JP2021025616A - Valve structure and operation machine - Google Patents

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祐介 岡
Yusuke Oka
祐介 岡
佑輔 高橋
Yusuke Takahashi
佑輔 高橋
雄祐 北本
Yusuke Kitamoto
雄祐 北本
森 淳
Atsushi Mori
淳 森
翔一 竹本
Shoichi Takemoto
翔一 竹本
拓 本田
Hiroshi Honda
拓 本田
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Abstract

To provide a valve structure and an operating machine capable of suppressing operation failure of a valve body.SOLUTION: A valve structure comprises: a body having a working fluid flow path through which working fluid can pass; a valve body 21 that opens and closes the working fluid flow path; and a permanent magnet 40 that holds the valve body in at least one of a valve-opened state of opening the working fluid flow path and a valve-closed state of closing the working fluid flow path. For example, the permanent magnet 40 holds the valve body in a state of being in contact with the permanent magnet 40 in at least one of the valve-open state and the valve-closed state. Further, for example, the valve structure further comprises a cushioning member that absorbs an impact generated when the valve body comes into contact with the permanent magnet 40.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、弁構造および作動機械に関する。 The present disclosure relates to valve structures and actuators.

従来の弁構造としては、例えば、油圧作動機械に組み込まれている。油圧作動機械は、ピストン、シリンダ、クランクシャフト、および、電磁ソレノイドバルブを有している。油圧作動機械は、バルブの開弁動作および閉弁動作によって、ポンピング及びモータリング動作が行われ、作動流体の流体エネルギーと回転軸の回転エネルギーとが相互に変換可能に構成される。油圧作動機械において、バルブの開弁動作あるいは閉弁動作は、エネルギー変換効率や動作の信頼性を左右する重要動作である。 As a conventional valve structure, for example, it is incorporated in a hydraulically operated machine. The hydraulically operated machine has a piston, a cylinder, a crankshaft, and a solenoid valve. In a hydraulically operated machine, pumping and motoring operations are performed by valve opening and closing operations of a valve, and the fluid energy of the working fluid and the rotational energy of the rotating shaft are configured to be mutually convertible. In a hydraulically operated machine, the valve opening operation or valve closing operation is an important operation that affects energy conversion efficiency and operation reliability.

例えば、コイルへ通電した場合、電磁力がスプリングの付勢力を上回り、弁体を閉弁状態へ移行する。また、コイルへの通電を停止した場合、弁体はスプリングの付勢力により開弁状態へ戻る。コイル非通電時においては、弁体はスプリングの付勢力により開弁状態に保持される。 For example, when the coil is energized, the electromagnetic force exceeds the urging force of the spring, and the valve body shifts to the closed state. Further, when the energization of the coil is stopped, the valve body returns to the valve open state by the urging force of the spring. When the coil is not energized, the valve body is held in the open state by the urging force of the spring.

また、例えば、コイルへ通電した場合、電磁力がスプリングの付勢力を上回り、弁体を開弁状態へ移行する。また、コイルへの通電を停止した場合、弁体はスプリングの付勢力により閉弁状態へ戻る。コイル非通電時においては、弁体はスプリングにより閉弁状態に保持される(例えば、特許文献1)。 Further, for example, when the coil is energized, the electromagnetic force exceeds the urging force of the spring, and the valve body shifts to the valve open state. Further, when the energization of the coil is stopped, the valve body returns to the closed state by the urging force of the spring. When the coil is not energized, the valve body is held in a closed state by a spring (for example, Patent Document 1).

特開2017−8975号公報JP-A-2017-8975

ところで、弁体がスプリングにより開弁状態に保持されるバルブにおいては、弁体が作動流体から受ける力によって、開弁不良、例えば、バウンド(跳ね)動作が生じる場合があるため、必ずしも動作の安定性が高いとは言えない。また、コイル非通電時において意図しない閉弁動作が起こる場合がある。これにより、ポンピング及びモータリング動作の不安定化や、エネルギー変換効率の低下を招くなどの問題がある。 By the way, in a valve in which the valve body is held in the valve open state by a spring, a valve opening failure, for example, a bouncing motion may occur due to the force received by the valve body from the working fluid, so that the operation is not always stable. It cannot be said that the sex is high. In addition, an unintended valve closing operation may occur when the coil is not energized. This causes problems such as destabilization of pumping and motoring operations and a decrease in energy conversion efficiency.

また、弁体がプリングにより閉弁状態に保持されるバルブにおいては、弁体がスプリングより受ける力と作動流体から受ける圧力とにより、閉弁状態が保持されるが、作動流体の条件、例えば、作動流体の流速や圧力によっては、閉弁不良、例えば、弁体がバウンド(跳ね)動作し得るという問題がある。 Further, in a valve in which the valve body is held in the closed state by pulling, the valve body is maintained in the closed state by the force received from the spring and the pressure received from the working fluid, but the conditions of the working fluid, for example, Depending on the flow velocity and pressure of the working fluid, there is a problem that the valve is not closed properly, for example, the valve body may bounce.

本開示の目的は、弁体の動作不良を抑制することが可能な弁構造および作動機械を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a valve structure and an operating machine capable of suppressing malfunction of a valve body.

