圧力制御装置
【課題】圧力制御装置において、低電流で大流量の圧力制御を可能として応答性の向上を図る。
【解決手段】ハウジング１１内に駆動ピストン１８と環状ピストン２０を相対移動自在に支持し、その間にリアクションディスク２２を設けて倍力手段を構成し、一方、ハウジング１１内に圧力制御弁２４を移動自在に支持し、駆動ピストン１８及び圧力制御弁２４をリターンスプリング２３，２５により付勢支持することで、圧力室Ｒ3と減圧室Ｒ2を連通可能とする一方、ソレノイドの電磁力により環状ピストン２０及びリアクションディスク２２を介して駆動ピストン１８及び圧力制御弁２４を移動することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3を連通可能とする。
【解決手段】ハウジング１１内に駆動ピストン１８と環状ピストン２０を相対移動自在に支持し、その間にリアクションディスク２２を設けて倍力手段を構成し、一方、ハウジング１１内に圧力制御弁２４を移動自在に支持し、駆動ピストン１８及び圧力制御弁２４をリターンスプリング２３，２５により付勢支持することで、圧力室Ｒ3と減圧室Ｒ2を連通可能とする一方、ソレノイドの電磁力により環状ピストン２０及びリアクションディスク２２を介して駆動ピストン１８及び圧力制御弁２４を移動することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3を連通可能とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁力によりポペット弁を移動して流路の連通遮断を行うことで圧力差を制御する圧力制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な圧力制御装置として、ポペット弁を有する電磁弁は、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
この特許文献１に記載された電磁弁は、バルブボディに流入通路と吐出通路を形成すると共に、このバルブボディ内に球状弁体をスプリングにより付勢支持してシート部材に着座することで、流入通路と吐出通路を連通する貫通孔を遮断しており、ソレノイドを励磁してプランジャをコアに吸引し、ロッド及びピンを介して球状弁体を押圧し、この球状弁体をシート部材から離間させることで貫通孔を開放し、流入通路と吐出通路を連通して流体を流動可能としたものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−１９３６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の電磁弁において、圧力制御の応答性を上げるためには、例えば、ポペット弁による開閉する流路を拡大して開放時の流量を確保することが考えられる。しかし、流路を拡大すると、ポペット弁が閉止する流路のシール径が大きくなると共に、流体力が増大してポペット弁を閉止方向に付勢支持するスプリングの弾性力が大きくなる。そのため、ポペット弁が弁座に着座して流路を閉止している状態から、電磁力によりポペット弁を移動して流路を開放する場合、大きな電磁力が必要となってしまう。この大きな電磁力を確保するためには、ソレノイドにおけるコイルの巻数を増加することが考えられるが、これにより装置が大型化したり、製造コストが増加すると共に、コイルの発熱量が大きくなって冷却装置が必要となってしまう。また、コイルの巻数を増やして電磁力を上げると、インダクタンス（コイル抵抗）が増加し、初期動作時における応答遅れが発生し、制御性が悪化してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、低電流で大流量の圧力制御を可能として応答性の向上を図った圧力制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の圧力制御装置は、中空形状をなして第１ポート及び第２ポートを有するハウジングと、該ハウジング内に移動自在に支持された駆動弁と、該駆動弁を弁座に接近または離間する方向に付勢することで前記第１ポートと前記第２ポートを連通または遮断する付勢手段と、電磁力により前記駆動弁を前記付勢手段の付勢力に抗して移動することで前記第１ポートと前記第２ポートを連通または遮断して圧力差を制御するソレノイドと、前記駆動弁の駆動力を倍力する倍力手段とを具えたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の圧力制御装置では、前記駆動弁は、第１ピストンと第２ピストンを有し、前記第１ピストンと前記第２ピストンとの間に前記倍力手段としての弾性部材が設けられたことを特徴としている。
【０００９】
本発明の圧力制御装置では、前記第１ピストンは、環状なして前記ハウジングの内面に沿って移動自在であると共に前記ソレノイドにより移動可能であり、前記第２ピストンは、前記第１ピストンの内面に沿って該第１ピストンと相対移動自在であり、前記弾性部材は、前記ハウジングの端部に前記第１ピストン及び第２ピストンの端部に接触した状態で配置されたことを特徴としている。
【００１０】
本発明の圧力制御装置では、前記弾性部材は、前記第１ピストン及び前記第１ピストンとの接触方向の移動のみが許容され、前記第２ピストンと前記弾性部材との接触面積は、前記第２ピストンと前記弾性部材との接触面積よりも大きく設定されたことを特徴としている。
【００１１】
本発明の圧力制御装置では、前記第２ピストンの移動方向後方に第１弾性部材が配置されると共に、前記第２ピストンの移動方向前方に第２弾性部材が配置されたことを特徴としている。
【００１２】
本発明の圧力制御装置では、前記第２弾性部材は、前記付勢手段として機能することを特徴としている。
【００１３】
本発明の圧力制御装置では、前記駆動弁は、同心上に配設された第１ピストンと第２ピストンと中間ピストンを有し、前記第１ピストンと前記中間ピストンとの間に第１ボールねじ機構が介装されると共に、前記中間ピストンと前記第３ピストンとの間に第２ボールねじ機構が介装され、前記第１、第２ボールねじ機構により前記倍力手段が構成され、前記第１ボールねじ機構のねじピッチは、前記第２ボールねじ機構のねじピッチより大きく設定されたことを特徴としている。
【００１４】
本発明の圧力制御装置では、前記第２ピストンの移動方向前後に前方圧力室及び後方圧力室が設けられ、前記第１ピストンにおける前記後方圧力室からの受圧面積は、前記前方圧力室からの受圧面積に対して小さく設定されたことを特徴としている。
【００１５】
本発明の圧力制御装置では、前記前方圧力室と前記後方圧力室は、前記第１ピストン内に形成された連通路により連通されたことを特徴としている。
【００１６】
本発明の圧力制御装置では、前記第１ポートとしての高圧ポート及び減圧ポートが設けられると共に、前記第２ポートとしての制御圧ポートが設けられ、前記ハウジング内に前記駆動弁または前記第１ピストンの移動方向前方に位置して圧力制御弁が移動自在で且つ前記高圧ポートと前記制御圧ポートを遮断する方向に付勢支持され、前記ソレノイドの電磁力により前記駆動弁または前記第１ピストンを移動して前記圧力制御弁を押圧することで、前記減圧ポートと前記制御圧ポートを遮断すると共に前記高圧ポートと前記制御圧ポートを連通可能とする一方、前記ソレノイドの電磁力を低減して前記駆動弁または前記第１ピストンを移動して前記圧力制御弁の押圧力を低下することで、前記減圧ポートと前記制御圧ポートを連通すると共に前記高圧ポートと前記制御圧ポートを遮断可能とすることを特徴としている。
【００１７】
本発明の圧力制御装置では、前記圧力制御弁は、前記制御圧ポートに連通する圧力室と前記高圧ポートに連通する高圧室とをシールする第１シール部を有すると共に、前記高圧室と前記減圧ポートに連通する減圧室とをシールする第２シールを有し、前記第１シール部のシール径と前記第２シール部のシール径が同径に設定されたことを特徴としている。
【００１８】
本発明の圧力制御装置では、前記ハウジングの外部から前記付勢手段の付勢力に抗して前記駆動弁を押圧可能な外部ピストンが設けられたことを特徴としている。
【００１９】
本発明の圧力制御装置では、前記駆動弁と前記外部ピストンとの間にチャンバが設けられ、該チャンバにおける前記駆動弁のシール径と前記チャンバにおける前記外部ピストンのシール径が同径に設定されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の圧力制御装置によれば、中空形状をなして第１ポート及び第２ポートを有するハウジング内に、駆動弁を移動自在に支持し、駆動弁を付勢手段により弁座に接近または離間する方向に付勢することで第１ポートと第２ポートを連通または遮断可能すると共に、ソレノイドの電磁力により駆動弁を付勢手段の付勢力に抗して移動することで第１ポートと前記第２ポートを連通または遮断して圧力差を制御可能に構成し、駆動弁の駆動力を倍力する倍力手段を設けたので、ソレノイドの電磁力により駆動弁が移動するとき、倍力手段によりこの駆動弁の駆動力が倍力されることとなり、低電流で大流量の圧力制御が可能となり、応答性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る圧力制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の実施例１に係る圧力制御装置を表す概略構成図、図２は、実施例１の圧力制御装置における作動状態を表す概略図である。
【００２３】
実施例１の圧力制御装置において、図１に示すように、中空円筒形状をなすハウジング１１は、縦断面がコ字形状をなす上部ハウジング１２と下部ハウジング１３とから構成され、上部ハウジング１２内に下部ハウジング１３が嵌合し、リング形状をなす係止部材１４により係止されることで、上下のハウジング１２，１３が一体に固定され、内部が密閉状態となっている。
【００２４】
このハウジング１１内には、その上下方向における中間部に支持ブロック１５が固定されており、この支持ブロック１５の中央部には、上下方向に貫通する支持孔１６が形成されると共に、この支持孔１６の下部に下方に向けて広角する弁座１６ａが形成されている。そして、支持ブロック１５の上部には、円筒形状をなすスプリングサポート１７が配設されており、駆動ピストン（第２ピストン）１８がスプリングサポート１７を貫通し、支持ブロック１５の支持孔１６に移動自在に嵌合している。
【００２５】
この駆動ピストン１８は、円柱形状をなす第１支持部１８ａと、この第１支持部１８ａの先端部（図１にて下端部）に形成された球面形状をなす弁部１８ｂと、後部（図１にて上部）に形成された段付部１８ｃ及びフランジ部１８ｄと、後端部（図１にて上端部）に形成された円柱形状をなす第２支持部１８ｅとから構成されている。そして、第１支持部１８ａが支持孔１６に移動自在に嵌合すると共に、第２支持部１８ｅが上部ハウジング１２の上部に形成された凹部１２ａに移動自在に嵌合している。
【００２６】
また、上部ハウジング１２の内壁面には、支持ブロック１５の上部に位置して円筒形状をなす永久磁石１９が固定されており、この永久磁石１９の内周面に上述したスプリングサポート１７のフランジ１７ａが接触している。従って、ハウジング１１と一体の永久磁石１９によりスプリングサポート１７が位置決めされ、この位置決めされたスプリングサポート１７により駆動ピストン１８が支持されることとなり、このスプリングサポート１７により駆動ピストン１８の移動が円滑となり、推進性を向上することができる。
【００２７】
上部ハウジング１２の内側には、永久磁石１９の上方に位置して円筒形状をなす鉄製の環状ピストン（第１ピストン）２０が上下方向に沿って移動自在に支持されており、駆動ピストン１８のフランジ部１８ｄがこの環状ピストン２０の内周面に相対移動自在に嵌合している。そして、上部ハウジング１２の外側には、環状ピストン２０に対向してコイル２１が巻装されており、このコイル２１に電流を流すことで環状ピストン２０に電磁力を付与し、この環状ピストン２０を永久磁石１９との反発力により上方に移動することができる。
【００２８】
なお、本実施例では、駆動ピストン１８と環状ピストン２０により本発明の駆動弁が構成され、環状ピストン２０とコイル２１により本発明のソレノイドが構成されている。
【００２９】
また、上部ハウジング１２の上端部には、円盤形状をなすリアクションディスク２２が配置されている。このリアクションディスク２２は、駆動ピストン１８と環状ピストン２０からなる駆動弁の倍力手段として機能するものであり、弾性部材としてのゴム部材により形成されている。そして、リアクションディスク２２は、中央部に駆動ピストン１８の第２支持部１８ｅが貫通すると共に、フランジ部１８ｄと環状ピストン２０の上面が接触している。そして、駆動ピストン１８のフランジ部１８ｄとスプリングサポート１７との間に、リターンスプリング（付勢手段）２３が介装されている。
【００３０】
従って、駆動ピストン１８は、リターンスプリング２３の付勢力により第２支持部１８ｅが凹部１２ａに当接すると共に、フランジ部１８ｄがリアクションディスク２２に接触した位置に規制されており、環状ピストン２０が上方に移動してリアクションディスク２２を押圧すると、その押圧力が駆動ピストン１８に伝達され、この駆動ピストン１８がリターンスプリング２３の付勢力に抗して下方に移動することができる。
【００３１】
即ち、リアクションディスク２２は、ハウジング１１内で上方側と径方向における外側及び内側への移動が規制されることで、駆動ピストン１８と環状ピストン２０との接触方向（図１にて、下方）の移動のみが許容されている。また、リアクションディスク２２の外径に対応する面積をＡ1、駆動ピストン１８のフランジ部１８ｄの外径に対応する面積をＡ2とすると、Ａ1−Ａ2＜Ａ2の関係が成立するように、つまり、駆動ピストン１８とリアクションディスク２２との接触面積が、環状ピストン２０とリアクションディスク２２との接触面積よりも大きくなるようにリアクションディスク２２及びフランジ部１８ｄの外径が設定されている。
【００３２】
そのため、駆動ピストン１８と環状ピストン２０との間にリアクションディスク２２が設けられたこととなり、且つ、リアクションディスク２２が環状ピストン２０により押圧される面積に対して、その弾性力により駆動ピストン１８を押圧する面積が大きくなることから、リアクションディスク２２が駆動ピストン１８を押圧する押圧荷重が倍力されることとなり、環状ピストン２０が移動する小さな荷重で駆動ピストン１８は大きな駆動力を得ることができる。
【００３３】
下部ハウジング１３には、支持孔１６と同心上に支持孔１３ａが形成され、この支持孔１３ａに円柱形状をなす圧力制御弁２４が上下方向に沿って移動自在に支持されている。この圧力制御弁２４は、先端部（図１にて、上端部）に球面傘形状をなす弁部２４ａが形成されている。そして、圧力制御弁２４と下部ハウジング１３との間にリターンスプリング２５が介装されており、この圧力制御弁２４は、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座する方向に付勢支持されている。
【００３４】
また、圧力制御弁２４の中央部には、上下方向に貫通する貫通孔２６が形成されると共に、この支持孔２６の上部に上方に向けて広角する弁座２６ａが形成されている。そして、駆動ピストン１８は、弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座可能となっている。
【００３５】
本実施例の圧力制御装置は、上述したように、ハウジング１１内に駆動ピストン１８や圧力制御弁２４が移動自在に支持されることから、下部ハウジング１３と支持ブロック１５と圧力制御弁２４により区画される高圧室Ｒ1と、下部ハウジング１３と圧力制御弁２４の貫通孔２６により区画される減圧室Ｒ2と、上部ハウジング１２と支持ブロック１５と駆動ピストン１８と圧力制御弁２４により区画される圧力室Ｒ3とが設けられている。
【００３６】
そして、この圧力室Ｒ3は、駆動ピストン１８の移動方向前後の前方圧力室Ｒ31及び後方圧力室Ｒ32から構成され、前方圧力室Ｒ31と後方圧力室Ｒ32は、駆動ピストン１８内に形成された連通孔２７により連通されている。この場合、駆動ピストン１８における前進側の受圧面積をＢ1、駆動ピストン１８における後退側の受圧面積をＢ2とすると、Ｂ1−Ｂ2＜Ｂ1の関係が成立するように、つまり、駆動ピストン１８における後方圧力室Ｒ32からの受圧面積Ｂ2が、前方圧力室Ｒ31からの受圧面積Ｂ1に対して小さくなるように駆動ピストン１８の各支持部１８ａ，１８ｅの外径が設定されている。
【００３７】
また、圧力制御弁２４は、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座する第１シール部と、下部ハウジング１３の支持孔１３ａに嵌合する第２シール部を有しており、圧力室Ｒ3（前方圧力室Ｒ31）と高圧室Ｒ1とをシールする第１シール部のシール径Ｃ1と、高圧室Ｒ1と減圧室Ｒ2とをシールする第２シールのシール径Ｃ2が同径に設定されている。
【００３８】
そして、上下のハウジング１２，１３を貫通して高圧室Ｒ1に連通する高圧ポートＰ1が形成されると共に、下部ハウジング１３を貫通して減圧室Ｒ2に連通する減圧ポートＰ2が形成されている。また、上部ハウジング１２及び支持ブロック１５を貫通して圧力室Ｒ3（前方圧力室Ｒ31）に連通する制御圧ポートＰ3が形成されている。この場合、高圧ポートＰ1及び減圧ポートＰ2が本発明の第１ポートとして機能し、制御圧ポートＰ3が本発明の第２ポートとして機能する。更に、上部ハウジング１２と支持ブロック１５とスプリングサポート１７を貫通して圧力調整室Ｒ4に連通する圧力調整ポートＰ4が形成されている。高圧ポートＰ1は高圧ラインＬ1を介して高圧源２８に連結され、減圧ポートＰ2は減圧ラインＬ2を介してリザーバタンク２９に連結され、制御圧ポートＰ3は制御ラインＬ3を介して圧力供給部３０に連結され、圧力調整ポートＰ4は圧力調整ラインＬ4を介してリザーバタンク２９に連結されている。
【００３９】
従って、コイル２１に通電しないとき、駆動ピストン１８はリターンスプリング２３の付勢力により第２支持部１８ｅが上部ハウジング１２の凹部１２ａに当接し、フランジ部１８ｄがリアクションディスク２２に接触した位置に位置決めされると共に、圧力制御弁２４は、リターンスプリング２５の付勢力により弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座した位置に位置決めされており、駆動ピストン１８の弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間して通路を連通している。
【００４０】
