(57)【要約】  本発明は、制御弁において、作動室に流入する作動圧力を拡大し、小型のソレノイド部で弁の流体制御の応答性を向上させることにある。本発明の制御弁は、第１感圧ばね装置の第１有効受圧面積と、第１ポペット弁の第１受圧面積と、第２ポペット弁の第２受圧面積をほぼ等しくするとともに、第２感圧ばね装置の第２有効受圧面積を第１感圧ばね装置の第１有効受圧面積より大きくして、且つソレノイドロッドの前進により第４ポペット弁が閉弁して第３ポペット弁が開弁したときに、第３ポペット弁から連通室に流入する作動流体の圧力に応じて弁座体が第１弁体を応動させて第１ポペット弁と第２ポペット弁を圧力制御可能に開閉させるものである。
2009028534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイド部の作動により作動流体の圧力を制御する制御弁であって、
内部の弁空間室を第１弁室と第２弁室とに仕切る第１仕切部と、第２弁室と第３弁室とに仕切る第２仕切部と、第３弁室と第４弁室とに仕切る第３仕切部とを有する本体、
前記第１仕切部を前記第１弁室と前記第２弁室とに貫通して作動流体が流通する孔の第１流通路、
前記第１弁室側で前記第１仕切部の前記第１流通路の回りに設けられた第１弁座面、
前記第２仕切部を前記第２弁室と前記第３弁室とに貫通して作動流体が流通する孔の第２流通路、
前記第２弁室側で前記第２仕切部の前記第２流通路の回りに設けられた第３弁座面、
前記第３仕切部を前記第３弁室と前記第４弁室とに貫通する連通孔、
前記本体の外部と前記第１弁室とに連通して第１供給圧力の作動流体を流通させる第１供給ポート、
前記本体の外部と前記第２弁室とに連通して出力圧力の作動流体を流通させる出力ポート、
前記本体の外部と前記第３弁室とに連通して第２供給圧力の作動流体を流通させる第２供給ポート、
前記本体の外部と前記第４弁室とに連通して第２排出圧力の作動流体を流通させる第２排出ポート、
前記第１弁室内に配置されて一端の周部が本体の室面に密封に連結して内周面内に第１連通路を形成するとともに弾性伸縮自在な円筒状の第１有効受圧面積を有する第１感圧ばね装置、
前記本体の外部と前記第１連通路とに連通して第１排出圧力の作動流体を流通させる第１排出ポート、
前記第１流通路内に遊嵌する第１筒部の一端に形成されて前記第１弁室内に配置された第１弁部と、前記第１弁座面と第１受圧面積に離接して第１ポペット弁を構成する前記第１弁部の周面に設けられた第１弁部面と、前記第１筒部の他端に形成されて前記第２弁室内に配置された第２弁部と、前記第２弁部の周面に設けられた第２弁部面と、前記第１弁部と前記第１筒部と前記第２弁部との内部を貫通する孔の第２連通路と、前記第１感圧ばね装置の自由端周部と密封に連結して前記第１連通路と前記第２連通路とを連通させる連結部を有する第１弁体、
前記第１弁体の第２弁部面と第２受圧面積に離接して第２ポペット弁を構成する環状の第２弁座面を有する弁座体、
前記第２弁室内に配置されて一端の周部が前記第３弁座面を囲んで前記第２仕切部に密封に連結するとともに他端の自由端周部が前記弁座体と密封に連結して内周面内に連通室を形成し且つ弾性伸縮自在な円筒状の第２有効受圧面積を有する第２感圧ばね装置、
前記第２流通路内と前記連通路内とに遊嵌する第２筒部の一端に形成されて前記第２感圧ばね装置の連通室内に配置された第３弁部と、第２筒部の他端に形成されて前記第４弁室内に配置された第４弁部と、前記第２筒部と前記第３弁部と前記第４弁部の内部を貫通して前記連通室と連通する孔の第３連通路と、前記第３弁部の周面に設けられて前記第３弁座面と第３受圧面積に離接して第３ポペット弁を構成する第３弁部面と、前記第４弁部の前記第３連通路を囲む周面に形成された第４弁座面とを有する第２弁体、
前記第４弁座面と第４受圧面積に離接して第４ポペット弁を構成する環状の第４弁部面を有する第３弁体、
前記連通孔を囲んだ前記第３仕切部の第３弁室側に一端の周部が密封に連結するとともに前記第３弁室内の前記第２筒部に他端の周部が密封に連結する弾性伸縮自在な円筒状の第３感圧ばね装置および
前記第３弁体に連結するソレノイドロッドを前記電流の大きさに応じて移動させて前記第４ポペット弁を開閉させるとともに第２弁体を押圧して第３ポペット弁を開閉させるソレノイド部を具備し、
前記第１感圧ばね装置の前記第１有効受圧面積と、前記第１ポペット弁の前記第１受圧面積と、前記第２ポペット弁の前記第２受圧面積をほぼ等しくするとともに、前記第２感圧ばね装置の前記第２有効受圧面積を前記第１感圧ばね装置の前記第１有効受圧面積より大きくして、且つ前記ソレノイドロッドの前進により前記第４ポペット弁が閉弁して前記第３ポペット弁が開弁したときに前記第３ポペット弁から前記連通室に流入する作動流体の圧力に応じて前記弁座体が前記第１弁体を応動させて前記第１ポペット弁と前記第２ポペット弁を開閉させることを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記第３ポペット弁の前記第３受圧面積と前記第４ポペット弁の前記第４受圧面積と前記第３感圧ばね装置の前記第３有効受圧面積とをほぼ等しくしたことを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の圧力制御、例えば動力伝達装置などの圧力制御に用いられる制御弁に関する。特に、圧力比例制御において、弁体に作用する作動流体圧力の不釣り合いによる作動不良、又は制御弁の作動時の摺動抵抗に伴う作動不良、或いは弁体の小型を可能にするとともに高圧制御を可能にした制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の関連技術として圧力比例制御弁が知られている。この圧力比例制御弁は、図５に示すような構成である（例えば、日本国特許公開２００４−１９７８５８号公報（特許文献１）を参照）。この圧力比例制御弁は、例えば、自動変速機における制御システムなどのラインに設ける切り替えクラッチの圧力制御用、切替ブレーキの圧力制御用、ラインの圧力制御用の３方弁である。     【０００３】
