JPH0252121B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は動力伝達装置に関するが、特定的に
は油圧的に作動される装置を遠隔的に位置決めす
る流量を制御するための方向弁に関する。

油圧的に作動される装置において、その生産性
を増大するためにその装置の遠隔的方向制御器を
配置することと、もつと経済的且つ精確な作動装
置にすることと、材料費と生産費を低減すること
とは更に更に強い要望になつている。ケーブル、
カム、機械的リンク機構、パイロツト弁、及びソ
レノイド作動型開閉弁の如き色々な遠隔制御器を
利用することが一般的に行き渡つている。これら
の各制御器による方法は何れにも欠点がある。例
えば、可撓性ケーブルとリンク機構は重くてかさ
張るし、カムはその製作費が高いし、パイロツト
弁には余分の配管と開閉機構とが必要である。
又、ソレノイド作動型開閉弁は良好な計量性能を
提供しない。

以上のような問題のいくつかを克服するため電
気的制御回路へ組合せた押動モータ又は比例作動
器を使用することがよく知られている。サーボソ
レノイドのような押動モータ又は比例作動器は方
向弁のスプールと係接する電機子又はプランジヤ
を備えている。

このプランジヤの行程には近接区域と制御区域
とが含まれる。制御区域は比例的に制御され得る
行程の一部分であつて、プランジヤのゼロ位置は
プランジヤ行程の制御区域部分の出発点と一致す
るように設定される。

プランジヤの行程、従つて方向弁のスプールの
行程はソレノイドの入力電流に正比例する。入力
電流を単に増減するだけでプランジヤの位置、従
つてスプールの位置をその行程に沿つた任意の点
へ位置決めすることができるから、方向弁を流過
する流体を任意に制御することができる。

LVDTとして一般に知られている直線的可変
差動変成器のようなフイードバツク装置の正確性
と反覆性とが要望される時にサーボソレノイドに
組合せて使用することも一般によく知られてい
る。このLVDTは電機子の位置を探査する。電
子的回路は入力信号をLVDTのフイードバツク
信号と比較して、その双方の信号の間にある誤差
を消去する。従つて電機子の位置を探査すること
によつてソレノイドへ入力された入力信号に対す
るスプールの位置が判るまで、スプールの位置は
その入力信号に対して同一である。この事実によ
つてスプールの位置の反覆性をソレノイドへの電
気的入力信号を比較することが可能になる。

以上説明した形式のサーボソレノイドは米国特
許第4044324号と、米国オハイオ州バンダリアの
レデツクス会社によつて1979年10月に出版された
カタログ第SS−1104号とにおいて解説されてい
る。

しかし、上記のサーボソレノイド制御型バルブ
は所定寸法のソレノイドに対して制御され得る流
体の量が限定されるためそのサーボソレノイドと
弁とは何れも特定寸法の油圧装置に対して別個に
設計しなくてはならない。弁スプールに作用する
流体の動的圧力とばねの弾力とがサーボソレノイ
ドの限界力を超過した場合、その弁はサーボソレ
ノイドによつて制御することができないので、サ
ーボソレノイド制御型パイロツト弁が必要にな
る。又、特殊な構造がスプール計量溝や夾み金な
どを使用することなく調節可能な流量利得を実現
することも困難であつた。その上、弁のスプール
位置の反覆性はスプールのゼロ位置の正確な位置
決め、即ちスプールの各閉塞筒部とスプールの中
心孔と連通するバルブの各出入口との間の正確な
重なりを必要とするし、又電機子行程の制御地域
部分の出発点に対するプランジヤの正確なゼロ位
置決めをも必要とする。その後者は特にLVDT
の使用に当つて決定重要性を有する。過去におい
てゼロ位置に設定は多少不便ではあるが夾び金を
使用することにより実施されていた。

この発明の諸目的の中に可変利得制御式方向弁
と、特に可変流量利得を有するサーボソレノイド
作動型弁を提供することが含まれているが、この
後者は夾み金又は特殊な機械加工を必要とするこ
となく制御部材又はスプールを位置決めすること
ができるし、色々な設計の方向弁製作に要する部
品数を減らすことができるし、又その履歴現象を
減少することもできる。

