JPS63235780A - 電磁操作される切換え弁 - 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、切換え弁のケース内に設けられるスプールが
、電磁切換え操作装置により戻しばね装置の力に抗して
３つの位置へ移動可能であり、操作装置が定格電流にょ
る付勢の際ばね装置の力を超過して、スプールをその外
側終端位置へ片寄らせる、電磁操作される切換え弁に関
する。

〔従来の技術〕

このような電ｅ１操作される液圧切換え弁はドイツ連邦
共和国特許出願公開第２９４３７１４号明細書から公知
であり、そのスプールは端面に設けられて戻しばね装置
を形成する２つのばねにより中間位置に位置ぎめされて
いる。ケースの互いに反対側の両端面に設けられている
２つの単動切換え電磁石は電磁操作装置を形成し、この
操作装置によりスプールが中間位置から両側へ２つの動
作位置へ片寄り可能である。操作装置は、スプールを動
作位置へ片寄らせる力が戻しばね力及び片寄りの際打勝
つべき抵抗より常に大きいように設定されている。この
切換え弁の欠点は、３つの位置を得るために２つの切換
えｉ’ａｌａ１石が必要なことであり、その交互の付勢
と共通な無電流状態がこれら３つの位置を生ずる。

それに応じて差込み接続片を持つ２つの給電導線と場合
によっては悔子装置も必要になる。これは、例えば防爆
のように特別な周囲条件を考慮するため費用のかかる特
殊電磁石が必要になる時、特に重要である。更に２つの
切換え電磁石は、特定の使用事例では必ずしも得られな
い大きい占有場所を必要とする。

更にドイツ連邦共和国特許出願公開第３２０５８６０号
明細書から、原理的に４ポート３位置弁として構成され
ている２段構造の電磁操作される切換え弁も公知である
。費用を節約するため、比例電磁石及び付加的な切換え
電磁石により、パイロット制御切換え弁のスプールを駆
動することを考慮している。ここでは簡単な切換え弁で
なく、費用のかかる比例弁が用いられ、これにより可変
人力信号に関係して容積流量が制御可能である。このた
めに高価な比例％（ａ石か必要である。２つの電磁石を
設けると、費用のかかる構１造となる。

更にドイツ連邦共和国特許出願公告第１１７９０６８号
明細書から公知の電磁操作される切換え弁では、その弁
部材が３つのばねから成るばね装置と共同作用して、戻
し力を電磁石の力特性曲線の経過に合わせている。この
場合２つの位置のみのために直接制御される座弁が用い
られ、３位置弁としては適していない点が不利である。

更にこのばね装置により比較的複雑な構造となる。

〔発明が解決しようとする１１ｌ５） 本発明の課順は、これらの欠点のない一比較的簡単な切
換え弁を提供することである。

（！！１１Ａを解決するための手段〕 この課題を解決するため本発明によれば、操作装置が単
一の切換え電磁石から成り、ばね装置が切換え電磁石に
抗して作用する少なくとも２つのばねを持ち、力持性曲
線図におけるこれらのばねの力帯域が３つの位置の中間
位置を示す力急変部を持ち、中間位置に対応する部分付
勢の際、切換え電磁石がばね装置の力帯域と力急変部の
範囲において交差する行程−力特性曲線を持っている。

〔発明の効果〕

本発明により電磁操作される切換え弁は、単一の切換え
電磁石により３位置弁が得られるという利点を持ってい
る。差込み接続片及び給電導線を持つ第２の電磁石は不
要になるので、安価で空間を節約する構造が可能となる
。更に切換え弁が簡単な手段で実現され、直接制御され
る構造及びパイロット制御される構造に適用可能である
。

