JP2543000Y2 - 電磁切換弁 - Google Patents

電磁切換弁

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JP2543000Y2
JP2543000Y2 JP9669190U JP9669190U JP2543000Y2 JP 2543000 Y2 JP2543000 Y2 JP 2543000Y2 JP 9669190 U JP9669190 U JP 9669190U JP 9669190 U JP9669190 U JP 9669190U JP 2543000 Y2 JP2543000 Y2 JP 2543000Y2
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毅 安藤
智之 江井
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は、ソレノイドを励磁してスプールを移動させ
て流体の流路を切換える電磁切換弁に関する。
[従来の技術] 本願考案者等は、実願平1−00000号として第7図に
示す電磁切換弁を提案している。
第7図において、1弁本体であり、液圧源としてのポ
ンプ18を接続したポンプポートP、タンクポートTA,TB
及び少なくとも第1及び第2の負荷ポートA,Bに連通す
るスプール穴を備える。尚、ポンプポートTBはプラグで
閉鎖され、ポンプポートTAのみをタンク16に接続してい
る。
弁本体1のスプール穴にはスプール5が摺動自在に組
込まれ、両側のスプリング室8,8′に組込まれたスプリ
ング7,7′の力をスプリングシート6,6′を介して受けて
中立位置に保持される。
また弁本体1内には、スプール穴の両端のスプリング
室8,8′の間を連通する第1バイパス通路9と、スプー
ル5のランド14,14′により仕切られたタンクポート
TA,TBが常に開口する一対のタンク室10,10′の間を連
通する第2のバイパス通路12とを設けている。
弁本体1の両側にはソレノイド2,2′が配置され、ソ
レノイド2,2′内にはコイル3,3′、アマチュア4,4′お
よびプッシュピン11,11が設けられる。
電磁切換弁の動作は、ソレノイド2側のコイル3に通
電して励磁すると、アマチュア4が電磁力を受けて左側
に駆動され、プッシュピン11を介してスプール5を左側
に押す。このためスプール5は図示の中立位置から第1
負荷ポートAとポンプポートPを連通すると共に第2の
負荷ポートBとタンクポートTAをバイパス通路12を介し
て連通する第1の切換位置に移動し、負荷としてのアク
チュエータ、例えばシリンダ15を駆動する。
即ち、ポンプ18から吐出された流体はポンプポートP
から負荷ポートAを介しシリンダ15に供給される。シリ
ンダ15が作動すると、シリンダ15から流れ出した流体は
ポンプポートBからタンク室10へ流入し、更にバイパス
通路12を経て左側のタンク室10′へ流入しタンクポート
TAからタンク16へ環流される。
この第1切換位置への切換後にソレノイドのコイル
3の通電を遮断して消磁すると、スプール5はスプリン
グ7′のばね力により中立位置へ復帰する。
一方、ソレノイド2′側のコイル3′の通電により励
磁すると、アマチュア4′が電磁力を受けて右側に駆動
され、プッシュピン11′を介してスプール5を右側に押
す。このためスプール5は図示の中立位置から第2負荷
ポートBとポンプポートPを連通すると共に第1の負荷
ポートAとタンクポートTAを直接連通する第2の切換位
置に移動し、シリンダ15を逆方向に駆動する。
即ち、ポンプ18より吐出された流体はポンプポートP
より流入し負荷ポートBを経てシリンダ15へ供給され
る。シリンダ15が作動するとシリンダ15からの流体は負
荷ポートBを経て左側のタンク室10′へ流入し、タンク
ポートTAからタンク16へ環流される。
スプリング室8,8′を連通する第1のバイパス通路9
は、スプール5の切換時に第2のバイパス通路12を流れ
る流体により発生する圧力差を受けてスプール5の動き
が妨げられるのを防止するために設けられる。
即ち、第1の切換位置へのスプール5の切換えでタン