この発明による可変利得サーボ制御式方向弁は
長い中心孔を有する弁体と、中心孔の中に配置し
たスリーブと、スリーブの中において往復動可能
に取付けたスプールと、スプールを往復動させる
ための押動モータとによつて構成される。弁体は
入口室に連通する圧力入口と、複数の出口室に
夫々連通する圧力出口とを有するが、スリーブは
弁体の入口室からスブールの内部へ流体が流通で
きる複数の通路を有する。スプールはスリーブを
流通する流体を制御すると共に、弁体の出口室へ
流体が流通できるようにするためそのゼロ位置か
ら複数の選択的位置へ移動することができる。こ
のスリーブはバイパス通路を備えているので、ス
リーブの弁体に対する移動に際して、スプールに
作用する流体の動的圧力とばねの弾力に影響する
ことなく弁体の入口室から出口室の一方又は他方
へ流体の流量を増大することができる。スプール
の移動時スプールの制御下にあるスリーブを介す
る流体の流れは先ず弁体の複数の出口室の一つへ
導入されるように作動できると共に、スプールが
移動し続けた時、スリーブを軸方向へ移動させて
追加的流体が弁体の入口室から弁体の選択された
出口室へ導入されるように作動できる手段を備え
ている。

第１図を参照すると、本発明を具体化した可変
利得サーボ制御式方向弁は弁１０と、ソレノイド
１１と、直線的可変容量変成器又はLVDT１２
ａを組合せたソレノイド１２とによつて構成され
る。各サーボソレノイド１１と１２は何れもソレ
ノイドが励磁された時ばね１４の弾力に抗して弁
１０の内側方向へ移動できるプランジヤ１３を有
する。

第３図に示す如く、弁１０はプランジヤ１３と
同心的に整合して長手方向へ延設した中心孔１６
を有する弁体１５を備えている。スリーブ１７は
中心孔１６内を軸方向に摺動できるが、スプール
１８はスリーブ１７の内部において軸方向へ摺動
できる。弁体１５は中心孔１６の周りに形成した
環状溝の形をした入口室１９を有するが、この入
口室１９には図外の入口孔を介して弁体の外側か
ら流体が供給される。スリーブ１７はスプール１
８に形成した閉塞筒体２１と２２の間にあるスリ
ーブ１７の内部へ入口室１９から流体を通過させ
る中立開口２０を穿設している。各閉塞筒体２
１，２２が左又は右の方へ移動すると、スリーブ
１７に形成された開口２３と２４を選択的に流通
できる流体が弁体１５に形成した出口室２５，２
６へ流入すると共に、その流体は弁体１５に形成
した出口孔３２，３３を介して制御される図外の
モータの如き油圧装置へ供給される。

ソレノイドのプランジヤ１３の移動は軸受部材
を介してスプール１８へ伝動され、該軸受部材は
スリーブ１７の端部に摺動自在に嵌装され、調節
自在に軸方向に螺着したねじ２８を介してスプー
ル１８の端に係合している。

スリーブ１７はソレノイドの本体と環状圧接部
材３０との間に配置したばね２９によつてその中
立位置に保持される。

スリーブ１７は更にその外面に形成した環状溝
から成るバイパス通路３１を有するので、若しス
リーブ１７が左又は右の方へ軸方向に移動される
と、入口室１９からの流体はスプール１８を経由
することなくバイパス通路３１から直接環状出口
室２５又は２６へそして選択された出口孔３２又
は３３へ流動する。

スリーブ１７の移動は軸方向に螺着されたねじ
３４により制御され、該ねじは軸受部材２７内に
位置し、軸受部材及び、順に、スプールの所定の
初期移動後、ねじ３４によりスリーブ１７はその
段部３５で当接して移動し、バイパス流動を可能
にする。その結果として弁１０の利得を制御する
ことができる。

第２図に示す如く、実線で示す流体の流量対ソ
レノイド励磁電圧曲線はスリーブが移動しない時
に得られたスプールの流量を示す曲線である。し
かしスリーブを使用することによつて遥かに大き
なレベルの励磁電圧に相当する追加流量又はスリ
ーブの流量になることが断続線によつて示されて
いる。

ねじ３４の配線によつてスリーブの流量即ち得
られる利得を任意に調節できるが、これはスプー
ルに作用する流体の動的圧力とばねの弾力とに影
響することなく追加流量を得るためにスリーブが
移動し始める時のスプールの出発点を任意に決定
することでもある。上記のような装置を使つて、
スプールの移動とは関係なくスリーブの流量を調
節することができる。この場合にはプランジヤ１
３の行程の出発点において軸受部材２７の調節ね
じ３４がスリーブ１７の段部３５と係合する位置
までねじ３４を軸受部材２７の内側へ延出すると
共に、軸受部材２７の中央調節ねじ２８は適当に
引込むように調整する。

