JPS60116982A - 手動操作機構付比例電磁式方向制御弁 - 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】 この発明は、油圧式クレーン等の油圧回路を形成する方
向制御弁に係るもので、特に手動操作と遠隔操作との再
操作が可能な手動操作機構付比例電磁式方向制御弁に関
する。

従来におけるこの種の手動操作と遠隔操作とを可能にし
た方向切換弁は、実公昭５５−１９３４２号公報に開示
される。すなわち、第１図及び第２１！１に示すように
、方向切換弁８の一端に手動操作部１５を設け、他端に
遠隔操作用の電磁操作部１を設けである。手動操作部１
５は、通常の手動レバーを本体とスプール２とに揺動可
能に連結してあり、この手動操作部１５を操作すること
によって、スプール２を移動させるものである。

電磁操作部１は、スプール２に連結されるピストン７を
有するシリンダ４と、このシリンダ４に連設し、且つ、
このシリンダ４の圧力室９ａ、９ｂにパイロ７）圧油を
給排する４ポ一ト３位置型の電磁弁１８を備えた構成で
あり、前記ピストン７の押圧力に対向する押圧力を生じ
させるノマネ１０をスプール２とピストン７との接続部
に設けである。

このような方向切換弁８を手動操作する場合には、電磁
操作部１の電磁弁１８に操作信号を与えず、手動操作部
１５の手動レバーを操作することによって、方向切換弁
８を操作し得るものである。

また、遠隔操作する場合には、電磁操作部１の電磁者１
８に操作信号を与えて、シリンダ４の圧力室９ａ又は９
ｂのいずれかにパイロット圧油を供給することにより生
じる押圧力とバネの押圧力との釣り合う位置にスプール
が操作される。

以上のように、この従来の方向切勇弁８は、バネ１０の
押圧力が手動操作部１５による操作時と、電磁操作部１
による操作時の双方に対して同様の反力として作用する
ものであるから、次のような問題点を有する。

すなわち、電磁操作部１は電磁弁１８への操作信号によ
り、シリンダ４の圧力室９ａ又は９ｂ内のパイロット油
圧を制御して、このパイロット油圧による押圧力とバネ
１０による押圧力とが平衡する位置にスプール２を移動
させるのものであるから、スプール２の操作力には、バ
ネ１０の反力以外に例えば、スプール２の摺動抵抗ある
いはスプール２によっ圧油の流れ方向が切り換えられる
時に生じるフローフォース等の外力が作用するものであ
る。従って、バネ１０の押圧力を小さな値にすれば、前
記外力の影響により圧力室９ａ、９ｂ内のパイロット油
圧に対するスプール２の位置の°関係が比例しなくなる
。このために、前記従来の方向切換弁８においては、電
磁操作部１の操作に要する力、すなわち、電磁操作部１
の圧力室９ａ。

９ｂの圧力に対する反力を大きなものとすることによっ
て、方向切換弁８のスプール２に作用する摺動抵抗やフ
ローフォース等の外乱に対向するようになっている。し
かしながら、この反力すなわちバネ１０の押圧力を大き
くして、電磁操作部１の操作の安定化を図れば、手動操
作の操作力をも大きくする必要が生じて、手動操作の操
作性が悪（なる欠点を有している。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、電
磁操作部の操作時に要する力を手動操作部の操作時に影
響させないようにすることを技術的課題とする。

この技術的課題を達成するためのこの発明の技術的手段
は、手動操作部と電磁操作部とを設けると共に、この電
磁操作部をスプールに連結するピストンと、このピスト
ンの両側に形成される圧力室を有するシリンダに、パイ
ロット圧油を給排する電磁弁を設けた方向切換弁におい
て、前記シリンダのピストンが前記切換弁のスプールに
その切り換え範囲とほぼ同等だけ遊動し得るように連結
し、前記圧力室にバネを設け、このバネの一端を前記ピ
ストンの遊動範囲を規制する位置に係止したものである
。

このような技術的手段によれば、手動操作部による操作
時に、スプールをピストンとスプールとの遊動範囲内で
操作できるので、ピストンを押圧力するバネによる反力
を受けない。また、電磁操作部による押圧時には、ピス
トンが圧力室に供給されたパイロット圧油により、遊動
範囲を超えたとき、スプールに連結されると共にバネの
押圧力を受け、この押圧力すなわち電磁操作部の操作時
の反力が手動操作時の反力、として作用しないので、バ
ネの押圧力を電磁操作部の操作性を良（するための大き
な値にしても、手動操作時の操作性には影響を与えない
。従って、電磁操作部及び手動操作部の操作性が共に良
好な効果を得ることができる。

