JPS63149488A - 電磁弁 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、スプリング手段の付勢力と電磁駆動手段の
磁力とで、スプールを往復動させる電磁弁に関する。

〈従来の技術〉 従来、電磁弁として第３図に示すようなものがある。こ
の電磁弁は、中央に複数のポートｐ、ａ、ｂ。

ｔに連通するシリンダ状の弁室を有する本体１を備え、
上記弁室内に上記ポートｐ、ａ、ｂ、を間の接続を切換
えるスプール２を摺動自在に嵌合し、上記スプール２を
軸方向に駆動する一対の電磁駆動手段と、上記スプール
２を中立位置に付勢するスプリング３．３より概略構成
している。

上記電磁駆動手段は電磁コイル４．４と可動鉄心６．６
と固定鉄心５．５とプッンユビン７．７とを備え、上記
電磁コイル４を励磁して上記可動鉄・Ｃ・６を作動させ
、スプール２と可動鉄心６とを一体的に往復動するよう
にしている。

上記構成の電磁弁は、図中左方の電磁コイル１が励磁す
ると、左方の可動鉄心６が作動されて、右方のスプリン
グ３の付勢力に抗してブツシュビン７を介してスプール
２を第３図の中立位置より右方に移動して、ポートａを
ポートｐに連通する。

一方、右方の電磁コイル４が励磁すると、同様にしてポ
ートｂを圧力ポートｐに連通ずる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記従来の電磁弁において、第３図中左
方の電磁コイルが励磁されてスプール２が右方に移動す
る場合、電磁吸引力と、右方のスプリング３の付勢力と
は第４図のように変化する。

すなわち、上記吸引力は可動鉄心６の端面６ａが固定鉄
心５の端面５ａの位置へ移動するにしたがって増加し、
一方上記右方のスプリング３の付勢力は上記スプリング
３の一端が中立位置から吸着位置へ移動するにしたがっ
て直線的に増加する。ここで、上記吸引力と付勢力とは
相反する方向へ作用する力であるから、吸引力と付勢力
との差で表わされる力（第４図斜線部の力）によって、
スプール２は右方へ駆動される。ところが、スプール２
が移動して各ポート相互間が連通されてスプール２の各
グループ内を流体が流れ始めると、スプール２には軸推
力（フローフォース）が発生する。この軸推力が上記吸
引力を減する方向に作用する場合は、スプール２は上記
付勢力と上記軸推力との和に抗して駆動されるためスプ
ール２は移動しにくくなり、特に第４図のように吸引力
≦付勢力士軸推力なる関係が生ずる位置において、スプ
ール２は停止するという問題点がある。そこで、スプリ
ング３の付勢力を減少すれば上記問題は解消するが、消
磁時においてスプール２が戻りにくくなるという問題が
生じる。また、吸引力を強くしてもよいが、その場合に
は電磁駆動手段が大型になるという問題がある。

そこで、この発明の目的は、電磁駆動手段を大型化する
ことなく、励磁時にはスプールに軸推力が作用するにも
かかわらず中立位置からオフセット位置へスムーズに切
換ることかでき、しかも、消磁時には速やかに中立位置
に戻ることができる電磁弁を堤供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明の電磁弁は、複数の
ポートに連通ずるシリンダ状の弁室１６を有する本体Ｉ
Ｉと、上記弁室Ｉ６に摺動自在に嵌合して、上記複数の
ポート間相互の接続を切換えるスプール１７と、上記ス
プールＩ７を一方向に駆動する電磁駆動手段と、上記ス
プール１７を逆方向に付勢するスプリング手段とを有す
る電磁弁において、上記スプリング手段は、上記スプー
ルＩ７のストロークの全区間にわたって上記スプール１
７を付勢する第１スプリング２８と、ストロークの部分
区間にわたって上記スプール１７を付勢する第２スプリ
ング２９とを含み、上記第２スプリング２９は上記スプ
ール１７に作用する軸推力が減少した後上記電磁駆動手
段に対抗するようにしたことを特徴としている。

〈作用〉 本体１１内に摺動自在に嵌合されたスプール１７が、上
記電磁駆動手段によって第１スプリング２８の付勢力に
抗して駆動され、複数のポートのうち任會のポート間の
接続が開放されて、流体が弁室Ｉ６よりポートへ排出さ
れ始めると、上記スプール１７に軸推力が作用し、スプ
ール１７は第１スプリング２８の付勢力と上記軸推力に
抗してさらに駆動され続ける。上記スプール１７に作用
する軸推力が減少した後、上記スプール１７は上記第１
スプリング２８に加えて第２スプリング２９によって付
勢され、スプールは第１スプリング２８の付勢力と第２
スプリング２９の付勢力との合力に抗して駆動される。

