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改善作用于阀芯的工作流体压力的不平衡引起的动作不良问题、或控制阀动作时的滑动阻力引起的动作不良、或阀芯的快速动作引起的弹簧单元等的延迟的控制阀。
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(例如参照日本特许申请公开2004-197858号公报(专利文献1))。该压力比例控制阀例如是AT(自动变速)汽车的驱动装置和液压控制装置等所使用的三通阀。
下面对上述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的骨架的主体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110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侧的一部分，沿着周面形成有多个通路槽110C。在第一阀芯120的第一阀面120A从第一阀座面110B离开而开阀时，上述通路槽110C与第一阀芯120的小直径面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。该第一压力室108设有第一滑动周面108A。在该第一滑动周面108A上设有安装第一密封环S1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。该第二压力室109的外周设有第二滑动周面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，根据流过螺线管150的电流的大小使螺线管杆151
3动作，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的动作是利用第一弹簧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动作时，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开闭阀动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，因此在外部混入工作流体的杂质有时会介于该滑动面间。因此，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可能会在动作中产生响应的 延迟。而且，还可能会因该第一阀芯120被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的动作特性发生变化，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，会使组装和加工成本高扬。
另外，作为本发明的相关技术，存在如图6所示的螺线管阀(例如参照日本特许公 开公报2002-295708号公报(专利文献2))。图6是阀部210和螺线管230形成为一体的结 构。该阀部210在阀套211的内部设有贯穿孔211A。该阀套211的贯穿孔211A被第一阀 座212、第二阀座213、螺杆214分隔，形成为流入室215A、压力控制室215B和流出室215C。 该流入室215A与流入端口 215Al连通。另外，压力控制室215B与压力控制端口 215B1连 通。并且，流出室215C与流出端口 215C1连通。 另外，在流入室215A内配设有第一阀芯216A。该第一阀芯216A被弹簧219弹性 地按压而与第一阀座212的第一阀座面212A分离、接触，构成第一提升阀。该第一提升阀 利用螺线管230和弹簧219的作用力进行开闭，从而开闭流入室215A与压力控制室215B 的通路。另外，第二阀芯216B被配设在压力控制室215B内。而且，第一阀芯216A和第二 阀芯216B通过连结部216C结合，整体构成为连结阀芯216。该第二阀芯216B与第二阀座 213的第二阀座面213A分离、接触，构成第二提升阀。该第二提升阀利用螺线管230和弹簧 219的作用力进行开闭，从而开闭压力控制室215B与流出室215C的通路。
