WO1991003672A1 - Dispositif a soupape a solenoide haute vitesse - Google Patents

Description

明 細 書 高速電磁弁装置 技術分野

本発明は、 流体通路を高速で開閉する高速電磁弁装 置に関する。 背景技術

高速電磁弁は流体通路、 例えば油圧回路における種 々の制御に用い られる。 このよ う な高速電磁弁は、 高 頻度の切換が可能であ り、 又、 マイ ク ロ コ ン ピュータ 等の制御部からのデジタル信号をそのまま入力して作 動する こ とができ、 さ らに高頻度の切換による流量制 御も可能である という優れた特性を有する。 以下、 高 速電磁弁を油圧シ リ ンダの駆動制御に使用 した例を図 によ り説明する。

第 1 図は高速電磁弁を用いた油圧回路の回路図であ る。 図で、 1 は油圧ポンプ、 2 はサーボシ リ ンダであ る。 サーボシ リ ンダ 2のロ ッ ドには、 図示しない可変 容量油圧ポ ンプのおしのけ容積可変機構、 例えば斜板 が連結されている。 3 はタ ンク、 4 Aは油圧ポンプ 1 とサーボシ リ ンダ 2のへッ ド側との間に介在する高速 電磁弁、 4 B はサーポシ リ ンダ 2 のへッ ド側とタ ンク 3 との間に介在する高速電磁弁である。

前記可変容量油圧ポ ンプの吐出流量を適正に制御す るため、 図示しないマイ ク ロ コ ン ピュータから制御信 号が、 例えば高速電磁弁 4 Aに出力される と、 高速電 磁弁 4 Aは図の下側位置に切換えられる。 この結果、 サーボシ リ ンダ 2 は、 両室の受圧面積の差に応じて口 ッ ドを伸長する方向に駆動されて斜板の傾転量を増大 (減少） させる。 逆に、 制御信号が高速電磁弁 4 B に 出力され、 これが下側位置に切換えられる と、 サーボ シ リ ンダ 2 のヘッ ド側はタ ンク 3 に接続され、 ロ ッ ド が縮んで斜板の傾転量は減少 （増大） する。 このよ う な動作はマイ ク 口コ ン ピュータからのデジタル信号の 直接入力により高度の応答性をもって実行される。

と ころで、 上記のよ うな優れた特性を備えた高速電 磁弁は、 その反面次のような問題点を有する。 即ち、 高速電磁弁は高速作動を達成するため、 その構造上、 スプールを小径と し、 かつ、 そのス ト ロークを短く せ ざるを得ない。 このため、 圧損が増大し、 処理し得る 流量は減少し、 この結果、 直接制御する こ とができる 油圧シ リ ンダの大きさ、 出力等は自 ら制約される。 こ の問題点を解決するためには、 高速電磁弁への供給圧 力を上昇させる手段があるが、 この手段はエネルギー 損失が大き く な り好ま しい手段ではない。 又、 高速電 磁弁を大型化する手段は、 現在の使用電圧をそのまま 適用する場合には、 さ きに述べた構造上の理由から困 難であ り、 あえてこれを行えば高速電磁弁の特性たる 応答性を損な う こ とになる。

このよ うな現状に鑑みて、 本発明者は先に、 特開昭 6 2 2 9 2 9 8 2号公報に示す高速電磁弁装置を提 案した。 この高速電磁弁装置を第 2図に示す。 第 2図 で、 1 0 は当該高速電磁弁装置の外殻を形成する本体 で、 入力ポー ト 1 1 と、 出力ポー ト 1 2 とを有してお り、 これらの入力ポー ト 1 1 と出力ポー ト 1 2 との間 に、 高速電磁弁部 1 O Aと ロ ジッ ク弁部 1 0 Bが縦方 向に連設して配置してある。 高速電磁弁部 1 O Aは、 その外殻を形成する第 1のス リ ープ 1 3 と、 この第 1 のス リ ープ 1 3に形成された入力ポー ト 1 4、 この入 力ポー ト 1 4に連通可能な通路 1 5、 およびこの通路 1 5に連通する出力ポー ト 1 6を有する と と もに、 当 該第 1のス リ ーブ 1 3に移動可能に設け られ、 入力ポ ー ト 1 4 と通路 1 5すなわち出力ポ一 ト 1 6 との間を 開閉可能なスプール 1 7を備えている。 また、 ロ ジッ ク弁部 1 0 Bは高速電磁弁部 1 O Aの第 1のス リ ーブ 1 3を囲むよ う に本体 1 0の内部に配置される第 2の ス リ ーブ 1 8 と、 この第 2のス リ ーブ 1 8に形成され た入力 1 9 と、 この入力ポー ト 1 9に連通可能な出力 ポー ト 2 0 と、 これらの入力ポー ト 1 9 と出力ポー ト 2 0 との間を開閉するポペッ ト 2 1 とを有し、 このポ ぺッ ト 2 1 の内部には制御室 2 2、 および入力ポー ト 1 9 と制御室 2 2 とを連通させる小径貫通孔 2 3 とを 有している。

