JP2970819B2

JP2970819B2 - 制御バルブ

Info

Publication number: JP2970819B2
Application number: JP8752891A
Authority: JP
Inventors: 旭可児
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2014-11-02
Also published as: JPH04300479A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制御バルブに係り、特
に、ソレノイドを使用したものにおいて、ソレノイドを
はじめとして各部の構成を小型化させてコンパクトにす
るとともに、カートリッジ化を促進させ、かつ、漏れ特
性を向上させることができるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の制御バルブは、例えば、図４に示
すような構成になっている。まず、ソレノイド１０１が
あり、このソレノイド１０１は励磁されることにより、
プランジャ１０３を突出させ（図中左側に移動させ
る）、又、非励磁となることにより、プランジャ１０３
を、図に示すような状態に復帰させるものである。

【０００３】上記ソレノイド１０１の図中左側には、ス
リーブ１０５が固定されている。このスリーブ１０５の
図中左端には、ストッパ１０７が固定されていて、この
ストッパ１０７にはポートＰ_Riが形成されている。又、
スリーブ１０５の円筒部には、図中左側よりポート
Ｐ_RO、Ｐ_S が順次形成されている。スリーブ１０５内に
は、スプール１０９が図中左右方向に移動可能に収容さ
れている。このスプール１０９は、圧縮コイルスプリン
グ１１１によって、図中左側に付勢されている。

【０００４】スプール１０９の図中左側には、鍔部１１
３が形成されていて、この鍔部１１３の図中右側の傾斜
面１１５がスリーブ１０５側に形成された段部１１７に
離接するようになっている。又、スプール１０９の図中
右側には大径部１１９が形成されており、この大径部１
１９とスリーブ１０５との間には、Ｏリング１２１が装
着されている。

【０００５】上記構成において、ソレノイド１０１が比
励磁のときには、図に示すような状態にある。すなわ
ち、プランジャ１０３は図中右側に引っ込んだ状態にあ
るので、スプール１０９は圧縮コイルスプリング１１１
によって図中右側に付勢されている。よって、傾斜面１
１５が段部１１７に着座していて、その部分はシールさ
れている。したがって、ポートＰ_S より流入した作動油
がポートＰ_ROから流出していく。

【０００６】このときポートＰ_Riの圧力は鍔部１１３に
直接作用するとともに、スプール１０９に形成した伝達
通路１１０を介して鍔部とは反対端にも作用する。ただ
し、段部１１７のシート部分の直径と上記反対端との直
径を等しくしているので、スプール両端の圧力がバラン
スする。したがって、スプール１０９は圧縮コイルスプ
リング１１１のスプリング力で押され、傾斜面１１５を
段部１１７に圧接させることになる。このようにポート
Ｐ_Ri側の圧力をスプール１０９の両端に作用させて圧力
をバランスさせるようにしたのは、次の理由からであ
る。もし、両者の圧力をバランスさせないと、ポートＰ
_Riにシステム側の圧力が作用しているときに、ソレノイ
ド１０１を励磁してスプール１０９を移動しようとする
と、大きな推力を必要とすることになり、結局はソレノ
イド１０１を大型化せざるをえなくなる。このようなソ
レノイドの大型化を避けるためにポートＰ_Riの圧力をス
プール１０９の反対端にまで作用させるようにしたもの
である。

【０００７】ソレノイド１０１が励磁された場合には、
まず、プランジャ１０３が図中左側に突出される。それ
によって、スプール１０９は圧縮コイルスプリング１１
１のスプリング力に抗して図中左側に移動する。それに
よって、傾斜面１１５が段部１１７より離脱しそのシー
ル部が開放される。一方、大径部１１９によってポート
Ｐ_S が閉塞される。よって、ポートＰ_Riより流入した作
動油がポートＰ_ROに流入する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成による
と次のような問題があった。まず、スリーブ１０５を図
中一点鎖線ａで示す部分で左右に二分割しなければなら
ないという問題があった。これは、スプール１０９の大
径部１１９に装着されたＯリング１２１の損傷を防止す
るためである。すなわち、スリーブ１０５が一体物の場
合には、スプール１０９をスリーブ１０５の図中左端よ
り挿入することになる。その際、大径部１１９に装着さ
れているＯリング１２１がスリーブ１０５の段部１１７
の鋭利な角と摺接することになり、そのときＯリング１
２１が損傷するおそれがあるからである。又、挿入時に
は、図示しない特殊な治具（スプール１０９をスリーブ
１０５内に案内するための治具）が必要になってしまう
という問題もあった。

