JPH0460289A - 直流作動式電磁弁 - 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】 （Ｍ業上の利用分野） 本発明は、アクチュエータなどの切換制御に使用する直
流作動式電磁弁に関する。

（従来の技術） 従来、この種直流作動式電磁弁は、例えば特公昭６０−
４４５４０号公報に記載され、かつ、第５図に示したよ
うに、弁体（Ｃ）に、圧力ラインに接続されるポンプボ
ート（Ｐ）と、該ポンプボート（Ｐ）の左右両側に位置
され、アクチュエータなどに接続される切換ボート（Ａ
）（Ｂ）と、タンクラインに開放されるタンクボート（
Ｔ）とをそれぞれ形成して、前記弁体（Ｃ）の内部にス
プール（Ｄ）を摺動可能に配設すると共に、前記弁体（
Ｃ）の側部に、電流に比例して前記スプール（Ｄ）を作
動させる水平吸引力特性をもつ比例ソレノイド（Ｅ）と
、このソレノイド（Ｅ）の吸引力に対向するはね（Ｆ）
とを配設しており、また、前記ソレノイド（Ｅ）は、電
磁コイル（ａ）と、該コイル（ａ）で動作される可動鉄
心（ｂ）及び該可動鉄心（ｂ）と対向する固定鉄心（ｄ
）とから構成されている。

そして、前記電磁コイル（ａ）への通電オフ時には、前
記可動鉄心（ｂ）が作動することなく、前記スプール（
Ｄ）が中立位置に保持されて、前記ポンプボート（Ｐ）
がブロックされる。また、前記電磁コイル（ａ）への通
電オン時には、前記スプール（Ｄ）が前記中立位置から
一方向例えば第５図左方に移動されるのであるが、この
とき、前記コイル（ａ）への電流に比例して前記可動鉄
心（ｂ）に所定の吸引力が作用し、この吸引力と前記ば
ね（Ｆ）のばね力との力関係により前記スプール（Ｄ）
の移動が停止し、前記ポンプボート（Ｐ）から前記切換
ボー）　（Ａ）に至る圧力流体の流量が制御されるので
あって、前記ポンプボート（Ｐ）から切換ボー）　（Ａ
）を経て所定流量の流体が前記アクチュエータ側へと供
給され、かつ、他方側切換ボー）　（Ｂ）が前記タンク
ポート（Ｔ）に開放されて、前記アクチュエータが一方
向に移動されるのである。又、電流制御により前記コイ
ル（ａ）への電流を最大とし、前記ばね（Ｆ）に抗して
可動鉄心（ｂ）が、該可動鉄心（ｂ）と対向配置される
固定鉄心（ｄ）の吸着面に第６図（ｅ）の如く吸着され
たとき、前記ポンプボート（Ｐ）は開度１００％で前記
切換ボート（Ａ）に切換えられるのである。

また１以上の如く切換えた切換位置から前記スプール（
Ｄ）を中立位置の方向に制御する場合には、前記コイル
（ａ）に作用する電流を減少することにより行え、また
、前記コイル（ａ）への通電をオフすることにより前記
スプール（Ｄ）が前記バネ（Ｆ）のばね力で中立位置に
切換えることができるのである。また、前記ポンプボー
ト（Ｐ）と他方側切換ボー）　（Ｂ）との切換制御は、
左方側ソレノイド（図示せず）で行われる。

（発明が解決しようとする課題） 所で、以上の直流作動式電磁弁では、前記可動鉄心（ｂ
）を固定鉄心（ｄ）の吸着面に吸着させた切換位置から
スプール（Ｄ）を中立位置へと切換える場合、前記ソレ
ノイド（Ｅ）への通電をオフし前記スプール（Ｄ）を前
記ばね（Ｆ）のばね力で復帰させるのであるが、このと
き、該ばね（Ｆ）は吸着面側で最大に圧縮されているた
め、前記ソレノイド（Ｅ）のオフ動作と同時に、前記ば
ね（Ｆ）の復帰力で前記スプール（Ｄ）が急激に移動す
ることになり、切換シ日・ンクが生ずる問題があった。

