JPH0716170Y2

JPH0716170Y2 - 比例電磁式スプール弁

Info

Publication number: JPH0716170Y2
Application number: JP7801989U
Authority: JP
Inventors: 和幸木原; 浩輔畠中; 昭夫水戸
Original assignee: 株式会社トキメック
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1995-04-12
Anticipated expiration: 2004-06-30
Also published as: JPH0330108U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、トルクモータを用い、力フイードバツク方
式により位置決めされる比例電磁式スプール弁に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、この種の比例電磁式スプール弁としては、例えば
第２図に示すようなものがある。

このスプール弁は、入力電流に比例して力を発生する電
磁アクチユエータとして、高応答でヒステリシス特性の
良好なトルクモータを使用した比例電磁式方向流量制御
弁である。

その構成は、ボデイ１に形成した摺動孔２内にメインス
プール３を摺動可能に設け、摺動孔２の図で左端部に受
圧面積2Sのスプリング室４を形成してスプリング５を収
納し、摺動孔２の右端部に受圧面積Ｓの油室６を形成し
ている。

ボデイ１の右端側には、トルクモータ11が設けてあり、
その出力をパイロツトスプール12及びフイードバツクス
プリング13を介してメインスプール３に伝えており、ト
ルクモータ11へ電流を供給しない状態でフイードバツク
スプリング13の付勢力を打消すように零調整用スプリン
グ14の付勢力を調整している。

なお、図中15はリリーフ形圧力補償弁、16はパイロツト
減圧弁である。

第２図はトルクモータ11への供給電流が零の状態を示し
ており、この状態からトルクモータ11にマイナスの電流
を供給すると図で右方向の力が出力され、パイロツトス
プール12は、トルクモータ11内の図示しないトーシヨン
ばね，フイードバツクスプリング13及び零調整用スプリ
ング14の総合ばね感度に見合つて右方向に変位する。

その結果、油路17と油路18との間の絞り状態は縮小さ
れ、油路18と油路19との間の絞り状態は拡大されるの
で、油路18の圧力は低下してメインスプール３は左方に
移動する。

メインスプール３の左行により、パイロツトスプール12
に作用していたフイードバツクスプリング13の反力が低
下し、パイロツトスプール12は左方向へ移動し、トルク
モータ11の右方向への力とフイードバツクスプリング13
の付勢力の低下分とが一致するとメインスプール３の位
置決め動作が完了する。

また、トルクモータ11にプラスの電流を供給すると左方
向の力が出力され、メインスプール３は右方向へ移動し
て位置決めされ、油の流れる方向が切換えられる。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の比例電磁式スプール弁
にあつては、第２図に示すように圧力補償弁15を併用し
ている場合には、メインスプール３及びパイロツトスプ
ール12に作用する流体力が小さいのでパイロツト圧力は
低くてもよかつたが、圧力補償弁を併用せず高差圧で大
流量を制御しようとすると、メインスプール３及びパイ
ロツトスプール12は大きな流体圧力を受けることにな
る。

そのため、高いパイロツト圧力を必要とすると共にメイ
ンスプール３の受圧面積Ｓ及び2Sを大きくする必要があ
り、高圧での安定性を確保するには、力フイードバツク
系を構成するパイロツト系に４方弁タイプを用いなけれ
ばならなかつた。

ところが、４方弁タイプは高精度を要する箇所が多いの
で高コストであり、安価で多方面に使われる３方弁の使
用が望まれていた。

一般に、３方弁は安定性に欠けるため、高圧下での使用
は不適当であり、３方弁を用いて低圧で高応答の駆動力
を得ようとすると、受圧面積S,2Sを大きくすると共にパ
イロツト流量を多くしなければならず、応答性のよい小
型トルクモータではパワー不足を生じる結果になる。

