JP3854366B2 - パイロット式電磁弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パイロット圧の供給によりスプール弁を駆動することにより、流体の流路を切り換えるようにしたパイロット式電磁弁に係る。特に詳しくは、シングルソレノイド式（自己復帰型）の動作態様と、ダブルソレノイド式（自己保持型）の動作態様とを選択的に切り換えるようにしたパイロット式電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電磁弁はスプール弁を含む切換弁部と、そのスプール弁を空気圧（パイロット圧）により間接的に動かすためのパイロット式のアクチュエータ部とを有する。アクチュエータ部は電気的に駆動されるパイロット弁を含む。パイロット弁が制御されることにより、切換弁部に対するパイロット圧の供給が切り換えられ、スプール弁が駆動される。
【０００３】
パイロット式のアクチュエータ部として、シングルソレノイド式とダブルソレノイド式とがある。シングルソレノイド式は一つのパイロット弁を有し、ダブルソレノイド式は二つのパイロット弁を有する。
【０００４】
シングルソレノイド式のアクチュエータ部を有する電磁弁では、スプール弁の一端に常にパイロット圧が供給される。このパイロット圧によりスプール弁の一端が押圧され、スプール弁がその復帰位置に保持される。パイロット弁がオンされることにより、スプール弁の他端にもパイロット圧が供給され、スプール弁がその両端から押圧される。ここでは、スプール弁の両端に設けられたピストンの受圧面積がことなることから、それらピストンで発生する推力差に基づき、スプール弁がその復帰位置から往動する。パイロット弁がオフされることにより、スプール弁の一端が大気に開放され、スプール弁が復動して元の位置に復帰する。つまり、このタイプの電磁弁では、パイロット弁をオフさせることに伴い、スプール弁を元の位置に復帰させることのできる自己復帰型の動作態様が得られる。
【０００５】
ダブルソレノイド式のアクチュエータ部を有する電磁弁では、各パイロット弁がそれぞれオン・オフされることにより、切換弁部に対するパイロット圧の供給が切り換えられ、スプール弁が往復動する。このタイプの電磁弁では、各パイロット弁がオフされてスプール弁の一端が大気に開放されても、スプール弁が元の位置に復帰することはない。この場合、スプール弁は両パイロット弁がオフされたときの位置に保持される。つまり、このタイプの電磁弁では、パイロット弁をオフさせることに伴い、スプール弁をある位置に保持することのできる自己保持型の動作態様が得られる。
【０００６】
シングルソレノイド式の電磁弁と、ダブルソレノイド式の電磁弁とでは、本来、上記のように構造と動作態様が互いに異なる。このため、ある空気圧回路で各方式の動作態様を使い分けるためには、二種類の電磁弁の中から必要な電磁弁を選ぶ必要がある。或いは、ある空気圧回路において、最初は自己復帰型の動作態様を得るためにシングルソレノイド式の電磁弁が使われていたときに、自己保持型の動作態様を得る必要が生じたときには、シングルソレノイド式の電磁弁をダブルソレノイド式の電磁弁と交換する必要がある。この交換作業には手間と時間がかかることになり、作業性がよくない。
【０００７】
そこで、このような労力を省略するために、自己復帰型及び自己保持型の両方の動作態様を兼ね備え、それらを選択的に発揮させるようにした電磁弁が提案されている。特開平７−１９８０５４号公報はこの種の兼用型のパイロット式電磁弁の一例を開示する。
【０００８】
図９は上記公報の電磁弁と基本的な構成を同じくする電磁弁７１を示す。この電磁弁７１は第１及び第２のソレノイド７５，７６を含むアクチュエータ部７２と、スプール弁７３を内蔵する切換弁部７４とを備える。各ソレノイド７５，７６は対応する第１又は第２の弁体７７，７８をそれぞれ駆動する。切換弁部７４は給気ポート７９、排気ポート８０，８１及び出力ポート８２，８３を有する。スプール弁７３はその両端に大径ピストン８４及び小径ピストン８５を有する。大径ピストン８４は対応する大径室８６に、小径ピストン８５は対応する小径室８７にそれぞれ収容される。給気ポート７９に連通する給気通路８８の二つの開口端は、第１及び第２の弁体７７，７８により選択的に開閉される。各弁体７７，７８が選択的に開閉されることにより、各室８６，８７に対するパイロット圧の供給が切り換えられる。これにより、スプール弁７３が往復動され、各ポート７９〜８３の間で給気の流れと排気の流れがそれぞれ切り換えられる。
【０００９】
切換弁部７４に設けられた手動弁８９は、給気通路８８と小径室８７との間を選択的、且つ直接的に開閉するために操作される。この手動弁８９により、給気通路８８と小径室８７との間が遮断されることにより、電磁弁７１が自己保持型の動作態様に設定される。この設定において、両弁体７７，７８の一方のみが選択的に開かれることにより、大径室８６又は小径室８７にパイロット圧が供給され、スプール弁７３が駆動される。両弁体７７，７８が共に閉じられ、大径室８６及び小径室８７へのパイロット圧の供給が遮断されることにより、スプール弁７３が停止位置に保持される。手動弁８９により、給気通路８８と小径室８７との間が開かれることにより、この電磁弁７１が自己復帰型に設定される。この設定において、小径室８７には常にパイロット圧が供給されることから、両弁体７７，７８が共に閉じられても、小径室８７へのパイロット圧の供給は遮断されず、小径ピストン８５の押圧力により、スプール弁７３は、図９に示す復帰位置に配置されることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の兼用型のパイロット式電磁弁７１では、同電磁弁７１が自己保持型に設定された状態において、誤って両方のソレノイド７５，７６が通電されたときに、両方の弁体７７，７８により給気通路８８の両方の開口端が開かれることになる。これにより、大径室８６及び小径室８７の両方にパイロット圧が供給されることになる。この場合、大径ピストン８４と小径ピストン８５の径の違いにより、パイロット圧による大径ピストン８４の推力が小径ピストン８５の推力に勝り、結果的にはスプール弁７３が動いてしまうことになる。これにより、電磁弁７１が誤動作を引き起こすおそれがある。
