JPS6011793A - ２段流体圧装置用パイロツト弁 - 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】 ＣＩ〕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、もっばらではないが、２設定比流体圧弁
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設定比弁に関する一つの基本的問題は、パイロ
ッ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、緊急事態が起ったとき、主段のスプールが片寄って
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制御室か
らパイロット弁のアンダラツプ形オリフィスを通し、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、アングラツブ形オリフィスは、比
較的小さく、これが、主段スプール用の復心ばねの力が
パイロット弁スプール手段のアングラツブ形オリフィス
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、主段が片側いっばいによった位置に
置かれたとすれば、修正処置が迅速にとられないと、そ
の弁によっ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。

従って、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、それによっ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、パイロットスプー
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ィスの寸法を大きくするばねによっ
て分離されたスプリット・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
もっている。すなわち、ダングバルプは余分な費用と空
間をもたらす。ばね式片寄せダンプ位置はパイロット弁
の設計をパイロット弁の性能における固有の損失を伴っ
た非対称単一ソレノイド形に制限する。そして、スプリ
ット・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。

［ＩＩ）発明の構成 （１）問題点を解決するだめの手段 本発明によれば、２段流体圧装置用の電磁パイロット弁
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段に送っ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′−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
ブー゛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
流体の流れに従っ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′酸気入力が断た
れた場合には着座しない状態になシ、それによって、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、そ詐によって流体圧装置のゼ
ロ位置への高速戻りを可能にすることを特命とする。

流体圧装置の第２段は、追加・の流体圧弁または流体圧
アクチュエータまたはゼロ位置から動作する他の装置で
あってもよい。

都合のよいのは、各通路がパイロット弁スプールの関連
の端面からパイロッ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の部分とを持っていることである。第２の
通路部分は、パイロッ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って伸びてもよい。

（２）実施例 本発明による２段走化弁を添付図全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段走化弁は、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ット弁１
を含む点で従来の設計のものである。パイロット弁１は
、ハウジング５とそのハウジング内に滑動可能に装着さ
れたアングラツブ形四方スプールＩＩ（第２図および第
５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５は、供給される加圧作動流体が通る入口（ま
たは圧力ボート）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。スプール社
は、それが復心ばね１２によっ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Ｕのそれぞれの
端に付随した二つのソレノイド１５によって左右どちら
の方向にも滑動できる。各ソレノイド１５は、／・ウジ
ングう内の軸受１０に滑動可能に装着され、かつスプー
ル社の関連の端面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）１１Ｉと、コイル１６とか
らなっている。各棒１ヰは、その棒とスプール社が動作
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をもっている。

主弁２は、端室８．９が中に形成され、かつそれぞれの
端室に収納された復心ばね１つによってゼロ（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１７を備えている。負荷全接続
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
であってよい。

パイロット弁のスプール４に戻って第２図及び第５図を
参照すると、このスプールは、それが二つのくびれだ部
分２１Ｆと２５によって分離された三つのランド部２１
，２２．２５を備え、パイロット弁の必要なアングラツ
ブ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
と異なっている。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２１１または２５ま
で伸びるめくら穴２７の形になっている第１の部分と、
くびれ部分にあって、穴２７と交さする直径に沿った穴
２８の形をした第２の部分を含んでいる。従って、各通
路２７．２８は、作動流体に対してスプールの周辺から
スプール社のそれぞれの端に至る流路を与える。くびれ
部分は、スプール社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（または制御ボート）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、パイロット弁１が開いたとき、パイロット弁ｌ
の対応する端に至シ、っｂ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１うは、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ッパ特許願第８２．３０
６１１９９．５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っ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ｕ’ｌ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
実上同時に後退式せられて、給電の続いているときはソ
レノイド押しピン、１１１によって密封される通路２７
．２ｇを開くソレノイドによっ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ｉｌｌの後退は
、通路２７．２８内の加圧流体によって行われる。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１つが主弁スプール
１８を急速に復心することができる。これは、これらの
ばねがパイロット弁スプール４にある切欠き２６によっ
て与えられた小さなオリフィスを通して主弁から逃げよ
うとする作動流体によっ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、きわめて急速でフェー
ルセーフであるが、従来は数秒かかる可能性があった。

そのような長い復心時間は、主弁がこの時間の量制御さ
れなくなって、片側にいっばいによった位置にある可能
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
的簡単な機械加工動作だけでよいことが分るであろう。

さらに、パイロット弁スプール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って終うこ
とは必要でない。たしかに、パイロット弁スプール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
なくなったとしても、加圧流体がなお主弁２から逃がさ
れるであろう０ 穴２７と穴２８に同じ直径を用いるのが実際的であるこ
とが分ったが、差別的寸法法めを採用してもよい。穴２
７．２８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。でらに、穴２
７は軸方向に伸びている必要がなく、穴２ｇは直径方向
に伸びる必要がなく、唯一の必要条件は、パイロット弁
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
イロッ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５２と
５５及びそれらのランド部間に配された単一くびれ部５
Ｉ４を設けたスプール３１を有する四方ハイロット弁を
示している。このパイロット弁には、入口（または圧力
ポート）う５、二つのサービス（または制御）ポート５
６．５７及び二つのタンクボー）３１１！、３９があり
、こ扛らのポートは、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１〜５図の実施
例におけるように二つのソレノイドによって作動できる
が、一端でソレノイド可動子棒（または押しビン）＋１
１と、他端でばね式片寄せ装置と共同動作するように示
さｎている。ばね式片宥せ装置ハ、ハイロット弁のハウ
ジングとスビゴッ）Ｋついているアバツトメン）＋１と
の間で動作する圧縮ばね全備え、スピゴットはばねの一
端を受ける大直径部分１１１１と実際には擬似ソレノイ
ド棒（または押しビン）として作用する小直径部分ｌＩ
５とをもっている。

