JPS62101984A - ２段流体機構のためのパイロツト弁及びその制御方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は２段流体機構のためのパイロット弁及びその制
御方法に関するものである。

（従来技術） 従来の２段比例流体弁においてはパイロット弁に対する
通電が断たれたとき、危険な状態となることを阻止する
ため十分な速度で主弁のスプールを無効（中立）位置に
常に復帰せしめることは困難であった。即ち主弁のスプ
ールは非常事態のときオフセット位置にあり通常の中立
（無効）位置になくパイロット弁の開閉区域を介して加
圧流体が加圧制御室からタンク又はリザーバに流れるよ
うになっている。前記開閉区域は通常の操作状態で良好
に作用する程度に小さく設計されており主弁のスプール
を中立位置とするためのスプリングの力がパイロット弁
のスプールの開閉区域を横切る比較的小さい圧力差を作
り、主弁のスプールを数秒で中立位置とすることができ
る。非常事態のため主弁のスプールがハードオバー位置
になれば正しい対応を急速にとらない限り弁によって制
御される機械及び又は工作物に重大な損傷を与える。

従って非常事態には制御加圧流体をタンクに放出する流
路を設け、主弁内の加圧流体を速やかに除去し、主弁の
スプールを中立位置に速やかに移動せしめることが必要
である。

このため補助ダンプ弁と、パイロット弁のスプールをオ
フセットダンプ位置とする附加的なスプリングと、スプ
リング分離分割スプールとを設け、このスプールによっ
て開閉区域の面積を増加し主弁の制御室から加圧流体を
速やかに除去するため所望の流路を形成するようにした
ものがある。然しなから、このようなものではダンプ弁
を用いるためコストとスペースの問題があり、分割スプ
ールは信頼性が小さく、廉価な弁とすることができない
。

ヨーロッパ特許出願筒８４．３０３６３０．２号明細書
にはソレノイド操作パイロット弁のスプールにその端面
と周面間に延びる２つの通路を設けて従来の問題を解決
することが記載されている。弁の正常操作時には前記通
路を流れる流体を阻止するよう通路を閉じるためスプー
ルの両面にパイロット弁制御機構を作用せしめている。

この制御機構はソレノイドに対する通電が停止したとき
作用を止め、従って主弁の両端が同一圧力となり主弁内
の流体圧が急速に除去され主弁のスプールは急速に中立
位置となる。この構成では極めて簡単且つ容易に主弁か
ら加圧流体を急速に除去しスプールを中立位置に急速に
設定できるが、パイロット弁のスプールが正確に中立位
置になければ一方又は他方のサービス口、従ってタンク
に加圧流体入口からスプール内の通路を介して過剰な一
定の流れが生ずる欠点がある。

（発明の目的） 本発明の目的は従来の欠点を除去した２段流体機構のた
めのパイロット弁及びその制御方法を得るにある。

（発明の構成） 本発明のパイロット弁は主弁を中立位置から一方又は他
方の方向に附勢するため流体入口から加圧流体を２つの
サービス口の何れか一方を介して前記主弁に導くよう中
立位置から何れか一方の方向に摺動されるスプールと、
このスプールを支持するハウジングと、前記スプールの
何れか一方の端部に係合する少なくとも１個の電気的に
附勢されるスプール制御機構とを有し、前記制御機構の
非作動時前記スプールが作動範囲を越えて加圧流体の流
れを阻止するオフセット位置に移動可能な２段流体機構
のためのパイロット弁において、更に前記スプールに設
けられた附加的開閉機構と、前記スプールの一端に配置
され、前記制御機構の非作動時前記スプールを所定の位
置に移動せしめる４弾性機構と、前記スプールが前記弾
性機構によって前記所定の位置を越えて更に移動される
のを阻止するため前記弾性機構に係合する停止機構と、
スプールに流体圧を作用せしめるための機構とを有し、
前記弾性機構が前記停止機構に係合したとき流体圧が前
記スプールに作用して前記スプールを最終的オフセット
位置に移動し、２つのサービス口をタンクに接続し、前
記附加的開閉機構が加圧流体入口から加圧流体がサービ
ス口に流れるのを阻止することを特徴とする。