【００１１】
この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は、自己保持型と自己復帰型との間の設定変更を容易に行うことを可能とし、各型式の設定下でスプール弁の両端に同時にパイロット圧が供給されても不特定な誤動作を引き起こすことのないパイロット式電磁弁を提供することにある。
【００１２】
この発明の第２の目的は、上記第１の目的に加え、自己保持型及び自己復帰型のそれぞれの適正な動作態様を担保しつつ、各型式の設定下で良好な応答性を確保することを可能にしたパイロット式電磁弁を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために請求項１に記載の第１の発明は、流体の流路を切り換えるためのスプール弁と、スプール弁を駆動するためにその両端に対応して設けられた第１の加圧室及び第２の加圧室に供給されるパイロット圧を制御する（第１及び第２の加圧室に対するパイロット圧の供給を許容又は規制する）ためのパイロット弁とを備えたパイロット式電磁弁において、スプール弁は第１の加圧室に対応する第１のピストンと第２の加圧室に対応する第２のピストンとを有し、第１及び第２のピストンは互いに同じ大きさの受圧面を有することと、第２のピストンはその内部の第３の加圧室に第３のピストンを摺動可能に収容し、第３のピストンの受圧面は第２のピストンの受圧面よりも小さいことと、第２のピストンは第３の加圧室に通じる外周溝を有し、その外周溝は第２のピストンの移動方向において互いに対向する第１の内壁及び第２の内壁を含み、第１の内壁は第２の内壁よりもスプール弁に近付いて配置され、第２の内壁は第１の内壁よりも大きい受圧面積を有することと、スプール弁の一端を第３のピストンにより押圧するために、第２の加圧室を大気に連通させ、外周溝を介して第３の加圧室にパイロット圧を常時供給する第１の態様と、スプール弁の一端を第２のピストンにより押圧するために、第２の加圧室への前記パイロット圧の供給を許容し、外周溝及び第３の加圧室を大気に連通させる第２の態様との間で前記パイロット圧の供給態様を切り換えるための切換手段とを備えたことを趣旨とする。
【００１４】
上記第１の発明の構成によれば、パイロット圧の供給態様が第２の態様に切り換えられることにより、第２の加圧室へのパイロット圧の供給が許容され、外周溝及び第３の加圧室が大気に連通される。このため、パイロット弁により第２の加圧室にパイロット圧が供給されることにより、第２のピストンがその受圧面でパイロット圧を受けて推力を発生させてスプール弁を押圧する。ここでは、第２のピストンの受圧面と第１のピストンの受圧面との大きさが同じであることから、第１のピストンで発生する推力と、第２のピストンで発生する推力とが互いに等しい。
【００１５】
ここで、パイロット弁により、第１又は第２の加圧室にパイロット圧が選択的に供給されることにより、第１又は第２のピストンの押圧により、スプール弁が選択的に往復動され、電磁弁における流体の流路が切り換えられる。又、パイロット弁により、第１及び第２の加圧室へのパイロット圧の供給が共に遮断されることにより、第１及び第２のピストンが共にスプール弁を押圧しなくなり、スプール弁がそのときの位置に保持される。つまり、この電磁弁で自己保持型の動作態様が得られる。一方、誤って第１及び第２の加圧室に同時にパイロット圧が供給された場合でも、第１及び第２のピストンが互いに逆向きの同じ推力を発生させてスプール弁を押圧し、スプール弁がそのときの位置に保持される。従って、パイロット弁の誤作動により第１及び第２の加圧室に同時にパイロット圧が供給されても、スプール弁が誤って不特定の方向へ移動することがなく、そのため、電磁弁における流路が誤って切り換えられることがない。
【００１６】
これに対し、切換手段によりパイロット圧の供給態様が第１の態様に切り換えられることにより、第２の加圧室が大気に連通され、外周溝を介して第３の加圧室にパイロット圧が常時供給される。ここで、外周溝の第１及び第２の内壁にはパイロット圧により推力が発生するが、第２の内壁の受圧面積が第１の内壁のそれよりも大きい。このため、第２の内壁の推力が第１の内壁の推力に勝り、その推力差に基づいて第２のピストンがスプール弁から離れる方向へ移動する。そして、第３のピストンはその受圧面で第３の加圧室に供給されるパイロット圧を受けて推力を発生させ、スプール弁を押圧する。ここでは、第１のピストンの受圧面が第３のピストンのそれよりも大きいことから、第１のピストンの推力は第３のピストンの推力よりも大きい。
【００１７】
