JPH11132353A - 電磁比例圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エアブリーダ等の特別な装備を必要としない
で、弁内部の作動油に混入しているエアを自動的に排出
し得る電磁比例圧力制御弁を提供する。 【解決手段】 制御圧力Ｐｃが導かれる圧力室４におけ
る受圧面積差によりスリーブ３に作用する力と、コイル
２０による電磁力により可動鉄心１５が摺動してスリー
ブ３に及ぼす力とのバランスする位置にスリーブ３を摺
動させ、このスリーブ３の摺動位置に応じて制御ポート
３に導入される制御圧力Ｐｃを制御するとともに、可動
鉄心１５の貫通孔１５Ａに形成したオリフィス１８に作
動油を流通させることにより可動鉄心１５の摺動に減衰
力を与え、弁の作動を安定化する電磁比例圧力制御弁に
おいて、スプール３に形成した貫通孔３Ｃ、３Ｄが制御
ポート５から戻りポート７への流体通路を構成するよう
にし、貫通孔３Ｃと貫通孔１５Ａを連通させることで、
オリフィス１８を流通する作動流体が自動的に入れ替え
られるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばアクチュエ
ータの圧力制御等に用いられる電磁比例圧力制御弁の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、自動車や産業車両における圧
力制御、特にアクチュエータの圧力制御には、例えば図
２に示すような、制御圧力Ｐｃを制御する電磁比例圧力
制御弁が用いられる。

【０００３】図示されるように、この電磁比例圧力制御
弁では、ハウジング１０１に形成されたシリンダ１０２
には、同軸上にスプール１０３が収容され、このスプー
ル１０３は軸方向に摺動自在となっている。このスプー
ル１０３の両端には、拡径されたランド部１０３Ａ、１
０３Ｂが備えられ、シリンダ１０２内周面に接してい
る。これらのランド部１０３Ａ、１０３Ｂの径は、後述
のロッド１１１側（図２の右側）のランド部１０３Ｂの
方が大きくなっており、後述するように、この径の違い
に基づく受圧面積の差によってスプール１０３にロッド
１１１方向に向かう力が作用するようになっている。な
お、シリンダ１０２内径は、これらのランド部１０３
Ａ、１０３Ｂの径の大小に合わせて、段部１０２Ａから
ランド部１０３Ａ側が細くなっている。

【０００４】シリンダ１０２内周面には、制御圧力Ｐｃ
が通じる制御ポート１０５と、図示されないポンプから
の供給圧力Ｐｓが導入される供給ポート１０６と、ドレ
ーン側の戻り圧力Ｐｒが通じる戻りポート１０７が、そ
れぞれ開口している。

【０００５】これらのうち、制御ポート１０５は、ラン
ド部１０３Ａ、１０３Ｂの間に画成される圧力室１０４
に連通する。

【０００６】また、供給ポート１０６および戻りポート
１０７は、スプール１０３の摺動位置に応じて、供給ポ
ート１０６はランド部１０３Ａにより、また戻りポート
１０７はランド部１０３Ｂにより、圧力室１０４との間
の開口面積が変化するようになっている。なお、スプー
ル１０３両端の端室１０８、１０９は、連絡通路１１０
で互いに連通するとともに、戻りポート１０７とも連通
し、戻り圧力Ｐｒが導かれている。

【０００７】スプール１０３のランド部１０３Ｂ側端部
には、同軸的に配設されたロッド１１１の先端が当接す
る。このロッド１１１は、固定鉄心１１２の軸上に相対
運動可能に貫通するとともに、基端部を可動鉄心１１３
に同軸的に固定されている。

【０００８】固定鉄心１１２は、ハウジング１０１の端
室１０９側に取り付けられている。また、この固定鉄心
１１２のハウジング１０１と反対側には、パイプ１１４
を介してスリーブ１１５が同軸的に固定されている。可
動鉄心１１３は、このスリーブ１１５の同軸上に、非磁
性材料からなる摺動部材１１６を介して、摺動自在に収
容されている。

【０００９】可動鉄心１１３（スリーブ１１５）の外周
側には、コイル１１７が配設され、このコイル１１７へ
の通電により発生した電磁力により、可動鉄心１１３が
軸方向に駆動される。このコイル１１７は、筒体１１８
と一対のリング状ヨーク１１９、１２０からなるケース
１２１に収容され、このケース１２１内に充填されたモ
ールド樹脂１２２により固定されている。

