| 【発明の名称】 |
圧力補償弁付き比例電磁方向流量制御弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】角龍 信之
【氏名】兵藤 訓一
【氏名】木原 和幸
【氏名】林 喜與志
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| 【要約】 |
【課題】弁全体の構成を簡単にして小型化と生産コスト低減を図る。
【解決手段】比例電磁アクチュエータ１４ａを励磁すると、電流の大きさに比例して第１のスプール１１が左行し、ポートＰ−Ａ，Ｂ−Ｓｂ，Ｂ−Ｃｂ間の流路が開き、ポートＡに連通する液圧シリンダの一方のエンドに圧液が流入するとともに、他方のエンドからの排出液はポートＢの右端側の小円部とスプールランド１１ｄとで形成される流量制御部を通ってポートＣｂからポートＴへ還流する。このとき、ポートＢの圧力はポートＳｂを介して圧力補償弁２０のセンシング圧力室２０ａに、ポートＣｂの圧力はスプリング室２０ｂにそれぞれ連通しているので、第２のスプール２１は右方向に移動して両ポートの差圧を常に一定に保つ。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧力源に連通する液圧供給ポートと、外部の液圧アクチュエータに連通する第１の外部接続ポート及び第２の外部接続ポートと、液圧タンクへの戻りポートと、第１のスプール孔内を移動して前記各ポート間の流路を制御する第１のスプールと、該第１のスプールを中立位置に保持するセンタリング手段と、該センタリング手段に抗して前記第１のスプールを駆動する一対の比例電磁アクチュエータとを有する比例電磁方向流量制御弁と、第２のスプール孔内を移動する第２のスプールと該スプールを一方向に付勢するスプリングとを有し、前記液圧アクチュエータからの排出液の圧力補償をする圧力補償弁とを同一ボディ内に内蔵した圧力補償弁付き比例電磁方向流量制御弁において、前記液圧アクチュエータから前記第１，第２の外部接続ポートへの排出液の流量を制御して前記戻りポートへ導く第１の還流ポート及び第２の還流ポートと、前記第１のスプール孔の軸線上のほぼ同一位置で前記第１，第２の外部接続ポートの軸線にそれぞれ交差する軸線を有する第１のセンシングポート及び第２のセンシングポートとを設け、前記第１，第２の還流ポートの圧力を共に前記圧力補償弁のスプリング室側に、前記第１，第２のセンシングポートの圧力を共に前記圧力補償弁のセンシング圧力室側にそれぞれ連通させたことを特徴とする圧力補償弁付き比例電磁方向流量制御弁。
【請求項２】 第１の外部接続ポートの軸線と第１のセンシングポートの軸線及び第２の外部接続ポートの軸線と第２のセンシングポートの軸線を、それぞれ直交させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の圧力補償弁付き比例電磁方向流量制御弁。
【請求項３】 第１の外部接続ポート及び第２の外部接続ポートは、その断面形状を、第１のスプールの中立位置からの移動による液圧アクチュエータからの排出流路の開口面積変化を緩やかにするように形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の圧力補償弁付き比例電磁方向流量制御弁。
【請求項４】 第１のスプールは、圧液が液圧供給ポートから第１の外部接続ポートに、第２の外部接続ポートから第２の還流ポートに流れる方向に切り換えられたときには、前記第２の外部接続ポートの圧力のみを第２のセンシングポートへ導いて第１のセンシングポートを閉ざし、圧液が液圧供給ポートから第２の外部接続ポートに、第１の外部接続ポートから第１の還流ポートに流れる方向に切り換えられたときには、前記第１の外部接続ポートの圧力のみを前記第１のセンシングポートへ導いて前記第２のセンシングポートを閉ざすようにするスプールランドを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の圧力補償弁付き比例電磁方向流量制御弁。
