JP2806631B2 - 高速電磁弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、流体通路を高速で開閉する高速電磁弁装置
に関する。

背景技術 高速電磁弁は流体通路、例えば油圧回路における種々
の制御に用いられる。このような高速電磁弁は、高頻度
の切換が可能であり、又、マイクロコンピュータ等の制
御部からのデジタル信号をそのまま入力して作動するこ
とができ、さらに高頻度の切換による流量制御も可能で
あるという優れた特性を有する。以下、高速電磁弁を油
圧シリンダの駆動制御に使用した例を図により説明す
る。

第１図は高速電磁弁を用いた油圧回路の回路図であ
る。図で、１は油圧ポンプ、２はサーボシリンダであ
る。サーボシリンダ２のロッド側には、図示しない可変
容量油圧ポンプのおしのけ容積可変機構、例えば斜板が
連結されている。３はタンク、4Aは油圧ポンプ１とサー
ボシリンダ２のヘッド側との間に介在する高速電磁弁、
4Bはサーボシリンダ２のヘッド側とタンク３との間に介
在する高速電磁弁である。

前記可変容量油圧ポンプの吐出流量を適正に制御する
ため、図示しないマイクロコンピュータから制御信号
が、例えば高速電磁弁4Aに出力されると、高速電磁弁4A
は図の下側位置に切換えられる。この結果、サーボシリ
ンダ２は、両室の受圧面積の差に応じてロッドを伸長す
る方向に駆動されて斜板の傾転量を増大（減少）させ
る。逆に、制御信号が高速電磁弁4Bに出力され、これが
下側位置に切換えられると、サーボシリンダ２のヘッド
側はタンク３に接続され、ロッドが縮んで斜板の傾転量
は減少（増大）する。このような動作はマイクロコンピ
ュータからのデジタル信号の直接入力により高度の応答
性をもって実行される。

ところで、上記のような優れた特性を備えた高速電磁
弁は、その反面次のような問題点を有する。即ち、高速
電磁弁は高速作動を達成するため、その構造上、スプー
ルを小径とし、かつ、そのストロークを短くせざるを得
ない。このため、圧損が増大し、処理し得る流量は減少
し、この結果、直接制御することができる油圧シリンダ
の大きさ、出力等は自ら制約される。この問題点を解決
するためには、高速電磁弁への供給圧力を上昇させる手
段があるが、この手段はエネルギー損失が大きくなり好
ましい手段ではない。又、高速電磁弁を大型化する手段
は、現在の使用電圧をそのまま適用する場合には、さき
に述べた構造上の理由から困難であり、あえてこれを行
えば高速電磁弁の特性たる応答性を損なうことになる。

このような現状に鑑みて、本発明者は先に、特開昭62
−292982号公報に示す高速電磁弁装置を提案した。この
高速電磁弁装置を第２図に示す。第２図で、10は当該高
速電磁弁装置の外殻を形成する本体で、入力ポート11
と、出力ポート12とを有しており、これらの入力ポート
11と出力ポート12との間に、高速電磁弁部10Aとロジッ
ク弁部10が縦方向に連接して配置してある。高速電磁弁
部10Aは、その外殻を形成する第１のスリーブ13と、こ
の第１のスリーブ13に形成された入力ポート14、この入
力ポート14に連通可能な通路15、およびこの通路15に連
通する出力ポート16を有するとともに、当該第１のスリ
ーブ13に移動可能に設けられ、入力ポート14と通路15す
なわち出力ポート16との間を開閉可能なスプール17を備
えている。また、ロジック弁部10Bは高速電磁弁部10Aの
第１のスリーブ13を囲むように本体10の内部に配置され
る第２のスリーブ18と、この第２のスリーブ18に形成さ
れた入力ポート19と、この入力ポート19に通過可能な出
力ポート20と、これらの入力ポート19と出力ポート20と
の間を開閉するポペット21とを有し、このポペット21の
内部には制御室22、および入力ポート19と制御室22とを
連通させる小径貫通孔23とを有している。

24はポペット21の制御室22に配置され、ポペット21お
よびスプール17に対して復帰力を付与可能な戻しばね、
25には第１のスリーブ13と第２のスリーブ18の間、すな
わちスプール17とポペット21との間に配置され、スプー
ル17およびポペット21の移動を規制可能なストッパであ
る。上記した戻しばね24およびストップ25は、高速電磁
弁部10Aおよびロジック弁部10B双方の構成部品を兼ねて
いる。そして、ロジック弁部10Bの入力ポート19は本体1
0の入力ポート11に連通すると共に、上述したように小
径貫通孔23を介して制御室22に連通している。また、制
御室22はストッパ25に形成した孔部を介して高速電磁弁
部10Aの入力ポート14に連通している。また、ロジック
弁部10Bの出力ポート20と高速電磁弁部10Aの出力ポート
16とは、本体10内に設けられた該本体10の出力ポート12
に連通する通路26に連通している。