オフセット位置では１つのサービス口が完全にタンクに
接続され、主弁のスプールが１つのオフセット位置から
急速に中立位置とされ、他方他のオフセット位置から中
立位置とするためには供給口からの加圧流体を阻止する
附加的な開閉機構によって塞がれているサービス口から
加圧流体を放出する必要がある。主弁のスプール制御室
から加圧流体を放出するための機構は塞がれたサービス
口からスプールの一端にスプール内を通して延びる通路
と、弾性機構が停止機構に係合したとき又は弾性機構が
損傷したときを除いて常時前記通路を塞ぐ塞ぎ機構とを
有し、塞ぎ機構が非作動状態となり及び又は流体圧がス
プールに作用してこれを移動したとき前記通路が開き加
圧流体がタンクに排出されるようになる。

塞ぎ機構は、例えばパイロット弁のための制御機構の１
つとして作用する圧縮スプリング等の弾性機構によって
常時閉位置に抑制されるポペット弁により構成する。

前記通路は弾性機構の作用する側と反対側のスプール端
部に迄延ばしこの端部には電気的に操作される制御機構
を作用せしめ、この制御機構がソレノイドの場合にはそ
のロッドによって通路を常時閉じるようにする。

本発明のパイロット弁制御方法は電気的附勢制御機構に
対する通電が断たれたとき、２つのサービス口が共にタ
ンクに接続されるようになるオフセット位置に移動可能
なスプールを有する２段流体機構のためのパイロット弁
制御方法において、スプールを前記オフセット位置に２
段階に移動する第１．第２の工程より成り、前記第１の
工程ではスプールの一端に作用する弾性機構によってス
プールを停止機構に係合する前の位置に移動せしめ、前
記第２の工程では加圧流体によってスプールを前記オフ
セット位置に完全に移動せしめることを特徴とする。

スプールをオフセット位置に完全に移動せしめるため使
用される加圧流体は外部から又は主弁のスプール制御室
から供給される。

（発明の実施例） 以下図面によって本発明の詳細な説明する。

第１図はハウジング２と、このハウジング２内に摺動自
在に設けたスプール３と、このスプール３に設けた大径
のランド（ｌａｎｄ）　４　、　５と、加圧流体人口６
と、前記大径の第１．第２ランド４．５を介して夫々前
記加圧流体人口６からの流体が流出するサービスロア、
８とを有するパイロット弁１を示す。スプール３の位置
はハウジング２にそのコアチューブ１２を介して固定し
たソレノイド９のロッド１１によってその一端が押され
ることによって制御される。スプール３の他端はハウジ
ング２のエンドキャップ１４内に設けた圧縮スプリング
１３によってポペット弁１５を介して抑制されている。

このポペット弁１５の傾斜は突出部１６がスプール３に
軸方向に形成した通路１７の一端に係合してこ−れを閉
じる。この通路１７の他端は前記２つの第１．第２のラ
ンド４，５の中間位置でスプール３の周面開口１８に連
通している。

このポペット弁１５はスプール３が移動したときスリー
ブ１９内で摺動し、その環状フランジ２１がスリーブ１
９の端面に係合することによってその移動を停止する。

スプール３の一端外周２２には環状溝２３が形成されて
おりこの環状溝２３はスプール３の一端より軸方向に円
周方向に互いに離間して設けられた４個のドリル溝２４
と連通している。

他の開閉（■ｅｔｅｒｉｎｇ）機構を形成する第３のラ
ンド２５が前記第１．第２のランド４．５間に設けられ
ており、前記開口１８はこの第３のランド２５と前記第
２のランド５間に位置し、制御室と連通されるようにな
っている。

第１図の弁は中立位置にあり、この位置では第１、第２
のランド４．５が夫々加圧流体人口６とサービスロア、
８間の連通を阻止しており、同様にして通路２８によっ
て連通されたタンク入口２６．２７とサービスロア、８
間の連通を阻止している。パイロット弁の２つの端部室
は内側通路３１と内孔３２を介してタンク通路２８に連
通されている。