【請求項５】 液圧供給ポート、第１，第２の外部接続ポート、第１，第２の還流ポート、第１，第２のセンシングポートを、すべて孔加工により形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の圧力補償弁付き比例電磁方向流量制御弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、液圧システムにおける流量の連続制御あるいは多段制御を電気信号によって比例制御する圧力補償弁付き比例電磁方向流量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の比例電磁方向流量制御弁としては、従来例えば図５乃至図７に示すようなものがある。図５は、従来の比例電磁方向流量制御弁１００の一例を示す断面図であり、比例電磁アクチュエータ１０１及び１０２のいずれもが非励磁状態にあるときには、スプール１０３は両端部に設けたセンタリングワッシャ１０４，１０５を介して復帰スプリング１０６，１０７の付勢力を受けて中立位置に保持され、液圧供給ポートＰ、液圧シリンダ１０８（図７参照）への第１，第２の外部接続ポートＡ，Ｂ、液圧タンク（図示しない）への戻りポートＴ間はいずれも閉ざされて圧液の流通は阻止されている。
【０００３】この状態で比例電磁アクチュエータ１０１に電流を流して励磁状態にすると、その電流の大きさに比例して可動鉄心１０１ａを図５で左方向へ吸引する力が生じ、その吸引力が復帰スプリング１０６の付勢力と釣り合う位置までスプール１０３が左行して図６に示す状態となる。これにより、液圧供給ポートＰと第１の外部接続ポートＡとの間及び第２の外部接続ポートＢと戻りポートＴとの間の流路が形成され、その流路の開口面積と各ポート間の差圧力に応じて流量が制御される。
【０００４】逆に、比例電磁アクチュエータ１０２に電流を流して励磁状態にすると、可動鉄心１０２ａを図５で右方向へ吸引する力が生じ、その吸引力が復帰スプリング１０７の付勢力と釣り合う位置までスプール１０３が右行する。これにより、液圧供給ポートＰと第２の外部接続ポートＢとの間及び第１の外部接続ポートＡと戻りポートＴとの間の流路が形成され、その流路の開口面積と各ポート間の差圧力に応じて流量が制御される。
【０００５】図７は、このような従来の比例電磁方向流量制御弁１００に、液圧シリンダ１０８の負荷変動に影響されることなくその排出液量を制御可能な第１，第２の圧力補償弁１１１，１１２を付加した圧力補償弁付き比例電磁方向流量制御弁の液圧回路の一例を示すものである。これらの第１，第２の圧力補償弁１１１，１１２にはそれぞれ第１，第２の外部接続ポートＡ，Ｂから液圧シリンダ１０８のヘッドエンド１０８ａ及びロッドエンド１０８ｂへ自然流れの第１，第２の逆止弁１１３，１１４を並列に設けている。
【０００６】このような構成で、比例電磁アクチュエータ１０１を励磁した場合、液圧供給ポートＰから流入して第１の外部接続ポートＡから流出した圧液は、第１の逆止弁１１３を通り液圧シリンダ１０８のヘッドエンド１０８ａ側に供給され、ロッド１０８ｃを図で右方へ伸長させる。これにより、ロッドエンド１０８ｂ側から排出された排出液は、第２の圧力補償弁１１２を通って第２の外部接続ポートＢから戻りポートＴへと流出して図示しないタンクへ還流する。
【０００７】このとき、第２の圧力補償弁１１２は、比例電磁方向流量制御弁１００のスプール１０３が比例電磁アクチュエータ１０１に流れる電流によって生じた吸引力に応じて移動して形成する第２の外部接続ポートＢと戻りポートＴ間の開口部の前後の圧力差を一定に保ち、負荷の変動に影響されることなく、液圧シリンダ１０８からの排出液の流量を一定に制御する所謂メータアウト制御を行う。
