JP2001241564A - ソレノイド動作型二重スプール制御バルブ - Google Patents
ソレノイド動作型二重スプール制御バルブInfo
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 バルブ本体内で各々が分離制御スプールを有
する1対の穿孔を有する比例液圧制御バルブを提供する
こと。 【解決手段】 1対の力フィードバック、線形アクチュ
エータ54,56がバルブ本体12の同じ側に取り付け
られ、各アクチュエータが複数の制御スプール16,1
8の一つの動きを制御する。1つの制御スプールのみが
バルブアセンブリの第1作用ポート20に加わる液圧動
力を制御し、その間に第2作用ポート21をタンクに接
続する。他の制御スプールのみがバルブアセンブリ10
の第2作用ポート21に加わる液圧動力を制御し、その
間に第1作用ポート20をタンクに接続する。力フィー
ドバック、線形アクチュエータ54,56により各スプ
ール16,18が各穿孔内で非常に強く受け止められる
のを可能にする。
する1対の穿孔を有する比例液圧制御バルブを提供する
こと。 【解決手段】 1対の力フィードバック、線形アクチュ
エータ54,56がバルブ本体12の同じ側に取り付け
られ、各アクチュエータが複数の制御スプール16,1
8の一つの動きを制御する。1つの制御スプールのみが
バルブアセンブリの第1作用ポート20に加わる液圧動
力を制御し、その間に第2作用ポート21をタンクに接
続する。他の制御スプールのみがバルブアセンブリ10
の第2作用ポート21に加わる液圧動力を制御し、その
間に第1作用ポート20をタンクに接続する。力フィー
ドバック、線形アクチュエータ54,56により各スプ
ール16,18が各穿孔内で非常に強く受け止められる
のを可能にする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液圧システム用のソ
レノイド動作型制御バルブに関し、特に駆動力フィード
バック型制御バルブに関する。
レノイド動作型制御バルブに関し、特に駆動力フィード
バック型制御バルブに関する。
【0002】
【従来の技術】建設および農業機械は液圧シリンダとピ
ストンの組み合わせで駆動される可動部材を有する。シ
リンダはピストンにより2つの内室に分割され、各室
(チャンバ)に圧力を加えられた作動液を交互に送るこ
とによりピストンが反対方向に移動する。
ストンの組み合わせで駆動される可動部材を有する。シ
リンダはピストンにより2つの内室に分割され、各室
(チャンバ)に圧力を加えられた作動液を交互に送るこ
とによりピストンが反対方向に移動する。
【0003】米国特許第5,579,642号に記載さ
れているように、典型的には作動液をシリンダに加える
ことは手動動作型バルブにより制御される。この型のバ
ルブにおいて、手動レバーがバルブの穿孔内のスプール
に機械的に接続されている。機械オペレータはレバーを
動かして、ポンプ出力部、流体リザーバまたはシリンダ
と連通する穿孔内の複数の空洞部に対してスプールを種
々の位置に設定できる。スプールを一方向に動かすこと
により、ポンプからシリンダ室の一つへまたは他の室
(チャンバ)からリザーバへ流れる加圧された作動液の
流れが制御される。スプールを反対方向に動かすことに
より、シリンダ室に対する流体の供給および排出が逆転
する。スプールが適切な方向に移動する程度を加減する
ことにより、流体が付随するシリンダ室に流れる速度を
変化させることが可能であり、それによりピストンを比
例的に異なる速度で移動させることができる。
れているように、典型的には作動液をシリンダに加える
ことは手動動作型バルブにより制御される。この型のバ
ルブにおいて、手動レバーがバルブの穿孔内のスプール
に機械的に接続されている。機械オペレータはレバーを
動かして、ポンプ出力部、流体リザーバまたはシリンダ
と連通する穿孔内の複数の空洞部に対してスプールを種
々の位置に設定できる。スプールを一方向に動かすこと
により、ポンプからシリンダ室の一つへまたは他の室
(チャンバ)からリザーバへ流れる加圧された作動液の
流れが制御される。スプールを反対方向に動かすことに
より、シリンダ室に対する流体の供給および排出が逆転
する。スプールが適切な方向に移動する程度を加減する
ことにより、流体が付随するシリンダ室に流れる速度を
変化させることが可能であり、それによりピストンを比
例的に異なる速度で移動させることができる。
【0004】さらに、ある制御バルブは2つのシリンダ
室がスプールを介して流体リザーバに同時に接続される
“浮動”位置を提供する。この位置で、シリンダにより
駆動された部材は外力に応答して自在に移動可能であ
る。例えば、表面の輪郭の変化に順応させ、舗装の掘り
起こしを回避するために舗道に対して雪かきブレードを
浮かせることが可能である。
室がスプールを介して流体リザーバに同時に接続される
“浮動”位置を提供する。この位置で、シリンダにより
駆動された部材は外力に応答して自在に移動可能であ
る。例えば、表面の輪郭の変化に順応させ、舗装の掘り
起こしを回避するために舗道に対して雪かきブレードを
浮かせることが可能である。
【0005】建設および農業機械に関して、手動動作型
液圧バルブから電気的に制御されるソレノイドバルブを
使用する傾向がある。この型のシステムは、制御バルブ
がシリンダ近傍に配置されかつオペレータ室内に配管さ
れないので、液圧配管を単純化することができる。また
この技術変化は容易に種々の機械機能をコンピュータ化
された調整に移すことが可能である。
液圧バルブから電気的に制御されるソレノイドバルブを
使用する傾向がある。この型のシステムは、制御バルブ
がシリンダ近傍に配置されかつオペレータ室内に配管さ
