JP6781646B2 - 電磁式減圧弁及び電磁式減圧弁を備える流体圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁式減圧弁及び電磁式減圧弁を備える流体圧制御装置に関するものである。

特許文献１には、ソレノイドの推力を変化させることによって、供給される流体の圧力を所定の圧力に減圧させる電磁式減圧弁が開示されている。この電磁式減圧弁では、スプールを駆動させるソレノイドの推力に対向して、減圧後の圧力に応じた推力がスプールに作用しており、スプールに作用するこれらの推力がバランスすることによって、減圧後の圧力の大きさが決定される。つまり、ソレノイドの推力を変化させることで、減圧後の圧力の大きさを変化させることができる。

特開平１１−２２０４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電磁式減圧弁では、減圧後の圧力がスプールの横断面全体に作用しているため、減圧後の圧力による推力が大きくなりやすい。一方で、この推力に対向する推力をスプールに付与するソレノイドの駆動力には限界がある。このため、減圧後の圧力を比較的高い値に設定することが難しく、結果として、電磁式減圧弁の圧力調整範囲が制限されるおそれがある。

また、ソレノイドを大型化しソレノイドの駆動力を大きくすれば、減圧後の圧力を比較的高い値に設定することは可能であるが、ソレノイドを大型化すると、電磁式減圧弁自体が大きくなり、電磁式減圧弁を備える装置を大型化させるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、電磁式減圧弁を大型化させることなく、電磁式減圧弁の圧力調整範囲を拡大させることを目的とする。

第１の発明は、入口通路から流入し出口通路から流出する作動流体の圧力を所定の圧力に減圧する電磁式減圧弁が、前記入口通路と前記出口通路との連通を許容又は遮断する弁体と、供給される電流の大きさに応じた推力を前記弁体に付与するソレノイドと、作動流体が貯留されるタンクに連通するドレーン通路と、を備え、前記弁体は、前記出口通路の圧力が作用することによって、前記ソレノイドによる推力とは反対方向の推力を生じさせる受圧面と、前記入口通路と前記出口通路との連通を遮断可能な第１ランド部と、前記出口通路と前記ドレーン通路との連通を遮断可能な第２ランド部と、を有し、前記受圧面の面積は、前記弁体の横断面積よりも小さく設定され、前記第１ランド部は、前記第２ランド部よりも前記ソレノイド側に設けられ、前記第１ランド部の外径は、前記第２ランド部の外径よりも大きく設定されることを特徴とする。

第１の発明では、弁体に設けられる受圧面の面積が、弁体の断面積よりも小さく設定される。このように、減圧後の作動流体の圧力が作用する受圧面の面積が弁体の横断面積よりも小さく設定されることで、弁体に作用する減圧後の圧力による推力は小さくなる。このため、減圧後の圧力を比較的高い圧力とする場合にソレノイドが弁体に付与すべき推力が低減される。

第２の発明は、受圧面が、第１ランド部の断面積から第２ランド部の断面積を差し引いた大きさの面積を有することを特徴とする。

第２の発明では、第２ランド部よりもソレノイド側に設けられる第１ランド部の外径が、第２ランド部の外径よりも大きく設定され、減圧後の作動流体の圧力は、第１ランド部の断面積から第２ランド部の断面積を差し引いた面積を有する受圧面に作用する。このように、減圧後の作動流体の圧力が作用する受圧面の面積が弁体の横断面積よりも小さく設定されることで、弁体に作用する減圧後の圧力による推力は小さくなる。このため、減圧後の圧力を比較的高い圧力とする場合にソレノイドが弁体に付与すべき推力が低減される。したがって、ソレノイドを大型化することなく、電磁式減圧弁の圧力調整範囲を拡大させることができる。

第３の発明は、第２ランド部側の弁体の端面が、ドレーン通路に連通するドレーン室に臨んでいることを特徴とする。

第３の発明では、第２ランド部側のスプール弁の端面が、ドレーン通路に連通するドレーン室に臨んでおり、減圧後の作動流体の圧力が作用可能な受圧面の面積が制限される。このように、減圧後の作動流体の圧力が作用する受圧面の面積が小さく設定されることで、弁体に作用する減圧後の圧力による推力は小さくなる。このため、減圧後の圧力を比較的高い圧力とする場合にソレノイドが弁体に付与すべき推力が低減される。したがって、ソレノイドを大型化することなく、電磁式減圧弁の圧力調整範囲を拡大させることができる。

