控制阀的制作方法

专利名称：控制阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在流体的压力控制、例如动力传递装置等的压力控制中使用的控
制阀。本发明尤其涉及在压力比例控制中解决作用于阀芯的工作流体压力的不平衡引起的 工作不良问题、或控制阀工作时的滑动阻力带来的工作不良问题、或能实现阀芯的小型化 并能进行高压控制的控制阀。
背景技术：
作为本发明的相关技术，已知有压力比例控制阀。这种压力比例控制阀的结构如 图5所示(例如参照日本特许公开2004-197858号公报(专利文献1))。该压力比例控制 阀例如是设在自动变速器的控制系统等的线路中用于切换离合器的压力控制、用于切换制 动器的压力控制、用于线路的压力控制的三通阀。 下面对该在先的压力比例控制阀的结构进行说明。图5中，压力比例控制阀100由 阀主体101和螺线管150构成。构成阀主体101外框的主体102在内部形成有连通室103。 该连通室103形成有从外部连通的各输入端口 105、输出端口 106和排出端口 107。而且， 连通室103被隔板IIO分隔为与输入端口 105连通的第一连通室103A、与输出端口 106连 通的第二连通室103B。在隔板110的中心形成有第一阀孔周面IIOA。在该第一阀孔周面 110A的第一连通室103A侧形成有第一阀座面IIOB。另外，在第一阀孔周面110A的第二连 通室103B侧形成有沿着周面在轴向上不贯穿的多个通路槽IIOC。在第一阀芯120的第一 阀面120A从第一阀座面IIOB离开而开阀时，上述通路槽IIOC与第一阀芯120中间的縮颈 部分配合而构成供工作流体流动的流体通路。 另外，在主体102的第一连通室103A与排出端口 107之间形成有第一压力室108。 在该第一压力室108的周面上形成有第一滑动周面108A。在该第一滑动周面108A上设有 安装第一密封环Sl的第一环状槽。另外，主体102形成有与第二连通室103B连通的第二 压力室109。在该第二压力室109的周面上形成有第二滑动周面109A。在该第二滑动周面 109A上设有安装第二密封环S2的第二环状槽。 另外，配置有第一阀芯120，该第一阀芯120设有与主体102的第一滑动周面108A 和隔板110的第一阀孔周面IIOA移动自如地嵌合的外周面120C。在该第一阀芯120的轴 心设有与第一压力室108和第二压力室109连通的连通路120D。另外，该第一阀芯120被 配置在第一压力室108内的第一弹簧140A弹性地朝第二阀芯125侧按压。另外，第一阀芯 120在中间部设有第一阀面120A，并且在前端部设有第二阀面120B。另外，在第一阀芯120 与第二阀芯125之间配置有第二弹簧140B，利用第二弹簧140B将第一阀芯120和第二阀芯 125朝相反的方向弹性按压。 另外，配置有第二阀芯125，该第二阀芯125与主体102的第二滑动周面109A移 动自如地嵌合。第二阀芯125形成为圆筒状，在一端部的内部周面设有锥面的第二阀座面 125A。另外，在第二阀芯125的另一端部沿着周面形成设有多个通路125C的嵌合连接孔， 在该嵌合连接孔内结合着螺线管杆151的一端。螺线管杆151的两端侧滑动自如地被第一轴承154A和第二轴承154B引导。而且，根据流经螺线管150的电流的大小使螺线管杆151 工作，使第二阀芯125的第二阀座面125A与第二阀面120B开闭阀。 这样构成的压力比例控制阀100的工作是利用第一弹簧140A的弹性使第一阀芯 120的第一阀面120A在第一阀座面IIOB上闭阀。而且，从输入端口 105流入的工作流体 通过上述第一阀面120A的闭阀而被切断。另外，螺线管150工作时，第一阀芯120的第二 阀面120B与第二阀芯125的第二阀座面125A接合而闭阀，并且，第一阀芯120的第一阀面 120A从第一阀座面IIOB脱离而开阀。通过该第一阀面120A的开阀，从输入端口 105流入 的工作流体朝第二连通室103B侧流出。另外，在图5所示的开闭阀状态下，第一阀芯120 和第二阀芯125开阀，因此，工作流体从输出端口 106朝排出端口 107流出。