れないので、液圧配管を単純化することができる。また
この技術変化は容易に種々の機械機能をコンピュータ化
された調整に移すことが可能である。
【0006】作動液の流れを制御するソレノイドバルブ
は良く知られており、電機子を一方向に動かしバルブを
開放する電磁コイルを使用している。電機子またはバル
ブ部材は電流がコイルから除去されるとバルブを閉じる
ためにばねにより負荷をかけられている。
は良く知られており、電機子を一方向に動かしバルブを
開放する電磁コイルを使用している。電機子またはバル
ブ部材は電流がコイルから除去されるとバルブを閉じる
ためにばねにより負荷をかけられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ソレノイド機構を有す
る標準双方向スプールバルブを駆動するために、分離ソ
レノイドアクチュエータがスプールの両端に接続されな
ければならない。これはある装置で不都合となるバルブ
アセンブリの全長を著しく増加させる。さらに、この構
成は2個のソレノイドアクチュエータが同時に通電され
ないようにかつ相互に対して作用しないようにする制御
回路が必要となる。
る標準双方向スプールバルブを駆動するために、分離ソ
レノイドアクチュエータがスプールの両端に接続されな
ければならない。これはある装置で不都合となるバルブ
アセンブリの全長を著しく増加させる。さらに、この構
成は2個のソレノイドアクチュエータが同時に通電され
ないようにかつ相互に対して作用しないようにする制御
回路が必要となる。
【0008】代案として、動力駆動するために各シリン
ダ室用に一対のソレノイドバルブを利用する液圧装置が
工夫された。任意のシリンダ室のために、一方のソレノ
イドバルブはピストンを一方向に移動させるためにポン
プ圧力による流体の供給を制御し、他方のソレノイドバ
ルブは任意のシリンダ室からタンクへの流体を排出して
ピストンを反対方向に動かすために交互に開放される。
もしシリンダの2つのシリンダ室が動力駆動される場
合、4個のソレノイドコイル、2個の供給バルブおよび
2個の排出バルブを必要する。
ダ室用に一対のソレノイドバルブを利用する液圧装置が
工夫された。任意のシリンダ室のために、一方のソレノ
イドバルブはピストンを一方向に移動させるためにポン
プ圧力による流体の供給を制御し、他方のソレノイドバ
ルブは任意のシリンダ室からタンクへの流体を排出して
ピストンを反対方向に動かすために交互に開放される。
もしシリンダの2つのシリンダ室が動力駆動される場
合、4個のソレノイドコイル、2個の供給バルブおよび
2個の排出バルブを必要する。
【0009】本発明の全般的な目的は一対のシリンダ室
に出入りする作動液の流れを制御するためのソレノイド
動作型バルブアセンブリを提供することにある。発明の
他の目的は作動液の流れを比例制御するソレノイド動作
型バルブアセンブリを提供することにある。更に本発明
の他の目的はソレノイド動作型スプールバルブを提供す
ることにある。更に本発明の目的は上述のスプールバル
ブアセンブリに2つのソレノイド操作手段のみを利用す
ることにある。更に本発明の他の目的は小型のソレノイ
ド動作型バルブアセンブリを提供することにある。本発
明の他の態様は中立位置を有するソレノイド動作型スプ
ールバルブアセンブリを提供することにある。
に出入りする作動液の流れを制御するためのソレノイド
動作型バルブアセンブリを提供することにある。発明の
他の目的は作動液の流れを比例制御するソレノイド動作
型バルブアセンブリを提供することにある。更に本発明
の他の目的はソレノイド動作型スプールバルブを提供す
ることにある。更に本発明の目的は上述のスプールバル
ブアセンブリに2つのソレノイド操作手段のみを利用す
ることにある。更に本発明の他の目的は小型のソレノイ
ド動作型バルブアセンブリを提供することにある。本発
明の他の態様は中立位置を有するソレノイド動作型スプ
ールバルブアセンブリを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】比例液圧制御バルブは内
部に第1穿孔および第2穿孔を有するバルブ本体と、各
々が前記第1および第2穿孔と連通する第1作用ポー
ト、第2作用ポート、供給ポート、およびタンクポート
を有する。第1作用ポートはシリンダの一つの室をバル
ブに接続し、かつ第2作用ポートを他のシリンダ室に接
続する。
部に第1穿孔および第2穿孔を有するバルブ本体と、各
々が前記第1および第2穿孔と連通する第1作用ポー
ト、第2作用ポート、供給ポート、およびタンクポート
を有する。第1作用ポートはシリンダの一つの室をバル
ブに接続し、かつ第2作用ポートを他のシリンダ室に接
続する。
【0011】前記第1穿孔で摺動可能に収容される第1
制御スプールはランド部により分離された複数の溝部を
有する。第1制御スプールは複数の溝部の一つが第1作
用ポートと供給ポート間の流体路を画成しかつ複数の溝
の別の一つが第2作用ポートとタンクポート間の流体路
を画成する第1穿孔に沿った第1の位置を有する。第1
穿孔に沿った第2位置において、第1制御スプールのラ
ンド部が第1作用ポートと供給ポート間の連通および第
2作用ポートとタンクポート間の連通を閉鎖する。
制御スプールはランド部により分離された複数の溝部を
有する。第1制御スプールは複数の溝部の一つが第1作
用ポートと供給ポート間の流体路を画成しかつ複数の溝
の別の一つが第2作用ポートとタンクポート間の流体路
を画成する第1穿孔に沿った第1の位置を有する。第1
穿孔に沿った第2位置において、第1制御スプールのラ
ンド部が第1作用ポートと供給ポート間の連通および第
2作用ポートとタンクポート間の連通を閉鎖する。
【0012】第2制御スプールは内部に軸方向摺動動作
