JP3205595B2 - 電気油圧サーボ弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スプールによって油圧
回路を制御する電気油圧サーボ弁の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気油圧サーボ弁ではその駆動手段とし
てソレノイドなどが使用され、この電気油圧サーボ弁を
小型、軽量に構成するものとして特開昭５４−４４２２
２号公報に開示されるように、直線往復動するスプール
をハウジングの片側に一体に設けた２個のソレノイドに
より往路、復路をそれぞれ駆動するものが知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置では、組み立て後又は経年変化などでソレノイ
ドの駆動軸とスプールの軸心がずれた場合には弁に無理
な力が加わってヒステリシス特性が悪化することがあ
り、さらにこれらの軸線を一致させる調芯作業には多大
な労力を必要とし、製造コストや点検作業の増大を招く
原因となることがあった。 そこで本発明は、ソレノイ
ドの軸とスプールの軸を容易に調芯できる小型軽量な電
気油圧サーボ弁を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ハウジングの
片側に一対に設けた２個のソレノイドにより直線往復動
するスプールの往路、復路をそれぞれ駆動する電気油圧
サーボ弁において、前記ソレノイドの駆動軸をスプール
から独立させて形成するとともに、駆動軸の端部が前記
スプールの端部に当接するよう配設し、ソレノイドの駆
動軸の端部に係合してこの駆動軸を前記スプールに向け
て付勢する第１の弾性部材を設ける一方、スプールの端
部に係合してこのスプールを前記ソレノイドに向けて付
勢する第２の弾性部材を設けたことを特徴とする。

【０００５】また、前記スプールの中立位置において、
前記第１及び第２の弾性部材にそれぞれ所定の初期荷重
を加える。

【０００６】また、前記ソレノイドの軸の端部がスプー
ルの端部と当接可能かつ、スプールの軸線と平行な位置
にソレノイドの軸を配設する。

【０００７】

【作用】したがって、スプールとソレノイドの駆動軸が
それぞれ端部で当接しているため、スプールを牽引する
側のソレノイドに通電するとソレノイドの駆動軸が第１
の弾性部材に抗して変位し、スプールがハウジング内の
油圧回路を切り換える一方、スプールを押圧する側のソ
レノイドに通電するとソレノイドの軸が第２の弾性部材
に抗してスプールを押圧してソレノイドの反対側へ変位
させ、ハウジング内の油圧回路を前記とは逆方向に切り
換える。

【０００８】また、第１及び第２の弾性部材に初期荷重
を与えたため、ソレノイドの非通電時にはスプール及び
ソレノイドの駆動軸を中立位置に保持するとともに、ソ
レノイドの駆動軸及びスプールの端部を互いに押圧した
当接状態を維持して軸方向のがたを排除する。

【０００９】また、ソレノイドの駆動軸がスプールの端
部と当接可能な範囲内でスプールと平行な位置にも配設
できるため、駆動軸とスプールの端部が互いに当接して
いればソレノイドの駆動軸とスプールの軸線がずれてい
てもスプールを作動することが可能となり、軸線がずれ
てもスプール及びソレノイドに過負荷をかけることがな
い。

【００１０】

【実施例】図１〜図４に本発明の実施例を示す。

【００１１】図１〜図４に示すように、１は５ポートの
スプール３で構成される電気油圧サーボ弁を収装するハ
ウジングで、内側にはスリーブ２を固設するとともにこ
のスリーブ２の内部には同軸的にスプール３を摺動自由
に収装し、ハウジング１の開口端をカバー５及び８で密
封している。

【００１２】ハウジング１の側面には図示しないタンク
又は油圧ポンプの吸い込み側に接続されるタンクポート
１０、１４と、図示しないアクチュエータに接続される
作動ポート１１、１３と、図示しない油圧ポンプの吐出
側に接続されるポンプポート１２が開口しており、それ
ぞれハウジング１の内周に設けられた環状溝１０ａ、１
１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａと連通している。

【００１３】これらハウジング１の環状溝１０ａ〜１４
ａに対応してスリーブ２には外周と内周を連通するポー
ト２０、２１、２２、２３、２４が設けられ、ポート２
０は環状溝１０ａと、ポート２１は環状溝１１ａと、ポ
ート２２は環状溝１２ａと、ポート２３は環状溝１３ａ
と、ポート２４は環状溝１４ａとそれぞれ連通してい
る。

【００１４】スリーブ２に収装されたスプール３の一端
はハウジング１のカバー８を貫通して突出する。このス
プール３の外周にはスリーブ２の内周に摺接するランド
３０、３１、３２、３３が形成され、これらランド３０
〜３３の端面の両側には作動油の通路となる環状溝８０
〜８４が形成される。ランド３０のカバー８側の端面か
ら環状溝８０が、ランド３０及び３１の間に環状溝８１
が、ランド３１及び３２の間に環状溝８２が、ランド３
２及び３３の間に環状溝８３が、ランド３３のカバー５
側の端面から環状溝８４がそれぞれ形成されている。

