JP2004251294A - 比例電磁式リリーフ弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】ソレノイドの消費電力を少なく出来、部品点数が少なく、構造がコンパクトで加工性、組付性、経済性にすぐれた比例電磁式リリーフ弁を提供する。
【解決手段】比例ソレノイドからの入力の増加に伴ってリリーフ設定圧力を連続して最低から最高圧力に制御していく比例電磁式リリーフ弁において、バルブケースＫ内に入口ポート１と戻りポート２と、入口ポート１に並列に接続する第１の流路Ａと第２の流路Ｂと、第１、第２の流路Ａ，Ｂに接続する中間の第３の流路Ｃと、第３の流路Ｃと戻りポート２との間に並列に設けた第４、第５、第６の流路Ｄ，Ｅ，Ｆとを形成し、上記第１流路Ａと第４の流路Ｄにそれぞれ第１オリフィス３Ａと第２オリフィス３Ｂを設け、上記第５の流路Ｅ中に第１の弁体４を設け、第２の流路Ｂと第６の流路Ｆ中に切換弁５をもうけ、一方に第２のスプリングＳ２、他方に比例ソレノイドＳＯＬを設けた。
【選択図】 図１
【解決手段】比例ソレノイドからの入力の増加に伴ってリリーフ設定圧力を連続して最低から最高圧力に制御していく比例電磁式リリーフ弁において、バルブケースＫ内に入口ポート１と戻りポート２と、入口ポート１に並列に接続する第１の流路Ａと第２の流路Ｂと、第１、第２の流路Ａ，Ｂに接続する中間の第３の流路Ｃと、第３の流路Ｃと戻りポート２との間に並列に設けた第４、第５、第６の流路Ｄ，Ｅ，Ｆとを形成し、上記第１流路Ａと第４の流路Ｄにそれぞれ第１オリフィス３Ａと第２オリフィス３Ｂを設け、上記第５の流路Ｅ中に第１の弁体４を設け、第２の流路Ｂと第６の流路Ｆ中に切換弁５をもうけ、一方に第２のスプリングＳ２、他方に比例ソレノイドＳＯＬを設けた。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比例ソレノイドからの入力に基いてリリーフ設定圧力を最高圧力と最低圧力の間で可変制御することができる、例えば、鉄道車両の振動制御用ダンパ又は自動車の姿勢制御用ダンパ等への使用に好適な比例電磁式リリーフ弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
比例ソレノイドのオフ時におけるリリーフ設定圧力を、最高圧力よりも低く且つソレノイドから最大入力で決まる最低圧力よりも高い任意の中間圧力に設定することで、鉄道車両の振動制御用ダンパ等の制御力を必要最小限に確保することができる比例電磁式リリーフとして例えば特開２００１‐７４１５４号公報（特許文献１）に開示されたものが開発されている。
【０００３】
この比例電磁式リリーフ弁は、ソレノイド力の増加とともに最高制御圧力から最低制御圧力に制御する方式のもので、最高制御圧力を発生させるためにソレノイドに対向して大きなイニシャル荷重のスプリングを設けている。
【０００４】
即ち、このリリーフ弁は、入口ポートと戻りポートとの間に第１，第２，第３の三つの流路を並列に設け、第１の流路中にオリフィスを設け、第２の流路中にはリリーフ圧力設定用の第１のスプリングで閉じ方向に付勢された第１の弁体と、当該第２の流路を開閉制御する切換弁とを直列に設け、第３の流路中にはリリーフ圧力設定用の第２のスプリングで閉じ方向に付勢された第２の弁体を設けている。
【０００５】
更に、上記切換弁と第２の弁体とは同軸上に直列に設けられると共に切換弁の一端にはこの切換弁を開き方向に付勢する第３のスプリングを設け、同じく切換弁の端部には上記第２のスプリングと第３のスプリングに抗して第２の弁体を開き方向に付勢する比例ソレノイドを設けたものである。
【０００６】
上記した比例電磁式リリーフ弁では、ソレノイドの消磁時には第１の弁体が第１のスプリングに抗して開いて流量に比例した中間のリリーフ圧力特性が得られる。
【０００７】
ソレノイドを励磁して第３のスプリングに抗して切換弁を閉じると、第２の弁体が第２のスプリングに抗して開いて最大のリリーフ圧力特性が得られ、更にソレノイドの印加電流を増加して第２、第３のスプリングに抗して切換弁を押圧しながら第２の弁体をより大きく開くと最低のリリーフ圧力特性が得られるようになっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−７４１５４号公報（図１、図２参照）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のリリーフ弁では、バルブの構成上、ソレノイド消磁時においては第１の弁体のクラッキング圧に対して第２の弁体が影響を及ぼさないように第２のスプリングのイニシャル荷重を大きくしてクラッキング圧を高くしなければならないため、最高制御圧力からソレノイド力によりクラッキング圧を下げ最低圧力まで制御する構成となっている。
【００１０】
このため、機能上欠陥があるわけではないが、次のような不具合の改善が望まれている。
【００１１】
第１に、リリーフ制御圧力を下げる場合には第２、第３のスプリング、いいかえればイニシャル荷重が大きいスプリングに抗して比例ソレノイドの発生力を増加しながら第２の弁体を開く方法を採用しているため、リリーフ制御力を低く保持するためには第２、第３のスプリングに抗する大きなソレノイド力、即ち、印加電流を増加させる必要がある。
【００１２】
特に、低いリリーフ制御圧力の使用頻度が多い場合、例えば実際の鉄道車両の制御では走行条件により制御力を低くしている割合が多い場合には、ソレノイドの消費電力が多くなり経済性において不利であるばかりでなく、ソレノイドの発熱によるコイル抵抗値増大により性能が低下する不具合がある。