この先行する圧力比例制御弁の構成について説明する。図５において、圧力比例制御弁１００は、弁本体１０１とソレノイド１５０とから構成されている。弁本体１０１の外枠を成す本体１０２は、内部に連通室１０３が形成されている。この連通室１０３には、外部から連通する各入力ポート１０５と出力ポート１０６と排出ポート１０７とが形成されている。そして、連通室１０３は、仕切板１１０によって入力ポート１０５が連通する第１連通室１０３Ａと、出力ポート１０６が連通する第２連通室１０３Ｂとに仕切られている。仕切板１１０の中心には、第１弁孔周面１１０Ａが形成されている。この第１弁孔周面１１０Ａの第１連通室１０３Ａ側には、第１弁座面１１０Ｂが形成されている。また、第１弁孔周面１１０Ａの第２連通室１０３Ｂ側には、周面に沿って軸方向へ貫通しない複数の通路溝１１０Ｃが形成されている。この通路溝１１０Ｃは、第１弁体１２０の第１弁面１２０Ａが第１弁座面１１０Ｂから離れて開弁したときに、第１弁体１２０の中間の括れた部分と協働して作動流体が流れる流体通路となる。【０００４】
また、本体１０２には、第１連通室１０３Ａと、排出ポート１０７との間に第１圧力室１０８が形成されている。この第１圧力室１０８には、周面に第１摺動周面１０８Ａが形成されている。この第１摺動周面１０８Ａには、第１シールリングＳ１を装着する第１環状溝が設けられている。さらに、本体１０２には、第２連通室１０３Ｂに連通する第２圧力室１０９が形成されている。この第２圧力室１０９の周面には第２摺動周面１０９Ａが形成されている。この第２摺動周面１０９Ａには、第２シールリングＳ２を装着する第２環状溝が設けられている。      【０００５】
また、本体１０２の第１摺動周面１０８Ａと仕切板１１０の第１弁孔周面１１０Ａとに移動自在に嵌合する外周面１２０Ｃを設けた第１弁体１２０が配置されている。この第１弁体１２０の軸芯には第１圧力室１０８と第２圧力室１０９とに連通する連通路１２０Ｄを設けている。また、この第１弁体１２０は、第１圧力室１０８に配置された第１スプリング１４０Ａにより弾発に第２弁体１２５側へ押圧されている。また、第１弁体１２０には、中間部に第１弁面１２０Ａが設けられているとともに、先端部に第２弁面１２０Ｂを設けている。また、第１弁体１２０と第２弁体１２５との間には第２スプリング１４０Ｂが配置されており、第２スプリング１４０Ｂにより第１弁体１２０と第２弁体１２５を相反する方向へ弾発に押圧している。【０００６】
さらに、本体１０２の第２摺動周面１０９Ａに移動自在に嵌合する第２弁体１２５が配置されている。第２弁体１２５は円筒状に形成されて一端部の内部周面にテーパ面の第２弁座面１２５Ａを設けている。また、第２弁体１２５の他端部に周面に沿って複数の通路１２５Ｃを設けた嵌着穴にソレノイドロッド１５１の一端を結合している。ソレノイドロッド１５１は、両端側が第１軸受１５４Ａと第２軸受１５４Ｂにより摺動自在に案内されている。そして、ソレノイド１５０に流れる電流の大きさに応じてソレノイドロッド１５１を作動させて第２弁体１２５の第２弁座面１２５Ａを第２弁面１２０Ｂと開閉弁させる。【０００７】
このように構成された圧力比例制御弁１００の作動は、第１スプリング１４０Ａの弾発により第１弁体１２０の第１弁面１２０Ａが第１弁座面１１０Ｂに閉弁する。そして、入力ポート１０５から流入する作動流体は、この第１弁面１２０Ａの閉弁により遮断される。また、ソレノイド１５０が作動すると、第１弁体１２０の第２弁面１２０Ｂと第２弁体１２５の第２弁座面１２５Ａとが接合して閉弁すると共に、第１弁体１２０の第１弁面１２０Ａが第１弁座面１１０Ｂから離脱して開弁する。この第１弁面１２０Ａの開弁により、入力ポート１０５から流入する作動流体は、第２連通室１０３Ｂ側へ流出する。なお、図５に示す開閉弁の状態では、第１弁体１２０と第２弁体１２５が開弁しているので、作動流体は出力ポート１０６から排出ポート１０７へ流出する。【０００８】
そして、圧力比例制御弁１００において、第１弁体１２０は、外周面１２０Ｃと第１摺動周面１０８Ａとが摺動しながら開閉弁するとともに、この摺動面間に設けた第１シールリングＳ１と外周面１２０Ｃとが強く摩擦した状態で摺動する。このため、第１弁体１２０は開閉弁の作動時における摺動抵抗が大きくなる。特に、作動流体の圧力が高いときには、第１シールリングＳ１が、この圧力により径方向へ延ばされて弾性変形状態になるので、密接する第１弁体１２０と強く摩擦しながら摺動する。このため、第１弁体１２０は、摺動抵抗が大きくなるので、圧力比例制御弁１００の開閉弁の応答性能が低下する。【０００９】
