JP3808508B2 - リフティングマグネット構造体 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載の、圧力調整弁、あるいは方向制御弁を制御するためのリフティングマグネット構造体に関する。
リフティングマグネット構造体は、切り替え弁、プロポーショニングバルブ、方向制御弁、圧力調整弁、スライディングバルブ、あるいは、シールバルブといった油圧部品を制御するために用いられる。基本的に、リフティングマグネット構造体を、直流磁石を有する構造と交流磁石を有する構造とに分類することができる。アーマチャ切換えは前者の構造では空気中（ドライマグネット）で、後者の構造では油中（ウェットマグネット）でそれぞれ行われる。すなわち、後者においてはアーマチャ空間はオイルで満たされ、油槽に開放される。プロポーショナル弁においては、直流リフティングマグネットのグループに属する、いわゆるプロポーショナルマグネットが使用され、電気的入力信号に比例した出力（力、あるいはストローク）を行う。特定の用途に応じて、ストローク制御マグネットと、力制御マグネットに分類がなされる。力制御マグネットにおいては、ストロークの変化は無視され、流れを変化させることで磁力を制御するが、ストローク制御マグネットにおいてはアーマチャの位置（ストローク）が制御される。
図１には、直流マグネットの切換えをオイル中で行う推進作動子を備えた従来のリフティングマグネット構造体が示されている。
同様なリフティングマグネット構造体１は基本的に、巻線コイル１０を備えたポールチューブ４が内部に押圧固定されたマグネットハウジング２から構成される。ポールチューブは、コイル空間を限定する一方、ハウジングの軸方向の終端部としても機能している。この機能は、他端においてカバープレート８によってまかなわれており、図示した例（磁力が作用するシステム内に介入するもの）においては、リング９と蓋８とに区分される。
マグネットコイル１０は、ハウジング２上に配置されたターミナル１２を介して電流／電圧供給部に接続されうる。
ポールチューブ４は軸方向に延びるボアを有し、ボア内にはアーマチャ１６が軸方向に移動可能に案内されている。
図１に示すように、アーマチャ１６は左側面においてポールチューブ４から軸方向に突出するタペット１８を有し、運搬目的のために防護キャップ２０（図１で鎖線にて示される）によって被覆されうる。ボアにはタペット１８内において径方向に段差が設けられており、構造によって、タペット１８の案内部分、または少なくとも受け容れ空間が形成されている。
タペット１８から離間したアーマチャ１６の他端部には、アーマチャ１６と同一軸線に延びるロッド２２が固定され、カバーキャップ８の内部空間内に突出している。
ポールチューブ４の前端部は、ポールチューブ４内に螺入した係止部材２４にて形成され、アーマチャ１６の軸方向における係止部を形成している。ロッド２２は係止部材２４の中心位置を貫通して延び、端部２２において、アーマチャ側の受面として機能するバネ板２６が螺合する螺刻部を有する。圧力バネ２８の一端はバネ板２６に対して作用し、他端は係止部材２４の近傍の前表面において保持され、ハウジング側の受面を形成している。したがって、バネ板２６（アーマチャ側の受面）は、軸方向の係止部（ハウジング側の受面）よりもアーマチャ空間から軸方向に懸隔している。
ロッド２２の端部の螺刻部に沿って、軸方向にバネ板２６の位置を調整することにより、圧力バネ２８の付勢力を調整し、係止部材２４に対してアーマチャを付勢する力を制御することが可能である。
リフティングマグネットが励磁されると、図１に示されるように、アーマチャ１６をバネの力に抗して左方（推進方向）に移動させるような力が作用するか（ストローク制御磁石）、あるいは、実質的なストロークを生じることなく、バネ力に対抗するような磁力が発生する（力制御磁石）。
軸方向に延びるボア１４内に形成されたアーマチャ空間と、防護キャップ２０に含まれる空間と、ポールチューブ４の延長線上にあって圧力バネ２８が内部に配置され、かつカバープレート８にて包囲された空間とはオイルで充満され、このオイル空間は図には示されていない導管を介してタンク口（図示されていない）に連絡し、リフティングマグネット内には常に一定の油圧（油槽圧）が作用している。
