JPS5950284A - 多段電磁制御弁 - 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】 本発明は電磁制御弁に関するものであり、特に弁子がノ
ーマル位置の片側において複数位置に段階的に位置決め
され得る多段電磁制御弁に関するものである。

電磁制御弁の一種に、複数のポートを有する弁体に軸方
向に摺動可能に嵌合された弁子が、常にはばね手段によ
ってノーマル位置に保持され、電磁駆動装置によってそ
のばね手段の抑制力に抗してノーマル位置から移動させ
られて複数のポートの連通状態、すなわち連通方向や連
通面積を変えるものがあり、方向切換弁、絞り弁、開閉
弁等として使用されている。たとえば、方向切換弁にお
いてはスプールが弁子として用いられ、このスプールが
択一的に位置決めされる位置の数によって３位置切換弁
および２位置切換弁と称せられている。３位置切換弁は
スプールがばね手段によって常には中立位置に保持され
、両側のソレノイドのいずれかが励磁されることによっ
て中立位置のいずれか片側へ移動させられて弁本体に設
けられた複数のボートの連通状態を切り換えるものであ
り、２位置切換弁はスプールがばね手段によって片側に
寄った位置に保持されており、ソレノイドが励磁される
ことによってもう一方の側に移動させられて複数のボー
トの連通状態を切り換えるものである。また、絞り弁お
よび開閉弁は常にはばね手段によってノーマル位置に保
たれている弁子がソレノイドの励磁によって移動させら
れ、流体通路の流路面積を段階的に変え、または流体通
路を開閉するものである。

従来のこの種の電磁制御弁は、ソレノイドの励磁によっ
て弁子が、ばね手段によって通常保持されているノーマ
ル位置の片側においては、予め定められている１つの位
置に位置決めされ得るものであった。もつとも手動操作
の方向切換弁等においては４位置切換弁のようにノーマ
ル位置の片側の２位置にスプールが位置決めされ得るも
のも知ら担ていたが、電磁制御弁においてはこのような
ものは知られていなかったのである。また、電磁制御弁
てあっても比例制御弁のように弁子が一定範囲内の任意
の位置に位置決めされ得るものが知られているが、その
作動を制御するだめの制御回路が複雑となり、このよう
な制御弁を使用すれば油圧回路、空気圧回路等が高価と
なってしまう欠点があった。

本発明は上記のような事情を背景として、弁子をノーマ
ル位置の片側において２位置以上に段階的に位置決めし
得る多段電磁制御弁を提供することを目的としてなされ
たものであり、本発明の要旨は、複数のボートを有する
弁本体と、その弁本体に（台？合され、軸方向に移動し
て複数のボート間の連通状態を変える弁子と、その弁子
のノーマル位置からの移動を抑制するばね手段と、可動
鉄芯。

ソレノイドおよびそのソレノイドに電力を供給する電気
回路を備えて弁子をばね手段の抑制力に抗してノーマル
位置から移動させる電磁駆動手段とを含む電磁制御弁に
おいて、ばね手段を、弁子がノーマル位置から一方向に
移動するにつれて弁子に順次作用して複数段階に増大す
る１１１１制力を加える２個以上のばねを含むものとす
るとともに、前記電磁駆動手段を、それら複数段階の抑
制力の各々に打ち勝って弁子を移動さゼる段階的な電磁
力を発生させるものとした点にある。

このようにすれば従来手動操作式に限られていた多段制
御弁を電磁操作式に置き換えることが可能となり、また
、従来複数の電磁制御弁を組み合わせることによって達
成されていた機能を１個の電磁制御弁に果たさせること
が可能となって、油圧回路、空気圧回路宿の流体圧回路
を１１１．純化し得実施例を図面に基いて詳細に説明す
る。