弁が上記位置にある場合には前記第３のランド２５がス
リーブ１９の開閉縁２９から離れており、ポペット弁１
５のフランジ２１がスリーブ１９の端部によって形成さ
れている停止端から離間し、ポペット弁１５はスプリン
グ１３によって通路１７を完全に閉じ、通路１７を通し
ては流体が流れない。スプール３はソレノイド９と圧縮
スプリング１３間でバランスした位置にある。

ソレノイド９に対する通電が停止するとロッド１１はス
プール３の端面を押圧しなくなり、スプリング１３の作
用でスプールは第１図で右方に押されるがポペット弁１
５のフランジ２１がスリーブ１９の端面に係合する位置
でこの押圧力は零となる。従ってこの位置では通路１７
が開かれ得る状態となり、スプール３の左端に作用する
流体圧でスプール３は更に右方に移動し、サービスロア
。

８がタンクに連通される位置となる。この結果第１図に
点線で示す主弁３３には圧力流体は流れずそのスプール
３４はスプリング３５によって中立位置にあり、パイロ
ット弁１に通電しない場合には作動位置となることがな
い。

第３のランド２５はポペット弁１５が開くようになる直
前に開閉縁２９に係合し、サービス口５に対する圧力流
体の流れを阻止する。

本発明の他の実施例においては第２図に示すようにポペ
ット弁１５の代わりにスプール３の左端の孔４１の内端
とエンドキャップ１４の内方突出部４２間に位置するピ
ン４０を用いている。スプール３の外端には圧縮スプリ
ング１３の一端と、環状フランジ２１に代わるワンシャ
ー４３を受は取る小径部分が設けられている。又スプー
ル３には軸方向に延びる通路４４が設けられており、こ
の通路４４の一端はスプール３の外周に形成された開口
４５に連通し、他端はスプールの右端外周に形成した環
状溝４７に連通ずる半径方向の通路４６に連通している
。この実施例では通路１７の開口１８は第１のランド４
と第３のランド２５間に位置し、通路４４の開口４５は
第２のランド５と第３のランド２５間に位置している。

この実施例では通常の状態では第１図の実施例と同様で
あり、通路１７，４４．４６内の圧力流体は何等作用し
ない。然しなからソレノイド９に対する通電が停止する
とロッド１１の押圧力が消え、スプリング１３によって
ワッシャー４３がスリーブ１９の端部に係合する迄スプ
ール３が右方に移動する。この状態からは、孔４１の内
端に加わる流体圧によって更にスプール３が右方に移動
し、スプール３の右端における環状溝４７が室４８、内
孔３２を介してタンク入口２６．２７と連通されるよう
になる。この場合第３のランド２５はスプリング１３が
押圧力を失う直前に開閉縁２９と係合する。

この実施例の変形は通路３１とピン４０を省略したもの
である。通路３１とピン４０が無ければ流体圧は常時ス
プール３の左端及び右端に加わり、第３のランド２５が
開閉縁２９に係合する迄はスプール３の作用は零である
。然しなからスプリング１３によってスプール３が所定
の位置巡拝され第３のランド２５と開閉縁２９が係合す
るようになると流体圧がスプール３の左端のみに加わる
ようになり、スプールは更に右方に移動され２つのサー
ビスロア、８がタンク入口２６．２７に連通されるよう
になる。

第３６図に示す実施例では通路１７の一１端にポペット
弁５０が挿入されており、又環状溝５２とこれに連通ず
る半径方向の通路５１が設けられている。

この実施例では第１図の実施例のポペット弁１５がポペ
ット弁５０によって置き換えられている。

このポペット弁５０はフランジ５６に形成した盲孔５５
に係合する半球状部５４を有するヘッド５３を有してい
る。この半球状部５４はポールをヘッドに埋め込むこと
によって形成できる。

