JPS62147184A - 油圧開閉弁 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば自動車のアンチスキッド制御装置のホ
イルシリンダ制御用アクヂュエータ内に設けられる油圧
切替弁として用いて有効な油圧開閉弁に関する。

〔従来の技術および問題点］ 従来、油圧回路中に設けられる油圧開閉弁としては、例
えば特開昭６０−３３１５８号公報に開示されているよ
うに、一般に電磁弁が用いられる。電磁弁はソレノイド
コイルに通電した時に発生する電磁力によって弁体を吸
引し、弁体を弁座に対して接離させることにより流路の
開閉を行なう。ことろが電磁弁は、ソレノイドコイルの
インダクタンスの影響のために、通電してから弁体が作
動するまで一定の時間を要し、応答性が充分ではない。

またアンチスキ、トに制御装置のように、高速な応答が
要求され、高圧が作用する中で流路を開閉する必要があ
る場合、大きな電磁力を発生させるためにソレノイドコ
イルを大型化しなければならない。

一方、応答性の優れた電歪式アクチュエータを油圧開閉
弁の駆動源として用いることが考えられるが、この電歪
式アクチュエータを用いても通電時における弁開度は一
定であるため、アンチスキ７ド制御装置のように例えば
ブレーキペダルの踏力の大きさによって制御油圧が大幅
に変化するような場合には、油圧変化の特性が変わって
しまい制御の精度が低いという問題を有する。

本発明は、小型であって応答性が良く、かつ、制御油圧
が変化しても安定した特性を発揮できる油圧開閉弁を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る油圧開閉弁は、ハウジング内に電歪式アク
チュエータとピストンとスプールバルブと逆止弁とを収
容して構成される。ハウジングは、ピストンシリンダと
、このピストンシリンダに連通して形成されたスプール
シリンダと、このスプールシリンダのピストンシリンダ
とは反対側に形成され、高圧流体が流入する入口ポート
と、スプールシリンダに常時連通すべく設けられ、流体
が流出する出口ポートと、スプールシリンダに形成され
、入口ポートと出口ポートの間に位置するバルブシート
部とを有する。電歪式アクチュエータは、上記ピストン
シリンダ内に収容され、印加電圧に応じて伸縮し、ピス
トンは、上記ピストンシリンダ内に収容されて上記スプ
ールシリンダ側に油圧室を形成し、上記電歪式アクチュ
エータの伸縮に応じて変位して該油圧室を膨張収縮させ
る。

スプールバルブは、上記スプールシリンダ内に摺動自在
に収容され、上記バルブシート部に接離して上記入口ポ
ートと出口ポートを連通もしくは遮断し、上記入口ポー
トと油圧室を連通させる主通路を形成されるとともに、
上記入口ポートと油圧室を常時連通させる絞り通路を形
成され、上記バルブシート部への着座時において、この
着座状態を維持しようとする力が作用する受圧面積の方
が」二記バルブシー１−から離座させようとする力が作
用する受圧面積よりも大きい。逆止弁は上記主通路を開
閉し、上記入口ポートから油圧室側への流体の流れのみ
を許容する。

〔実施例〕

以下図示実施例により本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る油圧開閉弁を示す。こ
の図において、ハウジング１０は大ロポ−４１１と出口
ポート１２を有し、これらの入口ポート１１と出口ポー
ト１２はスプールバルブ１３により連通もしくは遮断さ
れる。これらのポート１１．１２が連通ずる時、入口ポ
ートから作動油がハウジング１０内に流入し、この作動
油は出口ポート１２を通って外部へ流出する。

