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公開番号2025174048
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-28
出願番号2024080052
出願日2024-05-16
発明の名称油圧PWM制御弁
出願人株式会社IHI
代理人個人,個人,個人
主分類F16K 3/24 20060101AFI20251120BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】シンプルな構成でPWM制御を可能とする回転スプール式の油圧PWM制御弁を提供する。
【解決手段】油圧PWM制御弁は、バルブボディの内部に固定的に収納された、円筒状のスリーブ100と、スリーブ100の内部に収納された、所定回転速度で回転可能な回転スプール200と、回転スプール200の内部に収納された、中心軸O回りに所定範囲内で回動可能な制御スプール300と、を備えている。制御スプールは、上記所定範囲内において、[1]スリーブ導出ポート107の周方向形成範囲の全てが凸部304の周方向形成範囲に含まれる導出全閉位置と、[2]スリーブ導出ポート107の周方向形成範囲と連通凹部303の周方向形成範囲とが最も広範囲に重複する導出全開位置との間で回動可能である。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
油圧ＰＷＭ制御弁であって、
液体を前記油圧ＰＷＭ制御弁へと導入するボディ導入ポート、及び、前記液体を前記油圧ＰＷＭ制御弁から導出するボディ導出ポートを有するバルブボディと、
前記バルブボディの内部に固定的に収納された、円筒状のスリーブと、
前記スリーブの内部に収納されて、その外周面上に設けられた第１流体軸受部を介して所定回転速度で中心軸回りに回転可能に前記スリーブによって支持された円筒状の回転スプールと、
前記回転スプールの内部に収納されて、その外周面上に設けられた第２流体軸受部を介して前記中心軸回りに所定範囲内で回動可能に前記回転スプールによって支持された円柱状の制御スプールと、を備えており、
前記ボディ導入ポートと前記スリーブの前記内部とを常時連通させるスリーブ導入ポート、及び、前記ボディ導出ポートと前記スリーブの前記内部とを常時連通させるスリーブ導出ポートが、前記スリーブに形成されており、
前記スリーブ導入ポートと常時連通する第１環状チャンバが前記第１流体軸受部と隣接して前記スリーブと前記回転スプールとの間に形成されており、
前記第１環状チャンバと前記回転スプールの前記内部との間を常時連通させるスプール導入ポートが前記回転スプールに形成されており、
前記スプール導入ポートと常時連通する第２環状チャンバが前記第２流体軸受部と隣接して前記回転スプールと前記制御スプールとの間に形成されており、
前記中心軸の方向における前記スリーブの前記スリーブ導出ポートに対応する軸対応位置において、前記第２環状チャンバと連通する連通凹部と、前記回転スプールの内周面に摺動接触する凸部と、が前記制御スプールの周方向に交互に形成されており、
前記軸対応位置において、前記連通凹部と前記スリーブ導出ポートとを連通させ得るスプール導出ポートが前記回転スプールに形成されており、
前記制御スプールが、前記所定範囲内において、［１]前記スリーブ導出ポートの周方向形成範囲の全てが前記凸部の周方向形成範囲に含まれる導出全閉位置と、［２］前記スリーブ導出ポートの前記周方向形成範囲と前記連通凹部の周方向形成範囲とが最も広範囲に重複する導出全開位置と、の間で回動可能である、油圧ＰＷＭ制御弁。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
請求項１に記載の油圧ＰＷＭ制御弁であって、
前記第１流体軸受部の前記外周面上に、周方向に一定間隔で複数の第１静圧ポケットが形成されている、油圧ＰＷＭ制御弁。
【請求項３】
請求項２に記載の油圧ＰＷＭ制御弁であって、
前記第１流体軸受部と前記第１環状チャンバとの境界を第１内側境界とし、前記第１流体軸受部の前記第１内側境界とは反対側の境界を第１外側境界としたときに、複数の前記第１静圧ポケットそれぞれの前記第１内側境界との第１内側距離が前記第１外側境界との第１外側距離よりも短い、油圧ＰＷＭ制御弁。
【請求項４】
請求項３に記載の油圧ＰＷＭ制御弁であって、
複数の前記第１静圧ポケットの前記外周面上の前記一定間隔は、前記第１外側距離よりも長い、油圧ＰＷＭ制御弁。
【請求項５】
請求項１～４の何れか一項に記載の油圧ＰＷＭ制御弁であって、
前記第２流体軸受部の前記外周面上に、周方向に一定間隔で複数の第２静圧ポケットが形成されている、油圧ＰＷＭ制御弁。
【請求項６】
請求項５に記載の油圧ＰＷＭ制御弁であって、
前記第２流体軸受部と前記第２環状チャンバとの境界を第２内側境界とし、前記第２流体軸受部の前記第２内側境界とは反対側の境界を第２外側境界としたときに、複数の前記第２静圧ポケットそれぞれの前記第２内側境界との第２内側距離が前記第２外側境界との第２外側距離よりも短い、油圧ＰＷＭ制御弁。
【請求項７】
請求項６に記載の油圧ＰＷＭ制御弁であって、
複数の前記第２静圧ポケットの前記外周面上の前記一定間隔は、前記第２外側距離よりも長い、油圧ＰＷＭ制御弁。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、油圧ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御弁に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