第１図は、第２図に示すような記壮て表わされる４ポ一
ト５位置方向切換弁１を示す図である。

第１図において２は弁本体であり、この弁本体２にはポ
ンプ等の圧力源に接続される圧力ボート４゜タンクに接
続されるタンクボート６および油圧シリンダ等の作用機
器に接続される作用ボートたるＡボート８およびＩ３ボ
ート１０の４つのボートが形成されている。そして、こ
れらのボートにまたがって弁子としてのスプール１２が
軸方向に摺動可能に設けられている。スプール１２は２
個のランド１４および１６と、両端の突起１８および２
０とを備えたものである。

弁本体２の両端にはスプール１２と同軸に１個ずつのソ
レノイドチューブ２２および２．１が螺合により固定さ
れている。ソレノイドチューブ２２゜２４と弁本体２と
の液密は０リング２５によって保持されており、またソ
レノイドチューブ２２゜２４の弁本体２に螺合された側
とは反対側の端は閉塞されている。これら各ツレ／・イ
ドチューブ２２および２４と、スプール１２の突起１８
および２０に嵌められたばね座２６および２８との間に
はコイルスプリング３０および３２が一定の予荷重を与
えられて配設されている。ばね座２６，２８は、常には
弁本体２の段＋Ｊ面に当接してスプール１２を第１図に
示す中立位置に保持している。

ソレノイドチューブ２２にはソレノイドピン３４、可動
鉄芯３６およびプランジャ３８が直列にかつ軸方向に移
動可能に嵌合されている。これらツレ／イドピン３４．
可動鉄芯３６お」：びプランジャ３８とソレノイドチュ
ーブ２２との間にはシール部材は設けられておらず、作
動油がツレ７シドチユーブ２２内に流入可能とされてお
り、本方向切換弁は所謂ウェットタイプとなっている。

プランジャ３８は常にはコイルスプリング４ｏによって
前進方向ずなわちスプール１２に向かう方向に付勢され
ており、この前進の限度はソレノイドチーＬ−’７’２
２の段付部とプランジャ３８の頭部トの間に挾まれたン
ム４２の脱着によって調節可能とされている。プランジ
ャ３８が前進限度にある状態では、スプール１２．ツレ
／イドピン３４゜可動鉄芯３６およびプランジャ３８の
間に一定の隙間が存在し、この隙間が消滅するまでスプ
ール１２がフィルスプリング３ｏの弾性力に抗して移動
させられたとき、スプール１２のランド１４および１Ｇ
と弁本体２との間に８′＆小な隙間が生じて圧力ボート
４とＢボート１ｏ１ならびにタンクボート６とＡボート
８が絞られた流路面積で連通させられるようにされてい
る。すなわち本実施例においてはコイルスプリング８ｏ
とコイルスプリング４０とが弁子たるスプール１２に複
数段階に増大する抑制力を加えるばね手段を構成してい
るのである。

ソレノイドチューブ２２の外側には合成樹脂層４４で固
められたツレ／イド４６が嵌合されており、スペーサ４
８およびワッシャ５ｏを介してナツト５２によって弁本
体２に締めイ」けられている。

以上、弁本体２の左側の構造を詳細に説明したが、右側
も全く対称に構成されており、ツレ／イトピン５４．可
動鉄芯５６．プランジャ５８．コイルスプリング６０．
シム６２１合１２樹脂Ｆ？　６４　。

ソレノイド６６、スペーサ６８．ワンシャ７０およびナ
ツト７２等を備えている。

ソレノイド４６は、第３図に示すように２つの巻線４６
ａおよび４６ｂを備えており、これらの巻線にはそれぞ
れ接点７４および７６が閉しられるとき電力が供給され
るようになっている。ソレノイド６６についても同様で
ある。これらソレノイド４６．６６は」−記電気回路、
ソレノイドチューブ２２．２４および可動鉄芯３６，５
６等と共にスプール１２の電磁駆動手段を構成している
。