のための第2穿孔内に収容され、ランド部により分離さ
れた複数の溝部を有する。第2制御スプールは複数の溝
部の一つが第2作用ポートと供給ポート間の流体路を画
成し、かつ複数の溝部の他の一つが第1作用ポートとタ
ンクポート間の流体路を画成する第2穿孔に沿った第1
の位置を有する。第2制御スプールはランド部が第1作
用ポートとタンクポート間の連通および第2作用ポート
と供給ポート間の連通を閉鎖する第2穿孔に沿った第2
の位置を有する。
のための第2穿孔内に収容され、ランド部により分離さ
れた複数の溝部を有する。第2制御スプールは複数の溝
部の一つが第2作用ポートと供給ポート間の流体路を画
成し、かつ複数の溝部の他の一つが第1作用ポートとタ
ンクポート間の流体路を画成する第2穿孔に沿った第1
の位置を有する。第2制御スプールはランド部が第1作
用ポートとタンクポート間の連通および第2作用ポート
と供給ポート間の連通を閉鎖する第2穿孔に沿った第2
の位置を有する。
【0013】第1リニアアクチュエータは第1穿孔内に
配置され、第1穿孔内で第1制御スプールの動きを発生
する。第2リニアアクチュエータは第2穿孔内に配置さ
れ、第2穿孔内で第2制御スプールの動きを発生する。
好ましくは、第1および第2リニアアクチュエータは装
置の全長を最小にするためにバルブの同じ側に搭載され
る。好ましい実施例において、第1および第2リニアア
クチュエータは力フィードバック型であり、これらの部
品の特有な設計がここで述べられる。
配置され、第1穿孔内で第1制御スプールの動きを発生
する。第2リニアアクチュエータは第2穿孔内に配置さ
れ、第2穿孔内で第2制御スプールの動きを発生する。
好ましくは、第1および第2リニアアクチュエータは装
置の全長を最小にするためにバルブの同じ側に搭載され
る。好ましい実施例において、第1および第2リニアア
クチュエータは力フィードバック型であり、これらの部
品の特有な設計がここで述べられる。
【0014】比例液圧制御バルブの本構成は一作用ポー
トにかかる液圧駆動の供給を制御するために第1スプー
ルのみ利用し、他のスプールは第2作用ポートにかかる
液圧駆動の供給を制御している。力フィードバックアク
チュエータを採用することによって、制御スプールと各
穿孔間で堅く嵌まってもシステムの効果的な動作が達成
される。
トにかかる液圧駆動の供給を制御するために第1スプー
ルのみ利用し、他のスプールは第2作用ポートにかかる
液圧駆動の供給を制御している。力フィードバックアク
チュエータを採用することによって、制御スプールと各
穿孔間で堅く嵌まってもシステムの効果的な動作が達成
される。
【0015】
【発明の実施の態様】図1を参照すると、制御バルブア
センブリ10は本体12から成り、その本体を第1穿孔
13および第2穿孔14が貫通している。第1穿孔13
は内部に第1往復制御スプール16を有し、第2穿孔1
4は第2往復制御スプール18を有する。両制御スプー
ルは各穿孔内で長手方向に移動し、作用ポート20およ
び21に対して流れる作動液を制御する。第1作用ポー
ト20および第2作用ポート21は各スプール穿孔に対
して第1作用ポートチャネル38および第2作用ポート
チャネル40により個別的に接続される。各制御スプー
ルは穿孔13または14と協働するランドの中間に配置
された一対の軸方向に離間した円周溝を有し、(後述さ
れる)異なる空洞部と穿孔内の開口部間に流れる作動液
を制御する。制御スプール16と18は流体が作用ポー
ト20および21に流入流出されない中立位置に示され
る。バルブ本体12は好ましくは種々の穿孔、チャネ
ル、およびポートを接続するためにボルト止めされたい
くつかの区画から形成される。
センブリ10は本体12から成り、その本体を第1穿孔
13および第2穿孔14が貫通している。第1穿孔13
は内部に第1往復制御スプール16を有し、第2穿孔1
4は第2往復制御スプール18を有する。両制御スプー
ルは各穿孔内で長手方向に移動し、作用ポート20およ
び21に対して流れる作動液を制御する。第1作用ポー
ト20および第2作用ポート21は各スプール穿孔に対
して第1作用ポートチャネル38および第2作用ポート
チャネル40により個別的に接続される。各制御スプー
ルは穿孔13または14と協働するランドの中間に配置
された一対の軸方向に離間した円周溝を有し、(後述さ
れる)異なる空洞部と穿孔内の開口部間に流れる作動液
を制御する。制御スプール16と18は流体が作用ポー
ト20および21に流入流出されない中立位置に示され
る。バルブ本体12は好ましくは種々の穿孔、チャネ
ル、およびポートを接続するためにボルト止めされたい
くつかの区画から形成される。
【0016】バルブ本体12はバルブアセンブリ10が
接続された液圧システムのタンクに接続された一対のポ
ート22および24を有する。第1タンクポート22は
第2穿孔14の周囲に延在する空洞部26に開放してい
る。他のタンクポート24はそれぞれ第1および第2穿
孔13および14の周囲に延在する空洞部28および2
9に開放するチャネルと連通する。
接続された液圧システムのタンクに接続された一対のポ
ート22および24を有する。第1タンクポート22は
第2穿孔14の周囲に延在する空洞部26に開放してい
る。他のタンクポート24はそれぞれ第1および第2穿
孔13および14の周囲に延在する空洞部28および2
9に開放するチャネルと連通する。
【0017】バルブ本体12は液圧システムのポンプの
出力部に接続された供給ポート30を有する。ポンプ入
力部は内部にスプール型圧力補償器33を有するバルブ
本体12内の第3穿孔32と通じる。この補償器33は
米国特許第5,579,642号(ここでは参考のため
に記載)に記載された一般型と同一である。圧力補償器