这样构成的阀部210进行与上述压力比例控制阀100同样的动作。而且，对应流 过螺线管230的电流的大小使第一提升阀和第二提升阀开闭，对工作流体进行控制。另一 方面，由于从流入端口 215A1流入流入室215A的工作流体的压力是由泵压送的，因此工作 流体有时会产生脉动(变动)。从该流入端口215A1流入的脉动压力作用于连结阀芯216， 相对于该工作流体的压力，连结阀芯216不是可使作用于两侧的压力抵消的结构，因此，有
4时会使连结阀芯216产生脉动。因此，第一提升阀和第二提升阀有时很难准确地控制工作 流体。 专利文献1 :日本特许申请公开2004-197858号公报
专利文献2 :日本特许申请公开2002-295708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，提高阀芯的与动作力相对应的开闭阀的响应能力。而且，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利用螺线管部使控制阀部开闭、从而控制工作流体的
压力的控制阀，包括主体，该主体在其内部具有第一阀室和第二阀室，并具有设于阀孔面
的上述第一阀室侧的周面的第一阀座面，上述阀孔面将设于上述第一阀室与上述第二阀室
之间的分隔部贯穿；供给端口 ，该供给端口贯穿上述主体而与上述第一阀室连通，并让供给
压力的流体流过；输出端口，该输出端口贯穿上述主体而与上述第二阀室连通，并让控制压
力的流体流过；第一波纹管装置，该第一波纹管装置具有弹簧单元并配置于上述第一阀室
内，筒状的一端周部与主体密封地连结，并且上述筒状内形成为第二连通路；排出端口 ，该
排出端口贯穿上述主体而与上述第二连通路连通，并让排出压力的流体流过；阀芯，该阀芯
的一端部与上述第一波纹管装置的另一端周部连结，上述阀芯具有与上述第二连通路连通
的第一连通路，并且，上述阀芯具有一个第一阀部面、本体部和第二阀部面，上述第一阀部
面与上述第一阀座面分离、接触而构成第一提升阀，上述本体部移动自如地配置于上述阀
孔面内，与上述阀孔面之间具有能与上述供给端口连通的第一流通路，上述第二阀部面与
上述本体部形成一体，并配置于上述第二阀室；阀座体，该阀座体具有一个第二阀座面，该
第二阀座面设于与上述阀芯的第二阀部面相对的内周面的角部，与上述第二阀部面分离、
接触而构成第二提升阀，并且，上述阀座体在能与上述第一连通路连通的上述内周面内具
有第一内部通路；第二波纹管装置，该第二波纹管装置配置于上述第二阀室内，筒状的一端
周部与主体连结，并且，另一端周部与上述阀座体密封地连结，上述第二波纹管装置具有能
与上述第一内部通路连通的第二内部通路，并构成为弹簧单元；以及上述螺线管部，该螺线
管部具有经由上述第二内部通路与上述阀座体连结的螺线管杆，并使上述螺线管杆对应电
流的大小进行移动，上述第一波纹管装置的第一有效受压面积、上述第一阀座面与第一阀
部面的接合部分内部的受到流体压力的第一受压面积、上述第二阀座面与第二阀部面的接
合部分内部的受到流体压力的第二受压面积形成为大致相等，并且，上述第二波纹管装置
的第二有效受压面积形成得比上述第一有效受压面积大。 根据这种结构的控制阀，由于将第一受压面积和第一有效受压面积形成为大致相 同的受压面积，因此即使供给压力对阀芯作用，也能防止产生不平衡的力(作用于阀芯的 压力的相反的力被抵消)。其结果是，不受供给压力影响的阀芯的开闭阀可按照设定值对控制压力的流体进行控制。另外，阀芯也不会因供给压力而产生变动，因此，还可防止第一提升阀的接合面的磨损。另外，将第一受压面积和第一有效受压面积形成为相同的阀芯可由大致相同直径的第一波纹管装置串联支撑。其结果是，不必利用主体来引导阀芯，因此，阀的构造变得简单，能降低成本。另外，与阀芯和阀座体一起动作的第一波纹管装置和第二波纹管装置没有与相对零件相对滑动的面，因此，可防止因工作流体中所含的杂质在动作时附着于滑动面而产生动作不良问题。另外，第一波纹管装置和第二波纹管装置同时具有弹簧单元和工作流体的流通路，因此，可起到简化主体和阀芯的构造并大幅度降低制作成本的效果。 较为理想的是，本发明的控制阀中，上述第二波纹管装置构成为将上述第二阀座