各ランド部３２．３３の周辺は、弁の必要なアンクリツ
ブ形特性を生み出す切欠きｕ６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扛ためくら
大球８に交さする直径方向の穴１１７’ｉも形成されて
いる。穴１１７とｌ＋８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。

パイロット弁は、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３１をばね１１２
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１１２は、その電流がなければ、スプー
ルを右へ、従ってゼロ位置からはず扛るように動かす。

従って、通路４７及び１１８の穴Ｉ１ｇは、それぞ扛ソ
レノイド押しビン４１及び擬似押しピン１１５によって
密封さｎる。

パイロット弁が第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扛、押しビン１１１が
スプールを左へ動かすので、ばね１１２をなお一層圧縮
する。次いで、加圧流体が圧力ポート５５からサービス
・ボート、う６へ、さらにパイロット弁によって作動さ
ｎている他の装置の主弁に流れる。代ｐ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ｕ２
は、第４図に見られるようにスプールう１を右へ動かし
、圧力ポート５５がサービス・ボート３７に接続される
。

ソレノイドが開回路にな扛ば、押しビンキ１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
って穴１１８を開き、ばね４２がスプールを、アバツト
メントｌ１３が止め部材１１９に係合するまで、右へ動
かし、その結果擬似押しビン４５とスプ一ルの他方の端
との間の密封接続を破って、次に主弁の両端が共通（タ
ンク）圧力になっ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４’ると、通路内の流体の圧
力は、通常は、押しピン１１１．４５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。従っ
て、本発明のこの実施例は、主弁またはこのパイロット
弁によって駆動されている他の装置の急速なフェイルセ
ーフ動作を可能にする。しかし、パイロット弁スプール
う１が沈泥のつまりまたは汚染によって動かなくなった
場合には、例えば、擬似押しビンｎ５に関連した穴＋１
８は押しビ／ｌＩ５によって密封された１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ット弁を示している。この弁
には圧力ポ−）５１＋、サービス（または制御）ボート
５５及び二つのタンクポート５６．５７があ）、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のそれぞ扛の端とスプ
ール５１の周辺との間に形成きｎ、その通路は、ランド
部５１にあったスプールの一方の端からの軸方向のめく
ら穴５つに交嘔する直径に沿った穴５８とスプール５０
にあってスプールの他方の端からのめくら穴６２に交さ
する直径に沿った穴６１とで構成キ扛ている。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）、捷たけ一つのソレノイドとばね式片寄せ装
置（第ｎ図の実施例におけるように）のいずれかによっ
て制御でき、第５図はスプールのそｎぞれに関連した押
しピン６５を単に一般的に図示したにすぎない。

圧力ポ−）５１＋は、弁の故障状態のときにタンクに連
通するので、ポンプ６■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。オリフィス
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１〜５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
決め全周いることもできるが、第１〜５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１１８．５つ及び６２は軸方向に伸びている必要が
ないし、また穴ＩＪ９．５８及び６１は直径に沿って伸
びている必要がなく、唯一の必要条件は、パイロット弁
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υ全流路の断面積を、十分に低くて主段が復心
ばねから離牡ない背圧でタンクへのパイロット漏洩を可
能にするに十分なようにすることである。

例示したパイロッ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、このパイロット弁は、走化型のものである必
要はない、すなわち、いわゆるパンパン（ｂａｎｇ−ｂ
ａｎｇ）型のものであってもよい。

パイロット弁の動作条件に関係なく主段の高速復心によ
って作らｎた例示した弁のフェイルセーフ機能は、主弁
（または主段）の端室圧力がそｔぞれのスプール内に内
部通路を設けることによって共通にされるように構成す
ることによって達成でき、こ扛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。

ばね式片寄せ装置全第１〜３１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。

［１１１］　発明の効果 従って、本発明は、ほかの点では従来通りであるパイロ
ッ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って主段の高速ゼロ復
帰全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
なっている。さらに、ばね復心式パイロット弁の付勢を
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っている側面図、 第２図は、第１図の構成要素の拡大図、第５図は、第２
図の線ｍ−ｍ上の断面図、第４図は、別形のパイロット
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ｔたさらに
別の別形パイロット弁の一部分の略断面図である。 １−−パイロット弁、２−一主弁、５−−ハウジング、
キー−パイロット弁スプール、６．７−−サービスポー
ト、１１−一タンクループ、１２−−ばね、１う一−ソ
レノイド、１１１−一押しビン、１６−−コイル、２７
．２８−一通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　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段に送っ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
   の両端それぞに付随して少なくとも一方はソレノイドで
   ち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
   体の流れに逆っ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、それによって第２段の
   両端が流体圧装置の第２段内の圧力に迅速に下げるよう
   にする共通圧力になり、それによって流体圧力装置のゼ
   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ット弁。 ａ　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項に記載のパイロット弁。 Δ　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項に記載のパイロット弁。 ４、各通路の前記第２の部分が前記スプールを横切って
   わたっている特許請求の範囲第２項に記載のパイロット
   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
   って伸びる特許請求の範囲第４項に記載のパイロット弁
   ０ 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
   って制御され、それによって、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
   ロット弁。 ７、　前記第２段の復心がパイロット弁スプールの動作
   位置に関係なく、またパイロット弁スプールが与えられ
   た動作位置で動かなくなっ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項に記載のパイロット弁。 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項力
   いし第７項のいずれかに記載のパイロット弁。 ８　前記弁が四方型のものでる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ット弁。 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
   記載のパイロット弁。 ＩＬ　前記弁が走化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ット弁。