33は供給ポート30から、第3穿孔32からスプール
穿孔13および14に伸びるポンプチャネル36に流れ
る作動液を制御する。入力逆止めバルブ34はポンプ圧
力が失われる場合の逆流を防止する。本バルブアセンブ
リが複数の供給ポートについて説明されるが、これらの
通路はポンプが接続されるバルブ本体の単一の共通外部
ポートにつながっても良いし、または複数の外部ポンプ
接続ポートがあってもよい。同様なことがタンクポート
接続に適用される。
出力部に接続された供給ポート30を有する。ポンプ入
力部は内部にスプール型圧力補償器33を有するバルブ
本体12内の第3穿孔32と通じる。この補償器33は
米国特許第5,579,642号(ここでは参考のため
に記載)に記載された一般型と同一である。圧力補償器
33は供給ポート30から、第3穿孔32からスプール
穿孔13および14に伸びるポンプチャネル36に流れ
る作動液を制御する。入力逆止めバルブ34はポンプ圧
力が失われる場合の逆流を防止する。本バルブアセンブ
リが複数の供給ポートについて説明されるが、これらの
通路はポンプが接続されるバルブ本体の単一の共通外部
ポートにつながっても良いし、または複数の外部ポンプ
接続ポートがあってもよい。同様なことがタンクポート
接続に適用される。
【0018】制御通路42および44(想像線で示され
る)は、図1の断面下の、スプール穿孔13および14
に並列であるバルブ本体12に延在する。制御通路42
は第1穿孔13の一端の環状制御空洞部46から制御ス
プール16の他端の第1穿孔13の第2環状制御空洞部
48へ延在する。同様に、第2制御通路44は第2制御
スプール18の一端の第2スプール穿孔14周辺の制御
空洞部から第2制御スプールの他端の制御空洞部52へ
延在する。
る)は、図1の断面下の、スプール穿孔13および14
に並列であるバルブ本体12に延在する。制御通路42
は第1穿孔13の一端の環状制御空洞部46から制御ス
プール16の他端の第1穿孔13の第2環状制御空洞部
48へ延在する。同様に、第2制御通路44は第2制御
スプール18の一端の第2スプール穿孔14周辺の制御
空洞部から第2制御スプールの他端の制御空洞部52へ
延在する。
【0019】第1穿孔13は第1制御スプールの他端に
隣接する空洞部31を有する。空洞部31はバルブ本体
12を貫通する通路によりタンクポートに接続される。
近傍の環状穿孔空洞部37は入力圧力補償器33の一部
である作用ポート感知チャネル35に接続される。
隣接する空洞部31を有する。空洞部31はバルブ本体
12を貫通する通路によりタンクポートに接続される。
近傍の環状穿孔空洞部37は入力圧力補償器33の一部
である作用ポート感知チャネル35に接続される。
【0020】制御スプール16および18の各々はバル
ブ本体12の片側に取り付けられた(駆動)力フィード
バックアクチュエータ54または56に接続される。図
2に詳細に示されるように、第1力フィードバックアク
チュエータ54は電機子62が案内スリーブ64内に摺
動可能に配置された電磁コイル60付きのソレノイド5
8を有する。電機子62はチューブ66により第1穿孔
13内に配置されたパイロットスリーブ70内で摺動可
能に受け止められた環状パイロットバルブ部材に取り付
けられている。パイロットスリーブ70は制御空洞部4
8とスリーブ内部との間に延在する横断開口部72を有
する。別の横断開口部74は2つのスプール穿孔13お
よび14間に延在するパイロット供給チャネル76と液
圧ポンプ用の供給ポートに導く供給通路78と固定的に
連通するパイロットスリーブ70を介して延在する。ソ
レノイド電機子62の動きに応答してパイロットバルブ
部材68が動くと、制御空洞部48とパイロット供給チ
ャネル76またはタンクチャネル80間に通路を形成す
る。タンクチャネル80はバルブ本体通路82を介して
バルブ本体のタンクポートに接続される。
ブ本体12の片側に取り付けられた(駆動)力フィード
バックアクチュエータ54または56に接続される。図
2に詳細に示されるように、第1力フィードバックアク
チュエータ54は電機子62が案内スリーブ64内に摺
動可能に配置された電磁コイル60付きのソレノイド5
8を有する。電機子62はチューブ66により第1穿孔
13内に配置されたパイロットスリーブ70内で摺動可
能に受け止められた環状パイロットバルブ部材に取り付
けられている。パイロットスリーブ70は制御空洞部4
8とスリーブ内部との間に延在する横断開口部72を有
する。別の横断開口部74は2つのスプール穿孔13お
よび14間に延在するパイロット供給チャネル76と液
圧ポンプ用の供給ポートに導く供給通路78と固定的に
連通するパイロットスリーブ70を介して延在する。ソ
レノイド電機子62の動きに応答してパイロットバルブ
部材68が動くと、制御空洞部48とパイロット供給チ
ャネル76またはタンクチャネル80間に通路を形成す
る。タンクチャネル80はバルブ本体通路82を介して
バルブ本体のタンクポートに接続される。
【0021】フィードバックチューブ84はパイロット
バルブ部材68内で摺動可能に受け止められる。高弾性
フィードバックばね86はパイロットバルブ部材68を
フィードバックチューブ84の一端から離間させるよう
に押し付ける。ばねの弾性は単位ソレノイド力当たり主
スプール移動量を決定する。フィードバックチューブ8
4の他端は第1制御スプール16の直近端部に固定され
た結合器90の空洞部内で保持されたフランジ88を有
する。低弾性フロートばね92はフィードバックチュー
ブフランジ88を第1制御スプール16から離間させる
ように、かつスプール結合器90の内部溝内のスナップ
リング94に抗して押し付ける。フロートばね92は予
め負荷がかけられ、正常な計量中不活動である。高弾性
