JPH0419483A - 電磁切換弁 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電磁切換弁さらに詳細には、油圧式クラッチの
制御に使用するのに好適な電磁切換弁に関する。

〔従来の技術及びその技術的課題〕

トラクタで代表される車両系建設機械において。

油圧式の低速段クラッチ（以下ロークラッチと称す）と
高速段クラッチ（以下ハイクラッチと称す）を用い、こ
れら油圧アクチュエータへの油圧の給排により使用クラ
ッチを選択作動する電子制御式の走行システムが知られ
ている。

第４図はそのような油圧クラッチの系統例を示しており
、Ｃ１はロークラッチ、Ｃ２はハイクラッチである。そ
れらロークラッチＣ工とハイクラッチＣ２は、それぞれ
クラッチを遮断する方向に付勢するばね３４，３５を備
えた油圧アクチュエータ（単動式油圧シリンダ）３１．
３２で断・接されるようになっており、これらと油圧ポ
ンプ３８の間には、２位［４ポートの単一の電磁切換弁
３７が配され、これの通電オン・オフにより油圧アクチ
ュエータに対する作動油の流れを切換えている。

この電磁切換弁３７として、従来では、非通電時にＰ−
Ａ、Ｂ−Ｔ接続、通電時にＰ−Ｂ、Ａ−Ｔ接続の単純な
ものが使用されていた。このため、第４図のように、油
圧ポンプ３８から圧油がロークラッチＣ工の油圧アクチ
ュエータ３１に供給され、ハイクラッチＣ２の油圧アク
チュエータ３２の油室の油がタンク３９に戻されている
状態で。

クラッチを切り替えるべく電磁切換弁３７を通電すると
、油圧アクチュエータ３１の油圧はＡ−Ｔの経路で素早
くタンク３９に戻され、ロークラッチＣ工はすぐに遮断
される。

しかし、油圧ポンプ３８からの吐出油が油圧アクチュエ
ータ３２の油室に入り、ここの圧力を上昇させピストン
に所要のストロークを生じさせるまでの間はハイクラッ
チＣ２は接続されない。すなわち、従来の電磁切換弁３
７では、Ａポート圧がゼロになった後、Ｂポート圧が上
昇する。このタイムラグによりクラッチの作動時間のズ
レが生じ、車両の走行負荷が大きいような場合に、車速
が減速ないしは停止してしまい、ハイクラッチが接続さ
れると急発進するという不都合な動作が生じやすかった
。

この対策としては、第４図のＡ、８両ポートに電磁比例
減圧弁を接続し、Ａ、Ｂポートの圧力変化をプログラム
制御する手法も考えられる。しかし、この方法では、制
御が複雑になるばかりか、バルブ構造も複雑、大型化し
、高価になることを避けられない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記のような問題点を解消するために創案され
たもので、その目的とするところは、２位置４ポート弁
において、通常時にポンプポートと接続している成るシ
リンダポートの圧力が、切換時にも一定圧に保持され、
他のシリンダポート圧が規定圧に達してはじめて成るシ
リンダポート圧がゼロになる特性を備え、たとえば油圧
クラッチ用油圧回路において、ロークラッチからハイク
ラッチへの切換え時の減速を抑制し、スムーズな切換を
行えるこの種の電磁切換弁を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、油圧ポンプと２つの
アクチュエータの間に配され、電磁部への非通電時にＰ
−Ａ、Ｂ−Ｔ、通電時にＰ−Ｂ、Ａ−Ｔの各接続関係を
構成する２位置４ポートの電磁弁において、バルブボデ
ィのスプール孔に摺動自在に嵌まるスプールが５内部に
軸孔を有し。

該軸孔にピストンとシーケンスバルブとが同軸上に配さ
れ、軸孔は、一方のシリンダポートに常時連通し該シリ
ンダポートから油圧を導入しピストンをスプリングに抗
してシーケンスバルブ側に移動させる第１の径方向孔と
、タンクポートと常時連通する第２の半径方向孔と、前
記第２の半径方向孔の近傍にあって非通電時にタンクポ
ートと通じ、通電によるスプールの移動時に他方のシリ
ンダポートから圧油を導き前記スプリングよりもばね力
の弱いスプリングに抗してシーケンスバルブを開弁させ
るための第３半径方向孔を有している構成としたもので
ある。

