JPH0712771Y2 - 切換弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、油圧機器分野等において電気的に流れの制御
を行うために使用される電磁比例式の切換弁に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来、この種の切換弁として、第４図に示すようなもの
が知られている。同図は、スリーブ101内に摺動可能に
嵌合したスプール102と、このスプール102をプッシュピ
ン等を介して（或いは直接）駆動するコイル103とから
構成されており、コイル103への通電如何によって適宜
前記スプール102を吸引（排斥）し、該スプール102を流
路切換に必要な所定位置まで移動させ得るようになって
いる。

この切換弁の用途としては、単独で用いられる場合もあ
るが、メインスプールを間接駆動するためのパイロット
用として用いられることも多く、この場合、スリーブの
ポートＡ、Ｂはメインスプールのアクチュエータに接続
される。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、このようにコイル出力によってスプールに直
接的な駆動力を及ぼすようにした構造は、安易ではある
が、次のような問題を生じる。すなわち、この種の切換
弁では、図示のように弁が開いてスリーブ101の圧力ポ
ートＰがスプール102を介しシリンダポートＡ等と連通
すると、流体が図中矢印Ｘのように通り抜けようとする
が、その際に、スプール102に軸方向に対して矢印Y₁（Y
₂）のような不均一な流体圧（フローフォース）を及ぼ
すことが一般に知られている。したがって、このフロー
フォースに抗してスプール102を所定位置まで移動させ
るためには、コイル103にそのフローフォースに見合う
だけの余分な出力が必要になる。このため、コイル出力
が大きくなる欠点がある。また、このような不安定な外
力が作用すると、制御も難しくなる。

本考案は、このような課題に着目してなされたものであ
って、簡単な構造により、上述した不具合を克服すると
ともに、作動の迅速、確実、安定を高めた切換弁を提供
することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、かかる目的を達成するために、次のような構
成を採用したものである。

すなわち、本考案の切換弁は、スリーブ内に摺動可能に
嵌合したスプールと、このスプールに穿設した軸方向の
貫通穴と、この貫通穴に摺動可能に嵌合した電磁作動体
と、この電磁作動体を軸方向に駆動するコイルと、該電
磁作動体の動きに前記スプールを追従動作させ得るよう
に構成した差圧駆動機構とを具備してなり、前記差圧駆
動機構を、スプールを一方又は他方に向かって付勢し得
る位置に形成された一対の圧力室と、これらの圧力室を
常に高圧域に連通させる圧力導入路と、電磁作動体が変
位した際にスプールが追従移動しようとする側にある圧
力室を低圧域に連通させる流路とを備えてなるものにし
たことを特徴としている。

［作用］ このような構成であれば、スプールを直接駆動するのは
差圧駆動機構であり、電磁作動体は間接的にスプールに
対して案内作用を行うだけとなる。このため、スプール
に及ぶフローフォースは差圧駆動機構によって打消さ
れ、電磁作動体はその影響を受けない。これにより、コ
イル出力は電磁作動体を移動させるために必要な最少限
の容量で済み、制御も適確に行い得るものとなる。ま
た、差圧駆動機構が上記のような構成であると、スプー
ルが追従移動を完了した際にその両端に即座に高圧がか
かって、スプールが目的位置に確実に停止、保持される
ことになる。このため、スプールの作動に迅速と確実を
期すことができ、スプールが勝手に動いて誤動作を惹起
することも確実に防止することができる。その上、スプ
ールの右行時と左行時とで駆動システムが対称的に構成
されるため、別段の配慮をせずともスプールにバランス
のよい作動を確保することができる。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明する。

この実施例は、第１図に示すように、アンロード機能の
２ポート１方向切換弁である。中空体状ボディ１内に嵌
入したスリーブ２の内周には、所定距離を隔てて２箇所
に高圧溝21と低圧溝22が刻設してあり、高圧溝21をボデ
ィ１の圧力ポートＰと連通させ、低圧溝22をボディ１の
タンクポートＴと連通させてある。また、このスリーブ
２の内周には摺動可能にスプール３が嵌合してあり、該
スプール３の外周に、前記高圧溝21と低圧溝22とを互い
に連通させ得る大きさの円周溝31を刻設してある。

そして、このスプール３に、更に軸方向の貫通穴32を穿
設し、その延長線上のボディ両内方端にも同径の保持穴
13、14を凹設して、これらに電磁作動体であるパイロッ
トピストン４を摺動可能に嵌合している。パイロットピ
ストン４は、ボディ保持穴13の外周に巻着したコイル５
から磁力（吸引力または斥力）を受けて進退駆動され得
るように、少なくとも一部を磁性材で構成している。ま
た、このパイロットピストン４の軸心位置には、両ボデ
ィ保持穴13、14の内側空間を連通させる圧力バランス用
の連通穴41が穿設してある。

このような構成により、スプール３の両端には密閉され
た空間61、62が形成されることになるが、本実施例で
は、これらの空間を圧力室として、差圧駆動機構６を構
成している。すなわち、差圧駆動機構６は、両圧力室6
1、62を絞り63、64を介して共に前記スリーブ高圧溝21
に連通させる圧力導入路65と、パイロットピストン４の
外周に設けられたスプール３の幅寸法に等しい幅の円周
溝66とを具備してなり、この円周溝66を、竪穴67によっ
てスプール円周溝31に連通させるとともに、竪穴68によ
ってピストン連通穴41に連通させている。

