JP2020094669A

JP2020094669A - 電磁弁、方向切換弁及び建設機械

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Publication number: JP2020094669A
Application number: JP2018234646A
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Inventors: 岩崎　仁; Hitoshi Iwasaki; 仁岩崎
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Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2020-06-18
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Abstract

【課題】取り付けのためのフランジ部を必要としない電磁弁、及びそのような電磁弁を備える方向切換弁及び建設機械を提供する。【解決手段】電磁弁１０は、第１固着部３４、第２固着部３５及び駆動部１１を備える。第１固着部３４は、油圧装置に接続される第１接続ポートＰ１を有し、該油圧装置の接続部に固着可能である。第２固着部３５は、油圧供給源に接続される第２接続ポートＰ２を有し、該油圧供給源の接続部に固着可能である。駆動部１１は、ソレノイド部に印加する励磁電流により、第１接続ポートＰ１に直接または間接に接続された流路Ｃ３と第２接続ポートＰ２に直接または間接に接続された他の流路Ｃ６との合流部の断面積を変える。【選択図】図４

Description

本発明は、電磁弁、方向切換弁及び建設機械に関する。

油圧装置において、圧油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、取付孔を有するフランジ部と、を備える。特許文献１の電磁比例弁は、フランジ部の取付孔に挿入される取付具（ネジ等）によって、方向切換弁等の取付対象に取り付けられる。

特開２０１７−２０５４１号公報特開平０８−１７０３５３号公報

通常の電磁弁は、特許文献１の電磁比例弁のように、フランジ部を介して方向切換弁等の取付対象に取り付けられる。そのため電磁弁を設計する際には、フランジ部の大きさ及び形状も考慮することが必要である。またフランジ部に取付孔を形成する際にも、取付孔の位置及び大きさに関して高い加工精度が求められる。

また例えば、電磁弁の配置スペースが限られておりフランジ部のための十分なスペースを確保できない場合や、取付対象がフランジ部に適合しない場合には、取付対象に対して電磁弁を取り付けることができない。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、取り付けのためのフランジ部を必要としない電磁弁、及びそのような電磁弁を備える方向切換弁及び建設機械を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、油圧装置に接続される第１接続ポートを有し、該油圧装置の接続部に固着可能な第１固着部と、油圧供給源に接続される第２接続ポートを有し、該油圧供給源の接続部に固着可能な第２固着部と、ソレノイド部に印加する励磁電流により、第１接続ポートに直接または間接に接続された流路と第２接続ポートに直接または間接に接続された他の流路との合流部の断面積を変える駆動部と、を備える電磁弁に関する。

油圧装置が方向切換弁であってもよい。

油圧供給源が油圧ポンプであってもよい。

第２接続ポートが第１接続ポートと直角をなしてもよい。

第１固着部は、ネジ構造を有してもよい。

第１接続ポートは、取付部の取付面を介して駆動部とは反対側に位置していてもよい。

第１接続ポートは、取付部の取付面に対して駆動部と同じ側に位置していてもよい。

第２接続ポートは、取付部の取付面に対して駆動部と同じ側に位置していてもよい。

電磁弁は、タンクに接続される第３接続ポートを有し、該タンクの接続部に固着可能な第３固着部を備えてもよい。

第３接続ポートは、取付部の取付面に対して駆動部と同じ側に位置していてもよい。

本発明の他の態様は、油圧装置に接続される第１接続ポートを有し、該油圧装置の接続部に固着可能な第１固着部と、油圧供給源に接続される第２接続ポートを有し、該油圧供給源の接続部に固着可能な第２固着部と、タンクに接続される第３接続ポートを有し、該タンクの接続部に固着可能な第３固着部と、ソレノイド部に印加する励磁電流により、第１接続ポートに直接または間接に接続された流路と第２接続ポートに直接または間接に接続された他の流路との合流部、及び、第１接続ポートに直接または間接に接続された流路と第３接続ポートに直接または間接に接続されたさらに他の流路との合流部のうちの少なくとも一方の断面積を変える駆動部と、を備える電磁弁に関する。

本発明の他の態様は、上記の電磁弁を備える方向切換弁に関する。

本発明の他の態様は、上記の方向切換弁を備える建設機械に関する。

本発明によれば、取り付けのためのフランジ部を必要としない電磁弁、及びそのような電磁弁を備える方向切換弁及び建設機械を提供することができる。

図１は、電磁弁の一例の概略構成を示す側方図である。図２は、電磁弁の他の例の概略構成を示す側方図である。図３は、電磁弁の他の例の概略構成を示す側方図である。図４は、電磁弁の具体的な構成の一例を示す側方図である。図５は、電磁弁の具体的な構成の他の例を示す側方図である。図６は、電磁弁の具体的な構成の他の例を示す側方図である。図７は、方向切換弁の一例を示す断面図である。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１〜図３参照）。その後、電磁弁のより具体的な構成例について説明する（図４〜図６参照）。なお図１〜図６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１〜図６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１は、電磁弁１０の一例の概略構成を示す側方図である。