ソレノイド９に対する通電が断たれたとき、スプリング
１３によってスプール３が右方に移動され、フランジ５
６がスリーブ１９に係合し、その直前第３のランド２５
が開閉縁２９に係合する。

サービスロア内の流体圧がポペット弁５０を介してスプ
ール３の左端に加わり、スプール３が更に右方へ移動し
、通路１７、溝５１．５２、タンク人口２６、サービス
ロア、タンク間が連通される。

第４図の実施例では第３図の実施例と異なり、ポペット
弁５０の端面によって通路１７を塞ぐ代わりにボール５
７を用いる。

第５図の実施例では第４図の実施例と異なり、ポペット
弁５０のヘッド５３とスプール３の端面間にスプリング
ワッシャー５８を介挿している。

このスプリングワッシャー５８はスプール３の動的応答
を助けるものである。このようなスプリングワッシャー
は第１図及び第３図の実施例にも適用できる。

第６図の実施例は第１図の実施例と略同−であるが、こ
の実施例ではポペット弁１５を省略し、通路１７をスプ
ール３の他端に延ばしその端部をソレノイド９のロッド
１１によって塞ぐようにしたものである。又圧縮スプリ
ング１３をフランジ２１を介してスプール３の端部に作
用せしめている。

ソレノイド９が消勢した場合スプール３はロッド１１に
よって押されなくなり、スプール３はスプリング１３の
作用で右方に移動する。フランジ２１がスリーブ１９に
係合してスプリング１３の作用が失われたとき通路１７
内の流体がロフト１１を押し、流体が室６０内に入り内
孔３２を介してタンクに流れるようになる。この場合、
サービスロア、８の両方がタンクに連通され主弁３３の
スプール３４（第２図〜第６図では図示せず）は中立位
置となる。

以上のように第３のランド２５はヨーロッパ特許出願第
８４．３０３６３０．２号の欠点を除去するようになる
。この第３のランド２５はスプール３がオフセット位置
を越えて移動したとき加圧流体人口６とサービスロア、
８の一方又は両方の間を遮断するように構成されている
。スプール３が正常のオフセット位置にあるときは第１
．第２のランド４゜５がサービスロア、８の一方を加圧
流体人口６に接続し、他方をタンク入口２６．２７に接
続する。

従ってソレノイド９への通電が断たれたときは第３のラ
ンド２５が一方のサービス口８を加圧流体人口６から遮
断すればよく、この結果何れのサービス口にも加圧流体
が流れず、加圧流体の流れがこのオフセット位置で阻止
されるようになる。この状態に達するには圧縮スプリン
グ１３のようなパイアスカが必要となる。

このスプリングパイアスカによってサービスロア、８の
１つとタンク入口２６．２７間の開閉面積が大きくなり
、タンク圧を開放する機構が不要となる。従ってスプー
ル３を通す′１つの通路で十分であり、これをスプール
の何れかの端部に開口すればよく、且つ唯一つのノズル
又は塞ぎ部材が要求されるのみで、この結果通常操作の
間漏洩が減少する。

スプリングの力が十分に大きければスプリング力を補助
するための他のソレノイド又は他の制御機構が前記実施
例におけるように省略でき、廉価となし得る。更にこの
ようなスプリング力は唯一つのスプリングによって得る
ことができる。

尚スプール内の通路はその何れかの一端に延び、塞ぎ機
構によって塞がれているが、この塞ぎ機構はソレノイド
又は他の中心機構とスプール間又はスプールと抵抗機構
内の力によって塞ぎ位置に抑制されている。この塞ぎ機
構は、ソレノイド又は他の制御機構の力が所定値以下と
なったとき、例えば弾性機構がストップ機構に接して弾
性機構による予圧が低下したとき開放される。塞ぎ機構
を開く力は他の弾性機構によるか又はスプール内の通路
によって塞ぎ機構に接続される遮断された制御室内の流
体圧を利用して得ることができる。゛前記他の弾性機構
としては、例えば通常はソレノイドのロッドによって閉
位置とされるボール弁のような弁を押圧するスプリング
とすることができる。

