WO2013011623A1 - 電磁比例制御弁 - Google Patents
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Definitions
- the inside of the spool hole 106 provided in the valve main body 102 is
- the electromagnetic proportional solenoid 103 is driven as shown in (b) 105 from the neutral position in the standby state of the spool 105 which is a movable part moving in the direction
- the driving force generated by the electromagnetic proportional solenoid 103 and the spool return spring 104 are driven.
- the spool 105 moves in the driving direction V so that the spring force is balanced.
- the opening amount of the pump port P and the output port A is controlled, and the flow rate flowing from the pump port P to the output port A is controlled according to the applied current.
- the output port A communicates with the tank port T.
- the control pressure generated by the electromagnetic proportional pressure reducing valve that controls the pressure according to the applied current is used as the pilot pressure in the spring chamber of the main spool.
- the main spool is driven to a position where the force due to the pilot pressure is balanced with the spring force of the opposing spool return spring. In this way, the main spool is driven in the axial direction, whereby the opening amount of the oil passage is controlled and the flow rate is controlled according to the applied current.
- FIG. 1 is a drawing showing a spool portion of an electromagnetic proportional control valve according to a first embodiment of the present invention.
- (A) is a sectional view in a standby state, and (b) is in an operating state (the spool is in a stroke end state).
- FIG. 2 is a drawing showing a spool portion of an electromagnetic proportional control valve according to a second embodiment of the present invention.
- (A) 2 is a sectional view in a standby state, and (b) is in an operating state (the spool is in a stroke end state).
- FIG. 3A and 3B are drawings showing a spool portion of an electromagnetic proportional control valve according to a third embodiment of the present invention, wherein FIG.
- FIG. 3A is a sectional view in a standby state
- FIG. 3B is an operating state (the spool is in a stroke end state).
- FIG. 4A and 4B are diagrams showing a drive portion of an electromagnetic proportional control valve according to a fourth embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a sectional view in a standby state, and FIG. FIG. FIG. 5 is a drawing showing the relationship between solenoid driving force and spool stroke in the present invention.
- FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the applied current and driving force of the electromagnetic proportional control valve.
- 7A and 7B are drawings showing a spool portion of an electromagnetic proportional control valve according to a conventional first example, wherein FIG.
- the electromagnetic proportional control valve 21 of the second embodiment shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) is provided with a mechanical stopper 31 and a stopper biasing force on a spool 25 that moves in an axial direction within a spool hole 26 provided in the valve body 22.
- This is an embodiment of a one-side drive system in which a spring 32 is provided.
- symbol which added "20" is attached
- the electromagnetic proportional control valve 41 of the third embodiment shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) is a double-sided drive system in which electromagnetic proportional solenoids 43 are provided on both (left and right sides) of the valve body 42.
- symbol which added "40" is attached
- the pump port P is provided in the center of the valve body 42, the first output port A and the second output port B are provided on both outer sides thereof, and the tank port T is provided on the outer sides thereof. .
- the pump port P and the first output port A or the second output port B communicate with each other by controlling one of the electromagnetic proportional solenoids 43 provided on both sides.
- the flow rate between the ports is controlled by the opening amounts of notches 45a and 45b formed in the spool 45.
- the spool 45 can vibrate in the axial direction together with the return spring seat 50 and the stopper 51 by the expansion and contraction of the stopper biasing spring 52.
- the spool 45 is kept in a slightly vibrated state by the current dither. In the drawing, the state where the stopper 51 is separated from the stopper locking portion 48 is exaggerated.
- the movable iron core 63d and the drive member 63a can vibrate in the axial direction by the expansion and contraction of the stopper biasing spring 72. For this reason, the spool 65 as well as the movable iron core 63d and the drive member 63a are kept in a slightly vibrated state by the current dither. In the drawing, the state where the stopper 71 is separated from the stopper locking portion 68 is exaggerated.
- the spool 5 does not operate until the position of the mounting load (initial load) F0 of the spool return spring 4.
- the stroke of the spool 5 changes with respect to the solenoid driving force with an inclination (1 / Ka) corresponding to the spring constant Ka of the spool return spring 4.
- the spools 5, 25, 45, 65 are also in a state where the spools 5, 25, 45, 65 are located at the stroke ends. Is maintained by the stopper biasing springs 12, 32, 52, 72 to be slightly vibrated by current dither.
- coil springs are employed as the stopper urging springs 12, 32, 52, and 72 that are elastic members.
- the elastic members are not limited to coil springs, and are, for example, disc springs or other members having a spring effect. It may be present and is not limited to the above embodiment.
