JP2016508205A - ダブルソレノイド構成を有する方向制御弁 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、その内容が参照により本明細書に組み入れられる、2012年12月31日に出願された米国特許仮出願第61/747,619号に対する優先権を主張する。
本開示は全体として方向制御弁に関する。本開示はより具体的には、シングルソレノイド2位置方向制御弁用の電気入力を使用してダブルソレノイド3位置方向制御弁を作動させる方法に関する。
一般的な方向制御弁は、弁体内で線形にスライドする弁スプールで構成されている。弁スプールは、個別的な数の、一般的には三つのローブで構成され、弁体は、個別的な数の、一般的には五つの内部および外部ポートで構成されている。弁スプールが弁体内を線形にスライドする場合、弁体中の様々なポートが弁スプールのローブによって覆われるかまたは露出され、それによって、事実上、弁体中のポート間の様々な構成の接続性が与えられる。図1は、標準的弁スプールおよび弁体形状を示す。具体的には、図1に示すように、一般的な方向制御弁の弁スプールは三つのローブを組み込み、一般的な方向制御弁の弁体は五つのポートを組み込み、これらが、供給(S)、排出(E)ならびに第一および第二のアクチュエータポート(それぞれAおよびB)である四つの別々の流体ポートに対応する。図示するように、弁スプールが第一の位置(P1)にある場合、入口ポート(S)は第二のアクチュエータポート(B)と流体連絡状態にあり、排出ポート(E)は第一のアクチュエータポート(A)と流体連絡状態にある。弁スプールが第二の位置(P2)にスライドすると、入口ポート(S)は第一のアクチュエータポート(A)と流体連絡状態になり、排出ポート(E)は第二のアクチュエータポート(B)と流体連絡状態になる。これらが方向制御弁の二つの基本位置であり、これら二つの位置(P1およびP2)を排他的に提供する弁が2位置方向制御弁と呼ばれる。
本開示の例示的態様は、スプールが、第一のスプール位置と第二のスプール位置との間を移動する場合に、第三のスプール位置が瞬間的に望まれる特別な用途のために、シングルソレノイド2位置弁を動作させることを目的とする電気コマンドから動作させることができるダブルソレノイド3位置方向制御弁を含む。
パイロット操作例
3位置弁のための代替的な作動構成を用いることにより、3位置エネルギー節約弁を操作するために必要な電力の欠如を回避することができる。具体的には、標準的3位置ダブルソレノイド弁(たとえば図3)においては、両ソレノイドを消磁することによって、1セットのセンタリングバイアス部材(たとえばスプリング)がスプールを第三の(中央)スプール位置に維持することが可能となる。本出願は、3位置ダブルソレノイド弁のための代替的な作動構成を提案し、この構成では、両ソレノイドを消磁することによって、その代わりに、スプールが第二の(非中央)スプール位置に維持される。
ここで、直接的ソレノイド作動を介してスプールを移動させる(すなわちパイロット操作なしで)ダブルソレノイド弁の場合を考えてみる。従来の直動ソレノイド作動弁においては、第一のソレノイドのみを励磁することによって、ソレノイドのコアがコイル中に引き込まれ、スプールが直接的に第一の位置に押し込まれる。同様に、第二のソレノイドのみを励磁することによってスプールが直接的に第二の位置に押しやられる(戻る)。両ソレノイドを消磁することによって、1セットのセンタリングスプリングがスプールを第三の(中央)位置に移動させることが可能となる。この構成において、ソレノイド作動とスプール位置との関係は従来のパイロット操作の場合(図6に示す)と同一であり、そのため、図5Aによって示すような2位置シングルソレノイド弁の場合のコマンドに対する電気的要件もまた同じである(すなわち、スプールを第二の位置に維持するための連続的な満たされない所要電気エネルギー)。ダブルソレノイド弁をシングルソレノイド弁のためのコマンドと適合性にするために、二つの代替ソレノイド構成が本明細書に記載される。いずれも、両ソレノイドアクチュエータが消磁された場合にスプールを第二の位置に維持するスプール復帰機構(たとえば復帰スプリング)を特徴とする。すなわち、従来の3位置構成とは違って、スプールを第三の(中央)スプール位置に維持することは、少なくとも一つのソレノイドアクチュエータが励磁されることを必要とする。
Claims (25)
- 弁体;
第一のソレノイドアクチュエータ;
第二のソレノイドアクチュエータ;および
該弁体内の弁スプール
を備え、