負荷ばね96は第1制御スプール16の端部をパイロッ
トバルブスリーブ70から離間する様に、かつバルブ本
体12の側部57から離間する様に押し付ける。フィー
ドバックばね86およびフロートばね92の相対弾性は
計量中の微制御と追加ソレノイド力がほとんどない状態
での浮動状態への遷移を可能にする。
バルブ部材68内で摺動可能に受け止められる。高弾性
フィードバックばね86はパイロットバルブ部材68を
フィードバックチューブ84の一端から離間させるよう
に押し付ける。ばねの弾性は単位ソレノイド力当たり主
スプール移動量を決定する。フィードバックチューブ8
4の他端は第1制御スプール16の直近端部に固定され
た結合器90の空洞部内で保持されたフランジ88を有
する。低弾性フロートばね92はフィードバックチュー
ブフランジ88を第1制御スプール16から離間させる
ように、かつスプール結合器90の内部溝内のスナップ
リング94に抗して押し付ける。フロートばね92は予
め負荷がかけられ、正常な計量中不活動である。高弾性
負荷ばね96は第1制御スプール16の端部をパイロッ
トバルブスリーブ70から離間する様に、かつバルブ本
体12の側部57から離間する様に押し付ける。フィー
ドバックばね86およびフロートばね92の相対弾性は
計量中の微制御と追加ソレノイド力がほとんどない状態
での浮動状態への遷移を可能にする。
【0022】第2力フィードバックアクチュエータ56
は第1力フィードバックアクチュエータ54と同一の構
成を有する。主な相違は第2力フィードバックアクチュ
エータ56のためのフィードバックチューブ98が第2
制御スプール18の端部へ固定的に結合され、ばね負荷
結合器90および第1制御スプール16用の関連部品を
持たないことである。第1力フィードバックアクチュエ
ータ54のこれらの追加部品は(後述される)フロート
(浮動)動作を可能にするように与えられる。
は第1力フィードバックアクチュエータ54と同一の構
成を有する。主な相違は第2力フィードバックアクチュ
エータ56のためのフィードバックチューブ98が第2
制御スプール18の端部へ固定的に結合され、ばね負荷
結合器90および第1制御スプール16用の関連部品を
持たないことである。第1力フィードバックアクチュエ
ータ54のこれらの追加部品は(後述される)フロート
(浮動)動作を可能にするように与えられる。
【0023】図1および図2を参照すると、ポンプから
第1作用ポート20へ流体を流すために、第1力フィー
ドバックアクチュエータ54のソレノイド58は通電さ
れる。これにより、図において左側に電機子62を動か
す磁界を発生させ、パイロットバルブ部材68が同方向
に移動する。その結果、パイロットバルブ部材68の外
表面の溝69がパイロット供給チャネル76と制御空洞
部48間に通路を形成する。これにより、パイロット供
給チャネル76のポンプ圧力が制御通路42を介して第
1制御スプール16の遠方側端部の別の制御空洞部46
に通じる。ソレノイド58を流れる電流の大きさはパイ
ロットバルブ通路のサイズ、第1制御スプール16の遠
方側端部に作用する圧力を決定する。
第1作用ポート20へ流体を流すために、第1力フィー
ドバックアクチュエータ54のソレノイド58は通電さ
れる。これにより、図において左側に電機子62を動か
す磁界を発生させ、パイロットバルブ部材68が同方向
に移動する。その結果、パイロットバルブ部材68の外
表面の溝69がパイロット供給チャネル76と制御空洞
部48間に通路を形成する。これにより、パイロット供
給チャネル76のポンプ圧力が制御通路42を介して第
1制御スプール16の遠方側端部の別の制御空洞部46
に通じる。ソレノイド58を流れる電流の大きさはパイ
ロットバルブ通路のサイズ、第1制御スプール16の遠
方側端部に作用する圧力を決定する。
【0024】第1制御スプール16の遠方側端部に作用
するポンプ圧力により、スプールが図1の右方向に移動
し、比較的高弾性のフィードバックばね86を圧縮す
る。第1制御スプール16の動きはメータリングオリフ
ィス99を、液圧ポンプからきた流体を貫通チャネル3
8を介して第1作用ポート20に流すポンプチャネル3
6と整合させる。第1制御スプール16が右方向に移動
する距離が大になれば、メータリングオリフィスが大に
なり、第1作用ポートに流れる流体も大きくなる。同時
に、第1制御スプール16の別の溝97は第2作用ポー
ト21とタンク空洞部28間を連通させるように移動
し、流体が第2作用ポートから液圧システムのタンクに
排出する。
するポンプ圧力により、スプールが図1の右方向に移動
し、比較的高弾性のフィードバックばね86を圧縮す
る。第1制御スプール16の動きはメータリングオリフ
ィス99を、液圧ポンプからきた流体を貫通チャネル3
8を介して第1作用ポート20に流すポンプチャネル3
6と整合させる。第1制御スプール16が右方向に移動
する距離が大になれば、メータリングオリフィスが大に
なり、第1作用ポートに流れる流体も大きくなる。同時
に、第1制御スプール16の別の溝97は第2作用ポー
ト21とタンク空洞部28間を連通させるように移動
し、流体が第2作用ポートから液圧システムのタンクに
排出する。
【0025】第1制御スプール16のこの動作により、
負荷ばねが圧縮し、フィードバックチューブがパイロッ
トバルブ部材に作用するフィードバックばね86を圧縮
する。第1制御スプール16のフィードバック力がソレ
ノイド58の力をわずかに超過すると、ランド71が制
御通路42に導くパイロットスリーブ70内の横断開口
部72を閉鎖させるまで、パイロットバルブ部材68が
図の右方向に移動する。この制御通路が閉じると、制御
スプール16の更なる動きを止め、第1ソレノイド58
