JP2005248785A

JP2005248785A - 舶用スプール弁

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Publication number: JP2005248785A
Application number: JP2004058741A
Authority: JP
Inventors: Kozo Yoshikawa; 耕造吉川; Yutaka Kuboyama; 豊久保山
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2004-03-03
Filing date: 2004-03-03
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】舶用スプール弁を製造容易にする。
【解決手段】ポンプに接続したポンプポート１８をスプール孔１０に連通し、スプール孔１０に燃料供給アクチュエータポート１４を連通し、タンクに接続したタンクポート２６ａ、２６ｂをスプール孔１０に連通し、スプール孔１０に挿通されたスプール２８の両端部をパイロット部４０ａ、４０ｂが押圧する。ポート１４とポート２６ｂとが連通する中立位置にスプール２８を中立機構３２ｂが付勢する。パイロット部４０ａ、４０ｂに圧油を供排するパイロットスプール５０ａ、５０ｂが設けられている。スプール５０ａを排出位置に移動させてパイロット部４０ａから圧油を排出し、パイロット部４０ｂの圧油で中立機構３２ａの付勢力に抗して、ポート１８とポート１４とを接続した状態にスプール２８を切り換える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば舶において使用される流体機器を制御する舶用スプール弁に関する。

上記のような舶用スプール弁は、例えば舶の内燃機関への燃料供給のアクチュエータを制御したり、舶の内燃機関の排気弁のアクチュエータを制御したりするのに使用されることがある。このような舶用スプール弁の一例が、特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されているスプール弁では、弁本体にスプール孔が形成されている。このスプール孔には、圧力流体シリンダのチャンバー内に圧力流体を供給排出するためのアクチュエータポートが設けられている。流体圧力源に接続されたポンプポートと、タンクに接続されたタンクポートも設けられている。スプール孔にはスプールが挿通されている。スプールは、アクチュエータポートをポンプポートに接続した状態と、アクチュエータポートをタンクポートに接続した状態とに切り換えられる。このスプールの一端の内部には、パイロット部が設けられている。このパイロット部では、スプールの一端の内部にその軸線方向に沿って形成した圧力室内にピストンが固定されている。この圧力室内には、スプールの一方の端部の内部に形成したパイロットスプールによって圧力流体が供給排出される。このパイロットスプールは、位置決め手段によって、上記圧力室内に圧力流体を供給する状態または上記圧力室内から圧力流体を排出する状態にスプールの長さ方向に沿って移動させられる。また、スプールの他方の端部には、圧力流体によってスプールを他方の端部側に押圧している付勢手段が設けられている。

このスプール弁では、パイロットスプールを例えばスプールの他方の端部側に移動させると、圧力室内に圧力流体が供給され、圧力室内の圧力が高くなり、スプールが他方の端部側に移動し、付勢手段からの押圧力と均衡する状態でスプールが停止する。同様にパイロットスプールをスプールの一方の端部側に移動させると、圧力室内から圧力流体が排出され、圧力室内の圧力が低くなり、スプールが一方の端部側に移動し、付勢手段からの押圧力と均衡する状態でスプールが停止する。

特表平８−５１１０７２号公報

このように構成されたスプール弁では、スプールの一方の端部内部に、圧力室やパイロットスプールを形成したりする必要があり、その製造が面倒である。

本発明は、製造が容易である舶用スプール弁を提供することを目的とする。

本発明の一態様による舶用スプール弁は、弁本体を有している。この弁本体にスプール孔が形成されている。このスプール孔に連通しているポンプポートが圧力源に接続される。前記スプール孔に連通する作動ポートが、燃料供給のアクチュエータ又は排気弁のアクチュエータに接続される。この作動ポートは、燃料供給のアクチュエータ用と、排気弁のアクチュエータ用とをそれぞれ設けることも可能である。スプール孔に連通しているタンクポートが、タンクに連通される。スプール孔にスプールが挿通されている。このスプールは、スプール孔に沿って摺動可能である。このスプールを、それの一方の端部から他方の端部側に第１パイロット部が押圧する。前記スプールを、それの他方の端部から一方の端部側に第２パイロット部が押圧する。作動ポートとタンクポートとが連通する中立位置に中立機構が前記スプールを付勢する。中立機構としては、例えばスプールをその一端側から他端側に、及び他端側から一端側にそれぞれ同一の力で押圧するものが望ましく、圧力流体を使用するものや、弾性手段を使用する。第１パイロット部では、弁本体の一端側に形成された第１ピストン孔に摺動自在に第１ピストンが挿入され、第１ピストンと弁本体とによって第１圧力室が区画されている。第１圧力室の体積は、第１ピストンの摺動によって拡大縮小される。第１圧力室に圧力流体を供給排出する第１パイロットスプールが、例えば弁本体に設けられている。第１圧力室がポンプポートに連通する供給位置と、第１圧力室がタンクポートに連通する排出位置とに、第１パイロットスプールを移動させる第１電磁式駆動部が設けられている。第２パイロット部では、弁本体の他端側に形成された第２ピストン孔に摺動自在に第２ピストンが挿通され、前記第２ピストンと前記弁本体とによって第２圧力室が区画されている。第２圧力室は、ポンプポートに接続されている。第１及び第２圧力室の受圧面積は同等に形成されている。第１パイロットスプールが供給位置にあり、第１圧力室に圧力流体が供給されているとき、第１及び第２圧力室には同じポンプポートから圧力流体が供給され、第１及び第２圧力室の受圧面積は同等に形成されているので、第１及び第２ピストンは、等しい力でスプール弁を両端からそれぞれ内側に向かって押圧する。スプールは中立機構によって中立位置に保持されている。第１電磁式駆動部によって第１パイロットスプールを排出位置に移動させることにより、第１圧力室から圧力流体が排出され、第２圧力室の圧力流体によって第２ピストンが中立機構の付勢力に抗して、スプールをポンプポートから作動ポートへ圧力流体の供給を行う位置に切り換える。

