JPH10214715A - 比例電磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、軸直角方向に働くアンバランス
な電磁力があっても軸２０と穴７０とが接触しないよう
にして、クーロン摩擦を取り去るとともにこの接触部に
係わる寿命問題を磁路抵抗に関係することなく解消し、
更に吸引力特性を実質補正し、更にまたダンピング効果
を悪化させないようにし、もってコンパクトにして耐久
性と制御性とを向上させた比例電磁石を提供する。 【構成】 軸２０と、可動鉄心１９と、ソレノイド室７
３を区画するカートリッジ２２と、コイル１７を囲む一
方で穴７０のある吸着面７１を有する一連の継鉄とで油
浸構造の電磁石を構成し、上記軸２０の出軸端部８２を
板ばね２４でまた上記軸２０の他端部８３をボールベア
リング２３で各々支えるとともに電流一定時上記可動鉄
心１９が吸引方向に移動するにつれて見掛けの吸引力が
減少する特性とする比例電磁石。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、流体を制御するため
の比例電磁制御弁用の比例電磁石に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の比例電磁石として、例え
ば図６に示すごときものが知られている。この比例電磁
石は、文献（雑誌：油圧と空気圧、Ｖｏｌ．２２、Ｎ
ｏ．１、５２頁参照）に見られるごとく、非透磁性材で
ある軸２０″を圧入一体とし可動鉄心内油通路７５と吸
着面７２とを有する可動鉄心１９″と、カートリッジ透
磁性材部７６と切欠部材であるカートリッジ非透磁性材
部１８とを有するカートリッジ２２と、上記カートリッ
ジ非透磁性材部１８とロー付けなどで一体となる磁気漏
洩部７８と吸着面７１に明けられた穴７０と上記吸着面
７１に明けられた油通路７４とを有する継鉄７７と、上
記継鉄７７と上記カートリッジ透磁性材部７６とを磁気
的につないでコイル１７を囲むカップ状継鉄７９と、上
記カートリッジ２２の右端を図示しない適切な気密部材
で閉じて上記継鉄７７とで区画する外部から密閉された
ソレノイド室７３と、上記吸着面７１と上記吸着面７２
との間に位置する非透磁性材であるスペーサ８１と、上
記継鉄７７の上記穴７０に収められたベアリング８０等
で構成する。なお、上記継鉄７７と上記カップ状継鉄７
９とで一連の継鉄となし、上記ソレノイド室７３内には
外部からの作動流体が充満する。上記比例電磁石は、以
上の構成によってコイル１７を付勢すると電流にほぼ比
例した吸引する電磁力が可動鉄心１９″上に発生し、こ
の吸引力は軸２０″に伝わって、図示しない外部の負荷
を駆動するようになる。この際、可動鉄心１９″は加工
誤差やカートリッジ２２との間の隙間の影響を受けて磁
気的にも偏心するので、可動鉄心１９″には軸直角方向
にアンバランスな電磁力も発生し、これが原因で可動部
すなわち軸２０″と可動鉄心１９″とは軸直角方向に押
し付けられてベアリング８０とカートリッジ２２とに各
々接触しつつ変位する。ここで、磁気漏洩部７８の作用
により可動鉄心１９″が吸引力有効範囲内で変位しても
電流が一定であれば吸引する電磁力はほぼ一定値を保つ
ことは言うまでもない。なお、可動鉄心１９″を取り巻
く作動流体は容積が過大でなくまた空気抜きを阻害する
ような過度の空気だめを伴わないので適度のダンピング
効果を与えて効果的でる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
比例電磁石は、その可動部が変位する際、軸直角方向に
働くアンバランスな電磁力によってベアリング８０部に
はクーロン摩擦が生じ制御性を損なうばかりでなくベア
リング８０の寿命をも損なうものであった。またベアリ
ング８０を仮にボールベアリングとするにしても占有す
る空間が大きくなり継鉄７７の磁路抵抗に悪影響を与え
てなおクーロン摩擦が残存する欠点があった。また制御
電流を一定とする場合の可動鉄心１９″の変位に対する
吸引力特性は加工誤差等のため凸型、凹型、右上がり
型、左上がり型、またこれらの混合型があり必ずしも制
御性としては良くなかった。そこで、本発明の目的は、
軸直角方向に働くアンバランスな電磁力があっても軸２
０″と穴７０とが間接的にも接触しないようにして、ベ
アリング８０部のクーロン摩擦を取り去るとともにベア
リング８０に係わる寿命問題を磁路抵抗に関係すること
なく解消し、更に吸引力特性を実質補正し、更にまたダ
ンピング効果を悪化させないようにし、もってコンパク
トにして耐久性と制御性とを向上させた比例電磁石を提
供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の比例電磁石は基本的には図１に例示するよ
うに、軸２０″と一体で吸着面７２を有する可動鉄心１
９″と、コイル１７を囲む一方で穴７０のある吸着面７
１を有する一連の継鉄と、上記可動鉄心１９″を納める
ソレノイド室７３を上記コイル１７側から気密に区画す
るカートリッジ２２と気密部材とから成る油浸構造の電
磁石において、可動鉄心１９の両側に突き出た軸２０の
出軸端部８２を板ばね２４でまた上記軸２０の他端部８
３をボールベアリング２３を介在して上記気密部材で各
々支えるようにして上記出軸端部８２に連なる部分が上
記穴７０と間接的にも接触しないようにするとともに電
流一定時上記可動鉄心１９が吸引方向に移動するにつれ
て見掛けの吸引力が減少する特性とすることを特徴とす
る。