この発明の前記技術的課題を解決する他の技術的手段と
しては、実開昭５０−５２３９１号公報に開示されるも
のがある。すなわち、第、３図（ａ）に示すように、方
向切換弁８の一端に手動操作部１５を設け、他端に電磁
操作部１を設け、該電磁操作部１が方向切換弁８のスプ
ール２に受圧面積を２＝１とした圧力室９ａ、９ｂを有
するシリンダ４と、このシリンダ４にパイロット圧油を
給排する電磁弁１８ｘ、１８ｙ、１８ｚと、この電磁弁
１８ｘ、１８７，１８２に操作ボックス４１と位置検出
器４２との信号を比較して作動指令を発するコントロー
ルボンクス４３とより構成したものである。尚、操作ボ
ックス４１と位置検出器４２の出力信号は、第３図（ｂ
）及び（ｃ）に示すように、アナログ信号である。

上記構成からなる第３図（ａ）の方向制御弁８の電磁操
作部ｌへ操作ボンクス４１からの指令がないとき、電磁
弁１８　ｘ、１８　ｙ、１８　ｚは図示の位置にある。

このため、圧力室９ａ、９ｂにはタンクＴに接続される
まで、手動操作部１５により、方向切換弁８のスプール
２を操作できる。この操作時には圧力室９ａ、９ｂの流
体の給排に要する力が抵抗として作用する。そして、操
作ボックス４１の指令により、コントロールボックス４
３の出力信号が発生し、電磁弁１８ｘ、１８ｙが励磁さ
れると、シリンダ４は方向切換弁８のスプール２を右方
向へ移動し、電磁弁１８Ｘ１１８２が励磁されると、方
向切換弁８のスプール２を左方向へ移動させるものであ
る。このときのスプール２の移動量は、位置検出器４２
で検出されコントロールボックス４３に供給される。こ
のコントロールボックス４３に供給された信号と前記操
作ボックス４１からの信号が一致すれば、電磁弁１８ｚ
のみが励磁され、シリンダ４がその位置に停止される。

以上のように、この技術的手段によれば、パイロット油
圧の圧力を高くすると、電磁操作部１の操作時に要する
力を大きくするが、その方は手動操作時の操作に何らの
影響をも与えないのである。

しかしながら、この技術的手段は、フィードバック制御
を行うものであるから、コントロールボックスと位置検
出器を必要とするが、本発明においては、圧力室にパイ
ロット圧油が供給され、ピストンが遊動範囲を超えて移
動させられるとき、スプールとピストンが連絡されると
共に圧力室のパイロット油圧の押圧力とバネとが対向す
る構成としたものであるから、電磁操作部への指令は、
電磁操作部の電磁弁の励磁力を制御すればよいので、そ
の制御回路を簡単にすることができる効果を有するもの
である。

この発明の手動操作機構付比例電磁式方向制御弁の実施
例について、以下図面に基づいて詳細に説明する。

第４図乃至第６図において、電磁操作部ｌは、該電磁操
作部ｌの一端から挿入された方向切換弁８のメインスプ
ール２にその先端を連結されることによりメインスプー
ル２と一体となっているメインスプール連結部材３を内
含している。該メインスプール連結部材３は、電磁操作
部ｌのシ゛リンダ４に設けられた貫通孔５を貫通し、該
貫通孔５により前記シリンダ４に慴動自在に支持されて
おり、前記メインスプール２と同軸上で軸方向に連動す
諷ことができる。メインスプール連結部材３のほぼ中央
部には、該メインスプール連結部材３を小径とすること
によりなされたピストン嵌合部６が設けられ、該ピスト
ン嵌合部６にはピストン７が摺動自在に嵌合されている
。該ピストン７は、ピストン嵌合部６の長さよりもメイ
ンスプール２の切り換え範囲とほぼ同等の長さ分だけ短
く形成されているので、その分だりピストン嵌合部６に
おいて遊動できるようになっている。このピストン７の
両側とシリンダ４に囲まれて圧力室９ａ。

