(57)【要約】【課題】シール性が良好なポペット弁機構を用いて電磁作動機構の出力に対して比例的に圧力を制御することができる３ウエイバルブ式の圧力比例制御弁を提供する。【解決手段】圧力比例制御弁は、入力ポートと出力ポートおよび排出ポートを備えたバルブボディと、該バルブボディ内に配設され各ポートの連通を制御する弁機構と、該弁機構を駆動する電磁作動機構とを具備している。弁機構は、入力ポートと出力ポートとの間に形成された連通室内に配設された仕切り板に着座する第１の弁部と端部に設けられた第２の弁部を備えた第１の弁体と、該第２の弁部と当接する弁部を備えた第２の弁体とを具備しており、第１のシールの摺動面径と第１の弁体の第１の弁部における仕切り板の着座部に着座する当接部の径と第２の弁体の弁部と第１の弁体の第２の弁部とが当接する当接部の径とが等しく設定され、第２のシールの摺動面径が第１のシールの摺動面径より大径に設定されている。【選択図】        図１
2004197858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ポートと出力ポートおよび排出ポートを備えたバルブボディと、該バルブボディ内に配設され該各ポートの連通を制御する弁機構と、該弁機構を駆動する電磁作動機構を有する圧力比例制御弁であって、
該バルブボディには該入力ポートと出力ポートとを連通する連通室と該連通室の両側に互いに対向して形成された２個の弁穴が設けられ、該連通室には環状の仕切り板が配設されており、
該弁機構は、一端部に設けられ該弁穴の一方に摺動可能に嵌合される摺動部と、中央部に設けられ該環状の仕切り板の内周に形成された着座部に着座するテーパ−面からなる第１の弁部と、他端部に設けられた第２の弁部と、軸方向に貫通して設けられ該排出ポートと連通する連通路とを備えた第１の弁体と、該弁穴の他方に摺動可能に嵌合される摺動部と、一端部に設けられ該第１の弁体の第２の弁部と当接する弁部と、軸方向に貫通して設けられ該排出ポートと連通する連通路とを備えた第２の弁体と、
該第１の弁体の該摺動部と該一方の弁穴の内周面との間に配設された第１のシールと、
該第２の弁体の該摺動部と該他方の弁穴の内周面との間に配設された第２のシールと、
該第１の弁体を該第１の弁部が該仕切り板の該着座部に着座する方向に付勢する第１のスプリングと、
該第１の弁体と該第２の弁体との間に配設された両者を離間する方向に付勢する第２のスプリングと、を具備し、該第１のシールの摺動面径と、該第１の弁体の該第１の弁部における該仕切り板の該着座部に着座する当接部の径と、該第２の弁体の弁部と該第１の弁体の該第２の弁部とが当接する当接部の径とが等しく設定され、
該第２のシールの摺動面径は、該第１のシールの摺動面径より大径に設定されており、該電磁作動機構は、付勢されると該第２の弁体を該第１の弁体側に作動するように構成されている、ことを特徴とする圧力比例制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エア等の作動流体の圧力を制御する圧力比例制御弁、更に詳しくは電磁作動機構の出力に対して比例的に制御する圧力比例制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁作動機構の出力に対して比例的に制御する圧力比例制御弁は、一般にスリーブ内に摺動可能に配設されたスプールを電磁ソレノイドの吸引力とスプリングの反力とがバランスした位置に作動せしめるスプール弁が用いられている。
スプール弁は、側面にポートが形成されたスリーブの内周面に沿ってスプールが摺動する構成であるため、両者間にはクリアランスを設ける必要があるとともに、ゴム等のシールが使用できないので、完全なシールが不可能である。スリーブとスプール間のシール性を高めるには、両者間のクリアランスを極小さくして摺動性を確保する必要がある。しかしながら、このような要求を満たすためには高精度な加工が必要となり、加工コストが増大する。また、スプール弁は、スリーブとスプールとの間に埃等が噛み込むと作動不良を起こす。
【０００３】
このようなスプール弁式圧力比例制御弁の問題を解消するものとして、ポペット弁式の圧力比例制御弁も提案されている。この圧力比例制御弁は、ポペット弁とダイアフラムおよび電磁作動機構とからなっている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
実開平５−１４７５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記実開平５−１４７５７に開示された圧力比例制御弁は、その構造上２ウエイバルブ式の圧力比例制御弁となるため、給気と排気を切替えるための別のバルブと組み合わせて使用する必要があり、流体回路構成が煩雑になるとともに、組み合わせた別のバルブの作動回数が非常に多くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術課題はシール性が良好なポペット弁機構を用いて電磁作動機構の出力に対して比例的に圧力を制御することができる３ウエイバルブ式の圧力比例制御弁を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決するために、入力ポートと出力ポートおよび排出ポートを備えたバルブボディと、該バルブボディ内に配設され該各ポートの連通を制御する弁機構と、該弁機構を駆動する電磁作動機構を有する流量制御弁であって、
該バルブボディには該入力ポートと出力ポートとを連通する連通室と該連通室の両側に互いに対向して形成された２個の弁穴が設けられ、該連通室には環状の仕切り板が配設されており、
該弁機構は、一端部に設けられ該弁穴の一方に摺動可能に嵌合される摺動部と、中央部に設けられ該環状の仕切り板の内周に形成された着座部に着座するテーパ−面からなる第１の弁部と、他端部に設けられた第２の弁部と、軸方向に貫通して設けられ該排出ポートと連通する連通路とを備えた第１の弁体と、該弁穴の他方に摺動可能に嵌合される摺動部と、一端部に設けられ該第１の弁体の第２の弁部と当接する弁部と、軸方向に貫通して設けられ該排出ポートと連通する連通路とを備えた第２の弁体と、
該第１の弁体の該摺動部と該一方の弁穴の内周面との間に配設された第１のシールと、
該第２の弁体の該摺動部と該他方の弁穴の内周面との間に配設された第２のシールと、
該第１の弁体を該第１の弁部が該仕切り板の該着座部に着座する方向に付勢する第１のスプリングと、
該第１の弁体と該第２の弁体との間に配設された両者を離間する方向に付勢する第２のスプリングと、を具備し、
該第１のシールの摺動面径と、該第１の弁体の該第１の弁部における該仕切り板の該着座部に着座する当接部の径と、該第２の弁体の弁部と該第１の弁体の該第２の弁部とが当接する当接部の径とが等しく設定され、
該第２のシールの摺動面径は、該第１のシールの摺動面径より大径に設定されており、
該電磁作動機構は、付勢されると該第２の弁体を該第１の弁体側に作動するように構成されている、ことを特徴とする流量制御弁が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された圧力比例制御弁の好適な実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【０００９】
図１には、本発明に従って構成された圧力比例制御弁の断面図が示されている。
