(57)【要約】【課題】流量制御弁において、流量を制御可能な範囲を保ちつつ、範囲外では圧力損失を低減する。【解決手段】流量制御弁１００は、通路に設けられる第１シート部１３ａ及び第２シート部１３ｂと、第１シート部１３ａに摺動自在に収容される流量制御部２１と第２シート部１３ｂに離着座可能なポペット部２２とを有する主弁２０と、を備える。流量制御部２１は、外周面２１ｂに開口し第１シート部１３ａから露出されることで作動油の流れを許容する開口部２１ｃ，２１ｄと、を有し、第１シート部１３ａから露出される開口部の面積の大きさは、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１未満であるときには第１変化率で変化し、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１以上であるときには第１変化率よりも大きい第２変化率で変化する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通路を流れる作動流体の流量を制御する流量制御弁であって、
前記通路に設けられる第１シート部及び第２シート部と、
前記第１シート部に摺動自在に収容される流量制御部と前記第２シート部に離着座可能なポペット部とを有する弁体と、
前記第２シート部から前記ポペット部が離れる方向に前記弁体を移動させる駆動部と、を備え、
前記流量制御部は、前記第１シート部の内周面に摺接する外周面と、前記外周面に開口し前記第１シート部から露出されることで作動流体の流れを許容する開口部と、を有し、
前記第１シート部から露出される前記開口部の面積の大きさは、前記弁体のリフト量が第１リフト量未満であるときには前記弁体のリフト量が大きくなるにつれて第１変化率で増加し、前記弁体のリフト量が前記第１リフト量以上であるときには前記弁体のリフト量が大きくなるにつれて前記第１変化率よりも大きい第２変化率で増加することを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
前記流量制御部は、環状に形成され、
前記開口部は、前記流量制御部の前記外周面及び内周面に開口する貫通孔と、前記外周面側から所定の深さで形成され前記貫通孔と連通する溝部と、を有し、
前記溝部の周方向における長さは、前記貫通孔の周方向における長さよりも長く設定され、
前記溝部は、前記弁体の移動量が前記第１リフト量以上となったときに前記第１シート部から露出されることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項３】
前記貫通孔は、周方向に間隔をあけて複数設けられ、
前記溝部は、隣り合う前記貫通孔を連通するように形成されることを特徴とする請求項２に記載の流量制御弁。
【請求項４】
前記溝部は、前記流量制御部の前記外周面に環状に形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の流量制御弁。
【請求項５】
前記溝部の軸方向における長さは、前記弁体のリフト量が前記第１リフト量から最大リフト量となるまでの変位長さよりも長く設定されることを特徴とする請求項２から４の何れか１つに記載の流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量制御弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ポペット弁と、ポペット弁の上流側に設けられる流量制御部と、を備えた流量制御弁が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５９６６０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の流量制御弁の流量は、弁体のリフト量に応じて変化する流量制御部に形成された貫通孔の露出面積の大きさによって変化する。このように流量を制御可能な流量制御弁に対して、流量を制御可能な範囲を保ちつつ、流量制御範囲外では圧力損失を低減することで開閉弁としても使用可能とすることが望まれる。
【０００５】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、流量制御弁において、流量を制御可能な範囲を保ちつつ、範囲外では圧力損失を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、通路を流れる作動流体の流量を制御する流量制御弁が、通路に設けられる第１シート部及び第２シート部と、第１シート部に摺動自在に収容される流量制御部と第２シート部に離着座可能なポペット部とを有する弁体と、第２シート部からポペット部が離れる方向に弁体を移動させる駆動部と、を備え、流量制御部が、第１シート部の内周面に摺接する外周面と、外周面に開口し第１シート部から露出されることで作動流体の流れを許容する開口部と、を有し、第１シート部から露出される開口部の面積の大きさは、弁体のリフト量が第１リフト量未満であるときには弁体のリフト量が大きくなるにつれて第１変化率で増加し、弁体のリフト量が第１リフト量以上であるときには弁体のリフト量が大きくなるにつれて第１変化率よりも大きい第２変化率で増加することを特徴とする。
【０００７】
