JPH0624621Y2 - 電磁比例制御弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、クラッチの接続を油圧によって行う場合に
用いるのに好適な電磁比例制御弁に関する。

［従来の技術］ 一般に、クラッチの接続に用いられる電磁比例制御弁
は、流入ポートおよび吐出ポートを有する弁本体と、こ
の弁本体に摺動自在に設けられ、外周に流入ポートと吐
出ポートとの間を開閉する仕切り部が形成されたスプー
ルと、このスプールを閉方向へ向かって付勢する戻しば
ねと、ソレノイドに流れる電流の大きさに応じてスプー
ルを戻しばねの付勢力に抗して開方向へ移動させる制御
部とを備えており、ソレノイドに電流を流さない無通電
時には、スプールが戻しばねの付勢力によって閉方向へ
移動せしめられて、流入ポートと吐出ポートとの間が閉
じられる一方、通電時には、ソレノイドに流れる電流の
大きさに応じた分だけスプールが戻しばねの付勢力に抗
して開方向へ向かって移動し、所定の開度が得られるよ
うになっている。

ところで、このような電磁比例制御弁を用いてクラッチ
の接続を行う場合には、流入ポートに油圧ポンプを接続
する一方、吐出ポートにクラッチ機構のシリンダに接続
する。そして、第５図に示す制御パターンにしたがって
電磁比例制御弁のソレノイドに電流を流す。すなわち、
まず電磁比例制御弁を全開状態にする電流Ａをｔ秒間流
す。このｔ秒間にクラッチ機構のピストンがクラッチ切
断用ばねの付勢力に抗して急速移動し、クラッチが半接
続状態になる。次に、ピストンが停止しない程度にまで
電流を小さくし、その後電流を徐々に大きくする。電流
を徐々に大きくすると、それに応じてシリンダ内の圧力
が徐々に高まり、クラッチが半接続状態から接続状態に
なる。

［考案が解決しようとする課題］ 上記の従来の電磁比例制御弁においては、クラッチが急
激に接続されたり、あるいはクラッチの接続に時間がか
かるという問題があった。すなわち、クラッチ機構のシ
リンダの大きさには、製作誤差等に起因するバラツキが
あり、シリンダの大きさが設計値よりも小さい場合に
は、ｔ秒間にシリンダに流入する作動流体の流入量が半
接続状態にするのに必要な流入量を越えてしまう。この
ため、半接続状態にある時間が極めて短かくなり、切断
状態から急激に接続状態になる。この結果、油圧回路に
サージ圧が発生したり、あるいはクラッチ接続時に衝撃
が発生して、運転者に不快感を与えるという問題があ
る。他方、シリンダの大きさが設計値よりも大きい場合
には、ｔ秒間経過後に半接続状態にならず、半接続状態
になるまでピストンが低速で移動するため、クラッチの
接続に時間がかかり、運転感覚を悪化させるという問題
がある。

この考案は、上記問題を解決するためになされたもの
で、クラッチが急激に接続状態になるのを防止すること
ができ、しかも常にほぼ一定の時間をもってクラッチを
接続状態にすることができる電磁比例制御弁を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この考案は、上記の目的を達成するために、前記スプー
ルに、流入ポート側から吐出ポート側へ流れる作動流体
に対する抵抗部を有し、この抵抗部によって生じる流入
ポート側と吐出ポート側との間の差圧により前記スプー
ルを開方向に押圧して開状態に維持する受圧部を設けた
ことを特徴としている。