そして、コイル２１に通電すると、環状ピストン２０に電磁力が付与され、この環状ピストン２０が永久磁石１９との反発力により上方に移動してリアクションディスク２２を押圧し、その押圧力が駆動ピストン１８に倍力伝達され、この駆動ピストン１８がリターンスプリング２３の付勢力に抗して下方に移動する。すると、駆動ピストン１８の弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して通路を遮断すると共に、この圧力制御弁２４をリターンスプリング２５の付勢力に抗して移動し、圧力制御弁２４は、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間して通路を連通することができる。
【００４１】
なお、上部ハウジング１２と下部ハウジング１３との間には、シール部材３１が介装され、上部ハウジング１２と支持ブロック１５との間にはシール部材３２が介装され、支持ブロック１５と駆動ピストン１８との間にはシール部材３３が介装され、下部ハウジング１３と圧力制御弁２４との間にはシール部材３４が介装され、上部ハウジング１２と支持ブロック１５と駆動ピストン１８との間にはシール部材としてのリアクションディスク２２が介装されることで、シール性が確保されている。また、ハウジング１１は、図示しないケーシングに支持されており、上部ハウジング１２とケーシングとの間にはシール部材３５が介装されることで、シール性が確保されている。
【００４２】
ここで、上述した本実施例の圧力制御装置による圧力制御について詳細に説明する。
【００４３】
本実施例の圧力制御装置において、図１に示す状態では、上述したように、コイル２１が消磁状態にあり、駆動ピストン１８はリターンスプリング２３によりフランジ部１８ｄがリアクションディスク２２に接触した位置にあり、一方、圧力制御弁２４は、リターンスプリング２５により弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座した位置にあり、且つ、駆動ピストン１８の弁部１８ｂが弁座２６ａから離間した位置にある。従って、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3とが遮断され、圧力室Ｒ3と減圧室Ｒ2とが連通している。
【００４４】
この状態から、コイル２１に通電すると、図２に示すように、発生する電磁力により環状ピストン２０が永久磁石１９との反発力により上方に移動してリアクションディスク２２を押圧し、その押圧力が駆動ピストン１８に伝達され、この駆動ピストン１８がリターンスプリング２３の付勢力に抗して下方に移動する。このとき、リアクションディスク２２は、図１及び図２に示すように、駆動ピストン１８と環状ピストン２０との接触方向の移動のみが許容され、駆動ピストン１８とリアクションディスク２２との接触面積が、環状ピストン２０とリアクションディスク２２との接触面積よりも大きく設定されている。そのため、リアクションディスク２２が環状ピストン２０により押圧される面積よりも、リアクションディスク２２の弾性力により駆動ピストン１８を押圧する面積が大きくなることから、駆動ピストン１８が移動する駆動力が倍力され、大きな駆動力を得ることができる。
【００４５】
また、圧力室Ｒ3を構成する前方圧力室Ｒ31と後方圧力室Ｒ32が連通孔２７により連通され、駆動ピストン１８における後方圧力室Ｒ32からの受圧面積Ｂ2が、前方圧力室Ｒ31からの受圧面積Ｂ1よりも小さく設定されている。そのため、駆動ピストン１８が移動するとき、環状ピストン２０に付与する電磁力、つまり、コイル２１への電流値は、駆動ピストン１８の前後の受圧面積差Ｂ1−Ｂ2に対応する駆動力と、リターンスプリング２３の付勢力及び各種の摺動抵抗に対応する駆動力と合力を確保できるものとすればよく、消費電力を低減することができる。
【００４６】
そして、図１に戻り、駆動ピストン１８が下方に移動すると、まず、弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して連通孔２７を遮断し、更に駆動ピストン１８が下方に移動すると、次に、圧力制御弁２４をリターンスプリング２５の付勢力に抗して下方に移動する。すると、圧力制御弁２４は、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間して通路を開放する。この場合、圧力制御弁２４は、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座する第１シール部と、下部ハウジング１３の支持孔１３ａに嵌合する第２シール部を有しており、圧力室Ｒ3と高圧室Ｒ1とをシールする第１シール部のシール径Ｃ1と、高圧室Ｒ1と減圧室Ｒ2とをシールする第２シールのシール径Ｃ2が同径に設定されている。そのため、駆動ピストン１８は、リターンスプリング２５の付勢力と各種の摺動抵抗に対応する駆動力と合力に打ち勝つだけの駆動力で十分となり、駆動ピストン１８による圧力制御弁２４の初期動作駆動力を低減することができる。
【００４７】
従って、図２に示すように、駆動ピストン１８の弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座することで、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3との連通が遮断される一方、圧力制御弁２４の弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3とが連通される。そのため、高圧源２８から高圧ポートＰ1を通して高圧室Ｒ1に作用する圧力、つまり、高圧の作動油は、圧力制御弁２４の弁部２４ａと支持ブロック１５の弁座１６ａとの隙間を通って圧力室Ｒ3に流れ、制御圧ポートＰ3から制御ラインＬ3により制御圧として圧力供給部３０に供給されることとなる。
【００４８】
なお、上述した環状ピストン２０及び駆動ピストン１８の作動時に、圧力調整室Ｒ4の容積が増減するため、圧力調整ポートＰ4及び圧力調整ラインＬ4を介してリザーバタンク２９から作動油の給排が行われる。
【００４９】
そして、この状態から、コイル２１に通電する電流値を低下すると、発生する電磁力が減少して環状ピストン２０と永久磁石１９との反発力が減少して下方に移動し、リアクションディスク２２への押圧が低下し、駆動ピストン１８はリターンスプリング２３の付勢力により上方に移動する。このとき、駆動ピストン１８は、リアクションディスク２２の変形戻りに応じて上昇するため、ゴムの反動及び復元力により減衰力が作用し、応答性が向上する。
【００５０】
そして、駆動ピストン１８が上方に移動すると、まず、弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して連通孔２７を遮断したまま、圧力制御弁２４はリターンスプリング２５の付勢力により上方に移動し、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座して通路を遮断する。次に、更に駆動ピストン１８が上方に移動すると、弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間して連通孔２７を開放する。
【００５１】
従って、図１に示すように、圧力制御弁２４の弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3との連通が遮断される一方、駆動ピストン１８の弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間することで、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが連通する。そのため、圧力室Ｒ3から制御圧ポートＰ3及び制御ラインＬ3を通して圧力供給部３０に作用する制御圧、つまり、作動油は、駆動ピストン１８の弁部１８ｂと圧力制御弁２４の弁座２６ａとの隙間を通って連通孔２７から減圧室Ｒ2に流れ、減圧ポートＰ2から減圧ラインＬ2によりリザーバタンク２９に排出される。
【００５２】
そして、この環状ピストン２０及び駆動ピストン１８の作動時に、圧力調整室Ｒ4の容積が増減するため、上述と同様に、圧力調整ポートＰ4及び圧力調整ラインＬ4を介してリザーバタンク２９から作動油の給排が行われる。
【００５３】
このように実施例１の圧力制御装置にあっては、ハウジング１１内の支持ブロック１５に駆動ピストン１８を移動自在に支持すると共に、ハウジング１１とこの駆動ピストン１８との間に環状ピストン２０を相対移動自在に支持し、駆動ピストン１８と環状ピストン２０との間にリアクションディスク２２を設けて倍力手段を構成し、一方、ハウジング１１内に圧力制御弁２４を移動自在に支持し、駆動ピストン１８をリターンスプリング２３により付勢支持すると共に、圧力制御弁２４をリターンスプリング２３により付勢支持することで、圧力室Ｒ3と減圧室Ｒ2を連通可能とする一方、ソレノイドの電磁力により環状ピストン２０及びリアクションディスク２２を介して駆動ピストン１８及び圧力制御弁２４を移動することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3を連通可能としている。
【００５４】
従って、ソレノイドの電磁力により環状ピストン２０が移動すると、リアクションディスク２２によりその駆動力が倍力されて駆動ピストン１８に伝達されることとなり、ソレノイドの電磁力による環状ピストン２０の必要駆動力が低減されることで、低電流で大流量の圧力制御が可能となり、応答性の向上を図ることができる。
【００５５】
即ち、ハウジング１１内にて、リアクションディスク２２は、駆動ピストン１８と環状ピストン２０との接触方向の移動のみが許容されており、且つ、駆動ピストン１８とリアクションディスク２２との接触面積が、環状ピストン２０とリアクションディスク２２との接触面積よりも大きくなるように設定されている。従って、リアクションディスク２２が環状ピストン２０により押圧される面積に対して、その弾性力により駆動ピストン１８を押圧する面積が大きくなることから、リアクションディスク２２が駆動ピストン１８を押圧する押圧荷重が倍力されることとなり、環状ピストン２０を移動する小さな駆動力で駆動ピストン１８は大きな駆動力を得ることができる。
【００５６】
また、駆動ピストン１８と環状ピストン２０により本発明の駆動弁を構成し、本発明の倍力手段及び弾性部材として、ゴム製のリアクションディスク２２を適用し、ハウジング１１の端部に駆動ピストン１８と環状ピストン２０との間で両者に接触するようにリアクションディスク２２を配置している。従って、駆動ピストン１８と環状ピストン２０をハウジング１１内に同心上に配置して相対移動可能とし、端部にリアクションディスク２２を配置することで、装置のコンパクト化を図ることができると共に、駆動力を容易に倍力することができる。また、ゴム製のリアクションディスク２２を適用することで、組付性を向上することができると共に、装置のコンパクト化や倍力機能の向上を図ることができる。
【００５７】
また、本実施例では、圧力室Ｒ3を、駆動ピストン１８の移動方向前後の前方圧力室Ｒ31及び後方圧力室Ｒ32から構成し、前方圧力室Ｒ31と後方圧力室Ｒ32を駆動ピストン１８内に形成された連通孔２７により連通しており、駆動ピストン１８における後方圧力室Ｒ32からの受圧面積Ｂ2が、前方圧力室Ｒ31からの受圧面積Ｂ1よりも小さくなるように駆動ピストン１８の各支持部１８ａ，１８ｅの外径を設定している。従って、駆動ピストン１８が移動するとき、環状ピストン２０に付与する電磁力、つまり、コイル２１への電流値は、駆動ピストン１８の前後の受圧面積差Ｂ1−Ｂ2に対応する駆動力と、リターンスプリング２３の付勢力及び各種の摺動抵抗に対応する駆動力と合力を確保できるものとすればよく、コイル２１の消費電力を低減することができる。
【００５８】
更に、本実施例では、圧力制御弁２４に、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座する第１シール部と、下部ハウジング１３の支持孔１３ａに嵌合する第２シール部を設け、圧力室Ｒ3と高圧室Ｒ1とをシールする第１シール部のシール径Ｃ1と、高圧室Ｒ1と減圧室Ｒ2とをシールする第２シールのシール径Ｃ2を同径に設定している。従って、駆動ピストン１８は、リターンスプリング２５の付勢力と各種の摺動抵抗に対応する駆動力と合力に打ち勝つだけの駆動力で十分となり、駆動ピストン１８による圧力制御弁２４の初期動作駆動力を低減することができる。
【００５９】
そして、本実施例では、本発明の圧力制御装置を三方弁として構成している。従って、電磁力により環状ピストン２０により駆動ピストン１８が下方に移動し、弁部１８ｂを圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座し、圧力制御弁２４を下方に移動して弁部２４ａを支持ブロック１５の弁座１６ａから離間すると、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3との連通が遮断される一方、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3とが連通されることとなり、高圧の作動油を高圧室Ｒ1から圧力室Ｒ3に流し、制御圧ポートＰ3から制御圧として出力することができる。また、電磁力を低減して環状ピストン２０を介して駆動ピストン１８を上方に移動し、圧力制御弁２４を上方に移動して弁部２４ａを支持ブロック１５の弁座１６ａに着座し、駆動ピストン１８の弁部１８ｂを圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間すると、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3との連通が遮断される一方、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが連通されることとなり、圧力室Ｒ3の作動油を減圧室Ｒ2に流し、減圧ポートＰ2から排出して減圧することができる。その結果、駆動ピストン１８と圧力制御弁２４を移動することで、圧力室Ｒ3に対する高圧室Ｒ1及び減圧室Ｒ2の連通、遮断状態を容易に切換えることが可能となり、容易に制御圧を調整することができる。
【実施例２】
【００６０】
図３は、本発明の実施例２に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６１】
実施例２の圧力制御装置において、図３に示すように、ハウジング１１は上部ハウジング１２と下部ハウジング１３とから構成され、上部ハウジング１２内に下部ハウジング１３が嵌合し、係止部材１４により係止されることで、両者が一体に固定され、内部が密閉状態となっている。このハウジング１１内には支持ブロック１５が固定されており、この支持ブロック１５の中央部には、上下方向に貫通する支持孔１６が形成されると共に、その下部に弁座１６ａが形成されている。
【００６２】
そして、この支持ブロック１５の支持孔１６には、駆動ピストン４１がガイド部１６ｂにより周方向に回転不能で、且つ、上下方向に沿って移動自在に嵌合している。この駆動ピストン４１は、支持孔１６に嵌合する第１支持部４１ａと、この第１支持部４１ａの先端部（図３にて下端部）に形成された球面形状をなす弁部４１ｂと、後端部（図３にて上端部）に形成された円柱形状をなす第２支持部４１ｃとから構成されている。
【００６３】
また、上部ハウジング１２の内壁面には、支持ブロック１５の上部に位置して円筒形状をなす磁性体（例えば、永久磁石など）４２が固定されると共に、この磁性体４２の上方に位置して円筒形状をなす鉄製の環状ピストン４３がガイド部材４４により周方向に回転不能で、且つ、上下方向に沿って移動自在に支持されている。そして、上部ハウジング１２の外側には、環状ピストン４３に対向してコイル２１が巻装されており、このコイル２１に電流を流すことで環状ピストン４３に電磁力を付与し、この環状ピストン４３を磁性体４２との吸引力により下方に移動することができる。
【００６４】
そして、磁性体４２及び環状ピストン４３と駆動ピストン４１との間には、円筒形状をなす中間ピストン４５が配設されており、環状ピストン４３と中間ピストン４５との間に第１ボールねじ機構４６が介装されると共に、中間ピストン４５と駆動ピストン４１との間に第２ボールねじ機構４７が介装されている。即ち、環状ピストン４３の内周面には第１雌ねじ部４３ａが形成され、中間ピストン４５の外周面には第１雄ねじ部４５ａが形成され、第１雌ねじ部４３ａと第１雄ねじ部４５ａとの間には多数のボール４８が介装されている。また、中間ピストン４５の内周面には第２雌ねじ部４５ｂが形成され、駆動ピストン４１の外周面には第２雄ねじ部４１ｄが形成され、第２雌ねじ部４５ｂと第２雄ねじ部４１ｄとの間には多数のボール４９が介装されている。
【００６５】
そして、第１ボールねじ機構４６を構成する第１雌ねじ部４３ａと第１雄ねじ部４５ａのねじピッチは、第２ボールねじ機構４７を構成する第２雌ねじ部４１ｂと第２雄ねじ部４１ｄのねじピッチより大きく設定されている。また、中間ピストン４５と支持ブロック１５との間に、リターンスプリング（付勢手段）５０が介装されている。
【００６６】
なお、本実施例では、駆動ピストン４１と環状ピストン４３と中間ピストン４５により本発明の駆動弁が構成され、環状ピストン４３とコイル２１により本発明のソレノイドが構成されている。また、中間ピストン４５と第１、第２ボールねじ機構４６，４７により本発明の倍力手段が構成されている。
【００６７】
従って、環状ピストン４３が回転せずに下方に移動すると、その下方移動力が第１ボールねじ機構４６により回転力に変換されて中間ピストン４５に伝達され、この中間ピストン４５が回転し、その回転力が第２ボールねじ機構４７により下方移動力に変換されて駆動ピストン４１に伝達され、この駆動ピストン４１が回転せずに下方に移動することができる。この場合、第１ボールねじ機構４６のねじピッチが第２ボールねじ機構４７のねじピッチより大きいため、環状ピストン４３の移動量に比べて駆動ピストン４１の移動量が少なくなり、つまり、環状ピストン４３の移動速度が減速されて駆動ピストン４１に伝達されることとなり、環状ピストン４３が移動する小さな荷重で駆動ピストン４１は大きな駆動力を得ることができる。
【００６８】
下部ハウジング１３には支持孔１３ａが形成され、圧力制御弁２４が上下方向に沿って移動自在に支持されており、先端部に弁部２４ａが形成されている。また、下部ハウジング１３の下端部にはリング形状をなすゴム製のリアクションディスク５１が装着され、このリアクションディスク５１の上部に円筒形状をなすスプリングサポート５２が装着されており、圧力制御弁２４とスプリングサポート５２との間にリターンスプリング２５が介装されている。
【００６９】
