JPH0366548B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、流体通路を高速で開閉する高速電磁
弁装置に関する。

＜従来の技術＞ 高速電磁弁は流体通路、例えば油圧回路におけ
る種々の制御に用られる。このような高速電磁弁
は、高頻度の切換が可能であり、又、マイクロコ
ンピユータ等の制御部からのデイジタル信号をそ
のまま入力して作動することができ、さらに高頻
度の切換による流量制御も可能であるという優れ
た特性を有する。以下、高速電磁弁を油圧シリン
ダの駆動制御に使用した例を図により説明する。

第２図は高速電磁弁を用いた油圧回路の回路図
である。図で、１は油圧ポンプ、２はサーボシリ
ンダである。サーボシリンダ２のロツドには、図
示しない可変容量油圧ポンプのおしのけ容積可変
機構、例えば斜板が連結されている。３はタン
ク、４Ａは油圧ポンプ１とサーボシリンダ２のヘ
ツド側との間に介在する高速電磁弁、４Ｂはサー
ボシリンダ２のヘツド側とタンク３との間に介在
する高速電磁弁である。

前記可変容量油圧ポンプの吐出流量を適正に制
御するため、図示しないマイクロコンピユータか
ら制御信号が、例えば高速電磁弁４Ａに出力され
ると、高速電磁弁４Ａは図の下側位置に切換えら
れる。この結果、サーボシリンダ２は、両室の受
圧面積の差に応じてロツドを伸長する方向に駆動
されて斜板の傾転量を増大（減少）させる。逆
に、制御信号が高速電磁弁４Ｂに出力され、これ
が下側位置に換えられると、サーボシリンダ２の
ヘツド側はタンク３に接続され、ロツドが縮んで
斜板の傾転量は減少（増大）する。このような動
作は、マイクロコンピユータからのデイジタル信
号の直接入力および高度の応答性をもつて実行さ
れる。

ところで、上記のような優れた特性を備えた高
速電磁弁は、その反面次のような問題点を有す
る。即ち、高速電磁弁は高速作動を達成するた
め、その構造上、スプールを小径とし、かつ、そ
のストロークを短くせざるを得ない。このため、
圧損が増大し、処理し得る流量は減少し、この結
果、直接制御することができる油圧シリンダの大
きさ、出力等は自ら制約される。この問題点を解
決するためには、高速電磁弁への供給圧力を上昇
させる手段があるが、この手段はエネルギ損失が
大きくなり好ましい手段ではない。又、高速電磁
弁を大型化する手段は、現在の使用電圧をそのま
ま適用する場合には、さきに述べた構造上の理由
から困難であり、あえてこれを行えば高速電磁弁
の特性たる応答性を損なうことになる。

このような現状に鑑みて、本発明者は先に、特
願昭59−273343号に示す高速電磁弁装置を提案し
た。この高速電磁弁装置は、第３図に示すよう
に、別体に設けた高速電磁弁部５Ａと、別体に設
けたロジツク弁部５Ｂとを連結させた構成になつ
ている。なお、高速電磁弁部５Ａは、その本体６
内に入力ポート７と、出力ポート８と、これらの
入力ポート７と出力ポート８との連通路を高速開
閉するスプール１１と、このスプール１１に復帰
力を付与可能な戻しばね１２と、スプール１１の
移動を規制するストツパ２４とを有している。ま
た、ロジツク弁部５Ｂは、その本体１３内に、入
力ポート１４と、出力ポート１５と、これらの入
力ポート１４と出力ポート１５との連通路２３を
開閉するポペツト１６と、このポペツト１６内に
形成された制御室１７と、この制御室１７内に配
置され、ポペツト６に復帰力を付与可能な戻しば
ね１９と、ポペツト１６の移動を規制するストツ
パ２０とを備えている。そして、高速電磁弁部５
Ａの入力ポート７とポペツト１６内の制御室１７
とはストツパ２０に形成した通孔２１によつて連
通し、ロジツク弁部５Ｂの入力ポート１４と制御
室１７とはポペツト１６に形成した小径貫通孔１
８によつて連通し、高速電磁弁部５Ａの出力ポー
ト８と、ロジツク弁部５Ｂの連通路２３および出
力ポート１５とは通路２２によつて連通してい
る。

