JP2020046027A - 電磁弁及び作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】流路及びポートの配置の自由度を向上させることができる電磁弁及び作業機械を提供する。【解決手段】電磁弁１０は、駆動部１１、油圧部１２及び取付部１３を備える。駆動部１１は、取付部１３に対して一方側に配置され、プランジャー２２を有する。油圧部１２は、ポートＰ１、Ｐ２、Ｐ３に接続される流路Ｃｍ、Ｃ１〜Ｃ９を有し、プランジャー２２の移動量に応じて流路Ｃｍ、Ｃ１〜Ｃ９の大きさが変えられる。油圧部１２は、取付部１３よりも駆動部１１側に少なくとも一部分が配置されている。【選択図】図７

Description

本発明は、電磁弁及び作業機械に関する。

油圧装置において、圧油（すなわち作動流体）の流れを制御する弁体として、応答速度に優れる電磁弁が広く使用されている。特に、近年では、油圧装置を電気的に駆動することの要望が高まっており、電磁弁の活用は今後益々広がることが期待されている。

特許文献１は、電磁弁の一種である電磁比例弁を開示する。この電磁比例弁は、ソレノイドコイル及び駆動ロッドを有する駆動装置と、駆動装置によって流路構成が変えられる弁とを備える。ソレノイドコイルは取付部の一方側に配置され、弁は取付部の他方側に配置され、駆動ロッドは取付部を貫通する。

特開２０１７−２０５４１号公報

電磁弁に形成されている流路は、弁本体に形成されている複数のポートに接続されている。これらのポートにはアクチュエータ、ポンプ及びタンク等の機器が接続されており、電磁弁の流路構成の変更に応じて各ポートにおける圧油の流れが変えられる。これらのポートが適切な配置で弁本体に形成されるように、通常、弁（特に弁本体）は先細形状に形成され且つ段差部を有する。

例えば特許文献１の電磁比例弁の弁本体は大径部及び小径部を含み、大径部と小径部との間の遷移部分には段差部が形成されている。この弁本体にはタンクポート、圧力源ポート及び制御ポートが形成されており、タンクポートは大径部に形成され、圧力源ポート及び制御ポートは小径部に形成されている。

従来の電磁弁では、弁本体が取付部を介して駆動部とは反対側に設けられているため、弁本体の形状や各種ポートの配置の自由度が制限される。また電磁弁が取り付けられる油圧装置に形成されている流路及び接続ポートの形状及び配置は、電磁弁の油圧部（特に弁本体）の形状及び弁本体における各種ポートの配置に対応している必要がある。また電磁弁を油圧装置に取り付けるために油圧装置に形成された穴に電磁弁を嵌め込む場合、その穴の形状を電磁弁（特に油圧部）の先細形状に適合させる必要があるため、複雑且つ高精度な穴加工が必要になる。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、流路及びポートの配置の自由度を向上させることができる電磁弁及び作業機械を提供することを目的とする。また本発明の他の目的は、油圧部の形状を簡素化することが可能な電磁弁及び作業機械を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、取付部と、取付部に対して一方側に配置され、プランジャーを有する駆動部と、ポートに接続される流路を有し、プランジャーの移動量に応じて流路の大きさが変えられる油圧部であって、取付部よりも駆動部側に少なくとも一部分が配置されている油圧部と、を備える電磁弁に関する。

油圧部は、第１ポート、第２ポート及び第３ポートを有してもよい。

電磁弁は、取付部に取り付けられており、駆動部と油圧部の少なくとも一部分とを取り囲んでいるハウジングを備えてもよい。

第１ポート、第２ポート及び第３ポートのうちの少なくともいずれかは、プランジャーが移動する方向に対応する第１方向へ開口していてもよい。

第１ポート、第２ポート及び第３ポートのうちの少なくともいずれかは、プランジャーが移動する方向に対応する第１方向と直角を成す第２方向へ開口していてもよい。

第１ポート、第２ポート及び第３ポートのうちの少なくとも２以上のポートは、プランジャーが移動する方向に対応する第１方向へ開口しており、第１方向へ開口している少なくとも２以上のポートは複数の並列配置ポートを含み、当該複数の並列配置ポートはお互いの外側に位置していてもよい。

第１ポート、第２ポート及び第３ポートのうちの少なくとも２以上のポートは、プランジャーが移動する方向に対応する第１方向へ開口しており、第１方向へ開口している少なくとも２以上のポートは外側ポート及び内側ポートを含み、内側ポートは外側ポートの内側に位置してもよい。

