JPH10232716A

JPH10232716A - 電磁減圧弁

Info

Publication number: JPH10232716A
Application number: JP9034004A
Authority: JP
Inventors: Kiminori Hasegawa; 公則長谷川
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1997-02-18
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 1998-09-02

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】比例ソレノイドに供給する駆動電流の増加に
応じて出力２次圧力を低下させることができると共に、
低コストに製造できる電磁減圧弁を提供する。【解決手段】ハウジング５２内にスプール５４を摺動
自在に挿着し、前記スプール５４の一端部側に２次圧力
調圧用スプリング５８を配置すると共に、スプール５４
と平行に延在するピストン６１を突設し、他端部側に２
次圧力を作用させる２次圧力室６２と前記２次圧力調圧
用スプリングによる調圧力Ｆvsに対抗する推力Ｆm を発
生する比例ソレノイド５６とを設け、前記比例ソレノイ
ドの駆動電流を増加させてその推力が増大するに伴っ
て、出力する２次圧力ｐを低下するよう制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械等に使用
される可変容量型油圧ポンプ・モータのポンプ可変機構
に好適に適用されるスプール式減圧弁に係り、特に減圧
２次圧力を調節する比例ソレノイドを備えた電磁減圧弁
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、可変容量型油圧ポンプ・モータ
等のポンプ可変機構としては、例えば図４に示す構成か
らなるものが知られている。すなわち、図４において、
可変容量型油圧ポンプ・モータ１０のポンプ可変機構１
２Ａは、ハウジング１６内にスプール１８を摺動自在に
挿着し、このスプール１８の一端部側（図示の左側）
に、スプリング２０を設けてその力Ｆs をスプール１８
に対して負荷すると共に、他端部側（図示の右側）に、
減圧弁からの出力２次圧力ｐが油路２２より２次圧力室
２４に導かれ、その作用力Ｆp がスプール１８に作用し
て、スプール１８は前記スプリング２０の力Ｆs との平
衡位置に移動するよう構成されている。

【０００３】この場合、前記ポンプ可変機構１２Ａに導
入される２次圧力ｐとしては、比例ソレノイドを付勢す
る電流の増大により２次圧力ｐを図７に示すように増大
させる特性を有する、図６に示す構成からなる減圧弁３
０により得られる出力２次圧力ｐを導入して、ポンプ流
量を低下させる制御を行うように設計されている。

【０００４】すなわち、この種のポンプ可変機構１２Ａ
は、２次圧力ｐが増大すると、前記スプリング２０の力
Ｆs に対向してスプール１８が図示の左方に移動し、こ
れにより前記油圧ポンプ・モータ１０のポンプ流量が、
ポンプ可変機構１２Ａのリンク１４を介して低減するよ
うに構成される。なお、図中の参照符号Ｐは、１次圧力
（可変容量型油圧ポンプ・モータ１０の吐出圧力）を示
す。

【０００５】従って、このようなポンプ可変機構１２Ａ
を備えた油圧ポンプ・モータ１０を使用すれば、建設機
械等の装置において、そのポンプ容量を作業条件に応じ
て制御することができ、その省エネルギ性および操作性
を向上することができる。

【０００６】しかるに、図６に示す前記減圧弁３０は、
ハウジング３２内にスプール３４を摺動自在に挿着し、
このスプール３４に対してその一端部側（図示の左側）
に比例ソレノイド３６を設けて、この比例ソレノイド３
６の駆動電流に応じて発生する推力Ｆm を負荷する。

【０００７】このように構成した前記減圧弁３０は、比
例ソレノイド３６の駆動電流を増加させて推力Ｆm を増
大させることにより、前記スプール３４が図示の位置か
ら右方へ移動する際に、１次圧力Ｐが油路４０ａから負
荷されると、この１次圧力Ｐが油路４０ｂ、４０ｃから
スプール３４と同心円筒状の２次圧力室４２へ導かれ
て、油路４４から所定の２次圧力ｐを出力すると共に、
前記２次圧力室４２において付加される作用力Ｆvpを発
生して、前記比例ソレノイド３６による推力Ｆmとバラ
ンスするように設定される。

【０００８】すなわち、前記比例ソレノイド３６の駆動
電流を増加させて推力Ｆm が増大するに伴って、スプー
ル３４が図示の右方へ移動する際に、まず油路４０ａ、
４０ｂ、４０ｃが連通して前記油路４４から出力される
２次圧力ｐを、図７に示す特性とすることができる。

