JPH0121390B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、油圧式クレーン等の油圧回路を形
成する方向制御弁に係るもので、特に手動操作と
遠隔操作との両操作が可能な手動操作機構付比例
電磁式方向制御弁に関する。

従来におけるこの種の手動操作と遠隔操作とを
可能にした方向切換弁は、実公昭55―19342号公
報に開示される。すなわち、第１図及び第２図に
示すように、方向切換弁８の一端に手動操作部１
５を設け、他端に遠隔操作用の電磁操作部１を設
けてある。手動操作部１５は、通常の手動レバー
を本体とスプール２とに揺動可能に連結してあ
り、この手動操作部１５を操作することによつ
て、スプール２を移動させるものである。

電磁操作部１は、スプール２に連結されるピス
トン７を有するシリンダ４と、このシリンダ４に
連設し、且つ、このシリンダ４の圧力室９ａ，９
ｂにパイロツト圧油を給排する４ポート３位置型
の電磁弁１８を備えた構成であり、前記ピストン
７の押圧力に対応する押圧力を生じさせるバネ１
０をスプール２とピストン７との接続部に設けて
ある。

このような方向切換弁８を手動操作する場合に
は、電磁操作部１の電磁弁１８に操作信号を与え
ず、手動操作部１５の手動レバーを操作すること
によつて、方向切換弁８を操作し得るものであ
る。また、遠隔操作する場合には、電磁操作部１
の電磁弁１８に操作信号を与えて、シリンダ４の
圧力室９ａ又は９ｂのいずれかにパイロツト圧油
を供給することにより生じる押圧力と、バネの押
圧力との釣り合う位置にスプールが操作される。

以上のように、この従来の方向切換弁８は、バ
ネ１０の押圧力が手動操作部１５による操作時
と、電磁操作部１による操作時の双方に対して同
様の反力として作用するものであるから、次のよ
うな問題点を有する。

すなわち、電磁操作部１は電磁弁１８への操作
信号により、シリンダ４の圧力室９ａ又は９ｂ内
のパイロツト油圧を制御して、このパイロツト油
圧による押圧力とバネ１０による押圧力とが平衡
する位置にスプール２を移動させるものであるか
ら、スプール２の操作力には、バネ１０の反力以
外に例えば、スプール２の摺動抵抗あるいはスプ
ール２によつて圧油の流れ方向が切り換えられる
時に生じるフローフオース等の外力が作用するも
のである。従つて、バネ１０の押圧力を小さな値
にすれば、前記外力の影響により圧力室９ａ，９
ｂ内のパイロツト油圧に対するスプール２の位置
の関係が比例しなくなる。このために、前記従来
の方向切換弁８においては、電磁操作部１の操作
に要する力、すなわち、電磁操作部１の圧力室９
ａ，９ｂの圧力に対する反力を大きなものとする
ことによつて、方向切換弁８のスプール２に作用
する摺動抵抗やフローフオース等の外乱に対向す
るようになつている。しかしながら、この反力す
なわちバネ１０の押圧力を大きくして、電磁操作
部１の操作の安定化を図れば、手動操作の操作力
をも大きくする必要が生じて、手動操作の操作性
が悪くなる欠点を有している。

この発明は上記事情に鑑みてなされてものであ
つて、電磁操作部の操作時に要する力を手動操作
部の操作時に影響させないようにすることを技術
的課題とする。

この技術的課題を達成するためのこの発明の技
術的手段は、手動操作部と電磁操作部とを設ける
と共に、この電磁操作部をスプールに連結するピ
ストンと、このピストンの両側に形成される圧力
室を有するシリンダに、パイロツト圧油を給排す
る電磁弁を設けた方向切換弁において、前記シリ
ンダのピストンが前記切換弁のスプールにその切
り換え範囲とほぼ同等だけ遊動し得るように連結
し、前記圧力室にバネを設け、このバネの一端を
前記ピストンの遊動範囲を規制する位置に係止し
たものである。