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Abstract
電磁比例ソレノイド（３）で駆動するスプール（５）を電磁比例ソレノイド（３）の駆動方向（Ｖ）と逆方向に付勢するスプール復帰バネ（４）で付勢し、前記スプール（５）のストローク端にメカストッパ（１１）を配設し、前記電磁比例ソレノイド（３）を駆動する制御電流を電流ディザで微振動させるように構成する。前記メカストッパ（１１）は、前記スプール（５）がメカストッパ（１１）に当接した状態においても前記電流ディザにより前記スプール（５）を振動させるストッパ付勢バネ（１２）を有しているようにする。これにより、スプール（５）のストローク端において、電流ディザでヒステリシスを低減し、ストローク端を含む全制御範囲においてスプール（５）を安定して制御することができる電磁比例制御弁を構成する。
Description
本発明は、電磁比例流量制御弁、電磁比例圧力制御弁等の電磁比例制御弁に関する。
従来、電磁比例ソレノイドを用いた電磁比例制御弁では、スプール等の可動部品（以下、総称する場合は「可動部品」という）をバネ力や油圧力に対抗する方向にソレノイドの駆動力で駆動し、可動部品の位置や力のバランスを制御することで、流量や圧力を制御している。
上記電磁比例ソレノイドは、図６に示すように、印加される電流値（制御電流値）と比例した駆動力を発生するようになっており、上記流量や圧力は印加電流に応じて制御される。図では、印加電流が定格値の時に、ソレノイド駆動力Ｆ３を発生する例を示している。また、例えば、図７(a),(b) に示す第１例の電磁比例方向流量制御弁１０１の場合、(a) に示すように、弁本体１０２に設けられたスプール孔１０６内を軸方向に移動する可動部品であるスプール１０５が待機状態の中立位置から、(b) に示すように電磁比例ソレノイド１０３が駆動されると、この電磁比例ソレノイド１０３で発生した駆動力とスプール復帰バネ１０４のバネ力が釣合うようにスプール１０５が駆動方向Ｖに移動する。これにより、ポンプポートＰと出力ポートＡとの開口量が制御され、ポンプポートＰから出力ポートＡに流れる流量が、印加電流に応じて制御される。上記スプール１０５が待機状態に戻ると、出力ポートＡはタンクポートＴと連通するようになっている。このことは、例えば、図８(a),(b) に示す第２例のように、両側に電磁比例ソレノイド１２３が設けられた両側駆動方式の電磁比例制御弁１２１でも同様であり、電磁比例ソレノイド１２３で発生した駆動方向Ｖの駆動力と、スプール復帰バネ１２４のバネ力とが釣合う位置にスプール１２５が駆動される。上記図７と同一の構成には「２０」を加えた符号を付し、その説明は省略する。
また、例えば、大流量に対応したパイロット型の電磁比例流量制御弁の場合には、印加電流に応じて圧力を制御する電磁比例減圧弁によって生じた制御圧力をパイロット圧力としてメインスプールのバネ室に導き、このパイロット圧力による力と、対抗する側のスプール復帰バネのバネ力とが釣合う位置にメインスプールが駆動される。このようにしてメインスプールを軸方向に駆動し、これによって油通路の開口量が制御されて印加電流に応じた流量に制御される。
一方、図９に示すように、このような電磁比例制御弁の比例ソレノイドに印加する電流は一般的に振動波が用いられており、時間に対して電流値が変化している。この振動した電流は、電流ディザと呼ばれており、所定の振幅を持った振動波となっている。このような電流ディザを与えることで、ソレノイド内部の可動部品、及びソレノイドによって駆動される可動部品を常に軸方向に微振動させ、可動部品の摺動摩擦を低減させ、ヒステリシスの低減を図っている。
また、電流ディザによってスプールを常に軸方向に微振動させ、ハイドロリックロックの発生を抑止し、可動部品が常に良好な動作をするようにしている。ハイドロリックロックとは、スプールがスプール孔に対して偏心し、その偏心したスプールが油圧によりさらにスプール孔の側面に押付けられ、この偏心方向の押付によりスプールが軸方向に作動できなくなる、スプールの動作不良（復帰不良）を言う。このことは、上記パイロット型の電磁比例制御弁の場合にも、電磁比例減圧弁の可動部品が微振動することでパイロット圧力が振動し、このパイロット圧力の振動によってメインスプールが微振動するので、これにより上記可動部品の摺動摩擦低減効果とハイドロリックロックの抑止効果が得られる。
このように、電磁比例制御弁においては、制御特性のヒステリシス低減や動作不良の防止のために印加電流に電流ディザが与えられている。