体朝上述阀芯按压的弹簧单元，并且，上述螺线管部对应电流的大小使上述螺线管杆朝着
从上述阀芯离开的方向移动，在使电流流过上述螺线管部时，上述阀座体从上述第二阀部
开阀，并且，在切断流向上述螺线管部的电流时，上述阀座体与上述第二阀部闭阀。 根据这种结构的控制阀，第二波纹管装置被弹性地支撑，因此，可将阀座体以与阀
芯相对的状态稳定地保持。因此，阀座部和第二波纹管装置不需要对偏转进行导向的构件，
可与螺线管杆的按压力相对地稳定支撑。因此，即使流体中所含的杂质发生附着，由于没有
滑动面，因此也能有效防止因杂质而使滑动面的滑动阻力增大。另外，根据这种结构的控制
阀，即使在流过螺线管部的电流因事故而被切断时，由于第二提升阀会紧急闭阀，因此不会
将控制机械的工作流体排出，可防止因工作流体的排出而使控制机械误动作。 另外，上述弹簧单元的按压方向或螺线管部的螺线管杆的移动方向可根据使用控
制阀的对象侧的使用条件进行适当选择，不限定于任何特定的方向。 另外，较为理想的是，本发明的控制阀中，上述阀座体在上述阀座部的内周侧侧面
具有筒部，并且，上述筒部与上述第二波纹管装置的内周面留有空隙地嵌合。 根据这种结构的控制阀，在阀座体檐部的内周侧形成有筒部，在该筒部的内周面
的角部设有第二阀座面。而且，檐部被大直径的第二波纹管装置支撑，因此，即使阀芯只被
第一波纹管装置支撑，构成第二提升阀的第二阀座面和第二阀部面也能可靠地闭阀。因此，
阀芯和阀座体的动作面不存在滑动的面，不存在滑动阻力，阀芯的响应能力优良，可利用阀
芯进行压力控制。 另外，较为理想的是，本发明的控制阀中，上述第一流通路由上述本体部与上述阀
孔面之间的环状空间形成，并且，第一阀部面朝着上述本体部形成为锥面。 根据这种结构的控制阀，由于将阀芯的第一阀部和第二阀部之间的本体部与阀孔
面空开间隙地嵌合，并将第一阀部面形成为锥面来构成提升阀，因此阀芯上不存在滑动的
面。因此，阀芯开闭阀时可在没有滑动阻力的情况下控制控制压力的流体，另外，由于阀芯
上不存在滑动面，因而也不会因杂质而使滑动阻力增大。因此，阀芯的响应能力优良，能可
靠地控制控制压力的流体。


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的第一动作状态的控制阀的全剖视图。
图3是表示图1的第二动作状态的控制阀的全剖视图。
图4是本发明的第二实施例所涉及的控制阀的全剖视图。
图5是本发明之前的控制阀的全剖视图。
图6是本发明之前的其它控制阀的全剖视图。
具体实施例方式
下面，根据附图来详细说明本发明的实施方式的控制阀。 图1是表示本发明的实施例1的控制阀1的剖视图。图1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1B形成为一体。该控制阀部1A利用主体 2形成外框。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被分隔部2A分 割，藉此，在分隔部2A的一侧形成第一阀室3A，并在另一侧形成第二阀室3B。另外，分隔部 2A的在轴心处贯穿至第一阀室3A和第二阀室3B的阀孔的周面设有阀孔面2B。另外，在该 阀孔面2B的第一阀室3A侧的一端的角部形成有第一阀座面2B1。而且，主体2用铁、黄铜、 铜、铝、不锈钢等金属、合成树脂材等进行制作。 另外，在主体2上，供给端口 4A从外周面贯穿至第一阀室3A，并且，从第一阀室3A 的中央朝外侧形成有排出端口4C。供给端口4A最好沿主体2的外周向设置多个。从主体 2的外周面贯穿至第二阀室3B的输出端口 4B最好沿该外周面设置多个。在主体2的第二 阀室3B的螺线管部1B侧的另一端部，设有沿轴向贯穿的螺线管杆36用的贯穿孔6。