JPH01141204A - スプール弁の駆動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明はスプール弁に係り、詳しくは電磁弁の開閉周
期に比例した圧力によってスプールを移動させる駆動機
構に関するものである。

（従来技術） 従来、スプール弁は第４図に示すように、ボディ１内に
配設されたメインスプール２の両側に圧力室３．４を形
成し、その両圧力室３，４内にスプリング５．６を配置
していた。両圧力至３．４にはそれぞれ一端のボートか
らパイロット圧が供給され、その各室３．４のパイロッ
ト圧はそれぞれ他端のボートに接続された高速オン・オ
フ弁（電磁弁）７，８の開閉制御（例えばＰＷＭ制御）
にて変更される。この高速オン・オフ弁（電磁弁）７．
８の開閉制御により両圧力空３，４内の圧力を異ならせ
、その差圧弁にてメインスプール２を移動させる。そし
て、メインスプール２はその移動方向側にあるスプリン
グ５．６とのつりあうところで停止し位置が決定される
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、メインスプールが手動にて駆動されるス
プール弁に比べて高速オン・オフ弁７゜８の開閉制御に
てメインスプール２を駆動されるスプール弁においては
、ハイドロリックロックは致命的欠陥につながる。その
ために、圧力室３゜４に配設されるスプリング５．６の
復元力を強力なものにしなければならなかった。又、復
元力を強力なものにすることからスプリング５．６が大
型化し、圧力室３．４も大容積となり、スプール弁が全
体として大型化するとともに、その大容積に伴い動作速
度にも影響を与えていた。

この発明の目的は上記問題点を解消すべく、小さなスプ
リング力で動作速度を低下させることなく、確実にスプ
ール弁を駆動させることができ、スプール弁全体を小形
化することができるスプール弁の駆動機構を提供するこ
とにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） この発明は上記目的を達成すべく、メインスプールの左
右両側部にそれぞれ形成した外側が小径部をなし内側が
大径部をなした収容室にその小径部及び大径部と対応す
るように小径部及び大径部を有し前記メインスプールの
移動に伴って移動するメインピストンを配設して、同収
容室にメインピストンの大径部と前記収容室の大径部と
で電磁開閉弁にてパイロット圧力が制御される駆動圧力
室を形成するとともにメインピストンの小径部と前記収
容室の小径部とで前記駆動圧力室と分離した位置にリリ
ーフ弁圧力室を形成し、さらに、リリーフ圧力弁至には
シート部材を設けるとともに、前記メインピストンのリ
リーフ弁圧乃至側に収容凹部を形成しその収容凹部に先
端シート部を有したプランジャ及び同プランジャを押圧
するスプリングを配設して、そのプランジャのシート部
と前記シート部材とを前記スプリングにて係合させ、ス
プリングの圧縮に応じてリリーフ弁圧力室内のセット圧
力を上昇させるようにしたスプール弁の駆動曙橋をその
要旨とするものである。

（作用） 電磁開閉弁にて左右両側の駆動圧力室のパイロット圧力
を変更しその圧力差に応じて同メインスプールを移動さ
せる。その移動方向にあるメインピストンの移動によっ
てそのピストンの収容凹部に配設されたスプリングを圧
縮される。その結果、プランジャのシート部とシート部
材と係合によって決定されるリリーフ弁圧力室内のセッ
ト圧力は上昇する。

（実施例） 以下、この発明のスプール弁の駆動機構を具体化した一
実施例を図面に従って説明する。

第１図において、メインスプール１１を一定のクリアラ
ンスで配設したボディ１２は油圧ポンプに通ずるポート
Ｐ１タンクに通ずるポートＴ及び他の油圧駆動機器に通
ずるボートＡ、Ｂとを有するとともに、左右両側にはそ
れぞれ電磁開閉弁としての高速オン・オフ弁１３と協働
して前記メインスプール１１を駆動させるためのマニホ
ールドバルブ１４がそれぞれ固設されている。

左側マニホールドバルブ１４と右側マニホールド１４は
共に同一の構造であるので、左側マニホールドバルブ１
４についてのみ説明し、左側マニホールド１４の各部材
と対応する右側マニホールド１４の各部材は同一符号を
付してその詳細な説明は省略する。

