JPH0571832B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔〕発明の目的 (1) 発明の分野 本発明は、２段流体圧装置に関するものであ
り、さらに詳しくいえば、もつぱらではないが、
２段定比流体圧弁に関するものである。

(2) 従来の技術とその問題点 既知の２段定比弁に関する一つの基本的問題
は、パイロツト弁が緊急時に閉じられたり、それ
への電気の供給が断たれて閉じられるとき、主段
が潜在的に危険な状態を避けるに十分な速度でゼ
ロに戻らないことである。これは、緊急事態が起
つたとき、主段のスプールが片寄つていて正常の
中立（またはゼロ）位置にないと仮定すると、そ
のスプールは、作動流体をその加圧された側御室
からパイロツト弁のアンダラツプ形オリフイスを
通し、次いでタンクまたは流体溜に押し出さなけ
ればならないからである。もちろん、アンダラツ
プ形オリフイスは、比較的小さく、これが、主段
スプール用の傷心ばねの力がパイロツト弁スプー
ル手段のアンダラツプ形オリフイスの両端間に比
較的低い圧力差を作るということと結合して、主
段スプールの復心が数秒かかることがある。緊急
事態の結果として、主段が片側いつぱいによつた
位置に置かれたとすれば、修正処置が迅速にとら
れないと、その弁によつて制御されている機械お
よび加工物またはそのどちらかに重大な障害を生
ずることがある。

従つて、緊急の場合各制御圧力を共通にする代
りの流路を設けて、主段内の加圧流体を迅速に取
除くことができるようにし、それによつて主段を
迅速にゼロ位置にする。すなわち中央に戻すこと
が必要である。

検討中の問題に対する解決策がいくつも提案さ
れて、これらには、補助ダンプバルブの設置、パ
イロツトスプールに追加のばね式片寄せダンプ位
置の設置、及び作動流体を主段から急速に放出す
るために所望の代りの流路を与えるようにオリフ
イスの寸法を大きくするばねによつて分離された
スプリツト・スプールの設置が含まれていた。こ
れらの従来の提案は、すべて、次のような欠点を
もつている。すなわち、ダンプバルブは余分な費
用と空間をもたらす。ばね式片寄せダンプ位置は
パイロツト弁の設計をパイロツト弁の性能におけ
る固有の損失を伴つた非対称単一ソレノイド形に
制限する。そして、スプリツト・スプールは、基
本的にはよいが、いささか手が混んでいるので、
もつと基本的で安い弁に取入れるには高価すぎ
る。

〔〕 発明の構成 (1) 問題点を解決するための手段 本発明によれば、２段流体圧装置の第１段を形
成する電磁パイロツト弁が、ハウジング内に滑動
できる形に取付けられて加圧流体を流体圧装置の
第２段を形成する主弁に送つて流体圧装置を常時
ゼロ位置から正、反どちらかの方向へ作動するた
めに常時ゼロ位置から両方向に動くスプールと、
前記スプールの両端それぞれに付随して少なくと
も一方はソレノイドである二つのスプール制御装
置を備え、前記スプールがスプールの一方の端面
とスプールの周縁との間にスプールの内部にそれ
ぞれ伸びる二つの通路を形成され、弁の正常動作
時には、前記制御装置が前記通路をそこを通る流
体の流れに従つて閉じるようにスプールの両端面
に押しつけて着座するが、ソレノイドへの電気入
力が断たれた場合には着座しない状態になり、そ
れによつて、第２段の両端が流体圧装置の第２段
内の圧力を迅速に逃がすように共通圧力になり、
それによつて流体圧装置のゼロ位置への高速戻り
を可能にすることを特徴とする。

流体圧装置の第２段は、追加の流体圧弁または
流体圧アクチユエータまたはゼロ位置から動作す
る他の装置であつてもよい。

都合のよいのは、各通路がパイロツト弁スプー
ルの関連の端面からパイロツト弁スプールの軸方
向に伸びる第１の部分と、前記第１の部分の内端
からスプールの周辺に伸びる第２の部分とを持つ
ていることである。第２の通路部分は、パイロツ
ト弁スプールの半径方向やその他の方向に伸びて
いてもよい。通路の圧力逃し機能を増大するため
に、それの第２の部分がスプールの片側から他の
側へ直径または弦に沿つて伸びてもよい。