第１ポート、第２ポート及び第３ポートのうちの少なくともいずれかは、取付部を介して駆動部とは反対側の位置に設けられていなくてもよい。

第１ポート、第２ポート及び第３ポートの全ては、取付部を介して駆動部とは反対側の位置に設けられていなくてもよい。

第１ポート、第２ポート及び第３ポートのうちの少なくともいずれかは、取付部よりも駆動部側に配置されていてもよい。

本発明の他の態様は、上記の電磁弁を備える作業機械に関する。

本発明によれば、流路及びポートの配置の自由度を向上させることができる。また本発明によれば、油圧部の形状を簡素化することが可能である。

図１Ａは、電磁弁の一例の概略構成を示す側方図である。 図１Ｂは、図１Ａに示された電磁弁を下方から見た図である。 図２Ａは、電磁弁の他の例の概略構成を示す側方図である。 図２Ｂは、図２Ａに示された電磁弁を下方から見た図である。 図３Ａは、電磁弁の他の例の概略構成を示す側方図である。 図３Ｂは、図３Ａに示された電磁弁を下方から見た図である。 図４Ａは、電磁弁の他の例の概略構成を示す側方図である。 図４Ｂは、図４Ａに示された電磁弁を下方から見た図である。 図５Ａは、電磁弁の他の例の概略構成を示す側方図である。 図５Ｂは、図５Ａに示された電磁弁を下方から見た図である。 図６Ａは、電磁弁の他の例の概略構成を示す側方図である。 図６Ｂは、図６Ａに示された電磁弁を下方から見た図である。 図７は、電磁弁の具体的な構成の一例を示す側方図である。 図８は、油圧ショベルの典型的な構成例の概略を示す外観図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

まず、電磁弁の典型例の概略構成について説明する（図１Ａ〜図６Ｂ参照）。その後、電磁弁の詳細な構成例について説明する（図７参照）。なお図１Ａ〜図６Ｂには、電磁弁を構成する各要素が概略的に示されており、図１Ａ〜図６Ｂに示された各要素は、必ずしも正確な形状及びサイズでは図示されていない。

［電磁弁の概略構成例］
図１Ａは、電磁弁１０の一例の概略構成を示す側方図である。図１Ｂは、図１Ａに示された電磁弁１０を下方から見た図である（図１Ａの矢印「ＩＢ」参照）。

図１Ａ及び図１Ｂに示された電磁弁１０は、駆動部１１、油圧部１２及び取付部１３を備える。

駆動部１１は、取付部１３に対して一方側に配置され、ソレノイド部２１及びプランジャー（可動鉄心）２２を有する。ソレノイド部２１は、印加される電流に応じた磁力を発生する磁力発生デバイスであり、ソレノイドコイルによって構成されている。ソレノイド部２１に印加される電流に応じて、プランジャー２２の第１方向Ｄ１に関する位置が変えられ、プランジャー２２のソレノイド部２１からの移動量が変動する。プランジャー２２は、第１方向Ｄ１に延びる電磁弁１０の中心軸線（図示省略）上に配置され、ソレノイド部２１からの磁力の影響を受けて第１方向Ｄ１へ往復移動可能に設けられている。このように第１方向Ｄ１は、プランジャー２２が移動する方向に対応する。

プランジャー２２は、単一部材によって構成されていてもよいし、複数の部材が組み合わされて構成されていてもよい。単一部材によってプランジャー２２が構成される場合、ソレノイド部２１からの磁力の影響を受けたプランジャー２２は、直接的に、油圧部１２（例えば後述のスプール）に接触することが可能である。複数の部材によってプランジャー２２が構成される場合、ソレノイド部２１からの磁力の影響を直接的に受ける部材と、油圧部１２（例えば後述のスプール）に接触する部材とを異ならせることが可能である。この場合、油圧部１２に接触するプランジャー２２の部材は、ソレノイド部２１からの磁力の影響を直接的に受けるプランジャー２２の部材から力を受けて、油圧部１２側に移動することが可能である。

ソレノイド部２１及びプランジャー２２の具体的な構成は限定されない。駆動部１１は、主としてソレノイド部２１によってもたらされる磁力によりプランジャー２２を動作させる方式（いわゆるプル型駆動方式）を採用してもよい。また駆動部１１は、ソレノイド部２１によってもたらされる磁力とプッシュバーから加えられる物理的な力とのバランスに応じてプランジャー２２を動作させる方式（いわゆるプッシュ型駆動方式）を採用してもよい。

ソレノイド部２１に流される電流は、図示しない制御部によって制御される。制御部には、電磁弁が搭載される油圧装置（例えば建設機械等の作業機械）の操作者によって直接的に操作される操作部（例えば操作レバー部、操作パネル等）が接続されており、操作部の状態に応じた操作指令信号が操作部から入力される。制御部は、操作者により操作部を介して入力される操作指令信号に応じて、ソレノイド部２１に流す電流を制御する。このように駆動部１１の動作（すなわちプランジャー２２の突出量）は制御部によって制御される。

油圧部１２は弁本体２５を有する。弁本体２５の内側には流路（図１Ａ及び図１Ｂでは図示省略）が設けられており、プランジャー２２の油圧部１２に対する移動量に応じて、弁本体２５内の流路の構成（大きさ）は変えられる。ここでいう弁本体２５内の流路には、弁本体２５よりも内側に位置する流路だけではなく、弁本体２５に形成された流路も含まれる。油圧部１２における流路構成の変更方式は特に限定されず、例えばプランジャー２２に押されて移動可能に設けられるスプールを利用することによって、弁本体２５内の流路構成を変更することが可能である（後述される図７参照）。

弁本体２５には、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３が形成されている。第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３は、弁本体２５内の流路に接続されており、電磁弁１０が油圧装置に搭載される場合には油圧装置に形成される流路及びポートに接続される。第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３が接続される対象は基本的には限定されないが、典型的にはアクチュエータ（油圧モータや油圧シリンダ等の油圧駆動対象）Ａ、ポンプ（油圧源）Ｐ及びタンク（圧油排出部）Ｔに対して第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３が接続される。図示の電磁弁１０では、第１ポートＰ１がアクチュエータＡに接続されるアクチュエータポートとして働き、第２ポートＰ２がポンプＰに接続されるポンプポートとして働き、第３ポートＰ３がタンクＴに接続されるタンクポートとして働く。なお、弁本体２５に形成されるポートの数は限定されず、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３に加えて更に１以上のポートが弁本体２５に形成されてもよい。