を駆動している電流の大きさに相当する第1作用ポート
20からの流量を決定する。
負荷ばねが圧縮し、フィードバックチューブがパイロッ
トバルブ部材に作用するフィードバックばね86を圧縮
する。第1制御スプール16のフィードバック力がソレ
ノイド58の力をわずかに超過すると、ランド71が制
御通路42に導くパイロットスリーブ70内の横断開口
部72を閉鎖させるまで、パイロットバルブ部材68が
図の右方向に移動する。この制御通路が閉じると、制御
スプール16の更なる動きを止め、第1ソレノイド58
を駆動している電流の大きさに相当する第1作用ポート
20からの流量を決定する。
【0026】パイロットバルブ部材68は第1制御スプ
ールが充分に移動してパイロットバルブ部材を強制的に
閉鎖状態にするまで開放位置に留まることに注目すべき
である。この作用は第1制御スプール16と第1穿孔1
3間の摩擦の大きさにより比較的影響されない。摩擦が
大きくなれば、パイロットバルブ開口が大きくなり、さ
らに第1制御スプール16を移動させるために制御通路
42を介して伝わる圧力が大きくなる。このようにし
て、比較的きつめの嵌合が穿孔と制御スプール間に得ら
れる。摩擦が時間の経過とともに変化しても、制御スプ
ールの動作は同一状態を維持する。またこの主スプール
は所望のスプール位置で誤差を生じる傾向にある流れの
強さにより影響されない。
ールが充分に移動してパイロットバルブ部材を強制的に
閉鎖状態にするまで開放位置に留まることに注目すべき
である。この作用は第1制御スプール16と第1穿孔1
3間の摩擦の大きさにより比較的影響されない。摩擦が
大きくなれば、パイロットバルブ開口が大きくなり、さ
らに第1制御スプール16を移動させるために制御通路
42を介して伝わる圧力が大きくなる。このようにし
て、比較的きつめの嵌合が穿孔と制御スプール間に得ら
れる。摩擦が時間の経過とともに変化しても、制御スプ
ールの動作は同一状態を維持する。またこの主スプール
は所望のスプール位置で誤差を生じる傾向にある流れの
強さにより影響されない。
【0027】バルブアセンブリ10は第1力フィードバ
ックアクチュエータ54を非通電にすることにより中立
位置に復帰する。復帰すると、電機子62に事前に作用
した磁気力が除去され、フィードバックばね86により
パイロットバルブ部材68を図2の右方向の奥に押し付
ける。これによりパイロットバルブ部材68の外表面の
逃がし通路67が制御通路42と整合し、制御通路内の
流体をタンクチャネル80に排出させる。第1スプール
穿孔13の遠方端部の制御空洞部46内の圧力が逃げ、
負荷ばね96の力により第1制御スプール16を図1に
示されるもっとも左側の位置に移動させる。この位置
で、第1作用ポート20とポンプチャネル36間の連通
が閉鎖され、かつ第2作用ポート21とタンク空洞部2
8間の連通も閉鎖される。
ックアクチュエータ54を非通電にすることにより中立
位置に復帰する。復帰すると、電機子62に事前に作用
した磁気力が除去され、フィードバックばね86により
パイロットバルブ部材68を図2の右方向の奥に押し付
ける。これによりパイロットバルブ部材68の外表面の
逃がし通路67が制御通路42と整合し、制御通路内の
流体をタンクチャネル80に排出させる。第1スプール
穿孔13の遠方端部の制御空洞部46内の圧力が逃げ、
負荷ばね96の力により第1制御スプール16を図1に
示されるもっとも左側の位置に移動させる。この位置
で、第1作用ポート20とポンプチャネル36間の連通
が閉鎖され、かつ第2作用ポート21とタンク空洞部2
8間の連通も閉鎖される。
【0028】ポンプ圧力を第2作用ポート21に加え、
かつ第1作用ポート20をタンクに結合するために、第
2力フィードバックアクチュエータ56が通電される。
このアクチュエータは、第1力フィードバックアクチュ
エータ54に関して前述したものと同様に、かつ第2制
御スプール18を右方向に移動させるように動作する。
この第2制御スプール18の動きによりタンク空洞部2
6を第1作用ポート20のためのチャネル38に接続
し、かつポンプ供給チャネル36をメータリングオリフ
ィスを介して第2作用ポートのためのチャネル40に接
続する。
かつ第1作用ポート20をタンクに結合するために、第
2力フィードバックアクチュエータ56が通電される。
このアクチュエータは、第1力フィードバックアクチュ
エータ54に関して前述したものと同様に、かつ第2制
御スプール18を右方向に移動させるように動作する。
この第2制御スプール18の動きによりタンク空洞部2
6を第1作用ポート20のためのチャネル38に接続
し、かつポンプ供給チャネル36をメータリングオリフ
ィスを介して第2作用ポートのためのチャネル40に接
続する。
【0029】すでに注目したように、液圧動作されてい
る機械部材を浮動状態にすることが望まれるある応用例
がある。このような浮動状態は作用ポート20および2
1を同時に接続し、シリンダの2つの室をタンクに接続
することにより得られる。しかしながら、本バルブアセ
ンブリ10は第1力フィードバックアクチュエータ54
が第1制御スプール16を、作用ポート20および21
がタンク通路に接続される位置に、移動させるように設
計される。
る機械部材を浮動状態にすることが望まれるある応用例
がある。このような浮動状態は作用ポート20および2
1を同時に接続し、シリンダの2つの室をタンクに接続
することにより得られる。しかしながら、本バルブアセ
ンブリ10は第1力フィードバックアクチュエータ54
が第1制御スプール16を、作用ポート20および21
がタンク通路に接続される位置に、移動させるように設
計される。
【0030】前述したように、第1力フィードバックア
クチュエータ54を通電することにより、第1制御スプ