［作用］ スプールを閉位置から開位置に移動させるに足る電流を
極く短時間だけソレノイドに流し、電磁比例制御弁を開
状態にする。すると、作動流体が流入ポートから吐出ポ
ートへ流れ込む。このとき、作動流体が受圧部の抵抗部
を介して流れるため、流入ポート側の作動流入の圧力が
吐出ポート側の作動流体の圧力よりも高くなる。この差
圧によって受圧部が開方向へ押圧され、ひいてはスプー
ルがそれを閉方向へ付勢する弾性部材の付勢力に抗して
開方向へ押圧される。これによって、スプールが開状態
を維持する。この状態では、ソレノイドに対する通電を
停止させておいてもよく、また小さな開度を維持し得る
程度の小さい電流を流しておいてもよい。いずれにして
も、抵抗部を介して作動流体が流れている間は、スプー
ルが開方向へ向かって押圧され続ける。その一方、吐出
ポートに接続されたアクチュエータ、例えばクラッチ機
構のシリンダ内の圧力が高くなると、受圧部前後の差圧
が小さくなり、抵抗部を流れる作動流体の流量が減少す
る。この結果、スプールを開方向へ押圧する押圧力が弱
くなり、スプールは弾性部材の付勢力によって閉方向へ
押圧移動せしめられる。

［実施例］ 以下、この考案の実施例について第１図ないし第４図を
参照して説明する。

第１図および第２図はこの考案の一実施例を示すもので
あり、この実施例の電磁比例制御弁は、弁部Ａと制御部
Ｂとから構成されている。

まず、弁部Ａについて説明すると、符号１は弁本体であ
る。この弁本体１の内部には、第１図における右端から
左端（以下、左右は第１図における左右を指すものとす
る。）まで貫通するスプール孔２が形成されている。こ
のスプール孔２の右端部には、弁座部材３が液密に嵌合
固定されており、左端部には栓４が液密に嵌合固定され
ている。また、スプール孔２には、弁座部材３側から栓
４側へ向かって、大径孔部２ａ、この大径孔部２ａより
大径の収納孔部２ｂおよび大径孔部２ａより小径の小径
孔部２ｃが順次形成されている。大径孔部２ａには油圧
ポンプ等の流体圧発生源（図示せず）に接続される流入
ポート５が開口し、収納孔部２ｂにはクラッチ機構のシ
リンダ等のアクチュエータ（図示せず）に接続される吐
出ポート６が開口し、小径孔部２ｃにはタンク（図示せ
ず）に接続されるタンクポート７が開口している。

また、スプール孔２には、スプール８が摺動自在に挿入
されている。このスプール８の右端部には、大径孔部２
ａに嵌合する環状突出部８ａが形成されており、その中
央部には、大径孔部２ａの収納孔部２ｂ側端部に嵌合し
て、流入ポート５と吐出ポート６との間を遮断する第１
仕切り部８ｂ（仕切り部）と、小径孔部２ｃの収納孔部
２ｂ側端部に嵌合して、吐出ポート６とタンクポート７
との間を遮断する第２仕切り部８ｃとがそれぞれ形成さ
れている。また、スプール８と栓４との間には、スプー
ル８を閉方向（右方向）へ付勢する戻しばね（弾性部
材）９が配設されている。この戻しばね９によってスプ
ール８が弁座部材３に突き当てられている。突き当てら
れた状態においては、第１仕切り部が８ｂが大径孔部２
ａに嵌合する一方、第２仕切り部が小径孔部２ｃから収
納孔部２ｂ内に抜け出すようになっている。

また、スプール８の右端面には、孔１０が形成されてい
る。この孔１０の右端開口部には、弁座部材３の左端部
が相対摺動自在に嵌合しており、これによって孔１０の
内部にパイロット室１１が形成されている。このパイロ
ット室１１は、小孔１２を介して流入ポート５に連通せ
しめられている。なお、パイロット室１１は、弁座部材
３の左端面とスプール８の右端面との間に形成された環
状の空間Ｓに図示しない連通孔を介して連通せしめられ
ている。

また、上記弁座部材３には、その右端面中央部に案内孔
１３が形成されるとともに、案内孔１３の底面中央部に
弁孔１４が形成されている。案内孔１３には、ポペット
１５が摺動自在に挿入されている。このポペット１５
は、セットばね１６によって後述する制御部Ｂのハウジ
ング２１に突き当てられている。突き当たった状態にお
いては、ポペット１５の左端面が案内孔１３の底面から
離間しており、弁孔１４が開放されている。逆に、ポペ
ット１５が案内孔１３の底面に突き当たると、弁孔１４
はポペット１５によって遮蔽される。つまり、案内孔１
３の底面が平面状をなす弁座１７とされているのであ
る。一方、弁孔１４は、小孔１８を介してパイロット室
１１に連通せしめられている。したがって、弁孔１４に
は、作動流体が流入ポート５から小孔１２、パイロット
室１１および小孔１８を介して流入することになる。