以」−のように構成された方向切換弁１を使用すれば、
従来、第４図のように構成されていた油圧回路を第５図
のように構成することが可能となる。

すなわち、第４図においてはタンク７８からフィルタ８
０を経てポンプ８２によって汲み上げられた作動油は、
４ボ一ト３位１６方向切換弁８４を経て油圧モータ８６
に送られてこれを回転させ、その結果、油圧モータ８６
からＩＪ１出される作動油は方向切換弁８４のみならず
３ボ一ト２位置方向切換弁８８をも経てタンク７８に還
流させられるようになっており、方向切換弁８４が中）
γ状態（スプール１２が中立位置にある状態）から右ま
たは左の状態に切り換えられた向後の一定ｊ、ｉノ時間
およびこれらの状態から中立状態へ切り換えられる直前
の一定短時間の間は、方向切換弁８８が右側の状態に切
り換えられて油圧モータ８６からの排出油の流れが絞り
弁９０によって絞られるようになっている。これによっ
て油圧モーフ８６は緩やかに作動を開始し、また、滑ら
かに作動を停止するようになるのであり、このようなこ
とは油圧モータ８６によって駆動される装置にＦＭ”Ｐ
Ｘが加えられることを防止し、また、その装置の停止１
−位置を正確に制御する」二で有効なのである。しかし
、第４図の場合には方向切換弁８４の他に別の方向切換
弁８８および絞り弁９０を必要とするうえ、これらを接
続するための配管や継手部材および制御回路を必要とし
、装置が高価となり、また、所要スペースが大きくなる
うえ組立作業が面倒となり、かつ作動油渥れの発生率が
増大する不都合が生ずる。

これに対して本実施例の４ボ一ト５位置方向切換弁１を
使用すれば、油圧モータ８６の制御はこれ１個によって
行なうことができ、−に記のような不都合が悉く解消さ
れるのである。すなわち、第３図における接点７４が閉
じられればソレノイド４６の一方の巻線４．．６ａに電
力が供給され、その結果生ずる磁力によって可動鉄芯３
６が第１図において右方へ吸引される。その結果、可動
鉄芯３６はソレノイドピン３４を介してスプール１２を
右方へ押すため、スプール１２はコイ／ｌ／スジＩＪ　
ング３２の弾性力に抗して移動し、ソレノイドピン５４
および可動鉄芯５６をプランジャ５８に押し付ける。し
たがって可動鉄芯５６がプランジャ５８に後退方向の力
を加えることとなるが、このプランジャ５８はコイルス
プリング６ｏによって前進方向すなわち左方へ付勢され
ており、可動鉄芯３６の作動力はコイルスプリング３２
０弾性力よりは大きいが、コイルスプリング３２とコイ
ルスフｌ）ング６０との弾性力の和よりは小さくされて
いるため、プランジャ５８を押し戻すには至らず、スプ
ール１２は第６図に示すようにソレノイドピン５４およ
び可動鉄芯５６を介してプランジャ５−８に当接した位
置で停止する。この位置を第１段停止位置と称し、この
位置へのスプール１２（７）移動を第１段移動と称する
こととする。第６図から明らかなようにスプール１２が
第１段停止位置にある状態ではランド１４および１６と
弁本体２との間には微小な隙間が生じており、この隙間
を経てタンクボート６とＢボート１ｏ１および圧力ボー
ト４とＡボート８が連通し、ポンプ８２がら圧送された
作ＩＴｒＪＪ′？ＩＩＩはＬＥカボート４　カラＪ：　
記’ＫＡ　ＩＭＩ　ヲ軒てＡボート８に至り、Ａポート
８がら油圧モータ８６に供給され、油圧モータ８６はゆ
っくり作動を開始する。その結果、油圧モータ８６から
排出された作動油はＢボート１ｏからランド１４と弁本
体２との僅かな隙間を経てタンクボート６に至り、タン
ク７８へ還流させられる。すなわち、本実施例において
は油圧モータ８６に６（給される作動油の流れも油圧モ
ータ８６から排出される作動油の流れも絞られた状態に
あり、所謂メータインとメータアウトの両方が実現され
ているのであるが、たとえばランド１４および１６の一
方を短くすることによってメータインまたはメータアウ
トノイスレカ一方のみを実現することも可能である。

