JPH0443606Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、トラツククレーン、高所作業車等
に用いる比例電磁式方向制御弁または方向制御弁
等を制御する電磁アクチユエータ等の油圧遠隔操
作装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の従来の技術としては、特開昭60−
116982号公報、特願昭61−8707号などがある。前
者はソレノイド消磁状態にあるとき、圧力制御部
がリリーフ弁タイプのため無効流量が多いという
欠点があり、その対策として後者が提案されたも
のである。その後者の技術について、第３図ａ，
ｂを用いて説明する。同図において、１は油圧遠
隔操作装置を示し、メインスプール５を有する方
向切換弁４を遠隔操作するようにしたものであ
り、その方向切換弁４のメインスプール５を油圧
により操作する比例電磁アクチユエータ６を備え
ている。２は操作部、３は操作部からの電気信号
を増幅する増幅器である。比例電磁アクチュエー
タ６は、メインスプール５をその切換え範囲と略
同等だけ遊動し得るように連結したピストン１２
と、そのピストン１２の両側に形成される圧力室
１３ａ，１３ｂを有するシリンダ７にパイロツト
圧油を給排する電磁弁２０，２１と、前記２つの
圧力室１３ａ，１３ｂに前ピストン１２の遊動を
規制するように設けた反力ばね１４ａ，１４ｂと
を具備している。

操作部２からの指令によつて一方の電磁弁２０
のソレノイド２０ｅを励磁したときには、プラン
ジヤ２０ｆを押圧するので、これに伴い制御スプ
ール２０ｄも制御ポート２０ｃの方向へ移動する
ために、供給通路１８の接続したパイロツトポー
ト２０ａからパイロツト流体が制御スプール２０
ｄ内を通つて制御ポート２０ｃから一方の圧力室
１３ａへパイロツト流体が入り込む。このように
して圧力室１３ａのパイロツト圧が上昇すると、
この圧力によつてプランジヤ２０ｆがソレノイド
２０ｅ方向へ押圧されて、結果的にソレノイド２
０ｅの押圧力を弱めることになり、これに伴い制
御スプール２０ｄがプランジヤ２０ｆの方向へ弱
くなつた分だけ移動してパイロツトポート２０ａ
からのパイロツト流体の侵入を減じる。すると、
再びプランジヤ２０ｆに対するパイロツト圧が弱
くなるのでソレノイド２０ｅの押圧力が強くなつ
てパイロツトポート２０ａからのパイロツト流体
の侵入が増加する。このような動作が繰り返えさ
れて、遂にはソレノイド２０ｅの押圧力に比例し
た位置において平衡状態に達して制御スプール２
０ｄが静止する。従つて、ピストン１２は図で左
側に押さればね受け１５ｂを介して反力ばね１４
ｂの反力と釣り合いのとれる位置まで移動し、同
時にメインスプール連結部材８及びメインスプー
ル５も移動して方向切換弁４を切換える。

尚、他方の比例電磁減圧弁２１のソレノイド２
１ｅを励磁したときも上記と同様である。

このように、操作部２の操作によつて、増幅器
３からいずれか一方の比例電磁減圧弁２０，２１
への電流の強弱を制御することで、方向切換弁４
のメインスプール５を左右方向の任意の位置へ切
換える。

この従来の技術によると、シリンダの圧力室１
３ａ，１３ｂ内に設けた反力ばね１４ａ，１４ｂ
の弾力は、方向切換弁４のセンタリングばねの反
力、方向切換弁４のメインスプール５に働く流体
力、シール抵抗更に電磁アクチユエータのメイン
スプール連結部材のシール抵抗その他の摩擦力の
影響等によつて比して大であるために、パイロツ
ト圧によつて作動するピストン１２と共に移動す
るメインスプール５は、これらの外力による影響
をほとんど受けることなく作動し、その結果、バ
ランスの向上と、ヒステリシスの減少、メインス
プールの直線移動性という利点をもたらす。

又、前記パイロツト圧を制御する電磁弁２
０，２１は、消磁時においては、パイロツト流体
供給通路１８とタンク通路１９を遮断するため
に、無効リークが生せず、更に、励磁時には、圧
力室とパイロツト流体供給通路１８及び／タンク
通路１９とを接続してその励磁力に比例したパイ
ロツト圧油を生じさせて、メインスプールを移動
させるのが、この時にも、圧力室、パイロツト流
体供給通路１８及びタンク通路１９をオーバーラ
ツプさせて平衡を保つために、パイロツト流体の
無効リーク量は極力小さく押えることができる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

