JPH01307574A - 油圧制御弁 - 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、車両姿勢制御システム等、油圧によ
ってアクチュエータを駆動せしめる油圧機器全般に広く
利用可能な油圧制御弁に関する。

［従来の技術］ この種の油圧制御弁は、一般に、油圧ポンプと油圧アク
チュエータの間に配設され、これらの間の油路の開閉を
行なって油の流れを制御し、アクチュエータを操作する
。

一般にその構造は、切換流路を有するスプールを電磁コ
イルにより移動作動せしめて、該スプールの位置により
油圧ポンプに連通ずる供給側ポートと油圧アクチュエー
タに連通する作動油ポートないしリザーブタンクに連通
ずるリリーフ側ポートとを選択的に連通せしめるように
なしである。

ところで、油圧ポンプにより高圧に保持されている回路
を急にリリーフすると、急激な圧力降下によりシラツク
音や振動が発生することがある（油撃現象）。これは高
圧圧縮流体により膨張していた配管力；収縮して起こる
もので、場合によっては機器の破損につながる。

この油撃現象を低減させる方法として、例えば、リリー
フ流路に固定絞りを設けて、流路切換え時の圧力降下時
間を長くする方法、あるいは、パイロット圧で作動する
ショックレス弁を付設して、シヨ・イクレス弁をゆっく
り切換えることで圧力降下時間を長くする方法が採用さ
れている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前者においては、リリーフ状態で固定絞
りの抵抗による圧力損失が生じ、油圧ポンプのパワーロ
スが大きい。また、後者においてはショックレス弁を使
用するため油圧機器全体が大型化し、コストアップにつ
ながる。

本発明は、上記課題を解決しようとするもので、急激な
圧力降下によるショック音や振動の発生を防止し、小型
かつ低コストの油圧制御弁を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の構成を第１図および第２図で説明すると、油圧
制御弁１は、筒内壁の所定位置に油圧供給源Ｐに連通ず
る供給側ポートＰ１、油圧アクチュエータＡに連通ずる
少なくとも一つの作動油ポートＰ２、Ｐ３、およびリザ
ーブタンクＴに連通ずるリリーフ側ポートＰ４を開口せ
しめた筒状ハウジング１１と、上記ハウジング１１内に
軸方向摺動自在に配設され、切換流路３１．３８．３９
を有して、その移動位置により、上記供給側ポートＰ１
と作動油ポートＰ２、Ｐ３ないしリリーフ側ポートＰ４
とを上記切換流＃Ｉ３１．３８．３９を介して選択的に
連通せしめるスプール３と、上記スプール３を移動駆動
する駆動手段２とを具備する。そして、上記供給側ポー
トＰ１およびリリーフ側ポートＰ４の開口、およびこれ
らポートと連通ずる上記切換流路３１．３８．３９の開
口のいずれかに、開口３３本体に接続しこれより狭い幅
で上記スプール移動方向に延びる補助開口３３１．３３
２を設けである（第４図）。

［作用］ 上記構造において、供給側ポートＰ１と作動油ポートｐ
２ｉたはＰ３を連通させ、油圧アクチュエータＡを駆動
している状態では、供給側ポートＰ１は油圧供給源Ｐに
より高圧に保持されている。

この状態から、スプール３を移動させ、供給側ポートＰ
１とリリーフ側ポートＰ４が連通ずる状態に切換える場
合、開口３３にはスプール移動方向に延びる補助開口３
３１．３３２を設けであるので、スプール弁３の移動に
つれ、上記開口３３は始めは僅かに開口し、開口面積は
ゆっくりと増加する。従って導入ポートＰ１圧はこの開
口面積に応じて緩やかに低下するので油圧の急激な変化
がなく、油撃現象の発生が防止される。

［実施例］ 第２図において、油圧供給源たる油圧ポンプＰと油圧ア
クチュエータＡの間には本発明を適用した油圧制御弁１
が配設されている。制御弁１はポンプＰに連通する供給
側ポートＰ１、アクチュエータＡに連通ずる作動油ポー
トＰ２、Ｐ３、リザーブタンクＴに連通ずるリリーフ側
ポートＰ４を有する３位置流量制御弁を構成しており、
各流路の切換えを行なってアクチュエータＡを駆動する
。

なお、図において、Ｍは制御弁１に駆動電流を供給する
駆動源、４は負荷、５はリリーフ弁である。

第１図には油圧制御弁１の詳細を示す。制御弁１の本体
ハウジング１１は一端閉鎖の筒体で、該ハウジング１１
の開口には駆動部２の一端が０リング２１を介して螺結
しである。上記ハウジング１１の閉鎖端はスナップリン
グ１３で固定したキャッテ１２により閉鎖され、Ｏリン
グ１４により液密性を保持している。

