JP2004301292A - 絞り弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ボディが低くて軽量なうえパイロット弁も小形な絞り弁を実現。
【解決手段】スプール２１の外径を一端側２１ａから他端側２１ｃへ３段階に拡げ、他端側２１ｃ内径と一端側２１ｃ外径は等しくする。また、スプール２１は全長をスリーブ２２内に収める。受圧室は３つ形成し、受圧室３１，３２は、スプール２１の外周面とスリーブ２２の内周面とで環状に画し、受圧室３１はスプール一端側２１ａと中間部分２１ｂとの外周面段差部に位置させ、受圧室３２はスプール中間部分２１ｂと他端側２１ｃとの外周面段差部に位置させる。受圧室３３は、スプール２１の端面とボディ２３〜２５とで画し、スプール他端側２１ｃの端面に位置させ、センサ組込ブシュ２４の外周面を環状に取り巻かせる。これにより、ボディの背を低くできるうえ、小形化に適した３方弁をパイロット弁に採用することもできる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シート弁からなる絞り弁に関し、詳しくは、流路の絞り量がシートの開度に応じて決まり、シートの開度がスプールの変位・位置に対応して決まり、スプールが複数の受圧室の圧力に応じてバランスピストンの如く軸方向に移動し、スプールの変位・位置がセンサで検出可能になっている絞り弁に関する。シート弁のうち、俗にカートリッジ弁やロジック弁などと呼ばれる弁構造を基本とする、パイロット形の絞り弁である。
一端部の中空内にシートの形成されたスリーブにスプールが内挿され、そのスリーブの他端部がボディに固定されたものであり、絞りの対象となる流路が形成されたマニホールドブロック等に装着して使用されるが、その際、装着先の挿着穴にスリーブが挿入され、それに被さるようにしてボディが装着面にボルトで固定されるようになっている。
【０００２】
【従来の技術】
大形の油圧機器たとえば金属成形用のダイカスト機などでは、大流量の制御が必要とされ、そのようなところにパイロット形の絞り弁が使用される。
この場合、主弁である絞り弁には、大流量化と小形化の双方に適した所謂カートリッジ弁タイプのシート弁が採用され、パイロット弁には、電磁式の比例弁やサーボ弁などが採用される。そして、大流量を流す流路であるメインラインに主弁が介挿され、その主弁におけるスプールの位置を検出したセンサの出力に基づいて、主弁におけるシートの開度すなわち流路の絞り具合が、フィードバック制御されるのである。
そのような大形の絞り弁として、中間部にランドが形成されて中太り状になっているスプールを持つものや（例えば特許文献１参照）、受圧室を仕切るランド相当の径方向張出部が端部に形成されて片太り状になっているスプールを持つものが（例えば特許文献２参照、なお、該文献中のプランジャも本明細書ではスプールと呼ぶ）、知られている。
【０００３】
かかる従来の絞り弁では、スプールを摺動可能に内挿するハウジングが、シートの形成されたスリーブと、センサの組み込まれたボディとを、組み合わせて構成される。また、スプールには両端に連通する内腔（中空）が形成されており、スプールランドやランド相当張出部がハウジングのうちのボディのところで摺動するようになっている。
また、そのパイロット弁となる比例弁やサーボ弁には、４ポートを持つ４方弁が用いられている（例えば特許文献２参照）。それらのポートは、それぞれの役割に応じて、ポンプ吐出ライン等の高圧ラインと、タンクライン等の低圧ラインと、一方の受圧室に連通するパイロットラインと、他方の受圧室に連通する別のパイロットラインへ、適宜な配管や装着マニホールドブロックの穿孔穴などを介して連通接続されている。
【０００４】
【特許文献１】
特公平４−５４１１１号公報 （第１頁、図１）
【特許文献２】
特許第３３５４５３１号公報 （第１頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
もっとも、このような従来の絞り弁では、カートリッジ弁タイプの採用によって小形化されているとはいっても、大流量を制御するものは依然として大きい。例えば、最大流量６３００Ｌ／ｍｉｎの絞り弁では、主弁のボディだけでも、直径が約２５０ｍｍ、高さが約２８０ｍｍで、重さが概ね７５ｋｇある。このように重いと、製造原価が高くつくばかりか、設置時や保守時の取り扱い負担が大きい。そのため、更なる小形化・軽量化が要請されるが、直径は規格に基づいて決まりほとんど縮小の余地が無い。
【０００６】
一方、ボディの高さに関しては、工夫の余地があるが、スプールとセンサとが軸方向に直列的に並んでいるため、高くなりがちである。ランドがスプールの中間部に形成されている言わば中太りスプールを持つタイプに比べれば、ランド相当張出部がスプールの端部に形成されている言わば片太りスプールを持つタイプの方が、ボディの一部をスプールの端部に内挿させているので、或る程度は低くなっているが、何れにしても、依然としてボディは背が高いままである。
