JP2000170950A - 電磁方向切換弁の電気駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スプールとボディ間の異物の堆積を減少させ
て確実な切換えを可能にする。 【解決手段】 相対向する一対の電磁アクチュエータを
ボディの両側に備え、ボディのスプール孔を摺動するス
プールを互いに反対方向に駆動して流路を切り換える電
磁方向切換弁の電磁アクチュエータの駆動時以外の待機
時に、上記スプールをその切換ストローク以下の範囲内
で常時正逆両方向に周波数０．５〜１０Ｈｚの方形波２
１で電気駆動することにより、スプールとスプール孔間
に堆積した異物をシール部分以外へ掻き出し、スプール
のロックを防止して安定した切換えを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電磁アクチュエ
ータを用いて方向，流量，圧力等を制御する電磁方向切
換弁の電気駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電磁方向切換弁として
は、例えば図５に示すようなものが用いられている。こ
れは、ボディ１の両側に一対の比例ソレノイド等からな
る電磁アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂを備え、ボディ１
のスプール孔１ａ内に、各ポートを開閉して流路を切り
換えるスプール２を摺動自在に設け、このスプール２の
両端部をセンタリングワッシャ３Ａ，３Ｂを介して一対
のセンタリングスプリング４Ａ，４Ｂにより両側から押
圧して図示の中立位置に保持し得るようにしたものであ
る。

【０００３】このような構成において、右側の電磁アク
チュエータ１０Ａのコイルに電流を流すと、固定鉄心１
１Ａが励磁されて可動鉄心１２Ａを吸着し、可動鉄心１
２Ａが左行し、プッシュピン１３Ａを介してスプール２
をセンタリングスプリング４Ｂの付勢力に抗して左行さ
せ、ポートＰをポートＡに、ポートＢをポートＴ１にそ
れぞれ連通させる。

【０００４】また、電磁アクチュエータ１０Ａへの通電
を遮断して非励磁状態にすると、スプール２はセンタリ
ングスプリング４Ｂの復元力により図示の中立状態に復
帰する。この状態で電磁アクチュエータ１０Ｂへ通電す
ると、プッシュピン１３Ｂを介してスプール２がセンタ
リングスプリング４Ａの付勢力に抗して右行し、ポート
ＰをポートＢに、ポートＡをポートＴ２にそれぞれ連通
させ、通電を遮断するとセンタリングスプリング４Ａの
復元力によって図示の中立位置に復帰する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のスプールタイプの電磁方向切換弁にあって
は、加圧したままにしておくと、次にスプールを動かそ
うとしても駆動できなくなるハイドロリックロック現象
が生じることがあった。その理由は、ボディ内部の流体
の流れの不等性等に起因する圧力分布の不平衡により、
スプールがボディのスプール孔の内面に強く押し付けら
れ、スプールが固着してしまうからである。

【０００６】このようなスプールの固着現象の発生を防
止する手段として、スプールの円周上に多数条の溝を設
けてスプールの周りの圧力平衡を保つようにし、スプー
ルとスプール孔との間の油膜の切れを防ぐ方法が用いら
れている。しかし、このような対策がとられても、加圧
状態が長時間続いた場合等には、作動油中に混入した塵
埃等の異物がスプールとスプール孔との隙間に入り込ん
でその隙間を不均等にするため、流れの不平衡力が生じ
て同様の固着現象が起こるおそれがあった。

【０００７】このような問題点を解決するため、電磁方
向切換弁等のスプール弁において、摩擦や固着現象等の
影響を減少させてその特性を改善する目的で、一般にデ
ィザと称される図９に示すような約１００Ｈｚの比較的
高い周波数のディザ波２２を電磁アクチュエータの電流
に重ね合わせることにより、ヒステリシス現象や異物の
堆積によるハイドロリックロック現象を減少させる電気
駆動方法が知られている。