在主 体2的设有贯穿孔6的端部，设有安装螺线管部1B的安装面5。供给压力Ps的流体可流入 供给端口 4A。控制压力Pc的流体可流出或流入输出端口 4B。另外，排出端口 4C可排出排 出压力Pd的流体。 阀芯10在本体部10C的一端设有第一阀部IOA，组装时在另一端结合第二阀部 IOB。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。在阀孔面2B 内，阀芯10的本体部10C空开间隙地配置。该本体部10C和阀孔面2B的嵌合间隙形成为 与供给端口 4A连通的第一流通路3C。 而且，阀芯10在本体部10C的第一阀室3A侧形成有与本体部10C —体的第一阀 部10A。该第一阀部10A设有朝着本体部10C形成为锥形的第一阀部面10A1。而且，第一 阀部面10A1进入阀孔面2B内而与第一阀座面2B1以线接触状态接合时闭阀，第一阀部面 10A1从第一阀座面2B1脱离时开阀。也就是说，第一阀部面10A1和第一阀座面2B1构成 第一提升阀Bl。该第一阀部面10A1与第一阀座面2B1的接合部分的内部成为受到工作流 体压力的第一受压面积Al。而且，第一阀部面10A1从第一阀座面2B1开阀时，供给压力Ps 的流体从第一阀室3A外周侧的流通路经由第一流通路3C朝第二阀室3B供给。另外，在本 体部10C的第二阀室3B内配置有与本体部IOC形成一体的第二阀部IOB。该第二阀部10B 也设有朝着前端形成锥面的第二阀部面IOBI。另外，在该阀芯10的内部形成有从第一阀部 IOA朝第二阀部IOB贯穿的第一连通路11。 另外，配置于第一阀室3A内的第一感压装置20形成为圆筒形的截面呈波纹状而 构成弹簧单元的第一波纹管装置(下面简称为第一波纹管)20B。在该第一波纹管20B的内 部设有第二连通路20A(第一感压装置20是第一波纹管装置20B的总称。本发明中，感压 装置与波纹管装置相同)。该第一波纹管20B中，受到工作流体压力的面积是第一有效受压 面积Sl。另外，第一波纹管20B的弹簧单元是将阀芯10朝前端按压的压縮弹簧，该弹簧力为F2。该第一波纹管20B的圆筒状的另一端周部以第一连通路11为中心与第一阀部10A 的端部密封地连结，并且，一端周部以排出端口 4C为中心与主体2连结。较为理想的是，该 第一阀芯10的端部的外径与所结合的第一波纹管20B的外径形成为大致相同的尺寸。也 就是说，该第一波纹管20B的第二连通路20A与阀芯10的第一连通路11连通，并与排气端 口 4C连通。另外，第一波纹管20B的弹簧力F2将阀芯10弹性地朝螺线管部1B方向按压。 在第二阀部面10B1从阀座体15的第二阀座面15A离开而开阀时，第一连通路11可使第二 阀室3B内与排气端口 4C连通。 另外，阀座体15在环状阀座部(下面称作檐部)的内周侧的侧面一体地形成有有 底圆筒部15B，该有底圆筒部15B与第二波纹管装置25B的内周面留有空隙地嵌合。若该 阀座体15是可与螺线管杆36连结、可形成第二阀座面15A的结构，并且是可与第二波纹管 装置25B连结的形状，则也可以不是图1的形状。例如，阀座体15既可以是在阀座部的内 周侧的侧面设有筒部的形状，也可以是形成为环板的阀座部。在该檐部内周面的第二阀部 IOB侧的角部形成第二阀座面15A。该第二阀座面15A与第二阀部10B的第二阀部面10B1 闭阀或开阀，对控制压力Pc的流体的流量进行调节。该第二阀部面10B1与第二阀座面15A 开闭阀，构成以线接触状态接合的第二提升阀B2。该第二阀部面10B1与第二阀座面15A的 接合部分内部的受到工作流体(控制压力Pc的流体)压力的面积是第二受压面积A2。另 外，将阀座体15的有底圆筒部15B与螺线管杆36的下端部接合，通过螺线管部1B的动作 使第二阀座面15A和第二阀部面10Bl分离、接触，从而开闭阀。另外，有底圆筒部15B设有 多个第一内部通路12，可将工作流体从第一内部通路12导入设于第二波纹管25B内的第 二内部通路25A。同时，第一内部通路12使第二内部通路25A与排出端口 4C可始终连通。 