第４の発明は、流体圧制御装置が、入口通路に作動流体を供給するとともに外部へ作動流体を供給する作動流体供給源と、上記特徴を有する電磁式減圧弁により減圧された作動流体が出口通路を通じて導かれるパイロット圧室を有しパイロット圧室に導かれる作動流体の圧力の大きさに応じて作動流体供給源から外部への作動流体の流れを制御する制御弁と、を備えることを特徴とする。

第４の発明では、外部へ作動流体を供給する作動流体供給源から供給された作動流体の圧力がパイロット圧として用いられる。このようにパイロット圧供給源が別途設けられていない場合であっても、圧力調整範囲が広い電磁式減圧弁を用いることによって比較的高圧の作動流体をパイロット圧室に導くことができる。この結果、作動流体供給源から外部への作動流体の流れを制御する制御弁を迅速に作動させることができる。

本発明によれば、電磁式減圧弁の圧力調整範囲を拡大させることができる。

本発明の実施形態に係る電磁式減圧弁を備える流体圧制御装置の構成を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る電磁式減圧弁の構成を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る電磁式減圧弁４０，５０を備える流体圧制御装置１００の構成について説明する。

流体圧制御装置１００は、図示しないアクチュエータ等の作動を制御するものであり、例えば、油圧ショベルやフォークリフト等の作業機に用いられる油圧アクチュエータの伸縮を制御するものである。

流体圧制御装置１００は、作動流体としての作動油が貯留されるタンク２１と、作動油を加圧して吐出する作動流体供給源としてのポンプ２０と、外部に設けられるアクチュエータ等に対して給排される作動油の流れを制御する制御弁３０と、ポンプ２０と制御弁３０とを接続する供給通路２２と、制御弁３０とタンク２１とを接続する排出通路２３と、供給通路２２に設けられ所定の開弁圧で開弁する背圧弁２４と、背圧弁２４の上流側における供給通路２２から分岐する入口通路としてのパイロット通路２６，２７と、パイロット通路２６，２７を通じて供給された作動油の圧力を減圧する比例ソレノイド式の電磁式減圧弁４０，５０と、を備える。

ポンプ２０は、図示しないエンジンや電動モータによって駆動され、タンク２１内に貯留された作動油を所定の圧力に加圧し吐出する。ポンプ２０から吐出された作動油は、供給通路２２及び制御弁３０を通じて外部に設けられるアクチュエータ等に供給される。

制御弁３０は、油圧パイロット式の方向切換弁であり、図示しない複数のポートと、これらのポート同士の連通を許容または遮断するスプール３１と、スプール３１の両端に臨む一対のパイロット圧室３５，３６と、スプール３１の両端に設けられる一対のセンタリングスプリング３３，３４と、を有する。

制御弁３０のポートの数は特に限定されず、制御対象となるアクチュエータ等の構成に応じて適宜設定される。スプール３１は、図示しない複数のランド部やランド部の間に形成される図示しない環状溝を有する円柱状部材である。

一対のパイロット圧室３５，３６には、電磁式減圧弁４０，５０により減圧された作動油がそれぞれ導かれる。スプール３１の位置は、パイロット圧室３５，３６に導かれた作動油の圧力であるパイロット圧に応じて切り換えられる。

なお、制御弁３０の形式は、３位置切換弁であってもよいし、２位置切換弁であってもよい。例えば、制御弁３０は、３ポート３位置切換弁であって、アクチュエータ等に対する作動油の給排を遮断しアクチュエータ等の作動を停止させる中立位置と、アクチュエータ等に作動油を供給してアクチュエータ等を一方の方向へ作動させる供給位置と、アクチュエータ等から作動油を排出させてアクチュエータ等を他方の方向へ作動させる排出位置と、を有するものであってもよい。

続いて、図２を参照して、本発明の実施形態に係る電磁式減圧弁４０，５０について説明する。図１に示される二つの電磁式減圧弁４０，５０は、構成が同じであるため、以下では、一方の電磁式減圧弁４０について説明する。

電磁式減圧弁４０は、制御弁３０のハウジング３２に組み付けられており、ハウジング３２に形成された摺動孔３８に収容される弁体としてのスプール弁４２と、供給される電流の大きさに応じた推力をスプール弁４２に付与するソレノイド４１と、スプール弁４２をソレノイド４１に向けて付勢するスプリング４８と、を備える。

摺動孔３８は、底面３８ｅを有する非貫通孔であり、ソレノイド４１が組み付けられる開口端に設けられる第１摺動部３８ａと、第１摺動部３８ａに連続して形成され、第１摺動部３８ａよりも内径が大きい第１拡径部３８ｂと、第１拡径部３８ｂに連続して形成され、第１摺動部３８ａよりも内径が小さい第２摺動部３８ｃと、第２摺動部３８ｃに連続して形成され、第２摺動部３８ｃよりも内径が大きく第２摺動部３８ｃと底面３８ｅとの間に設けられる第２拡径部３８ｄと、を有する。