この発明では、第１シート部から露出される開口部の面積の大きさが、弁体のリフト量が第１リフト量未満であるときには弁体のリフト量が大きくなるにつれて第１変化率で増加し、弁体のリフト量が第１リフト量以上であるときには弁体のリフト量が大きくなるにつれて第１変化率よりも大きい第２変化率で増加する。このように作動流体が流れる開口部の面積の大きさの変化率を、第１リフト量を境にして変化させることで、弁体のリフト量が第１リフト量よりも小さい範囲では作動流体の流量を精度よく制御可能とし、弁体のリフト量が第１リフト量よりも比較的大きい領域では、開口部の面積を大きくすることによって圧力損失を低減することが可能となる。
【０００８】
本発明は、流量制御部が、環状に形成され、開口部は、流量制御部の外周面及び内周面に開口する貫通孔と、外周面側から所定の深さで形成され貫通孔と連通する溝部と、を有し、溝部の周方向における長さは、貫通孔の周方向における長さよりも長く設定され、溝部は、弁体のリフト量が第１リフト量以上となったときに第１シート部から露出されることを特徴とする。
【０００９】
この発明では、流量制御部が、貫通孔と、貫通孔と連通する溝部と、を有し、溝部は、弁体のリフト量が第１リフト量以上となったときに第１シート部から露出されるように設けられる。このように、開口部の面積の大きさを、第１リフト量を境にして変化させることで、弁体のリフト量が第１リフト量よりも小さい範囲では作動流体の流量を精度よく制御可能とし、弁体のリフト量が第１リフト量よりも比較的大きい領域では、開口部の面積を大きくすることによって圧力損失を低減することが可能となる。
【００１０】
本発明は、貫通孔が、周方向に間隔をあけて複数設けられ、溝部は、隣り合う貫通孔を連通するように形成されることを特徴とする。
【００１１】
この発明では、隣り合う貫通孔が溝部によって連通される。このように、隣り合う貫通孔を連通することによって、各貫通孔を通じて流れる作動流体の圧力が同等となる。このため、各貫通孔を流れる作動流体が弁体に及ぼす力が均一化され、弁体が偏心することを抑制することができる。
【００１２】
本発明は、溝部が、流量制御部の外周面に環状に形成されることを特徴とする。
【００１３】
この発明では、溝部が、流量制御部の外周面に環状に形成される。このように、溝部を環状とすることで、流量制御部に対して溝部を容易に加工することができる。
【００１４】
本発明は、溝部の軸方向における長さが、弁体のリフト量が第１リフト量から最大リフト量となるまでの変位長さよりも長く設定されることを特徴とする。
【００１５】
この発明では、弁体のリフト量が第１リフト量から最大リフト量となるまでの変位長さよりも溝部の軸方向における長さが長く設定される。このように溝部の軸方向における長さを設定することによって、弁体のリフト量が最大リフト量となったときの開口部の開口面積を大きくすることが可能となる。この結果、弁体のリフト量が最大リフト量となったときの圧力損失を低減させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、流量制御弁において、流量を制御可能な範囲を保ちつつ、範囲外では圧力損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る流量制御弁の断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る流量制御弁の一部を拡大して示した断面図である。
【図３】図３は、図２のIII−III線に沿う断面を示した断面図である。
【図４】図４は、弁体のリフト量に対する開口部の開口面積の変化を示したグラフである。
【図５】図５は、図２において弁体のリフト量が第１リフト量となった状態を示す図である。
【図６】図６は、図２において弁体のリフト量が最大リフト量となった状態を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る流量制御弁の変形例の図３に相当する断面を示した断面図である。
【図８】図８は、図７のVIII−VIII線に沿う断面を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図１から図３を参照して、本発明の実施形態に係る流量制御弁１００について説明する。図１に示される流量制御弁１００は、建設機械や産業機械等に設けられ、図示しない流体圧力源からアクチュエータ（負荷）に供給される作動流体の流量やアクチュエータからタンク等へ排出される作動流体の流量を制御するものである。図１は、流量制御弁１００の全体の断面図であり、図２は、流量制御弁１００の弁部及びシート部を拡大して示した断面図であり、図３は、図２のIII−III線に沿う断面を拡大して示した断面図である。
【００２０】
流量制御弁１００は、バルブブロック２００に設けられる非貫通の挿入孔２１０に挿入固定される。バルブブロック２００には、一端が挿入孔２１０の底面に開口し、他端がバルブブロック２００の外面に開口して図示しない配管等を通じて流体圧力源に接続される第１ポート２２０と、一端が挿入孔２１０の側面に開口し、他端がバルブブロック２００の外面に開口して図示しない配管等を通じてアクチュエータに接続される第２ポート２３０と、が設けられる。
【００２１】
流量制御弁１００では、作動流体として作動油が用いられ、図１において矢印で示されるように、第１ポート２２０から第２ポート２３０へと流れる作動油の流量が制御される。作動流体は、作動油に限定されず、他の非圧縮性流体または圧縮性流体であってもよい。
【００２２】
