JPWO2011040551A1 - 液体流量制御バルブ - Google Patents

Abstract

第１電動モータでデストリビュータ（４２）を回転させると、デストリビュータ（４２）の入口開口（４２ｃ）とスリーブ（３７）の出口開口（３７ａ）との重なり部分の総面積が変化するため、第２電動モータでロータ（３８）を回転させると、ロータ（３８）の連通孔（３８ｃ，３８ｄ）が前記重なり部分を通過するときには入力ポート（３１ｅ）がデストリビュータ（４２）の入口開口（４２ｃ）、ロータ（３８）の連通孔（３８ｃ，３８ｄ）およびスリーブ（３６）の出口開口（３６ａ）を経て出力ポート（３１ｆ）に連通し、ロータ（３８）の連通孔（３８ｃ，３８ｄ）が前記重なり部分を通過しないときには入力ポート（３１ｅ）と出力ポート（３１ｆ）との連通が遮断されることで、液体の流量をＰＷＭ制御することができる。このとき、デストリビュータ（４２）の回転位置を調整することでデューティ比を任意に制御することができ、ロータ（３８）の回転数を調整することでデューティ周波数を任意に制御することができる。

Description

本発明は、液体の流量を任意のデューティ比および任意のデューティ周波数でＰＷＭ制御することが可能な液体流量制御バルブに関する。

かかる液体流量制御バルブが、下記特許文献１により公知である。この液体流量制御バルブは、１個の入力ポート１１および２個の第１、第２出力ポート１２，１３を有する外筒１０の内部に、波状に形成された左右の縁部を有する円筒状の弁板４０を駆動源により回転自在に配置し、この弁板４０の外周面と外筒１０の内周面との間に複数の第１、第２開口部群４１，４２を有する制御板５０を駆動源により軸線方向に移動可能に配置したもので、外筒１０の入力ポート１１から供給した液体を制御板５０の第１、第２開口部群４１，４２および弁板４０の波状の左右の縁部を通過させ、外筒１０の第１、第２出力ポート１２，１３から排出する。このとき、回転する弁板４０の波状の左右の縁部が制御板５０の第１、第２開口部群４１，４２を開放する期間と閉塞する期間とを制御板５０の軸方向位置に応じて変化させることで、第１、第２出力ポート１２，１３から排出される液体のデューティ比を任意に制御するとともに、弁板４０の回転数を変化させることで、第１、第２出力ポート１２，１３から排出される液体のデューティ周波数を任意に制御することができる。
日本特開２００９−６８５５３号公報

しかしながら上記従来のものは、入力ポート１１の軸方向両側に離間して配置された第１、第２出力ポート１２，１３の一方が高圧になると他方が低圧になり、一方が低圧になると他方が高圧になるため、その度に弁板４０に軸線方向の大きなスラスト力が作用してしまい、その支持に大容量のスラストベアリングが必要になるという問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、液体の流量を任意のデューティ比および任意のデューティ周波数でＰＷＭ制御することが可能な液体流量制御バルブにおいて、軸方向のスラスト力の発生を防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、入力ポートおよび出力ポートが形成されたバルブハウジングと、前記バルブハウジングの内部に固定され、前記出力ポートに連通する出口開口が形成された円筒状のスリーブと、前記スリーブの内部に相対回転自在に嵌合して第１駆動源で回転駆動され、その回転位置に応じて前記出口開口に重なる総面積が変化する入口開口が形成されたデストリビュータと、前記スリーブの内周および前記デストリビュータの外周間に相対回転自在に嵌合して第２駆動源で回転駆動され、その回転により前記出口開口および前記入口開口の重なり部分に対する連通位置が変化する連通孔が形成された円筒状のロータとを備えることを第１の特徴とする液体流量制御バルブが提案される。

また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、Ｎを２以上の自然数としたとき、前記スリーブは、中心角が３６０°／２Ｎであって位相が相互に３６０°／Ｎずれ、かつ軸線方向に相互に重なる位置に設けられたＮ個の前記出口開口を備え、前記デストリビュータは、中心角が３６０°／２Ｎであって位相が相互に３６０°／Ｎずれ、かつ軸線方向に重なる位置に設けられたＮ個の前記入口開口を備え、前記ロータは、位相が相互に３６０°／２Ｎずれ、かつ軸線方向に重なる位置に設けられた２Ｎ個の前記連通孔を備えることを第２の特徴とする液体流量制御バルブが提案される。