この高速電磁弁装置においておこなわれる動作は次ぎ
のとおりである。即ち、高速電磁弁10Aのコイルは励磁
されない時にあっては、スプール17の戻しばね24によっ
て図示上方に押圧され、したがって本体10の入力ポート
11、ロジック弁部10Bの入力ポート19、小径貫通孔23、
制御室22、高速電磁弁部10Aの入力ポート14は、高速電
磁弁10Aの通路15および出力ポート16、本体10の通路2
6、出力ポート12に対し、第１のスリーブ13とスプール1
7によって形成されるシート部で遮断される。

また、本体10の入力ポート11の圧力と制御室22の圧力
とは等しくなり、ポペット21の上面および下面間の受圧
面積差による押圧力と、戻しばね24の力によって、ポペ
ット21が図示下方に押圧され、これにより本体10の入力
ポート11、ロジック弁部10Bの入力ポート19は、出力ポ
ート20、通路26、本体10の出力ポート12に対して遮断さ
れる。

この状態で、高速電磁弁部10Aのコイルが励磁される
と、当該高速電磁弁部10Aのスプール17は戻しばね24の
力に抗して図示下方に移動し、これによって制御室22内
の圧油は当該高速電磁弁部10Aの入力ポート14、通路1
5、出力ポート16、通路26を経て本体10の出力ポート12
から急速に排出される。また、本体10の入力ポート11か
らロジック弁部10Bの入力ポート19を経て導かれる圧油
は、小径貫通孔23において絞られ、このため直には制御
室22内に流入しない。これによって、制御室22の圧力
は、上述した高速電磁弁部10Aからの流出により減圧さ
れ、ポペット21の入力ポート19側端面に加わる力、およ
び出力ポート20側に位置する端面に加わる圧力によって
ポペット21を図示上方に押上げようとする力が、制御室
22の圧力および戻しばね24の力によってポペット21を図
示下方に押圧しようとする力よりも大きくなり、ポペッ
ト21はストップ25に当たるまで上昇する。これにより、
ロジック弁部10Bの入力ポート19と出力ポート20が連通
し、本体10の入力ポート11から流入する油はロジック弁
部10Bの入力ポート19、出力ポート20、通路26を経て、
高速電磁弁部10Aの出力ポート16から流出する油と合流
して、本体10の出力ポート12から排出される。なおこの
とき、ポペット21の上方への移動に伴って戻しばね24は
たわめられ、これによってスプール17を上方に押上げよ
うとする力が増加するが、高速電磁弁部10Aの励磁によ
ってすプール17を下方に押圧する力の方がはるかに大き
い。したがって当該スプール17が押上げられることはな
い。

上記構成の高速電磁弁装置にあっては、高速電磁弁10
Aにロジック弁部10Bを連接してあることから、高速電磁
弁部10Aの励磁時に高速電磁弁部10Aの出力ポート16とロ
ジック弁部10Bの出力ポート20の双方を介して、通を26
を経て本体10の出力ポート12から合流した圧油を排出で
き、したがってこの高速電磁装置によって作動するアク
チュエータ等に、通常の高速電磁弁を設ける場合に比べ
て多くの流量を与えることができる。

また、この実施例にあっては、１つの本体10内に高速
電磁弁部10Aとロジック弁部10Bとを縦方向に連接したこ
と、戻しばね24とストッパ25とを高速電磁弁部10Aとロ
ジック弁部10Bの双方の共用部品としたこと、ポペット2
1の制御室22とスプール17のシート部との間の容積をス
トッパ25が配置可能な程度の小さい容積に設定してある
ことから、本体10の全体形成即ち外径寸法の小型化を図
ることができる。

さらに、上記したようにポペット21の制御室22とスプ
ール17のシート部との間の容積を小さく設定してあるこ
とから、制御室22の圧力の立上がり立下がり応答が向上
し、スプール17の応答性が良く、優れた制御制度が得ら
れる。

これらの優れた利点を有するにもかかわらず、上記従
来の高速電磁弁装置に対しては、全体寸法をさらに小形
とすることが望まれている。

本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決
し、全体寸法をさらに低減することができる高速電磁弁
装置を提供することにある。