流量制御弁１００は、第１ポート２２０と第２ポート２３０との連通開度を変化させる弁体としての主弁２０と、主弁２０を摺動自在に収容する中空円筒状の弁ハウジング１２と、第１ポート２２０から作動油が導かれ、主弁２０を閉弁方向に付勢する制御圧室４２と、主弁２０に嵌合固定され、制御圧室４２と第２ポート２３０とを連通させる貫通孔２６ｃが形成されるスリーブ２６と、スリーブ２６に形成されるサブシート部２６ｄに離着座する副弁３１と、供給される電流に応じて副弁３１を変位させる駆動部としてのソレノイド部６０と、を備える。
【００２３】
弁ハウジング１２は、主弁２０の外周面を摺動自在に支持する支持部１２ａと、第１ポート２２０と第２ポート２３０とを連通する通路に設けられ主弁２０が着座するシート部１３と、を有する。
【００２４】
シート部１３には、第１ポート２２０側から順に、円孔状の第１シート部１３ａと、円錐台状の第２シート部１３ｂと、の２つのシート部が形成される。第１シート部１３ａの中心軸と第２シート部１３ｂの中心軸とは、弁ハウジング１２の中心軸と一致している。
【００２５】
弁ハウジング１２には、第２シート部１３ｂと支持部１２ａとの間に、弁ハウジング１２内の空間と第２ポート２３０とを連通する連通孔１２ｂが周方向に間隔をあけて複数形成される。
【００２６】
シート部１３の外周と支持部１２ａの外周とには、連通孔１２ｂを挟むようにして、それぞれＯリング５１，５２が配置される。連通孔１２ｂと第２ポート２３０との接続部は、弁ハウジング１２と挿入孔２１０との間で圧縮されるこれら二つのＯリング５１，５２によって封止される。また、シート部１３の外周に設けられるＯリング５１によって、弁ハウジング１２と挿入孔２１０との間の隙間を通じて第１ポート２２０と第２ポート２３０とが連通することが防止される。
【００２７】
主弁２０は、柱状部２０ａと、柱状部２０ａの両端に形成される端面２０ｂ，２０ｃと、を有する円柱状部材である。主弁２０は、一端面２０ｂがシート部１３側に位置し、柱状部２０ａが支持部１２ａに摺動支持されるように弁ハウジング１２内に配置される。
【００２８】
主弁２０の一端面２０ｂ側には、第１シート部１３ａに摺動自在に収容される円筒状の流量制御部２１が形成され、流量制御部２１と柱状部２０ａとの間には、第２シート部１３ｂに離着座可能な円錐台状のポペット部２２が形成される。
【００２９】
また、主弁２０の一端面２０ｂには、第１ポート２２０に連通する凹部２０ｄが流量制御部２１と同軸上に形成される。このように凹部２０ｄが形成されることで流量制御部２１の形状は、内周面２１ａと外周面２１ｂとを有する環状となる。
【００３０】
流量制御部２１には、図２及び図３に示すように、一端が第１シート部１３ａと摺動する外周面２１ｂに開口し、他端が凹部２０ｄの側面である内周面２１ａに開口する開口部としての貫通孔２１ｃが周方向に間隔をあけて複数設けられる。また、流量制御部２１には、外周面２１ｂに開口し、隣り合う貫通孔２１ｃを外周面２１ｂ側において連通する開口部としての溝部２１ｄが設けられる。
【００３１】
貫通孔２１ｃは、断面形状が円形の直線状孔であり、主弁２０の軸心に対して直交する方向へと放射状に６つ設けられている。なお、貫通孔２１ｃの数は、６つに限定されず、１つであってもよいし、６つ以外の複数個であってもよい。また、貫通孔２１ｃの断面形状は円形に限定されず、三角形や矩形といった多角形であってもよい。
【００３２】
溝部２１ｄは、外周面２１ｂ側から所定の深さで窪んで形成された平底溝であり、外周面２１ｂに環状に形成される。なお、溝部２１ｄの底面の形状は、平面状に限定されず、Ｕ字状やＶ字状であってもよい。また、溝部２１ｄが形成されることで流量制御部２１の肉厚は薄くなるが、流量制御部２１の周囲において作動油は流量制御部２１を軸方向に引っ張る方向ではなく圧縮する方向に流れることから、強度上の影響は無視することができる。
【００３３】
流量制御部２１の外周面２１ｂに開口する貫通孔２１ｃ及び溝部２１ｄは、図１及び図２に示すように、第２シート部１３ｂにポペット部２２が着座し主弁２０が変位していない状態では、第１シート部１３ａによって閉塞される。
【００３４】
第２シート部１３ｂからポペット部２２が離れる方向に主弁２０が変位すると、主弁２０のリフト量に応じて第１シート部１３ａのエッジ１３ｃから貫通孔２１ｃ及び溝部２１ｄが露出され、露出された貫通孔２１ｃ及び溝部２１ｄを通じて第１ポート２２０から第２ポート２３０へと作動油が流れる。つまり、第１シート部１３ａのエッジ１３ｃから露出する各貫通孔２１ｃ及び溝部２１ｄの面積である開口部の面積の大きさを変化させることによって、第１ポート２２０から第２ポート２３０へ流れる作動油の流量を制御することが可能である。なお、主弁２０のリフト量に対する流量制御部２１の開口部の開口面積の大きさの変化については後述する。
【００３５】
主弁２０の他端面２０ｃは、主弁２０と、弁ハウジング１２と、ソレノイド部６０と、により画定される制御圧室４２に臨んでいる。
【００３６】
バルブブロック２００には、制御圧室４２と第１ポート２２０とを接続する圧力導入通路２４０が形成される。圧力導入通路２４０は、弁ハウジング１２に形成されオリフィスとして機能する導入孔４１を通じて制御圧室４２に連通する。
【００３７】
なお、圧力導入通路２４０には、制御圧室４２に導入された作動油が第１ポート２２０に逆流することを防止する逆止弁が設けられてもよい。この場合、第１ポート２２０の圧力が制御圧室４２内の圧力よりも高い場合には、第１ポート２２０の作動油が圧力導入通路２４０、逆止弁及び導入孔４１を通じて制御圧室４２へと導かれる。一方、制御圧室４２内の圧力が第１ポート２２０の圧力よりも高い場合には、逆止弁によって制御圧室４２から第１ポート２２０への作動油の流れが遮断される。
