JPH0214587B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電磁作動装置と、ケーシングのスプ
ール孔内に配置された制御スプールとを有する方
向制御弁であつて、前記制御スプールが、前記ス
プール孔のセンタに配設された流入室と、該流入
室の両側に並列的に配置された２つの給圧室との
間の連通並びに各給圧室から夫々１つの隣接した
戻し室への連通を制御し、両戻し室が横通路を介
して互にかつ戻し通路と連通しており、前記の流
入室及び両給圧室だけが、前記制御スプールと協
働するケーシング壁リブ状シール部によつて制限
されて、前記制御スプールの前記戻し室寄り端面
には、該戻し室の圧力に対して圧力平衡を生ぜし
めない少なくとも１つの有効面が形成されてお
り、前記制御スプールと前記電磁作動装置の電磁
石の可動子とを作用接続する少なくとも１本の切
換ロツドが前記戻し室に侵入しており、該戻し室
の範囲内には前記制御スプールが、該制御スプー
ルと固定的に結合された少なくとも１つのピスト
ン状付加部を有し、該ピストン状付加部が、前記
給圧室寄り端面に、切換衝撃を緩和する変向円錐
面を有し、かつ前記ピストン状付加部の、前記変
向円錐面から離反した側の端面に当接するばね受
皿と戻しばねとから成る戻し装置が配置されてお
り、かつ前記の各戻し室と所属のばね室との間に
夫々２つの連通路が設けられている形式のものに
関する。

［従来の技術］ ３室型の前記のような方向制御弁は西独国特許
出願公開第2511991号明細書（特公昭59−4584号）
に基づいて公知になつており、要するにこの場合
は３つの室は、制御スプールによつて重なり制御
されるケーシング壁リブ状仕切り部によつて制限
されているにすぎない。切換衝撃を避けるために
制御スプールは両端に円筒状付加部を有し、該円
筒状付加部は、油圧消費器例えば油圧モータ又は
油圧シリンダに油圧を供給する給圧室に面した方
の側に変向円錐面を有している。この公知の構造
によつて方向制御弁は高い切換能率を得ることが
できるものの、前記円筒状付加部の変向円錐面が
戻し室内へガイドなく自由に全面的に侵入してい
ることは好ましくない。それというのは、このよ
うに変向円錐面がガイドなく自由に戻し室内に位
置していると、該変向円錐面に圧力衝撃流が作用
して振動現象が発生し、これによつて摩耗が高ま
るからである。しかも方向制御弁の切換時に発生
するチヤタリングもしくは振動は摩耗の増大に伴
つてオイル漏れを高め、該方向制御弁の切換能力
限界を低下させ、ひいては耐用寿命を短かめるこ
とになる。このような欠点は、異なつた制御スプ
ールを組込むことによつてオープンセンタ形とは
異なつた通流パターの方向制御弁を構成する場合
に特に顕著になる。

また前記先行技術による方向制御弁の構造は、
種々異なつた呼び寸法の方向制御弁、殊に流量が
比較的大で使用圧力の高い方向制御弁に適用する
ことは困難である。それというのも、前記変向円
錐面が戻し室内にガイドもしくは支持なく自由に
位置しており、かつ、圧力媒体流の変向時に発生
する衝撃負荷力が高いため、それに基づいて制御
スプールのチヤタリング発生頻度も著しく大にな
るからである。更に別の欠点は、やはり変向円錐
面を有する円筒状付加部が戻し室内にガイドもし
くは支持なく自由に侵入していることに基づい
て、ケーシングに一体成形された肩に当接する制
御スプール用戻し装置のばね受皿の外径が制御ス
プールの外径よりも著しく大きくなることであ
る。この結果、ケーシング蓋又は電磁石構成部分
によつてシールされねばならない受圧シール面が
比較的大きくなり、かつこの箇所で発生する負荷
力の大きさに相応して、前記ケーシング蓋又は電
磁石構成部分のための固定部材はそれ相応に太く
かつ強固に構成されねばならないので、方向制御
弁のコンパクト化が阻止される。

更に３室型の方向制御弁が米国特許第3324890
号明細書に基づいて公知になつており、この場合
は切換衝撃を避けるために方向制御弁の制御スプ
ールは、ケーシングに固定されたスリーブ内に配
置された緩衝ピストンと協働する。この公知の解
決手段の欠点は、一連の付加的な構成部材が必要
であり、しかも部分的には加工を要するので、可
成りの経費をかけてしか、この手段が実現できな
いことである。