調節ねじ２８はスプール１８のゼロ位置を調節
するから、スプールの位置の調節を容易に行うこ
とができるが、この調節は弁体へ挿入するに先立
つてスリーブ１７とスプール１８と軸受部材２７
とを組立てる時に実施される。ねじ２８の内側は
スプール１８の端面との癒着を防ぐため凸面形に
丸く削成されているが、スプールの反動力はねじ
２８を介して軸受部材２７へ伝動される。

上記の構造によりソレノイドと関連する方向弁
の作動が順調に行われるが、ソレノイド自体はそ
の励磁電流の全範囲にわたる直線的力対行程曲線
を持つていない。このことは第４図を参照すれば
もつと容易に理解できるが、第４図は３つの互に
異なる励磁サイクルＡ，Ｂ、及びＣにおけるソレ
ノイドの力又は励磁電圧対行程曲線を示す。この
曲線から判ることはプランジヤの近接区域と通称
される各曲線の第１部分は直線ではないけれど
も、プランジヤの制御円域と通称される各曲線の
第２部分は何れも実質的に直線であるという点で
ある。制御区域でソレノイドを利用するためには
プランジヤ１３の全行程が上記した各曲線Ａ，
Ｂ，Ｃの制御区域以内に位置決めされるようにス
プール１８のゼロ位置が調節されると共に、正し
く調節された弁１０へ各ソレノイド１１と１２が
組立てられる。それ故にソレノイドが励磁された
時、その励磁電流サイクルに関らずプランジヤも
スプール及び／又はスリーブも励磁電圧に対して
直線的に移動する。

このような本発明による可変利得サーボソレノ
イド制御式方向弁は従つて特殊な流体圧力曲線形
状の必要条件を満足することができるし、色々な
設計の方向弁を製作するに要する部品の数を減ら
すことができるし、夾み金や特殊な機械加工を必
要とすることなくスプールのゼロ位置を調節でき
るし、その履歴現象を減少することもできること
が判明する。

LVDTを組合せたソレノイドを使用する弁に
おいて、プランジヤのゼロ位置がもつと精確に決
定できることが望ましい。第５図に示す構造にお
いて、プランジヤ１３を軸受部材２７との間に別
個のねじ２８ｂが配置されている。このような配
置にすると、スプール１８のゼロ位置をねじ２８
ａによつてプランジヤ１３とは無関係に調節する
ことができる。プランジヤ１３を第４図において
断続線Ｄによつて示す制御区域の出発点、即ちプ
ランジヤのゼロ位置へねじ２８ｂによつてスプー
ル１８の位置とは無関係に調節して位置決めする
ことができる。プランジヤ１３のそのように精確
なゼロ位置決めはサーボソレノイドにLVDTが
組込まれた時、又はLVDTを持たないサーボソ
レノイドのプランジヤを弁体に対するスプールの
ゼロ位置を維持しながら制御区域の中間位置のど
こかへ位置決めしたい時、特に要望されることで
ある。