而且，在压力比例控制阀100中，第一阀芯120的外周面120C与第一滑动周面 108A—边滑动一边开闭阀，并且，设于该滑动面间的第一密封环S1与外周面120C在强烈摩 擦的状态下滑动。因此，第一阀芯120开闭阀工作时的滑动阻力变大。特别地，在工作流体 的压力较高时，第一密封环Sl因该压力而沿径向被拉长，成为弹性变形状态，因此， 一边与 紧密接触的第一阀芯120强烈摩擦一边滑动。因此，第一阀芯120的滑动阻力变大，压力比 例控制阀100的开闭阀响应性能下降。 另外，第一阀芯120的外周面120C与第一滑动周面108A相对滑动。由于工作流 体进入该滑动面间，因此工作流体所含的杂质有时会介于该滑动面间。而且，力随着变位的 位置而发生变化的第一弹簧140A所按压的第一阀芯120的工作会产生响应的延迟。而且， 还可能会因该第一阀芯120被周面中单侧的面按压而在滑动面间产生粘着现象(所谓的液 力粘着)。其结果是，压力比例控制阀100的工作特性发生变化，使得工作流体的压力与流 量间的关系的滞后现象增大。另外，使第一阀芯120同时沿第一周动周面108A和第一阀孔 周面110A的分离的两个轴心进行滑动的结构需要较高的加工精度，因此组装和加工成本 会高扬。 另外，由于第二阀芯125的直径形成为比第一阀芯120的直径大，因此随着工作流 体的压力成为高压，作用于第二阀芯125的受压面积的力也增大。若该力增大，则与该力相 对地进行工作的螺线管150的输出也必须增大。因此，螺线管150也会大型化，螺线管150 的成本也会上升。另外，由于设在第二阀芯125的外周面与主体102的第二滑动周面109A 之间的第二密封环S2的摩擦，第二阀芯125工作时的摩擦阻力会增大。而且，随着工作流 体的压力成为高压，第二密封环S2也会以沿径向被拉长的方式弹性变形，因此，第二阀芯 的滑动阻力会进一步增大。因此，会产生螺线管150必须进一步大型化的问题。
专利文献1 :日本特许公开2004-197858号公报
发明的公开
发明所要解决的技术问题 本发明是鉴于上述技术问题而完成的，其所要解决的问题在于减小阀芯的滑动阻 力，提高阀芯的与工作力相对应的开闭阀的响应能力。同时，本发明所要解决的问题在于减 小控制阀的滞后现象。另外，本发明所要解决的问题在于，即使工作流体为高压，也能减小 阀芯的滑动阻力，提高阀芯的开闭响应能力。除此之外，本发明所要解决的问题还在于降低 控制阀的加工、零件的组装成本。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明是为解决如上所述的技术问题而完成的，其技术性解决方案如下构成。
S卩，本发明的控制阀是一种通过螺线管部的工作来控制工作流体的压力的控制 阀，包括 主体，该主体具有将内部的阀空间室分隔为第一阀室和第二阀室的第一分隔部、 将内部的阀空间室分隔为第二阀室和第三阀室的第二分隔部、以及将内部的阀空间室分隔 为第三阀室和第四阀室的第三分隔部；
孔构成的第一流通路，该孔构成的第 阀室和上述第二阀室，供工作流体流通；
第一阀座面，该第一阀座面在上述第 通路的周围； 孔构成的第二流通路，该孔构成的第 阀室和上述第三阀室，供工作流体流通；
第三阀座面，该第三阀座面在上述第 通路的周围； 连通孔，该连通孔将上述第三分隔部贯穿至上述第三阀室和上述第四阀室；
第一供给端口 ，该第一供给端口与上述主体的外部和上述第一 阀室连通，让第一 供给压力的工作流体流通； 输出端口 ，该输出端口与上述主体的外部和上述第二阀室连通，让输出压力的工 作流体流通； 第二供给端口 ，该第二供给端口与上述主体的外部和上述第三阀室连通，让第二 供给压力的工作流体流通； 第二排出端口 ，该第二排出端口与上述主体的外部和上述第四阀室连通，让第二 排出压力的工作流体流通； 第一感压弹簧装置，该第一感压弹簧装置配置于上述第一阀室内，一端的周部与 主体的室面密封地连结，在内周面内形成第一连通路，并且，上述第一感压弹簧装置弹性伸 縮自如且呈圆筒状，具有第一有效受压面积； 第一排出端口 ，该第一排出端口与上述主体的外部和上述第一连通路连通，让第 一排出压力的工作流体流通； 第一阀芯，该第一阀芯具有第一阀部、第一阀部面、第二阀部、第二阀部面、孔构成 的第二连通路和连结部，上述第一阀部形成于留有空隙地嵌合在上述第一流通路内的第一 筒部的一端，配置于上述第一阀室内，上述第一阀部面与上述第一阀座面和第一受压面积 分离、接触而构成第一提升阀，设于上述第一阀部的周面，上述第二阀部形成于上述第一筒 部的另一端，配置于上述第二阀室内，上述第二阀部面设于上述第二阀部的周面，上述孔构 成的第二连通路贯穿上述第一阀部、上述第一筒部和上述第二阀部的内部，上述连结部与 上述第一感压弹簧装置的自由端周部密封地连结，使上述第一连通路与上述第二连通路连 通； 阀座体，该阀座体具有与上述第一阀芯的第二阀部面和第二受压面积分离、接触 而构成第二提升阀的环状的第二阀座面； 第二感压弹簧装置，该第二感压弹簧装置配置于上述第二阀室内，一端的周部以
一流通路将上述第一分隔部贯穿至上述第一 一阀室侧设于上述第一分隔部的上述第一流 二流通路将上述第二分隔部贯穿至上述第二 二阀室侧设于上述第二分隔部的上述第二流