図１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（図１の上側）に配置され、ソレノイド部２０及びプランジャー（可動鉄心）２１を有する。ソレノイド部２０は、印加される励磁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２０に印加される電流に応じて、プランジャー２１の第１方向Ｄ１に関する位置が変えられ、プランジャー２１のソレノイド部２０からの移動量が変動する。プランジャー２１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２０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２１が移動する方向に対応する。

プランジャー２１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２１が構成される場合、ソレノイド部２０からの磁力の影響を受けたプランジャー２１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２１が構成される場合、ソレノイド部２０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２１の部材は、ソレノイド部２０からの磁力の影響を直接的に受けるプランジャー２１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２０及びプランジャー２１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２０によってもたらされる磁力によりプランジャー２１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２０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２１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２０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２０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２１の位置）は制御部によって制御され、駆動部１１は油圧部１２の流路の構造を変える。

図１に示すソレノイド部２０はハウジング部２３によって覆われ且つ取り囲まれている。なお、ソレノイド部２０だけではなく、油圧部１２の少なくとも一部分も、ハウジング部（図示省略）によって取り囲まれていてもよい。例えば、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部を構成することができ、このハウジング部の内側に、ソレノイド部２０、プランジャー２１、及び油圧部１２の少なくとも一部分を配置することができる。ハウジング部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２０、プランジャー２１及び弁本体６０）は、直接的に又は間接的にハウジング部に対して取り付けられている。このようにハウジング部は、駆動部１１を構成する要素の１つとして設けられてもよく、油圧部１２を構成する要素の１つとして設けられてもよい。

油圧部１２は、弁本体６０に設けられている流路形成部２５を有する。流路形成部２５には流路（図１では図示省略）が設けられており、プランジャー２１の油圧部１２に対する位置に応じて、流路形成部２５が有する流路の構造は変えられる。ここでいう流路形成部２５が有する流路には、弁本体６０よりも内側に位置する流路だけではなく、弁本体６０に形成されている流路も含まれる。流路形成部２５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２１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、流路形成部２５の流路構成を変更することが可能である。

油圧部１２は、第１固着部３４、第２固着部３５及び第３固着部３６を有する。第１固着部３４、第２固着部３５及び第３固着部３６の各々は、対応の取付対象（例えば油圧装置）の接続部に固着可能に設けられている。図１に示す第１固着部３４は、ネジ構造（特に雄ネジ構造）を持つ第１ネジ部３７を有する。第１ネジ部３７は、第１固着部３４の外周部の少なくとも一部を構成し、図１に示す第１ネジ部３７は、第１固着部３４の側面の全体を構成する。第１固着部３４は、第１ネジ部３７を介し、対応の取付対象の接続部に対してネジ留めにより固着されることが可能である。図１に示す第１ネジ部３７は雄ネジ構造を持つため、第１固着部３４に固着される取付対象の接続部は雌ネジ構造を持つことが求められる。図１には示されていないが、第２固着部３５及び第３固着部３６の各々も、対応の取付対象の接続部に固着可能な固着部（例えばネジ構造（雄ネジ構造又は雌ネジ構造））を具備することができる。

第１固着部３４、第２固着部３５及び第３固着部３６は、それぞれ油圧部１２の流路（特に流路形成部２５が有する流路）に接続されている第１接続ポートＰ１、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３を具備する。第１固着部３４、第２固着部３５及び第３固着部３６の各々が対応の取付対象の接続部に固着している状態で、第１接続ポートＰ１、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３の各々は、対応の取付対象が有するポート及び流路に接続されている。

第１接続ポートＰ１、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポート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（例えば方向切換弁等の油圧装置）Ａ、ポンプ（例えば油圧ポンプ等の油圧供給源）Ｐ及びタンク（圧油排出部）Ｔに対して第１接続ポートＰ１、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３を接続することができる。図１の電磁弁１０では、第１接続ポート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接続ポート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接続ポート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、油圧部１２が有するポートの数は限定されず、第１接続ポートＰ１、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３に加えて更に１以上のポートを油圧部１２は有していてもよい。

第１固着部３４、第２固着部３５及び第３固着部３６の各々は、弁本体６０と一体に設けられていてもよいし、別体として設けられていてもよい。すなわち、基本的に分離できない単一部材によって弁本体６０と第１固着部３４、第２固着部３５及び第３固着部３６の各々とが構成されていてもよいし、分離可能な複数の部材によって弁本体６０と第１固着部３４、第２固着部３５及び第３固着部３６の各々とが構成されていてもよい。分離可能な複数の部材によって弁本体６０と第１固着部３４、第２固着部３５及び第３固着部３６の各々とを構成する場合、これらの複数の部材はお互いに固定されており、第１固着部３４、第２固着部３５及び第３固着部３６の各々は、弁本体６０に対して固定的に設けられている。図１に示す油圧部１２は、第２固着部３５及び第３固着部３６は弁本体６０によって構成されているが、第１固着部３４は弁本体６０とは異なる部材によって構成されており、第１固着部３４を構成する部材は固定手段（例えばネジ留め）によって弁本体６０に固定されている。