ここで、パイロット弁により、第１の加圧室にパイロット圧が供給されることにより、スプール弁は、第１のピストンで発生する推力と第３のピストンで発生する推力との推力差に基づいて押圧されて往動し、電磁弁における流体の流路が切り換えられる。パイロット弁により、第１の加圧室へのパイロット圧の供給が遮断されることにより、第１のピストンがスプール弁を押圧しなくなる。そして、スプール弁は第３のピストンのみにより押圧され、上記推力差に基づく往動のと逆方向へ復動し、その終端位置に復帰する。つまり、電磁弁で自己復帰型の動作態様が得られる。従って、パイロット弁の誤作動により第１及び第２の加圧室に同時にパイロット圧が供給されても、スプール弁が所定の方向へ往動することから、電磁弁における流路が誤って切り換えられることがない。
【００１８】
上記の目的を達成するために請求項２に記載の第２の発明は、第１の発明の構成において、電磁弁は第２のピストンを摺動可能に収容するボアを備え、第２のピストンはその外周に第１の内壁の近くに配置されたパッキンを有し、パッキンは外周溝とその外部との間をシールすることと、ボアは他の部位よりも小径な段部を有し、第２のピストンがボアの底面に近接したときには、パッキンが段部に乗り上げて圧縮され、第２のピストンがボアの底面から離れる方向へ移動したときには、パッキンが段部から離脱してその圧縮が解除されることとを備えたことを趣旨とする。
【００１９】
上記第２の発明の構成によれば、第２のピストンがボアの底面に近接したときには、パッキンが段部に乗り上げて（接して）圧縮される。このため、パッキンによるシール効果が得られ、外周溝からのパイロット圧の洩れが押さえられ、外周溝及び第３の加圧室に供給されるパイロット圧が第２のピストンに有効に作用する。従って、上記自己復帰型の動作態様における第２のピストンの誤動作が抑えられ、電磁弁の安定した動作が確保される。
【００２０】
第２のピストンがボアの底面から離れる方向へ移動したときには、パッキンが段部から離脱してそのパッキンの圧縮が解除される。このため、上記自己保持型の動作態様におけるパッキンとボアとの間の摺動抵抗が低減され、第２のピストンの移動が円滑となる。従って、スプール弁の移動の応答性が高まり、電磁弁の円滑な動作が確保される。ここで、本来は、上記自己保持型の動作態様に限って、第２のピストンのボアに対する摺動抵抗を増大させるという理由から、上記パッキンは構造上不要なものとなる。しかし、この発明では、上記自己保持型の動作態様において、パッキンの圧縮が解除されることから、パッキンがボアとの間の摺動抵抗を増大させることには無関係となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るパイロット式電磁弁を具体化した一実施の形態を図１〜図８を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１に示すようにパイロット式電磁弁１は切換弁部２と、その片側に設けられたアクチュエータ部３とを備える。切換弁部２は流体（気体）の流路を切り換えるためのスプール弁４を有する。切換弁部２はその外部に露出して設けられた手動弁５を有する。アクチュエータ部３は、スプール弁４を駆動するために電気的に制御される。
【００２３】
切換弁部２はスプールハウジング６、継手ウジング７及びマニホールドブロック８を備える。スプールハウジング６はスプール弁４を往復動可能に収容する。スプール弁４はその軸線方向へ所定のストロークをもって移動する。スプールハウジング６はスプール弁４の両端に対応して設けられた第１のボア９及び第２のボア１０を有する。第１のボア９は有底状をなし、第１の加圧室１１を構成する。第２のボア１０は同じく有底状をなし、第２の加圧室１２を構成する。スプールハウジング６は一つの給気ポート１３と、第１及び第２の出力ポート１４，１５と、一対の排気ポート１６，１７とを有する。
【００２４】
図１，３，８に示すように、スプール弁４はその軸上に互いに離間して配置された複数の弁部４ａを有する。各弁部４ａの外径は軸のそれよりも大きい。スプール弁４はその両端に第１の加圧室１１に対応して設けられた第１のピストン１８と、第２の加圧室１２に対応して設けられた第２のピストン１９とを有する。第１のピストン１８は略円柱状をなし、スプール弁４に一体的に設けられる。このピストン１８はその受圧面１８ａでパイロット圧を受ける。第１のピストン１８はその外周に円環状のパッキン２０を備える。このパッキン２０は断面Ｖ字状をなし、第１の加圧室１１とその外部（第１のピストン１８の背面側）との間をシールする。このパッキン２０は第１のピストン１８の移動に伴い第１のボア９の内周面に沿って摺動する。
【００２５】
第２のピストン１９はスプール弁４とは別体に設けられる。このピストン１９はその受圧面１９ａでパイロット圧を受ける。上記二つの受圧面１８ａ，１９ａの大きさは互いに同じである。ここで、第１のピストン１８の受圧面１８ａとは、同ピストン１８の外径分に相当する面積を意味し、図１，３，８においてパッキン２０が占める部分も受圧面１８ａに含まれる。第１の第２のピストン１９は有底円筒状をなし、その内部に第３のボア２１を有する。このボア２１は有底状をなし、第３の加圧室２２を構成する。第３のボア２１はその一端がスプール弁４へ向かって開口する。
【００２６】