リフティングマグネットの力、より詳しくは、制御される弁（切換え／プロポーショナル弁）の摺動に対して作用するタペット１８の力の平衡をとり、これを調整する目的で、バネの付勢力は磁石の力／ストローク特性曲線に基づいて設定されなければならない。この設定を行う過程で、公知の弁構造では、オイル空間内のオイルがリフティングマグネット構造体１から流出するようにカバーキャップ８を外さなければならなかった。すなわち、リフティングマグネット内の圧力は、予め設定された作動圧（油槽圧）ではなく、環境圧（大気圧）であるため、大気圧下で行われる調整は、作動圧下では不完全なものになる。つまり、リフティングマグネット構造体がオイルで満たされている場合、弁の制御は正確さを欠いたものになる。
これに対し、本発明は、装置技術に関して、油圧系に干渉することなく、最小限のコストで簡単な調整を可能にするリフティングマグネット構造体を提案する目的に基づいたものである。
この目的は請求項１に記載の特徴により実現されている。
調整方法を構成する手段は、ハウジング側の受面を移動させることにより圧力バネの付勢力を変化させるために機能し、リフティングマグネット構造体のハウジングから油密的に突出する。このような手段により、リフティングマグネットのハウジングを開放することなく、推進磁石のための基本的な調整を行うことも可能である。つまり、リフティングマグネット構造体の使用中に存在する圧力条件は、基本的な調整を行う間においてもリフティングマグネットの内部に存在する。したがって、力の調整を装置技術に関して低いコストで、かつより高い精度で実施することが可能である。更に、調整手段、より詳しくは調整手段の作動部分に常にアクセスが可能であることにより、リフティングマグネット構造体を分解することなく、後の細密調整を速やかに行うことも可能である。したがって、従来製品と比較してより容易に、より高い精度で、より速やかに一連の調整を実施することが可能であり、また、調整の際にオイルに触れる必要はない。こうした条件により組み立て時の汚れは少なくなり、環境への影響も小さくなっている。
圧力バネが軸方向の係止部上に保持され、係止部の軸方向の位置を外部からアクセス可能な作動部分により変化させることが可能である場合、特に簡単な解決策が得られる。
請求項３に記載の構成により特に簡単な構造が可能である。これによれば、作動部分は、リフティングマグネットのハウジングの前方の終端部を構成するブッシュ状係止部材の内部ボアに螺入するキャップとして形成されている。
圧力バネがその設置部位においてキャップにて包囲されるように配置されているならば、リフティングマグネット構造体の軸方向の構造上の長さを短くすることも可能である。
軸方向の係止部とキャップが互いに分離して形成されている場合、軸方向の係止部はバネ部材によりキャップに対して付勢されるため、圧力バネの作用により、軸方向の係止部とキャップとの懸隔が防止される。軸方向の係止部を付勢するためにバネ板構造を用いた場合、非常に大きな押圧力を極めて小さな面積に対して作用させることが可能である。
別例として、軸方向係止部をキャップに組み込むようにして形成することも可能である。
別の一実施態様では、軸方向の係止部は設置キャップに連結され、好ましくは連結は押圧によってなされる。
外部からのアクセスが可能で、作動部分、あるいは調整キャップ内に、軸方向に摺動可能に案内された緊急作動ピンで構成される緊急作動部材を設ける簡単な方法が可能で、これにより、電源異常が生じた場合のアーマチャの軸方向の移動は手動で行われる。
バネ板の原点位置がバネロッド上で調整可能な場合、簡単で基本的な調整が可能である。
既述されたように、本発明に基づくリフティングマグネット構造体は、ストローク制御リフティングマグネットと力制御リフティングマグネットの両方に用いることが可能で、切換え弁とプロポーショナル弁を制御するのに基本的に適している。
本発明の更に有利な構成が残りの従属請求項の主題である。
以下に本発明の好ましい説明的な実施態様が、略示図に基づきながら更に詳細に説明されている。
図１は、従来のリフティングマグネット構造体の一部分の長軸方向の断面図である。
図２は、本発明に基づくリフティングマグネット構造体の第１の実施態様を示す図であるが、コイルシェルは省略されている。
図３は、本発明に基づくリフティングマグネット構造体の別の一実施態様である。
図において、理解を容易にするうえで、相同構成要素に対しては同一の参照記号を用いる。
図２において、破線にて示され図２に示された構造の上に配置されるコイルシェル６は省略されている。