図示の実施形態における圧力比例制御弁２は、バルブボディ３と、該バルブボディ３内に配設された弁機構４と、該弁機構４を駆動する電磁作動機構５とを具備している。バルブボディ３は、図示の実施形態においては２個のボディピース３ａ、３ｂからなっている。このように２個のボディピース３ａ、３ｂからなるバルブボディ３には、入力ポート３１と出力ポート３２および排出ポート３３が形成されている。バルブボディ３の中央部には、上記入力ポート３１と出力ポート３２を連通する連通室３４が形成されている。また、バルブボディ３には、連通室３４の両側に互いに対向して形成された２個の弁穴３５ａと３５ｂが設けられている。一方の弁穴３５ａは一方のボディピース３ａの中心部に設けられており、連通室３４に開口するとともに上記排出ポート３３に連通している。他方の弁穴３５ｂは他方のボディピース３ｂの中心部に上記弁穴３５ａと同一軸線上に設けられており、上記連通室３４に開口している。この他方の弁穴３５ｂの径は、上記一方の弁穴３５ａの径より大径に形成されている。また、他方の弁穴３５ｂの図において右端部には、径方向内方に突出して形成されたストッパー３５１ｂが設けられている。２個のボディピース３ａ、３ｂからなるバルブボディ３に形成された連通室３４には、環状の仕切り板３６が配設されており、この仕切り板３６と後述する弁機構４によって連通室３４が入力側室３４ａと出力側室３４ｂに区画される。
【００１０】
上記バルブボディ３内に配設される弁機構４は、上記一方の弁穴３５ａに摺動可能に配設された第１の弁体４１と、上記他方の弁穴３５ｂに摺動可能に配設された第２の弁体４２を具備している。第１の弁体４１は、一端部に設けられ弁穴３５ａに摺動可能に嵌合される摺動部４１１と、中央小径部４１２と、摺動部４１１と中央小径部４１２との間に形成され上記仕切り板３６の内周に形成された着座部３６１に着座するテーパ−面からなる
第１の弁部４１３と、他端部に設けられた第２の弁部４１４を備えている。なお、第１の弁体４１を構成する摺動部４１１の外径（Ｄ１）と第２の弁部４１４の外径（Ｄ２）とは同径に形成されている。第１の弁体４１には軸方向に貫通する連通路４１５が形成されおり、この連通路４１５は第１の弁体４１の一端側即ち図１において左端とボディピース３ａとの間に形成された第１の圧力室３７を通して上記排出ポート３３に連通される。なお、ボディピース３ａに形成された弁穴３５ａの内周面の一部には上記摺動部４１１の外周面に摺接する第１のシール４３が装着されている。この第１のシール４３は、上記連通室３４の入力側室３４ａ即ち入力ポート３１と第１の圧力室３７即ち排出ポート３３とを仕切っている。
【００１１】
上記弁穴３５ｂに摺動可能に配設された第２の弁体４２は、弁穴３５ｂに摺動可能に嵌合される摺動部４２１と、一端部即ち第１の弁体４１と対向する側の端部に設けられ弁部４２２を備えている。摺動部４２１の外径（Ｄ３）は、上記第１の弁体４１の摺動部４１１の外径（Ｄ１）より大径に形成されている。第２の弁体４２を構成する弁部４２２は、
上記第１の弁体４１の第２の弁部４１４と対向する端部に形成され第２の弁部４１４の外周縁が当接するテーパ−内周面からなる着座部４２２ａを備えている。なお、第２の弁体４２には軸方向に貫通する連通路４２３が形成されている。この連通路４２３は、上記第１の弁体４１に形成された連通路４１５および第１の圧力室３７を通して排出ポート３３に連通しているとともに、第２の弁体４２の他端側即ち図１において右方に形成された第２の圧力室３８に連通している、従って、第１の圧力室３７と第２の圧力室３８は、上記第１の弁体４１に形成された連通路４１５と第２の弁体４２に形成された連通路４２３を通して連通されている。なお、ボディピース３ｂに形成された弁穴３５ｂの内周面の一部には上記摺動部４１１の外周面に摺接する第２のシール４４が装着されている。
この第２のシール４４は、上記連通室３４の出力側室３４ｂ即ち出力力ポート３２と第２の圧力室３８即ち排出ポート３３とを仕切っている。
【００１２】
図示の実施形態においては、上記第１のシール４３と摺接する摺動面径、即ち第１の弁体４１の摺動部４１１の外径（Ｄ１）と、第１の弁部４１３のテーパ−面からなる第１の弁部４１３における上記仕切り板３６の着座部３６１に着座する当接部の径（Ｄ４）（仕切り板３６の着座部３６１の径）、第２の弁体４２のテーパ−内周面からなる着座部４２２ａにおける第１の弁体４１の第２の弁部４１４の外周縁が当接する当接部の径（Ｄ５）（第２の弁部４１４の外径（Ｄ２））が等しく構成されており、第２のシール４４と摺接する摺動面径、即ち第２の弁体４２の摺動部４２１の外径（Ｄ３）は上記各径より大径に形成されている。なお、図示の実施形態においては第１のシール４３および第２のシール４４がバルブボディ３に装着されているのでシールと摺接する摺動面径は第１の弁体４１の摺動部４１１の外径（Ｄ１）および第２の弁体４２の摺動部４２１の外径（Ｄ３）となるが、第１のシール４３および第２のシール４４を第１の弁体４１および第２の弁体４２に装着した場合にはシールと摺接する摺動面径はバルブボディ３に形成された弁穴３５ａおよび弁穴３５ｂの内径となる。
【００１３】
上記第１の圧力室３７には第１の圧縮コイルスプリング４５が配設されており、この第１の圧縮コイルスプリング４５は第１の弁体４１を図１において右方、即ち第１の弁体４１の第１の弁部４１３を仕切り板３６の着座部３６１に着座する方向に付勢している。また、第１の弁体４１と第２の弁体４２の間には第２の圧縮コイルスプリング４６が配設されており、この第２の圧縮コイルスプリング４６は両弁体を互いに離間する方向に付勢している。ここで、第１の圧縮コイルスプリング４５および第２の圧縮コイルスプリング４６のスプリング特性およびセット圧について、図２を参照して説明する。
第１の圧縮コイルスプリング４５は、自由長においてＬ１の長さを有しており、セット時には第１のセット位置Ｓ１まで圧縮されてセットされ、この時のセット荷重はＳＦ１である。このようにセットされた第１の圧縮コイルスプリング４５は、第１のセット位置Ｓ１から圧縮終端位置Ｓ０まで第１コイルスプリング荷重線ＳＬ１に沿って直線的に荷重が変化する。また、第２の圧縮コイルスプリング４６は、自由長においてＬ２の長さを有しており、セット時には第２のセット位置Ｓ２まで圧縮されてセットされる。この時のセット荷重はＳＦ２である。このようにセットされた第２の圧縮コイルスプリング４６は、第２のセット位置Ｓ２から第２の弁体４２が第１の弁体４１に当接する第１のセット位置Ｓ１まで第２コイルスプリング荷重線ＳＬ２に沿って直線的に荷重が変化する。この第２の圧縮コイルスプリング４６が第１のセット位置Ｓ１まで圧縮された状態のスプリング荷重、即ち第２の圧縮コイルスプリング４６のフルストローク時の荷重はＳＦ２１であり、上記第１の圧縮コイルスプリング４５のセット荷重ＳＦ１より低い。また、第１の圧縮コイルスプリング４５の第１コイルスプリング荷重線ＳＬ１と第２の圧縮コイルスプリング４６の第２コイルスプリング荷重線ＳＬ２は、その傾斜角即ちばね定数が同一に設定されている。なお、第１の圧縮コイルスプリング４５および第２の圧縮コイルスプリング４６の荷重は、極めて小さい値に設定され、圧力バランスに殆ど影響を及ぼさないレベルであることが望ましい。
【００１４】
上述したばね定数を有する第１の圧縮コイルスプリング４５および第２の圧縮コイルスプリング４６が図１に示すように配設されると、第１の弁体４１の第１の弁部４１３は第１の圧縮コイルスプリング４５のスプリング荷重よって仕切り板３６の着座部３６１に着座し、第２の弁体４２の図において右端がストッパー３５１ｂに当接せしめられる。従って、第２の弁体４２の弁座部４２２を構成するテーパ−内周面からなる着座部４２２ａと第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４の外周縁との間には、セット状態においては図１に示すように隙間が形成される。