第２のピストン１９はその外周に外周溝２３を有する。この外周溝２３は孔２４を介して第３の加圧室２２に連通する。図３〜５，７，８に示すように、外周溝２３は第２のピストン１９の移動方向において互いに離間して対向する第１及び第２の内壁２５，２６を含む。第１の内壁２５は第２の内壁２６よりもスプール弁４に近接して配置される。第２の内壁２６は第１の内壁２５よりもスプール軸方向の受圧面積が大きい。第２のピストン１９はその外周に第１及び第２のパッキン２７，２８を有する。両パッキン２７，２８は円環状をなし、第２のボア１０の内周面に接する。第１のパッキン２７は断面略Ｖ字状をなし、第１の内壁２５に近接して配置され、外周溝２３とその外部（第２のピストン１９の背面側）との間をシールする。第２のパッキン２８は扁平形状をなす。パッキン２７が一方向の加圧のみをシールするのに対し、このパッキン２８は両方向の加圧をシールすることが可能である。パッキン２８は第２の内壁２６に近接して配置され、外周溝２３と第２の加圧室１２との間をシールする。これらのパッキン２７，２８は、第２のピストン１９の移動に伴い第２のボア１０の内周面に沿って摺動する。
【００２７】
スプール弁４は第３の加圧室２２に対応して設けられた第３のピストン２９を更に有する。第３のピストン２９は第２のピストン１９と同一の軸線に沿って移動する。第３のピストン２９はスプール弁４と一体的に設けられる。第３のピストン２９はその受圧面２９ａでパイロット圧を受ける。この受圧面２９ａは第２のピストン１９の受圧面１９ａよりも小さい。第３のピストン２９はその外周に円環状のパッキン３０を有する。このパッキン３０は断面略Ｖ字状をなし、第３の加圧室２２とその外部（第３のピストン２９の背面側）との間をシールする。このパッキン３０は、第３のピストン２９の移動に伴い第３のボア２１の内周面に沿って摺動する。ここで、第３のピストン２９の受圧面２９ａとは、同ピストン２９の外径分に相当する面積を意味し、図１，３，８においてパッキン３０が占める部分も受圧面２９ａに含まれる。
【００２８】
図４，５，７に示すように、第２のボア１０はその内周面の一部に他の部位よりも小さい内径を有する段部３１を含む。この段部３１は第１のパッキン２７に対応して配置される。図４，７に示すように、第２のピストン１９が第２のボア１０の底面１０ａに近接して配置されることにより、第１のパッキン２７は段部３１に乗り上げ、自身の弾性に基づいて圧縮される。これに対し、図５に示すように、第２のピストン１９が底面１０ａから離間する方向へ移動することにより、第１のパッキン２７は段部３１から離脱して圧縮から解除される。
【００２９】
図３，５は各ピストン１８，１９，２９等につき、設計寸法の違いを例示する。図３に示すように、この実施の態様で、第１のピストン１８の外径寸法Ｄ１は「φ８．９ｍｍ」に、第２のピストン１９における第２のパッキン２８の付近の外径寸法Ｄ２は「φ８．９ｍｍ」に、同ピストン１９における第１のパッキン２７の付近の外径寸法Ｄ３は「φ８．２ｍｍ」に、第３のピストン２９の外径寸法Ｄ４は「φ５．６ｍｍ」にそれぞれ設定される。図５に示すように、この実施の形態で、段部３１に隣接して第１のパッキン２７の移動範囲に対応するボア１０の内周面１０ｂと、段部３１との寸法差Ｈは「０．１ｍｍ」に設定される。そして、第１のパッキン２７が内周面１０ｂに達したときには、同パッキン２７には圧縮力が働いておらず、加圧力をシールしない寸法関係にある。
【００３０】
各ピストン１８，１９，２９は、スプール弁４をその軸線方向へ駆動するために、対応する各加圧室１１，１２，２２に供給されるパイロット圧を各受圧面１８ａ，１９ａ，２９ａで受けて推力を発生させ、スプール弁４を押圧する。この押圧によりスプール弁４が駆動されることにより、給気ポート１３に供給される気体の流路が、第１の出力ポート１４と第２の出力ポート１５との間で切り換えられる。これと同時に、第２又は第１の出力ポート１５，１４に導入される気体の流路が、各排気ポート１６，１７の間で切り換えられる。
【００３１】
図１に示すように、継手ハウジング７は二つのパイプ継手３２，３３及び主給気通路３４を有する。一方の継手３２は第１の出力ポート１４に連通し、他方の継手３３は第２の出力ポート１５に連通する。主給気通路３４は給気ポート１３に連通する。主給気通路３４には、この電磁弁１で流路が切り換えられる圧縮空気が流れる。
【００３２】
マニホールドブロック８は主排気通路３５、パイロット給気通路３６及び手動弁５を備える。主排気通路３５はスプールハウジング６の各排気ポート１６，１７に連通し、各排気ポート１６，１７から排出される気体を電磁弁１の外へ排出する。パイロット給気通路３６には、各加圧室１１，１２，２２へパイロット圧として供給される圧縮空気が流れる。
【００３３】
図１，２，６に示すように、手動弁５は長軸状をなし、第２及び第３の加圧室１２，２２に対するパイロット圧の供給を切り換えるために操作される。マニホールドブロック８は上方へ開口する弁穴３７を有する。この弁穴３７に手動弁５が上下動可能、かつ回動可能に組み込まれる。弁穴３７の底部には、手動弁５を上方へ付勢するバネ３８が設けられる。手動弁５は頭部５ａと、その頭部５ａよりも小径な軸部５ｂと、頭部５ａと軸部５ｂとの間に設けられた第１の弁部５ｃ及び第２の弁部５ｄと、軸部５ｂの下端部に設けられた第２の弁部５ｅとを有する。各弁部５ｃ，５ｄ，５ｅは軸部５ｂよりも大径をなす。
【００３４】
図１に示すように、手動弁５はその上端が弁穴３７の開口端に一致する「非作動位置」に配置される。手動弁５は、治具等によりバネ３８の付勢力に抗して下方へ押圧されることにより、図６に示すように、非作動位置よりも下方の「作動位置」に配置される。この作動位置において、手動弁５は、周方向に回されてピン（図示しない）に係合することにより位置保持される。このように、手動弁５は非作動位置と作動位置との間で切り換え配置される。
