JP3726924B2 - 操作弁のスプール移動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧源の圧油を油圧アクチュエータに供給する操作弁のスプールを中立位置、第１位置、第２位置に移動する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧源の圧油を油圧アクチュエータに供給する操作弁としては、弁本体のスプール孔にスプールを摺動自在に形成し、そのスプールを中立位置、第１位置、第２位置に移動して油圧源の圧油を油圧アクチュエータに供給するものが知られている。
【０００３】
例えば、弁本体にポンプポートと第１、第２アクチュエータポートとタンクポートを形成し、スプールをスプリングによって各ポートを遮断する中立位置に保持し、スプールをその中立位置を境として一側方の第１位置とするとポンプポートと第１アクチュエータポートが連通し、かつ第２アクチュエータポートとタンクポートが連通し、スプールを前記中立位置を境として他側方の第２位置とするとポンプポートと第２アクチュエータポートが連通し、かつ第１アクチュエータポートとタンクポートが連通するようにした操作弁が知られている。
【０００４】
前述の操作弁のスプールを移動するには、例えば実開平４−１０６５０３号公報に開示された様に、スプールの両端部に第１室と第２室を形成し、その第１室に圧油を供給する第１比例電磁減圧弁と、第２室に圧油を供給する第２比例電磁減圧弁を設けたものが知られている。
【０００５】
この操作弁であれば、第１比例電磁減圧弁のソレノイドに通電することでスプールを第１位置に移動できるし、第２比例電磁減圧弁のソレノイドに通電すればスプールを第２位置に移動できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の操作弁であると、スプールを中立位置を境として第１位置と第２位置に移動するために２つの比例電磁減圧弁を用いているので、高価な比例電磁減圧弁を弁本体に２個取付けることになり、大変高価な操作弁となる。
【０００７】
また、弁本体の両端部にそれぞれ比例電磁減圧弁を取付けるために操作弁全体が大型となり、その操作弁を車体等に取付ける際に、その取付場所の面積が大となるので、操作弁の取付位置に制約を受ける。
【０００８】
また、２つの比例電磁減圧弁のソレノイドにそれぞれ電気信号線を結線するので、その電気信号線の本数が多くなるし、結線箇所が多くなって結線作業が面倒となるばかりか、断線等の故障が発生し易く信頼性が悪いものとなる。
【０００９】
そこで、本発明は前述の課題を解決できるようにした操作弁のスプール移動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
第１の発明は、弁本体１のスプール孔２にスプール３を、ポンプポート７と第１アクチュエータポート８、第２アクチュエータポート９を遮断する中立位置と、この中立位置を境とした一方向でポンプポート７と第２アクチュエータポート９を連通し、第１アクチュエータポート８とタンクポートを連通する第１位置と、前記中立位置を境とした他方向でポンプポート７と第１アクチュエータポート８を連通し、第２アクチュエータポート９とタンクポートを連通する第２位置とに移動自在に嵌挿し、そのスプール３をスプリング１３で中立位置に保持した操作弁において、
前記スプール３を第１位置に向けて移動する第１室２４と、前記スプール３を第２位置に向けて移動し、かつ第１室２４よりも受圧面積が大きな第２室２５と、比例電磁減圧弁３２を設け、
前記比例電磁減圧弁３２を、通電量がゼロの時には第１室２４、第２室２５を油圧源と遮断し、かつ低圧側に連通し、通電量が設定した最小電流値の時には第１室２４、第２室２５を油圧源に連通し、通電量が設定した最小電流値から設定した最大電流値まで順次大きくなるにつれて第２室２５内の圧力を順次減圧すると共に、第１室２４を油圧源に連通し続けるものとしたことを特徴とする操作弁のスプール移動装置である。
【００１１】
第１の発明によれば、比例電磁減圧弁３２の通電量がゼロの時には第１室２４、第２室２５がタンク圧となるからスプール３が中立位置となる。設定した最小電流値を通電した時には第１室２４、第２室２５に油圧源の圧油が供給されて両方の圧力が等しくなり、第１室２４と第２室２５の受圧面積差によってスプール３が第２位置に向けてフルストローク移動する。通電量を設定した最小電流値より大きくすると第２室２５内の圧力が順次減圧されるからスプール３を第２位置に向けて移動する力が小さくなり、スプール３が第２位置から中立位置に向けて移動し、第２室２５内の圧力がある圧力となるとスプール３が中立位置となり、それ以上に圧力が低下すると第１室２４内の圧力でスプール３が第１位置に向けて移動して最大電流値でフルストローク移動する。
【００１２】
このようであるから、１つの比例電磁減圧弁を用いることでスプール３を中立位置を境として一方向の第１位置と他方向の第２位置に移動できる。
【００１３】
したがって、高価な比例電磁減圧弁が１つであるから安価な操作弁となるし、操作弁全体が小型となって操作弁の取付場所の面積が小さくなって取付位置に制約をうけない。しかも、電気信号線の本数が少なく結線作業が容易であるし、断線などが発生し難くなって信頼性が向上する。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明における比例電磁減圧弁３２の通電量が設定した最小電流値と設定した最大電流値との中間の設定した中間電流値の時に第２室２５内の圧力が、その第２室２５内の圧力によりスプール３を第２位置に向けて移動する力と第１室２４内の圧力によりスプール３を第１位置に向けて移動する力が同一となるようにし、
前記比例電磁減圧弁３２に設定した中間電流値を通電してスプール３を中立位置に保持するようにした操作弁のスプール移動装置である。
【００１５】
第２の発明によれば、比例電磁減圧弁３２に設定した中間電流値を通電してスプール３を中立位置に保持しているので、その通電量を減少することでスプール３が第２位置に向けて移動し、増加することでスプール３が第１位置に移動する。
