JP7186584B2 - 電磁弁、方向切換弁及び建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、電磁弁、方向切換弁及び建設機械に関する。

油圧装置において、圧油の流れを制御する弁体として、応答速度に優れる電磁弁が広く使用されている。特に、近年では、油圧装置を電気的に駆動することの要望が高まっており、電磁弁の活用は今後益々広がることが期待されている。

特許文献１は、電磁弁の一種である電磁比例弁を開示する。この電磁比例弁では、駆動ロッドによってスプールが駆動され、スプール収容孔におけるスプールの位置に応じて電磁比例弁の流路構成が定まり、電磁比例弁における油（圧油）の流れを調整することができる。

特開２０１７－２０５４１号公報 特開平０８－１７０３５３号公報

電磁弁のスプールは外径が異なる大径部及び小径部を有し、スプールの移動方向（すなわち軸方向）と直角を成す径方向に広がる面積が、大径部と小径部との間で異なる。大径部と小径部との間のこの面積差に起因し、軸方向の一方から他方に向かってスプールが圧油から受ける力と、他方から一方に向かってスプールが圧油から受ける力とは同じにはならない。スプールが受けるそのような圧油からの力と、軸方向の一方から他方に向かってスプールが受ける駆動ロッドからの力と、軸方向の他方から一方に向かってスプールが受けるばねからの力とが釣り合う位置にスプールは配置され、電磁弁の流路構成が定まる。

そのようなスプールを移動自在に支持するスリーブは、スプールの大径部及び小径部のそれぞれに応じた複数の内径を有する。スリーブのうちスプールの大径部が移動する範囲には、当該大径部に対応する比較的大きな径を持つ収容スペースが存在する。またスリーブのうちスプールの小径部のみが移動する範囲には、当該小径部に対応する比較的小さな径を持つ収容スペースが存在する。このようにスリーブは、スプールの大径部及び小径部のそれぞれに応じた径の異なる複数の収容スペースを有する。

スプールの大径部及び小径部に応じた径の異なる収容スペースを単一のスリーブに形成する加工は、高い精度が要求され、容易ではない。実際のスプールの大径部の外径と小径部の外径との差は、数ミリメートル（ｍｍ）～０．１ミリメートル程度であることが多い。そのため径の異なる収容スペースをスリーブに形成する場合、数ミリメートル～０．１ミリメートル程度の加工精度が必要とされる。また径の異なる複数の収容スペースを、相互間の相対位置を所望位置に調整しつつ、単一のスリーブに形成するには、非常に高度な加工精度が必要とされる。例えば、スリーブが有する径の異なる複数の収容スペースは、軸方向に延びるそれぞれの中心がお互いに一致するように配置されることが求められるが、そのような同軸配置を実現するためには厳密な加工コントロールが必要である。

スリーブにおける収容スペースの径や収容スペース間の相対位置は、電磁弁の特性（例えば駆動部に印加される電流値と電磁弁から出力される圧油の圧力との間の関係）を左右する要素である。したがって、電磁弁の所望特性を正確に実現するために径が異なる収容スペースを単一のスリーブに形成するには高い加工精度が要求される。しかしながら、そのような高精度な加工は厳密な加工コントロールが必要であり、簡単ではない。また電磁弁の特性を変える場合、スプールの特性とともに収容スペースの特性（例えば収容スペース間における径の相対関係）を変える必要がある。したがって様々な電磁弁の特性に対応するためには、それぞれの特性に対応する収容スペースを有するスリーブが必要とされる。そのため求められる電磁弁の特性の種類が増えるに従って、準備する必要のあるスリーブの数が増える。そのような特性の異なる多数のスリーブを加工して準備するのは、非常に負担が大きい。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、電磁弁において、径の異なる複数の収容スペースを簡単且つ高精度にスリーブに持たせることを可能にする技術を提供することを目的とする。或いは本発明は、様々な特性を持つ電磁弁を簡単且つ柔軟に実現することを可能にする技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、弁本体部と、外径がお互いに異なる大径部及び小径部を有するスプールと、スプールの一部が位置する本体収容スペースを有し、スプールをスライド自在に支持しているスリーブ本体部と、弁本体部とスリーブ本体部との間に固定され、スプールの大径部又は小径部が位置する分割収容スペースを有し、スプールをスライド自在に支持しているスリーブ分割部と、スプールを駆動する駆動部と、を備える電磁弁に関する。

分割収容スペースは、本体収容スペースよりも駆動部側に位置してもよい。

スプールは、駆動部に駆動されて軸方向に移動し、スリーブ本体部は、スプールを介して駆動部とは反対側で、径方向に形成され、本体収容スペースの少なくとも一部を覆う部分を有してもよい。

スリーブ分割部は、スプールの小径部をスライド自在に支持していてもよい。

スリーブ分割部は、スプールの大径部をスライド自在に支持していてもよい。

本発明の他の態様は、上記の電磁弁を備える方向切換弁に関する。

本発明の他の態様は、上記の方向切換弁を備える建設機械に関する。

本発明によれば、電磁弁において、径の異なる複数の収容スペースを簡単且つ高精度にスリーブに持たせることを可能にする。また本発明によれば、様々な特性を持つ電磁弁を簡単且つ柔軟に実現することを可能にする。