第１摺動部３８ａには、パイロット通路２６の一端が開口しており、第１拡径部３８ｂには、摺動孔３８内とパイロット圧室３５内とを連通する出口通路としてのパイロット圧供給通路２８の一端が開口している。

スプール弁４２は、円柱状部材であり、最もソレノイド４１側に設けられ第１摺動部３８ａに摺接する閉塞ランド部４３と、閉塞ランド部４３から軸方向に所定の間隔をあけて設けられ第１摺動部３８ａに摺接する第１ランド部４４と、第２摺動部３８ｃに摺接する第２ランド部４５と、閉塞ランド部４３と第１ランド部４４との間に形成され、パイロット通路２６の開口端に対向して設けられる第１環状溝４６と、第１ランド部４４と第２ランド部４５との間に形成される第２環状溝４７と、第２ランド部４５の外周面に軸方向に沿って溝状に形成されるノッチ４５ａと、を有する。

また、スプール弁４２の内部には、第２ランド部４５側の第１端面４２ａと第２拡径部３８ｄと底面３８ｅとにより画定されるドレーン室としての第１空間３９ａと、閉塞ランド部４３側の第２端面４２ｂとソレノイド４１と第１摺動部３８ａとにより画定される第２空間３９ｂと、を連通する連通孔４２ｃが設けられる。第２空間３９ｂには、図示しない流路を通じて排出通路２３に連通するドレーン通路２９が開口している。つまり、第１空間３９ａ及び第２空間３９ｂ内の圧力は、タンク２１の圧力、すなわち大気圧にほぼ等しい圧力となっている。

閉塞ランド部４３は、パイロット通路２６を通じて供給される高圧の作動油が第２空間３９ｂに漏れることを防止しつつ、スプール弁４２が変位する全範囲にわたってパイロット通路２６を閉塞しないように設けられる。

第１ランド部４４は、スプール弁４２が図２に矢印Ａで示される方向に変位すると、パイロット通路２６とパイロット圧供給通路２８との連通を許容し、スプール弁４２が図２に矢印Ｂで示される方向に変位すると、パイロット通路２６とパイロット圧供給通路２８との連通を遮断するように設けられる。パイロット通路２６とパイロット圧供給通路２８とを連通させる開口部の面積は、スプール弁４２が矢印Ａの方向に変位するにつれて大きくなる。

ノッチ４５ａは、スプール弁４２が矢印Ｂの方向に変位すると、パイロット圧供給通路２８と第１空間３９ａとの連通を許容し、スプール弁４２が矢印Ａの方向に変位すると、パイロット圧供給通路２８と第１空間３９ａとの連通を遮断するように設けられる。パイロット圧供給通路２８と第１空間３９ａとを連通させる開口部の面積は、スプール弁４２が矢印Ｂの方向に変位するにつれて大きくなる。

また、ノッチ４５ａの軸方向長さは、スプール弁４２が矢印Ａの方向に変位し、第１ランド部４４によりパイロット通路２６とパイロット圧供給通路２８との連通が許容される前にパイロット圧供給通路２８と第１空間３９ａとの連通を遮断するように設定される。つまり、スプール弁４２が変位する全範囲にわたって、パイロット通路２６と第１空間３９ａとが連通することはない。

ソレノイド４１は、図示しないコイルと、スプール弁４２に一端が当接しコイルに供給される電流の大きさに応じてスプール弁４２に押し付けられるプランジャ４１ａと、を有する。つまり、ソレノイド４１は、スプール弁４２に対して、スプール弁４２を矢印Ａの方向に駆動させる推力を付与する。

スプリング４８は、摺動孔３８の底面３８ｅとスプール弁４２の第１端面４２ａとの間に圧縮された状態で介装されており、ソレノイド４１がスプール弁４２に付与する推力とは反対の方向の推力をスプール弁４２に対して付与している。なお、スプリング４８は、ソレノイド４１に電流が供給されていないときであっても、スプール弁４２とプランジャ４１ａとが接した状態が維持されるように、スプール弁４２をプランジャ４１ａに対して押し付ける程度の付勢力を有していればよい。

また、スプール弁４２には、上記の推力以外に、パイロット圧供給通路２８を通じてパイロット圧室３５に供給される作動油の圧力に応じた推力が、スプール弁４２を矢印Ｂの方向に駆動させる推力として付与される。