【００１６】
これにより、操作レバーを中立位置を境として一方向と他方向に揺動することで出力信号を増加、減少することでスプール３を移動できるから、通常の油圧パイロット弁と同様に操作することでスプール３を中立位置を境として一方向の第１位置、他方向の第２位置に移動できる。
【００１７】
第３の発明は、第１・第２の発明におけるスプール３にピストン２３を連結して第１室２４と第２室２５を形成し、
コイル３１の通電量に比例した推力となるプランジャ３０と、減圧弁スプール２８と、油圧源に連通した第１ポート３３と、第１室２４に連通した第２ポート３４と、第２室２５に連通した第３ポート３５と、ドレーン穴４５とで比例電磁減圧弁３２とし、
前記減圧弁スプール２８を第２スプリング４３で第１の位置とし、プランジャ３０の小さな推力によって減圧弁スプール２８が第２の位置に押され、プランジャ３０の推力が大きくなることによって減圧弁スプール２８が第３の位置に押されようにし、減圧弁スプール２８とピストン２３との間に第１スプリング４２を設け、この第１スプリング４２のバネ力で第３の位置の減圧弁スプール２８を第２の位置に向けて押すようにし、
前記減圧弁スプール２８が第１の位置の時には第１ポート３３を遮断し、第２ポート３４と第３ポート３５をドレーン穴４５に連通し、
減圧弁スプール２８が第２の位置の時には第１ポート３３と第２ポート３４と第３ポート３５を連通し、ドレーン穴４５を閉じ、
減圧弁スプール２８が第３の位置の時には第１ポート３３と第２ポート３４を連通し、第１ポート３３と第３ポート３５を遮断し、かつ第３ポート３５を減圧部を経て低圧側に連通し、
スプール３が他方向ストロークエンド位置から一方向に移動するストロークに応じて第１スプリング４２のバネ力が順次大きくなるようにした操作弁のスプール移動装置である。
【００１８】
第３の発明によれば、コイル３１への通電量がゼロの時には第２スプリング４３で減圧弁スプール２８を確実に第１の位置に移動するので、例えば油圧ポンプを駆動するエンジンを始動した時に油圧ポンプの圧油が第１室２４、第２室２５に供給されることがなく、スプール３を中立位置に保持できる。またコイル３１への通電量を中間の値としてプランジャ３０の推力で減圧弁スプール２８を第３の位置としてスプール３を他方向ストロークエンド位置から一方向に移動する時に、そのスプール３のストローク（位置）が第１スプリング４２のバネ力としてフィードバックされて減圧弁プール２８を第２の位置に押すので、コイル３１への通電量に比例したプランジャ３０の推力とスプール３の位置による第１スプリング４２のバネ力によってスプール３の位置が決定されるので、スプール３をコイル３１への通電量に応じた所定の位置に精度良く停止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、弁本体１のスプール孔２にスプール３が摺動自在に嵌挿してある。弁本体１には主ポンプポート４と第１ポンプポート５と第２ポンプポート６より成るポンプポート７と、このポンプポート７を境とした両側位置に第１アクチュエータポート８、第２アクチュエータポート９、第１タンクポート１０、第２タンクポート１１がそれぞれスプール孔２に開口して形成してある。前記第１ポンプポート５と第２ポンプポート６は連通している。
【００２０】
前記弁本体１の一端面１ａにスプリング筒１２が取付けてあり、このスプリング筒１２内に設けたスプリング１３と第１スプリング受け１４、第２スプリング受け１５でスプール３を図示の中立位置に保持してある。
【００２１】
スプール３には第１小径部１６、第２小径部１７、第３小径部１８及び各小径部に開口したスリット１９が形成してあり、スプール３が図示の中立位置であると各ポートが遮断される。
【００２２】
スプール３が図示の中立位置から左方に移動して第１位置となると主ポンプポート４と第１ポンプポート５、第１ポンプポート５と常時連通している第２ポンプポート６と第２アクチュエータポート９、第１アクチュエータポート８と第１タンクポート１０がそれぞれ連通し、ポンプポート７の圧油が第２アクチュエータポート９に供給され、第１アクチュエータポート８の圧油が第１タンクポート１０に流出する。
【００２３】
スプール３が図示の中立位置から右方に移動して第２位置となると主ポンプポート４と第２ポンプポート６、第２ポンプポート６と常時連通している第１ポンプポート５と第１アクチュエータポート８、第２アクチュエータポート９と第２タンクポート１１がそれぞれ連通し、ポンプポート７の圧油が第１アクチュエータポート８に供給され、第２アクチュエータポート９の圧油が第２タンクポート１１に流出する。
【００２４】
前記弁本体１の他端面１ｂにブロック２０が取付けてある。このブロック２０にはスプール孔２と連通し、かつスプール３が突出するピストン孔２１と減圧弁用孔２２が同心状に形成してあり、そのピストン孔２１に嵌挿したピストン２３がスプール３に連結されて第１室２４と第２室２５を形成している。このピストン２３の小径部２３ａは減圧弁用孔２２内に突出している。
【００２５】
前記減圧弁用孔２２にはプレート２６に設けたスリーブ２７が嵌挿してあり、そのスリーブ２７内に減圧弁スプール２８が嵌挿してある。この減圧弁スプール２８は比例ソレノイド２９のプランジャー３０によって押され、そのプランジャ３０はコイル３１への通電量に比例した推力で押されるようになって比例電磁減圧弁３２を構成している。
【００２６】
前記スリーブ２７には図２に示すように第１ポート３３、第２ポート３４、第３ポート３５が形成してある。第１ポート３３は第１油孔３６でパイロット油圧源に連通し、第２ポート３４は第２油孔３７で第１室２４に連通し、第３ポート３５は第３油孔３８で第２室２５に連通している。
【００２７】
前記減圧弁スプール２８の外周面における長手方向中間部には複数のスリット３９が周方向に間隔を置いて形成してあり、減圧弁スプール２８の外周面における第３ポート３５よりも端部には複数の減圧用スリット４０が周方向に間隔を置いて形成してある。