９ｂがそれぞれ形成され、該圧力室９ａ、９ｂの内部に
は、バネ１０ａ、１０ｂが張設され゛ている。

該バネ１０ａ、１０ｂば、ピストン７を押圧するもので
、電磁操作部ｌの内壁に沿って摺動するバネ１０ａ、１
０ｂのバネ受けｌｌａ、ｌｌｂとシリンダ４との間に張
設されている。前記メインスプール連結部材３のメイン
スプール２との連結側と反対の先端部は、電磁操作部１
内の手動レバー操作用戻し室１２に挿入され、該手動レ
バー操作用戻し室１２には手動レバー操作用戻しバネ１
３が、第４図に示すように、メインスプール２の中立時
に手動レバー操作用戻し室１２の内壁に当接している手
動レバー操作用戻しバネ受け１４ａ。

１　ｊｂを押圧するように張設されている。前記手動レ
バー操作用戻しバネ１３を受ける手動レバー操作用戻し
バネ受け１４ａ、１４ｂは、メインスプール２が移動し
た場合、そのいずれが一方がメインスプール連結部材３
と一体となって移動し、他の一方はメインスプール２が
中立時の位置のまま手動レバー操作用戻し室１２の内壁
と当接しているように設置されており、このようにメイ
ンスプール２が中立位置から移動した場合、手動レバー
操作用戻しバネ１３は、手動レバー操作用戻しハネ受け
１’４ａ、Ｌ４ｂの間で圧縮され、その反力で、スプー
ル２を中立位置に復帰させるものである。一方、メイン
スプール２のメインスプール連結部材３との連結側と反
対側には手動レバー等からなる手動操作部１５が装備さ
れており、該手動操作部１５を操作することによりメイ
ンスプール２及びメインスプール連結部材３を中立位置
からメインスプール２の軸方向の切り換え位置へ移動さ
せることができる。メインスプール２はこの移動によっ
てアクチュエータ（図示せず）の方向制御を行っており
、例えば第４図のようにポンプ（ｉ示せず）に導かれる
ポートＰ、シリンダ（図示せず）に導かれポートＡ、ボ
ートＢ、タンク（図示せず）に導かれるポートＴを有す
る方向切換弁は、メインスプール２を中立位置から矢印
Ｅ方向に移動させることにより、ポートＰからポートＡ
の通路及びポートＢからポートＴへの通路が開かれ、メ
インスプール２を中立位置から矢印Ｆ方向に移動させる
ことにより、ポートＰからポートＢの通路及びポートＡ
からボー）Ｔへの通路が開かれて、それぞれポートＰと
の通路が開かれた側のシリンダへの圧油の流れ方向と流
量を制御するものである。

次に、電磁操作部１について説明する。

まず、パイロット源１６から供給されるパイロット流体
の通路であるパイロット通路１６ａ、１６ｂには、その
途中に固定絞り１７ａ、１７ｂが設けられており、該固
定絞り１７ａ、１７ｂの下流側はソレノイド２８ａ、２
８ｂと円錐型のパイロット弁１８ａ、１８ｂからなる電
磁弁１８にそれぞれ導かれている。固定絞り１７ａ、１
７ｂの下流側は更に通路１９ａ、１９ｂを介して前記圧
力室９ａ、９ｂに導かれている。更に、前記電磁弁１日
の下流側はタンク通路２５を通じてタンク（図示せず）
へ導かれている。

前記パイロット弁１８ａ、１８ｂは、パイロット通路１
６ａ、１６ｂの開口端の弁座部２７ａ。

２７ｂにそれぞれ当接し、更に、該パイロット弁１８ａ
、１８ｂはソレノイド２８ａ、２８ｂの可動鉄芯２９ａ
、２９ｂに固定されて、ソレノイド２８ａもしくはソレ
ノイド２８ｂに電圧が印加されるとその電圧の大きさに
比例した力で前記弁座部２７ａもしくは２７ｂに押付け
られるようになっている。

尚、２６は方向切換弁８のボー１−ＰとポートＡの間に
設けられた逆止弁であって、ポートＡからボー１−Ｐへ
の圧油の逆流を防止するものである。

次に上記のようにして構成される手動操作機構付比例電
磁式方向制御弁の動作について説明する。

まず、メインスプール２を手動操作部１５によって操作
する場合について第４図及び第５図に基づいて述べると
、例えば、ポートＰからポートＡへの通路を開きたい場
合には、第４図の中立位置にある手動操作部１５を矢印
イ方向へ操作してメインスプール２を矢印Ｅ方向へ移動
させればよい。２すると、第５図に示す状態となる。

