JP3240454B2 - 圧力制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、送圧先に所望の液圧を
送給すべく圧力源との間に介装して用いられる圧力制御
弁に関し、特に、筒形をなすバルブボディーに内嵌され
たバルブスプールを押圧杆により両側から押圧し、軸長
方向に摺動せしめて送給圧を制御する構成とした圧力制
御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの産業分野において広く実施されて
いる液圧（主として油圧）を利用した各種の制御におい
ては、送圧先に所望の液圧を送給すべく、圧力源からの
供給圧を調圧するための各種の圧力制御弁が用いられて
いる。この種の圧力制御弁の多くは、実開平２-41777号
公報等に開示されているように、筒形をなすバルブボデ
ィーの内側にバルブスプールを嵌挿してなり、該バルブ
スプールを軸長方向に摺動させることにより送圧先への
送給圧を制御する構成となっている。

【０００３】図４は、この種の圧力制御弁の動作説明図
である。筒形をなすバルブボディー１には、その内面の
略中央に開口を有して給圧口10が形成され、圧力源たる
油圧ポンプＰの発生油圧が供給されている。またバルブ
ボディー１には、前記給圧口10の両側に開口する一対の
送圧口11，11と、これらの両側に開口する一対の排圧口
12，12とが形成されており、送圧口11，11は各別の送圧
先Ｓ_a ，Ｓ_b に、また排圧口12，12は排圧先となる油タ
ンクＴに夫々接続されている。

【０００４】バルブスプール２は、軸長方向の中央部及
び両端部を夫々大径化して３つ制御ランド20，21，22を
備え、これらを介してバルブボディー１に内嵌されてお
り、両端面に弾接する押しばね23，23のばね力によりス
プリングセンターを形成し、図４（ａ）に示す如く、中
央の制御ランド20が前記給圧口10を、また左右の制御ラ
ンド21，22が前記排圧口12，12を夫々閉塞する中立位置
に平衡するようになしてある。

【０００５】バルブスプール２の両側には、同側の端面
の略中央に夫々の先端を臨ませて一対の押圧杆３，３が
配してあり、これらは、図示しない各別のアクチュエー
タの動作により軸方向に進出し、バルブスプール２を押
圧するようになしてある。

【０００６】図４（ｂ）は、左側の押圧杆３が進出した
状態を示しており、このときバルブスプール２は前記中
立位置から右向きに摺動する結果、中央の制御ランド20
により閉塞された給圧口10が左側の制御ランド21との間
に開口し、また、右側の制御ランド22に閉塞された一方
の排圧口12が中央の制御ランド20との間に開口すること
になり、油圧ポンプＰから給圧口10に供給される液圧
は、該給圧口10の通過による減圧を伴って中央の制御ラ
ンド20と左側の制御ランド21との間に導入され、この間
に開口する送圧口11を経て一方の送圧先Ｓ_a に送給され
る。これに伴って他方の送圧先Ｓ_b から還流する戻り液
は、該送圧先Ｓ_b に連なる送圧口を経て中央の制御ラン
ド20と右側の制御ランド22との間に導入され、この間に
開口する排圧口12を経て油タンクＴに還流する。

【０００７】この場合、送圧先Ｓ_a への送給圧の高低
は、バルブスプール２の摺動に伴って生じる給圧口10の
開口面積の大小に対応し、バルブスプール２の摺動位置
は、押圧杆３から加わる押圧力と逆側の押しばね23のば
ね力の力バランスに応じて定まる。従って、左側の押圧
杆３の押圧力の増減により送圧先Ｓ_a への送給圧を制御
することができる。また、他方の送圧先Ｓ_b への送圧
は、前述の場合と逆に、右側の押圧杆３によりバルブス
プール２を左向きに押圧することにより達成され、この
場合においても、前記押圧杆３の押圧力の増減により送
圧先Ｓ_b への送給圧を制御することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上の動作をなす圧力
制御弁において、前記押圧杆３，３に進出動作を行わせ
るためのアクチュエータとしては、電気的な動作制御が
容易であることから、ソレノイド等の電磁アクチュエー
タが一般的に用いられている。このアクチュエータは、
押圧杆３，３の中途部に固設された鉄心と、これの周囲
を囲繞する駆動コイルとを備え、該駆動コイルへの通電
により前記鉄心を介して押圧杆３，３に軸力を発生し、
この軸力によりバルブスプール２を押圧する構成となっ
ている。