このような技術的手段によれば、手動操作部に
よる操作時に、スプールをピストンとスプールと
の遊動範囲内で操作できるので、ピストンを押圧
するバネによる反力をを受けない。また、電磁操
作部に押圧時には、ピストンが圧力室に供給され
たパイロツト圧油により、遊動範囲を超えたと
き、スプールに連結されると共にバネの押圧力を
受け、この押圧力すなわ電磁操作部の操作時の反
力が手動操作時の反力として作用しないので、バ
ネの押圧力を電磁操作部の操作性を良くするため
の大きな値にしても、手動操作時の操作性には影
響を与えない。従つて、電磁操作部及び手動操作
部の操作性が共に良好な効果を得ることができ
る。

この発明の前記技術的課題を解決する他の技術
的手段としては、実開昭50―52391号公報に開示
されるものがある。すなわち、第３図ａに示すよ
うに、方向切換弁８の一端に手動操作部１５を設
け、他端に電磁操作部１を設け、該電磁操作部１
が方向切換弁８のスプール２の受圧面積を２：１
とした圧力室９ａ，９ｂを有するシリンダ４と、
このシリンダ４にパイロツト圧油を給排する電磁
弁１８ｘ，１８ｙ，１８ｚと、この電磁弁１８
ｘ，１８ｙ，１８ｚに操作ボツクス４１と位置検
出器４２との信号を比較して作動指令を発するコ
ントロールボツクス４３とより構成したものであ
る。尚、操作ボツクス４１と位置検出器４２の出
力信号は、第３図ｂ及びｃに示すように、アナロ
グ信号である。

上記構成からなる第３図ａの方向制御弁８の電
磁操作部１へ操作ボツクス４１からの指令がない
とき、電磁弁１８ｘ，１８ｙ，１８ｚは図示の位
置にある。このため、圧力室９ａ，９ｂはタンク
Ｔに接続されるので、手動操作部１５により、方
向切換弁８のスプール２を操作できる。この操作
時には圧力室９ａ，９ｂの流体の給排に要する力
が抵抗として作用する。そして、操作ボツクス４
１の指令により、コントロールボツクス４３の出
力信号が発生し、電磁弁１８ｘ，１８ｙが励磁さ
れると、シリンダ４は方向切換弁８のスプール２
を右方向へ移動し、電磁弁１８ｘ，１８ｚが励磁
されると、方向切換弁８のスプール２を左方向へ
移動させるものである。このときのスプール２の
移動量は、位置検出器４２で検出されコントロー
ルボツクス４３に供給される。このコントロール
ボツクス４３に供給された信号と前記操作ボツク
ス４１からの信号が一致すれば、電磁弁１８ｚの
みが励磁され、シリンダ４がその位置に停止され
る。以上のように、この技術的手段によれば、パ
イロツト油圧の圧力を高くすると、電磁操作部１
の操作時に要する力を大きくするが、その力は手
動操作時の操作に何らの影響をも与えないのであ
る。

しかしながら、この技術的手段は、フイードバ
ツク制御を行うものであるから、コントロールボ
ツクスと位置検出器を必要とするが、本発明にお
いては、圧力室にパイロツト圧油が供給され、ピ
ストンが遊動範囲を超えて移動させられるとき、
スプールとピストンが連結されると共に圧力室の
パイロツト油圧の押圧力とバネとが対向する構成
としたものであるから、電磁操作部への指令は、
電磁操作部の電磁弁の励磁力を制御すればよいの
で、その制御回路を簡単にすることができる効果
を有するものである。

