| 【発明の名称】 |
電磁圧力制御弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】高井 勉
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| 【要約】 |
【課題】電磁圧力制御弁において、ソレノイドを大型化することなく、高圧の制御を可能とする構造を提供する。
【解決手段】制御圧Ｐｐを逃がす制御圧ポート２３と、制御圧ポート２３を開閉するパイロットバルブ４と、パイロットバルブ４を閉弁方向に付勢するソレノイド１１と、パイロットバルブ４を制御圧Ｐｐにより開弁方向に付勢する円錐状弁部（第一受圧部）４３と、パイロットバルブ４を制御圧Ｐｐにより閉弁方向に付勢するピストン部（第二受圧部）４１を備え、ピストン部４１の受圧面積Ｂを円錐状弁部４３の受圧面積Ａより小さく形成するものとした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】制御圧を逃がす制御圧ポートと、前記制御圧ポートを開閉するバルブと、前記バルブを閉弁方向に付勢するソレノイドと、前記バルブを制御圧により開弁方向に付勢する第一受圧部と、を備える電磁圧力制御弁において、前記バルブを制御圧により閉弁方向に付勢する第二受圧部を備え、前記第二受圧部の受圧面積を前記第一受圧部の受圧面積より小さく形成したことを特徴とする電磁圧力制御弁。
【請求項２】回路圧を逃がす回路圧ポートと、前記回路圧ポートを開閉するメインバルブと、前記メインバルブを閉弁方向に付勢する制御圧が導かれる制御圧室と、前記制御圧室に回路圧を導く絞りとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電磁圧力制御弁。
【請求項３】制御圧が導かれるシリンダ部を備え、前記第二受圧部として前記バルブに前記シリンダ部に摺動可能に嵌合するピストン部を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁圧力制御弁。
【請求項４】前記バルブを前記制御圧ポートに着座するポペット形とし、前記バルブの途中に前記ピストン部を形成したことを特徴とする請求項３に記載の電磁圧力制御弁。
【請求項５】前記メインバルブと前記パイロットバルブおよび前記ソレノイドを同軸上に並んで配置したことを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載の電磁圧力制御弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ソレノイドを介して設定圧を調節可能とする電磁圧力制御弁の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の電磁圧力制御弁として、例えば図２に示すようなリリーフ弁１がある。
【０００３】これについて説明すると、リリーフ弁１はそのケーシング２に油圧回路１９に連通する回路圧ポート２１とタンク６に連通する低圧ポート２２を有し、回路圧ポート２１を通って逃がされる作動油の流れを制御するポペット形のメインバルブ３を備える。
【０００４】ポペット形のメインバルブ３はシリンダ部２８に摺動可能に嵌挿され、スプリング９の付勢力により回路圧ポート２１に押し付けられる。
【０００５】ケーシング２にはメインバルブ３の背後には制御圧室（背圧室）７が画成され、制御圧室７と回路圧ポート２１を連通する絞り８を備える。
【０００６】メインバルブ３はその前後差圧による開弁力がスプリング９の付勢力を越えると、シート部２１ｃから離れて開弁し、油圧源５から導かれる作動油の一部を回路圧ポート２１から低圧ポート２２を通してタンク６へと逃がし、回路圧Ｐｍを設定値Ｐｓ以下に保つ。
【０００７】リリーフ弁１は制御圧室７の制御圧Ｐｐを逃がす制御圧ポート２３と、制御圧ポート２３を制御圧Ｐｐに応じて開閉するポペット形のパイロットバルブ４を備える。パイロットバルブ４はスプリング１０の付勢力によって制御圧ポート２３に押し付けられ、スプリング１０の付勢力が比例ソレノイド１１によって調節される。