【０００７】
また、主弁ばかりでなく、そのパイロット弁のサイズや重量も無視できない。例えば、上記主弁に良好な動作性能を発揮させるには、標準流量２５０Ｌ／ｍｉｎのサーボ弁が用いられるが、その場合、パイロット弁だけでも、それが４方弁の場合、長さが約２５０ｍｍ、重さが概ね２０ｋｇある。パイロット弁と言っても、このように大きいと、その取り扱いの負担も、それなりに大きい。更にそれ以上に、パイロットライン等の接続確立に関する負担が大きく、設置場所の選定や設置の仕方によっては、付属配管等まで含めると主弁より広い場所を占めかねない。
【０００８】
そこで、カートリッジ弁タイプのシート弁のうち現状でも相対的には良い片太りスプールのものを主弁に採用することを前提として、センサを組み込んだボディの高さが更に低くなるようにするとともに、主弁にとどまらずパイロット弁も含めた全体で更なる小形化が進むように、絞り弁の構造に工夫を凝らすことが技術的な課題となる。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ボディが低くて軽量なうえパイロット弁も小形な絞り弁を実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために発明された第１乃至第３の解決手段について、その構成および作用効果を以下に説明する。
【００１０】
［第１の解決手段］
第１の解決手段の絞り弁は、出願当初の請求項１に記載の如く、次のようなスプールとスリーブとボディとセンサとを備えたものである。すなわち、スプールは、中空円筒状に形成されたものであり、スリーブに内挿されて摺動可能になっている。スリーブは、一端部にシートが形成されたものであり、そのシートにスプールの一端側の端角が着座すると流路を閉じ離座すると流路を開けようになっている。ボディは、スリーブと一緒になって、スプールを摺動可能に囲むケーシングを構成するものであり、そのために、スリーブの他端部がボディに嵌挿固定されていいる。センサは、スプールの軸方向変位または位置を検出するものであり、少なくともセンサの要部である検出部材がボディに組み込まれている。ボディのうちセンサ組込部分については、センサ組込部分の全部または一部あるいは少なくとも延長部が、スプールの他端側へ密に内挿されている。
【００１１】
これらの各部材は、上記の要件に加えて更に次の要件も満たしている。すなわち、スプールの外径が一端側から他端側へ３段階に拡がり、スプールは小径部と中径部と大径部とを具えたものとなっている。スプールの他端側の内径は一端側の外径に等しくなっている。スプールの全長がスリーブ中空のスプール内挿部分より短くてスプールがスリーブ内に収まるようになっている。スプールに軸方向推力を働かせるために、第１，第２，第３受圧室が形成されている。そのうち第１受圧室と第２受圧室は、スプールの外周面とスリーブの内周面とで環状に画され、第１受圧室はスプールの一端側と中間部分との第１外周面段差部に位置し、第２受圧室は、スプールの中間部分と他端側との第２外周面段差部に位置する。第３受圧室は、スプールの端面とボディとスリーブの内周面とで画され、スプールの他端側の端面に位置して、ボディのうちのセンサ組込部分または延長部の外周面を環状に取り巻く。
【００１２】
このような第１の解決手段の絞り弁にあっては、スプールが総てスリーブに収められており、スプールのランド相当張出部さえも、ボディのところからスリーブのところへ移っている。
これにより、ボディは、スプールのランド相当張出部を囲うという役割から開放されるので、それに随伴して、高さを削減することが可能となる。
【００１３】
また、スプールの軸方向推力に係る有効受圧面積に関しては、上記要件より第１，第２受圧室の合計有効受圧面積と第３受圧室の有効受圧面積とが対峙拮抗している。そのため、第１，第２受圧室の何れか一方に高圧を導き他方に低圧を導くとともにそれらの中間圧力を第３受圧室に導くことで、スリーブにおけるスプールの軸方向移動ひいてはシートからのスプールの変位・位置を制御することが可能である。そして、このような中間圧力の生成には３方弁が適している。一般に、３方弁（３ポート弁）の方が４方弁（４ポート弁）より短くて軽い。しかも、付随するパイロットライン等の接続本数も少なくて済む。
【００１４】
このようにボディをスプール外周面摺動から開放するとともにスプール推進用の受圧室を３方弁でパイロット操作可能なようにもしたことにより、主弁のボディの背が低くなるばかりか、パイロット弁に関してもそれ自体はもとより付属配管等までも小形になる。
したがって、この発明によれば、ボディが低くて軽量なうえパイロット弁も小形な絞り弁を実現することができる。
【００１５】