(2) 実施例 本発明による２段定比弁を添付図を参照して例
として非常に詳しく説明する。

第１図を参照すると、この２段定比弁は、基本
的には、それが主弁２に流体圧で接続された電磁
パイロツト弁１を含む点で従来の設計のものであ
る。パイロツト弁１はハウジング３とそのハウジ
ング内に滑動可能に装着されたアンダラツプ形四
方スプール４（第２図および第３図に非常に詳し
く示されている）とを備えている。ハウジング３
は、供給される加圧作動流体が通る入口（または
圧力ポート）５と、主弁２の両端の室８及び９に
接続できる二つのサービスポート（または制御ポ
ート）６及び７と、スプール４の両端をタンク
（図示なし）へ接続する導管またはループ１１を
備えている。スプール４は、それが復心ばね１２
によつて強制されているノーマルゼロ（または中
立）位置からスプール４のそれぞれの端に付随し
た二つのソレノイド１３によつて左右どちらの方
向にも滑動できる。各ソレノイド１３は、ハウジ
ング３内に軸受１０に滑動可能に装着され、かつ
スプール４の関連の端面１５と常時液封接触して
いる可動子棒（または押しピンともいう）１４
と、コイル１６とからなつている。各棒１４は、
その棒とスプール４が動作中に一緒に“パチンと
動いた”場合に、損傷を受けないように軟質材料
の挿入物２０をもつている。

主弁２は、端室８，９が中に形成され、かつそ
れぞれの端室に収納された傷心ばね１９によつて
ゼロ（または中立）位置に常時は位置決めされた
スプール１８を滑動可能に収納するハウジング１
７を備えている。負荷を接続できる主弁の出口は
示されていないが任意の周知の構成であつてよ
い。

パイロツト弁のスプール４に戻つて第２図及び
第３図を参照すると、このスプールは、それが二
つのくびれた部分２４と２５によつて分離された
三つのランド部２１，２２，２３を備え、パイロ
ツト弁の必要なアンダラツプ形特性を生み出すた
めの複数の切欠き２６をランド部内に設けられて
いる点では周知の形のものであるが、二つの内部
通路が中に形成されている点で普通のスプールと
異なつている。各通路は、スプールの一方の端面
１５からその端面に隣接したくびれ部分２４また
は２５まで伸びるめくら穴２７の形になつている
第１の部分と、くびれ部分にあつて、穴２７と交
さする直径に沿つた穴２８の形をした第２の部分
を含んでいる。従つて、各通路２７，２８は、作
動流体に対してスプールの周辺からスプール４の
それぞれの端に至る流路を与える。くびれ部分
は、スプール４の位置次第で大きな範囲また小さ
な範囲でそれぞれの出口（または制御ポート）６
及び７に重なるとともに出口６，７は主弁２の端
室８，９と連通するので、通路２７，２８はまた
作動流体に、主弁の両端から、パイロツト弁１が
開いたとき、パイロツト弁１の対応する端に至
り、ついでタンクループ１１を経てタンクに至る
流路を与える。

二つのソレノイド１３は、ソレノイドを制御す
る増幅器に差動電流帰還を用いるヨーロツパ特許
願第823064993号に開示されているもののような
パルス幅変調制御回路によつて駆動されるように
構成されるのが好ましい。この構成では、二つの
ソレノイド・コイル１６の一方への給電が断たれ
ると必ず自動的に他方のコイルへの給電に中断が
生じ、その結果ばね１２が直ちにスプール４を中
立位置へ戻す。それは、今度は、給電を止められ
た状態になると、スプールの端面１５から事実上
同時に後退させらて、給電の続いているときはソ
レノイド押しピン１４によつて密封される通路２
７，２８を開くソレノイドによつてスプールの制
御が行われないからである。ソレノイド押しピン
１４の後退は、通路２７，２８内の加圧流体によ
つて行われる。通路２７，２８が開いた場合、主
弁２の二つの端室８，９は、同じ圧力（この実施
例ではループ１１を経てタンクに接続される）に
置かれるので、ばね１９が主弁スプール１８を急
速に復心することができる。これは、これらのば
ねがパイロツト弁スプール４にある切欠き２６に
よつて与えられた小さなオリフイスを通して主弁
から逃げようとする作動流体によつて通常は与え
られるすべての抵抗に打勝つ必要がないからであ
る。

