JP3000243B2 - 流量制御弁 - Google Patents

流量制御弁

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JP3000243B2
JP3000243B2 JP32687091A JP32687091A JP3000243B2 JP 3000243 B2 JP3000243 B2 JP 3000243B2 JP 32687091 A JP32687091 A JP 32687091A JP 32687091 A JP32687091 A JP 32687091A JP 3000243 B2 JP3000243 B2 JP 3000243B2
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恭夫 猪瀬
洋一 水谷
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トキコ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車の姿勢制御を行
うサスペンション制御装置等に用いられる流量制御弁の
改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】走行中の車体の姿勢変化を自動的に抑え
て車両の操縦安定性および乗り心地を向上させるサスペ
ンション制御装置(いわゆるアクティブサスペンション
装置)がある。このアクティブサスペンション装置は、
車輪側と車体側との間に介装された車高調整用シリンダ
に、走行状況に応じて流量制御弁を用いて圧力流体を給
排することにより車体の姿勢変化を抑えている。
【0003】従来、アクティブサスペンション装置に用
いられている流量制御弁を図5を用いて説明する。図5
に示すように、流量制御弁1は、有底筒状のケース2内
に筒状の弁座部材3が設けられており、これらケース2
と弁座部材3とで弁本体を構成している。この弁座部材
3内には弁体4が摺動可能に嵌装されている。ケース2
の底部側には、弁体4を閉弁方向に付勢する圧縮ばね5
が設けられている。ケース2の開口側には、弁体4の一
端側に形成されたパイロット室6にパイロット圧を供給
することにより弁体4を移動させる手段として後述する
パイロット圧機構7が設けられている。そして、弁体4
がパイロット圧機構7の発生するパイロット圧に応じて
圧縮ばねの弾性力に抗して開弁方向に変位するように
なっている。
【0004】弁座部材3の側壁には、流量制御弁1の入
口側であるポンプポート8と出口側であるシリンダポー
ト9とが設けられており、これらは弁体4側に設けられ
た後述する油液通路10を介して弁体4の変位に応じた通
路面積で連通、遮断されるようになっている。
【0005】弁体4は、有底筒状に形成されており、内
部に圧力補償弁11が嵌装されて開口部にプラグ12が装着
されている。弁体4の側壁には、弁座部材3のポンプポ
ート8に常時連通する孔13および弁体4がケース2の底
部側に移動することによりシリンダポート9に連通する
孔14が設けられ、これらは、圧力補償弁11の外周に設け
られた弁室15を介して連通されており、孔13,14および
弁室15で油液通路10を形成している。そして、ポンプポ
ート8とシリンダポート9とは、弁体4がケース2の開
口部に最も近い位置にあるときは遮断され、ケース2の
底部側に変位することにより、その変位量に比例する通
路面積で連通されるようになっている。
【0006】圧力補償弁11には、弁室15と弁体4内の底
部側の室16とを連通させる通路17が設けられている。弁
体4内のプラグ12側の室18は、弁体4の側壁に設けられ
た孔19を介してシリンダポート9へ連通されている。さ
らに、圧力補償弁11とプラグ12との間に圧縮ばね20が介
装されており、圧力補償弁11を弁体4の底部側に付勢し
ている。そして、圧力補償弁11は、ポンプポート8側の
圧力を弁室15および通路17を介して室16へ伝え、この圧
力に応じてシリンダポート9側に連通する室18の圧力お
よび圧縮ばね20の弾性力に抗してプラグ12側へ移動し、
ポンプポート8から弁室15への通路面積を調整すること
により、ポンプポート8側とシリンダポート9側との圧
力差の変化にかかわらず、ポンプポート8側からシリン
ダポート9側への油液の流量が弁体4の位置のみによっ
て決まるようにしている。
【0007】パイロット圧機構7は、弁座部材21に設け
られたスリーブ21a にスプール22が摺動可能に嵌装され
ており、スリーブ21aの一端側がパイロット室6に連通
されている。弁座部材21には、油圧源(図示せず)に接
続されるポンプポート23およびリザーバタンク(図示せ
ず)に接続されるタンクポート24が設けられており、こ
れらはスリーブ21a 内に連通されている。一方、スプー
ル22の外周には弁室25が形成されており、スプール22が
中立位置にあるとき弁室25がポンプポート23およびタン
クポート24の両方に連通され、スプール22がパイロット
室6側に移動すると弁室25がポンプポート23に連通され
るとともにタンクポート24から遮断され、その反対側
