JPS6023681A - 比例制御弁 - Google Patents

比例制御弁

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JPS6023681A
JPS6023681A JP13204383A JP13204383A JPS6023681A JP S6023681 A JPS6023681 A JP S6023681A JP 13204383 A JP13204383 A JP 13204383A JP 13204383 A JP13204383 A JP 13204383A JP S6023681 A JPS6023681 A JP S6023681A
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JP
Japan
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valve
pressure
spring
outlet
inlet
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JP13204383A
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JPH0444774B2 (ja
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Koji Takada
高田 晧司
Yukinori Nishiyama
西山 幸典
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/10Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit
    • F16K11/20Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit operated by separate actuating members
    • F16K11/24Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit operated by separate actuating members with an electromagnetically-operated valve, e.g. for washing machines

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)

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】 印 産業上の利用分野 この発明は、液圧をエネルギー源とする自動制御システ
ムにおいて、一定またはほぼ一定の高圧源とタンク間に
配して電気信号に児合った所望圧力を得る、いわゆる比
例制御弁ないし比例制御減圧弁〔以下、単に比例制両弁
という〕に関するものである。
仲)従来技術とその問題点 従来の比例制御弁は、スプールバルブが用いられている
が、スプールバルブは圧力流体の漏れが避けられない。
また、流体が絞りを通過する際の圧力降下を利用するも
のであるため、流量を制限すると制御性が悪くなる。
このため、間欠的に使用するものであっても、常時若干
の漏れ流量があるため、非作動時にもポンプ・アキュム
レータ系にエネルギ消費があり、省エネルギの見地から
好ましくない。
特に、自動車のようにエネルギ消費量の制約の大きなシ
ステムにおいては、このような比例制御弁は、はとんど
使用に耐えない。
そこで、この発明は上記の問題点を解決し、非作動時に
エネルギ消費が無く、また作動時においても高圧流体源
の消費を最少限にとどめた比例制御弁を提供することを
目的としている。
e→ 問題点を解決するための手段 」二記の問題点を解決するために、この発明は、高圧源
と接続される入口と目的とする出力圧を得る出力口との
間に電磁開閉弁でなる入口弁を介在し、またタンクと接
続される出口と」−記出力口との間に電磁開閉弁でなる
出口弁を介在した構成としている。
上記式1」弁は弁体の有効受圧面積に開弁方向に作用す
る高圧源の押圧力に対向し、かつこれを上回る大きさの
押圧力を閉弁方向に与えるスプリングおよび上記スプリ
ングの押圧力に対向して開弁方向の電磁力を与える電磁
コイルを備えたものであり、また、上記出口弁は、開弁
方向に押圧力を与え常時開弁状態を保持するスプリング
およびその押圧力を上回る閉弁方向の電磁力を与える電
磁コイルを備えたものである。
上記の入口弁は非作動時閉状態、出口弁は非作動時開の
状態にあり、作動初期においては出口弁が閉弁し、入口
弁が開放することにより、出力口の出力圧が上昇する。