6包围上述第三阀座面的状态与上述第二分隔部密封地连结，另一端的自由端周部与上述阀 座体密封地连结，在内周面内形成连通室，并且，上述第二感压弹簧装置弹性伸縮自如且呈 圆筒状，具有第二有效受压面积； 第二阀芯，该第二阀芯具有第三阀部、第四阀部、孔构成的第三连通路、第三阀部 面和第四阀座面，上述第三阀部形成于留有空隙地嵌合在上述第二流通路内和上述连通路 内的第二筒部的一端，配置于上述第二感压弹簧装置的连通室内，上述第四阀部形成于第 二筒部的另一端，配置于上述第四阀室内，上述孔构成的第三连通路贯穿上述第二筒部、上 述第三阀部和上述第四阀部的内部，与上述连通室连通，上述第三阀部面设于上述第三阀 部的周面，与上述第三阀座面和第三受压面积分离、接触而构成第三提升阀，上述第四阀座 面形成于上述第四阀部的包围上述第三连通路的周面； 第三阀芯，该第三阀芯具有与上述第四阀座面和第四受压面积分离、接触而构成 第四提升阀的环状的第四阀部面； 第三感压弹簧装置，该第三感压弹簧装置一端的周部与包围上述连通孔的上述第 三分隔部的第三阀室侧密封地连结，另一端的周部与上述第三阀室内的上述第二筒部密封 地连结，并且，上述第三感压弹簧装置弹性伸縮自如且呈圆筒状；以及 螺线管部，该螺线管部对应上述电流的大小使与上述第三阀芯连结的螺线管杆移
动，使上述第四提升阀开闭，并且，上述螺线管部按压第二阀芯，使第三提升阀开闭， 将上述第一感压弹簧装置的上述第一有效受压面积、上述第一提升阀的上述第一
受压面积、上述第二提升阀的上述第二受压面积形成为大致相等，并将上述第二感压弹簧
装置的上述第二有效受压面积形成为比上述第一感压弹簧装置的上述第一有效受压面积
大，并且，在上述螺线管杆的前进使上述第四提升阀闭阀、上述第三提升阀开阀时，对应从
上述第三提升阀流入上述连通室的工作流体的压力，上述阀座体使上述第一阀芯跟随动
作，使上述第一提升阀和上述第二提升阀开闭。 根据这种结构的控制阀，第二感压弹簧装置将向导功能赋予内部，可增大使第一 阀芯工作的力，因此，可起到即使将螺线管部小型化也能以高压的力进行控制的效果。其结 果是，可将控制阀小型化，扩大使用范围。另外，第一阀芯留有空隙地嵌合在主体的第一流 通路内，与形成主体的第一流通路的外周的第一阀孔面不接触，因此，即使工作流体中所含 的附着物在第一流通路内流动，也能防止第一阀芯开闭阀时产生工作不良问题。另外，第二 阀芯也与第一阀芯同样留有空隙地嵌合于第二连通路和连通孔，与主体不接触，因此，第二 阀芯工作时不会产生滑动阻力。因此，能使可实现小型化的螺线管部的工作按照设定进行 工作。 另外，在使各阀芯和各阀座体工作的第一感压弹簧装置、第二感压弹簧装置和第
三感压弹簧装置中，只有各感压弹簧装置进行伸縮，不存在与主体等的相对零件相对滑动
的面，因此，各阀芯工作时，可防止因工作流体中所含的附着物附着于滑动面而产生阀芯的
工作不良问题。另外，第一感压弹簧装置、第二感压弹簧装置和第三感压弹簧装置兼作弹簧
单元和工作流体的流通路，因此，可简化控制阀的构造，并可大幅度降低制作成本。 较为理想的是，本发明的控制阀中，将上述第三提升阀的第三受压面积、上述第四
提升阀的第四受压面积和上述第三感压弹簧装置的第三有效受压面积形成为大致相等。 根据这种结构的控制阀，由于将第三提升阀的第三受压面积、第四提升阀的第四受压面积和第三感压弹簧装置的第三有效受压面积形成为大致相等，因此工作流体的压力 相对于第二阀芯不会成为不平衡的力。因此，可使螺线管部的工作按照设定进行工作。而 且，可提高第一阀芯对工作流体的控制精度。


图1是本发明的第一实施例所涉及的控制阀的全剖视图。
图2是表示图1的第一工作状态的控制阀的全剖视图。
图3是表示图1的第二工作状态的控制阀的全剖视图。
图4是图1的控制阀的主要部分放大剖视图。
图5是本发明之前的控制阀的全剖视图。
具体实施例方式
下面，根据附图来详细说明本发明的实施例的控制阀。 下面，参照图1和图4对实施例的控制阀1的结构进行说明。在附图的说明中，至 于因记载许多符号时会变得复杂而将符号省略的图，可参照其它图中的符号。图l是表示 本发明实施例1的控制阀1的结构的剖视图。图4是图1的控制阀部1A的放大图。图l 和图4中，控制阀1为压力比例控制。该控制阀1将控制阀部1A和螺线管部IB结合形成 为一体。该控制阀部1A的外框是主体2。在该主体2的内部设有轴向较长的阀空间室3。 该阀空间室3从图示的下端部起依次被第一分隔部2A、第二分隔部2B和第三分隔部2C分 隔而形成为第一阀室3A、第二阀室3B、第三阀室3C和第四阀室3D。主体2的另一端部的开 口与螺线管部1B的端部结合，将第四阀室3D与外部密封地隔开。另外，本实施例1中，主 体2将设于各分割主体各端部的卡合螺纹彼此螺合而组装成一体，以便能在各阀室3A、3B、 3C、3D内配置后述的各阀芯和各感压弹簧装置。各分隔部2A、2B、2C与主体2分体形成，在 组装各分割主体时结合。主体2用铁、黄铜、铜、铝、不锈钢等金属、或者工业塑料、特殊的组 合树脂等合成树脂材料进行制作。 另外，第一分隔部2A设有在轴心处贯穿至第一阀室3A和第二阀室3B的孔构成的 第一流通路7A。