【００１５】スプール３の中立位置において環状溝８０
はスリーブ２のポート２０を介してタンクポート１０
と、環状溝８１は同じくポート２１を介して作動ポート
１１と、環状溝８２はポート２２を介してポンプポート
１２と、環状溝８３がポート２３を介して作動ポート１
３と、環状溝８４はポート２４を介してタンクポート１
４とそれぞれ連通し、これらポート１０〜１４のそれぞ
れの間をランド３０〜３３で画成している。

【００１６】スプール３の端部においてハウジング１に
締結されたカバー５には、スプール３の中立位置を調整
する調整ネジ５５がスプール３と同軸上の位置でカバー
５を貫通すると共に螺合し、このカバー５の外側では調
整ネジ５５が外周に螺合するナット５６で固定される。

【００１７】カバー５の内部にはスプリングシート５２
がスプール３の軸方向に摺動自由に収装されており、こ
のスプリングシート５２は有底の円筒部材で形成され
て、底部をカバー５の内側に突出した調整ネジ５５に当
接させている。スプリングシート５２の円筒端部にはス
リーブ２を所定の位置に保持するスプリング５３が当接
する一方、このスプリングシート５２の内周にはスプー
ル３の中立位置を調整するスプリング５１を収装してお
り、スプリング５１の他端はスプール３の端部外周に嵌
合したスプリングシート５４と当接し、スプール３をカ
バー８方向に付勢する。

【００１８】一方、スプール３が突出するカバー８の外
側にはコイル４１、４２で構成されたソレノイド４を収
装したケース９が締結される。ケース９の内周には磁石
４５を挟持するようにコイル４１、４２が配設され、さ
らに内側には軸受４４で軸方向に摺動自由に支持した駆
動軸４０とこの駆動軸４０が貫通したプランジャ４３が
収装される。なお、プランジャ４３は駆動軸４０に固着
し、さらに駆動軸４０はスプール３と同軸上に配設され
る。このプランジャ４３はコイル４１を励磁するとスプ
ール３方向に変位し、また、コイル４２を励磁すること
により逆のコイル４１方向に変位する。

【００１９】駆動軸４０の一端はカバー８から突出した
スプール３の一端とナット１５及び４６を介して当接し
ており、図２に示すように駆動軸４０の一端に設けたネ
ジ部４０ａに皿バネ７に設けた貫通孔７ｂを挿通した後
にナット４６を螺着して皿バネ７の中央部を駆動軸４０
に固定し、同じくスプール３の一端に設けたネジ部３ａ
に皿バネ６の貫通孔６ｂを挿通した後にナット１５を螺
着して皿バネ６の中央部をスプール３に固定し、ネジ部
３ａ及び４０ａから突出したナット１５及び４６の端面
が当接している。

【００２０】このネジ部３ａ及び４０ａの外径はそれぞ
れスプール３及び駆動軸４０より小さい所定の外径に形
成されるとともに、長さはナット１５及び４６の厚さよ
りも小さい値に設定される。したがって、ナット１５及
び４６からスプール３及び駆動軸４０の端部が突出する
ことがなくナット１５及び４６の端部が互いに当接し、
またナット１５はネジ部３ａを挿通した皿バネ６をスプ
ール３の端面に押圧して固定し、同じく、ナット４６は
ネジ部４０ａを挿通した皿バネ７を駆動軸４０の端面に
押圧して固定する。

【００２１】第２の弾性部材としてのダイヤフラム型の
皿バネ６は図３に示すように、中央部にネジ部３ａをそ
れぞれ挿通する貫通孔６ｂを備えるとともに、同心円状
に貫通した環状孔６ａが設けられた円板状の弾性部材で
構成される。環状孔６ａは皿バネ６が変位する際にケー
ス９内に満たされた流体を通過させて圧縮することを防
いでいる。図示はしないが第１の弾性部材としての皿バ
ネ７も皿バネ６と同様なネジ部４０ａを挿通する貫通孔
７ｂと、同心円状の環状孔７ａを備える弾性部材で形成
される。

【００２２】皿バネ６の外周端部はカバー８から突出し
てケース９の内周と係合する突出部８ａで支持されてハ
ウジング１方向への動きを規制され、さらに突出部８ａ
が皿バネ６の外周端部に当接する位置は貫通孔６ｂが係
止されるスプール３の端面よりケース９側に位置するた
め、皿バネ６がたわんで所定の初期荷重を与えられてス
プール３及びナット１５を駆動軸４０に向けて付勢す
る。同じく皿バネ７の外周端部はケース９がカバー８と
係合する開口端に設けた段部９ａで支持されてプランジ
ャ４３方向への動きを規制され、さらに段部９ａと皿バ
ネ７の外周端部が当接する位置は貫通孔７ｂが係止され
る駆動軸４０の端面よりカバー８側に位置するため、皿
バネ７がたわんで所定の初期荷重を与えられて駆動軸４
０及びナット４６をスプール３に向けて付勢する。