【００１３】
第２に、第２の弁体と切換弁とを同軸上に二つ設け、第２の弁体の端部には閉じ方向に付勢する第２のスプリングを設け、切換弁の端部にはこれを開く方向に付勢する第３のスプリングを設けているため部品点数が多く、構造が複雑で、加工性、組付性、経済性に劣るものである。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、ソレノイドの消費電力を少なく出来、部品点数が少なく、構造がコンパクトで加工性、組付性、経済性にすぐれた比例電磁式リリーフ弁を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明の手段は、比例ソレノイドからの入力の増加に伴ってリリーフ設定圧力を連続して最低制御圧力から最高制御圧力に制御していく比例電磁式リリーフ弁において、バルブケース内に入口ポートと戻りポートと、入口ポートに並列に接続する第１の流路と第２の流路と、第１，第２の流路に接続する中間の第３の流路と、第３の流路と戻りポートとの間に並列に設けた第４、第５、第６の流路とを形成し、上記第１流路と第４の流路にそれぞれ第１オリフィスと第２オリフィスを設け、上記第５の流路中にリリーフ圧力設定用の第１のスプリングで同じ方向に付勢された第１の弁体を設け、第２の流路と第の流路中に当該第２、第６の流路を開閉制御する切換弁を設け、切換弁の一側には当該切換弁を第６の流路を閉じ方向に付勢する第２のスプリングを設け更に上記切換弁の他側には第２のスプリングに抗して当該切換弁を第２の流路を閉じる方向に付勢する比例ソレノイドを設けたことを特徴とするものである。
【００１６】
この場合、第２の流路と第６の流路を弁孔で構成させ、切換弁を上記弁孔内に移動自在に挿入した一本のスプールと、スプールの中間に設けられてそれぞれ弁孔を開閉する一対の弁体とで構成されているのが好ましい。
【００１７】
そして、一対の弁体が互いに反対方向に向いてポペット型に形成されていても良く、あるいは弁体が弁孔内に侵入可能なランドで構成されていても良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図にもとづいて説明するが、本発明の比例電磁式リリーフ弁は、比例ソレノイドからの入力の増加に伴ってリリーフ設定圧力を連続して最低制御圧力から最高制御圧力に制御していくものである。
【００１９】
このリリーフ弁Ｖは、図１、図２に示すように、バルブケースＫ内に入口ポート１と戻りポート２と、入口ポート１に並列に接続する第１の流路Ａと第２の流路Ｂと、第１，第２の流路Ａ，Ｂに接続する中間の第３の流路Ｃと、第３の流路Ｃと戻りポート２との間に並列に設けた第４、第５、第６の流路Ｄ，Ｅ，Ｆとを形成し、上記第１流路Ａと第４の流路Ｄにそれぞれ第１オリフィス３Ａと第２オリフィス３Ｂを設け、上記第５の流路Ｅ中にリリーフ圧力設定用の第１のスプリングＳ１で閉じ方向に付勢された第１の弁体４を設け第２の流路Ｂと第６の流路Ｆ中に当該第２、第６の流路Ｂ，Ｆを開閉制御する切換弁５をもうけ、切換弁５の一側には当該切換弁５を第６の流路Ｆを閉じ方向に付勢する第２のスプリングＳ２を設け、更に上記切換弁の他側には第２のスプリングＳ２に抗して当該切換弁５を第２の流路Ｂを閉じる方向に付勢する比例ソレノイドＳＯＬを設けたことを特徴とするものである。
【００２０】
更に詳しく説明すると、バルブケースＫ内に弁座体７を設け、この弁座体７に並列に設けている第１の流路Ａと第４の流路Ｄとが中間の通路Ｃに開口する直列な通孔８，９で構成されている。
【００２１】
更に第２の流路Ｂと第６の流路Ｆを弁座体７に形成した弁孔１５，１６で構成させ、切換弁５を上記弁孔１５，１６内に移動自在に挿入した一本の中空なスプール６と、スプール６の中間に設けられてそれぞれ通孔１５，１６を開閉する一対の弁体６ａ，６ｂとで構成されている。
【００２２】
この弁体６ａ，６ｂは、図１に示すように、一体に形成されると共に互いに反対方向に向いてポペット型に形成されているが、図７の他の実施形態に示すように、弁体６ａ，６ｂが弁孔１５，１６内に進入可能なランドで構成されるとしても良い。
【００２３】
図１の実施の形態における弁孔は、図４に示すように、内径（φＤ２とφＤ３）が等しい弁孔１５，１６と、これより内径（φＤ１とφＤ４）が小径の弁孔を有し（φＤ２＝φＤ３）（φＤ１＝φＤ４）、小径な弁孔１５ａ，１６ａ内には弁体６ａ、６ｂの外径より小径のガイド６ｍ，６ｎが挿入されている。他方図７の弁孔１５，１６の内径（φＤ５とφＤ７）は等しく、弁体６ａ，６ｂの外径（φＤ６）はこれより大きく成形されている（Ｄ５＝Ｄ７＜Ｄ６）。
【００２４】
図１、図７の切換弁５は、構造が若干異なるだけで作用、効果は全て同一であるので、以後図１の実施の形態を中心に以下更に詳しく説明する。
【００２５】
バルブケースＫ内に弁座体７が螺合されているが、このバルブケースＫと弁座体７は入口ポート１と戻りポート２とを並列に形成させながら一体に成形しても良い。
【００２６】
弁座体７には中間の第３の流路Ｃが形成され、この弁座体７には第２の流路Ｂたる弁孔１５と第６の流路Ｆたる弁孔１６が形成され、これらの弁孔１５，１６がそれぞれ第３の流路Ｃを入口ポート１と戻りポート２に連通させている。
【００２７】
同じく、弁座体７には第１の流路Ａたる通孔８と第４の流路Ｄたる通孔９を形成し、これらの各通孔８、９内に第１のオリフィス３Ａと第２のオリフィス３Ｂを設け、各オリフィス３Ａ，３Ｂを介して中間の流路Ｃが入口ポート１と戻りポート２に連通している。