主弁スプール１８のこの復心は、きわめて急速
でフエールセーフであるが、従来は数秒かかる可
能性があつた。そのような長い復心時間は、主弁
がこの時間の間制御されなくなつて、片側にいつ
ぱいによつて位置にある可能性があるので、危険
なことがある。通路２７，２８の設置は、それに
関連した製作費がわずかであるように比較的簡単
な機械的加工動作だけでよいことが分るであろ
う。さらに、パイロツト弁スプール４の正確な復
心が、主弁スプールの圧力を逃がすことのできる
前に起つて終うことは必要でない。たしかに、パ
イロツト弁スプール４を何らかの理由で（例え
ば、スプールが沈泥でふさがれたり、または汚染
されするなど）片寄り位置において動かなくなつ
たとしても、加圧流体がなお主弁２から逃がされ
るであろう。

穴２７と穴２８に同じ直径を用いるのが実際的
であることが分つたが、差別的寸法決めを採用し
てもよい。穴２７，２８の断面積を、スプール４
の構造的強度に合せて、できるだけ大きくするこ
とが望ましい。さらに、穴２７は軸方向に伸びて
いる必要がなく、穴２８は直径方向に伸びる必要
がなく、唯一の必要条件は、パイロツト弁スプー
ルの周辺とそのスプールの両端面との間に別々の
内部流路を設け、全流路の断面積を、主段がその
復心ばねから離れないのに十分なだけ低い背圧で
タンクへのパイロツト漏洩を許すに十分な大きさ
にすることである。

次に、第４図に移ると、これは、二つのランド
部３２と３３及びそれらのランド部間に配された
単一くびれ部３４を設けたスプール３１を有する
四方パイロツト弁を示している。このパイロツト
弁には、入口（または圧力ポート）３５、二つの
サービス（または制御）ポート３６，３７及び二
つのタンクポート３８，３９があり、これらのポ
ートは、スプール３１の片側にほんの略図的に示
されている。スプール３１は、第１〜３図の実施
例におけるように二つのソレノイドによつて作動
できるが、一端でソレノイド可動子棒（はたは押
しピン）４１と、他端でばね式片寄せ装置と共同
動作するように示されている。ばね式片寄せ装置
は、パイロツト弁のハウジングとスピゴツトにつ
いているアパツトメント４３との間で動作する圧
縮ばねを備え、スピゴツトはばねの一端を受ける
大直径部分４４と実際には擬似ソレノイド棒（ま
たは押しピン）として作用する小直径部分４５と
をもつている。

各ランド部３２，３３の周辺は、弁の必要なア
ンダラツプ形特性を生み出す切欠き４６を形成さ
れ、またスプールの関連の端からスプールの軸方
向に設けられためくら穴４８に交さする直径方向
の穴４７をも形成されている。穴４７と４８は第
１〜３図の実施例において２７及び２８という参
照数字をつけたもの等価な通路を形成する。

パイロツト弁は、第４図では、動作時ゼロ位置
に示され、その位置は、ソレノイドがスプール３
１をばね４２の作用に抗してゼロ位置に保持する
に十分な定常電流を供給され、ばね４２は、その
電流がなければ、スプールを右へ、従つてゼロ位
置からはずれるように動かす。従つて、通路４７
及び４８の穴４８は、それぞれソレノイド押しピ
ン４１及び擬似押しピン４５によつて密封され
る。パイロツト弁が第４図のゼロ位置から左へ動
く必要がある場合、ソレノイド電流が増やされ、
押しピン４１がスプールを左へ動かすので、ばね
４２をなお一層圧縮する。次いで、加圧流体が圧
力ポート３５からサービス・ポート３６へ、さら
にパイロツト弁によつて作動されている他の装置
の主弁に流れる。代りに、ゼロ位置においてソレ
ノイドの定常電流が減らされれば、ばね４２は、
第４図に見られるようにスプール３１を右へ動か
し、圧力ポート３５がサービス・ポート３７に接
続される。