上記形状のスプール弁４２では、第２ランド部４５よりソレノイド４１側に設けられる第１ランド部４４の外径Ｄ１の方が第２ランド部４５の外径Ｄ２よりも大きい。このため、第１ランド部４４の断面積から第２ランド部４５の断面積を差し引いた面積を有する受圧面４２ｄに第１拡径部３８ｂ内の作動油の圧力が作用することによって、スプール弁４２を矢印Ｂの方向に向けて押す推力が生じる。

具体的には、第１拡径部３８ｂ内の作動油の圧力は、第１ランド部４４の側面と第２ランド部４５の側面とに作用し、第１ランド部４４の側面に作用する圧力はスプール弁４２を矢印Ｂの方向に向けて押す推力となり、第２ランド部４５の側面に作用する圧力はスプール弁４２を矢印Ａの方向に向けて押す推力となる。つまり、第１ランド部４４の外径Ｄ１と第２ランド部４５の外径Ｄ２とが同じ大きさであり、第１拡径部３８ｂ内の作動油の圧力を受ける第１ランド部４４の側面の面積と第２ランド部４５の側面の面積の大きさが同じであれば、これらの推力は相殺されことになる。

しかしながら、上述のように、第１ランド部４４の外径Ｄ１の方が第２ランド部４５の外径Ｄ２よりも大きく設定されており、第１ランド部４４が第１拡径部３８ｂ内の作動油の圧力を受ける面積と、第２ランド部４５が第１拡径部３８ｂ内の作動油の圧力を受ける面積との間には差がある。このため、第１拡径部３８ｂ内の作動油の圧力は、第１ランド部４４の断面積から第２ランド部４５の断面積を差し引いた面積を有する受圧面４２ｄに作用することとなり、結果として、スプール弁４２を矢印Ｂの方向に向けて押す推力が生じる。

受圧面４２ｄには、パイロット圧室３５に供給される作動油の圧力、すなわち、減圧後の圧力が作用することから、スプール弁４２をソレノイド４１に向けて矢印Ｂの方向に押す推力の大きさは、減圧後の圧力の大きさに応じて変化する。そして、上述のように、受圧面４２ｄの大きさは、第１ランド部４４の断面積と第２ランド部４５の断面積との差であり、スプール弁４２の最大断面積である第１ランド部４４の断面積よりも小さく設定されている。このため、減圧後の圧力がスプール弁４２をソレノイド４１に向けて矢印Ｂの方向に押す推力の大きさは、従来のようにスプール弁４２の横断面全体を受圧面とした場合と比較し大幅に低減される。この結果、ソレノイド４１がスプール弁４２を矢印Ａの方向に駆動させる推力を大幅に上昇させなくとも、減圧後の圧力の大きさを比較的広い範囲にわたって調整することが可能となる。

次に、上記構成の電磁式減圧弁４０による減圧作用について説明する。

ソレノイド４１に電流が供給されていないとき、スプール弁４２は、図２に示されるように、スプリング４８によってソレノイド４１に向けて押し付けられた状態となる。

この状態では、第１ランド部４４によって、パイロット通路２６とパイロット圧供給通路２８との連通が遮断され、第２ランド部４５のノッチ４５ａによって、パイロット圧供給通路２８と第１空間３９ａとの連通が許容される。つまり、パイロット圧供給通路２８内の作動油の圧力は、タンク２１の圧力にほぼ等しい圧力となる。

この状態において、ソレノイド４１に所定の電流が供給されると、スプール弁４２は、ソレノイド４１により付与される推力によって矢印Ａの方向に変位する。スプール弁４２が矢印Ａの方向に変位すると、ノッチ４５ａが第２摺動部３８ｃにより閉塞されることによってパイロット圧供給通路２８と第１空間３９ａとの連通がまず遮断され、その後、第１ランド部４４が第１拡径部３８ｂ内に進入することによってパイロット通路２６とパイロット圧供給通路２８との連通が許容される。

パイロット通路２６とパイロット圧供給通路２８との連通が許容されると、第１拡径部３８ｂ内にはパイロット通路２６を通じて高圧の作動油が流入し、第１拡径部３８ｂ内の圧力は徐々に上昇する。

ここで、第１拡径部３８ｂ内の圧力は、スプール弁４２の第１ランド部４４の側面と第２ランド部４５の側面、つまり、第１ランド部４４の断面積から第２ランド部４５の断面積を差し引いた面積を有する受圧面４２ｄに作用し、ソレノイド４１により付与された推力とは反対の方向にスプール弁４２を押す推力となる。このため、第１拡径部３８ｂ内の圧力が上昇することによって、第１拡径部３８ｂ内の圧力による推力とスプリング４８の付勢力との合力がソレノイド４１の推力を上回ると、スプール弁４２が変位する方向は、矢印Ａの方向から矢印Ｂの方向に変化する。