(ケース2の開口側)へ移動すると弁室25がタンクポー
ト24に連通されるとともにポンプポート23から遮断され
るようになっている。さらに、弁座部材21には、パイロ
ット室6と弁室25とを常時連通させる通路26が設けられ
ている。また、ケース2の開口部に電磁比例ソレノイド
27が取付けられており、電磁比例ソレノイド27のプラン
ジャ28がスプール22の端部に当接されている。電磁比例
ソレノイド27は、プランジャ28のストロークにかかわら
ず通電した電流に比例した押圧力をスプール22に付与す
るようになっている。
【0008】そして、ポンプポート8は、通路29を介し
て油圧源(図示せず)に接続され、シリンダポート9
は、通路30を介して車高調整用シリンダ(図示せず)に
接続される。なお、図5中、31は弁座部材3および21を
ケース2に固定するための固定プラグ、32は電磁比例ソ
レノイド27をケース2に取付けるためのボルト、33,34
はドレン室、35はドレンポートである。
【0009】以上のように構成した流量制御弁1の作用
について次に説明する。
【0010】電磁比例ソレノイド27に通電し、プランジ
ャ28を駆動してスプール22をパイロット室6側に移動さ
せる。すると、弁室25からタンクポート24への連通が遮
断されることにより、ポンプポート23の油液が弁室25お
よび通路26を通ってパイロット室6に流入してパイロッ
ト室6内の圧力(パイロット圧)を上昇させる。パイロ
ット圧が上昇すると、この圧力によりスプール22が押し
戻されるので、パイロット圧はプランジャ28の押圧力と
釣り合った時点で安定する。プランジャ28の押圧力は電
磁比例ソレノイド27に通電する電流に比例するのでパイ
ロット圧も電流に比例して変化する。
【0011】一方、パイロット圧が上昇すると、弁体4
が圧縮ばね5の付勢力に抗して摺動してパイロット圧と
圧縮ばね5の弾性力とが釣り合う位置まで変位する。そ
の結果、ポンプポート8とシリンダポート9とがパイロ
ット圧に応じた通路面積で連通される。このとき、ポン
プポート8側とシリンダポート9側との圧力差の変化を
圧力補償弁11により補償する。したがって、ソレノイド
27に通電する電流を調整することによりポンプポート8
からシリンダポート9への油液の流量を調整することが
できる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5に
示す従来の流量制御弁1では、流量が電流に対して一定
の比率で比例するので、細かい調整を要する微小流量域
において、流量を調整する場合、電流の調整範囲が小さ
いために正確な調整が困難であるという問題がある。
【0013】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、微小流量域の流量を容易に調整できるようにし
た流量制御弁を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、弁本体と、該
弁本体に摺動可能に嵌装された弁体と、該弁体を閉弁方
向に付勢するばねと、該ばねの付勢力に抗して前記弁体
を開弁方向に変位させるように作用する電磁比例ソレノ
イドとを備えてなり、該電磁比例ソレノイドにより前記
弁体を変位させることにより流量を調整するようにした
流量制御弁において、前記弁体を閉弁位置から開弁方向
の所定位置まで開弁方向に付勢して、前記電磁比例ソレ
ノイドの前記弁体を開弁方向に変位させる力を補助する
補助ばねを設けたことを特徴とする。
【0015】
【作用】このように構成したことにより、弁体が閉弁位
置から開弁方向の所定位置まで変位する間は、補助ばね
の付勢力により電磁比例ソレノイドによる弁体を変位さ
せる力を補助しており、このため、電磁比例ソレノイド
に供給する電流の上昇に対するスプールの変位量の増加
率が小さくなり、この間における微小流量の調整が容易
になる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。なお、本実施例は図5に示す流量制御弁
1に対して弁体4の一端側に形成されるパイロット室の
部分の構成が異なるのみなので、同様の部材には同一の
番号を付し異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【0017】図1に示すように、流量制御弁36は、弁座
部材3内の弁体4の一端側にパイロット室37が形成され
ており、パイロット室37には、弁体4とパイロット圧機
構7の弁座部材21との間に弁体4を開弁方向に付勢する
補助ばねとして圧縮ばね38が介装されている。圧縮ばね
38は、弁体4の移動範囲において、弁体4に対する付勢
力が圧縮ばね5に比して常に小さくなるようにその弾性
力が設定されている。したがって、通常、弁体4は、圧
縮ばね5の付勢力により圧縮ばね5と弁体4との間に介
装されたスプリングシート39が弁座部材3の端部に当接
する閉弁位置まで移動されている。また、圧縮ばね38
は、弁体4の開弁方向への所定以上の変位により、自然
長となり付勢力が働かなくなるように設定されている。
【0018】以上のように構成した本実施例の作用につ