第１接続ポートＰ１、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３の構成及び配置は限定されず、第１接続ポートＰ１、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３の向きは限定されない。第１接続ポートＰ１、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポート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２１が油圧部１２に向かって移動する方向）へ向けられていてもよい。図１に示された電磁弁１０では、第１接続ポートＰ１が第１方向Ｄ１へソレノイド部２０とは逆側に（すなわち図１の下方向に）向けられ、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３の各々が第１方向Ｄ１と直角を成す第２方向Ｄ２へ向けられており、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３の各々は第１接続ポートＰ１と直角を成す。

なお第１接続ポートＰ１、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３のうちの少なくとも２以上が、第１方向Ｄ１へ向けられていてもよい。この場合、第１方向Ｄ１へ向けられている少なくとも２以上の接続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。例えば、第１接続ポートＰ１、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３の全てが、第１方向Ｄ１へソレノイド部２０とは逆側に（すなわち図１の下方向に）向けられる並列配置ポートとして設けられてもよく、お互いの外側に位置づけられていてもよい。また並列配置ポートとして設けられる第１接続ポートＰ１、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３は、一列に直線上に並べられていてもよく、等間隔に並べられていてもよい。また第１接続ポートＰ１、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３のうちの少なくとも２以上が、第１方向Ｄ１に延びる共通の中心軸線を有していてもよい。このように１つの固着部（例えば第１固着部３４）が複数の接続ポートを具備していてもよい。

また第１接続ポートＰ１、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３の断面形状及び断面サイズ（すなわち断面径）は限定されない。第１接続ポートＰ１、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポート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、第１固着部３４に取付対象（例えば油圧装置）が固着された場合に、当該取付対象に面する取付面１３ａを有する。第１固着部３４に取付対象が固着されている状態で、取付面１３ａは取付対象に接触していてもよいし、接触していなくてもよい。第１固着部３４に取付対象が固着されている状態で取付対象を取付面１３ａに接触させることによって、取付対象を正確に位置決めすることができる。

上述のようにソレノイド部２０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。また上述の図１に示す電磁弁１０において、第１接続ポートＰ１は、取付面１３ａを介して駆動部１１とは反対側に位置している。すなわち第１接続ポートＰ１を具備する第１固着部３４は、取付面１３ａを介して駆動部１１とは反対側に位置している。

また油圧部１２は、第１接続ポートＰ１とは異なり且つ油圧部１２（特に流路形成部２５）の流路に接続されている他の１以上の接続ポート（すなわち第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３）を有する。これらの他の１以上の接続ポート（すなわち第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３）は、取付面１３ａに対して駆動部１１と同じ側に位置している。また油圧部１２は、第１固着部３４とは異なり且つ対応の取付対象の接続部に固着可能な他の１以上の固着部（すなわち第２固着部３５及び第３固着部３６）を有し、当該他の１以上の固着部（すなわち第２固着部３５及び第３固着部３６）は、他の１以上の接続ポート（すなわち第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３）を具備する。

また、油圧部１２の一部は取付部１３よりも駆動部１１側に配置されている。取付面１３ａを介して駆動部１１とは反対側に設けられる油圧部１２の部分は、第１接続ポートＰ１につながる流路を有する。取付面１３ａに対して駆動部１１と同じ側に設けられる油圧部１２の部分は、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３につながる流路を有する。第１接続ポートＰ１、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３のうちの少なくともいずれか（例えば第１接続ポートＰ１、第２接続ポートＰ２及び第３接続ポートＰ３の全て）は、取付部１３（特に取付面１３ａ）を介してソレノイド部２０（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し、設けられていてもよい。

図２は、電磁弁１０の他の例の概略構成を示す側方図である。図２に示された電磁弁１０において、上述の図１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２に示された電磁弁１０では、第１接続ポートＰ１が、取付面１３ａに対して駆動部１１と同じ側に位置している。また第１固着部３４が有する第１ネジ部３７は雌ネジ構造を持つ。そのため、第１固着部３４に固着される対応の取付対象の接続部は、雄ネジ構造を持つことが求められる。また図２の取付部１３は第１固着部３４によって構成され、取付面１３ａは第１固着部３４の端面によって構成されている。また第１固着部３４は弁本体６０によって構成されている。

上述の構成を有する電磁弁１０において、油圧部１２の流路は全体的に取付面１３ａよりも駆動部１１側に配置されており、油圧部１２は、取付面１３ａを介して駆動部１１とは反対側に配置されていない。したがって図２に示す電磁弁１０は、取付面１３ａから第１方向Ｄ１（特に駆動部１１とは反対側の方向）へ突出する部材を持たず、第１固着部３４は、第１ネジ部３７及び取付対象の雄ネジ部を介して取付対象に対して取り付けられることが可能である。この場合、第１ネジ部３７と取付面１３ａとの境界部に又は当該境界部の近傍にＯリングＲを配置することも可能であり、電磁弁１０と取付対象との間からの圧油の漏出を当該ＯリングＲによって防ぐことができる。

