JPH0640966Y2 - 電空比例弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、比例ソレノイドへの通電量により定まる駆動
力によって駆動する電空比例弁に関するものである。

［従来の技術］ 本考案の考案者は、先に、鉄心間の吸引力がソレノイド
への通電量に比例する比例ソレノイドの駆動力によって
弁部材を直接駆動する直動形の電空比例弁を、得願昭61
-179613号によって提案し、また、比例ソレノイドへの
通電量で定まるパイロット流体圧によって弁部材を駆動
するパイロット形の電空比例弁を、実願昭62-108591号
によって提案した。

しかしながら、直動形の電空比例弁は、比例ソレノイド
の最大吸引力、フィードバック室のフィードバック作用
力及び復帰ばねの付勢力等によって出力ポートの最大出
力圧が決まるために、出力ポート圧を、その最大出力圧
を上まわる１次圧力P₁にすることは困難であり、また、
パイロット形の電空比例弁は、最高パイロット流体圧を
一次圧P₁に等しくしたとしても、これによる駆動力と、
フィードバック室のフィードバック作用力及び復帰ばね
の付勢力等の和とを弁部材に対向して作用させるので、
出力ポートの最大出力圧を一次圧P₁に等しくすることは
不可能である。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案は、出力ポートの出力圧をフィードバック室にフ
ィードバックするフィードバック通路に、フィードバッ
ク流体圧が予め設定した設定圧よりも大きい場合に該フ
ィードバック通路を遮断するハイカット弁を設けること
により、出力圧をソレノイドへの通電量に応じて比例制
御する電空比例弁において、出力ポートの最高出力圧を
一次圧P₁まで昇圧させることを、解決しようとする問題
点とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するため、本考案の電空比例弁は、供
給ポート、出力ポート及び排出ポートを有する弁本体内
に、出力ポートと供給ポートまたは排出ポート間の流路
を切換える弁部材を設けた弁部と、該弁部材の一端に駆
動力を作用させる駆動部と、該弁部材の他端に復帰力を
作用させる復帰ばねとを備えた弁において、上記弁部
に、弁部材に復帰ばねの作用方向にフィードバック流体
圧を作用させるフィードバック室と、該フィードバック
室と出力ポートを連通させるフィードバック通路を設
け、該フィードバック通路に、設定圧が調整可能な調圧
スプリングと、上記設定圧とフィードバック流体圧との
大小により駆動し、フィードバック流体圧が設定圧より
小さい場合はフィードバック通路を開放し、フィードバ
ック流体圧が設定圧より大きい場合はフィードバック通
路を遮断する弁体とを有するハイカット弁をもうけ、上
記駆動部を、鉄心間に作用する吸引力がソレノイドへの
通電量に比例する比例ソレノイドによって、該ソレノイ
ドへの通電量によって定まる駆動力を出力するものとし
て構成したことを特徴としている。

［作用］ 比例ソレノイドに非通電のときは、弁部材が復帰ばねの
付勢力によって変位し、出力ポートと排出ポート間の流
路が連通して供給ポートが閉鎖している。

比例ソレノイドに通電すると、比例ソレノイドへの通電
量が小さいときは、駆動部からソレノイドへの通電量に
比例する駆動力が出力され、弁部材が復帰ばねの付勢力
に抗して変位して、供給ポートと出力ポート間の流路が
連通して排出ポートが閉鎖するので、供給ポートからの
圧力流体が、出力ポートに流出するとともに、フィード
バック通路を通ってフィード室に流入する。この場合、
フィードバック通路に設けたハイカット弁の弁体はフィ
ードバック通路を開放しているので、出力ポートの圧力
流体のフィードバックに支障を生ずることはない。

出力ポートの流体圧の上昇に伴ってフィードバック室の
流体圧が上昇し、フィードバック室の流体圧の作用力と
復帰ばねの付勢力との和が上記比例ソレノイドの駆動力
に等しくなると、弁部材が出力ポートを閉鎖する位置に
変位するので、出力ポートの流体圧は、ソレノイドへの
通電量によって定まる所定の圧力に保持される。

