JPS5833949B2 - 力フィ−ドバック式電磁パイロット型切換弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、切換スプールの両端の各パイロット室に絞り
を介して供給したパイロット圧力流体を制御し切換スプ
ールを移動させることによって、圧力流体源からアクチ
ュエータへ供給される圧力流体の供給方向及び供給量を
制御するカフィードバック式電磁パイロット型切換弁に
関するものである。

従来、この種の切換弁としては特開昭５０１５９７８号
公報に示されたノズルフラッペ型のものがある。

この切換弁は、第４図に示すように可動電機子部材を有
する永久磁石トルクモータ５０と、この可動電機子部材
に連結された可動制御部材５１と、この可動制御部材５
１により制御されるノズル５２，５３と、弁スプール５
４と、この弁スプール５４の両端に設けられ前記ノズル
５２および５３にそれぞれ接続する左および右側端部室
５５，５６と、弁スプール５４の移動量を可動電機子部
材にフィードバックするための可動制御部材５１に連設
されるフィードバックばね部材５７などから構成されて
いる。

そして指令により前記永久磁石トルクモータ５０の可動
電機子部材を作動させると、可動制御部材５１が移動し
ノズル５２，５３からのパイロット圧力流体の排出量を
制御して、左側端部室５５と右側端部室５６間に圧力差
を生じさせ弁スプール５４を切換える。

その抜弁スプール５４が所定の切換位置に移動すると、
その移動量がフィードバックはね部材５７により可動制
御部材５１にフィードバックされ、ノズル５２，５３か
らのパイロット圧力流体の各排出量を制御し左および右
側端部室５５，５６間のパイロット圧力差を一定にして
弁スプール５４を前記所定の切換位置に保持する。

また永久磁石トルクモータ５０が消磁され弁スプール５
４が中立位置に位置する場合は、ノズル５２，５３から
排出されるパイロット圧力流体量を同時にすることによ
り弁スプール５４を中立位置に保持している。

ところが上述のような従来装置は、弁スプールが中立位
置に位置するときはもちろんのことどの切換位置にあっ
ても、常にノズルからパイロット圧力流体が排出されつ
づけるため、パイロット圧力流体の消費量が多くなる問
題があった。

この問題の原因は、両パイロット室のパイロット圧力流
体を両ノズルから常に排出し、指令により永久磁石トル
クモータを作動させ可動制御部材を移動させて、一方の
ノズルからの排出量を抑え、他方のノズルからの排出量
を増加させることにより両パイロット室間に圧力差を形
成しているので、弁スプールの切換時はもちろんのこと
所望の切換位置に保持し続ける時など、どのような状態
であっても両ノズルから排出されるパイロット圧力流体
の流量は変わらず常に一定量のパイロット圧力流体が排
出され続けるからである。

本発明は上述の問題点に鑑みて、指令があった時に一方
のパイロット室のパイロット圧力流体のみを排出して両
パイロット室間に圧力差を形成し、そのパイロット圧力
流体の排出量を絞り制御して両パイロット室間の圧力差
を一定に保持することにより、パイロット圧力流体の排
出量を抑えることを技術的課題とする。

この技術的課題を解決する手段は、切換スプール両端の
各パイロット室のパイロット圧力流体の排出口を開閉制
御するスプール型電磁パイロット弁を、前記切換スプー
ル端に対向させて各パイロット室にそれぞれ設け、前記
各スプール型電磁パイロット弁と前記切換スプールの各
端との間にそれぞれフィードバック用のばねを挟在させ
たことである。

この手段を採用をすることにより、指令がない時、電磁
パイロット弁はフィードバックはねにより閉鎖されパイ
ロット圧力流体を排出しない。

そして指令があった時始めて一方の電磁パイロット弁を
開放してパイロット圧力流体を排出し両パイロット室間
に圧力差を形成して切換スプールを移動させ、この移動
量をフィードバックばねを介して電磁パイロット弁にフ
ィードバックして電磁力とバランスするように電磁パイ
ロット弁の開口を絞り込み、パイロット圧力流体の排出
量を絞り制御して切換スプールをその切換位置に保持す
るとともにパイロット圧力流体の排出量を抑えている。