また、第１弁体１２０の外周面１２０Ｃは、第１摺動周面１０８Ａと摺動する。この摺動面間には作動流体が浸入するので、作動流体に含まれる不純物がこの摺動面間に介在することがある。そして、変位する位置で力が変わる第１スプリング１４０Ａにより押圧された第１弁体１２０の作動に応答の遅れを惹起することになる。更には、この第１弁体１２０は、周面の内の片側の面に押圧されて摺動面間に張り付き現象（所謂、ハイドロロック）を惹起する恐れもある。その結果、圧力比例制御弁１００の作動特性が変化して作動流体の圧力と流量との関係にヒステリシス現象を増大させることになる。さらに、第１弁体１２０を第１周動周面１０８Ａと第１弁孔周面１１０Ａとの離れた２つの軸芯にあわせて同時に摺動させる構成は、加工精度を必要とするので、組み立てと加工コストを高揚させる。【００１０】
さらに、第２弁体１２５の直径は、第１弁体１２０の直径より大径に形成されているから、作動流体の圧力が高圧になるにつれて第２弁体１２５の受圧面積に作用する力も大きくなる。この力が大きくなれば、この力に対向して作動させるソレノイド１５０の出力も大きくしなければならない。したがって、ソレノイド１５０も大型になり、ソレノイド１５０のコストも上昇する。また、第２弁体１２５の外周面と本体１０２の第２摺動周面１０９Ａとの間に設けられた第２シールリングＳ２の摩擦により、第２弁体１２５の作動時の摩擦抵抗が大きくなる。さらには、作動流体の圧力が高圧になるにつれて、第２シールリングＳ２も径方向へ延ばされたように弾性変形するから、第２弁体の摺動抵抗がさらに増大する。したがって、ソレノイド１５０はさらに大型にしなければならない問題が生じる。【００１１】
【特許文献１】日本国特許公開２００４−１９７８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その発明が解決しようとする課題は、弁体の摺動抵抗を小さくして弁体の作動力に対する開閉弁の応答能力を向上することにある。同時に、制御弁のヒステリシス現象を低減することにある。また、作動流体が高圧であっても、弁体の摺動抵抗を小さくして弁体の開閉する応答能力を向上することにある。さらに、制御弁における加工、部品の組立てコストを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものであって、その技術的解決手段は以下のように構成されている。【００１４】
すなわち、本発明の制御弁は、ソレノイド部の作動により作動流体の圧力を制御する制御弁であって、
内部の弁空間室を第１弁室と第２弁室とに仕切る第１仕切部と、第２弁室と第３弁室とに仕切る第２仕切部と、第３弁室と第４弁室とに仕切る第３仕切部とを有する本体、
前記第１仕切部を前記第１弁室と前記第２弁室とに貫通して作動流体が流通する孔の第１流通路、
前記第１弁室側で前記第１仕切部の前記第１流通路の回りに設けられた第１弁座面、
前記第２仕切部を前記第２弁室と前記第３弁室とに貫通して作動流体が流通する孔の第２流通路、
前記第２弁室側で前記第２仕切部の前記第２流通路の回りに設けられた第３弁座面、
前記第３仕切部を前記第３弁室と前記第４弁室とに貫通する連通孔、
前記本体の外部と前記第１弁室とに連通して第１供給圧力の作動流体を流通させる第１供給ポート、
前記本体の外部と前記第２弁室とに連通して出力圧力の作動流体を流通させる出力ポート、
前記本体の外部と前記第３弁室とに連通して第２供給圧力の作動流体を流通させる第２供給ポート、
前記本体の外部と前記第４弁室とに連通して第２排出圧力の作動流体を流通させる第２排出ポート、
前記第１弁室内に配置されて一端の周部が本体の室面に密封に連結して内周面内に第１連通路を形成するとともに弾性伸縮自在な円筒状の第１有効受圧面積を有する第１感圧ばね装置、
前記本体の外部と前記第１連通路とに連通して第１排出圧力の作動流体を流通させる第１排出ポート、
前記第１流通路内に遊嵌する第１筒部の一端に形成されて前記第１弁室内に配置された第１弁部と、前記第１弁座面と第１受圧面積に離接して第１ポペット弁を構成する前記第１弁部の周面に設けられた第１弁部面と、前記第１筒部の他端に形成されて前記第２弁室内に配置された第２弁部と、前記第２弁部の周面に設けられた第２弁部面と、前記第１弁部と前記第１筒部と前記第２弁部との内部を貫通する孔の第２連通路と、前記第１感圧ばね装置の自由端周部と密封に連結して前記第１連通路と前記第２連通路とを連通させる連結部を有する第１弁体、
前記第１弁体の第２弁部面と第２受圧面積に離接して第２ポペット弁を構成する環状の第２弁座面を有する弁座体、
前記第２弁室内に配置されて一端の周部が前記第３弁座面を囲んで前記第２仕切部に密封に連結するとともに他端の自由端周部が前記弁座体と密封に連結して内周面内に連通室を形成し且つ弾性伸縮自在な円筒状の第２有効受圧面積を有する第２感圧ばね装置、
前記第２流通路内と前記連通路内とに遊嵌する第２筒部の一端に形成されて前記第２感圧ばね装置の連通室内に配置された第３弁部と、第２筒部の他端に形成されて前記第４弁室内に配置された第４弁部と、前記第２筒部と前記第３弁部と前記第４弁部の内部を貫通して前記連通室と連通する孔の第３連通路と、前記第３弁部の周面に設けられて前記第３弁座面と第３受圧面積に離接して第３ポペット弁を構成する第３弁部面と、前記第４弁部の前記第３連通路を囲む周面に形成された第４弁座面とを有する第２弁体、
前記第４弁座面と第４受圧面積に離接して第４ポペット弁を構成する環状の第４弁部面を有する第３弁体、