第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３のうちの少なくともいずれかは、第１方向Ｄ１（特にプランジャー２２が油圧部１２に向かって移動する方向）へ開口していてもよい。図１Ａ及び図１Ｂに示された電磁弁１０では、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３の全てが、ソレノイド部２１とは逆側を向くように（すなわち図１Ａの下方向を向くように）、第１方向Ｄ１へ開口している。

また第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３のうちの少なくとも２以上のポートは、第１方向Ｄ１へ開口していてもよい。この場合、第１方向Ｄ１へ開口している少なくとも２以上のポートは複数の並列配置ポートを含み、当該複数の並列配置ポートはお互いの外側に位置していてもよい。図１Ａ及び図１Ｂに示された電磁弁１０では、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３の全てが、並列配置ポートとして設けられており、お互いの外側に位置づけられている。

図１Ａ及び図１Ｂに示された第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３は、一列に直線上に等間隔に並べられているが、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３の並び方及び間隔は特に限定されない。また図１Ａ及び図１Ｂに示された第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３はお互いに同一の円形断面を有するが、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３の断面形状及び断面サイズ（すなわち断面径）は特に限定されない。第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３は、お互いに同じ断面形状及び／又は断面サイズを有していてもよいし、お互いに異なる断面形状及び／又は断面サイズを有していてもよい。

取付部１３は、ハウジング２３を介して駆動部１１に取り付けられており、駆動部１１、油圧部１２及びハウジング２３の各々よりも第２方向Ｄ２（すなわち第１方向Ｄ１と直角を成す方向）へ突出している。図示の取付部１３は、フランジ状に形成された継手として機能する。ネジ等の固定具を介して取付部１３が油圧装置の対応箇所に固定されることによって、電磁弁１０が油圧装置に対して固定的に取り付けられる。

図示の取付部１３には、ネジ等の固定具が通される２つの取付孔１３ａが設けられている。これらの取付孔１３ａは直線上（すなわち図１Ｂの左右方向に延びる直線上）に配置されており、これらの取付孔１３ａの間には油圧部１２及び弁本体２５が配置されている。これらの取付孔１３ａが並んで配置される方向（すなわち図１Ｂの左右方向；以下「第１平面方向」とも称する）に関する取付部１３の平面サイズは、この第１平面方向と直角を成す方向（すなわち図１Ｂの上下方向；以下「第２平面方向」とも称する）に関する取付部１３の平面サイズよりも大きい。一例として、第２平面方向に関する取付部１３の平面サイズを、第２平面方向に関するハウジング２３（図１Ａ参照）の平面サイズと一致させてもよい。このように第２平面方向に関する取付部１３の平面サイズを小さくすることによって、複数の電磁弁１０を第２平面方向へ互いに隣り合って配置する場合に、限られたスペースに効率良く複数の電磁弁１０を配置することが可能である。なお、取付部１３は図示の形状には限定されず、例えば取付部１３の外周部の全体の平面形状が円形状であってもよい。

ハウジング２３は、取付部１３に取り付けられており、ソレノイド部２１（駆動部１１）と油圧部１２の少なくとも一部分とを取り囲んでいる。ハウジング２３の具体的な構成は限定されない。典型的には、筒状（例えば円筒状）の側壁部を有する部材によってハウジング２３を構成することができ、このハウジング２３の内側に、ソレノイド部２１と油圧部１２の少なくとも一部分とを配置することができる。ハウジング２３の内側に配置される駆動部１１の要素及び油圧部１２の要素（例えばソレノイド部２１、プランジャー２２及び弁本体２５）は、直接的に又は間接的にハウジング２３に対して取り付けられている。ハウジング２３及び取付部１３は、別体の部材によって構成されてもよいし、一体的な部材によって構成されてもよい。ハウジング２３及び取付部１３が別体の部材によって構成される場合、ハウジング２３及び取付部１３は図示しない接続部材（例えばネジ等の固定具や接着剤等）を介してお互いに固定される。ハウジング２３及び取付部１３が一体的な部材によって構成される場合、ハウジング２３として働く部分及び取付部１３として働く部分が１つの部材に形成される。

このようにソレノイド部２１及び油圧部１２は、第１方向Ｄ１に関し、お互いに異なる位置に設けられている。また第２方向Ｄ２に関する取付部１３の位置は、第２方向Ｄ２に関する駆動部１１、油圧部１２及びハウジング２３の各々の位置とは、異なる。また駆動部１１、油圧部１２及び取付部１３は、第１方向Ｄ１に延びる電磁弁１０の中心軸線によって貫通されるように設けられている。

また油圧部１２は、ポート（図示の例では、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３を有するポート）に接続される流路を有し、プランジャー２２の移動量に応じてスプールが移動することにより流路の大きさが変えられる。また油圧部１２は、取付部１３よりもソレノイド部２１（駆動部１１）側に少なくとも一部分が配置されている。