油圧流量制御の手法として、ＯＮ／ＯＦＦする弁の開口時間率をＰＷＭ制御することにより、時間平均当たりの平均流量を制御することが行われる。ＰＷＭ制御の一般的な油圧装置への適用にあたっては、弁開閉に伴う振動および騒音を減衰させて、連続流体量としての制御とするためには、なるべく高速（高周波数）でのＰＷＭ動作が望まれる。この油圧ＰＷＭ制御にあたっては，ＯＮ／ＯＦＦ切換操作を行う制御弁として電磁ソレノイド駆動によるポペット弁形式の電磁弁が一般的に適用されている。しかし、電磁弁では弁可動部を電磁力で駆動させるため、弁可動部の質量が大きくなると開閉デューティー比の動作周波数を高くすることができず応答性に課題がある。また、電磁ソレノイド駆動力の制約によって、大流量のＰＷＭ制御は実現が困難である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
不二越技報Ｖｏｌ．５３Ｎｏ．１１９９７「高速電磁弁、比例弁、比例シート弁による電子油圧制御」田中裕久氏
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記非特許文献１は、パイロット弁としての電磁弁のＰＷＭ制御により主弁としてのシート弁の開度を制御することを開示している。非特許文献１で開示された制御弁では、ＰＷＭ制御によって直接制御されるのはパイロット弁としての電磁弁だけであり、このパイロット弁により主弁としてのシート弁の開度を制御することで流量が制御される。このように，ＰＷＭ制御が可能な電磁弁による油圧制御弁としては、その電磁ソレノイドの駆動力の制約から、パイロット弁等の小流量の用途に限定されて、主弁のような大流量の制御は実現が困難である。また、非特許文献１は、回転スプール式の油圧制御弁に関しては開示していない。発明者は、回転スプール式の油圧制御弁のＰＷＭ制御をシンプルな構成で実現すべく鋭意検討を行い、本開示の油圧ＰＷＭ制御弁を実現した。
【０００５】
本開示の目的は、シンプルな構成でＰＷＭ制御を可能とする回転スプール式の油圧ＰＷＭ制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る油圧ＰＷＭ制御弁は、バルブボディと、前記バルブボディの内部に固定的に収納された円筒状のスリーブと、前記スリーブの内部に収納された円筒状の回転スプールと、前記回転スプールの内部に収納された円柱状の制御スプールとを備えている。前記バルブボディは、液体を前記油圧ＰＷＭ制御弁へと導入するボディ導入ポート、及び、前記液体を前記油圧ＰＷＭ制御弁から導出するボディ導出ポートを有している。前記回転スプールは、その外周面上に設けられた第１流体軸受部を介して所定回転速度で中心軸回りに回転可能に前記スリーブによって支持されている。前記制御スプールは、その外周面上に設けられた第２流体軸受部を介して前記中心軸回りに所定範囲内で回動可能に前記回転スプールによって支持されている。前記ボディ導入ポートと前記スリーブの前記内部とを常時連通させるスリーブ導入ポート、及び、前記ボディ導出ポートと前記スリーブの前記内部とを常時連通させるスリーブ導出ポートが、前記スリーブに形成されている。前記スリーブ導入ポートと常時連通する第１環状チャンバが前記第１流体軸受部と隣接して前記スリーブと前記回転スプールとの間に形成されている。前記第１環状チャンバと前記回転スプールの前記内部との間を常時連通させるスプール導入ポートが前記回転スプールに形成されている。前記スプール導入ポートと常時連通する第２環状チャンバが前記第２流体軸受部と隣接して前記回転スプールと前記制御スプールとの間に形成されている。前記中心軸の方向における前記スリーブの前記スリーブ導出ポートに対応する軸対応位置において、前記第２環状チャンバと連通する連通凹部と、前記回転スプールの内周面に摺動接触する凸部と、が前記制御スプールの周方向に交互に形成されている。前記軸対応位置において、前記連通凹部と前記スリーブ導出ポートとを連通させ得るスプール導出ポートが前記回転スプールに形成されている。前記制御スプールは、前記所定範囲内において、［１]前記スリーブ導出ポートの周方向形成範囲の全てが前記凸部の周方向形成範囲に含まれる導出全閉位置と、［２］前記スリーブ導出ポートの前記周方向形成範囲と前記連通凹部の周方向形成範囲とが最も広範囲に重複する導出全開位置と、の間で回動可能である。
【０００７】
前記第１流体軸受部の前記外周面上に、周方向に一定間隔で複数の第１静圧ポケットが形成されていてもよい。前記第１流体軸受部と前記第１環状チャンバとの境界を第１内側境界とし、前記第１流体軸受部の前記第１内側境界とは反対側の境界を第１外側境界としたときに、複数の前記第１静圧ポケットそれぞれの前記第１内側境界との第１内側距離が前記第１外側境界との第１外側距離よりも短くてもよい。複数の前記第１静圧ポケットの前記外周面上の前記一定間隔は、前記第１外側距離よりも長くてもよい。
【０００８】
前記第２流体軸受部の前記外周面上に、周方向に一定間隔で複数の第２静圧ポケットが形成されていてもよい。前記第２流体軸受部と前記第２環状チャンバとの境界を第２内側境界とし、前記第２流体軸受部の前記第２内側境界とは反対側の境界を第２外側境界としたときに、複数の前記第２静圧ポケットそれぞれの前記第２内側境界との第２内側距離が前記第２外側境界との第２外側距離よりも短くてもよい。複数の前記第２静圧ポケットの前記外周面上の前記一定間隔は、前記第２外側距離よりも長くてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に係る油圧ＰＷＭ制御弁によれば、シンプルな構成でＰＷＭ制御を可能な回転スプール弁を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施形態に係る油圧ＰＷＭ制御弁の全体斜視図である。
上記油圧ＰＷＭ制御弁のスリーブを、回転スプール及び制御スプールと共に示す斜視図である。
上記回転スプールを示す斜視図である。
上記制御スプールを示す斜視図である。
上記実施形態でのＰＷＭ制御を説明するための断面図である。
上記油圧ＰＷＭ制御弁における調芯作用を説明するための、第１又は第２流体軸受部の拡大断面図である。
上記実施形態の変形例における制御スプールを示す斜視図である。
上記変形例でのＰＷＭ制御を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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