上記の目的を達成するため、本開示における弁構造は、
作動流体が通過可能な作動流体流路を有する本体と、
前記作動流体流路を開閉する弁体と、
前記作動流体流路を開弁する開弁状態および前記作動流体流路を閉弁する閉弁状態の少なくとも一方の状態に前記弁体を保持する永久磁石と、
を備える。
In order to achieve the above object, the valve structure in the present disclosure is
A main body having a working fluid flow path through which the working fluid can pass,
A valve body that opens and closes the working fluid flow path,
A permanent magnet that holds the valve body in at least one of a valve open state for opening the working fluid flow path and a valve closed state for closing the working fluid flow path.
To be equipped.

本開示における作動機械は、
上記の弁構造を備える。
The operating machine in the present disclosure is
It has the above valve structure.

本開示の弁構造によれば、弁体の動作不良を抑制することができる。 According to the valve structure of the present disclosure, it is possible to suppress malfunction of the valve body.

図1は、本実施の形態に係る弁構造が組み込まれた油圧ポンプモータを示す模式的な図である。FIG. 1 is a schematic view showing a hydraulic pump motor incorporating a valve structure according to the present embodiment. 図2は、弁構造の構成を示す模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the valve structure. 図3は、弁構造の構成を示す模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the valve structure. 図4は、変形例に係る弁構造の構成を示す模式的な断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the valve structure according to the modified example. 図5は、変形例に係る弁構造の構成を示す模式的な断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the valve structure according to the modified example.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態の一例であり、本開示はこの実施の形態により限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. It should be noted that this is an example of the embodiment described below, and the present disclosure is not limited to this embodiment.

図1を参照して、本実施の形態に係る弁構造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、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、作動機械は、油圧ポンプモータに限定されない。 The hydraulic pump motor 2 incorporating the valve structure 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, a hydraulic pump motor will be described as an example of the operating machine, but the operating machine is not limited to the hydraulic pump motor.

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、バルブ20Aを介して油路4と接続されるとともに、バルブ20Bを介して油路5と接続されている。バルブ20A,20Bは、ともに逆止弁である。 In FIG. 1, one cylinder 3 in the hydraulic pump motor 2 is drawn. The cylinder 3 is connected to the oil passage 4 via the valve 20A and is connected to the oil passage 5 via the valve 20B. Both the valves 20A and 20B are check valves.

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の下端は、クランク軸8のカム部8aに当接している。ピストン6の往復運動は、クランク軸8の回転運動に変換される。ピストン6が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。 The cylinder 3 is provided with a piston 6, and the lower end of the piston 6 is in contact with the cam portion 8a of the crankshaft 8. The reciprocating motion of the piston 6 is converted into the rotational motion of the crankshaft 8. The volume of the cylinder 3 changes periodically due to the reciprocating motion of the piston 6.

図1は、弁構造1の一例を示す図である。図1に示すように、弁構造1は、油圧ポンプモータ2のシリンダ3と、油路4,5の間に設けられている。弁構造1は、バルブ20A,20Bを含んで構成される。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the valve structure 1. As shown in FIG. 1, the valve structure 1 is provided between the cylinder 3 of the hydraulic pump motor 2 and the oil passages 4 and 5. The valve structure 1 includes valves 20A and 20B.

バルブ20Aは、弁座18と、弁体21とを有する。スプリング(不図示)は、弁体21を、例えば、弁座18から離間させる方向(開弁方向)に付勢する。本実施の形態では、バルブ20Aは、ポペット弁である。 The valve 20A has a valve seat 18 and a valve body 21. The spring (not shown) urges the valve body 21 in a direction (valve opening direction) away from the valve seat 18, for example. In this embodiment, the valve 20A is a poppet valve.

バルブ20Bは、弁座18と、弁体21とを有する。スプリング(不図示)は、弁体21を、例えば、弁座18に着座させる方向(閉弁方向)に付勢する。本実施の形態では、バルブ20Bは、ポペット弁である。 The valve 20B has a valve seat 18 and a valve body 21. The spring (not shown) urges the valve body 21 in a direction (valve closing direction) for seating the valve body 21, for example. In this embodiment, the valve 20B is a poppet valve.

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流体(作動油)を油路4からシリンダ3に吸入して油路5に吐出するポンプとしての機能と、作動流体を油路5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流体をシリンダ3から油路4に導出するモータとしての機能とを、有する。 The hydraulic pump motor 2 has a function as a pump that sucks the hydraulic fluid (hydraulic oil) from the oil passage 4 into the cylinder 3 by the rotational movement of the crankshaft 8 and discharges it to the oil passage 5, and the hydraulic pump motor 2 is a cylinder from the oil passage 5. It has a function as a motor that is introduced into 3 to rotate the crankshaft 8 and draws the working fluid used for the rotation of the crankshaft 8 from the cylinder 3 to the oil passage 4.

次に、バルブ20Aを含む弁構造1について、図2および図3を参照して説明する。図2は、弁構造1の構成を示す模式的な断面図である。図2には、上下方向に延在する中心軸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」又はX方向といい、便宜上、図2における上方向を、上側、軸方向上側又は「+X方向」といい、図2における下方向を、下側、軸方向下側又は「−X方向」という。また、中心軸CLと直交する方向を「径方向」又はY方向といい、中心軸CLから離間する方向を、径方向外側又は「+Y方向」といい、中心軸CLに近接する方向を、径方向内側又は「−Y方向」という。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。 Next, the valve structure 1 including the valve 20A will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the valve structure 1. In FIG. 2, a central axis CL extending in the vertical direction is drawn. In the following description, the direction along the central axis CL is referred to as the "axial direction" or the X direction, and for convenience, the upward direction in FIG. 2 is referred to as the upper side, the axial upper side or the "+ X direction", and the lower direction in FIG. 2 is referred to as the "+ X direction". , Lower side, axial lower side or "-X direction". Further, the direction orthogonal to the central axis CL is referred to as the "diameter direction" or the Y direction, the direction away from the central axis CL is referred to as the radial outside or the "+ Y direction", and the direction close to the central axis CL is the diameter. It is called the inside of the direction or the "-Y direction". Further, in FIG. 2, some configurations unrelated to the description are omitted.