図１は、ポジティブタイプの電磁弁の概略構成を示す断面図である。 図２は、ネガティブタイプの電磁弁の概略構成を示す断面図である。 図３は、ポジティブタイプの電磁弁（電磁比例弁）の具体例を示す図であって、電磁弁の断面を側方から見た図である。 図４は、ネガティブタイプの電磁弁（電磁比例弁）の具体例を示す図であって、電磁弁の断面を側方から見た図である。 図５は、方向切換弁の一例を示す断面図である。 図６は、油圧ショベルの典型的な構成例の概略を示す外観図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

電磁弁（特に電磁比例弁）には、ポジティブタイプの電磁弁と、ネガティブタイプの電磁弁とが存在する。駆動部に印加する励磁電流が増大するに従って、出力される圧油の圧力（すなわち油圧）が増大する電磁弁はポジティブタイプの電磁弁に分類され、出力される圧油の圧力が低下する電磁弁はネガティブタイプの電磁弁に分類される。

本発明は、ポジティブタイプの電磁弁及びネガティブタイプの電磁弁のいずれにも応用可能である。以下では、まずポジティブタイプの電磁弁及びネガティブタイプの電磁弁の概略構成について説明し、その後、ポジティブタイプの電磁弁及びネガティブタイプの電磁弁の具体的な構成例について説明する。

［電磁弁の概略構成］
図１は、ポジティブタイプの電磁弁１０の概略構成を示す断面図である。図２は、ネガティブタイプの電磁弁１０の概略構成を示す断面図である。図１及び図２に示す各要素は概念的に図示されており、各要素の形状及びサイズ等は図１及び図２に示す形状及びサイズ等には限定されない。

図１及び図２の示す電磁弁１０の各々は、弁本体部１１、駆動部１２、スプール１３及びスリーブ１４を備える。

弁本体部１１は、駆動部１２、スプール１３及びスリーブ１４を支持する。図１及び図２に示す電磁弁１０において、駆動部１２は、図示しない連結部材を介して弁本体部１１に取り付けられている。スリーブ１４（特にスリーブ本体部１５）は、ストッパーとして働く留め具３１（例えばＣ形状止め輪）と弁本体部１１とに挟まれることにより、弁本体部１１に対して固定されている。スプール１３は、スリーブ１４が有する収容スペースに位置しつつスリーブ１４によりスライド自在に保持されており、スリーブ１４を介して弁本体部１１により支持されている。ただし弁本体部１１は、他の支持態様によって、駆動部１２、スプール１３及びスリーブ１４を支持してもよい。

駆動部１２は、弁本体部１１に対して固定され、スプール１３を駆動する。図示の駆動部１２は、ソレノイド部２０及びプランジャー（可動鉄心）２１を有する。ソレノイド部２０及びプランジャー２１は、弁本体部１１のハウジング部によって覆われ且つ取り囲まれている。ソレノイド部２０は、印加される電流に応じた磁力を発生する磁力発生デバイスであり、ソレノイドコイルによって構成されている。ソレノイド部２０に印加される電流に応じて、プランジャー２１の軸方向Ｄ１に関する位置が変えられ、プランジャー２１のソレノイド部２０からの移動量が変動する。プランジャー２１は、軸方向Ｄ１に延びる電磁弁１０の中心軸線（図示省略）上に位置し、ソレノイド部２０からの磁力の影響を受けて軸方向Ｄ１へ往復移動可能に設けられている。このように軸方向Ｄ１は、プランジャー２１が移動する方向に対応する。

駆動ロッドとして働くプランジャー２１は、単一部材によって構成されていてもよいし、複数の部材が組み合わされて構成されていてもよい。単一部材によってプランジャー２１が構成される場合、ソレノイド部２０からの磁力の影響を受けたプランジャー２１は、直接的に、スプール１３に接触することが可能である。複数の部材によってプランジャー２１が構成される場合、ソレノイド部２０からの磁力の影響を直接的に受ける部材と、スプール１３に接触する部材とを異ならせることが可能である。この場合、スプール１３に接触するプランジャー２１の部材は、ソレノイド部２０からの磁力の影響を直接的に受けるプランジャー２１の部材から力を受けて、スプール１３側に移動することが可能である。

ソレノイド部２０及びプランジャー２１の具体的な構成は限定されない。駆動部１２は、主としてソレノイド部２０によってもたらされる磁力によりプランジャー２１を動作させる方式（いわゆるプル型駆動方式）を採用してもよい。また駆動部１２は、ソレノイド部２０によってもたらされる磁力とプッシュバーから加えられる物理的な力とのバランスに応じてプランジャー２１を動作させる方式（いわゆるプッシュ型駆動方式）を採用してもよい。

ソレノイド部２０に流される電流は、図示しない制御部によって制御される。制御部には、例えば電磁弁１０が搭載される油圧装置（例えば建設機械等の作業機械）の操作者によって直接的に操作される操作部（例えば操作レバー部、操作パネル等）が接続されており、操作部の状態に応じた操作指令信号が操作部から入力される。制御部は、操作者により操作部を介して入力される操作指令信号に応じて、ソレノイド部２０に流す電流を制御する。このように駆動部１２の動作（すなわちプランジャー２１の位置）は制御部によって制御され、駆動部１２は電磁弁１０の流路の構造を変える。