従って、下部ハウジング１３によりスプリングサポート５２が位置決めされ、この位置決めされたスプリングサポート５２により圧力制御弁２４が支持されることとなり、このスプリングサポート５２により圧力制御弁２４の移動が円滑となり、推進性を向上することができる。また、この圧力制御弁２４は、リアクションディスク５１の弾性力及びリターンスプリング２５の付勢力により弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座する方向に付勢支持されている。更に、下部ハウジング１３と圧力制御弁２４との間にリアクションディスク５１が介装されることで、シール性が確保されている。
【００７０】
また、圧力制御弁２４の中央部には、上下方向に貫通する貫通孔２６が形成されると共に、この支持孔２６の上部に弁座２６ａが形成されており、駆動ピストン４１は、弁部４１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座可能となっている。
【００７１】
そして、ハウジング１１内には、下部ハウジング１３と支持ブロック１５と圧力制御弁２４により区画される高圧室Ｒ1と、下部ハウジング１３と圧力制御弁２４の貫通孔２６により区画される減圧室Ｒ2と、上部ハウジング１２と支持ブロック１５と駆動ピストン４１と圧力制御弁２４により区画される圧力室Ｒ3とが設けられている。また、高圧室Ｒ1に連通する高圧ポートＰ1が形成され、減圧室Ｒ2に連通する減圧ポートＰ2が形成され、圧力室Ｒ3に連通する制御圧ポートＰ3が形成されている。そして、高圧ポートＰ1は高圧ラインＬ1を介して高圧源２８に連結され、減圧ポートＰ2は減圧ラインＬ2を介してリザーバタンク２９に連結され、制御圧ポートＰ3は制御ラインＬ3を介して圧力供給部３０に連結されている。
【００７２】
このように構成された本実施例の圧力制御装置において、コイル２１が消磁状態にあるとき、駆動ピストン４１はリターンスプリング５０により上方に付勢支持されており、一方、圧力制御弁２４は、リターンスプリング２５により弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座した位置にあり、且つ、駆動ピストン４１の弁部４１ｂが弁座２６ａから離間した位置にある。従って、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3とが遮断され、圧力室Ｒ3と減圧室Ｒ2とが連通している。
【００７３】
この状態から、コイル２１に通電すると、発生する電磁力により環状ピストン４３が磁性体４２との吸引力により下方に移動し、下方移動力が第１ボールねじ機構４６により回転力に変換されて中間ピストン４５が回転し、その回転力が第２ボールねじ機構４７により下方移動力に変換されて駆動ピストン４１が下方に移動する。このとき、第１ボールねじ機構４６のねじピッチが第２ボールねじ機構４７のねじピッチより大きいため、環状ピストン４３の移動速度が減速されて駆動ピストン４１に伝達されることから、駆動ピストン４１が移動する駆動力が倍力され、大きな駆動力を得ることができる。
【００７４】
そして、駆動ピストン４１が下方に移動すると、弁部４１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して連通孔２７を遮断し、圧力制御弁２４をリアクションディスク５１の弾性力及びリターンスプリング２５の付勢力に抗して下方に移動し、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間して通路を開放する。
【００７５】
従って、駆動ピストン４１の弁部４１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座することで、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが遮断される一方、圧力制御弁２４の弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3とが連通される。そのため、高圧源２８からの作動油が高圧ポートＰ1を通して高圧室Ｒ1に供給され、圧力制御弁２４の弁部２４ａと支持ブロック１５の弁座１６ａとの隙間を通って圧力室Ｒ3に流れ、制御圧ポートＰ3から制御ラインＬ3により制御圧として圧力供給部３０に供給される。
【００７６】
一方、この状態から、コイル２１に通電する電流値を低下すると、発生する電磁力が減少して環状ピストン４３と磁性体４２との吸引力が減少し、リターンスプリング５０の付勢力により上方に移動する。すると、環状ピストン４３の上方移動力が第１ボールねじ機構４６、中間ピストン４５、第２ボールねじ機構４７を介して駆動ピストン４１に伝達され、この駆動ピストン４１が上方に移動する。
【００７７】
そして、駆動ピストン４１が上方に移動すると、弁部４１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して連通孔２７を遮断したまま、圧力制御弁２４はリアクションディスク５１の弾性力及びリターンスプリング２５の付勢力により上方に移動し、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座して通路を遮断し、弁部４１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間して連通孔２７を開放する。
【００７８】
従って、圧力制御弁２４の弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3との連通が遮断される一方、駆動ピストン４１の弁部４１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間することで、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが連通する。そのため、作動油が圧力室Ｒ3から駆動ピストン４１の弁部４１ｂと圧力制御弁２４の弁座２６ａとの隙間を通って連通孔２７から減圧室Ｒ2に流れ、減圧ポートＰ2から減圧ラインＬ2によりリザーバタンク２９に排出される。
【００７９】
このように実施例２の圧力制御装置にあっては、ハウジング１１内に環状ピストン４３と駆動ピストン４１と中間ピストン４５を上下に移動自在に支持し、環状ピストン４３と中間ピストン４５との間に第１ボールねじ機構４６を介装すると共に、中間ピストン４５と駆動ピストン４１との間に第２ボールねじ機構４７を介装し、第１ボールねじ機構４６のねじピッチを第２ボールねじ機構４７のねじピッチより大きく設定して倍力手段を構成し、一方、ハウジング１１内に圧力制御弁２４を移動自在に支持し、駆動ピストン４１をリターンスプリング５０により付勢支持すると共に、圧力制御弁２４をリターンスプリング２５により付勢支持することで、圧力室Ｒ3と減圧室Ｒ2を連通可能とする一方、ソレノイドの電磁力により環状ピストン４３及び中間ピストン４５を介して駆動ピストン４１及び圧力制御弁２４を移動することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3を連通可能としている。
【００８０】
従って、ソレノイドの電磁力により環状ピストン４３が移動すると、中間ピストン４５及び各ボールねじ機構４６，４７によりその駆動力が倍力されて駆動ピストン４１に伝達されることとなり、ソレノイドの電磁力による環状ピストン４３の必要駆動力が低減されることで、低電流で大流量の圧力制御が可能となり、応答性の向上を図ることができる。
【実施例３】
【００８１】
図４は、本発明の実施例３に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００８２】
実施例３の圧力制御装置において、図４に示すように、ハウジング１１は上部ハウジング１２と下部ハウジング１３とから構成され、上部ハウジング１２内に下部ハウジング１３が嵌合し、係止部材１４により係止されることで、両者が一体に固定され、内部が密閉状態となっている。このハウジング１１内には支持ブロック１５が固定されており、この支持ブロック１５の中央部には、上下方向に貫通する支持孔１６が形成されると共に、その下部に弁座１６ａが形成されている。そして、この支持ブロック１５の支持孔１６には、駆動ピストン１８が上下方向に沿って移動自在に嵌合している。
【００８３】
また、上部ハウジング１２の内壁面には、支持ブロック１５の上部に位置して円筒形状をなす永久磁石１９が固定されると共に、この永久磁石１９の上方に位置して円筒形状をなす鉄製の環状ピストン２０が上下方向に沿って移動自在に支持されている。そして、上部ハウジング１２の外側に、環状ピストン２０に対向してコイル２１が巻装されており、このコイル２１に電流を流すことで環状ピストン２０に電磁力を付与し、この環状ピストン２０を永久磁石１９との反発力により上方に移動することができる。
【００８４】
また、上部ハウジング１２の上端部には、リアクションディスク２２が配置されると共に、支持ブロック１５とスプリングサポート１７との間にリアクションディスク６１が配置されている。リアクションディスク２２は、駆動ピストン１８と環状ピストン２０からなる駆動弁の倍力手段として機能するものであり、第１弾性部材としてのゴム部材により形成されている。一方、リアクションディスク６１は、駆動ピストン１８が初期位置、つまり、図４に表す位置に復帰するための復元力を付加するものであり、第２弾性部材としてのゴム部材により形成されている。
【００８５】
従って、駆動ピストン１８は、リターンスプリング２３の付勢力によりフランジ部１８ｄがリアクションディスク２２に接触した位置に規制されており、環状ピストン２０が上方に移動してリアクションディスク２２を押圧すると、その押圧力がリアクションディスク２２によって倍力されてから駆動ピストン１８に伝達され、この駆動ピストン１８がリターンスプリング２３の付勢力に抗して下方に移動することができる。そして、環状ピストン２０からリアクションディスク２２を介して駆動ピストン１８へ駆動力が伝達されなくなると、この駆動ピストン１８は、リターンスプリング２３の付勢力だけでなく、リアクションディスク６１の弾性力により上方に移動して初期位置に復帰することができる。
【００８６】
なお、その他の構成、つまり、圧力制御弁２４、貫通孔２６、高圧室Ｒ1、減圧室Ｒ2、圧力室Ｒ3、圧力調整室Ｒ4などに関する構成は、前述した実施例１と同様であるため、説明は省略する。
【００８７】
このように構成された本実施例の圧力制御装置において、コイル２１に通電すると、電磁力により環状ピストン２０が永久磁石１９との反発力により上方に移動してリアクションディスク２２を押圧し、その押圧力が倍力されて駆動ピストン１８に伝達され、この駆動ピストン１８が大きな駆動力を得てリターンスプリング２３の付勢力に抗して下方に移動する。すると、弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して連通孔２７を遮断し、圧力制御弁２４をリターンスプリング２５の付勢力に抗して下方に移動し、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間して通路を開放する。従って、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが遮断される一方、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3とが連通されることとなり、高圧源２８からの作動油が高圧ポートＰ1を通して高圧室Ｒ1に供給され、この高圧室Ｒ1から圧力室Ｒ3に流れ、制御圧ポートＰ3から制御ラインＬ3により制御圧として圧力供給部３０に供給される。
【００８８】
一方、コイル２１に通電する電流値を低下すると、電磁力が減少して環状ピストン２０と永久磁石１９との反発力が減少し、リターンスプリング２３の付勢力とリアクションディスク６１の復元力により駆動ピストン１８が上方に移動する。すると、駆動ピストン１８と共に圧力制御弁２４がリターンスプリング２５の付勢力により上方に移動し、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座して通路を遮断し、弁部４１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間して連通孔２７を開放する。従って、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3との連通が遮断される一方、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが連通されることとなり、圧力室Ｒ3の作動油が連通孔２７を通って減圧室Ｒ2に流れ、減圧ポートＰ2から減圧ラインＬ2によりリザーバタンク２９に排出される。
【００８９】
このように実施例３の圧力制御装置にあっては、ハウジング１１内に駆動ピストン１８と環状ピストン２０を相対移動自在に支持し、両者の間にリアクションディスク２２を設けて倍力手段を構成すると共に、支持ブロック１５とスプリングサポート１７との間にリアクションディスク６１を設けて駆動ピストン１８の復元力を確保し、一方、ハウジング１１内に圧力制御弁２４を移動自在に支持し、駆動ピストン１８をリターンスプリング２３により付勢支持すると共に、圧力制御弁２４をリターンスプリング２５により付勢支持することで、圧力室Ｒ3と減圧室Ｒ2を連通可能とする一方、ソレノイドの電磁力により環状ピストン２０及びリアクションディスク２２を介して駆動ピストン１８及び圧力制御弁２４を移動することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3を連通可能としている。
【００９０】
従って、ソレノイドの電磁力により環状ピストン２０が移動すると、リアクションディスク２２によりその駆動力が倍力されて駆動ピストン１８に伝達されることとなり、ソレノイドの電磁力による環状ピストン２０の必要駆動力を低減することができ、また、駆動ピストン１８がリアクションディスク６１の弾性力により確実に初期位置に復帰することができ、その結果、低電流で大流量の圧力制御が可能となり、応答性の向上を図ることができる。
【実施例４】
【００９１】
図５は、本発明の実施例４に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００９２】
実施例４の圧力制御装置において、図５に示すように、ハウジング１１は上部ハウジング１２と下部ハウジング１３とから構成され、上部ハウジング１２内に下部ハウジング１３が嵌合し、係止部材１４により係止されることで、両者が一体に固定され、内部が密閉状態となっている。このハウジング１１内には支持ブロック１５が固定されており、この支持ブロック１５の中央部には、上下方向に貫通する支持孔１６が形成されると共に、その下部に弁座１６ａが形成されている。
【００９３】
そして、この支持ブロック１５の支持孔１６には、駆動ピストン７１が上下方向に沿って移動自在に嵌合している。この駆動ピストン７１は、円柱形状をなす第１支持部７１ａと、この第１支持部７１ａの先端部（図５にて下端部）に形成された球面形状をなす弁部７１ｂと、後部（図５にて上部）に形成されたフランジ部７１ｃと、後端部（図５にて上端部）に形成された円柱形状をなす第２支持部７１ｄとから構成されている。そして、第１支持部７１ａが支持孔１６に移動自在に嵌合すると共に、第２支持部７１ｄが上部ハウジング１２の上部に形成された凹部１２ａに移動自在に嵌合している。また、駆動ピストン７１には、後述する前方圧力室Ｒ31と後方圧力室Ｒ32トを連通する連通路７２が形成されている。
【００９４】
また、上部ハウジング１２の内壁面には、支持ブロック１５の上部に位置して円筒形状をなす永久磁石１９が固定されると共に、この永久磁石１９の上方に位置して円筒形状をなす鉄製の環状ピストン２０が上下方向に沿って移動自在に支持されている。そして、上部ハウジング１２の外側に、環状ピストン２０に対向してコイル２１が巻装されており、このコイル２１に電流を流すことで環状ピストン２０に電磁力を付与し、この環状ピストン２０を永久磁石１９との反発力により上方に移動することができる。
【００９５】
また、上部ハウジング１２の上端部には、リアクションディスク（第１弾性部材）２２が配置されると共に、支持ブロック１５と駆動ピストン７１のフランジ部７１ｃとの間にリアクションディスク（第２弾性部材）６１が配置されている。リアクションディスク２２は、駆動ピストン７１と環状ピストン２０からなる駆動弁の倍力手段として機能するものであり、第１弾性部材としてのゴム部材により形成されている。一方、リアクションディスク６１は、駆動ピストン７１が初期位置、つまり、図５に表す位置に付勢すると共に、この位置に復帰するための復元力を付加するものであり、本発明の付勢手段及び第１弾性部材としてのゴム部材により形成されている。また、リアクションディスク６１は、上部ハウジング１２と駆動ピストン７１との間をシールすることで、圧力室Ｒ3からの作動油の漏洩を防止している。
【００９６】
従って、駆動ピストン７１は、リアクションディスク６１の弾性力によりフランジ部７１ｃがリアクションディスク２２に接触した位置に規制されており、環状ピストン２０が上方に移動してリアクションディスク２２を押圧すると、その押圧力がリアクションディスク２２によって倍力されてから駆動ピストン７１に伝達され、この駆動ピストン７１がリアクションディスク６１の弾性力に抗して下方に移動することができる。そして、環状ピストン２０からリアクションディスク２２を介して駆動ピストン７１へ駆動力が伝達されなくなると、この駆動ピストン７１は、リアクションディスク６１の弾性力により上方に移動して初期位置に復帰することができる。
【００９７】
なお、その他の構成、つまり、圧力制御弁２４、貫通孔２６、リアクションディスク５１、高圧室Ｒ1、減圧室Ｒ2、圧力室Ｒ3、圧力調整室Ｒ4などに関する構成は、前述した実施例１または２と同様であるため、説明は省略する。
【００９８】
このように構成された本実施例の圧力制御装置において、コイル２１に通電すると、電磁力により環状ピストン２０が永久磁石１９との反発力により上方に移動してリアクションディスク２２を押圧し、その押圧力が倍力されて駆動ピストン７１に伝達され、この駆動ピストン７１が大きな駆動力を得てリアクションディスク６１の弾性力に抗して下方に移動する。すると、弁部７１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して連通孔２７を遮断し、圧力制御弁２４をリターンスプリング２５及びリアクションディスク５１の付勢力に抗して下方に移動し、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間して通路を開放する。従って、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが遮断される一方、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3とが連通されることとなり、高圧源２８からの作動油が高圧ポートＰ1を通して高圧室Ｒ1に供給され、この高圧室Ｒ1から圧力室Ｒ3に流れ、制御圧ポートＰ3から制御ラインＬ3により制御圧として圧力供給部３０に供給される。