【００１５】
次に、上述した弁機構４を駆動する電磁作動機構５について説明する。
図示の実施形態における電磁作動機構５は、上記バルブボディ３を構成するボディピース３ｂの図において右端部に装着されたケーシッグ５１と、該ケーシッグ５１内に配設された電磁コイルユニット５２と、該電磁コイルユニット５２によって発生する磁路を形成する固定ヨーク５３と、電磁コイルユニット５２内において固定ヨーク５３に発生する磁力により吸引される可動ヨーク５４と、該可動ヨーク５４と連結される作動ロッド５５とを具備している。ケーシッグ５１は、磁性材によって形成された円筒状の本体５１ａと、該円筒状の本体５１ａの図において右端に装着され磁性材によって形成された案内部材５１ｂとからなっている。この案内部材５１ｂは、筒状部５１１ｂと該筒状部５１１ｂの軸方向中間部に径方向外方に形成された環状部５１２ｂとからなっている。このように形成された案内部材５１ｂは、筒状部５１１ｂの環状部５１２ｂより図において左側の部分が電磁コイルユニット５２の後述するボビン５２１の中央穴５２１ａに嵌合され、環状部５１２ｂが本体５１ａの図において右端に固着される。電磁コイルユニット５２は、適宜の合成樹脂によって形成された環状のボビン５２１と、該ボビン５２１に巻き付けられたコイル５２２とからなっている。
【００１６】
上記固定ヨーク５３は磁性材によって形成されており、筒状部５３１と該筒状部５３１の軸方向中間部に径方向外方に形成された環状部５３２とからなっており、環状部５３２がボディピース３ｂと電磁コイルユニット５２との間に挟持される。また、固定ヨーク５３を構成する筒状部５３１は、環状部５３２より図において左側の部分がボディピース３ｂに形成された嵌合穴３０２ｂに嵌合され、環状部５３２より図において右側の部分が電磁コイルユニット５２を構成する環状のボビン５２１の中央穴５２１ａに嵌合される。固定ヨーク５３を構成する筒状部５３１には、中心部に軸方向に貫通する挿通穴５３１ａが形成されているとともに、該挿通穴５３１ａの径方向外側に軸方向に貫通する複数個の連通穴５３１ｂが形成されている。なお、固定ヨーク５３を構成する筒状部５３１の環状部５３２より図において左側の部分の外周にはシール５３３が装着され、ボディピース３ｂの嵌合穴３０２ｂの内周面との間をシールしている。
【００１７】
上記可動ヨーク５４は磁性材によって形成されており、上記ケーシング５１を構成する
案内部材５１ｂの筒状部５１１ｂ内に配設され、上記固定ヨーク５３の図１において右側において接離可能に構成されている。なお、可動ヨーク５４には、中心部に軸方向に貫通する嵌合穴５４ａが形成されているとともに、該嵌合穴５４ａの径方向外側に軸方向に貫通する連通穴５４ｂが形成されている。作動ロッド５５はステンレス鋼等の非磁性材によって形成されており、上記固定ヨーク５３を構成する筒状部５３１の中心部に形成された
挿通穴５３１ａを挿通して配設されており、挿通穴５３１ａの内周面に装着されたブッシュ５３５によって軸方向に摺動可能に支持される。作動ロッド５５は、その図１において右端部が可動ヨーク５４の嵌合穴５４ａに嵌合され、可動ヨーク５４と軸方向に一体的に作動するように構成されている。この作動ロッド５５の図１において左端即ち先端は、上記第２の弁体４２の図１において右端に当接するように構成されている。
【００１８】
上記ケーシング５１を構成する案内部材５１ｂの筒状部５１１ｂの右端部には
、上記作動ロッド５５の図１において右端部即ち後端部を支持するための支持部材５６が配設されている。この支持部材５６は、嵌合部５６１と該嵌合部５６１の図１において右端に設けられたフランジ部５６２とを有しており、嵌合部５６１が上記筒状部５１１ｂに嵌合される。嵌合部５６１には、中心部に軸方向に貫通する挿通穴５６１ａが形成されているとともに、該挿通穴５６１ａの径方向外側に軸方向に貫通する複数個の連通穴５６１ｂが形成されている。嵌合部５６１に形成された挿通穴５６１ａにはブッシュ５６３が嵌合されており、このブッシュ５６３によって上記作動ロッド５５の図１において右端部を摺動可能に支持している。また、上記ケーシング５１を構成する案内部材５１ｂの筒状部５１１ｂの右端部外周には、カバー部材５７が装着されている。このカバー部材５７は、筒状部５７１と、該筒状部５７１の図において右端に設けられた底部５７２とからなっており、筒状部５７１が案内部材５１ｂの筒状部５１１ｂの右端部外周に形成されたネジ部に螺合することにとって装着される。なお、案内部材５１ｂの筒状部５１１ｂの右端部外周にはシール５８が装着され、カバー部材５７を構成する筒状部５７１の内周面との間をシールしている。また、カバー部材５７を構成する底部５７２の内面と支持部材５６のフランジ部５６２との間にはパッキン５９が配設されており、カバー部材５７を構成する底部５７２と支持部材５６のフランジ部５６２との間に第３の圧力室６０が形成されている。この第３の圧力室６０は、支持部材５６に形成された連通穴５６１ｂ、可動ヨーク５４に形成された連通穴５４ｂ、固定ヨーク５３に形成された連通穴５３１ｂを通して第２の圧力室３８に連通されている。なお、第２の圧力室３８と上記第１の圧力室３７とは第２の弁体４２に形成された連通路４２３および第１の弁体４１に形成された連通路４１５を通して連通されているので、上記第１の圧力室３７と第２の圧力室３８および第３の圧力室６０は互いに連通されている。
【００１９】
図示の実施形態における圧力比例制御弁２は以上のように構成されており、以下その作用について図３および図４を参照して説明する。
図１は電磁作動機構５を構成する電磁コイルユニット５２のコイル５２２に電圧が印加されていない状態を示すものである。この状態では上述したように、第１の弁体４１の第１の弁部４１３が仕切り板３６の着座部３６１に着座し、第２の弁体４２の着座部４２２ａと第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４の外周縁との間には隙間が形成される。
従って、入力ポート３１と出力ポート３２の連通が遮断され、出力ポート３２が連通室３４の出力側室３４ｂ、第２の弁体４２の着座部４２２ａと第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４との隙間、第１の弁体４１に形成された連通路４１５、第１の圧力室３７を通して排出ポート３３に連通される。この結果、出力ポート３２に図示しない配管によって接続された図示しないアクチュエータの作動室が排出ポート３３に連通されるので、アクチュエータは非作動状態に維持される。
【００２０】
ここで、図１に示す状態における第１の弁体４１の圧力バランスについて説明する。
第１の弁体４１には入力ポート３１の圧力が作用するが、第１のシール４３と摺接する摺動面径である第１の弁体４１の摺動部４１１の外径（Ｄ１）と第１の弁部４１３の第１の弁部４１３における上記仕切り板３６との当接部の径（Ｄ４）とが等しいため、第１の弁体４１には入力ポート３１の圧力による推力は発生しない。
また、第１の弁体４１には出力ポート３２および排出ポート３３の圧力が作用するが、摺動部４１１の外径（Ｄ１）と第２の弁部４１４の外径（Ｄ２）および第１の弁部４１３の第１の弁部４１３における上記仕切り板３６との当接部の径（Ｄ４）とが等しいため、第１の弁体４１には出力ポート３２の圧力による推力は発生しない。
【００２１】