而且，第一内部通路12使压力保持平衡，以避免作用于第二内部通路25A侧的各零件的工 作流体的压力不平衡地只作用于一方的面。另外，上述第一波纹管20B具有弹簧单元的功 能，并具有与第一连通路11和排出端口 4C连通而可供工作流体流过的第二连通路20A的 功能。 另外，在第二阀室3B内的阀座体15的檐部与主体2之间配置有第二感压装置25。 该第二感压装置25是第二波纹管装置(下面简称为第二波纹管)25B的总称(本发明中， 第二感压装置与第二波纹管装置相同)，其圆筒形的截面形成为波浪形而构成弹簧单元，并 且在内周面内形成有第二内部通路25A。该第二波纹管25B是将阀座体15朝螺线管部1B 侧拉拽的拉伸弹簧，弹簧力为Fl。该第二波纹管25B的圆筒状的另一端周部与有底圆筒部 15B留有空隙地嵌合并与阀座体15的檐部密封地连结，并且，一端周部以螺线管杆36为轴 心与主体2连结而得到支撑。该阀座体15不局限于有底圆筒状的形状。例如，也可将螺线 管杆36形成双叉状并与上述筒部连结。而且，第二波纹管25B的弹簧力Fl将阀座体15朝 着从阀芯10离开的方向拉拽。另外，该第二感压装置25即第二波纹管25B具有作为弹簧单 元的功能，并具有与其它流体通路连通而可供工作流体流过的第二内部通路25A的功能。
如上所述，螺线管部1B与控制阀部1A的安装面5接合。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的动作，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前进而拉伸第二 波纹管25B，并使阀座体15朝前方移动。同时，在阀座体15移动时，阀座体15按压阀芯10 而使其移动，使第一阀部面10A1从第一阀座面2B1脱离而开阀。此时，第一波纹管20B被 压縮。 接着，根据图1、图2和图3来说明上述控制阀1的动作状态。如相同的符号所示， 图2所示的控制阀1与图1的控制阀1结构相同。图2是未对螺线管部1B通电时控制阀 部1A的动作状态。该图2的第一提升阀Bl和第二提升阀B2的开闭阀的动作状态如图2 所示。也就是说，在可动芯31与固定芯32之间彼此不存在磁场作用，因此，可动芯31和固 定芯32成为可分离的状态。同时，第一阀座体15通过第二波纹管25B的F1(参照图1)的 弹性收縮力的作用而朝螺线管部1B侧移动。而且，第二阀座面15A从第二阀部面10B1分 离。由该第二阀部面IOBI和第二阀座面15A形成的第二提升阀B2成为开阀状态，因此，第 二阀室3B和第一连通路11的流体流通。而且，在第二提升阀B2开阀时，例如可将未图示 的自动变速器的液压制动器用的工作流体(控制压力Pc的流体)从第二阀室3B经由第一 连通路11朝排出端口 4C排出。也就是说，在停止螺线管部1B时，可停止控制压力Pc的流 体。另外，在第二提升阀B2成为开阀状态时，第二内部通路25A通过第一内部通路12成为 与第二阀室3B相同的压力状态。因此，阀座体15利用直径形成得比第一波纹管20B的直 径大的第二波纹管25B的弹性收縮力在第二阀部面10B1与第二阀座面15A之间形成流通 路，形成该流通路的开阀的开度通过第二波纹管25B的弹性收縮力的作用可迅速变化。
在第二提升阀B2开阀的同时，阀芯10被第一波纹管20B的F2 (参照图1)的弹性 伸展力按压，使第一阀部面10A1与第一阀座面2B1接合。然后，由第一阀部面10A1和第一 阀座面2B1形成的第一提升阀B1闭阀。因此，从供给端口 4A供给的供给压力Ps的流体被 第一提升阀Bl切断，停滞在第一波纹管20B的外周侧流通路内，从而可防止其通过第一流 通路3C流入第二阀室3B。 如相同的符号所示，图3所示的控制阀1与图1的控制阀1结构相同。而且，图3 是对螺线管部1B施加比图1所示的控制阀1的动作状态大的电流的情况。这种情况下，第 一提升阀B1和第二提升阀B2的开闭阀的动作状态如图3所示。也就是说，可动芯31与固 定芯32之间彼此存在大的磁场作用，因此，可动芯31与固定芯32进一步靠近。