形成该第一流通路7A的周面是第一阀孔面2A2。在该第一阀孔面2A2的 第一阀室3A侧的周面形成有包围第一流通路7A的第一阀座面2A1。在主体2上，第一供给 端口 4A从外周面贯穿到第一阀室3A。形成有从第一阀室3A的轴心或阀空间室3朝外侧贯 穿而供第一排出压力Pol的工作流体经过的第一排出端口 4D1。第一供给端口 4A沿周向设 有多个。沿主体2的外周面设有多个从主体2的外周面贯穿到第二阀室3B而供输出压力 (控制压力)Pc的工作流体经过的输出端口 4B。 另外，第二分隔部2B设有在轴心处贯穿至第二阀室3B和第三阀室3C而供第二阀 室3B内的工作流体经过的第二流通路7B。形成该第二流通路7B的周面是第二阀孔面2B2。 在该第二阀孔面2B2的第二阀室3B侧的周面形成有包围第二流通路7B的第三阀座面2B1。 第三分隔部2C设有在轴心处贯穿至第三阀室3C和第四阀室3D的连通孔7C。形成该连通 孔7C的周面是孔面2C2。第三阀室3C设有从外部贯穿而供第二供给压力的工作流体经 过的第二供给端口4C。第四阀室4D设有从外部贯穿而排出第四阀室4D内的第二排出压力 Po2的工作流体的第二排出端口 4D2。
上述第一供给端口 4A、输出端口 4B、第二供给端口 4C、第一排出端口 4D1和第二 排出端口 4D2与工作流体流经的未图示的配管连接。另外，该各端口 4A、4B、4C、4D1、4D2可 如图示的压力箭头线所示地供给或排出各压力Ps、 Pc、 P。 Pol和Po2的工作流体。如上所 述，供给压力Ps的工作流体流入第一供给端口 4A。控制压力Pc的工作流体流出或流入输 出端口 4B。第二供给压力PJ或者也可如图2和图3中隐线所示供给第一供给压力Ps的 工作流体)的工作流体流入第二供给端口 4C。第二感压装置25内的连通室12A被供给第 二供给压力P"成为可增大的增减压力Pp。第一排出端口 4D1排出第一排出压力Pol的工 作流体。第二排出端口 4D2排出第二排出压力Po2(与第二感压装置25内的增减压力Pp 相同)的工作流体。 第一阀芯10由第一阀部10A、第二阀部10B、将第一阀部10A和第二阀部10B结合 的圆筒状第一筒部10C构成(虽然省略了将实施例1的第一阀芯10的各部分结合的图示， 但为了将第一阀芯10装入第一流通路7A，例如可在设于第一阀部10A端部的嵌合孔内嵌 合连接第一筒部10C的外周面来连结两零件)。第一阀芯10用例如黄铜、铜、铝、不锈钢等 金属、或者合成树脂材等进行制作。另外，在第一阀孔面2A2内，将第一阀芯10的第一筒部 10C以存在间隙的留有空隙地进行嵌合的状态配置。该第一筒部10C与第一阀孔面2A2留 有空隙地进行嵌合的间隙成为工作流体可经过的第一流通路7A。即使该第一阀芯10在开 闭时移动，也不会与主体2的相对面相对滑动，因此可使滑动阻力成为零。
另外，第一阀芯10在第一筒部10C的第一阀室3A侧与第一筒部10C—体地形成 有第一阀部10A。该第一阀部10A设有朝着第一筒部10C形成为锥形的第一阀部面10Al。 该第一阀芯10的第一阀部面10A1移动到前端插入第一阀孔面2A2内而与第一阀座面2A1 接合时闭阀，从第一阀座面2A1脱离时进行根据打开间隔来控制的开阀。也就是说，第一阀 部面10A1和第一阀座面2A1构成与滑阀不同的圆筒面不嵌合的第一提升阀B1。下面，提升 阀B1中，第一阀部面10A1的锥面以微小的宽度接触第一阀座面2A1的较窄的角面，因此， 开闭阀时可不产生滑动阻力。该第一阀部面10A1与第一阀座面2A1接合的内周区域的截 面积为受到工作流体的压力的第一受压面积Al (参照图4)。另外，最好将第一阀部面10A1 和第二阀部面10B1的锥度形成为大致相同。其原因是该阀部面10A1、10B1的锥面的角度 相同时，只受第一感压装置20支撑的第一阀芯10能与各第一阀座面2A1和第二阀座面15A 可靠地接合。 而且，第一阀部面10A1从第一阀座面2A1开阀时，第一供给压力Ps的工作流体从 第一阀室3A经由第一流通路7A朝第二阀室3B供给。另外，在第二阀室3B内配置有与第 一筒部10C形成一体的第二阀部10B。该第二阀部10B也设有朝着前端形成锥形的第二阀 部面10Bl。另外，在该第一阀芯10的内部形成有第二连通路ll，该第二连通路11从第一 阀部10A经由第一筒部10C的孔朝第二阀部10B贯穿。 另外，配置于第一阀室3A内的第一感压弹簧装置(下面称为第一感压装置)20形 成为弯曲成波浪形的圆筒状第一波纹管，内部设有第一连通路11A。该第一感压装置20中， 受到工作流体压力的面积是第一有效受压面积Sl (参照图4)。另外，第一感压装置20的弹 簧功能是压縮弹簧，弹簧力为Fl。该第一感压装置20的圆筒体的自由端周部的周面以第二 连通路11为中心与第一阀部10A的连结部密封地连结，并且，另一端的周部的周面以排出 端口 4D1为中心与第一阀室3A的室面密封地连结。