【００３８】
制御圧室４２内には、主弁２０とソレノイド部６０との間に、メインリターンスプリング２４が圧縮して設けられる。メインリターンスプリング２４の付勢力は、主弁２０を閉弁させる方向に作用する。
【００３９】
ここで、第１ポート２２０の圧力は、主弁２０の第１シート部１３ａにおける断面に相当する開弁受圧面Ａ１に作用し、主弁２０を開弁させる方向に作用する。一方、制御圧室４２内の圧力は、柱状部２０ａにおける断面に相当する閉弁受圧面Ａ２に作用し、主弁２０を閉弁させる方向に作用する。このため、主弁２０は、開弁受圧面Ａ１に作用する第１ポート２２０の圧力による推力が、閉弁受圧面Ａ２に作用する制御圧室４２内の圧力による推力とメインリターンスプリング２４の付勢力との合力を上回ると開弁方向に変位し、下回ると閉弁方向に変位する。
【００４０】
主弁２０は、さらに、制御圧室４２と第２ポート２３０とを連通させる連通路としての第１連通路２３ａ及び第２連通路２３ｂを有する。第１連通路２３ａは、その中心軸が主弁２０の中心軸に一致するように主弁２０に形成される非貫通孔であり、一端が他端面２０ｃに開口する。
【００４１】
なお、第１連通路２３ａは、一端が他端面２０ｃに開口し、他端が凹部２０ｄの底面に開口する貫通孔として形成されてもよい。この場合、第１連通路２３ａの加工は、主弁２０の凹部２０ｄ等を加工する際に併せて行うことができる。また、この場合、第１連通路２３ａの凹部２０ｄ側の開口端には、プラグが埋め込まれ、第１連通路２３ａと第１ポート２２０との連通は、確実に遮断される。
【００４２】
第２連通路２３ｂは、主弁２０の径方向に形成され、一端が第１連通路２３ａに連通し、他端が主弁２０の外周面に開口する。第２連通路２３ｂの他端は、主弁２０が軸方向に変位する範囲において、連通孔１２ｂと常に連通するように配置される。
【００４３】
スリーブ２６は、第１連通路２３ａに圧入される圧入部２６ａと、制御圧室４２に臨むように配置され、圧入部２６ａよりも外径が大きい大径部２６ｂと、大径部２６ｂから圧入部２６ａにかけて軸方向に貫通して形成される貫通孔２６ｃと、を有する。スリーブ２６は、圧入部２６ａを介して主弁２０の第１連通路２３ａに嵌合固定される。なお、スリーブ２６は、ねじ結合によって主弁２０に固定されてもよいし、主弁２０と一体的に形成されてもよい。
【００４４】
スリーブ２６の大径部２６ｂに開口する貫通孔２６ｃの開口端には、円錐台状のサブシート部２６ｄが形成される。サブシート部２６ｄには、ソレノイド部６０によって駆動される副弁３１が離着座する。
【００４５】
副弁３１は、図１に示すように、細長い円柱状に形成された部材であり、一端にはサブシート部２６ｄに当接する円錐状の弁部３１ａが設けられる。また、副弁３１の他方の端部３１ｂは、円環状のスプリングシート３８に結合される。
【００４６】
副弁３１を駆動させるソレノイド部６０は、電流が供給されることにより磁気吸引力を生じるコイル６２と、コイル６２が外周に設けられる有底筒状のソレノイドチューブ１５と、ソレノイドチューブ１５内に摺動自在に収容され、コイル６２が生じる磁気吸引力に吸引される円柱状のプランジャ３３と、を有する。
【００４７】
ソレノイドチューブ１５は、バルブブロック２００の挿入孔２１０内に挿入される挿入部１５ａと、挿入部１５ａよりも外径が小さく挿入孔２１０の外側に配置される小径部１５ｂと、を有する。ソレノイドチューブ１５は、挿入部１５ａにおいて弁ハウジング１２と螺合される。ソレノイドチューブ１５と弁ハウジング１２との結合は、ネジ結合に限定されず、嵌合結合であってもよい。
【００４８】
挿入部１５ａの外周には、シール部材としてのＯリング５３が配置される。ソレノイドチューブ１５と挿入孔２１０との間で圧縮されるＯリング５３によって、挿入孔２１０内と外部との連通は遮断される。このため、挿入孔２１０内の作動油が外部に漏れることが防止されるとともに、外部から水や粉塵等が挿入孔２１０内に侵入することが防止される。
【００４９】
小径部１５ｂの外周には、締結部材１６が遊びを有して嵌めこまれる。締結部材１６は、内周側の部分が挿入部１５ａに係止された状態で図示しないボルトを介してバルブブロック２００に締結される。締結部材１６がバルブブロック２００に締結されることによって、流量制御弁１００は、バルブブロック２００に対して固定される。
【００５０】
プランジャ３３は、軸心を貫通する貫通孔３３ｃと、貫通孔３３ｃの周囲に形成され、軸方向に貫通する複数の連通孔３３ｄと、を有する。プランジャ３３は、一端３３ａ側が制御圧室４２に臨むように配置される。貫通孔３３ｃには、他端３３ｂ側から副弁３１が遊びをもって挿通される。このように、副弁３１は、スプリングシート３８を介してプランジャ３３に係止される。
【００５１】
ソレノイドチューブ１５内には、軸方向に移動自在な円柱状のリテーナ３４と、スプリングシート３８とリテーナ３４との間に圧縮して介装されるサブリターンスプリング３５と、がさらに設けられる。副弁３１とプランジャ３３とは、サブリターンスプリング３５によって、副弁３１の弁部３１ａがサブシート部２６ｄに着座する方向へと付勢される。
【００５２】
また、ソレノイドチューブ１５の内周面には、Ｃ字状のストッパリング３７が係止される。ストッパリング３７は、プランジャ３３をソレノイドチューブ１５内に組み付けた後に、サブリターンスプリング３５によってプランジャ３３が押し戻されて抜け出ることを防止するために設けられる。