スプール弁４２が矢印Ｂの方向に変位すると、第１ランド部４４が第１摺動部３８ａ内に進入することによってパイロット通路２６とパイロット圧供給通路２８との連通がまず遮断され、その後、ノッチ４５ａが開放されることによってパイロット圧供給通路２８と第１空間３９ａとの連通が再び許容される状態となる。

パイロット圧供給通路２８と第１空間３９ａとの連通が許容されると、第１拡径部３８ｂ内の作動油が第１空間３９ａへと流出し、第１拡径部３８ｂ内の圧力は徐々に低下する。第１拡径部３８ｂ内の圧力が低下することによって、第１拡径部３８ｂ内の圧力による推力とスプリング４８の付勢力との合力がソレノイド４１の推力を下回ると、スプール弁４２が変位する方向は、再び矢印Ａの方向に変化する。

このように、パイロット圧供給通路２８に対して、パイロット通路２６と第１空間３９ａとが交互に連通されることが繰り返されると、やがて、第１拡径部３８ｂ内の圧力による推力とスプリング４８の付勢力との合力がソレノイド４１の推力と釣り合い、第１拡径部３８ｂ内の圧力は、所定の圧力に減圧された状態となる。

つまり、減圧後の圧力の大きさ、すなわち、第１拡径部３８ｂ内の圧力の大きさは、第１拡径部３８ｂ内の圧力による推力とスプリング４８の付勢力との合力がソレノイド４１の推力と釣り合うような大きさに変化する。したがって、減圧後の圧力は、ソレノイド４１の推力の大きさ、すなわち、ソレノイド４１に供給される電流の大きさを変更することによって調整することが可能であり、ソレノイド４１に供給される電流を大きくすれば減圧後の圧力も大きくなり、ソレノイド４１に供給される電流を小さくすれば減圧後の圧力も小さくなる。

ここで、スプール弁４２の第２ランド部４５側の第１端面４２ａは、ドレーン通路２９に連通する第１空間３９ａに臨んでいる。このため、減圧後の作動油の圧力が作用する受圧面４２ｄの面積の大きさは、上述のように、第１ランド部４４の断面積から第２ランド部４５の断面積を差し引いた大きさに制限され、スプール弁４２の横断面積である第１ランド部４４の断面積よりも小さく設定されている。

したがって、減圧後の作動油の圧力の大きさが同じであれば、減圧後の圧力が受圧面４２ｄに作用することで生じる推力は、スプール弁４２の横断面全体を受圧面とした場合に生じる推力よりも当然に小さくなる。換言すると、同等の減圧後の圧力を得るために、ソレノイド４１がスプール弁４２に付与する推力は、スプール弁４２の横断面全体を受圧面とした場合よりもスプール弁４２の横断面の一部を受圧面４２ｄとした場合の方が小さくなる。

つまり、減圧後の作動油の圧力が作用する第１ランド部４４の断面積から第２ランド部４５の断面積を差し引いた面積を有する受圧面４２ｄの面積を小さくすることによって、ソレノイド４１がスプール弁４２に付与すべき推力が低減されるため、ソレノイド４１を小型化することやソレノイド４１に供給される電流を低減させることが可能になる。また、減圧後の圧力を比較的高い圧力とする場合であっても、ソレノイド４１による推力を極端に大きくする必要がないため、ソレノイド４１を大型化することなく、電磁式減圧弁４０の圧力調整範囲を拡大させることが可能となる。

なお、減圧後の作動油の圧力である第１拡径部３８ｂ内の圧力による推力に比べてスプリング４８による推力が非常に小さい場合は、第１拡径部３８ｂ内の圧力による推力のみを考慮してソレノイド４１の仕様を設定してもよい。

上述の電磁式減圧弁４０，５０の作動は、外部に設けられるコントローラ６０によって制御される。

コントローラ６０は、中央演算装置（ＣＰＵ），読み出し専用メモリ（ＲＯＭ），ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ），及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ インタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ６０は、単一のマイクロコンピュータで構成されていてもよいし、複数のマイクロコンピュータで構成されていてもよい。

コントローラ６０には、図示しない操作レバー等を介して作業者による操作量や操作速度が入力される。コントローラ６０は、入力された操作量等に応じた電流を電磁式減圧弁４０，５０のソレノイド４１，５１に供給し、パイロット圧室３５，３６に導かれる作動油の圧力を制御している。