【００９９】
一方、コイル２１に通電する電流値を低下すると、電磁力が減少して環状ピストン２０と永久磁石１９との反発力が減少し、リアクションディスク６１の付勢力により駆動ピストン７１が上方に移動する。すると、駆動ピストン７１と共に圧力制御弁２４がリターンスプリング２５の付勢力により上方に移動し、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座して通路を遮断し、弁部７１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間して連通孔２７を開放する。従って、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3との連通が遮断される一方、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが連通されることとなり、圧力室Ｒ3の作動油が連通孔２７を通って減圧室Ｒ2に流れ、減圧ポートＰ2から減圧ラインＬ2によりリザーバタンク２９に排出される。
【０１００】
このように実施例４の圧力制御装置にあっては、ハウジング１１内に駆動ピストン７１と環状ピストン２０を相対移動自在に支持し、両者の間にリアクションディスク２２を設けて倍力手段を構成すると共に、支持ブロック１５と駆動ピストン７１との間にリアクションディスク６１を設け、一方、ハウジング１１内に圧力制御弁２４を移動自在に支持し、駆動ピストン７１をこのリアクションディスク６１により付勢支持すると共に、圧力制御弁２４をリターンスプリング２５により付勢支持することで、圧力室Ｒ3と減圧室Ｒ2を連通可能とする一方、ソレノイドの電磁力により環状ピストン２０及びリアクションディスク２２を介して駆動ピストン７１及び圧力制御弁２４を移動することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3を連通可能としている。
【０１０１】
従って、ソレノイドの電磁力により環状ピストン２０が移動すると、リアクションディスク２２によりその駆動力が倍力されて駆動ピストン７１に伝達されることとなり、ソレノイドの電磁力による環状ピストン２０の必要駆動力を低減することができ、また、支持ブロック１５と駆動ピストン７１との間にリアクションディスク６１が設けられていることから、駆動ピストン７１を初期位置に復帰させる付勢手段として機能させると共に、圧力室Ｒ3からの作動油の漏洩を防止することができ、その結果、低電流で大流量の圧力制御が可能となり、応答性の向上を図ることができると共に、装置のコンパクト化を可能とすることができる。
【実施例５】
【０１０２】
図６は、本発明の実施例５に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１０３】
実施例５の圧力制御装置において、図６に示すように、ハウジング１１内には支持ブロック１５が固定され、この支持ブロック１５の支持孔１６に駆動ピストン７１が上下方向に沿って移動自在に嵌合している。そして、駆動ピストン７１の第１支持部７１ａが支持孔１６に移動自在に嵌合すると共に、第２支持部７１ｄが上部ハウジング１２の上部に形成された凹部１２ａに移動自在に嵌合している。
【０１０４】
ハウジング１１の内壁面には、支持ブロック１５の上部に位置して永久磁石１９が固定されると共に、この永久磁石１９の上方に環状ピストン２０が上下方向に沿って移動自在に支持されており、ハウジング１１の外側に環状ピストン２０に対向してコイル２１が巻装されている。そして、ハウジング１１の上端部にリアクションディスク２２が配置されると共に、支持ブロック１５と駆動ピストン７１のフランジ部７１ｃとの間にリアクションディスク６１が配置されている。
【０１０５】
ハウジング１１の下部には圧力制御弁２４が上下方向に沿って移動自在に支持され、先端部に弁部２４ａが形成されている。そして、この圧力制御弁２４は、リアクションディスク５１とリターンスプリング２５により弁部２４ａ支持ブロック１５の弁座１６ａに当接する方向に付勢支持されている。
【０１０６】
そして、ハウジング１１内に、下部ハウジング１３と支持ブロック１５と圧力制御弁２４により区画される高圧室Ｒ1と、下部ハウジング１３と圧力制御弁２４の貫通孔２６により区画される減圧室Ｒ2と、上部ハウジング１２と支持ブロック１５と駆動ピストン７１と圧力制御弁２４により区画される圧力室Ｒ3とが設けられている。
【０１０７】
また、上部ハウジング１２の上端部には、外部ピストン８１が駆動ピストン７１と同心上で、且つ、同じ移動方向に沿って移動自在に支持されている。この外部ピストン８１は、上部ハウジング１２の外部に突出して外部から押圧可能な入力部８１ａと、円板形状をなすストッパ部８１ｂとを有し、上部ハウジング１２の突出部１２ｂにシール部材８２を介して移動自在に支持されている。そして、上部ハウジング１２とリアクションプレート２２との間には、このリアクションプレート２２の変形を防止するガイドプレート８３が設けられている。
【０１０８】
また、ハウジング１１内に区画された圧力室Ｒ3は、駆動ピストン７１の移動方向前後の前方圧力室Ｒ31及び後方圧力室Ｒ32から構成され、後方圧力室Ｒ32が本発明のチャンバとして機能する。そして、前方圧力室Ｒ31と後方圧力室Ｒ32は、駆動ピストン７１内に形成された連通路７２により連通されている。この場合、駆動ピストン７１における後方圧力室Ｒ32からの受圧面積が、前方圧力室Ｒ31からの受圧面積に対して小さくなるように駆動ピストン７１の各支持部７１ａ，７１ｄの外径が設定されている。また、チャンバとしての後方圧力室Ｒ32における駆動ピストン７１弁のシール径Ｃ11と外部ピストン８１のシール径Ｃ12が同径となるように設定されている。
【０１０９】
このように構成された本実施例の圧力制御装置において、コイル２１に通電すると、電環状ピストン２０が上方に移動してリアクションディスク２２を押圧し、その押圧力が倍力されて駆動ピストン７１に伝達され、この駆動ピストン７１が大きな駆動力を得て下方に移動する。すると、弁部７１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して連通孔２７を遮断すると共に、圧力制御弁２４を下方に移動して弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間して通路を開放する。従って、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが遮断される一方、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3とが連通されることとなり、高圧源２８からの作動油が高圧ポートＰ1を通して高圧室Ｒ1に供給され、この高圧室Ｒ1から圧力室Ｒ3に流れ、制御圧ポートＰ3から制御ラインＬ3により制御圧として圧力供給部３０に供給される。
【０１１０】
一方、コイル２１に通電する電流値を低下すると、リアクションディスク６１の付勢力により駆動ピストン７１が上方に移動する。すると、駆動ピストン７１と共に圧力制御弁２４がリターンスプリング２５の付勢力により上方に移動し、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座して通路を遮断し、弁部７１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間して連通孔２７を開放する。従って、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3との連通が遮断される一方、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが連通されることとなり、圧力室Ｒ3の作動油が連通孔２７を通って減圧室Ｒ2に流れ、減圧ポートＰ2から減圧ラインＬ2によりリザーバタンク２９に排出される。
【０１１１】
そして、コイル２１を含む制御系が失陥した場合には、外部から外部ピストン８１を直接押圧することで、後方圧力室Ｒ32（チャンバ）を介して駆動ピストン７１を押圧して下方に移動することができる。そのため、前述と同様に、駆動ピストン７１の弁部７１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して連通孔２７を遮断すると共に、圧力制御弁２４を下方に移動して弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間して通路を開放することができ、高圧室Ｒ1の作動油を圧力室Ｒ3から制御圧ポートＰ3、制御ラインＬ3により制御圧として圧力供給部３０に供給することができる。
【０１１２】
このように実施例５の圧力制御装置にあっては、ハウジング１１内に駆動ピストン７１と環状ピストン２０を相対移動自在に支持し、両者の間にリアクションディスク２２を設けて倍力手段を構成する一方、ハウジング１１内に圧力制御弁２４を移動自在に支持し、駆動ピストン７１をこのリアクションディスク６１により付勢支持すると共に、圧力制御弁２４をリターンスプリング２５により付勢支持することで、圧力室Ｒ3と減圧室Ｒ2を連通可能とする一方、ソレノイドの電磁力により環状ピストン２０及びリアクションディスク２２を介して駆動ピストン７１及び圧力制御弁２４を移動することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3を連通可能とすると共に、ハウジング１１の上端部に駆動ピストン７１と対向して外部ピストン８１を設けている。
【０１１３】
従って、制御系が失陥した場合であっても、外部ピストン８１を押圧すると、駆動ピストン７１に駆動力を伝達して下方に移動し、弁部７１ｂにより連通孔２７を遮断すると共に、圧力制御弁２４を下方に移動して弁部２４ａを弁座１６ａから離間して通路を開放することができ、確実に高圧室Ｒ1の作動油を圧力室Ｒ3に供給して制御圧として圧力供給部３０に供給することができる。
【０１１４】
この場合、駆動ピストン７１と外部ピストン８１との間には、チャンバとしての後方圧力室Ｒ32が設けられ、この後方圧力室Ｒ32における駆動ピストン７１弁のシール径Ｃ11と外部ピストン８１のシール径Ｃ12が同径に設定されている。従って、駆動ピストン７１の受圧面積と外部ピストン８１の受圧面積が同等となり、制御系の失陥時に容易に外部ピストン８１を介して駆動ピストン７１を押圧することができる。また、外部ピストン８１の押圧荷重や押圧ストロークなどに基づいて、駆動ピストン７１の駆動特性、例えば、リアクションディスク６１による付勢力、駆動ストローク、必要電流値などを適正に把握することができ、各種設定値の調整を容易に行うことができる。
【０１１５】
なお、上述した各実施例では、本発明の倍力手段を弾性部材として、ゴム製のリアクションディスク２２を用いたり、２つのボールねじ機構４６，４７にて構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、作動油を密封したり、遊星歯車機構などを適用してもよい。また、駆動弁を駆動ピストン１８，４１，７１と環状ピストン２０，４３により構成し、ハウジング１１内にて、駆動ピストン１８，４１，７１の外側に環状ピストン２０，４３を配設してコンパクト化を図ったが、この構成に限定されるものではなく、駆動弁として２つのピストンを直列に配設したり、駆動弁を１つの駆動ピストンとしてもよい。
【０１１６】
また、上述した各実施例では、本発明の圧力制御装置をポペット式の三方弁に適用したが、二方弁に適用しても前述と同様の作用効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
以上のように、本発明に係る圧力制御装置は、低電流で大流量の圧力制御を可能とすることで応答性の向上を図ったものであり、いずれの種類の圧力制御装置に用いても好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の実施例１に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。
【図２】実施例１の圧力制御装置における作動状態を表す概略図である。
【図３】本発明の実施例２に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。
【図４】本発明の実施例３に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。
【図５】本発明の実施例４に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。
【図６】本発明の実施例５に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１１ ハウジング
１５ 支持ブロック
１８，４１，７１ 駆動ピストン（駆動弁）
１８ａ，４１ａ，７１ａ 第１支持部
１８ｂ，４１ｂ，７１ｂ 弁部
１８ｄ，７１ｃ フランジ部
１８ｅ，４１ｃ，７１ｄ 第２支持部
１９，４２ 永久磁石
２０，４３ 環状ピストン（駆動弁、ソレノイド）
２１ コイル（ソレノイド）
２２ リアクションディスク（倍力手段、弾性部材、第１弾性部材）
２３，５０ リターンスプリング（付勢手段）
２４ 圧力制御弁
２６ 貫通孔
２７ 連通孔（連通路）
２８ 高圧源
２９ リザーバタンク
３０ 圧力供給部
４５ 中間ピストン（駆動弁）
４６ 第１ボールねじ機構（倍力手段）
４７ 第２ボールねじ機構（倍力手段）
５１ リアクションディスク
６１ リアクションディスク（第２弾性部材、付勢手段）
８１ 外部ピストン
Ｒ1 高圧室
Ｒ2 減圧室
Ｒ3 圧力室
Ｒ31 前方圧力室
Ｒ32 後方圧力室（チャンバ）
Ｒ4 圧力調整室
Ｐ1 高圧ポート
Ｐ2 減圧ポート
Ｐ3 制御圧ポート
Ｐ4 圧力調整ポート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁力によりポペット弁を移動して流路の連通遮断を行うことで圧力差を制御する圧力制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な圧力制御装置として、ポペット弁を有する電磁弁は、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
この特許文献１に記載された電磁弁は、バルブボディに流入通路と吐出通路を形成すると共に、このバルブボディ内に球状弁体をスプリングにより付勢支持してシート部材に着座することで、流入通路と吐出通路を連通する貫通孔を遮断しており、ソレノイドを励磁してプランジャをコアに吸引し、ロッド及びピンを介して球状弁体を押圧し、この球状弁体をシート部材から離間させることで貫通孔を開放し、流入通路と吐出通路を連通して流体を流動可能としたものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−１９３６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の電磁弁において、圧力制御の応答性を上げるためには、例えば、ポペット弁による開閉する流路を拡大して開放時の流量を確保することが考えられる。しかし、流路を拡大すると、ポペット弁が閉止する流路のシール径が大きくなると共に、流体力が増大してポペット弁を閉止方向に付勢支持するスプリングの弾性力が大きくなる。そのため、ポペット弁が弁座に着座して流路を閉止している状態から、電磁力によりポペット弁を移動して流路を開放する場合、大きな電磁力が必要となってしまう。この大きな電磁力を確保するためには、ソレノイドにおけるコイルの巻数を増加することが考えられるが、これにより装置が大型化したり、製造コストが増加すると共に、コイルの発熱量が大きくなって冷却装置が必要となってしまう。また、コイルの巻数を増やして電磁力を上げると、インダクタンス（コイル抵抗）が増加し、初期動作時における応答遅れが発生し、制御性が悪化してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、低電流で大流量の圧力制御を可能として応答性の向上を図った圧力制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の圧力制御装置は、中空形状をなして第１ポート及び第２ポートを有するハウジングと、該ハウジング内に移動自在に支持された駆動弁と、該駆動弁を弁座に接近または離間する方向に付勢することで前記第１ポートと前記第２ポートを連通または遮断する付勢手段と、電磁力により前記駆動弁を前記付勢手段の付勢力に抗して移動することで前記第１ポートと前記第２ポートを連通または遮断して圧力差を制御するソレノイドと、前記駆動弁の駆動力を倍力する倍力手段とを具えたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の圧力制御装置では、前記駆動弁は、第１ピストンと第２ピストンを有し、前記第１ピストンと前記第２ピストンとの間に前記倍力手段としての弾性部材が設けられたことを特徴としている。
【０００９】
本発明の圧力制御装置では、前記第１ピストンは、環状なして前記ハウジングの内面に沿って移動自在であると共に前記ソレノイドにより移動可能であり、前記第２ピストンは、前記第１ピストンの内面に沿って該第１ピストンと相対移動自在であり、前記弾性部材は、前記ハウジングの端部に前記第１ピストン及び第２ピストンの端部に接触した状態で配置されたことを特徴としている。
【００１０】
本発明の圧力制御装置では、前記弾性部材は、前記第１ピストン及び前記第１ピストンとの接触方向の移動のみが許容され、前記第２ピストンと前記弾性部材との接触面積は、前記第２ピストンと前記弾性部材との接触面積よりも大きく設定されたことを特徴としている。
【００１１】
本発明の圧力制御装置では、前記第２ピストンの移動方向後方に第１弾性部材が配置されると共に、前記第２ピストンの移動方向前方に第２弾性部材が配置されたことを特徴としている。
【００１２】
本発明の圧力制御装置では、前記第２弾性部材は、前記付勢手段として機能することを特徴としている。
【００１３】
本発明の圧力制御装置では、前記駆動弁は、同心上に配設された第１ピストンと第２ピストンと中間ピストンを有し、前記第１ピストンと前記中間ピストンとの間に第１ボールねじ機構が介装されると共に、前記中間ピストンと前記第３ピストンとの間に第２ボールねじ機構が介装され、前記第１、第２ボールねじ機構により前記倍力手段が構成され、前記第１ボールねじ機構のねじピッチは、前記第２ボールねじ機構のねじピッチより大きく設定されたことを特徴としている。
【００１４】