ハウジング１０内には、ビスＩ・ンシリンダ１４と、こ
のピストンシリンダ１４に連通し、ピストンシリンダ１
４の約１７４の内径を有するスプールシリンダ１５とが
形成される。ピストンシリンダ１４の端部すなわち開口
部はカバー１６により閉塞される。圧電素子を多数積層
して成る電歪式アクチュエータ１７は、一端がカバー１
６に固定されてピストンシリンダ１４内に収容され、印
加電圧に応じて矢印Ａに沿って伸縮する。電歪式アクチ
ュエータ１７に電圧を印加するため、リード線１８　、
１９がカバー１６を貫通して設けられる。ピストン２０
は電歪式アクチュエータ１７のスプールシリンダ側の端
部に固定され、ビス１〜ンシリンダｌ４内のスプールシ
リンダ１５側に油圧室２１を形成する。油圧室２１内に
は、ピストン２０を電歪式アクチュエータ１７側に付勢
するヘルビルスプリング２２が設けられる。ピストン２
０の外周面はピストンシリンダ１４の壁面に摺動自在に
支持され、０リング２３によりシールされる。しかして
ピストン２０は電歪式アクチュエータ１７の伸縮に応じ
て変位し、油圧室２１を膨張収縮させる。

スプールバルブ１３はスプールシリンダ１５内に摺動自
在に収容される。スプールシリンダ１５の右側は他の部
分よりも約１０％径が大きい大径部１５ａとなっており
、スプールバルブ１３は大径部１５ａから突出して、開
口部３０に螺合されたカバー２４内に臨む。このカバー
２４とスプールバルブ１３との間には、スプリング２５
が設けられ、これによりスプールバルブ１３は、非作動
時、大径部１５ａの端部に形成されたバルブシート部２
６に着座して入口ポート１１を出口ポー１〜１２とを遮
断する。入口ポート１１はカバー２１！に穿設され、出
口ポート１２はスプールシリンダの大径部１５ａに常時
連通するようにハウジング１０に穿設される。バルブシ
ート部２６は入口ポート１１と出口ポート１２の間に位
置する。スプールバルブ１３のスプールシリンダ１５か
ら突出する部分は、他の部分よりも大径に成形され、バ
ルブシート部２６に密着可能な円錐面部１３ａが形成さ
れる。しかしてスプールバルブ１３がスプリング２．５
に抗してバルブシート部２６から離座すると、入口ポー
ト１１は円錐面図１３３の外側を介して出口ポート１２
に連通ずる。

一方、スプールバルブ１３の軸心部には、入口ポー１−
１１と油圧室２１とを連通可能な主通路２７が形成され
、この主通路２７の左側開口部は逆止弁２８により開閉
される。逆止弁２８は、主通路２７の開口部に密着可能
な鋼球２８ａと、この鋼球２８ａとピストン２０の間に
設けられて鋼球２８ａをスプールバルブ１３側に付勢す
るスプリング２８ｂとから成る。しかして逆止弁２８は
、圧油が入口ポート１１から主通路２７を通って油圧室
２１内へ流入することのみを許容する。スプールバルブ
１３の左端部の外周面は小径に成形されてスプールシリ
ンダ１５との間にクリアランスが形成され、またこの左
端部には主通路２７と外周面とを連通ずる絞り通路２９
が穿設される。すなわち、絞り通路２９は入口ポート１
１と油圧室２１とを常時連通する。

本実施例は次のように作用する。

電歪式アクチュエータ１７に電圧を印加しない時、スプ
ールバルブ１３はスプリング２５および抽圧により図の
左方へ付勢されてバルブシー）・部２６に着座し、入［
］ポート１１と出「Ｉポート１２とを遮断する。この遮
断状態において、スプールバルブ１３を左方へ付勢する
力は、スプールバルブ１３を左方へ付勢する力が作用す
る受圧面積とスプールバルブ１３を右方へ付勢する力か
作用する受圧１１１積の差、すなわちスプールシリンダ
１５の大径部１５ａと他の部分との断面積の差に、入口
ポート１１内の圧力と出口ポート１２内の圧力との差を
乗した大きさである。しかしてスプールバルブ１３はバ
ルブシート部２６への着座状態を維持する。

ここで電歪式アクチュエータ１７に瞬間的に高電圧を印
加すると、この電歪式アクチュエータＩ７の伸長により
ピストン２０はヘルビルスプリング２２に抗して右方へ
変位して油圧室２１の容積を減少させる。したがって油
圧室２１内の圧力は急激に上昇し、スプールバルブ１３
はスプリング２５に抗して右方へ変位する。この時、ピ
ストン２０の変位は微少であるが、油圧室２１よりもス
プールシリンダ１５の方が小さい断面積を有することよ
り、スプールバルブ１３は比較的大きく右方へ変位して
バルブシート部２６から離座する。