2 4 はポペッ ト 2 1 の制御室 2 2 に配置され、 ポベ ッ ト 2 1 およびスプール 1 7 に対して復帰力を付与可 能な戻しばね、 2 5 は第 1 のス リ ーブ 1 3 と第 2 のス リ ーブ 1 8 の間、 すなわちスプール：!： 7 とポぺッ ト 2 1 との間に配置され、 スプール 1 7 およびポぺッ ト 2 1 の移動を規制可能なス ト ッパである。 上記した戻し ばね 2 4およびス ト ツバ 2 5 は、 高速電磁弁部 1 0 A およびロ ジッ ク弁部 1 0 B双方の構成部品を兼ねてい る。 そ して、 ロ ジッ ク弁部 1 0 Bの入力ポー ト 1 9 は 本体 1 0 の入力ポー ト 1 1 に連通する と共に、 上述し たよ うに小径貫通孔 2 3を介して制御室 2 2 に連通し ている。 また、 制御室 2 2 はス ト ッパ 2 5 に形成した 孔部を介して高速電磁弁部 1 O Aの入力ポー ト 1 4 に 連通している。 また、 ロ ジッ ク弁部 1 0 Bの出力ポー ト 2 0 と高速電磁弁部 1 O Aの出力ポー ト 1 6 とは、 本体 1 0 内に設けられた該本体 1 0 の出力ポー ト 1 2 に連通する通路 2 6 に連通している。

この高速電磁弁装置においておこなわれる動作は次 ぎのとおりである。 即ち、 高速電磁弁 1 O Aのコイル は励磁されない時にあっては、 スプール 1 7の戻しば ね 2 4によって図示上方に押圧され、 したがって本体 1 0の入力ポー ト 1 1、 ロ ジッ ク弁部 1 0 Bの入力ポ ー ト 1 9、 小径貫通孔 2 3、 制御室 2 2、 高速電磁弁 部 1 O Aの入力ポー ト 1 4 は、 高速電磁弁部 1 O Aの 通路 1 5および出力ポー ト 1 6、 本体 1 0の通路 2 6、 出力ポー ト 1 2 に対し、 第 1のス リ ープ 1 3 とスプー ル 1 7によって形成される シ一 ト部で遮断される。

また、 本体 1 0の入力ポ一 ト 1 1の圧力と制御室 2 2の圧力とは等し く な り、 ポぺッ ト 2 1の上面および 下面間の受圧面積差による押付力と、 戻しばね 2 4の 力によって、 ポぺッ ト 2 1が図示下方に押圧され、 こ れによ り本体 1 0の入力ポー ト 1 1、 ロ ジッ ク弁部 1 0 Bの入力ポー ト 1 9 は、 出力ポー ト 2 0、 通路 2 6、 本体 1 0の出力ポー ト 1 2に対して遮断される。