【００１０】また、この可動鉄心１１３の摺動に減衰力
を付与するために、可動鉄心１１３が収容されるスリー
ブ１１５（摺動部材１１６）、固定鉄心１１２およびプ
ラグ１２３により画成される空間には作動油が充填され
るとともに、可動鉄心１１３の両端の端室１２４、１２
５を連通する通孔１２６が、可動鉄心１１３の軸と平行
に形成され、かつプラグ１２３側の端室１２５への通孔
１２６の出口にはオリフィス１２７が設けられる。これ
により、端室１２４、１２５間を流通する作動油の流れ
にはオリフィス１２７による抵抗が与えられ、可動鉄心
１１３の摺動には減衰力が付与され、可動鉄心１１３の
安定性が確保される。

【００１１】このような構成により、コイル１１７に通
電がなされると、可動鉄心１１３が軸方向に駆動され、
ロッド１１１先端に押されたスプール１０３は、定常位
置から、図の左方向に摺動する。すると、供給ポート１
０６と圧力室１０４（制御ポート１０５）間の開口面積
が大きくなり、供給圧Ｐｓが制御ポート１０５へと導か
れ、制御圧Ｐｃが上昇する。

【００１２】ところで、スプール１０３には、ランド部
１０３Ａ、１０３Ｂの受圧面積の差ΔＡに起因した力Δ
Ａ×（Ｐｃ−Ｐｒ）が、ロッド１１１の押圧力に対抗す
る方向に作用しているが、この力は制御圧Ｐｃに比例し
て上昇する。したがって、制御圧Ｐｃがロッド１１１の
押圧力と釣り合うところまで上昇すると、スプール１０
３はロッド１１１を押し返す方向に移動し、供給ポート
１０６の開口面積は再び小さくなる一方で、戻りポート
１０７の開口面積が大きくなるので、今度は戻りポート
１０７から戻り圧力Ｐｒが導入される。このようにし
て、圧力室１０４内の制御圧Ｐｃがコイル１１７による
電磁力と釣り合うところで、スプール１０３は定常位置
に戻り、制御圧力Ｐｃは所望の圧力に安定するように制
御される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
電磁比例圧力制御弁では、前述したとおり、オリフィス
１２７により可動鉄心１１３の摺動に減衰力を与えてい
るが、この減衰力は作動油にエアが混入しているときに
は、著しく低下してしまう。このため、この従来の電磁
比例圧力制御弁では、プラグ１２３にエアブリーダ１２
９を取り付け、可動鉄心１１３周囲に充填されている作
動油からエアを強制的に排出させていた。

【００１４】しかしながら、このように、エアブリーダ
１２９を用いてエア排出するのでは余計な手間がかかる
うえ、エアブリーダ１２９の分だけ、電磁比例圧力制御
弁の全長が長くなってしまい、またコストもアップして
しまう。

【００１５】本発明は、このような問題点に着目してな
されたもので、エアブリーダ等の特別な装備を必要とし
ないで、弁内部の作動油に混入しているエアを自動的に
排出し得る電磁比例圧力制御弁を提供することを目的と
する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】第１の発明では、高圧の
供給圧が導入される供給ポートと、ドレーン側に通じる
戻りポートと、制御ポートへの前記供給ポートの開口面
積が拡大していく一方で前記制御ポートへの前記戻りポ
ートの開口面積が縮小していく供給方向と、前記制御ポ
ートへの前記供給ポートの開口面積が縮小していく一方
で前記制御ポートへの前記戻りポートの開口面積を拡大
していく戻り方向とに摺動可能なスプールと、コイルへ
の通電で発生した推力で摺動して前記スプールを前記供
給方向に付勢する可動鉄心と、前記制御ポートの制御圧
力にしたがって前記スプールを前記戻り方向に付勢する
付勢手段と、前記可動鉄心の摺動に減衰力を付与するオ
リフィスと、このオリフィスを流通する作動流体が充填
される流体室とを備えた電磁比例圧力制御弁において、
前記制御ポートから前記戻りポートへの流体通路と前記
流体室とを連通させた。

【００１７】第２の発明では、前記流体室は前記制御ポ
ートから前記戻りポートへの流体通路の一部を構成す
る。

【００１８】第３の発明では、前記流体室を前記スプー
ルの一端付近に設けるとともに、前記戻りポートを前記
スプールの他端付近に設け、前記スプールの軸上に貫通
穴を形成し、前記制御ポートから前記戻りポートへの流
体通路は、前記制御ポートから低圧ポートを通って前記
スプールの一端側に達して流体室側に連通したのち前記
貫通穴を通って前記スプールの他端側に達して前記戻り
ポートに通じる通路である。