図１の状態から電磁作動機構５を構成する電磁コイルユニット５２のコイル５２２に所定の電圧が印加されると、固定ヨーク５３を通じて磁路が形成され、可動ヨーク５４が固定ヨーク５３に吸引されて図１において左方に移動せしめられる。この可動ヨーク５４の移動に伴って作動ロッド５５が左方に移動し、第２の弁体４２を第２の圧縮コイルスプリング４６のスプリング力に抗して左方に移動する。この結果、第２の弁体４２の着座面４２２ａが第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４の外周縁に当接し、更に図３に示すように第１の圧縮コイルスプリング４５のスプリング力に抗して第１の弁体４１を左方に移動する。従って、第１の弁体４１の第１の弁部４１３が仕切り板３６の着座部３６１から離れて開弁し、入力ポート３１に供給される流体は連通室３４の入力側室３４ａおよび出力側室３４ｂを通して出力ポート３２から図示しないアクチュエータに供給される。
【００２２】
図３に示す状態においては、第２の弁体４２には出力ポート３２と連通する出力側室３４ｂの圧力のみが作用し、この圧力は作動ロッド５５を介して可動ヨーク５４を図において右方に押し戻す方向に作用する。一方、第１の弁体４１には入力ポート３１の圧力が作用するが、第１のシール４３と摺接する摺動面径である第１の弁体４１の摺動部４１１の外径（Ｄ１）と第１の弁部４１３の第１の弁部４１３における上記仕切り板３６との当接部の径（Ｄ４）とが等しいため、第１の弁体４１には入力ポート３１の圧力による推力は発生しない。この結果、図３に示す状態においては、電磁作動機構５を構成する電磁コイルユニット５２のコイル５２２に所定の電圧を印加することにより可動ヨーク５４に発生する図において左方への推力（Ｆ１）に対して、出力側室３４ｂの圧力によって第２の弁体４２を図において右方に押圧する押圧力（Ｆ２）と第１の圧縮コイルスプリング４５のスプリング力（Ｆ３）が対抗することになる。（Ｆ２）と（Ｆ３）の和が（Ｆ１）より小さい場合には（Ｆ２＋Ｆ３＜Ｆ１）、図３に示す状態が維持され入力ポート３１に供給される流体は連通室３４の入力側室３４ａおよび出力側室３４ｂを通して出力ポート３２から図示しないアクチュエータに供給され続ける。
【００２３】
一方、上記（Ｆ２）と（Ｆ３）の和が（Ｆ１）より大きくなると（Ｆ２＋Ｆ３＞Ｆ１）、第１の弁体４１および第２の弁体４２は可動ヨーク５４に作用する推力（Ｆ１）に抗して図において右方に移動する。この結果、図４に示すように第１の弁体４１および第２の弁体４２は右方に移動し、第１の弁体４１の第１の弁部４１３が仕切り板３６の着座部３６１に着座した位置で停止する。この結果、入力ポート３１と出力ポート３２の連通が遮断されるので、図示しないアクチュエータへの流体の供給が停止される。なお、図４に示す状態において、上記（Ｆ２）と第２の圧縮コイルスプリング４６のスプリング力（Ｆ４）の和が（Ｆ１）よりまだ大きいと（Ｆ２＋Ｆ４＞Ｆ１）、第２の弁体４２は可動ヨーク５４に作用する推力（Ｆ１）に抗して図において右方に移動し、第２の弁体４２の着座部４２２ａと第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４との間には隙間が形成される。従って、出力ポート３２と連通している連通室３４の出力側室３４ｂ、第２の弁体４２の着座部４２２ａと第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４との隙間、第１の弁体４１に形成された連通路４１５、第１の圧力室３７を通して排出ポート３３が連通されるため、
出力ポート３２に接続された図示しないアクチュエータの作動室の作動流体が排出ポート３３から排出される。このように作動流体が排出されると出力側室３４ｂの圧力が低下し、上記（Ｆ２）と（Ｆ４）の和が（Ｆ１）と一致（Ｆ２＋Ｆ４＝Ｆ１）する時点で、第２の弁体４２の着座面４２２ａが第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４の外周縁に当接し、圧力比例制御弁２は図４に示す状態でバランスする。従って、出力側室３４ｂの圧力即ち図示しないアクチュエータに作用する作動流体の圧力は、上記（Ｆ２）と（Ｆ３）と（Ｆ４）の和が（Ｆ１）と一致（Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４＝Ｆ１）した時点の圧力に維持される。なお、第１の圧縮コイルスプリング４５および第２の圧縮コイルスプリング４６の荷重は、上述したように圧力バランスに殆ど影響を及ぼさない極めて小さい値に設定されているとともに、第１の弁体４１および第２の弁体４２の着座位置のストロークが決まっているため、着座位置でのスプリング力は一定となる。従って、圧力比例制御弁２は、第１の圧縮コイルスプリング４５および第２の圧縮コイルスプリング４６のスプリング力を一定値として見込んでおけば、第２の弁体４２に作用する圧力による押圧力（Ｆ２）と電磁作動機構５を構成する電磁コイルユニット５２のコイル５２２に電圧を印加することによって可動ヨーク５４に発生する推力（Ｆ１）とは等しいとみなすことができ、圧力比例弁として機能する。
【００２４】
次に、図示しないアクチュエータを作動開始位置に戻す場合には、電磁コイルユニット５２のコイル５２２への電力の供給を遮断して電磁ソレノイドを除勢する。この結果、圧力比例制御弁２の各部材は第１の圧縮コイルスプリング４５および第２の圧縮コイルスプリング４６のスプリング力によって図１に示す状態に戻る。図１に示す状態においては、
上述したように第１の弁体４１の第１の弁部４１３が仕切り板３６の着座部３６１に着座し、第２の弁体４２の着座部４２２ａと第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４との間には隙間が形成されるので、入力ポート３１と出力ポート３２の連通が遮断され、出力ポート３２が連通室３４の出力側室３４ｂ、第２の弁体４２のの着座部４２２ａと第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４との隙間、第１の弁体４１に形成された連通路４１５、第１の圧力室３７を通して排出ポート３３に連通されるため、出力ポート３２に接続された図示しないアクチュエータの作動室の作動流体が排出ポート３３から排出されて作動開始位置に戻る。
【００２５】
【発明の効果】
本発明による圧力比例制御弁は以上のように構成されており、入力ポートと出力ポートおよび排出ポートを第１の弁体および第２の弁体を有する弁機構によって制御する３ウエイバルブであるため、給気と排気の切替えがこの流量制御弁一つで行うことができる。給気と排気を切替えるための別のバルブと組み合わせて使用する必要がないため、流体回路構成が簡単となる。また、第１の弁体および第２の弁体を有する弁機構はポペット弁式であるため、シールが確実であるとともに、着座部に埃等の異物が付着しても作動流体によって流すことができるので作動不良を起こすことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された圧力比例制御弁の第１の実施形態を示す断面図。
【図２】図１に示す圧力比例制御弁を構成する第１および第２のスプリングのスプリング特性を示す説明図。
【図３】図１に示す圧力比例制御弁の第１の作動状態を示す断面図
【図４】図１に示す圧力比例制御弁の第２の作動状態を示す断面図
【符号の説明】
２：圧力比例制御弁
３：バルブボディ
３１：入力ポート
３２：出力ポート
３３：排出ポート
３４：連通室
３５ａ：一方の弁穴
３５ｂ：他方の弁穴
３６：仕切り板
３７：第１の圧力室
３８：第２の圧力室
４：弁機構
４１：第１の弁体
４１１：摺動部
４１３：第１の弁部
４１４：第２の弁部
４２：第２の弁体
４２１：摺動部
４２２：弁部
４３：第１のシール