また、出力圧が過剰になると出口弁が開弁し、高圧流体
をタンク側へ戻す作用を行なう。
そして、指示圧と出力圧が等しい場合は両弁共に閉弁し
、無、駄に高圧流体を消費することが無い。
に)実施例 図面に示した比例減圧弁は、弁本体1に入口弁2と出口
弁3を結合した構造のものである。
弁本体1は、高圧源に接続される入口4とタンクに接続
される出口5.および目的とする出力圧を得る出力]」
6を有する。入口4は入]」通路7と、また出口5は出
1コ通路8とそれぞれ連通し、またこれらの各通路7,
8は出力口6と連通した出力通路9にそれぞれ人口弁孔
10および出口弁孔11を介して連通している。
上記の出力通路9の側方に入口弁2のケーシング12を
結合し、そのケーシング12内にスライド自在に挿入し
た可動鉄片13のニードル弁部13/の先端により大口
弁孔10を開閉するようになっている。可動鉄片13は
その後端面に凹所14を有し、その凹所14に挿入した
スプリング15の油部をケーシング12に液密を保持し
て挿入した固定鉄片16に当て、可動鉄片13に閉弁方
向の押圧力を付与している。また、可動鉄片13の先端
ニードル弁部13′のテーパ面から前記凹所14に至る
連通路17を設け、可動鉄片13の後端面にも出力圧が
作用するようになっている。
上記ケーシング12の周りに電磁コイル18を嵌着し、
これに通電すると、固定鉄片16が励磁され、可動鉄片
13を開弁方向に動かそうとする電磁力が及ぶ。
したがって、いま ニードル弁部13′の有効受圧面積を Aiミスプリン
グ1のバネ力を 5i 高圧源の圧力を Pi 出力圧を 1 電磁コイル18の電磁力を Fi とすると、開弁方向に作用する力は、P i A iと
Fiであり、閉弁方向に作用する力は、SiとPA i
であるから、これらのバランス条件により出力圧Pは、
次式によって現わすことがてきる。
Pニー十(Pi −AT) −(1) I なお、高圧源に若干の変動がある場合は、スプリング1
5による圧力S i/A iを高圧源の圧力Piのとい
うる最高圧Pimaxより若干大きく設定しておき、常
時Piを測定しながら、所望の出力圧Pに対して i F i =Ai (P 十−−Pitnax) +Ai
 (Pimax −Pi )−+2)A+ なる電磁力Fiが出るような電流を流しでやり、 Lt
”よい。
この場合、高圧源の圧力P1の測定は、アキュムレータ
蓄圧のため、ポンプを間欠的に駆動するタイプの動力源
であれば、もともとポンプ駆動のオン・オフの判定のた
めに測定を要する量であるので、余分のコスト負担には
ならない。
もし、Piの変動が極めて少ない構造の圧力源が使用さ
れる場合は、Piは一定値と考えられるから、その測定
とフィードバックの必要はない。
一方、出目弁3は、一端閉塞のケーシング19の周りに
電磁コイル20を嵌着し、ケーシング19内部に挿入し
た可動鉄片21にニードル弁体22を固定し、また」二
記ケーシング19の開放側に挿入固定した固定鉄片23
にニードル弁体22をスライド自在に挿通し、かつ固定
鉄片23と可動鉄片21との間に微弱なバネ力のスプリ
ング24を介在し、弁体22に開弁方向の力をイτ1与
づ−る。
」二記の出目弁3は、その固定鉄片23を弁本体1に固
定することにより弁本体1と一体化され、弁体22の先
端は弁孔11に臨む。また、固定鉄片23及び可動鉄片
21に、それぞれ通路25.26を設け、可動鉄片21
の端面に出口液圧を導き、弁体22の動きを容易にして
いる。
いま 弁体22の有効受圧面積をM スプリング24のバネ力をS。
出力圧を 1゛ 電磁コイル20の電磁力をFO とすると、開弁方向に作用する力はPA□とSOてあり
、閉弁方向に作用する力はFoである力)らこれらのバ
ランス条件により、出力圧Pは、次式によって現わすこ
とができる。
Fo S。
Pニー −(3+ Ao A。
電磁コイル20に上記(3)式を満足する電磁力Fo 
、すなわち r o−An (P 十A名−)−−+4+となるよう
な電流を流してやれば、弁体22(よ出力圧をPに保持
した状態で一定量だ番す出口弁孔11を開放し、余分の
高圧流体をt−旧15力)らタンクへ戻す作用を行なう
なお、上記入口弁2及び出口弁3の各定数の設定に際し
て、両方とも同じ出力圧Pに設定すると、場合によりハ
ンチングを起し、不必要に高圧流体を消費するおそれが
ある。
そこで、若干の圧力差△Pを設け、大口弁2に関しては
、前掲の(1)式のPの代りにP−△Pを、また出口弁
3に関しては、前掲の(3)式のPの代りにP十八Pを
用いること、すなわち入口弁2の作動バランス圧の方が
、出口弁3の作動バランス圧より若干低くなるよう設定
することが望ましい。
そうすると、大口弁2の電磁力Fiは、1 Fi=Ai(P−△P+N丁−Pi) −(51となり