該弁スプールが、該弁体内で第一の位置、第二の位置、および第三の位置の間を移動するように構成されており、第三のスプール位置が、第一のスプール位置と第二のスプール位置との間にあり、かつ該スプールが、少なくとも該第一のソレノイドアクチュエータまたは該第二のソレノイドアクチュエータを励磁することにより該第一の位置および該第三の位置に維持され、かつ該スプールが、該第一のソレノイドアクチュエータおよび該第二のソレノイドアクチュエータの両方を消磁することにより該第二の位置に維持される、
ダブルソレノイド方向制御弁。 - 前記第一のソレノイドアクチュエータおよび前記第二のソレノイドアクチュエータが、パイロット操作型ソレノイドアクチュエータとして構成されている、請求項1に記載の弁。
- 前記第一のソレノイドまたは前記第二のソレノイドの一方が常時閉パイロット弁を制御し、かつ他方の該ソレノイドが常時開パイロット弁を制御する、請求項2に記載の弁。
- 常時閉パイロット弁または常時開パイロット弁からの加圧の非存在下で前記スプールを前記第三の位置に維持するように構成された1セットのセンタリングスプリングをさらに備える、請求項3に記載の弁。
- 前記第一のソレノイドおよび前記第二のソレノイドの両方を励磁することによって、第一のパイロットが加圧され、かつ前記弁スプールが前記第一の位置に維持される、請求項4に記載の弁。
- 前記第一のソレノイドおよび前記第二のソレノイドの両方を消磁することによって、第二のパイロットが加圧され、かつ前記弁スプールが前記第二の位置に維持される、請求項4に記載の弁。
- 前記第一のソレノイドを消磁しかつ前記第二のソレノイドを励磁することによって、両パイロットが減圧され、かつ、前記センタリングスプリングが前記弁スプールを前記第三の位置に維持することが可能となる、請求項4に記載の弁。
- 単一の電気入力によって動作し、該電気入力が、前記スプールが前記第一の位置へと命令される場合には高(励磁)であり、かつ、該スプールが前記第二の位置へと命令される場合には低(消磁)である、請求項7に記載の弁。
- 高電気入力が、前記第一のソレノイドおよび前記第二のソレノイドの両方を励磁し、かつ、前記スプールを前記第一の位置に維持する、請求項8に記載の弁。
- 前記スプールが前記第一の位置にある場合に、前記単一の電気入力からの電気エネルギーが前記弁に貯蔵される、請求項8に記載の弁。
- キャパシタ、スーパーキャパシタ、または電池のうちの少なくとも一つが、電気エネルギーを貯蔵するために使用される、請求項10に記載の弁。
- 前記単一の電気入力が高から低に遷移すると、貯蔵された電気エネルギーが、前記ソレノイドアクチュエータの少なくとも一つを一時的に励磁するための動力を供給する、請求項10に記載の弁。
- 前記単一の電気入力が高から低に遷移すると、前記貯蔵された電気エネルギーが、前記第二のソレノイドアクチュエータを規定の時間にわたって励磁するために使用され、それによって、前記スプールが前記第三の位置に維持される、請求項12に記載の弁。
- 前記単一の電気入力が低から高に遷移すると、はじめに前記第二のソレノイドのみが規定の時間にわたって励磁され、それによって、前記スプールが前記第三の位置に維持される、請求項8に記載の弁。
- 前記単一の電気入力が低から高に遷移すると、前記第二のソレノイドが規定の時間にわたって励磁された後でのみ、前記第一のソレノイドが励磁される、請求項8に記載の弁。
- ソレノイド作動が直動型である、請求項1に記載の弁。
- ソレノイド作動の非存在下で、少なくとも一つのスプリングが前記スプールを前記第二の位置に維持する、請求項16に記載の弁。
- 少なくとも一つのソレノイドを励磁することによって前記スプールが前記第一の位置に維持される、請求項17に記載の弁。
- 少なくとも一つのソレノイドを励磁することによって前記スプールが前記第三の位置に維持される、請求項18に記載の弁。
- 高(励磁)または低(消磁)のいずれかである単一の電気入力によって動作する、請求項19に記載の弁。
- 前記単一の電気入力が高である場合に、該電気入力からの電気エネルギーが貯蔵される、請求項19に記載の弁。
- キャパシタ、スーパーキャパシタ、または電池のうちの少なくとも一つが、電気エネルギーを貯蔵するために使用される、請求項21に記載の弁。
- 前記単一の電気入力が高から低に遷移すると、貯蔵された前記電気エネルギーが、少なくとも一つのソレノイドを規定の時間にわたって励磁するための動力を供給する、請求項22に記載の弁。
- 前記単一の電気入力が低から高に遷移すると、はじめに一つのソレノイドのみが規定の時間にわたって励磁される、請求項20に記載の弁。
- 前記単一の電気入力が低から高に遷移すると、励磁された前記ソレノイドが規定の時間にわたって励磁された後で、消磁された前記ソレノイドが励磁される、請求項24に記載の弁。
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