上述の構成を有する電磁弁１０において、油圧部１２は取付部１３よりもソレノイド部２１側に部分的又は全体的に配置されている。図１Ａ及び図１Ｂに示された電磁弁１０では、油圧部１２が、取付部１３から、駆動部１１とは逆側へ突出しないように設けられている。より具体的には、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３を形成する弁本体２５の端面と、取付部１３の一端面（すなわち図１Ａの下方端面）とが、第２方向Ｄ２へ延びる１つの平面上に存在するように、油圧部１２が設けられている。

このように第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３のうちの少なくともいずれかは、取付部１３を介してソレノイド部２１（駆動部１１）とは反対側の位置に設けられていなくてもよく、図１Ａ及び図１Ｂに示されるように第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３の全てが、取付部１３を介してソレノイド部２１（駆動部１１）とは反対側の位置に設けられていなくてもよい。

電磁弁１０を図１Ａ及び図１Ｂに示されるように構成することによって、平面に対して電磁弁１０を取り付けることができる。そのため、電磁弁１０を取り付けるための穴を油圧装置に形成することなく、電磁弁１０を油圧装置に搭載することも可能である。この場合、継手を伴わない所謂メタルタッチ接続によって電磁弁１０を油圧装置に固定することが可能であり、電磁弁１０に圧縮力を加えることのみによって電磁弁１０を油圧装置に取り付けることが可能である。

なお第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３を形成する弁本体２５の端面及び取付部１３の一端面のうちの一方が他方よりも第１方向Ｄ１にわずかに突出していてもよい。例えば、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３を形成する弁本体２５の端面が、取付部１３の一端面よりも第１方向Ｄ１（特に図１Ａの下方向）へ突出していてもよい。この場合、油圧装置の平面部に対して電磁弁１０を取り付ける場合、取付部１３は油圧装置の平面部からわずかに離れた位置に配置されるが、弁本体２５の端面は油圧装置の平面部に対して密着させることができ、電磁弁１０の流路を油圧装置の流路に対して適切に接続させることが可能である。また電磁弁１０（例えば取付部１３）と油圧装置の平面部との間にシール部材（図示省略）を配置することによって、電磁弁１０の流路を油圧装置の流路に対して適切に接続させることが可能である。また第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３を形成する弁本体２５の端面が、取付部１３の一端面よりも第１方向Ｄ１（特に図１Ａの上方向）へ引っ込んでいてもよい。この場合、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３を形成する弁本体２５の端面と油圧装置の取り付け面（例えば平面）との間にシール部材（図示省略）を配置することによって、電磁弁１０の流路を油圧装置の流路に対して適切に接続させることが可能である。なお、そのようなシール部材には、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３のそれぞれに対応する位置に複数の貫通孔が形成されており、それらの貫通孔を介して電磁弁１０の流路は油圧装置の流路に接続される。

図２Ａは、電磁弁１０の他の例の概略構成を示す側方図である。図２Ｂは、図２Ａに示された電磁弁１０を下方から見た図である（図２Ａの矢印「ＩＩＢ」参照）。図２Ａ及び図２Ｂに示された電磁弁１０において、上述の図１Ａ及び図１Ｂに示された電磁弁１０と同一又は類似の要素には同一の符号が付されており、その詳細な説明は省略する。

図２Ａ及び図２Ｂに示された電磁弁１０では、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３が同軸構造を有する。

すなわち第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３のうちの少なくとも２以上のポートは、第１方向Ｄ１へ開口しており、第１方向Ｄ１へ開口している少なくとも２以上のポートは外側ポート及び内側ポートを含み、内側ポートは外側ポートの内側に位置していてもよい。図２Ａ及び図２Ｂに示された電磁弁１０では、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３の全てが第１方向Ｄ１へ開口し、第３ポートＰ３の内側に第１ポートＰ１及び第２ポートＰ２が配置され、第２ポートＰ２の内側に第１ポートＰ１が配置されている。なおポート間における圧油の意図しない流出及び流入を確実に防ぐ観点からは、ポート間にシール部材（例えばＯリング）が設けられてもよい。

図２Ａ及び図２Ｂに示された第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３は、第１方向Ｄ１に延びる電磁弁１０の中心軸線を共通の中心として、この中心からの距離がお互いに異なる位置に設けられており、図２Ｂに示すように円形の輪郭線を有する。なお第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３の断面形状及び断面サイズは特に限定されず、お互いに相似の断面形状を有していてもよいし、１つ又は２つのポートが他のポートとは非相似の断面形状を有していてもよい。

図３Ａは、電磁弁１０の他の例の概略構成を示す側方図である。図３Ｂは、図３Ａに示された電磁弁１０を下方から見た図である（図３Ａの矢印「ＩＩＩＢ」参照）。図３Ａ及び図３Ｂに示された電磁弁１０において、上述の図１Ａ〜図２Ｂに示された電磁弁１０と同一又は類似の要素には同一の符号が付されており、その詳細な説明は省略する。

図３Ａ及び図３Ｂに示された電磁弁１０では、第１ポートＰ１及び第２ポートＰ２が同軸構造を有し、第３ポートＰ３が第１ポートＰ１及び第２ポートＰ２の各々に対して並列配置構造を有する。すなわち第１ポートＰ１は、第２ポートＰ２の内側に配置されている。また第３ポートＰ３は、第１ポートＰ１及び第２ポートＰ２の各々の外側に位置づけられている。

このように、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３の配置構造として、同軸配置構造及び並列配置構造が組み合わされてもよい。