スプール１３は、軸方向Ｄ１に延びる電磁弁１０の中心軸線（図示省略）上に位置し、プランジャー２１から受ける力の大きさに応じて軸方向Ｄ１へ往復移動可能に設けられている。スプール１３は、大径部２３及び小径部２４を有する。大径部２３及び小径部２４は、軸方向Ｄ１と直角を成す径方向Ｄ２に関する外径がお互いに異なっており、大径部２３は相対的に大きな外径を有し、小径部２４は相対的に小さな外径を有する。図１に示す電磁弁１０では、大径部２３よりも小径部２４の方が駆動部１２側（図面の上側）に位置している。一方、図２に示す電磁弁１０では、小径部２４よりも大径部２３の方が駆動部１２側に位置している。図１及び図２の各々に示す大径部２３及び小径部２４は軸方向Ｄ１に互いに隣り合っているが、大径部２３及び小径部２４は必ずしも隣り合っている必要はない。スプール１３は、外径がお互いに異なる３以上の部分を有していてもよいし、軸方向Ｄ１に関して２以上の箇所で外径が変化していてもよい。

スプール１３は、軸方向Ｄ１に延びる第１流路Ｃ１と、径方向Ｄ２に延びる第２流路Ｃ２及び第３流路Ｃ３とを有する。第１流路Ｃ１は、スプール１３を貫通しており、大径部２３及び小径部２４の全体にわたって存在する。第２流路Ｃ２及び第３流路Ｃ３は、第１流路Ｃ１に接続されるとともにスリーブ１４（特にスリーブ本体部１５）に向かって開口している。図１に示す電磁弁１０において第２流路Ｃ２及び第３流路Ｃ３は大径部２３に設けられている。図２に示す電磁弁１０において第２流路Ｃ２及び第３流路Ｃ３は小径部２４に設けられている。第１流路Ｃ１は、主としてアクチュエータＡとの間における圧油の送り出し及び受け入れを行うための流路である。第２流路Ｃ２は、主として第１流路Ｃ１からタンクＴに向けて圧油を排出するための流路である。第３流路Ｃ３は、主としてポンプＰからの圧油を第１流路Ｃ１に供給するための流路である。

径方向Ｄ２に関するスプール１３の位置は、スリーブ１４によって規制されている。一方、軸方向Ｄ１に関し、スプール１３は、スリーブ１４が有する収容スペース（後述の本体収容スペース２５及び分割収容スペース２６）において軸方向Ｄ１へ移動自在に設けられている。スプール１３は、ポンプＰから電磁弁１０に供給される圧油、駆動部１２のプランジャー２１、及び圧縮ばね１７から軸方向Ｄ１の力を受け、これらの要素から受ける力が釣り合う位置に配置される。スリーブ１４内におけるスプール１３の位置に応じて、スプール１３が有する流路（特に第２流路Ｃ２及び第３流路Ｃ３）と、スリーブ１４が有する流路（特にスリーブ本体部１５が有する第４流路Ｃ４及び第５流路Ｃ５）との接続及び非接続が切り換えられ、電磁弁１０の流路構成が定められる。

スリーブ１４はスリーブ本体部１５及びスリーブ分割部１６を有し、スリーブ本体部１５及びスリーブ分割部１６はそれぞれ別体の部材によって構成されている。

スリーブ本体部１５は、弁本体部１１に対して固定されている。図１及び図２に示すスリーブ本体部１５は、弁本体部１１において固定的に設けられた留め具３１に引っ掛けられている。スリーブ本体部１５は、スプール１３の一部が位置する本体収容スペース２５を有し、スプール１３をスライド自在に支持している。

図１に示す電磁弁１０では、スプール１３の大径部２３が本体収容スペース２５に位置する。本体収容スペース２５の径方向Ｄ２に関する径（以下、単に「径」とも称する）は、大径部２３の径方向Ｄ２に関する外径（以下、単に「外径」とも称する）に対応する。すなわち本体収容スペース２５の径のサイズは、大径部２３の外径のサイズと全く同じ或いは非常に近似しており、例えば本体収容スペース２５の径が大径部２３の外径よりも僅かに大きくてもよい。これにより、大径部２３とスリーブ本体部１５との間において基本的に圧油が流通することなく、スプール１３は軸方向Ｄ１へ移動することができる。このように図１に示すスリーブ本体部１５は大径部２３を支持し、大径部２３は、本体収容スペース２５を区画するスリーブ本体部１５の内壁面に沿って軸方向Ｄ１へスライドすることができる。

なお図１に示す本体収容スペース２５は、全体が大径部２３の外径に対応する径を有するが、本体収容スペース２５のうち、大径部２３の移動範囲を含む一部のスペースのみが、大径部２３の外径に対応する径を有していてもよい。

図１に示す本体収容スペース２５には、スプール１３の小径部２４の一部も配置される。上述のように本体収容スペース２５は、スプール１３の大径部２３に対応する径を有するため、スプール１３の小径部２４とスリーブ本体部１５との間にはスペース（以下、「ドレーンスペース」とも称する）Ｓが形成される。このドレーンスペースＳは、スプール１３及びスリーブ１４によって囲まれており、スリーブ本体部１５が有する第６流路Ｃ６を介してドレーンＤに接続されている。スプール１３の駆動位置にかかわらずドレーンスペースＳの圧油は第６流路Ｃ６を介してドレーンＤに排出される。そのため、駆動部１２によってスプール１３が軸方向Ｄ１に駆動されている間、スプール１３のうちドレーンスペースＳに面する部分（すなわちドレーンスペースＳを区画する部分）が圧油から受ける力は基本的にゼロである。なおドレーンＤ及びタンクＴは、いずれも電磁弁１０から排出される圧油を受け入れる要素であるため、お互いに別体として設けられていてもよいし、共通の要素によってドレーンＤ及びタンクＴの両者が構成されていてもよい。

