JP2020159507A - バルブユニットおよび流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】１つのソレノイドで高圧側と低圧側の２つのアーマチャを吸引する構成を有し、かつ高圧側の圧力差を解消するためのパイロットバルブの設置スペースを確保することができるバルブユニットおよび流体機械を提供すること。【解決手段】本実施形態に係るバルブユニット１は、弁座１５（区画部１５）および弁座１５に着座可能な弁体２１を有し、シリンダと高圧側油路４とを開閉する高圧バルブ２０と、シリンダと低圧側油路５とを開閉する低圧バルブ３０と、弁体２１を弁座として着座可能な弁体４１を有し、シリンダと高圧側油路４とを開閉するパイロットバルブ４０と、電磁力により左方向に移動することで、弁体２１および弁体４１を左方向に移動させる高圧側アーマチャ６０と、を有し、弁体２１には、軸方向に沿って穴２２ｄが設けられており、弁体４１は、穴２２ｄを通るように配置されている。【選択図】図２

Description

本開示は、バルブユニットおよび流体機械に関する。

従来、一つのソレノイドを用いて二つのアーマチャを電磁吸引し、それぞれのアーマチャが高圧側ポペットバルブおよび低圧側ポペットバルブを移動または保持するバルブユニットが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特表２０１６−５１０１０４号公報

特許文献１に記載のバルブユニットでは、低回転時、または停止時には、圧力差のため、高圧側ポペットバルブを開くことができない。このため、低回転時または停止時に高圧側ポペットバルブを開くための他のバルブを設ける必要があり、部品点数の増加および構造の複雑化を招いていた。

他のバルブを設けずに低回転時、または停止時に高圧側ポペットバルブを開く方法として、極低流量のパイロットバルブを高圧側に設ける方法がある。しかしながら、特許文献１に記載のバルブユニットでは、高圧側ポペットバルブの中央を低圧側ポペットバルブの駆動用ロッドが貫通しているため、パイロットバルブを設けるスペースを確保することが困難であった。

本開示の目的は、１つのソレノイドで高圧側と低圧側の２つのアーマチャを吸引する構成を有し、かつ高圧側の圧力差を解消するためのパイロットバルブの設置スペースを確保することができるバルブユニットおよび流体機械を提供することである。

本開示の一態様に係るバルブユニットは、流体機械の作動流体室（シリンダ３）と、第１作動流体流路（高圧側油路４）および第２作動流体流路（低圧側油路５）との間の作動流体の流れを調節するためのバルブユニット１であって、第１弁座（区画部１５）および前記第１弁座に着座可能な第１弁体（弁体２１）を有し、前記作動流体室と前記第１作動流体流路とを開閉する第１バルブ（高圧バルブ２０）と、前記作動流体室と前記第２作動流体流路とを開閉する第２バルブ（低圧バルブ３０）と、前記第１弁体を弁座として着座可能な第２弁体（弁体４１）を有し、前記作動流体室と前記第１作動流体流路とを開閉する第３バルブ（パイロットバルブ４０）と、電磁力により第１方向（左方）に移動することで、前記第１弁体および前記第２弁体を前記第１方向に移動させる第１移動部材（高圧側アーマチャ６０）と、を有し、前記第１弁体には、軸方向に沿って穴（２２ｄ）が設けられており、前記第２弁体は、前記穴を通るように配置されている。

本開示の一態様に係る流体機械は、上記バルブユニットを有する。

本開示に係るバルブユニットによれば、１つのソレノイドで高圧側と低圧側の２つのアーマチャを吸引する構成において、高圧側の圧力差を解消するためのパイロットバルブの設置スペースを確保することができる。

図１は、実施形態に係るバルブユニットが組み込まれた油圧ポンプモータを示す模式図である。 図２は、実施形態に係るバルブユニットを示す模式的な断面図である。 図３は、バルブユニットの動作を説明するための図である。 図４は、バルブユニットの動作を説明するための図である。 図５は、バルブユニットの動作を説明するための図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本開示はこの実施形態により限定されるものではない。