４４：第２のシール
４５：第１の圧縮コイルスプリング
４６：第２の圧縮コイルスプリング
５：電磁作動機構
５１：ケーシッグ
５２：電磁コイルユニット
５２１：ボビン
５２２：コイル
５３：固定ヨーク
５４：可動ヨーク
５５：作動ロッド
５６：支持部材
５７：カバー部材
５８：シール
５９：パッキン
６０：第３の圧力室
【図１】
2004197858.tif 000003
【図２】
2004197858.tif 000004
【図３】
2004197858.tif 000005
【図４】
2004197858.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月27日(2003.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】入力ポートと出力ポートおよび排出ポートを備えたバルブボディと、該バルブボディ内に配設され該各ポートの連通を制御する弁機構と、該弁機構を駆動する電磁作動機構を有する圧力比例制御弁であって、
該バルブボディには該入力ポートと出力ポートとを連通する連通室と該連通室の両側に互いに対向して形成された２個の弁穴が設けられ、該連通室には環状の仕切り板が配設されており、
該弁機構は、一端部に設けられ該弁穴の一方に摺動可能に嵌合される摺動部と、中央部に設けられ該環状の仕切り板の内周に形成された着座部に着座するテーパ−面からなる第１の弁部と、他端部に設けられた第２の弁部と、軸方向に貫通して設けられ該排出ポートと連通する連通路とを備えた第１の弁体と、
該弁穴の他方に摺動可能に嵌合される摺動部と、一端部に設けられ該第１の弁体の第２の弁部と当接する弁部と、軸方向に貫通して設けられ該排出ポートと連通する連通路とを備えた第２の弁体と、
該第１の弁体の該摺動部と該一方の弁穴の内周面との間に配設された第１のシールと、
該第２の弁体の該摺動部と該他方の弁穴の内周面との間に配設された第２のシールと、
該第１の弁体を該第１の弁部が該仕切り板の該着座部に着座する方向に付勢する第１のスプリングと、
該第１の弁体と該第２の弁体との間に配設され両者を離間する方向に付勢する第２のスプリングと、を具備し、
該第１のシールの摺動面径と、該第１の弁体の該第１の弁部における該仕切り板の該着座部に着座する当接部の径と、該第２の弁体の弁部と該第１の弁体の該第２の弁部とが当接する当接部の径とが等しく設定され、
該第２のシールの摺動面径は、該第１のシールの摺動面径より大径に設定されており、
該電磁作動機構は、付勢されると該第２の弁体を該第１の弁体側に作動するように構成されている、
ことを特徴とする圧力比例制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エア等の作動流体の圧力を制御する圧力比例制御弁、更に詳しくは電磁作動機構の出力に対して比例的に制御する圧力比例制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁作動機構の出力に対して比例的に制御する圧力比例制御弁は、一般にスリーブ内に摺動可能に配設されたスプールを電磁ソレノイドの吸引力とスプリングの反力とがバランスした位置に作動せしめるスプール弁が用いられている。
スプール弁は、側面にポートが形成されたスリーブの内周面に沿ってスプールが摺動する構成であるため、両者間にはクリアランスを設ける必要があるとともに、ゴム等のシールが使用できないので、完全なシールが不可能である。スリーブとスプール間のシール性を高めるには、両者間のクリアランスを極小さくして摺動性を確保する必要がある。しかしながら、このような要求を満たすためには高精度な加工が必要となり、加工コストが増大する。また、スプール弁は、スリーブとスプールとの間に埃等が噛み込むと作動不良を起こす。
【０００３】
このようなスプール弁式圧力比例制御弁の問題を解消するものとして、ポペット弁式の圧力比例制御弁も提案されている。この圧力比例制御弁は、ポペット弁とダイアフラムおよび電磁作動機構とからなっている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
実開平５−１４７５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記実開平５−１４７５７に開示された圧力比例制御弁は、その構造上２ウエイバルブ式の圧力比例制御弁となるため、給気と排気を切替えるための別のバルブと組み合わせて使用する必要があり、流体回路構成が煩雑になるとともに、組み合わせた別のバルブの作動回数が非常に多くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術課題はシール性が良好なポペット弁機構を用いて電磁作動機構の出力に対して比例的に圧力を制御することができる３ウエイバルブ式の圧力比例制御弁を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決するために、入力ポートと出力ポートおよび排出ポートを備えたバルブボディと、該バルブボディ内に配設され該各ポートの連通を制御する弁機構と、該弁機構を駆動する電磁作動機構を有する圧力比例制御弁であって、
該バルブボディには該入力ポートと出力ポートとを連通する連通室と該連通室の両側に互いに対向して形成された２個の弁穴が設けられ、該連通室には環状の仕切り板が配設されており、
該弁機構は、一端部に設けられ該弁穴の一方に摺動可能に嵌合される摺動部と、中央部に設けられ該環状の仕切り板の内周に形成された着座部に着座するテーパ−面からなる第１の弁部と、他端部に設けられた第２の弁部と、軸方向に貫通して設けられ該排出ポートと連通する連通路とを備えた第１の弁体と、
該弁穴の他方に摺動可能に嵌合される摺動部と、一端部に設けられ該第１の弁体の第２の弁部と当接する弁部と、軸方向に貫通して設けられ該排出ポートと連通する連通路とを備えた第２の弁体と、
該第１の弁体の該摺動部と該一方の弁穴の内周面との間に配設された第１のシールと、
該第２の弁体の該摺動部と該他方の弁穴の内周面との間に配設された第２のシールと、
該第１の弁体を該第１の弁部が該仕切り板の該着座部に着座する方向に付勢する第１のスプリングと、
該第１の弁体と該第２の弁体との間に配設された両者を離間する方向に付勢する第２のスプリングと、を具備し、
該第１のシールの摺動面径と、該第１の弁体の該第１の弁部における該仕切り板の該着座部に着座する当接部の径と、該第２の弁体の弁部と該第１の弁体の該第２の弁部とが当接する当接部の径とが等しく設定され、
該第２のシールの摺動面径は、該第１のシールの摺動面径より大径に設定されており、
該電磁作動機構は、付勢されると該第２の弁体を該第１の弁体側に作動するように構成されている、
ことを特徴とする圧力比例制御弁が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された圧力比例制御弁の好適な実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【０００９】
図１には、本発明に従って構成された圧力比例制御弁の断面図が示されている。