【００３５】
マニホールドブロック８において、パイロット給気通路３６は弁穴３７の底部に連通する。同ブロック８は第１の加圧室１１に連通する第１の室通路３９と、第２の加圧室１２に連通する第２の室通路４０と、第３の加圧室２２に連通する第３の室通路４１と、大気に連通する大気通路４２と、アクチュエータ部３に連通する給排気通路４３とを有する。給排気通路４３、第２及び第３の室通路４０，４１並びに大気通路４２はそれぞれ弁穴３７の上部に連通する。この実施の形態で、手動弁５、弁穴３７及び各通路３６，４０〜４３は本発明の切換手段を構成する。
【００３６】
図１，２に示すように、手動弁５が非作動位置に配置されることにより、第２の室通路４０が弁穴３７を介して給排気通路４３に連通する。このとき、第３の室通路４１は弁穴３７を介して大気通路４２に連通する。第３の弁部５ｅにより、パイロット給気通路３６と弁穴３７の上部との間が遮断される。これにより、第２の加圧室１２には、アクチュエータ部３の制御に依存してパイロット圧が供給され、第３の加圧室２２に対するパイロット圧の供給が遮断される。このようなパイロット圧の供給態様は本発明の第２の態様に相当する。即ち、この第２の態様では、スプール弁４を第２のピストン１９の推力により押圧するために、第２の加圧室１２に対するパイロット圧の供給が許容され、外周溝２３及び第３の加圧室２２が大気に連通される。
【００３７】
図６に示すように、手動弁５が作動位置に配置されることにより、第２の室通路４０が弁穴３７を介して大気に連通する。第２の弁部５ｄにより、第３の室通路４１と大気通路４２との間が遮断される。パイロット給気通路３６が弁穴３７を介して第３の室通路４１に連通する。これにより、第３の加圧室２２には、パイロット圧が強制的に常時供給され、第２の加圧室１２に対するパイロット圧の供給が遮断される。このようなパイロット圧の供給態様は、本発明の第１の態様に相当する。即ち、この第１の態様では、スプール弁４を第３のピストン２９の推力により押圧するために、第２の加圧室１２に対するパイロット圧の供給が遮断され、その代わりに第２の加圧室１２が大気に連通される。併せて、外周溝２３を介して第３の加圧室２２にパイロット圧が常時供給される。
【００３８】
図１に示すように、アクチュエータ部３はダブルソレノイド式のものであり、電気的に制御される第１及び第２のパイロット弁４４，４５と、両パイロット弁４４，４５に兼用される弁ケーシング４６と、パイロット排気通路４７とを有する。第１のパイロット弁４４は第１の加圧室１１に対するパイロット圧の供給と、同室１１からのパイロット圧の排出とを切り換える。第２のパイロット弁４５は第２の加圧室１２に対するパイロット圧の供給と、同室１２からのパイロット圧の排出とを切り換える。
【００３９】
第１のパイロット弁４４は第１のソレノイド４８、第１のコア４９、第１のプランジャ５０及び第１の弁体５１を有する。第２のパイロット弁４５は第２のソレノイド５２、第２のコア５３、第２のプランジャ５４及び第２の弁体５５を有する。各プランジャ５０，５４は復帰用のバネ５６により付勢される。第１の弁体５１は第１のプランジャ５０に連動して移動する。第２の弁体５５は第２のプランジャ５４に連動して移動する。
【００４０】
弁ケーシング４６は各弁体５１，５５に対応する第１及び第２の給気弁座５７，５８を有する。各給気弁座５７，５８はそれぞれ給気孔５７ａ，５８ａを有する。弁ケーシング４６は、各弁体５１，５５に対応する第１及び第２の排気弁座５９，６０を有する。各排気弁座５９，６０はそれぞれ排気孔５９ａ，６０ａを有する。
【００４１】
弁ケーシング４６は第１及び第２のパイロット出力ポート６１，６２、パイロット給気室６３並びにパイロット排気室６４を有する。両給気孔５７ａ，５８ａはパイロット給気室５３を介してパイロット給気通路３６に連通する。両排気孔５９ａ，６０ａはパイロット排気室６４を通じてパイロット排気通路４７に連通する。第１のパイロット出力ポート６１は、給排気通路６５を介して第１の室通路３９に連通する。第２のパイロット出力ポート６２は、給排気通路４３及び弁穴３７を介して第２の室通路４０に連通する。
【００４２】
ここで、第１のソレノイド４８が励磁（オン）されることにより、第１のプランジャ５０が移動して第１の弁体５１が給気孔５７ａを開くと共に排気孔５９ａを閉じる。これにより、パイロット給気通路３６からパイロット給気室６３に導入されるパイロット圧が、第１のパイロット出力ポート６１から各通路６５，３９を通じて第１の加圧室１１に供給される。
【００４３】
第２のソレノイド５２が励磁（オン）されることにより、第２の弁体５５が給気孔５８ａを開くと共に排気孔６０ａを閉じる。これにより、パイロット給気通路３６からパイロット給気室６３に導入されるパイロット圧が、第２のパイロット出力ポート６２から各通路４３，４０を通じて第２の加圧室１２に供給される。各ソレノイド４８，５２は所定のコントローラ（図示しない）により、所定のシーケンスプログラムに基づいてオン・オフ制御される。
【００４４】
以上説明したようにこの実施の形態の電磁弁１によれば、図１に示すように、手動弁５が非作動位置に配置された第２の態様下では、第２の加圧室１２に対するパイロット圧の供給が許容され、外周溝２３及び第３の加圧室２２が大気に連通する。このため、第２のパイロット弁４５の制御に依存して第２の加圧室１２にパイロット圧が供給されると、第２のピストン１９に推力が発生し、図１，３に示すように、同ピストン１９が第３のピストン２９を介してスプール弁４を押圧する。ここでは、第２のピストン１９の受圧面１９ａの大きさと、第１のピストン１８の受圧面１８ａの大きさとが互いに等しい。このため、第１のピストン１８がスプール弁４を押圧する推力と、第２のピストン１９が第３のピストン２９を介してスプール弁４を押圧する推力とが互いに等しい。
