JPH0550766B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧力制御弁に関し、特に、圧力脈動を
減衰させる構造の改良に係り、例えば、リリーフ
弁や減圧弁等に使用される電磁比例圧力制御弁に
利用して有効なものに関する。

〔従来の技術〕

従来の電磁比例圧力制御弁として、例えば、第
２図に示されているようなものがある。この制御
弁は、一次側通路６Ａと二次側通路７Ａとの連通
を開閉する弁体１２Ａと、弁体の作動を制御する
パイロツト弁２Ａと、弁体の反弁座側に形成され
ている背後室８Ａと、背後室と一次側通路とに連
通する第１絞り弁路１４Ａと、背後室とパイロツ
ト弁とに連通する第２絞り弁路２０Ａと、印加電
流値と比例する励磁力を発生してパイロツト弁を
制御するソレノイド３Ａとを備えており、前記ソ
レノイド３Ａに所定の電流を印加して印加電流値
と比例する力をパイロツト弁２Ａに作用させるこ
とにより、パイロツト弁２Ａおよび弁体１２Ａを
介して一次側通路の圧力を前記印加電流値と比例
する値に制御するように構成されている。

最近このような電磁比例圧力制御弁において
は、制御の容易さやヒステリシスの改善のため、
ソレノイドを適当なデイザー効果を持つたパルス
幅変調（Pulse Width Modulation）により制御
を行うことが一般化して来ている。

一方、この場合、制御圧力に搬送周波数に合致
した圧力脈動が発生することが知られている。

そこで、従来から、第２図に示されているよう
な電磁比例圧力制御弁においては、第２絞り弁路
２０Ａの径を小さく設定することにより、圧力脈
動を減衰させるようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このような電磁比例圧力制御弁におい
ては、第２絞り弁路が小径に設定されているた
め、制御可能な圧力範囲の下限（最低制御圧力）
が高くなつてしまうという問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明にかかる圧力制御弁は、弁体の背後に形
成されている背後室に連通するダンパ室を設ける
とともに、このダンパ室を第１絞り弁路および第
２絞り弁路に別の絞り弁路によつて連通させるよ
うにしたものである。

〔作用〕

パイロツト弁を押す力が減少すると、第１絞り
弁路から弁体の背後室へ圧力流体の補給が増加さ
れる。第１絞り弁路を圧力流体が通過するとき、
圧力損失が発生し、弁体が後方に押されようとす
るが、ダンパ室が形成されていると、弁体の後退
速度に遅れが生ずるため、弁体は一次側通路と二
次側通路との連通の隙間の変化を少なくすること
ができる。

弁体が隙間の変化を少なく維持している間に、
パイロツト弁を押す力が増加すると、第１絞り弁
路からの弁体背後室への流入が減少する。その結
果、パイロツト弁の微振動に伴う圧力脈動は減衰
されることになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である電磁比例圧力
制御弁を示す縦断面図である。

本実施例において、電磁比例圧力制御弁は主弁
１と、主弁１を制御するパイロツト弁２と、パイ
ロツト弁操作手段としてのソレノイド３とを備え
ており、主弁およびパイロツト弁２はハウジング
４に組み込まれ、ソレノイド３はハウジング４に
組み付けられている。

ハウジング４には弁筒収容室５が形成されてい
るとともに、一次側通路６および二次側通路７が
収容室５の一端面および側面にそれぞれ接続する
ように開設されている。収容室５には主弁１の弁
筒（以下、第１弁筒という。）８およびパイロツ
ト弁２の弁筒（以下、第２弁筒という。）９が一
端（以下、後側とする。）開口から順次嵌入され
て隣接するように収容されており、両弁筒８，９
は第２弁筒９が収容室５に螺入されることにより
固定されている。

第１弁筒８には小径、環状、大径よりなる中空
部８ｂ，８ａ，８ｃが設けられている。環状中空
部８ａにおける前端部には主弁１の弁座（以下、
第１弁座という。）１０が形成されており、第１
弁座１０によつて形成された弁口は小径中空部８
ａを介して一次側通路６に連通されている。第１
弁筒８の筒壁には連絡通路１１が第１弁座１０と
二次側通路７とを連絡するように開設されてい
る。第１弁筒８には主弁１の弁体１２が大径中空
部８ｃに前後方向に摺動自在に嵌入されており、
弁体１２は第１弁座１０に離着座することによ
り、一次側通路６と二次側通路７との連通を開閉
するように構成されている。