ク室10から10′に向けて第2バイパス通路12内をシリン
ダ15から流出した流体がタンク16に向って流れると、バ
イパス管路12の両端、即ちタンク室10,10′間に流体の
流量に応じてタンク室10側が高くタンク室10′側が低く
なる圧力差を発生する。この圧力差はスプール5の軸方
向の推力を加勢する方向に作用する。しかし、ソレノイ
を消磁したときは、第2のバイパス通路12の圧力差
はスプリング7′のばね力によるスプール5の復帰を妨
げる方向に作用する。
そこで第1のバイパス通路9を設けてタンク室10,1
0′間を連通すると、左側となる第1の切換位置へのス
プール5の移動でタンク室10′とスプリング室8′が連
通し、第1のバイパス通路9を介して右側のスプリング
室8を同圧とする。このため第2のバイパス通路12を流
れる流体により発生した圧力差で高圧側となったタンク
室10の圧力による力は、タンク室10に面した両側のラン
ド端面に相互に逆向きに作用し、スプール5に作用する
圧力差による力はバランスして零となる。
従って、ソレノイド2を消磁した際にスプリング7′
の力で確実にスプール5を中立位置に戻すことができ
る。
[考案が解決しようとする課題] しかしながら、このような電磁切換弁にあっては、ソ
レノイド2又は2′の励磁によりスプール5を切換え移
動した際に、シリンダ15から流出した流体の流れ力(フ
ローホース)を受けてスプール5の動きが妨げられる問
題があった。
例えばシリンダ15の作動で負荷ポートBからタンク室
10に流れ込んだ流体は、スプリング室8を仕切っている
スプール5のランド14の端面に押し戻す方向の流体力を
作用し、高圧大流量になるとソレノド2の駆動力を越え
る流れ力が生じ、スプール5の切換えができなくなる問
題があった。この点はソレノイド2′を励磁した場合も
同様である。
本考案は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、高圧大流量であっても流れ力によりスプール
の動きが妨げられず、円滑な切換えができる電磁切換弁
を得ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] この目的を達成するため本考案は次のように構成す
る。尚、実施例図面中の番号を併せて示す。
まず本考案は、 ポンプポートP、タンクポートTA及び少なくとも第1
及び第2の負荷ポートA,Bに連通するスプール穴を備え
た弁本体1と; 弁本体1のスプール穴に摺動自在に組込まれ、第1及
び第2の負荷ポートA,BをポンプポートP及びタンクポ
ートTAとの間を連通又は遮断するスプール5と; スプール穴の両端に形成されたスプリング室8,8′内
に組込まれスプール5を中立位置に保持する一対のスプ
リング7,7′と; 弁本体1の両側に配置され、いずれか一方の励磁によ
りスプール5を中立位置から第1切換位置又は第2切換
位置に駆動する一対のソレノイド2,2′と; スプール穴の両端のスプリング室8,8′の間を連通す
る第1バイパス通路9と; スプール5のランドにより仕切られた第2のタンク室
10′を介して反対側に形成された第1のタンク室10をタ
ンクポートTAに連通する第2のパイパス通路12と; を備えた電磁切換弁を対象とする。
このような電磁切換弁につき本考案は、スプール5の
タンク室10,10′側のランド端面をテーパ面20,20′と
し、更に第1のタンク室10を直接タンクポートTAに連通
する第3のバイパス通路24を第2のバイパス通路12の対
称な位置に設けたことを特徴とする。
[作用] このような構成を備えた本考案の電磁切換弁によれ
ば、タンク室10,10′に位置するスプールのランド端面
をテーパ面20,20′としたことで、負荷15からタンク室1
0,10′に流れ込んだ流体はテーパ面20,20′に当たるこ
とで、流れ力が軸方向の力と軸に垂直な方向の力に分解
でき、流れ力によりスプール5の動きを妨げる軸方向に
作用する力を低減し、高圧大流量での使用可能範囲を拡
大できる。
更にランド14,14′にテーパ面20,20′を設けたこと
で、第1の切換位置への切換時に、負荷15から流出した
後に第1のタンク室10、第2のバイパス通路12及び第2