【０００８】パイロットバルブ４はその前後差圧による開弁力がスプリング１０の付勢力を越えると、制御圧ポート２３から離れて開弁する。パイロットバルブ４が制御圧ポート２３を開くと、流量Ｑｐの作動油が制御圧室７から制御圧ポート２３を通ってドレン室２４へと流出する。これにより、メインバルブ３の前後に圧力差Ｐｍ−Ｐｐが生じ、メインバルブ３はこの圧力差Ｐｍ−Ｐｐによってスプリング９に抗して開弁し、流量Ｑｍの作動油が回路圧ポート２１から低圧ポート２２へと流出し、回路圧Ｐｍが低下して設定値Ｐｓ付近に保たれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】パイロットバルブ４の開弁力Ｆｐは、制御圧ポート２３に対する受圧面積をＡとすると、Ｆｐ＝Ａ×Ｐｐとして表される。したがって、制御圧Ｐｐを高めるためには、開弁力Ｆｐ（比例ソレノイド１１の励磁力Ｆｓ）を高めるか、パイロットバルブ４の受圧面積Ａを小さくする必要がある。
【００１０】比例ソレノイド１１を大型化すると、製品のコストアップを招くばかりか、コイル１２のインダクタンスが大きくなり、アーマチュア１３の質量が増えて、応答性を悪化させる原因になる。
【００１１】また、パイロットバルブ４の受圧面積Ａを小さくすると、制御圧ポート２３の開口径Ｄｐを小さくする必要があり、制御圧ポート２３やパイロットバルブ４に要求される加工精度が高くなり、加工が難しくなり、生産性が悪化するという問題点があった。
【００１２】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、電磁圧力制御弁において、ソレノイドを大型化することなく、高圧の制御を可能とする構造を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、制御圧を逃がす制御圧ポートと、制御圧ポートを開閉するバルブと、バルブを閉弁方向に付勢するソレノイドと、バルブを制御圧により開弁方向に付勢する第一受圧部とを備える電磁圧力制御弁に適用する。
【００１４】そして、バルブを制御圧により閉弁方向に付勢する第二受圧部を備え、第二受圧部の受圧面積を第一受圧部の受圧面積より小さく形成したことを特徴とするものとした。
【００１５】第２の発明は、第１の発明において、回路圧を逃がす回路圧ポートと、回路圧ポートを開閉するメインバルブと、メインバルブを閉弁方向に付勢する制御圧が導かれる制御圧室と、制御圧室に回路圧を導く絞りとを備え、ソレノイドの励磁力に応じて回路圧を規制する設定圧を変えることを特徴とするものとした。
【００１６】第３の発明は、第１または２の発明において、制御圧が導かれるシリンダ部を備え、第二受圧部としてバルブにシリンダ部に摺動可能に嵌合するピストン部を形成したことを特徴とするものとした。
【００１７】第４の発明は、第３の発明において、バルブを制御圧ポートに着座するポペット形とし、バルブの途中にピストン部を形成したことを特徴とするものとした。
【００１８】第５の発明は、第２から第４のいずれか一つの発明において、メインバルブとパイロットバルブおよびソレノイドを同軸上に並んで配置したことを特徴とするものとした。
【００１９】
【発明の作用および効果】第１の発明によると、第二受圧部に受ける制御圧によりバルブを閉弁方向に付勢し、制御圧の最大値を高められる。これにより、ソレノイドを大型化することなく、高圧の制御が可能となり、製品のコストアップが避けられるとともに、応答性の向上がはかられる。
【００２０】第２の発明によると、バルブがメインバルブの開弁力を調節し、メインバルブが回路圧ポートを開閉して作動油の流れを制御する。これにより、直動形の流量制御弁に比べて高圧、大流量の制御が可能となる。
【００２１】第３の発明によると、ピストン部に受ける制御圧によりバルブを閉弁方向に付勢し、制御圧の最大値を高められる。
【００２２】第４の発明によると、ポペット形のバルブがピストン部を介して軸方向に案内されることにより、安定した作動性を確保できる。
【００２３】第５の発明によると、メインバルブとパイロットバルブおよびソレノイドを同軸上に並んで配置したことにより、コンパクト化がはかれる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２５】図１において、５は油圧源、６はタンク、１はリリーフ弁である。油圧回路１９は油圧源５に発生する油圧を図示しない油圧機器に導き、比例電磁式リリーフ弁１は油圧回路１９の回路圧Ｐｍを比例ソレノイド１１の励磁力Ｆに応じた設定値Ｐｓ以下に保つ。