弁構造1は、ボディ10と、バルブ20Aと、永久磁石40と、を有している。 The valve structure 1 has a body 10, a valve 20A, and a permanent magnet 40.

(ボディ10)
ボディ10は、鉄等の磁性材料からなる。ボディ10は、略円柱形状をなし、ボディ10には、中心軸CLに沿って延在する穴10aが設けられている。換言すると、ボディ10は、中空部としての穴10aを有する円筒部10bと、円筒部10bの軸方向上側(+X方向)に配置された円板部10cと、円筒部10bの軸方向下側(−X方向)に配置された円板部10dとを備える有底円筒形状をなす。
(Body 10)
The body 10 is made of a magnetic material such as iron. The body 10 has a substantially cylindrical shape, and the body 10 is provided with a hole 10a extending along the central axis CL. In other words, the body 10 has a cylindrical portion 10b having a hole 10a as a hollow portion, a disk portion 10c arranged on the axially upper side (+ X direction) of the cylindrical portion 10b, and an axially lower side of the cylindrical portion 10b ( It has a bottomed cylindrical shape with a disk portion 10d arranged in the −X direction).

穴10aは、第1空間11と、第2空間12と、第3空間13と、第4空間14とに区分される。第1空間11は、円板部10dの上側の面11aと、円筒部10bの軸方向下側(-X方向)の端面11bとにより画定される。第1空間11は、シリンダ3の作動室に接続されている。 The hole 10a is divided into a first space 11, a second space 12, a third space 13, and a fourth space 14. The first space 11 is defined by an upper surface 11a of the disk portion 10d and an end surface 11b on the lower side (-X direction) of the cylindrical portion 10b in the axial direction. The first space 11 is connected to the working chamber of the cylinder 3.

第2空間12は、端面11bよりも上側に位置し、下側を向く円環状の面12aと、端面11bと面12aとを繋ぐ内周面12bとにより画定される。 The second space 12 is located above the end surface 11b and is defined by an annular surface 12a facing downward and an inner peripheral surface 12b connecting the end surface 11b and the surface 12a.

第3空間13は、面12aよりも上側に位置し、下側を向く円環状の面13aと、面12aと面13aとを繋ぐ内周面13bとにより画定される。 The third space 13 is located above the surface 12a and is defined by an annular surface 13a facing downward and an inner peripheral surface 13b connecting the surface 12a and the surface 13a.

第4空間14は、面13aと円板部10cの上側の面11cとを繋ぐ内周面14aにより画定される。 The fourth space 14 is defined by an inner peripheral surface 14a that connects the surface 13a and the upper surface 11c of the disk portion 10c.

内周面12bの径は、内周面13bの径および内周面14aの径よりも大きい。内周面13bの径は、内周面14aの径よりも大きい。 The diameter of the inner peripheral surface 12b is larger than the diameter of the inner peripheral surface 13b and the diameter of the inner peripheral surface 14a. The diameter of the inner peripheral surface 13b is larger than the diameter of the inner peripheral surface 14a.

円筒部10b内には流路10fが設けられている。流路10fは、径方向に延在している。流路10fの径方向外側(+Y方向)の端は油路4に接続されている。流路10fの径方向内側(-Y方向)の端においては、流路10fは、延在する方向を軸方向(X方向)に変更し、軸方向下側(-X方向)に延在している。流路10fの軸方向下側(−X方向)の端は、端面11bに開口している。端面11bは、弁体21が着座する弁座18として機能する。 A flow path 10f is provided in the cylindrical portion 10b. The flow path 10f extends in the radial direction. The radial outer (+ Y direction) end of the flow path 10f is connected to the oil passage 4. At the end of the flow path 10f in the radial direction (-Y direction), the flow path 10f changes the extending direction to the axial direction (X direction) and extends downward in the axial direction (-X direction). ing. The lower end (−X direction) of the flow path 10f in the axial direction is open to the end surface 11b. The end face 11b functions as a valve seat 18 on which the valve body 21 is seated.

第3空間13の径方向外側(+Y方向)には第5空間15が形成されている。第5空間15にはコイル30が配置されている。コイル30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。 A fifth space 15 is formed on the outer side (+ Y direction) of the third space 13 in the radial direction. A coil 30 is arranged in the fifth space 15. The coil 30 has a winding wound around the outer circumference of an annular bobbin made of a non-magnetic material.

(バルブ20A)
バルブ20Aは、油路4(図1を参照)とシリンダ3(図1を参照)の作動室とを連通する作動流体流路10g(流路10f、第1空間11)を開閉する低圧バルブである。
(Valve 20A)
The valve 20A is a low-pressure valve that opens and closes a working fluid flow path 10 g (flow path 10f, first space 11) that communicates the oil passage 4 (see FIG. 1) and the working chamber of the cylinder 3 (see FIG. 1). is there.

バルブ20Aは、弁体21と、弁座18(端面11b)と、弁体21を開弁方向に付勢するスプリング25と、を含む。 The valve 20A includes a valve body 21, a valve seat 18 (end surface 11b), and a spring 25 that urges the valve body 21 in the valve opening direction.