【００２８】
前記スリーブ２７に当接したスプリング受４１とピストン２３との間に第１スプリング４２が設けられ、このスプリグ受４１と減圧弁スプール２８との間に第２スプリグ４３が設けてある。この第２スプリング４３は第１スプリング４２よりも弱いバネ力である。
【００２９】
前記減圧弁スプール２８は図３と図４に示すように減圧弁用孔２２に開口した盲穴４４を有し、その盲穴４４はドレーン穴４５で外周面に開口し、かつポート４６で一端面に開口し、その減圧弁用孔２２はドレーン油孔４７で第１タンクポート１０に連通している。
【００３０】
次に作動とともに各部の詳細を説明する。
（スプール３を中立位置とする場合）
コイル３１への通電量をゼロとし、プランジャ３０の推力をゼロとする。
減圧弁スプール２８は第２スプリング４３で左方に押されて図２の位置となり、スプリング受け４１はスリーブ２７に当接し、スプリング受け４１と減圧弁スプール２８とは離隔する。これにより、スリット３９と第１ポート３３が連通せずに第１ポート３３が遮断され、第２ポート３４と第３ポート３５がスリット３９で連通し、ドレーン穴４５が第２ポート３４に開口する。
【００３１】
第１室２４は第２油孔３７、第２ポート３４、ドレーン穴４５、盲穴４４、減圧弁用孔２２、ドレーン油孔４７で第１タンクポート１０に連通し、第２室２５は第３油孔３８、第３ポート３５、スリット３９、ドレーン穴４５、盲穴４４、減圧弁用孔２２、ドレーン油孔４７で第１タンクポート１０に連通する。
【００３２】
このようであるから、第１室２４、第２室２５はタンク圧となり、ピストン２３によりスプール３に力が作用しないので、スプール３はスプリング１３で中立位置となる。
【００３３】
なお、この状態でパイロット油圧源となるパイロット油圧ポンプを駆動するエンジンを始動しても、そのパイロット油圧ポンプの吐出圧油は第１ポート３３が遮断しているから第１室２４、第２室２５に供給されない。したがって、エンジン始動時にスプール３が移動することがない。
【００３４】
（スプール３を第２位置とする場合）
コイル３１に弱い電流を通電し、プランジャ３０の推力（右向きの力）を小とする。
プランジャ３０の推力で減圧弁スプール２８が第２プリング４３に抗して右方に若干（ストロークＳ1 ）移動してバネ受４１に当接する。これにより第１ポート３３と第２ポート３４がスリット３９で連通すると共に、スリット３９と第３ポート３５の開口面積が減少し、ドレーン穴４５が第２ポート３４と遮断する。減圧弁スプール２８が移動すると第２スプリング４３の力が大きくなるので、結局減圧弁スプール２８はプランジャ３０の推力に比例したストロークだけ移動する。
【００３５】
第１室２４には第１ポート３３、スリット３９、第２ポート３４、第２油孔３７を経て第１油孔３６内の圧油が供給され、その第１室２４内の圧力Ｐ1 は第１油孔３６の圧力Ｐ0 となる。
【００３６】
第２室２５には第１ポート３３、スリット３９、第３ポート３５、第３油孔３８を経て第１油孔３６内の圧油が供給され、その第２室３５内の圧力Ｐ2 は第１油孔３６の圧力Ｐ0 で、Ｐ1 ＝Ｐ2 となる。
【００３７】
ピストン２３には（Ｐ1 ×ＰA ）の左向きの力Ｆ1 と、（Ｐ2 ×ＰB ）の右向きの力Ｆ２ が作用する。ＰA は第１受圧室２４の受圧面積、ＰB は第２受圧室２５の受圧面積であり、ＰA ＜ＰB となっている。
【００３８】
第１室２４の圧力Ｐ1 と第２室２５の圧力Ｐ2 は等しいので、ＰA ＜ＰB であるから左向きの力Ｆ1 （Ｐ1 ×ＰA ）よりも右向きの力Ｆ2 （Ｐ2 ×ＰB ）が大きくなる。
【００３９】
これによってピストン２３には（Ｆ2 −Ｆ1 ）の右向きの力が作用してスプール３をスプリング１３に抗して右方に押す。これにより、スプリング１３のバネ力が大きくなり、そのスプリング１３のバネ力と右向きの力（Ｆ2 −Ｆ1 ）がバランスするまでスプール３は右方に押される。この時の右向きの力（Ｆ2 −Ｆ1 ）が最大であるから結局スプール３は第２位置に向けてフルストローク移動する。（図２の仮想線参照）この時、第１スプリング４２は伸びてバネ力が小さくなるが、その時のバネ力は第２スプリング４３のバネ力よりも大きく設定してあるから、バネ受け４１が移動することがない。
【００４０】
前述の状態からコイル３１への電流値を大きくするとプランジャ３０の推力が大きくなる。
プランジャ３０によって減圧弁スプール２８がバネ受け４１を介して第１スプリング４２に抗してさらに右方に移動して図５に示すようにスリット３９と第３ポート３５が遮断し、第３ポート３５は減圧用スリット４０で減圧弁用孔２２に連通する。
【００４１】
第１室２４内には圧油が供給され続けるが第２室２５内の圧油は第３ポート３５、減圧用スリット４０、ポート４６、盲穴４４、減圧弁用孔２２、ドレーン油孔４７を経て第１タンクポート１０に流出するので第２室２５内の圧力Ｐ2 は減圧される。
【００４２】
第２室２５内の圧力Ｐ2 が低下することで右向きの力Ｆ2 が小さくなり、右向きの力Ｆ2 と左向きの力Ｆ1 の差Ｆ2 −Ｆ2 （Ｐ2 ×ＰB −Ｐ1 ×ＰA ）が小さくなるので、スプール３はスプリング１３で左方（中立位置）に向けて移動される。これにより、第１スプリング４２のバネ力が大きくなって減圧弁スプール２８はプランジャ３０の推力に抗して第３ポート３５と減圧用スリット４０を遮断し、スリット３９と第３ポート３５を連通する位置に移動し、第２室２５内の圧力Ｐ2 が高くなってピストン２３でスプール３を第２位置に向けて押す。
【００４３】
この動作を繰り返して前記第２室２５内の圧力Ｐ2 はプランジャ３０の推力とスプール３の位置による第１スプリング４２のバネ力によって一義的に決定する。したがって、スプール３はコイル３１への通電量に応じた位置に精度良く停止する。
【００４４】
これにより、コイル３１の電流値を大きくするにつれてスプール３の中立位置に向けて移動するストロークが長くなり、設定した中間電流値でスプール３は中立位置となる。