なお、この種の先行技術として、主スプールを比例電磁減圧弁で制御する電磁制御弁において、ヒステリシス性能を良好とするために、主スプールを軽金属製とし、表面に硬化処理を施すようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、他の先行技術として、弁本体に設けられたスプールを駆動する電磁比例減圧弁を設けた操作弁もある（例えば、特許文献２参照）。
ところで、上記図７に示す電磁比例制御弁１０１では、通常、スプール１０５のストローク端にメカストッパ１１１が設けられている。この例では、閉鎖部材１０７の内側端面がメカストッパ１１１となっている。そのため、スプール１０５がストローク端でメカストッパ１１１に当接すると、電流ディザによって制御電流を微振動させたとしてもスプール１０５は振動せずメカストッパ１１１に当接して止まった状態となってしまう。
このことは、図８に示す電磁比例ソレノイド１２３が両側に設けられた電磁比例制御弁１２１の場合も同様であり、スプール１２５がストローク端に達してスプール復帰バネ１２４の復帰バネ座１３０がメカストッパ１３１に当接すると、電流ディザによって制御電流を微振動させたとしてもスプール１２５は振動せず、メカストッパ１３１に当接して止まった状態となってしまう。
そのため、スプール１０５，１２５がストローク端においてメカストッパ１１１，１３１に当接すると、印加電流が電流ディザによって微振動していてもスプール１０５，１２５はメカストッパ１１１，１３１に当接して止まった状態となり、ストローク端付近でのヒステリシスの増大や、スプール１０５，１２５の動作不良が生じるおそれがある。特にスプールの駆動力（バネ力、パイロット圧力、ソレノイド力）が弱い場合は、駆動力に対して摺動抵抗やハイドロリックロックの力の影響が大きく、上記したような不具合が起りやすい。
この対策として、例えば、スプールの駆動力を大きくすると、ソレノイドが大きくなり、制御弁のサイズが大きくなってしまう。また、スプールのメカストッパを設けない構造とすることもできるが、その場合には、スプールのオーバーシュートなどによりスプール復帰バネが許容たわみ域以上にたわみ、バネのヘタリ（バネ力低下）やバネ破損のおそれが生じる。さらに、ソレノイド自身のストロークが有限であるため、スプール復帰バネ力よりもソレノイド駆動力の方が大きくなると、ソレノイド内部の駆動部材がメカストッパに接触する。スプール復帰バネを強くしてメカストッパに接触しない設定とすることもできるが、その場合には、バネの設計が限られ、スプールの制御特性が限定されたものとなり、設計の自由度が制限される。
なお、上記いずれの先行技術も、スプールがストローク端においてメカストッパに当接した時のヒステリシスの増大や、スプールの復帰不良が発生するおそれについて解決できるものではない。
そこで、本発明は、駆動部材又は可動部品のストローク端においても、電流ディザでヒステリシスを低減し、可動部品の動作不良を抑止することができる電磁比例制御弁を提供することを目的とする。
この目的を達成するために、本発明は、印加電流によって駆動する駆動部材を有する駆動手段と、前記駆動部材によって可動する可動部品と、その内部に前記可動部品が可動する摺動孔を有する弁本体と、前記可動部品を前記駆動部材の駆動方向と逆方向に付勢する復帰バネとを備え、前記駆動手段への印加電流を電流ディザで微振動させるように構成した電磁比例制御弁であって、前記駆動部材又は前記可動部品の変位を制限するメカストッパを備え、前記メカストッパは、前記駆動部材又は前記可動部品がメカストッパに当接した状態において前記電流ディザにより前記駆動部材又は前記可動部品を振動可能にさせる弾性部材を有していることを特徴とする。この構成により、駆動部材又は可動部品がメカストッパに当接した状態でも、弾性部材によって電流ディザによる駆動部材又は可動部品の微振動を保つことができるので、ヒステリシスを低減し、可動部品の動作不良を抑止することができる。
また、前記弾性部材は、前記駆動部材の駆動方向と逆方向の付勢力を作用させるストッパ付勢バネで構成されていてもよい。このように構成すれば、設計が容易なストッパ付勢バネの伸縮により、駆動部材又は可動部品がメカストッパに当接した状態でも電流ディザによって駆動部材又は可動部品が微振動した状態を保つことができる。
また、前記ストッパ付勢バネのバネ定数と取付荷重は、電流ディザにより前記駆動部材又は前記可動部品の振動振幅が確保できるように設定されていてもよい。このように構成すれば、電流ディザによる駆動部材又は可動部品の微振動を保つことができるので、ヒステリシスを低減し、可動部品の動作不良を抑止することができる。