左側マニホールド１４には後記するメインピストン１５
を収容する収容室１６が形成され、収容室１６はその右
側路半分が大径をなした大径部１６ａと、左側路半分が
小径をなした小径部１６ｂとから形成されている。大径
部１６ａの右端部はメインスプール１１が介在するよう
になっているとともに、ポートＴと連通している。

マニホールド１４には前記大径部１６ａの左端下部に連
通する通路１７が形成されるとともに、同通路１７から
分岐し前記小径部１６ｂの左端下部に連通ずる分岐通路
１８が形成されている。又、マニホールド１４には前記
高速オン・オフ弁１３の吸入側ポートと大径部１６ａの
左端上部とを連通する通路１９及び同じく高速オン・オ
フ弁１３の吐出側ポートと大径部１６ａの右側上部とを
連通するドレイン通路２ｏが形成されている。そして、
前記マニホールド１４に形成したトレイン通路２０を除
く各通路１７，１８．１９にはそれぞれオリフィス２１
〜２３がそれぞれ形成されている。

首記収容至１６に収容されたメインピストン１５は中央
から右側に偏位した位置に形成された大径部１５ａが収
容室１６の大径部１６ａ内に配設され、外側小径部１５
ｂが収容室１６の小径部１６ｂ内に配設されているとと
もに、内側小径部１５Ｃの右端面が前記メインスプール
１１の左端面と当接させている。そして、収容室１６の
大径部１６ａとメインピストン１５の大径部１５ａの左
側とで駆動圧力室２４を形成するとともに、収容室１６
の小径部１６ｂとメインピストン１５の外側小径部１５
ｂとでリリーフ弁圧乃至２５を形成している。

前記メインピストン１５はその左端面から長手方向に断
面円形状のプランジャ収容凹部２６が凹設され、その凹
部２６の内端は同メインピストン１５の右端面とオリフ
ィス２７を介して連通している。そして、メインピスト
ン１５はその右端面が前記メインスプール１１の左端面
に当接し、メインスプール１１の左端面（右端面も同様
）に形成した十字状に形成した溝１１ａを介して前記オ
リフィス２７と収容室１６の大径部１６ａと連通されて
いる。

シートスプール２８はマニホールド１４の左端外壁を貫
通し、その先端部が前記メインピストン１５のプランジ
ャ凹部２６に嵌挿され、同スプール２８に形成した通路
２９にてリリーフ弁圧力学２５とプランジャ収容凹部２
６とを連通させている。シートスプール２８は手動によ
っても動かせるようにマニホールド１４に対し長手方向
に移動可能に支持され、そのリリーフ弁圧力学２５の内
壁側に嵌着された止め輪３０が周壁と係合して同シート
スプール２８のそれ以上の左方への移動を規制している
。又、シートスプール２８はマニホールド１４の外壁側
に０リング３１、バックアップリング３２及び両部材３
１．３２を止めるエンドプレート３３を設は油密及び防
塵を図っている。

又、シートスプール２８の先端段差部は収容凹部２６の
開口端側に形成した溝部に取着したクリップ３４と係合
するようになっていて、第１図に示す位置からメインピ
ストン１５の左方への移動を許容し、同図に示す位置か
ら同ピストン１５の右方への移動を規制（即ち、抜は止
め）している。

前記プランジャ収容凹部２６には有蓋筒状のプランジャ
３５が配設され、その外周面には長手方向にスリット３
５ａが貫設されている。プランジャ３５はその内側に一
端が前記プランジャ収容凹部２６の内端に係合したスプ
リング３６が配設されている。そして、プランジャ３５
は同スプリング３６にて左方に弾性力が付与され、その
左側部が前記シートスプール２８の通路２９を閉塞する
。

又、スプリング３６の弾性力に抗してプランジャ３５が
右方（内方）に移動すると、前記通路２９は前記スリッ
ト３５ａ１オリフイス２７及び溝１１ａを介してタンク
ポートＴと連通するようになっている。