与可动芯 31连结的螺线管杆36使第二波纹管25B(参照图1)弹性伸展并使阀座体15朝阀芯10侧 移动。然后，第二阀座面15A与第二阀部面10B1接合，使第二提升阀B2成为闭阀状态。因 此，第二阀室3B与第一连通路11间的流体流动被切断，流过输出端口 4B的控制压力Pc的 流体不朝排出端口4C侧流出。 同时，第一提升阀B1开阀，因此，从供给端口 4A供给来的供给压力Ps的流体流过 第一波纹管20B外周侧的流通路，继而流过第一阀座面2B1与第一阀部面10A1之间的打开 的第一流通路3C，流入第二阀室3B。然后，使输出端口 4B侧的例如液压制动器的控制压力 Pc的流体的流量增大。该来自供给端口4A的供给压力Ps的流体流入第一阀室3A。该第 一阀室3A内的阀芯10与第一波纹管20B的结合是以包围阀芯10的端部面或端部外周的 台阶部面的方式将第一波纹管20B的另一端周部接合。而且，在第一阀室3A内即使供给压 力Ps的流体作用于阀芯10，由于第一受压面积Al与第一有效受压面积Sl形成为大致相 等，因此也能避免不平衡的力对阀芯10进行作用。因此，即使从液压泵供给来的供给压力Ps的流体产生变动，也可有效防止供给压力Ps使阀芯10产生变动(脉动)，第一提升阀Bl 的开闭开度可按照设定进行动作。另外，第一阀芯10的各阀部10A、10B为提升阀形式，第 一波纹管20B的截面为波浪形的圆筒形，内外周面侧为第二连通路20A和流通路，因此，不 是像现有技术那样的与相对滑动零件相对滑动的结构。因此，即使供给压力Ps的流体中含 有微粉末等杂质，即使该微粉末等杂质附着于阀芯IO，也不会成为问题。因此，阀芯10可 在不会因工作流体中的微粉末等杂质而产生动作不良的情况下，按照设定进行开闭阀的动 作。 图1是图2所示的控制阀1和图3所示的控制阀1的动作状态的中间动作状态。 该图1的控制阀1的动作状态表示在流过螺线管部IB的电流比图3所示的控制阀1的动 作状态小、而且流过被控制的电流的状态下阀芯10的开闭阀的一种形态。这种情况下，在 第二提升阀B2闭阀的动作状态下，第一提升阀Bl对应流过螺线管部IB的电流，进行受控 制的开闭。另外，第二提升阀B2对应螺线管部IB的推力和作用在第一有效受压面积SI与 第二有效受压面积S2之差的面积上的控制压力Pc产生的力的平衡进行开闭，对控制压力 Pc的流体进行控制。而且，通过与电流对应的吸引力的作用，可动芯31与固定芯32的距离 被控制，因此，与可动芯31形成一体的螺线管杆36也相应地移动。与该螺线管杆36连结 的阀座体15在使第二波纹管25B弹性伸縮的同时，与第二阀部IOB接合成闭阀状态，使阀 芯10跟随动作。该阀芯10的跟随动作使第一阀部面10A1与第一阀座面2B1分离、接触， 对第一提升阀B1的开闭阀的开度进行控制。因此，通过第一提升阀B1的受控制的开闭，从 第一阀室3A朝第二阀室3B流动的供给压力Ps的流体可按照设定进行控制并流动。
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 叙述。该控制阀1中，如图1所示的第一提升阀Bl和第二提升阀B2处于闭阀状态时的控 制阀部l的力的平衡式如下。
其中， Fs是螺线管部1B的推力； F2是第一波纹管20B的作用力； Fl是第二波纹管25B的作用力； Sl是第一波纹管20B的第一有效受压面积； S2是第二波纹管25B的第二有效受压面积； Al是第一提升阀Bl的闭阀接合面内的第一受压面积； A2是第二提升阀B2的闭阀接合面内的第二受压面积； Ps是供给压力； Pc是控制压力； SI = Al = A2 = St。[数学式l] Fs-Pc(S2-A2)-Fl-Pc (A2-A1)+Ps (S1-A1)-F2 = 0 整理上述数学式1 ，可得 Fs-Pc(S2-St)-Fl-F2 = 0 对上式变形，可得Pc = (Fs-Fl-F2) / (S2-St)。 因此，控制阀1可利用螺线管部1B的推力Fs使阀芯10动作，对控制压力Pc进行压力比例控制。另外，通过变更第二波纹管25B的推力Fl、第一有效受压面积Sl与第二有 效受压面积S2之差的面积值，控制阀1可容易地变更与机种对应的压力比例控制。