図３は、電磁弁１０の他の例の概略構成を示す側方図である。図３に示された電磁弁１０において、上述の図１及び図２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３に示された電磁弁１０の第１固着部３４は、弁本体６０が有する流路形成部２５を介し、駆動部１１とは反対側に位置している。第１固着部３４は、第１継手体７７及び第２継手体７８を有する。第１継手体７７は、弁本体６０に対して固定されており、弁本体６０と一体的に設けられていてもよいし、別体として設けられていてもよい。第２継手体７８は、第１継手体７７に対して固定されている。図３に示す例では、第１継手体７７のうちの第２方向Ｄ２に延びる突起部と、第２継手体７８のうちの第２方向Ｄ２に延びる突起部とがお互いに引っ掛けられることによって、第２継手体７８は第１継手体７７に対して固定されている。また第１固着部３４の第２継手体７８が有する第１ネジ部３７は雌ネジ構造を持つ。したがって図３に示す第１固着部３４に固着される取付対象の接続部は、雄ネジ構造を持つことが求められる。また図示の取付部１３は第１固着部３４（特に第１継手体７７）によって構成されており、取付面１３ａは第１固着部３４（特に第１継手体７７）の端面によって構成されている。したがって、第１固着部３４が有する第１接続ポートＰ１は、取付面１３ａに対して駆動部１１と同じ側に位置している。

なお取付部１３及び取付面１３ａは必ずしも第１継手体７７によって構成されていなくてもよい。例えば、図３において符号「１３’」及び「１３’ａ」により示されているように、弁本体６０によって取付部及び取付面が構成されていてもよい。この場合、第１固着部３４に固着されている取付対象（例えば油圧装置）は、取付面１３’ａに接触してもよいし、取付面１３’ａの近傍に配置されつつ取付面１３’ａから離れていてもよい。このように図３に示す電磁弁１０において弁本体６０によって取付部１３’及び取付面１３’ａが構成される場合、第１固着部３４が有する第１接続ポートＰ１は、取付面１３’ａを介して駆動部１１とは反対側に位置する。

図１〜図３を参照して上述したように、接続ポート（例えば第１接続ポートＰ１）を具備する固着部（例えば第１固着部３４）を、取付対象（例えば油圧装置）の接続部に対して直接的に固着可能に設けることによって、優れた取り付け性能を有する電磁弁１０を提供することができる。特に、上述の電磁弁１０によれば、電磁弁を取付対象に取り付けるために従来使用されていたフランジ部が不要になり、電磁弁１０を容易に小型化及び軽量化することが可能である。また電磁弁１０を設計する際にフランジ部のサイズや形状を考慮する必要がなく、フランジ部のネジ孔の形成加工も不要になる。

また第１固着部３４（特に第１ネジ部３７）は、図１及び図３に示すように弁本体６０とは異なる部材によって構成されることも可能であり、図２に示すように弁本体６０の一部によって構成されることも可能である。また第１ネジ部３７は、図１に示すように雄ネジ構造を有することも可能であり、図２及び図３に示すように雌ネジ構造を有することも可能である。このように第１固着部３４（特に第１ネジ部３７）の固着構造は自由度が高く、第１ネジ部３７は、取付対象の接続部の構造に応じた固着構造（ネジ構造）を柔軟に持つことができる。したがって上述の電磁弁１０は、様々な形態の取付対象に対して適切に取り付けられることが可能であり、既存の取付対象に対しても取り付けられることが可能である。また上述の第１固着部３４及び第１ネジ部３７の固着構造（ネジ構造）は、様々な形態の電磁弁に対して適用可能であり、既存の電磁弁に対しても付加可能である。

このように上述の実施形態に係る電磁弁１０は、様々な取付対象（例えばコントロールバルブ等の油圧装置）に対して柔軟且つ簡単に取り付けられることができ、当該電磁弁１０を使って様々な取付対象の電気駆動を実現することが可能である。

［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４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４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。また図４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２０）の図示が省略されている。図４に示された電磁弁１０を構成する要素のうち、上述した要素については、その詳細な説明を省略する。

図４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６２の第１方向Ｄ１への移動が利用されて、油圧部１２（特に弁本体６０の流路形成部２５）の流路構成が変更される。

図４に示す油圧部１２は、弁本体６０と、弁本体６０に固定的に取り付けられている継手体７０と、を含む。弁本体６０の内側には、複数のＯリングＲを介して保持体６１が固定的に設けられている。各ＯリングＲはシール機能を発揮し、圧油の漏出を防ぐ。なお図４において、表示が煩雑になることを防ぐため、ＯリングＲの全てには符号「Ｒ」が付されていない。なお継手体７０は弁本体６０と一体的に設けられていてもよい。この場合、後述の取付ネジ部６５が不要になり、また弁本体６０と継手体７０との間に配置されるＯリングＲが不要になり、装置構成を小型化することも可能である。

