JPS63130981A - 電磁式流量調整弁 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、カフィードバック形、位置追従形又は直動形
による主スプールの駆動方式を有する電磁式流量調整弁
に関し、特に主スプールの変位を検知する位置センサを
装着した電磁式流量調整弁に関する。

（従来技術） 従来、この種の電磁式流量調整弁としては、カフィード
バック形による主スプールの駆動方式を例にとると、例
えば第４図に示すものが知られている。

第４図において、１は主スプールであり、主スプール１
の右側にはロッド２及びフィードバックスプリング３を
介してパイロットスプール４が配置され、更にパイロッ
トスプール４の右側には比例ソレノイド５の可動鉄心６
に装着したブツシュロッド７が当接されている。尚、８
はバイアススプリング、９はリターンスプリングである
。

この流量調整動作は、まず主スプール１のバランス状態
は、主スプール断面積をＳ、スプール右側のＡ室の液圧
をＰａ　、左側のＢ室の液圧をＰｂ。

スプリング９のスプリング力をＦｌ、更にフィードバッ
クスプリング３のスプリング力をＦ２とすると、次式で
与えられる。

Ｐａ　−３＝Ｆ１＋Ｐｂ　−３＋Ｆ２ ここで、一般にＦｌ＞＞Ｆ２なので、 Ｐａ−３−Ｆ１＋Ｐｂ−３ となる。

このバランス状態から比例ソレノイド５の吸引力を増加
させると、ブツシュロッド７によりパイロットスプール
４が左方向へ移動し、Ｂ室の液圧Ｐｂはリターンライン
圧力ｐｒに抜かれて低下し、主スプール１は右方向に移
動して開口面積を広げて通過流量を増加し、主スプール
１の移動でフィードバックスプリング３を圧縮してパイ
ロットスプール７を中立位置に戻し、カフィードバック
方式によるスプール駆動が行なわれる。

一方、主スプール１の入口油路の途中には、圧力補償ピ
ストン１０が設けられ、主スプールの入口圧力をＰｌ、
出口圧力をＦ２とすると、圧力補償ピストン１０は前後
差圧ΔＰ−Ｐ１−Ｐ２をセットスプリング１１で定まる
一定差圧となるように作動し、主スプール１の弁開度で
定まる調整流量を一定流量に保つ。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の電磁式流量調整弁にお
いて、ヒステリシス、分解能、再現性がシビアに要求さ
れる用途にあっては、比例ソレノイドに入力指令に応じ
た駆動電流を直接供給して流量調整を行なうオープンル
ープによる制御では充分な制御性能が得られないため、
主スプールの位置を検出して入力指令との偏差に基づい
て比例ソレノイドを駆動するフィードバック制御が必要
となる。

しかし、主スプールの軸方向にはパイロットスプール４
、比例ソレノイド５が配設されているため、主スプール
１に対する位置センサの装着はユニット取付面１２とな
る左側で行なわなければならず、そのためユニット取付
面は図示の状態で下側の面１３側に変更して主スプール
１を横向きとした配置構造に直さざるを得ない。この結
果、この種の電磁式流量調整弁が本来もっていたスペー
スファクターが著しく損われ、また位置センサ付きと位
置センサ無しでボディ本体も２種類準備しなければなら
ないという問題があった。　このような問題は、主スプ
ールによりノズルとフラッパの開度を一定に保つように
駆動する位置追従形、及び比例ソレノイドのブツシュロ
ッドを直接主スプールに当接した直動形の駆動方式につ
いても同様であった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、スペースファクターの高いボディ本体を変更する
ことなく主スプールの変位を検出する位置センサが装着
できるようにした構造の電磁式流量調整弁を提供するこ
とを目的する。

この目的を達成するため本発明にあっては、パイロット
スプールを備えたカフィードバック形、ノズルとフラッ
パを備えた位置追従形、直動形等による主スプールの駆
動方式を有する電磁式流量調整弁に於いて、主スプール
の軸方向に配設されたパイロットスプール、ノズル・フ
ラッパ、比例ソレノイド等に貫通孔を設け、この貫通孔
に主スプールの軸端に一端を固着したセンサロッドを）
Ｍ動自在に嵌め入れ、比例ソレノイドの軸方向外側に位
置センサを装着すると共に位置センサのコアを比例ソレ
ノイドを貫通したセンサロッドの他端にａ看して主スプ
ールの位置を検出するように構成したものである。