【０００９】この問題を解決するために、段部１１７の
直径を大きくし、Ｏリング１２１の通過を簡単にするこ
とも考えられる。しかし、このように段部１１７の直径
を大きくすると、Ｐ_S 〜Ｐ_RO間に圧力が作用したとき、
その受圧面積の差によってスプール１０９が図面左に動
いてしまう。そのために段部１１７の直径とＯリング１
２１の外形部分とは同一径にしておかなければならな
い。このような理由から、段部１１７の直径を大きくす
ることは問題の解決策になりえない。

【００１０】又、別の問題として傾斜面１１５と段部１
１７とによるシール部を介しての漏洩の問題があった。
これは、その部分の加工精度等が大きく原因するもので
ある。これを防止するためには、加工精度を高くする
か、あるいは圧縮コイルスプリング１１１によるセット
荷重を高くすることが考えられる。しかしながら、加工
精度を上げるためには、それだけ加工工数が多くなると
ともに、その精度維持のためのメンテナンスに時間と費
用がかかるという問題があった。また、スプリングのセ
ット荷重を高くすると、ソレノイド１０１による押圧力
も大きくしなければならず、ソレノイド１０１が大型化
してしまうという問題があった。

【００１１】本発明はこのような点に基づいてなされた
ものでその目的とするところは、スリーブの一体化を図
ることにより、全体のカートリッジ化を促進させ、か
つ、ソレノイドを大型化させることなく、漏洩の問題を
解決することが可能な制御バルブを提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本願発明の制御バルブは、励磁・非励磁されることに
よりプランジャを出没させるソレノイドと、上記ソレノ
イドに連結され複数個のポートを備えたスリーブと、上
記スリーブ内に移動可能に収容されスリーブとによって
シート部を構成し圧縮コイルスプリングによって上記プ
ランジャ方向に付勢されているとともに上記ソレノイド
の励磁によるプランジャの突出により上記圧縮コイルス
プリングのスプリング力に抗して反プランジャ方向に移
動せられるスプールと、上記スプール内に移動可能に収
容されスプールとによってシート部を構成し別の圧縮コ
イルスプリングによって上記プランジャ方向に付勢され
ているとともに上記ソレノイドの励磁によるプランジャ
の突出により上記スプールより先に上記圧縮コイルスプ
リングのスプリング力に抗して反プランジャ方向に移動
せられるポペットと、を具備したことを特徴とするもの
である。

【００１３】

【作用】まず、ソレノイドが非励磁のときには、プラン
ジャが引っ込んでいるので、スプール及びポペットは共
に、それぞれの圧縮コイルスプリングによってプランジ
ャ方向に付勢されている。次に、ソレノイドが励磁され
ると、プランジャが突出し、それによって、まず、ポペ
ットが圧縮コイルスプリングのスプリング力に抗して反
プランジャ方向に移動せられる。よって、ポペットとス
プールとによるシート部が開放され、スプールの反プラ
ンジャ側の圧力がスプールの中空部を介してプランジャ
側に伝達され、スプールの両側は同圧状態となる。そし
て、プランジャがさらに突出することにより、スプール
が圧縮コイルスプリングのスプリング力に抗して反プラ
ンジャ側に移動せられ、それによって、スプールとスリ
ーブとによるシート部が適宜開閉され、各ポート間の連
通状態が制御される。

【００１４】

【実施例】以下、図１及び図２を参照して本発明の一実
施例を説明する。まず、ソレノイド１があり、このソレ
ノイド１は励磁されることにより、プランジャ３を突出
させ（図中左側に移動させる）、又、非励磁となること
により、プランジャ３を図に示すような状態に復帰させ
るものである。ソレノイド１の図中左側にはスリーブ５
が螺合構造によって連結・固定されている。このスリー
ブ５は、従来のそれと異なり一体物である。スリーブ５
の図中左端にはストッパ７が固定されていて、このスト
ッパ７にはポートＰ_Riが形成されている。又、スリーブ
５の円筒部には、ポートＰ_RO、Ｐ_S が図中左側から順次
形成されている。