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、概略円環状をなし、円環部22と、軸状部23と、を有する。弁体21は、軸方向(X方向)に移動可能である。 The valve body 21 is made of a magnetic material such as iron. The valve body 21 may be made of a non-magnetic material. The valve body 21 has a substantially annular shape, and has an annular portion 22 and a shaft-shaped portion 23. The valve body 21 is movable in the axial direction (X direction).

円環部22の上側の面22aは、スプリング25の軸方向下側の端部に当接している。図2に示すスプリング25の軸方向上側の端部は、円環状の面12aに当接している。 The upper surface 22a of the annular portion 22 is in contact with the axially lower end of the spring 25. The axially upper end of the spring 25 shown in FIG. 2 is in contact with the annular surface 12a.

スプリング25は、軸状部23に外嵌する圧縮コイルスプリングである。スプリング25の内径は、内周面12bの内径より小さく、かつ、軸状部23の径より大きい。スプリング25は、面12aと面22aとの間に圧縮された状態で配置される。これにより、スプリング25は、弁体21を−X方向に付勢する。以下の説明で、−X方向を開弁方向という。また、+X方向を閉弁方向という。 The spring 25 is a compression coil spring that fits outside the shaft-shaped portion 23. The inner diameter of the spring 25 is smaller than the inner diameter of the inner peripheral surface 12b and larger than the diameter of the shaft-shaped portion 23. The spring 25 is arranged in a compressed state between the surfaces 12a and 22a. As a result, the spring 25 urges the valve body 21 in the −X direction. In the following description, the -X direction is referred to as the valve opening direction. The + X direction is called the valve closing direction.

軸状部23は、軸部23aと軸部23bとを有している。軸部23aは、面22aの中心部から軸方向上側(+X方向)に延在している。軸部23aの径は、第3空間13の内径よりも小さく、かつ、第4空間14の内径よりも大きい。 The shaft-shaped portion 23 has a shaft portion 23a and a shaft portion 23b. The shaft portion 23a extends from the central portion of the surface 22a to the upper side in the axial direction (+ X direction). The diameter of the shaft portion 23a is smaller than the inner diameter of the third space 13 and larger than the inner diameter of the fourth space 14.

軸部23bは、軸部23aからさらに軸方向上側(+X方向)に延在している。軸部23bは、第4空間14を貫通している。 The shaft portion 23b extends further upward in the axial direction (+ X direction) from the shaft portion 23a. The shaft portion 23b penetrates the fourth space 14.

コイル30への通電を停止した非通電時においては、弁体21は、スプリング25の付勢力により、軸方向下側(−X方向)に移動する。弁体21は、スプリング25の付勢力により、作動流体流路10gを開弁する開弁状態に保持される。 When the coil 30 is not energized, the valve body 21 moves downward in the axial direction (−X direction) due to the urging force of the spring 25. The valve body 21 is held in a valve-opened state in which the working fluid flow path 10 g is opened by the urging force of the spring 25.

ところで、弁体21がスプリング25の付勢力によって開弁状態に保持されているとき、弁体21が作動流体から受ける力によって、バウンド(跳ね)動作が生じ、必ずしも安定性が高いと言えない。コイル非通電時において意図しない閉弁動作が起こる場合がある。これにより、ポンピング及びモータリング動作の不安定化や、エネルギー変換効率の低下を招くなどの問題が生じる。 By the way, when the valve body 21 is held in the valve open state by the urging force of the spring 25, a bouncing motion occurs due to the force received by the valve body 21 from the working fluid, and it cannot be said that the stability is necessarily high. An unintended valve closing operation may occur when the coil is not energized. This causes problems such as destabilization of pumping and motoring operations and a decrease in energy conversion efficiency.

バウンド(跳ね)動作が生じないように、例えば、スプリング25の付勢力を大きくすることが考えられるが、スプリング25の大型化に応じて装置全体も大型化する。また、閉弁時には、スプリング25の付勢力に抗して、大きな電磁力により弁体21を移動する必要があるため、消費電力が増加する。また、弁体21を高速で動作させることが困難になるため、応答性が低下するという問題が生じる。 For example, it is conceivable to increase the urging force of the spring 25 so that the bouncing motion does not occur, but as the size of the spring 25 increases, the size of the entire device also increases. Further, when the valve is closed, it is necessary to move the valve body 21 by a large electromagnetic force against the urging force of the spring 25, so that the power consumption increases. In addition, it becomes difficult to operate the valve body 21 at high speed, which causes a problem that the responsiveness is lowered.

(永久磁石40)
そこで、本実施の形態では、永久磁石40の吸引力によって、弁体21を開弁状態に保持する。永久磁石40は、弁体21の円環部22と、円板部10dとの間に配置されている。永久磁石40は、円環部22の下側の面22bに対向するように、かつ、円環部22の円周方向に沿って所定の間隔で円板部10dの上側の面11aに配置されている。
(Permanent magnet 40)
Therefore, in the present embodiment, the valve body 21 is held in the valve open state by the attractive force of the permanent magnet 40. The permanent magnet 40 is arranged between the annular portion 22 of the valve body 21 and the disc portion 10d. The permanent magnets 40 are arranged on the upper surface 11a of the disk portion 10d so as to face the lower surface 22b of the annular portion 22 and at predetermined intervals along the circumferential direction of the annular portion 22. ing.

