ブ小孔46の開口端部46aの着座位置から離間するだけで
成されるので、バルブスプール40との間で摺動抵抗が生
じない。このため、減圧時のヒステリシスを小さくする
ことができる。

その後、バルブ小孔46の液圧の受圧力とプランジャ22
がソレノイド20から与えられる押圧力とが釣り合うと、
プランジャ22の先端の先端部22aがバルブ小孔46の開口
端部46aに着座しバルブ小孔46を塞ぐ。

これにより、出力回路31の液圧がソレノイドの電流に
比例した液圧に制御される。

以上のように、本実施例では、液圧反力をプランジャ
22の先端の先端部22aで受けるようにして、パイロット
ピストンが摺動する小孔を必要としないため、パイロッ
トピストンとの摺動面を形成するための小孔の表面仕上
げを要さず、加工が容易となる。

加えて、減圧時には、フィードバック液圧を受圧する
部材、即ちプランジャ22（従来ではパイロットピスト
ン）と、バルブスプール40間に摺動抵抗が生じないた
め、全体のヒステリシスが小さくなる。

さらに、増圧から減圧に移行するのに、短いストロー
クで作用するため応答性が向上する。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、
具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっ
ても本発明に含まれる。

例えば、実施例では、プランジャの先端部を直接小孔
の開口端部に着座させた例を示したが、リテーナ等を先
端部に設けてもよい。

また、押圧手段として実施例ではソレノイドを示した
が、プランジャをバルブスプール押圧方向に摺動させる
ものであれば、液圧やモータ等他のアクチュエータを用
いてよい。

また、実施例では、バルブスプールの出力ポートの縁
部に着座される部分を斜面に形成した例を示したが、斜
面でなくてもよい。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の圧力制御弁にあっ
ては、液圧反力をバルブ小孔の開口端部に着座したプラ
ンジャ先端部のプランジャバルブ部で受けるようにし
て、バルブスプールに対し摺動しないようにしたため、
摺動面を形成するための小孔の表面仕上げを要さず、加
工が容易となるという効果が得られる。

また、減圧時には、プランジャの先端部がバルブ小孔
の開口端から離間するだけストロークすれば減圧される
ため、短いストロークで作用し、応答性が高く、しか
も、フィードバック液圧を受圧する部材、即ちプランジ
ャ（従来ではパイロットピストン）と、バルブスプール
間に摺動抵抗が生じないため、全体のヒステリシスが小
さくなるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明一実施例の圧力制御弁を示す断面図である。 10……バルブボディ 11……バルブ穴 14……ドレーン室 17……液圧供給室 19……出力室 20……ソレノイド（押圧手段） 22……プランジャ 20a……先端部 31……出力回路 32……ドレーン回路 33……液圧供給回路 40……バルブスプール 46……バルブ小孔 46a……開口端部 50……スプリング（スプール側付勢手段） Ｌ……バルブ内ドレーン経路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バルブ穴を有し、バルブ穴に開口して、ド
   レーン回路に接続されたドレーン室、液圧供給回路に接
   続された液圧供給室及び出力回路に接続された出力室を
   有するバルブボディと、 バルブボディのバルブ穴に摺動可能に挿入され、スプー
   ル側付勢手段によって一方向に付勢され、バルブボディ
   との間に、出力室へ連通しバルブスプールを一方向位置
   側へ押圧するフィードバック室を形成し、一方向位置に
   あるとき、前記液圧供給室と出力室との連通を遮断し、
   一方向位置から他方向位置に向かって移動するとき、上
   記両者の連通を許容するバルブスプールと、 バルブスプールに設けたバルブ小孔を経由して前記出力
   室とドレーン室とを連通すべくバルブスプール及びバル
   ブボディに穿設されたバルブ内ドレーン経路と、 プランジャの先端部により、バルブスプールのバルブ小
   孔の開口端部を閉成しつつ、バルブスプールを他方向位
   置に向かって押圧する押圧手段とを備えたことを特徴と
   する圧力制御弁。