JPS63303284A - 高速電磁弁装置 - 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、流体通路を高速で開閉する高速電磁弁装置に
関する。

〔従来の技術〕

高速電磁弁装置は流体通路、例えば油圧回路における種
々の制御に用いられる。このような高速電磁弁装置は、
高胚度の切換が可能であり、又、マイクロコンピュータ
等の制御部からのディジタル信号をそのまま入力して作
動することができ、さらに高頻度の切換による流量制御
も可能であるという優れた特性を有する。以下、このよ
うな高速電磁弁装置を図により説明する。

第３図は従来の高速電磁弁装置の断面図である。

図で、１は当該高速電磁弁装置の外殻を形成する本体で
、入力ポート２と、出力ポート３とを有しており、これ
らの入力ポート２と出力ポート３との間に、高速電磁弁
部ＩＡとロジック弁部ＩＢが縦方向に連設して配置しで
ある。高速電磁弁部ｌＡは、その外殻を形成する第１の
スリーブ４と、この第１のスリーブ４に形成された入力
ポート５、この入力ポート５に連通可能な通路６、およ
びこの通路６に連通する出カポ−１７を有するとともに
、当該筒１のスリーブ４に移動可能に設けられ、入力ポ
ート５と通路６ずなわち出力ポードアとの間を開閉可能
なスプール８を備えている。また、ロジック弁部ＩＢは
高速電磁弁部１への第１のスリーブ４を囲むように本体
１の内部に配置される第２のスリーブ９と、この第２の
スリーブ９に形成された入力ポート１０と、この入力ポ
ート１０に連通可能な出力ポート１１と、これらの人力
ポート１０と出力ポート１１との間を開閉するポペット
１２とを有し、このポベツ１−１２の内部には制御室１
３、および人力ポート１０と制御室１３とを連通させる
小径貫通孔】４とを有している。

１５はポペット１２０制御室１３に配置され、ポペット
１２およびスプール８に対して復帰力を付与可能な戻し
ばね、１６は第１のスリーブ４と第２のスリーブ０の間
、すなわちスプール８とポペット１２との間に配置され
、スプール８およびポペット１２の移動を規制可能なス
トッパである。

−ヒ記した戻しばね１５およびス１ヘツバ１６は、高速
電磁弁部ＩＡおよびロジック弁部ＩＢ双方の構成部品を
兼ねている。そして、ロジック弁部ＩＢの入力ポート１
０は本体１の入力ポート２に連通ずるとともに、上述し
たように小径貫通孔１４を介して制御室１３に連通して
いる。また、制御室１３はストッパ１６に形成した孔部
を介して高速電磁弁部ＩＡの入力ポート５に連通してい
る。また、ロジック弁部ＩＢの出力ポート１１と高速電
磁弁部ＩＡの出力ポードアとは、本体１内に設けられた
該本体１の出力ポート３に連通する通路１７に連通して
いる。

この従来の高速電磁弁装置の動作は次のとおりである。

すなわち、高速電磁弁部ＩＡのコイルが励磁されない時
にあっては、スプール８は戻しばね１５によって図示上
方に押圧され、したがって本体１の入力ポート２）ロジ
ック弁部ＩＢの入力ポート１０、小径貫通孔１４、制御
室１３、高速電磁弁部ＩＡの入力ポート５を経て、高速
電磁弁部ＩＡの通路６および出力ポードア、本体１の通
路１７、出力ポート３に連なる油路は、第１のスリーブ
４とスプール８によって形成されるシート部でしゃ断さ
れる。

また、本体１の入力ポート２の圧力と制御室１３の圧力
とは等しくなり、ポペット１２の上面および下面間の受
圧面積差による押付力と、戻しばね１５の力とによって
、ポペット１２が図示下方に押圧され、これにより本体
ｌの入力ポート２）ロジック弁部ＩＢの入力ポート１０
、出力ホ−Ｈ１、通路１７、本体１の出力ポート３に連
なる油路はしゃ断される。