この舶用スプール弁では、第１パイロット部は、スプール内ではなく、弁本体に形成されているので、スプールにパイロット部を設けるためにスプールに加工を行うよりも加工が容易になる。また、同じ力でスプール弁を互いに反対方向に押圧するように第１及び第２パイロット部を設けておき、第１パイロット部への圧力流体を排出することによってスプール弁を作動させるため、第２圧力室には加圧された圧力流体が充填されているから、加圧されていない圧力室に圧力流体を供給しスプールを移動させるものに比べて、流体の圧縮や通路長さの影響が少なく、この作動が速くなる。

本発明の他の態様の舶用スプール弁は、上記の態様と同様に、弁本体と、スプール孔と、ポンプポートと、作動ポートと、タンクポートと、スプールと、第１及び第２パイロット部と、中立機構とを、備えている。中立機構は、第３ピストンと第４ピストンを備えている、第３ピストンは、弁本体の一端側に形成された第３ピストン孔に摺動自在に挿入され、スプールを押圧可能である。この第３ピストンと弁本体とによって第３圧力室が区画されている。第４ピストンは弁本体の他端側に形成された第４ピストン孔に摺動自在に挿入され、この第４ピストンがスプールを押圧可能である。この第４ピストンと弁本体とによって第４圧力室が区画されている。第３ピストンが中立位置から他端側に移動するのを第１ストッパーが規制している。第４ピストンが中立位置から一端側に移動するのを第２ストッパーが規制している。第３及び第４圧力室は、常にポンプポートに接続され、第３ピストンと第４ピストンとは、スプールの両端に対向して配置され、第３及び第４ピストンの受圧面積が同等に形成されている。第１及び第２の圧力室の受圧面積を同等に形成され、第１パイロット部の第１圧力室から圧力流体を排出することによって、第２圧力室の圧力流体の圧力によって第２ピストンが中立機構の第３ピストンの付勢力に抗して、スプールをポンプポートから作動ポートへ圧力流体の供給を行う供給位置に切り換える。また、第１及び第２のピストンに加えられている力は、第１及び第４ピストンに加えられている力よりも大きい。同じポンプポートからの圧力流体を第１乃至第４圧力室に供給する場合、第１及び第２ピストンの受圧面積を、第３及び第４ピストンの受圧面積よりも大きく形成されている。

この舶用スプール弁では、第１パイロット部は、スプール内ではなく、弁本体に形成されているので、スプールにパイロット部を設けるためにスプールに加工を行うよりも加工が容易になる。また、第３圧力室に圧力流体を供給することによってスプールを中立位置に復帰させることができる。このように、中立機構をポンプポートからの圧力流体の圧力を使用するものに構成してあるので、ばねを用いるものに比べて復帰力を大きくすることができ、この復帰速度を比較的速くすることができる。

上記両態様のいずれかにおいて、第１電磁式駆動部は、第１圧力室がタンクポートに連通する位置に第１パイロットスプールを移動させる第１ソレノイドと、第１圧力室がポンプポートに連通する位置に第１パイロットスプールを移動させる第２ソレノイドとを、備えたものとすることができる。

このように構成すると、第１ソレノイドによって第１パイロットスプールを駆動した後、第１パイロットスプールを駆動させるときに、第２ソレノイドにより切換速度を速くするとともに、第１ソレノイドの逆起電力に抗して第１パイロットスプールが動き始めるまでの応答時間を短くできる。従って、スプールの切換も速くすることもできる。

また、第１ソレノイドを比例ソレノイドとすることもできる。このように構成すると、第１パイロットスプールの位置を任意の位置に変更することができるので、第１ソレノイドの作動ポートが燃料供給アクチュエータに接続される場合には、燃料の噴射率を制御することが可能になる。

本発明の他の態様は、弁本体を有している。この弁本体にスプール孔が形成されている。このスプール孔に連通したポンプポートが、圧力源に接続される。スプール孔に連通した燃料用ポートが燃料供給アクチュエータに接続される。スプール孔に連通した排気用ポートが排気弁アクチュエータに接続される。スプール孔に連通したタンクポートがタンクに接続される。スプール孔にスプールが挿通されている。このスプールを、それの一方の端部から第１パイロット部が押圧する。スプールを、それの他方の端部から第２パイロット部が押圧する。燃料用ポート及び排気用ポートがタンクポートに連通する中立位置に、中立機構がスプールを付勢する。第１パイロット部では、弁本体の一端側に形成された第１ピストン孔に摺動自在に第１ピストンが挿入され、第１ピストンと弁本体とによって第１圧力室が区画されている。この第１圧力室に圧力流体を供給排出するように第１パイロットスプールが設けられている。この第１パイロットスプールを移動させるように第１電磁式駆動部が設けられている。第２パイロット部では、弁本体の他端側に形成された第２ピストン孔に摺動自在に第２ピストンが挿入され、第２ピストンと弁本体とによって第２圧力室が区画されている。第２圧力室に圧力流体を供給排出する第２パイロットスプールが設けられている。第２パイロットスプールを移動させるように第２電磁式駆動部も設けられている。第１電磁式駆動部は、第１圧力室がタンクポートに連通する排出位置に第１パイロットスプールを移動させる第１ソレノイドと、第１圧力室がポンプポートに連通する供給位置に第１パイロットスプールを移動させる第２ソレノイドとを有している。第２電磁式駆動部は、第２圧力室がタンクポートに連通する排出位置に第２パイロットスプールを移動させる第３ソレノイドと、第２圧力室がポンプポートに連通する供給位置に第２パイロットスプールを移動させる第４ソレノイドとを有している。この舶用スプール弁は、ポンプポートから燃料用ポートへの圧力流体の供給を行う燃料供給位置と、ポンプポートから排気用ポートへの前記圧力流体の供給を行う排気位置と、前記中立位置とに、切り換えられる。

