JPH01247877A - 電磁圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、油圧回路又は空気圧回路に使用される電磁圧
力制御弁、特に１作動流体の圧力を電磁力で比例的に制
御する電磁比例式圧力制御弁に関する。

〈従来の技術〉 一般に、油圧回路又は空気圧回路の作動流体の圧力を電
気的に比例制御する手段として、電磁比例式圧力制御弁
が使用される。電磁比例式圧力制御弁のうちパイロット
式のものは、特に高圧作動流体の圧力制御に使用すれば
効果が大きい。

従来技術にかかる電磁比例式圧力制御弁１０１が第８図
に示されている。電磁比例式圧力制御弁１０１は１円筒
状ケーシング上記の一端（第８図中。

左端）に、該一端を蓋閉するように固定されたキャップ
１と１円筒状ケーシング上記の他端（第８図中、右端）
に外嵌挿されたブーツ８とを有している。円筒状ケーシ
ング上記内には１両端において外向フランジ１４及び１
５を有する円筒状ボビン１３が円筒状ケーシング上記と
同軸に配置されている。円筒状ボビン１３の外周面側に
おいて、外向フランジ１４及び１５間にソレノイド２が
装着されている。

上記円筒状ボビン１３内には、磁性材料で作られた円筒
状コア　１０７が内嵌挿されている。円筒状コア　１０
７の後端側（第８図中、右端側）には、外向フランジ　
１０８が設けられている。外向フランジ１０ｇは２円筒
状ケーシング上記の他端に形成された後向き肩部Ｉｌｌ
及び折曲部１０９と、ブーツ８に形成された前向き肩部
１１０とにより円筒状ケーシング上記に固定されている
。

また、外向フランジ　１０８は２円筒状ボビン１３の外
向フランジ　１０５にＯリング１１を介して密着してい
る。他方１円筒状ボビン１３の前端側の外向フランジ　
１０４は、Ｏリング９を介してキャップ１に密着してい
る。これにより１円筒状ボビン１３は２円筒状コア　１
０７とキャップ１との間に固定されている。

上記円筒状コア１０７の前端面１０７　ａは、フラット
に形成されている。他方１円筒状コア１０７の内面後端
側には、ネジ部１０７ｂが形成されている。

円筒状コア　１０７には、アジャストスクリュー７が内
装されている。このアジャストスクリュー７は、ネジ部
１０７　’ｂと螺合するヘッド７ａを有する。アジャス
トスクリュー７は、全体がロッド状であり、圧縮コイル
バネ６のバネ力を所定値に調整するためのものである。

上記キャップ１は、その軸方向に貫通する孔１ａを有す
る。孔１ａの前部側に弁座５の後端側が螺着され、孔１
ａの後部側にポペット３の操作端側３ａが軸方向に摺動
自在に内装されている。

上記弁座５は、はぼ円筒状であり１図示しない油圧回路
の圧力制御油路と常時接続されている油圧導入路５ａと
、絞り通路５ｂと、絞り通路５ｂが形成されたシート部
５ｄと、必要に応じて圧力制御油路の油圧を逃すための
逃し油路５Ｃとを有する。

上記ポペット３は弁座５の内部において軸方向に摺動す
る動作端側３ｂと、上述した操作端側３ａとから成る。

動作端側３ｂの先端部は９円錐体状であって、絞り通路
５ｂ内に突入しており。

シート部５ｄと共働して弁作用をなす。即ち、絞り通路
５ｂへのポペット３の、動作端側３ｂの突入量の大小に
応じて絞り通路５ｂの作動油の通過断面積が零（即ち、
絞り通路５ｂの閉鎖状態）から所定値（即ち、絞り通路
５ｂの開放状！＠）まで変化し、油圧導入路５ａ内の油
圧を逃し油路５Ｃのｈ゛へ開放する。

１−記ポペット３の操作端側３ａには１円筒状コア　１
０７の前端面１０７ａと対向して磁性体３Ｃが固着され
ている。ポペット３の後端部とアジャストスクリュー７
との間には圧縮コイルバネ６が配装されている。圧縮コ
イルバネ６は１作動流体の圧力を制御するリリーフ弁の
圧力室の圧力の最大値を設定するためのものである。ポ
ペット３は、圧縮コイルバネ６によって絞り通路５ｂを
閉じる方向に常時付勢されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 上述した電磁比例式圧力制御弁１０１によれば。

ソレノイド２に一定の電流が流れている場合において、
ポペット３は、圧縮コイルバネ６のバネ力から一定の電
磁力を差引いた力Ｆ（即ち１作動流体の設定圧）でシー
ト部５ｄに押付けられている。ポペット３は、そのスト
ロークが０　、２　ａｍ程あれば、リリーフ弁のスプー
ルを駆動する圧力差をスプールの軸方向に発生させるこ
とができる。