一方、図２に示す電磁弁１０では、スプール１３の小径部２４が本体収容スペース２５に配置されており、スリーブ本体部１５は小径部２４を支持する。小径部２４は、本体収容スペース２５を区画するスリーブ本体部１５の内壁面に沿って軸方向Ｄ１へスライドすることができる。なお図２に示す本体収容スペース２５には、スリーブ本体部１５の大径部２３も部分的に配置されている。

このように図２に示す本体収容スペース２５は、径方向Ｄ２に関するサイズ（すなわち径）が異なる大径収容スペース２５ａ及び小径収容スペース２５ｂを含む。小径収容スペース２５ｂの径は、スプール１３の小径部２４の外径と厳密に対応する。そのため小径収容スペース２５ｂにおいてスプール１３（特に小径部２４）とスリーブ本体部１５との間で基本的に圧油が流通することなく、スプール１３は軸方向Ｄ１へ移動することができる。一方、大径収容スペース２５ａの径は、スプール１３の大径部２３の外径と厳密に対応していてもよいが、厳密には対応していなくてもよい。大径収容スペース２５ａは、大径収容スペース２５ａにおいてスプール１３の軸方向Ｄ１の移動がスリーブ本体部１５によって阻害されない程度の径を有していればよく、大径部２３の外径以上の大きさの径を有しうる。

図１及び図２の各々に示すスリーブ本体部１５は、軸方向Ｄ１に関してスプール１３を介して駆動部１２とは反対側において、径方向Ｄ２に延びる底部２８（すなわち延長部）を有する。径方向Ｄ２に形成される底部２８は、本体収容スペース２５の少なくとも一部を覆う部分を構成する。図１及び図２の各々に示す底部２８は、本体収容スペース２５を部分的に覆い、且つ、貫通孔２９を有する。底部２８は、圧縮ばね１７の着座部として機能し、圧縮ばね１７及びスプール１３がスリーブ本体部１５から軸方向Ｄ１へ脱落するのを防ぐストッパーとしても機能する。貫通孔２９はアクチュエータポートとして機能し、電磁弁１０が他の機器に取り付けられる際、当該の他の機器のポート及び流路に対して貫通孔２９は接続される。図１に示す貫通孔２９の径は、スプール１３の大径部２３の外径よりも小さく、また圧縮ばね１７の径方向Ｄ２のサイズ（特に外径サイズ）よりも小さい。図２に示す貫通孔２９の径は、スプール１３の小径部２４の外径よりも小さく、また圧縮ばね１７の径方向Ｄ２のサイズ（特に外径サイズ）よりも小さい。

圧縮ばね１７は、本体収容スペース２５のうちの底部２８とスプール１３との間の部分によって構成されている第７流路Ｃ７に位置しており、底部２８及びスプール１３によって挟まれて軸方向Ｄ１に圧縮されている。スプール１３の軸方向Ｄ１の位置に応じて、第７流路Ｃ７の軸方向Ｄ１のサイズは変わり、スプール１３に加えられる圧縮ばね１７からの力（弾性力）は変動する。第７流路Ｃ７は、第１流路Ｃ１及び貫通孔２９につながっている。したがって、第１流路Ｃ１の圧油は、第７流路Ｃ７及び貫通孔２９を介してアクチュエータＡに供給され、アクチュエータＡの圧油は、貫通孔２９及び第７流路Ｃ７を介して第１流路Ｃ１に戻される。

スリーブ分割部１６は、軸方向Ｄ１に関して弁本体部１１とスリーブ本体部１５とに挟まれ、弁本体部１１とスリーブ本体部１５との間に固定されている。図１及び図２の各々に示すスリーブ分割部１６は、スリーブ本体部１５に対して固定されている。スリーブ分割部１６は、軸方向Ｄ１に延びる貫通孔により構成されている分割収容スペース２６を有する。分割収容スペース２６は、本体収容スペース２５よりも駆動部１２側に位置し、本体収容スペース２５に接続されている。図示のスリーブ分割部１６は、リング状の断面を有する管状形状を有し、スリーブ本体部１５の端部を構成する凹状の着座部１５ａに嵌め込まれている。スリーブ分割部１６と弁本体部１１との間にはＯリングＲが配置されている。このＯリングＲは、スリーブ分割部１６及び弁本体部１１に挟まれて径方向Ｄ２に圧縮されており、スリーブ分割部１６と弁本体部１１との間を液密にシールする。

着座部１５ａの径は、スリーブ分割部１６の外径に厳密に対応していてもよいが、厳密には対応していなくてもよい。着座部１５ａの径がスリーブ分割部１６の外径に厳密に対応している場合、着座部１５ａがスリーブ分割部１６の径方向Ｄ２の位置を定める。一方、着座部１５ａの径がスリーブ分割部１６の外径に厳密には対応していない場合、弁本体部１１とスリーブ分割部１６との間に位置するＯリングＲが、スリーブ分割部１６の径方向Ｄ２の位置を定める。このようにスリーブ分割部１６は、スリーブ本体部１５（特に着座部１５ａ）又はＯリングＲによって所望位置に配置され、弁本体部１１及びスリーブ本体部１５に対して固定されている。