手動操作の時、ソレノイド２８ａ、２８ｂはいずれも励
磁されていないため、パイロット弁１８ａ。

１８ｂは弁座部２７ａ、２７ｂに対して押し付けられて
おらず、圧力室９ａ、９ｂは共にタンク圧力になってい
る。従って、手動操作部１５によりメインスプール２を
移動させた時、ピストン７は、ピストン嵌合部６を自由
に移動することができ、例えばメインスプール２を矢印
Ｅ方向に移動させた場合には、第５図に示すように、ピ
ストン７がメインスプール２と連動するメインスプール
連結部材３に伴ってＥ方向に移動させる場合があるがこ
のとき、圧力室９ａの油は通路１′９ａからタンク通路
２５を通じてタンク（図示せず）へ移出され、圧力室９
ｂへは、パイロット通路１６ｂ、固定絞り１７ｂ１通路
１９ｂから補給されるので手動操作時の圧油の流れによ
る抵抗はほとんどない。

また、メインスプール連結部材３がメインスプール２と
連動してＥ方向に移動する時、手動レバー操作用戻し室
１２においては、手動レバー操作用戻しバネ受け１４ｂ
がメインスプール連結部材３に追動し、手動バネ操作用
戻しバネ１３を圧縮していく。以上からも明らかなよう
に、手動操作部１５を操作することにより、メインスプ
ール２をＥ方向に移動させる時、ピストン７が同様にＥ
方向に移動し、メインスプール２は手動レバー操作用戻
しバネ１３の反発力にのみ対向して移動される。

以上のようにして矢印Ｅ方向に移動されて第５図の位置
にあるメインスプール２は、手動操作部１５から手を離
すと手動レバー操作用戻しバネ１３の反発力によって第
４図中中立位置へ復帰する。

手動操作部１５によりメインスプール２を第４図に示す
中立位置から矢印Ｆ方向へ移動させる場合の動作につい
ては、上記記載の矢印Ｅ方向に移動させた場合に準じる
ので説明は省略する。

次に、メインスプール２を電磁操作部１の電磁弁１８に
よって移動させる電磁操作について説明する。

今、ソレノイド２８ｂに電圧が印加されると、第６図に
示すように、可動鉄芯２９ｂに固定されたパイロット弁
１８ｂが、印加電圧に応じた力で弁座部２７ｂに押し付
けられる。従って、固定絞り１７ｂの下流側にある圧力
室９ｂの圧力も、パイロット弁１８ｂが弁座部２７ｂに
押し付けられる力に比例して増大してゆく。一方、ソレ
ノイド２８ａには電圧が印加されないため、パイロット
弁１８ａは弁座部２７ａを押さえつけておらず、圧力室
９ａの流体器よタンク通路２５に自由に送り出される。

従って、圧力室９ａと圧力室９ｂの圧力バランスがくず
れるため、第４図の中立位置から矢印Ｅ方向すなわち第
６図に示すように、ピストン７はピストン嵌合部６の圧
力室９ａ側の端へ押さえ付けられ、ス、プール連結部材
３を圧力室９ａ方向へ押圧しつつ移動する。これによっ
て、スプール２も移動する。ここでピストン７は、ノく
ネ１０ａと手動レバー操作用戻しバネ１３の合成ノくネ
カに反発して移動し、従って、ピストン７の移動距離は
、圧力室９ｂに与えられるパイロ・ノド圧力に対して、
前記バネ１０ａと手動レバー操作用ヌし）＜ネ１３の合
成バネ力がバランスする位置までの距離となる。この時
、上記の記載から明らかなように、メインスプール２も
前記ピストン７がピストン嵌合部６の圧力室９ａの側端
に当接した後の移動距離と同じ距離を移動し、よってメ
インスプール２の移動量は圧力室９ｂに与えられるノマ
イロ・／ト制御圧力、即ちソレノイド２８ｂ＆こ印加さ
れ電圧に比例して制御されることがわかる。

ソレノイド２８ａのみに電圧を印加した場合はメインス
プール２は、第４図の矢印Ｆ方向に移動するが、この場
合における各動作は、上記ソレノイド２８ｂのみに電圧
を印加しメインスプール２が第４図の矢印Ｅ方向に移動
して第６図の位置に移動する場合に準じるので、説明は
省略する。