弁体１２は略カツプ形状に形成されており、そ
の凹部１３の底壁には第１絞り弁路１４が一次側
通路６に連通するように開設されている。また、
弁体１２の凹部１３内にはスプリング１５が弁体
１２の底壁と第２弁筒９の前面との間に蓄力状態
に介設されており、スプリング１５は弁体１２を
第１弁座１０に着座させる方向に常時付勢するよ
うになつている。

第２弁筒９には弁室１６が同心的に形成されて
おり、弁室１６の前端部にはパイロツト弁２の弁
座（以下、第２弁座という。）１７が形成されて
いる。弁室１６にはパイロツト弁の弁体としての
ポペツト１８が連絡通路１９ａを有する軸受部材
１９に摺動自在に支承されて内装されており、ポ
ペツト１８は第２弁座１７に離着座することによ
り、これが形成する弁口を開閉するように構成さ
れている。第２弁筒９の前端面壁には第２絞り弁
路２０が開設されており、第２絞り弁路２０は第
２弁座１７が形成する弁口と第１絞り弁路１４と
を連通させるようになつている。第２弁筒９の筒
壁には第３絞り弁路２１が弁室１６と二次側通路
７とを連通させるように開設されている。

また、第２弁筒９の前端面には略円筒形状に形
成されたスリーブ２２が同心的に配されて一体的
に突設されており、スリーブ２２は弁体１２の凹
部１３に相対的に進退自在に嵌入されている。こ
の凹部１３とスリーブ２２との嵌合により、第１
弁筒８の中空部８ａにおける後端部には、弁体１
２の進退によつて容積が変化するダンパ室２３が
実質的に形成されており、ダンパ室２３は凹部１
３の内周面とスリーブ２２の外周面との間に適当
に形成された絞り弁路としてのクリアランス２４
により、第１絞り弁路１４と第２絞り弁路２０と
が連通している凹部１３内に連通するようになつ
ている。

ポペツト１８の後端部には雄ねじ部２５が刻設
されており、雄ねじ部２５には調整部材２６が前
後方向に位置調整可能に螺合されている。

ソレノイド３はハウジング４にポペツト１８と
軸心が略合致するように組み付けられており、電
磁コイル２７と、このコイル２７の励磁力を付勢
されるプランジヤ２８とを備えている。プランジ
ヤ２８はポペツト１８に調整部材２６を介して突
合するように配設されており、ポペツト１８に対
してコイル２７への印加電流値に比例する力を付
勢するようになつている。

次に作用を説明する。

一次側通路の圧力流体が第１絞り弁路１４から
弁体１２の凹部１３に流入し、クリアランス２４
からダンパ室２３に流入するため、弁体１２は第
１絞り弁路１４の前後において同一圧力に保たれ
る。その結果、弁体１２はスプリング１５の付勢
力と弁体１２の径による受圧面積と弁座１０の受
圧面積差に基づく力によつて第１弁座１０に密着
されている。

このとき、圧力流体は第２絞り弁路２０を経て
第２弁座１７の一次側室１６ａに流入するため、
圧力はポペツト１８にも作用している。しかし、
この圧力がポペツト１８を後退させようとする作
用力が、印加電流値に比例してソレノイド３がポ
ペツト１８を押す力よりも小さい間は、ポペツト
１８は第２弁座１７に密着されている。

一次側通路６における圧力が増加し、ポペツト
１８に作用する力がソレノイド１３による付勢力
よりも大きくなると、ポペツト１８は後退されて
第２弁座１７から離れるため、圧力流体は第３絞
り弁路２１を通つて二次側通路７に流出する。

同時に、弁体１２の凹部１３内には第１絞り弁
路１４を通つて圧力流体が補給されるが、第１絞
り弁路１４を通る際に圧力損失が発生するため、
弁体１２の凹部１３側は一次側通路６よりも圧力
が低くなる。その結果、第１弁座１０に押し付け
られている力の平衡が崩れて、弁体１２は後退さ
れ、第１弁座１０から離れるため、一次側通路６
の圧力流体は第１弁座１０、連絡通路１１を通じ
て二次側通路７に流出することになる。