本発明の圧力制御装置では、前記第２ピストンの移動方向前後に前方圧力室及び後方圧力室が設けられ、前記第１ピストンにおける前記後方圧力室からの受圧面積は、前記前方圧力室からの受圧面積に対して小さく設定されたことを特徴としている。
【００１５】
本発明の圧力制御装置では、前記前方圧力室と前記後方圧力室は、前記第１ピストン内に形成された連通路により連通されたことを特徴としている。
【００１６】
本発明の圧力制御装置では、前記第１ポートとしての高圧ポート及び減圧ポートが設けられると共に、前記第２ポートとしての制御圧ポートが設けられ、前記ハウジング内に前記駆動弁または前記第１ピストンの移動方向前方に位置して圧力制御弁が移動自在で且つ前記高圧ポートと前記制御圧ポートを遮断する方向に付勢支持され、前記ソレノイドの電磁力により前記駆動弁または前記第１ピストンを移動して前記圧力制御弁を押圧することで、前記減圧ポートと前記制御圧ポートを遮断すると共に前記高圧ポートと前記制御圧ポートを連通可能とする一方、前記ソレノイドの電磁力を低減して前記駆動弁または前記第１ピストンを移動して前記圧力制御弁の押圧力を低下することで、前記減圧ポートと前記制御圧ポートを連通すると共に前記高圧ポートと前記制御圧ポートを遮断可能とすることを特徴としている。
【００１７】
本発明の圧力制御装置では、前記圧力制御弁は、前記制御圧ポートに連通する圧力室と前記高圧ポートに連通する高圧室とをシールする第１シール部を有すると共に、前記高圧室と前記減圧ポートに連通する減圧室とをシールする第２シールを有し、前記第１シール部のシール径と前記第２シール部のシール径が同径に設定されたことを特徴としている。
【００１８】
本発明の圧力制御装置では、前記ハウジングの外部から前記付勢手段の付勢力に抗して前記駆動弁を押圧可能な外部ピストンが設けられたことを特徴としている。
【００１９】
本発明の圧力制御装置では、前記駆動弁と前記外部ピストンとの間にチャンバが設けられ、該チャンバにおける前記駆動弁のシール径と前記チャンバにおける前記外部ピストンのシール径が同径に設定されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の圧力制御装置によれば、中空形状をなして第１ポート及び第２ポートを有するハウジング内に、駆動弁を移動自在に支持し、駆動弁を付勢手段により弁座に接近または離間する方向に付勢することで第１ポートと第２ポートを連通または遮断可能すると共に、ソレノイドの電磁力により駆動弁を付勢手段の付勢力に抗して移動することで第１ポートと前記第２ポートを連通または遮断して圧力差を制御可能に構成し、駆動弁の駆動力を倍力する倍力手段を設けたので、ソレノイドの電磁力により駆動弁が移動するとき、倍力手段によりこの駆動弁の駆動力が倍力されることとなり、低電流で大流量の圧力制御が可能となり、応答性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る圧力制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の実施例１に係る圧力制御装置を表す概略構成図、図２は、実施例１の圧力制御装置における作動状態を表す概略図である。
【００２３】
実施例１の圧力制御装置において、図１に示すように、中空円筒形状をなすハウジング１１は、縦断面がコ字形状をなす上部ハウジング１２と下部ハウジング１３とから構成され、上部ハウジング１２内に下部ハウジング１３が嵌合し、リング形状をなす係止部材１４により係止されることで、上下のハウジング１２，１３が一体に固定され、内部が密閉状態となっている。
【００２４】
このハウジング１１内には、その上下方向における中間部に支持ブロック１５が固定されており、この支持ブロック１５の中央部には、上下方向に貫通する支持孔１６が形成されると共に、この支持孔１６の下部に下方に向けて広角する弁座１６ａが形成されている。そして、支持ブロック１５の上部には、円筒形状をなすスプリングサポート１７が配設されており、駆動ピストン（第２ピストン）１８がスプリングサポート１７を貫通し、支持ブロック１５の支持孔１６に移動自在に嵌合している。
【００２５】
この駆動ピストン１８は、円柱形状をなす第１支持部１８ａと、この第１支持部１８ａの先端部（図１にて下端部）に形成された球面形状をなす弁部１８ｂと、後部（図１にて上部）に形成された段付部１８ｃ及びフランジ部１８ｄと、後端部（図１にて上端部）に形成された円柱形状をなす第２支持部１８ｅとから構成されている。そして、第１支持部１８ａが支持孔１６に移動自在に嵌合すると共に、第２支持部１８ｅが上部ハウジング１２の上部に形成された凹部１２ａに移動自在に嵌合している。
【００２６】
また、上部ハウジング１２の内壁面には、支持ブロック１５の上部に位置して円筒形状をなす永久磁石１９が固定されており、この永久磁石１９の内周面に上述したスプリングサポート１７のフランジ１７ａが接触している。従って、ハウジング１１と一体の永久磁石１９によりスプリングサポート１７が位置決めされ、この位置決めされたスプリングサポート１７により駆動ピストン１８が支持されることとなり、このスプリングサポート１７により駆動ピストン１８の移動が円滑となり、推進性を向上することができる。
【００２７】
上部ハウジング１２の内側には、永久磁石１９の上方に位置して円筒形状をなす鉄製の環状ピストン（第１ピストン）２０が上下方向に沿って移動自在に支持されており、駆動ピストン１８のフランジ部１８ｄがこの環状ピストン２０の内周面に相対移動自在に嵌合している。そして、上部ハウジング１２の外側には、環状ピストン２０に対向してコイル２１が巻装されており、このコイル２１に電流を流すことで環状ピストン２０に電磁力を付与し、この環状ピストン２０を永久磁石１９との反発力により上方に移動することができる。
【００２８】
なお、本実施例では、駆動ピストン１８と環状ピストン２０により本発明の駆動弁が構成され、環状ピストン２０とコイル２１により本発明のソレノイドが構成されている。
【００２９】
また、上部ハウジング１２の上端部には、円盤形状をなすリアクションディスク２２が配置されている。このリアクションディスク２２は、駆動ピストン１８と環状ピストン２０からなる駆動弁の倍力手段として機能するものであり、弾性部材としてのゴム部材により形成されている。そして、リアクションディスク２２は、中央部に駆動ピストン１８の第２支持部１８ｅが貫通すると共に、フランジ部１８ｄと環状ピストン２０の上面が接触している。そして、駆動ピストン１８のフランジ部１８ｄとスプリングサポート１７との間に、リターンスプリング（付勢手段）２３が介装されている。
【００３０】
従って、駆動ピストン１８は、リターンスプリング２３の付勢力により第２支持部１８ｅが凹部１２ａに当接すると共に、フランジ部１８ｄがリアクションディスク２２に接触した位置に規制されており、環状ピストン２０が上方に移動してリアクションディスク２２を押圧すると、その押圧力が駆動ピストン１８に伝達され、この駆動ピストン１８がリターンスプリング２３の付勢力に抗して下方に移動することができる。
【００３１】
即ち、リアクションディスク２２は、ハウジング１１内で上方側と径方向における外側及び内側への移動が規制されることで、駆動ピストン１８と環状ピストン２０との接触方向（図１にて、下方）の移動のみが許容されている。また、リアクションディスク２２の外径に対応する面積をＡ1、駆動ピストン１８のフランジ部１８ｄの外径に対応する面積をＡ2とすると、Ａ1−Ａ2＜Ａ2の関係が成立するように、つまり、駆動ピストン１８とリアクションディスク２２との接触面積が、環状ピストン２０とリアクションディスク２２との接触面積よりも大きくなるようにリアクションディスク２２及びフランジ部１８ｄの外径が設定されている。
【００３２】
そのため、駆動ピストン１８と環状ピストン２０との間にリアクションディスク２２が設けられたこととなり、且つ、リアクションディスク２２が環状ピストン２０により押圧される面積に対して、その弾性力により駆動ピストン１８を押圧する面積が大きくなることから、リアクションディスク２２が駆動ピストン１８を押圧する押圧荷重が倍力されることとなり、環状ピストン２０が移動する小さな荷重で駆動ピストン１８は大きな駆動力を得ることができる。
【００３３】
下部ハウジング１３には、支持孔１６と同心上に支持孔１３ａが形成され、この支持孔１３ａに円柱形状をなす圧力制御弁２４が上下方向に沿って移動自在に支持されている。この圧力制御弁２４は、先端部（図１にて、上端部）に球面傘形状をなす弁部２４ａが形成されている。そして、圧力制御弁２４と下部ハウジング１３との間にリターンスプリング２５が介装されており、この圧力制御弁２４は、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座する方向に付勢支持されている。
【００３４】
また、圧力制御弁２４の中央部には、上下方向に貫通する貫通孔２６が形成されると共に、この支持孔２６の上部に上方に向けて広角する弁座２６ａが形成されている。そして、駆動ピストン１８は、弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座可能となっている。
【００３５】
本実施例の圧力制御装置は、上述したように、ハウジング１１内に駆動ピストン１８や圧力制御弁２４が移動自在に支持されることから、下部ハウジング１３と支持ブロック１５と圧力制御弁２４により区画される高圧室Ｒ1と、下部ハウジング１３と圧力制御弁２４の貫通孔２６により区画される減圧室Ｒ2と、上部ハウジング１２と支持ブロック１５と駆動ピストン１８と圧力制御弁２４により区画される圧力室Ｒ3とが設けられている。
【００３６】
そして、この圧力室Ｒ3は、駆動ピストン１８の移動方向前後の前方圧力室Ｒ31及び後方圧力室Ｒ32から構成され、前方圧力室Ｒ31と後方圧力室Ｒ32は、駆動ピストン１８内に形成された連通孔２７により連通されている。この場合、駆動ピストン１８における前進側の受圧面積をＢ1、駆動ピストン１８における後退側の受圧面積をＢ2とすると、Ｂ1−Ｂ2＜Ｂ1の関係が成立するように、つまり、駆動ピストン１８における後方圧力室Ｒ32からの受圧面積Ｂ2が、前方圧力室Ｒ31からの受圧面積Ｂ1に対して小さくなるように駆動ピストン１８の各支持部１８ａ，１８ｅの外径が設定されている。
【００３７】
また、圧力制御弁２４は、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座する第１シール部と、下部ハウジング１３の支持孔１３ａに嵌合する第２シール部を有しており、圧力室Ｒ3（前方圧力室Ｒ31）と高圧室Ｒ1とをシールする第１シール部のシール径Ｃ1と、高圧室Ｒ1と減圧室Ｒ2とをシールする第２シールのシール径Ｃ2が同径に設定されている。
【００３８】
そして、上下のハウジング１２，１３を貫通して高圧室Ｒ1に連通する高圧ポートＰ1が形成されると共に、下部ハウジング１３を貫通して減圧室Ｒ2に連通する減圧ポートＰ2が形成されている。また、上部ハウジング１２及び支持ブロック１５を貫通して圧力室Ｒ3（前方圧力室Ｒ31）に連通する制御圧ポートＰ3が形成されている。この場合、高圧ポートＰ1及び減圧ポートＰ2が本発明の第１ポートとして機能し、制御圧ポートＰ3が本発明の第２ポートとして機能する。更に、上部ハウジング１２と支持ブロック１５とスプリングサポート１７を貫通して圧力調整室Ｒ4に連通する圧力調整ポートＰ4が形成されている。高圧ポートＰ1は高圧ラインＬ1を介して高圧源２８に連結され、減圧ポートＰ2は減圧ラインＬ2を介してリザーバタンク２９に連結され、制御圧ポートＰ3は制御ラインＬ3を介して圧力供給部３０に連結され、圧力調整ポートＰ4は圧力調整ラインＬ4を介してリザーバタンク２９に連結されている。
【００３９】
従って、コイル２１に通電しないとき、駆動ピストン１８はリターンスプリング２３の付勢力により第２支持部１８ｅが上部ハウジング１２の凹部１２ａに当接し、フランジ部１８ｄがリアクションディスク２２に接触した位置に位置決めされると共に、圧力制御弁２４は、リターンスプリング２５の付勢力により弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座した位置に位置決めされており、駆動ピストン１８の弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間して通路を連通している。
【００４０】
そして、コイル２１に通電すると、環状ピストン２０に電磁力が付与され、この環状ピストン２０が永久磁石１９との反発力により上方に移動してリアクションディスク２２を押圧し、その押圧力が駆動ピストン１８に倍力伝達され、この駆動ピストン１８がリターンスプリング２３の付勢力に抗して下方に移動する。すると、駆動ピストン１８の弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して通路を遮断すると共に、この圧力制御弁２４をリターンスプリング２５の付勢力に抗して移動し、圧力制御弁２４は、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間して通路を連通することができる。
【００４１】
なお、上部ハウジング１２と下部ハウジング１３との間には、シール部材３１が介装され、上部ハウジング１２と支持ブロック１５との間にはシール部材３２が介装され、支持ブロック１５と駆動ピストン１８との間にはシール部材３３が介装され、下部ハウジング１３と圧力制御弁２４との間にはシール部材３４が介装され、上部ハウジング１２と支持ブロック１５と駆動ピストン１８との間にはシール部材としてのリアクションディスク２２が介装されることで、シール性が確保されている。また、ハウジング１１は、図示しないケーシングに支持されており、上部ハウジング１２とケーシングとの間にはシール部材３５が介装されることで、シール性が確保されている。
【００４２】
ここで、上述した本実施例の圧力制御装置による圧力制御について詳細に説明する。
【００４３】
本実施例の圧力制御装置において、図１に示す状態では、上述したように、コイル２１が消磁状態にあり、駆動ピストン１８はリターンスプリング２３によりフランジ部１８ｄがリアクションディスク２２に接触した位置にあり、一方、圧力制御弁２４は、リターンスプリング２５により弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座した位置にあり、且つ、駆動ピストン１８の弁部１８ｂが弁座２６ａから離間した位置にある。従って、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3とが遮断され、圧力室Ｒ3と減圧室Ｒ2とが連通している。
【００４４】
この状態から、コイル２１に通電すると、図２に示すように、発生する電磁力により環状ピストン２０が永久磁石１９との反発力により上方に移動してリアクションディスク２２を押圧し、その押圧力が駆動ピストン１８に伝達され、この駆動ピストン１８がリターンスプリング２３の付勢力に抗して下方に移動する。このとき、リアクションディスク２２は、図１及び図２に示すように、駆動ピストン１８と環状ピストン２０との接触方向の移動のみが許容され、駆動ピストン１８とリアクションディスク２２との接触面積が、環状ピストン２０とリアクションディスク２２との接触面積よりも大きく設定されている。そのため、リアクションディスク２２が環状ピストン２０により押圧される面積よりも、リアクションディスク２２の弾性力により駆動ピストン１８を押圧する面積が大きくなることから、駆動ピストン１８が移動する駆動力が倍力され、大きな駆動力を得ることができる。
【００４５】
また、圧力室Ｒ3を構成する前方圧力室Ｒ31と後方圧力室Ｒ32が連通孔２７により連通され、駆動ピストン１８における後方圧力室Ｒ32からの受圧面積Ｂ2が、前方圧力室Ｒ31からの受圧面積Ｂ1よりも小さく設定されている。そのため、駆動ピストン１８が移動するとき、環状ピストン２０に付与する電磁力、つまり、コイル２１への電流値は、駆動ピストン１８の前後の受圧面積差Ｂ1−Ｂ2に対応する駆動力と、リターンスプリング２３の付勢力及び各種の摺動抵抗に対応する駆動力と合力を確保できるものとすればよく、消費電力を低減することができる。
【００４６】
そして、図１に戻り、駆動ピストン１８が下方に移動すると、まず、弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して連通孔２７を遮断し、更に駆動ピストン１８が下方に移動すると、次に、圧力制御弁２４をリターンスプリング２５の付勢力に抗して下方に移動する。すると、圧力制御弁２４は、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間して通路を開放する。この場合、圧力制御弁２４は、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座する第１シール部と、下部ハウジング１３の支持孔１３ａに嵌合する第２シール部を有しており、圧力室Ｒ3と高圧室Ｒ1とをシールする第１シール部のシール径Ｃ1と、高圧室Ｒ1と減圧室Ｒ2とをシールする第２シールのシール径Ｃ2が同径に設定されている。そのため、駆動ピストン１８は、リターンスプリング２５の付勢力と各種の摺動抵抗に対応する駆動力と合力に打ち勝つだけの駆動力で十分となり、駆動ピストン１８による圧力制御弁２４の初期動作駆動力を低減することができる。
【００４７】
従って、図２に示すように、駆動ピストン１８の弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座することで、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3との連通が遮断される一方、圧力制御弁２４の弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3とが連通される。そのため、高圧源２８から高圧ポートＰ1を通して高圧室Ｒ1に作用する圧力、つまり、高圧の作動油は、圧力制御弁２４の弁部２４ａと支持ブロック１５の弁座１６ａとの隙間を通って圧力室Ｒ3に流れ、制御圧ポートＰ3から制御ラインＬ3により制御圧として圧力供給部３０に供給されることとなる。
【００４８】
なお、上述した環状ピストン２０及び駆動ピストン１８の作動時に、圧力調整室Ｒ4の容積が増減するため、圧力調整ポートＰ4及び圧力調整ラインＬ4を介してリザーバタンク２９から作動油の給排が行われる。
【００４９】
そして、この状態から、コイル２１に通電する電流値を低下すると、発生する電磁力が減少して環状ピストン２０と永久磁石１９との反発力が減少して下方に移動し、リアクションディスク２２への押圧が低下し、駆動ピストン１８はリターンスプリング２３の付勢力により上方に移動する。このとき、駆動ピストン１８は、リアクションディスク２２の変形戻りに応じて上昇するため、ゴムの反動及び復元力により減衰力が作用し、応答性が向上する。
【００５０】