このように構成したものにあつて、ロジツク弁
部５Ｂの全体構造を十分に小型にしても、当該ロ
ジツク弁部５Ｂは高速電磁弁の流量の２〜３倍程
度の流量を流通させることができ、したがつて高
速電磁弁単の場合に比較し、その流量を大幅に増
加させることができる。また、その流量は、高速
電磁弁部５Ａを通つて合流することにより、さら
に増加する。そして、高速電磁弁部５Ａの応答性
は、このようなロジツク弁部５Ｂの結合によつて
も全く損なわれることがない。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、上述したように第３図に示す高速電
磁弁装置は流量の増加を図れることのできる優れ
た利点を有するものである。このような高速電磁
弁装置が備えられる機械、機器にあつては配置設
計等の問題などから、より一層の小型化が要望さ
れている。

本発明は、このような要望に鑑みてなされたも
ので、その目的は、流量の増加を図ることができ
るとともに、全体形状の小型化を図りうる高速電
磁弁装置を提供することにある。

＜問題点を解決するための手段＞ この目的を達成するために本発明は、１つの本
体内に、高速電磁弁部とロジツク弁部とを備え、
高速電磁弁は、電磁弁入力ポートと、電磁弁出力
ポートと、これらの電磁弁入力ポートと電磁弁出
力ポートの連通路を電気信号に応じて高速開閉す
るスプールとを有し、ロジツク弁部は、ロジツク
弁入力ポートと、ロジツク弁出力ポートと、これ
らのロジツク弁入力ポートとロジツク弁出力ポー
トを開閉するポペツトと、このポペツト内に形成
され、ロジツク弁入力ポートと小径貫通孔で連通
する制御室を有し、制御室と電磁弁入力ポートと
を連通させ、ロジツク弁出力ポートと電磁弁出力
ポートとを連通させるとともに、制御室に、ポペ
ツトおよびスプールに対して復帰力を付与可能な
戻しばねを設けた構成にしてある。

＜作 用＞ 本発明は、上記のように高速電磁弁部とロジツ
ク弁部とを設けてあることから、先に出願した特
願昭59−273343号におけるのと同様に、流量の増
加を図ることができ、また、１つの本体内に高速
電磁弁部とロジツク弁部とを組込んだこと、高速
電磁弁部のスプールおよびロジツク弁部のポペツ
トを復帰させる戻しばねを設けたこと、ロジツク
弁部の制御室と高速電磁弁部の入力ポートとを連
通させたことによるロジツク弁部の制御室と、高
速電磁弁部のスプールシート間の容積の縮小化に
より、全体形状の小型化、すなわち本体の外径寸
法の小型化を図ることができる。

＜実施例＞ 以下、本発明の高速電磁弁装置を図に基づいて
説明する。第１図は本発明の一実施例を示す要部
断面図である。

この第１図において、３０は当該高速電磁弁装
置の外殻を形成する本体で、入力ポート３１と、
出力ポート３２とを有しており、これらの入力ポ
ート３１と出力ポート３２との間に、高速電磁弁
部３０Ａとロジツク弁部３０Ｂが縦方向に連設し
て配置してある。高速電磁弁部３０Ａは、その外
殻を形成する第１のスリーブ３３と、この第１の
スリーブ３３に形成された入力ポート３４、この
入力ポート３４に連通可能な通路３５、およびこ
の通路３５に連通する出力ポート３６を有すると
ともに、当該第１のスリーブ３３に移動可能に設
けられ、入力ポート３４とを通路３５すなわち出
力ポート３６との間を開閉可能なスプール３７を
備えている。また、ロジツク弁部３０Ｂは高速電
磁弁部３０Ａの第１のスリーブ３３を囲むように
本体３０の内部に配置される第２のスリーブ３８
と、この第２のスリーブ３８に形成された入力ポ
ート３９と、この入力ポート３９に連通可能な出
力ポート４０と、これらの入力ポート３９と出力
ポート４０との間を開閉するポペツト４１とを有
し、このポペツト４１の内部は制御室４２、およ
び入力ポート３９と制御室４２とを連通させる小
径貫通孔４３とを有している。