［第２の解決手段］
第２の解決手段の絞り弁は、出願当初の請求項２に記載の如く、上記の第１の解決手段の絞り弁であって、次のようなパイロット弁がボディに装着されている、というものである。すなわち、このパイロット弁は、３方弁からなり、その３個のポートがそれぞれ第１，第２，第３受圧室に連通接続されていて、第１受圧室の圧力と第２受圧室の圧力との中間圧力を第３受圧室に導入するようになっている。
【００１６】
このような第２の解決手段の絞り弁にあっては、パイロット弁に小形の３方弁が採用されるとともに、それが主弁のうち背の低くなったボディに装着されている。
これにより、各受圧室とパイロット弁とを連通させるパイロットライン等の導圧路もボディに収まることとなる。しかも、その導圧路の本数が３方弁採用によって４方弁採用時より少なくて済むうえ、ボディがスプール外周面摺動から開放されているので、ボディに導圧路を形成しても、ボディのサイズアップは避けられる。
【００１７】
このように、主弁およびパイロット弁それぞれの軽量化・小形化にとどまらず、それらを一体的に取り扱えるよう纏めるとともに、小形化されたボディに導圧路まで収めたことにより、弁機構全体が一層コンパクトになる。
したがって、この発明によれば、ボディが低くて軽量なうえパイロット弁も小形で弁機構全体がコンパクトに纏まった絞り弁を実現することができる。
【００１８】
［第３の解決手段］
第３の解決手段の絞り弁は、出願当初の請求項３に記載の如く、上記の第１，第２の解決手段の絞り弁であって、前記スプールの軸方向推力に係る有効受圧面積が前記第１受圧室と前記第２受圧室とで異なっている、というものである。
【００１９】
このような第３の解決手段の絞り弁にあっては、第１，第２受圧室のうち有効受圧面積の広い方に高圧が導びかれ狭い方に低圧が導びかれる。
一般にシート弁ではスプールにシート向きの流体力が作用し、流量が増えると流体力も増し、流体力が増すと第１〜第３受圧室以外の圧力均衡が崩れて、スプールの軸方向移動の制御状況が悪化してしまうが、高圧を受ける有効受圧面積が広いと、その分だけ多く、スプールをシートから離す向きの推力が生じる。
【００２０】
これにより、流体力が相殺されて、スプールの軸方向移動の制御ひいてはシート開度の制御に及ぶ不所望な影響が軽減されるので、流路の絞りの制御状態が安定しやすくなる。しかも、それを第１受圧室と第２受圧室の有効受圧面積に差を付けるという簡便な手法で具現化している。
したがって、この発明によれば、ボディが低くて軽量なうえパイロット弁も小形な絞り弁であって大流量の制御を安定して行えるものを簡便に実現することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
このような解決手段で達成された本発明の絞り弁について、これを実施するための具体的な形態を、以下の第１，第２実施例により説明する。
図１〜図３に示した第１実施例は、上述した第１の解決手段を具現化したものであり、図４に示した第２実施例は、上述した第２，第３の解決手段を具現化したものである。
【００２２】
【第１実施例】
本発明の絞り弁の第１実施例について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、油圧回路用マニホールドブロックに装着した状態の絞り弁の構造を示しており、（ａ）が詳細な縦断面図、（ｂ）が簡略な縦断面図である。また、図２は、（ａ）が絞り弁の平面図、（ｂ）が絞り弁の正面図、（ｃ）が装着先マニホールドブロックの部分平面図である。
【００２３】
この絞り弁２０は、金属製のスプール２１とスリーブ２２とボディ２３〜２５とを具えていて、これらを要部とするものであり、さらに、位置検出のため、センサコイル２７とコア２６を内蔵している。
その他、吊上用アイボルトや、連結用ボルト、取付用ボルト、シール用Ｏリング及びバックアップリング、パイロットライン及びコントロールライン等の連通路を形成するキリ穴およびそれにねじ込まれた密栓、リテーナ等の細かな係止部材、電線引出用部材なども装備されているが、これらは、本発明の説明に必須ではなく、実用上の必要に応じて適宜設けられるものなので、図１（ｂ）ではその図示を省いて要部２１〜２７構造だけを示し、その要部によって画される油路３１〜３６，３８にも符号を付している。
【００２４】
スプール２１は、中空円筒状に形成された部材であり、その外径が下側（一端側）から上側（他端側）へ３段階に拡がっている。すなわち、スプール２１は、外径を基準にして、３段階に太くなっており、下端側の小径部２１ａと、中間の中径部２１ｂと、上端側の大径部２１ｃとに分けられる。これら小径部２１ａと中径部２１ｂと大径部２１ｃの外周面には、スリーブ２２の中空に内挿されて軸方向に円滑に摺動するよう、平滑な表面仕上げが施されるとともに、図示しない流体固着防止用の細い環状溝が適宜ピッチで形成されている。