コイル30への通電を停止した非通電時においては、弁体21は、スプリング25の付勢力F1により、軸方向下側(−X方向)に移動する。そして、弁体21は、図2に示すように、弁体21の下側の面22bが永久磁石40に当接した状態に、つまり、作動流体流路10gを開弁する開弁状態に永久磁石40の吸引力F2により保持される。永久磁石40の吸引力F2は、例えば、バウンド(跳ね)動作を抑制するための必要最小限の大きさに設定される。永久磁石40の吸引力F2は、実験やシミュレーションにより求めることが可能である。 When the coil 30 is not energized, the valve body 21 moves downward in the axial direction (−X direction) due to the urging force F1 of the spring 25. Then, as shown in FIG. 2, the valve body 21 is permanently in a state where the lower surface 22b of the valve body 21 is in contact with the permanent magnet 40, that is, in a valve open state in which the working fluid flow path 10 g is opened. It is held by the attractive force F2 of the magnet 40. The attractive force F2 of the permanent magnet 40 is set to, for example, the minimum necessary size for suppressing the bouncing motion. The attractive force F2 of the permanent magnet 40 can be obtained by experiments or simulations.

コイル30へ通電した通電時においては、電磁力F3がスプリング25の付勢力F1および永久磁石40の吸引力F2を上回り(F3>F1+F2)、弁体21は、軸方向上側(+X方向)に移動する。そして、弁体21は、電磁力F3により、図3に示すように、円環部22が弁座18に着座した状態に、つまり、作動流体流路10gを閉弁した閉弁状態に保持される。 When the coil 30 is energized, the electromagnetic force F3 exceeds the urging force F1 of the spring 25 and the attractive force F2 of the permanent magnet 40 (F3> F1 + F2), and the valve body 21 moves upward in the axial direction (+ X direction). To do. Then, the valve body 21 is held by the electromagnetic force F3 in a state in which the annular portion 22 is seated on the valve seat 18, that is, in a valve closed state in which the working fluid flow path 10 g is closed, as shown in FIG. To.

上記実施の形態に係る弁構造1によれば、作動油が通過可能な作動流体流路10gを有するボディ10と、作動流体流路10gを開閉する弁体21と、作動流体流路10gを開弁する開弁状態に弁体21を保持する永久磁石40と、を備える。 According to the valve structure 1 according to the above embodiment, the body 10 having the working fluid flow path 10g through which the hydraulic oil can pass, the valve body 21 for opening and closing the working fluid flow path 10g, and the working fluid flow path 10g are opened. A permanent magnet 40 that holds the valve body 21 in the valve open state is provided.

これにより、弁21が永久磁石40の吸引力F2により閉弁状態に保持されているとき、弁体21が作動流体から力を受けた場合であっても、弁体21のバウンド動作を抑制することが可能となる。また、スプリング25の付勢力を大きくすることなく、弁体21を開弁状態に保持することができるため、装置全体が大型化するのを防止することができる。また、スプリング25の付勢力に抗して、大きな電磁力により弁体21を移動する必要がないため、消費電力の増加を抑制することができる。また、弁体21を高速で動作させることが困難にならないため、応答性が低下するのを阻止することができる。 As a result, when the valve 21 is held in the closed state by the attractive force F2 of the permanent magnet 40, the bouncing operation of the valve body 21 is suppressed even when the valve body 21 receives a force from the working fluid. It becomes possible. Further, since the valve body 21 can be held in the valve open state without increasing the urging force of the spring 25, it is possible to prevent the entire device from becoming large. Further, since it is not necessary to move the valve body 21 by a large electromagnetic force against the urging force of the spring 25, an increase in power consumption can be suppressed. Further, since it is not difficult to operate the valve body 21 at high speed, it is possible to prevent the responsiveness from being lowered.

<変形例>
次に、本実施の形態の変形例について説明する。変形例の説明においては、主に上記実施の形態と異なる構成について説明し、同じ構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
<Modification example>
Next, a modified example of the present embodiment will be described. In the description of the modified example, a configuration different from the above-described embodiment will be mainly described, and the same configuration will be designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

上記実施の形態では、永久磁石40は、弁体21を開弁状態に保持する。これに対して、変形例においては、永久磁石40は、弁体21を閉弁状態に保持する。 In the above embodiment, the permanent magnet 40 holds the valve body 21 in the valve open state. On the other hand, in the modified example, the permanent magnet 40 holds the valve body 21 in the closed state.

変形例では、バルブ20Bを含む弁構造1について、図4および図5を参照して説明する。なお、変形例の説明においては、上記実施の形態と同様に、中心軸CL、軸方向(X方向)、径方向(Y方向)等を用いる。 In the modified example, the valve structure 1 including the valve 20B will be described with reference to FIGS. 4 and 5. In the description of the modified example, the central axis CL, the axial direction (X direction), the radial direction (Y direction), and the like are used as in the above embodiment.

弁構造1は、ボディ100と、バルブ20Bと、永久磁石40と、を有している。 The valve structure 1 has a body 100, a valve 20B, and a permanent magnet 40.

(ボディ100)
ボディ100は、中空部としての穴110aを有する円筒部110bと、円筒部110bの軸方向上側(+X方向)に配置された円板部110cとを備える有底円筒形状をなす。
(Body 100)
The body 100 has a bottomed cylindrical shape including a cylindrical portion 110b having a hole 110a as a hollow portion and a disk portion 110c arranged on the axially upper side (+ X direction) of the cylindrical portion 110b.