第５図においてはメータアウトが実現された状態が図示
されている。

以上のようにして油圧モータ８６がゆっくり作動を開始
して一定短時間の後、第３図における接点７６が閉じら
れればソレノイド４６の残る巻線４６ｂにも電力が供給
され、可動鉄芯３６の作動力が増大する。そして、この
作動力はコイルスプリング３２とコイルスプリング６０
との弾性力の和に打ぢ勝つようにされているため、可動
鉄芯３６はソレノイドデユープ２２の端壁に当接するま
で移動し、スプール１２を第７図に示す第２段停止位置
まで移動させる。その結果、圧力ボート４とＡボート８
、ならびにタンクボート６とＢポートＩＯは十分な流路
面積で連通させられ、ポンプ８２から圧送される作動油
のほぼ全量が油圧モータ８６に供給されて油圧モータ８
６は高速で作動することとなる。

そして、？ｉＩ＋圧モータ８６によって駆動される装置
が停止位置の近くまで移動したとき第３図における接点
７６が開かれ、ソレノイド４６ｂに対する電力の供給が
断たれる。その結果、可動鉄芯３６の作動力がコイルス
プリング３２および６０の弾性力の和より小さくなって
スプール１２＆；［６図の第１段停止位置に押し戻され
、作動油の流れは再び絞られることとなって油ＩＦ、七
−タ８６の作動速度が低下させられる。

この状態で一定短時間油圧モータ８６が作動させられた
後、接点７４が開かれソレノイド４６に対する電力の供
給が完全に断たれて、スプール１２がコイルスプリング
３２の弾性力によって中立位置に復帰させられ、油圧モ
ータ８６への作動油の供給が断たれて油圧モータ８６が
停止させられる。

以上の説明から明らかなように、本実施例の方向切換弁
においては、可動鉄芯５６の後退限度より手前の位置で
可動鉄芯５６に当接するプランジャ５８を軸方向に移動
可能に設け、これをコイルスプリング６０によって前進
方向に（＝Ｊ勢するという極めてｆ７ｔｊ弔な手段によ
って、従来３位置の切換弁であったものが５位置の切換
弁となり、そのうちの２位置においては絞り効果が得ら
れることとなったのである。

尚、上記の実施例においてはスプールＩ２が第１段停止
位置にある状態においてランド１４，１６と弁本体２と
の間に微小な隙間が形成さｎることによって絞り効果が
得られるようにされていたが、弁本体２またはランド１
４．１６の一部に溝または９ノ欠を形成して、スプール
１２が第１段移動した際、この溝または切欠を通じて圧
力ボートまたはタンクボーＩ・と作用ボートとが１（ｌ
４通させられることによって絞り効果が得られるように
することも可能であり、この場合にはスプール１２の第
１段停止位置が多少不正確であっても正確な絞り効果が
得られる利点が生ずる。

また、接続ボートの数を増してスプールの第１段および
第２段の停■］二位１ｒｔへの移動によってこれらの接
続ボートの連通状態を変えることによって更に複全１［
な作動油の方向切換を行なうことが可能であり、また、
スプールの停＋１位置はノーマル位置の片１１１１１に
おいて３段以上設けることも１ＪＪ能である。更に、ス
プールの片側にのみ２個以−にのばねを配設してスプー
ルがノーマル位置の片側においてのみ複数段に停止させ
られ得るようにすることも可能である。