【００２６】リリーフ弁１はそのケーシング２に油圧回路１９に連通する回路圧ポート２１とタンク６に連通する低圧ポート２２を有し、回路圧ポート２１を通って逃がされる作動油の流れを制御するポペット形のメインバルブ３を備える。
【００２７】ポペット形のメインバルブ３はシリンダ部２８に摺動可能に嵌挿され、スプリング９の付勢力により回路圧ポート２１の円錐面状シート部２１ｃに押し付けられる。
【００２８】ケーシング２にはメインバルブ３の背後には制御圧室（背圧室）７が画成され、制御圧室７と回路圧ポート２１を連通する絞り８を備える。なお、絞り８はメインバルブ３に形成されているが、ケーシング２に形成してもよい。
【００２９】メインバルブ３はその前後差圧による開弁力がスプリング９の付勢力を越えると、シート部２１ｃから離れて開弁し、油圧源５から導かれる作動油の一部を回路圧ポート２１から低圧ポート２２を通してタンク６へと逃がし、回路圧Ｐｍを設定値Ｐｓ以下に保つ。
【００３０】リリーフ弁１は制御圧室７の制御圧Ｐｐを逃がす制御圧ポート２３と、制御圧ポート２３を制御圧Ｐｐに応じて開閉するパイロットバルブ（バルブ）４を備える。
【００３１】ケーシング２は低圧ポート２２に連通するドレン室２４と、ドレン室２４と制御圧室７を連通する制御圧ポート２３を有する。
【００３２】ポペット形のパイロットバルブ４は制御圧ポート２３のシート部２３ｃに着座する円錐状弁部４３を有する。パイロットバルブ４はスプリング１０の付勢力によって円錐状弁部４３がシート部２３ｃに押し付けられる。円錐状弁部４３はその制御圧ポート２３に面する部位が制御圧Ｐｐによりパイロットバルブ４を開弁方向に付勢する第一受圧部を構成する。
【００３３】パイロットバルブ４はその前後差圧による開弁力がスプリング１０の付勢力を越えると、制御圧ポート２３から離れて開弁する。パイロットバルブ４が制御圧ポート２３を開くと、パイロット流量Ｑｐの作動油が制御圧室７から制御圧ポート２３を通ってドレン室２４へと流出し、制御圧Ｐｐをスプリング１０の付勢力に応じた設定値Ｐｓ以下に保つ。
【００３４】スプリング１０はその一端がパイロットバルブ４に着座し、その他端がリテーナ１４に着座する。比例ソレノイド１１はコイル１２に流れる励磁電流に応じてアーマチュア１３をリテーナ１４と共に軸方向に移動し、スプリング１０の付勢力を調節する。こうして、ソレノイド１１の励磁力Ｆｓに応じてスプリング１０の付勢力が調節されることにより、制御圧Ｐｐと回路圧Ｐｍが調節される。
【００３５】そして本発明は、設定圧Ｐｓを高めるため、制御圧Ｐｐによりパイロットバルブ４を閉弁方向に付勢する第二受圧部を備えるものとする。
【００３６】ケーシング２にはパイロットバルブ４が摺動可能に嵌挿されるシリンダ部３１および穴３２が形成される。パイロットバルブ４はシリンダ部３１に摺動可能に嵌挿されるピストン部４１と、穴３２に摺動可能に嵌挿されるロッド部４２とを有する。
【００３７】シリンダ部３１とピストン部４１およびロッド部４２の間にバランス圧室２６が画成され、このバランス圧室２６に制御圧室７から通路２７を介して制御圧Ｐｐが導かれる。
【００３８】ピストン部４１はそのバランス圧室２６に面する部位が制御圧Ｐｐによりパイロットバルブ４を閉弁方向に付勢する第二受圧部を構成する。
【００３９】ピストン部（第二受圧部）４１の受圧面積Ｂは円錐状弁部（第一受圧部）４３の受圧面積Ａより小さく形成される。これにより、パイロットバルブ４がその前後差圧によりスプリング１０の付勢力（ソレノイド１１の励磁力Ｆｓ）に抗して制御圧ポート２３のシート部２３ｃから離れることが可能なる。
【００４０】ケーシング２にロッド部４２の背後に背圧室２５が画成される。背圧室２５は低圧ポート２２に連通する。
【００４１】メインバルブ３とパイロットバルブ４および比例ソレノイド１１が同軸上に並ぶ構造とし、シリンダ部２８と制御圧ポート２３とシリンダ部３１および穴３２は同軸上に形成される。
【００４２】以上のように構成されて、次に作用について説明する。
【００４３】回路圧Ｐｍが設定圧Ｐｓ以下の場合、開弁力Ｆｐが比例ソレノイド１１の励磁力Ｆｓより小さく、パイロットバルブ４が閉弁する。これにより、制御圧Ｐｐは絞り８を介して回路圧Ｐｍと等しくなり、メインバルブ３はスプリング９の付勢力によって閉弁し、作動油が回路圧ポート２１から低圧ポート２２へと流出しない。
