JPH04282088A - 流量制御弁 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気粘性流体の粘性変
化を利用したポペット弁型の流量制御弁の改良に関する
。

【０００２】

【従来の技術】ポペットのリフト量に応じて流量制御を
行う流量制御弁は例えば図４に示すように構成される。

【０００３】すなわち、バルブボディ２に形成した摺動
孔７に摺動自由に収装されたスプール１の一端にポペッ
ト１Ｃを形成し、このポペット１Ｃが着座するバルブシ
ート７Ａを摺動孔７の端部に形成し、ポペット１Ｃのリ
フトに応じてバルブシート７Ａの前後に形成した流入ポ
ートＡと流出ポートＢとの間で作動流体を流通させるよ
うになっている。

【０００４】スプール１の外周には流入ポートＡをポペ
ット１Ｃに導く環状溝１Ａが形成され、ポペット１Ｃを
バルブシート７Ａに着座させるべくスプール１の一端が
ポペット１Ｃの背圧側に形成したスプリング室４のリタ
ーンスプリング３によりバルブボディ２に弾性支持され
る。

【０００５】また、スプール１のもう一端はソレノイド
２０の磁力に応動するプランジャ２１に支持される。ス
プリング室４は同じくポペット１Ｃの背圧側に位置する
流出ポートＢに連通する。そしてこのスプリング室４と
摺動孔７とがスプール１を縦貫する通孔１Ｂを介して連
通することでスプール１の両端に作用する作動流体の圧
力バランスが取られている。

【０００６】プランジャ２１はソレノイド２０の磁力が
強まるとスプール１をリターンスプリング３に抗して図
の左側へと駆動し、ポペット１Ｃをバルブシート７Ａか
らリフトさせてポートＡとＢの流通断面積を拡大する。

【０００７】逆に、ソレノイド２０の磁力が弱まるとリ
ターンスプリング３に付勢されたスプール１がプランジ
ャ２１を後退させつつ図の右側へと移動することにより
、ポペット１Ｃがバルブシート７Ａに接近し、ポートＡ
とＢの流通断面積を減少させる。

【０００８】これにより、流入ポートＡから流出ポート
Ｂへソレノイド２０の励磁電流値に比例した流量が流れ
る。

【０００９】

【発明の課題】この流量制御弁においては、ソレノイド
２０の励磁電流の変化からスプール１の変位に至るまで
にプランジャ２１の質量に基づく遅れが生じやすく、し
たがってスプール１を連続的に駆動するような場合に応
答性が不足する傾向があった。

【００１０】ところで、例えば砿油に澱粉やシリカゲル
の微粒子を分散させた流体に電場をかけると粘性が瞬時
に変化することが知られている（日経メカニカル１９８
８．４．４）。このような流体は電気粘性流体と呼ばれ
、その特性を応用したバルブとして実開昭６２−１６３
６０３号が既に提案されている。

【００１１】そこで本発明は、こうした電気粘性流体の
性質を利用して応答性の高い流量制御弁を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を達成するための手段】本発明は、バルブボディ
に摺動自由に収装したスプールの一端に形成されたポペ
ットと、このポペットを着座させるべくバルブボディに
形成したバルブシートと、ポペットに臨んでバルブボデ
ィに形成した流入ポートと、ポペットの背圧側において
バルブボディに形成した流出ポートと、ポペットがバル
ブシートに着座する方向へとスプールを付勢するリター
ンスプリングと、フリーピストンを介してスプールにリ
ターンスプリングと逆向きの圧力を及ぼすパイロット室
と、パイロット室に電気粘性流体で構成されたパイロッ
ト流体を導くパイロット通路と、パイロット室のパイロ
ット流体を排出するドレーン通路と、ドレーン通路に入
力電圧に応じた電場を形成する電極とを備えている。

【００１３】

【作用】電場を流通する電気粘性流体は電極に印加され
た電圧に応じて瞬時に粘性を変化させ、流通抵抗を変化
させるため、入力電圧に応じてパイロット室の圧力が応
答良く変化し、フリーピストンを介してスプールを速や
かに変位させる。このためスプールの一端に形成したポ
ペットにより応答良く流量制御が行える。