尚、実施の形態の第１、第２連通孔３８ｃ，３８ｄは本発明の連通孔に対応し、実施の形態の第１電動モータ４６は本発明の第１駆動源に対応し、実施の形態の第２電動モータ４７は本発明の第２駆動源に対応する。

本発明の第１の特徴によれば、第１駆動源でデストリビュータを回転させると、デストリビュータの入口開口とスリーブの出口開口との重なり部分の総面積が変化するため、第２駆動源でロータを回転させると、ロータの連通孔が前記重なり部分を通過するときには入力ポートがデストリビュータの入口開口、ロータの連通孔およびスリーブの出口開口を経て出力ポートに連通し、ロータの連通孔が前記重なり部分を通過しないときには入力ポートと出力ポートとの連通が遮断されることで、液体の流量をＰＷＭ制御することができる。このとき、デストリビュータの回転位置を調整することでデューティ比を任意に制御することができ、ロータの回転数を調整することでデューティ周波数を任意に制御することができる。またデストリビュータおよびロータには軸線方向のスラスト荷重が作用しないので、デストリビュータおよびロータの支持が容易になってコストおよび重量を削減することができる。またデストリビュータに入口開口を多数の小孔の集合よりなる連通孔群で構成する必要がないため、デストリビュータの加工が容易になるだけでなく液体が入口開口を通過する際の圧力損失が低減し、しかもデューティ波形の精度が向上する。

また本発明の第２の特徴によれば、Ｎを２以上の自然数としたとき、スリーブが、中心角が３６０°／２Ｎであって位相が相互に３６０°／Ｎずれ、かつ軸線方向に相互に重なる位置に設けられたＮ個の出口開口を備え、デストリビュータが、中心角が３６０°／２Ｎであって位相が相互に３６０°／Ｎずれ、かつ軸線方向に重なる位置に設けられたＮ個の入口開口を備え、ロータが、位相が相互に３６０°／２Ｎずれ、かつ軸線方向に重なる位置に設けられた２Ｎ個の連通孔を備えるので、デューティ比を０％から１００％までの任意の値に調整することが可能になるだけでなく、ロータの１回転毎にＮサイクルのデューティ波形を出力することを可能にし、第２駆動源の回転数を低く抑えながら高いデューティ周波数を得ることができる。またスリーブの出口開口、ロータの連通孔およびデストリビュータの入口開口が全て軸方向に重なる位置で軸対称に形成されているため、液体の圧力が作用してもスリーブ、ロータあるいはデストリビュータを曲げたり傾けたりするモーメントが発生することがなく、それらの部材間のコジリを防止して第１、第２駆動源の駆動力を最小限に抑えることができる。

上記各特徴において、液体が出力ポートから出口開口、連通孔および入口開口を経て入力ポートへと流れる場合でも、上述した作用効果を同様に発揮することができる。

図１は本発明の流量制御バルブが適用された液圧ハイブリッド車両の駆動力伝達系を示す図である。（第１の実施の形態） 図２は流量制御バルブの縦断斜視図である。（第１の実施の形態） 図３は図２の３−３線断面図である。（第１の実施の形態） 図４は図３の４−４線断面図である。（第１の実施の形態） 図５は図３の５−５線断面図である。（第１の実施の形態） 図６はスリーブ、デストリビュータおよびロータの分解斜視図である。（第１の実施の形態） 図７はデューティ比１００％の状態に対応する、図４の７−７線展開図である。（第１の実施の形態） 図８はデューティ比５０％の状態に対応する、図４の７−７線展開図である。（第１の実施の形態） 図９はポンプ・モータの駆動回路の等価回路を示す図である。（第１の実施の形態） 図１０はポンプ・モータの駆動回路を示す図である。（第１の実施の形態）

３１ｅ 入力ポート
３１ｆ 出力ポート
３６ バルブハウジング
３７ スリーブ
３７ａ 出口開口
３８ ロータ
３８ｃ 第１連通孔（連通孔）
３８ｄ 第２連通孔（連通孔）
４２ デストリビュータ
４２ｃ 入口開口
４６ 第１電動モータ（第１駆動源）
４７ 第２電動モータ（第２駆動源）
Ｌ 軸線