このようにして必要な時に最小限の排出量でもってパイ
ロット圧力流体を排出制御することにより消費量を減少
させることができるのである。

そして前記技術的課題を解決するために、前記スプール
型電磁パイロット弁の代りにポペット型電磁パイロット
弁を使用してもよい。

しかし、このポペット型のものは、パイロット室内の圧
力を所定の圧力に保持するために、そのパイロット室内
のわずかな圧力変動に応じてパイロット弁が微動作し、
パイロット室内のパイロット圧力流体の排出量を制御し
てパイロット室内の圧力を所定の圧力に保持するが、こ
のパイロット弁の微動作の際にポペット型パイロット弁
が弁座をたたいて音を発生させる、いわゆるチャクリン
グ現象が発生しやすい。

これに対し本発明のスプール型パイロット弁は、パイロ
ット室内にわずかな圧力変動が生じても、スプール型パ
イロット弁はその軸方向に摺動（微動作）するだけで、
弁座をたたくこともなければ音が発生することもない特
有の効果がある。

以下、本発明の一実施例を第１図及至第３図に基づいて
説明する。

切換弁本体１には切換スプール７が摺動自在に嵌挿され
ていて、その切換スプール７が中立位置から例えば左方
向へ移動すると、圧力流体は供給路２、シート穴２２、
ロードチェック弁２１．供給路２３、アクチュエータ通
路６′、連結口５′を経てアクチュエータへ供給され、
その供給量は切換スプール７の移動量によって制御され
る。

この時のアクチュエータからの流体排出は連結口５、ア
クチュエータ通路６、排出路３、タンク通路４を経て行
なわれる。

また、切換スプール７が中立位置から右方向へ移動する
場合は、圧力流体の流通は上述とは逆の経路で行なわれ
る。

すなわち、圧力流体は、供給路２、シート穴２２、ロー
ドチェック弁２１、供給路２３、アクチュエータ通路６
、連結口５を経てアクチュエータへ供給され、アクチュ
エータからの流体排出は連結口５′、アクチュエータ通
路６１排出路３′、タンク通路４を経て行なわれる。

このような切換弁体１の切換スプール７の両側にはパイ
ロット部体８，８′が取付けられていて、それぞれの内
部にはパイロット室２５ 、２５’が設けられている。

これらパイロット室２５ 、２５’内には切換スプール
７を中立位置へ戻すための戻しばね１０ 、１０’が切
換スプール７の左右端と各パイロット室２５．２５’内
壁との間に設けられている。

９，９′は戻しばね１０，１０’のばね受で切換スプー
ルの左右端にそれぞれ嵌合している。

また切換スプールの左右端に対向してスプール型のパイ
ロット弁１２ 、１２’が配置され、これらの一端とば
ね受９，９′との間にはフィードバックばね１１ 、１
１’が配置されている。

１３ 、１３’はパイロット弁１２，１２’の一端と嵌
合するばね受である。

パイロット弁１２．１２’はパイロット供給路２４ 、
２４’から絞り３０ 、３０’を介してパイロット室２
５ 、２５’へ供給されるパイロット用圧力流体を排出
する排出通路２６ 、２６’を絞る作用をする。

この排出通路２６ 、２６’はドレン通路２７゜２７′
に接続している。

パイロット弁１２ 、１２’の他端側にはソレノイド１
７．１７’が配置されていて、そのコイル１６，１６’
の電磁力に応じて可動鉄芯１４，１４’が移動してパイ
ロット弁１２゜１２′の移動量に応じてパイロット室２
５ 、２５’内の圧力流体の排出を制御する。

１５ 、１５’はコイル１６，１６’によって励磁され
る固定鉄芯であり、２Ｂ、２８’はパイロット弁１２，
１２’に設けられた弁孔で、２９ 、２９’は弁ポート
である。

次に第１図に示す電極パイロット型切換弁の動作につい
て説明する。

切換スプール７が第１図に示す中立位置にある時は、ソ
レノイド１７，１７’は消磁状態にあり、排出通路２６
、２６’はパイロット弁１２ 、１２’によって完全
に遮断しているので、パイロット供給路２４ 、２４’
を経てパイロット室２５ 、２５’へ供給される圧力流
体により切換スプール７の左右端に作用する押圧力は平
衡する。

また、パイロット室２５ 、２５’がパイロット弁１２
、１２’によって遮断されていてもパイロット室２５
、２５’に至るまでの流路内の圧力損失等によりパイ
ロット室２５ 、２５’内の流体圧力がなくなっても戻
しばね１０，１０’により、切換スプール７は中立位置
に保持される。

またパイロット室２５．２５’内の流体圧力が相異して
も、この流体圧力の相違による切換スプール７に作用す
る押圧力は、戻しばね１０ 、１０’による押圧力より
小さい。