リフティングマグネット構造体１は軸方向に延びるボア１４を備えたポールチューブ４を有する。図２では、軸方向ボア１４の右方部分は径方向に拡張し、アーマチャ空間３０を形成している。アーマチャ空間３０内には、アーマチャ１６が軸方向に摺動可能に案内され、アーマチャ１６の左端部には、軸方向ボア１４の小径部分３２を通じて延びるタペット１８が固定されている。タペット１８の自由突出端部には、球、あるいは頂部を切りつめた円錐状に形成された接触面３４が設けられ、これによりタペット１８は制御される弁（図示されていない）の作動要素に接触する。
アーマチャ１６内には、リフティングマグネット構造体１の中心軸に対して斜めに延びる２個の穿通ボア３８が形成され、これにより、アーマチャ１６によりアーマチャ空間３０から分離される隔室は互いに連絡する。アーマチャ１６がストローク移動すると、このストローク移動を補償すべく穿通ボア３８を介して圧油の流れが生じ、オイルは縮小する隔室から別の隔室へと流入する。
図２に示されたアーマチャ１６の右方側面には空洞３６が形成され、その前面にロッド２２が螺入されている。ポールチューブ４の右方終端部内には、係止部材２４が挿入固定されている。（本説明的実施態様においては、係止部材２４は螺刻部を介してポールチューブ４内に螺入している。）
係止部材２４のアーマチャ１６に対向する面上には、アーマチャ１６の隣接する面を係止するための係止面４０が形成されており、図２において、アーマチャ１６の右方に向けた軸方向の動きは係止面４０に接近すると規制される。
係止面４０はハブ状部分に連続し、これを通じてロッド２２が延び、ブッシュ状の構造を有する係止部材２４の内部に突出する。
係止部材２４は受承ボア４２を有し、受承ボア４２はハブ状部分から連続した部位において拡張し、その前面上にはディスクバネ構造体４４が保持されている。受承ボア４２内にはディスクバネ構造体４４と同一軸上に延びる係止リング４６が受けられている。係止部材２４の端部は、図２では開口しており、調整キャップ４８によって閉鎖されている。調整キャップ４８は連結部材２４の受承ボア４２に螺入しており、ディスクバネ構造体４４を通じて延びるロッド２２の端部と係止リング４６は調整キャップ４８により包囲されている。調整キャップ４８を係止部材２４の螺刻部に螺入させることにより、係止リング４６をディスクバネ構造体４４の付勢力に抗して軸方向に移動させることが可能である。すなわち、係止リング４６はディスクバネ構造体４４により調整キャップ４８に対して押圧される。
図に示された軸方向の係止リング４６の径方向の幅は、隣接する調整キャップ４８の壁厚より大きく形成されており、係止リング４６はバネロッド２２に向けて径の内側方向に突出している。この係止リング４６の径方向の突出部上に圧力バネ２８の端部が保持されている。圧力バネ２８の他方の端部はバネ板２６に接触し、バネ板２６は径方向に段差を設けたバネロッドの端部に、保持ナット５０により固定されている。示された実施態様において、バネロッド２２の端部は更にスロットを備え、これによりバネロッド２２はアーマチャ１６内に案内されうる。
本実施態様において圧力バネ２８は円錐形状を有し、バネ板２６に対する接触面は軸方向係止リング４６に対する接触面よりも小さな直径を有する。しかし、同様な機能は円筒状の圧力バネによっても得られる。
アーマチャ空間３０及び、係止部材２４と調整キャップ４８とによって定義されるバネ空間は、リフティングマグネット構造体１が組み立てられた状態では作動油によって満たされており、これらの空間はポールチューブの軸方向のボア３２を介して油槽に連絡している。
コイルシェル６（図で破線にて示される）の軸方向の固定は、スピゴット５２により実施されている。スピゴット５２は連結部材２４の外周縁に螺合し、ジャケット部でポールチューブ４の近傍の端部を包囲し、コイルシェル６を弁ハウジング（図示されていない）に対して押圧している。
図２から明らかなように、ディスクバネ構造体４４から離間した調整キャップ４８の端部は連結部材２４から軸方向に突出しており、作動部分５４を形成している。作動部分５４は作業者が手動で、あるいは簡単な工具を用いて調整を行うために外部からアクセスすることが可能である。
調整手段の誤動作を防止するために、防護キャップ（図示されていない）をスピゴット５２に固定して作動部分５４を覆うことも可能である。