ソレノイドが開回路になれば、押しピン４１が
スプール３１の関連の端から自由に動けるように
なり、それによつて穴４８を開き、ばね４２がス
プールを、アパツトメント４３が止め部材４９に
係合するまで、右へ動かし、その結果擬似押しピ
ン４５とスプールの他方の端との間の密封接続を
破つて、次に主弁の両端が共通（タンク）圧力に
なつて主弁が非常に速く復心できるようにするこ
とができる。スプールが一旦二つの押しピンの間
で自由に浮動できるようになると、通路内の流体
の圧力は、通常は、押しピン４１，４５とスプー
ル３１のそれぞれの端との間のシールを破るに十
分になる。従つて、本発明のこの実施例は、主弁
またはこのパイロツト弁によつて駆動されている
他の装置の急速なフエイルセーフ動作を可能にす
る。しかし、パイロツト弁スプール３１が沈泥の
つまりまたは汚染によつて動かなくなつた場合に
は、例えば、擬似押しピン４５に関連した穴４８
は押しピン４５によつて密封されたままになりそ
うであるから、主弁または他の装置の両端の圧力
は共通にならないことに気付く。

次に第５図を参照すると、これは、間にくびれ
部分５２のある二つのランド部５１，５１′を形
成されたスプール５０を有する三方パイロツト弁
を示している。この弁には圧力ポート５４、サー
ビス（または制御）ポート５５及び二つのタンク
ポート５６，５７があり、この弁は、差動スプー
ルまたはシリンダ５３を駆動する。本発明によれ
ば、通路がスプール５１のそれぞれの端とスプー
ル５１の周辺との間に形成され、その通路は、ラ
ンド部５１にあつたスプールの一方の端からの軸
方向のめくら穴５９に交さする直径に沿つた穴５
８とスプール５０にあつてスプールの他方の端か
らのめくら穴６２に交さする直径に沿つた穴６１
とで構成されている。スプール５０は、二つのソ
レノイド（第１〜３図の実施例におけるように）、
または一つのソレノイドとばね式片寄せ装置（第
４図の実施例におけるように）のいずれかによつ
て制御でき、第５図はスプールのそれぞれに関連
した押しピン６３を単に一般的に図示したにすぎ
ない。圧力ポート５４は、弁の故障状態のときに
タンクに連通するので、ポンプ６４から供給され
た加圧流体がまず固定弁に供給される流体の圧力
を制限する。オリフイス６５を通される。弁は、
一般に、二つのソレノイドを用いるとき第１〜３
図の実施例について説明したのと同様の方法で、
一つのソレノイドと一つのばね式片寄せ装置を用
いるとき第４の実施例について説明したのと同様
の方法で動作する。

第４図及び第５図の実施例の通路に対して、差
別的寸法決めを用いることもできるが、第１〜３
図の実施例の場合のように同じ直径の穴を用いる
ことができる。さらに、穴４８，５９及び６２は
軸方向に伸びている必要がないし、また穴４９，
５８及び６１は直径に沿つて伸びている必要がな
く、唯一の必要条件は、パイロツト弁の周辺とス
プールの両端面との間に別々の内部流路を設ける
に当り全流路の断面積を、十分に低くて主役が復
心ばねから離れない圧でタンクへのパイロツト漏
洩を可能にするに十分なようにすることである。

例示したパイロツト弁すべてをもう一つのスプ
ール弁以外である主段または第２段とともに用い
ることができる。さらに、このパイロツト弁は、
定比型のものである必要はない、すなわち、いわ
ゆるバンバン（bang−bang）型のものであつて
もよい。

パイロツト弁の動作条件に関係なく主段の高速
復心によつて作られた例示した弁のフエイルセー
フ機能は、主弁（または主段）の端室圧力がそれ
ぞれのスプール内に内部通路を設けることによつ
て共通にされるように構成することによつて達成
でき、これらの圧力の共通化は必ずしもタンクへ
の接続を意味しない。

