JPH0158526B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は流体制御装置に関するものである。

（従来の技術） スプールランドのコーナによつて圧力を制御す
る形式の圧力制御弁で、しかも３ポート以上のも
のでは下記に如く前記制御部に正の減衰長をもつ
広がり流れと負の減衰長をもつ狭まり流れとが生
ずるようになつている。即ち、第２図は二次圧一
定形３ポート減圧弁１を流量制御弁２用のパイロ
ツト弁として使用した従来例を示すもので、該減
圧弁１はスプールランド４の一側のコーナの周り
に形成した第１圧力制御部５を隔てて一次ポート
６と二次ポート７とを形成すると共に、同ランド
の他側のコーナの回りに形成した第二圧力制御部
８を隔てて二次ポート７とタンクポート９とを形
成し、前記スプール３の一端のパイロツト室１０
に作用する二次圧力Ｐ２がスプリング１１力より
も小さくなると、第１圧力制御部５の開度を大き
くして二次圧力Ｐ２の値を大きくし、該二次圧力
Ｐ２がスプリング１１力よりも大きくなり過ぎる
と第二圧力制御部８の開度を大きくして同二次圧
力Ｐ２の値を小さくして、前記二次圧力Ｐ２をス
プリング１１力と同じ値に保持する如くしたもの
である。

（発明が解決しようとする問題点） 以上の場合、第一圧力制御部５を通過する流体
はスプールの中心部から同遠心方向にラツパ状に
広がりながら流出するので、いわゆる広がり流れ
であり、一方第二圧力制御部８を通過する流体は
前記とは対象的な状態でスプールの周囲から同中
心方向に流出するので狭まり流れである。これら
二態様の流れにおいて狭まり流れは負の減衰長を
もち、正の減衰長をもつ広がり流れに比べてスプ
ール３の振動を増加させるエネルギを発生させる
ということが確認されている。特に圧力制御弁は
スプール３が小さな差圧でも高応答で作動するよ
うになつているから、前記の如き狭まり流れはス
プール３を極端に不安定にする。したがつて圧力
制御弁において、スプリング１１に代えて比例ソ
レノイドを使用し、これに電気的なデイザーを付
与することによつて流量制御弁２のスプール１２
の固着現象、つまり異物によつてスプール１２の
移動が阻止された状態を解消しようとしても、上
記圧力制御弁のスプール３が不安定では、圧力制
御弁の二次側圧力Ｐ２が一段と不安定になり、そ
のため流量制御弁２での流量制御が正確に行えな
いという不具合が生ずる。

そこで本発明は上記の点に鑑み、第一圧力制御
部及び第二圧力制御部がそれぞれ広がり流れにな
るような圧力制御弁を提供し、これに電気的デイ
ザーを付与することによつて流量制御弁でのスプ
ールの固着現象を防止しつつも、流量制御弁での
流量制御精度を確保し得る流体制御装置を提供し
ようとするものである。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明の流体制御装置は、圧力制御弁
２０と、この圧力制御弁にて可変オリフイス５６
の開度が制御される流量制御弁４４とを有して成
る流体制御装置において、 上記圧力制御弁２０においては、一次ポートＰ
と、タンクポートＴと、二次ポートＡとを設け、
ハウジング２１内にスプール２３を摺動自在に配
置してこのスプール２３に設けたランド２５の移
動によつて上記二次ポートＡを一次ポートＰとタ
ンクポートＴとに切換連通すべく構成して成り、
さらに上記一次ポートＰから二次ポートＡへの流
れに対しては、その流れを前記のランド２５の一
端面のコーナに形成した第一圧力制御部３２にお
いて広がり流れとなす一方、前記二次ポートＡと
連通しかつ前記ランド２５の他端面とハウジング
２１との間に形成したパイロツト室２８から、タ
ンクポートＴへの流れを前記ランド２５の他端面
のコーナに形成した第二圧力制御部４０において
広がり流れとなす如くに構成すると共に、前記ス
プール２３における反パイロツト室側にスプール
２３をパイロツト室２８側へと付勢するための比
例ソレノイド４７を配置し、 一方、流量制御弁４４においては、ハウジング
５０内に摺動自在に配置したスプール５１で前記
可変オリフイス５６の開度を制御すべく構成する
と共に、上記スプール５１を移動させるためのパ
イロツト室５２と、このスプール５１を上記とは
逆方向に付勢するための付勢手段55とをそれぞれ
設けて成り、 上記圧力制御弁２０の二次ポートＡを上記流量
制御弁４４のパイロツト室５２に接続し、 さらに上記圧力制御弁２０の比例ソレノイド４
７に電気的デイザーを付与してスプール２３を振
動させるデイザー付与手段を設けてある。