流れ零となる位置では主弁の制御室の１つがスプール３
の第１．第２のランド４．５によってタンクに連通され
、他の制御室はタンクに連通されずスプールの第３のラ
ンド２５によって遮断されている。

主弁３３のスプール３４を非作動状態とするためには制
御室内に加圧流体を流す。この圧力は主弁のスプールを
非作動位置とするように配置したスプリングによって制
御室内に発生する圧力である。

遮断された主弁の制御室からの流体流は前記制御室内の
流体圧及び塞ぎ機構とスプール間の移動量の差によって
生ずる。

（発明の効果） 上記のように本発明によれば極めて簡単な構成と廉価な
装置に５よって従来装置の問題を解決することができる
。又本発明によればスプリングが損傷しても安全機構が
損なわれることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は夫々本発明の実施例説廚図である。 １・・・パイロット弁、２・・・ハウジング、３．３４
・・・スプール、４．　５．　２５・・・ランド、６・
・・加圧流体入口、７．８・・・サービス口、９・・・
ソレノイド、１１・・・ロッド、１３・・・圧縮スプリ
ング、１４・・・エンドキャップ、１５．５０・・・ポ
ペット弁、１６・・・突出部、１７．　２８．３１．　
４４．　４６．　５１・・・通路、１８．４５・・・開
口、１９・・・スリーブ、２６．２７・・・タンク入口
、２９・・・開閉縁、３３・・・主弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　主弁（３３，３４，３５）を中立位置から一方
   又は他方の方向に附勢するため流体入口（６）から加圧
   流体を２つのサービス口（７，８）の何れか一方を介し
   て前記主弁に導くよう中立位置から何れか一方の方向に
   摺動されるスプール（３）と、このスプール（３）を支
   持するハウジング（２）と、前記スプール（３）の何れ
   か一方の端部に係合する少なくとも１個の電気的に附勢
   されるスプール制御機構（９）とを有し、前記制御機構
   の非作動時前記スプールが作動範囲を越えて加圧流体の
   流れを阻止するオフセット位置に移動可能な２段流体機
   構のためのパイロット弁において、更に前記スプール（
   ３）に設けられた附加的開閉機構（２５）と、前記スプ
   ールの一端に配置され、前記制御機構の非作動時前記ス
   プール（３）を所定の位置に移動せしめる弾性機構（１
   ３）と、前記スプールが前記弾性機構（１３）によって
   前記所定の位置を越えて更に移動されるのを阻止するた
   め前記弾性機構（１３）に係合する停止機構（１９）と
   、スプール（３）に流体圧を作用せしめるための機構（
   １７，１８）とを有し、前記弾性機構（１３）が前記停
   止機構に係合したとき流体圧が前記スプールに作用して
   前記スプールを最終的オフセット位置に移動し、２つの
   サービス口（７，８）をタンクに接続し、前記附加的開
   閉機構が加圧流体入口（６）から加圧流体がサービス口
   に流れるのを阻止することを特徴とする２段流体機構の
   ためのパイロット弁。 （２）　スプール（３）の一端部に流体圧を作用せしめ
   る前記機構が遮断されたサービス口（８）からスプール
   （３）内を延びてその端部に達する通路（１７）とその
   開口（１８）と、前記弾性機構（１３）が前記停止機構
   （１９）に係合したとき又は弾性機構が破損したときを
   除いて常時前記通路（１７）を閉じる塞ぎ機構（１５，
   ４０，５０，５７，１１）より成り、前記通路（１７）
   はこれを通る加圧流体の圧力によって及び塞ぎ機構との
   係合が解除されることによって開かれ、又は流体圧がス
   プールに作用してこれを移動することによって開かれ加
   圧流体がタンクに排出されるようになる特許請求の範囲
   第１項記載の２段流体機構のためのパイロット弁。 （３）　前記塞ぎ機構が弾性機構（１３）によって常時
   押圧されるポペット弁（１５，４０，５０，５７）であ