穴110aは、第1空間111と、第2空間112と、第3空間113と、第4空間114とに区分される。第1空間111は、円板部110cの下側の面111aと、円筒部110bの軸方向上側(+X方向)の端面111bとにより画定される。第1空間111は、油路5に接続されている。 The hole 110a is divided into a first space 111, a second space 112, a third space 113, and a fourth space 114. The first space 111 is defined by a lower surface 111a of the disk portion 110c and an end surface 111b on the upper side (+ X direction) of the cylindrical portion 110b in the axial direction. The first space 111 is connected to the oil passage 5.

第2空間112は、端面111bよりも下側に位置し、下側を向く円環状の面112aと、端面111bと面112aとを繋ぐ内周面112bとにより画定される。 The second space 112 is located below the end surface 111b and is defined by an annular surface 112a facing downward and an inner peripheral surface 112b connecting the end surface 111b and the surface 112a.

第3空間113は、面112aよりも下側に位置し、下側を向く円環状の面113aと、面112aと面113aとを繋ぐ内周面113bとにより画定される。 The third space 113 is located below the surface 112a and is defined by an annular surface 113a facing downward and an inner peripheral surface 113b connecting the surface 112a and the surface 113a.

第4空間114は、面113aと円筒部110bの下側の面111cとを繋ぐ内周面114aにより画定される。 The fourth space 114 is defined by an inner peripheral surface 114a that connects the surface 113a and the lower surface 111c of the cylindrical portion 110b.

内周面112bの径は、内周面113bの径および内周面114aの径よりも小さい。内周面113bの径は、内周面114aの径よりも小さい。 The diameter of the inner peripheral surface 112b is smaller than the diameter of the inner peripheral surface 113b and the diameter of the inner peripheral surface 114a. The diameter of the inner peripheral surface 113b is smaller than the diameter of the inner peripheral surface 114a.

円筒部110b内を軸方向(X方向)に沿って延びる流路110fの軸方向下側(−X方向)の端はシリンダ3の作動室に接続されている。流路110fの軸方向上側(+X方向)の端は、端面111bに開口している。端面111bは、弁体21が着座する弁座18として機能する。 The lower end (−X direction) of the flow path 110f extending in the cylindrical portion 110b along the axial direction (X direction) is connected to the working chamber of the cylinder 3. The upper end (+ X direction) of the flow path 110f in the axial direction is open to the end surface 111b. The end face 111b functions as a valve seat 18 on which the valve body 21 is seated.

第3空間113の径方向外側(+Y方向)には第5空間115が形成されている。第5空間115にはコイル30が配置されている。コイル30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。 A fifth space 115 is formed on the outer side (+ Y direction) of the third space 113 in the radial direction. A coil 30 is arranged in the fifth space 115. The coil 30 has a winding wound around the outer circumference of an annular bobbin made of a non-magnetic material.

(バルブ20B)
バルブ20Bは、油路5とシリンダ3の作動室とを連通する作動流体流路110g(流路110f、第1空間111)を開閉する高圧バルブである。
(Valve 20B)
The valve 20B is a high-pressure valve that opens and closes a working fluid flow path 110g (flow path 110f, first space 111) that communicates the oil passage 5 and the working chamber of the cylinder 3.

バルブ20Bは、弁体21と、弁座18(端面111b)と、弁体21を閉弁方向に付勢するスプリング25と、を含む。 The valve 20B includes a valve body 21, a valve seat 18 (end surface 111b), and a spring 25 that urges the valve body 21 in the valve closing direction.

弁体21は、概略円環状をなし、円環部22と、軸状部23と、を有する。弁体21は、軸方向(X方向)に移動可能である。 The valve body 21 has a substantially annular shape, and has an annular portion 22 and a shaft-shaped portion 23. The valve body 21 is movable in the axial direction (X direction).

円環部22の上側の面22aは、スプリング25の軸方向下側の端部に当接している。図4に示すスプリング25の軸方向上側の端部は、円板部110cの下側の面111aに当接している。 The upper surface 22a of the annular portion 22 is in contact with the axially lower end of the spring 25. The axially upper end of the spring 25 shown in FIG. 4 is in contact with the lower surface 111a of the disc portion 110c.

スプリング25は、面22aと面111aとの間に圧縮された状態で配置される。これにより、スプリング25は、弁体21を−X方向に付勢する。以下の説明で、−X方向を閉弁方向という。また、+X方向を開弁方向という。 The spring 25 is arranged in a compressed state between the surface 22a and the surface 111a. As a result, the spring 25 urges the valve body 21 in the −X direction. In the following description, the -X direction is referred to as the valve closing direction. The + X direction is called the valve opening direction.

軸状部23は、円環部22の下側の面22bの中心部から軸方向下側(−X方向)に延在している。軸状部23の径は、内周面112bの内径よりも小さい。軸状部23は、第2空間112を貫通している。 The axial portion 23 extends from the central portion of the lower surface 22b of the annular portion 22 to the lower side in the axial direction (−X direction). The diameter of the shaft-shaped portion 23 is smaller than the inner diameter of the inner peripheral surface 112b. The shaft-shaped portion 23 penetrates the second space 112.

コイル30への通電を停止した非通電時においては、弁体21は、スプリング25の付勢力により、軸方向下側(−X方向)に移動する。弁体21は、スプリング25の付勢力により、作動流体流路110gを閉弁する閉弁状態に保持される。 When the coil 30 is not energized, the valve body 21 moves downward in the axial direction (−X direction) due to the urging force of the spring 25. The valve body 21 is held in a valve closed state in which the working fluid flow path 110 g is closed by the urging force of the spring 25.