図４Ａは、電磁弁１０の他の例の概略構成を示す側方図である。図４Ｂは、図４Ａに示された電磁弁１０を下方から見た図である（図４Ａの矢印「ＩＶＢ」参照）。図４Ａ及び図４Ｂに示された電磁弁１０において、上述の図１Ａ〜図３Ｂに示された電磁弁１０と同一又は類似の要素には同一の符号が付されており、その詳細な説明は省略する。

図４Ａ及び図４Ｂに示された電磁弁１０では、油圧部１２の一部のみが、取付部１３よりもソレノイド部２１側において、ハウジング２３内に配置されている。すなわち油圧部１２は、取付部１３よりもソレノイド部２１側に部分的に位置するとともに、取付部１３よりもソレノイド部２１とは反対側に部分的に位置する。

特に図４Ａ及び図４Ｂに示された油圧部１２では、第２方向Ｄ２に関する弁本体２５の全体が取付部１３から第１方向Ｄ１（特に図４Ａの下方向）に突出するのではなく、第２方向Ｄ２に関する弁本体２５の一部のみが取付部１３から突出している。この油圧部１２の突出部３０は、第２方向Ｄ２のサイズ（径）が相対的に大きい大径部３１と、第２方向Ｄ２のサイズが相対的に小さい小径部３２とを有する。大径部３１には、第２方向Ｄ２に開口する第２ポートＰ２が形成されている。小径部３２には、第１方向Ｄ１に開口する第１ポートＰ１が形成されている。弁本体２５のうち突出部３０が設けられていない箇所の端面には、第１方向Ｄ１に開口する第３ポートＰ３が形成されている。この第３ポートＰ３が形成されている弁本体２５の端面と、取付部１３の一端面（すなわち図４Ａの下方端面）とは、第２方向Ｄ２に延びる１つの平面上に位置する。

このように油圧部１２が突出部３０を有する場合であっても、油圧部１２の一部を取付部１３よりもソレノイド部２１側に配置することによって、突出部３０の第１方向Ｄ１のサイズを抑えることができる。なお図４Ａ及び図４Ｂに示された油圧部１２では、弁本体２５が第２方向Ｄ２に関して部分的に取付部１３から突出しているが、第２方向Ｄ２に関する弁本体２５の全体が取付部１３から突出していてもよい。また図４Ａ及び図４Ｂに示された突出部３０は径の異なる大径部３１及び小径部３２を含むが、突出部３０は単一径によって構成されていてもよいし、径の異なる３以上の部分を含んでいてもよい。なお突出部３０に対しては、シール材（例えばＯリング）が適宜取り付けられていてもよい。

また第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３のうちの少なくともいずれか（図４Ａ及び図４Ｂでは第２ポートＰ２）は、第２方向Ｄ２へ開口していてもよい。

図５Ａは、電磁弁１０の他の例の概略構成を示す側方図である。図５Ｂは、図５Ａに示された電磁弁１０を下方から見た図である（図５Ａの矢印「ＶＢ」参照）。図５Ａ及び図５Ｂに示された電磁弁１０において、上述の図１Ａ〜図３Ｂに示された電磁弁１０と同一又は類似の要素には同一の符号が付されており、その詳細な説明は省略する。

第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３のうち少なくともいずれかは、取付部１３よりもソレノイド部２１（駆動部１１）側に配置されていてもよい。図５Ａ及び図５Ｂに示された電磁弁１０では、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３が、取付部１３よりもソレノイド部２１側に配置され、第２方向Ｄ２に開口している。

図５Ｂに示す第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３は、複数の取付孔１３ａが並んで配置される方向（すなわち図５Ｂの左右方向：第１平面方向）とは異なる方向に向けられている。特に、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３は、第２平面方向（図５Ｂの上下方向）に関して、取付部１３よりも突出しないように配置されてもよい。この場合、第２平面方向（図５Ｂの上下方向）に関する電磁弁１０の平面サイズが、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３によって大きくなることを防ぐことができる。これは、第１ポートＰ１が取付部１３よりもソレノイド部２１側に配置される場合にも同様である。すなわち、取付部１３よりもソレノイド部２１側に配置された第１ポートＰ１を、第２平面方向（図５Ｂの上下方向）に関して、取付部１３よりも突出しないように配置することによって、第２平面方向（図５Ｂの上下方向）に関する電磁弁１０の平面サイズの大型化を防ぐことができる。

なお、取付部１３よりもソレノイド部２１側に配置される１又は複数のポートの第１方向Ｄ１に関する位置は限定されない。ただし、複数のポートが取付部１３よりもソレノイド部２１側に配置される場合、各ポートを簡単に識別する観点からは、当該複数のポートの第１方向Ｄ１に関する位置をお互いに異ならせることが好ましい。図５Ａに示す電磁弁１０では、第２ポートＰ２が取付部１３側に配置され、第３ポートＰ３が駆動部１１側に配置されており、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３を簡単且つ確実に識別することができる。

図６Ａは、電磁弁１０の他の例の概略構成を示す側方図である。図６Ｂは、図６Ａに示された電磁弁１０を下方から見た図である（図６Ａの矢印「ＶＩＢ」参照）。図６Ａ及び図６Ｂに示された電磁弁１０において、上述の図１Ａ〜図５Ｂに示された電磁弁１０と同一又は類似の要素には同一の符号が付されており、その詳細な説明は省略する。