以下、図１〜図１０に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態

図１に示すように、液圧ハイブリッド車両は直列に接続されたポンプ・モータＭ、エンジンＥおよびトランスミッションＴを備える。例えばギヤモータで構成されるポンプ・モータＭおよびエンジンＥを接続する連結軸１１には第１ギヤ１２および第１クラッチ１３が設けられるとともに、トランスミッションＴおよび駆動輪Ｗを接続する出力軸１４には第２クラッチ１５および第２ギヤ１６が設けられる。エンジンＥおよびトランスミッションＴを迂回するバイパス軸１７には、第３クラッチ１８と、前記第１ギヤ１２に噛合する第３ギヤ１９と、前記第２ギヤ１６に噛合する第４ギヤ２０とが設けられる。

ポンプ・モータＭと、タンク２１と、アキュムレータ２２と、流量制御バルブ２３とが切換制御バルブ２４を介して接続され、ポンプ・モータＭはアキュムレータ２２に蓄圧された液圧でモータとして作動する状態と、外部から駆動されてアキュムレータ２２を蓄圧するポンプとして作動する状態とが切り換えられる。タンク２１と切換制御バルブ２４との間には液体を冷却するラジエータ２５が設けられる。尚、ラジエータ２５はアキュムレータ２２と切換制御バルブ２４との間に設けても良い。

従って、第１クラッチ１３を係合して第２クラッチ１５および第３クラッチ１８を係合解除した状態では、アキュムレータ２２に蓄圧された液圧でポンプ・モータＭをモータとして作動させてエンジンＥを始動することができ、エンジンＥを駆動してポンプ・モータＭをポンプとして作動させてアキュムレータ２２を蓄圧することができる。

第３クラッチ１８を係合して第１クラッチ１３および第２クラッチ１５を係合解除した状態では、アキュムレータ２２に蓄圧された液圧でポンプ・モータＭを駆動すると、その駆動力は連結軸１１→第１ギヤ１２→第３ギヤ１９→第３クラッチ１８→バイパス軸１７→第４ギヤ２０→第２ギヤ１６→出力軸１４の経路で駆動輪Ｗに伝達され、車両をポンプ・モータＭの駆動力で発進あるいは走行させることができる。この状態でポンプ・モータＭを回生制動すれば、駆動輪Ｗ側から逆伝達される駆動力でポンプ・モータＭをポンプとして作動させ、アキュムレータ２２を蓄圧することで車両の運動エネルギーを液圧エネルギーとして回収することができる。

第２クラッチ１５を係合して第１クラッチ１３および第３クラッチ１８を係合解除した状態では、エンジンＥの駆動力は第２クラッチ１５および出力軸１４を経て駆動輪Ｗに伝達され、車両をエンジンＥの駆動力で発進あるいは走行させることができる。この状態で更に第１クラッチ１３を係合すれば、ポンプ・モータＭをモータとして作動させてエンジンＥの駆動力をポンプ・モータＭの駆動力でアシストすることができ、ポンプ・モータＭをポンプとして作動させてアキュムレータ２２を蓄圧することができる。

次に、前記流量制御バルブ２３の構造を図２〜図６に基づいて説明する。流量制御バルブ２３は、ポンプ・モータＭがモータとして作動するときにアキュムレータ２２からポンプ・モータＭに供給される液体の流量を制御し、またポンプ・モータＭがポンプとして作動するときにポンプ・モータＭからアキュムレータ２２に供給される液体の流量を制御する。

流量制御バルブ２３は、センターハウジング３１と、センターハウジング３１の一端部にボルト３２…で結合された第１エンドハウジング３３と、センターハウジング３１の他端部にボルト３４…で結合された第２エンドハウジング３５とで構成されるバルブハウジング３６を備える。センターハウジング３１の軸線Ｌ上には円形断面の大径孔３１ａおよび円形断面の小径孔３１ｂが同軸に形成されており、小径孔３１ｂの外周を囲むように環状の入力液室３１ｃが形成されるとともに、大径孔３１ａの外周を囲むように環状の出力液室３１ｄが形成される。センターハウジング３１の一側面には、前記入力液室３１ｃに連通する入力ポート３１ｅと、前記出力液室３１ｄに連通する出力ポート３１ｆとが開口する。

センターハウジング３１の一端部に開口する大径孔３１ａに円筒状のスリーブ３７が圧入により嵌合する。スリーブ３７には、軸線Ｌを中心として各々９０°の中心角を有する２個の出口開口３７ａ，３７ａが、前記出力液室３１ｄに臨むように形成される。２個の出口開口３７ａ，３７ａはスリーブ３７を展開した状態で矩形状であり、その位相は相互に１８０°ずれ、かつ軸線Ｌ方向に重なる位置に配置される。