【００１４】また、パイロット室とスプールとの間に介
在するフリーピストンにより作動流体とパイロット流体
とが分離されるので、作動流体に電気粘性流体を使用す
る必要がなく、少量の電気粘性流体の使用により効率良
く作動流体の流量を制御できる。

【００１５】

【実施例】図１に本発明の実施例を示す。

【００１６】１はバルブボディ２内に形成した摺動孔７
に摺動自由に収装されたスプールであり、スプール１の
一端にポペット１Ｃが形成され、摺動孔７の端部にポペ
ット１Ｃを着座させるバルブシート７Ａが形成される。 バルブボディ２にはバルブシート７Ａの前後に流入ポー
トＡと流出ポートＢが形成され、スプール１の外周に流
入ポートＡをポペット１Ｃに導く環状溝１Ａが形成され
る。

【００１７】バルブボディ２のポペット１Ｃの背圧側に
はスプリング室４が形成され、このスプリング室４に収
装したリターンスプリング３がスプール１の一端をバル
ブポディ２に弾性支持し、ポペット１Ｃをバルブシート
７Ａに向けて付勢する。

【００１８】一方、摺動孔７にはスプール１を挟んでス
プリング室４の反対側にフリーピストン５がシール部材
８を介して摺動自由に収装される。フリーピストン５の
中心にはスプール１に向けて突出部６が突設され、リタ
ーンスプリング３に弾性支持されたスプール１がポペッ
ト１Ｃと反対側の端部をこの突出部６に当接する。なお
、フリーピストン５の基端とスプール１の端面とに画成
された突出部６の周囲の空間はスプール１を縦貫する通
孔１Ｂを介してスプリング室４に連通し、さらにスプリ
ング室４は流出ポートＢに連通する。これによりスプー
ル１の両端に作用する作動流体の圧力をバランスさせる
。

【００１９】摺動孔７にはフリーピストン５の突出部６
と反対側の端面に臨んでパイロット室９が画成される。 このパイロット室９は電気粘性流体で構成されたパイロ
ット流体のポンプにパイロット通路１０を介して常時連
通するとともに、ドレーン通路１１を介して専用のタン
クに連通する。

【００２０】そして、このドレーン通路１１の途中に電
極１２Ａと１２Ｂが設けられる。電極１２Ａは筒型に形
成され、棒状に形成された電極１２Ａがその内側に挿入
された状態で絶縁材１５を介してバルブボディ２に支持
される。ドレーン通路１１はこれらの電極１２Ａと１２
Ｂに画成された環状隙間を通って構成される。１３は電
極１２Ａと１２Ｂに電圧を印加する電源であり、電圧を
調整するコントローラ１４が電源１３に付設される。

【００２１】次に作用を説明する。

【００２２】この流量制御弁においてはパイロット通路
１０からパイロット室９を経てドレーン通路１１に至る
パイロット流体の流れが常時形成され、スプール１はパ
イロット室９のパイロット圧とリターンスプリング３の
圧力とがバランスする位置に保持される。

【００２３】そして、電極１２Ａと１２Ｂに電圧が印加
されない状態ではパイロット室９は低圧であり、ポペッ
ト１Ｃは図１のようにバルブシート７Ａに着座し、ポー
トＡとＢを遮断している。

【００２４】この状態でコントローラ１４の操作により
電源１３が電極１２Ａと１２Ｂに電圧を印加すると、こ
れらの環状隙間に形成される電場により電場内のパイロ
ット流体の粘性が変化し、ドレーン通路１１の流出抵抗
が増加する。この結果パイロット室９のパイロット圧が
上昇し、スプール１が図１の左方向に変位してポペット
１Ｃがバルブシート７Ａから離間し、ポートＡとＢが連
通する。