ール16は、メータリングオリフィス99がポンプ供給
チャネル36と第1作用ポートチャネル38間に通路を
提供する位置に、移動する。この位置で、第1制御スプ
ール16の溝97は第2作用ポートチャネル40とタン
ク空洞部28間に通路を形成する。この通路は、ソレノ
イド58が十分に通電され、かつパイロットバルブ部材
68がパイロット供給チャネル76と制御通路42間の
最大通路の位置に移動する前に、最大寸法になる。
クチュエータ54を通電することにより、第1制御スプ
ール16は、メータリングオリフィス99がポンプ供給
チャネル36と第1作用ポートチャネル38間に通路を
提供する位置に、移動する。この位置で、第1制御スプ
ール16の溝97は第2作用ポートチャネル40とタン
ク空洞部28間に通路を形成する。この通路は、ソレノ
イド58が十分に通電され、かつパイロットバルブ部材
68がパイロット供給チャネル76と制御通路42間の
最大通路の位置に移動する前に、最大寸法になる。
【0031】ポンプから第1作用ポート20に流れる流
体を充分に開放するために必要な値以上に第1力フィー
ドバックアクチュエータ54に流れる電流の振幅を増加
させることにより、パイロットバルブ部材68はパイロ
ット供給チャネル76と制御通路42間の通路をさらに
拡張して開放する。これにより制御空洞部46により大
きな圧力がかかり、第1制御スプール16を図面の右手
のさらに奥に押し付け、低弾性フロートばね92を圧縮
する。フィードバックばねと直列な低弾性浮動ばねで
は、有効速度が比較的低い。低弾性であると、ソレノイ
ド力をわずかに加えただけでスプールの動きが大きくな
る。このように、大部分のソレノイドの力範囲が計量の
ため使用され、流体制御を必要としないフロートを通電
するような無駄がない。第1制御スプール16はランド
91が第1作用ポートチャネル38間全体を移動し、作
用ポートチャネルとポンプ供給チャネル36間の連通を
閉鎖する位置とみなされる。しかしながら、この位置に
おいて、スプールランド93は穿孔空洞部37に移動
し、第1作用ポートチャネル38とタンク空洞部31間
の通路を開口し、流体を第1作用ポート20からタンク
に排出される。同時に、スプール溝97は第2作用ポー
トチャネル40からタンク空洞部28へ通じる通路を形
成し続け、それにより第2作用ポート21からの流体は
タンクに排出可能となる。このような状態の作用ポート
20および21は制御されている機械素子のフロートを
発生させるタンクに接続される。この設計では第1力フ
ィードバックアクチュエータ54と第1制御スプール1
6の正常な計量範囲を利用し、ポンプから第1作用ポー
ト20へ流れる作動液を制御している。計量範囲の最大
値以上の小増加したソレノイド力が第1制御スプール1
6をフロート(浮動)位置に強制的に移動させる。第1
ソレノイド58の制御範囲はポンプから最適制御が必要
な第1作用ポート20へ流れる作動液を計量するために
充分に利用される。このフロートの特徴は非計量オン/
オフ機能にある。第2制御スプール18はこのフロート
機能のために利用されない。
体を充分に開放するために必要な値以上に第1力フィー
ドバックアクチュエータ54に流れる電流の振幅を増加
させることにより、パイロットバルブ部材68はパイロ
ット供給チャネル76と制御通路42間の通路をさらに
拡張して開放する。これにより制御空洞部46により大
きな圧力がかかり、第1制御スプール16を図面の右手
のさらに奥に押し付け、低弾性フロートばね92を圧縮
する。フィードバックばねと直列な低弾性浮動ばねで
は、有効速度が比較的低い。低弾性であると、ソレノイ
ド力をわずかに加えただけでスプールの動きが大きくな
る。このように、大部分のソレノイドの力範囲が計量の
ため使用され、流体制御を必要としないフロートを通電
するような無駄がない。第1制御スプール16はランド
91が第1作用ポートチャネル38間全体を移動し、作
用ポートチャネルとポンプ供給チャネル36間の連通を
閉鎖する位置とみなされる。しかしながら、この位置に
おいて、スプールランド93は穿孔空洞部37に移動
し、第1作用ポートチャネル38とタンク空洞部31間
の通路を開口し、流体を第1作用ポート20からタンク
に排出される。同時に、スプール溝97は第2作用ポー
トチャネル40からタンク空洞部28へ通じる通路を形
成し続け、それにより第2作用ポート21からの流体は
タンクに排出可能となる。このような状態の作用ポート
20および21は制御されている機械素子のフロートを
発生させるタンクに接続される。この設計では第1力フ
ィードバックアクチュエータ54と第1制御スプール1
6の正常な計量範囲を利用し、ポンプから第1作用ポー
ト20へ流れる作動液を制御している。計量範囲の最大
値以上の小増加したソレノイド力が第1制御スプール1
6をフロート(浮動)位置に強制的に移動させる。第1
ソレノイド58の制御範囲はポンプから最適制御が必要
な第1作用ポート20へ流れる作動液を計量するために
充分に利用される。このフロートの特徴は非計量オン/
オフ機能にある。第2制御スプール18はこのフロート
機能のために利用されない。
【0032】
【発明の効果】以上の説明から、本発明のソレノイド動
作型バルブアセンブリによれば、一対のシリンダ室に流
入出する作動液の流れを比例制御できる。さらに、本発
明によれば、2つのソレノイド操作手段のみを利用する
ことにより、ソレノイド動作型バルブアセンブリを小型
化することができる。さらに、力フィードバックアクチ
ュエータを採用することによって、制御スプールと各穿
孔間で堅く嵌まってもシステムを効果的に動作させるこ
とが可能である。
作型バルブアセンブリによれば、一対のシリンダ室に流