スプール６２は、保持体６１の内壁面によって区画されている収容孔に配置されており、保持体６１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６２が弁本体６０に密着している箇所は液密構造を有し、圧油は、スプール６２と弁本体６０との間の密着部分を基本的に通過できない。

スプール６２の第１方向Ｄ１に関する一方の端部（図４の上方端部）は、駆動部１１のプランジャー２１によって押される部分である。プランジャー２１が複数の部材によって構成される場合、プランジャー２１のうちソレノイド部２０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２０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６２の端部に接触させることができる。スプール６２の第１方向Ｄ１に関する他方の端部（図４の下方端部）は、圧縮ばね６３により押されている。圧縮ばね６３は、保持体６１とスプール６２とによって囲まれている第４流路Ｃ４に配置されており、スプール６２と保持体６１との間で第１方向Ｄ１に圧縮された状態で設けられている。

スプール６２は、第１流路Ｃ１、第２流路Ｃ２及び第３流路Ｃ３を有する。第１流路Ｃ１は第１方向Ｄ１に延び、第２流路Ｃ２及び第３流路Ｃ３の各々は第２方向Ｄ２に延び且つ第１流路Ｃ１に接続されている。スプール６２のプランジャー２１側の端部（図４の上方の端部）には貫通孔が設けられており、当該貫通孔は第１流路Ｃ１に接続されている。スプール６２の他方の端部（図４の下方の端部）にも貫通孔が設けられており、当該貫通孔は第１流路Ｃ１の一部として構成され、第４流路Ｃ４に面している。第２流路Ｃ２及び第３流路Ｃ３の各々の一方の端部は、第１流路Ｃ１に接続されており、第２流路Ｃ２及び第３流路Ｃ３の各々の他方の端部は、保持体６１に向かって開口している。

第４流路Ｃ４は、スプール６２が配置される保持体６１の収容孔の一部として構成されており、スプール６２の第１方向Ｄ１の位置に応じて第４流路Ｃ４の大きさ（特に第１方向Ｄ１の長さ）は変わる。第４流路Ｃ４は、弁本体６０及び継手体７０が有する流路Ｃを介して第１接続ポートＰ１に接続されている。なお、プランジャー２１、第１流路Ｃ１、第４流路Ｃ４、弁本体６０及び継手体７０が有する流路Ｃ、及び第１接続ポート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。

保持体６１は、第２方向Ｄ２に延びる第５流路Ｃ５及び第６流路Ｃ６を有する。また保持体６１と弁本体６０との間のスペースによって、第７流路Ｃ７及び第８流路Ｃ８が構成されている。第５流路Ｃ５は、第７流路Ｃ７を介して第３接続ポートＰ３に接続されており。第６流路Ｃ６は、第８流路Ｃ８を介して第２接続ポートＰ２に接続されている。第１接続ポートＰ１は第１方向Ｄ１（特に駆動部１１に対して反対側方向）に向けられており、アクチュエータＡに接続される。第２接続ポートＰ２は第２方向Ｄ２に開口し、ポンプＰに接続される。第３接続ポートＰ３は第２方向Ｄ２に開口し、タンクＴに接続される。第３固着部３６は、タンクＴの接続部に固着可能に設けられている。

第１接続ポートＰ１を有する第１固着部３４は、雄ネジ構造を持つ第１ネジ部３７を具備する。第２接続ポートＰ２を有する第２固着部３５は、雌ネジ構造を持つ第２ネジ部３８を具備する。第３接続ポートＰ３を有する第３固着部３６は、雌ネジ構造を持つ第３ネジ部３９を具備する。第１固着部３４は継手体７０によって構成され、第２固着部３５及び第３固着部３６は弁本体６０によって構成されている。なお図示の例では、第１固着部３４が、弁本体６０とは別体として設けられる継手体７０によって構成されているが、継手体７０を弁本体６０と一体的に構成し、第１固着部３４を弁本体６０によって構成してもよい。

継手体７０は、第１方向Ｄ１に延びる管状部材であり、第１方向Ｄ１に延びる流路Ｃが継手体７０を貫通している。継手体７０は、一方の端部に位置している本体接続ネジ部７２と、他方の端部に位置している外部接続ネジ部７４と、本体接続ネジ部７２と外部接続ネジ部７４との間に位置している調整ネジ部７３と、本体接続ネジ部７２と調整ネジ部７３との間に位置しているストッパー部７５と、を有する。本体接続ネジ部７２、調整ネジ部７３及び外部接続ネジ部７４は雄ネジ構造を有する。

弁本体６０は、雌ネジ構造を持つ取付ネジ部６５を有する。本体接続ネジ部７２が取付ネジ部６５にネジ留めされることによって、継手体７０は弁本体６０に固定される。継手体７０が弁本体６０に固定されている状態で、継手体７０の流路Ｃは弁本体６０の流路Ｃに接続されている。第１接続ポートＰ１は、これらの継手体７０及び弁本体６０の流路Ｃを介して、第４流路Ｃ４及び第１流路Ｃ１に接続されている。また継手体７０が弁本体６０に固定されている状態で、弁本体６０と継手体７０との間にはＯリングＲが配置されている。ストッパー部７５は、弁本体６０の流路Ｃよりも大きな径を有する。ストッパー部７５が弁本体６０と接触することによって、弁本体６０に対する継手体７０の挿入の程度が決められる。