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与上述第一阀芯10的连结部结合的第一感压装置20的外周最好与上述第一阀芯 10的连结部形成为大致相同尺寸并连结。也就是说，该第一感压装置20的第一连通路11A 与第一阀芯10的第二连通路11连通，并且也与第一排气端口 4D1连通。另外，第一阀芯10 被第一感压装置20的弹簧力Fl弹性地朝螺线管部IB的方向按压。而且，第一连通路11A 中，第二阀部面10B1从阀座体15的第二阀座面15A离开而开阀时，第二阀室3B与第一排 出端口 4D1经由第二连通路11和第一连通路IIA连通。本实施例1中，第一受压面积A1 和第一有效受压面积S1形成为大致相等。大致相等是指，若在±6%的范围内，则可起到大 致相同的作用效果。 另外，阀座体15形成为有底圆筒状(碟状)。设于该阀座体15的一端部的角部内 周的第二阀座面15A与第二阀部10B的第二阀部面10B1分离、接触，从而开闭阀。该第二 阀部面IOBI和第二阀座面15A构成以小接合宽度接合而开闭的第二提升阀B2。另外，该第 二阀部面10B1与第二阀座面15A接合的内周区域的截面受到工作流体压力的面积是第二 受压面积A2(参照图4)。 另外，如上所述，上述第一感压装置20包括第一连通路11A，在第二提升阀B2开阀 时，第一连通路11A与第二阀室3B和第二连通路11连通而可供控制压力Pc的工作流体朝 外部流动，并且，上述第一感压装置20具有弹簧单元的功能，因此，在使阀芯10移动时，第 一感压装置20只是伸縮，不与其它滑动面相对滑动，因此，可使滑动阻力成为零。
另外，在第二阀室3B内的阀座体15的有底部15B与主体2的第二分隔部2B之 间，以包围第二流通路7B的状态配置有第二感压弹簧装置(下面称为感压装置)25。该第 二感压装置25形成为呈波浪状圆筒体的波纹管形。该第二感压装置25的受工作流体作用 的平均直径的内周区域为第二有效受压面积S2。而且，在第二感压装置25的内部形成有连 通室12A。该第二感压装置25设计有弹簧力F2的弹性力。另外，该第二感压装置25的圆 筒状一端周部与有底部15B的周面密封地连结，并且，另一端的周部以包围第二流通路7B 的状态与第二分隔部2B密封地连结。而且，第二感压装置25利用波纹管形的弹性作用的 弹簧力F2将阀座体15朝第二阀部10B侧弹性支撑。另外，该第二感压装置25具有弹性作 用的弹簧力F2的功能，并具有在工作流体流入连通室(也称为工作室)12A内时，可利用该 工作流体的第二供给压力PJ增减压力Pp)使第二感压装置25伸展来按压阀座体15的功 能。因此，在使阀座体15弹性移动时，第二感压装置25只是伸縮，不与相对零件(引导零 件)相对滑动，因而可使摩擦阻力成为零。 在第二分隔部2B的第二流通路7B与第三分隔部2C的连通孔7C内，配置有以留 有空隙进行嵌合的状态贯穿的第二阀芯18(参照图4)。该第二阀芯18利用第二筒部18D 将配置于第二感压装置25内的第三阀部18A、配置于第三阀室3D内的凸缘部(凸部)18B、 配置于第四阀室3D内的第四阀部18C形成为一体。也就是说，第三阀部18A与凸缘部18B 通过第一本体部18D1连结。而且，在留有空隙地嵌入第二流通路7B的第一本体部18D1与 第二阀孔面2B2之间设有间隙。工作流体可从该间隙即第二流通路7B流通。另外，凸缘部 18B与第四阀芯部18C通过第二本体部18D2连结。留有空隙地嵌入连通孔7C的第二本体 部18D2与孔面2C2之间设有间隙，使第四阀室3D内的第二排出压力Po2的工作流体可流 通。另外，第一本体部18D1和第二本体部8D2合称为第二筒部18D。而且，第二阀芯18被 第三感压弹簧装置29弹性支撑。该第三感压弹簧装置(下面称为第三感压装置)29 —端
10的周部以包围连通孔7C的状态在第三阀室3C侧与第三分隔部2C密封地结合，并且，另一 端的周部与凸缘部18B密封地结合。另外，在第三感压装置29的内周面29A1与第二筒部 18D的外周面之间设有间隙，形成为流入路29A。也就是说，第四阀室3D与流入路29A连通， 并且，即使在第二阀芯18工作时，第三感压装置29与第二阀芯18也不相对滑动，因此第二 阀芯18的滑动阻力成为零。另外，该第三感压装置29受工作流体作用的平均直径的内周 区域的受压面积为第三有效受压面积S3 (参照图4)。另外，该第三感压装置29设计有弹簧 力F3的弹性力，并将第二阀芯18弹性支撑。 另外，第二阀芯18设有在轴心处贯穿的第三连通路12。该第三连通路12与连通 室12A连通。而且，该第三阀部18A的第三阀部面18A1与第二分隔部2B的第三阀座面2B1 的开闭构成第三提升阀B3。也就是说，在第三阀部18A的凸缘部18B侧形成有锥面的第三 阀部面18Al。