【００１５】スリーブ５内には、スプール９が図中左右
方向に移動可能に収容されている。このスプール９の図
中左端にはキャップ１１が配置されている。このキャッ
プ１１にはオリフィス１２が形成されている。これらキ
ャップ１１とスプール９は、圧縮コイルスプリング１３
によって、図中右側に付勢されている。スプール９の図
中左端には鍔部１５が形成されており、この鍔部１５の
図中右側の傾斜面１７が、スリーブ５側に形成された段
部１９に離接する。

【００１６】上記スプール９内であって図中右側にはポ
ペット２１が収容されており、このポペット２１は、圧
縮コイルスプリング２３によって図中右側に付勢されて
いる。又、図２にも示すように、ポペット２１の図中右
側の傾斜面２５がスプール９側に形成された段部２７に
離接するようになっている。

【００１７】以上の構成を基にその作用を説明する。ま
ず、ソレノイド１が非励磁のときには図に示すような状
態となる。つまり、プランジャ３は図中右側に引っ込ん
でおり、スプール９は圧縮コイルスプリング１３によっ
て図中右側に付勢されている。よって、傾斜面１７が段
部１９に着座していて、その部分がシールされている。
又、ポペット２１は圧縮コイルスプリング２３によって
図中右側に付勢されていて、傾斜面２５が段部２７に着
座している。よって、その部分がシールされるので、ポ
ートＰ_S より流入した作動油がポートＰ_ROから流出して
いく。

【００１８】また、上記の状態でポートＰ_Riにシステム
側の圧力Ｐc が作用していると、その圧力Ｐc が油室Ａ
側におけるスプール９端の受圧面積（πｂ² ／４）に作
用し、それを図面右方向に押す。このときポペット２１
が閉じているので、ポートＰ_Ri側の圧力Ｐc が油室Ａと
は反対側におけるスプール端に作用しない。したがっ
て、油室Ａ側の圧力作用及び圧縮コイルスプリング１３
のスプリング力Ｋ_FAによって、スプール９が押されるこ
とになり、それだけ傾斜面１７が段部１９に強く押され
る。そのために傾斜面１７と段部１９とによるシート性
が向上する。なお、このときのスプール９を押し付ける
力は、次のとおりである。Ｆ₁ ＝Ｐc ×（πｂ² ／４）＋Ｋ_FA・・・・・（Ｉ）

【００１９】これに対して、ソレノイド１が励磁された
場合には次のようになる。まず、プランジャ３が図中左
側に押し出されていく。それによって、まず、ポペット
２１が圧縮コイルスプリング２３のスプリング力に抗し
て図中左側に移動する。このときポペット２１を押し開
く力Ｆ₂ は、圧縮コイルスプリング２３のスプリング力
と油室Ａ側の圧力Ｐc のポペットへの作用力とに打ち勝
つものとなる。しかし、ポペット２１の受圧面積及びス
プリング２３のスプリング力が小さいので、このときの
力Ｆ₂ は、十分に小さなものとなる。言い換えれば、こ
のポペット２１を開く力は小さくてすむことになる。上
記のようにして小さな力でポペット２１が押されると、
傾斜面２５が段部２７より離脱してその部分が開放さ
れ、油室Ａ側の作動油がキャップ１１、スプール９内を
通って油室Ｂ側に流入する。それによって、スプール９
の図中左右両側が同圧状態となる。

【００２０】このようにスプール９の両側が同圧状態と
なることにより、スプール９を図中右側に付勢する力
は、圧縮コイルスプリング１３のスプリング力だけとな
る。したがって、プランジャ３がさらに図中左側に押し
出されれば、スプール９が圧縮コイルスプリング１３の
スプリング力に抗して図中左側に移動する。それによっ
て、傾斜面１７が段部１９より離脱し、その部分が開放
される。又、スプール９の移動によりポートＰ_S が閉塞
される。よって、ポートＰ_Riより流入した作動油は、ポ
ートＰ_ROに流入していく。