なお、メインスプール２が移動する時、液密を保つため
のシール３０による摺動抵抗力及び方向制御弁の油が例
えば図中矢印Ｘ、Ｙへの流れによる流体力が該メインス
プール２に働き、メインスプール２の位置決めに対して
誤差を与える原因となるが、パイロット圧操作用戻しバ
ネ１０ａ、１０ｂの押圧力を大きくとり、手動レバー操
作用戻しバネ１３との合成バネ力を大きくして上記シー
ル３０による摺動抵抗力や方向制御弁の油による流体力
に打勝つような大きさすることにより、前記メインスプ
ール２の位置決めに対する誤差を実用上の許容範囲内に
抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図（Ｃ）は従来技術の説明図であって、
第１図は従来の方向切換弁の要部断面正面図、第２図は
第１図の部分拡大図、第３図（ａ）は従来の他の方向切
換弁の概略説明図、第３図（ｂ）は操作ボックスのアナ
ログ信号図、第３図（Ｃ）は位置検出器のアナログ信号
図、第４図は方向切換弁が中立位置のときの断面説明図
、第５図は手動操作を行った場合の断面説明図、第６図
は同じく電磁操作部によって電磁操作を行った場合の断
面による説明図をそれぞれ示す。 １−電磁操作部、２−メインスプール、４−シリンダ、
７・・・・ゼストン、８一方向切換弁、９ａ。 ９ｂ−圧力室、１０　ａ　、１０　ｂ−−−ハネ、１５
−手動操作部、１８−電磁弁。 特許出願人　日本エヤーブレーキ株式会社代理人　弁理
士渡辺三彦 手続ネｄｉ正店：（自発） 昭和５８年１２月ｚ６ｕ 昭和５８年特許願第２２４６５３号 ２、発明の名称 手動操作機構付比例電磁式方向制御弁 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　神戸市中央区脇浜海岸通１番４６号名称　（４０
１）日本エヤーブレーキ株式会社代表老　齋藤　賢四部 ４、代理人　〒５３０電話大阪ＯＧ　（３６１）　３８
３１住所　大阪市北区太融寺町２番２１り一１１１　明
細書の発明の詳細な説明の欄（２）　明細書の図面の簡
単な説明の欄（３）図面　第４図及び第６図 ６、補正の内容 （１１前記（１１については下記の通り。 ■　明細書第３頁第５行目 「押圧力とバネ」を「押圧力と、バネ」に訂正する。 ■　同　第３頁第１９行目 「よっ圧油」を１よって圧油」に訂正する。 ■　同　第５頁第１２行目から第１３行目「ピストンを
押圧力する」を「ピストンを押圧する」に訂正する。 ■　同　第７頁第２行目から第３行目 ［９ｂにはタンクＴに接続されるまで」をｒ９ｂはタン
クＴに接続されるのでＪに訂正する。 ■　同　第８頁第８行目 「連絡」を「連結」に訂正する。 ■　同　第１４頁第７行目 「移出」を１放出」に訂正する。 ■　同　第１５頁第１４行目から第１５行目「に固定さ
れた」を「で駆動される」に訂正する。 ■　同　第１７頁第１０行目 「油が例」を「油の例」に訂正する。 ■　同　第１７頁第１１行目 「流体力」を「フローフォース」に訂正する。 ［相］　同　第１７頁第１６行目 「油による流体力」を「油の流れによるフローフォース
」に訂正する。 ■　同　第１７頁第１７行目 「大きさする」を「大きさにする」に訂正する。 （２）前記（２）については下記の通り。 ■　明細書第１８頁第９行目 「同じく」を削除する。 ■　同　第１８頁第１０行目 「断面による説明図をそれぞれ示す。」を「断面説明図
」に訂正する。 （３）　前記（３）については下記の通り。 ■　第４図及び第６図を別紙のものと置き換える。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スプール型の方向切換弁の両端に手動操作部と電
   磁操作部とを設けると共に、この電磁操作部をスプール
   に連結するピストンと、このピストンの両側に形成され
   る圧力室を有するシリンダに、パイロット圧油を給排す
   る電磁弁を設けた方向切換弁において、前記シリンダの
   ピストンが前記方向切換弁のスプールにその切り換え範
   囲とほぼ同等だけ遊動し得るように連結し、前記圧力室
   にバネを設け、このバネの一端を前記ピストンの遊動範
   囲を規制する位置に係止したことを特徴とする手動操作
   機構付比例電磁式方向制御弁。