前記連通孔を囲んだ前記第３仕切部の第３弁室側に一端の周部が密封に連結するとともに前記第３弁室内の前記第２筒部に他端の周部が密封に連結する弾性伸縮自在な円筒状の第３感圧ばね装置および
前記第３弁体に連結するソレノイドロッドを前記電流の大きさに応じて移動させて前記第４ポペット弁を開閉させるとともに第２弁体を押圧して第３ポペット弁を開閉させるソレノイド部を具備し、
前記第１感圧ばね装置の前記第１有効受圧面積と、前記第１ポペット弁の前記第１受圧面積と、前記第２ポペット弁の前記第２受圧面積をほぼ等しくするとともに、前記第２感圧ばね装置の前記第２有効受圧面積を前記第１感圧ばね装置の前記第１有効受圧面積より大きくして、且つ前記ソレノイドロッドの前進により前記第４ポペット弁が閉弁して前記第３ポペット弁が開弁したときに前記第３ポペット弁から前記連通室に流入する作動流体の圧力に応じて前記弁座体が前記第１弁体を応動させて前記第１ポペット弁と前記第２ポペット弁を開閉させるものである。【００１５】
このような構成の制御弁によれば、第２感圧ばね装置は、パイロット機能を内部に付与して第１弁体を作動させる力を拡大できるから、ソレノイド部を小型にしても高圧な力で制御をすることができる効果を奏する。その結果、制御弁を小型にして利用範囲を拡大できる。また、第１弁体は、本体の第１流通路内に遊嵌しており、本体の第１流通路を形成する外周の第１弁孔面と接触しないから、作動流体中に含む付着物が第１流通路を流れても第１弁体の開閉弁時に作動不良を惹起することも防止できる。さらに、第２弁体においても、第１弁体と同様に、第２連通路と連通孔とに遊嵌して本体とは接触しないから、第２弁体の作動時に摺動抵抗を惹起しない。このため、小型化を可能にするソレノイド部の作動を設定通りに作動させることができる。【００１６】
さらに、各弁体および各弁座体を作動させる第１感圧ばね装置、第２感圧ばね装置および第３感圧ばね装置には、各感圧ばね装置のみが伸縮して本体等の相対部品とは摺動する面がないから、各弁体の作動時に、作動流体中に含む付着物が摺動面に付着して弁体の作動不良を惹起するのが防止できる。また、第１感圧ばね装置、第２感圧ばね装置および第３感圧ばね装置は、ばね手段と作動流体の流通路を兼ね備えているので、制御弁の構造を簡単にできるとともに、製作コストが大きく低減できる効果を奏する。【００１７】
好適には、本発明の制御弁は、前記第３ポペット弁の第３受圧面積と前記第４ポペット弁の第４受圧面積と前記第３感圧ばね装置の第３有効受圧面積とをほぼ等しくしたものである。  【００１８】
このような構成の制御弁によれば、第３ポペット弁の第３受圧面積と第４ポペット弁の第４受圧面積と第３感圧ばね装置の第３有効受圧面積とをほぼ等しくしたので、作動流体の圧力を第２弁体に対して不釣り合いになるような力を受けることもない。このため、ソレノイド部の作動を設定通りに作動させることができる。そして、第１弁体による作動流体の制御の精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の第１実施例に係わる制御弁の全断面図である。
【図２】図２は、図１の第１作動状態を示す制御弁の全断面図である。
【図３】図３は、図１の第２作動状態を示す制御弁の全断面図である。
【図４】図４は、図１の制御弁の拡大要部断面図である。
【図５】図５は、本発明に先行する制御弁の全断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係わる実施例の制御弁を図面に基づいて詳述する。
以下、実施例の制御弁１の構成を図１および図４を参照して説明する。なお、図面の説明において、多数の符号を記載すると煩雑になるため符号を省略した図は、他の図の符号を参照のこと。図１は、本発明に係わる実施例１を示す制御弁１の構成の断面図である。また、図４は図１の制御弁部１Ａの拡大図である。図１および図４に於いて、制御弁１は、圧力比例制御である。この制御弁１は、制御弁部１Ａとソレノイド部１Ｂとを結合して一体に形成する。この制御弁部１Ａは、外枠が本体２である。この本体２の内部には、軸方向に長くした形の弁空間室３を設ける。この弁空間室３は、図示する下端部から順に、第１仕切部２Ａと第２仕切部２Ｂと第３仕切部２Ｃとにより仕切られて第１弁室３Ａと、第２弁室３Ｂと、第３弁室３Ｃと、第４弁室３Ｄとに形成する。また、本体２の他端部の開口は、ソレノイド部１Ｂの端部を結合して第４弁室３Ｄを外部に対して密封する。なお、この実施例１では、本体２は、各弁室３Ａ，３Ｂ，３Ｃ、３Ｄ内に、後述する各弁体や各感圧ばね装置が配置できるように各分割本体の各端部に設けた係合ねじを互いに螺合して一体に組み立てている。また、各仕切部２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，は、本体２と別体に形成して各分割本体を組み立てるときに結合する。そして、本体２は、鉄、真鍮、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属、又は、工業プラスチック、特殊な複合樹脂などの合成樹脂材で製作する。【００２１】