この結果、入口ポート１１は出口ボー１−１２に連通し
、作動油が入口ポー１−１１から流入して出口ポート１
２へ流出する。またこの時、油圧室２１内の作動油は絞
り通路２９を通ってスプールバルブ１３の通路２７へ流
入し、人口ポートｌ　１　＋！ｊｌｌへ流動する。しか
して油圧室２１内の圧力は徐々に低下し、スプールバル
ブＩ３は徐々乙こ左方へ変位してハルジン−１一部２６
に着座する。

このように、電歪式アクチュエータ１７に瞬間的に電圧
を印ｊｅ＋１する（例えば５００■の電圧を矩形波とし
て付与する）ことにより、スプールバルブ１３は一時的
に開弁じて入口ポート１１と出口ポート１２とを連通さ
せる。この時の開弁の大きさおよび時間は、電歪式アク
チュエータ１７への印加電圧の大きさおよび矩形波の周
波数を変化させることにより制御される。また、本実施
例は、このように電歪式アクチュエータ１７によってス
プールバルブ１３を開閉駆動させるように構成されてい
るので、電磁弁のようにコイルのインダクタンスの影響
がなく、極めて応答性がよい。

次に本実施例の油圧開閉弁の開弁状態において、入口ポ
ート１１側と出口ポート１２側の差圧の大きさの違いが
この開閉弁に及ぼす影響について述べる。

人口ポート１にと出口ポート１２の差圧ΔＰが比較的大
きい場合、スプールバルブ１３がバルブシート部２６に
着座するための荷重Ｉ？Ｃは、スプールシリンダ１５の
大径部１５ａと他の部分との断面積の差をΔＳとし、ス
プリング２５の押圧力をＦｓとすると、 Ｆｃ＝　ΔＳ　・　Δ　Ｐ　　十　Ｆｓ　　　　　　　
　　・・・　　（月となる。ただし、スプリング２８ｂ
の押圧力は他の力に比べて小さいので無視する。

さて、電歪式アクチュエータ１７へ電圧を印加すること
による油圧室２１の圧力上昇分Ｐとスプールシリンダ１
５の断面積Ｓとの積が北記荷重Ｆｃよりも大きくなると
、スプールバルブ１３は開弁するので、この量弁条件は ｓ−ｐ＞ΔＳ・ΔＰ＋Ｆｓ　　　　＝・（２）と表せる
。

しかして、入口ボー１−１１と出口ポート１２間の差圧
ΔＰが大きくなるほど、開弁に必要な油圧室２１の圧力
上昇分Ｐは大きくなり、すなわち、開弁の程度が小さく
なることが理解される。また開弁時、油圧室２１内の作
動油は絞り通路２９を通って入口ポートｌｌ側へ流出し
、これによりスプールバルブ１３はバルブシート部２６
に着座する方向へ変位するが、油圧室２１内の圧力上昇
分Ｐが大きいほど、作動油は迅速に絞り通路２９を通過
してスプールバルブ１３はより早く着座する。

すなわち、入口ポート１１と出ロポート１２間の差圧Δ
Ｙ）が大きいほど、スプールバルブ１３のリフ）ｌは小
さく、かつより短時間で閉弁する。逆に、入口ポート１
１と出口ポー）１２間の差圧ΔＰが小さいと、（２）式
より油圧室２１の圧力上昇分Ｐは小さくなるので、スプ
ールバルブ［３の開弁におけるリフト号は大きくなり、
かつ閉弁するまでの時間は長ぐなる。

以上のように本実施例に係る油圧開閉弁は、入［」ポー
ト１１と出ロポート１２間の差圧か大きい時、開弁の［
早変が小さく、差圧か小さい時、開弁の程度が太きい。

開弁時におりる作動油の流速ば、人１コポート１１と出
口ボー１−１２間の差圧が大きくなるほど大きくなるか
、上記構成を有する油圧開閉弁によれば、差圧が変化し
ても作動油の’／ｌｆｌ　”ｒ（３を一定範囲内に抑え
ることかでき、安定したｂ（Ｌ量特性を得ることができ
る。しかしてこの油圧開閉弁は、入口ポートｌｌ側と出
口ポート１２側との差圧が大きく変化するような油圧シ
ステムにおいて、作動油の流動をきめ細かく、かつ高速
に制御するのに有効である。