従属請求項にあげた手段により、請求項１に示す切換え
弁の有利な展開と関部可能である。

Ｂ単かつ安価でこじんまりした構造と確実な動作を助長
する請求項２．３及び４による構成は特に有利である。

請求項５による構成は有効で、それにより単一の切換え
電磁石を２つの異なる行程−力特性曲線に従って動作さ
せることができる。更に請求項６による構成が有利で、
それにより切換え電磁石の動作が不足電圧とは蕪関係に
なる。更にそれにより切換え電磁石の過付勢がよく制御
され、これによりカゲインが高まるのみならず、短い切
換え時間により動作速度が高まる。更に請求項７により
電気制御装置が制御筒から電磁石へ移されると有利で、
それにより制御筒における熱発生を低減することができ
る。電子制御装置をこのように切換え電磁石に設けると
、制御が有利になり、切換え過程の始めに大きい電流で
、また切換え過程の終りに減少した電流で動作させるこ
とができる。請求項８による構成によって安全機能が有
利に得られる。請求項１Ｏないし１２による構成は極め
て有利で、それにより３つの位置用のパイロット制御さ
れる切換え弁は単一の切換え電磁石ですみ、特に高度の
安全上の要求にとって充分である。この場合流れの特に
大きい力も主弁の縦スプールの所で制御されて、パイロ
ット制御するスプールに有害な彫物を及ぼさないように
することができる。更にパイロット制御弁における切換
え位置の通過の際、主弁への有害な影軛が回避される。

それ以外の有利なａＳは図面の説明かられかる。

〔実施４ＩＡ１〕 本発明の実３１ＩｉｊＩＡＩが図面に示されており、以
下これについて説明する。

第１図は、２段４ポート３位置弁として構成されて４ポ
ート３位−切換え弁１１とこれにより制御される主弁と
を含む制御弁１０を示している。

切換え弁口はケース１３を持ち、このケースの第１の端
面１４に単動切換え電磁石１５が取付けられ、反対側の
第２の篩面１６では、ケース１３を貫通するス、プール
穴１７がｆｉ１８により閉じられている。

スプール穴１７内にはスプール１９が漏れなく摺動案内
されて、流入接続口２１又は戻り＃続口２２と２つの負
荷接続口２３．２４との間の圧力媒体接続を制御する。

スプール１９は、第２の端面１６の方へ開くスプール穴
１９の旋削部２６内に設けられているばね装置２５によ
り、ケースに個宛したストッパ２７へ向かつて右方へ押
され、切換え電磁石１５の付勢の際その押し棒２８によ
りばね装置２５の力に粕１シて４１図の左方へ片寄り可
能である。

ばね装置２５は内側の第１のばね２９を持ち、このばね
は一方ではケース９１８に支持され、他方ではスプール
１９の環状端面３１に支持されている。第１のばね２９
に対して同心的にもつと大きい１径を持つ第２のばね３
２が設けられて、一方では！１１Ｂに支持され、他方で
はほぼさや状に形成されたばね受け３４のつば３３に支
持され、このつば３３は旋削ｓ２６のケースに固定した
段部３５に当っている。第１Ｑ？ｌに示すスプール１９
の終端位＃３６で、第１のばね２９はスプール１９をケ
ースに１１１９したストッパ２７へ押付け、この位置で
ばね受け３４とスプール１９の端面３１との間に、スプ
ールの終端位ｒｊ１１３６と中間位置３８との間におけ
るスプールの行程に等しい間１１／ｊ３７が形成されて
いる。

第１図による切換え弁に属する第２図の切換え記号が示
すように、ばねにより位置ぎめされる図示した終端位置
３６では、両方の負荷接続口２３．２４が戻り接続口２
２に接続され、流入接続口２１は遮断されている。これ
に続く中間位置３８は交差位置として構成され、負荷接
続口２４が流入接続口２１に接続され、負荷ＰＩｆ：続
口２３は圧力を除かれている。スプール！９は更に第３
の切換え位置として第２の終端位置３９を持ち、この位
置は平９行位置として構成されている。

第２図に関連して第１図に示すように、切換え弁１１は
４ポート３位置弁として構成されている・主弁１２のパ
イロット制御に投置つ。主弁は位置ぎめばね４１，４２
により中立位置４３に位置ぎめされる縦スプール４４を
持ち、この縦スプールは液圧により両側へ第１の動作位
置４５及び第２の動作位置４６へ片寄り可能である。