そこで、以上のような切換時のシリツクを和らげるため
に、前記比例ソレノイド（Ｅ）の制御回路に、該ソレノ
イド（Ｅ）に通電される電流に時定数をかける時定数回
路を設けることが考えられる。所が、第７図に示したよ
うに、前記ソレノイド（Ｅ）に作用するソレノイド信号
を第７図（ト）のようにオン・オフ信号とした場合、オ
ン信号においては時定数がか−って第７図（チ）のよう
に前記ソレノイド（Ｅ）に作用する電流は、緩やかな変
化となり、スプール（Ｄ）も第７図（す）のように中立
位置から切換位置に緩やかに変位するのであるが、オフ
信号においては、つまりスプール（Ｄ）を切換位置から
中立位置に切換える場合には、時定数がか−って前記ソ
レノイド（Ｅ）に作用する電流は緩やかに立下がること
になるのであるが、スプール（Ｄ）の動きは、時定数が
か＼らず急激な移動となり、依然とてして切換シ日ツク
が生ずるのである。

即ち、前記スプール（Ｄ）が切換位置にあるとき、前記
可動鉄心（ｂ）は固定鉄心（ｄ）に吸着しているのであ
って、このときの吸着力は第６図（ヌ）に示したように
非常に大きな力となるのである。これに対し、前記バネ
（Ｆ）のばね力は第６図（ル）のように圧縮されて大き
くなるが、前記吸着力に比較して小さいのである。そし
て、ソレノイド（Ｅ）への通電オフでスプール（Ｄ）を
中立位置に戻す力は前記ばね力であるから、このばね力
が吸引力より大きくなって初めてスプール（Ｄ）が移動
することになるのである。

しかして、前記ばね力が吸引力より大きくなるためには
、前記ソレノイド（Ｅ）に作用する電流が小さ（なる必
要があり、このため時定数をかけた場合電流が小さくな
るまで前記スプール（Ｄ）は静止したま＼となるのであ
り、電流が小さくなってスプール（Ｄ）が動き始めると
、つまり吸着面から離れると、吸着力が大きく減少する
ため、前記ばね力が大きく打ち勝って前記スプール（Ｄ
）は非常に速く中立位置に戻ることになり、この結果、
前記可動鉄心（ｂ）が吸着面から離反したとき、前記ス
プール（Ｄ）は、前記ばね（Ｆ）のばね力により第７図
（ヌ）の如く急激に復動されて、切換ショックが発生す
るのである。

本発明は以上のような問題に鑑みてなしたもので、その
目的は、比例ソレノイドに作用させる電流を増大してス
プールを中立位置から切換位置に移動させる場合緩やか
に動作させることができて、しかも比例ソレノイドに作
用させる電流を減少させて切換位置から中立位置方向に
スプールを動作させる場合でも、緩やかに移動させるこ
とができて、何れの場合でも切換シジックを和らげるこ
とができる直流作動式電磁弁を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明では、スプール（２
）と、該スプール（２）の一側に配設され、電流に比例
して前記スプール（２）を作動させる水平吸引力特性を
もつ比例ソレノイド（３）と、該ソレノイド（３）の吸
引力に対向するばね（４）とをもち、電流制御により流
路の切換と流量制御とを可能にした直流作動式電磁弁に
おいて、前記比例ソレノイド（３）の制御回路に、該ソ
レノイド（３）のオン、オフ時に時定数をかける時定数
回路（７）と、前記ソレノイド（３）のオフ時、一時的
に時定数をクリップさせるクリップ回路（８）とを設け
たことを特徴とするものである。

（作用） 前記比例ソレノイド（３）の制御回路に、前記時定数回
路（７）を設けたことにより、前記ソレノイド（３）に
作用する電流の立ち上げ時と立ち下げ時における電流変
化が緩やかに調整でき、これに伴い前記電流の立ち上げ
時における前記スプール（２）の移動を緩やかに行える
のであり、また、前記クリップ回路（８）を設けて、前
記ソレノイド（３）に作用する電流を減少させて前記ス
プール（２）を吸着力が強く作用する切換位置から中立
位置方向に切換えるとき、一時的に時定数をクリップさ
せて電流を零となし、吸着力を一時的になくシ、この後
前記時定数のクリップを解除し、時定数回路（７）によ
る時定数をかけて電流を減少させることにより前記スプ
ール（２）の中立位置方向への移動も第２図のように緩
やかにでき、何れの場合でも切換ショックを和らげられ
るのである。