また、第１仕切部２Ａには、軸芯に第１弁室３Ａと第２弁室３Ｂとに貫通する孔の第１流通路７Ａを設ける。この第１流通路７Ａを形成する周面は第１弁孔面２Ａ２である。また、この第１弁孔面２Ａ２における第１弁室３Ａ側の周面には第１流通路７Ａを囲む第１弁座面２Ａ１を形成する。さらに、本体２には、第１供給ポート４Ａを外周面から第１弁室３Ａに貫通する。さらに、第１弁室３Ａの軸芯又は弁空間室３から外方へ貫通して第１排出圧力Ｐｏ１の作動流体を通過させる第１排出ポート４Ｄ１を形成する。なお、第１供給ポート４Ａは周方向に沿って複数個に設ける。また、本体２の外周面から第２弁室３Ｂに貫通して出力圧力（制御圧力）Ｐｃの作動流体を通過させる出力ポート４Ｂを外周面に沿って複数個に設ける。【００２２】
さらに、第２仕切部２Ｂには、軸芯に第２弁室３Ｂと第３弁室３Ｃとに貫通して第２弁室３Ｂ内の作動流体を通過させる第２流通路７Ｂを設ける。この第２流通路７Ｂを形成する周面は第２弁孔面２Ｂ２である。そして、この第２弁孔面２Ｂ２における第２弁室３Ｂ側の周面には第２流通路７Ｂを囲む第３弁座面２Ｂ１を形成する。さらに、第３仕切部２Ｃには、軸芯に第３弁室３Ｃと第４弁室３Ｄとに貫通する連通孔７Ｃを設ける。この連通孔７Ｃを形成する周面は孔面２Ｃ２である。また、第３弁室３Ｃには外部から貫通して第２供給圧力ＰＬ  の作動流体を通過させる第２供給ポート４Ｃを設ける。さらに、第４弁室４Ｄには、外部から貫通して第４弁室４Ｄ内の第２排出圧力Ｐｏ２の作動流体を排出する第２排出ポート４Ｄ２を設ける。【００２３】
上述の第１供給ポート４Ａ，出力ポート４Ｂ、第２供給ポート４Ｃ、第１排出ポート４Ｄ１および第２排出ポート４Ｄ２は、作動流体が流れる図示省略の配管に接続する。そして、この各ポート４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ１、４Ｄ２は、各圧力Ｐｓ，Ｐｃ，ＰＬ  ，Ｐｏ１およびＰｏ２の作動流体が、図示する圧力の矢の線で示すように供給又は排出が可能にされている。なお、上述したように、第１供給ポート４Ａは、供給圧力Ｐｓの作動流体が流入する。また、出力ポート４Ｂは、制御圧力Ｐｃの作動流体が流出または流入する。さらに、第２供給ポート４Ｃは第２供給圧力ＰＬ  （又は、図２および図３にかくれ線で示すように第１供給圧力Ｐｓの作動流体を供給することもできる）の作動流体が流入する。なお、第２感圧装置２５内の連通室１２Ａは、第２供給圧力ＰＬ  が供給されて拡大できる増減圧力Ｐｐとなる。さらに、第１排出ポート４Ｄ１は、第１排出圧力Ｐo １の作動流体を排出する。また、第２排出ポート４Ｄ２は、第２排出圧力Ｐo ２（第２感圧装置２５内の増減圧力Ｐｐと同じ）の作動流体を排出する。【００２４】
第１弁体１０は、第１弁部１０Ａと、第２弁部１０Ｂと、第１弁部１０Ａと第２弁部１０Ｂとを結合する円筒状の第１筒部１０Ｃと、から構成する（実施例１の第１弁体１０の各部を結合した図示は省略するが、第１弁体１０を第１流通路７Ａに組み入れるために、例えば、第１弁部１０Ａの端部に設けた嵌合孔に第１筒部１０Ｃの外周面を嵌着して両部品を連結している）。なお、第１弁体１０は、金属、例えば、真鍮、銅、アルミニウム、ステンレス等、或いは合成樹脂材等で製作する。また、第１弁孔面２Ａ２内には、第１弁体１０の第１筒部１０Ｃを隙間のある遊嵌合の状態に配置する。この第１筒部１０Ｃと第１弁孔面２Ａ２との遊嵌合間の間隙は作動流体が通過できる第１流通路７Ａとなる。この第１弁体１０は、開閉するときに移動しても、本体２の相対面と摺動しないから、摺動抵抗をゼロにすることができる。【００２５】
さらに、第１弁体１０は第１筒部１０Ｃの第１弁室３Ａ側に第１筒部１０Ｃと一体に第１弁部１０Ａを形成する。この第１弁部１０Ａには、第１筒部１０Ｃに向かってテーパにした第１弁部面１０Ａ１を設ける。この第１弁体１０の第１弁部面１０Ａ１は、第１弁孔面２Ａ２内に先端を挿入状態に移動して第１弁座面２Ａ１と接合すると閉弁し、第１弁座面２Ａ１から離脱すると開き間隔に応じて制御された開弁をする。つまり、第１弁部面１０Ａ１と第１弁座面２Ａ１とは、スプール弁とは異なり円筒面が嵌合しない形の第１ポペット弁Ｂ１に構成する。なお、以下、ポペット弁Ｂ１は、第１弁座面２Ａ１の狭い角面に第１弁部面１０Ａ１のテーパ面が微少な幅で接触するものであるから、開閉弁時に摺動抵抗を伴わないようにできる。また、この第１弁部面１０Ａ１と第１弁座面２Ａ１との接合する内周領域の断面積は、作動流体の圧力を受ける第１受圧面積Ａ１（図４を参照）となる。なお、第１弁部面１０Ａ１と第２弁部面１０Ｂ１のテーパ角度をほぼ同一にすると良い。この弁部面１０Ａ１，１０Ｂ１のテーパ面の同一角度は、第１感圧装置２０のみに支持された第１弁体１０が各第１及び第２弁座面２Ａ１，１５Ａに対して確実に接合できるからである。【００２６】
そして、第１弁部面１０Ａ１が第１弁座面２Ａ１から開弁すると、第１供給圧力Ｐｓの作動流体は第１弁室３Ａから第１流通路７Ａを通って第２弁室３Ｂへ供給される。さらに、第２弁室３Ｂ内には、第１筒部１０Ｃと一体にした第２弁部１０Ｂを配置する。この第２弁部１０Ｂにも先端に向かってテーパにした第２弁部面１０Ｂ１を設ける。また、この第１弁体１０の内部には、第１弁部１０Ａから第１筒部１０Ｃの孔を通って第２弁部１０Ｂへ貫通した第２連通路１１を形成する。【００２７】
また、第１弁室３Ａ内に配置された第１感圧ばね装置（以下、第１感圧装置と言う）２０は、波形に曲げられた円筒状の第１ベローズに形成して、内部に第１連通路１１Ａを設ける。この第１感圧装置２０において、作動流体の圧力が受ける面積は、第１有効受圧面積Ｓ１（図４を参照）である。また、第１感圧装置２０のばね機能は、圧縮ばねであり、ばね力はＦ１である。この第１感圧装置２０の円筒体の自由端周部の周面は、第２連通路１１を中心にして第１弁部１０Ａの連結部と密封に連結するとともに、他端の周部の周面は排出ポート４Ｄ１を中心にして第１弁室３Ａの室面に密封に連結する。【００２８】