更に、図２に示されたアーマチャ空間３０の左方面上で、案内部分３２内に、アーマチャ１６の軸方向の係止部として機能するディスク５６が配置されており、アーマチャ１６の左方への軸方向の動きが決定される。
リフティングマグネット構造体の基本的な調整を行うに当たり、圧力バネ２８の付勢は係止リング４６を軸方向に移動させることにより可能である。ここで係止リング４６は調整キャップ４８によりディスクバネ構造体４４に対して押圧され、圧力バネ２８が変形した場合にディスクバネの圧縮により軸方向係止リング４６が軸方向に移動しないように（ディスクバネの）バネ定数と付勢力が選択されている。
バネ板２６がワッシャーにより更に調整可能なことにより別の予備調整も可能であり、保持ナット５０の適当な調整により、バネ板２６の軸方向の位置を更に調整することが可能である。
上述の実施態様は力制御を行うプロポーショナルマグネット構造に関するものであるが、基本的にはストロークマグネット構造に用いることも可能である。
本発明に基づくリフティングマグネット構造体の別の一変形例は調整キャップ４８に組み込まれるように形成された係止リング４６にて可能である。この場合、ディスクバネ構造体は省略されうる。この変形例においては、圧力バネ２８とバネ板２６との設置を可能にするために、調整キャップ４８を何らかの形で開くことが可能でなくてはならない。
更に、調整キャップ４８は、例えば手動作動（いわゆる緊急手動）のための更なる機能を有しうる。
図３にはバネの付勢力を調整する作動部分５４の別の一変形例が示されている。
簡略化のために図３においては、図２で示されたリフティングマグネット構造体の右端部のみが示されている。
上述の説明的実施態様と同様に、アーマチャ１６はポールチューブ４内に軸方向に摺動可能に案内され、圧力バネ２８が作用するバネロッド２２を備えている。
図３に示された実施態様では、バネ板１２６は、図２の実施態様におけるバネ板２６のように軸方向に摺動可能にバネロッド２２上に案内されておらず、バネロッド２２の環状溝６０内で受けられており、アーマチャ側の受面は調整可能ではない。
前記の実施態様に対する更なる相違は、図３に左方に示された調整ネジ１４８のアーマチャ側の端部内に、軸方向の係止リング１４６が圧入され、圧力バネ２８のハウジング側の受面を形成している点が挙げられる。この端部において、調整ネジ１４８の内部ボアは係止リング１４６を保持するための環状肩部６２を有する。係止リング１４６の固定は、無論、接着剤やハンダ付けによっても可能である。
本実施態様においてはディスクバネ構造体や他のバネ部材（図２の位置４４）の受け部を係止部材２４内に設ける必要はないので、係止部材２４の軸方向の長さを図２の実施態様と比較して大幅に減少することが可能であり、調整キャップ４８のアーマチャ側の端部は係止部材２４を越えて軸方向に突出し、アーマチャ１６の空洞３６内に突入する。この構成により、リフティングマグネット構造体の全長を図２の方式と比較して短くすることが可能である。
例えば電源異常が起きた場合にアーマチャ１６の緊急作動を可能にするために、調整キャップ１４８の端部に案内ボア６４が形成され、調整キャップ１４８は外部からのアクセスが可能である。案内ボア６４内には緊急作動ピン７０が軸方向に移動可能に案内されている。緊急作動ピン７０はシールリング７８の付勢力により所定の位置に保持されている。初回時の作動に先立って、緊急作動ピン７０は、案内ボア６４の整合部に止め部７２により接触して基準配置をとる。緊急作動ピン７０は外部、例えば図３において右方から、適当な工具を用いてアーマチャ１６のバネロッド２２に接触するまで移動させることが可能である。その結果、バネロッド２２は切換え位置に移動する。
図３に示された実施態様において、調整キャップ１４８の調整は、案内ボア６４のほぼ延長線上に配置された六角形の凹部により可能になっている。
図３に示された実施態様において、係止部材２４に対するポールチューブ４の固定は、ポールチューブ４の端部にフランジを設けることにより可能になっており、ポールチューブ４が係止部材２４の環状の受け溝内に嵌入することで、能動的な連結部が構成されている。
図３に示された実施態様における他の構成は、図２に示された実施態様と基本的に同様であるため説明を省略する。
本発明に基づく圧力バネ調整の形成により、リフティングマグネット構造体の基本的な調製をマグネットのハウジングを開くことなく実施することが可能であり、ハウジングがオイルで満たされた状態で調整が行われる。これにより不完全な調整が防止される。