また、前記電磁比例制御弁は、前記可動部品の片側端部に前記駆動手段を備えた片側駆動方式で構成され、前記可動部品一端部と前記弁本体との間に、前記メカストッパとストッパ付勢バネとを備えていてもよい。このように構成すれば、片側駆動方式の電磁比例制御弁において、駆動力を作用させたストローク端付近でのヒステリシス低減と、可動部品の動作不良を抑止することができる。
また、前記電磁比例制御弁は、前記可動部品の両端部に前記駆動手段を備えた両側駆動方式で構成され、前記可動部品の両端部と前記弁本体との間に、前記メカストッパとストッパ付勢バネとを備えていてもよい。このように構成すれば、両側駆動方式の電磁比例制御弁において、いずれの方向に駆動力を作用させても、可動部品のストローク端付近でのヒステリシス低減と、可動部品の動作不良を抑止することができる。
また、前記電磁比例制御弁は、前記駆動手段内に前記メカストッパとストッパ付勢バネとを備えていてもよい。このように構成すれば、駆動手段内にメカストッパとストッパ付勢バネとが設けられるので、駆動部材のストローク端付近でのヒステリシス低減と、可動部品の動作不良を抑止することができる。
また、電磁比例減圧弁と、該電磁比例減圧弁で減圧したパイロット圧力で駆動する主可動部品と、その内部に前記主可動部品が可動する摺動孔を有する弁本体と、前記主可動部品を前記パイロット圧力が作用する方向と逆方向に付勢する復帰バネとを備え、前記電磁比例減圧弁への印加電流を電流ディザで微振動させるように構成したパイロット型電磁比例制御弁であって、前記主可動部品の変位を制限するメカストッパを備え、前記メカストッパは、前記主可動部品がメカストッパに当接した状態において前記電流ディザにより前記主可動部品を振動可能にさせる弾性部材を有していることを特徴とするパイロット型電磁比例制御弁であってもよい。このように構成すれば、パイロット型の電磁比例制御弁においても、主可動部品がストローク端でメカストッパに当接しても電流ディザによる微振動を保つことができるので、電磁比例減圧弁からのパイロット圧力で制御される主可動部品は電流ディザによる微振動を保ってヒステリシスを低減し、主可動部品の動作不良を抑止することができる。
本発明によれば、駆動部材又は可動部品はストローク端においても電流ディザによる微振動を保つことができるので、ヒステリシスが低減し、可動部品の動作不良を抑止することが可能となる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、電磁比例制御弁として流量制御弁を例にし、その可動部品であるスプールの動作部分のみを図示して説明する。また、以下の実施形態では、弾性部材としてコイルバネを用いたストッパ付勢バネを例に説明する。さらに、この明細書及び特許請求の範囲の書類中における左右方向の概念は、図１に示す状態における左右方向の概念と一致するものとする。
図１(a),(b) に示す第１実施形態の電磁比例制御弁１は、弁本体２の一方（右側）に電磁比例ソレノイド（駆動手段）３が設けられ、他方（左側）にスプール復帰バネ（復帰バネ）４が設けられた片側駆動方式となっている。
図１(a) に示す待機状態の電磁比例制御弁１は、弁本体２に設けられたスプール孔（摺動孔）６内を軸方向に移動するスプール５が、一端に設けられた電磁比例ソレノイド３の駆動部材３ａで駆動方向Ｖに作用させる駆動力と、この駆動力と対抗するように他端に設けられたスプール復帰バネ４のバネ力とが釣合う位置に駆動制御されるようになっている。この例では、弁本体２にポンプポートＰ、出力ポートＡ及びタンクポートＴが設けられ、スプール５に形成されたノッチ５ａ，５ｂの開口量によって各ポートＰ，Ａ，Ｔの間の流量が制御される。
上記弁本体２のスプール５のストローク端部である左側端部には、スプール端面５ｃが当接するメカストッパ１１（以下、単に「ストッパ」ともいう）が設けられている。
そして、この実施形態では、上記ストッパ１１の反スプール側に、電磁比例ソレノイド３の付勢方向と逆方向にストッパ１１を付勢するストッパ付勢バネ１２が設けられている。このストッパ付勢バネ１２は、弁本体２に固定された閉鎖部材７によって取付けられており、ストッパ１１を弁本体２に設けられたストッパ係止部８に向けて付勢している。