このように、コントローラ６０は、パイロット圧室３５，３６に導かれる作動油の圧力の大きさを調整することによって、制御弁３０の作動、すなわち、アクチュエータ等の作動を制御している。

次に、図１及び図２を参照して、流体圧制御装置１００の作動について説明する。

ポンプ２０が駆動されると、ポンプ２０から吐出される作動油は、供給通路２２に設けられる背圧弁２４を開弁して制御弁３０に導かれるとともに、パイロット通路２６，２７を通じて電磁式減圧弁４０，５０に導かれる。このとき、背圧弁２４の上流の圧力は、背圧弁２４の開弁圧に起因して、下流側の圧力よりも高くなる。このため、背圧弁２４の上流において供給通路２２から分岐するパイロット通路２６，２７には、より高い圧力の作動油が導かれる。

この状態において、操作レバー等を介して作業者の操作に応じた操作信号がコントローラ６０に入力されると、操作信号に基づいていずれか一方の電磁式減圧弁４０，５０のソレノイド４１，５１に電流が供給される。

例えば、図１中の右側のソレノイド４１に電流が供給されると、パイロット通路２６に供給された作動油の圧力が電磁式減圧弁４０によって減圧され、減圧された作動油がパイロット圧供給通路２８を通じてパイロット圧室３５に導かれる。

このとき、図１中の左側の電磁式減圧弁５０のソレノイド５１には電流が供給されないため、パイロット圧室３６内の圧力は、タンク２１の圧力にほぼ等しい圧力となる。したがって、２つのパイロット圧室３５，３６の圧力差により、スプール３１は、図１中の左側へと移動する。このようにスプール３１の位置が切り換わることによって、制御弁３０によりポンプ２０からアクチュエータ等への作動油の流れが制御され、結果として、アクチュエータ等の作動が制御される。

一方、コントローラ６０に操作信号が入力されない場合には、何れのソレノイド４１，５１にも電流が供給されない。このため、両パイロット圧室３５，３６内の圧力は、タンク２１の圧力にほぼ等しい圧力となり、スプール３１は、センタリングスプリング３３，３４の付勢力によって中立位置に保持される。

このように、流体圧制御装置１００では、作業者の操作等に応じてスプール３１の位置が切り換えられ、制御弁３０を通じてアクチュエータ等に対して給排される作動油の流れ、特にポンプ２０からアクチュエータ等への作動油の流れが制御される。

また、作業者の操作速度が速い場合や操作量が大きい場合は、アクチュエータ等を迅速に作動させる必要がある。このような操作信号がコントローラ６０に入力された場合、例えば、図１中の右側のソレノイド４１には比較的大きな電流が供給される。ソレノイド４１に供給される電流が大きくなると、上述のように、電磁式減圧弁４０によって減圧される作動油の圧力、すなわち、パイロット圧室３５に供給される圧力は高くなる。したがって、２つのパイロット圧室３５，３６の圧力差が比較的大きくなるため、スプール３１の位置は迅速に切り換わり、結果として、アクチュエータ等を迅速に作動させることが可能となる。

このように、何れか一方のソレノイド４１，５１に比較的大きな電流を供給することによって、２つのパイロット圧室３５，３６の圧力差を大きくし、スプール３１の位置の切り換えを確実に行うことで、アクチュエータ等の操作性を向上させることができる。

また、上記構成の流体圧制御装置１００では、ソレノイド４１，５１に供給される電流を小さくし、パイロット圧室３５，３６に導かれる作動油の圧力を低くすることによって、スプール３１の移動速度、すなわち、アクチュエータ等の作動を緩慢にさせることも可能である。

また、図１に示される流体圧制御装置１００のように、パイロット圧供給源が別途設けられておらず、回路内の圧力がパイロット圧として用いられている場合、スプール３１の位置を迅速に切り換えるには、できるだけ高圧の作動油をパイロット圧室３５，３６に導く必要がある。

流体圧制御装置１００に用いられる電磁式減圧弁４０，５０は、上述のように、ソレノイド４１，５１を大型化することなく、圧力調整範囲を拡大させることが可能であるため、パイロット圧供給源が別途設けられていない場合であっても、より高圧の作動油をパイロット圧室３５，３６に導くことが可能である。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

電磁式減圧弁４０，５０では、減圧後の作動油の圧力が作用する受圧面４２ｄの面積の大きさがスプール弁４２の横断面積である第１ランド部４４の断面積よりも小さく設定される。このように、減圧後の作動油の圧力が作用する受圧面４２ｄの面積が比較的小さく設定されることで、スプール弁４２に作用する減圧後の圧力による推力は小さくなる。このため、減圧後の圧力を比較的高い圧力とする場合にソレノイド４１がスプール弁４２に付与すべき推力が低減される。したがって、ソレノイド４１を大型化することなく、電磁式減圧弁４０，５０の圧力調整範囲を拡大させることができる。