ロータ３８は円筒部３８ａと軸部３８ｂとを備えており、円筒部３８ａはスリーブ３７の内周に相対回転自在に嵌合し、軸部３８ｂは第１エンドハウジング３３の軸孔３３ａを相対回転自在に貫通する。ロータ３８の円筒部３８ａの軸線Ｌ方向の位置は、第１エンドハウジング３３との間に配置されたシム３９により規制される。円筒部３８ａには、スリーブ３７の２個の出口開口３７ａ，３７ａに連通可能な４個の第１、第２連通孔３８ｃ，３８ｃ；３８ｄ，３８ｄが９０°間隔で軸線Ｌ方向に重なる位置に形成される。２個の第１連通孔３８ｃ，３８ｃは位相が相互に１８０°がずれ、２個の第２連通孔３８ｄ，３８ｄは位相が相互に１８０°がずれている。

第１エンドハウジング３３の軸孔３３ａには、ロータ３８の軸部３８ｂとの間をシールするシールリング４０およびメカニカルシール４１が設けられており、シールリング４０およびメカニカルシール４１の間に形成されたドレン室３３ｂがドレンポート３３ｃを介して第１エンドハウジング３３の外部に連通する。ロータ３８の軸部３８ｂには、デストリビュータ４２の軸端をドレン室３３ｂに連通させるドレン通路３８ｅが形成されており、これによりロータ３８に軸線Ｌ方向のスラスト力が作用することが防止される。

デストリビュータ４２は円筒部４２ａと軸部４２ｂとを備えており、開口端がプラグ４３で閉塞された円筒部４２ａはロータ３８の内周に相対回転自在に嵌合し、軸部４２ｂは第２エンドハウジング３５の軸孔３５ａを相対回転自在に貫通する。デストリビュータ４２の円筒部４２ａの軸線Ｌ方向の位置は、第２エンドハウジング３５の間に配置されたシム４４により規制される。円筒部４２ａには軸線Ｌを中心として各々９０°の中心角を有する２個の入口開口４２ｃ，４２ｃが形成される。２個の入口開口４２ｃ，４２ｃはデストリビュータ４２を展開した状態で矩形状であり、その位相は相互に１８０°ずれ、かつ軸線Ｌ方向に重なる位置に配置される。スリーブ３７およびデストリビュータ４２が所定の位置関係にあるとき、スリーブ３７の２個の出口開口３７ａ，３７ａとデストリビュータ４２の２個の入口開口４２ｃ，４２ｃとは相互に重なり合うことができる。そしてロータ３８が回転すると、その第１、第２連通孔３８ｃ，３８ｃ；３８ｄ，３８ｄはスリーブ３７の２個の出口開口３７ａ，３７ａとデストリビュータ４２の２個の入口開口４２ｃ，４２ｃとを連通させる。

第２エンドハウジング３５の軸孔３５ａには、デストリビュータ４２の軸部４２ｂとの間をシールするメカニカルシール４５が設けられており、センターハウジング３１およびメカニカルシール４５の間に形成されたドレン室３５ｂがドレンポート３５ｃを介して第２エンドハウジング３５の外部に連通する。デストリビュータ４２の内部空間４２ｄは、液孔４２ｅを介してセンターハウジング３１の入力液室３１ｃに連通する。

デストリビュータ４２の軸部４２ｂは第１電動モータ４６に接続され、その２個の入口開口４２ｃ，４２ｃがスリーブ３７の２個の出口開口３７ａ，３７ａと完全に重なる位置と、全く重ならない位置との間を、９０°に亙って回転駆動される。ロータ３８の軸部３８ｂは第２電動モータ４７に接続され、可変速度で回転駆動される。

次に、上記構成を備えた流量制御バルブ２３の作用を説明する。

図７は図４の７−７線展開図であって、バルブハウジング３６に固定されたスリーブ３７と、第１電動モータ４６によりスリーブ３７に対して０°〜９０°の範囲で相対回転するデストリビュータ４２の円筒部４２ａと、第２電動モータ４７によりスリーブ３７およびデストリビュータ４２に対して可変速度で相対回転するロータ３８の円筒部３８ａとを３６０°に亙って円周方向に展開した状態を示しており、図７はデューティ比＝１００％の状態に対応する。