ばね式片寄せ装置を第１〜３図の実施例のソレ
ノイドの一方の代りに用いてもよいことが分るで
あろう。

〔〕 発明の効果 従つて、本発明は、ほかの点では従来通りであ
るパイロツト弁のスプールに二つの内部通路を設
けるという非常に簡単だが非常に有効な手段によ
つて主段の高速ゼロ復帰を可能にするように作動
流体の主段からの急速逃しを達成する。これらの
通路を作るに必要な機械加工は、最小限で直接的
で、製作費の付随的増加がわずかなようになつて
いる。さらに、ばね復心式パイロツト弁の付勢を
解かれたときの特性を設定するためにノーマル復
心の調節を必要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一つの弁の一部断面になつている側
面図、第２図は、第１図の構成要素の拡大図、第
３図は、第２図の線−上の断面図、第４図
は、別形のパイロツト弁の一部分の略断面図、第
５図は、差動装置を駆動するように構成されたさ
らに別の別形パイロツト弁の一部分の略断面図で
ある。 １…パイロツト弁、２…主弁、３…ハウジン
グ、４…パイロツト弁スプール、６，７…サービ
スポート、１１…タンクループ、１２…ばね、１
３…ソレノイド、１４…押しピン、１６…コイ
ル、２７，２８…通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２段流体圧装置の第１段を形成する電磁パイ
   ロツト弁であつて、ハウジング内に滑動できる形
   に取付けられて加圧流体を前記流体圧装置の第２
   段を形成する主弁に送つて流体圧装置を常時のゼ
   ロ位置から正、反どちらかの方向へ作動するため
   に常時のゼロ位置から両方向に動くスプールと、
   前記スプールの両端それぞれに付随して少なくと
   も一方はソレノイドである二つのスプール制御装
   置を備え、前記スプールは、スプールの一方の端
   面とスプールの周辺との間にスプールの内部にそ
   れぞれ伸びる二つの通路を形成され、正常動作時
   には、前記制御装置が、前記通路をそこを通る流
   体の流れに逆つて閉じるようにスプールの両端面
   に押しつけて着座するが、ソレノイドへの電気入
   力が断たれた場合には着座しない状態になり、そ
   れによつて第２段の両端が流体圧装置の第２段内
   の圧力を迅速に下げるようにする共通圧力にな
   り、それによつて流体圧装置のゼロ位置への高速
   戻りを可能にすることを特徴とする２段流体圧装
   置用電磁パイロツト弁。 ２ 各通路が前記スプールの一方の端面から前記
   スプールの大体縦方向に伸びる第１の部分と、前
   記スプールの周辺から前記第１の部分へ伸びる第
   ２の部分とを有する特許請求の範囲第１項に記載
   のパイロツト弁。 ３ 各通路の前記第１の部分が前記スプールの軸
   方向に伸び、前記第２の部分が前記スプールの半
   径方向に伸びる特許請求の範囲第２項に記載のパ
   イロツト弁。 ４ 各通路の前記第２の部分が前記スプールを横
   切つてわたつている特許請求の範囲第２項に記載
   のパイロツト弁。 ５ 各通路の前記第２の部分が前記スプールの直
   径に沿つて伸びる特許請求の範囲第４項に記載の
   パイロツト弁。 ６ 他方のスプール制御装置もまたソレノイドで
   あり、二つのソレノイドが差動電流帰還を用いる
   増幅器によつて制御それ、それによつて、一方の
   ソレノイドへの電気入力の中断が他方のソレノイ
   ドへの駆動電流をゼロに駆動することを自動的に
   保証することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第５項のいずれかに記載のパイロツト弁。 ７ 前記第２段の復心がパイロツト弁スプールの
   動作位置に関係なく、またパイロツト弁スプール
   が与えられた動作位置で動かなくなつているかど
   うかに関係なく少くとも一方のソレノイドへの電
   気入力の事故時に行われる特許請求の範囲第６項
   に記載のパイロツト弁。 ８ 各ソレノイドが縦方向のすべり運動に対する
   軸受内に支持された可動子棒を有する特許請求の
   範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載のパイ
   ロツト弁。 ９ 前記弁が四方型のものである特許請求の範囲
   第１項ないし第８項のいずれかに記載のパイロツ
   ト弁。 １０ 前記弁が三方型のもので、前記第２段が差
   動装置である特許請求の範囲第１項ないし第８項
   のいずれかに記載のパイロツト弁。 １１ 前記弁が定比型のものである特許請求の範
   囲第１項ないし第１０項のいずれかに記載のパイ
   ロツト弁。