第２図は上記油圧開閉弁をアンチスキッド制御装置に適
用した例を示す。

この図は１つの車輪４０に対するアンチスキッド制御装
置を示し、ブレーキペダル４１に連結されたマスクシリ
ンダ４２と車輪４０に設けられたホイルシリンダ４３と
の間にぼ、上記実施例の油圧開閉弁１００，２００を存
するアンチスキット制御用のアクチュエータ５０が設け
られる。マスシリンダ４２から延びる管５１からは枝管
５２　、５３　、５４が分岐する。枝管５２は油圧開閉
弁１００の入口ポート１１に、枝管５３は切替弁３００
の入口ポート３０１に、枝管５４は油圧ポンプ４００の
吐出ポート４０１に、それぞれ接続される。ホイルシリ
ンダ４３から延びる管５５からは枝管５６　、５７　、
５８が分岐し、枝管５６は油圧開閉弁１００の出口ポー
１−１１２’こ、枝管５７は切替弁３００の出口ボー１
３０２に、技管５８は油圧開閉弁２００の入口ポート２
１１に、それぞれ接続される。リザーバ５００から延び
る管５９からは枝管６０　、６１が分岐し、枝管６０は
油圧開閉弁２００の出口ポート２１２に、枝管６１は油
圧ポンプ４００の吸入ポート４０２に、それぞれ接続さ
れる。

通常のブレーキ操作時、切替弁３００は図示とは異なる
位置にあり、入口ポート３０１　と出口ポート３０２を
連通させる。したがって、ブレーキペダル４１を踏込む
ことによりマスクシリンダ４２に発生するブレーキ油圧
は、管５１　、５３　、５７　、５５を介してホイルシ
リンダ４３に伝達され、車輪４０のブレーキ作用が行な
われる。

アンチスキッド制御時、切替弁３００は図示位置に切替
えられ、入口ポート３０１　と出口ポート３０２とを遮
断する。ホイルシリンダ４３内を残圧させるへくごの中
のブレーキ油をリザーバ５ｏｏに解放する場合、油圧開
閉弁２００は、電歪式アクチュエータに例えは約４００
　ＩＩ　ｚで５００■のピーク値５００■の矩形波の電
圧が印加され、人口ポート２１１　と出口ポート２１２
が連通ずるよう制御される。またホイルシリンダ４３内
を増圧させるべくマスクシリンタ゛４２１人］のフル−
キｌ由をホイルシリンダ４３に供給する場合、油圧開閉
弁１００は、同様に、電工式アクチュエータに電圧が印
加され、入口ポート１１１　と出口ポート１１２が連通
ずるよう制御される。

しかして２つの油圧開閉弁１００，２００を別々に制御
することにより、ホイルシリンダ４３内は高速で増減圧
し、適切なアンチスキッド制御が行なわれる。なおリザ
ーバ５００内のブレーキ油は油圧ポンプ４００により汲
み上げられ、マスクシリンダ４２へ圧送される。

さて、マスクシリンダ４２の油圧は、ブレーキペダル４
１に付与される踏力の大きさにより変化し、また制御時
におけるホイルシリンダ４３の油圧の好ましい大きさは
走行路面の犀擦係数の大きさに応じて変化する。油圧開
閉弁の開弁特性が、このような油圧の大きさの変化に対
してあまり変化しないことは、アンチスキッド制御装置
において、ホイルシリンダ４３内の油圧変化特性を常時
略一定に保持できることとなり、安定したアンチスキッ
ド制御が得られる。また油圧開閉弁１００，２００は電
歪式アクチュエータにより開閉駆動されるので応答性の
点て優れており、高精度なアンチスキッド制御が得られ
る。さらに油圧開閉弁１００，２００は、第１図に示す
よう乙こスプールバルブ１３に穿設された絞り通路２９
により油圧室２１と入口ポート１１とが常時連通してい
るので、油圧ポンプ４００による配管径内の圧力脈動あ
るいはホイルシリンダ４３の油圧の増減による圧力変動
のように、比較的緩やかな圧力変動だけが、絞り通路２
９を介して油圧室２】に伝達される。したがってスプー
ルバルブ１３は、電歪式アクチュエータ１７の瞬時の伸
張による油圧室２１の圧力の極めて惣、激な上昇のみに
感応し、誤動作するおそれがない。