【０００８】逆に、比例電磁アクチュエータ１０２に電流を流して励磁したときは、液圧供給ポートＰから流入して第２の外部接続ポートＢから流出した圧液は、第２の逆止弁１１４を通り液圧シリンダ１０８のロッドエンド１０８ｂ側に供給され、ロッド１０８ｃを図で左方へ収縮させる。これにより、ヘッドエンド１０８ａ側から排出された排出液は第１の圧力補償弁１１１を通って第１の外部接続ポートＡから戻りポートＴへと流出して図示しないタンクへ還流する。
【０００９】このときも、第１の圧力補償弁１１１は、比例電磁方向流量制御弁１００のスプール１０３が比例電磁アクチュエータ１０２に流れる電流によって生じた吸引力に応じて移動して形成する第１の外部接続ポートＡと戻りポートＴ間の開口部の前後の圧力差を一定に保ち、負荷の変動に影響されることなく、液圧シリンダ１０８からの排出液の流量を一定に制御する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来の圧力補償弁付き比例電磁方向流量制御弁にあっては、１個の液圧シリンダを制御するためには、そのヘッドエンド側及びロッドエンド側にそれぞれ圧力補償弁と逆止弁を必要とし、部品点数が増大して構成が複雑化し、製造コストが上昇するという問題点があった。
【００１１】また、上記の各弁を内蔵するための別設の大形のマニホールドブロックが必要になり、弁全体の形状が大きくなるという点にも問題があった。この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、構成が簡単で弁全体の形状を小型化し得る圧力補償弁付き比例電磁方向流量制御弁を安価に提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を達成するため、圧力源に連通する液圧供給ポートと、外部の液圧アクチュエータに連通する第１の外部接続ポート及び第２の外部接続ポートと、液圧タンクへの戻りポートと、第１のスプール孔内を移動して上記各ポート間の流路を制御する第１のスプールと、この第１のスプールを中立位置に保持するセンタリング手段と、このセンタリング手段に抗して上記第１のスプールを駆動する一対の比例電磁アクチュエータとを有する比例電磁方向流量制御弁と、第２のスプール孔内を移動する第２のスプールとこのスプールを一方向に付勢するスプリングとを有し、上記液圧アクチュエータからの排出液の圧力補償をする圧力補償弁とを同一ボディ内に内蔵し、以下のような構成からなる圧力補償弁付き比例電磁方向流量制御弁を提供するものである。
【００１３】すなわち、上記液圧アクチュエータから上記第１，第２の外部接続ポートへの排出液の流量を制御して上記戻りポートへ導く第１の還流ポート及び第２の還流ポートと、上記第１のスプール孔の軸線上のほぼ同一位置で上記第１，第２の外部接続ポートの軸線にそれぞれ交差する軸線を有する第１のセンシングポート及び第２のセンシングポートとを設け、上記第１，第２の還流ポートの圧力を共に上記圧力補償弁のスプリング室側に、上記第１，第２のセンシングポートの圧力を共に上記圧力補償弁のセンシング圧力室側にそれぞれ連通させるようにした。
【００１４】そして、上記の制御弁において、第１の外部接続ポートの軸線と第１のセンシングポートの軸線及び第２の外部接続ポートの軸線と第２のセンシングポートの軸線を、それぞれ直交させるようにするのが好ましい。
【００１５】また、上記の制御弁において、第１の外部接続ポート及び第２の外部接続ポートは、その断面形状を、第１のスプールの中立位置からの移動による液圧アクチュエータからの排出流路の開口面積変化を緩やかにするように形成するのがよい。
【００１６】さらに、上記の制御弁において、第１のスプールは、圧液が液圧供給ポートから第１の外部接続ポートに、第２の外部接続ポートから第２の還流ポートに流れる方向に切り換えられたときには、上記第２の外部接続ポートの圧力のみを第２のセンシングポートへ導いて第１のセンシングポートを閉ざし、圧液が液圧供給ポートから第２の外部接続ポートに、第１の外部接続ポートから第１の還流ポートに流れる方向に切り換えられたときには、上記第１の外部接続ポートの圧力のみを上記第１のセンシングポートへ導いて上記第２のセンシングポートを閉ざすようにするスプールランドを有するようにする。