のタンク室10′を通ってタンクポートTAからタンク16に
流体が流れる際に、第1のタンク室10内の流れによって
スプリング7′によるスプール5の戻りを妨げる流体力
が作用することから、新たに第3のバイパス通路24を設
けて第1のタンク室10をタンクポートTAに連通し、タン
ク室内10を流れる流体によりスプール5に作用する流れ
力を低減してソレノイド2を消磁したときのスプリング
7′によるスプール5の戻しを保障し、結果として高圧
大流量での使用可能範囲を拡大できる。
[実施例] 第1図は本考案の一実施例を示した実施例断面図であ
る。
第1図において、1弁本体であり、液圧源としてのポ
ンプ18を接続したポンプポートP、タンクポートTA,TB
及び少なくとも第1及び第2の負荷ポートA,Bに連通す
るスプール穴を備える。尚、タンクポートTBはプラグで
閉鎖され、タンクポートTAのみをタンク16に接続してい
る。
弁本体1のスプール穴にはスプール5が摺動自在に組
込まれ、両側のスプリング室8,8′に組込まれたスプリ
ング7,7′の力をスプリングシート6,6′を介して受けて
中立位置に保持される。また弁本体1内には、スプール
穴の両端のスプリング室8,8′の間を連通する第1バイ
パス通路9と、スプール5のランド14,14′により仕切
られたタンクポートTA,TBが常に開口する一対のタンク
室10,10′の間を連通する第2のバイパス通路12とを設
けている。
弁本体1の両側にはソレノイド2,2′が配置され、ソ
レノイド2,2′内にはコイル3,3′、アマチュア4,4′お
よびプッシュピン11,11が設けられる。
このような構成は第7図の構造と同じであるが、これ
に加えて本考案にあっては、まずスプール5に設けたタ
ンク室10,10′をスプリング室8,8′から仕切るランド1
4,14′のタンク室側の端面をテーア面20,20′としてい
る。
またタンク室10,10′間を連通する第2のバイパス通
路12に対しスプール穴を挟んだ対称となる位置に第3の
バイパス通路24を新たに設け、第3のバイパス通路24に
より右側のタンク室10を直接にタンクポートTAに連通し
ている。
第1の電磁切換弁の動作は、ソレノイド2側のコイル
3に通電して励磁すると、アマチュア4の電磁力を受け
て左側に駆動され、プッシュピン11を介してスプール5
を左側に押し第1の切換位置に向けて移動する。このス
プール5の移動により第2図に主要部を取出して示すよ
うに、第1負荷ポートAがポンプポートPと連通すると
共に第2の負荷ポートBがタンクポートTAがタンク室1
0、第2のにバイパス通路12、タンク室10′を介してタ
ンクポートTAに連通し、負荷としての例えばシリンダ15
を駆動する。
即ち、ポンプ18から吐出された流体はポンプポートP
から負荷ポートAを介しシリンダ15に供給される。シリ
ンダ15が作動すると、シリンダ15から流れ出した流体は
ポンプポートBからタンク室10へ流入し、更にバイパス
通路12を経て左側のタンク室10′へ流入しタンクポート
TAからタンク16へ環流される。
この第1切換位置への切換後にソレノイドのコイル
3の通電を遮断して消磁すると、スプール5はスプリン
グ7′のばね力により中立位置へ復帰する。
一方、ソレノイド2′側のコイル3′の通電により励
磁すると、アマチュア4′が電磁力を受けて右側に駆動
され、プッシュピン11′を介してスプール5を右側に押
し第2の切換位置に移動する。このスプール5の移動に
より第2負荷ポートBとポンプポートPを連通すると共
に第1の負荷ポートAとタンクポートTAを直接連通する
第2の切換位置に移動し、シリンダ15を逆方向に駆動す
る。即ち、ポンプ18より吐出された流体はポンプポート
Pより流入し負荷ポートBを経てシリンダ15へ供給され
る。シリンダ15が作動するとシリンダ15からの流体は負
荷ポートBを経て左側のタンク室10′へ流入し、タンク
ポートTAからタンク16へ環流される。
第1のバイパス通路9は、スプール5の切換時に第2
のバイパス通路12を流れる流体により発生する圧力差を
受けてスプール5の動きが妨げられるのを防止する。
スプール5のランド14,14′に形成したテーパ面20,2
0′は、例えば第2図に示す第1の切換位置への動作状