〔作　　用〕

２つのシリンダポートはそれぞれ油圧アクチュエータに
接続されており、電磁部の非通電時にはスプールはリタ
ーンスプリングのばね力で戻され、ラントがポンプポー
ト（Ｐ）と一方のシリンダポート（Ｂ）との連通を遮断
している。したがって、油圧ポンプの吐出油はポンプポ
ートがら他方のシリンダポー１〜（、’ｌ）に流入し、
一方の油圧アクチュエータ（たとえばロークラッチ用シ
リンダ）ピストンを押し上げる３、このときには、他方
の油圧アクチュエータ（たとえばハイフランチ用シリン
ダ）内の油は一方のシリンダポート（Ｂ）からタンクポ
ートおよび第２、第３の半径方向孔を経てタンクに戻さ
れる。第１の半径方向孔からピストンに作用する押圧力
はほぼゼロであり、したがってシーケンスバルブはばね
力で閉じられている。

この状態から電磁部に通電し、ブツシュロッド等により
スプールが移動されると、それまで遮断されていたシリ
ンダポート（Ｂ）がポンプポートと連通じ、いままでポ
ンプポートと連通していたシリンダポート（Ａ）が遮断
される。その結果、他方の油圧アクチュエータに圧油が
供給され始める。

シリンダポート（Ｂ）に流入した油は第１の半径方向孔
から軸孔に入ってピストンを押圧するが、そのときには
スプリングのセット力がまだ勝っているため、ピストン
は動かない。また、前記切換時に一方の油圧アクチュエ
ータ内の保持圧油は、シリンダポート（Ａ）から第３の
半径方向孔を経て流入し、シーケンスバルブを開弁方向
に押圧する。

その押圧力がスプリングに設定したセット力に勝るとシ
ーケンスバルブは開弁じ、一方の油圧アクチュエータの
保持圧油はタンクポートに少しずつ流出し始める。この
段階が半クラツチ状態である。

その間シリンダポート（Ｂ）にはポンプポートから圧油
が供給されており、他方の油圧アクチュエータは内部圧
力が高くなる。すると第１の半径方向孔からピストンに
作用する押圧力も強くなり、ピストンはスプリングのセ
ット力に抗して移動する。これによりシーケンスバルブ
はピストンに押されて全開状態となり、シリンダポート
（Ａ）とタンクポートとが完全に連通される。

それにより他方の油圧アクチュエータの保持圧油は急激
にタンクに戻される。このときには他方の油圧アクチュ
エータはすでに半クラツチ状態を過ぎ、一方の油圧アク
チュエータの圧力も規定圧に達している。したがって、
２つの油圧アクチュエータの切換えに時間的すれかなく
、スムーズに切換えることができる。

〔実　施　例〕

以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。

第２図は本発明をトラクタ等の車両建設機械における油
圧式クラッチのハイ・ロー切換えシステムに適用した実
施例を示しており、電磁切換弁を除き第４図の先行技術
の場合と同じである。すなわち、Ｃ１はロークラッチ、
Ｃ２はハイクラッチ、３１はロークラッチ用油圧アクチ
ュエータ、３２はハイクラッチ用油圧アクチュエータ、
３４，３５はバイアス用スプリング、３８は油圧ポンプ
、３９はタンクである。

１は本発明による電磁切換弁であり、その詳細は第１図
と第１−Ａ図と第１−Ｂ図に示されている。第１図は非
通電時（通常時）の状態、第１−Ａ図と第１−Ｂ図は通
電時の状態である。第３図は本発明による通電時の圧力
波形を示している。

電磁切換弁１は、スプール孔４を有するバルブハウジン
グ２と、スプール孔４に摺動自在に内挿されたスプール
５と、バルブハウジング２の端に固定された電磁部３と
を有している。

スプール孔４はバルブハウジング２を貫通じ、左端側が
プラグ６により閉じられている。スプール孔４は中央に
ポンプポートＰが、その両側にシリンダポートＡ、Ｂが
、さらにそれらシリンダポートの両側にタンクポートＴ
、、Ｔ２がそれぞれ環状溝として形成されている。