なお、板孔１４内に流入した作動流体は、ポペット１５
が弁座１７から離間している場合には、案内孔１３を通
り、弁座部材３に形成された横孔１９および弁本体１に
形成されたタンクポート２０を介してタンクへ戻される
ようになっている。

上記構成において、ポペット１５をセットばね１６の付
勢力に抗して左方へ移動させると、弁座１７とポペット
１５の左端面との間隔が狭くなりそれらの間を流れる作
動流体の抵抗が増大する。この結果、パイロット室１１
内および空間Ｓ内のパイロット圧が上昇し、スプール８
を戻しばね９の付勢力に抗して開方向へ移動させる。そ
して、パイロット圧と戻しばね９の付勢力とが釣り合っ
た位置においてスプール８が停止する。このとき、流入
ポート５と吐出ポート６とが連通し、制御弁が開状態に
なる。しかも、制御弁の開度はポペット１５の移動量に
応じた開度になる。一方、ポペット１５をハウジング２
１に突き当てた状態にすると、弁座１７とポペット１５
との間の流路面積が十分に広くなるで、パイロット室１
１内の圧力が高まることがない。したがって、スプール
８は戻しばね９によって弁座部材３に突き当てられ、流
入ポート５と吐出ポート６との間が第１仕切り部８ｂに
よって遮断され、制御弁が閉状態となる。

次に、制御部Ｂについて説明すると、制御部Ｂはポペッ
ト１５の移動量を制御するものであり、弁本体１の右端
部には固定鉄心を兼ねたハウジング２１が固定されてい
る。このハウジング２１の右端部には、固定鉄心２２が
固定されている。これらハウジング２１と固定鉄心２２
とによって形成される空間の外周側には、ソレノイド２
３が固定されており、中央部には軸線をスプール８の軸
線と一致させた可動鉄心２４が摺動自在に設けられてい
る。この可動鉄心２４は、ポペット１５を弁座１７側へ
向かって移動させるものであり、ソレノイド２３に電流
を流すと、その電流の大きさに応じて第１図の左方へ移
動し、ばね２５を介してポペット１５を押圧移動させ
る。この場合、ポペット１５の移動量は、ばね２５の弾
性変形分だけ可動鉄心２４の移動量よりも少なくなる
が、可動鉄心２４の移動量に比例している。したがっ
て、制御弁の開度はソレノイド２３に流す電流に比例す
ることになる。

なお、ソレノイド２３に通電しなければ、可動鉄心２４
は座板２６を介して固定鉄心２２に突き当たって停止し
ており、ポペット１５も弁座部材３に突き当たって停止
している。

ところで、制御弁の開度および開弁時間をソレノイド２
３に流す電流の大きさおよび通電時間によってのみ制御
すると、前述したように、クラッチの接続を制御する場
合に、サージ圧が発生したり、あるいは接続に時間がか
かるという問題がある。

そこで、この考案の電磁比例制御弁においては、スプー
ル８に受圧板（受圧部）２７を設けている。すなわち、
スプール８の外周部には、収納孔部２ｂ内に位置し、か
つ第１仕切り部８ｂに接する受圧板２７が固定されてい
る。この受圧板２７は、第１仕切り部８ｂより大径で、
かつ収納孔部２ｂとほぼ同径（若干小径）に形成されて
おり、その外周部には一端面から他端面まで横断する切
欠き（抵抗部）２７ａが２箇所形成されている。したが
って、開弁時には切欠き２７ａを通って作動流体が流れ
ることになる。しかしその一方、切欠き２７ａは絞り作
用をなすものであり、その絞り作用によっ吐出ポート６
側の圧力が流入ポート５側の圧力よりも小さくなり、全
開時には次式を満たすように、切欠き２７ａの流路面積
Ｓ_１が設定されている。