【００２８】
弁孔１５，１６内には切換弁５を構成する中空なスプール６が摺動自在に挿入され、このスプール６内には油を排出する通路９が形成され、この通路９は、スプール６両側の油室１０，１１と戻りポート２とに連通し、各油室１０，１１内に漏れた油をリザーバに戻すようにしている。
【００２９】
スプール６の一側には第２のスプリングＳ２が設けられ、他側には可動鉄心１２とこの可動鉄心を付勢する比例ソレノイドＳＯＬが設けられている。
【００３０】
室１０内には調整ねじ１３が螺合されて第２のスプリングＳ２が支持し、そのストローク量に応じて第２のスプリングＳ２のばね荷重を調整し、リリーフ圧力を調整するようになっている。
【００３１】
更にバルブケースＫには第５の流路Ｅを構成する通孔１７，１８と弁孔１９が形成され、通孔１７が中間の第３の流路Ｃと通孔１８に開口し、弁孔１９は通孔１８と戻りポート２に連通している。
【００３２】
通孔１８と弁孔１９との間には隔壁２１に形成されたポート２２が設けられ、このポート２２内に開閉自在にポペット型弁頭を備えた第１の弁体４が挿入されている。
【００３３】
第１の弁体４の背部に設けた第１のスプリングＳ１は弁孔１９内に螺合された調整ねじ２０のストロークによって第１のスプリングＳ１のばね荷重を調整するし、ばね荷重に応じたリリーフ圧力が設定されるようになっている。
【００３４】
ソレノイドオフ時（パッシブ時）には図３に示すような油の流れとなり、入口ポート１より流入した油の一部は第２の流路Ｂから中間の第３の流路Ｃに流出し、一部は第１のオリフィス３Ａを介して第３の流路Ｃに流出し、中間の第３の流路Ｃの油は第２のオリフィス３Ｂを介して戻りポート２に流出し、更に第５の流路Ｅを迂回する油は第１の弁体４を押し開いて戻りポート２に流出する。この時弁体６ａが第２のスプリングＳ２で押されて第２の流路Ｂを全開しているので大きな圧力損失は生じない。よって流量―圧力特性（圧力差）は第２のオリフィス３Ｂと第１の弁体４により決定される。
【００３５】
次に、所定の電流をソレノイドＳＯＬに印加して励磁すると第５図、第６図の半開又は全閉状態で示すように、電流量に応じて可動鉄心１２が押圧され、第２のスプリングＳ２に抗してスプール６を図において左行させ、弁体６ａが第２の流路Ｂを電流量に応じて半開させ又は全閉させる。
【００３６】
この際、ソレノイドＳＯＬは、イニシャル荷重が小さい第２のスプリングＳ２のみに抗して切換弁５たるスプール６を移動させるから、従来のように最高制御圧力を発生させるためにイニシャル荷重の大きいスプリングに抗してスプールを移動させるのに比べて印加電流は少なくて良く、特に第２のスプリングＳ２のばね荷重を調整ねじ１３のストローク調整で小さくしておけば、弁体６ａによる第２の流路Ｂを閉じるためのソレノイド力は非常に小さくて良く消費電力を節約できる。
【００３７】
そして、図５に示すように、入口ポート１より流入した油は弁体６ａが半開している時はこの弁体６ａの外周から一部流出すると共に主として第１のオリフィス３Ａから中間の第３の流路Ｃに流出し、弁体６ａが第２の流量Ｂを全閉している時は第１のオリフィス３Ａを介して第３の流路Ｃに流出する。
【００３８】
更に、中間の第３の流路Ｃ内の油は他方の弁体６ｂが流路Ｆを開いているので、第６の流路Ｆと第２のオリフィス３Ｂとを介して戻りポート２に流出する。
【００３９】
よって、流量―圧力特性（圧力差）は第１のオリフィス３Ａと弁体６ａの開口量により決定される。切換弁５における上記弁体６ａのクラッキング圧力は第２のスプリングＳ２のばね荷重と、ソレノイドＳＯＬに印加する電流量によるソレノイド力、弁体６ａの受圧部で決定される。
【００４０】
上記作動中では、第６の流路Ｆでは弁体６ｂによる開口面積が大きいため大きな圧力損失は生じない。
【００４１】
上記したように、ソレノイドＳＯＬの消磁時には切換弁５における弁体６ｂが第６の流路Ｆを閉じているので油は第２のオリフィス３Ｂと第１の弁体４を介して流れ、第２のオリフィス３Ｂと第１のスプリングＳ１のばね荷重によりリリーフ圧力の制御が可能となる。
【００４２】
他方、ソレノイドＳＯＬを励磁した時印加電流に応じてスプール６が移動して切換弁５における一方の弁体６ａが第２の流路Ｂを閉じ、他方の弁体６ｂが第６の流路Ｆを開き、ソレノイド推力が弁体６ａを開く油圧反力に抗する方向に働くのでその分リリーフ圧力は増加する。
【００４３】
従って、比例ソレノイドを用いることにより一定のストローク間でソレノイドＳＯＬに通電する電流に対してほぼ比例した推力が得られるため、ソレノイドＳＯＬに印加する電流を変化させることによりリリーフ圧力の制御が可能となる。
【００４４】
上記の作動は、図７の他の実施形態も同じであるので詳細は省略する。
【００４５】
図２は、本発明の比例電磁式リリーフ弁Ｖを鉄道車両の横揺れ制振用ダンパ、即ちセミアクティブ制御用ダンパに適用した一実施の形態を示す。
【００４６】
この場合、リリーフ弁Ｖは、図１に示す各部材に対応する同一の符号を付すことで、詳細は省略する。
【００４７】
上記セミアクティブ制御用ダンパＤは、図２に示すように、シリンダ１０６とリザーバ１０７および減衰力制御回路１０８とからなっている。
【００４８】
シリンダ１０６は、シリンダ１０６の内部を摺動自在のピストン１１０でヘッド側室１１１とロッド側室１１２とに区画し、且つ、ピストン１１０からは外部に向かってピストンロッド１１３が延びている。
【００４９】
セミアクティブ制御用ダンパＤは、それぞれオフの位置においてチェックバルブ１１６，１１７をもつ位置を、また、オンの位置において導通位置を保つ圧側用