【０００５】

【作用】上記構成において、コイル１７を付勢すると、
電流にほぼ比例して可動鉄心１９上に発生する吸引方向
の電磁力が軸２０を介して板ばね２４と外部の負荷とに
作用して、力の釣り合い点まで可動部つまり軸２０と可
動鉄心１９とは変位して静止する。この際、可動鉄心１
９には軸直角方向のアンバランスな電磁力が発生してい
て可動部を側方向に押し付ける。この側方向の力は軸２
０を介して板ばね２４とボールベアリング２３とで受け
て、軸２０の出軸端部８２に連なる部分と穴７０とは間
接的にも接触しない。また変位にたいする吸引力特性が
制御性に対して必ずしも良好でなくても、板ばね２４の
ばね特性は実質これを補正して見掛けの吸引力特性を改
善する、つまり可動鉄心１９が吸引方向に移動するにつ
れて見掛けの吸引力が減少して改善するように働くので
ある。ここで、軸直角方向に働くアンバランスな電磁力
があっても軸２０と穴７０とが間接的にも接触しないの
で穴７０でのクーロン摩擦を廃することができるととも
に寿命問題を解消し、更に付加的手段は吸引力特性を実
質補正でき、更にまたダンピング効果を悪化させること
がなく、もってコンパクトにして耐久性と制御性とを改
善することができる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。図１は比例電磁石の基本的実施例を示して
おり、この比例電磁石は、吸着面７２のある可動鉄心１
９に圧入して両側に突き出た非透磁性材である軸２０
と、軸受け兼用で穴１６のある板ばね２４と、上記板ば
ね２４の一端を上記軸２０の出軸端部８２に固定するナ
ット２５と、上記軸２０の他端部８３を支えるボールベ
アリング２３と、上記ボールベアリング２３を受ける非
透磁性材である軸受箱２９と、カートリッジ透磁性材部
７６と比例特性を得るための切欠部材であるカートリッ
ジ非透磁性材部１８とを有するカートリッジ２２と、吸
着面７１に穴７０を有して上記カートリッジ非透磁性材
部１８とロー付けなどで一体となる継鉄７７と、ソレノ
イド室７３と、コイル１７を取り巻いてカップ状継鉄７
９となるリング状継鉄２７及び円筒状継鉄２８と、上記
軸受箱２９を圧入したソレノイドカバー３５と、Ｏリン
グ３９、３９、４０と、取付ボルト３７と、上記他端部
８３に圧入したロッド部を有する差動変圧器用可動鉄心
３２と、上記ソレノイドカバー３５を貫通して上記軸受
箱２９と一体の非透磁性材である差動変圧器用カートリ
ッジ３１と、差動変圧器用コイル３３と、上記コイル３
３を納めたカバー３４とより成り、上記軸受箱２９と上
記差動変圧器用カートリッジ３１と上記ソレノイドカバ
ー３５と上記Ｏリング４０とで上記ソレノイド室７３の
ための気密部材となし、上記取付ボルト３７にて上記板
ばね２４の他端と上記継鉄７７と上記円筒状継鉄２８と
上記ソレノイドカバー３５と上記カバー３４とを挟んで
本体１に組み立てるとともに上記ソレノイド室７３とこ
れにつながる上記差動変圧器用可動鉄心３２を取り巻く
空間とをドレン室１５の作動流体で満たす。なお、上記
継鉄７７と上記カップ状継鉄７９とで一連の継鉄とな
し、上記本体１においてボール２６、２６′を持つサー
ボ弁スプール２とドレン室１５、１５′につながるドレ
ン流路Ｄｒ、Ｄｒともう一方の比例電磁石４とを収容
し、上記ボール２６、２６′と上記サーボ弁スプール２
と上記比例電磁石４の可動部とで外部の負荷となる。上
記構成の比例電磁石の動作について次に述べる。コイル
１７を付勢すると、可動鉄心１９上に吸引方向の電磁力
が発生し、軸２０を介して板ばね２４と外部の負荷とに
作用し、力の釣り合い点まで可動部つまり板ばね２４と
ナット２５と軸２０と可動鉄心１９と差動変圧器用可動
鉄心３２とを変位させて静止する。この際、ドレン室１
５内の作動流体は差動変圧器用可動鉄心３２を取り巻く
空間に引き込まれて空洞の発生が無く、一方可動鉄心１
９には軸直角方向のアンバランスな電磁力が発生してい
て可動部を側方向に押し付けるが、この側方向の力は軸
２０を介して板ばね２４とボールベアリング２３とで受
けるので、軸２０の出軸端部８２に連なる部分と穴７０
とは間接的にも接触しないし、更に変位にたいする吸引
力特性が制御性に対して必ずしも良くなくても、板ばね
２４のばね特性は実質これを補正して見掛けの吸引力特
性これは吸引する電磁力から板ばね２４の力を引いたも
のを改善できつまり可動鉄心１９が吸引方向に移動する
につれて見掛けの吸引力が減少するように改善できる
（図２参照）。なお、板ばね２４は出軸端部８２側に位
置するのでボールベアリング２３を取り巻く空間つまり