４４はポペツト４１の制御室４２に配置され、
ポペツト４１およびスプール３７に対して復帰力
を付与可能な戻しばね、４５は第１のスリーブ３
３と第２のスリーブ３８の間、すなわちスプール
３７とポペツト４１との間に配置され、スプール
３７およびポペツト４１の移動を規制可能なスト
ツパである。上記した戻しばね４４およびストツ
パ４５は、高速電磁弁部３０Ａおよびロジツク弁
部３０Ｂ双方の構成部品を兼ねている。そして、
ロジツク弁部３０Ｂの入力ポート３９は本体３０
の入力ポート３１に連通するとともに、上述した
ように小径貫通孔４３を介して制御室４２に連通
している。また、制御室４２はストツパ４５に形
成した孔部を介して高速電磁弁部３０Ａの入力ポ
ート３４に連通している。また、ロジツク弁部３
０Ｂの出力ポート４０と高速電磁弁部３０Ａの出
力ポート３６とは、本体３０内に設けられた該本
体３０の出力ポート３２に連通する通路４６に連
通している。

この実施例においておこなわれる動作は次のと
おりである。

すなわち、高速電磁弁部３０Ａのコイルが励磁
されない時にあつては、スプール３７は戻しばね
４４によつて図示上方に押圧され、したがつて本
体３０の入力ポート３１、ロジツク弁部３０Ｂの
入力ポート３９、小径貫通孔４３、制御室４２、
高速電磁弁部３０Ａの入力ポート４を経て、高速
電磁弁部３０Ａの通路３５および出力ポート３
６、本体３０の通路４６、出力ポート３２に連な
る油通路、第１のスリーブ３３とスプール３７に
よつて形成されるシート部でしや断される。

また、本体３０の入力ポート３１の圧力と制御
室４２の圧力とは等しくなり、ポペツト４１の上
面および下面間の受圧面積差による押付力と、戻
しばね４４の力とによつて、ポペツト４１が図示
下方に押圧され、これにより本体３０の入力ポー
ト３１、ロジツク弁部３０Ｂの入力ポート３９、
出力ポート４０、通路４６、本体３０の出力ポー
ト３２に連なる通路はしや断される。

そして、高速電磁弁部３０Ａのコイルが励磁さ
れると、当該高速電磁弁部３０Ａのスプール３７
は戻しばね４４の力に抗して図示下方に移動し、
これによつて制御室４２内の油は当該高速電磁弁
部３０Ａの入力ポート３４、通路３５、出力ポー
ト３６、通路４６を経て本体３０の出力ポート３
２から急速に出される。また、本体３０の入力ポ
ート３１からロジツク弁部３０Ｂの入力ポート３
９を経て導かれる油は、小径貫通孔４３において
絞られ、このため直ちには制御室４２内に流入し
ない。これによつて、制御室４２の圧力は、上述
した高速電磁弁部３０Ａからの流出により減圧さ
れ、ポペツト４１の入力ポート３９側端面に加わ
る力、および出力ポート４０側に位置する端面に
加わる圧力によつてポペツト４１を図示上方に上
げようとする力が、制御室４２の圧力および戻し
ばね４４の力によつてポペツト４１を図示下方に
押圧しようとする力よりも大きくなり、ポペツト
４１はストツパ４５に当るまで上昇する。これに
より、ロジツク弁部３０Ｂの入力ポート３９と出
力ポート４０が連通し、本体３０の入力ポート３
１から流入する油はロジツク弁部３０Ｂの入力ポ
ート３９、出力ポート４０、通路４６を経て、高
速電磁弁部３０Ａの出力ポート３６から流出する
油と合流して、本体３０の出力ポート３２から排
出れる。なおこのとき、ポペツト４１の上方の移
動に伴つて戻しばね４４はたわめられ、これによ
つてスプール３７を上方に押上げようとする力が
増加するが、高速電磁弁部３０Ａの励磁によつて
スプール３７を下方に押圧する力の方がはるかに
大きい。したがつて当該スプール３７が押上げら
れることはない。