【００２１】又、ポペット２１が一端移動されて開放さ
れた場合には、スプール９を移動させるために必要な力
Ｆ₃ は、既に述べたようにシリンダ圧Ｐ_c に関する部分
が帳消しとなるので、次のとおりである。Ｆ₃ ＝（ｋ_A ×ｘ）＋Ｋ_FA＋（ｋ_B ×ｘ_B ）＋Ｋ_FB…（II）但し、ｋ_A は圧縮コイルスプリング１３のバネ定数、ｋ
_B は圧縮コイルスプリング２３のバネ定数、ｘはスプー
ル９の移動量、ｘ_Bはポペット２１が既に移動した量で
ある。

【００２２】ここにおいて、圧縮コイルスプリング１３
のセット荷重Ｋ_FAは、スプール９を図中右側に移動させ
るだけの力でよいので、それほど大きなものを必要とし
ない。又、圧縮コイルスプリング２３のセット荷重Ｋ_FB
もポペット２１を図中右側に移動させるだけの力でよい
ので小さなものである。しかも、移動量ｘ_B も小さくて
すむので、結局、力Ｆ₃ も小さくてすむ。つまり、ソレ
ノイド１をそれ程大型にする必要はなく、従来構成のそ
れより小さなもので事足りる。

【００２３】以上本実施例によると次のような効果を奏
することができる。まず、従来のように、スリーブ５を
二分割する必要はなく、一体物とすることができる。こ
れは、従来使用していたＯリング１２１（図４に示す）
を使用しない構成になっていて、スプール９を装着する
際のＯリング１２１の損傷を懸念する必要がないからで
ある。よって、制御バルブとしてカートリッジ化が促進
されることになる。

【００２４】又、ソレノイド１を大型化させることな
く、油室Ａ側の圧力作用でスプール９のスリーブ５に対
する押し付け力を強くすることができるので、傾斜面１
７と段部１９とによるシール部からの漏洩量を減少させ
て、漏洩特性を向上させることができる。又、キャップ
１１に形成されているオリフィス１２の作用によって、
スプール９及びポペット２１の不必要な振動を防止する
ことができる。

【００２５】尚、本発明は前記一実施例に限定されるも
のではない。例えば、図３に示すように、ポペット２１
とボールチェック３１とを組み合わせた構成とし、同時
にプランジャ３側の形状も図に示すように変更してもよ
い。このように構成しても前記一実施例と同様の効果を
奏することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明による制御バ
ルブによると、スリーブの一体化が可能となり、それに
よって、カートリッジ化を促進させることができる。
又、ソレノイドの大型化を来すことなく、スプールのス
リーブに対する押し付け力を大きくすることができ、漏
洩特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図で制御バルブの断面
図である。

【図２】本発明の一実施例を示す図で図１のII部を拡大
して示す断面図である。

【図３】本発明の別の実施例を示す断面図である。

【図４】従来の制御弁の断面図である。

【符号の説明】

１ソレノイド３プランジャ５スリーブ９スプール１３圧縮コイルスプリング２１ポペット２３圧縮コイルスプリング

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】励磁・非励磁されることによりプランジ
ャを出没させるソレノイドと、上記ソレノイドに連結さ
れ複数個のポートを備えたスリーブと、上記スリーブ内
に移動可能に収容されスリーブとによってシート部を構
成し圧縮コイルスプリングによって上記プランジャ方向
に付勢されているとともに上記ソレノイドの励磁による
プランジャの突出により上記圧縮コイルスプリングのス
プリング力に抗して反プランジャ方向に移動せられるス
プールと、上記スプール内に移動可能に収容されたスプ
ールとによってシート部を構成し別の圧縮コイルスプリ
ングによって上記プランジャ方向に付勢されているとと
もに上記ソレノイドの励磁によるプランジャの突出によ
り上記スプールより先に上記圧縮コイルスプリングのス
プリング力に抗して反プランジャ方向に移動せられるポ
ペットと、を具備したことを特徴とする制御バルブ。