Ｐ_１＋Ｐ_２＋Ｆｓ＜Ｐ_３＋Ｐ_４ …(1) ここで、受圧板２７の直径をＤ_１、大径孔部２ａの直径
（＝第１仕切り部８ｂの直径）をＤ_２、小径孔部２ｃの
直径（＝第２仕切り部８ｃの直径）をＤ_３とし、流入ポ
ート５側の圧力をＰｐ、吐出ポート６側の圧力をＰａ
（＜Ｐｐ）、パイロット室１１内の圧力をＰｃとする
と、 Ｐ_１＝Ｐａ｛π（Ｄ₁ ²−Ｄ₂ ²）／４−２Ｓ_１｝…(2) Ｐ_２＝Ｐａ・π（Ｄ₂ ²−Ｄ₃ ²）／４ …(3) Ｆｓ；戻しばね９の付勢力 Ｐ_３＝Ｐｃ・π・Ｄ₂ ²／４ …(4) Ｐ_４＝Ｐａ｛π（Ｄ₁ ²−Ｄ₂ ²）／４−２Ｓ_１｝…(5) 式(2)〜(5)から明らかなように、式(1)の左辺はスプー
ル８を閉方向へ押圧する力であり、右辺はスプール８を
開方向へ押圧する力である。したがって、この電磁比例
制御弁においては、一旦全開状態にすると、切欠き２７
ａを流れる作動流体の流量が減少しない限り、換言すれ
ば吐出ポート６側の圧力が上昇しない限り、ソレノイド
２３に流す電流の大きさに拘わらず全開状態を維持し続
けることになる。

その一方、流入ポート５側の圧力Ｐｐと吐出ポート６側
の圧力Ｐａとがほぼ等しくなり、式(2)と式(5)とがほぼ
等しくなると、流入ポート５から吐出ポート６へ流れる
作動流体の流量が減少する。この結果、スプール８が閉
方向へ移動し、次式が成立する位置において停止する。

Ｐ_２＋Ｆｓ＝Ｐ_３ …(6) なお、スプール８に対する受圧板２７の取り付けは、こ
の場合、受圧板２７を吐出ポート６から収納孔部２ｂ内
に予め挿入しておく一方、スプール孔２の右端側からス
プール８を挿入し、スプール８のねじ部８ｄに受圧板２
７をねじ込むことによって行なわれている。また、収納
孔部２ｂの内周面と受圧板２７の外周面との間を通って
作動流体が流れるが、その量は極めて微量であり、無視
し得るものである。

上記構成の電磁比例制御弁を用いてクラッチの接続を行
う場合には、流入ポート５に流体圧供給源を接続すると
ともに、吐出ポート６にクラッチ機構のシリンダを接続
する。そして、ソレノイド２３に流す電流を第４図に示
すように制御する。すなわち、電流Ａ_１を時間t₁だけ流
す。この電流Ａ_１は、ソレノイド８を全開位置まで移動
させるに足る大きさに設定する必要があるが、そのよう
な大きさであれば、通電時間t₁については極めて短時間
でよい。次に、電流の大きさをＡ_２に低下させ、この電
流Ａ_２を通電開始時から時間t₂だけ流す。電流Ａ_２の大
きさは、クラッチが半接続状態になったとしても、供給
ポート５側から吐出ポート６側へ若干の作動流体が流
れ、したがってクラッチ機構のピストンが停止しない程
度の大きさとする。また、時間ｔ_２については、次のよ
うに設定する。すなわち、いまシリンダが許容誤差の範
囲において最大に製造されたものとする。このようなシ
リンダを有するクラッチを切断状態から半接続状態にす
るために必要な差動流体の量をＶ_Ｉ、制御弁を時間ｔ_２
の間全開状態に維持したときに吐出ポート６からシリン
ダに流入する差動流体の流量をＶ_Ｒとしたとき、Ｖ_Ｉ＜
Ｖ_Ｒとなるように時間ｔ_２を設定する。なお、時間t₂の
後は、従来と同様に電流を徐々に大きくし、その後一定
の電流を流す。