可動鉄心１９の背後室には過度の空気だめを作らず、可
動部に適度のダンピング効果を付与するのに効果的であ
る。ここで、軸直角方向に働くアンバランスな電磁力が
あっても軸２０と穴７０とが間接的にも接触しないので
穴７０でのクーロン摩擦を廃することができるとともに
寿命問題を解消し、しかもダンピング効果を悪化させる
ことがなく、更に付加的手段は吸引力特性を実質補正す
るので、コンパクトにして耐久性とともに制御性を改善
することができて、特に変位量の小さい弁体である外部
の負荷例えばサーボ弁に適用して安定した制御が得られ
る。また、図３は本発明の比例電磁石を変位量の小さい
弁体に適用した他の実施例で、圧力制御弁である比例電
磁式のパイロットリリーフ弁を示す。図１と同じ部材に
は同一の番号を付して説明を省略する。軸受箱２９′を
圧入するソレノイドカバー３５′と調整軸８７とＯリン
グ４０、８８、９７とでソレノイド室７３のための気密
部材とし、部材２０′、１９、２４、２５とスプリング
受９１とスプリング８４とで可動部とし、上記軸２０′
は他端部８３′を有し、上記調整軸８７にはナット８９
と袋ナット９０とをねじ止めし、押さえ板８５とウエー
ブばね８６とで板ばね２４（図３ａ参照）の外周端を押
さえ、本体１′はポペット型弁体９２と圧油口９３と戻
り室９５につながる戻り口９４とを収容する。なお部材
７４、７５、７８、８１は従来の図６と同じである。動
作については弁体部分が異なるのみで基本的には図１と
同じである。従って変位量の小さい弁体である外部の負
荷つまりポペット型弁体９２を外部手段に依存すること
無く容易に高圧力まで安定して制御できて圧油口９３の
圧力を電磁式にアナログ制御する。なお板ばね２４と押
さえ板８５とは従来の図６と比べて長手方向に実質数ｍ
ｍ程度大きくなるに過ぎないのでコンパクト性は失われ
ない。なお、調整軸８７は非励磁時における最小制御圧
力の調整または緊急時における圧力の手動設定のために
使用する。また、図４は本発明の比例電磁石の更に他の
実施例で、磁気漏洩部７８′′′を段付きである吸着面
７１′′′上に設けて、関連する部材すなわち可動鉄心
１９′′′と継鉄７７′′′とカートリッジ非透磁性材
部９６とカートリッジ２２′′′とが図１もしくは図３
と異なる。このように磁気漏洩部を段付きとしても電流
にほぼ比例する電磁力が得られて本発明の目的は達せら
れる。また、図５は本発明の比例電磁石の他の圧力制御
弁への適用例で、比例電磁式のパイロット減圧弁を構成
するとともに絞り用のメインスプールの変位を操作す
る。本パイロット減圧弁は本発明の図３に示す比例電磁
石と、減圧用のパイロットスプール１００と、パイロッ
ト圧油ライン１０１と、減圧ライン１０２と、ドレン連
絡ライン１０４に常時通じるドレンライン１０３と、上
記減圧ライン１０２の圧力を受けてフィードバックスプ
リング１０６を介して上記パイロットスプール１００に
力フィードバックするための絞り用のメインスプール１
０５とで構成する。上記構成のパイロット減圧弁の動作
は、制御電流にほぼ比例する減圧ライン１０２に生ずる
減圧圧を制御するもので、付勢時、パイロット圧油ライ
ン１０１の圧油はパイロットスプール１００の一側の制
御部を通過後、減圧ライン１０２に入り減圧圧となる。
この時、減圧圧が過大であればメインスプール１０５と
フィードバックスプリング１０６とを介してパイロット
スプール１００を右動して減圧ライン１０２の圧油をパ
イロットスプール１００の端側の制御部を通してドレン
ライン１０３に放出する。ここで上記比例電磁石は上記
パイロットスプール１００とメインスプール１０５とフ
ィードバックスプリング１０６とを介して減圧ライン１
０２の減圧圧を安定してアナログ式に制御することがで
きると同時に主流れによる流体力外乱の働く変位量の大
きいメインスプール１０５も安定して操作できる。な
お、フィードバックスプリング１０６を省いてメインス
プール１０５を主流れの無い単なるピストンとした上で
パイロットスプール１００と一体としても全体は減圧弁
として機能する。また、図５ａは図５のパイロット減圧
弁の他の例で、パイロットスプール１００′に新たにラ
ンド１０７を設けて減圧ライン１０２からの排出油を上
記パイロットスプール１００′上に設けた穴１０８と通
路１０９とを通ってドレン室１５からドレン連絡ライン
１０４側に、上記パイロットスプール１００′内を迂回
するごとくして、放出する点が異なる。また、磁気漏洩
部の電磁気的な働きが退化して吸引する毎に増大する吸
引力特性を有するごとき電磁石であっても、板ばね２４
の特性がこれを実質補正すれば本発明は図示の実施例に
限らない。

