JPH0364744B2 - - Google Patents

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JPH0364744B2
JPH0364744B2 JP58035223A JP3522383A JPH0364744B2 JP H0364744 B2 JPH0364744 B2 JP H0364744B2 JP 58035223 A JP58035223 A JP 58035223A JP 3522383 A JP3522383 A JP 3522383A JP H0364744 B2 JPH0364744 B2 JP H0364744B2
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pressure drop
variable pressure
directional valve
controlled directional
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Vickers Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ソレノイド制御方向切換弁のよう
なモータ制御方向切換弁に関する。
遠隔位置にあるシリンダとモータとを制御する
にあたつて、オン／オフ型ソレノイド、可撓性ケ
ーブル、カム、機械的リンク機構、パイロツト弁
及びサーボ弁のような種々の装置を用いるのが普
通である。これらの制御方法の各には不利な点が
ある。例えば、ケーブルやリンク機構は扱かいに
くいものであると共に高価なカムを必要としてお
り、パイロツト流体装置には特別の配管系や弁系
が必要であり、ソレノイドは良好な計量を行なう
ことができず、そしてサーボ弁はしばしば高価で
ある。
これまで、油圧式比例モータ制御型方向切換弁
を用いることが提案されてきたが、かかる弁は満
足に使用できるものである。かかる弁は、スプー
ルが内部で滑動可能なボアを有する弁本体から成
つている。この本体は、ボアへ至る圧力流入ポー
トと、該圧力流入ポートの両側に位置してボアへ
至る離間した流出ポートとを有している。スプー
ルには、該スプールが移動する時に圧力流入ポー
トと流出ポートの一方との間で連通を生じるよう
な環状ランドが形成されている。スプールは一つ
のソレノイド又は一対のソレノイドのような比例
型フオースモータに作動的に連結されている。
かかる構造では、弁は、流量及び圧力降下のあ
る制限された状況の下で作動するように設計され
ている。所望の流量又は圧力降下があり得ないよ
うな状況で弁を使用するために、種々のスプール
を使用するか又は他の制御部を付加するような変
更を施こさねばならない。
1981年５月18日に出願された係属中の当出願人
による米国特許出願第264342号では、スリープを
ボアとスプールとの間で介在した方向切換弁が開
示されている。スプールによつて、スリーブを通
つて流出ポートへ至る流量が制御され、そしてス
リーブはバイパスチヤンネルを含んでおり、その
ためスリーブを本件に対してシフト動作をする時
にはスリーブは選んだ方の流出ポートへの流量を
増加することができる。
弁に変更を施こすか又は流体装置に別の制御部
又は装置を付加することなく、流量及び圧力降下
が調節されて種々の状況に適合でき；弁が反復性
を有する、即ち弁のフオースモータの決められた
操作によつてスプールが同一の位置へ移動され；
ヒステリシスが少なくそしてスプールの中立位置
が容易に調節できる、油圧式比例モータ制御型の
弁を提供することが本発明の目的の一つである。
本発明によれば、可変圧力降下比例モータ制御
型方向切換弁は、弁弁体と、該本体内のボアと、
該ボア内で滑動可能な円筒状スプールとからなつ
ており、フオースモータはスプールを動かすため
に該スプールに作動的に連結されている。本体
は、ボアへ至る圧力流入ポートと、該圧力ポート
の両側に位置してボアへ至る離間した流出ポート
とを有している。スプールは軸線方向通路と、概
略半径方向通路とを有しており、スプールが移動
する時は半径方向通路は流入ポートを流出ポート
の一方との間に連通することになる。一つの部材
がスプール内で調節可能に位置されており、少な
くとも一つの半径方向通路に至るオリフイス面積
を変更して、軸線方向通路室と半径方向通路との
間の圧力降下を調節可能に変更することができ
る。