スリーブ３７の出口開口３７ａ，３７ａは、スリーブ３７の中心角３６０°のうちの０°〜９０°の範囲および１８０°〜２７０°の範囲で開口しているが、デューティ比１００％の状態では、デストリビュータ４２の入口開口４２ｃ，４２ｃは、その全領域でスリーブ３７の出口開口３７ａ，３７ａに重なるため、スリーブ３７の出口開口３７ａ，３７ａの実質開口範囲は０°〜９０°および１８０°〜２７０°となる。第２電動モータ４７でロータ３８をスリーブ３７およびデストリビュータ４２に対して回転させると、ロータ３８に９０°の間隔で設けた４個の第１、第２連通孔３８ｃ，３８ｃ；３８ｄ，３８ｄが図中左側から右側に移動する。図７は、２個の第１連通孔３８ｃ，３８ｃが実質開口範囲に重なり、２個の第２連通孔３８ｄ，３８ｄが実質開口範囲に重ならない状態を示している。

ポンプ・モータＭがモータとして作動するとき、センターハウジング３１の入力ポート３１ｅはアキュムレータ２２に接続され、センターハウジング３１の出力ポート３１ｆはタンク２１に接続される。よって、アキュムレータ２２の高圧の液体は、センターハウジング３１の入力ポート３１ｅ→センターハウジング３１の入力液室３１ｃ→デストリビュータ４２の液孔４２ｅの経路でデストリビュータ４２の内部空間４２ｄに供給される。そしてデストリビュータ４２の内部空間４２ｄに臨む入口開口４２ｃ，４２ｃがスリーブ３７の出口開口３７ａ，３７ａにデューティ比に応じた実質開口範囲で重なった状態で、ロータ３８の第１連通孔３８ｃ，３８ｃ（あるいは第２連通孔３８ｄ，３８ｄ）が前記実質開口範囲に重なると、デストリビュータ４２の内部空間４２ｄの液体はデストリビュータ４２の入口開口４２ｃ→ロータ３８の第１連通孔３８ｃ（あるいは第２連通孔３８ｄ）→スリーブ３７の出口開口３７ａ→センターハウジング３１の出力液室３１ｄ→センターハウジング３１の出力ポート３１ｆの経路でタンク２１に戻され、ポンプ・モータＭはモータとして作動する。

ロータ３８の３６０°の回転角のうち、０°〜９０°の範囲および１８０°〜２７０°の範囲が２個の実質開口範囲となり、２個の第１連通孔３８ｃ，３８ｃにより発生するデューティ波形は、０°〜９０°の範囲および１８０°〜２７０°の範囲でＯＮになる。一方、２個の第２連通孔３８ｄ，３８ｄの位相は２個の第１連通孔３８ｃ，３８ｃの位相に対して９０°ずれているため、ロータ３８の３６０°の回転角のうち、９０°〜１８０°の範囲および２７０°〜３６０°の範囲で２個の第２連通孔３８ｄ，３８ｄが２個の実質開口範囲に重なり、２個の第２連通孔３８ｄ，３８ｄにより発生するデューティ波形は、９０°〜１８０°の範囲および２７０°〜３６０°の範囲でＯＮになる。

よって、２個の第１連通孔３８ｃ，３８ｃにより発生するデューティ波形と、２個の第２連通孔３８ｄ，３８ｄにより発生するデューティ波形とを重ね合わせるとデューティ比が１００％の波形が得られる。

図８はデューティ比が５０％に状態に対応する図であり、ロータ３８の３６０°の回転角のうち、０°〜４５°の範囲および１８０°〜２２５°の範囲が２個の実質開口範囲となるため、２個の第１連通孔３８ｃ，３８ｃにより発生するデューティ波形は、０°〜４５°の範囲および１８０°〜２２５°の範囲でＯＮになる。一方、２個の第２連通孔３８ｄ，３８ｄの位相は２個の第１連通孔３８ｃ，３８ｃの位相に対して９０°ずれているため、ロータ３８の３６０°の回転角のうち、９０°〜１３５°の範囲および２７０°〜３１５°の範囲で２個の第２連通孔３８ｄ，３８ｄは２個の実質開口範囲に重なり、２個の第２連通孔３８ｄ，３８ｄにより発生するデューティ波形は、９０°〜１３５°の範囲および２７０°〜３１５°の範囲でＯＮになる。

よって、２個の第１連通孔３８ｃ，３８ｃにより発生するデューティ波形と、２個の第２連通孔３８ｄ，３８ｄにより発生するデューティ波形とを重ね合わせるとデューティ比が５０％の波形が得られる。