アーマチャ１６を原点位置に付勢する圧力バネ２８の調整が、マグネットのハウジングから突出するように形成された作動部分５４を介して行われるような推進方向を有するリフティングマグネット構造体１が開示されている。この構成により、調整を行うためにマグネットのハウジングを開く必要はなく、アーマチャがオイル中に浮遊した状態で一連の調整を実施することが可能である。

Claims (11)

1. 弁、殊に圧力制御弁又は方向制御弁を制御するリフティングマグネット構造体であって、該リフティングマグネット構造体は、コイルシェル（６）と、ハウジングのアーマチャ空間（３０）内に摺動可能で案内される可動アーマチャ（１６）とを備え、該可動アーマチャ（１６）は圧力バネ（２８）により原点位置に付勢され、可動アーマチャ（１６）はコイルシェル（６）を制御することにより原点位置から変位し、圧力バネ（２８）がハウジング側の受面（４６）とアーマチャ側の受面（２６）とにおいて保持され、アーマチャ側の受面（２６）はハウジング側の受面（４６）と比較してアーマチャ空間（３０）から軸方向により大きな距離を隔てて配置され、圧力バネの付勢力を調整するための調整手段（４６）を備えたリフティングマグネット構造体において、
   油密的にハウジングから突出して、ハウジング側の受面（４６，１４６）の調整が可能な作動部分（５４）を前記調整手段（４６，４８）が有することを特徴とするリフティングマグネット構造体。
2. アーマチャ（１６）が一方の端部においてロッド（２２）を有し、該ロッド（２２）は、調整バネまたは圧力バネ（２８）の一端が作用するアーマチャ側の受面（２６）を有し、調整バネまたは圧力バネ（２８）の他端はハウジング側の受面として示される軸方向の係止部（４６，１４６）において保持され、更に軸方向の係止部（４６，１４６）が作動部分（５４）を介して調整可能であることを特徴とする請求項１に記載のリフティングマグネット構造体。
3. ロッド（２２）がアーマチャ（１６）用のブッシュ状の係止部材（２４）内に突出し、係止部材（２４）はハウジングの前面を形成し、係止部材（２４）の内部ボア（４２）内に圧力バネ（２８）の軸方向における係止部（４６）が案内され、作動部分（５４）は内部ボア（４２）内に螺入した調整キャップ（４８）であり、調整キャップ（４８）の環状の前面部が軸方向の係止部（４６）に接触することを特徴とする請求項２に記載のリフティングマグネット構造体。
4. アーマチャ側の受面（２６）が調整キャップ（４８）にて包囲されていることを特徴とする請求項２または３に記載のリフティングマグネット構造体。
5. 軸方向の係止部（４６）がバネ部材（４４）により作動部分（４８，５４）に対して付勢されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載のリフティングマグネット構造体。
6. バネ部材が、係止部材（２４）の径方向の肩部で支持されているディスクバネ構造体（４４）であることを特徴とする請求項３または５に記載のリフティングマグネット構造体。
7. 軸方向の係止部（４６）が調整キャップ（４８）に組み込まれるようにして形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載のリフティングマグネット構造体。
8. 軸方向の係止部（１４６）が調整キャップ（１４８）に固定されていることを特徴とする請求項３または４に記載のリフティングマグネット構造体。
9. アーマチャ側の受面（２６）がバネロッドに対して調整可能であることを特徴とする請求項２乃至８のいずれか一項に記載のリフティングマグネット構造体。
10. 緊急作動ピン（７０）がアーマチャ（１６）から離間した調整キャップ（４８，１４８）の一方の端部内において軸方向に摺動可能に案内されていることを特徴とする請求項３乃至９のいずれか一項に記載のリフティングマグネット構造体。
11. リフティングマグネットが切換えマグネットあるいはプロポーショナルマグネットのいずれかであり、ストロークあるいは力によって制御されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のリフティングマグネット構造体。

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