ポンプポートＰはポンプ通路ｐにより第２図の油圧ポン
プ３８に接続され、シリンダポートＡはシリンダ通路ａ
によりロークラッチ用油圧アクチュエータ３１のピスト
ン側に、シリンダポートＢはシリンダ通路すによりハイ
クラッチ用油圧アクチュエータ３２のピストン側にそれ
ぞれ接続されている。そして、タンクポートＴ工、Ｔ２
は前記各通路と対称側のハウジングに穿設した連絡通路
Ｔ、により連通じ、タンクポートＴ□はタンク通路ｔに
より第２図のタンク３９に接続されている。

スプール５は、前記ポンプポートＰとシリンダポートＢ
を断接する第１ラント５ｂと、ポンプポートＰと他方の
シリンダポートＡを断接する第２ラント５ａと、この第
２ランド５ａに近く短いロット部５ｅを介して形成され
た幅狭の第３ランド５ｃを有し、該第３ランド５ｃは非
通電時にタンクポートＴ１内に位置し、通電時にタンク
ポートＴ４とシリンダポートＡ図のスプール孔４に嵌ま
るようになっている６前記第１ランド５ｂと第２ラント
５ａの間は完全なロッドかまたは図示するような切欠状
のロッド５ｄが形成されている。

スプール５は、本発明においては、左端から右端に向か
って順次径の小さくなった複数の段付き孔からなる軸孔
５０が形成され、該軸孔５０の右端は拡大孔５１となっ
て開孔している。ぞして、軸孔５０の左端開孔にはばね
受けを兼ねた栓体９がねじ込み固定され、拡大孔５１に
も栓体１ｏがねじ込み固定されている。前記栓体９とプ
ラグ６の間にはリターンスプリング１１が配され、これ
によりスプール５は右方に付勢され、栓体１ｏが電磁部
３の押圧部材（たとえばプランジャ）３０に当接し、第
１図に示す非通電時に、ポンプポートＰとシリンダポー
トＡとが接続し、シリンダポートＢがタンクポートＴ２
．連絡通路Ｔ、およびタンクポートＴ１と通じるように
なっている。

前記軸孔５０にはピストン７が摺動自在に内挿されてい
る。このピストン７は、本体７０の左右にロッド部７１
，７２を一体に有し、本体７０の右端と段部５００間に
介装したコイルスプリング１２により左方に付勢され、
左側のロッド部７１が栓体９に受は止められている。こ
の状態で右側のロット部７２は３段目の段付き孔まで伸
びている。

これに対し、拡大孔５１から第４段の段付き孔にかけて
はシーケンス弁８が内挿されている。シーケンス弁８は
、ロット部８０とこれに続くテーバ部８１とばね受は部
８２とを有し、ばね受は部８２と前記栓体１０の間には
リリーフ用のコイルスプリング１３が介装され、このば
ね力でテーパ部８１は前記拡大孔５１の底部開孔にシー
トされ。

そして、このシート状態でロット部８０は前記ピストン
７の右側ロット部７２と適度の間隔で対峙している。

前記スプール５には、シリンダポートＢからの油をピス
トン７に導くため、軸孔５ｏの第１段付き孔から第１ラ
ント５ｂに開孔してシリンダポートＢと常時連通する第
１の半径方向孔５２が穿設されており、また、スプール
５の右端領域には。

拡大孔５１から外面にかけて、タンクポートＴ。

と常時連通する第２の半径方向孔５３が穿設されている
。さらに、前記第２の半径方向孔Ｓ３の近傍には、シー
ケンスバルブ８を開弁させるため、軸孔５０の最奥の段
付き孔から幅狭ロッドＳｅの外面に開孔する第３の半径
方向孔５４が穿設されており、この穿設位置により、第
３の半径方向孔５４は非通電時にタンクポートＴ□と連
通じ、通電時にはシリンダポートＡと連通ずるようにな
っている。