【０００９】このようにして、前述した電磁減圧弁３０
においては、前述したように、比例ソレノイド３６の推
力Ｆm を増大することにより、２次圧力を増大させる方
式として構成されている。そして、油圧ポンプ・モータ
１０は、前記２次圧力ｐの増大により、その流量を減少
させる制御（ネガティブ制御）を行うように設定されて
いる。

【００１０】しかるに、前述した従来のネガティブ制御
からなる油圧回路設計に対して、可変容量型油圧ポンプ
・モータ１０の容量増大制御すなわちポンプ流量を増大
させる制御（ポジティブ制御）を行うことが必要とな
る。

【００１１】この場合、前記図６に示す電磁減圧弁３０
を使用して、油圧ポンプ・モータ１０の流量制御を行う
場合、例えば図５に示すように、図４に示すポンプ可変
機構１２Ａに対して、２次圧力を逆方向に負荷する油路
２２と、タンク油路２５を併設すると共に、内部にスプ
リング２７を装着しタンク通路２５に連通した室２６を
付設した構成に変更されたポンプ可変機構１２Ｂを適用
することにより、容量増大に対応することができる。な
お、図５に示すポンプ可変機構１２Ｂのその他の構成
は、図４に示すポンプ可変機構１２Ａと同一であるの
で、同一の構成部分については同一の参照符号を付し、
その詳細な説明は省略する。

【００１２】すなわち、前記ポンプ可変機構１２Ｂによ
れば、油路２２に負荷される２次圧力ｐの作用力Ｆp
は、２次圧力ｐの増大に伴い前記室２６内のスプリング
２７による作用力Ｆp ′に対向して、スプール１８を図
示の右方へ移動させることによって、ポンプ流量を増大
するように構成することができる。

【００１３】しかしながら、前記ポンプ可変機構の変更
は、パイロット圧力の導入およびスプリングの増設が必
要となり、これに伴う油路および配管が増加して、装置
が大型化すると共に、油路の増加による油漏れの危険性
等を有する難点があった。

【００１４】しかるに、従来において、原動機で駆動さ
れる可変容量型油圧ポンプの馬力を制御する制御装置に
おいて、ソレノイドに供給される駆動電流の増加に応じ
て減少する指令圧力を発生する電磁減圧弁を設け、駆動
電流の増加に応じて前記ポンプの入力馬力（流量）を増
加させる制御（ポジティブ制御）を行うように構成した
制御装置が提案されている（特開平５−１８０１６８号
公報）。

【００１５】すなわち、この提案された制御装置に使用
する電磁減圧弁は、弁本体の中央部に、段部の左側の大
径部と右側の小径部からなるスプール孔が形成され、こ
のスプール孔には、前記大径部および小径部に対応した
大径部および小径部からなるスプールが装着され、弁本
体の右部にはソレノイドが装着されており、さらに弁本
体には、サーボポンプの吐出圧が導入される１次側油路
とタンクに接続されるタンク油路と油室に接続される１
次側油路とが前記スプール孔を貫通して形成され、スプ
ールの大径部の外周部には第１の油溝が、大径部と小径
部に跨がる外周部には第１の油溝が、小径部の外周部に
は第１の油溝が形成され、前記スプール孔の左側にはば
ね収容室が形成され、そして前記ばね収容室にはスプー
ルを右方に付勢するばねが収容された構成を有するもの
である。

【００１６】そこで、このように、ソレノイドの駆動電
流の増加に応じて減少する指令圧力（２次圧力）を発生
させる前記電磁減圧弁を設けて、減馬力制御用のレギュ
レータを使用することにより、製造コストの高い増馬力
制御用のレギュレータを使用することなく、簡単に油圧
ポンプの増馬力制御（ポジティブ制御）を実現すること
ができることが開示されている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の電磁減圧弁は、スプール周辺の形状および構造
が複雑となり、厳密な同心精度や加工精度が要求され、
製造に手間が掛かるばかりでなく、製造コストも増大す
る難点がある。