油圧導入路５ａ内の油圧が設定圧を超えたとき、ポペッ
ト３は、シート部５ｄから離れて絞り通路５ｂを開放す
る。この場合、ポペット３がシート部５ｄから離れるス
トローク量に応じてポペット３の磁性体３ｃと円筒状コ
ア１０７の前端面１０７　ａとの間の距離が小さくなる
。このため、ポペット３がシート部５ｄから離れるスト
ロークにおいて、ソレノイド２に一定の電流が流れてい
れば、第９図に示されているように、ポペット３の磁性
体３Ｃに作用する電磁力は、急カーブを描いて大きくな
り８　ストロークが０と　０　、２１１１ｍの場合とで
２倍はど異なる。　・ 他方、ポペット３が円筒状コア　１０７から離れるスト
ローク（こおいて、該ストローク力＜　０．２ｔａ鵬か
ら０まで変化する間にポペット３の磁性体３Ｃに作用す
る電磁力は、急カーブを描いて小さくなり。

ストロークが０と０　、２１１Ｉｍの場合とで２倍以上
に拡大する。

上記油圧導入路５ａの油圧が高圧になる程ポペット３が
シート部５ｄから離れるストローク量は増大するから、
油圧導入路５ａの油圧が高圧になる程、電磁比例式圧力
制御弁１０１の電流−油圧特性は急速に悪化する。また
、油圧導入路５ａの油圧の高低にかかわらず、絞り通路
５ｂの開放状態から閉鎖状態への移行に伴って、ポペッ
ト３がシート部５ｄへ接近するストロークにおいては。

電磁比例式圧力制御弁１０１のストローク−電磁力特性
に大きなヒステリシスが生じる。

このように、従来の電磁比例式圧力制御弁１０１によれ
ば、ソレノイド２に一定の電流が流れていてもポペット
の位置に応じて電磁力の大きさが著しく異なり、また、
電磁力の変化の過程に線形性も得られないため、電流の
大きさと圧縮コイルバネのバネ力から電磁力を差引いた
力との関係（即ち、電流−油圧特性）の制御が困難であ
る。

従って３本発明の目的は、電流−油圧特性の優れた電磁
比例式圧力制御弁を提供することである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、ソレノイドと、ソレノイドに囲繞されソレノ
イドに対して固定位置に配置された磁性材コアと、ソレ
ノイドの軸方向において該ソレノイドに対して固定位置
に配置された弁座と、上記コアと弁座との間で移動自在
であって、弁座と係脱して弁作用すると共にソレノイド
の電磁力が作用することによりコアの方へ吸引される磁
性材弁体とを含み、上記コアの一端に弁体対面部が形成
され、該弁体対面部に対面して上記弁体の一端にコア対
面部が形成された電磁圧力制御弁において、上記コアの
弁体対面部が弁体の移動方向に対して直角な端面と該端
面から弁体のコア対面部を包むように弁体の方へ突出し
た壁部とから成ることを特徴とする。

上記壁部の肉厚が弁体に接近するに従って減少するよう
に形成されていることが望ましい。

上記肉厚を減少するために壁部の外周にテーパが設けら
れていることが望ましい。

く作用〉 弁体がコアに接近するストロークにおいて、弁体のコア
対面部はコア側の壁部との重なりを増大させると共にコ
ア側の端面との距離を短縮する。

他方、弁体がコアから遠去るストロークにおいて、弁体
のコア対面部はコア側の壁部との重なりを減少させると
共にコア側の端面との距離を増加する。このようにして
、弁体とコアとの間に作用するソレノイドの軸方向電磁
吸引力が弁体及びコア間のストロークの変化に対して可
及的に一定となる。

また、上記バネ手段が設けられている場合には、弁体及
びコア間のストロークに可及的に比例するようにバネ手
段の見掛は上のバネ力が変化する。

また、壁部に上記テーパが付しである場合には、弁体と
コアとの間に作用するソレノイドの軸方向電磁吸引力の
大きさが弁体及びコア間のストロークの変化に対して顕
著に一定となる。

〈実施例〉 以下、第１図ないし第６図に基づいて本発明の好適な実
施例について説明する。本発明の電磁比例式圧力制御弁
！及び■が上述した従来の電磁比例式圧力制御弁１０１
と同一部材を使用している場合には、該部材に同一符号
を使用し、その説明を省略する。