図示の実施形態における圧力比例制御弁２は、バルブボディ３と、該バルブボディ３内に配設された弁機構４と、該弁機構４を駆動する電磁作動機構５とを具備している。バルブボディ３は、図示の実施形態においては２個のボディピース３ａ、３ｂからなっている。このように２個のボディピース３ａ、３ｂからなるバルブボディ３には、入力ポート３１と出力ポート３２および排出ポート３３が形成されている。バルブボディ３の中央部には、上記入力ポート３１と出力ポート３２を連通する連通室３４が形成されている。また、バルブボディ３には、連通室３４の両側に互いに対向して形成された２個の弁穴３５ａと３５ｂが設けられている。一方の弁穴３５ａは一方のボディピース３ａの中心部に設けられており、連通室３４に開口するとともに上記排出ポート３３に連通している。他方の弁穴３５ｂは他方のボディピース３ｂの中心部に上記弁穴３５ａと同一軸線上に設けられており、上記連通室３４に開口している。この他方の弁穴３５ｂの径は、上記一方の弁穴３５ａの径より大径に形成されている。また、他方の弁穴３５ｂの図において右端部には、径方向内方に突出して形成されたストッパー３５１ｂが設けられている。２個のボディピース３ａ、３ｂからなるバルブボディ３に形成された連通室３４には、環状の仕切り板３６が配設されており、この仕切り板３６と後述する弁機構４によって連通室３４が入力側室３４ａと出力側室３４ｂに区画される。
【００１０】
上記バルブボディ３内に配設される弁機構４は、上記一方の弁穴３５ａに摺動可能に配設された第１の弁体４１と、上記他方の弁穴３５ｂに摺動可能に配設された第２の弁体４２を具備している。第１の弁体４１は、一端部に設けられ弁穴３５ａに摺動可能に嵌合される摺動部４１１と、中央小径部４１２と、摺動部４１１と中央小径部４１２との間に形成され上記仕切り板３６の内周に形成された着座部３６１に着座するテーパ−面からなる第１の弁部４１３と、他端部に設けられた第２の弁部４１４を備えている。なお、第１の弁体４１を構成する摺動部４１１の外径（Ｄ１）と第２の弁部４１４の外径（Ｄ２）とは同径に形成されている。第１の弁体４１には軸方向に貫通する連通路４１５が形成されおり、この連通路４１５は第１の弁体４１の一端側即ち図１において左端とボディピース３ａとの間に形成された第１の圧力室３７を通して上記排出ポート３３に連通される。なお、ボディピース３ａに形成された弁穴３５ａの内周面の一部には上記摺動部４１１の外周面に摺接する第１のシール４３が装着されている。この第１のシール４３は、上記連通室３４の入力側室３４ａ即ち入力ポート３１と第１の圧力室３７即ち排出ポート３３とを仕切っている。
【００１１】
上記弁穴３５ｂに摺動可能に配設された第２の弁体４２は、弁穴３５ｂに摺動可能に嵌合される摺動部４２１と、一端部即ち第１の弁体４１と対向する側の端部に設けられ弁部４２２を備えている。摺動部４２１の外径（Ｄ３）は、上記第１の弁体４１の摺動部４１１の外径（Ｄ１）より大径に形成されている。第２の弁体４２を構成する弁部４２２は、上記第１の弁体４１の第２の弁部４１４と対向する端部に形成され第２の弁部４１４の外周縁が当接するテーパ−内周面からなる着座部４２２ａを備えている。なお、第２の弁体４２には軸方向に貫通する連通路４２３が形成されている。この連通路４２３は、上記第１の弁体４１に形成された連通路４１５および第１の圧力室３７を通して排出ポート３３に連通しているとともに、第２の弁体４２の他端側即ち図１において右方に形成された第２の圧力室３８に連通している、従って、第１の圧力室３７と第２の圧力室３８は、上記第１の弁体４１に形成された連通路４１５と第２の弁体４２に形成された連通路４２３を通して連通されている。なお、ボディピース３ｂに形成された弁穴３５ｂの内周面の一部には上記摺動部４１１の外周面に摺接する第２のシール４４が装着されている。この第２のシール４４は、上記連通室３４の出力側室３４ｂ即ち出力力ポート３２と第２の圧力室３８即ち排出ポート３３とを仕切っている。
【００１２】
図示の実施形態においては、上記第１のシール４３と摺接する摺動面径、即ち第１の弁体４１の摺動部４１１の外径（Ｄ１）と、第１の弁体４１のテーパ−面からなる第１の弁部４１３における上記仕切り板３６の着座部３６１に着座する当接部の径（Ｄ４）（仕切り板３６の着座部３６１の径）、第２の弁体４２のテーパ−内周面からなる着座部４２２ａにおける第１の弁体４１の第２の弁部４１４の外周縁が当接する当接部の径（Ｄ５）（第２の弁部４１４の外径（Ｄ２））が等しく構成されており、第２のシール４４と摺接する摺動面径、即ち第２の弁体４２の摺動部４２１の外径（Ｄ３）は上記各径より大径に形成されている。なお、図示の実施形態においては第１のシール４３および第２のシール４４がバルブボディ３に装着されているのでシールと摺接する摺動面径は第１の弁体４１の摺動部４１１の外径（Ｄ１）および第２の弁体４２の摺動部４２１の外径（Ｄ３）となるが、第１のシール４３および第２のシール４４を第１の弁体４１および第２の弁体４２に装着した場合にはシールと摺接する摺動面径はバルブボディ３に形成された弁穴３５ａおよび弁穴３５ｂの内径となる。
【００１３】
上記第１の圧力室３７には第１の圧縮コイルスプリング４５が配設されており、この第１の圧縮コイルスプリング４５は第１の弁体４１を図１において右方、即ち第１の弁体４１の第１の弁部４１３を仕切り板３６の着座部３６１に着座する方向に付勢している。また、第１の弁体４１と第２の弁体４２の間には第２の圧縮コイルスプリング４６が配設されており、この第２の圧縮コイルスプリング４６は両弁体を互いに離間する方向に付勢している。ここで、第１の圧縮コイルスプリング４５および第２の圧縮コイルスプリング４６のスプリング特性およびセット圧について、図２を参照して説明する。
第１の圧縮コイルスプリング４５は、自由長においてＬ１の長さを有しており、セット時には第１のセット位置Ｓ１まで圧縮されてセットされ、この時のセット荷重はＳＦ１である。このようにセットされた第１の圧縮コイルスプリング４５は、第１のセット位置Ｓ１から圧縮終端位置Ｓ０まで第１コイルスプリング荷重線ＳＬ１に沿って直線的に荷重が変化する。また、第２の圧縮コイルスプリング４６は、自由長においてＬ２の長さを有しており、セット時には第２のセット位置Ｓ２まで圧縮されてセットされる。この時のセット荷重はＳＦ２である。このようにセットされた第２の圧縮コイルスプリング４６は、第２のセット位置Ｓ２から第２の弁体４２が第１の弁体４１に当接する第１のセット位置Ｓ１まで第２コイルスプリング荷重線ＳＬ２に沿って直線的に荷重が変化する。この第２の圧縮コイルスプリング４６が第１のセット位置Ｓ１まで圧縮された状態のスプリング荷重、即ち第２の圧縮コイルスプリング４６のフルストローク時の荷重はＳＦ２１であり、上記第１の圧縮コイルスプリング４５のセット荷重ＳＦ１より低い。また、第１の圧縮コイルスプリング４５の第１コイルスプリング荷重線ＳＬ１と第２の圧縮コイルスプリング４６の第２コイルスプリング荷重線ＳＬ２は、その傾斜角即ちばね定数が同一に設定されている。なお、第１の圧縮コイルスプリング４５および第２の圧縮コイルスプリング４６の荷重は、極めて小さい値に設定され、圧力バランスに殆ど影響を及ぼさないレベルであることが望ましい。
【００１４】
上述したばね定数を有する第１の圧縮コイルスプリング４５および第２の圧縮コイルスプリング４６が図１に示すように配設されると、第１の弁体４１の第１の弁部４１３は第１の圧縮コイルスプリング４５のスプリング荷重よって仕切り板３６の着座部３６１に着座し、第２の弁体４２の図において右端がストッパー３５１ｂに当接せしめられる。従って、第２の弁体４２の弁座部４２２を構成するテーパ−内周面からなる着座部４２２ａと第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４の外周縁との間には、セット状態においては図１に示すように隙間が形成される。
【００１５】
次に、上述した弁機構４を駆動する電磁作動機構５について説明する。