図１(b) に示す動作状態では、上記電磁比例制御弁１の電磁比例ソレノイド３に定格電流が印加され、この電磁比例ソレノイド３の駆動力でスプール５が駆動方向Ｖに駆動されてストローク端に達し、スプール端面５ｃがストッパ１１に当接している。この状態のスプール５は、スプール復帰バネ４とともに、ストッパ１１を電磁比例ソレノイド３の駆動方向Ｖと逆方向に付勢するストッパ付勢バネ１２とによって駆動方向Ｖと逆方向に付勢される。そのため、ストッパ１１に当接したスプール５は、ストッパ付勢バネ１２の伸縮によってストッパ１１と共に電流ディザによって軸方向に微振動させられる。つまり、スプール５は、ストッパ１１に当接したとしても、そのストッパ１１と共に軸方向に微振動した状態が保たれる。図では、ストッパ１１がストッパ係止部８から離れた状態を誇張して示している。図示する二点鎖線矢印は、流体の流れを示している。
従って、スプール５がストローク端に達した状態でも、ストッパ１１に当接したスプール５はストッパ１１と共に電流ディザによって軸方向に微振動した状態が保たれるので、ストローク端においてもヒステリシスを低減し、スプール５の動作不良を抑止することができる。
図２(a),(b) に示す第２実施形態の電磁比例制御弁２１は、弁本体２２に設けられたスプール孔２６内で軸方向に移動するスプール２５に、メカストッパ３１とストッパ付勢バネ３２とを設けた片側駆動方式の実施形態である。なお、上記第１実施形態と同一の構成には「２０」を加えた符号を付し、その説明は省略する。
図２(a) に示す待機状態の電磁比例制御弁２１におけるスプール２５の電磁比例ソレノイド側には、スプール２５と一体のツバ部３３が設けられている。また、スプール２５の段部２５ｅには、リング状のメカストッパ３１が設けられている。このメカストッパ３１は、スプール２５の軸方向に移動可能となっている。
そして、上記ツバ部３３とストッパ３１との間に、ストッパ付勢バネ３２が設けられている。このストッパ付勢バネ３２により、ストッパ３１はスプール２５の段部２５ｅに向けて付勢されている。また、弁本体２２のスプール孔２６の端部は、ストッパ係止部２８となっている。このストッパ係止部２８は、スプール２５がストローク端に達するとストッパ３１が当接する位置となっている。
図２(b) に示す動作状態では、上記電磁比例制御弁２１の電磁比例ソレノイド２３に定格電流が印加され、この電磁比例ソレノイド２３の駆動力でスプール２５が駆動方向Ｖに駆動されてストローク端に達し、ストッパ３１が弁本体２２のストッパ係止部２８に当接している。このストッパ３１がストッパ係止部２８に当接した状態においても、ストッパ付勢バネ３２の伸縮によりスプール２５は軸方向に振動可能であるため、スプール２５は電流ディザによって微振動した状態が保たれる。図では、ストッパ３１がスプール２５の段部２５ｅから離れた状態を誇張して示している。
従って、スプール２５がストローク端に位置する状態でも、スプール２５は電流ディザによって軸方向に微振動した状態が保たれるので、ヒステリシスを低減し、スプール２５の動作不良を抑止することができる。
図３(a),(b) に示す第３実施形態の電磁比例制御弁４１は、弁本体４２の両方（左右両側）に電磁比例ソレノイド４３が設けられた両側駆動方式となっている。なお、上記第１実施形態と同一の構成には「４０」を加えた符号を付し、その説明は省略する。
図３(a) に示す待機状態の電磁比例制御弁４１は、弁本体４２に設けられたスプール孔４６内で軸方向に移動するスプール４５が、両端に設けられた電磁比例ソレノイド４３の駆動部材４３ａで駆動方向Ｖに作用させる駆動力と、この駆動力と対抗するように両端部に設けられたスプール復帰バネ４４のバネ力とが釣合う位置に駆動制御されるようになっている。この例では、弁本体４２に復帰バネ係止部４９が設けられており、スプール４５の段部４５ｅに設けられたリング状の復帰バネ座５０が、電磁比例ソレノイド４３と復帰バネ座５０との間に設けられたスプール復帰バネ４４のバネ力によって復帰バネ係止部４９に向けて付勢されている。この復帰バネ座５０は、スプール４５の段部４５ｅに係止されており、スプール４５の軸方向に移動可能となっている。
この例では、弁本体４２の中央部にポンプポートＰが設けられ、その両外側に第１出力ポートＡ、第２出力ポートＢが設けられ、それらの外側にタンクポートＴがそれぞれ設けられている。両側部に設けられた電磁比例ソレノイド４３の一方を制御することにより、ポンプポートＰと第１出力ポートＡ又は第２出力ポートＢとが連通するようになっている。各ポート間の流量は、スプール４５に形成されたノッチ４５ａ，４５ｂの開口量によって制御される。
そして、図３(a) に示すように、この実施形態では、弁本体４２にリング状のメカストッパ５１を係止するストッパ係止部４８を設け、このストッパ係止部４８に向けてメカストッパ５１を電磁比例ソレノイド４３との間に設けたストッパ付勢バネ５２で付勢している。このように、この実施形態では、電磁比例ソレノイド４３側から弁本体４２のストッパ係止部４８に向けてメカストッパ５１をストッパ付勢バネ５２で付勢している。