【００４５】
ここで、第１及び第２のパイロット弁４４，４５が選択的にオンされて、第１又は第２の加圧室１１，１２にパイロット圧が選択的に供給される。すると、第１又は第２のピストン１８，１９がスプール弁４を押圧し、スプール弁４が選択的に往動又は復動され、切換弁部２における気体の流路が切り換えられる。このとき、第３の加圧室２２にはパイロット圧が供給されないことから、図４，５に示すように、第２及び第３のピストン１９，２９は互いに接しながら一体的に移動する。
【００４６】
第１及び第２のパイロット弁４４，４５がともにオフの状態となり、第１及び第２の加圧室１１，１２に対するパイロット圧の供給がともに遮断される。すると、第１及び第２のピストン１８，１９がともにスプール弁４を押圧しなくなり、スプール弁４がそのときの位置に保持される。つまり、電磁弁１で自己保持型の動作が得られる。
【００４７】
一方、第１及び第２のパイロット弁４４，４５が誤って同時にオンされ、第１及び第２の加圧室１１，１２に同時にパイロット圧が供給される。すると、第１及び第２のピストン１８，１９が互いに逆向きの同じ推力によりスプール弁４を押圧し、スプール弁４がそのときの位置に保持される。従って、第１及び第２のパイロット弁４４，４５が誤って同時にオンされ、両ピストン１８，１９に同時にパイロット圧が供給されても、スプール弁４が誤って不特定の方向へ移動することはなく、切換弁部２における流体の流路が誤って切り換えられることはない。
【００４８】
この実施の態様では、第２の態様において、図４に示すように、第２のピストン１９が第２のボア１０の底面１０ａに当接したとき、第１のパッキン２７が段部３１に乗り上げて圧縮される。このとき、第１のパッキン２７によるシール効果が得られるが、この状態では外周溝２３にはパイロット圧が供給されないことから、第１のパッキン２７によるシール性というものは、ここでは無関係である。
【００４９】
同様に、第２の態様において、図５に示すように、第２のピストン１９が第２のボア１０の底面１０ａから離れる方向へ移動すると、第１のパッキン２７が段部３１から離脱してそのパッキン２７の圧縮が解除される。このため、第２のピストン１９が、図４に示す位置から動き始めて間もなく、第１のパッキン２７は圧縮のない状態となり、第１のパッキン２７と第２のボア１０との間の摺動抵抗が低減される。これに対し、第２のパッキン２８は第２の加圧室１２からのパイロット圧の洩れを抑えるために有効なシール効果を発揮し、第２のピストン１９の移動に対して多少の摺動抵抗にはなる。つまり、第２のピストン１９はその外周に二つのパッキン２７，２８を備えるにも拘わらず、同ピストン１９の移動時における摺動抵抗の発生源が、第２のパッキン２８のみに抑えられる。この意味で、第２のピストン１９の移動が円滑となり、スプール弁４の移動の応答性が高まり、電磁弁１の円滑な動作が確保される。
【００５０】
一方、図６に示すように、手動弁５が操作されて作動位置に配置された第１の態様下では、第２の加圧室１２に対するパイロット圧の供給が遮断され、その代わりに、第２の加圧室１２が大気に連通される。併せて、外周溝２３及び第３の加圧室２２にパイロット圧が強制的に常時供給される。
【００５１】
このとき、外周溝２３の両内壁２５，２６のそれぞれには、外周溝２３に供給されるパイロット圧により互いに逆方向の推力が発生する。第２の内壁２６は第１の内壁２５よりも受圧面積が大きいことから、第２の内壁２６での推力は第１の内壁２５のそれに勝る。このため、図７，８に示すように、上記二つの推力の差に基づいて第２のピストン１９がスプール弁４から離れる方向へ移動し、やがて、このピストン１９が第２のボア１０の底面１０ａに接した状態で停止する。
【００５２】
ここで、外周溝２３にパイロット圧が供給される間は、両内壁２５，２６の間に上記の推力差が生じることから、その推力に基いて第２のピストン１９が底面１０ａに押さえ付けられ、その状態で保持される。このとき、第１のパッキン２７は段部３１に接して圧縮されることから、同パッキン２７によるシール効果が得られる。このため、外周溝２３からのパイロット圧の洩れが抑えられ、両内壁２５，２６及び第３の加圧室２２にはパイロット圧が有効に作用する。従って、第２のピストン１９の誤動作が抑えられ、第３のピストン２９には十分な推力が発生する。
【００５３】
この場合、第３のピストン２９で発生する推力により、同ピストン２９がスプール弁４を押圧する。ここでは、第１のピストン１８の受圧面１８ａが第３のピストン２９の受圧面２９ａよりも大きい。このため、第１のピストン１８がスプール弁４を押圧する推力は、第３のピストン２９がスプール弁４を押圧する推力よりも常に大きい。
【００５４】
従って、第１のパイロット弁４４がオンされて、第１の加圧室１１にパイロット圧が供給されると、第１のピストン１８がスプール弁４を押圧する。このとき、スプール弁４は第１のピストン１８の推力と第３のピストン２９の推力との差に基づいて押圧され、図８に示す状態から上方へ往動し、切換弁部２における気体の流路が切り換えられる。
【００５５】