この考案は、このような従来の問題点を解決し、高応答
で且つ安定性に優れた比例電磁式スプール弁を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この考案による比例電磁式
スプール弁は、メインスプールに突設したノズルと、ト
ルクモータのアクチユエータに装着したパイロツトピス
トンとの間にフラツパピストンを摺動可能に介装し、フ
ラツパピストンとノズルとの間にギヤツプを形成すると
共にパイロツトピストンとの間にフイードバツクスプリ
ングを係着し、メインスプールのノズル側及びその反対
側にそれぞれ受圧面積の大きい大面積側油室及び受圧面
積の小さい小面積側油室を設け、これらの小面積側油室
及び大面積側油室にパイロツト圧力を直接及びオリフイ
スを介してそれぞれ供給すると共に、これら両油室を上
記ノズルを介してタンクに連通させるようにしたもので
ある。

〔作用〕

上記のように構成することにより、トルクモータにプラ
スの電流とマイナスの電流を供給することにより、フラ
ツパピストンがそれぞれ逆方向に移動し、これに追従し
てメインスプールが移動するので、流れの方向を切換え
ることができると共に、その流量はトルクモータに入力
した電流の大きさに比例して制御される。

〔実施例〕

以下、添付図面の第１図を参照してこの考案の実施例を
説明する。

第１図はこの考案の一実施例を示す縦断面図である。

このスプール弁は、ボデイ21に形成した摺動孔22内にメ
インスプール23を摺動可能に設け、メインスプール23に
ランド部23a,23b,23cを形成し、左端部に中径部23dを形
成すると共に、右端部に小径部23eを介してノズル23fを
突設してこのノズル23fをノズル・フラツパ室27内に突
出させている。

そして、摺動孔22の左右両端部に受圧面積Ｓと2Sの小面
積側油室25と大面積油室26とを形成し、大面積側油室26
とノズル・フラツパ室27とをノズル23fの油路23gで連通
させている。

また、ボデイ１の右端側にトルクモータ31を設け、その
アクチユエータ31aの先端部にパイロツトスプール32を
装着し、パイロツトスプール32とメインスプール23のノ
ズル23fとの間にフラツパピストン40を摺動可能に介装
している。このフラツパピストン40に小径部40aを介し
てフラツパ40bを突設してノズル23fに対向させると共に
反対側の端部に中径部40cを形成して、中径部40cとパイ
ロツトスプール32との間にフイードバツクスプリング33
を係着し、零調整ねじ34aにより零調整用スプリング34
の付勢力を調整して、トルクモータ31へ電流を供給しな
い状態でスプリング33,34が相殺されパイロツトスプー
ル40が所定の中立位置となるようにすると共に、フラツ
パピストン40の小径部40a側と中径部40c側にそれぞれ受
圧面積2S′,S′を有する大面積側油室42と小面積側油室
41を形成している。

そして、第１のパイロツト圧力P_p1を油路51からメイン
スプリング23の小面積側油室25へ供給すると共に、オリ
フイス51aを介して大面積側油室26へ供給する。

同時に、フイルタ60及び減圧弁61を経た第２のパイロツ
ト圧力P_p2を油路52から導入してフラツパピストン40の
小面積側油室41へ供給すると共に、パイロツトスプール
32とその摺動孔32aとの間に形成される絞り部を介して
大面積側油室42へ供給している。

また、メインスプール23の左端側に形成した油室24とノ
ズル・フラツパ室27及び摺動孔32aをタンクに連通させ
ることにより、メインスプール23の大面積側油室26をノ
ズル23fの油路23gを介してタンクへ導いている。

なお、フラツパピストン40に設けた面積Ｓ′,2S′は、
メインスプール23のノズル23fの圧力による反力に抗し
て充分大きい駆動力が得られるように第２のパイロツト
圧力P_p2と共に設定している。