なお、上記実施形態では、背圧弁２４は、チェック弁である。これに代えて、背圧弁は、所定の流路抵抗を付与する切換弁等その他のものであってもよい。

また、上記実施形態では、電磁式減圧弁４０，５０は、制御弁３０のハウジング３２に組み付けられている。これに代えて、電磁式減圧弁４０，５０は、ハウジング３２とは別のハウジングに設けられていてもよい。また、摺動孔３８は、底面３８ｅを有する非貫通孔である。これに代えて、摺動孔３８は、貫通孔の一端がプラグ等により閉塞されたものであってもよい。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

パイロット通路２６から流入しパイロット圧供給通路２８から流出する作動油の圧力を所定の圧力に減圧する電磁式減圧弁４０，５０は、パイロット通路２６とパイロット圧供給通路２８との連通を許容又は遮断するスプール弁４２と、供給される電流の大きさに応じた推力をスプール弁４２に付与するソレノイド４１と、を備え、スプール弁４２は、パイロット圧供給通路２８の圧力が作用することによって、ソレノイド４１による推力とは反対方向の推力を生じさせる受圧面４２ｄを有し、受圧面４２ｄの面積は、スプール弁４２の横断面積よりも小さく設定される。

この構成では、受圧面４２ｄの面積が、スプール弁４２の横断面積よりも小さく設定される。このように、減圧後の作動油の圧力が作用する受圧面４２ｄの面積の大きさがスプール弁４２の横断面積である第１ランド部４４の断面積よりも小さく設定されると、スプール弁４２に作用する減圧後の圧力による推力が小さくなる。このため、減圧後の圧力を比較的高い圧力とする場合にソレノイド４１がスプール弁４２に付与すべき推力が低減される。したがって、ソレノイド４１を大型化することなく、電磁式減圧弁４０，５０の圧力調整範囲を拡大させることができる。また、減圧後の圧力による推力に対向してスプール弁４２に付与されるソレノイド４１の推力は圧力調整範囲全域にわたって低減されるため、ソレノイド４１を小型化することが可能になるとともにソレノイド４１の電力消費を抑制させることが可能となる。

また、電磁式減圧弁４０，５０は、作動油が貯留されるタンク２１に連通するドレーン通路２９をさらに備え、スプール弁４２は、パイロット通路２６とパイロット圧供給通路２８との連通を遮断可能な第１ランド部４４と、パイロット圧供給通路２８とドレーン通路２９との連通を遮断可能な第２ランド部４５と、をさらに有し、第１ランド部４４は、第２ランド部４５よりもソレノイド４１側に設けられ、第１ランド部４４の外径Ｄ１は、第２ランド部４５の外径Ｄ２よりも大きく設定される。

また、受圧面４２ｄは、第１ランド部４４の断面積から第２ランド部４５の断面積を差し引いた大きさの面積を有する。

これらの構成では、第２ランド部４５よりもソレノイド４１側に設けられる第１ランド部４４の外径Ｄ１が、第２ランド部４５の外径Ｄ２よりも大きく設定され、減圧後の作動油の圧力は、第１ランド部４４の断面積から第２ランド部４５の断面積を差し引いた面積を有する受圧面４２ｄに作用する。このように、減圧後の作動油の圧力が作用する受圧面４２ｄの面積の大きさがスプール弁４２の横断面積である第１ランド部４４の断面積よりも小さく設定されると、スプール弁４２に作用する減圧後の圧力による推力が小さくなる。このため、減圧後の圧力を比較的高い圧力とする場合にソレノイド４１がスプール弁４２に付与すべき推力が低減される。したがって、ソレノイド４１を大型化することなく、電磁式減圧弁４０，５０の圧力調整範囲を拡大させることができる。また、減圧後の圧力による推力に対向してスプール弁４２に付与されるソレノイド４１の推力は圧力調整範囲全域にわたって低減されるため、ソレノイド４１を小型化することが可能になるとともにソレノイド４１の電力消費を抑制させることが可能となる。