図３(b) に示す動作状態では、例えば、電磁比例制御弁４１の右側の電磁比例ソレノイド４３に電流を印加すると、電磁比例ソレノイド４３に駆動方向Ｖの駆動力が生じ、この駆動力によってスプール４５が左側のスプール復帰バネ４４のバネ力に抗して左方向に駆動される。そして、定格電流を印加してスプール４５がストローク端に達すると、スプール４５の復帰バネ係止部４９に係止された復帰バネ座５０が、ストッパ係止部４８に係止されたストッパ５１に当接する。
このようにスプール４５が復帰バネ座５０を介してストッパ５１に当接した状態でも、ストッパ付勢バネ５２の伸縮により、スプール４５は復帰バネ座５０及びストッパ５１と共に軸方向に振動可能であるため、スプール４５は電流ディザによって微振動した状態が保たれる。図では、ストッパ５１がストッパ係止部４８から離れた状態を誇張して示している。
従って、スプール４５がストローク端に達した状態でも、スプール４５は電流ディザによって軸方向に微振動した状態が保たれるので、ヒステリシスを低減し、スプール４５の動作不良を抑止することができる。
図４(a),(b) に示す第４実施形態の電磁比例制御弁６１は、電磁比例ソレノイド６３の内部にメカストッパ７１とストッパ付勢バネ７２を設けた実施形態である。この実施形態の場合、メカストッパ７１が電磁比例制御弁６１における可動部のストッパとなり、スプール６５は他のストッパに接触しない構成とすることで、弁本体６２、スプール６５等は上述した図７，８に示す従来の構成であってもよい。この実施形態では、電磁比例ソレノイド６３の部分のみを図示して説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成には「６０」を加えた符号を付し、その説明は省略する。
図４(a) に示す待機状態の電磁比例ソレノイド６３は、励磁コイル６３ｃが周囲に設けられ、その中央部分には励磁電流の大きさに応じて軸方向に吸引力を発生する固定磁極６３ｂと、この固定磁極６３ｂに吸引されて軸方向に移動する可動鉄心６３ｄが設けられている。この可動鉄心６３ｄは、中心部に設けられた駆動部材６３ａと一体的に固定磁極６３ｂに向けて移動する。
そして、上記可動鉄心６３ｄのストローク端に円盤状のメカストッパ７１が設けられている。このメカストッパ７１は、電磁比例ソレノイド６３内に設けられたストッパ係止部６８に係止するように設けられており、上記固定磁極６３ｂとの間に設けられたストッパ付勢バネ７２によってストッパ係止部６８に向けて付勢されている。
図４(b) に示す動作状態では、励磁コイル６３ｃに電流が印加されると、固定磁極６３ｂに駆動方向Ｖに向けて吸引力が発生し、この吸引力によって可動鉄心６３ｄとともに駆動部材６３ａが駆動方向Ｖに駆動される。そして、定格電流を印加すると可動鉄心６３ｄがストローク端に達し、メカストッパ７１に当接する。
このように可動鉄心６３ｄがメカストッパ７１に当接した状態でも、ストッパ付勢バネ７２の伸縮により可動鉄心６３ｄ及び駆動部材６３ａは軸方向に振動可能である。そのため、この可動鉄心６３ｄ及び駆動部材６３ａとともにスプール６５も電流ディザによって微振動した状態が保たれる。図では、ストッパ７１がストッパ係止部６８から離れた状態を誇張して示している。
従って、電磁比例ソレノイド６３の可動鉄心６３ｄがストローク端に達した状態、すなわち、スプール６５がストローク端に達した状態でも、スプール６５は電流ディザによって軸方向に微振動した状態が保たれるので、ヒステリシスを低減し、スプール６５の動作不良を抑止することができる。
次に、図５に基づいて、上記電磁比例制御弁１，２１，４１における電磁比例ソレノイド３，２３，４３の駆動力と、スプール５，２５，４５のストロークとの関係について説明する。以下の説明では、上記第１実施形態における電磁比例制御弁１の符号を用いて説明する。
なお、図示する記号は、
Ｋａ：スプール復帰バネのバネ定数、
Ｋｂ：ストッパ付勢バネのバネ定数、
Ｘ１：中立位置からストッパまでのスプールストローク、
Ｘ２：ソレノイド定格電流印加時のスプールストローク、
Ｆ０：スプール復帰バネの取付荷重、
Ｆ１＝Ｆ０＋Ｋａ・Ｘ１：ストッパ当接時のスプール復帰バネ荷重、
Ｆ２：ストッパ付勢バネの取付荷重、
Ｆ３：ソレノイド定格電流印加時のソレノイド駆動力、
ΔＦ：電流ディザによるソレノイド駆動力の振幅、
ΔＸ：駆動力の振幅によるスプールストロークの振幅、
である。
Ｋａ：スプール復帰バネのバネ定数、
Ｋｂ：ストッパ付勢バネのバネ定数、
Ｘ１：中立位置からストッパまでのスプールストローク、