【００１８】そこで、本発明者は、ポンプ可変機構を図
４に示す従来の構成のままとし、電磁減圧弁につき、比
例ソレノイドに供給する駆動電流の増加に応じて出力２
次圧力を低下させることができるものを得るべく、鋭意
研究を重ねた結果、スプールの一端部側に２次圧力調圧
用スプリングを配置すると共に、他端部側に２次圧力を
作用させる２次圧力室と前記２次圧力調圧用スプリング
による調圧力に対抗する推力を発生する比例ソレノイド
とを設けた構成とし、前記比例ソレノイドの駆動電流を
増加させることにより、その推力が増大するに伴って、
出力する２次圧力を低下させるように制御するように構
成できることに着目した。

【００１９】そして、このように構成した電磁減圧弁
を、可変容量型油圧ポンプ・モータのポンプ可変機構に
対する２次圧力制御用として適用すれば、前記油圧ポン
プ・モータのポンプ可変機構の制御特性を、作業条件に
応じて、前記電磁減圧弁の比例ソレノイドの駆動電流を
増加させることにより、ポンプ流量を増大することがで
きる制御特性（ポジティブ方式）とし、簡単かつ容易に
変更設定することができることを突き止めた。しかも、
この制御特性の変更は、ポンプ可変機構の変更を何等必
要としない利点が得られる。

【００２０】従って、本発明の目的は、可変容量型油圧
ポンプ・モータのポンプ可変機構に好適に適用し得る電
磁減圧弁であって、比例ソレノイドに供給する駆動電流
の増加に応じて出力２次圧力を低下させることができる
と共に、簡単な構成で低コストに製造することができる
電磁減圧弁を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る電磁減圧弁は、ハウジング内にスプー
ルを摺動自在に挿着し、前記スプールに対し２次圧力調
圧用スプリングを配置すると共に、２次圧力を作用させ
る２次圧力室を設け、さらに前記２次圧力調圧用スプリ
ングによる調圧力に対抗する推力を発生する比例ソレノ
イドを設け、前記スプールのバランス位置において所定
の２次圧力を発生するように構成してなる電磁減圧弁に
おいて、前記スプールの一端部側に２次圧力調圧用スプ
リングを配置すると共に、他端部側に２次圧力を作用さ
せる２次圧力室と前記２次圧力調圧用スプリングによる
調圧力に対抗する推力を発生する比例ソレノイドとを設
け、前記比例ソレノイドの駆動電流を増加させてその推
力が増大するに伴って、出力する２次圧力を低下するよ
う制御するように構成したことを特徴とする。

【００２２】この場合、前記２次圧力を作用させる２次
圧力室は、スプールの一端部側に前記スプールと平行に
延在するピストンを突設し、このピストンの他端におけ
る受圧部を２次圧力室として構成することができる。

【００２３】また、前記２次圧力調圧用スプリングに代
えて、スプールの一端部側をピストンとして形成し、こ
のピストンと対向する室内に１次圧力を導入して２次圧
力を調圧するための調圧力を発生させる１次圧力室とし
て構成することもできる。

【００２４】さらに、前記構成からなる電磁減圧弁を、
可変容量型油圧ポンプ・モータのポンプ可変機構に対す
る２次圧力制御用として適用すれば、好適である。

【００２５】このように、本発明に係る電磁減圧弁によ
れば、導入される１次圧力Ｐは、２次圧力室においてス
プリングの調圧力に対向する作用力を、前記２次圧力室
の断面積に応じて発生して減圧し、また比例ソレノイド
の駆動電流を増加させて推力を増大するに伴い、スプー
ルを移動させて前記スプリングの調圧力を増大させるこ
とにより、前記２次圧力室に発生する作用力をさらに減
圧して、出力される２次圧力ｐを低下させることができ
る。従って、本発明に係る電磁減圧弁を使用すれば、従
来の簡便なポンプ可変機構を改変することなく、ポジテ
ィブ方式の制御特性を得るための変更を容易に達成する
ことができる。

【００２６】

【実施例】次に、本発明に係る電磁減圧弁の実施例につ
き、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

【００２７】実施例１図１は、本発明に係る電磁減圧弁の一実施例を示すもの
である。しかるに、図１において、本実施例の電磁減圧
弁５０Ａは、基本的には、ハウジング５２内にスプール
５４を摺動自在に挿着し、このスプール５４に対して、
その一端部側に２次圧力調圧用スプリング５８の調圧力
Ｆvsを負荷すると共に、他端部側に減圧されるべき２次
圧力ｐの作用力Ｆvpを負荷することにより、スプール５
４のバランス位置において、前記２次圧力ｐを設定する
ように構成されている。