発明の開示 上記目的を達成するため、本発明によれば、本体入力
ポート及び本体出力ポートを有する本体と、前記本体内
に配置された高速電磁弁部及びロジック弁部とを備え、
前記高速電磁弁部は、前記本体出力ポートに連通する電
磁弁出力ポートと、電磁弁入力ポートが形成された電磁
弁スリーブと、前記電磁弁入力ポートを前記電磁弁出力
ポートの連通路を電気信号に応じて高速開閉するスプー
ルとを有し、前記ロジック弁部は、前記本体内壁に案内
されると共に、前記本体入力ポートに連通するロジック
弁入力ポート及び前記本体出力ポートに連通するロジッ
ク弁出力ポートを備えたロジック弁スリーブと、前記ロ
ジック弁入力ポートと前記ロジック弁出力ポートとの連
通路を開閉するポペットと、このポペット内に形成され
た前記ロジック弁入力ポートと小径貫通孔を介して連通
する制御室と、前記スプール及び前記ポペット復帰力を
付与する戻しばねと、前記電磁弁スリーブと前記ロジッ
ク弁スリーブとの間に配置され、前記制御室と前記電磁
弁入力ポートとを連通させるプレートとを有する高速電
磁弁装置において、前記電磁弁スリーブを前記本体の内
壁に形成された案内部で案内して支持しかつ前記電磁弁
出力ポートを電磁弁スリーブに直接に形成し、前記プレ
ートを前記ロジック弁スリーブの上端の内周側に形成さ
れた突出部によって案内して支持し、前記電磁スリーブ
及びプレートと前記ロジック弁スリーブとを前記本体内
に密着して積重ねた状態で、前記プレートが前記電磁弁
スリーブと前記ロジック弁スリーブとの間に密接介在す
るように配置すると共に、前記電磁弁スリーブ、プレー
ト及びロジック弁スリーブをほぼ同一の外径にしたもの
である。

高速電磁弁部が励磁されないとき、スプールは電磁弁
入力ポートと電磁弁出力ポートとの間を戻しばね復帰力
により遮断し、又、ポペットはロジック弁入力ポートと
ロジック弁出力ポートとの間を同じく戻しばねの復帰力
により遮断し、高速電磁弁装置は遮断状態にある。

次に、高速電磁弁部が励磁されたとき、戻しばねのば
ね力に抗してスプールが駆動され、電磁弁入力ポートと
電磁弁出力ポートが導通する。これにより、制御室内の
流体が電磁弁入力ポートおよび電磁弁出力ポートを介し
て急速に排除され、ポペットも流体圧により戻しばねの
ばね力に抗して駆動され、ロジック弁入力ポートとロジ
ック弁出力ポートが導通する。この結果、高速電磁弁装
置が導通状態となる。

以上の高速電磁弁装置において、好ましくは、前記ロ
ジック弁スリーブは前記本体の内壁の案内部にＯリング
を介することなく直接接触している。

図面の簡単な説明 第１図は高速電磁弁装置が使用される油圧回路の回路
図である。

第２図は従来の高速電磁弁装置の要部断面図である。

第３図は本発明の一実施例による高速電磁弁装置の要
部断面図である。

第４図は第３図のIV−IV線に沿った断面図である。

発明が実施するための最良の形態 以下、本発明の図示の実施例に基づいて説明する。

第３図は本発明の実施例に係わる高速電磁弁装置の要
部断面図、第４図は第３図に示すIV−IV線に沿う断面図
である。各図で、第２図に示す部分と同一または等価な
部分には同一符号を付して説明する。30は本実施例の高
速電磁弁装置の本体、30Sは高速電磁弁部、30Lはロジッ
ク弁部である。31は高速電磁弁部30Sのスリーブであ
り、本体30の内壁に形成された案内部30a,30bに案内さ
れて設置される。スリーブ31には、通路31a及び入力ポ
ート31bが形成され、両者は高速電磁弁部30Sが非励磁の
ときばね24のばね力により付勢されたスプール17で遮断
されている。

32は中央に開口する有するリング状のプレートであ
り、本体30の内壁に形成された案内部30b内に設置され
ている。

33はロジック弁部30Lのスリーブであり、スリーブ3
1、プレート32と同じく本体30の内壁に形成された案内
部30c内に設置され、かつこれに案内されている。スリ
ーブ33の下端面及び外周面は本体30のこの案内部30cを
含む内壁にＯリングを介することなく直接接触する状態
にあり、これら接触面を高精度に加工することによりシ
ール性が確保される。

スリーブ33には、制御室22、小径貫通孔23を有するポ
ペット21が捜通されると共に、突出部33a、入力ポート3
3b及び出力ポート33cが形成されている。入力ポート33b
と出力ポート33cは、高速電磁弁部30Sが非励磁のときば
ね24のばね力及び制御室22の流体圧が付与された状態の
ポペット21により遮断されている。

スリーブ31、プレート32及びスリーブ33は全てほぼ同
じ外径を有し、かつこれらは密着して積重ねた状態で設
置される。また、プレート32はスリーブ33の上端の内周
側に形成された突出部33aによって案内される構成とな
っている。