入口開口４２ｃ，４２ｃおよび出口開口３７ａ，３７ａが全く重ならない状態、つまり実質開口範囲が存在しない状態では、第１、第２連通孔３８ｃ，３８ｃ；３８ｄ，３８ｄの位相の如何に関わらずに入口開口４２ｃ，４２ｃおよび出口開口３７ａ，３７ａは相互に連通せず、デューティ比が０％になる。

スリーブ３７の内周とロータ３８の外周との間を通過し、更にシールリング４０を通過した液体は、第１エンドハウジング３３のドレン室３３ｂおよびドレンポート３３ｃを介してバルブハウジング３６の外部に排出される。またセンターハウジング３１の小径孔３１ｂの内周とデストリビュータ４２の外周との間に漏れ出した液体は、第２エンドハウジング３５のドレン室３５ｂおよびドレンポート３５ｃを介してバルブハウジング３６の外部に排出される。

このように、流量制御バルブ２３はロータ３８の１回転につき２回のデューティ波形を出力する。よって第２電動モータ４７によるロータ３８の回転数をＮとすると、流量制御バルブ２３が出力するデューティ波形の周波数は２Ｎとなり、第２電動モータ４７の回転数を低く抑えながら高いデューティ周波数を得ることができる。

またデストリビュータ４２の各々の入口開口４２ｃ，４２ｃは、相互に仕切られた多数の連通孔で構成されておらず、単一の開口で構成されているため、そのデストリビュータ４２の加工が容易になってコストダウンに寄与することができ、しかも液体が入口開口４２ｃ，４２ｃを通過する際の圧力損失が低減するだけでなく、デューティ波形の精度が向上する。

またロータ３８の合計４個の第１、第２連通孔３８ｃ，３８ｃ；３８ｄ，３８ｄは、軸線Ｌ方向の同じ位置に配置されており、かつ９０°間隔で軸対称に配置されているため、第１、第２連通孔３８ｃ，３８ｃ；３８ｄ，３８ｄを通過する液体からロータ３８に荷重が作用しても、その荷重はロータ３８を曲げ変形させることはなく、ロータ３８を傾けることもない。よって、ロータ３８とスリーブ３７およびデストリビュータ４２との間にコジリが発生することが防止され、第１、第２電動モータ４６，４７の駆動力を最小限に抑えることができる。

以上のように本実施の形態によれば、アキュムレータ２２からポンプ・モータＭに供給する液体の流量を流量制御バルブ２３によってデューティ制御するので、液体の流量を絞り弁によって制御する場合に比べて、熱損失を低減して高い効率を得ることができる。その際に、ロータ３８の回転数を調整して最適のデューティ周波数を選択することで、更に高い効率を得ることができる。しかも入力液室３１ｃおよび出力液室３１ｄの液圧はロータ３８およびデストリビュータ４２に軸線Ｌ方向のスラスト荷重を発生させないため、ロータ３８およびデストリビュータ４２をスラスト荷重に耐えるように支持する必要がなくなり、構造を簡素化して重量およびコストを削減することができる。

以上、ポンプ・モータＭをモータとして作動させる場合について説明したが、ポンプ・モータＭをポンプとして作動させる場合にも、流量制御バルブ２３は同様にして液体の流量をＰＷＭ制御する。

次に、ポンプ・モータＭの作動をモータおよびポンプに切り換える液圧制御回路の構造を説明する。

図９は液圧制御回路の等価回路を示すもので、切換制御バルブ２４は四つのポートＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄと、遮断弁２４ａと、切換弁２４ｂとを備える。ポートＰａはアキュムレータ２２に接続され、ポートＰｂはタンク２１に接続され、ポートＰｃはポンプ・モータＭに接続され、ポートＰｄはチェックバルブ４８の下流側に接続される。ポートＰａとポートＰｄとの間には前記遮断弁２４ａが配置され、ポートＰｃは前記切換弁２４ｂを介してポートＰａ，ＰｄまたはポートＰｂに選択的に接続される。またチェックバルブ４８の上流側は、ポンプ・モータＭに接続されるとともに、前記流量制御バルブ２３を介してポートＰｂおよびタンク２１に接続される。

図１０は、前記図９の等価回路の切換制御バルブ２４を具体化した液圧回路であり、切換制御バルブ２４はバルブハウジング４９に摺動自在に嵌合するスプール５０と、このスプール５０を駆動する２個のソレノイド５１，５２と、スプール５０を中立位置に付勢するリターンスプリング５３，５４とで構成される。