（実施例） 第４図は直流作動式電磁弁の全体構造を示しており、弁
体（１）に、圧力ラインに接続されるポンプポート（Ｐ
）と、該ポンプポート（Ｐ）の左右両側に位置され、ア
クチュエータに接続される一対の切換ポート（Ａ）（Ｂ
）と、タンクラインに開放されるタンクポート（Ｔ）（
Ｔ）とをそれぞれ形成して、前記弁体（１）の内部にス
プール（２）を左右移動可能に配設すると共に、前記弁
体（１）の右方側に、電磁コイル（３１）と可動鉄心（
３２）と、該可動鉄心（３２）と対向配置される固定鉄
心（３３）とを備えた水平吸引力特性をもつ比例ソレノ
イド（３）を設ける一方、前記弁体（１）の左方側に、
前記ソレノイド（３）の吸引力に対向するばね（４）を
配設している。

このばね（４）は、流量制御時の前記スプール（２）の
作動に対向して作用する第１ばね（４１）と、前記可動
鉄心（３２）が固定鉄心（３３）に設着する直前近くに
おける前記スプール（２）の作動に対向し、前記第１ば
ね（４１）と協働して作用する第２ばね（４２）から成
り、これらばね（４１）（４２）のばね力と、前記ソレ
ノイド（３１）に通電される電流変化による吸引力との
力関係で、前記スプール（２）の移動量を制御して、前
記ポンプボー）　（Ｐ）から前記切換ポート（Ａ）に至
る圧力流体の流量制御を行うようにしている。

そして、前記電磁コイル（３１）への通電をオフするこ
とにより、前記可動鉄心（３２）が作動されることなく
、前記第２ばね（４２）で前記スプール（２）が中立位
置に保持されて、前記ポンプポー）　（Ｐ）が閉鎖され
る。また、前記電磁フィル（３１）に作用する電流を増
加することによリ、前記スプール（２）が中立位置から
第４図左方側に移動されるのであるが、このとき、前記
コイル（３１）への電流に比例して前記可動鉄心（３２
）に吸引力が作用し、この吸引力と、前記第１ばね（４
１）のばね力との力関係により前記スプール（２）の移
動が停止し、前記ポンプポート（Ｐ）から前記切換ポー
ト（Ａ）に至る圧力流体の流量が制御されるのであって
、前記ポンプポート（Ｐ）から切換ボー）　（Ａ）を経
て所定流量の流体がアクチュエータ側へと供給され、か
つ、他方側切換ボート（Ｂ）が前記タンクポート（Ｔ）
に開放されて、前記アクチュエータが一方向に移動され
るのである。又、電流制御により前記コイル（３１）へ
の電流が最大となって、前記各ばね（４１）（４２）に
抗して前記可動鉄心（３２）が、前記固定部材（３３）
の吸着面に第３図（ｅ）の如く吸着されたときに、前記
ポンプボート（Ｐ）は開度１００％で切換ボート（Ａ）
に切換えられるのである。

尚、流量制御を行う場合、前記ソレノイド（３）の六平
吸引力が得られる範囲において、ある電流値では前記吸
引力と第１ばね（４１）のばね力とが所定の一箇所でバ
ランスし、他の電流値では他の箇所でバランスし、この
バランス位置で前記スプール（２）の移動が停止するの
であって、スプール（２）の弁開度を比例的に制御でき
、流量制御が行えるのである。又、前記電流を、前記吸
引力と第１ばね（４１）のばね力とがバランスする電流
よりも高くすると、前記ソレノイド（３）の可動鉄心（
３２）が固定鉄心（３３）に吸着する直前近くで前記ス
プール（２）は前記第２ばね（４２）及び前記第１ばね
（４１）のばね力に抗して移動するのであって、このス
プール（２）の弁開度を全開に制御できるのである。

