JPH01503818A - 液圧比例圧力電磁弁 - 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】 液圧比例圧力電磁弁 本発明は、中空部、入口、出口及び負荷口を有する弁ハウジングとに制御端を有 する摺動ピストンと、入口を開き出口を閉じる方向にピストンに力を与えるソレ ノイド磁石とから成り、ピストンが負荷口の圧力によってその反対方向に押圧さ れる、直接制御・自動調整・三方比例圧力電磁弁に関する。弁は、３０〜１５０ バール或いはそれ以上の比較的高い圧力を伴うシステムで高精度、小ヒステレシ ス、連応性、小漏洩性が要求される用途に使用することかできる。

液圧比例圧力電磁弁とは、負荷口の液圧を、ソレノイド磁石への電力等の制御値 にほぼ比例させて調整することのできる弁である。

高圧作動の液圧システムにおいては、公知の比例圧力弁を用いたのでは、高精度 、小ヒステレシス、連応性、小漏洩性の全てが同時に得られるようばね対応の単 動ピストンを制御することは困難である。

斯かる課題の典型的な解決法として、主比例弁のピストンを制御するパイロット 弁が従来用いられてきた。これらのパイロット制御弁（市場にはいろいろな実例 がある）の全てには、低精度、（磁流と圧力とのグラフにおける）大ヒステレシ ス、連応性又は過漏洩性という欠点がある。その上、多くの場合、汚損を受けや すい。

同じ結果を得るための別の可能性としては、ピストンを有する直接制御比例弁を 使用することがある。斯かる弁では、ピストンの一端が電機子によって、他端が 機械ばねによって押圧される。弁ハウジング内又はピストン内の通路を介して負 荷口の圧力が、ばねと同じ方向、即ち、入口を閉じる方向に作用するようピスト ン端に伝えられる。この液圧とばね力が他方の電機子からの力に対抗するのでピ ストンが平衡し、弁は自動調整になる。

既知の解決法ではいずれも、主ピストンを安定させる少なくとも１個のばねを使 用している。ばねの利点は、圧力上昇前からソレノイド巻線にはある程度の電流 が必要であるためゼロからの安定した圧力特性が得られることである。

ばねを別の特性曲線を持つ別のばねと取り替えれば、多様な圧力制御範囲に適応 させることが更に可能である。反面、（磁流と圧力のグラフにおける）比較的大 きなヒステレシス又は比較的大きな漏洩性が得られてしまう。磁石内の熱発達も 同様に増大してヒステレシスに悪影響を与える。その上、ばねの実特性曲線に従 って弁を調整しなければならないため製造コストが増大し、しかもばね特性曲線 は温度につれて変化する。その他、ばねが比較的遅い応答性や不安定性という問 題（マス振動）を有し、磁力の一部を消費するということに由来する諸欠点があ る。それにもかかわらずばねが不可欠であると見なされてきたもう一つの理由と しては、ばねと共働する液圧対抗力には負荷側の液圧流体の量に左右されるある 程度の遅れが必ず伴うため、ばねなしては制御ピストンの振幅が容易に大きくな り過ぎるということを挙げることができよう。

本発明の目的は、上述の欠点がなく、低圧力範囲での弁特性曲線を全く重要性の ないものとするする作動範囲で使用する比例圧力電磁弁を提供することである。

驚くべきことに、本発明によれば、ばねによって与えられるはずの反抗力をソレ ノイド磁石の（一定電流における力と電機子位置との）特性曲線に組入れること によって機械ばねなしですますことが確立された。例えば、本発明による比例圧 力電磁弁は、負荷圧力による反抗力との安定した平衡を得て機械ばねなしの自動 調節弁とするために、ソレノイド磁石の、即ち、一定電流における電機子位置に 対応する力の特性曲線が全有効作動範囲に亘って正の力の方向に下方傾斜してい ることを特徴とする。そうすることにより、対抗力が生ずるにのはある程度時間 が掛かるのにもかかわらず制御ピストンの動きを妥当な軛囲内に保つことが可能 となる。