また、ウェットタイプの電磁方向切換弁においてはプラ
ンジャ３８．５８やコイルスプリング４０．６０を配設
することが容易であるため、本発明はウェットタイプの
電磁方向切換弁に適用することが最も有効であるが、ド
ライタイプの電磁方向切換弁に本発明を適用することも
可能であり、ばね手段および電磁駆動手段等も前記実施
例のものに限定されるわけてはない。第８図乃至第１Ｏ
図に電磁駆動手段の別の実施例を示す。第８図のものは
切換スインチ９４の切り換えによってソレノイド９６に
抵抗９８を介して、または介さないで電流が供給され、
結局ソレノイド９６を流れる電流が段階的に変化させら
れるものである。また、第９図のものはトランス１００
の２次巻線から複数引き出されたタップにダイオード１
０１を介して接点１０２，１０４，１０６等が接続され
ており、これらの接点が択一的に閉じられることによっ
てソレノイド１０８に段階的に異なる電圧がＩＪＩＩえ
られるものである。なお、１１０は平？？Ｊコンデンサ
である。また、第１０図に示すものはソレノイド１１２
が太い巻！１１２ａと細い巻線ＬＬ２ｂとから成るもの
であり、接点１１４が閉しられたときと接点１１６が閉
じられたときとで電流量はそれ程変化せず、通電される
部分の巻数が段階的に変化することによって、起磁力が
段階的に変化するものである。なお、上記各ツレ／イド
に供給される電流は交流でも差支えないことは勿論であ
る。

更に伺言ずれば、本発明は方向切換弁のみではなく、開
閉弁に適用して、弁子が７一マル位置にあるときは流通
路が遮断され、ｉｉ段停止位置にあるときには流通路が
絞り効果を持って連通させられ、第２段停止位置にある
ときには流通路が完全顛連通させられるようにすること
も可能である。

このような開閉弁は所謂ウォータハンマ現象の発生を防
止し得る。更に、絞り弁に適用して弁子が多段的に移動
させられるとき、絞りの度合が段階的に変化させられる
ようにすることも可能であり、更にいちいち例示するこ
とはしないが、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の
変形・改良を施した態様で本発明を実施し得ることは勿
論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である多段電磁方向切換弁を
示す正面断面図であり、第２図はその切換弁を記号で示
す図である。第３図は第１図に示す方向切換弁のソレノ
イドに電力を供給するための電気回路の一例を示す回路
図である。第４図は従来の電磁方向切換弁を使用した油
圧回路の一例を示す図であり、第５図は第１図に示した
方向切換弁を使用した場合の油圧回路の一例を示す図で
ある。第６図および第７図は、第１図に示した方向切換
弁のそれぞれ異なる作動状態を示す説明図である。第８
図乃至第１０図は、それぞれ本発明の別の実施例におい
てソレノイドに電力を供給する電気回路を示す図である
。 ２：弁本体　　　　　　４：圧カポートロ：タンクボー
ト　　　８：Ａボート １０：Ｂボート　　　　１２ニスプール２２．２４：ソ
レノイドチューブ ８０．８２，４０，６０　：コイルスプリング３４．５
４：ソレノイドビン ３６．５６：可動鉄芯 ３８．５８ニブランジヤ　　４２，６２：シム４６．６
６．９６，１０８，１１２　：ソレノイド７４．７６．
１０２，１０４，１０６　：接点９４：切換スイッチ　
　　　９８：抵抗出頭式　　日本オイルギヤ株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のポートを有する弁本体と、該弁本体に嵌合され、
   軸方向に移動して前記複数のポート間の連通状態を変え
   る弁子と、該弁子のノーマル位置からの移動を抑制する
   ばね手段と、可動鉄芯、ソレノイドおよび該ソレノイド
   に電力を供給する電気回路を（７ｍえて前記弁子を前記
   ばね手段の抑制力に抗して前記ノーマル位置から移動さ
   せる電磁駆動手段とを含む電磁制御弁において、 前記ばね手段を、前記弁子が前記ノーマル位置から一方
   向に移動するにつれて該弁子に複数段階に増大する抑制
   力を加える２盟以七のばねを含むものとするとともに、
   前記電磁駆動手段を、前記複数段階の抑制力の各々に打
   ち勝って前記弁子を移動させる段階的な電磁力を発生さ
   せるものとし、前記弁子を前記ノーマル位置の一側にお
   いて２位置以上に段階的に位置決めし得るようにしたこ
   とを特徴とする多段電磁制御弁。