更に、以上の如く切換えた切換位置から前記スプール（
２）を中立位置に切換える場合には、後記するように前
記電磁コイル（３１）への通電をオフすることにより、
前記スプール（２）が前記各バネ（４１）（４２）のば
ね力で中立位置に切換えられるのである。

また、第４図に示した実施例は、前記弁体（１）の左方
側に、電磁フィル（５１）と可動鉄心（５２）などを備
えたオン、オフ操作式のソレノイド（５）を設けると共
に、前記弁体（１）の右方側に前記ソレノイド（５）の
吸引力に対向するばね（６）を配設して、前記コイル（
５１）に通電することにより、前記同様前記ポンプボー
ト（Ｐ）を他方側切換ポート（Ｂ）に切換え、かつ、前
記ソレノイド（５）への通電オフ時に、前記ばね（６）
のばね力で前記ポンプボート（Ｐ）を中立位置に復帰さ
せることができるようにしている。

しかして以上のような直流作動式電磁弁において、前記
比例ソレノイド（３）の制御回路に、該ソレノイド（３
）のオン、オフ時に時定数をかける時定数回路（７）と
、前記ソレノイド（３）のオフ時、一時的に時定数をク
リップさせるクリップ回路（８）とを設けたのである。

第１図に示した制御回路は、指令電圧（例えば５Ｖ）を
入力する入力部（Ｖ）に、前記ソレノイド（３）（５）
の動作選択スイッチ（Ｓ、）を介して時定数回路（７）
を接続すると共に、クリップ回路（８）を設けて、前記
接続回路に、前記選択スイッチ（Ｓ１）による前記ソレ
ノイド（３）又は（５）のオンΦオフ信号をモニターす
るモニター回路（１４）を設けて、前記クリップ回路（
８）の入力側に接続し、前記選択スイッチ（Ｓ。

）による前記ソレノイド（３）又は（５）のオフ信号出
力時、一定時間（１０ｍｓｅｃ〜５０ｍ−ｃ）時定数を
クリップさせるための例えば指令電圧（５Ｖ）に対し、
負の電圧（例えば−１０ｖ）を出力するように成して、
このクリップ回路（８）の出力側を、前記時定数回路（
７）の出力側に第１演算器（９）を介して接続し、この
第１演算器（９）の出力側を、前記選択スイッチ（Ｓ、
）に連動して動作する開閉スイッチ（Ｓ２　）Ｃ８３）
及び電圧／電流変換器（１１）（１３）を介して前記ソ
レノイド（３）（５）に接続したのである。

尚、（１５）（１６）はフィードバック回路で、前記各
開閉スイッチ（Ｓ、）（Ｓ２）と電圧／電流変換器（１
１）（１３）との接続線路に、第２及び第３演算器（１
０）（１２）を介して接続している。

尚、前記第２演算器（１０）は、前記時定数回路（７）
とクリップ回路（８）からの出力信号と、前記比例ソレ
ノイド（３）からのフィード／＜ツタ信号とを比較演算
しながら、前記変換器（１１）を介し前記ソレノイド（
５）側に出力信号を出力するものである。更に、前記第
３演算器（１２）は、前記電源（Ｖ）側からの出力信号
と、前記ソレノイド（５）からのフィードバック信号と
を比較演算しながら、前記変換器（１３）を介して他方
側の前記ソレノイド（５）側に出力信号を出力するもの
である。

そして、以上のような制御回路を介して前記比例ソレノ
イド（３）を、次のように制御するのである。

即ち、前記選択スイッチ（Ｓ１）により比例ソレノイド
（３）を選択して指令電圧を入力する場合、前記時定数
回路（７）において時定数がかけられ、前記電圧／電流
変換器（１１）により電流に変換されて、第２図（イ）
のオン信号は、（ロ）のように緩やかな電流増加となっ
て前記ソレノイド（３）に作用するのである。

従って、前記ソレノイド（３）の動作によるスプール（
２）の変位は、第２図（ハ）のように緩やかとなり、切
換ショックなく中立位置から切換位置に切換えられるの
である。

また、前記選択スイッチ（Ｓ、）をオフ操作し前記入力
部（Ｖ）からの指令電圧を零にする場合、つまりオフ信
号が入力する場合、このオフ信号は前記モニター回路（
１４）を介して検出され、前記クリップ回路（８）から
クリップ信号が一時的に出力し、前記第１演算器（９）
により演算され、負の電圧指令が出力し、電圧／電流変
換器（１１）からの電流が第２図（ワ）のように一時的
に零となるのである。