分割収容スペース２６には、スプール１３の一部（特に大径部２３又は小径部２４）が位置する。分割収容スペース２６の径は、分割収容スペース２６に配置されるスプール１３の大径部２３又は小径部２４の外径に対応する。具体的には、図１に示す分割収容スペース２６の径は、スプール１３の小径部２４の外径に対応する。図２に示す分割収容スペース２６の径は、スプール１３の大径部２３の外径に対応する。そのため、分割収容スペース２６においてスリーブ分割部１６とスプール１３との間で基本的に圧油が流通することなく、スプール１３は軸方向Ｄ１へ移動することができる。

このようにスリーブ分割部１６は、スプール１３のうち分割収容スペース２６に配置される部分を軸方向Ｄ１へスライド自在に支持している。図１に示す分割収容スペース２６にはスプール１３の小径部２４が部分的に配置されており、スリーブ分割部１６は、スプール１３の小径部２４をスライド自在に支持している。一方、図２に示す分割収容スペース２６にはスプール１３の大径部２３が部分的に配置されており、スリーブ分割部１６は、スプール１３の大径部２３をスライド自在に支持している。

上述のように複数の部材を組み合わせてスリーブ１４を構成することにより、スプール１３の大径部２３及び小径部２４のそれぞれの外径に厳密に対応する収容スペースを、別々の部材によって実現することができる。すなわち、スリーブ本体部１５に形成される本体収容スペース２５の径は、大径部２３及び小径部２４のうちの一方の外径に対してのみ厳密に対応させればよい。またスリーブ分割部１６に形成される分割収容スペース２６の径は、大径部２３及び小径部２４のうちの他方の外径に対してのみ厳密に対応させればよい。したがって、単一のスリーブに形成される２つの収容スペースをスプール１３の大径部２３及び小径部２４の外径のそれぞれに対して厳密に対応させる場合に比べ、スリーブ１４に対する収容スペースの加工形成を簡単にすることができる。

例えば、図１に示すポジティブタイプの電磁弁１０では、スリーブ本体部１５の本体収容スペース２５をスプール１３の大径部２３に対応させて、スリーブ分割部１６の分割収容スペース２６を小径部２４に対応させればよく、厳密に位置合わせされた段差部をスリーブ本体部１５に形成する必要がない。また図２に示すネガティブタイプの電磁弁１０では、スリーブ本体部１５の本体収容スペース２５（特に小径収容スペース２５ｂ）をスプール１３の小径部２４に対応させて、スリーブ分割部１６の分割収容スペース２６をスプール１３の大径部２３に対応させればよい。なお図２に示すスリーブ本体部１５は、小径収容スペース２５ｂだけではなく大径収容スペース２５ａも有するが、大径収容スペース２５ａの径はスプール１３の大径部２３の外径に必ずしも厳密には対応している必要はない。そのためスリーブ本体部１５に対する大径収容スペース２５ａの形成には、必ずしも高度な加工精度は要求されない。同様に、図１及び図２に示すスリーブ本体部１５は着座部１５ａを有するが、上述のように着座部１５ａの径はスリーブ分割部１６の外径に必ずしも厳密には対応している必要はない。

また図１及び図２に示す電磁弁１０では、スプール１３の大径部２３及び小径部２４のそれぞれが別部材（すなわちスリーブ本体部１５及びスリーブ分割部１６）によってスライド自在に支持されている。したがって、スリーブ本体部１５及びスリーブ分割部１６の組み合わせを変えることによって、大径部２３及び小径部２４の外径の相対関係が異なる様々なスプール１３に柔軟に対応することが可能である。

特に、スリーブ本体部１５及びスリーブ分割部１６のうちの一方を共通に使用しつつ、他方のみを変えることによって、大径部２３及び小径部２４のサイズ比（特に径方向Ｄ２に広がる面積の比）の異なる様々なスプール１３に対応することが可能である。例えば、スリーブ本体部１５を共通使用しつつ、スリーブ分割部１６（特に分割収容スペース２６の径）のみを変えることによって、特性の異なる様々な電磁弁１０を簡単に実現することが可能である。このようにスリーブ本体部１５を共通で使用する場合、想定される複数の特性のそれぞれに応じた複数のスリーブ分割部１６を用意しておけば、迅速且つ簡単に所望の特性を有する電磁弁１０を作ることが可能である。特に図１及び図２に示す電磁弁１０のように、スリーブ分割部１６のサイズをスリーブ本体部１５のサイズよりも小さくすることによって、分割収容スペース２６の加工に要する労力を小さくすることができ、複数のスリーブ分割部１６の保存スペースを小さくすることができる。

このように、複数の部材を組み合わせてスリーブ１４を構成することにより、様々な特性の電磁弁１０を簡単且つ柔軟に実現することができ、高度な加工精度が要求される専用の単一スリーブを作製及び準備する必要がない。

また、スリーブ１４（特にスリーブ本体部１５）が径方向Ｄ２に延びる底部２８（延長部）を一体的に有することによって、圧縮ばね１７及びスプール１３の脱落を防ぐ蓋部材を別個に設ける必要がない。したがって、そのような蓋部材をスリーブ１４に装着することが不要であり、圧縮ばね１７及びスプール１３を一方側からスリーブ本体部１５の本体収容スペース２５に挿入するだけで、スプール１３、スリーブ１４及び圧縮ばね１７を適切に組み立てることができる。このようにスリーブ本体部１５の一部によって底部２８を形成することにより、スリーブ１４の構成を簡素化しつつ、圧縮ばね１７及びスプール１３の脱落を確実に防ぐことができ、組み立ても簡単である。