と伸側用の二つのアンロードバルブ１１８，１１９を備えている。
【００５０】
圧側用のアンロードバルブ１１８は、ヘッド側室１１１とリザーバ１０７を連通する流路１２０の途中に介装されており、且つ、オフの位置でヘッド側室１１１からリザーバ１０７に向う作動流体の流れをチェックバルブ１１６で阻止すると共に、オンの位置でヘッド側室１１１を流路１２０と流路１２５でリザーバ１０７に連通するように配置してある。
【００５１】
それに対して、伸側用のアンロードバルブ１１９は、圧側用のアンロードバルブ１１８の入口側からロッド画室１１２に向って延びる流路１２１の途中に介装され、かつ、オフの位置でシリンダ１０６のロッド側室１１２からヘッド側室１１１に向う作動流体の流れをチェックバルブ１１７で阻止すると共に、オンの位置でロッド側室１１２をヘッド側室１１１に連通するように配設されている。
【００５２】
また、ヘッド側室１１１は、サクションバルブ１２２をもつ吸込流路１２３によってもリザーバ１０７に通じており、且つ、ロッド側室１１２がフィルタ１２４から減衰力制御回路１０８を通じてリザーバ１０７に通じている。
【００５３】
減衰力制御回路１０８には、上流側のロッド側室１１２から下流側のリザ―バ１０７へと向かって、最大発生減衰力を規制する本発明の比例電磁式リリーフ弁Ｖを位置してある。
【００５４】
これにより、ソレノイドオフ時には第６の流路Ｆは閉じられており、オリフィス３Ａと第１の弁体４が作動し、ソレノイドオフ時の特性を通常のダンパとして作用することができる。ソレノイドオフ時には次のように作動する。
【００５５】
まず、シリンダ１０６のピストン１１０が動き始めの低速度領域ではロッド側室１１２から減衰力回路１０８に押し出されてきた作動流体が、オリフィス３Ａ，３Ｂを通してリザーバ１０７に流れその圧損により減衰力が発生する。
【００５６】
さらに、ピストン速度が中・高速度領域に入り比例電磁式リリーフ弁Ｖのリリーフ設定圧力に達する第１の弁体４が開き作動流体をリザーバ１０７に流し回路圧力を一定に保ち最大減衰力が制御される。
【００５７】
台車の横揺れによって車体に横方向への振れが生じてこれら台車と車体の間に相対変位が生じたとすると、当該台車と車体の振れ方向に対応してこれら台車と車体との間に介装したシリンダ１０６が伸縮動作する。
【００５８】
シリンダ１０６が伸長動作すると、リザーバ１０７内の作動流体をサクションバルブ１２２から吸込流路１２３を通してヘッド側室１１１に吸い込みつつ、ロッド側室１１２内の作動流体を減衰力制御回路１０８に向いフィルタ１２４を通して押し出す。
【００５９】
反対に、シリンダ１０６が圧縮動作した場合には、サクションバルブ１２２が閉じてヘッド側室１１１内の作動流体をチェックバルブ１２ｂを介してロッド側室１１２に流出させるとともに流路１２５から伸側用のアンロードバルブ１１９のチェックバルブ１１７を開いてロッド側室１１２に流し、ロッド側室１１２からピストンロッド１１３の侵入体積分に相当する量の作動流体をフィルタ１２４を通して減衰力制御回路１０８に押し出す。
【００６０】
そして、これら減衰力制御回路１０８に向って押し出されてきた作動流体は、前述した絞りオリフィス３Ａ，３Ｂと第１の弁体４と制御の下でリザーバ１０７に流れる。
【００６１】
したがって、台車と車体の間の相対横揺れ速度に対比して比例電磁式リリーフ弁Ｖを適切に操作することにより、減衰力制御回路１０８が所定の減衰力を発生して車両の横揺れを効果的に抑える．
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果が得られる。
【００６３】
１）請求項の発明によれば、制御圧力を低くする場合、ソレノイドが第２のスプリングに対向して設けられ、この第２のスプリングを小さいイニシャル荷重に設定できるから、従来のように、最高制御圧力を発生させる為にイニシャル荷重の高いスプリングを圧縮しバネ力を低下させて制御圧力を低くする方法に比べて、切換弁を切換えるソレノイド力は小さく済み、よってソレノイドに印加される電流量も少なくて済むので消費電力の省力化が図れる。
【００６４】
即ち、第２のスプリングはソレノイドの消磁時に切換弁を戻すもであって小さいイニシャル荷重で充分であり、クラッキング圧はソレノイド力のみで決まるため、低い制御力ではソレノイド電流も少なくて済む。
【００６５】
２）同じく、切換弁は一本の単一のスプールで成形可能であり、スプリングも一つで良いから、部品点数が少なく、構造がコンパクトで、加工性、組付性、経済性においてすぐれている。
【００６６】
３）同じく、ソレノイドの発熱が抑制されるため、材料の寿命やコイル性能が向上する、
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る比例電磁式リリーフ弁の断面図である。
【図２】本発明に係る比例電磁式リリーフ弁を組み付けたダンパの回路図である。
【図３】ソレノイド消磁時の油の流れを示す断面図である。
【図４】切換弁の正面図である。
【図５】ソレノイド励磁時の油の流れを示す断面図である。
【図６】ソレノイド励磁時の油の流れを示す断面図である。
【図７】他の実施の形態に係る比例電磁式リリーフ弁の断面図である。
【符号の説明】
１，２ ポート
３Ａ 第１のオリフィス
３Ｂ 第２のオリフィス
４ 第１の弁体
５ 切換弁
６ スプール
６Ａ 第１のスプール
６Ｂ 第２のスプール
６ａ，６ｂ 弁体
１５，１６ 弁孔
Ｓ１ 第１のスプリング
Ｓ２ 第２のスプリング
Ａ，Ｂ，Ｃ 第１、第２、第３の流路