第１のパイロット弁４４がオフされて第１の加圧室１１に対するパイロット圧の供給が停止され大気に開放されると、第１のピストン１８がスプール弁４を押圧しなくなり、スプール弁４は第３のピストン２９のみにより押圧されることになる。このため、スプール弁４は、上記推力差に基づく方向とは逆方向へ復動し、図８に示すようにその終端位置に復帰する。つまり、電磁弁１で自己復帰型の動きが得られる。
【００５６】
従って、第１及び第２のパイロット弁４４，４５が誤って同時にオンされても、パイロット弁４５はピストン１９，２９の作動に関与しない流路構成のため、スプール弁４は停止することなく所定の方向（第３のピストン２９が第２のピストン１９に接する方向）へ往動することになり、切換弁部２における流路の切り換えが誤って行われることはない。又、その状態から、第１のパイロット弁４４が誤ってオフされても、スプール弁４が不特定な位置で止まることがなく、正常に第１のパイロット弁４４をオフした場合と同様に、常にその終端位置（図８に示す位置）へ復帰することになる。又、第２のパイロット弁４５のみを誤ってオンした場合にもスプール弁４は何ら動くことはなく、原点の復帰位置に保持される。
【００５７】
上記のようにこの実施の形態では、自己保持型及び自己復帰型を兼用するダブルソレノイド式のパイロット式電磁弁１において、手動弁５を切り換え配置するだけの簡単な操作により、電磁弁１を自己保持型と自己復帰型との間で容易に設定変更することができる。しかも、パイロット圧の供給が第１の態様に設定された状態では、特別な係止部材を使用することもなく第２のピストン１９が所定の位置に確実に保持される。この意味でも、上記設定型式の変更を容易に行うことができる。
【００５８】
この実施の形態では、自己保持型又は自己復帰型の設定下で、二つのパイロット弁４４，４５が誤って同時にオンされ、スプール弁４の両端にパイロット圧が誤って同時に供給されても、電磁弁１が不特定な誤動作を引き起こすことがない。即ち、自己保持型の設定下で両パイロット弁４４，４５が同時にオンされ、スプール弁４の両端にパイロット圧が供給されても、スプール弁４が不特定な方向へ移動することはなく、そのときの位置に保持される。一方、自己復帰型の設定下では両パイロット弁４４，４５が同時にオンされ、スプール弁４の両端にパイロット圧が同時に供給されても、パイロット弁４５の動作はスプール弁４の動作に関与しないため、スプール弁４は停止したり、復動したりすることはなく、パイロット弁４４の動きに従って確実に往動する。この意味で、電磁弁１の不特定な誤動作の発生を防止することができる。
【００５９】
この実施の形態の電磁弁１において、自己保持型の設定下では、第２のピストン１９に設けられた二つのパッキン２７，２８のうち、一方のパッキン２７の摺動抵抗が低減される。このため、そのピストン１９の移動、延いてはスプール弁４の移動が必要以上に抵抗を受けることがない。更に、自己復帰型の設定下では、第２のピストン１９が所定の位置に確実に保持され、一つのパッキン３０のみが第３のピストン２９の移動のときにおいて抵抗となるだけである。このため、この電磁弁１では、自己保持型及び自己復帰型のそれぞれについて適正な動作態様を担保しながら、各型式の設定下でそれぞれ動作について良好な応答性を確保することができる。
【００６０】
尚、この発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において以下のように実施することもできる。
【００６１】
（１）前記実施の形態では、電磁弁１において、二つのパイロット弁４４，４５を含むアクチュエータ部３を切換弁部２の片側に配置した。これに対し、電磁弁において、アクチュエータ部を構成する二つのパイロット弁を切換弁部の両側に分けて配置してもよい。
【００６２】
（２）前記実施の形態では、切換手段を構成する手動弁５を長軸状に形成し、その手動弁５を上下動させることにより、第２及び第３の加圧室１２，２２等に対するパイロット圧の供給を切り換えるように構成した。これに対し、手動弁を摘み又はレバーとし、それら摘み、レバーを回動させることにより、第２及び第３の加圧室等に対するパイロット圧の供給を切り換えるように構成してもよい。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１に記載の第１の発明の構成によれば、スプール弁の両端に対応する第１及び第２の加圧室に設けられる第１及び第２のピストンの受圧面を互いに同じ大きさとし、第２のピストンの内部の第３の加圧室に設けられた第３のピストンの受圧面を第２のピストンのそれよりも小さくする。第２のピストンにおいて、第３の加圧室に通じる外周溝の第１の内壁を第２の内壁よりもスプール弁に近付かせ、第２の内壁の受圧面積を第１の内壁のそれよりも大きくする。そして、スプール弁を第３のピストンにより押圧するために、第２の加圧室を大気に連通させ、外周溝及び第３の加圧室にパイロット圧を常時供給する第１の態様と、スプール弁を第２のピストンにより押圧するために、第２の加圧室に対するパイロット圧の供給を許容し、外周溝及び第３の加圧室を大気に連通させる第２の態様とを切換手段により切り換えるようにしている。
【００６４】