従って、パイロット室２５ 、２５’がパイロット弁１
２，１２’により遮断されると切換スプール７は、中立
位置に保持される。

次に、例えばソレノイド１７のコイル１６に励磁電流を
流すと、固定鉄芯１５が励磁され、可動鉄芯１４が吸引
されてパイロット弁１２をフィードバックはね１１に抗
して右方向へ押圧するので、パイロット弁１２は右方向
へ移動し、弁ポート２９と排出通路２６が連通してパイ
ロット室２５内の流体圧力が低下し始める。

他方パイロット室２５′内の流体圧力は、供給流体圧力
に保持されたままであるので、パイロット室２５ 、２
５’内の流体圧力差による押圧力が切換スプール７に作
用し、この押圧力が戻しはね１０の復帰力に打ち勝って
、切換スプール７は左方向へ移動し始める。

切換スプール７が左方向へ移動し始めるとフィトバック
はね１１の張力も増加しその張力の作用によってパイロ
ット弁１２の左方向への押圧力が増加する。

パイロット弁１２は、フィードバックばね１１から受け
る押圧力と可動鉄芯１４に作用する吸引力とが釣り合う
位置まで移動すると共に、切換スプールＩは、パイロッ
ト室２５，２５’内の流体圧力の差による押圧力と戻し
ばね１０の押圧力とが平衡する位置に停止する。

このようにして、切換スプール７は、コイル１６に給電
される励磁電流の値に応じた位置に停止する。

この一連の作動において明らかなように、パイロット弁
１２及び可動鉄芯１４は、フィードバックばね１１のフ
ィードバック作用によってほとんど変位しない。

このためソレノイド１７，１７’は、可動鉄芯のストロ
ークと吸引力との特性に制限を受けずいかなる形式のも
のでもよい。

すなわち、ソレノイドの特性が非線形（通常のオン・オ
フ用ソレノイド）を用いても、その可動鉄芯の移動量が
極めて小さい範囲となるので可動鉄芯に作用する吸引力
をコイルに流れる励磁電流にほぼ比例させることができ
る。

従って、構造が簡単で安価な通常のオン・オフ用ソレノ
イドをソレノイド１７゜１７′に用いても可動鉄芯１４
、１４’に作用する吸引力がコイル１６，１６’に流
れる励磁電流にほぼ比例するので、切換スプール７は、
前述したようにコイル１６，１６’に流れる励磁電流に
比例した位置に制御される。

なおソレノイドの特性が線形の場合は、上述と同様であ
る。

ここで、電磁部をパルス幅変調されたパルス電流によっ
て励磁すれば、プランジャ型ソレノイドを用いた時に特
に問題となるヒステリシスや油圧切換弁特有の流体固着
現象に対してディザ対果をもたせることができる。

次に、切換スプール７を右方向へ移動させて位置決めす
る場合は上述とは逆にソレノイド１７′のコイル１６′
を励磁すればよく、その作動は上述と同様であるので省
略する。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明による電磁パイロット型切換弁
の１実施例の内部構造並びにその主要部分を拡大したも
のをそれぞれ示す縦断面図、第３図は第１図に示す切換
弁の作用を示すブロック図、第４図は従来のノズルフラ
ッパ型の切換弁を示す概略図である。 ５ 、５’・・・・・アクチュエータ端結口、７・・・
・・・切換スプール、１０ 、１０’・・・・・・戻し
ばね、ｉ １． ｉ ｉ’・・・・・・フィードバック
ばね、１２，１２’・・・・・・パイロット弁、１４
、１４’・・・・・・可動鉄芯、１６ 、１６’・・・
・・・コイル、１７，１７’・・・・・・ソレノイド（
電磁石）２５ 、２５’・・・・・・パイロット室、２
６ 、２６’・・・・・・排出通路、３０ 、３０’・
・・・・・絞り。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 切換スプールの両端の各パイロット室に絞りを介し
   て供給したパイロット圧力流体を制御し切換スプールを
   移動させることによって、圧力流体源からアクチュエー
   タへ供給される圧力流体の供給方向及び供給量を制御す
   るカフィードバック式電磁パイロット型切換弁において
   、前記各パイロット室のパイロット圧力流体の排出口を
   開閉制御するスプール型電磁パイロット弁を、前記切換
   スプール端に対向させて各パイロット室にそれぞれ設け
   、前記各スプール型電磁パイロット弁と前記切換スプー
   ルの各端との間にそれぞれフィードバック用のばねを挟
   在させたことを特徴とするカフィードバック式電磁パイ
   ロット型切換弁。