比例ソレノイドの通電量が多く、出力ポートからフィー
ドバックされる流体圧の作用力が予め設定した調圧スプ
リングの付勢力よりも大きい場合は、ハイカット弁がフ
ィードバック通路を遮断して出力ポートからのフィード
バックが遮断され、弁部材は供給ポートと出力ポート間
の流路が連通して排出ポートが閉鎖する位置を保ので、
出力ポートの出力圧が一次圧まで昇圧する。

比例ソレノイドへの通電を断つと、弁部材が復帰ばねの
付勢力によって元の位置に復帰し、出力ポートと排出ポ
ート間の流路が連通するとともに供給ポートが閉鎖さ
れ、フィードバック室の流体は排出ポートから排出され
る。

したがって、出力ポートからフィードバックされるフィ
ードバック流体圧が予め設定した調圧スプリングの設定
圧よりも小さい場合には、出力圧はソレノイドへの通電
量に応じて比例制御され、フィードバック流体圧が設定
圧よりも大きい場合には、出力圧を供給圧まで昇圧させ
ることができる。

［実施例］ 第１図ないし第３図は、電空比例弁を直動形とした本考
案の第１実施例を示し、この電空比例弁は、弁部１、駆
動部２及びベース３を備え、弁部１に後記するハイカッ
ト弁を設けている。

弁部１における弁本体５は、圧力流体の供給ポートＰ、
第１、第２の出力ポートA,B及び第１、第２の排出ポー
トEA,EBを有し、弁本体５には上記各ポートに各別に連
通する開口を開設したスリーブ６を内設し、該スリーブ
６内に、供給ポートＰと出力ポートA,B間の流路と、出
力ポートA,Bと排出ポートEA,EB間の流路とを切換えるス
プール７が摺動自在に嵌挿されている。

上記弁本体５内のスリーブ６の両端には、ストッパ８と
ばね座９が嵌挿され、弁本体５のばね座側端部はカバー
10によって閉鎖され、スプール７は、ばね座９との間に
縮設した復帰ばね11の付勢力によって、ストッパ８側に
押圧されている。

駆動部２は、ストッパ８の貫通孔を通って延長している
スプール７の軸杆を押圧するための棒杆12を、コイルへ
の通電により固定鉄心14に吸引される可動鉄心15に連結
し、これらによって構成されるソレノイドは、鉄心14,1
5間の吸引力がコイルへの通電量にほぼ比例する比例ソ
レノイド13として構成している。

上記ベース３は、弁部１を載置固定したときに、弁部１
における各ポートに各別に連通する開口が開設されてお
り、弁本体５に螺着したハイカット弁20は、フィードバ
ック通路17aによってポートＡに、フィードバック通路1
7bによってばね座９とスプール７の間に形成したフィー
ドバック室18にそれぞれ連通している。

第２図に詳細を示すハイカット弁20の本体21は、フィー
ドバック通路17a,17bを連通させる通路中の弁座22と該
弁座22を通路17a側から開閉する弁体23を備え、弁座22
によって区画された通路17a側の室内に弁本体23を弁座2
2に押圧する閉鎖ばね24を縮設し、通路17b側の室内に該
室内を摺動するピストン25を備え、弁体23乃プッシュロ
ッド23aは、ピストン25に形設した貫通孔を通ってピス
トンで区画された調圧室27に延長し、本体21のボンネッ
ト21aに螺着した調圧ハンドル28の先端に当接するプレ
ートとプッシュロッド23a先端のプレートの間に調圧ス
プリング29を縮設し、調圧室27に外部に連通するブリー
ド孔30を開設している。