この発明は以上のように弁体の両側へサーボソ
レノイド型押動モータを組合せた特別な応用例と
して解説したけれども、他種の押動モータを利用
することもできるし、当業者にとつて明らかに判
るように、本発明は弁体の一端のみへ組合せたサ
ーボソレノイドによつてスプールの位置を制御す
ることを必要とする油圧装置へ適用することもで
きる。この後者の場合において、ソレノイドを組
合せない方の弁体の一端は適宜の端蓋によつて完
全に閉塞される。又プランジヤ１３のばね１４は
その端蓋と軸受部材２７との間に配置される別の
ばね部材と置換される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化した可変利得サーボ制
御式方向弁を示す部分的縦断側面図である。第２
図は流量対指令電圧曲線を示す図表である。第３
図は第１図に示す方向弁の部分的長手方向縦断面
拡大図である。第４図はサーボソレノイドの行程
対力曲線を示す図表である。第５図は第１図に示
す調節手段の他の実施例を拡大して図示した部分
的長手方向縦断面図である。 １１，１２：ソレノイド即ち押動モータ、１
３：プランジヤ、１４，２９：ばね、１５：弁
体、１６：中心孔、１７：スリーブ、１８：スプ
ール、１９：入口室即ち入口、２５，２６：出口
室即ち出口、２０，２３，２４：開口即ちスリー
ブ通路、２７：軸受部材、２８，３４：調節ね
じ、３１：バイパス通路、３５：スリーブの段
部、２８ａ，２８ｂ：調節ねじ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁体１５と、スプール１８と、押動モータ１
   １，１２と、前記弁体１５が長い中心孔１６を有
   することと、圧力入口１９及び圧力出口２５，２
   ６と、前記押動モータ１１，１２が前記スプール
   １８を前記圧力入口及び出口１９，２５，２６に
   対して位置決めするものであることからなる可変
   利得サーボ制御式方向弁において、 スリーブ１７が前記中心孔１６内に摺動可能に
   設けられ、前記スプール１８が前記スリーブ１７
   内で往復動可能に設けられており、 前記スリーブ１７が前記圧力入口１９からの流
   体を前記スリーブ１７の内部へと通過させる複数
   の通路２０を有し、 前記スプール１８が前記スリーブ１７を通る流
   れを制御するよう構成され且つゼロ位置から前記
   圧力出口２５，２６への流体の流れを可能ならし
   める複数の位置へと選択的に移動可能であり、 前記スリーブ１７が、前記弁体１５に対する前
   記スリーブ１７の相対的な移動に際して前記圧力
   入口１９から圧力出口２５，２６の何れか一方へ
   の流体の流れを可能ならしめるバイパス通路３１
   を含み、 前記押動モータ１１，１２と前記スリーブ１７
   及び前記スプール１８の両者の間に設けられ、最
   初に前記スプール１８を移動させ、所定量の移動
   の後に前記スリーブ１７を前記スプール１８と一
   致して移動せしめる移動手段２７，２８，３４が
   設けられ、 前記移動手段２７，２８，３４が前記スプール
   １８の軸方向への移動中に前記スリーブ１７の軸
   方向への移動が開始される時点を調節可能に制御
   する手段３４，２８を含むことを特徴とする、可
   変利得サーボ制御式方向弁。 ２ 前記移動手段２７，２８，３４が、前記押動
   モータ１１，１２のプランジヤ１３と前記スプー
   ル１８の間に配置され且つ前記スリーブ１７内で
   軸方向に移動可能な前記スリーブ１７内の軸受部
   材２７と、前記スリーブ１７を移動すべく前記ス
   プール１８が所定量移動した際に係合可能な前記
   軸受部材２７と前記スリーブ１７との間の相互係
   合手段３４を含む、特許請求の範囲第１項記載の
   可変利得サーボ制御式方向弁。 ３ 前記スプール１８に対する前記軸受部材２７
   の相対的な位置を軸方向に調節する第一の手段２
   ８，２８ａ，２８ｂを含む、特許請求の範囲第２
   項記載の可変利得サーボ制御式方向弁。 ４ 前記スリーブ１７に対して前記軸受部材２７
   の相互係合手段３４を軸方向に調節する第二の手
   段を含む、特許請求の範囲第３項記載の可変利得
   サーボ制御式方向弁。 ５ 前記スリーブ１７と前記スプール１８を前記
   弁体１５に関して中立の位置へと付勢すべく、前
   記押動モータ１１，１２の本体と前記スリーブ１
   ７及び前記軸受部材２７との間に配置されたばね
   手段１４，２９を含む、特許請求の範囲第１項か
   ら第４項の何れかに記載の可変利得サーボ制御式
   方向弁。 ６ 前記スリーブ１７が前記軸受部材２７に隣接
   する内側環状段部３５を含み、前記軸受部材２７
   が前記環状段部３５の方向においてこれと整列し
   て軸方向に延びる相互係合手段３４を含んでお
   り、前記相互係合手段３４の前進又は後退が前記
   プランジヤ１３の移動に応じての前記スプール１
   ８に対する前記スリーブ１７の変位を早めるか又
   は遅らせる、特許請求の範囲第２項から第５項の
   いずれかに記載の可変利得サーボ制御式方向弁。 ７ 前記スプール１８及びスリーブ１７を往復動
   させる前記押動モータは第一及び第二のソレノイ
   ド１１，１２から構成される、特許請求の範囲第
   １項から第６項のいずれかに記載の可変利得サー
   ボ制御式方向弁。 ８ 前記軸受部材２７が前記第一の手段として、
   前記スプール１８の端面に係合する軸方向に調節
   可能なねじ２８，２８ａを含む、特許請求の範囲
   第３項から第７項のいずれかに記載の可変利得サ
   ーボ制御式方向弁。 ９ 前記軸受部材２７が前記押動モータ１１，１
   ２のプランジヤ１３に係合する軸方向に調節可能
   な別のねじ２８ｂを含む、特許請求の範囲第８項
   記載の可変利得サーボ制御式方向弁。 １０ 前記第二の手段が前記相互係合手段３４の
   ねじ山及びこれに係合するねじ山であり、前記相
   互係合手段３４は前記軸受部材２７から軸方向に
   突出する調節ねじである、特許請求の範囲第４項
   から第９項のいずれかに記載の可変利得サーボ制
   御式方向弁。