この第１弁体１０の連結部と結合する第１感圧装置２０の外周とは、ほぼ同一寸法にして連結すると良い。つまり、この第１感圧装置２０の第１連通路１１Ａは、第１弁体１０の第２連通路１１と連通するとともに、第１排気ポート４Ｄ１とも連通する。また、第１弁体１０は第１感圧装置２０のばね力Ｆ１により弾発にソレノイド部１Ｂの方向へ押圧される。そして、第１連通路１１Ａは、第２弁部面１０Ｂ１が弁座体１５の第２弁座面１５Ａから離れて開弁したときに、第２弁室３Ｂと第１排出ポート４Ｄ１とは第２連通路１１と第１連通路１１Ａとを通って連通可能になる。この実施例１では、第１受圧面積Ａ１と第１有効受圧面積Ｓ１は、ほぼ等しく形成する。なお、ほぼ等しいとは、±６％の範囲内であれば、ほぼ同一の作用効果が達せられる。【００２９】
さらに、弁座体１５は、有底円筒状（皿状）に形成する。この弁座体１５の一端部の角部の内周に設けた第２弁座面１５Ａは、第２弁部１０Ｂの第２弁部面１０Ｂ１と離接して開閉弁する。この第２弁部面１０Ｂ１と第２弁座面１５Ａとは、接合幅が小さく接合して開閉する第２ポペット弁Ｂ２を構成する。なお、この第２弁部面１０Ｂ１と第２弁座面１５Ａとの接合する内周領域の断面に対して作動流体が受圧する面積は、第２受圧面積Ａ２（図４を参照）である。
なお、この第１感圧装置２０は、上述のごとく、第２ポペット弁Ｂ２が開弁したときに、第２弁室３Ｂと第２連通路１１とに連通して制御圧力Ｐｃの作動流体を外部へ流すことができる第１連通路１１Ａを備えているとともに、ばね手段の機能を備えているので、第１感圧装置２０は、弁体１０を移動させるときに伸縮するのみであるから、他の摺動面と摺動しないので、摺動抵抗をゼロにすることができる。【００３０】
また、第２弁室３Ｂ内における弁座体１５の有底部１５Ｂと本体２の第２仕切部２Ｂとの間には、第２流通路７Ｂを囲んで第２感圧ばね装置（以下、感圧装置という）２５を配置する。この第２感圧装置２５は、波形状の円筒体をしたベローズ形に形成されている。この第２感圧装置２５の作動流体が作用する平均径の内周領域は第２有効受圧面積Ｓ２である。そして、第２感圧装置２５の内部には、連通室１２Ａを形成する。この第２感圧装置２５は、ばね力Ｆ２の弾発力に設計されている。また、この第２感圧装置２５の円筒状の一端の周部は、有底部１５Ｂの周面と密封に連結するとともに、他端の周部は第２流通路７Ｂを囲んで第２仕切部２Ｂに密封に連結する。そして、第２感圧装置２５は、ベローズ形の弾発するばね力Ｆ２により弁座体１５を第２弁部１０Ｂ側へ弾発に支持している。なお、この第２感圧装置２５は、弾発するばね力Ｆ２の機能とともに、作動流体が連通室（作動室とも言う）１２Ａ内へ流入したときに、その作動流体の第２供給圧力ＰＬ  （増減圧力Ｐｐ）により第２感圧装置２５を伸ばして弁座体１５を押圧できる機能が備えられている。したがって、第２感圧装置２５は、弁座体１５を弾発に移動させるときに伸縮するのみで、相対部品（案内部品）と摺動しないから、摩擦抵抗をゼロにすることができる。【００３１】
第２仕切部２Ｂの第２流通路７Ｂと第３仕切部２Ｃの連通孔７Ｃ内には、遊嵌状態に貫通する第２弁体１８（図４を参照）を配置する。この第２弁体１８には、第２感圧装置２５内に配置された第３弁部１８Ａと、第３弁室３Ｄに配置されたフランジ部（凸部）１８Ｂと、第４弁室３Ｄ内に配置された第４弁部１８Ｃとを第２筒部１８Ｄにより一体に形成する。つまり、第３弁部１８Ａとフランジ部１８Ｂとは第１胴体部１８Ｄ１により連結する。そして、第２流通路７Ｂに遊嵌されている第１胴体部１８Ｄ１は、第２弁孔面２Ｂ２との間に間隙を設ける。この間隙である第２流通路７Ｂから作動流体が通れるようにする。また、フランジ部１８Ｂと第４弁体部１８Ｃとは第２胴体部１８Ｄ２により連結する。連通孔７Ｃに遊嵌されている第２胴体部１８Ｄ２は、孔面２Ｃ２との間に間隙が設けて第４弁室３Ｄの第２排出圧力Ｐ０  ２の作動流体が通れるようにする。なお、第１胴体部１８Ｄ１と第２胴体部８Ｄ２とを合わせて第２筒部１８Ｄと称する。そして、第２弁体１８は、第３感圧ばね装置２９により弾発に支持されている。この第３感圧ばね装置（以下、第３感圧装置という）２９の一端の周部は、連通孔７Ｃを囲んで第３弁室３Ｃ側に第３仕切部２Ｃに密封に結合するとともに、他端の周部はフランジ部１８Ｂに密封に結合する。また、第３感圧装置２９の内周面２９Ａ１は、第２筒部１８Ｄの外周面との間に間隙を設けて流入路２９Ａに形成する。つまり、第４弁室３Ｄと流入路２９Ａとは連通しているとともに、第３感圧装置２９と第２弁体１８とは、第２弁体１８が作動時であっても摺動しないから、第２弁体１８の摺動抵抗はゼロとなる。また、この第３感圧装置２９に作動流体が作用する平均径における内周領域の受圧面積は、第３有効受圧面積Ｓ３（図４を参照）である。さらに、この第３感圧装置２９は、ばね力Ｆ３の弾発力に設計されているとともに、第２弁体１８を弾発に支持している。【００３２】