この目的のため主弁１２の両方の制御接続口４７゜４８
はパイロット制御切換え弁１１の負荷接続口２Ｌ２４に
接続されている。制御接続口４７．４８から位置ぎめば
ね４１．４２を収容する圧力室４９゜Ｓ□ｔへ通ずる制
御接続通路にはそれぞれ制動手段としての絞り逆止め弁
５２．５３が挿入されて、切換え弁１１から流入する制
御流を制動する。

第２図に関連して第１図に示すように、縦スプール４４
は、その中立位ｆｉ１４３において両方のモータ接続口
５４．５５を遮断し、両方の動作位置４５．４６で接続
口５Ｌ　５５を流入接続口２１又は戻り接続口２２へ交
互に接続するように、構成されている。

パイロット制御される制御弁１０の作用を以下に説明す
るが、特性白線図に切換え電磁石１５とばね装＠２５の
力経過を示す第３図も同時に参照する。

第１図に示す制御弁１０の位置では、切換え電磁石１５
は付勢されないので、第１のばね２９はスプール１９を
ケースに固定したストッパ２７へ向かつて図示した第１
の終端位９３６へ押付け、この位置で主弁１２の両方の
圧力室４９．５１は戻り接続口２２へ圧力を除かれてい
る。位置ぎめばね４１，４２は縦スプール４４を図示し
た中立位ｆａ４３に保ち、この位置で両方のモータ接続
口５４．５５が液圧的に御所されている。従って切換え
電磁石！５が放障すると、主弁１２により制御されるモ
ータはそのつどの位置に保たれることによって、安全機
能が得られる。この終端位置３６が第３図にも示され、
第１のばね２９の力特性曲線５６により、スプール１９
をその位置に保つ力Ｆ１が決定される。

主弁１２の縦スプール４４を右方へ第２の動作位置４６
へ片寄らせる場合、切換え電磁石１５が完全に給電され
る。押しＰＩ＃２Ｂを介して切換−電磁石１５はスプー
ル１９を始めて内側の第１のばね２９の方へ移動させて
、その端面３１がばね受け３４へ当るようにする。引線
く経過において切換えｇ＆磁石１５は、ばね受け３４を
介してスプール１９を更に外側の第２のばね３２の方へ
、例えばばね受け３４が［１８へ当ることによって限定
可°能な第２の終端位ｔｌ１３９まで移動させる。

第２の終端位置３９において制御油は負荷接続口２３及
び制御接続口４７を介して左の圧力室４９へ達して、位
置ぎめばね４２の力に抗して縦スプール４４を第２の動
作位＠４６へ片寄らせる。

それにより圧力媒体は流入接続口２１からモータ接続口
５４へ流れ、第２のモータ接続口５５は圧力を除かれる
。

第３図に関連して第２図に特に明らかに示すように、こ
の切換え過程ではスプール１９は中間位＠３゛８を通過
する。この場合絞り逆止め弁５２及び５３の制動作用に
より、また主弁１２の縦スプール４４の正の重なりの大
きさをそれに応じて充分に設定することにより、スプー
ル１９の中間位ｒａ３８の通過中に反対側への縦スプー
ル４４の一時的な短時間片寄りが、縦スプール４４の定
格行程に対して比較的小さく、従ってこの効果が主装置
へ波及効果を及ぼさないようにすることができる。この
正の重なり及び制動にもかかわらず、対比可能な流量用
の直接制御される装置に比較して少ない切換え時間がこ
の制御弁１０により得られる。

更に第３図に示すように、完全給電の際切換え電磁石１
５は行程−力特性曲ａ！５７に従って動作し、この特性
曲線はすべての切換え位１１ｉ３６゜３８、３９におい
てばね装置２５に対応する力帯域５８を庁°過してい°
る。力帯域５８は、位１ｉ１３６と３８との間の第１の
部分５９においては、第１のばね２９の力特性曲線５６
により決定される。位ｆａ３８と３９との間の範囲にお
ける力帯域５８の第２の部分６１は、第１のばね２９の
力特性曲線５６と第２のばね３２の力特性曲線６２とに
より決定、される力の和から得られる。両方の部分５９
、６１はスプール１９の中間位置３８を示す力急変部６
３により互いに接続され、この中間位置でスプールの端
面３１は、ケースに固定した段部３５に支持されるばね
受け３４へ当る。