そして、高速電磁弁部ＩＡのコイルが励磁されると、当
該高速電磁弁部ＩＡのスプール８は戻しばね１５の力に
抗して図示下方に移動し、これによって制御室１３内の
油は当該高速電磁弁部ＩＡの入力ポート５、通路６、出
力ポードア、通路１７を経て本体１の出力ポート３から
急速に排出される。また、本体１の入カポ−１−２から
ロジック弁部ＩＢの人力ポート１０を経て導かれる油は
、小径貫通孔１４において絞られ、このため直ちには制
御室１３内に流入しない。これによって、制御室１３の
圧力は、上述した高速電磁弁部ＩＡからの流出により減
圧され、ポペット１２の人力ポート１０側端面に加わる
力、および出力ポー１−１１側に位置する端面に加わる
圧力によってポペット１２を図示上方に押上げようとす
る力が、制御室１３の圧力および戻しばね１５の力によ
ってポペット１２を図示下方に押圧しようとする力より
も大きくなり、ポペット１２はストッパ１６に当るまで
上昇する。これにより、ロジック弁部ＩＢの入力ポート
１０と出力ポート１１が連通し、本体１０入カポート２
から流入する油はロジック弁部ＩＢの入力ポート１０、
出力ポート１１、通路１７を経て、高速電磁弁部ＩＡの
出力ポードアから流出する油と合流して、本体１の出力
ポート３から排出される。なおこのとき、ポペット１２
の上方への移動に伴って戻しばね１５はたわめられ、こ
れによってスプール８を上方に押上げようとする力が増
加するが、高速電磁弁部ＩＡの励磁によってスプール８
を下方に抑圧する力の方がはるかに大きいので当該スプ
ール８か押上げられることばない。

第４図は第３図の装置を用いたサーボシリンダの油圧回
路図である。第３図に示す高速電磁弁装置は油圧回路で
は第４図のように示すことができる。第４図で、第３図
に示す部分と同一部分には同一符号が付しである。Ｉ９
は油圧ポンプ、１９ａは油圧ポンプ１９の斜板、２０は
斜板１９ａの傾転を制御するサーボシリンダ、２１は油
圧源、２２は斜板１９ａの傾転位置検出器である。

サーボシリンダ２０の駆動は２つの高速電磁弁装置Ｖ、
、Ｖ２により制御される。即ち、高速電磁弁装置ｖ１を
オン、高速電磁弁装置ｖ２をオフとすると、油圧源２１
の圧油は高速電磁弁装置■１を経てサーボシリンダ２０
の左室に供給され、その受圧面積差によりサーボシリン
ダ２０のピストンは右行し、これに応じて斜板１９ａが
駆動される。次に、両高速電ＣＰ１．弁装置Ｖ、、Ｖ２
ともオフにすると、ザー；Ｊζソリンダ２０の左室は油
圧源２１および油タンクとの連通を遮断され、サーボシ
リンダはそのときの位置を保持されて停止状態となる。

又、高速電磁弁装置■１をオフ、高速電磁弁装置Ｖ２を
オンにすると、サーボシリンダ２０の左室は高速電磁弁
装置ｖ　ｚを経て油タンクと連通し、サーボシリンダの
ピストンは左行し、これに応じて斜板１９ａが駆動され
る。このように、高速電磁弁装置ｖ、、ｖ、を適宜オン
、オフすることにより斜板１９ａの傾転を制御して油圧
ポンプ１９の吐出流量を制御することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般に、高速電磁弁装置に対しては高い応答性が要求さ
れる。これは、第４図に示す使用例の場合をみても明ら
かである。即ち、油圧ポンプ１９の圧油で駆動されるア
クチュエータを所定の態様で駆動させるためには、油圧
ポンプ１９の吐出流量を所定の値に制御しなければなら
ず、このためには高速電磁弁装置が指令に応じて直ちに
オン・オフする必要がある。

ところで、第３図に示す従来の高速電磁弁装置にあって
は、ポペット１２を開閉させる制御室１３の圧力は、小
径貫通孔１４の径と高速電磁弁部１Ａの開口部絞りによ
って制御される。したがって、開弁時には、高速電磁弁
部ＩＡの絞りに比べて小径貫通孔１４を絞るほど圧力の
立上がりが早く、応答性が向上し、逆に開弁時には、小
径貫通孔１４の径を大きくするほど制御室１３への流入
量が多くなって制御室１３内の圧力の立上がりが早くな
り応答性が向上する。

従来、小径貫通孔１４の径は、上記相反する条件の存在
のため、使用分野に応じて、開弁又は閉弁のいずれか一
方の応答性を重視して決定していた。例えば、第４図に
示すサーボシリンダ２０の駆動制御の場合には、閉弁が
遅れるとその分だけサーボシリンダピストンが移行し過
ぎ、これが傾転位置検出器２２で検出されて逆方向へ戻
す動作が生じ、その繰り返しによりハンチングを生じる
おそれがあるので、閉弁時の応答性が良好になるように
小径貫通孔］４の径が定められる。この結果、開弁時に
充分に満足し得る応答性を得ることができないという問
題が生じていた。