態に示すように、負荷ポートBからタンク室10に流入し
た矢印30で示す流体の流れをテーパ面20で受け、テーパ
面20に加わる流れ力は、スプール5の軸方向の成分と軸
に直交する方向の成分に分解される。この結果、第7図
の垂直なランド14の端面に比べ軸方向に加わる流れ力を
低減することができる。
しかしながら、第2図の第1の切換位置へ切換えた後
に、ソレノイド2を消磁してスプリング7′の力で中立
位置に戻すことが、高圧大流量になるとテーパ面20,2
0′の形成による流れ力により妨げられてできなくなる
問題を生じた。
そこで本考案にあっては、更に第3のバイバス通路24
を設け、以下に説明する理由により、この問題を解決し
ている。
第3図は第1図の実施例に示した第3のバイパス通路
24を除いた主要部の第1の切換位置へ切換説明図であ
り、第4図にタンク室10の部分を拡大して示す。
また第5図は第1図の実施例に示した第3のバイパス
通路24を除いた主要部の第2の切換位置へ切換説明図で
あり、第6図にタンク室10′の部分を拡大して示す。
第4図の場合には、負荷ポートBからタンク室10に流
入した圧油は、全体の流れの中で矢印30で示す成分が大
部分を占め、流入角度はψ1、流通角度はψ2となる。
第6図の場合には、負荷ポートAからタンク室10′に
流入した圧油は、全体の流れの中で矢印40で示す成分が
大部分を占め、流入角度はψ3、流出角度はψ4となる。
定常流体での流体力Fは、流入側、流出側の単位時間
当りの運動量変化の軸方向成分の差であることから、 F=PQvcosψ 但し、P:密度 Q:流量 v:流速 ψ:流入出角度 として求められる。
第4図における運動量は、 流入側 PQv1cosψ1 流出側 -PQv2cosψ2 となる。また第6図における運動量は、 流入側 PQv1cosψ3 流出側 -PQv2cosψ4 となる。
流入側の流速は、流量一定、断面積一定より、第4図
と第6図において等しく共にv1となり、流出側の流速も
第4図と第6図で等しく共にv2となる。
ここで、第4,6図の流出側の流通角度ψ2、ψ4は、ス
プール5のテーパ面20,20′の角度と等しいため、 ψ2=ψ4 と考えられる。よって、第4図と第6図の違いは流入角
度ψ1,ψ3、流速v1,v2となる。
ここで第4図の流入角度ψ1は、流体が矢印30のよう
に軸中心線に直交する方向の流れとなり、流入角度ψ1
は90°に近づく。従って、cos90°=0であることか
ら、cosψ1の値は0に近づく。
一方、第6図の流入角度ψ3は流れの方向が矢印40の
ように軸体中心線に平行になるため、流入角度ψ3は0
°に近づいている。従って、cos0°=1であることか
ら、cosψ3の値は1に近づく。
このため、 PQv1cosψ1<PQv1cosψ3 PQv2cosψ2=PQv2cosψ4 の関係が成り立つ。
流速v1,v2の関係は、スプール5のテーパ部20,20′
の形状により v1<v2 となることが確かめられている。よって、全体としての
運動量は、第4図では S1=PQv1cosψ1−PQv2cosψ2となり、第6図では、 S2=PQv1cosψ3−PQv2cosψ4となる。
その結果、 S1<S2<0またはS1<0<S2 の関係が考えられ、実際の流体力としては第3図のF1
および第5図の2又はF2′に示す力がスプール5に加わ
ると考えられる。
第3図の流体力をF1と第5図の流体力F2,F2′の間に
は、 F1>F2またはF1>0>F2 の関係が成立する。
このため第5図に示す流れでは、流体力F2又はF2′は
小さいため高圧大流量でのスプール切換え、例えば圧力
315kgf/cm2、流量160リットル/minでのソレノイド2′
の励磁によるスプール5の切換え、及びスプリング7に
よるスプール5のリターンは問題なくできる。
しかし、第3図に示す流れでは、ソレノイド2の励磁
によるスプール5の切換えは問題ないが、スプリング
7′によるスプール5のリターンは流体力F1により妨げ
られ、例えば圧力315kgf/cm2、流量160リットル/min側
でスプリング7′によりスプール5がリターンせずとい
う結果が得られた。
そこで本願考案にあっては、第2図に示すように、第