この状態で、 高速電磁弁部 1 O Aのコイルが励磁さ れる と、 当該高速電磁弁部 1 O Aのスプール 1 7 は戻 しばね 2 4の力に抗して図示下方に移動し、 これによ つて制御室 2 2内の圧油は当該高速電磁弁部 1 O Aの 入力ポー ト 1 4、 通路 1 5、 出力ポー ト 1 6、 通路 2 6を経て本体 1 0の出力ポー ト 1 2から急速に排出さ れる。 また、 本体 1 0の入力ポー ト 1 1からロ ジッ ク 弁部 1 0 Bの入力ポー ト 1 9を経て導かれる圧油は、 小径貫通孔 2 3において絞られ、 このため直には制御 室 2 2内に流入しない。 これによつて、 制御室 2 2の 圧力は、 上述した高速電磁弁部 1 0 Aからの流出によ り減圧され、 ポぺッ ト 2 1の入力ポー ト 1 9側端面に 加わる力、 および出力ポー ト 2 0側に位置する端面に 加わる圧力によってポぺッ ト 2 1を図示上方に押上げ よう とする力が、 制御室 2 2の圧力および戻しばね 2 4の力によってポぺッ ト 2 1を図示下方に押圧しよ う とする力よ り も大き く なり、 ポペッ ト 2 1 はス ト ッノ、° 2 5に当たるまで上昇する。 これによ り、 ロ ジッ ク弁 部 1 0 Bの入力ポー ト 1 9 と出力ポー ト 2 0が連通し、 本体 1 0の入力ポ一 ト 1 1から流入する油はロ ジッ ク 弁部 1 0 Bの入力ポー ト 1 9、 出力ポー ト 2 0、 通路 2 6を経て、 高速電磁弁部 1 O Aの出力ポー ト 1 6か ら流出する油と合流して、 本体 1 0の出力ポー ト 1 2 から排出される。 なおこのとき、 ポぺッ ト 2 1の上方 への移動に伴って戻しばね 2 4はたわめ られ、 これに よってスプール 1 7を上方に押上げよ う とする力が増 加するが、 高速電磁弁部 1 O Aの励磁によってすブー ル 1 7を下方に押圧する力の方がはるかに大きい。 し たがって当該スプール 1 7が押上げられる こ とはない。 上記構成の高速電磁弁装置にあっては、 高速電磁弁 1 O Aにロ ジッ ク弁部 1 0 Bを連設してある こ とから、 高速電磁弁部 1 O Aの励磁時に高速電磁弁部 1 O Aの 出力ポー ト 1 6 とロ ジッ ク弁部 1 0 Bの出力ポー ト 2 0の双方を介して、 通路 2 6を経て本体 1 0の出力ポ ー ト 1 2 から合流した圧油を排出でき、 したがつてこ の高速電磁装置によ っ て作動するァク チユエ一夕等に、 通常の高速電磁弁を設ける場合に比べて多く の流量を 与える こ とができ る。

また、 こ の実施例にあっては、 1 つの本体 1 0内に 高速電磁弁部 1 O A と ロ ジッ ク弁部 1 0 B とを縦方向 に連設したこ と、 戻しばね 2 4 とス ト ツバ 2 5 とを高 速電磁弁部 1 O A と ロ ジッ ク弁部 1 (3 Bの双方の共用 部品と したこ と、 ポペッ ト 2 1 の制御室 2 2 とスプー ル 1 7のシー ト部との間の容積をス ト ツバ 2 5が配置 可能な程度の小さい容積に設定してある こ とから、 本 体 1 0の全体形状即ち外径寸法の小型化を図る こ とが でき る。

さ らに、 上記したよ う にポぺッ ト 2 1 の制御室 2 2 とスプール 1 7 の シー ト部との間の容積を小さ く 設定 してある こ とから、 制御室 2 2 の圧力の立上がり立下 がり応答が向上し、 スプール 1 7 の応答性が良く 、 儍 れた制御制度が得られる。