【０００９】さて、この種の電磁アクチュエータにおい
て、押圧杆３，３に発生する軸力の強さは、駆動コイル
への通電に伴って発生する磁界の強さと鉄心のサイズと
により定まり、十分な強さの押圧力を得るためには、前
記鉄心の重量増加が避けられない。従って、一方の押圧
杆３の押圧によりバルブスプール２が摺動する際、該バ
ルブスプール２の他側に当接する押圧杆３に固設された
鉄心の重量が負荷として作用し、特に、摺動の開始に際
して、該鉄心の慣性がバルブスプール２の摺動に影響を
及ぼし、送圧先Ｓ_a ，Ｓ_b への送給圧の制御動作に遅れ
を伴う不都合があり、例えば、油圧クラッチの係合側及
び解除側油室を前記送圧先Ｓ_a ，Ｓ_b として設定した場
合等、急峻な動作が要求される用途への使用に際し、バ
ルブスプール２の動作遅れが送圧先での動作遅れを招来
し、応答性の向上を阻害する難点があった。

【００１０】なおこの難点は、押圧杆３，３のアクチュ
エータとして、電磁アクチュエータ以外のアクチュエー
タを使用した場合においても同様に生じ、一方の押圧杆
３の押圧によるバルブスプール２の摺動が、他方の押圧
杆３側のアクチュエータの可動部分の慣性の影響により
阻害されて、制御動作の応答性の悪化を招来する要因と
なっている。

【００１１】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、一方の押圧杆によるバルブスプールの押圧に際
し、他方の押圧杆側の慣性の影響を排除でき、バルブス
プールの急峻な摺動を可能として、圧力制御動作の応答
性を向上し得る圧力制御弁を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る圧力制御弁
は、筒形をなすバルブボディーに軸長方向への摺動自在
にバルブスプールを内嵌し、該バルブスプールの両端面
に夫々臨ませて押圧杆を配してなり、これらの押圧杆の
いずれかにより前記バルブスプールを押圧して摺動さ
せ、該バルブスプールの中途に設けた制御ランドによ
り、前記バルブボディーの内側に開口し圧力源に連通さ
れた給圧口を開閉して、該給圧口の下流側に取り出され
る送給圧を制御する圧力制御弁において、前記バルブス
プールに形成され、前記制御ランドの周面を前記押圧杆
との対向端面に連通する導圧路と、該導圧路の中途に配
された絞り手段とを備え、前記給圧口への供給圧を前記
導圧路に導入し、前記絞り手段により減圧して前記押圧
杆の先端に噴き付け、該押圧杆を浮動状態に保持する構
成としてあることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明においては、給圧口への供給圧が、該給
圧口を開閉する制御ランドの周面からバルブスプールに
形成された導圧路に導入され、絞り手段により減圧され
て両端面から常時噴出し、これらの端面に対向する一対
の押圧杆の先端に噴き付けられて、これらの押圧杆が夫
々の対向端面から離れた浮動状態に保持されており、一
方の押圧杆によりバルブスプールが押圧されるとき、浮
動状態にある他方の押圧杆側の慣性の影響が生じず、バ
ルブスプールの急峻な摺動が可能となり、制御動作の応
答性が向上する。

【００１４】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は、本発明に係る圧力制御弁の全体構
成を示す縦断面図である。図示の如く本発明に係る圧力
制御弁は、筒形をなすバルブボディー１の内側に、軸長
方向への摺動自在にバルブスプール２を嵌挿し、該バル
ブスプール２を、これの両端面に臨ませて配された押圧
杆３，３により押圧して軸方向に摺動せしめる構成とな
っている。

【００１５】バルブボディー１は、両端に開口を有する
バルブハウジング1aの内部に円筒形の絞りスリーブ1bを
嵌合し、該絞りスリーブ1bの両側を、バルブハウジング
1aの両端部に前記開口を塞ぐ態様に固定されたアクチュ
エータハウジング30，30により挾持し、軸長方向に固定
した構成となっている。絞りスリーブ1bには、軸長方向
の略中央部を貫通する給圧口10と、該給圧口10の両側に
開口する一対の送圧口11，11と、これらの両側に開口す
る一対の排圧口12，12とが形成されており、これらは、
絞りスリーブ1bの外周に周設された各別の環状溝と、こ
れらに対応してバルブハウジング1aに形成された各別の
導圧ポートとを介してバルブハウジング1aの外側に連通
され、給圧口10は圧力源たる油圧ポンプＰに、送圧口1
1，11は各別の送圧先Ｓ_a ，Ｓ_b に、また排圧口12，12
は排圧先となる油タンクＴに夫々接続されている。