次に、上記のように構成したスプール弁の駆動機構の作
用について説明する。

今、左右両側の高速オン・オフ弁１３がオフされ、通路
１９とドレイン通路２０が遮断されている状態において
は、左右両側の駆動圧力室２４には共にパイロット圧Ｐ
Ｉが作用しているとともに、左右両側のリリーフ弁室２
５には共にスプリング３６で設定された初期圧力ＰＯが
作用していることから、左右両側のメインピストン１５
の内方への力は互いに等しくなっている。従って、左右
両側の高速オン・オフ弁１３が共にオフ状態においては
メインスプール１１は第１図に示すように中真位置にあ
る。

次に、メインスプール１１が中立位置にあるとき、右側
高速オン・オフ弁１３をオフ状態、即ち閉路状態に保持
し左側高速オン・オフ制御弁１３をＰ　Ｗ　Ｍ　Ｉｌｌ
　ａｌｌにて一定の開閉周期（以下、デユーティ比とい
う）で開閉すると、左側駆動圧力室２４内の作動油は通
路１９、同オン・オフ弁１３及びドレイン通路２０を介
して及びタンクポートＴを介してタンクに連通ずること
から、同左側駆動圧力室２４は前記パイロット圧ＰＩよ
り低いデユーティ比に応じた圧力ＰＬＴ（＜ＰＩ）とな
る。

一方、右側駆動圧力室２４は右側高速オン・オフ弁１３
が閉路状態にあることから、同右側駆動圧力室２４はパ
イロット圧ＰＩが保持されている。

従って、左側駆動圧力室２４と右側駆動圧力室２４の圧
力に差が生じ、その差圧Ｐｄ　　（−Ｐｌ−ＰＬＴ）に
よって、右側メインピストン１５はメインスプール１１
及び左側メインピストン１５を左方に移動させる。この
左方へ移動させる力ＦＬは駆動圧力室２４の断面積５１
（−ΦＡ−ΦＢ）とすると、 ＦＬ−８１・（ＰＩ−ＰＬＴ） 纏Ｓ１・（ＰＩ−ＰＧ） で表せる。尚、ΦＡはメインピストン１５における大径
部１５ａの断面積、ΦＢは同じく外側小径部１５ｂの断
面積である。

この力ＦＬによって、左側メインピストン１５が第２図
に示すように左方に移動すると、同左側ピストン１５内
に配設されたプランジャ３５は左側シートスプール２８
にて左方への移動が規制されていることから同ピストン
１５とプランジャ３５ｉ！ｌに配設されたスプリング３
６は圧縮される。

この時、通路１８にオリフィス２２が設けられているこ
とから、スプリング３６の圧縮に相対してリリーフ弁圧
力室２５のセット圧力がＰＯからＰＬＳ（＞ＰＧ）に上
昇する。そして、この圧力ＰＬＳは前記力Ｆ　とつりあ
う力となって、左側高速オン・オフ弁１３のデユーティ
比に対するメインスプール１１の左方停止位置が決る。

しかも、この時のリリーフ弁圧力室２５のセット圧力Ｐ
Ｕはスプリング３６の圧縮に相対、即ち左右の駆動圧力
室２４の差圧ΔＰに相対して上昇し初期セット圧力ＰＯ
より大きくなることから、次にリリーフ弁１１を右方に
切換える際のこの大きなセット圧力ＰＬＳにて復帰させ
ることができ、メインスプール１１の動作速度の応答性
を上げることができる。さらに、その分プランジャ３５
内のスプリング３６は復元力の小さい小形なスプリング
を使用することができる。

次に、メインスプール１１が中立位置にあるとき、左側
高速オン・オフ弁１３をオフ状態、即ち閉路状態に保持
し右側高速オン・オフ制御弁１３をＰＷＭ制御にて一定
のデユーティ比で開閉すると、右側駆動圧力室２４内の
作動油は通路１．９同オン・オフ弁１３及びドレイン通
路２０を介して及びタンクボートＴを介してタンクに連
通することから同右側駆動圧力室２４は前記パイロット
圧ＰＩより低いデユーティ比に応じた圧力ＰＲＴ（＜Ｐ
Ｉ）となる。一方、左側駆動圧力室２４は左側高速オン
・オフ弁１３が閉路状態にあることがら同左側駆動圧力
室２４はパイロット圧ＰＩが保持されている。