したがって、上記スプール１７は励磁時において軸推力
が減少するまでは第１スプリング２８のみの弱い付勢力
に抗してスムーズに切換り、消磁時においては第１スプ
リング２８と第２スプリング２９との強い付勢力によっ
て速やかに戻ることができ、流量が多く、流速が速い流
体であってもその流路をスムーズに切換えることができ
る。また、切換位置から中立位置ヘスプール１７を作動
させる場合は、作動当初から第１スプリング２８と第２
スプリング２９とで作動させるので強い力でスプール１
７を作動することができ、しｆこがって強い静止摩擦力
に打ち勝つことができ、スプール１７はロックすること
がない。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図において、１１は本体、１２は電磁駆動手段であ
る電磁筒、１３は端子筒、１４は持続筺である。

上記本体１１は内部中央に複数のポートＰ、Ａ。

Ｂ、Ｔに連通するソリンダ状の弁室１６を有し、上記弁
室１６には上記複数のポートＰ、Ａ、Ｂ、Ｔ間相互の持
続を切換えるスプール１７を摺動自在に嵌合している。

上記本体１１の軸方向両側に位置する上記電磁筒１２．
＋　２は可動鉄心２０（一方のみ図示）を駆動する電磁
コイル１９を内装し、上記可動鉄心２０の端面２０ａは
上記本体１１に螺合して固定されている固定鉄心２１．
２１の端面２１ａ、２１ａに吸着される。ロッド２３は
上記固定鉄心２１．２１の軸穴２１ｂ、２１ｂに挿通さ
れ、上記ロッド２３の一端は上記スプール１７の軸２４
．２４の端面２４ａ、２４ａに固定または当接し、一方
他端は上記可動鉄心２０．２０の端面２０ａ。

２０ａ当接している。したがって、上記スプール１７は
上記可動鉄心２０．２０と上記ロッド２３゜２３と一体
となって軸方向に移動する。

中央に軸穴を有するカラー２５．２５を上記スプール１
７の軸２４．２４に軸穴を通して、スプールの両側に配
置し、上記カラー２５．２５と上記固定鉄心２１．２１
の凹部２７，２７の側壁２７３゜２７ａとの間に、第１
スプリング２８．２８を縮装する。さらに、上記カラー
２５．２５と側壁２７ａ。

２７ａとの間に、第２スプリング２９．２９を上記第１
スプリング２８．２８の外側に同軸に装着し、上記第２
スプリング２９．２９は上記スプール１７が中立位置よ
りストロークＬのうちσだけ移動した後に、スプール１
７によって圧縮されてスプール１７を付勢するように設
置されている。ここで、上記距離σは第２図に示すよう
に、スプール１７の中立位置から軸推力が最大値となる
最大軸推力位置までのストロークよりも大きく設定する
。

また、上記第１スプリング２８．２８と第２スプリング
２９．２９とは、伸縮過程において互いに相手のスプリ
ングを挟み込むことがないように、第１スプリング２８
．２８の巻き方向と第２スプリング２９．２９の巻き方
向とを互いに逆方向にしている。

上記構成の電磁弁は次のように動作する。

上記電磁コイル＋　９．１９が非励時の場合には、上記
第１スプリング２８．２８は上記スプール１７を中立位
置に付勢し、上記ロッド２３．２３を介して第１図に示
すように固定鉄心２０．２０の端面２０ａ、２０ａを固
定鉄心２１．２１の端面２１ａ。

２＋ａより距離したけ遠ざける。

次に、第１図右方の電磁コイル１９が上記端子筒１３．
接続筺！４．を介して供給される電流によって励時され
ると、右方の可動鉄心２ｏは、左方の第１スプリング２
８の付勢力に抗して、右方の固定鉄心２１に吸引されて
左方に移動し始める。同時に、スプールＩ７は上記ロッ
ド２３を介して可坊鉄心２０によって左方に移動させら
れ、やがてポートＰはポートＢに連通され、ポートＡは
ポートＴに連通される。

ここで、各ポート間が上記スプール１７の各ランドによ
って連通された瞬間、スプール１７には一方のポートよ
り上記弁室に流入して、さらに、他方のポートへ流出す
る流体によって軸推力が作用し、この軸推力はスプール
１７を右方へ付勢する力となる。しかし、上記第１スプ
リング２９のバネ定数は、スプリング２９による付勢力
に上記軸推力か加っても、なおかつスムーズに可動鉄心
２０の吸引力によって駆動され続けるように、小さい値
に設定しであるので、第２図のように吸引力は上記付勢
力と上記軸推力との相より十分大きく、スプール１７は
上記軸推力に影響されずスムーズに移動し続ける。