この発明の手動操作機構付比例電磁式方向制御
弁の実施例について、以下図面に基づいて詳細に
説明する。

第４図乃至第６図において、電磁操作部１は、
該電磁操作部１の一端から挿入された方向切換弁
８のメインスプール２にその先端を連結されるこ
とによりメインスプール２と一体となつているメ
インスプール連結部材３を内含している。該メイ
ンスプール連結部材３は、電磁操作部１のシリン
ダ４に設けられた貫通孔５を貫通し、該貫通孔５
により前記シリンダ４に摺動自在に支持されてお
り、前記メインスプール２と同軸上で軸方向に連
動することができる。メインスプール連結部材３
のほぼ中央部には、該メインスプール連結部材３
を小径とすることによりなされたピストン嵌合部
６が設けられ、該ピストン嵌合部６にはピストン
７が摺動自在に嵌合されている。該ピストン７
は、ピストン嵌合部６の長さよりもメインスプー
ル２の切り換え範囲とほぼ同等の長さ分だけ短く
形成されているので、その分だけピストン嵌合部
６において遊動できるようになつている。このピ
ストン７の両側とシリンダ４に囲まれて圧力室９
ａ，９ｂがそれぞれ形成され、該圧力室９ａ，９
ｂの内部には、バネ１０ａ，１０ｂが張設されて
いる。該バネ１０ａ，１０ｂは、ピストン７を押
圧するもので、電磁操作部１の内壁に沿つて摺動
するバネ１０ａ，１０ｂのバネ受け１１ａ，１１
ｂとシリンダ４との間に張設されている。前記メ
インスプール連結部材３のメインスプール２との
連結側と反対の先端部は、電磁操作部１内の手動
レバー操作用戻し室１２に挿入され、該手動レバ
ー操作用戻し室１２には手動レバー操作用戻しバ
ネ１３が、第４図に示すように、メインスプール
２の中立時に手動レバー操作用戻し室１２の内壁
に当接している手動レバー操作用戻しバネ受け１
４ａ，１４ｂを押圧するように張設されている。
前記手動レバー操作用戻しバネ１３を受ける手動
レバー操作用戻しバネ受け１４ａ，１４ｂは、メ
インスプール２が移動した場合、そのいずれか一
方がメインスプール連結部材３と一体となつて移
動し、他の一方はメインスプール２が中立時の位
置のまま手動レバー操作用戻し室１２の内壁と当
接しているように設置されており、このようにメ
インスプール２が中立位置から移動した場合、手
動レバー操作用戻しバネ１３は、手動レバー操作
用戻しバネ受け１４ａ，１４ｂの間で圧縮され、
その反力で、スプール２を中立位置に復帰させる
ものである。一方、メインスプール２のメインス
プール連結部材３との連結側と反対側には手動レ
バー等からなる手動操作部１５が装備されてお
り、該手動操作部１５を操作することによりメイ
ンスプール２及びメインスプール連結部材３を中
立位置からメインスプール２の軸方向の切り換え
位置へ移動させることができる。メインスプール
２はこの移動によつてアクチユエータ（図示せ
ず）の方向制御を行つており、例えば第４図のよ
うにポンプ（図示せず）に導かれるポートＰ、シ
リンダ（図示せず）に導かれポートＡ、ポート
Ｂ、タンク（図示せず）に導かれるポートＴを有
する方向切換弁は、メインスプール２を中立位置
から矢印Ｅ方向に移動させることにより、ポート
ＰからポートＡの通路及びポートＢからポートＴ
への通路が開かれ、メインスプール２を中立位置
から矢印Ｆ方向に移動させることにより、ポート
ＰからポートＢの通路及びポートＡからポートＴ
への通路が開かれて、それぞれポートＰとの通路
が開された側のシリンダへの圧油の流れ方向と流
量を制御するものである。

次に、電磁操作部１について説明する。

まず、パイロツト源１６から供給されるパイロ
ツト流体の通路であるパイロツト通路１６ａ，１
６ｂには、その途中に固定絞り１７ａ，１７ｂが
設けられており、該固定絞り１７ａ，１７ｂの下
流側はソレノイド２８ａ，２８ｂと円錐型のパイ
ロツト弁１８ａ，１８ｂからなる電磁弁１８にそ
れぞれ導かれている。固定絞り１７ａ，１７ｂの
下流側は更に通路１９ａ，１９ｂを介して前記圧
力室９ａ，９ｂに導かれている。更に、前記電磁
弁１８の下流側はタンク通路２５を通じてタンク
（図示せず）へ導かれている。