【００１６】バルブスプール２は、軸長方向の中央部及
び両端部を夫々大径化してなる３か所の制御ランド20，
21，22を備えており、これらを介して絞りスリーブ10
に、軸長方向への摺動自在に内嵌されている。バルブス
プール２の両端面、即ち、左右両側の制御ランド21，22
の端面は、バルブハウジング1aの両側に固設された前記
アクチュエータハウジング30，30の端面に対向してお
り、夫々の間には、押しばね23，23が介装されている。
これによりバルブスプール２は、両端面に弾接する押し
ばね23，23のばね力によりスプリングセンターを形成
し、図示の如く、中央の制御ランド20が前記給圧口10を
閉塞し、また両側の制御ランド21，22が前記排圧口12，
12を閉塞する中立位置に平衡するようになしてある。

【００１７】バルブハウジング1aの両側に固定されたア
クチュエータハウジング30，30の軸心部には、軸長方向
への摺動自在に押圧杆３，３が支持されており、バルブ
ハウジング1aの内側への押圧杆３，３の突出端は、前記
バルブスプール２の両端面に臨ませてある。押圧杆３，
３の中途部には、アクチュエータハウジング30，30の内
側空洞部にて鉄心31，31が固定されており、アクチュエ
ータハウジング30，30は、前記鉄心31，31の外側を囲繞
する態様に駆動コイル32，32を保持している。以上の構
成により押圧杆３，３は、前記駆動コイル32，32への通
電に応じて鉄心31，31に発生する軸力により押圧され、
バルブスプール２との対向面に向けて突出し、該バルブ
スプール２を左右両側から押圧して摺動せしめる作用を
なす。

【００１８】図２及び図３は、本発明に係る油圧制御弁
の要部を拡大して示す動作説明図である。これらに示す
如く、バルブスプール２の両端面には、夫々の略中心位
置にねじ孔24，24が穿設されており、これらのねじ孔2
4，24の中途には、中央に小径の絞り孔を備える絞り部
材25，25が螺合固定されており、またねじ孔24，24の底
部は、バルブスプール２の軸心を貫通する導圧孔26によ
り相互に連通されている。一方、バルブスプール２の中
央の制御ランド20には、長さ方向の略中央に環状溝27が
周設されており、該環状溝27は、これの底面に開口を有
し、バルブスプール２を半径方向に貫通する導圧孔28に
より、前記導圧孔26の中途部に連結されている。

【００１９】以上の構成により、バルブスプール２の両
端面は、導圧孔26とこれの中途に交叉する導圧孔28とか
らなる導圧路により、前記給圧口10を開閉する中央の制
御ランド20の周面に連通することになり、該給圧口10に
前記油圧ポンプＰから供給される油圧は、導圧孔28及び
導圧孔26内に導入され、導圧孔26の両側のねじ孔24，24
に嵌着された絞り部材25，25の絞り孔を経てスプール２
の両端面の中央に噴き出すことになる。

【００２０】前記絞り孔の開口端には、前述の如く配さ
れた押圧杆３，３の先端が対向せしめてあり、絞り部材
25，25の開口端から噴き出される作動油は、押圧杆３，
３の先端に噴き付けられる。なおこの噴き出し油は、該
当位置にて絞りスリーブ1bを貫通する戻り孔13，13によ
り、同側の排圧孔12，12と共通の環状溝に排出され、油
タンクＴに還流する。

【００２１】図２は、両側の駆動コイル32，32への通電
がなされていない状態を示しており、このとき両側の押
圧杆３，３に軸力が作用しないことから、バルブスプー
ル２は、両端面に弾接する押しばね23，23のばね力によ
り前記中立位置に平衡し、中央の制御ランド20が前記給
圧口10を閉塞し、また両側の制御ランド21，22が前記排
圧口12，12を閉塞した状態となる。

【００２２】このとき、給圧口10に供給される油圧ポン
プＰの発生油圧は、制御ランド20により遮断されて左右
両側に漏れ出さず、夫々の側に開口する送圧口11，11に
連通された送圧先Ｓ_a ，Ｓ_b のいずれにも送給されない
が、制御ランド20に周設された環状溝27を経て導圧孔28
中には導入され、導圧孔26との交叉位置にて左右に振り
分けられて、絞り部材25，25を経てバルブスプール２の
両端面の略中央に噴き出し、夫々に対向する前記押圧杆
３，３の先端に噴き付けられることになり、この噴き付
けにより押圧杆３，３は、図示の如く、バルブスプール
２の両端面、具体的には、絞り部材25，25の端面から先
端を離した浮動状態に保持される。