而且，该第三阀部面18A1与第三阀座面2B1分离、接触而开闭阀。该第三阀 部面18A1与第三阀座面2B1接合的内周区域的截面积成为受工作流体作用的第三受压面 积A3。另外，凸缘部18B的第三阀部18A侧最好形成为锥面18B1。另外，第四阀部18C形 成为碟形状，在包围第三连通路12的内周面的角部的周面上设有第四阀座面18C1。在第四 阀室3D内配置有第三阀芯28，该第三阀芯28设有与上述第四阀座面18C1分离、接触而开 闭阀的第四阀部面28A。该第三阀芯28的第四阀部面28A朝着第四阀部18C形成为锥面。 该第四阀部18C构成与第三阀芯28开闭的第四提升阀B4。该第四阀部面28A与第四阀座 面18C1接合的内周区域的截面积为受工作流体作用的第四受压面积A4(与第三受压面积 A3大致相同)。另外，在第三阀芯28的图示上端的按压面28B结合或接合有螺线管杆36 的图示下端部。而且，可通过螺线管部1B的工作来按压第三阀芯28。 本实施例1中，第三有效受压面积S3、第三受压面积A3、第四受压面积A4形成为 大致相等。大致相等是指，若在±6%的范围内，则可起到大致相同的作用效果。另外，最好 使流入第四阀室3D的工作流体流入螺线管部1B内的各零件，使压力平衡，以避免工作流体 的压力只对一方的面进行作用。 如上所述，螺线管部1B—体地连结于控制阀部1A的端部。由于该螺线管部1B是 将以往已知的结构应用于控制阀部1A的工作，因此简单地进行说明。螺线管部1B在内部 设有可动芯31，并且，可动芯31结合有螺线管杆36。另外，在可动芯31的相对的位置上设 有固定芯32。而且，在可动芯31和固定芯32的外周围配置有电磁线圈33，构成电磁回路。 对该电磁线圈33通电时，对应该电流的大小而在电磁回路中产生的磁力将可动芯31朝固 定芯32吸引。该可动芯31被吸引时，与可动芯31形成一体的螺线管杆36用工作磁力F 的力来按压第三阀芯28，并且在使第三感压装置29伸展的同时按压第二阀芯18。同时，螺 线管杆36的前进使第三阀部面18A1从第三阀座面2B1脱离，使第三提升阀B3开阀。
接着，根据图1、图2和图3来说明上述控制阀1的工作状态。图2和图3所示的 控制阀1与图1只是工作状态不同，如与图1的控制阀1用相同的符号所示，为相同的结构。 而且，图2和图3中详细标注了与图1相同的符号，因此省略该结构的说明。另外，第一供 给压力Ps和第二供给压力是指有下面两种情况，即图2和图3的第一供给端口 4A的 配管中如隐线所示使相同的第一供给压力Ps的工作流体朝第二供给端口 4C流动；以及使 第二供给压力P^相对于第一供给压力Ps改变。若提高第二供给压力P"则可利用小型的 螺线管部1B来进行控制阀部1A的高压控制。
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图1是对螺线管部1B通电时控制阀部1A的工作状态。此时，第一提升阀B1、第二 提升阀B2、第三提升阀B3和第四提升阀B4处在闭阀状态。而且，输出压力(控制压力)Pc 的输出保持平衡。接着，在根据对螺线管部1B施加的电流的大小使各提升阀B1、B2、B3、B4 开闭阀的同时，调整供给压力Ps的工作流体的流入量，控制压力。 在图1的状态下继续对螺线管部IB通电时，成为图2所示的控制阀1的状态。也 就是说，被螺线管杆36按压的第二阀芯18的第三提升阀B3开阀，使第二供给压力的工 作流体像流线L那样流入而朝连通室12A供给。同时，连通室12A的增减压力Pp急速上升， 因此，按压第一阀芯10，第一提升阀B1开阀，使第一供给压力Ps的工作流体像流线L那样 朝第二阀室3B流入并朝输出端口 4B供给，从而例如能控制自动变速器的液压制动器等的 工作压力。因此，即使是小型的螺线管部1B，输出小，也能进行高压控制。
接着，在减小对螺线管部1B施加的电流时，成为图3所示的控制阀1的状态。也 就是说，第一提升阀Bl和第三提升阀B3闭阀，第二提升阀B2和第四提升阀B4开阀，因此， 输出压力Pc的工作流体从开阀的第二提升阀B2，如流线L所示经由第二连通路11和第一 连通路11A从第一排出端口 4D1朝大气侧排出。同时，第一提升阀B1闭阀，第一供给压力 Ps的工作流体停止朝第二阀室3B供给。因此，例如可将自动变速器的液压制动器等的工作 压力控制成停止状态。另外，第二感压装置25的连通室12A内的增减压力Pp的工作流体 从开阀的第四提升阀B4，如流线L所示经由第二排出端口 4D2朝大气侧排出。因此，连通 室12A的增减压力Pp下降，因而能可靠地使第一提升阀Bl闭阀。这些开闭阀的工作是根 据连通室12A的增减压力Pp的大小进行的，因此，能迅速进行控制阀1的开闭阀，并且，即 使减小螺线管部1B的容量，也能进行高压控制。因此，控制阀1的成本也可变得廉价。