この設定した電流値とは、第２室２５の圧力Ｐ2 が（Ｐ2 ×ＰB ）＝（Ｐ1 ×ＰA ）となる時の減圧部開口面積になる値である。
【００４５】
以上の様に、コイル３１に設定した最小電流値を通電するとスプール３は第２位置に向けてフルストローク移動し、その状態から電流値を順次大きくするとスプール３は中立位置に向けて移動し、設定した中間電流値でスプール３は中立位置となる。
【００４６】
（スプール３を第１位置に移動する場合）
コイル３１への通電流を前述の設定した中間電流値よりも大きくし、プランジャ３０の推力を大きくする。
減圧弁スプール２８が右方に移動して減圧用スリット４０と第３ポート３５が開口するから、第２室２５内の圧力Ｐ2 がさらに低下する。
【００４７】
これによって、右向きの力Ｆ2 （Ｐ2 ×ＰB ）が左向きの力Ｆ1 （Ｐ1 ×ＰA ）よりも小さくなり、スプール３には（Ｆ1 −Ｆ2 ）の左向きの力が作用してスプール３は第１位置に向けて移動する。このストロークはコイル３１への通電量に比例し、設定した最大電流値でスプール３は第１位置に向けてフルストローク移動する。
【００４８】
つまり、コイル３１の通電量を設定した中間電流値より順次大きくすることでスプール３は第１位置に向けて移動し、設定した最大電流値でフルストローク移動する。
【００４９】
以上の説明のように、減圧弁スプール２８は第１室２４、第２室２５をパイロット油圧源とドレーンに連通・遮断すると共に、第２室２５内の圧力を減圧する機能を有する。
【００５０】
次に本発明の第２実施例を説明する。
コイル３１に前述の設定した中間電流値を通電して（Ｐ1 ×ＰA ）＝（Ｐ2 ×ＰB ）としてスプール３を中立位置に保持する。
【００５１】
スプール３を第２位置に移動する時には前述の状態からコイル３１への通電量を減少することで第２室２５の圧力Ｐ2 を高くし、（Ｐ1 ×Ｐ2 ）＜（Ｐ2 ×ＰB ）としてスプール３を右方（第２位置）に向けて移動する。
【００５２】
スプール３を第１位置に移動する時には前述の状態からコイル３１への通電量を大きくして第２室２５内の圧力Ｐ2 を低くし、（Ｐ1 ×Ｐ2 ）＜（Ｐ2 ×ＰB ）としてスプール３を左方（第１位置）に向けて移動する。
【００５３】
このようにすれば、図６に示すように操作レバー５０を中立位置Ｎから第１位置Ａ、第２位置Ｂに揺動自在とし、操作レバー５０が中立位置Ｎの時にはコイル３１に所定の電流値を通電し、第１位置Ａに向けて揺動するとコイル３１への通電量が増加し、第２位置Ｂに向けて揺動するとコイル３１への通電量が減少するようにすることが可能となる。
【００５４】
これにより、通常一般の油圧パイロット弁により操作弁を切換え操作するのと同様な操作感覚で操作弁のスプール３を移動することができる。
【００５５】
なお、前述のように操作レバー５０の揺動によりコイル３１に通電制御するには、操作レバー５０でポテンショメータ５１を回転し、そのポテンショメータ５１の出力値によってコイル３１への通電量をコントロール等によって制御すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す操作弁の断面図である。
【図２】スプールを移動する部分の拡大断面図である。
【図３】減圧弁スプールの正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】減圧弁スプールが移動した状態を示す説明図である。
【図６】操作レバーの説明図である。
【符号の説明】
１…弁本体
２…スプール孔
３…スプール
７…ポンプポート
８…第１アクチュエータポート
９…第２アクチュエータポート
１０…第１タンクポート
１１…第２タンクポート
１３…スプリング
２０…ブロック
２１…ピストン孔
２２…減圧弁用孔
２３…ピストン
２４…第１室
２５…第２室
２７…スリーブ
２８…減圧弁スプール
３０…プランジャ
３１…コイル
３２…比例電磁減圧弁
３３…第１ポート
３４…第２ポート
３５…第３ポート
３６…第２油孔
３７…第２油孔
３８…第３油孔
３９…スリット
４０…減圧用スリット
４５…ドレーン穴
４７…ドレーン油孔
５０…操作レバー
５１…ポテンショメータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧源の圧油を油圧アクチュエータに供給する操作弁のスプールを中立位置、第１位置、第２位置に移動する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧源の圧油を油圧アクチュエータに供給する操作弁としては、弁本体のスプール孔にスプールを摺動自在に形成し、そのスプールを中立位置、第１位置、第２位置に移動して油圧源の圧油を油圧アクチュエータに供給するものが知られている。
【０００３】
例えば、弁本体にポンプポートと第１、第２アクチュエータポートとタンクポートを形成し、スプールをスプリングによって各ポートを遮断する中立位置に保持し、スプールをその中立位置を境として一側方の第１位置とするとポンプポートと第１アクチュエータポートが連通し、かつ第２アクチュエータポートとタンクポートが連通し、スプールを前記中立位置を境として他側方の第２位置とするとポンプポートと第２アクチュエータポートが連通し、かつ第１アクチュエータポートとタンクポートが連通するようにした操作弁が知られている。
【０００４】
前述の操作弁のスプールを移動するには、例えば実開平４−１０６５０３号公報に開示された様に、スプールの両端部に第１室と第２室を形成し、その第１室に圧油を供給する第１比例電磁減圧弁と、第２室に圧油を供給する第２比例電磁減圧弁を設けたものが知られている。
【０００５】
この操作弁であれば、第１比例電磁減圧弁のソレノイドに通電することでスプールを第１位置に移動できるし、第２比例電磁減圧弁のソレノイドに通電すればスプールを第２位置に移動できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の操作弁であると、スプールを中立位置を境として第１位置と第２位置に移動するために２つの比例電磁減圧弁を用いているので、高価な比例電磁減圧弁を弁本体に２個取付けることになり、大変高価な操作弁となる。