、出口弁3の電磁力FOは、 Sθ Fo = Ao(P十△P十−)−(61A。
となる。
こうしておけば、非作動状態から作動状態に入る時に、
まず出目弁3を閉じ、次いで大口弁2を開くことになる
ので、高圧作動流体の損失がない。また、電磁コイル1
8.20に無用の大電流を流すことによる無用の発熱も
なくなる。
次に、大口弁2と出口弁3の各電磁コイル18.20に
同一電流を直列配線することなどにより流すことができ
れば、電流制御が簡単になり太いに便利である。そこで
、(5) (61式から、Fi= Fo が恒常的に成
立する条件として、Pi一定の動力源の場合は次の(7
1(81式が成立するように設定すればよい。
Ai = Ao = A −(71 Si−3o = A(Pi −1−2Δp)−−(81
上記(7) +8i式は、大口弁2と出口弁3の有効受
圧面積Ai 、 Aoが等しくAであること、大口弁2
のスプリング15のバネ力Si と出目弁3のスプリン
グ24のバネ力SOの差が、高圧源の圧力Piに両弁の
作動圧力差2△Pを加えたものと上記有効受圧面積Aと
の積であることが、両電磁コイル18.20に同一電流
を流して所要の出力圧Pを得ることの条件であることを
示している。
もし、両方の有効受圧面積Ai 、 Aoを同一に製作
することか困難であるなら、電磁力Fi、F□をそれぞ
れの電磁コイル18 、20の巻数や磁気抵抗を調整し
てFi 、 Foの比が次の(91jlOj式が成立す
るようlこ、設定すればよい。
■−高−□(9) 」1記(91,tlO+式から、前記t71.(8]式
がAi = A、O(7)特殊な場合であったことがわ
かる。
また、I′Iが変動する動力源の場合は、両方の電磁コ
イル18.20に直列に同一電流を流し、更に高圧源(
動力源〕の変動に見合う補正電流を電磁コイル18のみ
に重畳してやれは良い。
すなわち(91、(101式は更に一般化されSi S
Ai Ao = ”max +’;l△P−−(li)
Ai ”’ ”’ AU ” 十人’(Pimax−Pi) 
−(12)(12)式において第1項が共通電流に基く
電磁コイル1日の発生電磁力、第2項が補作電流に基く
電磁コイル18の発生電磁力となる如く設定すれば良い
また、上記実施例においては、出目弁3の弁体22をス
プリング24により開弁方向に伺勢しているが、この付
勢力はスプリング24に代え弁体22自体の自重によっ
ても得ることができる。
また、上記実施例においては、固定コイルである両電磁
コイル18.20に通電して可動鉄心13.21と一体
の弁体13’、22を動かすソレノイド型であるが、磁
界中に置いた可動コイルに弁体を取付け、可動コイルに
通電することによって電磁力を得る可動コイル型であっ
てもよい。
(句 効果 以上述べたように、この発明の比例制御弁は、非作動状
態においては大口弁によって入口弁孔が閉弁され、また
作動初期、すなわち所要出力圧に達するまでは出口弁に
より出口弁孔を閉弁することにより、高圧流体の無駄な
消費を無くすることができる。
【図面の簡単な説明】
図面は実施例の断面図である。 1・・・弁本体 2・・・出口弁 3・・・入口弁 4・・・入口 5・・・出]」 6・・・出力口 10・・・入口弁孔 11・・・出口弁孔13・・・可
動鉄片 13′・・・弁体15・・・スプリング 17
・・・連通路18・・・電磁コイル 田・・・電磁コイ
ル21・・・可動鉄片 囚・・・弁体 特許出願人 住友電気工業株式会社 同 代理人 鎌 1]」 文 二 手続補正書(0剖 1.事件の表示 昭和58年特許願第132043号 2、発明の名称 比例制御弁 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 大阪市東区北浜5丁目15番地 氏名酩称)(2]3)住友電気工業!朱式会汁5゜ 昭和 年 月 日 (発送日) 6、補正により増力1ける効用の数 補 正 の 内 容 1、 特許請求の範囲を別紙のとおり訂正しまず。 2、明細書第6頁第12行目「減圧」を「制御」に訂正
します。 3、同第7頁第7行目「他部」を「他端」に訂+Eしま
す。 4、同第8頁第11行目「というる」を「とりうる」に
訂正します。 5、同第14頁第1行目 しまず。 6、同第14頁第3行目「補作」を「油面」にS]正し
ます。 特許請求の範囲 (」) 高圧源と接続される入口、タンクと接続される
出]」、目的とする出力圧を得る出力口および出力圧を
制御する電磁開閉弁を有する比例制御弁において、」1
記入口と出力口の間および出口と出力1コの間にそれぞ
れ」1記電磁開閉弁を人口弁および出口弁として介在し
、」二記人ロ弁は弁体の有効受圧面積に開弁方向に作用
する高圧源の押圧力に対向し、かつこれを」1回る大き
さの押圧力を閉弁方向に与えるスプリングおよび上記ス
プリングの押圧力に対向して開弁方向の電磁力を11.