【００２５】ドレーン通路１１の流通抵抗は電極１２Ａ
と１２Ｂの形成する電場に比例して増加し、これに伴っ
てパイロット室９のパイロット圧も上昇する。この結果
、印加電圧が上昇するとフリーピストン５が突出部６を
介してスプール１を図の左側へと駆動し、ポペット１Ｃ
のリフト量を増加させる。これによりポートＡとＢの流
通断面積が拡大し、ポートＡからポートＢへの流通流量
が増加する。

【００２６】また、印加電圧が低下すると、ドレーン通
路１１の流出抵抗の減少によりパイロット室９の圧力が
低下し、リターンスプリング３に付勢されたスプール１
が突出部６を介してフリーピストン５を押しながら図の
右方向に変位してポペット１Ｃのリフト量を減少させる
。これにより、ポートＡとＢの流通断面積が縮小し、ポ
ートＡからポートＢへの流通流量が減少する。

【００２７】このようにして、電極１２Ａと１２Ｂへの
印加電圧をコントローラ１４が調整することにより、ポ
ペット１Ｃのリフト量が変化し、ポートＡとＢの流通流
量を変化させるが、その際に電気粘性流体で構成された
パイロット流体は電場の変化に対応して瞬時に粘性を変
化させるので、パイロット圧が即座に変化し、ポペット
１Ｃは応答良く変位する。

【００２８】したがって、電極１２Ａと１２Ｂにある一
定の変調周波数で電圧を印加した場合には、従来のソレ
ノイド式の流量制御弁と比較して図２の矢印に示される
領域のように、より低い変調率の領域まで正確な流量制
御を行うことができる。

【００２９】なお、バルブボディ２を導電材料で構成す
ることにより図３に示すようにバルブボディ２をアース
電極として電極１２Ａの代わりにすることも可能である
。

【００３０】また、電気粘性流体を導くパイロット室９
はフリーピストン５のシール部材８を介してポートＡと
Ｂから分離されているので高価な電気粘性流体はパイロ
ット流体としてのみ使用され、ポートＡとＢを流通する
作動流体には通常の作動油を用いることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明は、ポペットを駆動
するパイロット流体を電気粘性流体で構成し、パイロッ
ト流体のドレーン通路に電圧に応じた電場を形成する電
極を備えたので、電圧変化に応じてパイロット圧が瞬時
に変化し、ポペットを速やかに駆動する。したがって、
応答性に優れた流量制御弁が得られる。

【００３２】また、電気粘性流体はパイロット流体にの
み使用され、流量制御の対象となる流体の種類には制限
がないので、さまざまな流体の流量制御に適用すること
ができ、電気粘性流体の使用に伴うコスト的な負担も少
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す流量制御弁の概略縦断面
図である。

【図２】制御特性を示すグラフである。

【図３】電極の別の構成を示すバルブボディ要部の縦断
面図である。

【図４】従来例を示す流量制御弁の概略縦断面図である
。

【符号の説明】

１　　　　スプール １Ｃ　　ポペット ２　　　　バルブボディ ３　　　　リターンスプリング ５　　　　フリーピストン ７Ａ　　バルブシート ９　　　　パイロット室 １０　　パイロット通路 １１　　ドレーン通路 １２Ａ，１２Ｂ　　　　電極 Ａ　　　　流入ポート Ｂ　　　　流出ポート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　バルブボディに摺動自由に収装したス
   プールの一端に形成されたポペットと、このポペットを
   着座させるべくバルブボディに形成したバルブシートと
   、ポペットに臨んでバルブボディに形成した流入ポート
   と、ポペットの背圧側においてバルブボディに形成した
   流出ポートと、ポペットがバルブシートに着座する方向
   へとスプールを付勢するリターンスプリングと、フリー
   ピストンを介してスプールにリターンスプリングと逆向
   きの圧力を及ぼすパイロット室と、パイロット室に電気
   粘性流体で構成されたパイロット流体を導くパイロット
   通路と、パイロット室のパイロット流体を排出するドレ
   ーン通路と、ドレーン通路に入力電圧に応じた電場を形
   成する電極とを備えたことを特徴とする流量制御弁。