第１図において、本発明を具体化した可変圧力
降下比例モータ制御型方向切換弁は、ボア内で滑
動可能な円筒状スプール１２を有する弁本体１０
から成つている。弁本体１０はボア１１へ至る環
状の圧力流入ポート１３と、該圧力流入ポート１
３の両側に位置していて互いに離間した環状の流
出ポート１４，１５とを含んでいる。スプール１
２は軸方向通路１６と概して半径方向通路１７，
１８とを有しており、スプールが移動した時には
半径方向通路によつて圧力流入ポート１３と流出
ポート１４，１５の一方との間が連通する。第１
図に示されているように、スプールは流入ポート
１３から流出ポート１４へと流れが生じ得る位置
にある。中立位置では、スプールはばね１９，２
０によつて中央位置に維持されておりその移動は
フオースモータ２１によつて行なわれる。
この形では、流出ポート１５は利用されていな
い。フオースモータ２１は、スプール１２が入力
信号によつてボア内の選定位置へ移動される型式
のものである。フオースモータは、ソレノイドの
ストロークがソレノイドの入力電流に比例するよ
うなソレノイドから成つているのが好ましい。ソ
レノイドの入力電流を単に増減するだけでプラン
ジヤ、従つてスプールをそのストロークに沿う任
意の点に位置して方向切換弁を流れる流体流量を
制御することができる。
一般にLVDTとして知られている線型可変差
動変圧器のようなフイードバツク装置が、高い精
度と信頼性を希望する時に、サーボソレノイド内
で協働している。LVDTはアーマチユアの位置
をモニターしている。電子回路は、入力信号を
LVDTのフイードバツク信号と比較して両者の
如何なる誤差信号をも除去する。このようにアー
マチユア位置をモニターすることによつて、スプ
ール位置はソレノイドへ与えられた入力信号によ
つて知られ、スプール位置はその入力信号に関し
て常に同じ位置となる。このため、ソレノイドへ
の電気的入力信号と比較してスプール位置の反復
性を考慮に入れておく。
上述した型式のサーボソレノイドは米国特許第
4044324号明細書と、アメリカ合衆国オハイオ州
ヴアンダリアのレデツクス社によつて1979年10月
に出版されたカタログ第Ｓ−1104に記載されてい
る。
第２図を参照すると、本発明によれば、部材２
２は軸方向通路１６内で位置が調節可能であつ
て、スプール内の軸方向通路１６と半径方向通路
１８との間で可変オリフイスを形成している。好
ましい形態においては、可調節部材２２は、通路
１６内で軸方向に移動可能であるようにねじ込ま
れていて、端部２３は円錐形になつている。通路
１７を通つた流入口１３からの流体流れはスプー
ルを軸方向通路１６、及び可調節部材２２の尖端
２３と半径方向通路１８との間に形成されたオリ
フイスとを通つて流れる。第２図に示されている
ように、流入通路１７は４つ設けられていてしか
も周方向に等間隔に離間しており、流出通路１８
も４つ設けられていてやはり周方向に等間隔に離
間しているが、これらは少なくとも一つを用いれ
ばよい。通路の数は変化してもよいが対称的に位
置しているのが好ましい。
可調節部材２２の位置を変更することにより、
弁を通しての流量又はスプールの任意の与えられ
た位置に対する弁を通過する際の圧力降下を調節
することができる。
第３図には、スプールに対する可調節部材の
種々異なる位置に対する圧力降下対流量の関係が
図示されている。可調節部材が第２図に示されて
いるように連続した位置Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤへ移動
する時、流量に対する圧力降下△Ｐは、第３図に
おいて、それぞれ曲線１，２，３及び４に沿つて
増大する。異なる指令電圧又は信号によつてもた
らされる流量ゲインの変化が第４図に示したブラ
フに図示されている。この信号によつてスプール
を変位させるにつれて、流量は増加する。このよ
うに、可調節部材２２の調節された位置は、予め
定められた流量、予め定められた圧力降下又はそ
の両方を得るのに利用されて、スプールを変更す
る又は付加的な制御又は装置を加えるというよう
な大きな変更を施すことなく、弁が用いられる流
体装置の要求に応じることができる。
第５図に示された形態では、スプール１２ａ内
の半径方向通路１７ａ，１８ａの少なくとも幾つ
かは、それらがスプールの軸線に対して鋭角をな
す軸線を持つように形成されている。このような
構造のために、流出流量及び流入流量の軸線成分