従って、パイロット圧の供給態様を第１及び第２の態様の間で切換手段により切り換えるだけで、自己復帰型又は自己保持型が選択される。そして、第１の態様では、第１及び第３のピストンの推力差によりスプール弁が往動することから、パイロット弁の誤動作により第１及び第３のピストンに同時にパイロット圧が供給されても、自己復帰型の設定が自己保持型のように作動するような流路の誤切換はない。第２の態様では、第１及び第２のピストンの推力が互いに均衡することから、パイロット弁の誤動作により第１及び第２のピストンに同時にパイロット圧が供給されても、スプール弁が位置保持されるので、自己保持型の設定のはずが自己復帰型のように作動するような流路の誤切換がない。このため、自己保持型と自己復帰型との間で設定変更を容易に行うことができ、各型式の設定下でスプール弁の両端にパイロット圧が誤って同時に供給されても、電磁弁が不特定な誤動作を引き起こすことを防止することができるという効果を発揮する。
【００６５】
請求項２に記載の第２の発明の構成によれば、第１の発明の構成において、第２のピストンにおいて、第１の内壁の近くにパッキンを設け、そのパッキンに対応してボアの一部に段部を設ける。そして、第２のピストンがボアの底面に近接したときに、パッキンを段部で圧縮させ、第２のピストンがボアの底面から離れるときには、パッキンの圧縮を解除させるようにしている。
【００６６】
従って、上記第１の発明の作用及び効果に加えて、パッキンが段部で圧縮されるときには、同パッキンによるシール効果が得られ、外周溝からのパイロット圧の洩れが押さえられて、第２のピストンの誤動作が抑えられる。パッキンの圧縮が解除されたときには、パッキンの摺動抵抗が低減され、第２のピストンの移動が円滑となって、スプール弁の移動の応答性が高まる。このため、自己保持型及び自己復帰型のそれぞれの適正な動作態様を担保しながら、各型式の設定下で、電磁弁の動作につき、良好な応答性を確保することができるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のパイロット式電磁弁を具体化した一実施の形態に係り、電磁弁の構造を示す断面図である。
【図２】 同じく、手動弁の部分を拡大して示す断面図である。
【図３】 同じく、スプール弁を含む電磁弁の主要部を拡大して示す断面図である。
【図４】 同じく、第２及び第３のピストンの一部を拡大して示す断面図である。
【図５】 同じく、第２及び第３のピストンの一部を拡大して示す断面図である。
【図６】 同じく、手動弁の部分を示す断面図である。
【図７】 同じく、第２及び第３のピストンの一部を拡大して示す断面図である。
【図８】 同じく、スプール弁を含む電磁弁の主要部を拡大して示す断面図である。
【図９】 従来のパイロット式電磁弁の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 電磁弁
２ 切換弁部
３ アクチュエータ部
４ スプール弁
５ 手動弁
１０ 第２のボア
１０ａ 底面
１１ 第１の加圧室
１２ 第２の加圧室
１８ 第１のピストン
１８ａ 受圧面
１９ 第２のピストン
１９ａ 受圧面
２２ 第３の加圧室
２３ 外周溝
２５ 第１の内壁
２６ 第２の内壁
２７ 第１のパッキン
２８ 第２のパッキン
２９ 第３のピストン
３０ 第３のパッキン
３１ 段部
３６ パイロット給気通路
３７ 弁穴
４０ 第２の室通路
４１ 第３の室通路
４２ 大気通路
４３ 給排気通路
４４ 第１のパイロット弁
４５ 第２のパイロット弁

Claims (2)

1. 流体の流路を切り換えるためのスプール弁と、前記スプール弁を駆動するためにその両端に対応して設けられた第１の加圧室及び第２の加圧室に供給されるパイロット圧を制御するためのパイロット弁とを備えたパイロット式電磁弁において、
   前記スプール弁は前記第１の加圧室に対応する第１のピストンと前記第２の加圧室に対応する第２のピストンとを有し、前記第１及び第２のピストンは互いに同じ大きさの受圧面を有することと、
   前記第２のピストンはその内部の第３の加圧室に第３のピストンを摺動可能に収容し、前記第３のピストンの受圧面は前記第２のピストンの受圧面よりも小さいことと、
   前記第２のピストンは前記第３の加圧室に通じる外周溝を有し、前記外周溝は前記第２のピストンの移動方向において互いに対向する第１の内壁及び第２の内壁を含み、前記第１の内壁は前記第２の内壁よりも前記スプール弁に近付いて配置され、前記第２の内壁は前記第１の内壁よりも大きい受圧面積を有することと、
   前記スプール弁の一端を前記第３のピストンにより押圧するために、前記第２の加圧室を大気に連通させ、前記外周溝を介して前記第３の加圧室に前記パイロット圧を常時供給する第１の態様と、前記スプール弁の一端を前記第２のピストンにより押圧するために、前記第２の加圧室への前記パイロット圧の供給を許容し、前記外周溝及び前記第３の加圧室を大気に連通させる第２の態様との間で前記パイロット圧の供給態様を切り換えるための切換手段と
   を備えたことを特徴とするパイロット式電磁弁。
2. 請求項１に記載のパイロット式電磁弁において、
   前記電磁弁は前記第２のピストンを摺動可能に収容するボアを備え、前記第２のピストンはその外周に前記第１の内壁の近くに配置されたパッキンを有し、前記パッキンは前記外周溝とその外部との間をシールすることと、
   前記ボアは他の部位よりも小径な段部を有し、前記第２のピストンが前記ボアの底面に近接したときには、前記パッキンが前記段部に乗り上げて圧縮され、前記第２のピストンが前記ボアの底面から離れる方向へ移動したときには、前記パッキンが前記段部から離脱してその圧縮が解除されることと
   を備えたことを特徴とするパイロット式電磁弁。

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