   る特許請求の範囲第２項記載の２段流体機構のためのパ
   イロット弁。 （４）　ポペット弁（１５）が通路（１７）の一端を常
   時閉じる傾斜突出部を有する特許請求の範囲第３項記載
   の２段流体機構のためのパイロット弁。（５）　ポペッ
   ト弁（５０）が通路（１７）の対向する孔内に挿入され
   、この孔によって形成された通路内の段部に常時係合し
   ている特許請求の範囲第３項記載の２段流体機構のため
   のパイロット弁。（６）　ボール（５７）がポペット弁
   （５０）と通路（１７）内の段部間に介挿されている特
   許請求の範囲第５項記載の２段流体機構のためのパイロ
   ット弁。 （７）　弾性機構（５８）がポペット弁（５０）のヘッ
   ド（５３）とスプール（３）の端部間に介挿されている
   特許請求の範囲第６項記載の２段流体機構のためのパイ
   ロット弁。 （８）　前記塞ぎ機構がスプール（３）の端部の孔（４
   １）の内端とエンドキャップ（１４）の内方突出部（４
   ２）間に介挿したピン（４０）であり、前記弾性機構が
   エンドキャップ（１４）とスプール（３）の端部間に作
   用し、第２の通路（４４）とその開口（４５）がスプー
   ル（３）に設けられており、前記第２の通路（４４）は
   スプールの他端に延び第１，第２の通路（１７，４４）
   が第３の開閉機構の対応する側に面している特許請求の
   範囲第２項記載の２段流体機構のためのパイロット弁。 （９）　前記弾性機構（１３）が制御機構の１つとして
   作用する特許請求の範囲第１項記載の２段流体機構のた
   めのパイロット弁。 （１０）　前記弾性機構が圧縮スプリング（１３）であ
   る特許請求の範囲第１項記載の２段流体機構のためのパ
   イロット弁。 （１１）　前記通路（１７）は電気的附勢制御機構（９
   ）が作用する前記弾性機構（１３）と反対側のスプール
   の端部迄延びており、この通路が制御機構（９）のロッ
   ド（１１）によって閉じられている特許請求の範囲第２
   項記載の２段流体機構のためのパイロット弁。 （１２）　スプール（３）の一端に流体圧を作用せしめ
   るための前記機構がスプール内の通路であり、関連する
   端部室に対する圧力流体の流れを阻止する機構が設けら
   れている特許請求の範囲第１項記載の２段流体機構のた
   めのパイロット弁。 （１３）　スプール（３）の一端に流体圧を作用せしめ
   るための前記機構がスプールの中間位置から夫々端部に
   延びる２つの通路を有し、附加的開閉機構（２５）が加
   圧流体の流れを阻止しスプールの一端にのみ流体圧が作
   用するようになる迄スプールの両端に流体圧を作用せし
   める特許請求の範囲第１項記載の２段流体機構のための
   パイロット弁。（１４）　前記通路（３１）が端部室を
   連通し、弾性機構（１３）の配置されている側と反対側
   の室が通路（３２）を介してタンク通路（２８）に接続
   されている特許請求の範囲第１項記載の２段流体機構の
   ためのパイロット弁。 （１５）　電気的附勢制御機構（９）に対する通電が断
   たれたとき、２つのサービス口（７，８）が共にタンク
   に接続されるようになるオフセット位置に移動可能なス
   プール（３）を有する２段流体機構のためのパイロット
   弁制御方法において、スプール（３）を前記オフセット
   位置に２段階に移動する第１，第２の工程より成り、前
   記第１の工程ではスプールの一端に作用する弾性機構（
   １３）によってスプールを停止機構（１９）に係合する
   前の位置に移動せしめ、前記第２の工程では加圧流体に
   よってスプールを前記オフセット位置に完全に移動せし
   めることを特徴とする方法。 （１６）　スプール（３）を前記オフセット位置に完全
   に移動せしめるための流体圧が主弁内の流体圧である特
   許請求の範囲第１５項記載の方法。 （１７）　スプール（３）を前記オフセット位置に完全
   に移動せしめるための流体圧が外部から供給されるもの
   である特許請求の範囲第１５項記載の方法。