【００２８】また、本実施例においては、前記スプール
５４の２次圧力調圧用スプリング５８を設けた一端部側
に、大径フランジ部５４ａを形成し、このフランジ部５
４ａに前記スプール５４と平行に延在するピストン６１
を突設すると共に、このピストン６１の他端における受
圧部を、油路６４と連通する２次圧力室６２として構成
する。

【００２９】この場合、スプール５４がスプリング５８
の調圧力Ｆvsにより、図示の位置へ移動している際に、
１次圧力Ｐが油路６０ａから負荷されると、この１次圧
力Ｐが油路６０ａ、６０ｂから前記２次圧力室６２へ導
かれて、油路６４から所定の２次圧力ｐを出力すると共
に、前記２次圧力室６２において前記スプリング５８の
調圧力Ｆvsに対向する作用力Ｆvpを発生する。なお、油
路６０ｄは、タンク６６へ連通する排出油路である。

【００３０】しかるに、本実施例においては、前記構成
において、スプール５４の２次圧力ｐの作用側（図示の
右側）の端部に、前記調圧用スプリング力Ｆvsに対抗す
る推力Ｆm を発生する比例ソレノイド５６を設ける。

【００３１】そこで、１次圧力Ｐが油路６０ａから油路
６０ｂへ流れて油路６４に出力される２次圧力ｐは、前
記２次圧力室６２において前記スプリング５８の調圧力
Ｆvsに対向する作用力Ｆvpを、前記２次圧力室６２の断
面積に応じて発生して減圧されると共に、前記比例ソレ
ノイド５６の駆動電流を増加させて推力Ｆm を増大する
に伴い、スプール５４を図示の左方へ移動させて、前記
スプリング５８の調圧力Ｆvsを増大させることにより、
前記２次圧力室６２に発生する作用力Ｆvpがさらに減圧
されるので、前記油路６４に出力される２次圧力ｐは、
図２に示すように低下させることができる。

【００３２】そこで、この電磁減圧弁５０Ａにより得ら
れる２次圧力ｐを、前述した図４に示す可変容量型油圧
ポンプ・モータ１０のポンプ可変機構１２ａに適用すれ
ば、そのポンプ流量は、前記電磁減圧弁５０Ａの比例ソ
レノイド５６の駆動電流を増大させて推力Ｆm を増大
（すなわち、出力２次圧力ｐの低下）させるに伴って増
大する、ポジティブ方式の制御特性を有するものとして
構成することができる。

【００３３】実施例２図３は、本発明に係る電磁減圧弁の別の実施例を示すも
のである。本実施例の電磁減圧弁５０Ｂは、前記図１に
示す実施例１における２次圧力調圧用スプリング５８に
代えて、スプール５４の一端部側にピストン７０を形成
し、このピストン７０の一端を挿入したスプール５４内
に油路６０ａから、スプール５４の横穴を介して連通
し、１次圧力Ｐを導入する１次圧力室７２を形成すると
共に、ピストン７０の他端を栓に当接してピストン７０
に作用する調圧力Ｆvvが設定されるように構成したもの
である。なお、本実施例においては、スプール５４にお
ける大径フランジ部５４ａおよびピストン６１からなる
構成は省略される。

【００３４】従って、本実施例においては、スプール５
４が前記調圧力Ｆvvにより、１次圧力Ｐが油路６０ａか
ら負荷されると、この１次圧力Ｐが油路６０ｂ、６０ｃ
からスプール５４と同心円筒状の２次圧力室６２へ導か
れて、油路６４から所定の２次圧力ｐを出力すると共
に、前記２次圧力室６２において前記調圧力Ｆvvに対向
する作用力Ｆvpを発生する。その他の構成は、前記図１
に示す実施例１と同じであり、同一の構成部分には同一
の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００３５】このように構成された本実施例の電磁減圧
弁５０Ｂにおいても、前記実施例と全く同様にして、２
次圧力ｐを低下させることができる。