（作 用） 上記のように第一圧力制御部３２及び第二圧力
制御部４０を共に流体が正の減衰長をもつ広がり
流れにしてあるため、従来のように負の減衰長を
もつ狭まり流れがスプールに作用することはな
く、スプールの安定性を確保することが可能とな
る。したがつてこのスプールに振動を付与して
も、この振動にスプールの不安定さが重畳される
ような現象は生じず、そのため流量制御弁４４に
おけるスプール５１の固着現象を防止しつつも、
精度の高い流量制御が行えることになる。

（実施例） 次ぎにこの発明の流体制御装置の具体的な実施
例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図はこの発明の実施例を示すが、この圧力
制御弁２０は、一次ポートＰと、タンクポートＴ
と２つの二次ポートＡ，Ｂとを有する４ポート形
圧力制御弁であつて、そのハウジング２１内に形
成された弁室２２内にスプール２３が摺動自在に
配置されている。このスプール２３は４個のラン
ド２４，２５，２６，２７を有しているが、図に
おいて左側の一組のランド２４，２５は二次ポー
トＡの流体を制御するためのものであり、また右
側の一組のランド２６，２７は二次ポートＢの流
体を制御するためのものである。そして上記のう
ち両端部に位置するランド２４，２７はハウジン
グ２１内の両端側に形成されたパイロツト室２
８，２９内に嵌入し得るようなされている。また
スプール２３の両端には、比例ソレノイド４６，
４７の鉄芯４８，４９を相対向させている。比例
ソレノイド４６，４７は印加電流値と比例的な大
きさの吸引力を発生する特性を備え、該吸引力を
可動鉄芯４８，４９を介してスプール２３に作用
させるものである。上記スプール２３の中央部の
一対のランド２５，２６は一次ポートＰを各二次
ポートＡ，Ｂへと切換連通させるためのものであ
つて、スプール２３が中立位置に位置する際に
は、一次ポートＰを各二次ポートＡ，Ｂから遮断
するようになされている。すなわち、両ランド２
５，２６間の距離Ｌ１を、二次ポートＡ，Ｂを区
画する隔壁の厚さＬ２よりも小さくしてある訳で
ある。この結果、一次ポートＰが一方の二次ポー
トＡ又はＢに連通している際には、他方の二次ポ
ートＢ又はＡはランド２６又は２５によつて閉じ
られていることになる。また上記のように一次ポ
ートＰが一方のポートＡ又はＢに連通している状
態においては、ランド２５又は２６の内側コーナ
の周囲とハウジング内壁との間に第一圧力制御部
３２，３３が形成される。

一方、上記各パイロツト室２８，２９は通路３
４，３５を介して上記二次ポートＡ，Ｂに連通し
ている。またハウジング２１内には一組の径大部
３８，３９が形成されているが、これら径大部３
８，３９は上記各パイロツト室２８，２９と連通
し得るものである。すなわちスプール２３の両端
部に設けたランド２４，２７がパイロツト室２
８，２９内に位置する際には、パイロツト室２
８，２９と径大部３８，３９との間は遮断される
ものの、ランド２４，２７の外端部がパイロツト
室２８，２９から突出した状態においては、各ラ
ンド２４，２７の外側コーナの周囲とハウジング
２１の内壁との間に形成される第二圧力制御部４
０，４１を介してパイロツト室２８，２９内の流
体が径大部３８，３９へと連通し得るようなされ
ている訳である。なお各径大部３８，３９はいず
れもタンクポートＴへと連通している。また上記
各径大部３８，３９と二次ポートＡ，Ｂとの関係
は次のようになつている。すなわち一方のランド
２５の第一圧力制御部３２が制御状態にある際に
は、このランド２５の外端部が、上記径大部３８
と二次ポートＡとを区画する隔壁に所定量Ｌ３だ
けオーバラツプして両者間を遮断するような関係
である。このとき上記のように他方の第一圧力制
御部３２は閉じられることになるが、このランド
２６の外端部においては上記のようなオーバラツ
プは開放され、上記二次ポートＢは径大部３９へ
と連通すると共に、タンクポートＴへと開放され
ている。なお上記オーバラツプ量Ｌ３は、比例ソ
レノイド４６，４７の消磁によつて開放しやすく
しておくものとする。