【００１７】なお、上記の制御弁において、液圧供給ポート、第１，第２の外部接続ポート、第１，第２の還流ポート、第１，第２のセンシングポートを、すべて孔加工により形成するのが好ましい。
【００１８】この発明による圧力補償弁付き比例電磁方向流量制御弁は上記のように構成することにより、第１のスプールのストロークに比例して第１又は第２の外部接続ポートと第１又は第２の還流ポートへの流路が開くと、第１又は第２のセンシングポートの圧力が第１又は第２の還流ポートの圧力よりも圧力補償弁のスプリングの付勢力分だけ高くなるように第２のスプールが移動し、負荷変動に影響されることなく液圧アクチュエータからの排出液の流量を一定に制御することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。図１は、この発明の一実施形態を示す正断面図、図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う平断面図、図３は、その液圧回路図である。なお、図面を簡略化するため、図１及び図２において必ずしも同一平面上にない部分も同一図面上に示してある。
【００２０】この圧力補償弁付き比例電磁方向流量制御弁は、図１に示すように、ボディ１内に互いに軸線を平行して形成した第１のスプール孔１ａ及び第２のスプール孔１ｂ内に第１のスプール１１及び第２のスプール２１をそれぞれ摺動自在に装着している。第１のスプール１１は、両端部にセンタリングワッシャ１２ａ，１２ｂを介して復帰スプリング１３ａ，１３ｂを係着し、常時図１に示す中立位置に保持され、第２のスプール２１は、図１で右端部に調整スプリング２２を係着して左行端に偏倚している。
【００２１】第１のスプール孔１ａの両端側には一対の比例電磁アクチュエータ１４ａ，１４ｂがボディ１に固設してあり、その励磁状態ではそれぞれの可動鉄心１５ａ，１５ｂがプッシュロッド１６ａ，１６ｂを介して第１のスプール１１を復帰スプリング１３ａ，１３ｂの付勢力に抗して図１及び図２で左右方向へ駆動することができる。
【００２２】そして、第１のスプール１１、センタリングワッシャ１２ａ，１２ｂ、復帰スプリング１３ａ，１３ｂ、比例電磁アクチュエータ１４ａ，１４ｂ等によって比例電磁方向流量制御弁１０が、第２のスプール２１、調整スプリング２２等によって圧力補償弁が、センタリングワッシャ１２ａ，１２ｂ、復帰スプリング１３ａ，１３ｂによってセンタリング手段がそれぞれ構成される。
【００２３】また、ボディ１には、図示しない圧力源に連通する液圧供給ポートＰ（以下「ポートＰ」と略称する）、外部の液圧アクチュエータである液圧シリンダ３０（図３参照）のヘッドポート３０ａ及びロッドポート３０ｂにそれぞれ連通する第１の外部接続ポートＡ（以下「ポートＡ」と略称する）及び第２の外部接続ポートＢ（以下「ポートＢ」と略称する）、図示しない液圧タンクへの戻りポートＴ（以下「ポートＴ」と略称する）が形成してある。
【００２４】ポートＡ及びポートＢの断面形状は、図４に図１の一部を拡大して示すように、第１のスプール孔１ａの軸線Ｘ上の点ａ１，ａ１′及び点ｂ１，ｂ１′をそれぞれ中心とする大径の長円部Ａ１，Ｂ１と、点ａ２，ａ２′及び点ｂ２，ｂ２′をそれぞれ中心とする小径の長円部Ａ２，Ｂ２とを合体させた例えばダルマ状に形成し、互いに近接する側に大径の長円部Ａ１，Ｂ１を配設している。
【００２５】そして、ポートＡ及びポートＢのそれぞれの長円部Ａ１，Ｂ１のほぼ中央を通って上記軸線Ｘに直交する軸線Ｙ１，Ｙ２を有する第１のセンシングポートＳａ（以下「ポートＳａ」と略称する）及び第２のセンシングポートＳｂ（以下「ポートＳｂ」と略称する）を形成し、これらを１本のポートＳに合流させて圧力補償弁２０のセンシング圧力室２０ａに連通させる。