図１を参照して、本実施形態に係るバルブユニット１が組み込まれた油圧ポンプモータ２について説明する。以下の説明では、流体機械（流体作動機械）の一例として、油圧ポンプモータを例に説明を行うが、流体機械は油圧ポンプモータには限定されない。

油圧ポンプモータ２は、容量をゼロ容量から最大容量Ｑ１まで変化させることのできる可変容量型のポンプモータである。図１には、油圧ポンプモータ２における１つのシリンダ３が描かれている。シリンダ３は、高圧バルブ２０を介して高圧側油路４と接続されるとともに、低圧バルブ３０を介して低圧側油路５と接続されている。高圧バルブ２０および低圧バルブ３０はともに逆止弁である。

シリンダ３には、ピストン６が設けられており、ピストン６の下端付近は、リンク機構７を介してクランク軸８と接続されている。リンク機構７は、クランク軸８の回転運動をピストン６の往復運動に変換する。また、逆に、リンク機構７は、ピストン６の往復運動をクランク軸８の回転運動に変換する。ピストン６がシリンダ３内で往復運動することにより、シリンダ３の容積が周期的に変化する。

図１に示すように、バルブユニット１は、油圧ポンプモータ２のシリンダ３と、高圧側油路４および低圧側油路５との間に設けられている。バルブユニット１は、高圧バルブ２０および低圧バルブ３０を含んで構成される。

高圧バルブ２０は、弁座１５と、弁体２１と、弁体２１を弁座１５に着座させる方向に付勢するバネ２５とを有する。本実施の形態では、高圧バルブ２０は、ポペット弁である。また、高圧バルブ２０は、所望のタイミングで開弁方向に付勢可能に構成されている。具体的には、高圧バルブ２０の弁体２１は、制御装置９からの指示により、所望のタイミングで、弁座１５から離間する方向へ付勢させられる。

低圧バルブ３０は、弁座１６と、弁体３１と、弁体３１を弁座１６から離間させる方向に付勢するバネ３５とを有する。本実施の形態では、低圧バルブ３０は、ポペット弁である。また、低圧バルブ３０は、所望のタイミングで閉弁方向に付勢可能に構成されている。具体的には、低圧バルブ３０の弁体３１は、制御装置９からの指示により、所望のタイミングで、弁座１６に着座する方向へ付勢させられる。

油圧ポンプモータ２は、クランク軸８の回転運動によって作動油を低圧側油路５からシリンダ３に吸入して高圧側油路４に吐出するポンプとしての機能と、作動油を高圧側油路４からシリンダ３に導入してクランク軸８を回転させ、クランク軸８の回転に用いた作動油をシリンダ３から低圧側油路５に導出するモータとしての機能と、を有する。

図２を参照して、実施形態に係るバルブユニット１について説明する。図２は、実施形態に係るバルブユニット１を示す模式的な断面図である。図２には、中心軸ＣＬが描かれている。以下の説明では、中心軸ＣＬに沿う方向を「軸方向」、中心軸ＣＬと直交する方向を「径方向」という。また、便宜上、図２における左方向を「左方向」といい、図２における右方向を「右方向」という。本実施形態における左方向は、本発明の第１方向の一例である。また、図２では、説明に関係のない一部の構成が省略されている。

バルブユニット１は、ケース１０に、高圧バルブ２０と、低圧バルブ３０と、パイロットバルブ４０とが一体化されたものである。

（ケース１０）
ケース１０は、鉄等の磁性材料からなる。ケース１０は概略円柱形状をなし、ケース１０の中心部には、右端から左方向に延びる穴１０ａが設けられている。換言すると、ケース１０は、円板部１０ｂと、円板部１０ｂから右方向に延びる円筒部１０ｃとを備える概略有底円筒形状をなす。

穴１０ａの奥端側（左端側）には第１空間１１が形成されている。第１空間１１は、右方を向く面１１ａと、面１１ａよりも右側に位置し、右方を向く円環状の面１１ｂと、面１１ｂよりも右側に位置し、右方を向く円環状の面１１ｃと、面１１ｃよりも右側に位置し、左方を向く円環状の面１１ｄと、面１１ａと面１１ｂとを繋ぐ内周面１１ｅと、面１１ｂと面１１ｃとを繋ぐ内周面１１ｆと、面１１ｃと面１１ｄとを繋ぐ内周面１１ｇとにより画定される。