本発明の第１実施例にかかる電磁比例式圧力制御弁ｌは
２円筒状コア　１０７と異なる形状の円筒状コア４を６
する点で従来の電磁比例式圧力制御弁１０１と異なり、
その他の点で該電磁比例式圧力制御弁ｌＯ１と同一であ
る。即ち、第１図に示されているように、電磁比例式圧
力制御弁Ｉは、キャップ１．ソレノイド２．ポペット３
５円筒状コア４、弁座５．圧縮コイルバネ６、アジャス
トスクリュー７、ブーツ８，０リング９．１０及び１１
゜円筒状ケーシング上記．及び円筒状ボビン１３から成
る。

上記円筒状コア４の前端面４ａの外周縁には。

該前端面４ａに対して垂直な（即ち１円筒状コア４の軸
方向）円環状周壁４ｂが円筒状コア４の延長として形成
されている。周壁４ｂの内面４Ｃは円筒状コア４の軸に
対して平行であり１周壁４ｂの外面４ｄは、前端面４ａ
と対応する周壁４ｂの外面部から周壁４ｂの環状前端面
４ｅに向って先細となるテーパを角゛する。このように
１周壁４ｂの肉厚は１周壁４ｂの前端面４ｅに向って次
第に薄くなっている。

上記周壁４ｂは、ポペット３の後端部を後方から包むよ
うに形成されており１周壁４ｂの内径は、ポペット３の
磁性体３Ｃの外径より若干大きい。また１周壁４ｂの前
端面４ｅは、ポペット３が絞り通路５ｂを閉鎖した位置
にあるとき、磁性体３ｃの後端部３ｄとほぼ同一面を成
す。ポペット３は、この状態から周壁４ｂ内へ０．２關
はど進入することができる。

上記周壁４ｂが先細のテーパとなるように形成されてい
るから、ポペット３の磁性体３Ｃが周壁４ｂ内へ進入し
て来ても２円筒状コア４と磁性体３Ｃとによって形成さ
れる磁気回路において１円筒状コア４及び磁性体３Ｃの
断面半径方向へ逃げる磁束が過大でないので、第２図に
示されているように、電磁比例式圧力制御弁Ｉの電磁力
（これは、ポペット３と円筒状コア４との間の軸方向吸
引力によって定義される）は、ポペット３の全ストロー
クにおいて必要電磁力を上回ると共にほぼ一定である。

特に、ポペット３がシート部５ｄから離れるストローク
においては、該ストロークが０から０．３關まで増加す
る間において、電磁比例式圧力制御弁ｌのストローク−
電磁力特性は、はぼ一定である。

他方、ポペット３が円筒状コア４に最大限接近した位置
（ポペット３のストロークが０　、３　ａｍの場合）か
ら円筒状コア４に対して離れるスＩ・ローフにおいては
、該ストロークが０．３相から　０．２關に減少する間
において、電磁力はストロークの減少とともに緩やかに
下降する。次いで、ポペット３のストロークが０　、２
　ｉｎから０まで減少する間において、電磁力はストロ
ークの減少に対してほぼ一定である。

また、ポペット３のストロークが０．３ａ＋ｅから０．
２市に減少する間において、ストローク−電磁力特性に
若干のヒステリシスが存在しているが。

ポペット３のストロークが０　、２　ｍｍから０まで減
少する間においては、ストローク−電磁力特性にヒステ
リシスが全く存在しない。

本発明の第２実施例にかかる電磁比例式圧力制御弁■は
０円筒状コア　１０７と異なる形状の円筒状コア　上記
０を有する点で従来の電磁比例式圧力制御弁＋０１と異
なり、その他の点で該電磁比例式圧力制御弁１０１と同
一である。円筒状コア　上記０は、第１実施例にかかる
電磁比例式圧力制御弁Ｉの円筒状コア４とも異なる形状
をａする。即ち、第３図に示されているように、γは磁
比例式圧力制御弁■は、キャップ１．ソレノイド２．ポ
ペット３゜円筒状コア　上記０．弁座５．圧縮コイルバ
ネ６、アジャストスクリュー７、ブーツ８．０リング９
゜１０及び１１．円筒状ケーシング上記．及び円筒状ボ
ビン１３から成る。

上記円筒状コア　上記０の前端面上記０　ａの外周縁に
は、該前端面上記０ａに対して垂直な（即ち。

円筒状コア　上記０の軸方向）円環状周壁上記０　ｂが
円筒状コア　！２０の延長として形成されている。周壁
上記０ｂの内外面＋２０ｃ及び上記０　ｄは１円筒状コ
ア上記０の軸に対して平行である。