この構成では、第１及び第２パイロット部は、スプール内ではなく、弁本体に形成されているので、スプールにパイロット部を設けるためにスプールに加工を行うよりも加工が容易になる。また、第１及び第２圧力室がポンプポートに接続される状態では、中立機構によってスプールは、中立位置にあり、燃料用ポート及び排気用ポートがタンクポートに連通している。この状態において、例えば第１パイロットスプールが第１電磁式駆動部の第１ソレノイドによって排出位置に移動させられると、第２パイロット部からのパイロット圧によってスプールが摺動し、燃料用ポートがポンプポートに連通して燃料供給位置に切り換えられる。排気用ポートは中立位置と同様にタンクポートに連通した状態を保持している。第１パイロットスプールが第１電磁式駆動部の第２ソレノイドによって供給位置に移動させられることによって、スプールは、中立位置に戻る。或いは中立位置において、第２パイロットスプールが第２電磁式駆動部の第３ソレノイドによって排出位置に移動させられると、第１パイロット部からのパイロット圧によってスプールが摺動し、排気用ポートがポンプポートに連通する排気位置に切り換えられる。燃料用ポートはタンクポートに連通した状態に保持している。第２パイロットスプールが第２電磁式駆動部の第４ソレノイドによって供給位置に移動させられることによって、スプールは、中立位置に戻る。このように第１及び第２のソレノイドを設けているので、第１パイロットスプールを供給位置と排出位置との２つの位置に高速に駆動することが可能であり、スプールを燃料供給位置または中立位置に高速に切り換えることができる。さらに、第１及び第２のソレノイドとは別に設けた第３及び第４のソレノイドを設けているので、第２パイロットスプールを供給位置と排出位置との２つの位置に高速に駆動することが可能であり、スプールを中立位置または排気位置に高速に切り換えることができる。従って、燃料供給アクチュエータと排気弁アクチュエータとを、１つの舶用スプール弁で駆動しても、各々の作動の影響を低減し、高速駆動することができる。

すなわち、電磁パイロットスプール弁で、例えば燃料供給、排気及び中立の３位置に切り換えるために、３位置切換電磁弁を１つだけ使用する場合、燃料供給位置または排気位置から中立位置に高速で戻そうとしたときに、例えば燃料供給位置から中立位置に戻そうとしているのに、中立位置を通り越して、排気位置まで切り換えられてしまうことがある。しかし、この発明の態様によれば、第１及び第２の電磁式駆動部を用いて、それぞれのソレノイドでパイロットスプール弁を２位置に切り換えられるように構成しているので、反対側にまで切り換えられることがなく、高速化が可能である。

以上のように、本発明によれば、パイロット部は、スプール内ではなく、弁本体に形成されているので、スプールにパイロット部を設けるためにスプールに加工を行うよりも加工が容易になる。

本発明の第１の実施形態の舶用スプール弁は、例えば舶の内燃機関に燃料を供給するアクチュエータ、例えば燃料供給アクチュエータ（図示せず）と、舶の内燃機関から排気する排気弁を作動させる排気弁アクチュエータ（図示せず）とを、１つで駆動するものである。

この舶用スプール弁は、図１に示すように、弁本体２を有している。この弁本体２は、ハウジング４と、このハウジング４の両端に設けられたカバー６、８とを、有している。

ハウジング４の内部には、その長さ方向に沿って、一端部から他端部までスプール孔１０が形成されている。このスプール孔１０は、ハウジング４の両端に開口している。このスプール孔１０は、円孔に形成されている。このスプール孔１０の長さ方向のほぼ中央よりもカバー８側に幾分寄った位置に環状溝１２が形成されている。この環状溝１２はスプール孔１０の直径を拡大することによって形成されている。この環状溝１２は、ハウジング４に形成した作動ポート、例えば排気用アクチュエータポート２２を介して排気弁のアクチュエータに接続されている。

この環状溝１２からカバー６側に幾分寄ったほぼ中央位置に環状溝１６が環状溝１２と同様に形成されている。この環状溝１６は、ハウジング４に形成したポンプポート１８を介して圧力源、圧油ポンプ（図示せず）に接続されている。

環状溝１６からカバー８側に寄った位置に環状溝２０が環状溝１２と同様に形成されている。この環状溝２０は、ハウジング４に形成した作動ポート、例えば燃料供給用アクチュエータポート１４を介して燃料供給のアクチュエータに接続されている。

このように、環状溝１６の両側に環状溝１２、２０が形成されている。環状溝２０からカバー６側に寄った位置と、環状溝１２からカバー８側に寄った位置とに、環状溝２４ａ、２４ｂが形成されている。これら環状溝２４ａ、２４ｂは、ハウジング４に形成したタンクポート２６ａ、２６ｂを介してタンク（図示せず）に接続されている。２つのタンクポート２６ａ、２６ｂを形成しているが、ハウジング４に環状溝２４ａ、２４ｂを繋ぐ流体経路を形成し、タンクポート２６ａ、２６ｂの一方のみを形成することもできる。