このように、従来の高速電磁弁装置にあっては、開弁時
および閉弁時のいずれの場合にも高い応答性を有するも
のを得ることはできなかった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、開弁
時および閉弁時のいずれの場合にも高い応答性を有する
高速電磁弁装置を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明は、入力ポートと、
出力ポートと、前記入力ポートと前記出力ポートとの間
に介在する弁部材と、この弁部材に作用する前記入力ポ
ートからの流体の圧力に対抗して当該弁部材に作用させ
る流体圧を発生させる室と、電磁石で駆動され前記室に
対する流体の流入および排出を行なう弁部とを備えてい
ることを特徴とする。

〔作　用〕

電磁石で駆動される弁部が流入側に駆動されたとき、室
に入力ポートから流体が流入して高圧を発生し、弁部材
を閉位置とする。一方、電磁石で駆動される弁部が排出
側に駆動されたとき、室と出力ポートとが連通し、室内
の流体は排出され室の圧力が低圧となり、弁部材は入力
ポートの圧力により開位置とされ、流体は入カポ−［−
から出力ポートに流れる。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る高速電磁弁装置の断面図
である。図で、２５は本体、２６は本体２５に設けられ
た本体人力ポート、２７は本体２５に設けられた本体出
力ポートである。２８は本体２５に挿入された第１のス
リーブ、２８Ｓは第１のスリーブ２８に設けられた弁座
である。２９は第１のスリーブ２８に挿入されたポペッ
トであり、弁座２８Ｓとともに本体入力ポート２６と本
体出力ポート２７との間の通路の開閉を行なう。２９Ｒ
はポペット２９内に構成された制御室である。

３０は第１のスリーブ２８に形成され本体入力ポートに
連通ずる通路、３１は第１のスリーブ２８に形成された
ロジック弁部出力ポート、３２は本体２５と第１のスリ
ーブ２８との間に構成され本休出力ポート２７とロジッ
ク弁部出力ポート３１との間を連通させる連通路、３３
は連通路３２と連通ずる電磁弁部出力ポートである。

３４はポペット２９の上部に位置して第１のスリーブ２
８に挿入されたストッパであり、ポペット２９の上方へ
の動きを制限する。３５は第１のスリーブ２８に挿入さ
れた第２のスリーブ、３５Ｓは第２のスリーブ３５に設
けられた弁座、３６は第２のスリーブ３５に形成され通
路３０と連通ずる通路、３７は第２のスリーブ３５に形
成され制御室２９Ｒと連通ずる通路である。３８は第１
のスリーブ２８に挿入された第３のスリーブ、３８Ｓは
第３のスリーブ３８に設けられた弁座、３９は第３のス
リーブ３８に形成され電磁弁部出力ポート３３と連通す
る通路である。

４０は第２のスリーブ３５および第３のスリーブ３８で
構成される部屋であり、通路３７と連通している。４１
は第２のスリーブ３５および第３のスリーブ３８に挿入
された電磁弁部のスプールである。４２はスプール４１
の大径部、４３はスプール４１の中径部である。大径部
４２は部屋４０内に位置せしめられ、弁座３５Ｓ又は弁
座３８Ｓのいずれか一方に当接している。４４は制御室
２９Ｒの底面と中径部４３の底面との間に装架されたリ
ターンスプリングである。図に示すように、一点鎖線近
辺から上部で電磁弁部ＩＡ’が構成され、下部でロジッ
ク弁部ＩＢ’が構成される。

次に、本発明の詳細な説明する。電磁弁部のコイル（図
示されていない）が励磁されていないとき、スプール４
１はリターンスプリング４４により押上げられ、大径部
４２は第３のスリーブ３８の弁座３８Ｓに押圧されてい
る（図示の状態）。

この状態で、部屋４０と電磁弁部出力ポート３９とは遮
断され、部屋４０と通路３６とは連通される。したがっ
て、本体人力ポート２６から流入する油は、通路３０、
通路３６、部屋４０、通路３７を通って全量制御室２９
Ｒに急速に出力される。

この結果、本体入力ポート２６と制御室２９Ｒの油圧は
等しくなり、ポペット２９の内面（制御室２９Ｒの底面
）と外面との受圧面積の差分だけボペット２９を下方へ
押圧する押圧力が生じ、またリターンスプリング４４の
ばね力のためポペット２９が弁座２８３に押圧され、本
体入力ポート２６、ロジック弁部出力ポート３１．連通
路３２１本体出力ポート２７より成る通路は遮断される
。

一方、図示の状態において電磁弁部のコイルが励磁され
ると、スプール４１はリターンスプリング４４のばね力
に抗して押下げられ、大径部４２は第２のスリーブ３５
の弁座３５Ｓに押圧される。