（作用） このような本発明の構成によれば、主スプールに取付け
たセンサロッドをパイロットスプール１、ノズル・フラ
ッパ、比例ソレノイド等の貫通孔に通すことで比例ソレ
ノイドの軸方向外側に位置センサを簡単に装着すること
ができ、しかもボディ本体の配置構造を変更する必要が
ないことから、位置センサの有無につきボディ本体を共
通化することができる。

（実施例） 第１図はカフィードバック型を例に取って本発明の一実
施例を示した断面図である。

まず構成を説明すると、ボディ本体１５内には主スプー
ル１が摺動自在に設けられ、主スプール１はリターンス
プリング９により左方向に付勢されている。このリター
ンスプリング９の組込み部分には、ロッド取付部材１６
が嵌込み固定され、ロッド取付部材１６の右側はストッ
パ部材１７を貫通してパイロットスプール４側に取出さ
れており、パイロットスプール４との間にフィードバッ
クスプリング３を組込んでいる。パイロットスプール４
に続いては比例ソレノイド５が装着され、比例ソレノイ
ド５の可動鉄心６に固着又は一体に形成したブツシュロ
ッド７の先端をパイロットスプール４に当接している。

このような主スプール１の右側軸方向に順次配置された
パイロットスプール４、比例ソレノイド５のブツシュロ
ッド７及び可動鉄心６の中心には軸方向に貫通孔１８が
形成され、この貫通孔１８の中に主スプール１の右側に
装着したロッド取付部材１６の右端に一端を固着したセ
ンサロッド２０を摺動自在に組込んでいる。

比例ソレノイド５の軸方向外側には主スプール１の変位
量を検出する位置センサ２２が装着される。

この位置センサ２２は、センサ取付ハウジング２３の内
部にボビン２４を組込み、ボビン２４の外周の３箇所に
巻線２５を備え、更にボビン２４の内部中心軸方向にコ
ア２６を備え、コア２６を比例ソレノイド５の貫通孔１
８を通して取出したセンサロッド２０の先端に固着して
いる。尚、比例ソレノイド５のブツシュロッド後端には
バイアススプリング８が組込まれ、バイアススプリング
８のスプリング力は流量調整ビス８ａにより手動調整す
ることができる。

又、比例ソレノイド５の軸方向外側に装着される位置セ
ンサ２２はエアベント２７を備えたハウジング２８を介
して行われる。

一方、ボディ本体１５に於ける主スプール１に対する流
入油路の途中には、圧力補償ピストン１０が組込まれ、
セットスプリング１１で定まる一定差圧となるように主
スプール１の前後差圧を調整するようにしている。

次に第１図の実施例の作用を説明すると、主スプール１
の右側軸方向に順次配設されたパイロットスプール４、
及び比例ソレノイド５のそれぞれに貫通孔１８を設け、
この貫通孔１８を通して主スプール１の動きを伝えるセ
ンサロッド１８を挿通して比例ソレノイド５の軸方向外
側に取出すようになるため、比例ンレノイド５に続いて
軸方向外側に位置センサ２２を容易に装着することがで
きる。このため本体ボディ１５に於けるユニット取付面
１２の位置を変更する必要がなく、更に位センサ２２の
有無に係わらず同じボディ本体１５をそのまま使用する
ことができる。

一方、流量調整の動作は、所定の流量制御状態に於いて
、パイロットスプール４は図示の中立位置にあり、主ス
プール１は左側のＡ室の液圧Ｐａによる右方向の力と、
右側の液室Ｂに対するパイロットスプール４からの液圧
Ｐｂにスプリング３のスプリング力Ｆ１を加えた左方向
の力とのバランス状態で適宜の開度を保っている。

このバランス状態で入力指令により比例ソレノイド５の
駆動電流を増加してブツシュロッド７の左方向の力を増
加したとすると、パイロットスプール４が左方向に移動
し、液室Ｂの液圧Ｐｂをリターンライン圧力ｐｒに扱い
て低下させ、このため主スプール１は右方向に移動して
弁開度を開き、フィードバックスプリング３を圧縮して
バランス状態を保つようにパイロットスプール４を中立
位置に戻す。

このような入力指令に基づく比例ソレノイド５の駆動に
よる主スプール１の動きはセンサロッド２０を介して位
置センサ２２で検出され、位置センサ２２の検出位置を
フィードバック量として入力指令との偏差を求め、この
位置偏差に基づいて比例ソレノイド５の駆動電流を制御
することで、オープンループ制御に比べ極めて精度の高
いフィードバック制御ができる。