Ｄ，Ｅ，Ｆ 第４、第５、第６の流路
Ｋ ポート
【発明の属する技術分野】
本発明は、比例ソレノイドからの入力に基いてリリーフ設定圧力を最高圧力と最低圧力の間で可変制御することができる、例えば、鉄道車両の振動制御用ダンパ又は自動車の姿勢制御用ダンパ等への使用に好適な比例電磁式リリーフ弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
比例ソレノイドのオフ時におけるリリーフ設定圧力を、最高圧力よりも低く且つソレノイドから最大入力で決まる最低圧力よりも高い任意の中間圧力に設定することで、鉄道車両の振動制御用ダンパ等の制御力を必要最小限に確保することができる比例電磁式リリーフとして例えば特開２００１‐７４１５４号公報（特許文献１）に開示されたものが開発されている。
【０００３】
この比例電磁式リリーフ弁は、ソレノイド力の増加とともに最高制御圧力から最低制御圧力に制御する方式のもので、最高制御圧力を発生させるためにソレノイドに対向して大きなイニシャル荷重のスプリングを設けている。
【０００４】
即ち、このリリーフ弁は、入口ポートと戻りポートとの間に第１，第２，第３の三つの流路を並列に設け、第１の流路中にオリフィスを設け、第２の流路中にはリリーフ圧力設定用の第１のスプリングで閉じ方向に付勢された第１の弁体と、当該第２の流路を開閉制御する切換弁とを直列に設け、第３の流路中にはリリーフ圧力設定用の第２のスプリングで閉じ方向に付勢された第２の弁体を設けている。
【０００５】
更に、上記切換弁と第２の弁体とは同軸上に直列に設けられると共に切換弁の一端にはこの切換弁を開き方向に付勢する第３のスプリングを設け、同じく切換弁の端部には上記第２のスプリングと第３のスプリングに抗して第２の弁体を開き方向に付勢する比例ソレノイドを設けたものである。
【０００６】
上記した比例電磁式リリーフ弁では、ソレノイドの消磁時には第１の弁体が第１のスプリングに抗して開いて流量に比例した中間のリリーフ圧力特性が得られる。
【０００７】
ソレノイドを励磁して第３のスプリングに抗して切換弁を閉じると、第２の弁体が第２のスプリングに抗して開いて最大のリリーフ圧力特性が得られ、更にソレノイドの印加電流を増加して第２、第３のスプリングに抗して切換弁を押圧しながら第２の弁体をより大きく開くと最低のリリーフ圧力特性が得られるようになっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−７４１５４号公報（図１、図２参照）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のリリーフ弁では、バルブの構成上、ソレノイド消磁時においては第１の弁体のクラッキング圧に対して第２の弁体が影響を及ぼさないように第２のスプリングのイニシャル荷重を大きくしてクラッキング圧を高くしなければならないため、最高制御圧力からソレノイド力によりクラッキング圧を下げ最低圧力まで制御する構成となっている。
【００１０】
このため、機能上欠陥があるわけではないが、次のような不具合の改善が望まれている。
【００１１】
第１に、リリーフ制御圧力を下げる場合には第２、第３のスプリング、いいかえればイニシャル荷重が大きいスプリングに抗して比例ソレノイドの発生力を増加しながら第２の弁体を開く方法を採用しているため、リリーフ制御力を低く保持するためには第２、第３のスプリングに抗する大きなソレノイド力、即ち、印加電流を増加させる必要がある。
【００１２】
特に、低いリリーフ制御圧力の使用頻度が多い場合、例えば実際の鉄道車両の制御では走行条件により制御力を低くしている割合が多い場合には、ソレノイドの消費電力が多くなり経済性において不利であるばかりでなく、ソレノイドの発熱によるコイル抵抗値増大により性能が低下する不具合がある。
【００１３】
第２に、第２の弁体と切換弁とを同軸上に二つ設け、第２の弁体の端部には閉じ方向に付勢する第２のスプリングを設け、切換弁の端部にはこれを開く方向に付勢する第３のスプリングを設けているため部品点数が多く、構造が複雑で、加工性、組付性、経済性に劣るものである。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、ソレノイドの消費電力を少なく出来、部品点数が少なく、構造がコンパクトで加工性、組付性、経済性にすぐれた比例電磁式リリーフ弁を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明の手段は、比例ソレノイドからの入力の増加に伴ってリリーフ設定圧力を連続して最低制御圧力から最高制御圧力に制御していく比例電磁式リリーフ弁において、バルブケース内に入口ポートと戻りポートと、入口ポートに並列に接続する第１の流路と第２の流路と、第１，第２の流路に接続する中間の第３の流路と、第３の流路と戻りポートとの間に並列に設けた第４、第５、第６の流路とを形成し、上記第１流路と第４の流路にそれぞれ第１オリフィスと第２オリフィスを設け、上記第５の流路中にリリーフ圧力設定用の第１のスプリングで同じ方向に付勢された第１の弁体を設け、第２の流路と第の流路中に当該第２、第６の流路を開閉制御する切換弁を設け、切換弁の一側には当該切換弁を第６の流路を閉じ方向に付勢する第２のスプリングを設け更に上記切換弁の他側には第２のスプリングに抗して当該切換弁を第２の流路を閉じる方向に付勢する比例ソレノイドを設けたことを特徴とするものである。
【００１６】