所望の、充分確定された安定な位置へのピストンの自動調整を行なうためには、 特性曲線は明確に下方傾斜していなければならない。使用作動範囲に亘る下方傾 斜の好適最低値はＩＮ／ｍｓである。反面、下方傾斜はあまりに急であってはな らない。戻り力が強くなりすぎ、オーバーステアリング・振動現象を生じてしま うからである。力の、下方傾斜の好適最大値は５Ｎ、／ｎ＋ｎである。

本発明のもう１つの重要な特徴は、ピストン制御端による出口（溜め口）と入口 （ボンプロ）の閉止が正（プラス）に重なり合うことである。これは、ピストン 制御端間の距離が、入口・出口間の距離よりも小さいことである。閉止が重なり 合うことによって弁からの漏洩が減少するため、より小型のポンプの使用が可能 になる。既知の比例圧力電磁弁では、制御端間の距離を入口・出口間の距離に非 常に厳密に対応させている。正（プラス）に重なり合うのはかなり小さく、好ま しくは１ｍ＋ｎ以下であることを付は加えなければならないが、それでもピスト ンの制御端間の距離の許容誤差をピストンや入口・出口の機械加工において問題 となる程小さく保つ必要をなくすのに充分である。

本発明によって達成される利点は、特に、弁が最少の時間ずれで反応し、高精度 で漏洩又は消費の少ないことである。

制御端による正（プラス）の重なり合いのため、ヒステレシスの不当な増大なし に大きな許容誤差での製造が可能になるから、弁製造コストが減少する。

機械ばね力が全く不要のため弁の大量生産が簡単になる。

又、精度の厳しいばね調整は時間の掛かる仕事であるが、これも不要になる。調 整する機構もいらなくなる。

本発明による弁の良好な安定圧力限度が２００バールにも及ぶことは特に興味深 い。弁を多様な圧力範囲に適合させることは簡単で、実際には、負荷口圧力の作 用するピストン径を変えるだけで簡単に行われる。

実施例では、端に小径延長部を有するピストンが使われる。この延長部は、弁ハ ウジングの対応する径の中空部内で作動する。又は、中空部をピストンに設けて 弁ハウジングに係合するプランジャを中空部内に延ばす。この場合、負荷口はピ ストン中空部と連通していなければならない。

更に別の実施例によれば、ピストン径は出口（溜め口）の制御端の方を入口（ボ ンプロ）の制御端の方よりも大きくすることができる。

本発明の実施例を図面に示し、更に詳細に記述する。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の比例弁の軸方向断面を示している。

第２図は、′電流をパラメータとして電機子位置に対する磁力を示す、磁力特性 曲線を示している。

２個の制御端４と延長部５を有するピストン２は、弁ハウジング１中空部を往復 動することができ、又、ソレノイド磁石３によって電機子ロッド６を介して起動 される。弁ハウジングは、入口９　（ボンプロ）及び出口１０　（溜め口）、並 びに圧力負荷を調整すべき装置（図示せず）に至る負荷口１１を有する。弁ハウ ジング１には、負荷口１１から延長部５が延びる弁ハウジング中空部端への通路 ７が設けられる。

又は、この接続をピストン２内を通る通路８で与えてもよい。このようにするこ とにより負荷口の圧力が、ソレノイド磁石３からの力に対する対抗力を提供する 。

ピストン延長部５に掛かる対抗圧に対して作用するソレノイド磁石３は、第２図 に示したような特性力曲線を持つ。

その比例弁には機械ばねが全くないため、邪魔なマス振動の大部分が回避される ことになる。これは特性曲線が正の力の方向に下方傾斜することにより可能とな っている。

磁流か従って磁力が増すとき、圧力媒体が入口９を通って供給されるため、ピス トンが図の右手へ移動させられる。

すると負荷口ｌｌ内の圧力が増す。磁力が減少するとき、ピストンは左手に移動 させられて圧力媒体が出口１０を通って排出され、負荷口１１の圧力を減少させ る。通路７を通って供給される負荷口１１の圧力のためにピストン延長部５に掛 かる力がソレノイド磁石３によって働く力と等しいとき、ピストンは中心位置で 釣り合い、負荷口１１の圧力が磁力に比例する。この位置でのピストン２の安定 は磁力特性曲線が正の力の方向に下方傾斜しているから得られる。この特性曲線 のために、弁はピストン制御端４と入口９及び出口ｌＯ各々との重なり合いにつ いての変動にかなり鈍感になる。