ところで、弁体21がスプリング25の付勢力により閉弁状態に保持されているとき、弁体21が作動流体から受ける圧力によって、バウンド(跳ね)動作が生じ、必ずしも安定性が高いと言えないという問題がある。バウンド(跳ね)動作が生じないように、例えば、スプリング25の付勢力を大きくした場合、上記実施の形態と同様に、装置が大型化することや、消費電力が増加することや、応答性が低下することなどの問題が生じる。 By the way, when the valve body 21 is held in the closed state by the urging force of the spring 25, the pressure received by the valve body 21 from the working fluid causes a bouncing motion, and it cannot be said that the stability is necessarily high. There's a problem. For example, when the urging force of the spring 25 is increased so as not to cause a bouncing motion, the size of the device is increased, the power consumption is increased, and the responsiveness is increased, as in the above embodiment. Problems such as deterioration occur.

そこで、変形例では、永久磁石40の吸引力によって、弁体21を閉弁状態に保持する。永久磁石40は、弁体21の円環部22より軸方向下側(−X方向)に配置されている。永久磁石40は、円環部22の下側の面22bに対向するように、かつ、円環部22の円周方向に沿って所定の間隔で端面111bに配置されている。永久磁石40の上側の面40aと端面111bとは、同一の平面上に位置している。 Therefore, in the modified example, the valve body 21 is held in the closed state by the attractive force of the permanent magnet 40. The permanent magnet 40 is arranged on the lower side (−X direction) in the axial direction from the annular portion 22 of the valve body 21. The permanent magnets 40 are arranged on the end faces 111b so as to face the lower surface 22b of the ring portion 22 and at predetermined intervals along the circumferential direction of the ring portion 22. The upper surface 40a and the end surface 111b of the permanent magnet 40 are located on the same plane.

コイル30への通電を停止した非通電時においては、弁体21は、スプリング25の付勢力F1により、軸方向下側(−X方向)に移動する。そして、弁体21は、図5に示すように、弁体21の下側の面22bが永久磁石40の上側の面40aに当接した状態(弁座18に着座した状態)に、つまり、作動流体流路110gを閉弁する閉弁状態に永久磁石40の吸引力F2により保持される。 When the coil 30 is not energized, the valve body 21 moves downward in the axial direction (−X direction) due to the urging force F1 of the spring 25. Then, as shown in FIG. 5, the valve body 21 is in a state where the lower surface 22b of the valve body 21 is in contact with the upper surface 40a of the permanent magnet 40 (a state of being seated on the valve seat 18), that is, The valve closed state in which the working fluid flow path 110 g is closed is held by the attractive force F2 of the permanent magnet 40.

コイル30へ通電した通電時においては、電磁力F3がスプリング25の付勢力F1および永久磁石40の吸引力F2を上回り(F3>F1+F2)、弁体21は、軸方向上側(+X方向)に移動する。そして、弁体21は、図4に示すように、円環部22が弁座18から離間した状態に、つまり、作動流体流路110gを開弁した開弁状態に保持される。 When the coil 30 is energized, the electromagnetic force F3 exceeds the urging force F1 of the spring 25 and the attractive force F2 of the permanent magnet 40 (F3> F1 + F2), and the valve body 21 moves upward in the axial direction (+ X direction). To do. Then, as shown in FIG. 4, the valve body 21 is held in a state in which the annular portion 22 is separated from the valve seat 18, that is, in a valve-opened state in which the working fluid flow path 110 g is opened.

変形例に係る弁構造1によれば、作動油が通過可能な作動流体流路110gを有するボディ100と、作動流体流路110gを開閉する弁体21と、作動流体流路110gを閉弁する閉弁状態に弁体21を保持する永久磁石40と、を備える。 According to the valve structure 1 according to the modified example, the body 100 having the working fluid flow path 110g through which the hydraulic oil can pass, the valve body 21 for opening and closing the working fluid flow path 110g, and the working fluid flow path 110g are closed. It includes a permanent magnet 40 that holds the valve body 21 in a closed state.

これにより、弁体21が永久磁石40の吸引力F2によって閉弁状態に保持されているとき、弁体21が作動流体から圧力を受けた場合であっても、弁体21のバウンド動作を抑制することが可能となる。また、スプリング25の付勢力を大きくすることなく、弁体21を閉弁状態に保持することができるため、装置全体が大型化するのを防止することができる。また、スプリング25の付勢力に抗して、大きな電磁力により弁体21を移動する必要がないため、消費電力の増加を抑制することができる。また、弁体21を高速で動作させることが困難にならないため、応答性が低下するのを阻止することができる。 As a result, when the valve body 21 is held in the valve closed state by the attractive force F2 of the permanent magnet 40, the bouncing operation of the valve body 21 is suppressed even when the valve body 21 receives pressure from the working fluid. It becomes possible to do. Further, since the valve body 21 can be held in the closed state without increasing the urging force of the spring 25, it is possible to prevent the entire device from becoming large. Further, since it is not necessary to move the valve body 21 by a large electromagnetic force against the urging force of the spring 25, an increase in power consumption can be suppressed. Further, since it is not difficult to operate the valve body 21 at high speed, it is possible to prevent the responsiveness from being lowered.

その他、上記実施の形態は、何れも本開示の実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 In addition, all of the above embodiments are merely examples of embodiment of the present disclosure, and the technical scope of the present disclosure should not be construed in a limited manner by these. That is, the present disclosure can be implemented in various forms without departing from its gist or its main features.