スプール孔１０には、スプール２８が挿通されている。スプール２８は、それの軸線がスプール孔１０の軸線と一致するように配置され、かつスプール孔１０の軸線方向に沿って摺動可能に形成されている。このスプール２８の両端部及び中央部には、スプール２８の長さ方向に沿って間隔をあけて、大径部２８ａ、２８ｂ、２８ｃが形成されている。これら大径部２８ａ、２８ｂ、２８ｃは、各環状溝１２、１６、２０、２４ａ、２４ｂを閉塞可能に形成されている。それらの直径はスプール孔１０の直径とほぼ一致する。これら大径部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ間のスプール２８の部分の直径は、スプール孔１０の直径よりも小さい。なお、大径部２８ａの大径部２８ｂ側を向いた面、大径部２８ｂの大径部２８ａ、２８ｃ側に向いた面、大径部２８ｃの大径部２８ｂ側を向いた面には、それぞれ切欠３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが形成されている。

図１は、スプール２８が中立状態にあるスプール弁を示したもので、環状溝１６が大径部２８ｂによって完全に閉塞されている。環状溝１２と環状溝２４ｂとは切欠３０ａを介して連通している。環状溝２０と環状溝２４ａとは切欠３０ｄを介して、連通している。この状態では、環状溝１２、２０へポンプから圧油の供給は行われず、かつ燃料供給アクチュエータ及び排気弁アクチュエータはタンクに連通している。

図１に示す中立状態から、スプール２８がカバー６側（図１における右側）に移動すると、まず大径部２８ａが環状溝１２と環状溝２４ｂとの間を閉塞し、排気用アクチュエータポート２２とタンクポート２６ｂとが遮断される。次に、環状溝１２と１６とが連通し、排気用アクチュエータポート２２にポンプポート１８から圧油が供給される。また、環状溝２４ａと環状溝２０との連通状態は維持され、燃料供給用アクチュエータポート１４とタンクポート２６ａとの連通状態が維持されている。即ち、舶用スプール弁は、排気位置になる。

図１に示す中立状態から、スプール２８がカバー８側（図１における左側）に移動すると、まず大径部２８ｃが環状溝２０と環状溝２４ａとの間を閉塞し、燃料供給用アクチュエータポート１４とタンクポート２６ａとが遮断される。次に、環状溝２０と１６とが連通し、燃料供給用アクチュエータポート１４にポンプポート１８から圧油が供給される。また、環状溝２４ｂと環状溝１６との連通状態は維持され、排気用アクチュエータポート２２とタンクポート２６ａとの連通状態が維持されている。即ち、舶用スプール弁は、燃料供給位置になる。

図１に示す中立状態を維持するために、中立機構３２ａ、３２ｂが、このスプール弁には設けられている。中立機構３２ａ、３２ｂは、スプール２８の両端部が位置するドレン孔３４ａ、３４ｂに配置されている。ドレン孔３４ａ、３４ｂは、ハウジング４の両端部とカバー６、８とに跨ってそれぞれ形成されている。中立機構３２ａ、３２ｂは、スプール２８の両端部にそれぞれ挿通されたばね受け３６ａ、３６ｂを有している。これらばね受け３６ａ、３６ｂは、スプール２８の両端部よりも外径が大きく形成され、スプール孔１０の外周部に形成された段部に接触している。これらばね受け３６ａ、３６ｂは、スプール２８の両端部とドレン孔３４ａ、３４ｂのカバー６、８の面との間に設けられた弾性手段、例えばコイルバネ３８ａ、３８ｂによってそれぞれスプール２８の中央側に向かって押圧されている。これらコイルバネ３８ａ、３８ｂは等しい押圧力を有する。互いに反対方向を向くコイルバネ３８ａ、３８ｂの押圧力によってスプール２８が押圧されている。ばね受け３６ａ、３６ｂが前記段部に当接しスプール２８の中央側への移動が規定されるので、スプール２８は、図１に示す位置に停止し、中立位置を維持している。

カバー６、８には、スプール２８を駆動するための第１パイロット部４０ｂおよび第２パイロット部４０ａが設けられている。第１パイロット部４０ｂは、弁本体２の一部であるカバー８に設けられ、スプール孔１０に連通するように形成された第１ピストン孔４２ｂを有している。この第１ピストン孔４２ｂは、スプール２８の軸線と一致するようにスプール２８の長さ方向に沿って構成されている。この第１ピストン孔４２ｂには、スプール２８のカバー８側の端部に先端が接触するように第１ピストン４４ｂが挿通されている。この第１ピストン４４ｂは第１ピストン孔４２ｂの長さ方向に摺動可能である。この第１ピストン４４ｂの後端部よりも後方の第１ピストン孔４２ｂの部分に第１圧力室４６ｂが区画されている。この第１圧力室４６ｂ内には第１ピストン４４ｂがスプール２８に接触した状態を保持する弾性手段、例えばコイルバネ４８ａが配置されている。

カバー６にも同様に第２パイロット部４０ａが設けられている。第２パイロット部４０ａは、第１パイロット部４０ｂと同一の構成である。従って、第２パイロット部４０ａの各構成要素は、対応する第１パイロット部４０ｂの構成要素に付した符号の末尾の添え字をｂからａに変更した符号を付して、その説明を省略する。このように第１および第２パイロット部４０ｂ、４０ａは同一の構成である。また、第１ピストン４４ａ、第２ピストン４４ｂの受圧面積は同一である。

第１パイロット部４０ｂの第１圧力室４６ｂには、カバー８の側方に設けた第１パイロットスプール弁５０ｂによってパイロット圧油が供給排出される。第１パイロットスプール弁５０ｂは、図２に示すようにスプール孔５２ｂを有している。このスプール孔５２ｂの中央に第２圧力室ポート５４ｂが形成されている。この第２圧力室ポート５４ｂは、カバー６内に形成したパイロット流体通路５６ｂを介して第１パイロット部４０ｂの第１圧力室４６ｂに連通している。