而且，与第一感压装置20的第一有效受压面积Sl形成为相同直径的第一提升阀 Bl的第一受压面积A1、第二提升阀B2的第二受压面积A2彼此从工作流体受到的力抵消。 因此，不对第一阀芯10作用不平衡的力，即使供给压力Ps发生变化，也不受影响。另外，第 三提升阀B3的第三受压面积A3、第四提升阀B4的第四受压面积A4和第三感压装置29的 第三有效受压面积S3构成为相同面积，因此，彼此从工作流体受到的力抵消。因此，螺线管 部1B的工作力可高精度地使第二阀芯18工作，可通过第二阀芯18的工作高精度地控制工 作流体。而且，上述控制阀1可根据连通室12A的增减压力Pp的大小来增大第一阀芯10 的第一提升阀B1和第二提升阀B2开闭的力，进行控制。另外，通过该第一提升阀B1的受 控制的开闭，从第一阀室3A朝第二阀室3B流动的工作流体的第一供给压力Ps可对所安装 的工作装置的流体的压力进行比例控制。 针对上述控制阀1可利用螺线管部1B对控制压力Pc进行压力比例控制的结构进 行说明。上述控制阀1中，如图1所示的第一提升阀B1、第二提升阀B2、第三提升阀B3和 第四提升阀B4处在闭阀状态时控制阀部1的力的平衡式如下。
其中， F是螺线管部1B的工作磁力；
Fl是第一感压装置20的第一弹簧力
F2是第二感压装置25的第二弹簧力
F3是第三感压装置29的第三弹簧力
Sl是第一感压装置20的第一有效受压面积；
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S2是第二感压装置25的第二有效受压面积；
S3是第三感压装置29的第三有效受压面积；
Al是第一提升阀Bl的闭阀内周区域的第一受压面积
A2是第二提升阀B2的闭阀内周区域的第二受压面积
A3是第三提升阀B3的闭阀内周区域的第三受压面积
A4是第四提升阀B4的闭阀内周区域的第四受压面积
Ps是第一供给压力；
Pc是输出压力(控制压力)；
Pl是第二供给压力；
Pol是第一排出压力； [OOSe] Po2是第二排出压力；
S3 = A3 = A4， SI = Al = A2。 第三提升阀B3和第四提升阀B4处在闭阀状态下的力的平衡式为 F-PL(S3-A3)-PpA3+F3 = 0......(数学式1) 另外，第一提升阀B1和第二提升阀B2处在闭阀状态下的力的平衡式为 PpS2+F2-Pc(S2-A2)+Ps(Sl-Al) = 0......(数学式2) 上述式中，S3 = A3 = A4， SI = Al = A2。(即使不将第四受压面积A4形成为与 第三受压面积A3相同的面积，也能减小从工作流体受到的力的影响，但在A3 = A4时，可提 高螺线管的电流与连通室12A的相关关系。
整理上述数学式1 ，可得
F-PpA3+F3 = 0 Pp = (F+F3) /A3......(数学式3) 整理上述数学式2 ，可得 PpS2+F2-Pc (F2-A2) = 0 Pc = (PpS2+F2) / (S2-A2)......(数学式4) 根据上述数学式3和数学式4，利用工作磁力F来控制增减压力Pp， [OO98] 工作磁力F大致成为与控制压力PcX第四受压面积A4相等。 [OO99] 另外，利用控制压力Pc来控制增减压力Pp的倍率为，
控制压力Pc大致成为增减压力PpXA2/(A2-Ps)。 因此，使用第二感压装置25的向导机构，利用小型的螺线管部1B，控制阀部IB可 进行高压控制。 以往的控制阀的压力比例控制中，若在阀芯工作时引起滑动阻力，则很难按照设 定进行压力控制。但是，在本发明的控制阀1中，第一提升阀B1、第二提升阀B2、第三提升 阀B3和第四提升阀B2开闭阀时的接触面像可分离、接触的线接触那样以较窄的宽度接触， 因此，可减小开闭阀时的滑动阻力。另外，第一感压装置20、第二感压装置25和第三感压装 置29未设置滑动的滑动部，因此，不产生滑动(摩擦)阻力。因此，可利用与流经螺线管部 1B的电流对应的工作磁力F使第一提升阀Bl、第二提升阀B2和第三提升阀B3开闭，进行 压力比例控制。
工业上的应用领域
如上所述，本发明的控制阀适用作将螺线管部做成小型结构、在车辆的液压系统和动力传递装置等的液压+空气压力系统中流动的流体用的廉价控制阀。特别地，本发明的控制阀适用作滑动阻力小且不存在工作不良问题的控制阀。
权利要求