【００４４】回路圧Ｐｍが設定値Ｐｓを越えて上昇すると、開弁力Ｆｐが比例ソレノイド１１の励磁力Ｆｓを越え、パイロットバルブ４が制御圧ポート２３を開き、流量Ｑｐの作動油が制御圧室７から制御圧ポート２３を通ってドレン室２４へと流出し、制御圧Ｐｐが低下する。これにより、メインバルブ３の前後に圧力差Ｐｍ−Ｐｐが生じ、メインバルブ３はこの圧力差Ｐｍ−Ｐｐによってスプリング９に抗して開弁し、流量Ｑｍの作動油が回路圧ポート２１から低圧ポート２２へと流出し、回路圧Ｐｍが低下して設定値Ｐｓ付近に保たれる。
【００４５】そして、パイロットバルブ４は制御圧Ｐｐにより閉弁方向に付勢する本発明の第二受圧部としてピストン部４１を備えることにより、設定圧（制御圧Ｐｐおよび回路圧Ｐｍの最大値）Ｐｓを高められる。
【００４６】パイロットバルブ４の開弁力Ｆｐは、Ｆｐ＝（Ａ−Ｂ）×Ｐｐとして表される。したがって、Ａ−Ｂを小さくすることにより、開弁力Ｆｐ（比例ソレノイド１１の励磁力Ｆｓ）を高めることなく、設定圧Ｐｓを高められる。したがって、比例ソレノイド１１を大型化することなく、製品のコストアップが避けられる。また、比例ソレノイド１１を小型化すると、コイルのインダクタンスが小さくなるとともに、アーマチュア１３の質量が減って、応答性の向上がはかられる。
【００４７】そして、ピストン部４１の受圧面積Ｂを大きくすることにより、円錐状弁部４３の受圧面積Ａを小さくすることなく、Ａ−Ｂを小さくして、設定圧Ｐｓを高められる。
【００４８】シリンダ部３１の開口径をＤ２、穴３２の開口径をＤ３とすると、Ｂ＝π×（Ｄ２×Ｄ２−Ｄ３×Ｄ３）／４として表される。したがって、シリンダ部３１の穴３２の開口径差Ｄ２−Ｄ３を大きくすることにより、設定圧Ｐｓを容易に高められる。
【００４９】制御圧ポート２３の開口径をＤ１とすると、Ａ＝π×Ｄ１×Ｄ１／４として表される。受圧面積Ａを小さくするため、制御圧ポート２３の開口径Ｄ１を小さくする必要がなく、制御圧ポート２３やパイロットバルブ４の円錐状弁部４３の加工が難しくならず、生産性の悪化が避けられる。
【００５０】リリーフ弁１はメインバルブ３が回路圧ポート２１を開閉して作動油の流れを制御し、パイロットバルブ４がメインバルブ３の開弁力を調節することにより、直動形のリリーフ弁に比べて高圧、大流量の制御が可能となる。
【００５１】パイロットバルブ４を制御圧ポート２３のシート部２３ｃに着座するポペット形とすることにより、構造の簡素化がはかれる。そして、ポペット形のパイロットバルブ４の途中にシリンダ部３１に摺動可能に嵌合するピストン部４１を形成することにより、パイロットバルブ４がピストン部４１を介して軸方向に案内され、安定した作動性を確保できる。
【００５２】メインバルブ３とパイロットバルブ４および比例ソレノイド１１が同軸上に並ぶ構造のため、リリーフ弁１を細い円柱状に形成して、コンパクト化がはかれる。
【００５３】他の実施の形態として、パイロットバルブを制御圧ポートに摺動可能に嵌合するピストン形としてもよい。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００９２９
【氏名又は名称】カヤバ工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月８日（１９９９．１０．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５５１３
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 政喜 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１０８１３８（Ｐ２００１−１０８１３８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月２０日（２００１．４．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２８７７５６ |
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