【０００８】ところが、このような従来のディザの周波
数は、シリンダや油圧モータ等の油圧アクチュエータや
配管系の固有振動数より高い周波数となっており、それ
らに振動が伝搬しない程度のレベルに規制されているた
め、スプールとスプール孔間への異物の堆積によるハイ
ドロリックロックに対して充分な効果を得ることは不可
能であった。特に、図９から分かるように、電磁アクチ
ュエータの待機中はスプールが静止状態に保たれている
ので、シリンダや油圧モータの使用頻度が低く、常にス
プール弁へ圧力が導かれている場合には、作動油の汚染
度が高いとスプールがロックしやすいという問題点があ
った。

【０００９】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、スプールとボディ間の異物の堆積を減少させて
確実な切換えが可能な電磁方向切換弁の電気駆動方法を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、相対向する一対の電磁アクチュエータを
ボディの両側に備え、このボディのスプール孔を摺動す
るスプールを互いに反対方向に駆動することにより、流
路を切り換えるようにした電磁方向切換弁の電気駆動方
法において、少なくとも上記電磁アクチュエータの待機
時に、上記スプールをその切換ストローク以下の範囲内
で常時正逆両方向に所定の周波数及び所定の波形で電気
駆動する電磁方向切換弁の電気駆動方法を提供するもの
である。

【００１１】そして、上記の電気駆動方法において、所
定の周波数が０．５〜１０Ｈｚであるようにするのが好
ましく、所定の波形は方形波であってもよく、三角波又
は正弦波であっても差支えない。

【００１２】この発明による電磁方向切換弁の電気駆動
方法は上記のようにすることにより、電磁アクチュエー
タの駆動時間以外の待機時に所定のストロークで常時ス
プールを往復駆動しているので、スプールとボディ間へ
の異物の堆積を減少させて切換えを確実にすることが可
能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は、この発明の一実
施形態における電流印加パターンを示す波形図である。

【００１４】この実施形態では、図５に示した電磁方向
切換弁の電磁アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂの駆動時以
外の待機時に、周波数０．５〜１０Ｈｚの方形波２１を
印加することにより、スプール２をその切換ストローク
以下の範囲内のストロークで常時正逆両方向に往復動さ
せるようにし、電磁アクチュエータ１０Ａ，１０Ｂにそ
れぞれ駆動電流が供給されたときには、ディザ波２２を
上記駆動電流に重ね合わせるようにしている。

【００１５】このように、スプール２を０．５〜１０Ｈ
ｚの周波数で駆動するようにした理由は、それ以上の周
波数で急速に駆動すると、スプール２とスプール孔１ａ
間に異常摩擦を生じて電磁方向切換弁の寿命が短くな
り、それ以下の周波数では、異物の除去効果が充分でな
くなるからである。

【００１６】この実施形態によれば、電磁アクチュエー
タ１０Ａ，１０Ｂに電流が供給されていず、全ポート
Ｐ，Ａ，Ｂ，Ｔがいずれもブロックされている図５に示
す状態（図６はそのスプール部分の拡大図）で、電磁ア
クチュエータ１０Ａに、図１に示す方形波２１が印加さ
れると、スプール２が図５で左方に所定距離移動して図
７に示す位置となるが、この状態でもまだポートＰ，Ａ
間及びポートＢ，Ｔ１間は連通していない。

【００１７】逆に、電磁アクチュエータ１０Ｂに方形波
２１が印加されると、スプール２が図５で右方に所定距
離移動して図８に示す位置となるが、この状態でもまだ
ポートＰ，Ｂ間及びポートＡ，Ｔ２間は連通していな
い。

【００１８】すなわち、電磁アクチュエータ１０Ａ，１
０Ｂの駆動時以外の待機時にスプール２を切換ストロー
ク以下の範囲内で常時正逆両方向に電気駆動して頻繁に
その位置を切り換えることにより、電磁方向切換弁を切
り換えることなくスプール２を往復移動させ、スプール
２とボディ１のスプール孔１ａの間に堆積した異物をシ
ール部分以外へ掻き出してスプールのロックを有効に防
止することが可能になる。また、上記の電磁アクチュエ
ータ１０Ａ，１０Ｂに印加する方形波はそのパルス間隔
を長くして図２に示すような方形波２１′としてもよ
い。