第３図に示した従来の装置では、ソレノイド２
０ｅ，２１ｅを消磁して圧力室１３ａ，１３ｂの
圧油をタンク通路１９に抜くとき、制御スプール
２０ｄ，２１ｄがごみなどで引掛かると、プラン
ジヤ２０ｆ，２１ｆが制御圧力（減圧弁２次圧）
によりソレノイド２０ｅ，２１ｅのプツシユロツ
ドを第３図ａにおいて上方へ押し戻しても、制御
スプール２０ｄ，２１ｄは引掛つたままで元の位
置（圧力室１３ａ，１３ｂがタンク通路１９に連
通した位置）に戻れず、ロツド８も中立位置に復
帰できないで、方向切換弁４のスプール５も切換
つた状態のままとなり、従つてこの方向切換弁４
により制御されるクレーンや高所作業車などはソ
レノイドを消磁しても動き続けるという非常に危
険な状態に陥る。

これには次のような原因がある。制御スプール
２０ｄ，２１ｄの内部を貫通孔２０ｉ，２１ｉが
通つているので、圧力室１３ａ，１３ｂの圧力が
制御スプール２０ｄ，２１ｄの両端にかかり、制
御スプール２０ｄ，２１ｄは圧力的にはバランス
している。従つて圧力室１３ａ，１３ｂの制御圧
力はプランジヤ２０ｆ，２１ｆのみに働きソレノ
イド２０ｅ，２１ｅの吸引力と対抗していること
になり、ソレノイド２０ｅ，２１ｅを消磁したと
きプランジヤ２０ｆ，２１ｆは圧力で図の上方へ
押されるが、制御スプール２０ｄ，２１ｄはばね
２０ｇ，２１ｇによりプランジヤ２０ｆ，２１ｆ
へ追従するだけである。このとき制御スプール２
０ｄ，２１ｄが油中のごみなどで引掛るとプラン
ジヤ２０ｆ，２１ｆは制御圧力により押戻されて
も制御スプール２０ｄ，２１ｄは前記理由により
ばね２０ｇ，２１ｇの弱い戻し力しか働かないの
で押戻されず、圧力室１３ａ，１３ｂへはパイロ
ツト圧力が入つたままになり、タンクへ抜けない
ので、ロツド８は中立に復帰することができない
のである。これに対してソレノイドが励磁状態か
ら消磁されたとき、制御スプールに復帰ばねの戻
し力以外に圧力室の制御圧力が直接作用するよう
にすることが考えられる。このような構成に近い
ものとして、実願昭59−9098号（実開昭60−
122071号）のマイクロフイルムの第１図に開示さ
れた手動操作形のリモコン弁がある。これはスプ
ールの片側に２次圧が作用し他の片側にタンク圧
が作用するようになつている。そしてスプールの
切換機能を有する最大径部分が有効受圧面を形成
するようになつている。このため弁の必要な流量
を確保するためには最大径部分はある程度大径と
なるから、スプールに対する２次圧による作用力
が大きくなり、これを電磁制御する構成にすると
ソレノイドが大型化する点に問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案は、ソレノイドが励磁状態から消磁さ
れたとき、制御スプールに復帰ばねの戻し力以外
に圧力室の制御圧力、すなわち比例電磁減圧弁と
しての２次圧が直接作用するようにするととも
に、スプールに対する２次圧による作用力の大き
さを適切に小さくすることを技術的課題とする。

この考案の手段は、前記従来の油圧遠隔操作装
置において、前記電磁弁の制御スプールが、前記
圧力室の油圧により復帰位置（圧力室を圧油供給
通路側から遮断しタンク通路側に接続する位置）
へ移動する方向の作用力を受ける有効受圧面とそ
の有効受圧面とは逆の移動方向の作用力を受ける
ようなタンク通路の油圧の作用する背圧面とを有
し、かつ切換機能のための通路の開口した本体部
とは別にその本体部より小径の小径部を有し、そ
の小径部が前記有効受圧面を構成するようにした
ことを特徴とするものである。