スプール孔５２ｂには、ポンプポート５８ｂとタンクポート６０ｂとが、第１圧力室ポート５４ｂの両側に形成されている。ポンプポート５６ｂは、図１に示すようにカバー８とハウジング４とに形成されたポンプ通路６２ａを介してハウジング４の環状溝１６（ポンプポート１８に接続されている）と連通している。タンクポート６０ｂは、図１に示すようにカバー８とハウジング４とに形成されたタンク通路６４ｂを介してハウジング４の環状溝２０（タンクポート２６ｂに接続されている）と連通している。

スプール孔５２ｂには、第１パイロットスプール６５ｂが挿通され、スプール孔５２ｂの長さ方向に摺動可能である。第１パイロットスプール６５ｂには、その両端に２つの大径部６６ｂ、６８ｂが形成されている。大径部６６ｂはポンプポート５８ｂと第２圧力室ポート５４ｂとを遮断可能に形成されている。大径部６６ｂは第２圧力室ポート５４ｂとタンクポート６０ｂとを遮断可能に形成されている。第１パイロットスプール弁５０ｂは、ポンプポート５８ｂと第２圧力室ポート５４ｂとが連通し第２圧力室ポート５４ａとタンクポート６０ａとを遮断している供給位置と、ポンプポート５８ａと第２圧力室ポート５４ａとを遮断し大径部６８ｂが第２圧力室ポート５４ｂとタンクポート６０ｂとを連通している排出位置とのうち、いずれか一方の状態をとることができる。

第１パイロットスプール６５ｂの両端には、それぞれ第１および第２ソレノイド７０ｂ、７２ｂを備えた第１電磁弁駆動部が取り付けられている。第２ソレノイド７２ｂが消磁されている状態において、第３ソレノイド７０ａが励磁されると、第１パイロットスプール６５ｂが排出状態に移動し、第１ソレノイド７０ｂが消磁され、第２電磁ソレノイド７２ｂが励磁されると、第１パイロットスプール６５ｂが供給位置に移動する。なお、第１および第２ソレノイド７０ｂ、７２ｂがともに消磁されている状態では、ばねによって供給位置に保持されている。

供給位置では、パイロット圧油がポンプポート５８ｂ、第２圧力室ポート５４ｂ、パイロット流体通路５６ｂを介して第２圧力室４６ｂに供給され、第１ピストン４４ｂをスプール２８側に押圧する。排出位置では、第１圧力室４６ｂ内のパイロット圧油が、パイロット流体通路５６ｂと第２圧力室ポート５４ｂとを介してタンクポート６０ｂに流れ、第１ピストン４４ｂをスプール２８側に押圧している押圧力が消失する。なお、この押圧力は、中立機構３２ｂのコイルバネ３８ｂによる押圧力よりも大きくなるように、第１ピストン４４ｂの受圧面積が選択されている。

第２パイロット部４０ａの第２圧力室４６ａには、図３に示すようにカバー６の側方に設けた第２パイロットスプール弁５０ａによって圧油が供給排出される。この第２パイロットスプール弁５０ａおよび第２電磁式駆動部は、第１パイロットスプール弁５０ｂおよび第１電磁式駆動部と同一の構成であり、第２パイロットスプール弁５０ａの各構成要素は、対応する第１パイロットスプール弁５０ｂの構成要素に付した符号の末尾の添え字をｂからａに変更した符号を付して、その説明を省略する。

第１パイロット部４０ｂと第２パイロット部４０ａの受圧面積は、ほぼ同一に形成されているので、第１および第２パイロットスプール弁５０ｂ、５０ａが供給位置にあるとき、第１および第２ピストン４４ｂ、４４ａは同一の押圧力によって内側に向かって押圧される。

このように構成された舶用スプール弁では、第１および第２パイロットスプール弁５０ｂ、５０ａが共に供給位置にある状態では、第１および第２圧力室４６ｂ、４６ａにポンプポート１８から同一圧力のパイロット圧油がそれぞれ供給され、このパイロット圧によって決まる等しい押圧力によって第１および第２ピストン４４ｂ、４４ａがスプール２８の中央側に向かって押圧されている。従って、中立機構３２ａ、３２ｂの作用によって、スプール２８は、図１に示す中立位置にある。即ち、燃料供給用アクチュエータポート１４がタンクポート２６ｂに連通し、排気用アクチュエータポート２２がタンクポート２６ａに連通している。

この状態において、第１パイロットスプール弁５０ｂが排出位置に第１ソレノイド７０ａによって切り換えられると、第１圧力室４６ｂのパイロット圧油が排出され、第１ピストン４４ｂの押圧力が消失する。これによって、第２ピストン４４ａの押圧力が、中立機構３２ｂのコイルバネ３８ｂの押圧力に抗して、スプール２８をカバー８側に移動させる。これによって、スプール２８が燃料供給位置に切り換えられることになり、燃料供給のアクチュエータが駆動される。この状態から中立位置に復帰させる場合、第１ソレノイド７０ｂが消磁され、第２ソレノイド７２ｂが励磁され、第１パイロットスプール弁５０ｂが供給位置に切り換えられる。これによって、第１圧力室４６ｂにパイロット圧油が供給され、第１ピストン４４ｂに第２ピストンの押圧力４４ａと同じ押圧力が生じ、中立機構３２ｂのばね３８ｂのばね力によって、スプール２８は中立位置に復帰する。