【００２５】
スプール２１の内腔３４（中空）は、上下の両端面に開口していて、両側の油室（流体室）や油路（流路）を、具体的にはスプール２１とボディやスリーブとで形成される背圧室３８とＡポート３５とを、連通させている。また、スプール内腔３４のうちスプール２１の上端部（他端側）に当たるところは少し拡径されていて背圧室３８になっており、その内径と小径部２１ａの外径とが等しく形成されている。これにより、Ａポート３５の圧力がスプール２１を押し上げる力と、背圧室３８の圧力がスプール２１を押し下げる力とが、静的には均衡するようになっている。また、スプール内腔３４のうち背圧室３８のところには、コア２６が装着されている。コア２６は、細長い磁性体の棒であり、スプール２１の外へ突き出て、センサコイル２７の中空に届くようになっている。
【００２６】
スリーブ２２は、スプール２１より一回り太い円筒状部材からなり、外径が下端部（一端部）から上端部（他端部）へ３段階に太くなっている。内径は、下端部から上端部にかけて、最小径，第１拡径，小径，第２拡径，中径，第３拡径，太径の順になっている。その最小径はスプール２１着座のためスプール２１の下端側外径すなわち小径部２１ａ外径より小さく、その上の第１拡径はＢポート３６確保のためスプール小径部２１ａの外径より大きく、その上の小径は摺動のためスプール小径部２１ａの外径より僅かに大きく、その上の第２拡径は受圧室３１確保のためスプール中径部２１ｂの外径より大きく、その上の中径は摺動のためスプール中径部２１ｂの外径より僅かに大きく、その上の第３拡径は受圧室３２確保のためスプール大径部２１ｃの外径より大きく、その上の太径は摺動のためスプールの上端側外径すなわち大径部２１ｃ外径より僅かに大きい。
【００２７】
スリーブ２２の下端部における中空で最小径の部分のうち第１拡径との境界段差に移る角部には、スプール２１の下端外周における円形の角が当接したときそれを受け止めて着座させるため、面取りが施されて、シート２２ａが形成されている。そして、このようなスリーブ２２に上から内挿されたスプール２１は、その軸方向の長さがスリーブ２２中空のスプール内挿部分より短く形成されていて、スプール２１の全長がスリーブ２２内に収まるようになっている。
【００２８】
そして、そのようなスプール２１がスリーブ２２の中空に内挿された状態では、スプール２１が軸方向に摺動可能となり、スプール２１がシート２２ａに着座したときにはスリーブ２２の中空の最小径部のＡポート３５（流路）とその直ぐ上のＢポート３６（流路）とが遮断され、スプール２１がシート２２ａから離れるとＡポート３５とＢポート３６とが連通するようになっている。また、スリーブ２２の内周面とスプール２１の外周面とによって、受圧室３１（第１受圧室）と受圧室３２（第２受圧室）が画される。
【００２９】
具体的には、受圧室３１は、スリーブ２２中空の第１拡径部とスプール小径部２１ａとスプール中径部２１ｂと小径部２１ａ中径部２１ｂ間段差（第１外周面段差部）とで囲まれた環状の空間であり、その段差部の軸方向射影の面積がスプール２１の軸方向推力に係る受圧室３１の有効受圧面積となっっている。また、受圧室３２は、スリーブ２２中空の第２拡径部とスプール中径部２１ｂとスプール大径部２１ｃと中径部２１ｂ大径部２１ｃ間段差（第２外周面段差部）とで囲まれた環状の空間であり、その段差部の軸方向射影の面積がスプール２１の軸方向推力に係る受圧室３２の有効受圧面積となっている。ここでは、受圧室３１，３２の有効受圧面積が等しくなっている。
【００３０】
さらに、スリーブ２２には、ボディ２３を経由して受圧室３１に至るパイロットラインＰ１（連通路、導圧路）と、やはりボディ２３を経由して受圧室３２に至るパイロットラインＰ２（連通路、導圧路）も、穿孔形成されている。
また、スリーブ２２は、マニホールドブロック１０のスリーブ挿着穴１０ａに挿入されると、Ａポート３５がメインラインＡに連通し、Ｂポート３６がメインラインＢに連通するようになっている。スリーブ２２は、スリーブ挿着穴１０ａの深さより長く形成されていて、挿着状態で上端部（他端部）がスリーブ挿着穴１０ａから少し突き出るようになっている。
【００３１】
ボディ２３〜２５は、完全な一体物でも良いが、この例では、製造や保守の容易化等のため、ベース２３とセンサ組込ブシュ２４とカバー２５とを分割可能に連結させたものとなっており、それらが常態では相互にボルト等でしっかり固定されている。
ベース２３の軸芯部には２段の貫通穴が形成されており、その穴のうち下方の大径部には奥までスリーブ２２の上端部（他端部）が気密に嵌挿され、その状態でベース２３とスリーブ２２もボルト等で固定的に連結されて、絞り弁２０全体が一体的に組み上がるようになっている。
【００３２】