そして、駆動ピストン１８が上方に移動すると、まず、弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して連通孔２７を遮断したまま、圧力制御弁２４はリターンスプリング２５の付勢力により上方に移動し、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座して通路を遮断する。次に、更に駆動ピストン１８が上方に移動すると、弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間して連通孔２７を開放する。
【００５１】
従って、図１に示すように、圧力制御弁２４の弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3との連通が遮断される一方、駆動ピストン１８の弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間することで、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが連通する。そのため、圧力室Ｒ3から制御圧ポートＰ3及び制御ラインＬ3を通して圧力供給部３０に作用する制御圧、つまり、作動油は、駆動ピストン１８の弁部１８ｂと圧力制御弁２４の弁座２６ａとの隙間を通って連通孔２７から減圧室Ｒ2に流れ、減圧ポートＰ2から減圧ラインＬ2によりリザーバタンク２９に排出される。
【００５２】
そして、この環状ピストン２０及び駆動ピストン１８の作動時に、圧力調整室Ｒ4の容積が増減するため、上述と同様に、圧力調整ポートＰ4及び圧力調整ラインＬ4を介してリザーバタンク２９から作動油の給排が行われる。
【００５３】
このように実施例１の圧力制御装置にあっては、ハウジング１１内の支持ブロック１５に駆動ピストン１８を移動自在に支持すると共に、ハウジング１１とこの駆動ピストン１８との間に環状ピストン２０を相対移動自在に支持し、駆動ピストン１８と環状ピストン２０との間にリアクションディスク２２を設けて倍力手段を構成し、一方、ハウジング１１内に圧力制御弁２４を移動自在に支持し、駆動ピストン１８をリターンスプリング２３により付勢支持すると共に、圧力制御弁２４をリターンスプリング２３により付勢支持することで、圧力室Ｒ3と減圧室Ｒ2を連通可能とする一方、ソレノイドの電磁力により環状ピストン２０及びリアクションディスク２２を介して駆動ピストン１８及び圧力制御弁２４を移動することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3を連通可能としている。
【００５４】
従って、ソレノイドの電磁力により環状ピストン２０が移動すると、リアクションディスク２２によりその駆動力が倍力されて駆動ピストン１８に伝達されることとなり、ソレノイドの電磁力による環状ピストン２０の必要駆動力が低減されることで、低電流で大流量の圧力制御が可能となり、応答性の向上を図ることができる。
【００５５】
即ち、ハウジング１１内にて、リアクションディスク２２は、駆動ピストン１８と環状ピストン２０との接触方向の移動のみが許容されており、且つ、駆動ピストン１８とリアクションディスク２２との接触面積が、環状ピストン２０とリアクションディスク２２との接触面積よりも大きくなるように設定されている。従って、リアクションディスク２２が環状ピストン２０により押圧される面積に対して、その弾性力により駆動ピストン１８を押圧する面積が大きくなることから、リアクションディスク２２が駆動ピストン１８を押圧する押圧荷重が倍力されることとなり、環状ピストン２０を移動する小さな駆動力で駆動ピストン１８は大きな駆動力を得ることができる。
【００５６】
また、駆動ピストン１８と環状ピストン２０により本発明の駆動弁を構成し、本発明の倍力手段及び弾性部材として、ゴム製のリアクションディスク２２を適用し、ハウジング１１の端部に駆動ピストン１８と環状ピストン２０との間で両者に接触するようにリアクションディスク２２を配置している。従って、駆動ピストン１８と環状ピストン２０をハウジング１１内に同心上に配置して相対移動可能とし、端部にリアクションディスク２２を配置することで、装置のコンパクト化を図ることができると共に、駆動力を容易に倍力することができる。また、ゴム製のリアクションディスク２２を適用することで、組付性を向上することができると共に、装置のコンパクト化や倍力機能の向上を図ることができる。
【００５７】
また、本実施例では、圧力室Ｒ3を、駆動ピストン１８の移動方向前後の前方圧力室Ｒ31及び後方圧力室Ｒ32から構成し、前方圧力室Ｒ31と後方圧力室Ｒ32を駆動ピストン１８内に形成された連通孔２７により連通しており、駆動ピストン１８における後方圧力室Ｒ32からの受圧面積Ｂ2が、前方圧力室Ｒ31からの受圧面積Ｂ1よりも小さくなるように駆動ピストン１８の各支持部１８ａ，１８ｅの外径を設定している。従って、駆動ピストン１８が移動するとき、環状ピストン２０に付与する電磁力、つまり、コイル２１への電流値は、駆動ピストン１８の前後の受圧面積差Ｂ1−Ｂ2に対応する駆動力と、リターンスプリング２３の付勢力及び各種の摺動抵抗に対応する駆動力と合力を確保できるものとすればよく、コイル２１の消費電力を低減することができる。
【００５８】
更に、本実施例では、圧力制御弁２４に、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座する第１シール部と、下部ハウジング１３の支持孔１３ａに嵌合する第２シール部を設け、圧力室Ｒ3と高圧室Ｒ1とをシールする第１シール部のシール径Ｃ1と、高圧室Ｒ1と減圧室Ｒ2とをシールする第２シールのシール径Ｃ2を同径に設定している。従って、駆動ピストン１８は、リターンスプリング２５の付勢力と各種の摺動抵抗に対応する駆動力と合力に打ち勝つだけの駆動力で十分となり、駆動ピストン１８による圧力制御弁２４の初期動作駆動力を低減することができる。
【００５９】
そして、本実施例では、本発明の圧力制御装置を三方弁として構成している。従って、電磁力により環状ピストン２０により駆動ピストン１８が下方に移動し、弁部１８ｂを圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座し、圧力制御弁２４を下方に移動して弁部２４ａを支持ブロック１５の弁座１６ａから離間すると、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3との連通が遮断される一方、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3とが連通されることとなり、高圧の作動油を高圧室Ｒ1から圧力室Ｒ3に流し、制御圧ポートＰ3から制御圧として出力することができる。また、電磁力を低減して環状ピストン２０を介して駆動ピストン１８を上方に移動し、圧力制御弁２４を上方に移動して弁部２４ａを支持ブロック１５の弁座１６ａに着座し、駆動ピストン１８の弁部１８ｂを圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間すると、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3との連通が遮断される一方、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが連通されることとなり、圧力室Ｒ3の作動油を減圧室Ｒ2に流し、減圧ポートＰ2から排出して減圧することができる。その結果、駆動ピストン１８と圧力制御弁２４を移動することで、圧力室Ｒ3に対する高圧室Ｒ1及び減圧室Ｒ2の連通、遮断状態を容易に切換えることが可能となり、容易に制御圧を調整することができる。
【実施例２】
【００６０】
図３は、本発明の実施例２に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６１】
実施例２の圧力制御装置において、図３に示すように、ハウジング１１は上部ハウジング１２と下部ハウジング１３とから構成され、上部ハウジング１２内に下部ハウジング１３が嵌合し、係止部材１４により係止されることで、両者が一体に固定され、内部が密閉状態となっている。このハウジング１１内には支持ブロック１５が固定されており、この支持ブロック１５の中央部には、上下方向に貫通する支持孔１６が形成されると共に、その下部に弁座１６ａが形成されている。
【００６２】
そして、この支持ブロック１５の支持孔１６には、駆動ピストン４１がガイド部１６ｂにより周方向に回転不能で、且つ、上下方向に沿って移動自在に嵌合している。この駆動ピストン４１は、支持孔１６に嵌合する第１支持部４１ａと、この第１支持部４１ａの先端部（図３にて下端部）に形成された球面形状をなす弁部４１ｂと、後端部（図３にて上端部）に形成された円柱形状をなす第２支持部４１ｃとから構成されている。
【００６３】
また、上部ハウジング１２の内壁面には、支持ブロック１５の上部に位置して円筒形状をなす磁性体（例えば、永久磁石など）４２が固定されると共に、この磁性体４２の上方に位置して円筒形状をなす鉄製の環状ピストン４３がガイド部材４４により周方向に回転不能で、且つ、上下方向に沿って移動自在に支持されている。そして、上部ハウジング１２の外側には、環状ピストン４３に対向してコイル２１が巻装されており、このコイル２１に電流を流すことで環状ピストン４３に電磁力を付与し、この環状ピストン４３を磁性体４２との吸引力により下方に移動することができる。
【００６４】
そして、磁性体４２及び環状ピストン４３と駆動ピストン４１との間には、円筒形状をなす中間ピストン４５が配設されており、環状ピストン４３と中間ピストン４５との間に第１ボールねじ機構４６が介装されると共に、中間ピストン４５と駆動ピストン４１との間に第２ボールねじ機構４７が介装されている。即ち、環状ピストン４３の内周面には第１雌ねじ部４３ａが形成され、中間ピストン４５の外周面には第１雄ねじ部４５ａが形成され、第１雌ねじ部４３ａと第１雄ねじ部４５ａとの間には多数のボール４８が介装されている。また、中間ピストン４５の内周面には第２雌ねじ部４５ｂが形成され、駆動ピストン４１の外周面には第２雄ねじ部４１ｄが形成され、第２雌ねじ部４５ｂと第２雄ねじ部４１ｄとの間には多数のボール４９が介装されている。
【００６５】
そして、第１ボールねじ機構４６を構成する第１雌ねじ部４３ａと第１雄ねじ部４５ａのねじピッチは、第２ボールねじ機構４７を構成する第２雌ねじ部４１ｂと第２雄ねじ部４１ｄのねじピッチより大きく設定されている。また、中間ピストン４５と支持ブロック１５との間に、リターンスプリング（付勢手段）５０が介装されている。
【００６６】
なお、本実施例では、駆動ピストン４１と環状ピストン４３と中間ピストン４５により本発明の駆動弁が構成され、環状ピストン４３とコイル２１により本発明のソレノイドが構成されている。また、中間ピストン４５と第１、第２ボールねじ機構４６，４７により本発明の倍力手段が構成されている。
【００６７】
従って、環状ピストン４３が回転せずに下方に移動すると、その下方移動力が第１ボールねじ機構４６により回転力に変換されて中間ピストン４５に伝達され、この中間ピストン４５が回転し、その回転力が第２ボールねじ機構４７により下方移動力に変換されて駆動ピストン４１に伝達され、この駆動ピストン４１が回転せずに下方に移動することができる。この場合、第１ボールねじ機構４６のねじピッチが第２ボールねじ機構４７のねじピッチより大きいため、環状ピストン４３の移動量に比べて駆動ピストン４１の移動量が少なくなり、つまり、環状ピストン４３の移動速度が減速されて駆動ピストン４１に伝達されることとなり、環状ピストン４３が移動する小さな荷重で駆動ピストン４１は大きな駆動力を得ることができる。
【００６８】
下部ハウジング１３には支持孔１３ａが形成され、圧力制御弁２４が上下方向に沿って移動自在に支持されており、先端部に弁部２４ａが形成されている。また、下部ハウジング１３の下端部にはリング形状をなすゴム製のリアクションディスク５１が装着され、このリアクションディスク５１の上部に円筒形状をなすスプリングサポート５２が装着されており、圧力制御弁２４とスプリングサポート５２との間にリターンスプリング２５が介装されている。
【００６９】
従って、下部ハウジング１３によりスプリングサポート５２が位置決めされ、この位置決めされたスプリングサポート５２により圧力制御弁２４が支持されることとなり、このスプリングサポート５２により圧力制御弁２４の移動が円滑となり、推進性を向上することができる。また、この圧力制御弁２４は、リアクションディスク５１の弾性力及びリターンスプリング２５の付勢力により弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座する方向に付勢支持されている。更に、下部ハウジング１３と圧力制御弁２４との間にリアクションディスク５１が介装されることで、シール性が確保されている。
【００７０】
また、圧力制御弁２４の中央部には、上下方向に貫通する貫通孔２６が形成されると共に、この支持孔２６の上部に弁座２６ａが形成されており、駆動ピストン４１は、弁部４１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座可能となっている。
【００７１】
そして、ハウジング１１内には、下部ハウジング１３と支持ブロック１５と圧力制御弁２４により区画される高圧室Ｒ1と、下部ハウジング１３と圧力制御弁２４の貫通孔２６により区画される減圧室Ｒ2と、上部ハウジング１２と支持ブロック１５と駆動ピストン４１と圧力制御弁２４により区画される圧力室Ｒ3とが設けられている。また、高圧室Ｒ1に連通する高圧ポートＰ1が形成され、減圧室Ｒ2に連通する減圧ポートＰ2が形成され、圧力室Ｒ3に連通する制御圧ポートＰ3が形成されている。そして、高圧ポートＰ1は高圧ラインＬ1を介して高圧源２８に連結され、減圧ポートＰ2は減圧ラインＬ2を介してリザーバタンク２９に連結され、制御圧ポートＰ3は制御ラインＬ3を介して圧力供給部３０に連結されている。
【００７２】
このように構成された本実施例の圧力制御装置において、コイル２１が消磁状態にあるとき、駆動ピストン４１はリターンスプリング５０により上方に付勢支持されており、一方、圧力制御弁２４は、リターンスプリング２５により弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座した位置にあり、且つ、駆動ピストン４１の弁部４１ｂが弁座２６ａから離間した位置にある。従って、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3とが遮断され、圧力室Ｒ3と減圧室Ｒ2とが連通している。
【００７３】
この状態から、コイル２１に通電すると、発生する電磁力により環状ピストン４３が磁性体４２との吸引力により下方に移動し、下方移動力が第１ボールねじ機構４６により回転力に変換されて中間ピストン４５が回転し、その回転力が第２ボールねじ機構４７により下方移動力に変換されて駆動ピストン４１が下方に移動する。このとき、第１ボールねじ機構４６のねじピッチが第２ボールねじ機構４７のねじピッチより大きいため、環状ピストン４３の移動速度が減速されて駆動ピストン４１に伝達されることから、駆動ピストン４１が移動する駆動力が倍力され、大きな駆動力を得ることができる。
【００７４】
そして、駆動ピストン４１が下方に移動すると、弁部４１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して連通孔２７を遮断し、圧力制御弁２４をリアクションディスク５１の弾性力及びリターンスプリング２５の付勢力に抗して下方に移動し、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間して通路を開放する。
【００７５】
従って、駆動ピストン４１の弁部４１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座することで、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが遮断される一方、圧力制御弁２４の弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3とが連通される。そのため、高圧源２８からの作動油が高圧ポートＰ1を通して高圧室Ｒ1に供給され、圧力制御弁２４の弁部２４ａと支持ブロック１５の弁座１６ａとの隙間を通って圧力室Ｒ3に流れ、制御圧ポートＰ3から制御ラインＬ3により制御圧として圧力供給部３０に供給される。
【００７６】
一方、この状態から、コイル２１に通電する電流値を低下すると、発生する電磁力が減少して環状ピストン４３と磁性体４２との吸引力が減少し、リターンスプリング５０の付勢力により上方に移動する。すると、環状ピストン４３の上方移動力が第１ボールねじ機構４６、中間ピストン４５、第２ボールねじ機構４７を介して駆動ピストン４１に伝達され、この駆動ピストン４１が上方に移動する。
【００７７】
そして、駆動ピストン４１が上方に移動すると、弁部４１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して連通孔２７を遮断したまま、圧力制御弁２４はリアクションディスク５１の弾性力及びリターンスプリング２５の付勢力により上方に移動し、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座して通路を遮断し、弁部４１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間して連通孔２７を開放する。
【００７８】
従って、圧力制御弁２４の弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3との連通が遮断される一方、駆動ピストン４１の弁部４１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間することで、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが連通する。そのため、作動油が圧力室Ｒ3から駆動ピストン４１の弁部４１ｂと圧力制御弁２４の弁座２６ａとの隙間を通って連通孔２７から減圧室Ｒ2に流れ、減圧ポートＰ2から減圧ラインＬ2によりリザーバタンク２９に排出される。
【００７９】