【００１９】

【発明の作用および効果】本発明では、付勢手段は制御
ポートに導かれた制御圧力にしたがってスプールを戻り
方向に付勢する一方で、可動鉄心はコイルへの通電量に
したがってスプールを供給方向に付勢しており、スプー
ルは、この付勢手段による力が可動鉄心からの力とちょ
うどバランスするように、制御圧力が導入される位置に
保持されている。このように付勢手段からの力と可動鉄
心からの力とがバランスしている状態から、コイルへの
通電量を増加して可動鉄心からの力を増加させると、ス
プールは供給方向に摺動し、供給ポートとの間の開口面
積が大きくなった制御ポートの制御圧力は、可動鉄心か
らの力とバランスするまで上昇し、その位置でスプール
の摺動が止まる。また、コイルへの通電量を減少して可
動鉄心からの力を減少させると、スプールは戻り方向に
摺動し、戻りポートとの間の開口面積が大きくなった制
御ポートの制御圧力は、可動鉄心からの力とバランスす
るまで下降し、その位置でスプールの摺動が止まる。こ
のようにして制御ポートの圧力は、コイルへの通電量に
より制御される。

【００２０】ところで、このような制御における可動鉄
心の摺動には、オリフィスにより減衰力が付与され、弁
の作動の安定性向上が図られているが、本発明では、こ
のオリフィスを流通する作動流体が充填される流体室
は、制御ポートから戻りポートに至る流体通路と連通し
ているので、制御圧力を減少させるとき、制御ポートか
ら戻りポートに大量に作動流体が流れると、流体室に充
填されていた流体は排出されて、制御ポートからの流体
に入れ替わる。特に第２の発明では、流体室が流体通路
の途上にあるので、流体室の作動油は完全に入れ替えら
れる。

【００２１】したがって、オリフィスを流通する流体室
内の作動流体は、常にエアが混入していない作動流体に
自動的に維持され、オリフィスによる減衰力の発生が弱
められてしまうことはない。また、流体室内の作動流体
からエア抜きをするために、特にメンテナンスが必要と
なることはなく、また、エア抜き用の装備も必要なくな
るので、電磁比例圧力制御弁の小型化および低コスト化
を図ることが可能となる。

【００２２】また、第３の発明では、スプールを挟んで
反対側に流体室と反対側とが設けられており、流体通路
は流体室側から戻りポート側に流体を導く必要がある
が、スプールには軸上を貫通する貫通穴が形成されてお
り、制御ポートから流体室側を通って戻りポートに抜け
る流体通路は、制御ポートから低圧ポートを通り、貫通
穴の流体室側端部から戻りポート側端部に抜ける通路と
して構成できる。したがって、バルブボディは流体通路
を形成しなくてよい分だけ小さくすることができ、スプ
ールを小さくしないで弁全体の小型化を図ることができ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態について説明する。

【００２４】図１には、本発明の電磁比例圧力制御弁の
全体構成を示す。

【００２５】図示されるように、ハウジング１に形成さ
れたシリンダ２の同軸上には、スプール３が軸方向に摺
動自在に収容されている。このスプール３の両端には、
シリンダ２内周面に摺接するランド部３Ａ、３Ｂが備え
られる。このうち、後述する可動鉄心１５側（図の右
側）にあるランド部３Ｂの径は、反対側のランド部３Ａ
の径よりも大きくなっており、これに対応して、シリン
ダ２内径は、段部２Ａからランド部３Ａ側が細くなって
いる。なお、ハウジング１はブラケット１９に位置決め
固定されている。

【００２６】ランド部３Ａ、３Ｂの間には、圧力室４が
画成される。シリンダ２内周面に開口した制御ポート５
は、この圧力室４に常時連通し、制御圧力Ｐｃが導入さ
れている。電磁比例圧力制御弁は、この制御圧力Ｐｃを
制御する。

【００２７】また、シリンダ２内周面には、供給ポート
６が圧力室４と連通するように開口し、この供給ポート
６には、図示されないポンプからの高圧の供給圧力Ｐｓ
が導入されている。この場合、供給ポート６と圧力室４
（制御ポート５）との間の開口面積は、スプール１０３
の摺動位置に応じてランド部３Ａにより変えられるよう
になっている。すなわち、スプール３が定常位置から可
動鉄心１５に押されて端室８方向（図の左方向）に移動
する（供給方向に移動する）と、圧力室４と供給ポート
６との間の開口面積が拡大され、圧力室４（制御ポート
５）に高圧が導入されるようになっている。