上記調圧スプリング29は、回動により本体21に対して進
退する調圧ハンドル28によって弁体23に作用する付勢
力、即ち弁座22を開放する設定圧を変更することがで
き、弁体23は、調圧力スプリング29の設定圧による作用
力がフィードバック流体圧による作用力と閉鎖ばね24の
付勢力の和より大きい場合に弁座22を開放し、小さい場
合に弁座22を閉鎖する。また、フィードバック通路17a,
17bを通るフィードバック流体の一部は、プッシュロッ
ド23aとピストン25の貫通孔との間及び調圧室27のブリ
ード孔30を通って外部に流出する。

第１図中、符号34は弁本体５とストッパ８とに開設した
呼吸路、35はコイルに給電するソケットである。

次に、第３図Ａ〜Ｃを参照して、上記第１実施例の動作
を説明する。

第１図は比例ソレノイド13が非通電の状態を示し、スプ
ール７は復帰ばね11の付勢力fkにより変位して、第２排
出ポートEBが閉鎖し、供給ポートＰと第２出力ポートＢ
間の流路、及び第１出力ポートＡと第１排出ポートEA間
の流路が連通し、フィードバック室18は第１出力ポート
Ａを通って第１排出ポートEAに連通している。

比例ソレノイド13のコイルに、調圧スプリング29の設定
圧で定まる所定の通電量以下の通電量で通電すると、固
定鉄心14と可動鉄心15間にコイルへの通電量に比例した
吸引力Ｆが作用し、過渡的に吸引力Ｆが復帰ばね11の付
勢力fkよりも大きくなると、棒杆12によってスプール７
が押圧されて、第１排出ポートEAが閉鎖し、供給ポート
Ｐと第１出力ポートＡ間の流路、及び第２出力ポートＢ
と第２排出ポートEB間の流路が連通する。

この場合、フィードバック流体圧の作用力と閉鎖ばね24
の付勢力の和が予め設定した調圧スプリング29の付勢力
よりも小さいために、弁体23が調圧スプリング29の付勢
力によって弁座22を開放してフィードバック通路17a,17
bが連通しているので、供給ポートＰの圧力流体が第１
出力ポートＡに流出するとともに、フィードバック通路
17a,17bを通ってフィードバック室18に流入する（第３
図Ａ参照）。

圧力流体の流入によってフィードバック室18の流体圧が
上昇し、この流体圧の作用力Faと復帰ばねの付勢力fkの
和が過渡的に吸引力Ｆより大きくなると、スプール７が
変位して第１出力ポートＡと第１排出ポートEA間の流路
が連通するので、第１出力ポートＡの流体が第１排出ポ
ートEAに流出するとともに、フィードバック室18の作用
力Faが低下する（第３図Ｂ参照）。

このようにして、駆動部２の吸引力Ｆとフィードバック
室18の復帰力Fa＋fkが等しくなると、スプール７が中立
位置に停止して供給ポートＰを閉鎖するので、第１出力
ポートＡの圧力は、比例ソレノイド13への通電量に比例
した吸引力Ｆにより定まる圧力Paに保持される（第３図
Ｃ参照）。

コイルへの通電量が、設定圧で定まる所定の通電量より
大きい場合は、駆動部２の駆動力Ｆが大きいために、第
１出力ポートＡからフィードバックされる流体圧の作用
力と閉鎖ばね24の付勢力の和が予め設定した調圧スプリ
ング29の付勢力よりも大きくなり、ハイカット弁20の弁
体23が弁座22を閉鎖してフィードバック通路17a,17bの
連通を遮断する。したがって、第１出力ポートＡの出力
圧がフィードバック室18にフィードバックされないの
で、第１出力ポートＡの出力圧は一次圧P₁まで昇圧する
（第６図参照）。

比例ソレノイド13への通電を断ち、あるいは一定の通電
量以下の通電を行うと、スプール７は復帰ばね11の付勢
力で第１図の状態に復帰し、フィードバック室18の流体
は、フィードバック通路17a,17b、第１出力ポートＡを
通って第１排出ポートEAから排出される。