このように実施例２の圧力制御装置にあっては、ハウジング１１内に環状ピストン４３と駆動ピストン４１と中間ピストン４５を上下に移動自在に支持し、環状ピストン４３と中間ピストン４５との間に第１ボールねじ機構４６を介装すると共に、中間ピストン４５と駆動ピストン４１との間に第２ボールねじ機構４７を介装し、第１ボールねじ機構４６のねじピッチを第２ボールねじ機構４７のねじピッチより大きく設定して倍力手段を構成し、一方、ハウジング１１内に圧力制御弁２４を移動自在に支持し、駆動ピストン４１をリターンスプリング５０により付勢支持すると共に、圧力制御弁２４をリターンスプリング２５により付勢支持することで、圧力室Ｒ3と減圧室Ｒ2を連通可能とする一方、ソレノイドの電磁力により環状ピストン４３及び中間ピストン４５を介して駆動ピストン４１及び圧力制御弁２４を移動することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3を連通可能としている。
【００８０】
従って、ソレノイドの電磁力により環状ピストン４３が移動すると、中間ピストン４５及び各ボールねじ機構４６，４７によりその駆動力が倍力されて駆動ピストン４１に伝達されることとなり、ソレノイドの電磁力による環状ピストン４３の必要駆動力が低減されることで、低電流で大流量の圧力制御が可能となり、応答性の向上を図ることができる。
【実施例３】
【００８１】
図４は、本発明の実施例３に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００８２】
実施例３の圧力制御装置において、図４に示すように、ハウジング１１は上部ハウジング１２と下部ハウジング１３とから構成され、上部ハウジング１２内に下部ハウジング１３が嵌合し、係止部材１４により係止されることで、両者が一体に固定され、内部が密閉状態となっている。このハウジング１１内には支持ブロック１５が固定されており、この支持ブロック１５の中央部には、上下方向に貫通する支持孔１６が形成されると共に、その下部に弁座１６ａが形成されている。そして、この支持ブロック１５の支持孔１６には、駆動ピストン１８が上下方向に沿って移動自在に嵌合している。
【００８３】
また、上部ハウジング１２の内壁面には、支持ブロック１５の上部に位置して円筒形状をなす永久磁石１９が固定されると共に、この永久磁石１９の上方に位置して円筒形状をなす鉄製の環状ピストン２０が上下方向に沿って移動自在に支持されている。そして、上部ハウジング１２の外側に、環状ピストン２０に対向してコイル２１が巻装されており、このコイル２１に電流を流すことで環状ピストン２０に電磁力を付与し、この環状ピストン２０を永久磁石１９との反発力により上方に移動することができる。
【００８４】
また、上部ハウジング１２の上端部には、リアクションディスク２２が配置されると共に、支持ブロック１５とスプリングサポート１７との間にリアクションディスク６１が配置されている。リアクションディスク２２は、駆動ピストン１８と環状ピストン２０からなる駆動弁の倍力手段として機能するものであり、第１弾性部材としてのゴム部材により形成されている。一方、リアクションディスク６１は、駆動ピストン１８が初期位置、つまり、図４に表す位置に復帰するための復元力を付加するものであり、第２弾性部材としてのゴム部材により形成されている。
【００８５】
従って、駆動ピストン１８は、リターンスプリング２３の付勢力によりフランジ部１８ｄがリアクションディスク２２に接触した位置に規制されており、環状ピストン２０が上方に移動してリアクションディスク２２を押圧すると、その押圧力がリアクションディスク２２によって倍力されてから駆動ピストン１８に伝達され、この駆動ピストン１８がリターンスプリング２３の付勢力に抗して下方に移動することができる。そして、環状ピストン２０からリアクションディスク２２を介して駆動ピストン１８へ駆動力が伝達されなくなると、この駆動ピストン１８は、リターンスプリング２３の付勢力だけでなく、リアクションディスク６１の弾性力により上方に移動して初期位置に復帰することができる。
【００８６】
なお、その他の構成、つまり、圧力制御弁２４、貫通孔２６、高圧室Ｒ1、減圧室Ｒ2、圧力室Ｒ3、圧力調整室Ｒ4などに関する構成は、前述した実施例１と同様であるため、説明は省略する。
【００８７】
このように構成された本実施例の圧力制御装置において、コイル２１に通電すると、電磁力により環状ピストン２０が永久磁石１９との反発力により上方に移動してリアクションディスク２２を押圧し、その押圧力が倍力されて駆動ピストン１８に伝達され、この駆動ピストン１８が大きな駆動力を得てリターンスプリング２３の付勢力に抗して下方に移動する。すると、弁部１８ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して連通孔２７を遮断し、圧力制御弁２４をリターンスプリング２５の付勢力に抗して下方に移動し、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間して通路を開放する。従って、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが遮断される一方、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3とが連通されることとなり、高圧源２８からの作動油が高圧ポートＰ1を通して高圧室Ｒ1に供給され、この高圧室Ｒ1から圧力室Ｒ3に流れ、制御圧ポートＰ3から制御ラインＬ3により制御圧として圧力供給部３０に供給される。
【００８８】
一方、コイル２１に通電する電流値を低下すると、電磁力が減少して環状ピストン２０と永久磁石１９との反発力が減少し、リターンスプリング２３の付勢力とリアクションディスク６１の復元力により駆動ピストン１８が上方に移動する。すると、駆動ピストン１８と共に圧力制御弁２４がリターンスプリング２５の付勢力により上方に移動し、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座して通路を遮断し、弁部４１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間して連通孔２７を開放する。従って、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3との連通が遮断される一方、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが連通されることとなり、圧力室Ｒ3の作動油が連通孔２７を通って減圧室Ｒ2に流れ、減圧ポートＰ2から減圧ラインＬ2によりリザーバタンク２９に排出される。
【００８９】
このように実施例３の圧力制御装置にあっては、ハウジング１１内に駆動ピストン１８と環状ピストン２０を相対移動自在に支持し、両者の間にリアクションディスク２２を設けて倍力手段を構成すると共に、支持ブロック１５とスプリングサポート１７との間にリアクションディスク６１を設けて駆動ピストン１８の復元力を確保し、一方、ハウジング１１内に圧力制御弁２４を移動自在に支持し、駆動ピストン１８をリターンスプリング２３により付勢支持すると共に、圧力制御弁２４をリターンスプリング２５により付勢支持することで、圧力室Ｒ3と減圧室Ｒ2を連通可能とする一方、ソレノイドの電磁力により環状ピストン２０及びリアクションディスク２２を介して駆動ピストン１８及び圧力制御弁２４を移動することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3を連通可能としている。
【００９０】
従って、ソレノイドの電磁力により環状ピストン２０が移動すると、リアクションディスク２２によりその駆動力が倍力されて駆動ピストン１８に伝達されることとなり、ソレノイドの電磁力による環状ピストン２０の必要駆動力を低減することができ、また、駆動ピストン１８がリアクションディスク６１の弾性力により確実に初期位置に復帰することができ、その結果、低電流で大流量の圧力制御が可能となり、応答性の向上を図ることができる。
【実施例４】
【００９１】
図５は、本発明の実施例４に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００９２】
実施例４の圧力制御装置において、図５に示すように、ハウジング１１は上部ハウジング１２と下部ハウジング１３とから構成され、上部ハウジング１２内に下部ハウジング１３が嵌合し、係止部材１４により係止されることで、両者が一体に固定され、内部が密閉状態となっている。このハウジング１１内には支持ブロック１５が固定されており、この支持ブロック１５の中央部には、上下方向に貫通する支持孔１６が形成されると共に、その下部に弁座１６ａが形成されている。
【００９３】
そして、この支持ブロック１５の支持孔１６には、駆動ピストン７１が上下方向に沿って移動自在に嵌合している。この駆動ピストン７１は、円柱形状をなす第１支持部７１ａと、この第１支持部７１ａの先端部（図５にて下端部）に形成された球面形状をなす弁部７１ｂと、後部（図５にて上部）に形成されたフランジ部７１ｃと、後端部（図５にて上端部）に形成された円柱形状をなす第２支持部７１ｄとから構成されている。そして、第１支持部７１ａが支持孔１６に移動自在に嵌合すると共に、第２支持部７１ｄが上部ハウジング１２の上部に形成された凹部１２ａに移動自在に嵌合している。また、駆動ピストン７１には、後述する前方圧力室Ｒ31と後方圧力室Ｒ32トを連通する連通路７２が形成されている。
【００９４】
また、上部ハウジング１２の内壁面には、支持ブロック１５の上部に位置して円筒形状をなす永久磁石１９が固定されると共に、この永久磁石１９の上方に位置して円筒形状をなす鉄製の環状ピストン２０が上下方向に沿って移動自在に支持されている。そして、上部ハウジング１２の外側に、環状ピストン２０に対向してコイル２１が巻装されており、このコイル２１に電流を流すことで環状ピストン２０に電磁力を付与し、この環状ピストン２０を永久磁石１９との反発力により上方に移動することができる。
【００９５】
また、上部ハウジング１２の上端部には、リアクションディスク（第１弾性部材）２２が配置されると共に、支持ブロック１５と駆動ピストン７１のフランジ部７１ｃとの間にリアクションディスク（第２弾性部材）６１が配置されている。リアクションディスク２２は、駆動ピストン７１と環状ピストン２０からなる駆動弁の倍力手段として機能するものであり、第１弾性部材としてのゴム部材により形成されている。一方、リアクションディスク６１は、駆動ピストン７１が初期位置、つまり、図５に表す位置に付勢すると共に、この位置に復帰するための復元力を付加するものであり、本発明の付勢手段及び第１弾性部材としてのゴム部材により形成されている。また、リアクションディスク６１は、上部ハウジング１２と駆動ピストン７１との間をシールすることで、圧力室Ｒ3からの作動油の漏洩を防止している。
【００９６】
従って、駆動ピストン７１は、リアクションディスク６１の弾性力によりフランジ部７１ｃがリアクションディスク２２に接触した位置に規制されており、環状ピストン２０が上方に移動してリアクションディスク２２を押圧すると、その押圧力がリアクションディスク２２によって倍力されてから駆動ピストン７１に伝達され、この駆動ピストン７１がリアクションディスク６１の弾性力に抗して下方に移動することができる。そして、環状ピストン２０からリアクションディスク２２を介して駆動ピストン７１へ駆動力が伝達されなくなると、この駆動ピストン７１は、リアクションディスク６１の弾性力により上方に移動して初期位置に復帰することができる。
【００９７】
なお、その他の構成、つまり、圧力制御弁２４、貫通孔２６、リアクションディスク５１、高圧室Ｒ1、減圧室Ｒ2、圧力室Ｒ3、圧力調整室Ｒ4などに関する構成は、前述した実施例１または２と同様であるため、説明は省略する。
【００９８】
このように構成された本実施例の圧力制御装置において、コイル２１に通電すると、電磁力により環状ピストン２０が永久磁石１９との反発力により上方に移動してリアクションディスク２２を押圧し、その押圧力が倍力されて駆動ピストン７１に伝達され、この駆動ピストン７１が大きな駆動力を得てリアクションディスク６１の弾性力に抗して下方に移動する。すると、弁部７１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して連通孔２７を遮断し、圧力制御弁２４をリターンスプリング２５及びリアクションディスク５１の付勢力に抗して下方に移動し、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間して通路を開放する。従って、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが遮断される一方、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3とが連通されることとなり、高圧源２８からの作動油が高圧ポートＰ1を通して高圧室Ｒ1に供給され、この高圧室Ｒ1から圧力室Ｒ3に流れ、制御圧ポートＰ3から制御ラインＬ3により制御圧として圧力供給部３０に供給される。
【００９９】
一方、コイル２１に通電する電流値を低下すると、電磁力が減少して環状ピストン２０と永久磁石１９との反発力が減少し、リアクションディスク６１の付勢力により駆動ピストン７１が上方に移動する。すると、駆動ピストン７１と共に圧力制御弁２４がリターンスプリング２５の付勢力により上方に移動し、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座して通路を遮断し、弁部７１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間して連通孔２７を開放する。従って、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3との連通が遮断される一方、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが連通されることとなり、圧力室Ｒ3の作動油が連通孔２７を通って減圧室Ｒ2に流れ、減圧ポートＰ2から減圧ラインＬ2によりリザーバタンク２９に排出される。
【０１００】
このように実施例４の圧力制御装置にあっては、ハウジング１１内に駆動ピストン７１と環状ピストン２０を相対移動自在に支持し、両者の間にリアクションディスク２２を設けて倍力手段を構成すると共に、支持ブロック１５と駆動ピストン７１との間にリアクションディスク６１を設け、一方、ハウジング１１内に圧力制御弁２４を移動自在に支持し、駆動ピストン７１をこのリアクションディスク６１により付勢支持すると共に、圧力制御弁２４をリターンスプリング２５により付勢支持することで、圧力室Ｒ3と減圧室Ｒ2を連通可能とする一方、ソレノイドの電磁力により環状ピストン２０及びリアクションディスク２２を介して駆動ピストン７１及び圧力制御弁２４を移動することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3を連通可能としている。
【０１０１】
従って、ソレノイドの電磁力により環状ピストン２０が移動すると、リアクションディスク２２によりその駆動力が倍力されて駆動ピストン７１に伝達されることとなり、ソレノイドの電磁力による環状ピストン２０の必要駆動力を低減することができ、また、支持ブロック１５と駆動ピストン７１との間にリアクションディスク６１が設けられていることから、駆動ピストン７１を初期位置に復帰させる付勢手段として機能させると共に、圧力室Ｒ3からの作動油の漏洩を防止することができ、その結果、低電流で大流量の圧力制御が可能となり、応答性の向上を図ることができると共に、装置のコンパクト化を可能とすることができる。
【実施例５】
【０１０２】
図６は、本発明の実施例５に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１０３】
実施例５の圧力制御装置において、図６に示すように、ハウジング１１内には支持ブロック１５が固定され、この支持ブロック１５の支持孔１６に駆動ピストン７１が上下方向に沿って移動自在に嵌合している。そして、駆動ピストン７１の第１支持部７１ａが支持孔１６に移動自在に嵌合すると共に、第２支持部７１ｄが上部ハウジング１２の上部に形成された凹部１２ａに移動自在に嵌合している。
【０１０４】
ハウジング１１の内壁面には、支持ブロック１５の上部に位置して永久磁石１９が固定されると共に、この永久磁石１９の上方に環状ピストン２０が上下方向に沿って移動自在に支持されており、ハウジング１１の外側に環状ピストン２０に対向してコイル２１が巻装されている。そして、ハウジング１１の上端部にリアクションディスク２２が配置されると共に、支持ブロック１５と駆動ピストン７１のフランジ部７１ｃとの間にリアクションディスク６１が配置されている。
【０１０５】
ハウジング１１の下部には圧力制御弁２４が上下方向に沿って移動自在に支持され、先端部に弁部２４ａが形成されている。そして、この圧力制御弁２４は、リアクションディスク５１とリターンスプリング２５により弁部２４ａ支持ブロック１５の弁座１６ａに当接する方向に付勢支持されている。
【０１０６】
そして、ハウジング１１内に、下部ハウジング１３と支持ブロック１５と圧力制御弁２４により区画される高圧室Ｒ1と、下部ハウジング１３と圧力制御弁２４の貫通孔２６により区画される減圧室Ｒ2と、上部ハウジング１２と支持ブロック１５と駆動ピストン７１と圧力制御弁２４により区画される圧力室Ｒ3とが設けられている。
【０１０７】
また、上部ハウジング１２の上端部には、外部ピストン８１が駆動ピストン７１と同心上で、且つ、同じ移動方向に沿って移動自在に支持されている。この外部ピストン８１は、上部ハウジング１２の外部に突出して外部から押圧可能な入力部８１ａと、円板形状をなすストッパ部８１ｂとを有し、上部ハウジング１２の突出部１２ｂにシール部材８２を介して移動自在に支持されている。そして、上部ハウジング１２とリアクションプレート２２との間には、このリアクションプレート２２の変形を防止するガイドプレート８３が設けられている。
【０１０８】
また、ハウジング１１内に区画された圧力室Ｒ3は、駆動ピストン７１の移動方向前後の前方圧力室Ｒ31及び後方圧力室Ｒ32から構成され、後方圧力室Ｒ32が本発明のチャンバとして機能する。そして、前方圧力室Ｒ31と後方圧力室Ｒ32は、駆動ピストン７１内に形成された連通路７２により連通されている。この場合、駆動ピストン７１における後方圧力室Ｒ32からの受圧面積が、前方圧力室Ｒ31からの受圧面積に対して小さくなるように駆動ピストン７１の各支持部７１ａ，７１ｄの外径が設定されている。また、チャンバとしての後方圧力室Ｒ32における駆動ピストン７１弁のシール径Ｃ11と外部ピストン８１のシール径Ｃ12が同径となるように設定されている。
【０１０９】