【００２３】したがって、スプール３のナット１５と駆
動軸４０のナット４６は皿バネ６及び７の所定の初期荷
重で互いに常時押圧し、スプール３の中立位置において
は皿バネ６及び７の初期荷重によって中立位置が保持さ
れる。

【００２４】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００２５】ソレノイド４に電力を供給しないスプール
３の中立位置では、互いに押圧するスプール３とプラン
ジャ４３の駆動軸４０は皿バネ６及び７の力の平衡点に
あり、ハウジング１の側面に開口したポート１０〜１４
はスプール３のランド３０〜３３でそれぞれ仕切られて
独立した状態を保持している。なお、この中立位置の調
整はナット５６を緩めた状態で調整ネジ５５を締め込む
又は緩めることによって、スプリング５１のスプール３
を駆動軸４０方向に付勢する初期荷重を調整し、スプー
ル３を移動させて中立位置を調整する。

【００２６】スプール３を駆動するためソレノイド４の
コイル４１に通電すると、プランジャ４３が電流に応じ
てスプール３方向に変位する。駆動軸４０はプランジャ
４３及び皿バネ７に押され、スプール３を駆動軸４０に
向けて付勢する皿バネ６に抗して変位し、ナット４６及
び１５を介してスプール３をカバー５に向けて変位させ
る。すなわち、ランド３０がカバー５方向に移動するた
め作動ポート１１とタンクポート１０が連通し、同じく
ランド３２も変位してポンプポート１２と作動ポート１
３とを連通状態にする。

【００２７】一方、ソレノイド４のコイル４２に通電す
ると、プランジャ４３が電流に応じてコイル４１方向に
変位する。駆動軸４０はスプール３方向に駆動軸４０を
付勢する皿バネ７に抗してプランジャ４３に引かれて変
位し、これに伴ってスプール３は駆動軸４０に向けて皿
バネ６で付勢されているため、ナット４６が変位した位
置までナット１５及びスプール３が駆動軸４０に向けて
変位する。すなわち、ランド３１がカバー８方向に変位
するため作動ポート１１とポンプポート１２が連通し、
同じくランド３３も変位して作動ポート１３とタンクポ
ート１４とを連通状態にする。

【００２８】したがって、スプール３のカバー５方向へ
の変位は皿バネ６に抗してスプール３を押圧するプラン
ジャ４３及び駆動軸４０によって行われ、一方、スプー
ル３のカバー８方向への変位は、皿バネ７に抗して駆動
軸４０が引き込まれるのに伴ってスプール３を駆動軸４
０に付勢する皿バネ６によって行われ、皿バネ６及び７
がナット１５及び４６を互いに押圧して軸方向のがたを
排除している。

【００２９】また、スプール３と駆動軸４０はナット１
５及び４６を介して当接しているだけなので、組み立て
や経年変化によってスプール３と駆動軸４０の軸線がず
れた場合でも、ナット１５とナット４６が当接していれ
ばソレノイド４及びスプール３に無理な力を加えること
なく作動させることができ、ヒステリシス特性を向上さ
せることが可能となる。このことはすなわち、スプール
３と駆動軸４０の軸線が一致していなくともナット１５
及び４６が当接かつ、スプール３と駆動軸４０が平行で
あれば所定のソレノイド４のストロークでスプール３を
駆動することができるため、ソレノイド４の駆動軸４０
とスプール３の軸線の調整を大幅に簡易化することが可
能となり、製造及び保守コストの低減を推進できる。

【００３０】また、スプール３を往復動させるコイル４
１、４２をハウジング１の片側にまとめ、さらに弾性部
材として皿バネ６及び７を使用したためコイルスプリン
グなどと比較してスペースを必要とせず、電気油圧サー
ボ弁を小型軽量な構成にすることが可能となる。

【００３１】図４は他の実施例を示し、前記第１の実施
例におけるナット１５及び４６をそれぞれ袋ナット１６
及び４７としたもので、その他の構成は前記第１の実施
例と同様である。袋ナット１６及び４７の平滑な頭部１
６ａ及び４７ａが当接するため、スプール３と駆動軸４
０の軸線がずれた場合でも引っ掛かることなく摺接する
ことが可能となってスプール３及びソレノイド４の作動
不良を防ぐ。