同様にして、第１および第２圧力室４４ｂ、４４ａにパイロット圧油が供給されている状態において、第２パイロットスプール弁５０ａを排出位置に切り換えると、スプール２８がカバー６側に移動し、排気位置になる。これによって、排気弁が駆動される。この状態から第２パイロットスプール弁５０ａが供給位置に切り換えられると、スプール２８は中立位置に復帰する。

なお、第１および第２パイロットスプール弁５０ｂ、５０ａのドレン孔７４ａ、７４ｂはドレン通路７６ａ、７６ｂを介して弁本体２のドレン孔３４ａ、３４ｂに連通している。ドレン孔３４ａ、３４ｂは弁本体２に形成したドレンポート７８ａ、７８ｂと連通している。

この舶用スプール弁では、スプール２８の中立位置と燃料供給位置との切換、中立位置と排気位置との切換が、スプール２８の両端に均等にパイロット圧油を供給して力を均衡させたり、そのパイロット圧油の一方を排出して、力を不均衡にしたりすることによって行っている。この構成によると、第２圧力室には加圧された圧力流体が充填されているから、加圧されていない圧力室に圧力流体を供給しスプールを移動させるものに比べて、流体の圧縮や通路長さの影響が少なく、切換作動を高速に行うことができる。しかも、第１および第２パイロット部４０ｂ、４０ａは、弁本体２の一部であるカバー８、６に主に設けられているので、スプール内にパイロット部を設ける場合よりも加工が容易に行える。また、パイロット圧の供給排出の切換は、１つのパイロットスプール弁にそれぞれ設けた２つのソレノイドの一方を励磁し、かつ他方を消磁したり、一方を消磁し、かつ他方を励磁したりすることによって行っているので、パイロット部の動作も高速にできる。

図４乃至図７を参照して、本発明の第２の実施形態の舶用スプール弁を説明する。第２の実施形態の舶用スプール弁は、第１の実施の形態の舶用スプール弁と比較して、第１および第２パイロット部４００ｂ、４００ａと中立機構３２０ｂと３２０ａとの構成が相違する。他の構成は、第１の実施形態の舶用スプール弁と同様であるので、同等部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

この舶用スプール弁の第１パイロット部４００ｂは、図４に示すように、２つの第１ピストン孔４２０ｂをスプール２８の軸線方向に沿って、軸線の両側に対称に形成してある。これら第１ピストン孔４２０ｂに第１ピストン４４０ｂが摺動可能に挿通され、第１ピストン４４０ｂの背後に第１圧力室４６０ｂが形成され、これら第１圧力室４６０ｂにコイルバネ４８０ｂが設けられている。これら第１圧力室４６０ｂは、パイロット圧通路５６ａを介して第１スプール弁５０ｂの第１圧力室ポート５４ａに連通している。この第１パイロット部４００ｂと同様に第２パイロット部４００ａも構成されている。第２パイロット部４００ａの構成要素には、これらに対応する第１パイロット部４００ｂの構成要素の符号の末尾の添え字をａに代えた符号を付して、その説明を省略する。

中立機構３２０ｂは、図５に示すようにカバー８に形成された２つの第３ピストン孔３２２ｂを有している。これら第３ピストン孔３２２ｂは、スプール２８の軸線の長さ方向に沿ってその両側に軸線に対して対称に配置されている。しかも、これら第３ピストン孔３２２ｂは、図６に示すように第１パイロット部４００ｂの第２ピストン孔４２０ｂ同士を繋ぐ直線と、第３ピストン孔３２２ｂ同士を繋ぐ直線とが直交するように、かつ軸線から各第２および第４ピストン孔３２２ｂ、４２０ｂまでの距離がほぼ等しくなるように配置されている。図５に示すように、これら第３ピストン孔３２２ｂの先端は、ドレン孔３４ｂに開口している。

これら第３ピストン孔３２２ｂには、第３ピストン３２４ｂがそれぞれ挿通され、それらの先端がスプール２８の端部に接触している。これら第３ピストン孔３２２ｂにおける第３ピストン３２４ｂの後部よりも後方の部分に第３ピストン室３２６ｂが区画されている。第３ピストン３２４ｂの後部には第１ストッパ３２８ｂが一体に形成されている。これら第１ストッパ３２８ｂは第３ピストン室３２６ｂの先端側に形成された段部に接触可能である。これら第１ストッパ３２８ｂは、第３ピストン３２６ｂが中立位置を越えてスプール２８をカバー８側に押圧しないように、第３ピストン３２６ｂのスプール孔１０側への移動範囲を規制している。第３ピストン室３２６ｂは、弾性手段、例えばコイルバネ３３０ｂによってスプール孔１０側に押圧されている。第３ピストン室３２６ｂは、図６に示すポンプ通路６２ｂを介してポンプポート１６に接続されている。このように２つの第３ピストン３２４ｂおよび２つの第１ピストン４２０ｂとは各々スプール２８の軸を対称軸として配置されているので、スプール２８にはそのラジアル方向の力は作用しない。

カバー６側にも同様に中立機構３２０ａが設けられている。中立機構３２０ａは、中立機構３２０ｂと同一の構成であるので、中立機構３２０ｂの構成要素に対応する構成要素には、同一符号の末尾の添え字をａに代えた符号を付して、その説明を省略する。