このように構成された本実施例の圧力制御装置において、コイル２１に通電すると、電環状ピストン２０が上方に移動してリアクションディスク２２を押圧し、その押圧力が倍力されて駆動ピストン７１に伝達され、この駆動ピストン７１が大きな駆動力を得て下方に移動する。すると、弁部７１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して連通孔２７を遮断すると共に、圧力制御弁２４を下方に移動して弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間して通路を開放する。従って、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが遮断される一方、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3とが連通されることとなり、高圧源２８からの作動油が高圧ポートＰ1を通して高圧室Ｒ1に供給され、この高圧室Ｒ1から圧力室Ｒ3に流れ、制御圧ポートＰ3から制御ラインＬ3により制御圧として圧力供給部３０に供給される。
【０１１０】
一方、コイル２１に通電する電流値を低下すると、リアクションディスク６１の付勢力により駆動ピストン７１が上方に移動する。すると、駆動ピストン７１と共に圧力制御弁２４がリターンスプリング２５の付勢力により上方に移動し、弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａに着座して通路を遮断し、弁部７１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａから離間して連通孔２７を開放する。従って、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3との連通が遮断される一方、減圧室Ｒ2と圧力室Ｒ3とが連通されることとなり、圧力室Ｒ3の作動油が連通孔２７を通って減圧室Ｒ2に流れ、減圧ポートＰ2から減圧ラインＬ2によりリザーバタンク２９に排出される。
【０１１１】
そして、コイル２１を含む制御系が失陥した場合には、外部から外部ピストン８１を直接押圧することで、後方圧力室Ｒ32（チャンバ）を介して駆動ピストン７１を押圧して下方に移動することができる。そのため、前述と同様に、駆動ピストン７１の弁部７１ｂが圧力制御弁２４の弁座２６ａに着座して連通孔２７を遮断すると共に、圧力制御弁２４を下方に移動して弁部２４ａが支持ブロック１５の弁座１６ａから離間して通路を開放することができ、高圧室Ｒ1の作動油を圧力室Ｒ3から制御圧ポートＰ3、制御ラインＬ3により制御圧として圧力供給部３０に供給することができる。
【０１１２】
このように実施例５の圧力制御装置にあっては、ハウジング１１内に駆動ピストン７１と環状ピストン２０を相対移動自在に支持し、両者の間にリアクションディスク２２を設けて倍力手段を構成する一方、ハウジング１１内に圧力制御弁２４を移動自在に支持し、駆動ピストン７１をこのリアクションディスク６１により付勢支持すると共に、圧力制御弁２４をリターンスプリング２５により付勢支持することで、圧力室Ｒ3と減圧室Ｒ2を連通可能とする一方、ソレノイドの電磁力により環状ピストン２０及びリアクションディスク２２を介して駆動ピストン７１及び圧力制御弁２４を移動することで、高圧室Ｒ1と圧力室Ｒ3を連通可能とすると共に、ハウジング１１の上端部に駆動ピストン７１と対向して外部ピストン８１を設けている。
【０１１３】
従って、制御系が失陥した場合であっても、外部ピストン８１を押圧すると、駆動ピストン７１に駆動力を伝達して下方に移動し、弁部７１ｂにより連通孔２７を遮断すると共に、圧力制御弁２４を下方に移動して弁部２４ａを弁座１６ａから離間して通路を開放することができ、確実に高圧室Ｒ1の作動油を圧力室Ｒ3に供給して制御圧として圧力供給部３０に供給することができる。
【０１１４】
この場合、駆動ピストン７１と外部ピストン８１との間には、チャンバとしての後方圧力室Ｒ32が設けられ、この後方圧力室Ｒ32における駆動ピストン７１弁のシール径Ｃ11と外部ピストン８１のシール径Ｃ12が同径に設定されている。従って、駆動ピストン７１の受圧面積と外部ピストン８１の受圧面積が同等となり、制御系の失陥時に容易に外部ピストン８１を介して駆動ピストン７１を押圧することができる。また、外部ピストン８１の押圧荷重や押圧ストロークなどに基づいて、駆動ピストン７１の駆動特性、例えば、リアクションディスク６１による付勢力、駆動ストローク、必要電流値などを適正に把握することができ、各種設定値の調整を容易に行うことができる。
【０１１５】
なお、上述した各実施例では、本発明の倍力手段を弾性部材として、ゴム製のリアクションディスク２２を用いたり、２つのボールねじ機構４６，４７にて構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、作動油を密封したり、遊星歯車機構などを適用してもよい。また、駆動弁を駆動ピストン１８，４１，７１と環状ピストン２０，４３により構成し、ハウジング１１内にて、駆動ピストン１８，４１，７１の外側に環状ピストン２０，４３を配設してコンパクト化を図ったが、この構成に限定されるものではなく、駆動弁として２つのピストンを直列に配設したり、駆動弁を１つの駆動ピストンとしてもよい。
【０１１６】
また、上述した各実施例では、本発明の圧力制御装置をポペット式の三方弁に適用したが、二方弁に適用しても前述と同様の作用効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
以上のように、本発明に係る圧力制御装置は、低電流で大流量の圧力制御を可能とすることで応答性の向上を図ったものであり、いずれの種類の圧力制御装置に用いても好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の実施例１に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。
【図２】実施例１の圧力制御装置における作動状態を表す概略図である。
【図３】本発明の実施例２に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。
【図４】本発明の実施例３に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。
【図５】本発明の実施例４に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。
【図６】本発明の実施例５に係る圧力制御装置を表す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１１ ハウジング
１５ 支持ブロック
１８，４１，７１ 駆動ピストン（駆動弁）
１８ａ，４１ａ，７１ａ 第１支持部
１８ｂ，４１ｂ，７１ｂ 弁部
１８ｄ，７１ｃ フランジ部
１８ｅ，４１ｃ，７１ｄ 第２支持部
１９，４２ 永久磁石
２０，４３ 環状ピストン（駆動弁、ソレノイド）
２１ コイル（ソレノイド）
２２ リアクションディスク（倍力手段、弾性部材、第１弾性部材）
２３，５０ リターンスプリング（付勢手段）
２４ 圧力制御弁
２６ 貫通孔
２７ 連通孔（連通路）
２８ 高圧源
２９ リザーバタンク
３０ 圧力供給部
４５ 中間ピストン（駆動弁）
４６ 第１ボールねじ機構（倍力手段）
４７ 第２ボールねじ機構（倍力手段）
５１ リアクションディスク
６１ リアクションディスク（第２弾性部材、付勢手段）
８１ 外部ピストン
Ｒ1 高圧室
Ｒ2 減圧室
Ｒ3 圧力室
Ｒ31 前方圧力室
Ｒ32 後方圧力室（チャンバ）
Ｒ4 圧力調整室
Ｐ1 高圧ポート
Ｐ2 減圧ポート
Ｐ3 制御圧ポート
Ｐ4 圧力調整ポート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空形状をなして第１ポート及び第２ポートを有するハウジングと、該ハウジング内に移動自在に支持された駆動弁と、該駆動弁を弁座に接近または離間する方向に付勢することで前記第１ポートと前記第２ポートを連通または遮断する付勢手段と、電磁力により前記駆動弁を前記付勢手段の付勢力に抗して移動することで前記第１ポートと前記第２ポートを連通または遮断して圧力差を制御するソレノイドと、前記駆動弁の駆動力を倍力する倍力手段とを具えたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力制御装置において、前記駆動弁は、第１ピストンと第２ピストンを有し、前記第１ピストンと前記第２ピストンとの間に前記倍力手段としての弾性部材が設けられたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の圧力制御装置において、前記第１ピストンは、環状なして前記ハウジングの内面に沿って移動自在であると共に前記ソレノイドにより移動可能であり、前記第２ピストンは、前記第１ピストンの内面に沿って該第１ピストンと相対移動自在であり、前記弾性部材は、前記ハウジングの端部に前記第１ピストン及び第２ピストンの端部に接触した状態で配置されたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の圧力制御装置において、前記弾性部材は、前記第１ピストン及び前記第１ピストンとの接触方向の移動のみが許容され、前記第２ピストンと前記弾性部材との接触面積は、前記第２ピストンと前記弾性部材との接触面積よりも大きく設定されたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一つに記載の圧力制御装置において、前記第２ピストンの移動方向後方に第１弾性部材が配置されると共に、前記第２ピストンの移動方向前方に第２弾性部材が配置されたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の圧力制御装置において、前記第２弾性部材は、前記付勢手段として機能することを特徴とする圧力制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の圧力制御装置において、前記駆動弁は、同心上に配設された第１ピストンと第２ピストンと中間ピストンを有し、前記第１ピストンと前記中間ピストンとの間に第１ボールねじ機構が介装されると共に、前記中間ピストンと前記第２ピストンとの間に第２ボールねじ機構が介装され、前記第１、第２ボールねじ機構により前記倍力手段が構成され、前記第１ボールねじ機構のねじピッチは、前記第２ボールねじ機構のねじピッチより大きく設定されたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項８】
請求項２から６のいずれか一つに記載の圧力制御装置において、前記第２ピストンの移動方向前後に前方圧力室及び後方圧力室が設けられ、前記第１ピストンにおける前記後方圧力室からの受圧面積は、前記前方圧力室からの受圧面積に対して小さく設定されたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の圧力制御装置において、前記前方圧力室と前記後方圧力室は、前記第１ピストン内に形成された連通路により連通されたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一つに記載の圧力制御装置において、前記第１ポートとしての高圧ポート及び減圧ポートが設けられると共に、前記第２ポートとしての制御圧ポートが設けられ、前記ハウジング内に前記駆動弁または前記第１ピストンの移動方向前方に位置して圧力制御弁が移動自在で且つ前記高圧ポートと前記制御圧ポートを遮断する方向に付勢支持され、前記ソレノイドの電磁力により前記駆動弁または前記第１ピストンを移動して前記圧力制御弁を押圧することで、前記減圧ポートと前記制御圧ポートを遮断すると共に前記高圧ポートと前記制御圧ポートを連通可能とする一方、前記ソレノイドの電磁力を低減して前記駆動弁または前記第１ピストンを移動して前記圧力制御弁の押圧力を低下することで、前記減圧ポートと前記制御圧ポートを連通すると共に前記高圧ポートと前記制御圧ポートを遮断可能とすることを特徴とする圧力制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の圧力制御装置において、前記圧力制御弁は、前記制御圧ポートに連通する圧力室と前記高圧ポートに連通する高圧室とをシールする第１シール部を有すると共に、前記高圧室と前記減圧ポートに連通する減圧室とをシールする第２シールを有し、前記第１シール部のシール径と前記第２シール部のシール径が同径に設定されたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一つに記載の圧力制御装置において、前記ハウジングの外部から前記付勢手段の付勢力に抗して前記駆動弁を押圧可能な外部ピストンが設けられたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の圧力制御装置において、前記駆動弁と前記外部ピストンとの間にチャンバが設けられ、該チャンバにおける前記駆動弁のシール径と前記チャンバにおける前記外部ピストンのシール径が同径に設定されたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項１】
中空形状をなして第１ポート及び第２ポートを有するハウジングと、該ハウジング内に移動自在に支持された駆動弁と、該駆動弁を弁座に接近または離間する方向に付勢することで前記第１ポートと前記第２ポートを連通または遮断する付勢手段と、電磁力により前記駆動弁を前記付勢手段の付勢力に抗して移動することで前記第１ポートと前記第２ポートを連通または遮断して圧力差を制御するソレノイドと、前記駆動弁の駆動力を倍力する倍力手段とを具えたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力制御装置において、前記駆動弁は、第１ピストンと第２ピストンを有し、前記第１ピストンと前記第２ピストンとの間に前記倍力手段としての弾性部材が設けられたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の圧力制御装置において、前記第１ピストンは、環状なして前記ハウジングの内面に沿って移動自在であると共に前記ソレノイドにより移動可能であり、前記第２ピストンは、前記第１ピストンの内面に沿って該第１ピストンと相対移動自在であり、前記弾性部材は、前記ハウジングの端部に前記第１ピストン及び第２ピストンの端部に接触した状態で配置されたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の圧力制御装置において、前記弾性部材は、前記第１ピストン及び前記第１ピストンとの接触方向の移動のみが許容され、前記第２ピストンと前記弾性部材との接触面積は、前記第２ピストンと前記弾性部材との接触面積よりも大きく設定されたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一つに記載の圧力制御装置において、前記第２ピストンの移動方向後方に第１弾性部材が配置されると共に、前記第２ピストンの移動方向前方に第２弾性部材が配置されたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の圧力制御装置において、前記第２弾性部材は、前記付勢手段として機能することを特徴とする圧力制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の圧力制御装置において、前記駆動弁は、同心上に配設された第１ピストンと第２ピストンと中間ピストンを有し、前記第１ピストンと前記中間ピストンとの間に第１ボールねじ機構が介装されると共に、前記中間ピストンと前記第２ピストンとの間に第２ボールねじ機構が介装され、前記第１、第２ボールねじ機構により前記倍力手段が構成され、前記第１ボールねじ機構のねじピッチは、前記第２ボールねじ機構のねじピッチより大きく設定されたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項８】
請求項２から６のいずれか一つに記載の圧力制御装置において、前記第２ピストンの移動方向前後に前方圧力室及び後方圧力室が設けられ、前記第１ピストンにおける前記後方圧力室からの受圧面積は、前記前方圧力室からの受圧面積に対して小さく設定されたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の圧力制御装置において、前記前方圧力室と前記後方圧力室は、前記第１ピストン内に形成された連通路により連通されたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一つに記載の圧力制御装置において、前記第１ポートとしての高圧ポート及び減圧ポートが設けられると共に、前記第２ポートとしての制御圧ポートが設けられ、前記ハウジング内に前記駆動弁または前記第１ピストンの移動方向前方に位置して圧力制御弁が移動自在で且つ前記高圧ポートと前記制御圧ポートを遮断する方向に付勢支持され、前記ソレノイドの電磁力により前記駆動弁または前記第１ピストンを移動して前記圧力制御弁を押圧することで、前記減圧ポートと前記制御圧ポートを遮断すると共に前記高圧ポートと前記制御圧ポートを連通可能とする一方、前記ソレノイドの電磁力を低減して前記駆動弁または前記第１ピストンを移動して前記圧力制御弁の押圧力を低下することで、前記減圧ポートと前記制御圧ポートを連通すると共に前記高圧ポートと前記制御圧ポートを遮断可能とすることを特徴とする圧力制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の圧力制御装置において、前記圧力制御弁は、前記制御圧ポートに連通する圧力室と前記高圧ポートに連通する高圧室とをシールする第１シール部を有すると共に、前記高圧室と前記減圧ポートに連通する減圧室とをシールする第２シールを有し、前記第１シール部のシール径と前記第２シール部のシール径が同径に設定されたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一つに記載の圧力制御装置において、前記ハウジングの外部から前記付勢手段の付勢力に抗して前記駆動弁を押圧可能な外部ピストンが設けられたことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の圧力制御装置において、前記駆動弁と前記外部ピストンとの間にチャンバが設けられ、該チャンバにおける前記駆動弁のシール径と前記チャンバにおける前記外部ピストンのシール径が同径に設定されたことを特徴とする圧力制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２５７１１（Ｐ２００８−２５７１１Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９８７１６（Ｐ２００６−１９８７１６）
【出願日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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