また、第２弁体１８には、軸芯に貫通する第３連通路１２を設ける。この第３連通路１２は連通室１２Ａと連通する。そして、この第３弁部１８Ａの第３弁部面１８Ａ１と第２仕切部２Ｂの第３弁座面２Ｂ１との開閉は、第３ポペット弁Ｂ３を構成する。つまり、第３弁部１８Ａのフランジ部１８Ｂ側には、テーパ面の第３弁部面１８Ａ１を形成する。そして、この第３弁部面１８Ａ１は、第３弁座面２Ｂ１と離接して開閉弁する。この第３弁部面１８Ａ１と第３弁座面２Ｂ１との接合する内周領域の断面積は作動流体が作用する第３受圧面積Ａ３となる。また、フランジ部１８Ｂの第３弁部１８Ａ側は、テーパ面１８Ｂ１に形成すると良い。さらに、第４弁部１８Ｃは皿形状に形成されて第３連通路１２を囲む内周面の角部の周面に第４弁座面１８Ｃ１を設ける。この第４弁座面１８Ｃ１と離接して開閉弁する第４弁部面２８Ａを設けた第３弁体２８を第４弁室３Ｄに配置する。この第３弁体２８の第４弁部面２８Ａは、第４弁部１８Ｃに向かってテーパ面に形成する。この第４弁部１８Ｃは、第３弁体２８と開閉する第４ポペット弁Ｂ４を構成する。この第４弁部面２８Ａと第４弁座面１８Ｃ１との接合する内周領域の断面積は、作動流体が作用する第４受圧面積Ａ４（第３受圧面積Ａ３とほぼ同じ）となる。さらに、第３弁体２８の図示上端の押圧面２８Ｂには、ソレノイドロッド３６の図示する下端部を結合又は接合する。そして、ソレノイド部１Ｂの作動により第３弁体２８を押圧できるようにする。【００３３】
この実施例１では、第３有効受圧面積Ｓ３と、第３受圧面積Ａ３と、第４受圧面積Ａ４とは、ほぼ等しく形成する。なお、ほぼ等しいとは、±６％の範囲内であれば、ほぼ同一の作用効果が達せられる。また、第４弁室３Ｄに流入した作動流体は、ソレノイド部１Ｂ内の各部品に流入して作動流体の圧力が一方の面にのみ作用しないように圧力をバランスさせると良い。【００３４】
ソレノイド部１Ｂは、前述したように制御弁部１Ａの端部に一体に連結する。このソレノイド部１Ｂは、従来から知られた構成を制御弁部１Ａの作動に応用したものであるから、簡単に説明する。ソレノイド部１Ｂは、内部に可動芯３１を設けるとともに、可動芯３１にはソレノイドロッド３６を結合する。また、可動芯３１の対向した位置には固定芯３２を設ける。そして、可動芯３１と固定芯３２の外周囲には、電磁コイル３３を配置して電磁回路を構成する。この電磁コイル３３に電流が印可されると、その電流の大きさに応じて電磁回路に発生する磁力により可動芯３１を固定芯３２に吸引する。この可動芯３１が吸引されると、可動芯３１と一体のソレノイドロッド３６は、作動磁力Ｆの力で第３弁体２８を押圧するとともに、第３感圧装置２９を伸張しながら、第２弁体１８を押圧する。同時に、ソレノイドロッド３６の前進は、第３弁部面１８Ａ１を第３弁座面２Ｂ１から離脱させて第３ポペット弁Ｂ３を開弁する。【００３５】
次に、この制御弁１の作動状態を図１、図２および図３に基づいて説明する。図２と図３に示す制御弁１は、図１と作動状態が異なるだけで、図１の制御弁１と同一符号で示すように同一構成である。そして、図２と図３にも図１と同じ符号を詳細に付けたので、この構成の説明は省略する。なお、第１供給圧力Ｐｓと第２供給圧力ＰＬ  とは、図２および図３の第１供給ポート４Ａの配管にかくれ線で示すように同じ第１供給圧力Ｐｓの作動流体を第２供給ポート４Ｃへ流す場合と、第２供給圧力ＰＬ  を第１供給圧力Ｐｓに対して変える場合とがある。第２供給圧力ＰＬ  を上げれば小型のソレノイド部１Ｂにより制御弁部１Ａの高圧制御が可能になる。  【００３６】
図１は、ソレノイド部１Ｂに電流が印加されている場合の制御弁部１Ａの作動状態である。このときは、第１ポペット弁Ｂ１と第２ポペット弁Ｂ２と第３ポペット弁Ｂ３と第４ポペット弁Ｂ４とが閉弁状態にある。そして、出力圧力（制御圧力）Ｐｃの出力をバランスさせている。次に、ソレノイド部１Ｂに印加される電流の大きさに応じて各ポペット弁Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が開閉弁をしながら、供給圧力Ｐｓの作動流体の流入量を調整して圧力を制御する。【００３７】
図１の状態から、さらにソレノイド部１Ｂに電流が印可されると、図２に示す制御弁１の状態になる。つまり、ソレノイドロッド３６に押圧された第２弁体１８の第３ポペット弁Ｂ３が開弁して第２供給圧力ＰＬ  の作動流体を流れ線Ｌのように流入させて連通室１２Ａへ供給する。同時に、連通室１２Ａの増減圧力Ｐｐは急速に上昇するから、第１弁体１０を押圧して第１ポペット弁Ｂ１を開弁して第１供給圧力Ｐｓの作動流体を流れ線Ｌのように第２弁室３Ｂへ流入させて出力ポート４Ｂへ供給し、例えば、オートマチックトランスミッションの油圧ブレーキ等の作動圧力を制御することが可能になる。このため、ソレノイド部１Ｂが小型で出力が小さくとも、高圧制御が可能になる。【００３８】
次に、ソレノイド部１Ｂに印加する電流を小さくすると、図３に示す制御弁１の状態になる。つまり、第１ポペット弁Ｂ１と第３ポペット弁Ｂ３が閉弁し、第２ポペット弁Ｂ２と第４ポペット弁Ｂ４が開弁するから、出力圧力Ｐｃの作動流体は開弁した第２ポペット弁Ｂ２から流れ線Ｌで示すように第２連通路１１と第１連通路１１Ａを通り第１排出ポート４Ｄ１から大気側へ排出される。同時に、第１ポペット弁Ｂ１は閉弁して第１供給圧力Ｐｓの作動流体は第２弁室３Ｂへは供給が停止される。このため、例えば、オートマチックトランスミッションの油圧ブレーキ等の作動圧力を停止状態に制御する。さらに、第２感圧装置２５の連通室１２Ａの増減圧力Ｐｐの作動流体は、開弁した第４ポペット弁Ｂ４から流れ線Ｌで示すように第２排出ポート４Ｄ２を通り大気側へ排出される。このため、連通室１２Ａの増減圧力Ｐｐは低下するから、確実に第１ポペット弁Ｂ１は閉弁される。これらの開閉弁の作動は、連通室１２Ａの増減圧力Ｐｐの大小により行われるから、急速に制御弁１の開閉弁を行うことができるとともに、ソレノイド部１Ｂの容量を小さくしても、高圧制御が可能になる。したがって、制御弁１のコストも安価にできる。【００３９】