は、真正の半径方向の流入又は流出流量によつて
もたらされるであろうスプール閉止力を無効にす
るものである。かかる構造によつて、要求される
入力信号が最小のものである場合に用いられる比
較的小さいソレノイドのような比較的小さなフオ
ースモータを使用できると共に、よりスムース且
つ有効な性能を持つことになる。通路（複）の軸
線がスプールの軸線内で作る角度は流入通路から
軸線方向内方に且つ離れて、制御されつつある流
出通路に向い且つソレノイドに向つて、延びてい
る。
第６図に示された構造では、通路１８又は１８
ａよりも小径の流出通路１８ｂが複数個設けられ
ているが、通路の総面積は流出通路１８又は１８
ａの総面積と実質的に等しくしてある。通路１８
ｂが滑らかに機能するために、通路の外側端部は
流出ポート１４の幅の境界内に位置していると共
に、周方向に互いに重なり合つている。
スプール１２，１２ａ又は１２ｂの中立位置の
調節を希望する場合は、第７図に示した構造を用
いることができ、この場合スプール１２ｃの端部
は、スプール１２のゼロ即ち中立位置を調節する
ための中間部材２６内にある止めねじ２５に係合
している。調節ねじ２７は第二の中間部材２９か
ら軸方向に延びていると共に最大移動停止体とし
ての役目もしている。部材２６上の第二の調節ね
じ２８によつてソレノイド即ちフオースモータの
プランジヤの移動量を調節することができる。
以上記述したような本発明の構造は、単一のソ
レノイドを有する弁に関するものであるが、スプ
ールが第８図に示されているような２つのソレノ
イドによつて移動可能である弁にも適用できるも
のである。第８図に示されているように、スプー
ル１２ｄは、線型可変変位変圧器即ちLVDTを
有するソレノイド２１ａと同様、ソレノイド２１
によつて移動することができる。スプール１２ｄ
もまた、スプール１２ｄ内において半径方向ポー
ト３１に関連した第二の調節ねじ２２を含んでい
るので、スプール１２ｄを反対方向即ち右側へシ
フトすることによつて、流体は流出口１５へ流れ
ることができる。第１図に示した構造の場合と同
様に、調節可能な部材２２を用いて流量、圧力降
下又はその両方を制御することができる。通路１
７，１８の軸線はある角度をなすようにして、第
５図と関連して記述されたのと同じ仕方でスプー
ルを移動するのに必要な力を最小にすることがで
きる。
以上のように弁に大きな変更を加えたり、余分
な制御や装置を付け加える必要なしに、幅広い範
囲に亘つて流量又は圧力を有効に制御するのに用
いることができ；種々の流体装置に用いることが
でき；ヒステリシス及び流れ容量を改善してお
り；弁を閉じようとする力が減じられてその結果
弁を予め定めた位置へ移動させてその位置に保持
するのに必要な力がより小さくて済むことがわか
るであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明を具体化した可変圧力降下比
例モータ制御型方向切換弁の一部を断面で示した
縦断面図である。第２図は、弁の一部を拡大した
部分断面図である。第３図は、流量に対する圧力
降下を表わすグラフである。第４図は、指令電圧
に対する流量を表わすグラフである。第５図は、
弁の変形構造を示す第２図に似た部分断面図であ
る。第６図は、さらに変更した弁の構造を示す部
分断面図である。第７図は、さらに変更した弁の
構造の部分断面図である。第８図は、変更した弁
の構造の部分断面図である。 １０……弁本体、１１……ボア、１２，１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ……スプール、１３
……圧力流入ポート、１４，１５……圧力流出ポ
ート、１６……軸方向通路、１７，１７ａ，１
８，１８ａ，１８ｂ……半径方向通路、１９，２
０……ばね、２１……フオースモータ、２２……
可調節部材、２３……端部、２６……中間部材、
２７……調節ねじ、２８，２９……第二の中間部
材。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 弁本体と、該弁本体内のボアと、該ボア内で
    滑動可能なスプールと、該スプールに作動的に連
    結されて前記スプールを移動するフオースモータ
    とを含んでいて、前記本体は前記ボアへ至る圧力
    流入ポートを有し、前記本体は前記圧力ポートの
    向き合つた両側に位置していて前記ボアへ至る離
    間した流出ポートを有し、前記スプールは軸方向