ベース２３の貫通穴の残り即ち中間部分と上方部分は相対的に小径になっており、そこにはセンサ組込ブシュ２４の上半分が気密に嵌挿されて固定されている。また、センサ組込ブシュ２４の下半分はベース２３から垂れ下がり、そのうち下端部（センサ組込部分の一部および延長部）は、スプール２１の内腔３４のうちの背圧室３８に至って内挿されている。センサ組込ブシュ２４の外周面とスプール２１の背圧室３８の内周面は、気密かつ摺動可能に嵌合されている。これにより、背圧室３８はスプール内腔３４を介してＡポート３５にだけ連通するものとなる。また、スプール２１から上へ延びているコア２６が、センサ組込ブシュ２４の中空内に射し込んで来ることとなる。
【００３３】
さらに、スプール２１上端面（他端側の端面）とボディ２３＋２４とスリーブ２２とによって、受圧室３３（第３受圧室）が画される。具体的には、受圧室３３は、スプール２１上端の円輪状端面とスリーブ２２の太径部の内周面とベース２３の穴の内面とセンサ組込ブシュ２４の外周面とで囲まれた環状の空間であり、スプール２１上端面の面積がスプール２１の軸方向推力に係る受圧室３３の有効受圧面積となっている。この受圧室３３に至るパイロットラインＰ３（連通路、導圧路）も、
ベース２３に穿孔形成されている。
【００３４】
センサ組込ブシュ２４は、中空内にセンサコイル２７が格納されており、コア２６はスプール２１からセンサコイル２７の中まで達して遊挿状態となる。センサ組込ブシュ２４の下端部にはコア２６を長手方向へ摺動可能に貫通させるよう小穴が形成されているが、そこを通って背圧室３８からセンサコイル２７格納空間へ油（流体）が漏れたりしないよう、適宜なシール部材が配されている。
カバー２５は、ベース２３に上から被せられて、センサ組込ブシュ２４とセンサコイル２７とを抜け落ちないよう固定するようになっている。
【００３５】
また、ボディ２３〜２５には、マニホールドブロック１０においてスリーブ挿着穴１０ａの周りに穿孔形成されたコントロールラインＸ，Ｙを、それぞれパイロットラインＰ２，Ｐ１に連通させるための適宜な連通路が、キリ加工等にて穿孔形成されている。コントロールラインＸ，Ｙには、後述するようにポンプ吐出圧（高圧），タンク圧（低圧）が導かれるので、それらの圧力から中間圧力を生成してパイロットラインＰ３に導入するため、パイロットラインＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、ベース２３から適宜な配管にて後述のパイロット弁４０に連通接続しうるようになっている。これらの連通路は、干渉しないよう、互いを避けて、異なる部位に形成されている。さらに、ボディ２３〜２５には、スリーブ挿着穴１０ａ周りに放射状配置された複数のネジ穴１０ｂにボルトを挿通させる穴や、位置決めピン用穴１０ｃに対応した小穴も、形成されている。これらの穴は、たとえば「ＩＳＯ ７３６８」規格等に則って配置される。
【００３６】
こうして、出来た絞り弁２０にあっては、例えば最大流量６３００Ｌ／ｍｉｎの場合、ボディの直径は約２５０ｍｍで従来品と変わらないが、ボディの高さは約１４０ｍｍと低くなっており、それに伴ってボディの重さが概ね３８ｋｇと軽くなっている。ちなみに、スリーブ２２やスプール２１も含めた総重量は約７２ｋｇである。
【００３７】
この第１実施例の絞り弁２０について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図２は、（ａ）が絞り弁２０の平面図、（ｂ）が絞り弁２０の正面図、（ｃ）が装着先マニホールドブロック１０の部分平面図、（ｄ）が絞り弁２０を組み込んだ回路例の記号図である。また、図３は、（ａ），（ｂ）何れも流路を強調した簡略縦断面図であり、（ａ）が閉状態、（ｂ）が開状態を示している。
【００３８】
この絞り弁２０は（図２（ａ），（ｂ）参照）、スプール内蔵のスリーブ２２とセンサ内蔵のボディ２３〜２５とが連結固定されて一体的になっているので、アイボルトにフック等を掛け、クレーン等で吊り上げてマニホールドブロック１０上へ運び、そこで降ろして、スリーブ２２をスリーブ挿着穴１０ａに挿入させ、位置決めピン用穴１０ｃを利用したボディ２３〜２５の位置決めを行ったうえで、各ネジ穴１０ｂにボルトを螺合させる。こうして、絞り弁２０がマニホールドブロック１０に装着され、Ａポート３５とメインラインＡとの連通接続（流路）、Ｂポート３６とメインラインＢとの連通接続（流路）、コントロールラインＸとパイロットラインＰ２との連通接続、コントロールラインＹとパイロットラインＰ１との連通接続も、随伴して、確立される。
【００３９】
主弁となる絞り弁２０の装着が済んだら、パイロット弁４０を接続する（図２（ｄ）参照）。パイロット弁４０には、比例電磁式の方向制御弁か或いはサーボ弁が採用されるが、ここでは、パイロット流量も増量すべく、小形のサーボ弁４１と中形の３方弁４２とを組み合わせたものが用いられる。３方弁４２の３ポートのうち入力側の２ポートにはパイロットラインＰ１，Ｐ２がそれぞれ連通接続され、出力側の１ポートにはパイロットラインＰ３が連通接続される。このような３方弁４２と絞り弁２０との接続は適宜な配管等を用いて行われる。