これらの優れた利点を有するにもかかわらず、 上記 従来の高速電磁弁装置に対しては、 全体寸法をさ らに 小形とする こ とが望まれている。

本発明の目的は、 上記従来技術における課題を解決 し、 全体寸法をさ らに低減する こ とができる高速電磁 弁装置を提供する こ とにある。 発明の開示

上記目的を達成するため、 本発明によれば、 本体入 力ポー ト及び本体出力ポー トを有する本体と、 前記本 体内に配置された高速電磁弁部及びロ ジッ ク弁部とを 備え、 前記高速電磁弁部は、 前記本体出力ポー ト に連 通する電磁弁出力ポー ト と、 電磁弁入力ポー トが形成 された電磁弁ス リ ープと、 前記電磁弁入力ポー ト と前 記電磁弁出力ポー トの連通路を電気信号に応じて高速 開閉するスプールとを有し、 前記ロ ジッ ク弁部は、 前 記本体内壁に案内される と共に、 前記本体入力ポー ト に連通する ロ ジッ ク弁入力ポー ト及び前記本体出力ポ 一 トに連通する ロ ジ ッ ク弁出力ポー トを備えた口 ジッ ク弁ス リ ーブと、 前記ロ ジッ ク弁入力ポ一 ト と前記口 ジッ ク弁出力ポー ト との連通路を開閉するポぺッ ト と、 このポぺッ ト内に形成された前記ロ ジッ ク弁入力ポー ト と小径貫通孔を介して連通する制御室と、 前記スプ —ル及び前記ポぺッ トに復帰力を付与する戻しばねと、 前記電磁弁ス リ ープと前記口 ジッ ク弁ス リ ーブとの間 に配置され、 前記制御室と前記電磁弁入力ポー ト とを 連通させるプレー ト とを有する高速電磁弁装置におい て、 前記電磁弁ス リ ーブ及び前記プレー トを前記本体 の内壁で直接案内しかつ前記電磁弁出力ポー トを電磁 弁ス リ ープに直接に形成し、 これら電磁ス リ ーブ及び プレー ト と前記ロ ジ ッ ク弁ス リ ーブとを前記本体内に 密着して積重ねた状態で設置したものである。

高速電磁弁部が励磁されないと き、 スプールは電磁 弁入力ポー ト と電磁弁出力ポー ト との間を戻しばねの 復帰力によ り遮断し、 又、 ポぺッ ト はロ ジッ ク弁入力 ポー ト と ロ ジッ ク弁出力ポー ト との間を同じ く 戻しば ねの復帰力によ り遮断し、 高速電磁弁装置は遮断状態 i> ^> o

次に、 高速電磁弁部が励磁されたと き、 戻しばねの ばね力に杭してスプールが駆動され、 電磁弁入力ポー ト と電磁弁出力ポー トが導通する。 これによ り、 制御 室内の流体が電磁弁入力ポー トおよび電磁弁出力ポー トを介して急速に排除され、 ポペッ ト も流体圧によ り 戻しばねのばね力に抗して駆動され、 ロ ジッ ク弁入力 ポー ト と ロ ジッ ク弁出力ポー トが導通する。 この結果、 高速電磁弁装置が導通状態となる。

以上の高速電磁弁装置において、 具体的には、 前記 電磁弁ス リ ーブ及びプレー トは前記本体の内壁に形成 された案内部に案内されて配置され、 前記プレー ト は 前記電磁弁ス リ ーブと前記口 ジ ッ ク弁ス リ ーブとの間 に密接介在して配置されている。

好ま し く は、 前記電磁弁ス リ ーブ、 プレー ト及び口 ジッ ク弁ス リ ーブはほぼ同一の外径を有している。

また好ま し く は、 前記ロ ジッ ク弁ス リ ーブは前記本 体の内壁の案内部に 0 リ ングを介する こ とな く 直接接 触している。 図面の簡単な説明

第 1 図は高速電磁弁装置が使用される油圧回路の回 路図である。

第 2図は従来の高速電磁弁装置の要部断面図である。 第 3図は本発明の一実施例による高速電磁弁装置の 要部断面図である。

第 4図は第 3図の IV— IV線に沿った断面図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の図示の実施例に基づいて説明する。 第 3図は本発明の実施例に係わる高速電磁弁装置の 要部断面図、 第 4図は第 3図に示す IV— IV線に沿う断 面図である。 各図で、 第 2図に示す部分と同一または 等価な部分には同一符号を付して説明する。 3 0 は本 実施例の高速電磁弁装置の本体、 3 O S は高速電磁弁 部、 3 0 L はロ ジッ ク弁部である。 3 1 は高速電磁弁 部 3 0 Sのス リ ーブであり、 本体 3 0 の内壁に形成さ れた案内部 3 0 a， 3 O b に案内されて設置される。 ス リ ーブ 3 1 には、 通路 3 1 a及び入力ポー ト 3 1 b が形成され、 両者は高速電磁弁部 3 0 Sが非励磁のと きばね 2 4のばね力によ り付勢されたスプール 1 7で 遮断されている。