勿論、圧力補償ピストン１０は主スプール１の制御状態
のいかんに係わらず常に前後差圧△Ｐを略一定に保つよ
うに作動する。

第２図は位置追従形を例にとって本発明の他の実施例を
示した断面図である。

第２図に於いて、ボディ本体１５内には主スプール１ａ
が組込まれ、主スプール１ａの開度制御により流量調整
を行う。主スプール１ａの右側にはノズル３２が一体に
形成され、ノズル３２に対向してボディとの間にスプリ
ング３５を介在してフラッパ３４が設けられる。ノズル
３２に対してはパイロット減圧弁３６からのパイロット
液圧がオリフィス３８を介して供給されている。

フラッパノズル３４は比例ソレノイド５のブツシュロッ
ド７の先端にスプリング３５の押圧を受　　、、けて装
着されており、比例ソレノイド５によりフラッパ３４の
ノズル３２に対する開口面積を可変できるようにしてい
る。

このようなノズル３２とフラッパ３４を備えた位置追従
形の電磁式流量調整弁についても、主スプール１ａの右
側軸方向に配設したノズル３２、フラッパ３４、比例ン
レノイド５のブツシュロッド７及び可動鉄心６のそれぞ
れには貫通孔１８が設けられ、貫通孔１８の中に主スプ
ール１ａの右端に一端を固着したセンサロッド２０＠ｋ
ｇ動自在に嵌め入れており、比例ソレノイド５の軸方向
外側にエアベント２７を備えたセンサ取付ハウジング２
８を介して位置センサ２２を装着しており、位置センサ
２２における巻線２５を備えたボビン２４の内部に配置
されるコア２６を比例ソレノイド５におけるブツシュロ
ッド７の後端から取出されたセンサロッド２０の他端に
固着するようにしている。

更に主スプール１ａに対する流入油路の途中には、並列
にリリーフ形圧力補償ピストン１０ａが設けられており
、リリーフ形圧力補償ピストン１Ｑａは主スプール１ａ
における開口面積３０の前後差圧ΔＰをセットスプリン
グ１１で定まる略一定差圧に保つようにリリーフ作動を
行なう。

この第２図に示す位置追従形流量調整弁の動作は次のよ
うになる。

まず主スプール１ａは室への液圧ｐａと室Ｂの液圧Ｐｂ
とにより液圧パイロット駆動される。

即ち、室Ａにはパイロット減圧弁３６を通った一定液圧
ｐａが作用し、一方、室Ｂはパイロット減圧弁３６から
のパイロット液圧をオリフィス３８を介して受け、ノズ
ル３２とフラッパ３４の間のギャップによる背圧Ｐｂが
作用する。

この結果、主スプール１ａはノズル３２とフラッパ３４
間の開口面積をオリフィス３８の開口面積に等しくなる
ようにフラッパ３４の位置に追従することで流量調整を
行なう。フラッパ３４は比例ソレノイド５のブツシュロ
ッド７により軸方向に移動し、例えば比例ソレノイド５
の駆動電流を増加してフラッパ３４を左方向に移動した
とすると、ノズル３２とのギャップが狭まることから、
このギャップ間隔を一定に保つように主スプール１ａが
左方向に追従移動し、開口面積３０を増加して調整流量
を増やすようになる。

一方、リリーフ形圧力補償ピストン１０ａにあっては、
ポンプの流量から負荷への制御流量を除いた余剰流量を
タンクに戻すように作動し、主スプール１ａの開口部の
前後差圧はセットスプリング１１で定まる一定差圧に制
御される。即ち、ポンプ吐出圧力は（負荷圧力）＋（主
スプール前後差圧）で省エネルギー運転が行なわれるこ
ととなる。

更に、比例ソレノイド５によるフラッパ３４の動きに追
従した主スプール１ａの動きは、センサロッド２０を介
して位置センサ２２に伝えられ、位置センサ２２の検出
出力をフィードバック量として入力指令との偏差に基づ
く比例ソレノイド５の駆動を行なうことで、高精度の流
量制御を行なうことができる。