【００２８】また、シリンダ２内周面には、ドレーン側
の戻り圧力Ｐｒが導かれる戻りポート７が開口してい
る。この戻りポート７は、スプール３基端部によりシリ
ンダ２内に画成される端室８と常時連通する。

【００２９】可動鉄心１５と当接するスプール３先端の
外周には、端室９が形成されている。この端室９には、
スプール３の軸上を貫通する貫通孔３Ｃおよび分岐孔３
Ｄを介して、端室８から戻り圧力Ｐｒが導入される。

【００３０】さらに、この端室９は、シリンダ２内周面
に圧力室４と連通するように開口する低圧ポート１０
と、連通孔１１を介して連通する。この低圧ポート１０
と圧力室４（制御ポート５）との間の開口面積は、スプ
ール３の移動によりランド部３Ｂによって変えられる。
すなわち、制御圧力Ｐｃが高まりスプール３が定常位置
から可動鉄心１５を押す方向（図の右方向）に移動する
（戻り方向に移動する）と、圧力室４と低圧ポート１０
との間の開口面積が大きくなり、圧力室４（制御ポート
５）の圧力がドレーン側に逃がされるようになってい
る。

【００３１】ハウジング１の端部には、非磁性材料から
なるパイプ１２を介してスリーブ１３が固定され、可動
鉄心１５は、このスリーブ１３の同軸上に、摺動部材１
４を介して摺動自在に収容される。

【００３２】この可動鉄心１５には、軸上を貫通するよ
うに貫通孔１５Ａが形成され、スプール３に形成された
貫通孔３Ｃと連通している。また、スリーブ１３のスプ
ール３と反対側の端部は、非磁性材料からなるプラグ１
６で閉鎖され、このプラグ１６と可動鉄心１５の間に
は、端室１７が画成される。貫通孔１５Ａの、この端室
１７への開口部には、オリフィス１８が設けられてい
る。

【００３３】可動鉄心１５を駆動するコイル２０は、ス
リーブ１３の外周から、パイプ１２およびハウジング１
の外周にかけて配設される。コイル２０は、筒体２１と
一対のリング状ヨーク２２、２３とからなるケース２４
内に収容され、このケース２４内に充填されたモールド
樹脂２５により固定されている。

【００３４】つぎに作用を説明する。

【００３５】電磁比例圧力制御弁では、スプール３に
は、コイル２０への通電により発生した電磁力が可動鉄
心１５を介して作用している一方で、ランド部３Ａ、３
Ｂの受圧面積の差ΔＡに起因して、可動鉄心１５側に向
かう流体力ΔＡ×（Ｐｃ−Ｐｒ）が作用している。そし
て、スプール３は、この流体力が電磁力とちょうどバラ
ンスするように、圧力室４（制御ポート５）に制御圧力
Ｐｃが導入される位置に保持されている。

【００３６】この状態から制御圧力Ｐｃを上昇させると
きには、コイル２０への通電量を、目標圧力に相当する
通電量にまで増大させ、これにより増大した電磁力によ
り、可動鉄心１５をスプール３側に移動させる。これに
より、可動鉄心１５に押されたスプール３は端室８方向
に移動し、供給ポート６の圧力室４への開口面積が拡大
するので、制御ポート５には供給ポート６から高圧の供
給圧力Ｐｓが導入され、制御ポート５の制御圧力Ｐｃは
上昇していく。そして、流体力ΔＡ×（Ｐｃ−Ｐｒ）が
電磁力とバランスするまで上昇したところで、すなわ
ち、制御圧力Ｐｃが目標圧力に達したところで、スプー
ル３の摺動は停止して、制御圧力Ｐｃは目標圧力に保持
される。

【００３７】一方、制御圧力Ｐｃを下降させるときに
は、コイル２０への通電量を少なくし、スプール３をラ
ンド部３Ａ、３Ｂの受圧面積差に基づく流体力ΔＡ×
（Ｐｃ−Ｐｒ）によって可動鉄心１５側に移動させ、低
圧ポート１０と圧力室４との開口面積を拡大する。する
と、作動油は、制御ポート５から、圧力室４、低圧ポー
ト１０、連通孔１１、端室９、貫通孔３Ｃ、端室８を順
次通って、戻りポート７へと大量に流れ込む。これによ
り制御ポート５の圧力Ｐｃは減少し、スプール３は流体
力と電磁力がバランスするところで止まる。