中立機構３２０ａ、３２０ｂは第３および第４ピストン３２４ｂ、３２４ａがほぼ同一の受圧面積である。なお、第１および第２パイロット部４００ｂ、４００ａに圧油が供給されたときに、第１および第２ピストン３２４ｂ、３２４ａの押圧力よりも、第４および第３パイロット室３３６ａ、３３６ｂの押圧力が小さくなるように、第３および第４ピストン３２４ｂ、３２４ａの受圧面積が選択されている。なお、スプール弁２８の軸線上に貫通孔５００が形成され、その両端がそれぞれドレン孔３４ａ、３４ｂに連通している。これにより、ドレン孔３４ａ、３４ｂの容積が減少する際に、ドレン孔３４ａ、３４ｂにドレンポート７８ａ、７８ｂから油が流出または流入するとともに、貫通孔５００を介して油が流出または流入するから、スプール２８移動時の油の流過抵抗を低減できる。

このように構成された舶用スプール弁においても、第１の実施形態の舶用スプール弁と同様に、第１から第４ソレノイド７０ａ、７０ｂ、７２ａ、７２ｂの励磁、消磁を行うことによって、スプール２８を燃料供給位置、排出位置に切り換えることができる。そして、燃料供給位置から中立位置に復帰するときには、第１ソレノイド７０ｂを消磁するとともに第２ソレノイド７２ｂを励磁する。第１パイロットスプール６５ｂは圧排出位置から圧供給位置に切り換わる。第１圧力室４６０ｂにはパイロット圧が供給され、第１ピストン４４０ｂは第２ピストン４４０ａと同等の押圧力でスプール２８を押すため、第１ピストン４４０ｂの押圧力と第２ピストン４４０ａの押圧力とが均衡する。このため、スプール２８は第３ピストン３２４ｂの押圧力により中立位置側に移動する。このとき、第４ピストン３２４ａは第２ストッパー３２８ａによってカバー８側への移動が規定されているため、スプール２８に作用していない。スプール２８が中立位置に復帰すると、スプール２８が第４ピストン３２４ａと当接し、第３ピストン３２４ｂと第４ピストン３２４ａの押圧力が均衡してスプール２８を中立位置に保持される。なお、排気位置から中立位置に復帰するときも同様に行われる。

この実施の形態の舶用スプール弁では、１つのパイロット部の切換に２つの電磁式ソレノイドを使用しているので、パイロット部の切換を高速に行うことができ、それに伴いスプール弁の切換も高速に行うことができる。またパイロット部を切り換えるためのパイロットスプール弁は、パイロット部の近傍に設けられているので、パイロット部までの距離を短くすることができる。これによって、パイロット部を更に高速に切り換えることができる。しかも２つのパイロット部を駆動するために必要な電磁式ソレノイドは２位置の弁を用いることができ、安価で高速な切換が可能な舶用スプール弁を提供することができる。

上記の２つの実施の形態では、作動ポートとして、燃料供給用アクチュエータポート１４と排気用アクチュエータポート２２とを設けたが、いずれか一方のポートのみを設けることもできる。この場合、スプールのいずれか一方のパイロット部及びパイロットスプール部は不要で、その代わりに、圧力室には直接ポンプポートから圧油を供給する。また、上記の２つの実施の形態では、第１ソレノイドには、励磁及び消磁によって２位置をとるものを使用したが、これに代えてパイロットスプールの位置を任意の位置に変化させることが可能な比例ソレノイドを使用することもできる。この場合、燃料アクチュエータポートにポンプポートを接続する際に、燃料アクチュエータポートとポンプポートとの連通状態を任意に調整することが可能であるので、燃料アクチュエータにおける燃料の噴射率を制御することが可能になる。

本発明の第１の実施形態の舶用スプール弁の横断面図である。図１の舶用スプール弁の第１電磁駆動部破断左側面図である。図１の舶用スプール弁の第２電磁駆動部破断右側面図である。本発明の第２の実施形態の舶用スプール弁の横断面図である。図４の舶用スプール弁の縦断側面図である。図４の舶用スプール弁の第１電磁駆動部破断左側面図である。図４の舶用スプール弁の第２電磁駆動部破断右側面図である。

符号の説明

２弁本体
４ハウジング
６８カバー
１０スプール孔
１２１６２０環状溝
１４燃料アクチュエータポート（作動ポート）
１８ポンプポート
２２排気用アクチュエータポート（作動ポート）
２６ａ２６ｂタンクポート
２８スプール
４０ａ４００ａ第２パイロット部
４０ｂ４００ｂ第１パイロット部
５０ａ第２パイロットスプール弁
５０ｂ第１パイロットスプール弁
３２ａ３２ｂ３２０ａ３２０ｂ中立機構