図６Ａ及び図６Ｂに示された電磁弁１０では、油圧部１２が突出部３０（大径部３１及び小径部３２）を有し、第３ポートＰ３が取付部１３よりもソレノイド部２１側に配置されている。第１ポートＰ１は第１方向Ｄ１に開口し、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３は第２方向Ｄ２に開口している。また突出部３０は、電磁弁１０の中心軸線を中心に設けられている。

以上、図１Ａ〜図６Ｂを参照して説明したように、油圧部１２の一部又は全部を取付部１３よりもソレノイド部２１側に配置することによって、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２、第３ポートＰ３及び弁本体２５内の流路を様々な形態で配置することができ、流路及びポートの配置の自由度を向上させることができる。

特に、油圧部１２の全体が取付部１３から突出しないように油圧部１２が設けられることによって（図１Ａ〜図３Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂ参照）、油圧部１２の形状を簡素化することが可能である。また油圧部１２が突出部３０を有する場合であっても（図４Ａ、図４Ｂ、図６Ａ及び図６Ｂ参照）、突出部３０の第１方向Ｄ１へのサイズを小さくすることが可能であり、油圧部１２の形状を簡素化することが可能である。また油圧部１２の簡素化に伴って、電磁弁１０の製造コストを低減しうるとともに、電磁弁１０が取り付けられる油圧装置の加工コストも低減しうる。

［電磁弁の具体的な構成例］
次に、電磁弁１０の具体的な構成例について説明する。以下に説明する電磁弁１０は、上述の図１Ａ及び図１Ｂの電磁弁１０に対応する。なお以下に説明する電磁弁１０の構成は一例に過ぎず、電磁弁１０は他の任意の構成を有することができる。

図７は、電磁弁１０の具体的な構成の一例を示す側方図である。図７では、電磁弁１０の構成要素の一部については断面が示されている。なお理解を容易にするために、図７では弁本体２５及びスプール４０にのみハッチングが付されている。また図７では、電磁弁１０の構成要素の一部の図示が省略されており、例えば駆動部１１の一部（特にソレノイド部２１）の図示が省略されている。図７に示された電磁弁１０を構成する要素のうち、図１Ａ及び図１Ｂを参照して上述した要素については、その詳細な説明を省略する。

図７に示された電磁弁１０は電磁比例弁として構成されており、スプール４０の第１方向Ｄ１への移動が利用されて、油圧部１２の流路構成が変更される。すなわち油圧部１２は、ハウジング２３の内側に配置された弁本体２５と、弁本体２５の収容孔４１に配置されたスプール４０とを有する。ハウジング２３と弁本体２５との間には複数のＯリングＲが配置されており、シール機能を発揮するこれらのＯリングＲによって圧油がハウジング２３と弁本体２５との間を通過することが防がれている。

スプール４０は、収容孔４１を形成する弁本体２５の内壁面に密着しつつ、第１方向Ｄ１へ移動可能に設けられている。スプール４０が弁本体２５に密着している部分は液密構造を有し、圧油（作動流体）は、スプール４０と弁本体２５との間の密着部分を基本的に通過することはできない。

スプール４０の第１方向Ｄ１に関する一方の端部（図７の上方端部）は、駆動部１１のプランジャー２２によって押される部分である。なおプランジャー２２が複数の部材によって構成される場合、プランジャー２２のうちソレノイド部２１からの磁力の影響を直接的に受ける部材とは異なる他の部材であって、ソレノイド部２１からの磁力の影響を直接的に受ける部材と連動する他の部材を、スプール４０の端部に接触させることができる。スプール４０の第１方向Ｄ１に関する他方の端部（図７の下方端部）は、圧縮ばね４２によって押されている。圧縮ばね４２は、弁本体２５とスプール４０とによって囲まれている第７流路Ｃ７に配置されており、スプール４０と弁本体２５との間で第１方向Ｄ１に圧縮した状態で設けられている。

スプール４０は、メイン流路Ｃｍ、第１流路Ｃ１及び第２流路Ｃ２を有する。メイン流路Ｃｍは第１方向Ｄ１に延び、第１流路Ｃ１及び第２流路Ｃ２の各々は第２方向Ｄ２に延び且つメイン流路Ｃｍに接続されている。メイン流路Ｃｍのプランジャー２２側の端部（図７の上方端部）には孔が設けられ、メイン流路Ｃｍの他方の端部（図７の下方端部）は第７流路Ｃ７に接続されている。第１流路Ｃ１及び第２流路Ｃ２の各々の一方の端部は、メイン流路Ｃｍに接続されており、第１流路Ｃ１及び第２流路Ｃ２の各々の他方の端部は、弁本体２５に向かって開口している。

第７流路Ｃ７は収容孔４１の一部として形成されており、スプール４０の第１方向Ｄ１の位置に応じて第７流路Ｃ７の大きさ（特に第１方向Ｄ１の長さ）は変わる。第７流路Ｃ７は、弁本体２５に形成された第８流路Ｃ８を介して第１ポートＰ１に接続されている。したがって、第１ポートＰ１は、第８流路Ｃ８及び第７流路Ｃ７を介してメイン流路Ｃｍに接続されている。なお図示の第７流路Ｃ７、第８流路Ｃ８及び第１ポートＰ１は、電磁弁１０の中心軸線によって貫通される位置に配置されている。