Ｘ２：ソレノイド定格電流印加時のスプールストローク、
Ｆ０：スプール復帰バネの取付荷重、
Ｆ１＝Ｆ０＋Ｋａ・Ｘ１：ストッパ当接時のスプール復帰バネ荷重、
Ｆ２：ストッパ付勢バネの取付荷重、
Ｆ３：ソレノイド定格電流印加時のソレノイド駆動力、
ΔＦ：電流ディザによるソレノイド駆動力の振幅、
ΔＸ：駆動力の振幅によるスプールストロークの振幅、
である。
図５に示すように、電磁比例ソレノイド３に制御電流を印加して駆動力が上昇したとしても、スプール復帰バネ４の取付荷重（初期荷重）Ｆ０の位置まではスプール５は動作しない。そして、この取付荷重Ｆ０を越えると、スプール復帰バネ４のバネ定数Ｋａに応じた傾き（１／Ｋａ）でソレノイド駆動力に対してスプール５のストロークが変化する。
その後、スプール５が中立位置からストッパ１１に当接するスプールストローク（ストローク端）Ｘ１でメカストッパ１１に当接すると、その時のソレノイド駆動力が、スプール復帰バネ荷重Ｆ１にストッパ付勢バネ１２の取付荷重（初期荷重）Ｆ２を加えた力（Ｆ１＋Ｆ２）に達するまでは、スプール５のストローク変化量は「０」となる。
そして、ソレノイド駆動力が「Ｆ１＋Ｆ２」の力に達すると、スプール復帰バネ４のバネ定数Ｋａに加えてストッパ付勢バネ１２のバネ定数Ｋｂが作用した傾き（１／（Ｋａ＋Ｋｂ））でスプール５のストロークが変化する。
その後、定格電流が印加されてソレノイド駆動力が最大駆動力（定格電流印加時）Ｆ３となったときには、ストッパ１１を介してストッパ付勢バネ１２を所定量で撓ませたスプールストロークＸ２となる。このスプールストロークＸ２は、スプール５がストッパ１１に当接したストローク端Ｘ１に達した後、必要以上にストロークしないように設定される。
また、このスプールストロークＸ２に位置するスプール５は、電流ディザによるソレノイド駆動力の振幅ΔＦによりスプールストロークＸ２の位置でストローク振幅ΔＸが確保される。このような２つの振幅ΔＦ，ΔＸを満足するように、上記ストッパ付勢バネ１２の取付荷重Ｆ２と、ストッパ付勢バネ１２のバネ定数Ｋｂとが設定される。
さらに、上記図５に示すストッパ付勢バネの取付荷重Ｆ２は、Ｆ２＝０とした方がストローク振幅ΔＸが大きくなり、大きな電流ディザ効果が得られるため、ストッパ付勢バネ１２の設計によりＦ２＝０としてもよい。このＦ２を「０」とすることにより、スプール復帰バネ４がストローク端に達するまで撓んだ後、連続するようにストッパ付勢バネ１２を撓ますことができ（図５に示す二点鎖線）、スプール５のストローク端における電流ディザによる微振動の振幅ΔＸをより大きくすることができる。
以上のように、上記実施形態における電磁比例制御弁１，２１，４１，６１によれば、スプール５，２５，４５，６５がストローク端に位置する状態においても、スプール５，２５，４５，６５は、ストッパ付勢バネ１２，３２，５２，７２によって電流ディザで微振動した状態が保たれる。
従って、電磁比例制御弁１，２１，４１，６１において、スプール（可動部品）５，２５，４５，６５のストローク端付近でのヒステリシス低減効果を発揮することができるとともに、スプール５，２５，４５，６５に動作不良（復帰不良）が生じないようにすることができ、安定した動作の電磁比例制御弁１，２１，４１，６１を構成することができる。
また、ヒステリシスの増大や動作不良は駆動力の弱い構造で発生し易いが、駆動力の弱い小型の電磁比例ソレノイドで電磁比例制御弁を構成しても、ヒステリシス増大やスプール復帰不良を改善することができ、電磁比例制御弁をコンパクトに構成することができる。
さらに、パイロット型の電磁比例制御弁であっても、メインスプールを低いパイロット圧力で駆動するようにしたスプール駆動力が小さい制御弁を構成することができるので、バネや電磁比例減圧弁を小さくしたコンパクトなパイロット型電磁比例制御弁を実現することができる。
なお、上記実施形態では、電磁比例制御弁１，２１，４１，６１として流量制御弁を例に説明したが、電磁比例制御弁は圧力制御弁でもよく、流量制御弁に限定されるものではない。
さらに、上記実施形態では、弾性部材たるストッパ付勢バネ１２，３２，５２，７２としてコイルバネを採用しているが、弾性部材はコイルバネに限らず、例えば皿バネやバネ効果のある他の部材であってもよく、上記実施形態に限定されるものではない。
また、上述した実施形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
本発明に係る電磁比例制御弁は、スプールのストローク端を含む全制御範囲において安定した制御が必要な電磁比例制御弁として利用できる。
１ 電磁比例制御弁
２ 弁本体
３ 電磁比例ソレノイド（駆動手段）