【００５３】
プランジャ３３の他端３３ｂとリテーナ３４とにより区画され、サブリターンスプリング３５が配置されるスプリング室４４は、プランジャ３３の連通孔３３ｄを通じて制御圧室４２に連通される。このため、スプリング室４４内の圧力は、制御圧室４２内の圧力と同等となる。
【００５４】
ソレノイドチューブ１５の端部１５ｃには、調節ネジ３６が軸方向に貫通して螺着される。調節ネジ３６の一端は、スプリング室４４内のリテーナ３４に当接しており、調節ネジ３６が回転されるとリテーナ３４の軸方向における位置が変更され、サブリターンスプリング３５の付勢力が変化する。このように、調節ネジ３６を回転することによって、プランジャ３３に作用するサブリターンスプリング３５の初期荷重を変更することができる。ソレノイドチューブ１５から突出する調節ネジ３６の他端は、ソレノイドチューブ１５に取り付けられるカバー６３によって覆われる。
【００５５】
次に、流量制御弁１００の作動について説明する。
【００５６】
コイル６２に電流が供給されていないときには、サブリターンスプリング３５の付勢力によって、副弁３１及びプランジャ３３が押圧され、副弁３１の弁部３１ａがサブシート部２６ｄに着座し、制御圧室４２は閉塞された状態となる。このため、制御圧室４２内の圧力は第１ポート２２０の圧力と同等となり、閉弁受圧面Ａ２には、第１ポート２２０の圧力と同等の圧力が作用する。
【００５７】
ここで、閉弁受圧面Ａ２の面積は、開弁受圧面Ａ１の面積よりも大きく設定されるので、閉弁受圧面Ａ２に作用する制御圧室４２内の圧力による推力とメインリターンスプリング２４の付勢力との合力が、開弁受圧面Ａ１に作用する第１ポート２２０の圧力による推力を上回り、主弁２０は、シート部１３を閉塞する方向に付勢される。このように、コイル６２が非通電状態にあるときには、第１ポート２２０から第２ポート２３０への作動油の流れが遮断される。
【００５８】
一方、コイル６２に電流が供給されると、コイル６２が生じる磁気吸引力によってプランジャ３３がコイル６２側へと吸引され、副弁３１及びプランジャ３３は、サブリターンスプリング３５を圧縮させる方向へと変位する。このように副弁３１が変位することで、弁部３１ａはサブシート部２６ｄから離座し、弁部３１ａとサブシート部２６ｄとの間に隙間が形成される。制御圧室４２内の作動油は、この隙間を通じて貫通孔２６ｃ、第１連通路２３ａ、第２連通路２３ｂ及び連通孔１２ｂを通過し第２ポート２３０へと排出される。
【００５９】
第１ポート２２０から制御圧室４２への作動油の流入は、オリフィスとして機能する導入孔４１によって制限される。このため、制御圧室４２内の圧力は、制御圧室４２と第２ポート２３０とが連通することによって低下する。そして、閉弁受圧面Ａ２に作用する制御圧室４２内の圧力による推力とメインリターンスプリング２４の付勢力との合力と、開弁受圧面Ａ１に作用する第１ポート２２０の圧力による推力と、がバランスするまで主弁２０はシート部１３を開放する方向へと変位する。
【００６０】
このように主弁２０が変位することによって、ポペット部２２と第２シート部１３ｂとの間に隙間が生じるとともに、貫通孔２１ｃ及び溝部２１ｄは、主弁２０のリフト量に応じて第１シート部１３ａのエッジ１３ｃから露出する。このように第１シート部１３ａから貫通孔２１ｃ及び溝部２１ｄが露出されることで現れる開口部を通じて、作動油は、第１ポート２２０から第２ポート２３０へと流れる。
【００６１】
コイル６２に供給される電流が多いほど、サブシート部２６ｄから弁部３１ａが離れるため、制御圧室４２から第２ポート２３０へと排出される作動油の量が増加し、制御圧室４２内の圧力は低くなる。そして、制御圧室４２内の圧力が低いほど、主弁２０はシート部１３を開放する方向へと変位するため、貫通孔２１ｃ及び溝部２１ｄが第１シート部１３ａから露出される開口部の面積が大きくなり、結果として、第１ポート２２０から第２ポート２３０へと流れる作動油の流量が増加する。このように、コイル６２に供給される電流を増減することで主弁２０のリフト量を変化させて、第１シート部１３ａから露出される開口部の面積の大きさを変化させることによって作動油の流量を増減させることができる。
【００６２】
一方、コイル６２への通電が停止されると、プランジャ３３を吸引する磁気吸引力が消失するため、プランジャ３３は、サブリターンスプリング３５の付勢力によって弁部３１ａがサブシート部２６ｄに着座する方向へと押圧される。そして、副弁３１の弁部３１ａがサブシート部２６ｄに着座すると、制御圧室４２内には導入孔４１を通じて第１ポート２２０の作動油が導かれ、制御圧室４２内の圧力は、第１ポート２２０の圧力と同等となるまで上昇する。
【００６３】
制御圧室４２内の圧力が第１ポート２２０の圧力と同等になると、上述のように、開弁受圧面Ａ１に作用する第１ポート２２０の圧力による推力が、閉弁受圧面Ａ２に作用する制御圧室４２内の圧力による推力とメインリターンスプリング２４の付勢力との合力を下回るため、主弁２０は、シート部１３を閉塞する方向に付勢される。この結果、主弁２０は、シート部１３を閉塞し、第１ポート２２０から第２ポート２３０への作動油の流れが遮断される。
【００６４】
続いて、主弁２０のリフト量に対する開口部の開口面積の大きさの変化について、図２及び図４から図６を参照して説明する。図４は、主弁２０のリフト量に対する開口部の開口面積の変化を示したグラフであり、図２は、主弁２０のリフト量がゼロの状態を示し、図５は、主弁２０のリフト量が所定の第１リフト量Ｌ１となっている状態を示し、図６は、主弁２０のリフト量が最大リフト量Ｌ２となっている状態を示している。