このように制御すると、仮に時間t₂の間、制御弁が全開
状態を維持したものとすれば、吐出ポート６からシリン
ダへ流入するはずの作動流体の流量がシリンダの容積よ
りも大きくなるから、シリンダの大きさに拘わらず、時
間t₂経過以内にクラッチが必ず半接続状態になる。しか
も、半接続状態になると、シリンダ内の圧力が上昇する
ため、スプール８が閉方向へ移動し、式(6)が成立する
位置において停止する。したがって、シリンダへ流入す
る作動流体の流入量が自動的に減少する。よって、クラ
ッチが急激に接続されることがなく、サージ圧が発生す
ることもない。いずれにしても、時間t₂経過後において
は、クラッチが半接続状態になっており、その後の電流
の増大によってクラッチが完全に接続される。したがっ
て、クラッチ接続に要する時間をシリンダの大きさに拘
わらずほぼ一定にすることができる。

なお、上記の実施例においては、受圧板２７をスプール
８と別体に形成しているが、スプール８と一体に形成し
てもよい。

また、抵抗部として切欠き２７ａを形成しているが、第
３図に示すように、貫通孔２７ｂを形成してもよい。さ
らに、受圧板２７を収納孔部２ｂの内径より若干小径に
形成し、受圧板２７の外周面と収納孔部２ｂの内周面と
の間を抵抗部としてもよい。

［考案の効果］ 以上説明したように、この考案の電磁比例制御弁によれ
ば、スプールの外周の仕切り部よりも吐出ポート側に、
流入ポート側から吐出ポート側へ向かって流れる作動流
体に対する抵抗部を有し、この抵抗部によって生じる流
入ポート側の作動流体と吐出ポート側の作動流体との差
圧により前記スプールを前記弾性部材の付勢力に抗して
開方向へ押圧する受圧部を設けたものでああるから、こ
の制御弁を用いてクラッチの接続を行った場合には、ク
ラッチが急激に接続状態になるのを防止することがで
き、したがってサージ圧が発生したり、あるいはクラッ
チ接続時に衝撃が発生するのを防止することができる。
しかも、常にほぼ一定の時間をもってクラッチを接続状
態にすることができ、運転感覚を向上させることができ
る等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの考案の一実施例を示すもの
で、第１図はその縦断面図、第２図は受圧板を示す第１
図のII−II矢視拡大断面図、第３図は受圧板の他の例を
示す第２図と同様の断面図、第４図はこの考案の電磁比
例制御弁によってクラッチの接続を行う場合の電流の制
御パターンを示す図、第５図は従来の電磁比例制御弁を
用いてクラッチの接続を行う場合の電流の制御パターン
を示す図である。 Ａ…弁部、Ｂ…制御部、１…弁本体、２…スプール孔、
５…流入ポート、６…吐出ポート、８…スプール、９…
戻しばね、２３…ソレノイド、２７…受圧板（受圧
部）、２７ａ…切欠き（抵抗部）、２７ｂ…貫通孔（抵
抗部）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】流体圧発生源に接続される流入ポートおよ
   びアクチュエータに接続される吐出ポートがそれぞれ形
   成された弁本体と、この弁本体の内部に摺動自在に設け
   られ、外周に前記流入ポートと吐出ポートとの間を開閉
   する仕切り部が形成されたスプールと、このスプールを
   閉方向へ向かって付勢する弾性部材と、ソレノイドに流
   れる電流の大きさに対応して前記スプールを前記弾性部
   材の付勢力に抗して開方向へ移動させる制御部とを備え
   た電磁比例制御弁において、前記スプールに、流入ポー
   ト側から吐出ポート側へ流れる作動流体に対する抵抗部
   を有し、この抵抗部によって生じる流入ポート側と吐出
   ポート側との間の差圧により前記スプールを開方向に押
   圧して開状態に維持する受圧部を設けたことを特徴とす
   る電磁比例制御弁。