【０００７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
比例電磁石は、可動鉄心１９の背後室に過度な空気だめ
を伴うこと無く軸２０の出軸端部８２を板ばね２４でま
た上記軸２０の他端部８３をボールベアリング２３で各
々支えて上記軸２０の上記出軸端部８２に連なる部分を
穴７０と接触しないようにするとともに電流一定時上記
可動鉄心１９が吸引方向に移動するにつれて見掛けの吸
引力が減少する特性としたから、ダンピング効果の悪化
を防止しつつ、軸直角方向に働くアンバランスな電磁力
があっても軸２０と穴７０とが間接的にも接触しないで
穴７０でのクーロン摩擦を廃することができるとともに
寿命問題を解消し、更に吸引力特性を実質補正すること
ができて、もってコンパクトにして耐久性と制御性とを
改善する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の比例電磁石の基本的実施例を示す断面
図

【図２】図１の見掛けの吸引力特性図

【図３】本発明の比例電磁石の他の実施例を示す断面図

【図３ａ】図３のＡ−Ａ断面図

【図４】本発明の比例電磁石の更に他の実施例を示す部
分断面図

【図５】本発明の比例電磁石の適用例を示す比例電磁式
のパイロット減圧弁原理図

【図５ａ】図５のパイロット減圧弁の他の例を示す原理
図

【図６】従来の比例電磁石を示す断面図

【符号の説明】

８２…出軸端部、８３…他端部、２４…板ばね、２３…
ボールベアリング、７０…穴、７１…吸着面、７２…吸
着面、７３…ソレノイド室、１９…可動鉄心、１７…コ
イル、２２…カートリッジ、２０…軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸２０″と一体で吸着面７２を有する可
   動鉄心１９″と、コイル１７を囲む一方で穴７０のある
   吸着面７１を有する一連の継鉄と、上記可動鉄心１９″
   を納めるソレノイド室７３を上記コイル１７側から気密
   に区画するカートリッジ２２と気密部材とから成る油浸
   構造の電磁石において、可動鉄心１９の両側に突き出た
   軸２０の出軸端部８２を板ばね２４でまた上記軸２０の
   他端部８３をボールベアリング２３を介在して上記気密
   部材で各々支えるようにして上記出軸端部８２に連なる
   部分が上記穴７０と間接的にも接触しないようにすると
   ともに電流一定時上記可動鉄心１９が吸引方向に移動す
   るにつれて見掛けの吸引力が減少する特性とする比例電
   磁石。