ハウジング１１内には、スプール３が軸方向摺動自在に
挿通配設しである。第３図に示す如く、スプール３は筒
状で、中央部および両端部外周は大径としてあり、これ
ら大径部をハウジング１１内壁に密着するようにしであ
る。スプール３は内部を切換流路を構成するリターン流
路３１となすとともに、中央の大径部３２には上記流路
３１に連通する開口３３が設けである。第４図に詳細を
示すように、上記開口３３はほぼ円形の中央部より両端
に軸方向に延びる溝状の補助開口３３１．３３２を有し
ている。また、両端の大径部３４．３５外周には、内方
端より中央付近にかけて上記油路３１に貫通しない切欠
き３４１．３５１が形成しである。

上記ハウジング１１内周壁には環状の清を形成して流路
１６となしてあり（第１図）、該油路１６はポンプＰに
連通する上記供給側ポートＰ１に通じている。上記流路
１６を挟んでその両側には同様にして流路１５．１７が
設けてあり、それぞれ油圧アクチュエータに連通ずる作
動油ポートＰ２、Ｐ３に通じている。上記スプール３が
中立位置にある図示の状態では、中央の流路１６が開口
３３によりスプール３内部の上記流路３１と連通してい
る。上記流路３１はその両端に形成された油室３６．３
７を経てハウジング１１内にこれと平行に設けられた流
路１８とその両端で連通している。上記流路１８はタン
クＴに連通する上記導出ポートＰ４を有している。

また、スプール３の小径部とハウジング１１との間には
流路３８．３９が形成され、上記作動油ポートＰ２．３
と供給側ポートＰ１ないしリリーフ側ポートＰ４とを連
通ずる切換流路を構成している。

かくして図示の状態でポンプＰにより供給される油は、
供給側ポートＰ１から流路１６、開口３３を経て流路３
１に入り、図中αまたはβの経路で流＃１３８より、リ
リーフ側ポートＰ４を経てタンクＴにもどる。上記作動
油ポートＰ２、Ｐ３は閉じている。スプール３をキャッ
プ１２方向に移動させると、開口３３が閉じ、代わって
上記供給側ポートＰ１と作動油ポートＰ２が上記流路３
９を介して連通ずる。同時に上記作動油ポートＰ３が、
上記流路３８、切欠き３５１を介してリリーフ側ポート
Ｐ４と連通ずる。

スプール３を駆動する駆動手段たる駆動部２は、環状の
センタプレート２１を介して軸方向に隣接する２つのコ
イルボビン２２ａ、２２ｂに巻回された電磁コイル２３
ａ、２３ｂと、これらコイルボビン２２ａ、センタプレ
ート２１、コイルボビン２２ｂを貫通するスリーブ２４
内に配設されたプランジャ′２５と、プランジャ２５を
挟んで対向するコア部２６１．２７１をそれぞれ有し、
駆動部２の両端面を構成するステータ２６．２７とを有
する。上記電磁コイル２３ａ、２３ｂ、センタプレート
２１、ステータ２６．２７の外周はヨーク２８で覆われ
、ヨーク２８は両端縁をかしめ固定しである。ハウジン
グ１１側に位置するステータ２６の他端は、ハウジング
１１の開口端に螺結されるネジ部２６２としである。

上記ステータ２６．２７のコア部２６１．２７１は先端
に向けて縮径するテーパ状で、同一形状にくりぬいたプ
ランジャ２５の両端開口内に先端を挿入しである。上記
プランジャ２５と両端のシートプランジャ２５１．２５
２の中心部には上記ステータ２６を貫通するシャフト２
９の先端が貫通している。プランジャ２５とシートプラ
ンジャ２５１．２５２はシャフト２９の先端を開きかし
めて固定している。

シャフト２９の他端はピン２９１を介して上記スプール
３に連結しである。上記スプール３のシャフト２９側端
部には、シャフト２９に設けたフランジ部２９２との間
にコイルスプリング６が配設しである。コイルスプリン
グ６は両端のスプリングシート６１．６２に支持され、
スプリングシート６１．６２はハウジング１１内周に設
けたストッパ一部１９とステータ２６の螺結端面に規制
されて、電磁コイル２３ａ、２３ｂに通電しない非作動
時に上記スプール３が図示の中立位置となるようにしで
ある。

以下、本発明の作動を図に基いて説明する。第５図には
スプール位置と、供給側ポートＰ１圧および開口３３、
切欠き３４１．３５１の流路開口面積との関係を、第６
図には第５図（１）〜（５）に対応するスプール位置の
一例を示す。