外部接続ネジ部７４は第１ネジ部３７を有する。外部接続ネジ部７４の第１ネジ部３７には、対応の取付対象の接続部がネジ留めされる。これにより、電磁弁１０は対応の取付対象に固定され、第１接続ポートＰ１は、取付対象の接続部が有するポート及び流路に接続される。

調整ネジ部７３には、雌ネジ構造を持つ調整ナット７１がネジ留めされている。調整ナット７１と外部接続ネジ部７４との間にはワッシャー７６が設けられている。外部接続ネジ部７４の第１ネジ部３７に対してネジ留めされる取付対象は、ワッシャー７６に接触し、ワッシャー７６を介して調整ナット７１に押し当てられる。したがって本例では、ワッシャー７６が取付部１３及び取付面１３ａとして働く。調整ナット７１を調整ネジ部７３に対して相対的に回転させることにより、調整ナット７１及びワッシャー７６の第１方向Ｄ１の位置を調整することができる。このように調整ナット７１及びワッシャー７６の第１方向Ｄ１の位置を調整することによって、取付対象の接続部に対する外部接続ネジ部７４の挿入の程度が決められる。

上述の構成を有する電磁弁１０においてプランジャー２１は、ソレノイド部２０からの磁力の影響を受け、スプール６２を介して圧縮ばね６３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２１からスプール６２に付与される力と圧縮ばね６３からスプール６２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２１の先端位置によって）、スプール６２の第１方向Ｄ１に関する位置が定まる。図４に示されたスプール６２は、プランジャー２１に接触し、ソレノイド部２０に最も近接した位置（すなわち第１接続ポート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２１がスプール６２側に移動するのに伴って、スプール６２はプランジャー２１によって押されて移動し、圧縮ばね６３はスプール６２の移動によって圧縮される。これにより、スプール６２が有する第２流路Ｃ２及び第３流路Ｃ３の第１方向Ｄ１に関する位置が変わり、第５流路Ｃ５及び第６流路Ｃ６に対する第２流路Ｃ２及び第３流路Ｃ３の接続状態（すなわち流路形成部２５の流路の大きさ）を変えることができる。

このように駆動部１１のプランジャー２１によって油圧部１２のスプール６２を駆動することにより、アクチュエータＡ、ポンプＰ及びタンクＴの第１流路Ｃ１に対する接続及び非接続を柔軟に変えることができる。これにより、ポンプＰから第１流路Ｃ１に対する圧油の供給及び供給停止の切り替えと、第１流路Ｃ１とアクチュエータＡとの間における圧油の供給及び排出の切り替えと、第１流路Ｃ１からタンクＴに対する圧油の排出及び排出停止の切り替えとを、電気的な制御下で行うことが可能である。

図５は、電磁弁１０の具体的な構成の他の例を示す側方図である。図５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。また図５では、電磁弁１０の構成要素の一部の図示が省略されている。図５に示された電磁弁１０を構成する要素のうち、図４に示される要素と同一又は類似の要素については、その詳細な説明を省略する。

図５に示す電磁弁１０の構成は、図４に示す電磁弁１０の構成に類似するが、図４に示す継手体７０を備えていない。図５に示す電磁弁１０の第１固着部３４は弁本体６０によって構成されており、第１固着部３４の第１ネジ部３７は雌ネジ構造を有する。第１ネジ部３７に対してネジ留めされる取付対象の接続部は、雄ネジ構造を有する。

本例の取付部１３は弁本体６０により構成されており、取付面１３ａは弁本体６０の端面により構成されている。第１接続ポートＰ１は、弁本体６０の端部が有する凹部によって構成されており、第１方向Ｄ１（特に駆動部１１とは反対側の方向）に開口し、弁本体６０が有する流路を介して第４流路Ｃ４及び第１流路Ｃ１に接続されている。第１固着部３４に取付対象が固着されている状態で、第１接続ポートＰ１は、当該取付対象の接続部が有するポート及び流路に接続される。

なお図５におけるプランジャー２１の駆動と流路形成部２５の流路構造との関係は、図４に示す関係と同じである。

図６は、電磁弁１０の具体的な構成の他の例を示す側方図である。図６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。また図６では、電磁弁１０の構成要素の一部の図示が省略されている。図６に示された電磁弁１０を構成する要素のうち、図４〜図５に示される要素と同一又は類似の要素については、その詳細な説明を省略する。

図６に示す電磁弁１０の構成は、図４に示す電磁弁１０の構成に類似するが、図４に示す継手体７０の代わりに、第１継手体７７及び第２継手体７８を備える。すなわち図６に示す油圧部１２は、弁本体６０と、弁本体６０に固定的に取り付けられる第１継手体７７と、第１継手体７７に取り付けられる第２継手体７８とを含む。