また３室型の電磁作動式方向制御弁が西独国特
許出願公開第2129183号明細書に基づいて公知に
なつている。この場合は切換衝撃を避けるために
電磁石の可動子は、圧力媒体の充填された室内に
配置されておりかつ絞り通路を有している。その
結果電磁石構造が高価になるばかりでなく、切換
衝撃も、思つたほど充分には減少されない。更に
この場合も、電磁石又は蓋によつてシールすべき
直径が比較的大きく、ひいては固定部材の構成費
もコスト高になる。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、冒頭で述べた形式の方向制御
弁を改良し、高い切換能力を維持しかつ切換衝撃
を低下させると共に構造をできるだけ単純かつコ
ンパクトにして方向制御弁の耐用寿命を高めるこ
とである。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決する本発明の構成手段は、ピス
トン状付加部が、ケーシング内壁に設けたケーシ
ング壁リブ状ガイド部に沿つてガイドされてお
り、該ケーシング壁リブ状ガイド部に、戻し装置
のばね受皿が支持されている点にある。

［作用］ 本発明ではピストン状付加部をケーシング壁リ
ブ状ガイド部に沿つてガイドすることによつて、
圧力衝撃流に起因する振動現象が回避されると共
に制御スプールの摩耗が低下し、またケーシング
壁リブ状ガイド部にばね受皿を支持することによ
つて、ケーシングにおけるシールすべき直径が著
しく減少し、これに伴つて電磁石又はケーシング
蓋を取付けるための固定部材もそれ相応に小さく
構成することができ、ひいては方向制御弁のコン
パクト化が助成される。

［実施例］ 次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説す
る。

第１図に示した方向制御弁１０のケーシング１
１は一貫したスプール孔１２を有し、該スプール
孔には３つの環状拡径部が設けられている。該環
状拡径部は流入室１３と給圧室１４，１５を形成
する。中位の流入室１３は圧力媒体源からの圧力
媒体を流入通路１３′を介して受取る。該流入室
１３の両側には夫々１つの給圧室１４，１５が配
設されており、各給圧室は夫々１つの給圧接続ポ
ート１６，１７と連通し、ひいては圧力消費器例
えば油圧モータ又は油圧シリンダに接続してい
る。両給圧室１４，１５の外側寄りには夫々１つ
の戻し室１８，１９が設けられており、両戻し室
は１つの横通路２１を介して互にかつ戻し通路２
２に連通している。戻し室１８，１９はスプール
孔１２の範囲では実質的に円形横断面を有するよ
うに構成されておりかつ上部範囲では、できるだ
け一様の横断面を維持しつつ横通路２１へ移行し
ている。スプール孔１２はケーシング１１の両端
面側で拡径されて円筒形のばね室２３，２４を形
成している。ばね室２３，２４の外径は、夫々ス
トツパとして役立つ肩２５，２６を生ぜしめる程
度にスプール孔１２の直径よりも大きく選ばれて
いるにすぎない。各戻し室１８，１９は夫々２つ
のスリツト２７，２８；２９，３０によつて所属
のばね室２３，２４と接続されている。全スリツ
ト２７〜３０は、スプール孔１２によつて規定さ
れた縦平面内で延びている。該スリツトは実質的
に軸方向では戻し室１８，１９に向つて、また半
径方向ではばね室２３，２４に向つて開いてい
る。更にすべてのスリツト２７〜３０はスプール
孔１２に向つて開いている。該スリツト２７〜３
０はすべて可成りの幅を有し、該幅は、第２図か
ら判るようにスプール孔１２の直径の約1/3であ
る。スプール孔１２に対して垂直な平面方向では
前記スリツトは、スプール孔１２の直径の約２倍
に相当する寸法を有している。スリツト２７，２
８によつて、ばね室２３と戻し室１８との間の範
囲には２つのケーシング壁リブ状ガイド部３１が
構成されている。これに相応して戻し室１９とば
ね室２４との間にはスリツト２９，３０によつて
ケーシング壁リブ状ガイド部３２が構成されてい
る。