さらに上記スプール１７が移動して、ランドと本体１１
とで形成されろ流体流通口の開度が犬３くなると、上記
軸推力は第２図に示すように減少する。軸推力か減少す
るとスプール１７の左方の軸２４に設置されたカラー２
５か左方の第２スプリング２９の端部に当接して、スプ
ール１７は第１スプリング２８の付勢力と第２スプリン
グ２９の付勢力との合力に抗してさらに移動し続け、右
方の両鉄心２０．２１の対面する両端面２０ａ、２１ａ
が吸着して停止する。

次に、上記右方の電磁コイル１９を消磁すると、圧縮さ
れていた左方の第１スプリング２８と第２スプリング２
９とは、両スプリング２８．２９の付勢力の合力でスプ
ール１７を右方へ付勢し、上記右方のロッド２３を介し
て上記右方の可動鉄心２０を固定鉄心２１より速やかに
離脱させる。したがって、スプール１７は強い静止摩擦
力に打ち噂って戻ることができ、ロックすることがない
。

すなわち、上記第１スプリング２８と第２スプリング２
９とを含むスプリング手段のトータルバネ定数を、スト
ロークの最大軸推力位置を境にして変化させることによ
って、スプールＩ７は最大軸推力位置付近では低いバネ
定数による弱い付勢力で軸推力に影響されずにスムーズ
に移動し、吸着位置より戻る場合は高いバネ定数による
強い付勢力で速やかに戻ることかでき、静止摩擦力によ
ってロックすることがない。また、上記第１スプリング
２８の巻方向と第２スプリング２９の巻方向とを逆方向
にしているので、伸縮過程において互いに相手のスプリ
ングを挾み込むことがない。

上記実施例では３位置クローズドセンター型の電磁弁に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく電磁
駆動手段とスプリング手段とでスプールを駆動する電磁
弁であればどの型であっても良い。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明の電磁弁は、電磁駆
動手段によって一方向に駆動されるスプールを逆方向に
付勢するスプリング手段を、上記スプールのストローク
の全区間にわたってスプールを付勢する第１スプリング
と、スプールが最大軸推力位置を通過後にスプールを付
勢する第２スプリングとを含むようにしたので、上記電
磁駆動手段を大型化することなく、励磁時において上記
スプールが中立位置から最大軸推力位置を通過ずろまで
は、第１スプリングのみの弱い付勢力に抗して、軸推力
が作用してもスムーズに移動してポート間相互の切換え
がおこなわれ、一方、消磁時において上記スプールが吸
着位置から戻り始めるときは第１スプリングの付勢力と
第２スプリングの付勢力との合力である強い力で静止摩
擦力に打ち椿って、ロックすることなく速やかに戻るこ
とができろ。しｆこがって、この電磁弁は切換りやすく
戻りやすく、流量が多く流速の速い流体の方向をスムー
ズに切換えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電磁弁の一実施例における要部断面
図、第２図は上記実施例におけるスプールのストローク
と電磁駆動手段の吸引力およびスプリング手段の付勢力
との関係図、第３図は従来の電磁弁の要部断面図、第４
図は上記従来例におけろスプールのストロークと電磁駆
動手段の吸引力およびスプリング手段の付勢力との関係
図である。 １１・・・本体、１７・・・スプール、１９・・・電磁
コイル、２０・・・可動鉄心、２１・・・固定鉄心、２
８・・・第１スプリング、２９・・・第２スプリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のポートに連通するシリンダ状の弁室（１６
   ）を有する本体（１１）と、上記弁室（１６）に摺動自
   在に嵌合して、上記複数のポート間相互の接続を切換え
   るスプール（１７）と、上記スプール（１７）を一方向
   に駆動する電磁駆動手段と、上記スプール（１７）を逆
   方向に付勢するスプリング手段とを有する電磁弁におい
   て、 上記スプリング手段は、上記スプール（１７）のストロ
   ークの全区間にわたって上記スプール（１７）を付勢す
   る第１スプリング（２８）と、ストロークの部分区間に
   わたって上記スプール（１７）を付勢する第２スプリン
   グ（２９）とを含み、上記第２スプリング（２９）は上
   記スプール（１７）に作用する軸推力が減少した後上記
   電磁駆動手段に対抗するようにしていることを特徴とす
   る電磁弁。