主弁１２の縦スプール４４を第１図に関して左方へ第１
の励作位＠４５へ片寄らせるため、単一の切換え電磁石
１５が定格負荷に比較して部分的にのみ給電される。そ
の際切換え電磁石１５は第３図に示す第２の行程−力特
性曲線６４に従って動作し、この特性曲線は力急変部６
３の範囲においてはり装置２５の力帯域５８との確実な
交差点を生ずる。この交差点は、スプール１９がばね受
け３４へ当りしかも外側の第２のばね３２の予荷重が電
磁力に抗する力急変部６３を生ずる時のスプールの行程
において得られる。スプール１９のこの中間位Ｍ１３８
において、制御油は負荷接続口２４を介して圧力室５１
へ達し、それにより主弁１２の縦スプール４４は左方へ
第１の動作位１ｉｉ１４５へ片寄る。それにより流入接
続口２１からの圧力媒体はモータ接続口５５へ達し、他
方のモータ接続口５４は圧力を除かれる。

従って単一の切換え電磁石１５により、簡単にこしんま
り構成される制御弁１０が得られて、３つの所定の切換
え位置を持ち、更に安全上の高度の要求を満たす。

第４図は第２の切換え弁７０を直接制御される構造で簡
単化して示し、ここでは切換え電磁石１５に増幅器７１
が付属している。制御装置７２により増幅器７１へ異な
るレベルの電圧を印加できるので、切換え電磁石１５を
２Ｍ類の電流で負荷することができる。

第５図は切換え電磁石１５に増幅器７１を設けられる第
３の切換え弁７５を示し、この増ｇ器のエネルギ供給は
環状導線７６から行なわれ、その切換え信号はデータバ
ス７７かう得られる。

増幅器７１が切換え電磁石１５に設けられている第２及
、び第３の切換え弁’７０．７５の制御装置により、切
換え電磁石１５の付勢のため２つの異なる大きさの電流
が簡単に発生され、増幅器７１へ適当な目標値が入力信
号として印加される。その際増幅器７１が電子装置とし
て構成されて、パルス運転で切換え電磁石１５を駆動す
ると有利である。それにより不足電圧又は温度変化によ
る有害な影響が一層よく回避される。