図９および図１０（Ａ）に示すように、ポンプ・モータＭをモータとして作動させるとき、ソレノイド５１が励磁してソレノイド５２が消磁することでスプール５０が図中上方に移動し、遮断弁２４ａが開弁して切換弁２４ｂが駆動・中立側に切り換えられる。その結果、流量制御バルブ２３のデューティ比が１００％のとき、アキュムレータ２２の液体はポートＰａ→遮断弁２４ａ→切換弁２４ｂ→ポートＰｃ→ポンプ・モータＭ→流量制御バルブ２３→タンク２１の経路で流れ、ポンプ・モータＭを駆動することができる。

流量制御バルブ２３のデューティ比が０％のとき、ポンプ・モータＭを通過した液体は流量制御バルブ２３に阻止されてタンク２１に流入することができないため、アキュムレータ２２の液体はポートＰａ→遮断弁２４ａ→切換弁２４ｂ→ポートＰｃ→ポンプ・モータＭ→チェックバルブ４８→ポートＰｄ→切換弁２４ｂの経路で閉じたアンロード回路を循環する。このときアンロード回路を流れる液体はアキュムレータ２２の高圧液体であるため（高圧アンロード）、キャビテーションの発生を効果的に抑制することができる。

流量制御バルブ２３のデューティ比が０％よりも大きく１００％よりも小さいとき、流量制御バルブ２３が開弁しているデューティＯＮ期間はポンプ・モータＭが駆動力を発生するロード状態になり、流量制御バルブ２３が閉弁しているデューティＯＦＦ期間はポンプ・モータＭが駆動力を発生しないアンロード状態になる。

図９および図１０（Ｂ）に示すように、ポンプ・モータＭをモータとしてもポンプとしても作動させないとき（中立状態）、ソレノイド５１およびソレノイド５２が共に消磁することでスプール５０が中立位置となり、遮断弁２４ａが閉弁して切換弁２４ｂが駆動・中立側に切り換えられる。その結果、ポンプ・モータＭ→チェックバルブ４８→ポートＰｄ→切換弁２４ｂ→ポートＰｃ→ポンプ・モータＭの閉じたアンロード回路が構成され、ポンプ・モータＭは無負荷で回転する。

図９および図１０（Ｃ）に示すように、ポンプ・モータＭをポンプとして作動させるとき、ソレノイド５１が消磁してソレノイド５２が励磁することでスプール５０が図中下方に移動し、遮断弁２４ａが開弁して切換弁２４ｂが回生側に切り換えられる。その結果、流量制御バルブ２３のデューティ比が０％のとき、ポンプ・モータＭで加圧された液体は流量制御バルブ２３を通過することができないため、タンク２１の液体はポートＰｂ→切換弁２４ｂ→ポートＰｃ→ポンプ・モータＭ→チェックバルブ４８→ポートＰｄ→遮断弁２４ａ→ポートＰａ→アキュムレータ２２の経路で流れ、アキュムレータ２２を蓄圧することができる。

流量制御バルブ２３のデューティ比が１００％のとき、ポンプ・モータＭを通過した液体は流量制御バルブ２３を無負荷で通過できるため、タンク２１の液体はポートＰｂ→切換弁２４ｂ→ポートＰｃ→ポンプ・モータＭ→流量制御バルブ２３→ポートＰｂの経路で閉じたアンロード回路を循環する。このときアンロード回路を流れる液体はタンク２１の低圧液体であるため（低圧アンロード）、液体のリークを防止するとともに、ポンプ・モータＭおよび流量制御バルブ２３の動作抵抗を低減することができる。

流量制御バルブ２３のデューティ比が０％よりも大きく１００％よりも小さいとき、流量制御バルブ２３が閉弁しているデューティＯＦＦ期間はポンプ・モータＭが液圧を発生するロード状態になり、流量制御バルブ２３が開弁しているデューティＯＮ期間はポンプ・モータＭが液圧を発生しないアンロード状態になる。