ケース１０内を径方向に延びる上述の高圧側油路４の内側端は、内周面１１ｇに開口している。ケース内を軸方向に延びる連通油路１０ｄの左端は、面１１ｄに開口している。第１空間１１には、高圧バルブ２０の弁体２１が配設される。

穴１０ａの軸方向中間部から径方向外向きに延在するようにして、第２空間１２が形成されている。第２空間１２における最外周部には、円環状のコイル５０が配設される。コイル５０は、非磁性材料からなる円環状のボビンの外周に、巻線が巻回されたものである。コイル５０の内周側は、非磁性材料からなる円筒部材５３により封止される。

ケース１０には、第１空間１１と第２空間１２とを区画する区画部１５が、円筒部１０ｃの径方向内側に延在するようにして設けられている。上述の連通油路１０ｄは、区画部１５を軸方向に貫通している。区画部１５の左端面は、上述の面１１ｄである。区画部１５の右端面は、右方に向かって縮径するテーパ面１５ａである。区画部１５の内周面１５ｂは、穴１０ａを画定する。

穴１０ａの開口端側（右端側）には、開口端に向かって拡径する拡径空間１３が形成されている。また、第２空間１２と拡径空間１３との間に、径方向外向きに延在するようにして、第３空間１４が形成されている。

第３空間１４は、右方を向く面１４ａと、面１４ａよりも右側に位置するテーパ面１４ｂと、テーパ面１４ｂよりも右側に位置し、左方を向く面１４ｃと、テーパ面１４ｂと面１４ｃとを繋ぐ外周面１４ｅとにより画定される。第３空間１４には、高圧側アーマチャ６０および低圧バルブ３０の弁体３１が配設される。

ケース１０には、第３空間１４と拡径空間１３とを区画する区画部１６が設けられている。区画部１６の右端面は、右方に向かって拡径するテーパ面１６ａである。

以下の説明では、第２空間１２、第３空間１４および拡径空間１３をまとめて「シリンダ側空間１８」という場合がある。換言すると、ケース１０における区画部１５よりも右側に形成される空間を、シリンダ側空間１８という。

（高圧バルブ２０）
高圧バルブ２０は、弁体２１と、弁座として機能する区画部１５と、弁体２１を閉弁方向に付勢するバネ２５と、を含む。

弁体２１は、鉄等の磁性材料からなる。なお、弁体２１は、非磁性材料でもよい。弁体２１は、円板部２２と、円筒部２３と、円筒部２４と、を有する。弁体２１は、軸方向に移動可能である。

円板部２２は、弁体２１の軸方向中間部において径方向に延在している。円板部２２の外周面は、左方に向かって縮径するテーパ面を含んで構成される。円板部２２の中心には、円板部２２を軸方向に貫通する穴２２ｄが設けられている。穴２２ｄは、内周円筒面と、内周円筒面の左端から左方に向かって拡径する凹曲面２２ｆによって画定される。

円筒部２３は、円板部２２から右方に延在している。円筒部２３の内周側には、後述するパイロットバルブ４０の弁体４１の本体部４２が収容される。円筒部２３の内周面は、本体部４２の外周面を案内する。円筒部２３の右端には、後述する中空シャフト７０が当接可能である。円筒部２３の外周面は、区画部１５の内周面１５ｂに案内される。

円筒部２４は、円板部２２から左方に延在している。円筒部２４の内周側には、バネ２５および受け部材２６が収容される。円筒部２４の内周面は、バネ２５の外周面を案内する。円筒部２４の左端は、ケース１０の面１１ａに当接可能である。

このように、弁体２１は、中空に形成されている。弁体２１の内部には、後述するパイロットバルブ４０の弁体４１が嵌入される。

上述のとおり、高圧バルブ２０の弁座は、区画部１５によって構成される。弁体２１が着座する高圧シール面は、面１１ｄによって構成される。弁体２１の円板部２２の右方を向く面２２ｇと、面１１ｄとが接触することで、高圧バルブ２０が閉じられる。なお、本実施形態では、弁体２１の,面２２ｇ、および第１空間１１の面１１ｄが一部左方に向かって拡径するテーパ面を有する態様（図２参照）について説明を行うが、これに限定されず、面２２ｇおよび面１１ｄが軸方向に対して垂直な面であってもよい。また、本実施形態では、弁体２１が高圧シール面に面接触する態様について説明を行うが、これに限定されず、弁体２１が高圧シール面に線接触する態様でもよい。