また上記第一圧力制御部３２，３３と第二圧力
制御部４０，４１とは次のような関係になつてい
る。すなわちスプール２３側において第一圧力制
御部３２，３３と第二圧力制御部４０，４１を形
成するランド２４，２５及び２６，２７の端部間
の距離Ｌ４と、ハウジング２１側において第一圧
力制御部３２，３３と第二圧力制御部４０，４１
を形成する内壁間の距離Ｌ５とを同一にしてあ
る。つまり第一圧力制御部３２，３３が開いた瞬
間に第二圧力制御部４０，４１が閉じ、一方第一
圧力制御部３２，３３が閉じた瞬間に第二圧力制
御部４０，４１が開くような関係である。

一方、４４は流量制御弁を示しているが、この
流４４は、ハウジング５０内にスプール５１を摺
動自在に支持し、このスプール５１の両端側にパ
イロツト室５２，５３を形成すると共に、各パイ
ロツト室５２，５３に付勢手段としてのスプリン
グ５４，５５を配置したものである。そして各パ
イロツト室５２，５３はそれぞれ前記圧力制御弁
２０の各二次ポートＡ，Ｂに接続されており、各
パイロツト室５２，５３内に作用する流体圧力を
変化させ、これにより可変オリフイス５６の開度
を制御し得るようなされている。なお４５はアク
チユエータを示している。

次ぎに上記流体制御装置の作動状態について説
明するが、以下の説明は一方の二次ポートＡにお
いて流体の制御を行う場合について行う。なお他
方のポートＢにおいても以下と同様な制御が行わ
れる。

まず、右側のソレノイド４７に対する印加電流
値を増加していくと、スプール２３は左動して第
二圧力制御部４０を閉じ、第一圧力制御部３２を
開放する。このため第１圧力制御部３２において
一次ポートＰから二次ポートＡの方向に矢印の如
き広がり流れが生じ、二次圧力Ｐ２を上昇させ
る。そしてこの二次圧力Ｐ２が比例ソレノイド４
７の吸引力よりも大きくなると前記とは反対にス
プール２３が右動し、第一圧力制御部３２は閉鎖
され、第二圧力制御部４０が開放される。このた
め第二圧力制御部４０においてパイロツト室２８
からタンクポートＴの方向に矢印の如き広がり流
れが生じ、二次圧力Ｐ２を減少させる。この結果
二次圧力Ｐ２と比例ソレノイド４７の吸引力とが
バランスするようにスプール２３は静止する。こ
の結果、この流量制御弁２０における二次圧力Ｐ
２は、比例ソレノイド４６，４７に対する印加電
流値に比例するように制御されることになり、流
量制御弁４４の可変オリフイス５６の開度もこれ
に応じて制御されることになる。なお、この場合
右側の第一圧力制御部３３の反対側のコーナ部と
第二圧力制御部４１はともに大きな抵抗の生じな
いように制御範囲以上の開度で開放するようにし
ており、該圧力制御部４１を利用して流量制御弁
４４の背圧を排除することができる。