前記コイルスプリング１２．１３は半クラツチ状態の程
度を規定する役目を果たす。すなわち、ロークラッチ用
油圧アクチュエータ３１の保持圧を１０〜１５ｋｇｆ／
ｄとした場合、コイルスプリング１２は、通電によりス
プール５が動き、それによりシリンダポートＢの設定圧
（■）がたとえば約７ｋｇｆ／ａｄに達したときにピス
トン７が右行するようなばね力を有している。また、コ
イルスプリング１３は、通電によりスプール５が動いて
シリンダポートＡへの設定圧（１）がたとえば３〜５ｋ
ｇｆ／ａｌｆに達したときにシーケンスバルブ８が開弁
するようなばね力を有している。

なお、本実施例では、右側ロット部７２の位置するロッ
ド５ｄ領域に、軸孔５０に通じるオリフィス５５が穿設
している。これは、ポンプポートＰからの圧油を本体付
勢側の室に導入し、切換時にシリンダポートＡの圧力を
補助し、シーケンスバルブ８を開弁じやすくするためで
ある。これはシリンダポートＡに対応する油圧アクチュ
エータ３１の容積が小さい場合に好適であり、そうでな
い場合には必ずしも設ける必要はない。

〔実施例の作用〕

＠磁部３に通電しないときには、スプール５はリターン
スプリング１１のばね力により第１図と第２図の状態に
置かれる。このときには、シリンダポートＢはポンプポ
ートＰと遮断されており。

油圧ポンプ３８からの圧油はポンプポートＰがらロット
５ｄとスプール孔４の隙間を通ってシリンダポートＡに
流入し、ロークラッチ用油圧アクチュエータ３１に供給
される。

この状態から電磁部３の図示しないコイルに通電し、ア
ーマチュアを吸引させると抑圧部材３゜により栓体１０
が押圧され、スプール５はリターンスプリング１１のば
ね力に抗して左方に移動する。これにより第１−Ａ図の
ように、シリンダポートＡはポンプポートＰと遮断され
るとともに、ポンプポートＰがシリンダポートＢと連通
され、油圧ポンプ３８からの圧油はロッド５ｄとスプー
ル孔４の隙間からシリンダポートＢを経てハイクラッチ
用油圧アクチュエータ３２に供給される。

このとき油圧ポンプ３８からの圧油の一部は第１の半径
方向孔５２から軸孔５０に流れ込み、ピストン７を押圧
する。しかし、ハイクラッチ用油圧アクチュエータ３２
のピストン側室の圧力は低いためこの段階ではコイルス
プリング１２のばね力が勝り、ピストン７はそのまま動
かない。

一方、前記入プール５の移動により幅狭の第３ランド５
ＣはシリンダポートＡとタンクポートＴ□を区画するス
プール孔部位に嵌合し、第３の半径方向孔５４はシリン
ダポートＡに連通する。これにより、第１−Ａ図の矢印
の如くロークラッチ用油圧アクチュエータ３１の保持圧
はシリンダポートＡから第３の半径方向孔５４を通って
軸孔ＳＯに流入する。その圧力でシーケンスバルブ８は
シートから離間して開弁し、保持圧は拡大孔５１とテー
パ部８１間のリング状隙間から第２の半径方向孔５３を
経てタンクポートＴ□に流出し、したがって、シリンダ
ポートＡの圧力はコイルスプリング１３による設定圧■
まで低下する。この状態が第３図におけるＡ１の圧力線
であり、ロークラッチＣ□は半クラツチ状態である。

この状態では、コイルスプリング１３の付勢力がばね受
け８２側から閉弁方向に作用しているためシーケンスバ
ルブ８はまだ全開状態には到らない。この間、ポンプポ
ートＰからハイクラッチ用油圧アクチュエータ３２への
圧油の供給は継続しているため、シリンダポートＢの圧
力は上昇し、したがってピストン７に作用する押圧力は
次第に増加する。

かくしてシリンダポートＢの圧力がコイルスプリング１
２の設定圧■まで上昇するとピストン７は第１−Ｂ図の
ように右行し、ロッド部７２がシーケンスバルブ８のロ
ッド部８０に当接し、直接かつ強制的にシーケンスバル
ブ８を開弁側に押圧する。これにより通過面積が大きく
なり、ロークラッチ用油圧アクチュエータ３１の保持圧
残量は。