バネ２５は、圧縮バネである。バネ２５は、例えばコイルばねである。図２に示す状態で、バネ２５は自然長よりも縮んだ状態である。すなわち、バネ２５の左端および右端は、ケース１０の面１１ａおよび受け部材２６に当接しており、バネ２５は、受け部材２６を介して、弁体２１を右方に向かって付勢している。バネ２５の外周面は、内周面１１ｅと、円筒部２４の内周面とに案内される。受け部材２６は、フランジ部２６ａと、円筒部２６ｂとを有する。バネ２５は、受け部材２６の円筒部２６ｂの外周面に当接している。円筒部２６ｂの底面には穴２６ｃが設けられており、円筒部２６ｂの外部と内部とを連通している。

高圧バルブ２０は、弁体２１が弁座としての区画部１５から離間し、高圧側油路４と連通油路１０ｄ（すなわちシリンダ側空間１８）との間の作動油の流通を許容する開位置（開弁状態）と、弁体２１が弁座としての区画部１５に着座し、高圧側油路４と連通油路１０ｄとの間の作動油の流通を阻止する閉位置（閉弁状態）とを取り得る。

（高圧側アーマチャ６０）
高圧側アーマチャ６０は、鉄等の磁性材料からなる。高圧側アーマチャ６０は、概略円環形状をなす。高圧側アーマチャ６０は、コイル５０に通電されたときに生じる電磁力によって、高圧バルブ２０の弁体２１およびパイロットバルブ４０の弁体４１に対して右方向に付勢される。

高圧側アーマチャ６０の左端面は、左方に向かって拡径するテーパ面６０ａである。テーパ面６０ａは、ケース１０の区画部１５のテーパ面１５ａと当接可能である。高圧側アーマチャ６０の外周面は、円筒部材５３の内周面に案内される。高圧側アーマチャ６０の外周面と当接して、後述する低圧バルブ３０の弁体３１が配置される。また、高圧側アーマチャ６０には、軸方向に貫通する連通油路６０ｂが設けられている。

高圧側アーマチャ６０は、後述するロッド７１と一体となって軸方向に移動可能である。

また、高圧側アーマチャ６０の内周面は、後述する中空シャフト７０の外周面と当接する。高圧側アーマチャ６０の内周面には左方を向く段差が設けられており、この段差は、中空シャフト７０の外周面に設けられた、右方を向く段差と当接可能である。これにより、高圧側アーマチャ６０が左方向へ移動するとき、中空シャフト７０も一体となって移動する。

（低圧バルブ３０）
低圧バルブ３０は、弁体３１と、弁座として機能する区画部１６と、バネ３５と、を含む。

弁体３１は、鉄等の磁性材料からなる。すなわち、弁体３１は、コイル５０の発生させる電磁力によって左向きに付勢される、アーマチャとしての機能も有する。弁体３１は、概略円環状をなし、左方に向かって縮径するテーパ面３１ａを含んで構成される。また、弁体３１の内周面３１ｂは、後述する高圧側アーマチャ６０の外周面６０ｃに当接しており、外周面６０ｃを案内する。また、弁体３１は、高圧側アーマチャ６０と軸方向に重なるように配置されている。

上述のとおり、低圧バルブ３０の弁座は、ケース１０の区画部１５および区画部１６によって構成される。弁体３１が着座する低圧側シール面は、テーパ面１４ｂによって構成される。弁体３１のテーパ面３１ａと、テーパ面１４ｂとが接触することで、低圧バルブ３０が閉じられる。なお、本実施形態では、弁体３１が低圧シール面に面接触する態様について説明を行うが、これに限定されず、弁体３１が低圧シール面に線接触する態様でもよい。