【０００７】
また、弁本体の両端部にそれぞれ比例電磁減圧弁を取付けるために操作弁全体が大型となり、その操作弁を車体等に取付ける際に、その取付場所の面積が大となるので、操作弁の取付位置に制約を受ける。
【０００８】
また、２つの比例電磁減圧弁のソレノイドにそれぞれ電気信号線を結線するので、その電気信号線の本数が多くなるし、結線箇所が多くなって結線作業が面倒となるばかりか、断線等の故障が発生し易く信頼性が悪いものとなる。
【０００９】
そこで、本発明は前述の課題を解決できるようにした操作弁のスプール移動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
第１の発明は、弁本体１のスプール孔２にスプール３を、ポンプポート７と第１アクチュエータポート８、第２アクチュエータポート９を遮断する中立位置と、この中立位置を境とした一方向でポンプポート７と第２アクチュエータポート９を連通し、第１アクチュエータポート８とタンクポートを連通する第１位置と、前記中立位置を境とした他方向でポンプポート７と第１アクチュエータポート８を連通し、第２アクチュエータポート９とタンクポートを連通する第２位置とに移動自在に嵌挿し、そのスプール３をスプリング１３で中立位置に保持した操作弁において、
前記スプール３を第１位置に向けて移動する第１室２４と、前記スプール３を第２位置に向けて移動し、かつ第１室２４よりも受圧面積が大きな第２室２５と、比例電磁減圧弁３２を設け、
前記比例電磁減圧弁３２を、通電量がゼロの時には第１室２４、第２室２５を油圧源と遮断し、かつ低圧側に連通し、通電量が設定した最小電流値の時には第１室２４、第２室２５を油圧源に連通し、通電量が設定した最小電流値から設定した最大電流値まで順次大きくなるにつれて第２室２５内の圧力を順次減圧すると共に、第１室２４を油圧源に連通し続けるものとしたことを特徴とする操作弁のスプール移動装置である。
【００１１】
第１の発明によれば、比例電磁減圧弁３２の通電量がゼロの時には第１室２４、第２室２５がタンク圧となるからスプール３が中立位置となる。設定した最小電流値を通電した時には第１室２４、第２室２５に油圧源の圧油が供給されて両方の圧力が等しくなり、第１室２４と第２室２５の受圧面積差によってスプール３が第２位置に向けてフルストローク移動する。通電量を設定した最小電流値より大きくすると第２室２５内の圧力が順次減圧されるからスプール３を第２位置に向けて移動する力が小さくなり、スプール３が第２位置から中立位置に向けて移動し、第２室２５内の圧力がある圧力となるとスプール３が中立位置となり、それ以上に圧力が低下すると第１室２４内の圧力でスプール３が第１位置に向けて移動して最大電流値でフルストローク移動する。
【００１２】
このようであるから、１つの比例電磁減圧弁を用いることでスプール３を中立位置を境として一方向の第１位置と他方向の第２位置に移動できる。
【００１３】
したがって、高価な比例電磁減圧弁が１つであるから安価な操作弁となるし、操作弁全体が小型となって操作弁の取付場所の面積が小さくなって取付位置に制約をうけない。しかも、電気信号線の本数が少なく結線作業が容易であるし、断線などが発生し難くなって信頼性が向上する。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明における比例電磁減圧弁３２の通電量が設定した最小電流値と設定した最大電流値との中間の設定した中間電流値の時に第２室２５内の圧力が、その第２室２５内の圧力によりスプール３を第２位置に向けて移動する力と第１室２４内の圧力によりスプール３を第１位置に向けて移動する力が同一となるようにし、
前記比例電磁減圧弁３２に設定した中間電流値を通電してスプール３を中立位置に保持するようにした操作弁のスプール移動装置である。
【００１５】
第２の発明によれば、比例電磁減圧弁３２に設定した中間電流値を通電してスプール３を中立位置に保持しているので、その通電量を減少することでスプール３が第２位置に向けて移動し、増加することでスプール３が第１位置に移動する。
【００１６】
これにより、操作レバーを中立位置を境として一方向と他方向に揺動することで出力信号を増加、減少することでスプール３を移動できるから、通常の油圧パイロット弁と同様に操作することでスプール３を中立位置を境として一方向の第１位置、他方向の第２位置に移動できる。
【００１７】
第３の発明は、第１・第２の発明におけるスプール３にピストン２３を連結して第１室２４と第２室２５を形成し、
コイル３１の通電量に比例した推力となるプランジャ３０と、減圧弁スプール２８と、油圧源に連通した第１ポート３３と、第１室２４に連通した第２ポート３４と、第２室２５に連通した第３ポート３５と、ドレーン穴４５とで比例電磁減圧弁３２とし、
前記減圧弁スプール２８を第２スプリング４３で第１の位置とし、プランジャ３０の小さな推力によって減圧弁スプール２８が第２の位置に押され、プランジャ３０の推力が大きくなることによって減圧弁スプール２８が第３の位置に押されようにし、減圧弁スプール２８とピストン２３との間に第１スプリング４２を設け、この第１スプリング４２のバネ力で第３の位置の減圧弁スプール２８を第２の位置に向けて押すようにし、
前記減圧弁スプール２８が第１の位置の時には第１ポート３３を遮断し、第２ポート３４と第３ポート３５をドレーン穴４５に連通し、
減圧弁スプール２８が第２の位置の時には第１ポート３３と第２ポート３４と第３ポート３５を連通し、ドレーン穴４５を閉じ、
減圧弁スプール２８が第３の位置の時には第１ポート３３と第２ポート３４を連通し、第１ポート３３と第３ポート３５を遮断し、かつ第３ポート３５を減圧部を経て低圧側に連通し、
スプール３が他方向ストロークエンド位置から一方向に移動するストロークに応じて第１スプリング４２のバネ力が順次大きくなるようにした操作弁のスプール移動装置である。
【００１８】