弁本体２５には、更に、第３流路Ｃ３、第４流路Ｃ４、第５流路Ｃ５及び第６流路Ｃ６が形成されている。また弁本体２５とハウジング２３との間に形成されたスペースによって、第９流路Ｃ９が構成されている。第３流路Ｃ３及び第４流路Ｃ４は第２方向Ｄ２に延び、第５流路Ｃ５及び第６流路Ｃ６は第１方向Ｄ１に延びている。第４流路Ｃ４は、第９流路Ｃ９を介して第５流路Ｃ５に接続され、第５流路Ｃ５は第２ポートＰ２に接続されている。一方、第３流路Ｃ３は、第６流路Ｃ６を介して第３ポートＰ３に接続されている。第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３は第１方向Ｄ１に開口している。

図７に示す取付部１３は、ハウジング２３と一体的に設けられており、ハウジング２３の一方の端部（図７の下方端部）から第２方向Ｄ２に延びている。第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３を形成する弁本体２５の端面と、取付部１３の一端面（すなわち図７の下方端面）とは、第２方向Ｄ２に延びる１つの平面上に存在する。なお、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３を形成する弁本体２５の端面は、取付部１３の一端面よりもわずかに引っ込んだ位置に配置されていてもよいし、取付部１３の一端面よりもわずかに突出した位置に配置されていてもよい。

上述の構成を有する電磁弁１０においてプランジャー２２は、ソレノイド部２１からの磁力の影響を受け、スプール４０を介して圧縮ばね４２とは反対側において、第１方向Ｄ１へ往復移動可能に設けられている。したがって、プランジャー２２からスプール４０に付与される力と圧縮ばね４２からスプール４０に付与される力とはお互いに対向し、これらの力のバランスによって（すなわちプランジャー２２の先端位置によって）、スプール４０の第１方向Ｄ１に関する位置が定まる。図７に示されたスプール４０は、プランジャー２２に接触し、ソレノイド部２１に最も近接した位置（すなわち第１ポートＰ１から最も離れた位置）に配置されている。この状態から、制御部（図示省略）によって駆動部１１が駆動されてプランジャー２２がスプール４０側に移動するのに伴って、スプール４０はプランジャー２２によって押されて移動し、圧縮ばね４２はスプール４０の移動によって圧縮される。これにより、スプール４０に形成された第１流路Ｃ１及び第２流路Ｃ２の第１方向Ｄ１に関する位置が変わり、第３流路Ｃ３及び第４流路Ｃ４に対する第１流路Ｃ１及び第２流路Ｃ２の接続状態、すなわち油圧部１２の流路の大きさが変わる。

図７に示される状態では、第１流路Ｃ１は第３流路Ｃ３に接続されないが、第２流路Ｃ２は第４流路Ｃ４に接続されている。したがってメイン流路Ｃｍは、第２流路Ｃ２、第４流路Ｃ４、第９流路Ｃ９及び第５流路Ｃ５を介して第３ポートＰ３に接続されている。一方、第１流路Ｃ１が弁本体２５によりブロックされるため、メイン流路Ｃｍは第２ポートＰ２から遮断されている。そのためポンプＰから第２ポートＰ２に供給される圧油は、メイン流路Ｃｍには送られず、メイン流路Ｃｍには新たな圧油が供給されない。一方、メイン流路Ｃｍの圧油は、第２流路Ｃ２、第４流路Ｃ４、第９流路Ｃ９及び第５流路Ｃ５を介して第３ポートＰ３に送られ、第３ポートＰ３を介してタンクＴに排出される。したがって、メイン流路ＣｍからアクチュエータＡに供給される圧油の圧力は徐々に低下する。

一方、スプール４０がプランジャー２２によって押され、第２流路Ｃ２が第４流路Ｃ４に接続されず且つ第１流路Ｃ１が第３流路Ｃ３に接続されている場合、ポンプＰから第２ポートＰ２に供給される圧油は、第６流路Ｃ６、第３流路Ｃ３及び第１流路Ｃ１を介してメイン流路Ｃｍに送られる。一方、第２流路Ｃ２が弁本体２５によりブロックされてメイン流路Ｃｍは第３ポートＰ３から遮断されるため、メイン流路Ｃｍの圧油は排出されない。したがって、アクチュエータＡにはメイン流路Ｃｍから新たな圧油が供給され、アクチュエータＡには高圧の圧油が供給されることになる。

このように、駆動部１１を制御して駆動プランジャー２２の位置を調整することによって、第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３に対するメイン流路Ｃｍの接続状態が調整され、アクチュエータＡに供給される圧油の圧力を調整することができる。なお第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３に対するメイン流路Ｃｍの接続状態の切り替えのタイミングは、第１流路Ｃ１、第２流路Ｃ２、第３流路Ｃ３及び第４流路Ｃ４の相対位置に応じて決まる。第１流路Ｃ１と第３流路Ｃ３との間の接続状態が遮断状態から連通状態に切り替わるタイミングと、第２流路Ｃ２と第４流路Ｃ４との間の接続状態が連通状態から遮断状態に切り替わるタイミングとは、お互いにほぼ同じであってもよいし、異なっていてもよい。