低圧バルブ３０は、弁体３１が弁座としての区画部１６から離間し、低圧側油路５とシリンダ側空間１８との間の作動油の流通を許容する開位置（開弁状態）と、弁体３１が弁座としての区画部１５および区画部１６に着座し、低圧側油路５とシリンダ側空間１８との間の作動油の流通を阻止する閉位置（閉弁状態）とを取り得る。

バネ３５は、圧縮バネである。バネ３５は、例えばコイルばねである。図２に示す例では、バネ３５の左端は円筒部材５３の右側面に固定され、右端は弁体３１の左側面に固定されている。バネ３５は、低圧バルブ３０の開弁状態では自然長である。また、バネ３５は、低圧バルブ３０の閉弁状態では圧縮された状態であり、弁体３１を開弁方向（右方向）へ付勢する。

なお、図２に示す例では、バネ３５の左端は円筒部材５３に固定されているが、本発明はこれに限定されない。バネ３５は、他の構成に固定されていてもよく、弁体３１を開弁方向に付勢できるように配置されていればよい。

（パイロットバルブ４０）
パイロットバルブ４０は、弁体４１と、弁座と、弁体４１を閉弁方向に付勢するバネ４６と、を含む。このうち、弁座は、高圧バルブ２０の弁体２１によって構成される。また、弁体４１を閉弁方向に付勢するバネ４６は、外周面が受け部材２６の円筒部２６ｂの内周面に当接するように配置される。

弁体４１は、鉄等の磁性材料からなる。なお、弁体４１は、非磁性材料でもよい。弁体４１は、本体部４２と、小径部４３と、球体部４４と、軸部４５と、を有する。弁体４１は、軸方向に移動可能である。

本体部４２は、軸方向に延在する概略円柱形状をなし、左側領域において徐々に縮径している。本体部４２は、弁体２１の円筒部２３の内周側に収容される。本体部４２の外周面は、円筒部２３の内周面に案内される。

小径部４３は、本体部４２の左端から左方に延在している。小径部４３は、弁体２１の穴２２ｄに挿通される。

球体部４４は、小径部４３の左端に設けられている。球体部４４は、弁体２１の凹曲面２２ｆと当接可能である。図２に示す状態では、球体部４４は凹曲面２２ｆに当接している。

軸部４５は、本体部４２から右方に延在している。軸部４５は、中空シャフト７０の内部にバネ６６を介して嵌入され、軸部４５の右端は、中空シャフト７０の右側から嵌入されたロッド７１の左端と当接している。軸部４５の外周面は、バネ６６の内周面を案内している。バネ６６は、弁体４１を開弁方向に付勢するバネであり、中空シャフト７０の内周面に当接して設けられている。

上述のとおり、パイロットバルブ４０の弁座は、高圧バルブ２０の弁体２１によって構成される。弁体４１の球体部４４が着座するパイロットシール面は、凹曲面２２ｆによって構成される。球体部４４の外周面と、弁体２１の凹曲面２２ｆとが接触することで、パイロットバルブ４０が閉じられる。なお、本実施形態では、弁体４１がパイロットシール面に面接触する態様について説明を行うが、これに限定されず、弁体４１がパイロットシール面に線接触する態様でもよい。

弁体４１を閉弁方向に付勢する機能は、上述のとおり、受け部材２６の円筒部２６ｂの内周面に当接するように、受け部材２６の内側に配置されたバネ４６により実現される。図２に示す状態では、バネ４６は、弁体４１を右方に向かって付勢している。

バネ４６の左端は円筒部２６ｂの底面の内側と当接し、右端は後述のパイロットバルブ４０の弁体４１に当接している。バネ４６は圧縮バネであり、パイロットバルブ４０の弁体４１を閉弁方向に付勢している。

パイロットバルブ４０は、弁体４１が弁座としての弁体２１から離間し、高圧側油路４とシリンダ側空間１８との間の作動油の流通を許容する開位置（開弁状態）と、弁体４１が弁座としての弁体２１に着座し、高圧側油路４とシリンダ側空間１８との間の作動油の流通を阻止する閉位置（閉弁状態）とを取り得る。