図示の実施形態における電磁作動機構５は、上記バルブボディ３を構成するボディピース３ｂの図において右端部に装着されたケーシッグ５１と、該ケーシッグ５１内に配設された電磁コイルユニット５２と、該電磁コイルユニット５２によって発生する磁路を形成する固定ヨーク５３と、電磁コイルユニット５２内において固定ヨーク５３に発生する磁力により吸引される可動ヨーク５４と、該可動ヨーク５４と連結される作動ロッド５５とを具備している。ケーシッグ５１は、磁性材によって形成された円筒状の本体５１ａと、該円筒状の本体５１ａの図において右端に装着され磁性材によって形成された案内部材５１ｂとからなっている。この案内部材５１ｂは、筒状部５１１ｂと該筒状部５１１ｂの軸方向中間部に径方向外方に形成された環状部５１２ｂとからなっている。このように形成された案内部材５１ｂは、筒状部５１１ｂの環状部５１２ｂより図において左側の部分が電磁コイルユニット５２の後述するボビン５２１の中央穴５２１ａに嵌合され、環状部５１２ｂが本体５１ａの図において右端に固着される。電磁コイルユニット５２は、適宜の合成樹脂によって形成された環状のボビン５２１と、該ボビン５２１に巻き付けられたコイル５２２とからなっている。
【００１６】
上記固定ヨーク５３は磁性材によって形成されており、筒状部５３１と該筒状部５３１の軸方向中間部に径方向外方に形成された環状部５３２とからなっており、環状部５３２がボディピース３ｂと電磁コイルユニット５２との間に挟持される。また、固定ヨーク５３を構成する筒状部５３１は、環状部５３２より図において左側の部分がボディピース３ｂに形成された嵌合穴３０２ｂに嵌合され、環状部５３２より図において右側の部分が電磁コイルユニット５２を構成する環状のボビン５２１の中央穴５２１ａに嵌合される。固定ヨーク５３を構成する筒状部５３１には、中心部に軸方向に貫通する挿通穴５３１ａが形成されているとともに、該挿通穴５３１ａの径方向外側に軸方向に貫通する複数個の連通穴５３１ｂが形成されている。なお、固定ヨーク５３を構成する筒状部５３１の環状部５３２より図において左側の部分の外周にはシール５３３が装着され、ボディピース３ｂの嵌合穴３０２ｂの内周面との間をシールしている。
【００１７】
上記可動ヨーク５４は磁性材によって形成されており、上記ケーシング５１を構成する案内部材５１ｂの筒状部５１１ｂ内に配設され、上記固定ヨーク５３の図１において右側において接離可能に構成されている。なお、可動ヨーク５４には、中心部に軸方向に貫通する嵌合穴５４ａが形成されているとともに、該嵌合穴５４ａの径方向外側に軸方向に貫通する連通穴５４ｂが形成されている。作動ロッド５５はステンレス鋼等の非磁性材によって形成されており、上記固定ヨーク５３を構成する筒状部５３１の中心部に形成された挿通穴５３１ａを挿通して配設されており、挿通穴５３１ａの内周面に装着されたブッシュ５３５によって軸方向に摺動可能に支持される。作動ロッド５５は、その図１において右端部が可動ヨーク５４の嵌合穴５４ａに嵌合され、可動ヨーク５４と軸方向に一体的に作動するように構成されている。この作動ロッド５５の図１において左端即ち先端は、上記第２の弁体４２の図１において右端に当接するように構成されている。
【００１８】
上記ケーシング５１を構成する案内部材５１ｂの筒状部５１１ｂの右端部には、上記作動ロッド５５の図１において右端部即ち後端部を支持するための支持部材５６が配設されている。この支持部材５６は、嵌合部５６１と該嵌合部５６１の図１において右端に設けられたフランジ部５６２とを有しており、嵌合部５６１が上記筒状部５１１ｂに嵌合される。嵌合部５６１には、中心部に軸方向に貫通する挿通穴５６１ａが形成されているとともに、該挿通穴５６１ａの径方向外側に軸方向に貫通する複数個の連通穴５６１ｂが形成されている。嵌合部５６１に形成された挿通穴５６１ａにはブッシュ５６３が嵌合されており、このブッシュ５６３によって上記作動ロッド５５の図１において右端部を摺動可能に支持している。また、上記ケーシング５１を構成する案内部材５１ｂの筒状部５１１ｂの右端部外周には、カバー部材５７が装着されている。このカバー部材５７は、筒状部５７１と、該筒状部５７１の図において右端に設けられた底部５７２とからなっており、筒状部５７１が案内部材５１ｂの筒状部５１１ｂの右端部外周に形成されたネジ部に螺合することにとって装着される。なお、案内部材５１ｂの筒状部５１１ｂの右端部外周にはシール５８が装着され、カバー部材５７を構成する筒状部５７１の内周面との間をシールしている。また、カバー部材５７を構成する底部５７２の内面と支持部材５６のフランジ部５６２との間にはパッキン５９が配設されており、カバー部材５７を構成する底部５７２と支持部材５６のフランジ部５６２との間に第３の圧力室６０が形成されている。この第３の圧力室６０は、支持部材５６に形成された連通穴５６１ｂ、可動ヨーク５４に形成された連通穴５４ｂ、固定ヨーク５３に形成された連通穴５３１ｂを通して第２の圧力室３８に連通されている。なお、第２の圧力室３８と上記第１の圧力室３７とは第２の弁体４２に形成された連通路４２３および第１の弁体４１に形成された連通路４１５を通して連通されているので、上記第１の圧力室３７と第２の圧力室３８および第３の圧力室６０は互いに連通されている。
【００１９】
図示の実施形態における圧力比例制御弁２は以上のように構成されており、以下その作用について図３および図４を参照して説明する。
図１は電磁作動機構５を構成する電磁コイルユニット５２のコイル５２２に電圧が印加されていない状態を示すものである。この状態では上述したように、第１の弁体４１の第１の弁部４１３が仕切り板３６の着座部３６１に着座し、第２の弁体４２の着座部４２２ａと第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４の外周縁との間には隙間が形成される。従って、入力ポート３１と出力ポート３２の連通が遮断され、出力ポート３２が連通室３４の出力側室３４ｂ、第２の弁体４２の着座部４２２ａと第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４との隙間、第１の弁体４１に形成された連通路４１５、第１の圧力室３７を通して排出ポート３３に連通される。この結果、出力ポート３２に図示しない配管によって接続された図示しないアクチュエータの作動室が排出ポート３３に連通されるので、アクチュエータは非作動状態に維持される。
【００２０】
ここで、図１に示す状態における第１の弁体４１の圧力バランスについて説明する。
第１の弁体４１には入力ポート３１の圧力が作用するが、第１のシール４３と摺接する摺動面径である第１の弁体４１の摺動部４１１の外径（Ｄ１）と第１の弁体４１の第１の弁部４１３における上記仕切り板３６との当接部の径（Ｄ４）とが等しいため、第１の弁体４１には入力ポート３１の圧力による推力は発生しない。
また、第１の弁体４１には出力ポート３２および排出ポート３３の圧力が作用するが、摺動部４１１の外径（Ｄ１）と第２の弁部４１４の外径（Ｄ２）および第１の弁体４１の第１の弁部４１３における上記仕切り板３６との当接部の径（Ｄ４）とが等しいため、第１の弁体４１には出力ポート３２の圧力による推力は発生しない。
【００２１】
図１の状態から電磁作動機構５を構成する電磁コイルユニット５２のコイル５２２に所定の電圧が印加されると、固定ヨーク５３を通じて磁路が形成され、可動ヨーク５４が固定ヨーク５３に吸引されて図１において左方に移動せしめられる。この可動ヨーク５４の移動に伴って作動ロッド５５が左方に移動し、第２の弁体４２を第２の圧縮コイルスプリング４６のスプリング力に抗して左方に移動する。この結果、第２の弁体４２の着座面４２２ａが第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４の外周縁に当接し、更に図３に示すように第１の圧縮コイルスプリング４５のスプリング力に抗して第１の弁体４１を左方に移動する。従って、第１の弁体４１の第１の弁部４１３が仕切り板３６の着座部３６１から離れて開弁し、入力ポート３１に供給される流体は連通室３４の入力側室３４ａおよび出力側室３４ｂを通して出力ポート３２から図示しないアクチュエータに供給される。