3 2は中央に開口を有する リ ング状のプレー トであ り、 本体 3 0の内壁に形成された案内部 3 0 bに案内 されて設置されている。

3 3はロ ジッ ク弁部 3 0 Lのス リ ープであ り、 ス リ ーブ 3 1、 プレー ト 3 2 と同じ く 本体 3 0の内壁に形 成された案内部 3 0 c に案内されて設置されている。 ス リ ーブ 3 3の下端面及び外周面は本体 3 0の こ の案 内部 3 0 cを含む内壁に 0 リ ングを介する こ とな く 直 接接触する状態にあ り、 これら接触面を高精度に加工 する こ とによ り シール性が確保される。

ス リ ーブ 3 3には、 制御室 2 2、 小径貫通孔 2 3を 有するポぺッ ト 2 1が捜通される と共に、 突出部 3 3 a、 入力ポー ト 3 3 b及び出力ポー ト 3 3 cが形成さ れている。 入力ポー ト 3 3 b と出力ポー ト 3 3 c は、 高速電磁弁部 3 0 Sが非励磁のと きばね 2 4のばね力 及び制御室 2 2の流体圧が付与された状態のポぺッ ト 2 1 によ り遮断されている。

ス リ ーブ 3 1、 プレー ト 3 2及びス リ ーブ 3 3は全 てほぼ同じ外径を有し、 かつこれらは密着して積重ね た状態で設置される。 また、 プレー ト 3 2はス リ ープ 3 3の突出部 3 3 a によ っ て案内される構成とな っ て いる O

3 4は第 4図に示すよ う に、 案内部 3 O bに形成さ れた 2つの溝、 3 5， 3 6は通路を示す。 溝 3 4及び 通路 3 5， 3 6により ス リ ーブ 3 1の通路 3 l a と出 力ポー ト 1 2 とが連通され、 また、 通路 3 6によ り ス リ ーブ 3 3の出力ポー ト 3 3 c と出力ポー ト 1 2 とが 連通されている。

本実施例の動作は、 第 2図に示す高速電磁弁装置の 動作と同じである。 即ち、 高速電磁弁部 3 0 Sが非励 磁のと き、 前述のよ う に、 スプール ί 7及びポぺッ ト 2 1 は遮断位置にあ り、 この結果高速電磁弁装置の入 力ポー ト 1 1 と出力ポー ト 1 2の間は遮断されている。

高速電磁弁部 3 0 Sが励磁される と、 スプール 1 7 がばね 2 4のばね力に抗して駆動され、 ス リ ーブ 3 1 の入力ポー ト 3 1 b と通路 3 1 a とが導通状態となる。 これによ り、 制御室 2 2内の圧油がプレー ト 3 2の中 央開口、 入力ポー ト 3 1 b、 通路 3 1 aを介して急速 に排出される。 このため、 制御室 2 2内の圧力が低下 し、 ポペッ ト 2 1 は入力ポー ト 1 1， 3 3 bに供給さ れている油圧により ばね 2 4のばね力に杭して駆動さ れ、 ス リ ーブ 3 3の入力ポー ト 3 3 b と出力ポー ト 3 3 c とが導通状態となる。 これにより、 高速電磁弁装 置の入力ポー ト 1 1 と出力ポー ト 1 2 との間が導通状 態となる。