以往的控制阀的压力比例控制中，若在阀芯动作时产生滑动阻力，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，没有设置在阀芯10、第一波纹管20B、第二 波纹管25B和阀座体15动作时产生滑动的滑动面。也就是说，阀芯10的第一提升阀Bl和 第二提升阀B2是接近线接触的接合，且其它跟随动作面也不产生滑动。而且，第一提升阀 Bl和第二提升阀B2不是滑阀形式，而是提升阀，因此，可有效防止因微粉末等杂质附着于 接触面而使滑动阻力增加。另外，第一波纹管20B和第二波纹管25B为截面呈波浪形圆筒 状的波纹管形式，沿轴向弹性伸縮而与阀芯10—起跟随动作，并且，内周侧和外周侧为流 体的流通路，因此，弹性变位时不需要嵌合面。因此，即使工作流体中含有微粉末等杂质，也 能防止阀芯10产生动作不良问题。另外，第一波纹管20B在动作方向上因供给压力Ps而 受到的力被抵消，因此，还可防止阀芯10开闭阀时产生变动。 另外，在控制阀1的动作中，工作流体作用于阀芯10的压力状态是，由于第一波纹 管20B的第一有效受压面积S1、第一提升阀B1的接合面内(密封面内)的第一受压面积 A1、第二提升阀B2的接合面内(闭阀后的密封面内)的第二受压面积A2构成为相同，因此 来自供给压力Ps的对阀芯10的压力在动作方向上彼此抵消。因此，不对阀芯IO产生来自 供给压力Ps的推力。因此，阀芯10可在不受不必要的力的情况下进行动作。另一方面，第 二波纹管25B的第二有效受压面积S2形成得比第一波纹管20B的第一有效受压面积Sl大， 因此，控制压力Pc对第一波纹管20B的第一有效受压面积Sl与第二波纹管25B的第二有 效受压面积S2的面积差的受压面积进行作用。而且，可起到这样的效果能利用因上述受 压面积之差而受到的控制压力Pc的力与对应于流过螺线管部1B的电流的推力的平衡来使 第二提升阀开闭，进行压力控制。 接着，图4是本发明的实施例2的控制阀1的全剖视图。图4的控制阀1中，螺线 管部1B与图1大致相同，控制阀部1A虽然是相同的发明，但变更了一部分的结构。也就是 说，控制阀部1A变更后的结构中，将主体2的第一阀室3A设于螺线管部1B侧，并将第二阀 室3B设于排出端口 4C侧。另外，在第二阀室3B内配置第二波纹管25B和阀座体15。并 且，在第一阀室3A内配置第一波纹管20B。而且，将阀芯10与图1反向地配设后连结第一 阀部IOA和第一波纹管20B，并且，在第二阀室3B内可开闭地配置由第二阀部10B的第二阀 部面10B1和阀座体15的第二阀座面15A形成的第二提升阀B2。另夕卜，阀座体15与图1的 阀座体15反向。另外，螺线管杆36嵌合插通于阀芯10的第一连通路ll，并将前端部与阀 座体15连结。而且，可对应螺线管杆36的动作使阀座体15和第二波纹管25B跟随动作。
另外，将第一波纹管20B的第一有效受压面积Sl、第一提升阀Bl的第一受压面积 Al、第二提升阀B2的第二受压面积A2形成为相同的面积。并且，第二波纹管25B的第二有 效受压面积S2比第一波纹管20B的第一有效受压面积Sl大。而且，第一波纹管20B采用 弹性压縮型。另外，第二波纹管25B也采用弹性压縮型。其它结构与图l的控制阀l大致 相同。图4是与图1对应的动作位置，其它动作是与用图2和图3说明的控制阀1同样的 动作。也就是说，是最大电流流过螺线管部1B时第二提升阀B2开阀的结构。本发明对应 于由控制阀1控制的装置，在没有电流流过螺线管阀1B时，防止控制压力Pc的工作流体从 上述装置排出。相反，在电流流过螺线管阀1B时，可使控制压力Pc的工作流体从上述装置
11排出。而且，可对应流过螺线管阀IB的电流的大小、第一有效受压面积SI与第二有效受压 面积S2的面积差，对控制阀1进行压力比例控制。另外，实施例2中也可起到与上述实施 例l相同的作用效果。
工业上的应用领域 如上所述，本发明的控制阀适用于在车辆的液压系统、动力传递装置等的液压+ 空气压力系统中流动的流体用的控制阀。特别地，本发明的控制阀适用于廉价且不存在动 作不良问题的控制阀。