スプール孔１２内には直動式の制御スプール３
３が嵌装されており、該制御スプールは図示の中
立位置では２つのピストン状スプール部分３４，
３５で以て、両給圧室１４，１５と流入室１３と
の間の連絡路並びに戻し室１８，１９を開制御す
る。前記の各ピストン状スプール部分３４，３５
は夫々ピン状部分を経てピストン状付加部３６，
３７へ移行しており、該ピストン状付加部には
夫々１本の切換ロツド３８，３９が当接してい
る。各ピストン状付加部３６，３７は、給圧室１
４，１５寄りの側に変向円錐面４１を有してい
る。制御スプール３３のピストン状スプール部分
３４，３５には、ケーシング１１内で全部で４つ
のケーシング壁リブ状シール部４２が配設されて
おり、従つてこの場合の方向制御弁１０は３室型
と呼ぶことができる。また制御スプール３３はケ
ーシング壁リブ状ガイド部３１，３２の範囲では
ピストン状付加部３６，３７でガイドされてい
る。各肩２５，２６にはばね受皿４３，４４が当
接しており、該ばね受皿は、ばね室２３，２４内
に配置された戻しばね４５，４６と相俟つて、１
つの複動式の戻し装置４７の構成部分を成してい
る。ばね室２３，２４は外側寄りで夫々電磁石４
８，４９によつて閉塞されており、該電磁石はケ
ーシング１１の端面にねじ継手（図示せず）によ
つて固定されている。詳細な図示は省いたが切換
ロツド３８，３９は所属の前記電磁石４８，４９
の可動子と連結されている。ケーシング壁リブ状
ガイド部３１，３２の長さは、制御スプール３３
がそのピストン状付加部３６，３７で以て両終端
位置においても良好にガイドされる一方、変向円
錐面４１がその作用を良好に発揮できるような寸
法に選ばれている。制御スプール３３の長手方向
で見ればスリツト２７〜３０の寸法はケーシング
壁リブ状ガイド部３１，３２の長さよりも著しく
大であり、かつ、戻し室１８，１９内に支配する
圧力が妨げなく、所属のばね室２３，２４内でも
形成できるような大きさに選ばれている。

方向制御弁１０の作用態様は次の通りである。

第１図に示した制御スプール３３の中立位置で
は両給圧接続ポート１６，１７は流入通路１３′
とも戻し通路２２とも連通している。

いま電磁石４８の可動子が切換ロツド３８を介
して戻しばね４６の力に抗して制御スプール３３
を右手の終端位置へ移動させると、ピストン状ス
プール部分３５が、給圧室１５から戻し室１９へ
の連通路を閉止し、またピストン状スプール部分
３４は給圧室１４と流入室１３との連通路を閉止
する。ポンプから到来する圧力媒体は流入室１３
を経て給圧室１５内へ達する。これに対して給圧
接続ポート１６は戻し通路２２へ放圧されてい
る。この場合給圧室１５内の圧力が相対的に高い
状態にある今、電磁石４８が断たれると、ばね室
２４内の戻しばね４６はばね受皿４４を介して制
御スプール３３をその終端位置から中立位置へ圧
し戻す。その際ピストン状スプール部分３５が給
圧室１５から戻し室１９への連通路を開制御する
と、高圧下にある給圧室１５の放圧に基づいて、
低圧の戻し室内へ衝撃的に流入する油圧によつて
圧力衝撃が生じ、つまり戻し室１９内には、制御
スプール３３の左方向シフトを堰止める動圧が短
時間発生して切換衝撃を制御スプール３３に加え
ることになる。これは、戻し室１８寄りで制御ス
プールに形成された油圧有効面が、戻し室１８内