（中空シャフト７０）
中空シャフト７０は、ケース１０の穴１０ａに嵌入された部材である。中空シャフト７０は中空に形成されており、内部右側にロッド７１が配置されている。中空シャフト７０の外周側には高圧側アーマチャ６０が配置されている。上述のとおり、高圧側アーマチャ６０が左方向へ移動するとき、中空シャフト７０も一体となって移動可能である。

中空シャフト７０の内部左側には、上述のとおり、パイロットバルブ４０の軸部４５およびバネ６６が嵌入されている。中空シャフト７０の左端は、中空シャフト７０が移動したとき高圧バルブ２０の円筒部２３の右端に当接可能である。

ロッド７１は、上述のとおり高圧側アーマチャ６０と一体となって軸方向に移動可能である。ロッド７１の左端がパイロットバルブ４０の弁体４１の軸部４５の右端に当接した状態で左方向に移動することで、パイロットバルブ４０が開弁する。

（バルブユニット１の動作）
図２〜図６を参照して、バルブユニット１の動作について説明する。

コイル５０に対して通電が行われていない状態を、便宜上「初期状態」という。初期状態は、図２に示す状態であり、高圧バルブ２０およびパイロットバルブ４０は閉位置（閉弁状態）にあり、低圧バルブ３０は開位置（開弁状態）にある。初期状態では、シリンダ３内の圧力は、低圧側油路５の圧力と等しい。

当該初期状態では、パイロットバルブ４０の弁体４１には、第１空間１１とシリンダ側空間１８との圧力差に起因して弁体４１を閉弁方向に付勢する力Ｆ４１と、バネ４６が弁体４１を閉弁方向に付勢する力Ｆ４２と、バネ６６が弁体４１を開弁方向に付勢する力Ｆ４３とが作用している。

また、初期状態では、高圧バルブ２０の弁体２１には、第１空間１１とシリンダ側空間１８との圧力差に起因して弁体２１を閉弁方向に付勢する力Ｆ２１と、バネ２５が弁体２１を閉弁方向に付勢する力Ｆ２２とが作用している。

初期状態においてコイル５０に対して通電が行われると、ケース１０におけるコイル５０の右側領域、外側領域、および左側領域と、低圧バルブ３０の弁体３１と、高圧側アーマチャ６０と、を通過する磁束が発生する（図３における破線の矢印）。これにより、低圧バルブ３０の弁体３１と、高圧側アーマチャ６０とに、左方向に付勢する力が発生する。以下の説明では、便宜上、コイル５０に起因する磁束によって弁体３１に作用する力をＦ３１、高圧側アーマチャ６０に作用する力をＦ６１とする。

低圧バルブ３０の弁体３１に力Ｆ３１が作用すると、弁体３１は左方向へ移動する。これにより、弁体３１のテーパ面３１ａがテーパ面１４ｂと当接し、低圧バルブ３０が閉弁状態となる。

一方、高圧側アーマチャ６０に力Ｆ６１が作用すると、高圧側アーマチャ６０、中空シャフト７０、およびロッド７１は一体となって左方向へ移動しようとする。図２に示すように、初期状態において、高圧側アーマチャ６０の左端（テーパ面６０ａ）はテーパ面１５ａと隙間Ｇ１を介して対向しており、中空シャフト７０の左端は弁体２１の円筒部２３の右端とＧ１より小さい隙間Ｇ２を介して対向している。一方、ロッド７１の左端は、弁体４１の軸部４５の右端と当接している。従って、コイル５０に対して通電が行われると、ロッド７１を介して、左方向（開弁方向）に付勢する力Ｆ４４が弁体４１に対して作用する。

弁体４１に力Ｆ４４が作用し、弁体４１に作用する開弁方向に向かう力が閉弁方向の力より大きくなると、パイロットバルブ４０は開弁する。すなわち、Ｆ４１＋Ｆ４２＜Ｆ４３＋Ｆ４４となった時点で、パイロットバルブ４０が開弁する（図３）。パイロットバルブ４０が開弁すると、中空シャフト７０が円筒部２３と当接するまで、高圧側アーマチャ６０、中空シャフト７０、およびロッド７１が弁体４１とともに左方向へ移動する。