第１図に示す状態はトルクモータ31に通電していない状
態であり、パイロツトスプール32及びメインスプール23
はそれぞれ中立位置にあつて、環状溝22a,22b,22cはメ
インスプール23のランド部23a,23b,23cにより閉鎖状態
にあり、ノズル23fとフラツパ40bとの間にはギヤツプS₀
が形成されている。

この状態からトルクモータ31にマイナスの電流を供給す
ると、右方向の力が出力され、パイロツトスプール32も
右方向に変位し、第２図のメインスプール３の場合と同
様の理由でフラツパピストン40が左方に移動する。

フラツパピストン40の左行によりギヤツプS₀が小さくな
つてフラツパ40bがノズル23fの開口を閉鎖しようとする
ため、大面積側油室26内の圧力が高くなりメインスプー
ル23が小面積側油室25内の第１のパイロツト圧力P_p2に
抗して左行して環状溝22a,22bを開放させて油を流出さ
せ、その油の流量は、トルクモータ31への入力電流によ
つて制御される。

この時、フラツパピストン40は作用面積が大きいので、
第１のパイロツト圧力P_p1が大きくてノズル23fの油路23
gを通る油の圧力が高くてもギヤツプS₀の大きさはほと
んど変化せず、メインスプール23はフラツパピストン40
に追従して位置決めされ、高駆動力，高応答性を得るこ
とができる。

なお、トルクモータ31にプラスの電流を供給して左方向
の力が出力されると、フラツパピストン40は右方向へ移
動し、これに伴つてメインスプール23も右方向へ移動し
て位置決めされて流れの方向が逆になる。

〔考案の効果〕

以上述べたように、この考案によれば、メインスプール
とトルクモータのアクチユエータとの間にフラツパピス
トンを介装して力フイードバツク方式により位置決め
し、このフラツパピストンに追従してメインスプールを
位置決めするようにしたので、パイロツト系は安定な中
圧で使用することができる。

また、フラツパピストンはメインスプールのノズル背圧
力を受ければよいので、小径のものですみ、応答性良好
で安定した制御が可能になる。

さらに、多段増幅により、高応答性を得るためにパイロ
ツト圧力供給路のオリフイス径及びノズル径を大きくし
ても、また高差圧で大流量を流してもパイロットスプー
ルを押し戻す力が大きくなるおそれはなく、トルクモー
タも小形のものでよく、高圧大流量で且つ高応答のスプ
ール弁を得ることができる。

そして、オリフイス径及びノズル径を大きくすることが
できるので、油中のごみが詰まるおそれがなく、耐ごみ
性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す縦断面図、第２図は従来の比例電磁式スプール弁を例示する縦断面
図である。 21…ボデイ、22…摺動孔 23…メインスプール、23f…ノズル 25…小面積側油室、26…大面積側油室 27…ノズル・フラツパ室、31…トルクモータ 32…パイロツトスプール 33…フイードバツクスプリング 40…フラツパピストン、41…小面積側油室 42…大面積側油室、61…減圧弁

フロントページの続き (56)参考文献実開昭62−71709（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−110919（ＪＰ，Ｕ) 実開昭58−102808（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】トルクモータにより３方向スプール弁を力
フイードバツク方式により位置決めする比例電磁式スプ
ール弁において、ボデイ内に摺動可能に設けたメインスプールに突設した
ノズルと、前記トルクモータのアクチユエータに装着し
たパイロツトスプールとの間にフラツパピストンを摺動
可能に介装し、該フラツパピストンと前記ノズルとの間
にギヤツプを形成すると共に前記パイロツトスプールと
の間にフイードバツクスプリングを係着し、前記メイン
スプールの前記ノズル側及びその反対側にそれぞれ受圧
面積の大きい大面積側油室及び受圧面積の小さい小面積
側油室を設け、これらの小面積側油室及び大面積側油室
にパイロツト圧力を直接及びオリフイスを介してそれぞ
れ供給すると共に、これら両油室を前記ノズルを介して
タンクに連通させるようにしたことを特徴とする比例電
磁式スプール弁。