权利要求
一种控制工作流体的压力的控制阀，其特征在于，包括主体，该主体在其内部具有第一阀室和第二阀室，并具有设于阀孔面的所述第一阀室侧的周面的第一阀座面，所述阀孔面将设于所述第一阀室与所述第二阀室之间的分隔部贯穿；供给端口，该供给端口贯穿所述主体而与所述第一阀室连通，并让供给压力的流体流过；输出端口，该输出端口贯穿所述主体而与所述第二阀室连通，并让控制压力的流体流过；第一波纹管装置，该第一波纹管装置具有弹簧单元并配置于所述第一阀室内，筒状的一端周部与主体密封地连结，并且所述筒状内形成为第二连通路；排出端口，该排出端口贯穿所述主体而与所述第二连通路连通，并让排出压力的流体流过；阀芯，该阀芯的一端部与所述第一波纹管装置的另一端周部连结，所述阀芯具有与所述第二连通路连通的第一连通路，并且，所述阀芯具有一个第一阀部面、本体部和第二阀部面，所述第一阀部面与所述第一阀座面分离、接触而构成第一提升阀，所述本体部移动自如地配置于所述阀孔面内，与所述阀孔面之间具有能与所述供给端口连通的第一流通路，所述第二阀部面与所述本体部形成一体，并配置于所述第二阀室；阀座体，该阀座体具有一个第二阀座面，该第二阀座面设于与所述阀芯的第二阀部面相对的内周面的角部，与所述第二阀部面分离、接触而构成第二提升阀，并且，所述阀座体在能与所述第一连通路连通的所述内周面内具有第一内部通路；第二波纹管装置，该第二波纹管装置配置于所述第二阀室内，筒状的一端周部与主体连结，并且，另一端周部与所述阀座体密封地连结，所述第二波纹管装置具有能与所述第一内部通路连通的第二内部通路，并构成为弹簧单元；以及螺线管部，该螺线管部具有经由所述第二内部通路与所述阀座体连结的螺线管杆，并使所述螺线管杆对应电流的大小进行移动，所述第一波纹管装置的第一有效受压面积、所述第一阀座面与第一阀部面的接合部分内部的受到流体压力的第一受压面积、所述第二阀座面与第二阀部面的接合部分内部的受到流体压力的第二受压面积形成为大致相等，并且，所述第二波纹管装置的第二有效受压面积形成得比所述第一有效受压面积大。
2. 如权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述第二波纹管装置构成为将所述第二 阀座体朝所述阀芯按压的弹簧单元，并且，所述螺线管部对应电流的大小使所述螺线管杆 朝着从所述阀芯离开的方向移动，在使电流流过所述螺线管部时，所述阀座体从所述第二 阀部开阀，并且，在切断流向所述螺线管部的电流时，所述阀座体与所述第二阀部闭阀。
3. 如权利要求1或2所述的控制阀，其特征在于，所述阀座体在所述阀座部的内周侧侧面具有筒部，并且，所述筒部与所述第二波纹管装置的内周面留有空隙地嵌合。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的控制阀，其特征在于，所述第一流通路由所述本体部与所述阀孔面之间的环状空间形成，并且，第一阀部面朝着所述本体部形成为锥面。
全文摘要
本发明提供一种阀芯的开闭阀响应性良好的控制阀。本发明的控制阀包括阀座面配置于第一阀室和第二阀室内的主体；主体的供给端口、输出端口和排出端口；具有能与排出端口连通的第二连通路的第一感压装置；设有与第二连通路连通的第一连通路、与第一阀座面构成提升阀的第一阀部面、第二阀部面的阀芯；具有与阀芯的第二阀部面构成第二提升阀的第二阀座面、能与第一连通路连通的第一内部通路的阀座体；以及与第二阀室内的阀座体连结并具有能与第一内部通路连通的第二内部通路的第二感压装置、与阀座体连结的螺线管部，第一感压装置的第一有效受压面积、第一阀座面的接合部分内部的第一受压面积、第二阀座面的接合部分内部的第二受压面积形成为大致相等，第二感压装置的第二有效受压面积形成得比第一有效受压面积大。
文档编号F16K31/06GK101784829SQ20088010424
公开日2010年7月21日 申请日期2008年8月20日 优先权日2007年8月23日
发明者冈本英司 申请人:伊格尔工业股份有限公司