従って、右側駆動圧力室２４と左側駆動圧力室２４の圧
力に差が生じ、前記と同様にその差圧Ｐｄ　　（−ＰＩ
−ＰＲＴ）によって左側メインピストン１５はメインス
プール１１及び右側メインピストン１５を右方に移動さ
せる。この右方へ移動させる力ＦＲは Ｆ１２−８１・（ＰＩ−ＰＩ２Ｔ） −８１・（ＰＩ−ＰＯ） で表せる。

この力ＦＲによって右側メインピストン１５が右方に移
動すると、同右側ピストン１５内に配設されたプランジ
ャ３５は左側シートスプール２８にて右方への移動が規
制され、・同ピストン１５とプランジャ３５間に配設さ
れたスプリング３６は圧縮される。従って、このスプリ
ング３６の圧縮によって右側リリーフ弁圧力室２５のセ
ット圧力はＰＯからＰＲＳ（＞ＰＧ）に上昇する。この
圧力ＰＲｓは前記力ＦＲとつりあう力となり右側高速オ
ン・オフ弁１３のデユーティ比に対するメインスプール
１１の右方停止位置が決る。

そして、この場合も前記と同様に、この時のリリーフ弁
圧力室２５のセット圧力Ｐ％は左右の駆動圧力室２４の
差圧ΔＰに相対して上昇し初期セット圧力ＰＯより大き
くなることから、メインスプール１１の動作速度の応答
性を上げることができるとともに、プランジャ３５内の
スプリング３６は復元力の小さい小形なスプリングを使
用することができる。

発明の効果 以上詳述したように、この発明によれば小さなスプリン
グ力で動作速度を低下させることなく確実にスプール弁
を駆動させることができるとともに、スプール弁全体を
小形化することができ産業上層れた効果を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化したスプール弁の全体断面図
、第２図は同じく要部断面図、第３図は同じく要部断面
図、第４図は従来のスプール弁の全体断面図である。 図中１１はメインスプール、１２はボディ１３は電磁開
閉弁としての高速オン・オフ弁、１４はマニホールド、
１５はメインピストン、１５ａは大径部、１５ｂは外側
小径部、１５ｃは内側小径部、１６は収容室、１６ａは
大径部、１６ｂは小径部、１７．１９．２９は通路、１
８は分岐通路、２０はドレイン通路、２１〜２３．２７
はオリフィス、２４は駆動圧力室、２５はリリーフ弁圧
力室、２６はプランジャ収容凹部、２８はシートスプー
ル、３０は止め輪、３４はクリップ、３５はプランジャ
、３５ａはスリット３６はスプリングである。 特許出願人　　株式会社　豊田自動ＩＩ機製作所代　理
　人　　　弁理士　恩田博宣

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．電磁開閉弁にてメインスプールの左右両側にかかる
   パイロット圧力を変更しその圧力差に応じて同メインス
   プールを移動させるようにしてなるスプール弁において
   、 前記メインスプールの左右両側部にそれぞれ形成した外
   側が小径部をなし内側が大径部をなした収容室にその小
   径部及び大径部と対応するように小径部及び大径部を有
   し前記メインスプールの移動に伴つて移動するメインピ
   ストンを配設して、同収容室にメインピストンの大径部
   と前記収容室の大径部とで前記電磁開閉弁にてパイロッ
   ト圧力が制御される駆動圧力室を形成するとともにメイ
   ンピストンの小径部と前記収容室の小径部とで前記駆動
   圧力室と分離した位置にリリーフ弁圧力室を形成し、さ
   らに、リリーフ圧力弁室にはシート部材を設けるととも
   に、前記メインピストンのリリーフ弁圧力室側に収容凹
   部を形成しその収容凹部に先端シート部を有したプラン
   ジャ及び周プランジャを押圧するスプリングを配設して
   、そのプランジャのシート部と前記シート部材とを前記
   スプリングにて係合させ、スプリングの圧縮に応じてリ
   リーフ弁圧力室内のセット圧力を上昇させるようにした
   スプール弁の駆動機構。