この状態で、部屋４０と通路３９とは連通し、部屋４０
と通路３６とは遮断されるので、制御室２９Ｒの油は連
通路３７、部屋４０．通路３９、電磁弁部出力ポート３
３を介して本体出力ポート２７に急速に排出され、これ
に伴って制御室２９Ｒ内の油圧も急速に減圧される。こ
のため、ポペット２９は、本体人カポ−１へ２６から入
力される油圧によりリターンスプリング４４のばね力に
打ち勝ってストッパ３４に当接するまで押上げられ、本
体入力ポート２６とロジック弁出力ポート３１とが連通
し、本体入力ポート２６から流入する油は、ロジック弁
部出力ポート３１、連通路３２を経て本体出力ポート２
７へ出力される。

第２図は第１図に示す高速電磁弁装置を用いたサーボシ
リンダの油圧回路図である。図で、第１図および第４図
に示す部分と同一部分には同一符号が付しである。Ｖ　
＋　’　、　　Ｖｚ　’はそれぞれ第１図に示す高速電
磁弁装置である。図から明らかなように、第１図に示す
本実施例のロジック弁部ＩＢ’は従来装置の小径貫通孔
が廃止されており、がっ、本実施例の電磁弁部ＩＡ’は
、従来装置が二方弁を構成するのに対して三方弁（３ボ
一ト２位置切換弁）を構成している。このサーボシリン
ダ２０の駆動は第４図に示す構成における駆動に準しる
ので、その説明は省略する。

このように、本実施例では、制御室へ供給する油の通路
として小径貫通孔を用いず電磁弁部の弁の開口を用いる
ので、油は急速に制御室へ供給され、ポペットにより直
ちに閉弁が行なわれる。又、制御室の油を排出する場合
、従来装置のように排出する一方で小径貫通孔から制御
室−１油が流入することはないので、ポペットによる開
弁が急速に行なわれる。又、第１のスリーブと第２のス
リーブ間の嵌合部や第２のスリーブとスプールの中径部
間の嵌合部を通って本体入力ポートに通じる通路から制
御室への油の漏れが多少あっても応答性には影響はなく
、又、本体入力ポートから本体出力ポートへの漏れにも
関係しないため、第２のスリーブにＯリングを装着する
必要はなく、かつ、精密度も要求されず、ひいては加工
を容易に行なうことができる。

なお、上記実施例において、電磁弁部のスプール先端の
中径部４３は、入力ポート３６と制御室２９Ｒ間を遮断
することができればよいだけなので、スプールのストロ
ーク等に応してその長さを短縮することができ、ひいて
は高速電磁弁装置全体の長さを短かくすることができる
。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、従来装置において弁部
材に設けられていた小径貫通孔を除き、弁部材に作用さ
せる流体圧を発生させる室に対する流体の流ノい排出を
電磁弁部の弁部で行なうようにしたので、閉弁および開
弁のいずれの応答性をも向上させることができ、かつ、
加工も容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る高速電磁弁装置の断面図
、第２図は第１図に示す装置を用いたサーボシリンダの
油圧回路図、第３図は従来の高速電磁弁装置の断面図、
第４図は第３図に示す装置を用いたサーボシリンダの油
圧回路図である。 ２５・・・・・・・・・本体、２６・・・・・・・・・
本体人カポ−１へ、２７・・・・・・・・・本体出力ポ
ート、２８Ｓ、３５Ｓ、３８Ｓ・・・・・・・・・弁座
、２９・・・・・・・・・ポペット、２９Ｒ・・・・・
・・・・制御室、４１・・・・・・・・・スプール、４
２・口重・・大径部 代　理　人　弁理士　武　顕次部（外１名）第３図 １Ａ＼　　　　　　　　７ １２′ｌ１ 旧　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＩＩ第４１１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力ポートと、出力ポートと、前記入力ポートと
   前記出力ポートとの間に介在する弁部材と、この弁部材
   に作用する前記入力ポートからの流体の圧力に対抗して
   当該弁部材に作用させる流体圧を発生させる室と、電磁
   石で駆動され前記室に対する流体の流入および排出を行
   なう弁部とを備えていることを特徴とする高速電磁弁装
   置
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、前記弁部は
   、一方向の駆動により前記入力ポートと前記室とを結ぶ
   第１の通路を開くとともに前記出力ポートと前記室とを
   結ぶ第２の通路を閉じ、他方向の駆動により前記第１の
   通路を閉じて前記第２の通路を開く構造であることを特
   徴とする高速電磁弁装置