【００４０】
また、サーボ弁４１の４ポートのうち入力側の１ポートにはパイロットラインＰ２即ちコントロールラインＸが連通接続され、入力側の残りの１ポートにはタンクに至るドレインラインが連通接続され、出力側の２ポートは３方弁４２のスプール両端の受圧室にそれぞれ連通接続される。このようなサーボ弁４１と３方弁４２との接続は、サーボ弁４１を３方弁４２に積み重ねることで、原則として配管無しでなされるが、ドレインラインの接続は適宜な配管等でなされる。
【００４１】
これにより、パイロット弁４０においてはサーボ弁４１が３方弁４２に対するパイロット弁となり、３方弁４２が絞り弁２０に対して直接作用するパイロット弁となり、サーボ弁４１と３方弁４２を纏めたパイロット弁４０が、絞り弁２０に作用するものとなる。そして、パイロット弁４０にあっては、駆動電流Ｇに従ってサーボ弁４１が３方弁４２のスプールを移動させ、その変位状態に応じて３方弁４２がパイロットラインＰ３とパイロットラインＰ２とを連通させたりパイロットラインＰ３とパイロットラインＰ１とを連通させたりそれらの中立状態になったりする。
【００４２】
駆動電流Ｇはコントローラ５０（ドライバ、電子制御装置）が生成する。コントローラ５０には、それぞれフィードバック制御の演算を行う第１演算部５１と第２演算部５２とが設けられている。演算部５１は絞り弁２０に対する制御を行うメジャーループ用のものであり、演算部５２はパイロット弁４０を制御するマイナーループ用のものである。コントローラ５０は、コア２６の相対位置に応じてセンサコイル２７のインダクタンスが変化することに基づいて、スリーブ２２におけるスプール２１の位置すなわちシート２２ａからのスプール２１下端角の変位を検出するが、この検出変位Ｄをフィードバック信号として演算部５１に入力し、上位コントローラ或いは設定器等から与えられた開度指令Ｃと検出変位Ｄと比較して、差が無くなるような駆動信号Ｅを演算生成して出力する。
【００４３】
パイロット弁４０が単段の比例電磁弁やサーボ弁であれば駆動電流Ｅがそのままパイロット弁４０に送出されるのであるが、ここでは、パイロット弁４０がサーボ弁４１と３方弁４２との２段構成なので、駆動信号Ｅは中間指令信号として演算部５２に送出される。演算部５２は、３方弁４２のスプール変位をセンサ４３（ＬＶＤＴ）で検出して得られた検出変位Ｆも入力し、駆動信号Ｅと検出変位Ｆとを比較して、差が無くなるような駆動電流Ｇを演算生成して出力する。この駆動電流Ｇがサーボ弁４１に送出される。そして、開度指令Ｃに検出変位Ｄが追従するような電子制御が遂行される。
【００４４】
一方、絞り弁２０装着先のマニホールドブロック１０には、油圧ポンプ１１の吐出圧（高圧）をコントロールラインＸに導く油路や、油タンク１３への放出圧（低圧）をコントロールラインＹに導く油路の他、メインラインＡ，Ｂをそれぞれ油圧回路１２に導く太い油路（流路）も、穿孔形成されている。油圧回路１２には、詳細な図示は割愛したが、大径の油圧シリンダ等の大形アクチュエータが設けられており、それにメインラインＡ，Ｂを介して大流量の圧油が送給される。例えば６３００Ｌ／ｍｉｎの流量が流される。
【００４５】
その流量制御を、絞り弁２０がスプール２１端角とシート２２ａとの開度調節にて行う（図３参照）。スプール２１の両端面のうちＡポート３５の圧力と背圧室３８の圧力とが基本的には即ち静的にはバランスしていることから、受圧室３１，３２及びこれらと対向する受圧室３３の圧力状態に応じてスプールの移動が決まるので、そして受圧室３１，３２にはそれぞれ所定の高圧か低圧が導入されているので、受圧室３３の圧力を変化させることでスプール２１を移動させる。ひいては開度を調節する。具体的には、この例では受圧室３１，３２の有効受圧面積が等しく且つそれらの合計面積と受圧室３３の有効受圧面積とが等しくなっているので、受圧室３３の圧力すなわちパイロットラインＰ３の圧力をラインＸ，Ｐ２の高圧とラインＹ，Ｐ１の低圧との丁度真中の中間圧力より高圧にすれば、スプール２１が下降してシート２２ａに着座し（図３（ａ）参照）、この状態では、メインラインＡとメインラインＢとが遮断される。これに対し、受圧室３３の圧力を上記中間圧力より低くすれば、スプール２１が上昇してシート２２ａから離脱して（図３（ｂ）参照）、メインラインＡとメインラインＢとが連通する。
【００４６】