いて次に説明する。
【0019】図1に示す従来例と同様に、電磁比例ソレ
ノイド27に通電すると、電流に応じてパイロット圧が発
生し、このパイロット圧により、弁体4が圧縮ばね5の
付勢力に抗して変位する。このとき、弁体4の変位が閉
弁位置から弁体4が圧縮ばね38が自然長となる所定位置
までの間、すなわち弁体4が圧縮ばね38に付勢されてい
る間は、弁体4は、パイロット圧と圧縮ばね38の付勢力
との合力が圧縮ばね5の弾性力と釣り合う位置まで変位
する。また、弁体4が所定以上変位して圧縮ばね38が自
然長となると、弁体4は、パイロット圧と圧縮ばね5の
弾性力とが釣り合う位置まで移動する。そして、図5に
示す従来例と同様に、ポンプポート8とシリンダポート
9とが弁体4の変位に応じた通路面積で連通される。こ
のようにして、電磁比例ソレノイド27に通電する電流を
調整することによりポンプポート8からシリンダポート
9への油液の流量を調整することができる。
【0020】次に、流量制御弁36のソレノイド27に通電
する電流に対する流量の特性について図2ないし図4を
用いて説明する。
【0021】図2は閉弁状態を示しており、図3は弁体
4が開弁方向に変位した状態を示している。図2に示す
ように圧縮ばね5の自然長をL0、閉弁状態のセット長を
L1、ばね定数をKとし、圧縮ばね38の自然長をl0、閉弁
状態のセット長をl1、ばね定数をkとすると、図3に示
すように、弁体4をxだけ変位させたとき、変位xが
(l0−l1)以下の場合、圧縮ばね5の長さが(L1−x)
となり、圧縮ばね38の長さが(l1+x)となるので、弁
体4を変位xだけ移動させるために必要な力Fは、 F=K(L0−(L1−x))−k(l0−(l1+x)) =(K+k)x+K(L0−L1)−k(l0−l1)… となる。また、変位xが(l0−l1)より大きい場合、弁
体4は圧縮ばね38から離間するので力Fは、 F=K(L0−(L1−x)) =Kx+K(L0−L1)… となる。よって、力Fと変位xとの関係は、変位xが
(l0−l1)以下の場合、式より、 x=F/(K+k)−K(L0−L1)/(K+k)+k
(l0−l1)/(K+k)… となり、変位xが(l0−l1)より大きい場合、式よ
り、 x=F/K−(L0−L1)… となる。
【0022】および式より、弁体4に作用する力F
と変位xとの関係は図4中におよびで示すような特
性となる。ここで、力Fとパイロット圧Pおよび電流I
とは比例関係であり、また、変位xと流量Qとは比例関
係であるから、電流Iと流量Qとの関係も図4に示すよ
うになる。なお、図4中、破線は従来の流量制御弁の特
性を示している。
【0023】図4からわかるように、流量制御弁36は、
開き始めにおいて、電流I(パイロット圧P)の上昇に
対して流量Q(変位x)の上昇率が小さいので、微少流
量域において電流Iの調整範囲が広くなり比較的容易に
流量を調整することができる。
【0024】なお、上記実施例では、電磁比例ソレノイ
ド27がパイロット圧機構7によるパイロット圧を用いて
弁体4を移動させる例を示したが、電磁比例ソレノイド
27で弁体4を直接移動させるようにしてもよい。
【0025】
【発明の効果】本発明の流量制御弁は、スプールが閉弁
位置から開弁方向の所定位置まで移動する間は、補助ば
ねの付勢力により電磁比例ソレノイドによる弁体を変位
させる力を補助しており、このため、電磁比例ソレノイ
ドに供給する電流の上昇に対するスプールの変位量の増
加率が小さくなり、この間における微小流量の調整が容
易になる。その結果、微少流量域の流量の調整が容易に
なり調整精度を向上させることができるという優れた効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の縦断面図である。
【図2】図1の装置の閉弁時のばねのセット状態を示す
説明図である。
【図3】図1の装置の弁体の変位とばねの変位との関係
を示す説明図である。
【図4】図1の装置の電磁比例ソレノイドに通電される
電流と流量との関係を示す図である。
【図5】従来の流量制御弁の縦断面図である。
【符号の説明】
2 ケース(弁本体) 3 弁座部材(弁本体) 4 スプール 5 圧縮ばね 7 パイロット圧機構 27 電磁比例ソレノイド 38 圧縮ばね(補助ばね)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 弁本体と、該弁本体に摺動可能に嵌装さ
    れた弁体と、該弁体を閉弁方向に付勢するばねと、該ば
    ねの付勢力に抗して前記弁体を開弁方向に変位させるよ
    うに作用する電磁比例ソレノイドとを備えてなり、該電
    磁比例ソレノイドにより前記弁体を変位させることによ
    り流量を調整するようにした流量制御弁において、前記
    弁体を閉弁位置から開弁方向の所定位置まで開弁方向に
    付勢して、前記電磁比例ソレノイドの前記弁体を開弁方
    向に変位させる力を補助する補助ばねを設けたことを特
    徴とする流量制御弁。
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