JP2745652B2 - 圧力制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は圧力制御弁に関し、特に車両用アクティブサ
スペンション等の油圧制御に好適に使用される圧力制御
弁に関する。

［従来の技術］ アクティブサスペンションは、従来のバネとアブソー
バに代えて油圧シリンダを使用し、車両走行状態に応じ
て上記油圧シリンダへの油圧を調整することにより良好
な操縦安定性と乗心地を得るものである。

かかる制御を良好に為すためには、油圧シリンダへの
油圧を応答性良くかつ安定に制御する圧力制御弁が要求
され、また、車両搭載であるから、コンパクトで駆動電
力が小さいことが必要である。

従来の圧力制御弁としては、圧力切替用メインスプー
ルバルブを移動せしめるパイロット室圧を、ポペットバ
ルブを使用したパイロットリリーフバルブにより変更し
（第１従来例、特開昭62−17813号）、あるいはスプー
ルバルブを使用したパイロットバルブにより変更して
（第２従来例、特開昭62−1781号）、小さな操作力で大
量の作動油の圧力制御をなすものが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記第１従来例では、二次圧を受けて
これをリリーフするポペットバルブが、上記二次圧の僅
かの変動に過敏に反応して振動を生じることがあり、こ
れがメインスプールバルブの作動不安定を誘引して二次
圧が大きく変動してしまうという問題がある。

また、上記第２実施例では、パイロットスプールバル
ブの応答性に難があるとともに、電磁コイルのプランジ
ャをタンデム連結した上記パイロットスプールバルブを
メインスプールバルブとともに設けることは装置全体の
大形化をもたらすという問題がある。

本発明はかかる課題を解決するもので、安定でかつ応
答性に優れた圧力制御が可能であるとともに小形化をも
実現した圧力制御弁を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の構成を第１図で説明すると、圧力源に接続さ
れる一次圧ポート11と、リザーバタンクに接続されるタ
ンクポート12と、外部機器に接続される二次圧ポート13
とを具備する圧力制御弁は、上記二次圧ポート13に連通
するシリンダ圧室1bと、固定絞り14を介して上記一次圧
ポート11と連通するパイロット圧室1aと、両端がそれぞ
れ上記シリンダ圧室1bおよびパイロット圧室1aに面して
これら両室1a、1bの圧力差に応じて移動し、上記一次圧
ポート11ないしタンクポート12と上記二次圧ポート13と
の間を切替接続する主バルブ２と、回転作動せしめら
れ、上記タンクポート12に連通して回転量に応じてその
絞り量が変化して上記固定絞り14を経て至った流体の圧
力を変更する絞り流路31を有するパイロットバルブ３
と、上記パイロットバルブ３を回転駆動する駆動手段４
とを具備している。上記パイロット圧室1aの内圧が上記
シリンダ圧室1bの内圧よりも大きくなると、上記二次圧
ポート13が上記一次圧ポート11と連通するとともに固定
絞り14を介してパイロット圧室1aと連通し、上記パイロ
ット圧室1aの内圧が上記シリンダ圧室1bの内圧よりも小
さくなると、上記二次圧ポート13が上記タンクポート12
と連通する構成とする。

［作用］ パイロット圧室1aとシリンダ圧室1bが同圧の場合に
は、主バルブ２は中立位置にあり、この状態では一次圧
ポート11、タンクポート12、および二次圧ポート13間は
遮断されている。

上記回転駆動手段４によりパイロットバルブ３を回転
せしめると、固定絞り14を経て至った流体の圧力が、パ
イロットバルブ３の絞り流路31によりバルブ回転量に応
じて変更される。これにより、パイロット圧室1aの内圧
が変更され、シリンダ圧室1bとの間に圧力差を生じて主
バルブ２が中立位置より移動し、二次圧ポート13が一次
圧ポート11ないしタンクポート12に切替え接続される。

これにより、上記二次圧ポート13の圧力が変更せしめ
られ、この圧力が外部機器に印加供給されるとともに、
二次圧ポート13に連通する上記シリンダ圧室1bの内圧が
変化する。この変化により上記パイロット圧室1aの内圧
との差は小さくなり、主バルブ２は中立位置へ向けて戻
り移動し、上記差が無くなると主バルブ２は中立位置へ
至る。