以上のような動作により、バルブユニット１は、図３に示す状態となる。図３に示す状態では、パイロットバルブ４０が開弁状態、低圧バルブ３０が閉弁状態であり、高圧バルブ２０はまだ開いていない。従って、パイロットバルブ４０の弁体４１は、高圧バルブ２０の弁体２１が開弁する（弁座としての区画部１５から離間する）より前に、弁座としての弁体２１から離間する。

なお、本実施形態では、低圧バルブ３０が閉弁するタイミングと、パイロットバルブ４０が開弁するタイミングについては限定せず、低圧バルブ３０の閉弁とパイロットバルブ４０の開弁とのいずれが先に生じてもよい。

パイロットバルブ４０が開弁することで、第１空間１１とシリンダ側空間１８との圧力差が減少し、これにより高圧バルブ２０の弁体２１に作用する力Ｆ２１が減少する。また、弁体２１の円筒部２３に中空シャフト７０が当接したことで、高圧側アーマチャ６０によって開弁方向に付勢する力Ｆ２３が弁体２１に対して作用する。

Ｆ２１＋Ｆ２２＜Ｆ２３となった時点で、高圧バルブ２０が開弁する（図４）。高圧バルブ２０が開弁することで、高圧側油路４内の作動油がシリンダ３内に流入し、シリンダ３内の圧力が高圧側油路４内の圧力と等しくなる。従って、高圧バルブ２０の弁体２１は、パイロットバルブ４０の弁体４１が開弁した（弁体４１が弁座としての弁体２１から離間した）後に、弁座としての区画部１５から離間する。

低圧バルブ３０が閉弁状態とされ、かつ、高圧バルブ２０が開弁状態とされた状態で、コイル５０に対する通電を停止すると、低圧バルブ３０は、シリンダ３内の圧力が低圧側油路５内の圧力よりも高くなっているため、閉弁状態を維持する。一方、高圧側アーマチャ６０を左方向へ付勢する力Ｆ６１が消失するため、高圧バルブ２０およびパイロットバルブ４０は、バネ２５およびバネ４６の弾性力によって閉弁する。

このとき、中空シャフト７０も、高圧バルブ２０の弁体２１により右方向へ押圧され、右方に移動する。また、ロッド７１がパイロットバルブ４０の弁体４１により右方向へ押圧され、右方に移動する。従って、図４の状態でコイル５０に対する通電が停止されると、高圧側アーマチャ６０と、中空シャフト７０と、ロッド７１と、が右方に移動する（図５）。

この状態で、ピストン６が下降する等などしてシリンダ３内の圧力が低下すると、低圧バルブ３０が開弁し、初期状態に戻る。

以上説明したように、本実施形態に係るバルブユニット１は、油圧ポンプモータ２のシリンダ３と、高圧側油路４および低圧側油路５との間の作動流体の流れを調節するためのバルブユニット１であって、弁座１５（区画部１５）および弁座１５に着座可能な弁体２１を有し、シリンダ３と高圧側油路４とを開閉する高圧バルブ２０と、シリンダ３と低圧側油路５とを開閉する低圧バルブ３０と、弁体２１を弁座として着座可能な弁体４１を有し、シリンダ３と高圧側油路４とを開閉するパイロットバルブ４０と、電磁力により左方向に移動することで、弁体２１および弁体４１を左方向に移動させる高圧側アーマチャ６０と、を有し、弁体２１には、軸方向に沿って穴２２ｄが設けられており、弁体４１は、穴２２ｄを通るように配置されている。

このような構成により、高圧バルブ２０の弁体２１および高圧側アーマチャ６０を貫通するようにして、パイロットバルブ４０の設置スペースを確保することができる。

また、弁体４１は、高圧側アーマチャ６０が左方向へ移動するときに、弁体２１が弁座１５（区画部１５）から離間する前に弁体２１から離間する。

このような構成により、高圧側に圧力差が存在する場合でも、パイロットバルブ４０により圧力差を解消し、高圧バルブ２０を開弁することができる。

また、低圧バルブ３０は、弁座１６（区画部１６）および弁座１６に着座可能な弁体３１を有し、弁体３１は、前記電磁力により左方向に移動することで弁座１６に着座する。

このような構成により、１つのソレノイドに起因する電磁力により、高圧バルブと低圧バルブの両方の開閉動作を行うことができる。

また、弁体３１および高圧側アーマチャ６０は、バルブユニット１の軸方向に延在する環状をなし、弁体３１は、高圧側アーマチャ６０と軸方向に重なるように、高圧側アーマチャ６０の外周側に配置されている。