【００２３】この状態で一方の駆動コイル32への通電が
なされた場合、同側の押圧杆３が進出動作をなし、バル
ブスプール２は他方向に摺動する。図３は、左側の押圧
杆３が進出した状態を示しており、このときバルブスプ
ール２は前記中立位置から右向きに摺動し、図示の如
く、中央の制御ランド20により閉塞された給圧口10が左
側の制御ランド21との間に開口し、また、右側の制御ラ
ンド22に閉塞された一方の排圧口12が中央の制御ランド
20との間に開口することになり、油圧ポンプＰから給圧
口10に供給される油圧は、該給圧口10の通過による減圧
を伴って中央の制御ランド20と左側の制御ランド21との
間に導入され、この間に開口する送圧口11を経て一方の
送圧先Ｓ_a に送給される。

【００２４】このとき、送圧先Ｓ_a への送給圧は、制御
ランド20による給圧口10の開口面積の大小に応じて高低
となり、前記開口面積の大小は、バルブスプール２の摺
動長さの長短に対応し、バルブスプール２の摺動長は、
駆動コイル32への通電に応じて押圧杆３に発生する押圧
力の大きさに対応する。従って、送圧先Ｓ_a への送給圧
は、駆動コイル32への通電量の調節により自在に制御で
きる。なお、このような送圧に伴って他方の送圧先Ｓ_b
から還流する戻り油は、該送圧先Ｓ_b に連なる送圧口を
経て中央の制御ランド20と右側の制御ランド22との間に
導入され、この間に開口する排圧口12を経て油タンクＴ
に還流する。

【００２５】以上の如く行われる圧力制御動作におい
て、左側の押圧杆３によるバルブスプール２の押圧は、
該押圧杆３への作動油の噴き付けに抗して行われる必要
があるが、この噴き付けは、対応する側の絞り部材25を
経て減圧された油圧であり、該油圧による押圧杆３への
作用力は、駆動コイル32への通電に伴って押圧杆３に加
わる作用力に比べて十分に小さく、前記押圧は、図中に
破線により示す如く、押圧杆３の先端が絞り部材25の端
面に直接的に当接した状態で行われる。

【００２６】一方このとき、制御ランド20の周面に形成
された環状溝27は前記給圧口10との連通を保っており、
給圧口10に供給される油圧は、導圧孔28に導入され、右
側の導圧孔26を経て同側の絞り部材25から噴出し、右側
の押圧杆３の先端に噴き付けられた状態にある。即ち、
左側の押圧杆３の押圧によりバルブスプール２が右向き
に摺動するとき、同側（右側）の押圧杆３は、その先端
をバルブスプール２の端面から離した浮動状態を保って
おり、バルブスプール２の左向きの摺動は、該バルブス
プール２を押圧するための他側の可動部分、具体的に
は、右側の押圧杆３、及びこれに固設された鉄心31の重
量を負荷とすることなく生じ、これらの慣性の影響によ
る遅れを伴わない急峻な摺動が可能となる。

【００２７】以上の効果は、右側の駆動コイル32への通
電によりバルブスプール２が左向きに摺動する場合にお
いても同様に得られ、バルブスプール２は、駆動コイル
32，32への通電に応じて左右両方向に急峻に摺動するこ
とができ、特に、摺動の開始が急峻に生じるようになる
結果、バルブスプール２の摺動に応じて行われる送圧先
Ｓ_a ，Ｓ_b への送給圧の制御動作の遅れを大幅に低減で
き、高い応答性を要求される用途への適用が可能とな
る。

【００２８】一方、バルブスプール２の摺動に逆側の鉄
心31，31の慣性の影響が生じないことから、応答性の悪
化を招くことなく大サイズの鉄心31，31を用い得るよう
になり、押圧杆３，３によるバルブスプール２の押圧力
を十分に大きくできる。

【００２９】送圧先Ｓ_a ，Ｓ_b への送給油圧は、バルブ
ハウジング1aの外側に連設された圧力検出ブロック４内
に導かれ、該圧力検出ブロック４に取り付けた圧力セン
サ５により検出されるようになしてある。圧力検出ブロ
ック４は、図１に示す如く、前記送圧口11，11の夫々に
連通する絞りスリーブ1b外周の環状溝に各別の導圧孔に
より、また、一方の排圧口12に連通する同様の環状溝に
導圧孔により連通されており、圧力センサ５は、前記導
圧孔を相互に連通する連通孔40の内圧を検出すべく、該
連通孔40の開口端に取り付けてある。