の圧力に対して圧力平衡を生ぜしめないからであ
る。このような圧力衝撃乃至堰止め動圧は、高圧
の給圧室１５から相対的に低い圧力の戻し室１９
内へ流入しかつ横通路２１を経て反対側（つまり
左手）の戻し室１８内へ達するような減圧経過を
辿るが、この圧力衝撃は、制御スプール３３を切
換時に静圧平衡させるほど迅速には横通路２１を
経て左手の戻し室１８に伝達されない。要するに
圧力衝撃つまり動圧が制御スプール３３の左側端
面に作用するまでには可成りの遅延時間がかか
る。ところで前記堰止め動圧はスリツト２９，３
０を介してばね室２４内にも作用する。該動圧は
ばね室２４における制御スプール３３の有効端面
を負荷し、かつ、該制御スプールの左向き切換運
動を加速しようとする。それというのは、前記動
圧は横通路２１と戻し通路２２とを介して、すで
に述べたように程度の差こそあれ著しく遅延して
しか制御スプール３３の対向端面つまり左側端面
に作用できないからである。しかしながら給圧室
１５から戻し室１９へ流出する戻し流を変向円錐
面４１を介して変向ガイドすることによつて制御
スプール３３には、前記切換運動加速力に対して
ほぼバランスした衝撃力が作用する。この切換動
作中に前記変向円錐面４１は、ケーシング壁リブ
状ガイド部３２から進出することはないが、右手
のケーシング壁リブ状シール部４２に次第に接近
する。この場合、戻し室１９へ流出する戻し流は
スリツト２９，３０の範囲では妨げなく変向円錐
面４１に作用することができる。前記のように制
御スプール３３にかかる力が充分バランスされる
ことに基づいて方向制御弁の切換えが著しくソフ
トになり、かつ切換ノイズも著しく僅かになる。
この場合戻し流と戻し室１９とに対する変向円錐
面４１の相対位置とサイズ及びその形状を適当に
選ぶことによつて、制御スプール３３のストロー
クの大部分にわたつて方向制御弁１０の切換えに
影響を及ぼすことが可能である。なお、変向円錐
面４１を有するピストン状付加部３６，３７は、
油圧流の乱流発生を低下させるという付加的な利
点を有していることを念のために付記しておく。
因みに乱流が発生すると、この乱流によつてエネ
ルギが崩壊しオイル搬送のための圧力勾配として
もはや役立たなくなる。従つて乱流発生を低下さ
せる変向円錐面４１に基づいて、流量が等しけれ
ば通流横断面を一層小さく構成できるという利点
が得られる。この切換動作のあいだ制御スプール
３３はピストン状付加部３６，３７によつてケー
シング壁リブ状ガイド部３１，３２に沿つて良好
にガイドされているので、本発明の方向制御弁１
０が長期稼働後、しかもほぼ切換能力限界域にあ
つても該方向制御弁には大して摩耗現象が認めら
れない。従つて方向制御弁におけるオイル漏れ量
も低くなる。また圧力が比較的高く流過量が比較
的大である場合も制御スプール３３のチヤタリン
グのない稼働が保証される。更に又、スリツト２
７〜３０の特殊構成によつて戻し装置４７のばね
受皿４３，４４をケーシング１１そのものにおい
てではなく、ケーシング壁リブ状ガイド部３１，
３２に支持することが可能になる。それゆえにば
ね室２３，２４の外径は、ストツパとして役立つ
肩２５，２６分だけ、制御スプール３３の外径よ
り大きければよい。油圧によつて負荷され、電磁
石４８，４９又は蓋（図示せず）によつてシール
すべき面は小さく保つことができる。