第４図ないし第５図は電空比例弁をパイロット形とした
本考案の第２実施例を示し、この電空比例弁は、弁部41
を構成する主弁、駆動部42を構成するパイロット弁及び
ベース43を備え、弁部41に後記するフィードバックプレ
ートを設けている。

上記弁部41における弁本体45は、圧力流体の供給ポート
Ｐ、第１、第２の出力ポートA,B及び第１、第２の排出
ポートEA,EBを有し、弁本体45には上記各ポートに各別
に連通する開口を開設したスリーブ46を内設し、該スリ
ーブ46内に、供給ポートＰと出力ポートA,B間の流路
と、出力ポートA,Bと排出ポートEA,EB間の流路を切換え
るスプール47が摺動自在に嵌挿されている。

上記スプール47は、供給ポートＰと第２出力ポートＢ間
の流路及び第１出力ポートＡと第１排出ポートEA間の流
路が連通し、第２排出ポートEBが閉鎖する状態から、ポ
ートＰとＡ間の流路及びポートＢとEB間の流路が連通
し、ポートEAが閉鎖する状態に変位する間に、ポートＰ
とＢ及びポートＡとEA間の流路が共に絞り状態で連通す
る位置と、ポートＰとEBが閉鎖してポートＡとEA間の流
路だけが絞り状態で連通する位置と、ポートＰとEAが閉
鎖してポートＢとEB間の流路だけが絞り状態で連通する
位置とを有している（第５図参照）。

上記弁本体45内のスリーブ46の一側には、中心に貫通孔
を有するスプリング座48がアダプタプレート49によって
固定され、スプール47とアダプタプレート49間にパイロ
ット室50が形設されており、該パイロット室50に第１セ
ットスプリング51が縮設されている。

上記スリーブ46の他側には、スプリング座53がエンドプ
レート54によって固定され、該スプリング座53内にスプ
ールの軸方向に変位可能に設置されたセンタリングブッ
シュ55は、スプール47に向けて順次縮径されて、スリー
ブ46に係止する係止部55a及びスプール47が当接する当
接部55bが形設されており、該センタリングブッシュ55
とスプリング座53の間には、第１セットスプリング51よ
りも付勢力が大きく、スプール47の復帰ばねである第２
セットスプリング56が縮設され、スプール47とスプリン
グ座53間に形設されたフィードバック室57は、フィード
バックプレート58及び弁本体45に設けたフィードバック
通路59a,59bによって第１出力ポートＡに連通し、該フ
ィードバック通路59a,59b中に第１実施例と同一構成の
ハイカット弁20を設けている。

一方、上記アダプタプレート49に取付けられた、駆動部
42を構成するパイロット弁は、通電量に比例した駆動力
を出力する比例ソレノイド61を有する電磁弁として構成
されており、該パイロット弁のパイロット本体62は、供
給ポートＰに連通する入力口63、パイロット室50に連通
する出力口64とフィードバック口65、及び図示を省略し
ている通路によって外部に連通する排出口66を備え、パ
イロット本体62内に、出力口64を入力口63と排出口66に
切換えて連通させるパイロットスプール67を摺動自在に
設けている。上記スプール67は、フィードバック口65が
開口する本体62内のパイロットフィードバック室68内に
縮設した復帰ばね69によって、比例ソレノイド61の可動
鉄心（図示省略）に当接するように付勢されている。

なお、上記実施例のスプール47には、絞りを有する貫通
孔47aが軸方向に開設されており、該貫通孔によってパ
イロット室50とフィードバック室57とを連通させて、ス
プール47の発振を防止している。