その状態では（図３（ｂ）参照）、スプール２１の上昇がコア２６の上昇移動としてセンサコイル２７によって検出され、その検出変位Ｄが開度指令Ｃに一致すると、コントローラ５０のフィードバック制御にて、パイロット弁４０が作動させられ、これによってパイロットラインＰ３の圧力がパイロットラインＰ２，Ｐ１の丁度真中の中間圧力にされ、随伴して受圧室３３の圧力が受圧室３２，３１の中間圧力にされるので、スプール２１の上昇移動が止まり、シート２２ａからのスプール２１端角の変位・相対位置が開度指令Ｃに一致・対応した状態が維持される。開度指令Ｃが変更されると、その差を打ち消すようスプール２１が上下動する。
【００４７】
こうして、シート２２ａのところの開度が開度指令Ｃに追従するようフィードバック制御される。
流路における絞りの開度が適切に制御されれば、油圧ポンプ１１の吐出圧や圧力制御弁での設定圧に対応して、流路には大流量であっても良く制御された所望流量の圧油が流れる。
【００４８】
【第２実施例】
図４に主弁の縦断面とパイロット弁の外観を示した本発明の絞り弁６０が上述した第１実施例の絞り弁２０と相違するのは、パイロット弁４０がボディ２３〜２５に装着されている点と、それに伴ってボディ内のパイロットライン（連通路）の経路が一部変更された点である。
【００４９】
具体的には、ベース２３の側面のうちコントロールラインＹ側のところに横から３方弁４２が装着され、その上面にサーボ弁４１が取り付けられる。コントロールラインＹに連通するパイロットラインＰ１ばかりでなく、コントロールラインＸに連通するパイロットラインＰ２や、パイロットラインＰ３も、ベース２３を経由して３方弁４２に連通接続されるようになっている。パイロットラインＰ３は、ベース２３において３方弁４２装着面からセンサ組込ブシュ２４遊挿穴へキリ穴を穿孔することで容易に形成される。パイロットラインＰ２は、スリーブ２２における穿孔位置をコントロールラインＹ側に寄せることで、パイロットラインＰ３と同様、比較的短い経路で而も干渉することなく、連通状態を確立することができる。
【００５０】
これに対し、パイロット弁４０装着部位から離れているコントロールラインＸから始まるパイロットラインＰ２の連通路は、ベース２３内を、マニホールドブロック１０表面に接する下面から立ち上がる。受圧室３２からスリーブ２２を経てベース２３内に立ち上がる連通路も、コントロールラインＸ寄りに穿孔形成されている。また、それらを繋ぐ連通路が、ベース２３内を水平に延びて反対側の３方弁４２に至るが、ベース２３を横切る途中で、ベース２３の軸芯部分の貫通穴のうちの小径部分を通過する。この穴の小径部分には、センサ組込ブシュ２４が気密かつ固定的に嵌挿されており、そのセンサ組込ブシュ２４の外周面には溝３７が一巡して彫り込み形成されている。
【００５１】
この場合、溝３７がセンサ組込ブシュ２４とベース２３とに挟まれて環状の油路を形成するが、これがベース２３内で貫通路によって分断されたパイロットラインＰ２を繋ぐので、パイロットラインＰ２も、センサコイル２７を迂回しつつ、短距離でパイロット弁４０に達する。
しかも、そのような連通路（導圧路）が、ベース２３における形成に関しては、密栓の不要なキリ穴を直交させることで、容易に形成できる。
したがって、製造コストを下げることができるうえ、連通路の迂回がネックになっているようなときには、その問題が解消されるので、ベース２３の高さを更に低くすることができる。
【００５２】
また、図４の絞り弁６０は、スプール２１の軸方向推力に係る受圧室３１，３２の有効受圧面積が等しく無くされた点でも、上述の絞り弁２０と相違している。
受圧室３１の有効受圧面積は、スプール２１の小径部２１ａと中径部２１ｂとの境にある段差３１ａ（第１外周面段差部）の軸方向射影面積であり、受圧室３２の有効受圧面積は、中径部２１ｂと大径部２１ｃとの境にある段差３２ａ（第２外周面段差部）の軸方向射影面積であり、これらの有効受圧面積に関して、高圧の受圧室３２の方が低圧の受圧室３１より広くなっている。
【００５３】
具体的には、応用目的に照らして最も重視される動作を実行中に制御状態が最も安定するように面積比が設定される。大流量の制御を担う絞り弁６０では、流路に最大流量を流しているときがそのときであるから、最大流量によって生じる流体力と、受圧室３１，３２の有効受圧面積差によって生じるスプール２１の推力の増分とが、相殺しあうように、受圧室３１，３２の有効受圧面積差が決められる。流体力は、流量に応じて変わる他、流速によっても変化するので、Ａ，Ｂポートの圧力差の影響も受ける。また、スプール２１の推力増分は、有効受圧面積差の他、受圧室３１，３２の圧力によっても変化するので、パイロットラインＰ１，Ｐ２の圧力ひいてはコントロールラインＸ，Ｙの圧力の影響も受ける。そのため、最適な面積比は一概には言えないが、例えば金属成形用のダイカスト機などでは受圧室３１の有効受圧面積：受圧室３２の有効受圧面積が１：１．５にされる。
【００５４】
【その他】
なお、上記の各実施例では、油圧用の絞り弁を例に説明したが、本発明の適用は油圧に限られるものでなく、本発明は、水や，化学薬液，混合液など，その他の流体制御や液圧回路にも、適用することができる。