【００３６】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、そ
の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可
能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電磁
減圧弁は、ハウジング内にスプールを摺動自在に挿着
し、前記スプールに対し２次圧力調圧用スプリングを配
置すると共に、２次圧力を作用させる２次圧力室を設
け、さらに前記２次圧力調圧用スプリングによる調圧力
に対抗する推力を発生する比例ソレノイドを設け、前記
スプールのバランス位置において所定の２次圧力を発生
するように構成してなる電磁減圧弁において、前記スプ
ールの一端部側に２次圧力調圧用スプリングを配置する
と共に、他端部側に２次圧力を作用させる２次圧力室と
前記２次圧力調圧用スプリングによる調圧力に対抗する
推力を発生する比例ソレノイドとを設け、前記比例ソレ
ノイドの駆動電流を増加させてその推力が増大するに伴
って、出力する２次圧力を低下するよう制御する構成と
したことにより、この電磁減圧弁を、可変容量型油圧ポ
ンプ・モータのポンプ可変機構に対する２次圧力制御用
として適用すれば、前記油圧ポンプ・モータのポンプ可
変機構の制御特性を、作業条件に応じて、前記電磁減圧
弁の比例ソレノイドの駆動電流を増加させることによ
り、ポンプ流量を増大することができる制御特性（ポジ
ティブ方式）とし、簡単かつ容易に変更設定することが
できる。しかも、この制御特性の変更は、ポンプ可変機
構の変更を何等必要としない利点も得られる。

【００３８】従って、本発明に係る電磁減圧弁を適用す
ることにより、可変容量型油圧ポンプ・モータのポンプ
可変機構に何等の変更を加えることなく、容易かつ経済
的にしかも信頼性を損なうことなく、適正なポンプ流量
制御を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電磁減圧弁の一実施例を示す要部
断面図である。

【図２】図１に示す電磁減圧弁の比例ソレノイド推力と
出力２次圧力との関係を示す特性線図である。

【図３】本発明に係る電磁減圧弁の別の実施例を示す要
部断面図である。

【図４】減圧弁を適用する可変容量型油圧ポンプ・モー
タのポンプ可変機構の容量減少制御（ネガティブ制御）
の場合を示す概略構成図である。

【図５】減圧弁を適用する可変容量型油圧ポンプ・モー
タのポンプ可変機構の容量増大制御（ポジティブ制御）
の場合を示す概略構成図である。

【図６】ポンプ可変機構を制御するための従来における
電磁減圧弁の構成を示す要部断面図である。

【図７】図６に示す従来の電磁減圧弁の比例ソレノイド
推力と出力２次圧力との関係を示す特性線図である。

【符号の説明】

１０可変容量型油圧ポンプ・モータ１２Ａ、１２Ｂポンプ可変機構１４リンク１６ハウジング１８スプール２０調圧用スプリング２２油路２４２次圧力室５０Ａ、５０Ｂ電磁減圧弁５２ハウジング５４スプール５４ａ大径フランジ部５６比例ソレノイド５８スプリング６０ａ、６０ｂ、６０ｃ油路６０ｄ排出油路６１ピストン６２２次圧力室６４油路（２次圧力）６６タンク７０ピストン７２１次圧力室

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング内にスプールを摺動自在に挿
着し、前記スプールに対し２次圧力調圧用スプリングを
配置すると共に、２次圧力を作用させる２次圧力室を設
け、さらに前記２次圧力調圧用スプリングによる調圧力
に対抗する推力を発生する比例ソレノイドを設け、前記
スプールのバランス位置において所定の２次圧力を発生
するように構成してなる電磁減圧弁において、前記スプールの一端部側に２次圧力調圧用スプリングを
配置すると共に、他端部側に２次圧力を作用させる２次
圧力室と前記２次圧力調圧用スプリングによる調圧力に
対抗する推力を発生する比例ソレノイドとを設け、前記
比例ソレノイドの駆動電流を増加させてその推力が増大
するに伴って、出力する２次圧力を低下するよう制御す
るように構成したことを特徴とする電磁減圧弁。
【請求項２】２次圧力を作用させる２次圧力室は、ス
プールの一端部側に前記スプールと平行に延在するピス
トンを突設し、このピストンの他端における受圧部を２
次圧力室として構成してなる請求項１記載の電磁減圧
弁。
【請求項３】２次圧力調圧用スプリングに代えて、ス
プールの一端部側をピストンとして形成し、このピスト
ンと対向する室内に１次圧力を導入して２次圧力を調圧
するための調圧力を発生させる１次圧力室として構成し
てなる請求項１記載の電磁減圧弁。
【請求項４】電磁減圧弁を、可変容量型油圧ポンプ・
モータのポンプ可変機構に対する２次圧力制御用として
適用してなる請求項１ないし３のいずれかに記載の電磁
減圧弁。