第２図の圧力線Ａ２のように急激に抜け、シリンダポー
トＡの圧力はゼロになる。それゆえ、ロークラッチ用油
圧アクチュエータ３１は半クラッチから滑らかに切り動
作し、ハイクラッチ用油圧アクチュエータ３２は作動時
間のズレなく滑らかに接動作し、切換時に車両の速度が
減速したり、停止することがなくなる。

なお、本発明は油圧式速度クラッチの切換弁として好適
であるが、これに限らず、２つの油圧アクチュエータを
時間のズレなく切換える制御全般に使用できるものであ
る。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、油圧ポンプと２つのアク
チュエータの間に配され、電磁部への非通電時にＰ−Ａ
、Ｂ−Ｔ、通電時にＰ−Ｂ−Ａ−Ｔの各接続関係を構成
する２位ＷＬ４ポートの電磁弁において、スプールにピ
ストンとリリーフ機能付きのシーケンス弁を内蔵させ、
スプールに、方のシリンダポートに常時連通し該シリン
ダポートから油圧を導入しピストンをスプリングに抗し
てシーケンスバルブ側に移動させる第１の径方向孔と、
タンクポートと常時連通する第２の半径方向孔と、前記
第２の半径方向孔の近傍にあって非通電時にタンクポー
トと通じ、通電によるスプールの移動時に他方のシリン
ダポートから圧油を導き前記スプリングよりもばね力の
弱いスプリングに抗してシーケンスバルブを開弁させる
ための第３半径方向孔を設けているため、切換時に後圧
側のシリンダポートの圧力を急激にドロップさせること
なく一定圧に保ち、加圧側のシリンダポートの圧力が十
分に大きくなってから波圧を完了させることができる。

このため、２つの油圧アクチュエータの切換え動作を時
間のズレなく非常にスムーズに行え、しかも電磁比例減
圧弁のような特別なバルブを使用しないですむためシス
テムを安価にすることができるなどのすぐれた効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電磁切換弁の一実施例を非通電時
の状態で示す断面図、第１−Ａ図と第１−Ｂ図は同じく
通電時の状態を段階的に示す断面図、第２図は本発明を
建設機械の油圧式速度クラッチシステムに適用した場合
の油圧回路図、第３図は本発明における通電時の圧力波
形図、第４図は従来の電磁切換弁を建設機械の油圧式速
度クラッチシステムに適用した油圧回路図である。 ２・・・バルブハウジング、３・・・電磁部、４・・・
スプール孔、５・・・スプール、７・・・ピストン、８
・・・シーケンスバルブ、１２・・コイルスプリング、
１３・・・コイルスプリング、Ｐ・・・ポンプポート、
Ａ・・・シリンダポート、Ｂ・・・シリンダポート、Ｔ
ｉ、Ｔ２・・・タンクポート、３１・・・油圧アクチュ
エータ、３２・・・油圧アクチュエータ、５２・・・第
１半径方向孔、５３・・・第２半径方向孔、５４・・・
第３半径方向孔、Ｃ・・ロークラッチ、Ｃ２・・・ハイ
クラッチ特許出願人　ヂーゼル機器株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　油圧ポンプと２つのアクチュエータの間に配され、電
   磁部への非通電時にＰ−Ａ、Ｂ−Ｔ、通電時にＰ−Ｂ、
   Ａ−Ｔの各接続関係を構成する２位置４ポートの電磁弁
   において、バルブボデイのスプール孔に摺動自在に嵌ま
   るスプールが、内部に軸孔を有し、該軸孔にピストンと
   シーケンスバルブとが同軸上に配され、軸孔は、一方の
   シリンダポートに常時連通し該シリンダポートから油圧
   を導入しピストンをスプリングに抗してシーケンスバル
   ブ側に移動させる第１の径方向孔と、タンクポートと常
   時連通する第２の半径方向孔と、前記第２の半径方向孔
   の近傍にあって非通電時にタンクポートと通じ、通電に
   よるスプールの移動時に他方のシリンダポートから圧油
   を導き前記スプリングよりもばね力の弱いスプリングに
   抗してシーケンスバルブを開弁させるための第３半径方
   向孔を有していることを特徴とする電磁切換弁。