〔作用〕

この技術的手段によれば、２つのソレノイドの
内のいずれかをある値の電流で励磁すると、その
励磁電流に応じた吸引力が発生し、対応する制御
スプールが押され、従来の装置におけると同様に
圧力室に対しタンク通路が遮断され、圧油供給通
路が連通するようになり、圧力室に圧油（パイロ
ツト圧油）が流入する。圧力室に流入した圧油は
ピストンを押し、圧力室の反力ばねと、方向切換
弁の切換を抵抗とに抗してロツドが移動するの
で、圧力室の圧力が上昇して制御スプールにその
圧力が作用し、その作用力とソレノイドの吸引力
とが等しくなる位置で制御スプールが停止し、ロ
ツドの位置も決まる。このとき制御スプールは、
ソレノイドの前記吸引力に、制御スプールの圧力
室側の油圧の作用する有効受圧面積に圧力室の圧
力を乗じた作用力(F)と通常制御スプールに設けら
れる弱い戻しばねの作用力との和が、等しくなる
力関係を保ちながら圧力室の圧力を制御している
ことになる。従つて、ソレノイドの電流を減少さ
せたり、零にしたときに力のつり合いから制御ス
プールに働く復帰位置へ移動する方法の作用力
は、前記従来の装置における弱い戻しばねの作用
力だけでなく、圧力室の圧力による前記作用力Ｆ
も働く。従つて、その作用力Ｆが適切に大きくな
るように小径部の外径を定めておけば、制御スプ
ールが復帰位置へ向う移動の際にごみなどにより
引掛つて途中で停止することを防止できる。この
小径部の外径は、切換機能を有する本体部の外径
とは殆ど無関係に決めることができるから、本体
部は必要な機能を発揮できる外径とすることがで
きる。そして、ソレノイドの能力は小径部の外径
に関連して決められ、必要以上に大きい能力のも
のとはならない。

〔実施例〕

この考案の第１実施例を第１図に示す。第３図
ａに示した従来の装置と異なる主な点は、同図の
電磁弁２０，２１に代えて電磁弁３０，３１を設
けた点であり、他の部分は実質的に同一であるか
ら、同等部分を同一図面符号で示し説明を省略す
る。

電磁弁３０，３１は、同じものであるから一方
の電磁弁３０について説明する。電磁弁３０は、
本体４０内に装着された筒状部４１、筒状部４１
内に収容された制御スプール４２及び戻しばね４
３、筒状部４１の一端に位置するように本体４０
外面に装着されたソレノイド４４、ソレノイド４
４から突出し筒状部４１内に進入して制御スプー
ル４２の一端に対向しているプツシユロツド４５
等で構成されている。従来のようなプランジヤは
省略してある。

筒状部４１は横穴４６，４７，４８，４９を有
し、制御スプール４２はプツシユロツド４５側で
閉じられた中心穴５０、この中心穴に連通した横
穴５１，５２を有し、中心穴５０の開口側が小径
部５３に形成され、その小径部５３の端部が筒状
部４１の圧力室１３ａ側面部内孔に嵌入してい
る。従つて中心穴５０は圧力室１３ａと連通して
おり、小径部に圧力室１３ａの油圧が作用する。
筒状部４１の横穴４６はタンク通路１９に連通
し、制御スプール４２のプツシユロツド４５側端
にタンク通路１９の油圧が作用するようにしてあ
る。横穴４７は圧油共通通路１８に連通してし
て、制御スプール４２の移動によりその横穴５１
と連通する。横穴４８はタンク通路１９に連通し
制御スプール４２の移動によりその横穴５２との
連通を遮断する。横穴４９は戻しばね４３のばね
室に連通している。

図示の状態はソレノイド４４が消磁状態で制御
スプール４２は戻しばね４３が作用していて復帰
位置にあり、横穴４８と５２とが連通してして圧
力室１３ａ内はタンク通路１９の圧力（タンク
圧）となつている。この状態から、ソレノイド４
４が励磁されると、その入力電流に比例した吸引
力が発生するが、制御スプール４２は戻しばね４
３の初期セツト力が作用しているからそれ以上の
吸引力となると下方に移動する。今、吸引力が戻
しばね４３の力以上になり制御スプール４２が下
方に移動したとすると、圧力室１３ａとタンク通
路１９とを連通している横穴４８と５２との間が
閉じ、横穴４７と５１とが連通して圧油供給通路
１８が圧力室１３ａに連通するから、圧力室１３
ａに圧油が流入する。

圧力室１３ａに入つた圧油はピストン１２を左
方へ押し、ばね受１５ｂ及びロツド８とこれに連
結した方向切換弁４のスプール５を左方へ移動さ
せるが、これに対して反力ばね１４及び１４ｃが
反力として対抗するのでばねの撓み量に応じた圧
力が圧力室１３ａに発生する。

一方、制御スプール４２はその上端及び戻しば
ね４３のばね室がタンク通路１９に連通してお
り、小径部側に圧力室１３ａの油圧が作用するの
で、制御スプール４２にはソレノイド４４による
下向き作用力及び戻しばね４３による上向き作用
力に加えて油圧による上向き作用力とが働く。そ
の油圧による作用力は制御スプール４２の小径部
の断面積に圧力室１３ａ圧力を乗じた値である。
すなわち、小経部の断面積（中心穴５０を含む）
が圧力室１３ａの圧力が上向きに作用する有効受
圧面積であり、これに対してタンク圧が下向きに
作用する有効受圧面積は制御スプール４２の上端
面の面積から戻しばね４３のばね室の断面積を差
引いたものでありこの場合は事実上小径部の断面
積に等しくなるが、タンク圧は通常零であるか
ら、有効受圧面に作用する圧力による上向き作用
力が油圧による作用力となる。