また、上述した流量や重量は比較のための一例にすぎず、本発明の絞り弁は、種々のサイズで作ることができる。
また、上記第２実施例では、溝３７を経由する連通路・導圧路として、パイロットラインＰ２を挙げたが、パイロット弁４０の装着部位等によっては、パイロットラインＰ１，Ｐ３が溝３７を経由するようにしても良い。
【００５５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１の解決手段の絞り弁にあっては、ボディをスプール外周面摺動から開放するとともに、スプール推進用の受圧室を３方弁でパイロット操作可能なようにもしたことにより、ボディが低くて軽量なうえパイロット弁も小形な絞り弁を実現することができたという有利な効果が有る。
【００５６】
また、本発明の第２の解決手段の絞り弁にあっては、軽量化・小形化した主弁とパイロット弁を一体的に取り扱えるよう纏めるとともに、導圧路までボディに収められるようにもしたことにより、ボディが低くて軽量なうえパイロット弁も小形で弁機構全体がコンパクトに纏まった絞り弁を実現することができたという有利な効果を奏する。
【００５７】
さらに、本発明の第３の解決手段の絞り弁にあっては、圧力均衡を崩す流体力の影響が有効受圧面積の差で軽減されるようにもしたことにより、ボディが低くて軽量なうえパイロット弁も小形な絞り弁であって大流量の制御を安定して行えるものを簡便に実現することができたという有利な効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の絞り弁の第１実施例について、（ａ）が詳細な縦断面図、（ｂ）が簡略な縦断面図である。
【図２】（ａ）が絞り弁の平面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が装着先の平面図、（ｄ）が回路例の記号図である。
【図３】（ａ），（ｂ）何れも流路を強調した簡略縦断面図であり、（ａ）が閉状態、（ｂ）が開状態を示している。
【図４】本発明の絞り弁の第２実施例について、詳細な縦断面図である。
【符号の説明】
１０…マニホールドブロック、
１０ａ…スリーブ挿着穴、１０ｂ…ネジ穴、１０ｃ…位置決め穴、
１１…油圧ポンプ、１２…油圧回路、１３…油タンク、
２０…絞り弁（主弁）、
２１…スプール（ピストン、弁体）、
２１ａ…小径部、２１ｂ…中径部、２１ｃ…大径部、
２２…スリーブ（ケーシング）、２２ａ…シート（弁座）、
２３…ベース（ボディ、ケーシング）、
２４…センサ組込ブシュ（センサ支持部材、ボディ、ケーシング）、
２５…カバー（蓋体、ボディ、ケーシング）、
２６…コア、２７…コイル（変位センサ、位置センサ）、
３１…第１受圧室、３２…第２受圧室、３３…第３受圧室、
３４…スプール内腔（スプールの中空）、
３５…Ａポート（流路）、３６…Ｂポート（流路）、
３７…溝、３８…背圧室３８（スプール他端側の内腔・中空）、
４０…パイロット弁、４１…サーボ弁、４２…３方弁、
５０…コントローラ、５１…第１演算部、５２…第２演算部、
６０…絞り弁、Ａ…メインライン（流路）、Ｂ…メインライン（流路）、
Ｃ…開度指令、Ｄ…検出変位、Ｅ…駆動信号、Ｆ…検出変位、Ｇ…駆動電流、
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…パイロットライン、Ｘ，Ｙ…コントロールライン

Claims (3)

1. 中空円筒状に形成されたスプールと、このスプールが摺動可能に内挿され且つその一端側の端角を着座させて流路を閉じるシートが一端部に形成されているスリーブと、このスリーブの他端部が嵌挿固定されており且つ前記スプールの軸方向変位または位置を検出するセンサを組み込んだ部分またはその延長部が前記スプールの他端側へ密に内挿されているボディとを備えた絞り弁において、前記スプールは、外径が一端側から他端側へ３段階に拡がり、他端側の内径が一端側の外径に等しく、全長が前記スリーブ内に収まるものであり、前記スリーブは、前記スプールの一端側と中間部分との段差部に第１受圧室を画し、前記スプールの中間部分と他端側との段差部に第２受圧室を画し、前記ボディは、前記スリーブと共に、前記スプールの他端側の端面に第３受圧室を画するものであることを特徴とする絞り弁。
2. ３方弁からなり前記第１，第２，第３受圧室に連通接続され前記第１，第２受圧室の中間圧力を前記第３受圧室に導入するパイロット弁が前記ボディに装着されていることを特徴とする請求項１記載の絞り弁。
3. 前記スプールの軸方向推力に係る前記第１，第２受圧室の有効受圧面積が異なっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された絞り弁。

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