圧力流体が流出し一次側通路６における圧力が
設定値になると、ソレノイド３の付勢力と第２弁
座１７の一次側室１６ａの圧力によつてポペツト
１８を押している力とが平衡し、第２弁座１７に
おいて所定の隙間が形成されるため、各絞り弁路
１４，２０，２１における流れは安定することに
なる。その結果、弁体１２が第１絞り弁路１４の
前後において力学的平衡を保たれることにより、
第１弁座１０と弁体１２は所定の隙間による絞り
状態を形成し、一次側通路６の圧力流体を第１弁
座１０と弁体１２間の隙間より二次側通路７へ流
出されることになる。

そして、このような電磁比例圧力制御弁におけ
る圧力制御において、ソレノイドをパルス幅変調
制御した場合、制御圧力に搬送周波数に合致した
圧力脈動が発生される。

しかし、本実施例においては、弁体１２の凹部
１３とスリーブ２２とが摺動自在に嵌合されるこ
とにより、第１弁筒８の中空部８ｃの一部にダン
パ室２３が形成されているとともに、このダンパ
室２３がクリアランス２４を通じて凹部１３内に
連通されているため、圧力脈動は効果的に減衰さ
れることになる。

すなわち、パレス幅変調制御によるソレノイド
３の励磁力の微細な低下に伴つてポペツト１８が
第２弁座１７の一次側室１６ａの圧力によつて第
２弁座１７において形成された隙間が広がると、
第２絞り弁路２０を通じて凹部１３内の圧力流体
が流出するため、第１絞り弁路１４から凹部１３
内へ圧力流体が補給される。この圧力流体が第１
絞り弁路１４を通るとき、圧力損失が発生し、弁
体１２は後方に押されようとするが、ダンパ室２
３が弁体１２の背後に設けられているため、弁体
１２の後退速度に若干遅れが生じ、弁体１２と第
１弁座１０との間の隙間の変化は少なくなる。

弁体１２と第１弁座１０間の隙間の変化が少な
い期間内に、ソレノイド３の励磁力の増加に伴つ
てポペツト１８と第２弁座１７間の隙間が減少さ
れると、第２絞り弁路２０を通じての凹部１３内
の圧力流体の流出は減少するため、第１絞り弁路
１４から凹部１３内への圧力流体の流入も減少さ
れる。この結果、第１弁路１４の前後において圧
力損失は減少し、弁体１２は前方へ押されようと
するが、ダンパ室２３が弁体１２の背後に設けら
れているため、弁体１２の前進速度に遅れが生
じ、弁体１２と第１弁座１０の隙間の変化は少な
くなる。このようにして、パルス幅変調制御によ
るソレノイド３の励磁力についての微弱な変動の
うち微小な領域では弁体１２の動きが抑止される
ため、圧力脈動は効果的に減衰されることにな
る。

ところで、第２図に示されているように、ダン
パ室を備えていない電磁比例圧力制御弁において
も、第２絞り弁路２０Ａの径を小さく設定するこ
とにより、圧力脈動は減衰させることができる。

すなわち、ポペツトが開成すると、弁体１２Ａ
の背後室８Ａの圧力が低下し、弁体１２Ａを後退
させようとするが、第２絞り弁路２０Ａが小径で
あると、第２絞り弁路２０Ａにおける流通が抑制
されるため、弁体１２Ａの後退速度に遅れが生ず
る。その結果、圧力脈動は減衰されることにな
る。

ところが、第２絞り弁路を小径に設定すると、
最低制御圧力が高くなつてしまうという問題点が
発生する。これを具体的に説明すると次の通りで
ある。

第１絞り弁路、第２絞り弁路、第２絞り弁路に
おける各径をd₁，d₂，d₃とし、一次側通路の圧力
をPp、二次側通路の圧力をPt、第１絞り弁路の
二次側圧力をP₁、各絞り弁路を通過する流量を
Ｑとして、各絞り弁路の前後の圧力差を考える
と、次式が得られる。ここで、パイロツト弁は可
変絞り弁路として作用するが、最低制御圧力を考
える場合、全開状態として扱えばよいので、絞り
効果は考慮外におくものとする。