上記実施の形態においては、永久磁石40は、弁体21を開弁状態に保持する。また、変形例においては、永久磁石40は、弁体21を閉弁状態に保持する。しかし、本開示はこれに限らない。永久磁石40は、弁体21のバウンド動作を抑制するため、開弁状態および閉弁状態の少なくとも一方の状態に弁体21を保持すればよい。例えば、開弁状態および閉弁状態の両方の状態に弁体21を保持してもよい。 In the above embodiment, the permanent magnet 40 holds the valve body 21 in the valve open state. Further, in the modified example, the permanent magnet 40 holds the valve body 21 in the valve closed state. However, this disclosure is not limited to this. In order to suppress the bouncing operation of the valve body 21, the permanent magnet 40 may hold the valve body 21 in at least one of the valve open state and the valve closed state. For example, the valve body 21 may be held in both the valve open state and the valve closed state.

また、本開示においては、バルブ20Aを開弁する場合、又は、バルブ20Bを閉弁する場合において、弁体21が永久磁石40に当接する際に生じる衝撃を吸収するための緩衝部材を設けてもよい。これにより、弁体21および永久磁石40が相互に受ける衝撃力を低減できるため、弁体21および永久磁石40の耐久性を上げることが可能となる。 Further, in the present disclosure, a cushioning member for absorbing the impact generated when the valve body 21 comes into contact with the permanent magnet 40 when the valve 20A is opened or the valve 20B is closed is provided. May be good. As a result, the impact force that the valve body 21 and the permanent magnet 40 receive from each other can be reduced, so that the durability of the valve body 21 and the permanent magnet 40 can be improved.

本開示は、弁体の動作不良を抑制することが要求される弁構造を備える作動機械に好適に利用される。 The present disclosure is suitably used for an operating machine having a valve structure that is required to suppress malfunction of the valve body.

1 弁構造
2 油圧ポンプモータ
3 シリンダ
4 油路
5 油路
6 ピストン
8 クランク軸
10,100 ボディ
10a,110a 穴
10b,110b 円筒部
10c,110c 円板部
10d 円板部
10f,110f 流路
10g,110g 作動流体流路
11,111 第1空間
11a,111a 面
11b,111b 端面
11c,111c 面
12,112 第2空間
12a,112a 面
12b,112b 内周面
13,113 第3空間
13a,113a 面
13b,113b 内周面
14,114 第4空間
14a,114a 内周面
15,115 第5空間
18 弁座
20A,20B バルブ
21 弁体
22 円環部
22a,22b 面
23 軸状部
25 スプリング
30 コイル
40 永久磁石
40a 面
1 Valve structure 2 Hydraulic pump motor 3 Cylinder 4 Oil passage 5 Oil passage 6 Piston 8 Crank shaft 10,100 Body 10a, 110a Hole 10b, 110b Cylindrical part 10c, 110c Disc part 10d Disc part 10f, 110f Flow path 10g, 110g working fluid flow path 11,111 1st space 11a, 111a surface 11b, 111b End surface 11c, 111c surface 12,112 2nd space 12a, 112a surface 12b, 112b Inner peripheral surface 13,113 3rd space 13a, 113a surface 13b , 113b Inner peripheral surface 14,114 4th space 14a, 114a Inner peripheral surface 15,115 5th space 18 Valve seat 20A, 20B Valve 21 Valve body 22 Ring part 22a, 22b surface 23 Axial part 25 Spring 30 Coil 40 Permanent magnet 40a surface

Claims (5)

作動流体が通過可能な作動流体流路を有する本体と、
前記作動流体流路を開閉する弁体と、
前記作動流体流路を開弁する開弁状態および前記作動流体流路を閉弁する閉弁状態の少なくとも一方の状態に前記弁体を保持する永久磁石と、
を備える、弁構造。
A main body having a working fluid flow path through which the working fluid can pass,
A valve body that opens and closes the working fluid flow path,
A permanent magnet that holds the valve body in at least one of a valve open state for opening the working fluid flow path and a valve closed state for closing the working fluid flow path.
A valve structure.
前記永久磁石は、前記開弁状態および前記閉弁状態の少なくとも一方の状態において、前記弁体を前記永久磁石に当接した状態に保持する、
請求項1に記載の弁構造。
The permanent magnet holds the valve body in contact with the permanent magnet in at least one of the valve open state and the valve closed state.
The valve structure according to claim 1.
前記弁体が前記永久磁石に当接する際に生じる衝撃を吸収するための緩衝部材をさらに備える、
請求項2に記載の弁構造。
A cushioning member for absorbing an impact generated when the valve body abuts on the permanent magnet is further provided.
The valve structure according to claim 2.
前記弁体が前記作動流体流路を閉弁する閉弁方向および前記弁体が前記作動流体流路を開弁する開弁方向のいずれか一方の方向へ前記弁体を付勢する付勢部材をさらに備え、
前記弁体は、電磁力により前記一方の方向とは反対の方向に移動するように構成される、
請求項1から3のいずれか一項に記載の弁構造。
An urging member that urges the valve body in either the valve closing direction in which the valve body closes the working fluid flow path or the valve opening direction in which the valve body opens the working fluid flow path. With more
The valve body is configured to move in a direction opposite to the one direction by an electromagnetic force.
The valve structure according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のいずれか一項に記載の弁構造を備える、作動機械。

An operating machine comprising the valve structure according to any one of claims 1 to 4.

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