第１継手体７７は、第１方向Ｄ１に延びる管状部材であり、第１方向Ｄ１に延びる流路Ｃが第１継手体７７を貫通している。第１継手体７７は、一方の端部に位置している本体接続ネジ部７２と、他方の端部側に位置している嵌合溝７９と、本体接続ネジ部７２と嵌合溝７９との間に位置しているストッパー部７５と、を有する。本体接続ネジ部７２は雄ネジ構造を有する。嵌合溝７９は、第２継手体７８の嵌合爪８０を嵌め込み可能な凹形状を有する。

第２継手体７８は、筒状形状を有し、第１固着部３４を構成する。第２継手体７８は、一方の端部に位置している嵌合爪８０と、他方の端部側に位置している第１ネジ部３７と、を具備する。嵌合爪８０が嵌合溝７９に嵌め込まれることによって、第２継手体７８は第１継手体７７に取り付けられる。なお第２継手体７８は、第１継手体７７に対して相対的に回転可能に設けられている。第１接続ポートＰ１は、第２継手体７８の端部（図６の下方側の端部）が有する凹部によって構成されており、第１方向Ｄ１（特に駆動部１１とは反対側の方向）に開口し、第１継手体７７及び弁本体６０が有する流路Ｃを介して第４流路Ｃ４及び第１流路Ｃ１に接続されている。

本例の取付部１３は第１継手体７７により構成されており、取付面１３ａは第１継手体７７の端面により構成されている。なお取付部１３及び取付面１３ａは必ずしも第１継手体７７によって構成されていなくてもよい。例えば、図６において符号「１３’」及び「１３’ａ」により示されているように、弁本体６０によって取付部及び取付面が構成されていてもよい。また図６において符号「１３”」及び「１３”ａ」により示されているように、第２継手体７８によって取付部及び取付面が構成されていてもよい。

なお図６におけるプランジャー２１の駆動と流路形成部２５の流路構造との関係は、図４及び図５に示す関係と同じである。

上述のように駆動部１１は、ソレノイド部２０に印加される励磁電流に応じて、第１接続ポートＰ１に直接または間接に接続された流路（図示の例で第３流路Ｃ３）と第２接続ポートＰ２に直接または間接に接続された他の流路（図示の例では第６流路Ｃ６）との合流部の断面積（すなわち流路断面積）を変える。同様に、駆動部１１は、第１接続ポートＰ１に直接または間接に接続された流路（図示の例で第２流路Ｃ２）と第３接続ポートＰ３に直接または間接に接続されたさらに他の流路（図示の例で第５流路Ｃ５）との合流部の断面積を変える。

なお電磁弁１０は図４〜図６に示される構造には限定されない。例えば、駆動部１１は、ソレノイド部２０に印加される励磁電流に応じて、第１接続ポートＰ１に接続された流路と第２接続ポートＰ２に接続された他の流路との合流、及び、第１接続ポートＰ１に接続された流路と第３接続ポートＰ３に接続された他の流路との合流部のうちの少なくともいずれか一方の断面積を変えることができればよい。

［応用例］
上述の電磁弁１０は、各種の装置（例えば油圧装置）に搭載することが可能である。例えば、方向切換弁が上述の電磁弁１０を備えていてもよい。また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を具備する方向切換弁を備えていてもよい。

［方向切換弁］
図７は、方向切換弁９０の一例を示す断面図である。図７に示す方向切換弁９０は既知の構造を有しており、例えば特開平０８−１７０３５３号公報を参考にすることによって、図７に示す方向切換弁９０の具体的な構成及び動作を容易に理解することができる。したがって本明細書では、図７に示す方向切換弁９０の詳細な説明は省略する。

図７に示す方向切換弁９０では、弁ブロック９５のスプール孔９６における方向切換スプール９１の位置（すなわち図７の左右方向の位置）に応じて、弁ブロック９５が有する流路（特に第１負荷通路９２及び第２負荷通路９３）における作動油の流れ及び流れ方向が変えられる。例えば、共通の油圧機器（例えば油圧モータ、油圧ピストン等）に対して第１負荷通路９２及び第２負荷通路９３が接続されている状態で、弁ブロック９５に対する方向切換スプール９１の位置を変えることによって、油圧機器に対する作動油の供給及び排出を切り替えられるだけではなく、油圧機器の駆動状態を順方向駆動と逆方向駆動との間で切り替えることもできる。

この方向切換スプール９１の位置は、方向切換スプール９１の両端に対して加えられるパイロット圧のバランスによって決められる。図示の方向切換弁９０の弁ブロック９５には、第１パイロット圧導入部９８及び第２パイロット圧導入部９９が取り付けられている。第１パイロット圧導入部９８の内側には、圧縮ばね等によって構成される駆動弾性体９４が配置されている。駆動弾性体９４は、第１パイロット圧導入部９８及び方向切換スプール９１から力を受けて圧縮されている。方向切換スプール９１の一端部（図７の右側の端部）に対しては、第１パイロット圧導入部９８に供給される圧油の圧力と、駆動弾性体９４の弾性力と、が加えられる。方向切換スプール９１の他端部（図７の左側の端部）に対しては、第２パイロット圧導入部９９に供給される圧油の圧力が加えられる。