第３の発明によれば、コイル３１への通電量がゼロの時には第２スプリング４３で減圧弁スプール２８を確実に第１の位置に移動するので、例えば油圧ポンプを駆動するエンジンを始動した時に油圧ポンプの圧油が第１室２４、第２室２５に供給されることがなく、スプール３を中立位置に保持できる。またコイル３１への通電量を中間の値としてプランジャ３０の推力で減圧弁スプール２８を第３の位置としてスプール３を他方向ストロークエンド位置から一方向に移動する時に、そのスプール３のストローク（位置）が第１スプリング４２のバネ力としてフィードバックされて減圧弁プール２８を第２の位置に押すので、コイル３１への通電量に比例したプランジャ３０の推力とスプール３の位置による第１スプリング４２のバネ力によってスプール３の位置が決定されるので、スプール３をコイル３１への通電量に応じた所定の位置に精度良く停止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、弁本体１のスプール孔２にスプール３が摺動自在に嵌挿してある。弁本体１には主ポンプポート４と第１ポンプポート５と第２ポンプポート６より成るポンプポート７と、このポンプポート７を境とした両側位置に第１アクチュエータポート８、第２アクチュエータポート９、第１タンクポート１０、第２タンクポート１１がそれぞれスプール孔２に開口して形成してある。前記第１ポンプポート５と第２ポンプポート６は連通している。
【００２０】
前記弁本体１の一端面１ａにスプリング筒１２が取付けてあり、このスプリング筒１２内に設けたスプリング１３と第１スプリング受け１４、第２スプリング受け１５でスプール３を図示の中立位置に保持してある。
【００２１】
スプール３には第１小径部１６、第２小径部１７、第３小径部１８及び各小径部に開口したスリット１９が形成してあり、スプール３が図示の中立位置であると各ポートが遮断される。
【００２２】
スプール３が図示の中立位置から左方に移動して第１位置となると主ポンプポート４と第１ポンプポート５、第１ポンプポート５と常時連通している第２ポンプポート６と第２アクチュエータポート９、第１アクチュエータポート８と第１タンクポート１０がそれぞれ連通し、ポンプポート７の圧油が第２アクチュエータポート９に供給され、第１アクチュエータポート８の圧油が第１タンクポート１０に流出する。
【００２３】
スプール３が図示の中立位置から右方に移動して第２位置となると主ポンプポート４と第２ポンプポート６、第２ポンプポート６と常時連通している第１ポンプポート５と第１アクチュエータポート８、第２アクチュエータポート９と第２タンクポート１１がそれぞれ連通し、ポンプポート７の圧油が第１アクチュエータポート８に供給され、第２アクチュエータポート９の圧油が第２タンクポート１１に流出する。
【００２４】
前記弁本体１の他端面１ｂにブロック２０が取付けてある。このブロック２０にはスプール孔２と連通し、かつスプール３が突出するピストン孔２１と減圧弁用孔２２が同心状に形成してあり、そのピストン孔２１に嵌挿したピストン２３がスプール３に連結されて第１室２４と第２室２５を形成している。このピストン２３の小径部２３ａは減圧弁用孔２２内に突出している。
【００２５】
前記減圧弁用孔２２にはプレート２６に設けたスリーブ２７が嵌挿してあり、そのスリーブ２７内に減圧弁スプール２８が嵌挿してある。この減圧弁スプール２８は比例ソレノイド２９のプランジャー３０によって押され、そのプランジャ３０はコイル３１への通電量に比例した推力で押されるようになって比例電磁減圧弁３２を構成している。
【００２６】
前記スリーブ２７には図２に示すように第１ポート３３、第２ポート３４、第３ポート３５が形成してある。第１ポート３３は第１油孔３６でパイロット油圧源に連通し、第２ポート３４は第２油孔３７で第１室２４に連通し、第３ポート３５は第３油孔３８で第２室２５に連通している。
【００２７】
前記減圧弁スプール２８の外周面における長手方向中間部には複数のスリット３９が周方向に間隔を置いて形成してあり、減圧弁スプール２８の外周面における第３ポート３５よりも端部には複数の減圧用スリット４０が周方向に間隔を置いて形成してある。
【００２８】
前記スリーブ２７に当接したスプリング受４１とピストン２３との間に第１スプリング４２が設けられ、このスプリグ受４１と減圧弁スプール２８との間に第２スプリグ４３が設けてある。この第２スプリング４３は第１スプリング４２よりも弱いバネ力である。
【００２９】
前記減圧弁スプール２８は図３と図４に示すように減圧弁用孔２２に開口した盲穴４４を有し、その盲穴４４はドレーン穴４５で外周面に開口し、かつポート４６で一端面に開口し、その減圧弁用孔２２はドレーン油孔４７で第１タンクポート１０に連通している。
【００３０】
次に作動とともに各部の詳細を説明する。
（スプール３を中立位置とする場合）
コイル３１への通電量をゼロとし、プランジャ３０の推力をゼロとする。
減圧弁スプール２８は第２スプリング４３で左方に押されて図２の位置となり、スプリング受け４１はスリーブ２７に当接し、スプリング受け４１と減圧弁スプール２８とは離隔する。これにより、スリット３９と第１ポート３３が連通せずに第１ポート３３が遮断され、第２ポート３４と第３ポート３５がスリット３９で連通し、ドレーン穴４５が第２ポート３４に開口する。
【００３１】
第１室２４は第２油孔３７、第２ポート３４、ドレーン穴４５、盲穴４４、減圧弁用孔２２、ドレーン油孔４７で第１タンクポート１０に連通し、第２室２５は第３油孔３８、第３ポート３５、スリット３９、ドレーン穴４５、盲穴４４、減圧弁用孔２２、ドレーン油孔４７で第１タンクポート１０に連通する。
【００３２】
このようであるから、第１室２４、第２室２５はタンク圧となり、ピストン２３によりスプール３に力が作用しないので、スプール３はスプリング１３で中立位置となる。
【００３３】
なお、この状態でパイロット油圧源となるパイロット油圧ポンプを駆動するエンジンを始動しても、そのパイロット油圧ポンプの吐出圧油は第１ポート３３が遮断しているから第１室２４、第２室２５に供給されない。したがって、エンジン始動時にスプール３が移動することがない。