なおスリーブ１４に底部２８（延長部）が設けられない場合、圧縮ばね１７及びスプール１３の脱落を防ぐために、蓋部材をスリーブ１４の端部に取り付ける必要がある。そのような蓋部材はスリーブ１４に対して確実に取り付けられ、簡単にはスリーブ本体部１５から取り外せない。しかしながら、使用期間の経過とともにスリーブ１４に対する蓋部材の固定が緩む可能性がゼロではなく、また蓋部材は圧縮ばね１７から力を受ける。そのため、蓋部材がスリーブ１４から脱落する可能性は、非常に小さいながらも、ゼロではない。一方、図１及び図２に示す電磁弁１０では、スリーブ本体部１５の一部によって構成される底部２８（延長部）が実質的に蓋部材として働くため、圧縮ばね１７及びスプール１３の脱落の懸念はない。

［電磁弁の詳細な具体例］
図３は、ポジティブタイプの電磁弁（電磁比例弁）１０の具体例を示す図であって、電磁弁の断面を側方から見た図である。図３に示す電磁弁１０において、上述の図１に示された電磁弁１０と同一又は類似の要素には同一の符号が付されており、その詳細な説明は省略する。また煩雑さを軽減するため、図３において断面を示すハッチングは示されていない。

図３に示す弁本体部１１は、本体取付部４１、フランジ部４２及びハウジング部４３を有する。本体取付部４１、フランジ部４２及びハウジング部４３は、図示しない固定手段によってお互いに固定されている。

本体取付部４１には留め具３１が固定的に取り付けられている。スリーブ本体部１５は、本体取付部４１及び留め具３１によって軸方向Ｄ１に挟まれ、本体取付部４１に固定されている。スリーブ分割部１６は、本体取付部４１及びスリーブ本体部１５によって軸方向Ｄ１に挟まれ、本体取付部４１に固定されている。スリーブ本体部１５及びスリーブ分割部１６の各々と本体取付部４１と間にはＯリングＲが設けられており、これらのＯリングＲによって、スリーブ本体部１５及びスリーブ分割部１６の各々と本体取付部４１と間は液密にシールされている。

フランジ部４２は継手として機能する。電磁弁１０を他の機器に取り付ける際には、ねじ等の固定具を介してフランジ部４２が他の機器に固定される。ハウジング部４３は、駆動部１２のソレノイド部２０(図３では図示省略）を包囲する。

スプール１３は大径部２３及び小径部２４を有し、小径部２４は第１小径部２４ａ及び第２小径部２４ｂを有する。第１小径部２４ａは、スプール１３の駆動部１２側端部を構成し、第２小径部２４ｂは、第１小径部２４ａと大径部２３との間に位置し、第２小径部２４ｂの外径は、第１小径部２４ａの外径よりも小さい。第１小径部２４ａの外径は、スリーブ分割部１６の内径（すなわち分割収容スペース２６の径）に対応しており、第１小径部２４ａの少なくとも一部がスリーブ分割部１６によってスライド自在に支持されている。そのため、分割収容スペース２６においてスリーブ分割部１６とスプール１３（特に第１小径部２４ａ）との間で基本的に圧油が流通することなく、スプール１３は軸方向Ｄ１へ移動することができる。

本体収容スペース２５は、径（すなわち径方向Ｄ２のサイズ）が異なる複数のスペースを含む。本体収容スペース２５を構成するこれらの複数のスペースのうち、スプール１３の大径部２３が移動可能な範囲の少なくとも一部を含むスペース（以下、「大径支持スペース２５ｃ」とも称する）の径は、大径部２３の外径に対応する。そのため大径部２３の少なくとも一部は、スリーブ本体部１５によってスライド自在に支持されている。また、大径支持スペース２５ｃにおいてスリーブ本体部１５とスプール１３（特に大径部２３）との間で基本的に圧油が流通することなく、スプール１３は軸方向Ｄ１へ移動することができる。

スリーブ本体部１５の外周部には複数のＯリングＲが設けられている。これらのＯリングＲは、電磁弁１０が他の機器に取り付けられる際に、電磁弁１０と他の機器との間を液密にシールする。

図３に示す電磁弁１０の他の要素の基本的構成は、図１に示す対応の要素の基本的構成と同じである。図３に示す電磁弁１０を構成する各要素の具体的な形状及びサイズは、図１に示す電磁弁１０を構成する各要素の具体的な形状及びサイズとは異なっている。しかしながら、各要素間の相対的な位置関係や各要素の基本的構成の大部分は、図３に示す電磁弁１０と図１に示す電磁弁１０との間で共通する。

図４は、ネガティブタイプの電磁弁（電磁比例弁）１０の具体例を示す図であって、電磁弁の断面を側方から見た図である。図４に示す電磁弁１０において、上述の図２に示された電磁弁１０及び上述の図３に示された電磁弁１０と同一又は類似の要素には同一の符号が付されており、その詳細な説明は省略する。また煩雑さを軽減するため、図４において断面を示すハッチングは示されていない。

図４に示す弁本体部１１は、図３に示す弁本体部１１と同様の本体取付部４１、フランジ部４２及びハウジング部４３を有する。

図４に示すスプール１３は大径部２３及び小径部２４を有し、小径部２４は第１小径部２４ａ及び第２小径部２４ｂを有する。第１小径部２４ａは、大径部２３及び第２小径部２４ｂよりも、圧縮ばね１７側（すなわち底部２８側）に位置し、第２小径部２４ｂは、大径部２３と第１小径部２４ａとの間に位置する。大径部２３の外径は、スリーブ分割部１６の内径（すなわち分割収容スペース２６の径）に対応しており、大径部２３の少なくとも一部がスリーブ分割部１６によってスライド自在に支持されている。そのため、分割収容スペース２６においてスリーブ分割部１６とスプール１３（特に大径部２３）との間で基本的に圧油が流通することなく、スプール１３は軸方向Ｄ１へ移動することができる。第２小径部２４ｂの外径は、第１小径部２４ａの外径よりも小さい。