このようにして、二次圧ポート13すなわち外部機器の
圧力は、パイロットバルブ３で変更される上記パイロッ
ト圧室1aの内圧に正確かつ速やかに追従せしめられる。

かかる構成において、パイロットバルブ３は回転作動
するものであるから、その即応性に優れ、かつ外形もコ
ンパクトなものとできる。さらに、回転作動する上記パ
イロットバルブ３には流体圧が軸直方向より作用するか
ら、不要な振動を生じることはなく、安定した圧力制御
がなされる。

［第１実施例］ 以下、本発明の第１実施例における構造と作動を併せ
て説明する。

第１図において、弁ハウジング１は直方体であり、そ
の下半部内中央には水平移動自在に主バルブたるスプー
ルバルブ２が配設され、弁ハウジング１の下面には上記
スプールバルブ２により切替え接続される一次圧ポート
11、タンクポート12、および二次圧ポート13が設けてあ
る。そして、上記一次圧ポート11は図略の油圧ポンプに
接続され、タンクポート12はリザーバタンクに至ってい
る。また、二次圧ポート13には外部機器たるサスペンシ
ョンシリンダへ至る管路が接続される。

上記スプールバルブ２は、両端を大径の筒状に成形し
た棒体であり、筒内には左右よりコイルバネ23、24が挿
入されて図示の中立位置に保持されている。この中立位
置では、スプールバルブ２外周の段付部により各ポート
11、12、13は遮断されている。上記各コイルバネ23、24
は、弁ハウジング１の両端開口を閉鎖するキャップ16に
他端を支持され、これらキャップ16とスプールバルブ２
間にそれぞれパイロット圧室1aおよびシリンダ圧室1bが
形成されている。上記シリンダ室1bは、スプールバルブ
２内に形成した流路21、22により二次圧ポート13に連通
している。

しかして、パイロット圧室1aの内圧がシリンダ圧室1b
すなわち二次圧ポート13の内圧よりも大きくなると、ス
プールバルブ２は右方へ移動し、二次圧ポート13が一次
圧ポート11と連通するとともに流路102、固定絞り14等
を介してパイロット圧室1aと連通する。二次圧ポート13
は、一次圧ポート11と連通することで圧力が上昇する。
これに伴い上記シリンダ圧室1bの内圧が上昇し、スプー
ルバルブ２は中立位置方向へ戻り移動する。シリンダ圧
室1bの内圧がパイロット圧室1aの内圧に一致するとスプ
ール２は完全に中立位置に戻る。

一方、パイロット圧室1aの内圧がシリンダ圧室1bの内
圧よりも小さくなると、スプールバルブ２は左方へ移動
し、ポート12、13間が連通してポート13の圧力が下降す
る。これに伴い上記シリンダ圧室1bの内圧は下降し、シ
リンダ圧室1bの内圧がパイロット圧室1aの内圧に一致す
るとスプール２は完全に中立位置に戻る。

このようにして、シリンダ圧室1bに連通し、外部機器
が接続された上記二次圧ポート13の圧力は、常に上記パ
イロット圧室1aの内圧に一致するように追従制御され
る。

上記弁ハウジング１の上半部内には中央に筒状のスリ
ーブ５が嵌装され、該スリーブ５内には下半部をこれに
挿入して上記スプールバルブ２と直交する姿勢で棒状パ
イロットバルブ３が設けてある。上記パイロットバルブ
３の上端は弁駆動ソレノイド４内へ延びており、ソレノ
イドカバー41の中心に立設した棒状支持部42にその上端
筒部が嵌装されて自転自在に支持されている。