第１図におけるＬ４とＬ５との関係は理想的に
はＬ４＝Ｌ５であるが、実際に斯かる条件では両
圧力制御部３２，４０におけるクリアランスから
の漏洩量が大きいので、Ｌ５よりもＬ４を若干大
きくするのが望ましい。しかしＬ４の長さとＬ５
の長さの差をあまり大きくしすぎるとオーバラツ
プ量に応じて不感帯の巾が大きくなりそれだけ応
答性が低下するので、Ｌ４とＬ５との差はあまり
大きくするのも好ましくない。但し流体の粘性が
大きくなつたり流量が大きいときはＬ４＜Ｌ５で
も可能である。このためスプール２３が静止して
いる状態では、第一圧力制御部３２の周りの環状
の隙間からの漏洩量と、第２二圧力制御部４０の
周りの環状の隙間からの漏洩量との差によつて二
次ポートＡに所定の減圧圧力が得られる。なおこ
の場合二次ポートＡと径大部３８との間のオーバ
ラツプ部においてラツプ量Ｌ３に対応する漏洩が
あるが、該オーバラツプ部における漏洩量は無視
できる程度のものである。また前記オーバラツプ
部Ｌ３は制御中開放することがないので、２個の
ランド２４，２５間を同径のランドにしても、換
言するならばランド２４，２５を１つのランドに
成してもよいし、また一個の二次ポートＡを有す
るもので実施してもよい。特許請求の範囲は係る
実施例も包含するものである。

なおこの実施例では、左右を対称的な構造にし
ており、このため左側のソレノイド４６の吸引力
を大きくすると、前記の対称的な作用で、右側の
第一圧力制御部３３と同側の第二圧力制御部４１
とで流量制御弁４４の右側パイロツト室５３に作
用する二次圧力を一定に維持し、流量制御弁４４
の左側パイロツト室５２の背圧は左側のオーバラ
ツプＬ３及び第二圧力制御部４０を多く開放して
排除できるものである。この場合においても、両
圧力制御部３３，４０での流体は広がり流れであ
る。

次に本発明の上記実施例の特徴について説明す
る。

すなわち、上記圧力制御弁２０で操作される流
量制御弁４４はそのスプールランドの周囲のクリ
アランスに流体中に含有している微粒子が咬込む
ので、流量制御弁４４のスプール５１に振動を加
えてスプール５１の固着を防止する配慮が必要で
ある。この点実施例では、デイザー付与手段（図
示せず）を設け、比例ソレノイド４６，４７によ
つてスプール２３に電気的なデイザーを加え、二
次圧力を小刻みに変動させて流量制御弁４４のス
プール５１の固着現象を解消できる。特に従来品
のように本質的にスプールの不安定な圧力制御弁
に、ソレノイドで電気的なデイザーを加えて固着
現象を解消するという考えだけでは、圧力制御弁
そのものが非常に不安定となり、固着現象は解消
されても制御精度が低下するが、上記実施例は両
圧力制御部３２，３３及び４０，４１における広
がり流れによつて予めスプール２３の安定を図つ
ているので、スプールを従来品ほど不安定にする
ことなく電気的デイザーにより流量制御弁４４の
スプール５１の固着現象の解消を図ることができ
る利点がある。

またこの実施例においては、１つの二次ポート
Ａ又はＢでの流体を制御するためのランドが必ず
２個のランド２４，２５及び２６，２７からな
り、オーバラツプＬ３は制御中、過大な圧力変化
のないかぎり、開放しないが比例ソレノイド４６
を消磁してスプール２３の押圧力を排除した場合
に開放しやすくなつている。該オーバラツプが開
放する可能性は二次圧力Ｐ２の大きさによつて左
右されるが、前記オーバラツプ量Ｌ３を小さくす
るほど二次圧力Ｐ２が小さくてもその開放度が大
きくなる。したがつて比例ソレノイド４６を消磁
することにより、二次ポートＢとタンクポートＴ
との間は、同図右半分において点線矢印で示すよ
うに第二圧力制御部４１及び真中のランド２６の
左側のコーナの周りを介してそれぞれ連通するの
で、二次圧力Ｐ２を急速度で大気圧に開放するこ
とができる。結果的には、この実施例においては
比例ソレノイド４６，４７を介して遠隔的に且つ
高応答で二次ポートＡ，Ｂに連結した流量制御弁
４４を操作できる利点がある。

またスプール２３が中立位置から移動して、例
えば一方の圧力制御部３２がやや開放された状態
において、他方の第二圧力制御部４１を大きく開
放する、つまり一方の第一圧力制御部３２の開度
よりも他方の第二圧力制御部４１の開度が常に大
きくなるような関係にしておけば、この第二圧力
制御部４１が、パイロツト室２９からタンクポー
トＴへと開放される流体の流れ抵抗として作用す
ることはないので、流量制御弁４４のスプールの
応答性をより一層向上することが可能である。