34は第４図に示すように、案内部30bに形成された２
つの溝、35,36は通路を示す。溝34及び通路35,36により
スリーブ31の通路31aと出力ポート12とが連通され、ま
た、通路36によりスリーブ33の出力ポート33cと出力ポ
ート12とが連通されている。

本実施例の動作は、第２図に示す高速電磁弁装置の動
作と同じである。即ち、高速電磁弁部30Sが非励磁のと
き、前述のように、スプール17及びポペット21は遮断位
置にあり、この結果高速電磁弁装置の入力ポート11と出
力ポート12の間は遮断されている。

高速電磁弁部3Sが励磁されると、スプール17がばね24
のばね力に抗して駆動され、スリーブ31の入力ポート31
bと通路31aとが導通状態となる。これにより、制御室22
内の圧油がプレート32の中央開口、入力ポート31b、通
路31aを介して急速に排出される。このため、制御室22
内の圧力が低下し、ポペット21は入力ポート11,33bに供
給されている油圧によりばね24のばね力に抗して駆動さ
れ、スリーブ33の入力ポート33bと出力ポート33cとが導
通状態となる。これにより、高速電磁弁装置の入力ポー
ト11と出力ポート12との間が導通状態となる。

このように、本実施例では、スリーブ31、プレート32
及びスリーブ33を本体30の内壁に形成された各案内部で
案内するようにしたので、第２図に示す従来の高速電磁
弁装置の利点をそのまま保持しつつ、しかも第２のスリ
ーブで第１のスリーブを案内する必要がなくなり、この
結果、径方向の寸法を大幅に低減することができる。ま
た、単にスリーブ33、プレート32及びスリーブ31を順に
本体的に積重ねて設置するだけであるので、構成簡素で
ありかつ組立て容易である。更に、スリーブ33の下端面
及び外周面はＯリングを介することなく直接本体と接触
する構成としたので、部品点数及び加工工数を低減する
ことができる。

産業上の利用可能性 本発明によれば、電磁弁スリーブ、プレート及びロジ
ック弁スリーブを本体内壁で案内するようにしたので、
従来装置の利点に加えて、径方向の寸法を大幅に低減す
ることができる。また、電磁弁スリーブ、プレート及び
ロジック弁スリーブを単に積重ねた構成であるので、構
成簡素かつ組立て容易とすることができる。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本体入力ポート（11）及び本体出力ポート
   （12）を有する本体（30）と、前記本体内に配置された
   高速電磁弁部（30S）及びロジック弁部（30L）とを備
   え、前記高速電磁弁部は、前記本体出力ポートに連通す
   る電磁弁出力ポート（31a）と、電磁弁入力ポート（31
   b）が形成された電磁弁スリーブ（31）と、前記電磁弁
   入力ポートと前記電磁弁出力ポートの連通路を電気信号
   に応じて高速開閉するスプール（17）とを有し、前記ロ
   ジック弁部は、前記本体内壁に案内されると共に、前記
   本体入力ポートに連通するロジック弁入力ポート（33
   b）及び前記本体出力ポートに連通するロジック弁出力
   ポート（33c）を備えたロジック弁スリーブ（33）と、
   前記ロジック弁入力ポートと前記ロジック弁出力ポート
   との連通路を開閉するポペット（21）と、このポペット
   内に形成された前記ロジック弁入力ポートと小径貫通孔
   （23）を介して連通する制御室（22）と、前記スプール
   及び前記ポペットに復帰力を付与する戻しばね（24）
   と、前記電磁弁スリーブ（31）と前記ロジック弁スリー
   ブ（33）との間に配置され、前記制御室と前記電磁弁入
   力ポートとを連通させるプレート（32）とを有する高速
   電磁弁装置において、 前記電磁弁スリーブ（31）を前記本体（30）の内壁に形
   成された案内部（30a,30b）で案内して支持しかつ前記
   電磁弁出力ポート（31a）を電磁弁スリーブ（31）に直
   接に形成し、前記プレート（32）を前記ロジック弁スリ
   ーブ（33）の上端の内周側に形成された突出部（33a）
   によって案内して支持し、前記電磁スリーブ及びプレー
   ト（32）と前記ロジック弁スリーブ（33）とを前記本体
   内に密着して積重ねた状態で、前記プレート（32）が前
   記電磁弁スリーブ（31）と前記ロジック弁スリーブ（3
   3）との間に密接介在するように配置すると共に、前記
   電磁弁スリーブ（31）、プレート（32）及びロジック弁
   スリーブ（33）をほぼ同一の外径にしたことを特徴とす
   る高速電磁弁装置。
2. 【請求項２】請求の範囲第１項記載の高速電磁弁装置に
   おいて、前記ロジック弁スリーブ（33）は前記本体（3
   0）の内壁の案内部（30c）にＯリングを介することなく
   直接接触していることを特徴とする高速電磁弁装置。