上記構造において、第６図（１）に示す如くスプール３
が中立位置付近にある状態では、流路３１と流路１６と
が開口３３を介して連通し、開口３３の開口面積は十分
大きい。すなわち導入ポートＰ１と導出ポートＰ４が連
通してポートＰ１圧はドレーン圧状態にある（第５図（
１）の範囲〉。

この状態よりコイル２３ａに通電し、スプール３をキャ
ップ１２方向へ移動させると、流路３１と流路１６とが
上記開口３３の補助開口３３１のみ゛によって連通して
いる状態となる（第５図（２）、第６図（２））。スプ
ール３をキャップ１２方向へ移動させるにつれ、開口面
積は徐々に減り、圧力損失が徐々に増加してポートド１
圧が緩やかに上昇する。そして、補助開口３３１が閉鎖
する直前にリリーフ圧に達する。

コイル２３ａに通電する電流を上げ、さらにスプール３
をキャップ１２方向へ移動させると（第５図（３）、第
６図（３））、開口３３は閉じ、流路１５と流路１６が
流路３９を介して連通ずるとともに、流路３８およびキ
ャップ１２側の切欠き３５１により流路１７と流路１８
（図略）が連通ずる。

この範囲ではスプール３の移動につれ、切欠き３５１の
開口面積が徐々に増加するが、その変化量は小さく、油
圧ポンプＰからの全流量を流すまでには至らない。従っ
てポートド１圧はリリーフ圧に保たれたままである。

コイル２３ｂに通電し、スプール３を駆動部２側へ移動
させる場合も同様であり、第５図（４）、（５）および
第６図（４）、（５）として示す。

ここで、スプール３の位置は、コイル２３ａまたはコイ
ル２３ｂに流れる電流値によって決まるソレノイド吸引
力と、スプリング６のたわみにより発生する復元力との
バランス点で連続的に決めることができる。これにより
、スプール３は、コイル２３ａまたはコイル２３ｂに流
れる電流値によって上記（１）より（３）または（５）
に至る状態を自由に取り得る。加えて、（３）または（
５）の状態では切欠き３５１の開口面積を変更すること
により油圧源Ｔから供給側ポートＰ１へ流入する流量が
制御可能である。

次に、（３〉または（５）の状態から（１）の状態に流
路を切換える場合、初期状態では供給側ポートＰ１はリ
リーフ圧状態に保持されている。

コイル２３ａ、２３ｂへの通電を停止するとスプール３
は補助開口３３１．３３２により始め借かに開口し、艮
プール３が中立位置に近付くにつれて開口面積はゆっく
りと増加する。ポートド１圧はこの開口面積に応じてド
レーン圧まで緩やかに低下する。中立位置にくると開口
面積は一気に増加するが、ポートド１圧は既にドレーン
圧まで低下しているのでポートド１圧の変化はない。

か、＜シて上記構造によれば、（３）または（５）の状
態から（１）の状態に流路を切換える際、ポートド１圧
はリリーフ圧からドレーン圧まで滑らかに低下するので
、油圧の急開放による油撃の発生が防止できる。また、
ポートド１圧を上昇させる場合にも、油圧の急上昇によ
る油撃の発生が懸念されるが、本実施例では、（１）の
状態から（３）または（５）の状態とする場合も、上述
したように、同様の原理でポートド１圧の急上昇が抑制
される。

なお、第５図（３）または（５）の状態から（１）の状
態に流路を切換える場合、駆動電流の電流値を制御する
ことによりスプール３の動きを制御し、ポートド１圧の
圧力降下勾配を緩やかにして油撃の抑制効果を高めるこ
とができる。

第７図において、（ａ）は駆動電流制御を行なわない場
合の駆動電流値、スプールストローク、ポートＰ１圧特
性を示す。ここで、＜ｂ＞に示すように、電流値を一気
に低下させずに階段状に変化させ、スプール３の移動速
度を低下させること。

により圧力降下をより緩やかにすることができる。

（１）の状態から（３〉、（５〉の状態へ流路を切換え
る場合も同様であり、第８図に示すようにポートド１圧
の上昇を緩やかにして油撃発生を抑制することができる
。

第９図には本発明の他の実施例を示す。本実施例では、
第９図（１）に示すようにスプール３の補助開口３３２
から切欠き３４１までの距離Ｌ２が、ハウジング１１内
壁端縁と流路１６との距離Ｌ１に対して僅かに長くなる
ようにしである。従って、スプール３を中立位置より切
欠き３４１方向へ移動させると、流路１６と流路３１と
が開口３３の補助開口３３２を通じて連通している状態
と、流路１５と図略の流路１８とが切欠き３４１を通じ
て連通している状態とが同時に実現する。