入出する作動液の流れを比例制御できる。さらに、本発
明によれば、2つのソレノイド操作手段のみを利用する
ことにより、ソレノイド動作型バルブアセンブリを小型
化することができる。さらに、力フィードバックアクチ
ュエータを採用することによって、制御スプールと各穿
孔間で堅く嵌まってもシステムを効果的に動作させるこ
とが可能である。
【図1】図1は本発明によるソレノイド動作型バルブア
センブリの断面図である。
センブリの断面図である。
【図2】図2はバルブアセンブリにおけるソレノイドパ
イロットバルブアクチュエータの拡大図である。
イロットバルブアクチュエータの拡大図である。
10 制御バルブアセンブリ 12 バルブ本体 13 第1穿孔 14 第2穿孔 16 第1往復制御スプール 18 第2往復制御スプール 20 第1作用ポート 21 第2作用ポート 22 第1タンクポート 24 タンクポート 26、28、29 空洞部 30 供給ポート 32 第3穿孔 33 圧力補償器 34 逆止めバルブ 35 作用ポート感知チャネル 36 ポンプチャネル 37 環状穿孔空洞部 38 第1作用ポートチャネル 40 第2作用ポートチャネル 42、44 制御通路 46、48 環状制御空洞部 54 第1力フィードバックアクチュエータ 56 第2力フィードバックアクチュエータ 58 ソレノイド 60 電磁コイル 62 電機子 64 案内スリーブ 67 逃がし通路 68 パイロットバルブ部材 70 パイロットスリーブ 72 横断開口部 76 パイロット供給チャネル 78 供給通路 80 タンクチャネル 84 フィードバックチューブ 88 フィードバックチューブフランジ 90 結合器 92 浮動ばね 94 スナップリング 96 高弾性負荷ばね 97 溝 99 メータリングオリフィス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598096131 P.O. Box 257, Waukes ha, Wisconsin 53187− 0257 US (72)発明者 デニス アール. バーバー アメリカ合衆国 53066 ウィスコンシン 州 オコノモウォック, エヌ54 ダブリ ュー35709 ヒル ロード
Claims (5)
- 【請求項1】 内部に第1穿孔と第2穿孔を有するバル
ブ本体と、さらに各々が前記第1穿孔と第2穿孔と連通
する第1作用ポート、第2作用ポート、供給ポート及びタ
ンクポートと;内部に軸方向への滑動運動のため前記第
1穿孔に収容され、一端に第1制御空洞部を形成し、複
数のランド部により分離された複数の溝を有する第1制
御スプールであり、さらに複数の溝の1つが第1作用ポ
ートと供給ポート間の流体路を画成し、他の溝が前記第
2作用ポートと前記タンクポート間の流体路を画成する
前記第1穿孔内の第1位置を有し、前記ランド部が前記
第1作用ポートと前記供給ポート間および前記第2作用
ポートと前記タンクポート間の連通を閉鎖する第1穿孔
内の第2位置を有する第1制御スプールと;内部に軸方
向への滑動運動のため前記第2穿孔に収容され、一端に
第2制御空洞部を形成し、複数のランド部により分離さ
れた複数の溝を有する第2制御スプールであり、さらに
複数の溝の1つが第2作用ポートと供給ポート間の流体
路を画成し、他の溝が前記第1作用ポートと前記タンク
ポート間の流体路を画成する前記第1穿孔内の第1位置
を有し、前記ランド部が前記第1作用ポートと前記タン
クポート間および前記第2作用ポートと前記供給ポート
間の連通を閉鎖する第2穿孔内の第2位置を有する第2
制御スプールと;前記第1穿孔内に配置され、前記第1
穿孔内の前記第1制御スプールの動作を発生させる第1
リニアアクチュエータであり、第1リニアアクチュエー
タは前記第1制御スプールの一端に接続され、前記第1
穿孔内の前記第1制御スプールの位置を示す第1フィー
ドバック力を受け、前記第1制御空洞部と前記供給ポー
トと前記タンクポート間の流体の流れを選択的に制御す
る第1パイロットバルブ部材を有する第1リニアアクチ
ュエータと;前記第2穿孔内に配置され、前記第2穿孔
内の前記第2制御スプールの動作を発生させる第2リニ
アアクチュエータであり、第2リニアアクチュエータは
前記第2制御スプールの一端に接続され、前記第2穿孔
内の前記第2制御スプールの位置を示す第2フィードバ
ック力を受け、前記第2制御空洞部と前記供給ポートと
前記タンクポート間の流体の流れを選択的に制御する第
2パイロットバルブ部材を有する第2リニアアクチュエ
ータと;からなることを特徴とする比例液圧制御バル
ブ。 - 【請求項2】 前記バルブ本体が第1側部を有し;さら
に第1穿孔および第2穿孔が各々前記第1側部の第1お
よび第2開口部から前記バルブ本体内に延在し;さらに
前記第1および第2リニアアクチュエータが前記バルブ
本体の前記第1側部に搭載されることを特徴とする請求
項1記載の比例液圧制御バルブ。 - 【請求項3】 前記第1および第2リニアアクチュエー
タがソレノイドからなることを特徴とする請求項1記載
の比例液圧制御バルブ。 - 【請求項4】 前記第1フィードバック力が前記第1パ
イロットバルブ部材に作用し、かつ前記第2フィードバ
ック力が前記第2パイロットバルブ部材に作用すること
を特徴とする請求項1記載の比例液圧制御バルブ。 - 【請求項5】 前記リニアアクチュエータが前記第1作
用ポートと前記タンクポート間の流体通路が前記穿孔に
沿って形成され、前記第2作用ポートと前記タンクポー
ト間の別の流体が前記穿孔に沿って形成される浮動位置
に前記第1制御スプールを移動させる機構をさらに有す
ることを特徴とする請求項1記載の比例液圧制御バル
ブ。
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