そして、第１感圧装置２０の第１有効受圧面積Ｓ１と同じ直径に形成された第１ポペット弁Ｂ１の第１受圧面積Ａ１と、第２ポペット弁Ｂ２の第２受圧面積Ａ２とは、作動流体から受ける互いの力がキャンセルされる。このため、第１弁体１０には、不釣り合いな力が作用しないから、供給圧力Ｐｓが変化しても影響を受けない。さらに、第３ポペット弁Ｂ３の第３受圧面積Ａ３と第４ポペット弁Ｂ４の第４受圧面積Ａ４と第３感圧装置２９の第３有効受圧面積Ｓ３とが同一面積に構成されているから、作動流体から受ける互いの力はキャンセルされる。このため、ソレノイド部１Ｂの作動力は、精度良く第２弁体１８を作動させ、第２弁体１８の作動により作動流体を高精度に制御することができる。そして、この制御弁１は、連通室１２Ａの増減圧力Ｐｐの大きさにより第１弁体１０の第１ポペット弁Ｂ１と第２ポペット弁Ｂ２の開閉する力を拡大して制御することができる。また、この第１ポペットＢ１の制御された開閉により、第１弁室３Ａから第２弁室３Ｂへ流れる作動流体の第１供給圧力Ｐｓは、取り付けられる作動装置の流体の圧力を比例制御することが可能になる。【００４０】
この制御弁１は、ソレノイド部１Ｂによって制御圧力Ｐｃを圧力比例制御できる構成について述べる。この制御弁１において図１に示すような第１ポペット弁Ｂ１と第２ポペット弁Ｂ２と第３ポペット弁Ｂ３第４ポペット弁Ｂ４が閉弁状態の時の制御弁部１の力の釣り合い式は、以下のようになる。【００４１】
ただし、
Ｆは、ソレノイド部１Ｂの作動磁力
Ｆ１は、第１感圧装置２０の第１ばね力
Ｆ２は、第２感圧装置２５の第２ばね力
Ｆ３は、第３感圧装置２９の第３ばね力  
Ｓ１は、第１感圧装置２０の第１有効受圧面積
Ｓ２は、第２感圧装置２５の第２有効受圧面積
Ｓ３は、第３感圧装置２９の第３有効受圧面積
Ａ１は、第１ポペットＢ１における閉弁内周領域の第１受圧面積
Ａ２は、第２ポペットＢ２における閉弁内周領域の第２受圧面積
Ａ３は、第３ポペットＢ３における閉弁内周領域の第３受圧面積
Ａ４は、第４ポペットＢ４における閉弁内周領域の第４受圧面積
Ｐｓは、第１供給圧力  
Ｐｃは、出力圧力（制御圧力）
ＰＬは、第２供給圧力
Ｐｏ１は、第１排出圧力
Ｐｏ２は、第２排出圧力
Ｓ３＝Ａ３＝Ａ４、Ｓ１＝Ａ１＝Ａ２に構成する。【００４２】
第３ポペット弁Ｂ３と第４ポペット弁Ｂ４が閉弁状態での力の釣り合い式は、Ｆ−ＰＬ  （Ｓ３−Ａ３）−ＰｐＡ３＋Ｆ３＝０・・・（数式１）
また、第１ポペット弁Ｂ１と第２ポペット弁Ｂ２が閉弁状態での力の釣り合い式は、ＰｐＳ２＋Ｆ２−Ｐｃ（Ｓ２−Ａ２）＋Ｐｓ（Ｓ１−Ａ１）＝０・・・（数式２）
この式で、Ｓ３＝Ａ３＝Ａ４、Ｓ１＝Ａ１＝Ａ２とする。（なお、第４受圧面積Ａ４を第３受圧面積Ａ３と同じ面積にしなくとも、作動流体から受ける力の影響を小さくできるが、Ａ３＝Ａ４にするとソレノイドの電流と連通室１２Ａとの相関関係が向上する。【００４３】
この数式１を整理すると、
Ｆ−ＰｐＡ３＋Ｆ３＝０
Ｐｐ＝（Ｆ＋Ｆ３）／Ａ３・・・（数式３）
この数式２を整理すると、
ＰｐＳ２＋Ｆ２−Ｐｃ（Ｆ２−Ａ２）＝０
Ｐｃ＝（ＰｐＳ２＋Ｆ２）／（Ｓ２−Ａ２）・・・（数式４）
この数式３と数式４から、作動磁力Ｆにより増減圧力Ｐｐを制御して
作動磁力Ｆは、ほぼ制御圧力Ｐｃ×第４受圧面積Ａ４と等しくなる。
また、制御圧力Ｐｃにより増減圧力Ｐｐを制御する倍率は
制御圧力Ｐｃは、ほぼ増減圧力Ｐｐ×Ａ２／（Ａ２−Ｐｓ）となる。
したがって、第２感圧装置２５のパイロット機構を用いて小型のソレノイド部１Ｂにより制御弁部１Ｂは高圧制御を可能にする。【００４４】
従来の制御弁の圧力比例制御において、弁体の作動時に摺動抵抗が惹起すると、設定通りの圧力制御を行うことが困難であった。しかし、本発明の制御弁１においては、第１ポペット弁Ｂ１，第２ポペット弁Ｂ２、第３ポペット弁Ｂ３および第４ポペット弁Ｂ２の開閉弁の時の接触面は、離接可能な線接触のように狭い幅で接触するので、開閉弁時の摺動抵抗を小さくできる。また、第１感圧装置２０，第２感圧装置２５および第３感圧装置２９は、摺動する摺動部が設けられていないので、摺動（摩擦）抵抗が惹起しない。このため、ソレノイド部１Ｂに流れる電流に応じた作動磁力Ｆによって、第１ポペット弁Ｂ１、第２ポペット弁Ｂ２および第３ポペット弁Ｂ３を開閉して圧力比例制御を行うことができる。
【産業上の利用分野】
【００４５】
以上のように、本発明の制御弁は、ソレノイド部を小型にして車両の油圧系統や、動力伝達装置などの油圧・空圧系統を流れる流体の安価な制御弁として有用である。特に、制御弁は、摺動抵抗が小さく作動不良のない制御弁として有用である。
【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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【国際調査報告】
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