【００３４】
（スプール３を第２位置とする場合）
コイル３１に弱い電流を通電し、プランジャ３０の推力（右向きの力）を小とする。
プランジャ３０の推力で減圧弁スプール２８が第２プリング４３に抗して右方に若干（ストロークＳ1 ）移動してバネ受４１に当接する。これにより第１ポート３３と第２ポート３４がスリット３９で連通すると共に、スリット３９と第３ポート３５の開口面積が減少し、ドレーン穴４５が第２ポート３４と遮断する。減圧弁スプール２８が移動すると第２スプリング４３の力が大きくなるので、結局減圧弁スプール２８はプランジャ３０の推力に比例したストロークだけ移動する。
【００３５】
第１室２４には第１ポート３３、スリット３９、第２ポート３４、第２油孔３７を経て第１油孔３６内の圧油が供給され、その第１室２４内の圧力Ｐ1 は第１油孔３６の圧力Ｐ0 となる。
【００３６】
第２室２５には第１ポート３３、スリット３９、第３ポート３５、第３油孔３８を経て第１油孔３６内の圧油が供給され、その第２室３５内の圧力Ｐ2 は第１油孔３６の圧力Ｐ0 で、Ｐ1 ＝Ｐ2 となる。
【００３７】
ピストン２３には（Ｐ1 ×ＰA ）の左向きの力Ｆ1 と、（Ｐ2 ×ＰB ）の右向きの力Ｆ２ が作用する。ＰA は第１受圧室２４の受圧面積、ＰB は第２受圧室２５の受圧面積であり、ＰA ＜ＰB となっている。
【００３８】
第１室２４の圧力Ｐ1 と第２室２５の圧力Ｐ2 は等しいので、ＰA ＜ＰB であるから左向きの力Ｆ1 （Ｐ1 ×ＰA ）よりも右向きの力Ｆ2 （Ｐ2 ×ＰB ）が大きくなる。
【００３９】
これによってピストン２３には（Ｆ2 −Ｆ1 ）の右向きの力が作用してスプール３をスプリング１３に抗して右方に押す。これにより、スプリング１３のバネ力が大きくなり、そのスプリング１３のバネ力と右向きの力（Ｆ2 −Ｆ1 ）がバランスするまでスプール３は右方に押される。この時の右向きの力（Ｆ2 −Ｆ1 ）が最大であるから結局スプール３は第２位置に向けてフルストローク移動する。（図２の仮想線参照）この時、第１スプリング４２は伸びてバネ力が小さくなるが、その時のバネ力は第２スプリング４３のバネ力よりも大きく設定してあるから、バネ受け４１が移動することがない。
【００４０】
前述の状態からコイル３１への電流値を大きくするとプランジャ３０の推力が大きくなる。
プランジャ３０によって減圧弁スプール２８がバネ受け４１を介して第１スプリング４２に抗してさらに右方に移動して図５に示すようにスリット３９と第３ポート３５が遮断し、第３ポート３５は減圧用スリット４０で減圧弁用孔２２に連通する。
【００４１】
第１室２４内には圧油が供給され続けるが第２室２５内の圧油は第３ポート３５、減圧用スリット４０、ポート４６、盲穴４４、減圧弁用孔２２、ドレーン油孔４７を経て第１タンクポート１０に流出するので第２室２５内の圧力Ｐ2 は減圧される。
【００４２】
第２室２５内の圧力Ｐ2 が低下することで右向きの力Ｆ2 が小さくなり、右向きの力Ｆ2 と左向きの力Ｆ1 の差Ｆ2 −Ｆ2 （Ｐ2 ×ＰB −Ｐ1 ×ＰA ）が小さくなるので、スプール３はスプリング１３で左方（中立位置）に向けて移動される。これにより、第１スプリング４２のバネ力が大きくなって減圧弁スプール２８はプランジャ３０の推力に抗して第３ポート３５と減圧用スリット４０を遮断し、スリット３９と第３ポート３５を連通する位置に移動し、第２室２５内の圧力Ｐ2 が高くなってピストン２３でスプール３を第２位置に向けて押す。
【００４３】
この動作を繰り返して前記第２室２５内の圧力Ｐ2 はプランジャ３０の推力とスプール３の位置による第１スプリング４２のバネ力によって一義的に決定する。したがって、スプール３はコイル３１への通電量に応じた位置に精度良く停止する。
【００４４】
これにより、コイル３１の電流値を大きくするにつれてスプール３の中立位置に向けて移動するストロークが長くなり、設定した中間電流値でスプール３は中立位置となる。
この設定した電流値とは、第２室２５の圧力Ｐ2 が（Ｐ2 ×ＰB ）＝（Ｐ1 ×ＰA ）となる時の減圧部開口面積になる値である。
【００４５】
以上の様に、コイル３１に設定した最小電流値を通電するとスプール３は第２位置に向けてフルストローク移動し、その状態から電流値を順次大きくするとスプール３は中立位置に向けて移動し、設定した中間電流値でスプール３は中立位置となる。
【００４６】
（スプール３を第１位置に移動する場合）
コイル３１への通電流を前述の設定した中間電流値よりも大きくし、プランジャ３０の推力を大きくする。
減圧弁スプール２８が右方に移動して減圧用スリット４０と第３ポート３５が開口するから、第２室２５内の圧力Ｐ2 がさらに低下する。
【００４７】
これによって、右向きの力Ｆ2 （Ｐ2 ×ＰB ）が左向きの力Ｆ1 （Ｐ1 ×ＰA ）よりも小さくなり、スプール３には（Ｆ1 −Ｆ2 ）の左向きの力が作用してスプール３は第１位置に向けて移動する。このストロークはコイル３１への通電量に比例し、設定した最大電流値でスプール３は第１位置に向けてフルストローク移動する。
【００４８】
つまり、コイル３１の通電量を設定した中間電流値より順次大きくすることでスプール３は第１位置に向けて移動し、設定した最大電流値でフルストローク移動する。
【００４９】
以上の説明のように、減圧弁スプール２８は第１室２４、第２室２５をパイロット油圧源とドレーンに連通・遮断すると共に、第２室２５内の圧力を減圧する機能を有する。
【００５０】
次に本発明の第２実施例を説明する。
コイル３１に前述の設定した中間電流値を通電して（Ｐ1 ×ＰA ）＝（Ｐ2 ×ＰB ）としてスプール３を中立位置に保持する。
【００５１】
スプール３を第２位置に移動する時には前述の状態からコイル３１への通電量を減少することで第２室２５の圧力Ｐ2 を高くし、（Ｐ1 ×Ｐ2 ）＜（Ｐ2 ×ＰB ）としてスプール３を右方（第２位置）に向けて移動する。
【００５２】