3のバイパス通路24を設け、タンク室10の流れを、第2
のバイパス通路12に流れ込む矢印30の成分と、第3のバ
イパス通路24に流れ込む矢印50の成分との2つに分け、
流体力F1の原因となる矢印30の流れを小さくしてタンク
室10の流れを平均化したものである。
この第3のバイパス通路24の形成により、テーパ部2
0,20′を設けたことで、例えば圧力315kgf/cm2、流量16
0リットル/minでのスプリング7′によるスプール5の
戻りを実現することができた。
尚、タンク室10′については、矢印60で示す流れとな
り、この場合には流入角度及び流出角度がともに90°で
あり、スプール5の軸方向に流体力は作用しない。
また第2のバイパス通路24を設けても、第5,6図に示
した第2の切換位置からのリターン動作との間には大差
がないことが確認されている。
[考案の効果] 以上説明したように本考案によれば、スプールのタン
ク室に面したランド端面をテーパ面としてスプールの動
きを妨げる流体力を低減し、更にテーパ面を形成したこ
とによるスプールのリターン不作動を、両側のタンク室
を連通する第2のバイパス通路の対称位置に第3のバイ
パス通路を設け、実質的に第2のバイパス通路を2本設
けたことにより、タンク室の流れを平均化してスプール
リターンを妨げる流体力を低減し、その結果、高圧大流
量での使用可能範囲をさらに拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の実施例断面図; 第2図は第1図の主要部を取出して示した説明図; 第3図は第3のバイパス通路を設けていない時の第1の
切換位置での流体の流れを示した説明図; 第4図は第3図の右側のタンク室の流れを拡大した説明
図; 第5図は第3のバイパス通路を設けていない時の第2の
切換位置での流体の流れを示した説明図; 第6図は第5図の右側のタンク室の流れを拡大した説明
図; 第7図は本願考案者等が既に提案している電磁切換弁の
断面図である。 図中、 1:弁本体 2,2′:ソレノイド 3,3′:コイル 4,4′:アマチュア 5:スプール 6,6′:スプリングシート 7,7′:スプリング 8,8′:スプリング室 9:第1のバイパス通路 10,10′:タンク室 11,11′:プッシュピン 12:第2のバイパス通路 14,14′:ランド 15:シリンダ 16:タンク 18:ポンプ 20,20′:テーパ面 24:第3のバイパス通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−231003(JP,A) 実開 昭54−151826(JP,U) 実開 昭57−179(JP,U) 実開 平2−21304(JP,U)

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポンプポート、タンクポート及び少なくと
    も第1及び第2の負荷ポートに連通するスプール穴を備
    えた弁本体と; 該弁本体のスプール穴に摺動自在に組込まれ、第1及び
    第2の負荷ポートをポンプポート及びタンクポートとの
    間を連通又は遮断するスプールと; 前記スプール穴の両端に形成されたスプリング室内に組
    込まれ前記スプールを中立位置に保持する一対のスプリ
    ングと; 前記弁本体の両側に配置され、いずれか一方の励磁によ
    り前記スプールを中立位置から前記第1の切換位置又は
    第2の切換位置に駆動する一対のソレノイドと; 前記スプール穴の両端のスプリング室の間を連通する第
    1バイパス通路と; 前記スプールのランドにより仕切られた第2のタンク室
    を介して反対側に形成された第1のタンク室をタンクポ
    ートに連通する第2のバイパス通路と; を備えた電磁切換弁に於いて、 前記スプールの前記タンク室側のランド端面をテーパ面
    とし、更に前記第1のタンク室を直接タンクポートに連
    通する第3のバイバス通路を前記第2のバイパス通路と
    対称な位置に設けたことを特徴とする電磁切換弁。
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