この状態では、流路１５から流路１８へ向かう流れｆｌ
によってスプール３をｈ方向へ動かそうとする流体力と
、流路１６から流路３１へ向かう流れｆ２によってスプ
ール３をｉ方向へ動がそうとする流体力とが打消し合い
、スプール３に加わる流体力の影響を小さくすることが
できる。

同様に補助開口３３１からもう一方の切欠き３５１まで
の距離Ｌ４は、ハウジング１１他の端縁と油路１６との
距離Ｌ３に対して僅かに長女なるようにしてあり（第９
図（２＞）、流れｆ３によってスプール３をｊ方向へ動
かそうとする流体力と、流れｆ４によってスプール３を
に方向へ動かそうとする流体力とが打消し合うようにな
しである。

上記構造におけるスプール位置とポートＰ１圧、開口３
３および切欠き３４１．３５１の開口面積の関係を第１
０図に示す。図において、（４）ｂは第９図（１）の状
態と、（２）ｂは第９図（２）の状態と対応する。第１
０図に示すように、（３）または（５）の状態から（１
）の状態に切換える場合、あるいは（１）の状態から（
３）または（５）の状態に切換える場合、スプール３は
なめらかに移動し、ポートＰ１圧はより緩やかに下降ま
たは上昇するので油撃現象の防止効果がさらに向上する
。

上記実施例では、スプールをソレノイドによって駆動す
る構成としたが、フォースモータ等、他の駆動手段によ
ってもよい。また、油圧制御弁は３位置弁でなく、２位
置弁としてももちろんよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、供給側ポートおよびリリーフ側ポート
の開口、およびこれらポートと連通ずる上記切換流路の
開口のいずれかに補助開口を設けたので、流路切換え時
の急激な圧力降下が防止でき、油撃の発生を防止するこ
とができる。従ってショックレス弁等他の構成部材を使
用する必要がなく、コンパクトかつ低コストである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示し、第１図は本
発明の油圧制御弁の全体断面図、第２図は本発明の油圧
制御弁を含む油圧回路図、第３図はスプールの側面図お
よび断面図、第４図は第３図のＩＶ部拡大図、第５図は
本発明実施例における油圧制御弁の圧力特性図、第６図
は本発明の油圧制御弁の作動を示す図、第７図および第
８図は駆動電流とスプールストロークおよび供給側ポー
ト圧の関係を示す図、第９図および第１０図は本発明の
他の実施例を示し、第９図は油圧制御弁の要部断面図、
第１０図は油圧制御弁の圧力特性図である。 １・・・・・・油圧制御弁 １１・・・・・・ハウジング ２・・・・・・駆動部（駆動手段） ３・・・・・・スプール ３１・・・・・・リターン流路（切換流路）３８、３９
・・・・・・流路（切換流路）３３・・・・・・開口 ３３１、３３２・・・・・・補助開口 ヤ・・・・・・リザーブタンク Ａ・・・・・・油圧アクチュエータ Ｐ・・・・・・油圧ポンプ（油圧供給源〉Ｐｌ・・・・
・・供給側ポート Ｐ２、Ｐ３・・・・・・作動油ポート Ｐ４・・・・・・リリーフ側ポート ′絨　　　　　開口面積−ｍ−） ｕｌ 第７０ ｍ−時間　　　−一今時間 （ａ）　　駆動電流制御なし　　　（ｂ）　駆動電流制
御あり竿８０ −ゆ時間　　　−一令時間 （ａ）　　駆動ｇｌ流制］陣なし　　　（ｂ　）　　駆
動電流側−よ第９０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　筒内壁の所定位置に油圧供給源に連通する供給側ポー
   ト、油圧アクチュエータに連通する少なくとも一つの作
   動油ポート、およびリザーブタンクに連通するリリーフ
   側ポートを開口せしめた筒状ハウジングと、 上記ハウジング内に軸方向摺動自在に配設され、切換流
   路を有して、その移動位置により、上記供給側ポートと
   作動油ポートないしリリーフ側ポートとを上記切換流路
   を介して選択的に連通せしめるスプールと、 上記スプールを移動駆動する駆動手段とを具備する油圧
   制御弁において、 上記供給側ポートおよびリリーフ側ポートの開口、およ
   びこれらポートと連通する上記切換流路の開口のいずれ
   かに、開口本体に接続しこれより狭い幅で上記スプール
   移動方向に延びる補助開口を設けたことを特徴とする油
   圧制御弁。