パイロットバルブ３の上記上端外周には厚肉板状の永
久磁石43が設けてあり、これは長方形をなす両端部（第
２図）に磁極を有している。そして、上記永久磁石43を
囲んで周方向の四ヵ所にそれぞれ電磁コイル44a、44b、
44c、44dが配設され、これらは対向するものが対になっ
てそれぞれ電源45a、45bに接続されている。しかして、
上記一対の電磁コイル44a〜44dへの通電を切替えること
により、永久磁石43を一体に設けたパイロットバルブ３
は図の左右および上下の直交位置とこれらの中間位置に
回転位置決めされる。なお、図では各電磁コイル44a〜4
4dへの給電をスイッチによりON−OFF的に行っている
が、連続的に変化するように給電すれば、上記パイロッ
トバルブ３を連続的に位置決めできることはもちろんで
ある。

第１図において、上記パイロットバルブ３の下端部は
筒状としてあり、これの外周に接するスリーブ５内周に
は環状溝51が形成されて、該環状溝51は、固定絞り14、
環状溝101、および流路102を経て上記一次圧ポート11に
連通している。また、パイロットバルブ３の下端筒内32
は環状溝103を経てタンクポート12へ連通するととも
に、筒壁上部の対向位置に設けた絞り流路31とスリーブ
５の方形溝52を介して上記環状溝51に連通している。環
状溝51は、また、環状溝53および流路15を経てパイロッ
ト圧室1aに連通している。

弁駆動ソレノイド４によりパイロットバルブ３を所定
位置に位置決めすると、その絞り流路31は方形溝52に完
全に一致する（第３図（１））。パイロットバルブ３の
筒内32は低圧であるから、固定絞り14を経て環状溝51に
流入している作動油の圧力は、大きく開口した上記絞り
流路31によって上記筒内32と同程度の低圧になる。これ
により、パイロット圧室1aの内圧も低下し、既述の如く
スプールバルブ２が移動して二次圧ポート13の圧力が追
従低下せしめられ、最低圧となる。

弁駆動ソレノイド４への通電を変更すると、パイロッ
トバルブ３は回転し、回転量が大きい程、絞り流路31は
方形溝52との相対位置がずれてその開口面積が小さくな
り、流通抵抗が増大する。これにより、上記環状溝51内
の作動油は圧力が上昇し、これにつれてパイロット圧室
1aの内圧も上昇して、スプールバルブ３が移動し、二次
圧ポート13の圧力が追従上昇する。この圧力は、第３図
（２）に示す如く、絞り流路31と方形溝52の位置が完全
にずれた状態で最高となる。

上記構造においては、作動油圧が回転作動するパイロ
ットバルブ３の軸直方向より作用しているから、油圧が
変動しても上記パイロットバルブ３に不要な振動が生じ
ることはなく、二次圧ポート13の圧力は安定している。
また、回転作動する上記パイロットバルブ３は応答性に
優れ、しかも上述の如き小形のロータリソレノイドある
いはステップモータで駆動できるから、制御弁全体を小
形軽量にすることができ、消費電力も小さい。

［第２実施例］ なお、主バルブとしては上記第１実施例の如きスプー
ルバルブに限らず、例えば第４図に示すロータリバルブ
を使用することができる。

図において、円形の弁ハウジング１内部には中心に、
上記第１実施例と実質的に同一構造のパイロットバルブ
３が設けてあり、該バルブ３を挟んで径方向の対称位置
に扇状の固定壁17が設けてある。これら固定壁17の間に
は上記中心回りに回転自在にそれぞれロータリバルブ6
A、6Bが設けてあり、ロータリバルブ6A、6Bは内部に流
路61、62を形成した略扇状の板体である。そして、各ロ
ータリバルブ6A、6Bの両側には固定壁17との間にそれぞ
れパイロット圧室1aおよびシリンダ圧室1bが形成され、
固定絞り14が直接上記パイロット圧室1aに開口するとと
もに、二次圧ポート13が直接シリンダ圧室1bに開口して
いる。

図は、各ロータリバルブ6A、6Bが中立位置にある状態
を示し、この状態では一次圧ポート11およびタンクポー
ト12はロータリバルブ6A、6Bにより覆われて閉鎖されて
おり、これらポート11、12と二次圧ポート13間は遮断さ
れている。なお、上記固定絞り14は図略の流路により一
次圧ポート11に連通し、また、パイロット圧室1aにはパ
イロットバルブ３の絞り流路31が開口している。