【００２２】
図３に示す状態においては、第２の弁体４２には出力ポート３２と連通する出力側室３４ｂの圧力のみが作用し、この圧力は作動ロッド５５を介して可動ヨーク５４を図において右方に押し戻す方向に作用する。一方、第１の弁体４１には入力ポート３１の圧力が作用するが、第１のシール４３と摺接する摺動面径である第１の弁体４１の摺動部４１１の外径（Ｄ１）と第１の弁体４１の第１の弁部４１３における上記仕切り板３６との当接部の径（Ｄ４）とが等しいため、第１の弁体４１には入力ポート３１の圧力による推力は発生しない。この結果、図３に示す状態においては、電磁作動機構５を構成する電磁コイルユニット５２のコイル５２２に所定の電圧を印加することにより可動ヨーク５４に発生する図において左方への推力（Ｆ１）に対して、出力側室３４ｂの圧力によって第２の弁体４２を図において右方に押圧する押圧力（Ｆ２）と第１の圧縮コイルスプリング４５のスプリング力（Ｆ３）が対抗することになる。（Ｆ２）と（Ｆ３）の和が（Ｆ１）より小さい場合には（Ｆ２＋Ｆ３＜Ｆ１）、図３に示す状態が維持され入力ポート３１に供給される流体は連通室３４の入力側室３４ａおよび出力側室３４ｂを通して出力ポート３２から図示しないアクチュエータに供給され続ける。
【００２３】
一方、上記（Ｆ２）と（Ｆ３）の和が（Ｆ１）より大きくなると（Ｆ２＋Ｆ３＞Ｆ１）、第１の弁体４１および第２の弁体４２は可動ヨーク５４に作用する推力（Ｆ１）に抗して図において右方に移動する。この結果、図４に示すように第１の弁体４１および第２の弁体４２は右方に移動し、第１の弁体４１の第１の弁部４１３が仕切り板３６の着座部３６１に着座した位置で停止する。この結果、入力ポート３１と出力ポート３２の連通が遮断されるので、図示しないアクチュエータへの流体の供給が停止される。なお、図４に示す状態において、上記（Ｆ２）と第２の圧縮コイルスプリング４６のスプリング力（Ｆ４）の和が（Ｆ１）よりまだ大きいと（Ｆ２＋Ｆ４＞Ｆ１）、第２の弁体４２は可動ヨーク５４に作用する推力（Ｆ１）に抗して図において右方に移動し、第２の弁体４２の着座部４２２ａと第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４との間には隙間が形成される。従って、出力ポート３２と連通している連通室３４の出力側室３４ｂ、第２の弁体４２の着座部４２２ａと第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４との隙間、第１の弁体４１に形成された連通路４１５、第１の圧力室３７を通して排出ポート３３が連通されるため、出力ポート３２に接続された図示しないアクチュエータの作動室の作動流体が排出ポート３３から排出される。このように作動流体が排出されると出力側室３４ｂの圧力が低下し、上記（Ｆ２）と（Ｆ４）の和が（Ｆ１）と一致（Ｆ２＋Ｆ４＝Ｆ１）する時点で、第２の弁体４２の着座面４２２ａが第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４の外周縁に当接し、圧力比例制御弁２は図４に示す状態でバランスする。従って、出力側室３４ｂの圧力即ち図示しないアクチュエータに作用する作動流体の圧力は、上記（Ｆ２）と（Ｆ３）と（Ｆ４）の和が（Ｆ１）と一致（Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４＝Ｆ１）した時点の圧力に維持される。なお、第１の圧縮コイルスプリング４５および第２の圧縮コイルスプリング４６の荷重は、上述したように圧力バランスに殆ど影響を及ぼさない極めて小さい値に設定されているとともに、第１の弁体４１および第２の弁体４２の着座位置のストロークが決まっているため、着座位置でのスプリング力は一定となる。従って、圧力比例制御弁２は、第１の圧縮コイルスプリング４５および第２の圧縮コイルスプリング４６のスプリング力を一定値として見込んでおけば、第２の弁体４２に作用する圧力による押圧力（Ｆ２）と電磁作動機構５を構成する電磁コイルユニット５２のコイル５２２に電圧を印加することによって可動ヨーク５４に発生する推力（Ｆ１）とは等しいとみなすことができ、圧力比例弁として機能する。
【００２４】
次に、図示しないアクチュエータを作動開始位置に戻す場合には、電磁コイルユニット５２のコイル５２２への電力の供給を遮断して電磁ソレノイドを除勢する。この結果、圧力比例制御弁２の各部材は第１の圧縮コイルスプリング４５および第２の圧縮コイルスプリング４６のスプリング力によって図１に示す状態に戻る。図１に示す状態においては、上述したように第１の弁体４１の第１の弁部４１３が仕切り板３６の着座部３６１に着座し、第２の弁体４２の着座部４２２ａと第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４との間には隙間が形成されるので、入力ポート３１と出力ポート３２の連通が遮断され、出力ポート３２が連通室３４の出力側室３４ｂ、第２の弁体４２のの着座部４２２ａと第１の弁体４１を構成する第２の弁部４１４との隙間、第１の弁体４１に形成された連通路４１５、第１の圧力室３７を通して排出ポート３３に連通されるため、出力ポート３２に接続された図示しないアクチュエータの作動室の作動流体が排出ポート３３から排出されて作動開始位置に戻る。
【００２５】
【発明の効果】
本発明による圧力比例制御弁は以上のように構成されており、入力ポートと出力ポートおよび排出ポートを第１の弁体および第２の弁体を有する弁機構によって制御する３ウエイバルブであるため、給気と排気の切替えがこの流量制御弁一つで行うことができる。給気と排気を切替えるための別のバルブと組み合わせて使用する必要がないため、流体回路構成が簡単となる。また、第１の弁体および第２の弁体を有する弁機構はポペット弁式であるため、シールが確実であるとともに、着座部に埃等の異物が付着しても作動流体によって流すことができるので作動不良を起こすことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された圧力比例制御弁の第１の実施形態を示す断面図。
【図２】図１に示す圧力比例制御弁を構成する第１および第２のスプリングのスプリング特性を示す説明図。
【図３】図１に示す圧力比例制御弁の第１の作動状態を示す断面図
【図４】図１に示す圧力比例制御弁の第２の作動状態を示す断面図
【符号の説明】
２：圧力比例制御弁
３：バルブボディ
３１：入力ポート
３２：出力ポート
３３：排出ポート
３４：連通室
３５ａ：一方の弁穴
３５ｂ：他方の弁穴
３６：仕切り板
３７：第１の圧力室
３８：第２の圧力室
４：弁機構
４１：第１の弁体
４１１：摺動部
４１３：第１の弁部
４１４：第２の弁部
４２：第２の弁体
４２１：摺動部
４２２：弁部
４３：第１のシール
４４：第２のシール
４５：第１の圧縮コイルスプリング
４６：第２の圧縮コイルスプリング
５：電磁作動機構
５１：ケーシッグ
５２：電磁コイルユニット
５２１：ボビン
５２２：コイル
５３：固定ヨーク
５４：可動ヨーク
５５：作動ロッド
５６：支持部材
５７：カバー部材
５８：シール
５９：パッキン
６０：第３の圧力室