JPH0612495B2 - 圧力制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は油圧回路に用いられる圧力制御弁に関するもの
である。

［従来の技術］ 第３図に示すように、従来の圧力制御弁１Ａは入力圧力
P1の圧油を供給する入口１６に連なる環状溝１４と、出
力圧力P2を発生する出口１７に連なる環状溝１５とを備
えた弁箱２の弁室２２Ａに、スプール３Ａを嵌合して両
端側に端室１３Ａ，１９Ａを区画される。端室１３Ａ，
１９Ａはスプール３Ａを貫通する絞り通路３ｃにより互
いに連通され、スプール３Ａの端面３ａに端室１３Ａの
ばね４の力が作用し、端面３ｂに出口１７の圧力が作用
する。スプール３Ａは環状溝１４と環状溝１５に跨る幅
の広い環状溝１８を設けられる。

圧力制御弁１Ａは端部にパイロット弁５Ａを配設され
る。ばね７の力により閉弁方向に付勢されるポペット型
の弁体８Ａが、弁室１０と圧力制御弁１Ａの端室１３Ａ
とを結ぶ通路２１に配設される。ばね７と弁体８Ａを収
容する弁室１０は、ドレン１２を経て油槽２０へ連通さ
れる。

出口１７から通路２ａ、端室１９Ａ、絞り通路３ｃを経
て端室１３Ａに作用するパイロット圧力Pcが、ダイヤル
６により設定されるばね７の力よりも大きくなると、弁
体８Ａが通路２１を開く。スプール３Ａの端面３ａに作
用するパイロット圧力Pcとばね４の力とが、スプール３
Ａの端面３ｂに作用する出力圧力P2と釣り合う位置へス
プール３Ａが変位し、入口１６の入力圧力P1がパイロッ
ト圧力Pcに対応して減圧され、出口１７に出力圧力P2
（第４図参照）を発生する。

上述の圧力制御弁では、出力圧力P2は第４図に線２９で
示すように、Ｆ／A0（ばね４のセット荷重Ｆとスプール
３Ａの端面３ｂの受圧面積A0との比）以下の圧力になり
得ず、低圧域での０からＦ／A0までの間の出力圧力P2の
制御が不可能である。低圧域での出力圧力P2を制御する
ために、ばね４のセット荷重を小さくすると、出力圧力
P2の安定した制御が得られなくなる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は上述の問題に鑑み、パイロット圧力の変
化量に対するスプールの変位量の割合が大きく、また入
力圧力の脈動に対して出力圧力が安定であり、出力圧力
を０から所要の値まで連続的に制御し得る圧力制御弁を
提供することにある。

［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成は弁箱に大径
円筒部と小径円筒部を有する段付弁室を形成し、段付弁
室の段部に出口に連なる環状溝を設け、大径円筒部に入
口を経て油圧源に連なる環状溝を、小径円筒部にドレン
を経て油槽に連なる環状溝をそれぞれ設け、大径部と小
径部を有する段付スプールを段付弁室に嵌装して段付ス
プールの大径端側に内部の絞り通路を経て入口に連なる
パイロット圧室を、段付スプールの小径端側に絞り通路
を経て油槽に連なる緩衝室をそれぞれ区画し、段付スプ
ールをパイロット圧室側へ付勢するばねを緩衝室に収容
し、段付スプールの大径部の周面に入口と出口の間を連
通可能とする第１の環状溝を、段付スプールの小径部の
周面にドレンと出口の間を連通可能とする第２の環状溝
をそれぞれ設け、段付スプールの第１，第２の環状溝の
間に入口と出口の間とドレンと出口の間とをそれぞれ交
互に遮断可能とするランドを設け、パイロット圧室と油
槽を結ぶ通路に常開型の電磁ポペット弁を挿入接続し、
電磁ポペット弁はばね力に抗する電磁力に比例して前記
通路を絞るようにしたものである。