前記パイロツト弁１８ａ，１８ｂは、パイロツ
ト通路１６ａ，１６ｂの開口端の弁座部２７ａ，
２７ｂにそれぞれ当接し、更に、該パイロツト弁
１８ａ，１８ｂはソレノイド２８ａ，２８ｂの可
動鉄芯２９ａ，２９ｂに固定されて、ソレノイド
２８ａもしくはソレノイド２８ｂに電圧が印加さ
れるとその電圧の大きさに比例した力で前記弁座
部２７ａもしくは２７ｂに押付けられるようにな
つている。

尚、２６は方向切換弁８のポートＰとポートＡ
の間に設けられた逆止弁であつて、ポートＡから
ポートＰへの圧油の逆流を防止するものである。

次に上記のようにして構成される手動操作機構
付比例電磁式方向制御弁の動作について説明す
る。

まず、メインスプール２を手動操作部１５によ
つて操作する場合について第４図及び第５図に基
づいて述べると、例えば、ポートＰからポートＡ
への通路を開きたい場合には、第４図の中立位置
にある手動操作部１５を矢印イ方向へ操作してメ
インスプール２を矢印Ｅ方向へ移動させればよ
い。すると、第５図に示す状態となる。

手動操作の時、ソレノイド２８ａ，２８ｂはい
ずれも励磁されていないため、パイロツト弁１８
ａ，１８ｂは弁座部２７ａ，２７ｂに対して押し
付けられておらず、圧力室９ａ，９ｂは共にタン
ク圧力になつている。従つて、手動操作部１５に
よりメインスプール２を移動させた時、ピストン
７は、ピストン嵌合部６を自由に移動することが
でき、例えばメインスプール２を矢印Ｅ方向に移
動させた場合には、第５図に示すように、ピスト
ン７がメインスプール２と連動するメインスプー
ル連結部材３に伴つてＥ方向に移動させる場合が
あるがこのとき、圧力室９ａの油は通路１９ａか
らタンク通路２５を通じてタンク（図示せず）へ
放出され、圧力室９ｂへは、パイロツト通路１６
ｂ、固定絞り１７ｂ、通路１９ｂから補給される
ので手動操作時の圧油の流れによる抵抗はほとん
どない。また、メインスプール連結部材３がメイ
ンスプール２と連動してＥ方向に移動する時、手
動レバー操作用戻し室１２においては、手動レバ
ー操作用戻しバネ受け１４ｂがメインスプール連
結部材３に追動し、手動バネ操作用戻しバネ１３
を圧縮していく。以上からも明らかなように、手
動操作部１５を操作することにより、メインスプ
ール２をＥ方向に移動させる時、ピストン７が同
様にＥ方向に移動し、メインスプール２は手動レ
バー操作用戻しバネ１３の反発力にのみ対向して
移動される。

以上のようにして矢印Ｅ方向に移動されて第５
図の位置にあるメインスプール２は、手動操作部
１５から手を離すと手動レバー操作用戻しバネ１
３の反発力によつて第４図の中立位置へ復帰す
る。

手動操作部１５によりメインスプール２を第４
図に示す中立位置から矢印Ｆ方向へ移動させる場
合の動作については、上記記載の矢印Ｅ方向に移
動させた場合に準じるので説明は省略する。