パイロットバルブ３が回転して絞り流路31の開口面積
が小さくなると、各パイロット圧室1aの内圧が上昇し、
各パイロットバルブ３は時計方向へ回転移動する。これ
により、一次圧ポート11が開き、流路61、62を介してシ
リンダ圧室1bおよびここに開口する二次圧ポート13に連
通する。一次圧ポート11は、これと連通する固定絞り14
がパイロット圧室1aに開口しており、パイロット圧室1a
と連通しているから、二次圧ポート13とパイロット圧室
1a間も連通する。シリンダ圧室1bの内圧は上昇を開始
し、この上昇に伴ってロータリバルブ6A、6Bは中立位置
方向へ戻し回転せしめられ、シリンダ圧室1bの内圧がパ
イロット圧室1aの内圧と一致すると、ロータリバルブ6
A、6Bは中立位置へ戻る。

パイロットバルブ３が逆回転して絞り流路31の開口面
積が大きくなると、各パイロット圧室1aの内圧は下降
し、ロータリバルブ6A、6Bは反時計方向へ回転移動す
る。これにより、今度はタンクポート12が開き、シリン
ダ圧室1bおよび二次圧ポート13に連通する。かくして、
シリンダ圧室1bの内圧は上記パイロット圧室1aの内圧に
一致するまで下降する。

このようにして、二次圧ポート13の圧力は、パイロッ
トバルブ３により変更せしめられるパイロット圧室1aの
内圧に追従して変化せしめられ、上記第１実施例と同様
の効果が得られる。

［発明の効果］ 以上の如く、本発明の圧力制御弁によれば、回転作動
するパイロットバルブにより、主バルブを移動せしめる
パイロット圧室の内圧を変更するようにしたから、応答
性に優れるとともに、バルブを回転駆動する手段の小形
化が実現される。また、上記パイロットバルブには流体
圧が軸直方向より作用するから、不要な弁振動を生じる
ことはなく、安定した圧力制御が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は圧力制御弁の全体垂直断面図、第２図は電磁ソレノ
イドの概略平面図、第３図はパイロットバルブの弁部の
水平拡大断面図、第４図は本発明の第２実施例における
圧力制御弁の全体水平断面図である。 １……弁ハウジング 1a……パイロット圧室 1b……シリンダ圧室 11……一次圧ポート 12……タンクポート 13……二次圧ポート 14……固定絞り ２……スプールバルブ（主バルブ） ３……パイロットバルブ 31……絞り流路 ４……電磁ソレノイド（回転駆動手段） ６……ロータリバルブ（主バルブ）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力源に接続される一次圧ポートと、リザ
   ーバタンクに接続されるタンクポートと、外部機器に接
   続される二次圧ポートとを具備する圧力制御弁におい
   て、上記二次圧ポートに連通するシリンダ圧室と、固定
   絞りを介して上記一次圧ポートと連通するパイロット圧
   室と、両端がそれぞれ上記シリンダ圧室およびパイロッ
   ト圧室に面してこれら両室の圧力差に応じて移動し、上
   記一次圧ポートないしタンクポートと上記二次圧ポート
   との間を切替接続する主バルブと、回転作動せしめら
   れ、上記タンクポートに連通して回転量に応じてその絞
   り量が変化して上記固定絞りを経て至った流体の圧力を
   変更する絞り流路を有するパイロットバルブと、上記パ
   イロットバルブを回転駆動する駆動手段とを具備する圧
   力制御弁。
2. 【請求項２】上記パイロット圧室の内圧が上記シリンダ
   圧室の内圧よりも大きくなると、上記二次圧ポートが上
   記一次圧ポートと連通するとともに上記固定絞りを介し
   て上記パイロット圧室と連通し、上記パイロット圧室の
   内圧が上記シリンダ圧室の内圧よりも小さくなると、上
   記二次圧ポートが上記タンクポートと連通する構成とし
   た特許請求の範囲第１項記載の圧力制御弁。