また、第２ランド部４５側のスプール弁４２の第１端面４２ａは、ドレーン通路２９に連通する第１空間３９ａに臨んでいる。

この構成では、第２ランド部４５側のスプール弁４２の第１端面４２ａが、ドレーン通路２９に連通する第１空間３９ａに臨んでおり、減圧後の作動油の圧力が作用可能な受圧面４２ｄの面積は、第１ランド部４４の断面積から第２ランド部４５の断面積を差し引いた面積に制限される。このように、減圧後の作動油の圧力が作用する受圧面４２ｄの面積の大きさがスプール弁４２の横断面積である第１ランド部４４の断面積よりも小さく設定されると、スプール弁４２に作用する減圧後の圧力による推力が小さくなる。このため、減圧後の圧力を比較的高い圧力とする場合にソレノイド４１がスプール弁４２に付与すべき推力が低減される。したがって、ソレノイド４１を大型化することなく、電磁式減圧弁４０，５０の圧力調整範囲を拡大させることができる。また、減圧後の圧力による推力に対向してスプール弁４２に付与されるソレノイド４１の推力は圧力調整範囲全域にわたって低減されるため、ソレノイド４１を小型化することが可能になるとともにソレノイド４１の電力消費を抑制させることが可能となる。

また、流体圧制御装置１００は、パイロット通路２６に作動油を供給するとともに外部のアクチュエータ等へ作動油を供給するポンプ２０と、電磁式減圧弁４０，５０により減圧された作動油がパイロット圧供給通路２８を通じて導かれるパイロット圧室３５，３６を有し、パイロット圧室３５，３６に導かれる作動油の圧力の大きさに応じてポンプ２０から外部のアクチュエータ等への作動油の流れを制御する制御弁３０と、を備える。

この構成では、外部のアクチュエータ等へ作動油を供給するポンプ２０から供給された作動油の圧力がパイロット圧として用いられる。このようにパイロット圧供給源が別途設けられていない場合であっても、圧力調整範囲が広い電磁式減圧弁４０，５０を用いることによって比較的高圧の作動油をパイロット圧室３５，３６に導くことができる。このため、ポンプ２０からアクチュエータ等への作動油の流れを制御する制御弁３０が迅速に作動し、結果としてアクチュエータ等の操作性を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１００・・・流体圧制御装置、４０，５０・・・電磁式減圧弁、２０・・・ポンプ（作動流体供給源）、２１・・・タンク、２６・・・パイロット通路（入口通路）、２８・・・パイロット圧供給通路（出口通路）、２９・・・ドレーン通路、３０・・・制御弁、３５，３６・・・パイロット圧室、３８・・・摺動孔、３８ａ・・・第１摺動部、３８ｂ・・・第１拡径部、３８ｃ・・・第２摺動部、３８ｄ・・・第２拡径部、３８ｅ・・・底面、３９ａ・・・第１空間（ドレーン室）、４１，５１・・・ソレノイド、４２・・・スプール弁、４２ａ・・・第１端面（端面）、４２ｄ・・・受圧面、４３・・・閉塞ランド部、４４・・・第１ランド部、４５・・・第２ランド部、４５ａ・・・ノッチ

Claims (4)

1. 入口通路から流入し出口通路から流出する作動流体の圧力を所定の圧力に減圧する電磁式減圧弁であって、
   前記入口通路と前記出口通路との連通を許容又は遮断する弁体と、
   供給される電流の大きさに応じた推力を前記弁体に付与するソレノイドと、
   作動流体が貯留されるタンクに連通するドレーン通路と、を備え、
   前記弁体は、前記出口通路の圧力が作用することによって前記ソレノイドによる推力とは反対方向の推力を生じさせる受圧面と、前記入口通路と前記出口通路との連通を遮断可能な第１ランド部と、前記出口通路と前記ドレーン通路との連通を遮断可能な第２ランド部と、を有し、
   前記受圧面の面積は、前記弁体の横断面積よりも小さく設定され、
   前記第１ランド部は、前記第２ランド部よりも前記ソレノイド側に設けられ、
   前記第１ランド部の外径は、前記第２ランド部の外径よりも大きく設定されることを特徴とする電磁式減圧弁。
2. 前記受圧面は、前記第１ランド部の断面積から前記第２ランド部の断面積を差し引いた大きさの面積を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁式減圧弁。
3. 前記第２ランド部側の前記弁体の端面は、前記ドレーン通路に連通するドレーン室に臨んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁式減圧弁。
4. 請求項１から３の何れか１つに記載の電磁式減圧弁を備える流体圧制御装置であって、
   前記入口通路に作動流体を供給するとともに、外部へ作動流体を供給する作動流体供給源と、
   前記電磁式減圧弁により減圧された作動流体が前記出口通路を通じて導かれるパイロット圧室を有し、前記パイロット圧室に導かれる作動流体の圧力の大きさに応じて前記作動流体供給源から前記外部への作動流体の流れを制御する制御弁と、を備えることを特徴とする流体圧制御装置。

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