次に、メインスプール２を電磁操作部１の電磁
弁１８によつて移動させる電磁操作について説明
する。

今、ソレノイド２８ｂに電圧が印加されると、
第６図に示すように、可動鉄芯２９ｂで駆動され
るパイロツト弁１８ｂが、印加電圧に応じた力で
弁座部２７ｂに押し付けられる。従つて、固定絞
り１７ｂの下流側にある圧力室９ｂの圧力も、パ
イロツト弁１８ｂが弁座部２７ｂに押し付けられ
る力に比例して増大してゆく。一方、ソレノイド
２８ａには電圧が印加されないため、パイロツト
弁１８ａは弁座部２７ａを押さえつけておらず、
圧力室９ａの流体はタンク通路２５に自由に送り
出される。従つて、圧力室９ａと圧力室９ｂの圧
力バランスがくずれるため、第４図の中立位置か
ら矢印Ｅ方向すなわち第６図に示すように、ピス
トン７はピストン嵌合部６の圧力室９ａ側の端へ
押さえ付けられ、スプール連結部材３を圧力室９
ａ方向へ押圧しつつ移動する。これによつて、ス
プール２も移動する。ここでピストン７は、バネ
１０ａと手動レバー操作用戻しバネ１３の合成バ
ネ力に反発して移動し、従つて、ピストン７の移
動距離は、圧力室９ｂに与えられるパイロツト圧
力に対して、前記バネ１０ａと手動レバー操作用
戻しバネ１３の合成バネ力がバランスする位置ま
での距離となる。この時、上記の記載から明らか
なように、メインスプール２も前記ピストン７が
ピストン嵌合部６の圧力室９ａの側端に当接した
後の移動距離と同じ距離を移動し、よつてメイン
スプール２の移動量は圧力室９ｂに与えられるパ
イロツト制御圧力、即ちソレノイド２８ｂに印加
され電圧に比例して制御されることがわかる。

ソレノイド２８ａのみに電圧を印加した場合は
メインスプール２は、第４図の矢印Ｆ方向に移動
するが、この場合における各動作は、上記ソレノ
イド２８ｂのみに電圧を印加しメインスプール２
が第４図の矢印Ｅ方向に移動して第６図の位置に
移動する場合に準じるので、説明は省略する。

なお、メインスプール２が移動する時、液密を
保つためのシール３０による摺動抵抗力及び方向
制御弁の油の例えば第６図中矢印Ｘ，Ｙへの流れ
によるフローフオースが該メインスプール２に働
き、メインスプール２の位置決めに対して誤差を
与える原因となるが、パイロツト圧操作用戻しバ
ネ１０ａ，１０ｂの押圧力を大きくとり、手動レ
バー操作用戻しバネ１３との合成バネを大きくし
て上記シール３０による摺動抵抗力や方向制御弁
の油の流れによるフローフオースに打勝つような
大きさにすることにより、前記メインスプール２
の位置決めに対する誤差を実用上の許容範囲内に
抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図ｃは従来技術の説明図であつ
て、第１図は従来の方向切換弁の要部断面正面
図、第２図は第１図の部分拡大図、第３図ａは従
来の他の方向切換弁の概略説明図、第３図ｂは操
作ボツクスのアナログ信号図、第３図ｃは位置検
出器のアナログ信号図、第４図は方向切換弁が中
立位置のときの断面説明図、第５図は手動操作を
行つた場合の断面説明図、第６図は電磁操作部に
よつて電磁操作を行つた場合の断面説明図。 １…電磁操作部、２…メインスプール、４…シ
リンダ、７…ピストン、８…方向切換弁、９ａ，
９ｂ…圧力室、１０ａ，１０ｂ…バネ、１５…手
動操作部、１８…電磁弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スプール型の方向切換弁の両端に手動操作部
   と電磁操作部とを設けると共に、この電磁操作部
   をスプールに連結するピストンと、このピストン
   の両側に形成される圧力室を有するシリンダに、
   パイロツト圧油を給排する電磁弁を設けた方向切
   換弁において、前記シリンダのピストンが前記方
   向切換弁のスプールにその切り換え範囲とほぼ同
   等だけ遊動し得るように連結し、前記圧力室にバ
   ネを設け、このバネの一端を前記ピストンの遊動
   範囲を規制する位置に係止したことを特徴とする
   手動操作機構付比例電磁式方向制御弁。