このように構成してある実施例にあつては、高
速電磁弁部３０Ａにロジツク弁部３０Ｂを連設し
てあることから、高速電磁弁部３０Ａの励磁時に
高速電磁弁部３０Ａの出力ポート３６とロジツク
弁部３０Ｂの出力ポート４０の双方を介して、通
路４６を経て本体３０の出力ポート３２から合流
した油を排出でき、したがつてこの高速電磁弁装
置によつて作動するアクチユエータ等に、通常の
高速電磁弁を設ける場合にべて多くの流量を与え
ることができる。

また、この実施例あつては、１つの本体３０内
に高速電磁弁部３０Ａとロジツク弁部３０Ｂとを
縦方向に連設したこと、戻しばね４４とストツパ
４５とを高速電磁弁部３０Ａとロジツク弁部３０
Ｂの双方の共用部品としたこと、ポペツト４１の
制御室４２とスプール３７のシート部との間の容
積をストツパ４５が配置可能な程度の小さい容積
に設定してあることから、本体３０の全体形状す
なわち外径寸法の小型化を図ることができる。

また、上記したようにポペツト４１の制御室４
２とスプール３７のシート部との間の容積を小さ
く設定してあることから、制御室４２の圧力の立
上がり立下がり応答が向上し、スプール３７の応
答性が良く、優れた制御精度が得られる。

＜発明の効果＞ 本発明の高速電磁弁装置は、以上のように構成
してあることから、流量の増加を図ることがで
き、それ故、当該高速電磁弁装置によつて駆動さ
れるアクチユエータ等の大きさ、出力に対する制
約を従来に比べて緩和させることができ、併せて
小型化に対する要部を満足させることができ、し
かも良好な応答性が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高速電磁弁装置の一実施例を
示す要部断面図、第２図は高速電磁弁を用いた従
来の油圧回路を示す回路図、第３図は本発明者ら
が先に提案した高速電磁弁装置を示す要部断面図
である。 ３０……本体、３０Ａ……高速電磁弁部、３０
Ｂ……ロジツク弁部、３１，３４，３９……入力
ポート、３２，３６，４０……出力ポート、３３
……第１のスリーブ、３５……通路、３７……ス
プール、３８……第２のスリーブ、４１……ポペ
ツト、４２……制御室、４３……小径貫通孔、４
４……戻しばね、４５……ストツパ、４６……通
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ １つの本体内に、高速電磁弁部とロジツク弁
   部とを備え、上記高速電磁弁部は、電磁弁入力ポ
   ートと、電磁弁出力ポートと、これらの電磁弁入
   力ポートと電磁弁出力ポートの連通路を電気信号
   に応じて高速開閉するスプールとを有し、上記ロ
   ジツク弁部は、ロジツク弁入力ポートと、ロジツ
   ク弁出力ポートと、これらのロジツク弁入力ポー
   トとロジツク弁出力ポートとの連通路を開閉する
   ポペツトと、このポペツト内に形成され、上記ロ
   ジツク弁入力ポートと小径貫通孔で連通する制御
   室を有し、上記制御室と上記電磁弁入力ポートと
   を連通させ、上記ロジツク弁出力ポートと電磁弁
   出力ポートとを連通させるとともに、上記制御室
   に、上記ポペツトおよび上記スプールに対して復
   帰力を付与可能な戻しばねを設けたことを特徴と
   する高速電磁弁装置。