Ｌ記周壁　上記０ｂは、ポペット３の後端部を後方から
色むように形成されており１周壁上記０ｂの内径は、ポ
ペット３の磁性体３Ｃの外径より若干大きい。

上記ポペット３がシート部５ｄから離れて磁性体３Ｃが
周壁上記０ｂ内へ進入すると、第４図に示されているよ
うに、ポペット３のストロークがＯからＯ，１ｍｍまで
増加する間において　電磁力は。

ストロークの増加と共に極めて緩やかに上昇する。次い
で、ポペット３のストロークが０．１ｍｍから０．３市
まで増加する間において、電磁力は、ストロークの増加
と共に緩やかに下降する。

他方、ポペット３が円筒状コア　上記０に最大限接近し
た位置（ポペット３のストロークが０　、３　ｍ＋ｓの
場合）から円筒状コア！２０に対して離れるストローク
においては、ポペット３のストロークが０　、３　ａｍ
から０，１關まで減少する間において、電磁力はストロ
ークの減少とともに緩やかに下降する。次いで、ポペッ
ト３のストロークが０．１ｍｍから０まで減少する間に
おいて、電磁力はストロークの減少と共に極めて緩やか
に下降する。

を述したように、電磁比例式圧力制御弁■のストローク
−電磁力特性は、従来の電磁比例式圧力制御弁１０１の
ストローク−電磁力特性に比べてはるかにフラットであ
り、この点で極めて改善されている。しかし、第４図に
示されているように。

電磁比例式圧力制御弁Ｈの電磁力は、ポペット３のスト
ロークがθ〜０．２−において必要電磁力を下回ること
が多い。また、電磁比例式圧力制御弁Ｈのストローク−
電磁力特性のヒステリシスは。

従来に比べて若干の改善にとどまる。

従って１本発明の第１実施例にかかる電磁比例式圧力制
御弁Ｉのストローク−電磁力特性の方が本発明の第２実
施例にかかる電磁比例式圧力制御弁■のストローク−電
磁力特性よりも優れているといえる。

本発明の第１実施例にかかる電磁比例式圧力制御弁ｌを
油圧モータ駆動ファン３５の油圧回路４１に使用した適
用例が第５図及び第６図に示されている。ファン３５は
、油圧モータ３４により直接回転駆動される。油圧モー
タ３４に作動油を送り込むポンプ３１は、リリーフ弁３
７を内蔵している。このリリーフ弁３７によりポンプ３
１から油圧モータ３４へ送給される作動油の油圧が所定
の設定圧に維持される。リリーフ弁３７の設定圧は、電
磁比例式圧力制御弁Ｉによって制御される。リリーフ弁
３７の圧力室２２は、油路３８によって電磁比例式圧力
制御弁ｌの油圧導入路５ａに接続されている。電磁比例
式圧力制御弁ｌの逃し油路５Ｃは、油圧還路３９を経て
オイルポンプ３１の吸入側３１ａに接続されている。

上記リリーフ弁３７は、オイルポンプ３１に内蔵されて
おり、第６図に示されているように弁室２５にスプール
２１を内装している。スプール２１は、一方において（
第６図中、右側）ポンプ３１の吐出主流路２４の動圧を
受け、他方において（第６図中、左側）圧縮コイルバネ
２Ｂのバネ力及び圧力室２１の静圧を受ける。吐出主流
路２４と並列にリリーフ路２３が設けられ、リリーフ路
２３は、ポンプ３１の吸入側３１ａに接続されている。

上記リリーフ弁３７は、圧力室２１の静圧と圧縮コイル
バネ２Ｂのバネ力との和と、吐出主流路２４に現われる
ポンプ吐出圧の動圧との対抗によりスプール２１を軸方
向に移動させ、それにより吐出主流路２４内の作動油を
リリーフ路２３に逃し又は吐出主流路２４とポンプ３１
の吐出側３１ｂとの間の通過断面積を絞ることにより、
吐出側３１ｂに現われる油圧が設定圧に制御される。

上記油圧モータ３４の吐出油は、オイルクーラ３３を備
えた遠路４０を経てタンク３２に戻される。ポンプ３１
は１例えば自動巾のエンジンにより駆動されることによ
り、タンク３２から作動油を吸入する。