第１パイロット圧導入部９８及び第２パイロット圧導入部には雌ネジ部が形成されており、第１パイロット圧導入部９８及び第２パイロット圧導入部９９のうちの少なくとも一方に対して例えば図４に示す電磁弁１０を取り付けて、電磁弁１０を電気的に制御することによって、方向切換スプール９１の位置を調整することが可能である。すなわち、上述の電磁弁１０の第１接続ポートＰ１を介して第１パイロット圧導入部９８及び／又は第２パイロット圧導入部９９に供給される圧油の圧力を、方向切換スプール９１を移動させるためのパイロット圧として利用することで、スプール孔９６において方向切換スプール９１を所望位置に配置することが可能である。なお、第１パイロット圧導入部９８及び第２パイロット圧導入部９９のうちの一方にのみ電磁弁１０が取り付けられる場合、電磁弁１０が取り付けられない他方の導入部には、通常の配管を介し、パイロット圧を提供する圧油を導入することが可能である。

なお上述の電磁弁１０を搭載可能な方向切換弁は、図７に示される方向切換弁９０には限定されない。また方向切換弁以外の油圧機器やその他の機器に対しても、上述の電磁弁１０を搭載することが可能である。

［油圧ショベル］
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を備える方向切換弁９０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取付面、２０ソレノイド部、２１プランジャー、２３ハウジング部、２５流路形成部、３４第１固着部、３５第２固着部、３６第３固着部、３７第１ネジ部、３８第２ネジ部、３９第３ネジ部、６０弁本体、６１保持体、６２スプール、６３圧縮ばね、６５取付ネジ部、７０継手体、７１調整ナット、７２本体接続ネジ部、７３調整ネジ部、７４外部接続ネジ部、７５ストッパー部、７６ワッシャー、７７第１継手体、７８第２継手体、７９嵌合溝、８０嵌合爪、９０方向切換弁、９１方向切換スプール、９２第１負荷通路、９３第２負荷通路、９４駆動弾性体、９５弁ブロック、９６スプール孔、９８第１パイロット圧導入部、９９第２パイロット圧導入部、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、Ｃ流路、Ｃ１第１流路、Ｄ１第１方向、Ｐ１第１接続ポート、Ｃ２第２流路、Ｄ２第２方向、Ｐ２第２接続ポート、Ｃ３第３流路、Ｐ３第３接続ポート、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、Ｐポンプ、ＲＯリング、Ｔタンク

Claims

油圧装置に接続される第１接続ポートを有し、該油圧装置の接続部に固着可能な第１固着部と、
油圧供給源に接続される第２接続ポートを有し、該油圧供給源の接続部に固着可能な第２固着部と、
ソレノイド部に印加する励磁電流により、前記第１接続ポートに直接または間接に接続された流路と前記第２接続ポートに直接または間接に接続された他の流路との合流部の断面積を変える駆動部と、
を備える電磁弁。
前記油圧装置が方向切換弁である請求項１に記載の電磁弁。
前記油圧供給源が油圧ポンプである請求項１に記載の電磁弁。
前記第２接続ポートが前記第１接続ポートと直角をなす請求項１〜３のいずれか１項に記載の電磁弁。
前記第１固着部は、ネジ構造を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁弁。
前記第１接続ポートは、取付部の取付面を介して前記駆動部とは反対側に位置している請求項１〜５のいずれか１項に記載の電磁弁。
前記第１接続ポートは、取付部の取付面に対して前記駆動部と同じ側に位置している請求項１〜５のいずれか１項に記載の電磁弁。
前記第２接続ポートは、取付部の取付面に対して前記駆動部と同じ側に位置している請求項１〜７のいずれか１項に記載の電磁弁。
タンクに接続される第３接続ポートを有し、該タンクの接続部に固着可能な第３固着部を備える請求項１〜８のいずれか１項に記載の電磁弁。
前記第３接続ポートは、取付部の取付面に対して前記駆動部と同じ側に位置している請求項９に記載の電磁弁。
油圧装置に接続される第１接続ポートを有し、該油圧装置の接続部に固着可能な第１固着部と、
油圧供給源に接続される第２接続ポートを有し、該油圧供給源の接続部に固着可能な第２固着部と、
タンクに接続される第３接続ポートを有し、該タンクの接続部に固着可能な第３固着部と、
ソレノイド部に印加する励磁電流により、前記第１接続ポートに直接または間接に接続された流路と前記第２接続ポートに直接または間接に接続された他の流路との合流部、及び、前記第１接続ポートに直接または間接に接続された流路と前記第３接続ポートに直接または間接に接続されたさらに他の流路との合流部のうちの少なくとも一方の断面積を変える駆動部と、
を備える電磁弁。
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電磁弁を備える方向切換弁。
請求項１２に記載の方向切換弁を備える建設機械。