スプール３を第１位置に移動する時には前述の状態からコイル３１への通電量を大きくして第２室２５内の圧力Ｐ2 を低くし、（Ｐ1 ×Ｐ2 ）＜（Ｐ2 ×ＰB ）としてスプール３を左方（第１位置）に向けて移動する。
【００５３】
このようにすれば、図６に示すように操作レバー５０を中立位置Ｎから第１位置Ａ、第２位置Ｂに揺動自在とし、操作レバー５０が中立位置Ｎの時にはコイル３１に所定の電流値を通電し、第１位置Ａに向けて揺動するとコイル３１への通電量が増加し、第２位置Ｂに向けて揺動するとコイル３１への通電量が減少するようにすることが可能となる。
【００５４】
これにより、通常一般の油圧パイロット弁により操作弁を切換え操作するのと同様な操作感覚で操作弁のスプール３を移動することができる。
【００５５】
なお、前述のように操作レバー５０の揺動によりコイル３１に通電制御するには、操作レバー５０でポテンショメータ５１を回転し、そのポテンショメータ５１の出力値によってコイル３１への通電量をコントロール等によって制御すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す操作弁の断面図である。
【図２】スプールを移動する部分の拡大断面図である。
【図３】減圧弁スプールの正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】減圧弁スプールが移動した状態を示す説明図である。
【図６】操作レバーの説明図である。
【符号の説明】
１…弁本体
２…スプール孔
３…スプール
７…ポンプポート
８…第１アクチュエータポート
９…第２アクチュエータポート
１０…第１タンクポート
１１…第２タンクポート
１３…スプリング
２０…ブロック
２１…ピストン孔
２２…減圧弁用孔
２３…ピストン
２４…第１室
２５…第２室
２７…スリーブ
２８…減圧弁スプール
３０…プランジャ
３１…コイル
３２…比例電磁減圧弁
３３…第１ポート
３４…第２ポート
３５…第３ポート
３６…第２油孔
３７…第２油孔
３８…第３油孔
３９…スリット
４０…減圧用スリット
４５…ドレーン穴
４７…ドレーン油孔
５０…操作レバー
５１…ポテンショメータ
Claims (3)
- 弁本体１のスプール孔２にスプール３を、ポンプポート７と第１アクチュエータポート８、第２アクチュエータポート９を遮断する中立位置と、この中立位置を境とした一方向でポンプポート７と第２アクチュエータポート９を連通し、第１アクチュエータポート８とタンクポートを連通する第１位置と、前記中立位置を境とした他方向でポンプポート７と第１アクチュエータポート８を連通し、第２アクチュエータポート９とタンクポートを連通する第２位置とに移動自在に嵌挿し、そのスプール３をスプリング１３で中立位置に保持した操作弁において、
前記スプール３を第１位置に向けて移動する第１室２４と、前記スプール３を第２位置に向けて移動し、かつ第１室２４よりも受圧面積が大きな第２室２５と、比例電磁減圧弁３２を設け、
前記比例電磁減圧弁３２を、通電量がゼロの時には第１室２４、第２室２５を油圧源と遮断し、かつ低圧側に連通し、通電量が設定した最小電流値の時には第１室２４、第２室２５を油圧源に連通し、通電量が設定した最小電流値から設定した最大電流値まで順次大きくなるにつれて第２室２５内の圧力を順次減圧すると共に、第１室２４を油圧源に連通し続けるものとしたことを特徴とする操作弁のスプール移動装置。 - 前記比例電磁減圧弁３２の通電量が設定した最小電流値と設定した最大電流値との中間の設定した中間電流値の時に第２室２５内の圧力が、その第２室２５内の圧力によりスプール３を第２位置に向けて移動する力と第１室２４内の圧力によりスプール３を第１位置に向けて移動する力が同一となるようにし、
前記比例電磁減圧弁３２に設定した中間電流値を通電してスプール３を中立位置に保持するようにした請求項１記載の操作弁のスプール移動装置。 - 前記スプール３にピストン２３を連結して第１室２４と第２室２５を形成し、
コイル３１の通電量に比例した推力となるプランジャ３０と、減圧弁スプール２８と、油圧源に連通した第１ポート３３と、第１室２４に連通した第２ポート３４と、第２室２５に連通した第３ポート３５と、ドレーン穴４５とで比例電磁減圧弁３２とし、
前記減圧弁スプール２８を第２スプリング４３で第１の位置とし、プランジャ３０の小さな推力によって減圧弁スプール２８が第２スプリング４３に抗して第２の位置に押され、プランジャ３０の推力が大きくなることによって減圧弁スプール２８が第３の位置に押されようにし、減圧弁スプール２８とピストン２３との間に第１スプリング４２を設け、この第１スプリング４２のバネ力で第３の位置の減圧弁スプール２８を第２の位置に向けて押すようにし、
前記減圧弁スプール２８が第１の位置の時には第１ポート３３を遮断し、第２ポート３４と第３ポート３５をドレーン穴４５に連通し、
減圧弁スプール２８が第２の位置の時には第１ポート３３と第２ポート３４と第３ポート３５を連通し、ドレーン穴４５を閉じ、
減圧弁スプール２８が第３の位置の時には第１ポート３３と第２ポート３４を連通し、第１ポート３３と第３ポート３５を遮断し、かつ第３ポート３５を減圧部を経て低圧側に連通し、
スプール３が他方向ストロークエンド位置から一方向に移動するストロークに応じて第２スプリング４２のバネ力が順次大きくなるようにした請求項１又は２記載の操作弁のスプール移動装置。
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1997
- 1997-04-08 WO PCT/JP1997/001202 patent/WO1997039245A1/ja active Application Filing
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| WO1997039245A1 (fr) | 1997-10-23 |
| JPH09280387A (ja) | 1997-10-28 |
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