【００６５】
図２に示すように、第２シート部１３ｂにポペット部２２が着座し主弁２０が変位していない状態では、第１シート部１３ａによって貫通孔２１ｃ及び溝部２１ｄが閉塞されるため、開口部の開口面積はゼロとなる。
【００６６】
第２シート部１３ｂからポペット部２２が離れる方向に主弁２０が所定量以上変位すると、エッジ１３ｃから貫通孔２１ｃの一部が露出し始め、開口部の開口面積は主弁２０のリフト量の増加に伴って徐々に増加する。
【００６７】
そして、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１に達すると、図５に示すように、エッジ１３ｃに溝部２１ｄが差し掛かった状態となる。このため、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１以上となると、貫通孔２１ｃに加えて溝部２１ｄがエッジ１３ｃから露出する。したがって、開口部の開口面積は、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１未満であるときと比べて大きい変化率でリフト量の増加に伴って増加することになる。
【００６８】
このように、第１シート部１３ａから露出される開口部の開口面積の大きさは、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１未満であるときには主弁２０のリフト量が大きくなるにつれて比較的変化度合が小さい第１変化率で増加し、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１以上であるときには主弁２０のリフト量が大きくなるにつれて第１変化率よりも大きい第２変化率で増加する。
【００６９】
ここで、主弁２０のリフト量の変化に対して開口部の開口面積の変化が小さい領域においては、第１ポート２２０から第２ポート２３０へと流れる作動油の流量を精度よく制御することが可能である。一方、主弁２０のリフト量の変化に対して開口部の開口面積の変化が大きい領域においては、開口部の開口面積が比較的大きくなることから圧力損失を低減させることが可能である。
【００７０】
したがって、図４に示されるように、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１よりも小さい領域は、作動油の流量を精度よく制御可能な流量制御領域とされ、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１以上の領域は、開口部の開口面積を大きくすることで圧力損失を低減することが可能な圧力損失低減領域とされる。
【００７１】
なお、流量制御領域と圧力損失低減領域との境界である第１リフト量Ｌ１は、エッジ１３ｃに溝部２１ｄが差し掛かったときの主弁２０のリフト量である。このため、第１リフト量Ｌ１の大きさは、流量制御部２１に設けられる溝部２１ｄの位置を流量制御部２１の軸方向において適宜変更することによって任意の大きさに変更することが可能である。例えば、最大リフト量Ｌ２が比較的小さい流量制御弁１００では、最大リフト量Ｌ２となったときの圧力損失が大きくなってしまうが、最大リフト量Ｌ２となる直前に溝部２１ｄが第１シート部１３ａから露出されるように溝部２１ｄを流量制御部２１に形成しておくことによって、作動油の流量を制御可能な領域を十分確保しつつ、最大リフト量Ｌ２となったときの圧力損失を低減することができる。
【００７２】
また、比較的変化度合が大きい第２変化率での開口部の開口面積の増加は、主弁２０のリフト量が最大リフト量Ｌ２となるまで継続される。具体的には、図６に示すように、主弁２０のリフト量が最大リフト量Ｌ２となったときであっても、溝部２１ｄの一部は第１シート部１３ａによって覆われた状態となっており、溝部２１ｄの軸方向における長さは、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１から最大リフト量Ｌ２となるまでの変位長さよりも長く設定されている。
【００７３】
このように溝部２１ｄの軸方向における長さを設定することによって、主弁２０のリフト量が最大リフト量Ｌ２となったときの開口部の開口面積をより大きくすることが可能となる。この結果、主弁２０のリフト量が最大リフト量Ｌ２となったときの圧力損失を低減させることができる。
【００７４】
また、貫通孔２１ｃは、第２シート部１３ｂにポペット部２２が着座し主弁２０が変位していない状態において、エッジ１３ｃに差し掛かるように流量制御部２１に設けられてもよいし、その一部がエッジ１３ｃから露出されるように流量制御部２１に設けられてもよい。このように、流量制御部２１に設けられる貫通孔２１ｃの位置を軸方向において適宜変更することによって主弁２０のリフト量に対して開口部が開口し始めるタイミングを任意のタイミングとすることが可能である。
【００７５】
このように、流量制御弁１００は、作動油の流量を精度よく制御可能な流量制御領域と、開口部の開口面積を大きくすることで圧力損失を低い状態とする圧力損失低減領域と、を有する。したがって、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１を超えない範囲でコイル６２に供給される電流を調整することで第１ポート２２０から第２ポート２３０へと流れる作動油の流量を調整することができるとともに、主弁２０のリフト量が最大リフト量Ｌ２となるようにコイル６２に比較的大きな電流を供給することによって開口部の開口面積を最大として、圧力損失が低い状態とすることができる。つまり、流量制御弁１００は、流量を制御する弁装置としてだけではなく、圧力損失が低い開閉弁としても使用可能である。