パルス運転は信号のパルス幅変調で行なうことができる
。

本発明の思想から逸脱することなく、図示した実施例の
変更はもちろん可能である。単一の切換え電磁石を持つ
直接制御構造の切換え弁１１は３つの位置を可能にする
が、付属の４ポート３・位１Ｍ主弁を持つ第１図の構造
は特に有利な組合わせである。電子増幅器では、切換え
電磁石の過付勢によりカゲインを利用し、それにより切
換え電磁石１５の高い動作速度従って短い切換えｗＨを
得るのが特に有効である。更に増幅器による電子制御は
、最初の大きい電流の後に行程、時間又は保持′？８流
に関係する電流低減を行なうような切換え過程を可能に
する。定格電流という概念は、部分電流に比較して上の
レベルにある切換え電磁石の負荷を意味するので、この
ａｈは切換え電磁石の銘板に示される定格負荷に狭く解
すべきではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による切換え弁が主弁をパイロット制御
する第１の実施例の縦断面図、Ｎ２図は２段制御弁の接
続図、第３図は本発明による切換え弁の切換え電磁石及
びばね装置の特性曲線図、第４図及び第５図は本発明に
よる切換え弁の第２及び第３の実施例の概略接続図であ
る。 １１、７０．７５・・・切換え弁、１３・・・ケース、
１５・・・切換え電磁石、１９・・・スプール、２５・
・・ばね装置、２９，３２・・・ばね、３６．３９・―
・終端位置、３８・・・中間位置、５７．６４・・・切
換え電磁石の行程−力特性曲線、５８・・・力帯域、６
３・・・力急変部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　切換え弁のケース内に設けられるスプールが、電磁
   切換え操作装置により戻しばね装置の力に抗して３つの
   位置へ移動可能であり、操作装置が定格電流による付勢
   の際ばね装置の力を超過して、スプールをその外側終端
   位置へ片寄らせるものにおいて、操作装置が単一の切換
   え電磁石（１５）から成り、ばね装置（２５）が切換え
   電磁石（１５）に抗して作用する少なくとも２つのばね
   （２９，３２）を持ち、力特性曲線図におけるこれらの
   ばねの力帯域（５８）が３つの位置（３６，３８，３９
   ）の中間位置（３８）を示す力急変部（６３）を持ち、
   中間位置（３８）に対応する部分付勢の際、切換え電磁
   石（１５）がばね装置（２５）の力帯域（５８）と力急
   変部（６３）の範囲において交差する行程−力特性曲線
   （６４）を持つていることを特徴とする、電磁操作され
   る切換え弁。 ２　ばね装置（２５）が２つの互いに同心的なばね（２
   ９，３２）を持ち、その第１のばね（２９）がケースに
   固定した部材（１８）とスプール（１９）の端面（３１
   ）とに支持され、第２のばね（３２）が一方ではケース
   に固定した部材（１８）に、他方ではばね受け（３４）
   を介して、３つの位置（３６，３８，３９）のうち中間
   位置（３８）に対応するケースに固定した段部（３５）
   に支持されていることを特徴とする、請求項１に記載の
   切換え弁。 ３　外側の第２のばね（３２）が内側の第１のばね（２
   ６）より急峻な力特性曲線（６２）を持つていることを
   特徴とする、請求項２に記載の切換え弁。 ４　ばね装置（２５）と切換え電磁石（１５）がスプー
   ル（１９）の反対側端部に設けられていることを特徴と
   する、請求項１ないし３の１つ又はそれ以上に記載の切
   換え弁。 ５　切換え電磁石（１５）が電気制御装置（７１，７２
   ，７７）に接続され、この電気制御装置を介して切換え
   電磁石（１５）が少なくとも２つの目標値で制御可能で
   あることを特徴とする、請求項１ないし４の１つ又はそ
   れ以上に記載の切換え弁。 ６　電気制御装置（７１，７２，７７）が切換え電磁石
   （１５）をパルス運転で駆動することを特徴とする、請
   求項５に記載の切換え弁。 ７　電気制御装置の増幅器（７１）が切換え電磁石（１
   ５）に設けられていることを特徴とする、請求項５又は
   ６に記載の切換え弁。 ８　スプール（１９）が４ポート３位置切換え弁（１１
   ）の一部を形成し、切換え電磁石 （１５）の付勢されない時ばね装置（２５）により、２
   つの負荷接続口（２３，２４）を戻り接続口（２２）に
   接続し特に流入接続口（２１）を遮断する終端位置（３
   ６）に位置ぎめされていることを特徴とする、請求項１
   ないし７の１つ又はそれ以上に記載の切換え弁。 ９　圧力を除かれる位置としてのこの終端位置（３６）
   に、２つの動作位置として交差位置（３９）及び平行位
   置（３８）が続いていることを特徴とする、請求項８に
   記載の切換え弁。 １０　切換え弁がパイロツト制御される制御弁（１０）
   の構成部分であることを特徴とする、請求項１ないし９
   の１つ又はそれ以上に記載の切換え弁。 １１　負荷接続口（２３，２４）が液圧操作される４ポ
   ート３位置主弁（１２）の制御接続口 （４７，４８）に接続され、この主弁のばねにより位置
   ぎめされる縦スプール（４４）が、中間位置（４３）か
   ら両側へ２つの動作位置（４５，４６）へ片寄り可能で
   あることを特徴とする、請求項１ないし１０の１つ又は
   それ以上に記載の切換え弁。 １２　主弁（１２）の制御通路（４７，４９；４８，５
   １）へ、縦スプール（４４）の運動を制動する手段（５
   ２，５３）が挿入されていることを特徴とする、請求項
   １０又は１１に記載の切換え弁。