［作用］ 電磁ポペット弁は電磁コイルの励磁電流に比例する力
を、プランジャを介して弁体に及ぼし、圧力制御弁の段
付スプールの大径端面に作用するパイロット圧力を制御
する。

パイロット圧力は電磁コイルの励磁電流に比例し、段付
スプールの変位量はパイロット圧力に比例する。したが
って、励磁電流を０から連続的に増大すると、出力圧力
も０から連続的に増大する。

段付スプールの段部（大径部と小径部の各面積の差）は
常に弁室の出口に連なる環状溝に臨むので、入力圧力の
急激な変化に対し、段付スプールにフイードバック圧力
を及ぼし、段付スプールの急激な変位を抑え、出力圧力
を安定させる。

段付スプールの小径端側の緩衝室は絞り通路を経て油槽
に連通するから、入力圧力の脈動に対し段付スプールの
振動を抑え、出力圧力を安定させる。

［発明の実施例］ 第１図に示すように、本発明による圧力制御弁は、主圧
力制御弁１と、電磁アクチュエータ２５を結合された電
磁ポペット弁５とから構成される。主圧力制御弁１は弁
箱２に大径円筒部２２と小径円筒部２２ａとからなる段
付弁室を備えられ、段付弁室に段付スプール３を摺動可
能に嵌合される。段付弁室は大径円筒部２２の上端部
に、パイロット圧室５５を区画され、かつシールリング
５０を装着した電磁ポペット弁５の弁箱９を嵌合され
る。段付弁室は大径円筒部２２に環状溝１４を、段部に
環状溝１５をそれぞれ備えられる。環状溝１４の入口１
６は油圧源（油圧ポンプの吐出口）に連通され、環状溝
１５の出口１７は油圧作動機器に連通される。

段付弁室は小径円筒部２２ａの下端部に、蓋４４を嵌合
して緩衝室１９を区画される。蓋４４は止め輪４３によ
り固定される。小径円筒部２２ａは環状溝４８を備えら
れ、ドレン４９を経て油槽２０へ連通される。緩衝室１
９は段付スプール３の下端部の円筒部、絞り通路５３、
環状溝４８、ドレン４９を経て油槽２０へ連通される。

環状溝１５は両側に、大径円筒部２２よりも僅かに大径
で軸方向寸法が短い切欠円筒部１５ａを備えられ、環状
溝４８は一端側に同様の切欠円筒部４８ａを備えられ
る。

段付スプール３は大径円筒部２２に嵌合する大径部の周
面に、幅の広い環状溝６０を備えられる。

環状溝６０は常に環状溝１４に連通し、環状溝１４と環
状溝１５との間を連通可能である。段付スプール３の大
径部は内部に、環状溝１４とパイロット圧室５５とを結
ぶ絞り通路４０を設けられる。

段付スプール３は小径部の周面に環状溝４２を設けられ
る。環状溝４２は常時環状溝４８に連通し、環状溝４８
と環状溝１５との間を連通可能である。

段付スプール３は環状溝６０と４２の間にランドを備え
られる。該ランドは環状溝４１により大径ランドと小径
ランドに分割されているが、環状溝４１は必須のもので
はない。段付スプール３のランドは入口１６と出口１７
の間と、ドレン４９と出口１７の間とをそれぞれ遮断可
能である。

段付スプール３の下端部は割溝４６と円筒部を備えら
れ、円筒部と蓋４４の間にばね４５を介装される。割溝
を有する段付スプール３の大径端面はばね４５の力によ
り、弁箱９の下端面へ衝合可能とされる。

電磁ポペット弁５は弁箱９の上端面に割溝５１を形成さ
れる。弁室１０は内部にばね３８により開弁方向へ付勢
される弁体８を収容する。弁体８は後述する電磁アクチ
ュエータ２５により駆動され、弁体８の端部に結合した
ボールが通路２１を開閉する。通路２１はパイロット圧
室５５に連通する。弁室１０は割溝５１、ドレン１２を
経て油槽２０へ連通される。