本体収容スペース２５は、径方向Ｄ２のサイズ（すなわち径）が異なる複数のスペースを含む。本体収容スペース２５を構成するこれらの複数のスペースのうち、スプール１３の第１小径部２４ａが移動可能な範囲の少なくとも一部を含むスペース（以下、「小径支持スペース２５ｄ」とも称する）の径は、第１小径部２４ａの外径に対応する。そのため第１小径部２４ａの少なくとも一部は、スリーブ本体部１５によってスライド自在に支持されている。また、小径支持スペース２５ｄにおいてスリーブ本体部１５とスプール１３（特に第１小径部２４ａ）との間で基本的に圧油が流通することなく、スプール１３は軸方向Ｄ１へ移動することができる。

上述の構成を有する図３及び図４に示す電磁弁１０において、ソレノイド部２０に印加する電流の大きさをコントロールしてプランジャー２１の軸方向Ｄ１位置が調整され、スプール１３の軸方向Ｄ１の位置が変えられる。スプール１３の位置に応じて、第１流路Ｃ１に対するポンプＰ及びタンクＴの接続状態が変えられ、第１流路Ｃ１から第７流路Ｃ７及び貫通孔２９を介してアクチュエータＡに供給される圧油の圧力が変えられる。

例えば、第２流路Ｃ２を第４流路Ｃ４から遮断しつつ、第３流路Ｃ３を第５流路Ｃ５に接続するように、スプール１３の位置を調整することができる。この場合、第５流路Ｃ５及び第３流路Ｃ３を介してポンプＰから第１流路Ｃ１に圧油が供給され、第１流路Ｃ１からタンクＴに圧油は排出されない。したがって、第１流路Ｃ１からアクチュエータＡに供給される圧油の圧力は徐々に上がり、高圧の圧油をアクチュエータＡに供給することができる。一方、第２流路Ｃ２を第４流路Ｃ４に接続しつつ、第３流路Ｃ３を第５流路Ｃ５から遮断するように、スプール１３の位置を調整することができる。この場合、ポンプＰから第１流路Ｃ１には圧油が供給されず、第１流路Ｃ１の圧油は第２流路Ｃ２及び第４流路Ｃ４を介してタンクＴに排出される。したがって、第１流路Ｃ１からアクチュエータＡに供給される圧油の圧力は徐々に下がり、最終的にはゼロになる。

［応用例］
上述の電磁弁１０は、各種の装置（例えば油圧装置）に搭載することが可能である。例えば、方向切換弁が上述の電磁弁１０を備えていてもよい。また油圧ショベル等の建設機械やその他の作業機械が、上述の電磁弁１０を具備する方向切換弁を備えていてもよい。

［方向切換弁］
図５は、方向切換弁９０の一例を示す断面図である。図５に示す方向切換弁９０は既知の構造を有し、例えば特開平０８－１７０３５３号公報を参考にすることによって、図５に示す方向切換弁９０の具体的な構成及び動作を容易に理解することができる。したがって本明細書では、図５に示す方向切換弁９０の詳細な説明は省略する。

図５に示す方向切換弁９０では、弁ブロック９５のスプール孔９６における方向切換スプール９１の位置（すなわち図５の左右方向の位置）に応じて、弁ブロック９５が有する流路（特に第１負荷通路９２及び第２負荷通路９３）における作動油の流れ及び流れ方向が変えられる。例えば、共通の油圧機器（例えば油圧モータ、油圧ピストン等）に対して第１負荷通路９２及び第２負荷通路９３が接続されている状態で、弁ブロック９５に対する方向切換スプール９１の位置を変えることによって、油圧機器に対する作動油の供給及び排出を切り換えられるだけではなく、油圧機器の駆動状態を順方向駆動と逆方向駆動との間で切り換えることもできる。

この方向切換スプール９１の位置は、方向切換スプール９１の両端に対して加えられるパイロット圧のバランスによって決められる。図示の方向切換弁９０の弁ブロック９５には、第１パイロット圧導入部９８及び第２パイロット圧導入部９９が取り付けられている。第１パイロット圧導入部９８の内側には、圧縮ばね等によって構成される駆動弾性体９４が設けられている。駆動弾性体９４は、第１パイロット圧導入部９８及び方向切換スプール９１から力を受けて圧縮されている。方向切換スプール９１の一端部（図５の右側の端部）に対しては、第１パイロット圧導入部９８に供給される圧油の圧力と、駆動弾性体９４の弾性力と、が加えられる。方向切換スプール９１の他端部（図５の左側の端部）に対しては、第２パイロット圧導入部９９に供給される圧油の圧力が加えられる。