【００７６】
以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
【００７７】
流量制御弁１００では、第１シート部１３ａから露出される開口部の面積の大きさが、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１未満であるときには主弁２０のリフト量が大きくなるにつれて第１変化率で増加し、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１以上であるときには主弁２０のリフト量が大きくなるにつれて第１変化率よりも大きい第２変化率で増加する。このように作動油が流れる開口部の面積の大きさの変化率を、第１リフト量Ｌ１を境にして変化させることで、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１よりも小さい範囲では作動油の流量を精度よく制御可能とし、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１よりも比較的大きい領域では、開口部の面積を大きくすることによって圧力損失を低減することが可能となる。したがって、流量制御弁１００では、流量を制御可能な範囲を保ちつつ、範囲外では圧力損失を低減することができる。
【００７８】
次に、上記実施形態に係る流量制御弁１００の変形例について説明する。
【００７９】
上記実施形態では、溝部２１ｄが流量制御部２１の外周面２１ｂに環状に形成される。これに代えて、図７及び図８に示すように、溝部２１ｅは、貫通孔２１ｃ毎に設けられてもよい。図７は、図３に相当する断面を示した断面図であり、図８は、図７のVIII−VIII線に沿う断面を示した断面図である。
【００８０】
図７及び図８に示すように、溝部２１ｅは、周方向における長さが貫通孔２１ｃの周方向における長さよりも長く、貫通孔２１ｃの貫通方向に見て、貫通孔２１ｃと一部が重なるように形成される。このように、主弁２０のリフト量が所定の第１リフト量Ｌ１以上となったときに、開口面積を増大させることが可能な溝部２１ｅを流量制御部２１に設けることによって、上記実施形態と同様に、流量を制御可能な範囲を保ちつつ、範囲外では圧力損失を低減することができる。
【００８１】
また、図７及び図８に示される溝部２１ｅは、互いに連通していないが、これらを連通する連通溝等がさらに設けられてもよい。隣り合う溝部２１ｅを連通することによって、各貫通孔２１ｃを通じて流れる作動油の圧力が同等となる。このため、各貫通孔２１ｃを流れる作動油が主弁２０に及ぼす力が均一化され、結果として、主弁２０が弁ハウジング１２に対して片当たりしてしまうことを抑制することができる。
【００８２】
また、上記実施形態では、ソレノイド部６０は、制御圧室４２内の圧力を変化させることによって、主弁２０を間接的に変位させている。これに代えて、ソレノイド部６０によって主弁２０を直接変位させる構成としてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態では、流量制御部２１はポペット部２２の上流側に配置されている。これに代えて、流量制御部２１はポペット部２２の下流側に配置されてもよい。
【００８４】
また、上記実施形態では、流量制御弁１００は、第１ポート２２０から第２ポート２３０への作動油の流れを制御するものであるが、これに限定されず、第２ポート２３０から第１ポート２２０への作動油の流れも制御することが可能な双方向流流量制御弁であってもよい。
【００８５】
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
【００８６】
流量制御弁１００は、通路に設けられる第１シート部１３ａ及び第２シート部１３ｂと、第１シート部１３ａに摺動自在に収容される流量制御部２１と第２シート部１３ｂに離着座可能なポペット部２２とを有する主弁２０と、第２シート部１３ｂからポペット部２２が離れる方向に主弁２０を移動させるソレノイド部６０と、を備え、流量制御部２１は、第１シート部１３ａの内周面に摺接する外周面２１ｂと、外周面２１ｂに開口し第１シート部１３ａから露出されることで作動油の流れを許容する開口部２１ｃ，２１ｄと、を有し、第１シート部１３ａから露出される開口部の面積の大きさは、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１未満であるときには主弁２０のリフト量が大きくなるにつれて第１変化率で増加し、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１以上であるときには主弁２０のリフト量が大きくなるにつれて第１変化率よりも大きい第２変化率で増加する。
【００８７】