［応用例］
上述の電磁弁１０は、各種の油圧装置に搭載することが可能であり、特に油圧ショベル等の建設機械やその他の作業機械が上述の電磁弁１０を備えることができる。

図８は、油圧ショベル１１０の典型的な構成例の概略を示す外観図である。油圧ショベル１１０は、一般に、クローラを具備する下部フレーム１４４と、下部フレーム１４４に対して旋回可能に設けられる上部フレーム１４５と、上部フレーム１４５に取り付けられるブーム１４７と、ブーム１４７に取り付けられるアーム１４８と、アーム１４８に取り付けられるバケット１４９とを備える。アクチュエータとしての油圧シリンダ１６７、１６８、１６９は、ブーム用、アーム用、バケット用の油圧シリンダであり、それぞれブーム１４７、アーム１４８及びバケット１４９を駆動する。旋回モータ１４６によって上部フレーム１４５が旋回させられるように、上部フレーム１４５には旋回モータ１４６からの回転駆動力が伝達される。また走行モータ１５１によりクローラが駆動されて油圧ショベル１１０が走行するように、下部フレーム１４４のクローラには走行モータ１５１からの回転駆動力が伝達される。

この油圧ショベル１１０において、例えば油圧シリンダ１６７、１６８、１６９、旋回モータ１４６及び／又は走行モータ１５１に含まれ或いは接続される油路のうちの適切な箇所に、上述の電磁弁１０が設置されていてもよい。

本発明は、上述の実施形態及び変形例には限定されない。例えば、上述の実施形態及び変形例の各要素に各種の変形が加えられてもよいし、実施形態及び変形例が部分的に組み合わせられてもよい。また、本発明によって奏される効果も上述の効果に限定されず、具体的な構成に応じた特有の効果が発揮される。

１０ 電磁弁
１１ 駆動部
１２ 油圧部
１３ 取付部
１３ａ 取付孔
２１ ソレノイド部
２２ プランジャー
２３ ハウジング
２５ 弁本体
３０ 突出部
３１ 大径部
３２ 小径部
４０ スプール
４１ 収容孔
４２ 圧縮ばね
１１０ 油圧ショベル
１４４ 下部フレーム
１４５ 上部フレーム
１４６ 旋回モータ
１４７ ブーム
１４８ アーム
１４９ バケット
１５１ 走行モータ
１６７ 油圧シリンダ
１６８ 油圧シリンダ
１６９ 油圧シリンダ
Ａ アクチュエータ
Ｃｍ メイン流路
Ｃ１ 第１流路
Ｃ２ 第２流路
Ｃ３ 第３流路
Ｃ４ 第４流路
Ｃ５ 第５流路
Ｃ６ 第６流路
Ｃ７ 第７流路
Ｃ８ 第８流路
Ｃ９ 第９流路
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向
Ｐ ポンプ
Ｐ１ 第１ポート
Ｐ２ 第２ポート
Ｐ３ 第３ポート
Ｒ Ｏリング
Ｔ タンク

Claims (11)

1. 取付部と、
   前記取付部に対して一方側に配置され、プランジャーを有する駆動部と、
   ポートに接続される流路を有し、前記プランジャーの移動量に応じて前記流路の大きさが変えられる油圧部であって、前記取付部よりも前記駆動部側に少なくとも一部分が配置されている油圧部と、を備える電磁弁。
2. 前記油圧部は、第１ポート、第２ポート及び第３ポートを有する請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記取付部に取り付けられており、前記駆動部と前記油圧部の少なくとも一部分とを取り囲んでいるハウジングを備える請求項１又は２に記載の電磁弁。
4. 前記第１ポート、前記第２ポート及び前記第３ポートのうちの少なくともいずれかは、前記プランジャーが移動する方向に対応する第１方向へ開口している請求項２に記載の電磁弁。
5. 前記第１ポート、前記第２ポート及び前記第３ポートのうちの少なくともいずれかは、前記プランジャーが移動する方向に対応する第１方向と直角を成す第２方向へ開口している請求項２又は４に記載の電磁弁。
6. 前記第１ポート、前記第２ポート及び前記第３ポートのうちの少なくとも２以上のポートは、前記プランジャーが移動する方向に対応する第１方向へ開口しており、
   前記第１方向へ開口している前記少なくとも２以上のポートは複数の並列配置ポートを含み、当該複数の並列配置ポートはお互いの外側に位置している請求項２、４及び５のいずれか一項に記載の電磁弁。
7. 前記第１ポート、前記第２ポート及び前記第３ポートのうちの少なくとも２以上のポートは、前記プランジャーが移動する方向に対応する第１方向へ開口しており、
   前記第１方向へ開口している前記少なくとも２以上のポートは外側ポート及び内側ポートを含み、前記内側ポートは前記外側ポートの内側に位置する請求項２及び４〜６のいずれか一項に記載の電磁弁。
8. 前記第１ポート、前記第２ポート及び前記第３ポートのうちの少なくともいずれかは、前記取付部を介して前記駆動部とは反対側の位置に設けられていない請求項２及び４〜７のいずれか一項に記載の電磁弁。
9. 前記第１ポート、前記第２ポート及び前記第３ポートの全ては、前記取付部を介して前記駆動部とは反対側の位置に設けられていない請求項２及び４〜７のいずれか一項に記載の電磁弁。
10. 前記第１ポート、前記第２ポート及び前記第３ポートのうちの少なくともいずれかは、前記取付部よりも前記駆動部側に配置されている請求項２及び４〜９のいずれか一項に記載の電磁弁。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電磁弁を備える作業機械。

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