この場合、第２の流路と第６の流路を弁孔で構成させ、切換弁を上記弁孔内に移動自在に挿入した一本のスプールと、スプールの中間に設けられてそれぞれ弁孔を開閉する一対の弁体とで構成されているのが好ましい。
【００１７】
そして、一対の弁体が互いに反対方向に向いてポペット型に形成されていても良く、あるいは弁体が弁孔内に侵入可能なランドで構成されていても良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図にもとづいて説明するが、本発明の比例電磁式リリーフ弁は、比例ソレノイドからの入力の増加に伴ってリリーフ設定圧力を連続して最低制御圧力から最高制御圧力に制御していくものである。
【００１９】
このリリーフ弁Ｖは、図１、図２に示すように、バルブケースＫ内に入口ポート１と戻りポート２と、入口ポート１に並列に接続する第１の流路Ａと第２の流路Ｂと、第１，第２の流路Ａ，Ｂに接続する中間の第３の流路Ｃと、第３の流路Ｃと戻りポート２との間に並列に設けた第４、第５、第６の流路Ｄ，Ｅ，Ｆとを形成し、上記第１流路Ａと第４の流路Ｄにそれぞれ第１オリフィス３Ａと第２オリフィス３Ｂを設け、上記第５の流路Ｅ中にリリーフ圧力設定用の第１のスプリングＳ１で閉じ方向に付勢された第１の弁体４を設け第２の流路Ｂと第６の流路Ｆ中に当該第２、第６の流路Ｂ，Ｆを開閉制御する切換弁５をもうけ、切換弁５の一側には当該切換弁５を第６の流路Ｆを閉じ方向に付勢する第２のスプリングＳ２を設け、更に上記切換弁の他側には第２のスプリングＳ２に抗して当該切換弁５を第２の流路Ｂを閉じる方向に付勢する比例ソレノイドＳＯＬを設けたことを特徴とするものである。
【００２０】
更に詳しく説明すると、バルブケースＫ内に弁座体７を設け、この弁座体７に並列に設けている第１の流路Ａと第４の流路Ｄとが中間の通路Ｃに開口する直列な通孔８，９で構成されている。
【００２１】
更に第２の流路Ｂと第６の流路Ｆを弁座体７に形成した弁孔１５，１６で構成させ、切換弁５を上記弁孔１５，１６内に移動自在に挿入した一本の中空なスプール６と、スプール６の中間に設けられてそれぞれ通孔１５，１６を開閉する一対の弁体６ａ，６ｂとで構成されている。
【００２２】
この弁体６ａ，６ｂは、図１に示すように、一体に形成されると共に互いに反対方向に向いてポペット型に形成されているが、図７の他の実施形態に示すように、弁体６ａ，６ｂが弁孔１５，１６内に進入可能なランドで構成されるとしても良い。
【００２３】
図１の実施の形態における弁孔は、図４に示すように、内径（φＤ２とφＤ３）が等しい弁孔１５，１６と、これより内径（φＤ１とφＤ４）が小径の弁孔を有し（φＤ２＝φＤ３）（φＤ１＝φＤ４）、小径な弁孔１５ａ，１６ａ内には弁体６ａ、６ｂの外径より小径のガイド６ｍ，６ｎが挿入されている。他方図７の弁孔１５，１６の内径（φＤ５とφＤ７）は等しく、弁体６ａ，６ｂの外径（φＤ６）はこれより大きく成形されている（Ｄ５＝Ｄ７＜Ｄ６）。
【００２４】
図１、図７の切換弁５は、構造が若干異なるだけで作用、効果は全て同一であるので、以後図１の実施の形態を中心に以下更に詳しく説明する。
【００２５】
バルブケースＫ内に弁座体７が螺合されているが、このバルブケースＫと弁座体７は入口ポート１と戻りポート２とを並列に形成させながら一体に成形しても良い。
【００２６】
弁座体７には中間の第３の流路Ｃが形成され、この弁座体７には第２の流路Ｂたる弁孔１５と第６の流路Ｆたる弁孔１６が形成され、これらの弁孔１５，１６がそれぞれ第３の流路Ｃを入口ポート１と戻りポート２に連通させている。
【００２７】
同じく、弁座体７には第１の流路Ａたる通孔８と第４の流路Ｄたる通孔９を形成し、これらの各通孔８、９内に第１のオリフィス３Ａと第２のオリフィス３Ｂを設け、各オリフィス３Ａ，３Ｂを介して中間の流路Ｃが入口ポート１と戻りポート２に連通している。
【００２８】
弁孔１５，１６内には切換弁５を構成する中空なスプール６が摺動自在に挿入され、このスプール６内には油を排出する通路９が形成され、この通路９は、スプール６両側の油室１０，１１と戻りポート２とに連通し、各油室１０，１１内に漏れた油をリザーバに戻すようにしている。
【００２９】
スプール６の一側には第２のスプリングＳ２が設けられ、他側には可動鉄心１２とこの可動鉄心を付勢する比例ソレノイドＳＯＬが設けられている。
【００３０】
室１０内には調整ねじ１３が螺合されて第２のスプリングＳ２が支持し、そのストローク量に応じて第２のスプリングＳ２のばね荷重を調整し、リリーフ圧力を調整するようになっている。
【００３１】
更にバルブケースＫには第５の流路Ｅを構成する通孔１７，１８と弁孔１９が形成され、通孔１７が中間の第３の流路Ｃと通孔１８に開口し、弁孔１９は通孔１８と戻りポート２に連通している。
【００３２】
通孔１８と弁孔１９との間には隔壁２１に形成されたポート２２が設けられ、このポート２２内に開閉自在にポペット型弁頭を備えた第１の弁体４が挿入されている。
【００３３】
第１の弁体４の背部に設けた第１のスプリングＳ１は弁孔１９内に螺合された調整ねじ２０のストロークによって第１のスプリングＳ１のばね荷重を調整するし、ばね荷重に応じたリリーフ圧力が設定されるようになっている。
【００３４】
ソレノイドオフ時（パッシブ時）には図３に示すような油の流れとなり、入口ポート１より流入した油の一部は第２の流路Ｂから中間の第３の流路Ｃに流出し、一部は第１のオリフィス３Ａを介して第３の流路Ｃに流出し、中間の第３の流路Ｃの油は第２のオリフィス３Ｂを介して戻りポート２に流出し、更に第５の流路Ｅを迂回する油は第１の弁体４を押し開いて戻りポート２に流出する。この時弁体６ａが第２のスプリングＳ２で押されて第２の流路Ｂを全開しているので大きな圧力損失は生じない。よって流量―圧力特性（圧力差）は第２のオリフィス３Ｂと第１の弁体４により決定される。