える電磁コイルを備え、また上記出口弁は開弁方向に押
圧力を与え常時開弁状態を保持するスプリングおよび上
記スプリングの押圧力を上回る閉弁方向の電磁力を与え
る電磁コイルを備えたことを特徴とする比例制御弁。 (21」二記入ロ弁の作動バランス圧力を、出口弁の作
動バランス圧より低く設定したことを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の比例制御弁。 +3) l記入L1弁および出口弁の有効受圧面積を実
質的に等しく設定し、またへL1弁スプリンクの押圧力
と出口弁スプリングの押圧力の差を高圧源圧力に上記有
効受圧i1i’i fitを乗じた値と等しく設定し、
且つ人口弁電磁コイルと出[1弁電磁コイルの電磁力を
実質的に等しく設定したことを特徴とする特許請求の範
囲第1項又は第2項イこ記載の比例制御弁。 (4) 上記有効受圧面積に乗じるべき高圧源圧力(ま
、入ロ弁ト出1−1弁の作動バランス圧の差を加算した
ものであることを特徴とする特許請求の範囲第2項に記
載の比例制御弁。 (5) 上記入[」弁および出口弁の有効受圧面積を不
等に形成し、また人口弁スプリングの力と出11弁スプ
リングの力の差を高圧源圧力に」1記有効面積を重した
値と等しく設定し、かつ人口弁及び出口弁の各電磁コイ
ルの電流当りの電磁力をこれら答弁の有効受圧面積と比
例量[糸を有づ−るように設定したことを特徴とする特
許請求の9・[1同第1項又は第2項に記載の比例制御
弁。 (6) 上記有効受圧1IIi債に乗じるへき高圧源圧
力Cま、入口弁と出口弁の作動バランス圧の差を加算し
たものであることを特徴とする特許請求の範囲第5項に
記載の比例制御弁。 f71 J:記入1弁電磁コイルと出「口弁電磁コイル
を直列に配線したことを特徴とする特許請求の範囲第1
項から第6項のいずれかに記載の比例制御弁。 (8) 上記入口弁スプリングの強さを高圧源圧力の最
大値に見合うように設定し、高圧源圧力の上記最大値か
らの低下分に見合うだけ入口弁電磁コイルの電磁力を補
正追加することを特徴とする特許請求の範囲第1項から
第7項のいずれかに記載の比例制御弁。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) 高圧源と接続される入口、タンクと接続される
    出口、目的とする出力圧を得る出力口および出力圧を制
    御する電磁開閉弁を有する比例制御弁において、上記入
    口と出力口の間および出口と出力口の間にそれぞれ上記
    電磁開閉弁を入口弁および出口弁として介在し、上記人
    口弁は弁体の有効受圧面積に開弁方向に作用する高圧源
    の押圧力に対向し、かつこれを上回る大きさの押圧力を
    閉弁方向に与えるスプリングおよび」1記スプリングの
    押圧力に対向して開弁方向の電磁力を匈える電磁コイル
    を備え、また上記出口弁は開弁方向に押圧力を力え常時
    開弁状態を保持するスプリングおよび上記スプリングの
    押圧力を上回る閉弁方向の電磁力を与える電磁コイルを
    備えたことを特徴とする比例制御弁。 (2)」二記入ロ弁の作動バランス圧力を、出口弁の作
    動バランス圧より低く設定したことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載の比例制御弁。 (31上記入口弁および出口弁の有効受圧面積を実質的
    に等しく設定し、また人口弁スプリングの押圧力と出口
    弁、スプリングの押圧力の差を高効受圧面積を乗じた値
    と等しく設定し、且つ入口弁電磁コイルと出口弁電磁コ
    イルの電磁力を実質的に等しく設定したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の比例制御弁
    。 (4)上記有効受圧面積に乗じるべき高圧源圧力は、大
    口弁と出口弁の作動!〈ランス圧の差を加算したもので
    あることを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の比
    例制御弁。 (5)上記入口弁および出口弁の有効受圧面積を不等に
    形成し、また人口弁スプリングの力と1」」1弁スプリ
    ングの力の差を高圧源圧力に」二言己有効面積を重した
    値と等しく設定し1.か一つ人口弁及び出口弁の各電磁
    コイルの巻数をこれら各弁の有効受圧面積と比例関係を
    有するように設定したことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項又は第2項に記載の比例制却弁。 (6)上記有効受圧面積に乗じるべき高圧源圧力は、入
    口弁と出口弁の作動バランス圧の差を加算したものであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の比例
    制御弁。 (7) −に記入1弁電磁コイルと出口弁電磁コイルを
    直列に配線したことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    から第6項のいずれかに記載の比例制御弁。 (8)上記入口弁スプリングの強さを高圧源圧力の最大
    値に見合うように設定し、高圧源圧力の上記最大値から
    の低下分に見合うだけ入口弁電磁コイルの電磁力を補正
    追加することを特徴とする特許請求の範囲第1項から第
    7項のいずれかに記載の比例制御弁。
JP13204383A 1983-07-18 1983-07-18 比例制御弁 Granted JPS6023681A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002147408A (ja) * 2000-11-09 2002-05-22 Ckd Corp 電空レギュレータ

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