ここで、差圧駆動機構６の動作について略述する。スプ
ール３がピストン円周溝66を完全に閉塞している状態で
は、両圧力室61、62にはスリーブ高圧溝21から圧力導入
路65を経て高圧が導入されているので、圧力バランスが
とれており、スプール３には保持力が作用している。し
かし、パイロットピストン４が図中右方向（又は左方
向）に移動してスリーブとの相対的な位置ずれを生じる
と、圧力室62（61）がピストン円周溝66、竪穴67および
スプール円周溝31を介してスリーブ低圧溝22と連通する
ので、該圧力室62（61）は圧力室61（62）よりも低圧と
なり、その差圧によってスプールが図中右方向（左方
向）に付勢されて移動する。そして、スプール３が前記
ピストン円周溝66を再び閉塞する位置まで移動すると、
差圧が消失するので、スプール３はその位置に停止す
る。このように、スプール３はパイロットピストン４の
動きに追従して作動し、常にピストン円周溝66を閉塞す
る位置に安定しようとする。

なお、パイロットピストン４の右端部とボディ１の内方
端との間にはスプリング７が弾設してあり、コイル無通
電時に前記パイロットピストン４を図示のようなオフセ
ット位置に保持して、スプール３にＰポートとＴポート
とを遮断させ得るようになっている。また、コイル通電
時は、パイロットピストン４をスプリング７に抗し所定
のセット位置まで右行させて、スプール３にＰポートと
Ｔポートとを連通させ得るように設定してある。

しかして、このような構成によると、スプール３を直接
駆動するのは差圧駆動機構６であり、パイロットピスト
ン４は間接的にスプール３に対して案内作用を行うだけ
となる。このため、スプール３に及ぶフローフォースは
差圧駆動機構６によって打消され、パイロットピストン
４には殆どその影響を及ぼさない（そのフローフォース
も、絞り63、64によって低減されている）。これによ
り、コイル５はスプリング７に抗してパイロットピスト
ン４を移動させ得るだけの最少限の出力のもので済み、
小型軽量化、コストダウン、省エネなどの効果を上げる
ことができる。しかも、不安定な外力が作用しないの
で、従来に比して切換弁の制御も適確に行い得るものと
なる。また、差圧駆動機構６が上記のような構成である
と、スプール３が追従移動を完了した際にその両端に即
座に高圧がかかって、該スプール３が目的位置に確実に
停止、保持されることになる。このため、スプール３の
作動に迅速と確実を期すことができ、スプール３が勝手
に動いて誤動作を惹起することも確実に防止することが
できる。その上、スプール３の右行時と左行時とで駆動
システムが対称的に構成されるため、別段の配慮をせず
ともスプール３にバランスのよい円滑な作動を確保する
ことが可能となる。

なお、各部の構成は図示実施例に限定されず、例えば第
２図のように設けることもできる。同図に示すものは、
前記実施例と概ね同様であるが、スプール81の両端に小
径なボス部81aを設け、このボス部81aをボディ82の両保
持穴82aに摺動可能に嵌合させた構成により、パイロッ
トピストン84の一部を利用せずに圧力室83a、83bを形成
した点が相違している。スプール貫通穴81bには、パイ
ロットピストン84の円周溝84aに隣接する位置にそれぞ
れ前記圧力室83a、83b内の圧液を導入するための円周溝
81c、81dが刻設してある。この構造によると、パイロッ
トピストン84はスプール貫通穴81b以外のところで摺動
部分を持たないので、加工精度により動きが悪くなるこ
とがなく、製品の安定性、信頼性等を向上させることが
できる。また、本考案は２ポート以外のものでも勿論構
成することができ、第３図は４ポート構造の３位置４方
向切換弁を例示している。同図では、スプリング91でオ
フセットされる図示のセンタブロック位置から、スプー
ル92が右行することによって圧力ポートＰをシリンダポ
ートＢと、タンクポートＴをシリンダポートＡとそれぞ
れ連通させ、スプール92が左行することによって逆に圧
力ポートＰをシリンダポートＡと、タンクポートＴをシ
リンダポートＢとそれぞれ連通させ得るようになってい
る。このために、コイル92には駆動電流が反転入力され
るようになっている。

その他にも、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
が可能である。

［考案の効果］ 本考案は、以上のような構成によって、コイル出力を小
さくし、同時に制御を容易かつ迅速、確実、安定ならし
めた電磁比例式の切換弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す側断面図、第２図およ
び第３図はそれぞれ異なる他の実施例を示す側断面図で
ある。また、第４図は従来例を示す第１図〜第３図対応
の側断面図である。 ２…スリーブ ３、81、92…スプール ４、84…電磁作動体（パイロットピストン） ５、93…コイル ６…差圧駆動機構 32、81b…貫通穴 61、62…圧力室 65…圧力導入路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】スリーブ内に摺動可能に嵌合したスプール
   と、このスプールに穿設した軸方向の貫通穴と、この貫
   通穴に摺動可能に嵌合した電磁作動体と、この電磁作動
   体を軸方向に駆動するコイルと、該電磁作動体の動きに
   前記スプールを追従動作させ得るように構成した差圧駆
   動機構とを具備してなり、前記差圧駆動機構を、スプー
   ルを一方又は他方に向かって付勢し得る位置に形成され
   た一対の圧力室と、これらの圧力室を常に高圧域に連通
   させる圧力導入路と、電磁作動体が変位した際にスプー
   ルが追従移動しようとする側にある圧力室を低圧域に連
   通させる流路とを備えてなるものにしたことを特徴とす
   る切換弁。