この構成では、第１シート部１３ａから露出される開口部の面積の大きさが、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１未満であるときには主弁２０のリフト量が大きくなるにつれて第１変化率で増加し、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１以上であるときには主弁２０のリフト量が大きくなるにつれて第１変化率よりも大きい第２変化率で増加する。このように作動油が流れる開口部の面積の大きさの変化率を、第１リフト量Ｌ１を境にして変化させることで、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１よりも小さい範囲では作動油の流量を精度よく制御可能とし、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１よりも比較的大きい領域では、開口部の開口面積を大きくすることで圧力損失を低減することが可能となる。したがって、流量制御弁１００では、流量を制御可能な範囲を保ちつつ、範囲外では圧力損失を低減することができることから、流量制御弁１００は、流量を制御する弁装置としてだけではなく、圧力損失が低い開閉弁としても使用可能である。
【００８８】
また、流量制御部２１は、環状に形成され、開口部は、流量制御部２１の外周面２１ｂ及び内周面２１ａに開口する貫通孔２１ｃと、外周面２１ｂ側から所定の深さで形成され貫通孔２１ｃと連通する溝部２１ｄと、を有し、溝部２１ｄの周方向における長さは、貫通孔２１ｃの周方向における長さよりも長く設定され、溝部２１ｄは、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１以上となったときに第１シート部１３ａから露出される。
【００８９】
この構成では、流量制御部２１が、貫通孔２１ｃと、貫通孔２１ｃと連通する溝部２１ｄと、を有し、溝部２１ｄは、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１以上となったときに第１シート部１３ａから露出されるように設けられる。つまり、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１未満であるときには、貫通孔２１ｃのみが第１シート部１３ａから露出し、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１以上であるときには、貫通孔２１ｃに加えて溝部２１ｄが第１シート部１３ａから露出される。このように、開口部の面積の大きさを、第１リフト量Ｌ１を境にして変化させることで、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１よりも小さい範囲では作動油の流量を精度よく制御可能とし、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１よりも比較的大きい領域では、開口部の開口面積を大きくすることで圧力損失を低減することが可能となる。
【００９０】
また、貫通孔２１ｃは、周方向に間隔をあけて複数設けられ、溝部２１ｄは、隣り合う貫通孔２１ｃを連通するように形成される。
【００９１】
この構成では、隣り合う貫通孔２１ｃは溝部２１ｄによって連通される。このように、隣り合う貫通孔２１ｃを連通することによって、各貫通孔２１ｃを通じて流れる作動油の圧力が同等となる。このため、各貫通孔２１ｃを流れる作動油が主弁２０に及ぼす力が均一化され、結果として、主弁２０が偏心し弁ハウジング１２に対して片当たりしてしまうことを抑制することができる。
【００９２】
また、溝部２１ｄは、流量制御部２１の外周面２１ｂに環状に形成される。
【００９３】
この構成では、溝部２１ｄが、流量制御部２１の外周面２１ｂに環状に形成される。このように、溝部２１ｄを環状とすることで、流量制御部２１に対して溝部２１ｄを容易に加工することができる。また、溝部２１ｄを環状とすることで、流量制御部２１に対する溝部２１ｄの位置を容易に変更することが可能となるため、開口部の面積の変化率が切り換わる第１リフト量Ｌ１の位置の調整を容易に行うことができる。
【００９４】
また、溝部２１ｄの軸方向における長さは、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１から最大リフト量Ｌ２となるまでの変位長さよりも長く設定される。
【００９５】
この構成では、主弁２０のリフト量が第１リフト量Ｌ１から最大リフト量Ｌ２となるまでの変位長さよりも溝部２１ｄの軸方向における長さが長く設定される。このように溝部２１ｄの軸方向における長さを設定することによって、主弁２０のリフト量が最大リフト量Ｌ２となったときの開口部の開口面積をより大きくすることが可能となる。この結果、主弁２０のリフト量が最大リフト量Ｌ２となったときの圧力損失を低減させることができる。
【００９６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００９７】
１００・・・流量制御弁、１３ａ・・・第１シート部、１３ｂ・・・第２シート部、２０・・・主弁（弁体）、２１・・・流量制御部、２１ｃ・・・貫通孔（開口部）、２１ｄ，２１ｅ・・・溝部（開口部）、２２・・・ポペット部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020051499.tif 000008
【図７】
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【図８】
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