【００１９】次に、図３及び図４は、電磁アクチュエー
タ１０Ａ，１０Ｂに印加する電流のパターンを変更した
この発明の他の実施形態を示すものであり、図３は三角
波２３、図４は正弦波２４のパターンをそれぞれ示して
いる。このような実施形態によれば、切換信号はやや複
雑になるが、図７及び図８に示したスプール２の両移動
端において、そのランド部とスプール孔１ａとの重なり
度が少なくなる時間が短くなり、前実施形態の効果に加
えて、中立時の内部リーク量が減少する。

【００２０】なお、上記の各実施形態においては、スプ
ール２を中立時にのみに往復駆動するようにしたが、こ
れは必らずしも中立時に限るものではなく、回路切換中
に所定の範囲内で往復駆動しても差支えない。ただ、回
路切換中に往復移動させる場合には、油圧的に脈動が発
生しやすくなり、その脈動の大きさによっては回路全体
が振動を誘発するおそれがあるので、その点に注意する
必要がある。

【００２１】また、上記の実施形態においては、この発
明を電磁方向切換弁に適用した場合について説明した
が、この発明はそれに限るものではなく、一般のスプー
ルタイプの電磁アクチュエータで駆動される方向流量制
御弁等にも何等支障なく適用することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、この発明による電磁
方向切換弁の電気駆動方法は、電磁アクチュエータの待
機時に、スプールをその切換ストローク以下の範囲内で
常時正逆両方向に所定の周波数で電気駆動することによ
り、スプールとボディ間に堆積する異物を減少させて確
実な回路切換を行うことができる。

【００２３】そして、上記の電磁方向切換弁の電気駆動
方法において、所定の周波数が０．５〜１０Ｈｚである
ようにすると、スプールとボディとの異常摩耗が生じる
おそれがなく、長期に亘る使用が可能となる。

【００２４】また、所定の波形が方形波であるようにす
ると、簡単な切換信号で安定した回路切換動作が可能と
なり、所定の波形が三角波又は正弦波であるようにする
と、上記の効果に加えて中立時の内部リークを少なくす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による電流印加パターンの一実施形態
を示す波形図である。

【図２】同じくその変形パターンを示す波形図である。

【図３】この発明による電流印加パターンの他の実施形
態を示す波形図である。

【図４】この発明による電流印加パターンのさらに他の
実施形態を示す波形図である。

【図５】この発明に使用する電磁方向切換弁の一例を示
す縦断面図である。

【図６】同じくその電磁アクチュエータへの電流が印加
されていない場合のスプール位置を示す説明図である。

【図７】同じく電磁アクチュエータの一方に所定の周波
数の電流が印加された場合のスプール位置を示す説明図
である。

【図８】同じく電磁アクチュエータの他方に所定の周波
数の電流が印加された場合のスプール位置を示す説明図
である。

【図９】従来の電流印加パターンの一例を示す波形図で
ある。

【符号の説明】

１：ボディ ２：スプール １０Ａ，１０Ｂ：電磁アクチュエータ ２１，２１′：方形波 ２２：ディザ波 ２３：三角波 ２４：正弦波

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対向する一対の電磁アクチュエータを
   ボディの両側に備え、該ボディのスプール孔を摺動する
   スプールを互いに反対方向に駆動することにより、流路
   を切り換えるようにした電磁方向切換弁の電気駆動方法
   において、 少なくとも前記電磁アクチュエータの待機時に、前記ス
   プールをその切換ストローク以下の範囲内で常時正逆両
   方向に所定の周波数及び所定の波形で電気駆動すること
   を特徴とする電磁方向切換弁の電気駆動方法。
2. 【請求項２】 所定の周波数が０．５〜１０Ｈｚである
   ことを特徴とする請求項１記載の電磁方向切換弁の電気
   駆動方法。
3. 【請求項３】 所定の波形が方形波であることを特徴と
   する請求項１又は２記載の電磁方向切換弁の電気駆動方
   法。
4. 【請求項４】 所定の波形が三角波又は正弦波であるこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の電磁方向切換弁の
   電気駆動方法。