この第２図の実施例にあっても、ノズル３２、フラッパ
３４及び比例ソレノイド５を軸方向に貫通した貫通孔１
８にセンサロッド２０を１雷動自在に通して比例ソレノ
イド５の軸方向外側に位置センサ２２を装着できるよう
にしているため、本体ボディ１５は位置センサ２２の有
無に係わらず共通化することができる。

第３図は直動形を例にとって本発明の他の実施例を示し
た断面図である。

第３図において、本体ボディ１５に組み込まれた主スプ
ール１ｂの右側には比例ソレノイド５におけるブツシュ
ロッド７が直接当接され、比例ソレノイド５により直接
主スプール１ａを移動して流量調整を行なうようになる
。

このような直動形流量調整弁にあっても、主スプール１
ｂの右側に設けた比例ソレノイド５におけるブツシュロ
ッド７及び可動鉄心６には軸方向の貫通孔１８が設けら
れ、この貫通孔１８の中に主スプール１ｂの軸端に一端
を固定したセンサロッド２０を摺動自在に嵌め入れ、比
例ソレノイド５の軸方向外側にエアベント２７を備えた
センサ取付ハウジング２８を介して位置センサ２２を装
着している。

更に、主スプール１ａに対する入口油路の途中には、第
１図の実施例と同様、セットスプリング１１を備えた圧
力補償ピストン１０が設けられている。

この第３図に示す直動形の流量調整弁にあっても、比例
ソレノイド５による主スプール１ｂの動きは貫通孔１８
に摺動自在に嵌め入れられたセンサロッド２０を介して
位置センサ２２に伝えられ、センサロッド２０に固着し
たコア２６の動きを巻線２５で検出してフィードバック
量として出力するようになる。

勿論、第３図の直動形にあっても、本体ボディ１５は位
置センサ２２の有無に係わらず共通化することができる
。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、主スプールの
軸方向に配設されたパイロットスプール、ノズル・フラ
ッパ、比例ソレノイ下等に貫通孔を設け、この貫通孔に
主スプールの軸端に一端を固着したセンサロッドを摺動
自在に嵌め入れ、比例ソレノイドの軸方向外側に位置セ
ンサを装着すると共に、位置センサのコアを比例ソレノ
イドを貫通したセンサロッドの他端に装着して主スプー
ルの位置（変位量）を検出するように構成したため、主
スプールを内蔵した本体ボディにおけるユニット取付面
の位置を変更することなく比例ソレノイドの外側に位置
センサを装着して主スプールの変位を検出することがで
き、簡単且つ容易に主スプールの変位を検出する位置セ
ンサを装着することができることから、位置センサに基
づく主スブールのフィードバック制御によりヒステリシ
ス、分解能、再現性等がシビアに要求される用途であっ
ても、高精度の比例ソレノイドによる流量調整を行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例（カフィードバック形）を示
した断面図、第２．３図は本発明の他の実施例（位置追
従形及び直動形）を示した断面図、第４図は従来例を示
した断面図である。 １．１ａ、ｂ：主スプール ３：フィードバックスプリング ４：パイロットスプール ５：比例ソレノイド ６：可動鉄心 ７：プツシユロッド ８：バイアススプリング ９：リターンスプリング １０：圧力補償ピストン １０ａ　：リリーフ形圧力補償ピストン１１：セットス
プリング １２：ユニット取付面 １５：本体ボディ １６：ロッド取付部材 １８二貫通孔 ２０：センサロッド ２２：位置センサ ２３：センサ取付ハウジング ２４：ボビン ２５：巻線 ２６：コア ２７：エアブリーザ ２８：ハウジング ３０：開口面積 ３２：ノズル ３４：フラッパ ３５ニスプリング ３６：パイロット減圧弁 ３８ニオリフイス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 パイロットスプールを備えた力フィードバック形、ノズ
   ル・フラッパによる位置追従形又は直動形等による主ス
   プールの駆動方式を有する電磁式流量調整弁に於いて、 前記主スプールの軸方向に配設されたパイロットスプー
   ル、ノズル・フラッパ、比例ソレノイド等に貫通孔を設
   け、該貫通孔に前記主スプールの軸端に一端を固着した
   センサロッドを摺動自在に嵌め入れ、該前記比例ソレノ
   イドの軸方向外側に位置センサを装着すると共に該位置
   センサのコアを前記比例ソレノイドを嵌通した前記セン
   サロッドの他端に装着して主スプールの位置を検出する
   ように構成したことを特徴とする電磁式流量調整弁。