上記パイロット弁は、入力口63が閉鎖して出力口64と排
出口66が連通している状態（第４図左半分参照）におい
て、比例ソレノイド61のコイルに通電すると、鉄心間に
コイルの通電量に比例した吸引力が作用し、これによっ
て過渡的に吸引力が復帰ばね69の付勢力よりも大きくな
ると、パイロットスプール67が入力口63と出力口64が連
通して排出口66が閉鎖される位置に切換わるので（第４
図右半分参照）、パイロット流体が主弁のパイロット室
50に供給されるとともに、フィードバック口65を通して
パイロットフィードバック室68にも供給される。これに
よってパイロットフィードバック室68の流体圧が上昇
し、パイロットフィードバック室68における流体圧の作
用力と復帰ばね69の付勢力の和が比例ソレノイド61の吸
引力より大きくなると、パイロットスプール67が入力口
63を閉鎖して出力口64と排出口66が連通する位置に切換
わるので、フィードバック室68の流体圧が低下して、入
力口63と出力口64とが連通する。

このようにして、通電量に比例する比例ソレノイド61の
吸引力と、パイロットフィードバック室68における流体
圧の作用力と復帰ばね69の付勢力の和が等しくなると、
パイロットスプール67が出力口64を閉鎖する位置に停止
するので、パイロット弁は、比例ソレノイド61への通電
量に比例するパイロット流体圧を主弁のパイロット室50
に出力する。

次に、第５図を参照して上記実施例の動作を説明する。

比例ソレノイド61に非通電のときは、パイロット弁の入
力口63と出力口64の連通が遮断されているので、パイロ
ット流体は出力されない。この状態において、主弁のフ
ィードバック室57に設けたセンタリングブッシュ55は、
第２セットスプリング56の付勢力fkによって係止部55a
がスリーブ46に係止するセンタリング位置にあり、スプ
ール47は、パイロット室50に設けた第１セットスプリン
グ51の付勢力fsによってセンタリングブッシュ55の当接
部55bに当接してセンタリングされ、第１セットスプリ
ング51の付勢力fsが第２セットスプリング56の付勢力fk
よりも小さいので、スプール47はこの位置に停止し、こ
の状態においてポートＰとＢ及びＡとEAはいずれも絞り
状態で連通している（第５図Ａ参照）。

比例ソレノイド61のコイルに、調圧スプリング29の設定
圧で定まる所定の通電量より小さい一定の通電量で通電
すると、上述のように、コイルへの通電量に比例した流
体圧を有するパイロット流体が、パイロット弁からパイ
ロット室50に供給され、過渡的に該パイロット流体圧の
操作力Ｆと第１セットスプリング51の付勢力fsの和が第
２セットスプリング56の付勢力fkよりも大きくなると、
スプール47はポートＰとＡ及びＢとEBが連通する位置に
変位する（第５図Ｂ参照）。この場合、パイロット流体
圧の操作力Ｆが第２及び第１セットスプリングの付勢力
の差fk−fsよりも大きくなるとスプール47が変位するの
で、第１セットスプリング51によってスプール47の応答
性が向上する。

スプール47が第５図Ｂの状態に変位すると、第１出力ポ
ートＡからの圧力流体がフィードバック通路59a,59bを
通ってフィードバック室57に供給され、フィードバック
室57の反力Fa＋fkが過渡的にパイロット室50の操作力よ
りも大きくなると、スプール47が反対方向に変位してポ
ートＰとＢ及びＡとEAが連通して（第５図Ｃ参照）、フ
ィードバック室57の反力が低下するので、スプール47が
反転して第１出力ポートＡと第１排出ポートEAが絞り状
態で連通し（第５図Ｄ参照）、フィードバック室57の圧
力の低下速度が小さくなる。この場合、コイルへの通電
量が少ないので、ハイカット弁20におけるフィードバッ
ク流体圧の作用力と閉鎖ばね24の付勢力の和が、予め設
定した調圧スプリング29の付勢力よりも小さいため、フ
ィードバック通路59a,59bが連通している。

このようにしてパイロット流体圧の操作力Ｆと第１セッ
トスプリング51の付勢力fsの和がフィードバック室57の
流体圧の作用力Faと第２セットスプリング56の付勢力fk
の和と等しくなると、供給ポートＰと第１排出ポートEA
が遮断されて第２出力ポートＢと第２排出ポートEBのみ
が絞り状態で連通する位置に変位し（第５図Ｅ参照）、
これによって第１出力ポートＡの出力圧Paが設定され
る。