したがって、第１パイロット圧導入部９８及び第２パイロット圧導入部９９のうちの少なくとも一方に対して上述の電磁弁１０を取り付けて、電磁弁１０を電気的に制御することによって、方向切換スプール９１の位置を調整することが可能である。すなわち、上述の電磁弁１０の貫通孔２９（アクチュエータポート）を介して第１パイロット圧導入部９８及び／又は第２パイロット圧導入部９９に供給される圧油の圧力を、方向切換スプール９１を移動させるためのパイロット圧として利用することで、スプール孔９６において方向切換スプール９１を所望位置に配置することが可能である。なお、第１パイロット圧導入部９８及び第２パイロット圧導入部９９のうちの一方にのみ電磁弁１０が取り付けられる場合、電磁弁１０が取り付けられない他方の導入部には、通常の配管を介し、パイロット圧を提供する圧油を導入することが可能である。

なお上述の電磁弁１０を搭載可能な方向切換弁は、図５に示される方向切換弁９０には限定されない。また方向切換弁以外の油圧機器やその他の機器に対しても、上述の電磁弁１０を搭載することが可能である。

［油圧ショベル］
図６は、油圧ショベル１１０の典型的な構成例の概略を示す外観図である。油圧ショベル１１０は、一般に、クローラを具備する下部フレーム１４４と、下部フレーム１４４に対して旋回可能に設けられる上部フレーム１４５と、上部フレーム１４５に取り付けられるブーム１４７と、ブーム１４７に取り付けられるアーム１４８と、アーム１４８に取り付けられるバケット１４９とを備える。アクチュエータとしての油圧シリンダ１６７、１６８、１６９は、ブーム用、アーム用、バケット用の油圧シリンダであり、それぞれブーム１４７、アーム１４８及びバケット１４９を駆動する。旋回モータ１４６によって上部フレーム１４５が旋回させられるように、上部フレーム１４５には旋回モータ１４６からの回転駆動力が伝達される。また走行モータ１５１によりクローラが駆動されて油圧ショベル１１０が走行するように、下部フレーム１４４のクローラには走行モータ１５１からの回転駆動力が伝達される。

この油圧ショベル１１０において、例えば油圧シリンダ１６７、１６８、１６９、旋回モータ１４６及び／又は走行モータ１５１に含まれ或いは接続される油路のうちの適切な箇所に、上述の電磁弁１０を備える方向切換弁９０が設置されていてもよい。

本発明は、上述の実施形態及び変形例には限定されない。例えば、上述の実施形態及び変形例の各要素に各種の変形が加えられてもよいし、実施形態及び変形例が部分的に組み合わせられてもよい。また、本発明によって奏される効果も上述の効果に限定されず、具体的な構成に応じた特有の効果が発揮される。

１０ 電磁弁、１１ 弁本体部、１２ 駆動部、１３ スプール、１４ スリーブ、１５ スリーブ本体部、１５ａ 着座部、１６ スリーブ分割部、１７ 圧縮ばね、２０ ソレノイド部、２１ プランジャー、２３ 大径部、２４ 小径部、２４ａ 第１小径部、２４ｂ 第２小径部、２５ 本体収容スペース、２５ａ 大径収容スペース、２５ｂ 小径収容スペース、２５ｃ 大径支持スペース、２５ｄ 小径支持スペース、２６ 分割収容スペース、２８ 底部、２９ 貫通孔、３１ 留め具、４１ 本体取付部、４２ フランジ部、４３ ハウジング部、９０ 方向切換弁、９１ 方向切換スプール、９２ 第１負荷通路、９３ 第２負荷通路、９４ 駆動弾性体、９５ 弁ブロック、９６ スプール孔、９８ 第１パイロット圧導入部、９９ 第２パイロット圧導入部、１１０ 油圧ショベル、１４４ 下部フレーム、１４５ 上部フレーム、１４６ 旋回モータ、１４７ ブーム、１４８ アーム、１４９ バケット、１５１ 走行モータ、１６７ 油圧シリンダ、１６８ 油圧シリンダ、１６９ 油圧シリンダ、Ａ アクチュエータ、Ｃ１ 第１流路、Ｃ２ 第２流路、Ｃ３ 第３流路、Ｃ４ 第４流路、Ｃ５ 第５流路、Ｃ６ 第６流路、Ｃ７ 第７流路、Ｄ ドレーン、Ｄ１ 軸方向、Ｄ２ 径方向、Ｐ ポンプ、Ｒ Ｏリング、Ｓ ドレーンスペース、Ｔ タンク

Claims (7)

1. 弁本体部と、
   外径がお互いに異なる大径部及び小径部を有するスプールと、
   前記弁本体部に対して固定され、前記スプールの一部が位置する本体収容スペースを有し、前記スプールをスライド自在に支持しているスリーブ本体部と、
   前記弁本体部と前記スリーブ本体部との間に固定され、前記スプールの前記大径部又は前記小径部が位置する分割収容スペースを有し、前記スプールをスライド自在に支持しているスリーブ分割部と、
   前記スプールを駆動する駆動部と、を備える電磁弁。
2. 前記分割収容スペースは、前記本体収容スペースよりも前記駆動部側に位置する請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記スプールは、前記駆動部に駆動されて軸方向に移動し、
   前記スリーブ本体部は、前記スプールを介して前記駆動部とは反対側で、径方向に形成され、前記本体収容スペースの少なくとも一部を覆う部分を有する請求項１又は２に記載の電磁弁。
4. 前記スリーブ分割部は、前記スプールの前記小径部をスライド自在に支持している請求項１～３のいずれか一項に記載の電磁弁。
5. 前記スリーブ分割部は、前記スプールの前記大径部をスライド自在に支持している請求項１～３のいずれか一項に記載の電磁弁。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の電磁弁を備える方向切換弁。
7. 請求項６に記載の方向切換弁を備える建設機械。

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