このような構成により、弁体３１と高圧側アーマチャ６０とを軸方向に並べて配置する場合と比較して、バルブユニット１の軸方向の長さを短くすることができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

上述の実施形態では、図２に示す左方向を本発明の第１方向の一例として説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明のバルブユニット１は、図２に示すように拡径空間１３（すなわちシリンダ３内部）が右方向を向くように設置される必要はなく、他の方向を向いていてもよい。

本開示のバルブユニットによれば、パイロットバルブの設置スペースを確保することができ、産業上の利用可能性は多大である。

１ バルブユニット
２ 油圧ポンプモータ
３ シリンダ
４ 高圧側油路
５ 低圧側油路
６ ピストン
７ リンク機構
８ クランク軸
９ 制御装置
１０ ケース
１０ａ 穴
１０ｂ 円板部
１０ｃ 円筒部
１０ｄ 連通油路
１１ 第１空間
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 面
１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ 内周面
１２ 第２空間
１３ 拡径空間
１４ 第３空間
１４ａ 面
１４ｂ テーパ面
１４ｃ 面
１４ｅ 外周面
１５ 区画部（弁座）
１５ａ テーパ面
１５ｂ 内周面
１６ 区画部（弁座）
１６ａ テーパ面
１８ シリンダ側空間
２０ 高圧バルブ
２１ 弁体
２２ 円板部
２２ｄ 穴
２２ｆ 凹曲面
２２ｇ 面
２３ 円筒部
２４ 円筒部
２５ バネ
２６ 受け部材
２６ａ フランジ部
２６ｂ 円筒部
２６ｃ 穴
３０ 低圧バルブ
３１ 弁体
３１ａ テーパ面
３１ｂ 面
３５ バネ
４０ パイロットバルブ
４１ 弁体
４２ 本体部
４３ 小径部
４４ 球体部
４５ 軸部
４６ バネ
５０ コイル
５３ 円筒部材
６０ 高圧側アーマチャ
６０ａ テーパ面
６０ｂ 連通油路
６０ｃ 外周面
６６ バネ
７０ 中空シャフト
７１ ロッド

Claims (5)

1. 流体機械の作動流体室と、第１作動流体流路および第２作動流体流路との間の作動流体の流れを調節するためのバルブユニットであって、
   第１弁座および前記第１弁座に着座可能な第１弁体を有し、前記作動流体室と前記第１作動流体流路とを開閉する第１バルブと、
   前記作動流体室と前記第２作動流体流路とを開閉する第２バルブと、
   前記第１弁体を弁座として着座可能な第２弁体を有し、前記作動流体室と前記第１作動流体流路とを開閉する第３バルブと、
   電磁力により第１方向に移動することで、前記第１弁体および前記第２弁体を前記第１方向に移動させる第１移動部材と、
   を有し、
   前記第１弁体には、軸方向に沿って穴が設けられており、
   前記第２弁体は、前記穴を通るように配置されている、
   バルブユニット。
2. 前記第１弁体は、前記第１移動部材が前記第１方向へ移動するときに、前記第２弁体が前記第１弁体から離間した後に前記第１弁座から離間する、
   請求項１に記載のバルブユニット。
3. 前記第２バルブは、第３弁座および前記第３弁座に着座可能な第３弁体を有し、
   前記第３弁体は、前記電磁力により第１方向に移動することで前記第３弁座に着座する、
   請求項１または２に記載のバルブユニット。
4. 前記第３弁体および前記第１移動部材は、前記バルブユニットの軸方向に延在する環状をなし、
   前記第３弁体は、前記第１移動部材と前記軸方向に重なるように、前記第１移動部材の外周側に配置されている、
   請求項３に記載のバルブユニット。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のバルブユニットを有する、流体機械。

Images