比例ソレノイド61への通電量が、調圧スプリング29の設
定圧で定まる所定の通電量より大きい場合は、出力ポー
トＡからフィードバック室57にフィードバックされるフ
ィードバック流体圧が上昇し、この流体圧による作用力
とハイカット弁20の閉鎖ばね24の付勢力の和が調圧スプ
リング29の設定圧による作用力よりも大きくなるので、
弁体23が弁座22を閉鎖してフィードバック通路59a,59b
の連通が遮断される。したがって、第１出力ポートＡの
出力圧がフィードバック室57にフィードバックされない
ので、第１出力ポートＡの出力圧はパイロット弁の最大
出力圧まで昇圧し、パイロット弁のフィードバック通路
にハイカット弁を設けると（図示省略）、第１出力ポー
トＡの出力圧を一次圧P₁まで昇圧させことができる（第
６図参照）。

なお、図示を省略しているが、本考案における弁部1,41
は、３ポート弁とすることもできる。

［考案の効果］ 本考案の電空比例弁は、弁部の出力ポートとフィードバ
ック室とを連通するフィードバック通路中に、調圧スプ
リングの設定圧とフィードバック流体圧の大小により駆
動してフィードバック通路を開閉するハイカット弁を設
けたので、ソレノイドへの通電量によって定まる駆動力
によって出力ポートから出力される流体圧が、予め設定
した調圧スプリングの設定圧よりも小さい場合には、出
力圧を通電量によって定まる圧力に保持することができ
る。

また、出力ポートの出力流体圧が予め設定した調圧スプ
リングの設定圧よりも大きい場合には、最高出力圧を供
給圧まで昇圧させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例の要部縦断正面図、第２図
は同上要部の拡大断面図、第３図Ａ〜Ｃは同上作動状態
の説明図、第４図は本考案の第２実施例の要部縦断正面
図、第５図Ａ〜Ｅは同上作動状態の説明図、第６図は通
電量と出力圧の関係を示す線図である。 1,41……弁部、2,42……駆動部、 5,45……弁本体、7,47……スプール、 11……復帰ばね、13,61……比例ソレノイド、 17a,17b,59a,59b……フィードバック通路、 18,57……フィードバック室、 20……ハイカット弁、23……弁体、 29……調圧スプリング、 51……第１セットスプリング、 56……第２セットスプリング、 Ｐ……供給ポート、Ａ……第１出力ポート、 EA……第１排出ポート、 Ｂ……第２出力ポート、 EB……第２排出ポート。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】供給ポート、出力ポート及び排出ポートを
   有する弁本体内に、出力ポートと供給ポートまたは排出
   ポート間の流路を切換える弁部材を設けた弁部と、該弁
   部材の一端に駆動力を作用させる駆動部と、該弁部材の
   他端に復帰力を作用させる復帰ばねとを備えた弁におい
   て、 上記弁部に、弁部材に復帰ばねの作用方向にフィードバ
   ック流体圧を作用させるフィードバック室と、該フィー
   ドバック室と出力ポートを連通させるフィードバック通
   路を設け、 該フィードバック通路に、設定圧が調整可能な調圧力ス
   プリングと、上記設定圧とフィードバック流体圧との大
   小により駆動し、フィードバック流体圧が設定圧より小
   さい場合はフィードバック通路を開放し、フィードバッ
   ク流体圧が設定圧より大きい場合はフィードバック通路
   を遮断する弁体とを有するハイカット弁を設け、 上記駆動部を、鉄心間に作用する吸引力がソレノイドへ
   の通電量に比例する比例ソレノイドによって、該ソレノ
   イドの通電量によって定まる駆動力を出力するものとし
   て構成した、 ことを特徴とする電空比例弁。