（発明の効果） 叙上の如く本発明は、二次圧一定形圧力制御弁
における従来の二次圧力制御部に相当する部分を
制御中に開放しないように閉鎖し、それかえてス
プール２３の一端のランドコーナの周りにおい
て、該スプール一端のパイロツト室２８とタンク
ポートＴとの間に第二圧力制御部４０を形成した
ものである。このため第一圧力制御部３２におい
ては従来例のまま広がり流れであり、特に従来狭
まり流れであつた第二圧力制御部４０においても
広がり流れになり、スプール２３を不安定にする
狭まり流れをなくしたので、スプール振動を防止
でき、この結果、騒音の発生を防止できると共
に、二次圧力の制御精度を向上させる効果があ
る。しかも比例ソレノイド４７を設け、該ソレノ
イド４７でスプールに電気的デイザーを加えて該
圧力制御弁によつて制御される流量制御弁４４の
固着現象をなくする如くしてあるので、本質的に
安定の良いスプールにデイザーを加えるものであ
るから、それほどスプールを不安定にすることな
く、つまり流量制御弁４４での流量制御精度を高
く維持しながら、固着現象をなくすことができる
効果がある。

また本発明では、単一のデイザー付与手段でも
つて、圧力制御弁と流量制御弁との２つのスプー
ルを同時に振動させ、その固着を防止し得ること
になるので、制御弁の数に対応してデイザー付与
手段を設ける場合に比較して、その構成を簡素化
し得ることになる。さらに流量制御弁において
は、制御流量が多いことから、全体が大型化し、
スプールを振動させようとすると、それに応じて
高出力のデイザー付与手段が必要となる訳である
が、本願発明では、パイロツト室内の圧力変動で
もつてスプールを振動させる構成であるため、高
出力のデイザー付与手段を必要としないという利
点も生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２
図は従来例の説明図である。 ２０…圧力制御弁、２１…ハウジング、２３…
スプール、２４，２５，２６，２７…ランド、２
８，２９…パイロツト室、３２，３３…第一圧力
制御部、４０，４１…第二圧力制御部、４４…流
量制御弁、４６，４７…比例ソレノイド、５０…
ハウジング、５１…スプール、５２，５３…パイ
ロツト室、５４，５５…スプリング、５６…可変
オリフイス、Ｐ…一次ポート、Ａ，Ｂ…二次ポー
ト、Ｔ…タンクポート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧力制御弁２０と、この圧力制御弁にて可変
   オリフイス５６の開度が制御される流量制御弁４
   ４とを有して成る流体制御装置において、 上記圧力制御弁２０においては、一次ポートＰ
   と、タンクポートＴと、二次ポートＡとを設け、
   ハウジング２１内にスプール２３を摺動自在に配
   置してこのスプール２３に設けたランド２５の移
   動によつて上記二次ポートＡを一次ポートＰとタ
   ンクポートＴとに切換連通すべく構成して成り、
   さらに上記一次ポートＰから二次ポートＡへの流
   れに対しては、その流れを前記のランド２５の一
   端面のコーナに形成した第一圧力制御部３２にお
   いて広がり流れとなす一方、前記二次ポートＡと
   連通しかつ前記ランド２５の他端面とハウジング
   ２１との間に形成したパイロツト室２８から、タ
   ンクポートＴへの流れを前記ランド２５の他端面
   のコーナに形成した第二圧力制御部４０において
   広がり流れとなす如くに構成すると共に、前記ス
   プール２３における反パイロツト室側にスプール
   ２３をパイロツト室２８側へと付勢するための比
   例ソレノイド４７を配置し、 一方、流量制御弁４４においては、ハウジング
   ５０内に摺動自在に配置したスプール５１で前記
   可変オリフイス５６の開度を制御すべく構成する
   と共に、上記スプール５１を移動させるためのパ
   イロツト室５２と、このスプール５１を上記とは
   逆方向に付勢するための付勢手段５５とをそれぞ
   れ設けて成り、 上記圧力制御弁２０の二次ポートＡを上記流量
   制御弁４４のパイロツト室５２に接続し、 さらに上記圧力制御弁２０の比例ソレノイド４
   ７に電気的デイザーを付与してスプール２３を振
   動させるデイザー付与手段を設けたことを特徴と
   する流体制御装置。