Pp−P₁＝（Ｑ／Kd₁ ²）² ……(1) Pp−Pt＝（Ｑ／Ｋ）²× （１／d₁ ⁴＋１／d₂ ⁴＋１／d₃ ⁴） ……(2) 故に、 （Pp−P₁）／（Pp−Pt） ＝〔（Ｑ／Ｋ）²×１／d₁ ⁴〕／〔（Ｑ／Ｋ）²× （１／d₁ ⁴＋１／d₂ ⁴＋１／d₃ ⁴）〕 ＝１／〔１＋（d₁／d₂）⁴＋（d₁／d₃）⁴〕 ……(3) すなわち、第２絞り弁路の径d₂を小さく設定す
ると、（d₁／d₂）⁴、が大きくなつて、前式(3)の分
母が大きくなるため、（Pp−P₁）／（Pp−Pt）、
が小さくなる。これは結果的に、Pp−P₂の圧力
差が小さくなつたことを意味し、一次側通路の圧
力Ppに対して制御すべき圧力範囲の下限が高い
ことを示している。

これに対して、本実施例においては、第２絞り
弁路の径を小径にすることなく、圧力脈動を減衰
することができるため、最低制御圧力を低くする
ことができ、制御可能圧力範囲を広くすることが
できる。

例えば、第２絞り弁路の径を、直径0.8mmから
1.0mmに設定することにより、最低制御圧力を約
30％減少させることができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲において、
種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、ダンパ室は弁体の凹部にスリーブを摺
動自在に嵌合して形成するに限らず、第１弁筒ま
たは第２弁筒の内部に形成してもよい。

ダンパ室は凹部とスリーブとのクリアラスによ
り第１絞り弁路および第２絞り弁路に連通させる
に限らず、専用の絞り弁路により連通させるよう
にしてもよい。

前記実施例では電磁比例圧力制御弁につき説明
したが、本発明はこれに限らず、他のパイロツト
操作型の圧力制御弁全般に適用することができ
る。

〔発明の効果〕

(1) 弁体の背後にダンパ室を設けるとともに、第
１絞り弁路および第２絞り弁路にダンパ室を絞
り弁路によつて連通させることにより、パイロ
ツト弁が開成後の弁体の開成を若干遅れさせる
ことができるため、圧力脈動を減衰させること
ができる。

(2) 第２絞り弁路の径を小径に設定することなく
して圧力脈動を減衰させることができるため、
最低制御圧力を低く設定することができ、制御
可能な圧力範囲を広くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である電磁比例圧力
制御弁を示す縦断面図である。第２図は従来例を
示す縦断面図である。 １……主弁、２……パイロツト弁、３……ソレ
ノイド、４……ハウジング、５……弁筒収容室、
６……一次側通路、７……二次側通路、８……主
弁の弁筒、９……パイロツト弁の弁筒、１０……
主弁の弁座、１１……連絡通路、１２……主弁の
弁体、１３……凹部、１４……第１絞り弁路、１
５……スプリング、１６……弁室、１７……パイ
ロツト弁の弁座、１８……ポペツト（パイロツト
弁の弁体）、１９……軸受部材、１９ａ……連絡
通路、２０……第２絞り弁路、２１……第３絞り
弁路、２２……スリーブ、２３……ダンパ室、２
４……クリアランス（絞り弁路）、２５……雄ね
じ部、２６……調整部材、２７……電磁コイル、
２８……プランジヤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一次側通路と二次側通路との連通を開閉する
   弁体と、弁体の作動を制御するパイロツト弁と、
   弁体の反弁座側に形成されている背後室と、背後
   室と一次側通路とを連通させる第１絞り弁路と、
   背後室とパイロツト弁と連通させる第２絞り弁路
   とを備えている圧力制御弁において、前記背後室
   に連通するダンパ室を備えているとともに、ダン
   パ室が前記第１絞り弁路および第２絞り弁路に別
   の絞り弁路によつて連通されていることを特徴と
   する圧力制御弁。 ２ ダンパ室が、弁体に形成される凹部と圧力室
   に突設されるスリーブとを摺動自在に嵌合される
   ことによつて形成されており、絞り弁路が凹部と
   スリーブとのクリアランスによつて形成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   圧力制御弁。