３ａ 駆動部材
４ スプール復帰バネ（復帰バネ）
５ スプール（可動部品）
６ スプール孔（摺動孔）
７ 閉鎖部材
８ ストッパ係止部
１１ メカストッパ
１２ ストッパ付勢バネ
２１ 電磁比例制御弁
２２ 弁本体
２３ 電磁比例ソレノイド（駆動手段）
２４ スプール復帰バネ（復帰バネ）
２５ スプール（可動部品）
２６ スプール孔（摺動孔）
２８ ストッパ係止部
３１ メカストッパ
３２ ストッパ付勢バネ
３３ ツバ部
４１ 電磁比例制御弁
４２ 弁本体
４３ 電磁比例ソレノイド（駆動手段）
４４ スプール復帰バネ（復帰バネ）
４５ スプール（可動部品）
４６ スプール孔（摺動孔）
４８ ストッパ係止部
４９ 復帰バネ係止部
５０ 復帰バネ座
５１ メカストッパ
５２ ストッパ付勢バネ
６１ 電磁比例制御弁
６３ 電磁比例ソレノイド（駆動手段）
６５ スプール（可動部品）
７１ メカストッパ
７２ ストッパ付勢バネ
Ｐ ポンプポート
Ａ 出力ポート
Ｂ 出力ポート
Ｔ タンクポート
Ｖ 駆動方向
２ 弁本体
３ 電磁比例ソレノイド（駆動手段）
３ａ 駆動部材
４ スプール復帰バネ（復帰バネ）
５ スプール（可動部品）
６ スプール孔（摺動孔）
７ 閉鎖部材
８ ストッパ係止部
１１ メカストッパ
１２ ストッパ付勢バネ
２１ 電磁比例制御弁
２２ 弁本体
２３ 電磁比例ソレノイド（駆動手段）
２４ スプール復帰バネ（復帰バネ）
２５ スプール（可動部品）
２６ スプール孔（摺動孔）
２８ ストッパ係止部
３１ メカストッパ
３２ ストッパ付勢バネ
３３ ツバ部
４１ 電磁比例制御弁
４２ 弁本体
４３ 電磁比例ソレノイド（駆動手段）
４４ スプール復帰バネ（復帰バネ）
４５ スプール（可動部品）
４６ スプール孔（摺動孔）
４８ ストッパ係止部
４９ 復帰バネ係止部
５０ 復帰バネ座
５１ メカストッパ
５２ ストッパ付勢バネ
６１ 電磁比例制御弁
６３ 電磁比例ソレノイド（駆動手段）
６５ スプール（可動部品）
７１ メカストッパ
７２ ストッパ付勢バネ
Ｐ ポンプポート
Ａ 出力ポート
Ｂ 出力ポート
Ｔ タンクポート
Ｖ 駆動方向
Claims (7)
- 印加電流によって駆動する駆動部材を有する駆動手段と、前記駆動部材によって可動する可動部品と、その内部に前記可動部品が可動する摺動孔を有する弁本体と、前記可動部品を前記駆動部材の駆動方向と逆方向に付勢する復帰バネとを備え、前記駆動手段への印加電流を電流ディザで微振動させるように構成した電磁比例制御弁であって、
前記駆動部材又は前記可動部品の変位を制限するメカストッパを備え、
前記メカストッパは、前記駆動部材又は前記可動部品がメカストッパに当接した状態において前記電流ディザにより前記駆動部材又は前記可動部品を振動可能にさせる弾性部材を有していることを特徴とする電磁比例制御弁。 - 前記弾性部材は、前記駆動部材の駆動方向と逆方向の付勢力を作用させるストッパ付勢バネで構成されている請求項１に記載の電磁比例制御弁。
- 前記ストッパ付勢バネのバネ定数と取付荷重は、電流ディザにより前記駆動部材又は前記可動部品の振動振幅が確保できるように設定されている請求項２に記載の電磁比例制御弁。
- 前記電磁比例制御弁は、前記可動部品の片側端部に前記駆動手段を備えた片側駆動方式で構成され、前記可動部品一端部と前記弁本体との間に、前記メカストッパとストッパ付勢バネとを備えている請求項２又は３に記載の電磁比例制御弁。
- 前記電磁比例制御弁は、前記可動部品の両端部に前記駆動手段を備えた両側駆動方式で構成され、
前記可動部品の両端部と前記弁本体との間に、前記メカストッパとストッパ付勢バネとを備えている請求項２又は３に記載の電磁比例制御弁。 - 前記電磁比例制御弁は、前記駆動手段内に前記メカストッパとストッパ付勢バネとを備えている請求項２又は３に記載の電磁比例制御弁。
- 電磁比例減圧弁と、該電磁比例減圧弁で減圧したパイロット圧力で駆動する主可動部品と、その内部に前記主可動部品が可動する摺動孔を有する弁本体と、前記主可動部品を前記パイロット圧力が作用する方向と逆方向に付勢する復帰バネとを備え、前記電磁比例減圧弁への印加電流を電流ディザで微振動させるように構成したパイロット型電磁比例制御弁であって、
前記主可動部品の変位を制限するメカストッパを備え、
前記メカストッパは、前記主可動部品がメカストッパに当接した状態において前記電流ディザにより前記主可動部品を振動可能にさせる弾性部材を有していることを特徴とするパイロット型電磁比例制御弁。
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