電磁アクチュエータ２５は隔壁体５６を弁箱２の上端部
へ嵌合され、かつ弁箱９へ押し付けられる。隔壁体５６
に非磁性体からなるスリーブ３７と磁性体からなるスリ
ーブ３７ａとが衝合され、各スリーブ３７，３７ａは円
筒形のコア５９の内部へ嵌合支持される。スリーブ３
７，３７ａの内部に、通孔３６を有するプランジャ３４
が摺動可能に嵌合され、スリーブ３７ａの上端部に鉄心
３３が嵌合固定される。

コア５９に電磁コイル６１が巻き付けられ、電磁コイル
６１の外側に円筒形の鉄心５２が外嵌される。鉄心５２
の上端部に環状の鉄心５８が支持される。鉄心５２，５
８とスリーブ３７ａの端部フランジは、カップ形のケー
ス３２の内部に収容される。ケース３２から電磁コイル
６１の端子導線３１が外方へ延出される。ケース３２の
開口端部は隔壁体５６に外嵌支持される。隔壁体５６の
円筒部において、弁体８とプランジャ３４との間にばね
７が介装され、プランジャ３４と鉄心３３との間にプラ
ンジャ３４のバタツキを抑えるばね３５が介装される。

第２図に示すように、弁体８は端部に形成した半球形の
くぼみ６２にボール６３を嵌合し、かつくぼみ６２の縁
部６２ａをかしめて一体に結合される。

次に、本発明による圧力制御弁の作動について説明す
る。電磁アクチュエータ２５の電磁コイル６１が消磁さ
れている時、電磁ポペット弁５の弁体８はばね３８の力
により押し上げられ、通路２１を開いている。入口１６
から弁箱２の環状溝１４へ入った圧油は、絞り通路４０
を経てパイロット圧室５５へ入り、段付スプール３の大
径端面に圧力を及ぼし、通路２１、弁室１０、割溝５
１、ドレン１２を経て油槽２０へ戻る。

したがって、段付スプール３の大径端面に作用する圧力
は極く低く、段付スプール３が僅かに下降しても、段付
スプール３の大径部（ランド）が大径円筒部２２に嵌合
したまま、環状溝１４と環状溝１５との間を遮断してい
るので、圧油は出口１７へ流れない。この時の出力圧力
が０である。

電磁アクチュエータ２５の電磁コイル６１が励磁される
と、電磁コイル６１、隔壁体５６、プランジャ３４、ス
リーブ３７ａ、鉄心５８，５２を通る磁気回路が形成さ
れ、励磁電流に比例してプランジャ３４が下降し、弁体
８が通路２１の方へ押され、通路２１が絞られる。した
がって、入口１６の圧油が環状溝１４、絞り通路４０、
パイロット圧室５５を経て段付スプール３の大径端面へ
及ぼす圧力が高くなり、段付スプール３がばね４５の力
に抗して下降する。

段付スプール３の大径部（ランド）が環状溝１５へ移動
し、段付スプール３の環状溝６０により環状溝１４と環
状溝１５とが連通される。この時、段付スプール３の小
径部（ランド）が小径円筒部２２ａへ移動し、小径部
（ランド）により環状溝１５と環状溝４８との間が遮断
される。入口１６から環状溝１４へ入った圧油は、上側
の切欠円筒部１５ａと段付スプール３の大径部（ラン
ド）との間の通路面積に応じて減圧されて環状溝１５へ
流入し、出口１７から油圧作動機器へ供給される。