【００３０】送圧口11，11の夫々対応する導圧孔には、
バルブハウジング1a側からの流入のみを許容する逆止弁
41，41が嵌着され、また排圧口12に対応する導圧孔に
は、コントロールオリフィス42が嵌着されており、送圧
先Ｓ_a ，Ｓ_b の何れかへの送給油圧は、対応する側の逆
止弁41，41を開放して連通孔40内に導入され、圧力セン
サ５に検出される。このとき、他方の逆止弁41は、連通
孔40内の内圧を受圧して閉止状態を保っており、他方の
送圧口11に逆流することはない。また、連通孔40への導
入油は、コントロールオリフィス42での減圧を経て絞り
スリーブ1b外周の環状溝内に戻り、該環状溝内に還流す
る送圧先Ｓ_b ，Ｓ_a の何れかからの戻り油と共に油タン
クＴに排出される。

【００３１】圧力センサ５は、歪ゲージ、圧電素子等を
用いてなり、作用する圧力に応じた電気的な出力を発す
る公知の構成のものであればよく、この出力は、前記送
圧先Ｓ_a ，Ｓ_b への実際の送給圧を示すフィードバック
信号として、送給圧の制御動作、具体的には、バルブス
プール２の両側の押圧杆３，３の駆動コイル32，32への
通電制御に用いられている。

【００３２】なお本実施例においては、押圧杆３，３の
駆動用アクチュエータとして、鉄心31及びこれを囲繞す
る駆動コイル32を備える電磁アクチュエータを用いた場
合について述べたが、本発明は、他の構成のアクチュエ
ータを用いた場合にも適用可能であり、同様の効果が得
られることは言うまでもない。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る圧力制御
弁においては、給圧口への供給圧がバルブスプールに形
成された導圧路に導入され、絞り手段により減圧されて
両端面から噴出せしめられ、これらの端面に対向する一
対の押圧杆の先端に常時噴き付けられて、これらの押圧
杆を浮動状態に保持するから、一側の押圧杆の押圧によ
りバルブスプールが摺動するとき、他側の押圧杆側の慣
性の影響を受けずに急峻な摺動が可能となり、バルブス
プールの摺動に応じて行われる送給圧の制御動作の応答
性が向上し、応答性が重視される用途への使用に好適な
ものとなる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧力制御弁の全体構成を示す縦断
面図である。

【図２】図１の要部を拡大して示す本発明に係る圧力制
御弁の動作説明図である。

【図３】図１の要部を拡大して示す本発明に係る圧力制
御弁の動作説明図である。

【図４】従来の圧力制御弁の動作説明図である。

【符号の説明】

１ バルブボディー ２ バルブスプール ３ 押圧杆 10 給圧口 11 送圧口 12 排圧口 20 制御ランド 21 制御ランド 22 制御ランド 25 絞り部材 26 導圧孔 27 環状溝 28 導圧孔 31 鉄心 32 駆動コイル Ｐ 油圧ポンプ Ｔ 油タンク Ｓ_a 送圧先 Ｓ_b 送圧先

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭64−45070（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−145804（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−104578（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−41777（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−92576（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭63−27122（ＪＰ，Ｙ２) 実公 平３−46292（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 31/06 - 31/11 F15B 13/00 - 13/044

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒形をなすバルブボディーに軸長方向へ
   の摺動自在にバルブスプールを内嵌し、該バルブスプー
   ルの両端面に夫々臨ませて押圧杆を配してなり、これら
   の押圧杆のいずれかにより前記バルブスプールを押圧し
   て摺動させ、該バルブスプールの中途に設けた制御ラン
   ドにより、前記バルブボディーの内側に開口し圧力源に
   連通された給圧口を開閉して、該給圧口の下流側に取り
   出される送給圧を制御する圧力制御弁において、前記バ
   ルブスプールに形成され、前記制御ランドの周面を前記
   押圧杆との対向端面に連通する導圧路と、該導圧路の中
   途に配された絞り手段とを備え、前記給圧口への供給圧
   を前記導圧路に導入し、前記絞り手段により減圧して前
   記押圧杆の先端に噴き付け、該押圧杆を浮動状態に保持
   する構成としてあることを特徴とする圧力制御弁。