    通路と概して半径方向の通路を有していて前記ス
    プールが移動される時に、前記半径方向通路が圧
    力流入ポートと前記流出ポートの一方と連通し、
    そしてさらに、前記スプール内での位置が調節可
    能であつて、前記半径方向通路の一つへの流れ面
    積を変更して、室と流路との間の圧力降下を調節
    可能に変更することができる部材とを含んで成る
    可変圧力降下比例モータ制御型方向切換弁。 ２ 前記部材は前記スプール内へ軸線方向にねじ
    込まれている特許請求の範囲第１項記載の可変圧
    力降下比例モータ制御型方向切換弁。 ３ 前記部材が円錐形端部を有し、該端部は前記
    半径方向通路の一つと協働して流れの面積を変更
    可能とした特許請求の範囲第１項又は第２項記載
    の可変圧力降下比例モータ制御型方向切換弁。 ４ 前記通路の少なくとも一つはその軸線がスプ
    ールの軸線に直交している特許請求の範囲第１
    項、第２項、又は第３項記載の可変圧力降下比例
    モータ制御型方向切換弁。 ５ 前記半径方向通路の少なくとも一つはスプー
    ルの軸線と鋭角をなす軸線を有している特許請求
    の範囲第１項、第２項、又は第３項記載の可変圧
    力降下比例モータ制御型方向切換弁。 ６ 前記可調節部材と関連した概略半径方向通路
    が複数個あり、該概略半径方向通路の少なくとも
    幾つかは、スプールの軸線とは鋭角を形成する軸
    線を有している特許請求の範囲第１項記載の可変
    圧力降下比例モータ制御型方向切換弁。 ７ 前記概略半径方向通路の全てが、スプールの
    軸線と鋭角を形成する軸線を有している特許請求
    の範囲第６項記載の可変圧力降下比例モータ制御
    型方向切換弁。 ８ 前記概略半径方向通路の軸線が可調節部材と
    交叉している特許請求の範囲第６項又は第７項記
    載の可変圧力降下比例モータ制御型方向切換弁。 ９ 前記モータはソレノイドを含んで成つている
    特許請求の範囲第１項記載の可変圧力降下比例モ
    ータ制御型方向切換弁。 １０ 前記モータはスプールの少なくとも一端と
    関連するソレノイドを含んで成つており、前記ソ
    レノイドの各々は位置調節可能なスプール係合部
    材を有していて、スプールの中立位置が調節可能
    であり、前記ソレノイドの各々は前記スプールの
    線形移動量を調節する手段を含んでおり、そして
    前記ソレノイドの各々はスプールの最大行程を調
    節する手段を含んでいる、特許請求の範囲第１項
    記載の可変圧力降下比例モータ制御方向切換弁。
JP58035223A 1982-03-04 1983-03-03 可変圧力降下比例モ−タ制御型方向切換弁 Granted JPS58163876A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US354742 1982-03-04
US06/354,742 US4457341A (en) 1982-03-04 1982-03-04 Variable pressure drop proportional motor controlled hydraulic directional valve

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58163876A JPS58163876A (ja) 1983-09-28
JPH0364744B2 true JPH0364744B2 (ja) 1991-10-08

Family

ID=23394727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58035223A Granted JPS58163876A (ja) 1982-03-04 1983-03-03 可変圧力降下比例モ−タ制御型方向切換弁

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4457341A (ja)
EP (1) EP0088357B1 (ja)
JP (1) JPS58163876A (ja)
DE (1) DE3360815D1 (ja)

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