【００３２】図５はさらに他の実施例を示し、前記第１
の実施例におけるナット１５及び４６に代わって、スプ
ール３と駆動軸４０が当接する端部をそれぞれ一体に形
成した端部１８及び４８として皿バネ６、７をそれぞれ
円錐コイルバネ６０、７０に変更したものである。

【００３３】スプール３の一端には段部１８ｂを備えて
スプール３より大きい外径の球面１８ａを備えた頭部１
８を形成する一方、駆動軸４０の一端には段部４８ｂを
備えて駆動軸４０より大きい外径の球面４８ａを備えた
頭部４８を形成し、頭部１８の球面１８ａと頭部４８の
球面４８ａを当接させる。さらに頭部１８の段部１８ｂ
に係合した円錐コイルバネ６０でスプール３を駆動軸４
０に付勢する一方、頭部４８の段部４８ｂに係合した円
錐コイルバネ７０で駆動軸４０をスプール３に付勢する
ようにしたもので、その他の構成は前記第１の実施例と
同様である。

【００３４】スプール３と駆動軸４０が当接する位置に
頭部１８及び４８をそれぞれの端部で一体に形成したた
め、組み立て及び調整に必要な工程を削減してコストの
低減を推進することが可能となり、また、スプール３と
駆動軸４０の当接を球面１８ａ及び４８ａの点接触で行
うため、スプール３と駆動軸４０の軸線がずれても互い
に無理な力を加えることがなくなって作動不良を防止す
ることができる。なお、円錐コイルバネ６０及び７０は
前記第１の実施例の皿バネ６、７と同様に作用する。

【００３５】

【発明の効果】 以上のように本発明によれば、電気油
圧弁のソレノイドの軸とスプールを端部で当接させ、ソ
レノイドの軸の端部に係合してこの軸をスプール方向に
付勢する第１の弾性部材と、スプールの端部に係合して
このスプールをソレノイド方向に付勢する第２の弾性部
材を設けたため、スプールとソレノイドの軸は端部で当
接しているだけなので、組み立てや経年変化によってス
プールとソレノイドの軸線がずれた場合でも、ソレノイ
ド及びスプールに無理な力を加えることなく作動させる
ことができ、ヒステリシス特性を向上させることが可能
となり、ソレノイドとスプールの軸線の調整を大幅に簡
易化して製造及び保守コストの低減を推進することが可
能となり、またスプールとソレノイドの軸を互いに押圧
して常時当接させたため、繰り返し作動時にもスプール
又はソレノイドに衝撃荷重の発生を抑制して耐久性を向
上することができる。 また、第１及び第２の弾性部材に
それぞれ所定の初期荷重を加えるため、ソレノイドの非
通電時にはスプール及びソレノイドの駆動軸を中立位置
に保持するとともに、ソレノイドの駆動軸及びスプール
の端部を互いに押圧した当接状態を維持して軸方向のが
たを排除する。 また、ソレノイドの軸の端部がスプール
の端部と当接可能かつ、スプールの軸線と平行な位置に
ソレノイドの軸を配設するため、駆動軸とスプールの端
部が互いに当接していればソレノイドの駆動軸とスプー
ルの軸線がずれていてもスプールを作動することが可能
となり、軸線がずれてもスプール及びソレノイドに過負
荷をかけることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】プランジャの軸とスプールの当接部を示す断面
図である。

【図３】皿バネの正面図である。

【図４】他の実施例を示す要部断面図である。

【図５】他の実施例を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ３ スプール ３ａ ネジ部 ４ ソレノイド ５ カバー ６、７ 皿バネ ８ カバー ９ ケース １５ ナット ４０ 駆動軸 ４０ａ ネジ部 ４１、４２ コイル ４６ ナット

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングの片側に一対に設けた２個の
   ソレノイドにより直線往復動するスプールの往路、復路
   をそれぞれ駆動する電気油圧サーボ弁において、前記 ソレノイドの駆動軸をスプールから独立させて形成
   するとともに、駆動軸の端部が前記スプールの端部に当
   接するよう配設し、 ソレノイドの駆動軸の端部に係合してこの駆動軸を前記
   スプールに向けて付勢する第１の弾性部材を設ける一
   方、 スプールの端部に係合してこのスプールを前記ソレノイ
   ドに向けて付勢する第２の弾性部材を設けたことを特徴
   とする電気油圧サーボ弁。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２の弾性部材にそれぞれ
   所定の初期荷重を加えたことを特徴とする請求項１記載
   の電気油圧サーボ弁。
3. 【請求項３】 前記ソレノイドの駆動軸の端部がスプー
   ルの端部と当接可能かつ、スプールの軸線と平行な位置
   にソレノイドの軸を配設したことを特徴とする請求項１
   又は２記載の電気油圧サーボ弁。