【００３５】
次に、所定の電流をソレノイドＳＯＬに印加して励磁すると第５図、第６図の半開又は全閉状態で示すように、電流量に応じて可動鉄心１２が押圧され、第２のスプリングＳ２に抗してスプール６を図において左行させ、弁体６ａが第２の流路Ｂを電流量に応じて半開させ又は全閉させる。
【００３６】
この際、ソレノイドＳＯＬは、イニシャル荷重が小さい第２のスプリングＳ２のみに抗して切換弁５たるスプール６を移動させるから、従来のように最高制御圧力を発生させるためにイニシャル荷重の大きいスプリングに抗してスプールを移動させるのに比べて印加電流は少なくて良く、特に第２のスプリングＳ２のばね荷重を調整ねじ１３のストローク調整で小さくしておけば、弁体６ａによる第２の流路Ｂを閉じるためのソレノイド力は非常に小さくて良く消費電力を節約できる。
【００３７】
そして、図５に示すように、入口ポート１より流入した油は弁体６ａが半開している時はこの弁体６ａの外周から一部流出すると共に主として第１のオリフィス３Ａから中間の第３の流路Ｃに流出し、弁体６ａが第２の流量Ｂを全閉している時は第１のオリフィス３Ａを介して第３の流路Ｃに流出する。
【００３８】
更に、中間の第３の流路Ｃ内の油は他方の弁体６ｂが流路Ｆを開いているので、第６の流路Ｆと第２のオリフィス３Ｂとを介して戻りポート２に流出する。
【００３９】
よって、流量―圧力特性（圧力差）は第１のオリフィス３Ａと弁体６ａの開口量により決定される。切換弁５における上記弁体６ａのクラッキング圧力は第２のスプリングＳ２のばね荷重と、ソレノイドＳＯＬに印加する電流量によるソレノイド力、弁体６ａの受圧部で決定される。
【００４０】
上記作動中では、第６の流路Ｆでは弁体６ｂによる開口面積が大きいため大きな圧力損失は生じない。
【００４１】
上記したように、ソレノイドＳＯＬの消磁時には切換弁５における弁体６ｂが第６の流路Ｆを閉じているので油は第２のオリフィス３Ｂと第１の弁体４を介して流れ、第２のオリフィス３Ｂと第１のスプリングＳ１のばね荷重によりリリーフ圧力の制御が可能となる。
【００４２】
他方、ソレノイドＳＯＬを励磁した時印加電流に応じてスプール６が移動して切換弁５における一方の弁体６ａが第２の流路Ｂを閉じ、他方の弁体６ｂが第６の流路Ｆを開き、ソレノイド推力が弁体６ａを開く油圧反力に抗する方向に働くのでその分リリーフ圧力は増加する。
【００４３】
従って、比例ソレノイドを用いることにより一定のストローク間でソレノイドＳＯＬに通電する電流に対してほぼ比例した推力が得られるため、ソレノイドＳＯＬに印加する電流を変化させることによりリリーフ圧力の制御が可能となる。
【００４４】
上記の作動は、図７の他の実施形態も同じであるので詳細は省略する。
【００４５】
図２は、本発明の比例電磁式リリーフ弁Ｖを鉄道車両の横揺れ制振用ダンパ、即ちセミアクティブ制御用ダンパに適用した一実施の形態を示す。
【００４６】
この場合、リリーフ弁Ｖは、図１に示す各部材に対応する同一の符号を付すことで、詳細は省略する。
【００４７】
上記セミアクティブ制御用ダンパＤは、図２に示すように、シリンダ１０６とリザーバ１０７および減衰力制御回路１０８とからなっている。
【００４８】
シリンダ１０６は、シリンダ１０６の内部を摺動自在のピストン１１０でヘッド側室１１１とロッド側室１１２とに区画し、且つ、ピストン１１０からは外部に向かってピストンロッド１１３が延びている。
【００４９】
セミアクティブ制御用ダンパＤは、それぞれオフの位置においてチェックバルブ１１６，１１７をもつ位置を、また、オンの位置において導通位置を保つ圧側用
と伸側用の二つのアンロードバルブ１１８，１１９を備えている。
【００５０】
圧側用のアンロードバルブ１１８は、ヘッド側室１１１とリザーバ１０７を連通する流路１２０の途中に介装されており、且つ、オフの位置でヘッド側室１１１からリザーバ１０７に向う作動流体の流れをチェックバルブ１１６で阻止すると共に、オンの位置でヘッド側室１１１を流路１２０と流路１２５でリザーバ１０７に連通するように配置してある。
【００５１】
それに対して、伸側用のアンロードバルブ１１９は、圧側用のアンロードバルブ１１８の入口側からロッド画室１１２に向って延びる流路１２１の途中に介装され、かつ、オフの位置でシリンダ１０６のロッド側室１１２からヘッド側室１１１に向う作動流体の流れをチェックバルブ１１７で阻止すると共に、オンの位置でロッド側室１１２をヘッド側室１１１に連通するように配設されている。
【００５２】
また、ヘッド側室１１１は、サクションバルブ１２２をもつ吸込流路１２３によってもリザーバ１０７に通じており、且つ、ロッド側室１１２がフィルタ１２４から減衰力制御回路１０８を通じてリザーバ１０７に通じている。
【００５３】
減衰力制御回路１０８には、上流側のロッド側室１１２から下流側のリザ―バ１０７へと向かって、最大発生減衰力を規制する本発明の比例電磁式リリーフ弁Ｖを位置してある。
【００５４】
これにより、ソレノイドオフ時には第６の流路Ｆは閉じられており、オリフィス３Ａと第１の弁体４が作動し、ソレノイドオフ時の特性を通常のダンパとして作用することができる。ソレノイドオフ時には次のように作動する。
【００５５】
まず、シリンダ１０６のピストン１１０が動き始めの低速度領域ではロッド側室１１２から減衰力回路１０８に押し出されてきた作動流体が、オリフィス３Ａ，３Ｂを通してリザーバ１０７に流れその圧損により減衰力が発生する。