この結果、第３図（ニ）に示したように非常に大きな吸
着力で吸着され静止している切換位置のスプール（２）
は、前記ソレノイド（３）における吸着力が一時的に零
となるため、前記第１及び第２ばね（４１）（４２）の
ばね力（へ）で可動鉄心（３２）が固定鉄心（３３）の
吸着面から離れる。

そして、その後は、前記時定数回路（７）により時定数
をかけて電流を減少させるのであって、第２図（ハ）に
示したように電流の減少に比例してスプール（２）は、
切換位置から中立位置へ緩やかに移動することになり、
切換ショックを解消できるのである。

また、前記ソレノイド（３）への通電オフによる前記ス
プール（２）の復動時に、前記クリップ回路（８）で第
２図グラフ（ロ）の（ワ）部分で示したように、一時的
に時定数をクリップさせて電流を零となすことにより、
同グラフ（）１）の仮想線（力）で示したように、前記
スプール（２）−が急激に復動しようとする変位が発生
するのであるが、この急激なスプール変位は、次のよう
゛にして阻止することができる。

即ち、第４図で示したように、前記電磁ソレノイド（３
）の固定鉄心（３３）に摺動可能に内装され、かつ、前
記可動鉄心（３２）に追従移動する前記スプール（２）
のプッンユ用ビン（３４）の細心内部に、絞り孔（３５
）を形成して、この絞り孔（３５）を前記ピン（３４）
の長さ方向両端面に設けた半径方向のスリットを介して
、前記タンクポート（Ｔ）と、前記固定鉄心（３３）の
内部で前記ピン（３４）の周りに画成された背圧室（３
６）とに連通させ、前記タンクボー）（Ｔ）からの流体
一部を前記絞り孔（３５）から背圧室（３６）へと導入
させ、この導入流体で前記スプール（２）の急激な変位
を阻止することにより、第２図のグラフ（ハ）実線で示
したように、前記スプール（２）の復動時における変位
を滑らかにすることができるのである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の直流作動式電磁弁では、
比例ソレノイド（３）の制御回路に、該ソレノイド（３
）のオン、オフ時に時定数をかける時定数回路（７）と
、前記ソレノイド（３）のオフ時、一時的に時定数をク
リップさせるクリップ回路（８）とを設けたから、スプ
ール（２）を中立位置から切換位置に動作させる場合、
緩やかに移動させることができ、しかもスプール（２）
を切換位置から中立位置に動作させる場合でも、時定数
をかけながら緩やかに移動させることができるのであっ
て、何れの場合でも切換ショックを和らげることができ
るし、また、時定数を変更することによりンヨｙクレス
効果を可変にすることもできるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる直流作動式電磁弁の制御回路図
、第２図は同ソレノイドの制御態様を説明する図面、第
３図は吸引カーストローク特性図及びばねカーストロー
ク特性図、第４図は直流作動式電磁弁の全体構造を示す
縦断面図、第５図は従来例を示す断面図、第６図は従来
例における吸引カーストローク特性図及びばねカースト
ローク特性図、第７図は本発明に至る過程を説明する図
面である。 （２）・−・・・スプール ８２ソ１，１６七各 舎比例ンレノイド ・ばね 拳時定数回路 φクリップ回路 カ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　１）スプール（２）と、該スプール（２）の一側に配
   設され、電流に比例して前記スプール（２）を作動させ
   る水平吸引力特性をもつ比例ソレノイド（３）と、該ソ
   レノイド（３）の吸引力に対向するばね（４）とをもち
   、電流制御により流路の切換と流量制御とを可能にした
   直流作動式電磁弁において、前記比例ソレノイド（３）
   の制御回路に、該ソレノイド（３）のオン．オフ時に時
   定数をかける時定数回路（７）と、前記ソレノイド（３
   ）のオフ時、一時的に時定数をクリップさせるクリップ
   回路（８）とを設けていることを特徴とする直流作動式
   電磁弁。