また電磁石４９の可動子が制御スプール３３を
図示の中立位置から左手の終端位置へ移動させ、
次いで戻しばね４５が前記制御スプールを中立位
置へ押戻すような切換動作の場合にも前記と同じ
ような稼働態様で、制御スプール３３のチヤタリ
ングのないソフトな切換えが達成される。

本発明は図示の実施例に限定されるものではな
く、本発明の思想を逸脱しない範囲内で種々異な
つた態様で実施することができるのは勿論であ
る。例えば制御スプールは、図示の負の重なりで
はなしに正の重なりを有することもできる。また
変向円錐面の形状は或る限度範囲内で変化するこ
とができる。

別の流過パターンのための別の制御スプールを
組込むことによつて方向制御弁を構成することも
可能である。また油圧による力成分を必ずしも完
全にバランスさせる必要はない。それというの
は、高い切換能力を得るために或る程度の残力分
が望まれる場合が屡々あるからである。同一の縦
平面内にスリツトを構成するのが有利でありかつ
製作し易いが、例えばスプール孔に対して星形に
配設された３つのスリツトによつてケーシング壁
リブ状ガイド部を形成することも可能である。

［発明の効果］ 本発明の構成に基づく摩耗の減少によつてオイ
ル漏れも最小限に抑えることができ、かつ切換能
力限界が狭められることもなく、必然的に耐用寿
命が著しく高められる。また制御スプールはただ
中実円筒形のピストン状スプール部分と、やはり
中実円筒形のピストン状付加部しか有していない
ので、該制御スプールには心無し研削を簡単に施
すことができ、これによつて製作費が低廉にな
る。またケーシング端面に電磁石構成部分又はケ
ーシング蓋を固定する手段をより小さくかつ肉薄
に構成することができるので、これは方向制御弁
の更なるコンパクト化の一助となる。これに伴つ
て油圧の受圧面も小さくなるので、油圧による電
磁石構成部分又はケーシング蓋の解離あるいはこ
の箇所のオイル漏れも容易に避けられる。ケーシ
ング壁リブ状ガイド部はケーシング鋳造時に付加
的経費をかけずに同時にかつ容易に製作できるの
で、製作費は一層低廉になる。要するに本発明
は、長い耐用年数にわたつて高い切換能力で、し
かもチヤタリングのないソフトな切換え動作で確
実に稼働することのできるコンパクトな方向制御
弁を提供するものであるから、産業上の利用可能
性はきわめて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方向制御弁の縦断面図、第２
図は第１図の−線に沿つた横断面図である。 １０……方向制御弁、１１……ケーシング、１
２……スプール孔、１３……流入室、１３′……
流入通路、１４，１５……給圧室、１６，１７…
…給圧接続ポート、１８，１９……戻し室、２１
……横通路、２２……戻し通路、２３，２４……
ばね室、２５，２６……肩、２７，２８，２９，
３０……スリツト、３１，３２……ケーシング壁
リブ状ガイド部、３３……制御スプール、３４，
３５……ピストン状スプール部分、３６，３７…
…ピストン状付加部、３８，３９……切換ロツ
ド、４１……変向円錐面、４２……ケーシング壁
リブ状シール部、４３，４４……ばね受皿、４
５，４６……戻しばね、４７……戻し装置、４
８，４９……電磁石。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電磁作動装置と、ケーシングのスプール孔内
   に配置された制御スプールとを有する方向制御弁
   であつて、前記制御スプールが、前記スプール孔
   のセンタに配設された流入室と、該流入室の両側
   に並列的に配設された２つの給圧室との間の連通
   並びに各給圧室から夫々１つの隣接した戻し室へ
   の連通を制御し、両戻し室が横通路を介して互に
   かつ戻し通路と連通しており、前記の流入室及び
   両給圧室だけが、前記制御スプールと協働するケ
   ーシング壁リブ状シール部によつて制限されて、
   前記制御スプールの前記戻し室寄り端面には、該
   戻し室の圧力に対して圧力平衡を生ぜしめない少
   なくとも１つの有効面が形成されており、前記制
   御スプールと前記電磁作動装置の電磁石の可動子
   とを作用接続する少なくとも１本の切換ロツドが
   前記戻し室に侵入しており、該戻し室の範囲内に
   は前記制御スプールが、該制御スプールと固定的
   に結合された少なくとも１つのピストン状付加部
   を有し、該ピストン状付加部が、前記給圧室寄り
   端面に、切換衝撃を緩和する変向円錐面を有し、
   前記ピストン状付加部の、前記変向円錐面から離
   反した方の端面に当接するばね受皿と戻しばねと
   から成る戻し装置が配置されており、かつ前記の
   各戻し室と所属のばね室との間に夫々２つの連通
   路が設けられている形式のものにおいて、ピスト
   ン状付加部３６，３７が、ケーシング内壁に設け
   たケーシング壁リブ状ガイド部３１，３２に沿つ
   てガイドされており、該ケーシング壁リブ状ガイ
   ド部に、戻し装置４７のばね受皿４３，４４が支
   持されていることを特徴とする、方向制御弁。 ２ 戻しばね４５，４６を収容するばね室２３，
   ２４の直径が、ケーシング壁リブ状ガイド部３
   １，３２においてばね受皿４３，４４用のストツ
   パを形成している肩２５，２６分だけ、スプール
   孔１２の直径よりも大である、特許請求の範囲第
   １項記載の方向制御弁。 ３ 連通路が、ケーシング壁リブ状ガイド部３
   １，３２によつて同時に成形されたスリツト２
   ７，２８；２９，３０として構成されており、該
   スリツトが、制御スプール３３の長手方向で測定
   して、前記ケーシング壁リブ状ガイド部３１，３
   ２の長さと肩２５，２６に接するばね受皿４３，
   ４４の厚さとの和よりも大である、特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の方向制御弁。 ４ ケーシング壁リブ状ガイド部３１，３２が、
   制御スプール３３の上下両側に配列されて同一平
   面内に位置する２つのスリツト２７，２８；２
   ９，３０を形成している、特許請求の範囲第１項
   から第３項までのいずれか１項記載の方向制御
   弁。 ５ 横通路２１の両端が円筒形の戻し室１８，１
   ９に開口し、かつスリツト２７，２８；２９，３
   ０が実質的に軸方向では戻し室１８，１９に、ま
   た半径方向ではばね室２３，２４に開口してい
   る、特許請求の範囲第３項又は第４項記載の方向
   制御弁。 ６ スリツト２７，２８；２９，３０の幅が制御
   スプール３３の外径の約1/3でありかつスリツト
   の半径方向寸法が制御スプールの外径の約２倍で
   ある、特許請求の範囲第４項又は第５項記載の方
   向制御弁。