このよ う に、 本実施例では、 ス リ ーブ 3 1、 プレー ト 3 2及びス リ ーブ 3 3を本体 3 0の内壁に形成され た各案内部で案内するよ う に したので、 第 3図に示す 従来の高速電磁弁装置の利点をそのまま保持しつつ、 しかも第 2 のス リ ーブで第 1 のス リ ーブを案内する必 要がな く な り、 この結果、 径方向の寸法を大幅に低減 する こ とができ る。 また、 単にス リ ープ 3 3、 プレー ト 3 2及びス リ ーブ 3 1 を順に本体内に積重ねて設置 するだけであるので、 構成簡素であり かつ組立て容易 である。 更に、 ス リ ーブ 3 3 の下端面及び外周面は 0 リ ングを介する こ とな く 直接本体と接触する構成と し たので、 部品点数及び加工工数を低減する こ とができ る o 産業上の利用可能性

本発明によれば、 電磁弁ス リ ーブ、 プレー ト及び口 ジッ ク弁ス リ ーブを本体内壁で直接案内する よ う に し たので、 従来装置の利点に加えて、 径方向の寸法を大 幅に低減する こ とができ る。 また、 電磁弁ス リ ーブ、 プレー ト及びロ ジッ ク弁ス リ ーブを単に積重ねた構成 であるので、 構成簡素かつ組立て容易とする こ とがで

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Claims

請求の範囲

1. 本体入力ポー ト （11)及び本体出力ポー ト （ )を有 する本体 （30)と、 前記本体内に配置された高速電磁弁 部（30S) 及びロ ジッ ク弁部 （30L) とを備え、 前記高速 電磁弁部は、 前記本体出力ポー ト に連通する電磁弁出 力ポー ト （31 と、 電磁弁入力ポー ト （31b) が形成さ れた電磁弁ス リ ーブ（31)と、 前記電磁弁入力ポー ト と 前記電磁弁出力ポー トの連通路を電気信号に応じて高 速開閉するスプール（Π)とを有し、 前記ロ ジッ ク弁部 は、 前記本体内壁に案内される と共に、 前記本体入力 ポー トに連通するロ ジ ッ ク弁入力ポー ト （33b) 及び前 記本体出力ポー 卜に連通する ロ ジッ ク弁出力ポー ト （3 3c) を備えたロ ジッ ク弁ス リ ーブ （33)と、 前記ロ ジッ ク弁入力ポー ト と前記口 ジッ 弁出力ポー ト との連通 路を開閉するポぺッ ト （21)と、 このポぺッ ト内に形成 された前記ロ ジッ ク弁入力ポー ト と小径貫通孔（23)を 介して連通する制御室 （22)と、 前記スプール及び前記 ポぺッ ト に復帰力を付与する戻しばね （24)と、 前記電 磁弁ス リ ーブ （Π)と前記ロ ジッ ク弁ス リ ーブ （33)との 間に配置され、 前記制御室と前記電磁弁入力ポー ト と を連通させるプレー ト （32)とを有する高速電磁弁装置 において、 前記電磁弁ス リ ープ （31)及び前記プレー ト (32)を前記本体 （30)の内壁で直接案内 しかつ前記電磁 弁出力ポー ト （31a) を電磁弁ス リ ーブ （Π)に直接に形 成し、 これら電磁ス リ ープ及びプレー ト と前記ロ ジ ッ ク弁ス リ ーブ （33)とを前記本体内に密着して積重ねた 状態で設置したこ とを特徵とする高速電磁弁装置。

2. 請求の範囲第 1項記載の高速電磁弁装置において、 前記電磁弁ス リ ーブ （31)及びプレー ト （Π)は前記本体 (30)の内壁に形成された案内部 （3(h, 3(H) に案内され て配置され、 前記プレー ト （32)は前記電磁弁ス リ ーブ (31)と前記ロ ジ ッ ク弁ス リ ーブ （33)との間に密接介在 して配置されている こ とを特徴とする高速電磁弁装置。

3. 請求の範囲第 1項記載の高速電磁弁装置において、 前記電磁弁ス リ ーブ（31)、 プレー ト （32)及びロ ジッ ク 弁ス リ ーブ （33)はほぼ同一の外径を有している こ とを 特徴とする高速電磁弁装置。

4. 請求の範囲第 1項記載の高速電磁弁装置において、 前記ロ ジッ ク弁ス リ ーブ（33)は前記本体 （30)の内壁の 案内部 （30c) に 0 リ ングを介する こ とな く 直接接触し ている こ とを特徴とする高速電磁弁装置。