【００３８】ところで、このような圧力制御において、
可動鉄心１５が摺動するとき、拡大縮小する端室１７に
は貫通孔１５Ａを介して作動油が流出および流入する
が、この流れにはオリフィス１８において抵抗が発生す
る。これにより、可動鉄心１５の摺動には減衰力が与え
られ、可動鉄心１５の動きの安定化が図られている。

【００３９】この場合、端室９は制御ポート５から戻り
ポート７への作動油の流れの中に配置されており、端室
９内の作動油は制御圧力Ｐｃを下降させる制御を行うご
とに入れ替えられる。すなわち、制御ポート５の作動油
は制御圧力Ｐｃの上昇時に供給ポート５から大量に供給
されたものであり、端室９内の作動油は、制御圧力Ｐｃ
の下降時に戻りポート７へと排出され、制御ポート５か
らの作動油と入れ替わる。したがって、端室９内から貫
通孔１５Ａ、端室１７にかけての作動油にエアが混入し
たとしても、制御圧力Ｐｃを下降させるたびに、このエ
アが混入した作動油は、端室９から戻りポート７側に自
動的に排出される。

【００４０】このように、本発明によれば、可動鉄心１
５の周囲の作動油から自動的にエアを排出することがで
き、作動油に混入したエアが原因で、オリフィス１８に
より発生する可動鉄心１５の摺動に対する減衰力が弱ま
ってしまうことはないので、作動油からのエア排出作業
を特に行う必要がなくなる。また、このようなエア排出
のためにエアブリーダを備える必要もなくなるので、電
磁比例圧力制御弁を小型化することができる。

【００４１】また、制御ポート５から戻りポート７に至
る流体通路は、スプール３を貫通しする貫通穴３ｃによ
り構成されているので、流体通路を形成しなくてよい分
だけハウジング（バルブボディ）１を小さくすることが
でき、弁の小型化を図ることができる。また、この場
合、スプール３の径が小さくなる訳ではないので、弁を
小型化したとしても、流体力ΔＡ×（Ｐｃ−Ｐｒ）を得
るための受圧面積差ΔＡを十分に確保することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す断面図である。

【図２】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ シリンダ ３ スプール ３Ａ ランド部 ３Ｂ ランド部 ３Ｃ 貫通孔 ４ 圧力室 ５ 制御ポート ６ 供給ポート ７ 戻りポート ８ 端室 ９ 端室 １０ 低圧ポート １１ 連通孔 １２ パイプ １３ スリーブ １４ 摺動部材 １５ 可動鉄心 １５Ａ 貫通孔 １６ プラグ １７ 端室 １８ オリフィス ２０ コイル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高圧の供給圧が導入される供給ポートと、 ドレーン側に通じる戻りポートと、 制御ポートへの前記供給ポートの開口面積が拡大してい
   く一方で前記制御ポートへの前記戻りポートの開口面積
   が縮小していく供給方向と、前記制御ポートへの前記供
   給ポートの開口面積が縮小していく一方で前記制御ポー
   トへの前記戻りポートの開口面積を拡大していく戻り方
   向とに摺動可能なスプールと、 コイルへの通電で発生した推力で摺動して前記スプール
   を前記供給方向に付勢する可動鉄心と、 前記制御ポートの制御圧力にしたがって前記スプールを
   前記戻り方向に付勢する付勢手段と、 前記可動鉄心の摺動に減衰力を付与するオリフィスと、 このオリフィスを流通する作動流体が充填される流体室
   と、 を備えた電磁比例圧力制御弁において、 前記制御ポートから前記戻りポートへの流体通路と前記
   流体室とを連通させたことを特徴とする電磁比例圧力制
   御弁。
2. 【請求項２】前記流体室は前記制御ポートから前記戻り
   ポートへの流体通路の一部を構成することを特徴とする
   請求項１に記載の電磁比例圧力制御弁。
3. 【請求項３】前記流体室を前記スプールの一端付近に設
   けるとともに、前記戻りポートを前記スプールの他端付
   近に設け、前記スプールの軸上に貫通穴を形成し、前記
   制御ポートから前記戻りポートへの流体通路は、前記制
   御ポートから低圧ポートを通って前記スプールの一端側
   に達して流体室側に連通したのち前記貫通穴を通って前
   記スプールの他端側に達して前記戻りポートに通じる通
   路であることを特徴とする請求項１または請求項２に記
   載の電磁比例圧力制御弁。