また油圧開閉弁１００．２００は、第１図に示すように
、逆１に弁２８により入口ポー１〜側の圧力が直らに油
圧室２１内に導かれるようになっており、これによりス
プールバルブ１３の開閉のすくれた応答１ノ１−が得ら
れる。

以北、第１図の構成を有ずろ油圧開閉弁をアンチスキッ
ド制御装置に適用した例を説明したが、この油圧開閉弁
はその他の油圧システムにも適用できることは言うまで
もない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、入口ポートと出口ポート
の差圧が大きい時作動油の出口ポートからの流出が制限
され、入口ポートと出口’ｓ；−＋−の差圧が小さい時
作動油の出口ポートからの流出が多くなる。したがって
、高圧側（入口ポート）と低圧側（出口ポート）の差圧
が大きく変化する油圧システムにおいて、差圧の大きさ
にかかわらず、作動油の流出量を一定範囲内に抑えるこ
とができ、油圧システムにおける制御性を安定さゼるこ
とかできる。すなわち、例えばアンチスキンド制？Ｉｎ
　装置の場合、ホイルシリンダ内の油圧の変化率が安定
し、油圧開閉弁の上流および下流の差位の大きさにかか
わらず、安定したアンチスギノド制御１１を行なうこと
が可能となる。

また本発明は電歪式アクチュエータにより開閉駆動され
るものであるから、小型かつ応答性の優れた抽圧開閉弁
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る油圧開閉弁を示す断面
図、 第２図は第１図の油圧開閉弁を適用したアンチスキッド
制御装置を示す回路図である。 １０・・・ハウジング、　　　１１・・・入口ポート、
１２・・・出口ポート、　　　１３・・・スプールバル
ブ、１４・・・ピストンシリンダ、 １５・・・スプールシリンダ、 １７・・・電歪式アクチュエータ、 ２０・・・ピストン、　　　　２１・・・油圧室、２８
・・・逆止弁。 １０・・・ハウジング １１・・　入口ポート １２・・・呂ロポート １３・　・スプールバルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．以下の構成を有することを特徴とする油圧開閉弁。 ピストンシリンダと、このピストンシリンダに連通して
   形成されたスプールシリンダと、このスプールシリンダ
   の該ピストンシリンダとは反対側に形成され、高圧流体
   が流入する入口ポートと、該スプールシリンダに常時連
   通すべく設けられ、流体が流出する出口ポートと、該ス
   プールシリンダに形成され、入口ポートと出口ポートの
   間に位置するバルブシート部とを有するハウジング；上
   記ピストンシリンダ内に収容され、印加電圧に応じて伸
   縮する電歪式アクチュエータ； 上記ピストンシリンダ内に収容されて上記スプールシリ
   ンダ側に油圧室を形成し、上記電歪式アクチュエータの
   伸縮に応じて変位して該油圧室を膨張収縮させるピスト
   ン； 上記スプールシリンダ内に摺動自在に収容され、上記バ
   ルブシート部に接離して上記入口ポートと出口ポートを
   連通もしくは遮断し、上記入口ポートと油圧室を連通さ
   せる主通路を形成されるとともに、上記入口ポートと油
   圧室を常時連通させる絞り通路を形成され、上記バルブ
   シート部への着座時において、この着座状態を維持しよ
   うとする力が作用する受圧面積の方が上記バルブシート
   から離座させようとする力が作用する受圧面積よりも大
   きいスプールバルブ； 上記主通路を開閉し、上記入口ポートから油圧室側への
   流体の流れのみを許容する逆止弁。