従つて、ソレノイド４４による下向き作用力と
有効受圧面に作用する圧力室１３ａの圧力による
作用力に戻しばね４３による作用力を加えたもの
とが等しくなつたとき、制御スプール４２は横穴
４７と５１の間及び横穴４８と５２の間を閉じた
位置で停止し、ピストン１２の位置及びメンイス
プール４のストロークが決まる。すなわち、ソレ
ノイド４４への入力電流に応じて圧力室１３ａの
圧力を制御することにより、結果として方向切換
弁５のメインスプール４のストロークを位置決め
できる。

第２実施例を第２図に示す。図は一方の電磁弁
３０ａを示し、第１実施例と異なる主な点は、制
御スプール４２ａが、図において上端部に小径部
５３ａを有するものに形成され、これに応じて、
中心穴５０に連通した圧力室６０が形成され、戻
しばね４３ａのばね室が圧力室１３ａに連通せし
められた点である。これによつて、制御スプール
４２ａに作用する油圧による作用力は、圧力室１
３ａの圧力が戻しばね４３ａのばね室と圧力室６
０とに作用するから、有効受圧面積は小径部５３
ａの断面積に等しくなり、この有効受圧面積に圧
力室１３ａの圧力を乗じたものとなり、その方向
は上向きである。従つて第１実施例と同様に作用
する。図における第１実施例と同等部分は同一図
面符号で示してある。

上記実施例において、小径部５３，５３ａの断
面積が有効受圧面積となるように有効受圧面を構
成したことは、制御スプールの外径がソレノイド
の吸引力と直接関係なくするためであり、従つて
実施例のものでは制御スプールの切換機能を有す
る本体部の外径を制御スプールに要求される応答
速度等に見合つた寸法とすることができ、小径部
の外径でソレノイドの能力を決めることができる
ので、ソレノイドを最適な大きさと消費電力のも
のを選択できることになる。

〔考案の効果〕

この考案によれば、制御スプールを本体部の他
の有効受圧面を構成する小径部を設けた構成とし
たから、その有効受圧面を加減することでこの制
御スプールに作用する油圧による押し圧力を調整
できるので、不必要に大きいソレノイドを用いな
いでよく、つまり小型化できて、圧油中のごみな
どにより制御スプールが復帰位置へ戻らなくなる
ようなことがなく、従つて方向切換弁４が確実に
遠隔操作されるという効果が得られる。そしてク
レーンや高所作業車における方向切換弁４の動作
不良による危険も排除される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の第１実施例の主要部の縦断
側面図、第２図は第２実施例の主要部の縦断側面
図、第３図は従来の油圧遠隔操作装置を示しａは
主要部の縦断側面図、ｂは回路構成図である。 ４……方向切換弁、５……メインスプール、８
……ロツド、７……シリンダ、１２……ピスト
ン、１３ａ，１３ｂ……圧力室、１４ａ，１４ｂ
……反力ばね、１８……圧油供給通路、１９……
タンク通路、４２……制御スプール、４４……ソ
レノイド。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 方向切換弁のメインスプールを油圧により操作
   する電磁アクチユエータが、前記メインスプール
   の切換え範囲と略同等範囲だけ遊動しうるように
   ロツドを介してメインスプールに連結されシリン
   ダに収容されたピストンと、そのピストンの両側
   に形成される圧力室の各々に対して油圧を給排す
   るように別々に圧力室と圧油供給通路及びタンク
   通路との間に設けられており制御スプールを有し
   その制御スプールがソレノイドの励磁によりその
   励磁力に比例した圧力の油圧を対応した圧力室へ
   供給するように切換え位置へ移動しソレノイドの
   消磁により圧油供給通路側を遮断しタンク通路を
   圧力室に接続する復帰位置へ移動する構成の電磁
   弁と、前記ピストンの遊動の範囲を規制するよう
   に前記圧力室の各々に設けた反力ばねとからなる
   油圧遠隔操作装置において、前記電磁弁の制御ス
   プールが、前記圧力室の油圧により前記復帰位置
   へ移動する方向の作用力を受ける有効受圧面とそ
   の有効受圧面とは逆の移動方向の作用力を受ける
   ようなタンク通路の油圧の作用する背圧面とを有
   し、かつ切換機能のための通路の開口した本体部
   とは別にその本体部よりも小径の小径部を有し、
   その小径部が前記有効受圧面を構成するようにし
   たことを特徴とする油圧遠隔操作装置。