Claims

弁本体に形成されたスプール孔と、
このスプール孔に連通し、圧力源に接続されるポンプポートと、
前記スプール孔に連通し、燃料供給のアクチュエータ又は排気弁のアクチュエータに接続される作動ポートと、
前記スプール孔に連通し、タンクに連通されるタンクポートと、
前記スプール孔に挿通されているスプールと、
このスプールを、それの一方の端部から押圧する第１パイロット部と、
前記スプールを、それの他方の端部から押圧する第２パイロット部と、
前記作動ポートとタンクポートとが連通する中立位置に、前記スプールを付勢する中立機構とを、
備えた舶用スプール弁において、
前記第１パイロット部では、前記弁本体の一端側に形成された第１ピストン孔に摺動自在に第１ピストンを挿入し、前記第１ピストンと前記弁本体とによって第１圧力室を区画し、
この第１圧力室に圧力流体を供給排出する第１パイロットスプールが設けられ、
前記第１圧力室が前記ポンプポートに連通する供給位置と、前記第１圧力室が前記タンクポートに連通する排出位置とに、前記第１パイロットスプールを移動させる第１電磁式駆動部を設け、
前記第２パイロット部では、前記弁本体の他端側に形成された第２ピストン孔に摺動自在に第２ピストンを挿通し、前記第２ピストンと前記弁本体とによって第２圧力室を区画し、
この第２圧力室は、前記ポンプポートに接続され、
前記第１及び第２圧力室の受圧面積は同等に形成され、
前記第１電磁式駆動部によって第１パイロットスプールを前記排出位置に移動させることにより、第１圧力室から圧力流体を排出し、前記第２圧力室の圧力流体によって前記第２ピストンが前記中立機構の付勢力に抗して、前記スプールを前記ポンプポートから前記作動ポートへの圧力流体の供給を行う位置に切り換える舶用スプール弁。
弁本体に形成されたスプール孔と、
このスプール孔に連通し、圧力源に接続されるポンプポートと、
前記スプール孔に連通し、燃料供給のアクチュエータまたは排気弁のアクチュエータに接続される作動ポートと、
前記スプール孔に連通し、タンクに連通されるタンクポートと、
前記スプール孔に挿通されているスプールと、
このスプールを、それの一方の端部から押圧する第１パイロット部と、
前記スプールを、それの他方の端部から押圧する第２パイロット部と、
前記作動ポートと前記タンクポートとが連通する中立位置に、前記スプールを付勢する中立機構とを、
備えた舶用スプール弁において、
前記第１パイロット部では、前記弁本体の一端側に形成された第１ピストン孔に摺動自在に第１ピストンを挿入し、前記第１ピストンと前記弁本体とによって第１圧力室を区画し、
この第１圧力室に圧力流体を供給排出する第１パイロットスプールが設けられ、
前記第１圧力室が前記ポンプポートに連通する供給位置と、前記第１圧力室が前記タックポートに連通する排出位置とに、前記第１パイロットスプールを移動させる第１電磁式駆動部を設け、
前記第２パイロット部では、前記弁本体の他端側に形成された第２ピストン孔に摺動自在に第２ピストンを挿入し、前記第２ピストンと前記弁本体とによって第２圧力室を区画し、
この第２圧力室は前記ポンプポートに接続され、
前記第１圧力室と前記第２圧力室との受圧面積は同等に形成され、
前記中立機構は、前記弁本体の一端側に形成された第３ピストン孔に摺動自在に挿入され前記スプールを押圧可能な第３ピストンと、この第３ピストンと前記弁本体とによって区画される第３圧力室と、前記弁本体の他端側に形成された第４ピストン孔に摺動自在に挿入され前記スプールを押圧可能な第４ピストンと、この第４ピストンと前記弁本体とによって区画される第４圧力室と、前記第３ピストンが前記中立位置から他端側に移動するのを規制する第１ストッパーと、前記第４ピストンが前記中立位置から一端側に移動するのを規制する第２ストッパーとを、備え、
前記第３及び第４圧力室は、前記ポンプポートに接続され、前記第３ピストンと第４ピストンとは、前記スプールの両端に対向して配置され、前記第３及び第４ピストンの受圧面積が同等に形成されている舶用スプール弁。
請求項１または２記載の舶用スプール弁において、前記第１電磁式駆動部は、前記第１圧力室が前記タンクポートに連通する位置に前記第１パイロットスプールを移動させる第１ソレノイドと、前記第１圧力室が前記ポンプポートに連通する位置に前記第１パイロットスプールを移動させる第２ソレノイドとを、備えている舶用スプール弁。
弁本体に形成されたスプール孔と、
このスプール孔に連通し、圧力源に接続されるポンプポートと、
前記スプール孔に連通し、燃料供給アクチュエータに接続される燃料用ポートと、
前記スプール孔に連通し、排気弁アクチュエータに接続される排気用ポートと、
前記スプール孔に連通し、タンクに接続されるタンクポートと、
前記スプール孔に挿通されているスプールと、
このスプールを、それの一方の端部から押圧する第１パイロット部と、
前記スプールを、それの他方の端部から押圧する第２パイロット部と、
前記燃料用ポートと排気用ポートとが前記タンクポートと連通する中立位置に、前記スプールを付勢する中立機構とを、
備えた舶用スプール弁において、
前記第１パイロット部では、前記弁本体の一端側に形成された第１ピストン孔に摺動自在に第１ピストンを挿入し、前記第１ピストンと前記弁本体とによって第１圧力室を区画し、
この第１圧力室に圧力流体を供給排出する第１パイロットスプールが設けられ、
この第１パイロットスプールを移動させる第１電磁式駆動部を設け、
前記第２パイロット部では、前記弁本体の他端側に形成された第２ピストン孔に摺動自在に第２ピストンを挿入し、前記第２ピストンと前記弁本体とによって第２圧力室を区画し、
この第２圧力室に前記圧力流体を供給排出する第２パイロットスプールが設けられ、
この第２パイロットスプールを移動させる第２電磁式駆動部を設け、
前記第１電磁式駆動部は、前記第１圧力室が前記タンクポートに連通する排出位置に前記第１パイロットスプールを移動させる第１ソレノイドと、前記第１圧力室が前記ポンプポートに連通する供給位置に前記第１パイロットスプールを移動させる第２ソレノイドとを有し、
前記第２電磁式駆動部は、前記第２圧力室が前記タンクポートに連通する排出位置に前記第２パイロットスプールを移動させる第３ソレノイドと、前記第２圧力室が前記ポンプポートに連通する供給位置に前記第２パイロットスプールを移動させる第４ソレノイドとを有し、
前記ポンプポートから前記燃料用ポートへの前記圧力源からの圧力流体の供給を行う燃料供給位置と、前記ポンプポートから前記排気用ポートへの前記圧力流体の供給を行う排気位置と、前記中立位置とに、切り換えられる舶用スプール弁。
請求項３記載の舶用スプール弁において、前記第１ソレノイドを比例ソレノイドとした舶用スプール弁。