本実施の形態では、ポンプ・モータＭを液圧ハイブリッド車両用の駆動源として用いているので、ポンプ・モータＭがモータとして作動するとき（駆動時）もポンプとして作動するとき（回生制動時）も回転方向は同一であるが、切換制御バルブ２４でタンク２１およびアキュムレータ２２の接続関係を反転することで、ポンプ・モータＭの回転方向を反転する機構を必要とせずに、ポンプ・モータＭの駆動および回生制動を支障なく行わせることができる。また１個の切換制御バルブ２４でポンプ・モータＭの駆動、回生、中立の切り換えを行うことができるだけでなく、ポンプ・モータＭの駆動時には高圧アンロード回路を自動的に構成し、ポンプ・モータＭの回生制動時には低圧アンロード回路を自動的に構成することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、各実施の形態の流量制御バルブ２３は、液体の流れの方向を反対にしても、液体の流量を任意のデューティ比および任意のデューティ周波数でＰＷＭ制御するという機能を正常に発揮することができる。即ち、各実施の形態では入力ポート３１ｅ側から液体が流入して出力ポート３１ｆ側から液体が流出するようになっているが、出力ポート３１ｆ側から液体が流入して入力ポート３１ｅ側から液体が流出するようにポートの機能を入れ換えても良い。よって、各請求項の発明において、入力ポートおよび入口開口は液体が流出する機能を有するものを含み、出力ポートおよび出口開口は液体が流入する機能を有するものを含むものとする。

また実施の形態の流量制御バルブ２３は、入口開口４２ｃを２個、出口開口３７ａを２個、連通孔３８ｃ，３８ｄを４個備えているが、入口開口４２ｃを３個、出口開口３７ａを３個、連通孔３８ｃ，３８ｄを６個備える構成や、入口開口４２ｃを４個、出口開口３７ａを４個、連通孔３８ｃ，３８ｄを８個備える構成も可能である。

即ち、Ｎを２以上の自然数としたとき、中心角が３６０°／２ＮであるＮ個の出口開口３７ａを３６０°／Ｎの位相差で設け、中心角が３６０°／２ＮであるＮ個の入口開口４２ｃを３６０°／Ｎの位相差で設け、２Ｎ個の連通孔３８ｃ，３８ｄを３６０°／２Ｎの位相差で設けても良い。

また入口開口４２ｃ，４２ｃの中心角や出口開口３７ａ，３７ａの中心角は厳密に３６０°／２Ｎである必要はなく、液体のリーク低減のために数度の範囲で増減することが可能である。

また実施の形態では本発明の流量制御バルブ２３を液圧ハイブリッド車両に適用しているが、本発明の流量制御バルブ２３の用途は任意である。自動車等のための用途には以下のようなものが考えられる。
(1) 可変流量オイルポンプに流量制御バルブを適用すること
(2) 可変流量ウォータポンプに流量制御バルブを適用すること
(3) エンジンのインジェクタに流量制御バルブを適用すること
(4) エアコンの冷媒ポンプに流量制御バルブを適用すること
(5) エンジンのスロットルバルブに流量制御バルブを適用すること
(6) ターボ過給圧制御に流量制御バルブを適用すること
また第１、第２電動モータ４６，４７は、電動モータ以外の任意の駆動源に置き換えることが可能である。

Claims (2)

1. 入力ポート（３１ｅ）および出力ポート（３１ｆ）が形成されたバルブハウジング（３６）と、
   前記バルブハウジング（３６）の内部に固定され、前記出力ポート（３１ｆ）に連通する出口開口（３７ａ）が形成された円筒状のスリーブ（３７）と、
   前記スリーブ（３７）の内部に相対回転自在に嵌合して第１駆動源（４６）で回転駆動され、その回転位置に応じて前記出口開口（３７ａ）に重なる総面積が変化する入口開口（４２ｃ）が形成されたデストリビュータ（４２）と、
   前記スリーブ（３７）の内周および前記デストリビュータ（４２）の外周間に相対回転自在に嵌合して第２駆動源（４７）で回転駆動され、その回転により前記出口開口（３７ａ）および前記入口開口（４２ｃ）の重なり部分に対する連通位置が変化する連通孔（３８ｃ，３８ｄ）が形成された円筒状のロータ（３８）と、
   を備えることを特徴とする液体流量制御バルブ。
2. Ｎを２以上の自然数としたとき、前記スリーブ（３７）は、中心角が３６０°／２Ｎであって位相が相互に３６０°／Ｎずれ、かつ軸線（Ｌ）方向に相互に重なる位置に設けられたＮ個の前記出口開口（３７ａ）を備え、
   前記デストリビュータ（４２）は、中心角が３６０°／２Ｎであって位相が相互に３６０°／Ｎずれ、かつ軸線（Ｌ）方向に重なる位置に設けられたＮ個の前記入口開口（４２ｃ）を備え、
   前記ロータ（３８）は、位相が相互に３６０°／２Ｎずれ、かつ軸線（Ｌ）方向に重なる位置に設けられた２Ｎ個の前記連通孔（３８ｃ，３８ｄ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の液体流量制御バルブ。

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