以下、上記油圧回路４１に適用された電磁比例式圧力制
御弁Ｉの動作について説明する。

先ず、電磁比例式圧力制御弁Ｉに電流が加えられていな
い場合において、リリーフ弁３７の圧力室２２の圧力が
圧縮コイルバネ６のバネ力よりも小さいときは、ポペッ
ト３はシート部５ｄに押付けられ、他方、圧力室２２の
圧力が圧縮コイルバネ６のバネ力よりも大きいときは、
ポペット３が軸方向に移動して絞り通路５ｂを開き、圧
力室２２の圧力を逃し油路５Ｃを経て逃し、リリーフ弁
３７内において吐出主流路２４内の油圧と圧力室２２内
の油圧との間に圧力差を発生させる。これにより、スプ
ール２１が移動し、吐出主流路２４とリリーフ路２３と
の間を接続し、吐出主流路２４内の油圧をリリーフ路２
３へ逃す。これにより、ポンプ３１の吐出側３１ｂに現
われる油圧は、圧縮コイルバネ６による設定圧となる。

上記電磁比例式圧力制御弁Ｉに電流が加えられることに
より、圧縮コイルバネ６の見掛は上のバネ力は、電流の
大きさに応じてほぼ比例的に減殺される。従って、−上
記電流の大きさを任意に変えることによりポンプ３１の
吐出側３１ａに現われる設定圧（圧縮コイル６の見掛は
トのバネ力に対応する）が任意に変えられる。

上記ポンプ３Ｎの吐出側３１ａに現われる設定圧と電流
との関係が第７図に示されている。第７図中、上昇の矢
印を付した太い実線及び下降の矢印を付した細い実線で
示されたループＡが本発明の電磁比例式圧力制御弁Ｉの
電流−油圧特性を表わし、上昇の矢印を付した破線及び
上記細い実線で示されたループＢが従来の電磁比例式圧
力制御弁１０１の電流−油圧特性を表わす。

上記ループＡから判るように２本発明の電磁比例式圧力
制御弁ｌの電流−油圧特性においては。

ヒステリシスが極めて小さい。

〈発明の効果〉 １−述した本発明によれば、ストローク−電磁力特性が
ストロークに対して従来よりもはるかに一定しているの
で、圧力制御特性に優れた電磁圧力制御弁が得られる。

また、請求項３記載の発明によれば、ストローク−電磁
力特性に特にヒステリシスが少ないので、高圧作動流体
の圧力を正確に制御するための小型の電磁比例式圧力制
御弁が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２本発明の第１実施例にかかる電磁比例式圧力
制御弁の縦断面図、第２図は、該電磁比例式圧力制御弁
のストローク−電磁力特性を示すグラフ、第３図は２本
発明の第２実施例にかかる電磁比例式圧力制御弁の縦断
面図、第４図は、該電磁比例式圧力制御弁のストローク
−電磁力特性を示すグラフ、第５図は、第１図の電磁比
例式圧力制御弁を適用した油圧モータ駆動ファンの油圧
回路接続図、第６図は、該油圧回路における電磁比例式
圧力制御弁とリリーフ弁との接続図、第７図は、第１図
の電磁比例式圧力制御弁の電流−油圧特性を示すグラフ
、第８図は、従来技術にかかる電磁比例式圧力制御弁の
縦断面図、第９図は。 該電磁比例式圧力制御弁のストローク−電磁力特性を示
すグラフである。 ２・・・ソレノイド、　　３・・・ポペット（弁体）。 ４・・・円筒状コア９．４ｂ・・・周壁（壁部）。 ５・・・弁座、　　　　　　５ｃ・・・絞り通路部。 出願人　　アイシン精機株式会社 代理人　　　弁理士　　加　藤　朝　道（外１名） 第１図 第２図 ストローク（ｍｍｌ 第３図 ■ ｊＩ４図 スト：−り（ｍｍ＋ 第５囚 一 第６閾

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ソレノイドと、ソレノイドに囲繞されソレノイ
   ドに対して固定位置に配置された磁性材コアと，ソレノ
   イドの軸方向において該ソレノイドに対して固定位置に
   配置された弁座と，上記コアと弁座との間で移動自在で
   あって，弁座と係脱して弁作用すると共にソレノイドの
   電磁力が作用することによりコアの方へ吸引される磁性
   材弁体とを含み，上記コアの一端に弁体対面部が形成さ
   れ，該弁体対面部に対面して上記弁体の一端にコア対面
   部が形成された電磁圧力制御弁において，上記コアの弁
   体対面部が弁体の移動方向に対して直角な端面と該端面
   から弁体のコア対面部を包むように弁体の方へ突出した
   壁部とから成ることを特徴とする電磁圧力制御弁。
2. （２）　上記壁部の肉厚が弁体に接近するに従って減少
   することを特徴とする請求項１記載の電磁圧力制御弁。
3. （３）　上記壁部の外周にテーパが設けられたことを特
   徴とする請求項２記載の電磁圧力制御弁。