【００５６】
さらに、ピストン速度が中・高速度領域に入り比例電磁式リリーフ弁Ｖのリリーフ設定圧力に達する第１の弁体４が開き作動流体をリザーバ１０７に流し回路圧力を一定に保ち最大減衰力が制御される。
【００５７】
台車の横揺れによって車体に横方向への振れが生じてこれら台車と車体の間に相対変位が生じたとすると、当該台車と車体の振れ方向に対応してこれら台車と車体との間に介装したシリンダ１０６が伸縮動作する。
【００５８】
シリンダ１０６が伸長動作すると、リザーバ１０７内の作動流体をサクションバルブ１２２から吸込流路１２３を通してヘッド側室１１１に吸い込みつつ、ロッド側室１１２内の作動流体を減衰力制御回路１０８に向いフィルタ１２４を通して押し出す。
【００５９】
反対に、シリンダ１０６が圧縮動作した場合には、サクションバルブ１２２が閉じてヘッド側室１１１内の作動流体をチェックバルブ１２ｂを介してロッド側室１１２に流出させるとともに流路１２５から伸側用のアンロードバルブ１１９のチェックバルブ１１７を開いてロッド側室１１２に流し、ロッド側室１１２からピストンロッド１１３の侵入体積分に相当する量の作動流体をフィルタ１２４を通して減衰力制御回路１０８に押し出す。
【００６０】
そして、これら減衰力制御回路１０８に向って押し出されてきた作動流体は、前述した絞りオリフィス３Ａ，３Ｂと第１の弁体４と制御の下でリザーバ１０７に流れる。
【００６１】
したがって、台車と車体の間の相対横揺れ速度に対比して比例電磁式リリーフ弁Ｖを適切に操作することにより、減衰力制御回路１０８が所定の減衰力を発生して車両の横揺れを効果的に抑える．
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果が得られる。
【００６３】
１）請求項の発明によれば、制御圧力を低くする場合、ソレノイドが第２のスプリングに対向して設けられ、この第２のスプリングを小さいイニシャル荷重に設定できるから、従来のように、最高制御圧力を発生させる為にイニシャル荷重の高いスプリングを圧縮しバネ力を低下させて制御圧力を低くする方法に比べて、切換弁を切換えるソレノイド力は小さく済み、よってソレノイドに印加される電流量も少なくて済むので消費電力の省力化が図れる。
【００６４】
即ち、第２のスプリングはソレノイドの消磁時に切換弁を戻すもであって小さいイニシャル荷重で充分であり、クラッキング圧はソレノイド力のみで決まるため、低い制御力ではソレノイド電流も少なくて済む。
【００６５】
２）同じく、切換弁は一本の単一のスプールで成形可能であり、スプリングも一つで良いから、部品点数が少なく、構造がコンパクトで、加工性、組付性、経済性においてすぐれている。
【００６６】
３）同じく、ソレノイドの発熱が抑制されるため、材料の寿命やコイル性能が向上する、
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る比例電磁式リリーフ弁の断面図である。
【図２】本発明に係る比例電磁式リリーフ弁を組み付けたダンパの回路図である。
【図３】ソレノイド消磁時の油の流れを示す断面図である。
【図４】切換弁の正面図である。
【図５】ソレノイド励磁時の油の流れを示す断面図である。
【図６】ソレノイド励磁時の油の流れを示す断面図である。
【図７】他の実施の形態に係る比例電磁式リリーフ弁の断面図である。
【符号の説明】
１，２ ポート
３Ａ 第１のオリフィス
３Ｂ 第２のオリフィス
４ 第１の弁体
５ 切換弁
６ スプール
６Ａ 第１のスプール
６Ｂ 第２のスプール
６ａ，６ｂ 弁体
１５，１６ 弁孔
Ｓ１ 第１のスプリング
Ｓ２ 第２のスプリング
Ａ，Ｂ，Ｃ 第１、第２、第３の流路
Ｄ，Ｅ，Ｆ 第４、第５、第６の流路
Ｋ ポート
Claims (4)
- 比例ソレノイドからの入力の増加に伴ってリリーフ弁設定圧力を連続して最低制御圧力から最高制御圧力に制御していく比例電磁式リリーフ弁において、バルブケースＫ内に入口ポート１と戻りポート２と、入口ポート１に並列に接続する第１の流路Ａと第２の流路Ｂと、第１，第２の流路Ａ，Ｂに接続する中間の第３の流路Ｃと、第３の流路Ｃと戻りポート２との間に並列に設けた第４，第５，第６の流路Ｄ，Ｅ，Ｆとを形成し、上記第１流路Ａと第４の流路Ｄにそれぞれ第１オリフィス３Ａと第２オリフィス３Ｂを設け、上記第５の流路Ｅ中にリリーフ圧力設定用の第１のスプリングＳ１で閉じ方向に付勢された第１の弁体４を設け、第２の流路Ｂと第６の流路Ｆ中に当該第２，第６の流路Ｂ，Ｆを開閉制御する切換弁５を設け、切換弁５の一側には当該切換弁５を第６の流路Ｆを閉じ方向に付勢する第２のスプリングＳ２を設け、更に上記切換弁の他側には第２のスプリングＳ２に抗して当該切換弁５を第２の流路Ｂを閉じる方向に付勢する比例ソレノイドＳＯＬを設けたことを特徴とする比例電磁式リリーフ弁。
- 第２の流路Ｂと第６の流路Ｆを弁孔１５，１６で構成させ、切換弁５を上記弁孔１５，１６内に移動自在に挿入した一本のスプール６と、スプール６の中間に設けられてそれぞれ弁孔１５，１６を開閉する一対の弁体６ａ，６ｂとで構成されている請求項１に記載の比例電磁式リリーフ弁。
- 一対の弁体６ａ，６ｂが互いに反対方向に向いてポペット型に形成されている請求項２に記載の比例電磁式リリーフ弁。
- 弁体６ａ，６ｂが弁孔１５，１６内に侵入可能なランドで構成されている請求項２に記載の比例電磁式リリーフ弁。
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