斯かる重なり合いによって漏洩や消費が減少し、ピストン２制御端４間の距離の 許容誤差を大きく取ることができる。

ピストンの作動範囲はわずか１〜２ＩＩＩＩｌ＋であり、重なり合いはもっと小 さくなければならない。つまり、第１図に示した重なり合いはわかり易くするた めいくらか誇張されており、移動方向の尺度は、勿論、第１図よりも第２図の方 が何倍も大きい。

電機子位置を関数として下方傾斜する特性曲線を有するソレノイド磁石を使用し 機械ばねを排除することによって部品数が少なくなり、従って弁がより単純且つ より安価になる。温度変化すると機械ばねはそのばね特性を変えるが、本発明の 弁は温度変化に対してかなり鈍感である。ばねのための空間を取る必要なしにピ ストン径を選択することができる。マス振動に伴う問題は減少し、ヒステレシス は改善され、それによって速い応答が可能になる。

これらの利点がこのように簡単に得られることは非常に驚くべきことと見なされ ねばならない。ばねの欠点なしにばねの利点を得るようばねの効果を電磁石の特 性曲線に組込むということか、手のとどく所にあり得なかったというのか唯一の 説明である。本発明による弁は従来の弁では解き得なかった課題を解き、斯かる 弁の、正確な制御のための全く新たな適用への道を開くものである。

ＰＯ５ＩＴＩＯＮ　ＯＦ　ＡＲＭＡＴＵＲＥＤＩＲＥＣＴＩＯＮ　ＯＦ　ＰＯ５ 汀ＩＶＥ　ＦＯＲＣＥ　−国際調査報告

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．中空部、入口（９）、出口（１０）及び負荷口（１１）を有する弁ハウジン グ（１）と、制御端（４）を有する摺動ピストン（２）と、入口を開き出口を閉 じる方向にピストン（２）に力を提供するソレノイド磁石（３）とから成り、ピ ストンが負荷口（１１）の圧力によってその反対方向に押圧される直接制御・自 動調整・三方比例圧力電磁弁において、負荷圧力からの対抗力との安定した平衡 を提供することで機械ばねの助けなしに自動調整弁を提供するよう、ソレノイド 磁石の、即ち一定電流で電機子位置に対して及ぼされる力の特性曲線が全有効作 動範囲に亘って正の力の方向に下方傾斜していることを特徴とする、直接制御・ 自動調整・三方比例圧力電磁弁。
2. ２．特性曲線が有効作動範囲に亘って１〜５Ｎ／ｍｍで下方傾斜していることを 特徴とする請求の範囲１に記載の比例弁。
3. ３．ピストン（２）の制御端（４）間の距離が入口（９）・出口（１０）間の距 離よりも小さく、従って、両方の口で閉止が正に重なり合うことを特徴とする請 求の範囲１又は２に記載の比例弁。
4. ４．ピストンが、弁ハウジング（１）の対応する中空部内を移動可能な小径延長 部（５）、又は、弁ハウジング（１）と係合するプランジャが延び込む中空部を 有し、負荷口が弁ハウジング（１）の前記対応する中空部或いはピストン（２） 内の中空部と連通することを特徴とする請求の範囲１乃至３のいずれかに記載の 比例弁。
5. ５．出口（１０）と共働する制御端（４）の径が入口（９）と共働するそれの径 よりも大であることと、これらの制御端が対応する径を有する弁ハウジングの中 空部内で作動することを特徴とする請求の範囲１乃至３のいずれかに記載の比例 弁。