段付スプール３が下降する時、緩衝室１９の油はばね４
５を収容する円筒部、絞り通路５３、環状溝４８、ドレ
ン４９を経て油槽２０へ戻る。

上述のように、入口１６の入力圧力は、環状溝１４、大
径円筒部２２、環状溝１５を経て出口１７へ出力圧力と
して出力される。出口１７の出力圧力は段付スプール３
の大径端面に作用するパイロット圧力Pcにより決まる。
パイロット圧力Pcは電磁アクチュエータ２５の励磁電流
に基づきプランジャ３４が、ばね７を介して電磁ポペッ
ト弁５の弁体８に及ぼす力により決まる。

第４図に実線３０で示すように、電磁アクチュエータ２
５の励磁電流を０から連続的に増大すると、励磁電流に
比例してパイロット圧力Pcが高くなり、パイロット圧力
Pcに比例して段付スプール３の変位量が増加し、出口１
７の出力圧力が０から連続的に増加する。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、電磁アクチュエータの励磁電流
に比例して、プランジャにより押動される電磁ポペット
弁の弁体の変位量が増加し、段付スプールの大径端面に
作用するパイロット圧力が上昇し、パイロット圧力に比
例して段付スプールの変位量が増加するので、結局出力
圧力は励磁電流に比例して０から連続的に上昇する。

電磁ポペット弁は入力圧力を絞り通路と弁通路を経て油
槽へ溢流させながら、段付スプールに作用するパイロッ
ト圧力を加減するから、作動が確実でパイロット圧力の
制御性能が優れている。

段付スプールの段部（大径部と小径部の面積差）が常に
弁室の出口に連なる環状溝に臨むので、入力圧力の急激
な変化に対し、フイードバック圧力（段付スプールを閉
弁方向へ押す力）が段付スプールの段部に作用し、段付
スプールの急激な変位を抑え、出力圧力を安定させる。

弁箱の緩衝室と油槽の間に絞り通路を設けたから、電磁
コイルの励磁電流が一定の場合に、パイロット圧力が急
激に変化しても、段付スプールの振動が抑えられる。つ
まり、入力圧力の脈動に対し出力圧力の脈動が抑えられ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧力制御弁の正面断面図、第２図
は電磁ポペット弁の弁体の正面断面図、第３図は従来の
圧力制御弁の正面断面図、第４図は従来の圧力制御弁と
本発明に係る圧力制御弁との作用を比較して示す線図で
ある。 ２：弁箱、３：段付スプール、５：電磁ポペット弁、
８：弁体、１２，４９：ドレン、１５：環状溝、１６：
入口、１７：出口、１９：緩衝室、２１：通路、２２：
大径円筒部、２２ａ：小径円筒部、３８，４５：ばね、
４０，５３：絞り通路、４２，６０：第２，第１の環状
溝、４５：ばね、５５：パイロット圧室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁箱に大径円筒部と小径円筒部を有する段
   付弁室を形成し、段付弁室の段部に出口に連なる環状溝
   を設け、大径円筒部に入口を経て油圧源に連なる環状溝
   を、小径円筒部にドレンを経て油槽に連なる環状溝をそ
   れぞれ設け、大径部と小径部を有する段付スプールを段
   付弁室に嵌装して段付スプールの大径端側に内部の絞り
   通路を経て入口に連なるパイロット圧室を、段付スプー
   ルの小径端側に絞り通路を経て油槽に連なる緩衝室をそ
   れぞれ区画し、段付スプールをパイロット圧室側へ付勢
   するばねを緩衝室に収容し、段付スプールの大径部の周
   面に入口と出口の間を連通可能とする第１の環状溝を、
   段付スプールの小径部の周面にドレンと出口の間を連通
   可能とする第２の環状溝をそれぞれ設け、段付スプール
   の第１，第２の環状溝の間に入口と出口の間とドレンと
   出口の間とをそれぞれ交互に遮断可能とするランドを設
   け、パイロット圧室と油槽を結ぶ通路に常開型の電磁ポ
   ペット弁を挿入接続し、電磁ポペット弁はばね力に抗す
   る電磁力に比例して前記通路を絞るようにしたことを特
   徴とする圧力制御弁。