一种控制阀，通过螺线管部的工作来控制工作流体的压力，其特征在于，包括主体，该主体具有将内部的阀空间室分隔为第一阀室和第二阀室的第一分隔部、将内部的阀空间室分隔为第二阀室和第三阀室的第二分隔部、以及将内部的阀空间室分隔为第三阀室和第四阀室的第三分隔部；孔构成的第一流通路，该孔构成的第一流通路将所述第一分隔部贯穿至所述第一阀室和所述第二阀室，供工作流体流通；第一阀座面，该第一阀座面在所述第一阀室侧设于所述第一分隔部的所述第一流通路的周围；孔构成的第二流通路，该孔构成的第二流通路将所述第二分隔部贯穿至所述第二阀室和所述第三阀室，供工作流体流通；第三阀座面，该第三阀座面在所述第二阀室侧设于所述第二分隔部的所述第二流通路的周围；连通孔，该连通孔将所述第三分隔部贯穿至所述第三阀室和所述第四阀室；第一供给端口，该第一供给端口与所述主体的外部和所述第一阀室连通，让第一供给压力的工作流体流通；输出端口，该输出端口与所述主体的外部和所述第二阀室连通，让输出压力的工作流体流通；第二供给端口，该第二供给端口与所述主体的外部和所述第三阀室连通，让第二供给压力的工作流体流通；第二排出端口，该第二排出端口与所述主体的外部和所述第四阀室连通，让第二排出压力的工作流体流通；第一感压弹簧装置，该第一感压弹簧装置配置于所述第一阀室内，一端的周部与主体的室面密封地连结，在内周面内形成第一连通路，并且，所述第一感压弹簧装置弹性伸缩自如且呈圆筒状，具有第一有效受压面积；第一排出端口，该第一排出端口与所述主体的外部和所述第一连通路连通，让第一排出压力的工作流体流通；第一阀芯，该第一阀芯具有第一阀部、第一阀部面、第二阀部、第二阀部面、孔构成的第二连通路和连结部，所述第一阀部形成于留有空隙地嵌合在所述第一流通路内的第一筒部的一端，配置于所述第一阀室内，所述第一阀部面与所述第一阀座面和第一受压面积分离、接触而构成第一提升阀，且所述第一阀部面设于所述第一阀部的周面，所述第二阀部形成于所述第一筒部的另一端，配置于所述第二阀室内，所述第二阀部面设于所述第二阀部的周面，所述孔构成的第二连通路贯穿所述第一阀部、所述第一筒部和所述第二阀部的内部，所述连结部与所述第一感压弹簧装置的自由端周部密封地连结，使所述第一连通路与所述第二连通路连通；阀座体，该阀座体具有与所述第一阀芯的第二阀部面和第二受压面积分离、接触而构成第二提升阀的环状的第二阀座面；第二感压弹簧装置，该第二感压弹簧装置配置于所述第二阀室内，一端的周部以包围所述第三阀座面的状态与所述第二分隔部密封地连结，另一端的自由端周部与所述阀座体密封地连结，在内周面内形成连通室，并且，所述第二感压弹簧装置弹性伸缩自如且呈圆筒状，具有第二有效受压面积；第二阀芯，该第二阀芯具有第三阀部、第四阀部、孔构成的第三连通路、第三阀部面和第四阀座面，所述第三阀部形成于留有空隙地嵌合在所述第二流通路内和所述连通路内的第二筒部的一端，配置于所述第二感压弹簧装置的连通室内，所述第四阀部形成于第二筒部的另一端，配置于所述第四阀室内，所述孔构成的第三连通路贯穿所述第二筒部、所述第三阀部和所述第四阀部的内部，与所述连通室连通，所述第三阀部面设于所述第三阀部的周面，与所述第三阀座面和第三受压面积分离、接触而构成第三提升阀，所述第四阀座面形成于所述第四阀部的包围所述第三连通路的周面；第三阀芯，该第三阀芯具有与所述第四阀座面和第四受压面积分离、接触而构成第四提升阀的环状的第四阀部面；第三感压弹簧装置，该第三感压弹簧装置一端的周部与包围所述连通孔的所述第三分隔部的第三阀室侧密封地连结，另一端的周部与所述第三阀室内的所述第二筒部密封地连结，并且，所述第三感压弹簧装置弹性伸缩自如且呈圆筒状；以及螺线管部，该螺线管部对应所述电流的大小使与所述第三阀芯连结的螺线管杆移动，使所述第四提升阀开闭，并且，所述螺线管部按压第二阀芯，使第三提升阀开闭，将所述第一感压弹簧装置的所述第一有效受压面积、所述第一提升阀的所述第一受压面积、所述第二提升阀的所述第二受压面积形成为大致相等，并将所述第二感压弹簧装置的所述第二有效受压面积形成为比所述第一感压弹簧装置的所述第一有效受压面积大，并且，在所述螺线管杆的前进使所述第四提升阀闭阀、所述第三提升阀开阀时，对应从所述第三提升阀流入所述连通室的工作流体的压力，所述阀座体使所述第一阀芯跟随动作，使所述第一提升阀和所述第二提升阀开闭。
2.如权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述第三提升阀的所述第三受压面积、所 述第四提升阀的所述第四受压面积和所述第三感压弹簧装置的所述第三有效受压面积形 成为大致相等。
全文摘要
一种控制阀，可增大流入工作室的工作压力，用小型的螺线管部来提高阀的流体控制响应性。本发明的控制阀中，将第一感压弹簧装置的第一有效受压面积、第一提升阀的第一受压面积、第二提升阀的第二受压面积形成为大致相等，并将第二感压弹簧装置的第二有效受压面积形成为比第一感压弹簧装置的第一有效受压面积大，并且，在螺线管杆的前进使第四提升阀闭阀、第三提升阀开阀时，对应从第三提升阀流入连通室的工作流体的压力，阀座体使第一阀芯跟随动作，使第一提升阀和第二提升阀以可进行压力控制的方式进行开闭。
文档编号F16K31/06GK101784830SQ20088010424
公开日2010年7月21日 申请日期2008年8月27日 优先权日2007年8月31日
发明者冈本英司 申请人:伊格尔工业股份有限公司