【００２６】さらに、液圧シリンダ３０からポートＡ，Ｂへの排出液をポートＴへ導く第１の還流ポートＣａ（以下「ポートＣａ」と略称する）及び第２の還流ポートＣｂ（以下「ポートＣｂ」と略称する）をポートＰに平行に形成し、これらを１本のポートＣに合流させ、図示しない流路を介して図１に示すポートＣＴに導いてポートＴに連通させるとともに、その圧力を圧力補償弁２０のスプリング室２０ｂに連通させる。
【００２７】ボディ１に形成したこれらのポートＰ，Ａ，Ｂ，Ｃａ，Ｃｂ，Ｓａ，Ｓｂ，Ｃ，Ｓはすべて加工の容易な孔加工により形成し、ポートＣａ，Ｃｂ，Ｓａ，Ｓｂ，Ｃ，Ｓの外部への開口端はそれぞれ密閉している。特に、ポートＳａ，Ｓｂは、圧力的平衡をとって第１のスプール１１の動きを円滑にするため、図１に明示したように、第１のスプール孔１ａに直交する上下両方向の流路部分を連結するようにしてある。したがって、各ポートの加工に通常用いられている加工の面倒なリセッシング加工は必要としない。
【００２８】一方、第１のスプール１１には、ポートＰとポートＡ，Ｂ間及びポートＳａ，Ｓｂ間の流量を制御するための制御ランド１１ａ，１１ｂに加えて、それらより両端寄りに、ポートＡ，Ｂの小径の長円部Ａ２，Ｂ２とポートＣａ，Ｃｂ間の流量を制御するための制御ランド１１ｃ，１１ｄを設けてある。
【００２９】このような構成により、第１のスプール１１が図１及び図２で左方に移動して圧液がポートＰからポートＡに、ポートＢからポートＣｂにそれぞれ流れるときには、ポートＢの圧力のみをポートＳｂへ導いてポートＳａを閉ざすことができる。逆に第１のスプール１１が右方に移動して圧液がポートＰからポートＢに、ポートＡからポートＣａにそれぞれ流れるときは、ポートＡの圧力のみをポートＳａに導いてポートＳｂを閉ざすことができる。
【００３０】次に、上記のような構成からなる実施形態の作用を説明する。比例電磁アクチュエータ１４ａ，１４ｂが共に非励磁状態にある図１及び図２に示す状態では、第１のスプール１１は一対の復帰スプリング１３ａ，１３ｂの付勢力を両端から受けて中立位置に保持され、各ポート間はすべて閉ざされて圧液の流れは発生しない。
【００３１】この状態から右側の比例電磁アクチュエータ１４ａに通電して励磁状態にすると、その電流の大きさに比例した左方向の吸引力が発生し、可動鉄心１５ａが左行してプッシュロット１６ａにより第１のスプール１１を、上記の吸引力が復帰スプリング１３ａの付勢力に釣り合う位置まで左方に移動させる。
【００３２】第１のスプール１１の左方への移動により、ポートＢがポートＳｂに、ポートＰがポートＡに、ポートＢがポートＣｂに順次連通し、それぞれの流路の開口面積が漸次増大する。このとき、ポートＢの小径の長円部Ｂ２と第１のスプール１１のスプールランド１１ｄが流量制御部となり、ポートＢからポートＣｂへの流れが徐々に増加するようにして電流に比例した開口面積を形成し、ポートＢとポートＣｂ間の圧力差を圧力補償弁２０によって一定に保つことと合わせて結果的に電流に比例した流量制御を行う。また、それぞれの流路の流量は流路の開口面積と各ポート間の差圧力に応じて制御される。
【００３３】また、ポートＳｂはポートＢへの戻り側の圧力を圧力補償弁２０のセンシング圧力室２０ａに、ポートＣｂはスプリング室２０ｂに接続されているので、この圧力補償弁２０はポートＢへの戻り側の圧力とポートＣｂの圧力差を一定に保ち、負荷の変化に影響されずに図３に示す液圧シリンダ３０からの排出液の流量を一定に制御することができる。
【００３４】ここで、図３を参照してこの発明の作用を液圧回路によって説明する。比例電磁アクチュエータ１４ａに電流を流すと、ポートＰから流入した圧液はポートＡを通って液圧シリンダ３０のヘッドエンド３０ａに流入し、ロッド３０ｃを図で右方に伸長させる。これにより、液圧シリンダ３０のロッドエンド３０ｂからの排出液は、ポートＢを通ってポートＣｂ及びポートＳｂへとつながり、圧力補償弁２０の働きによりポートＢとポートＣｂとの圧力差を一定に保ちながらポートＴへ還流する。
【００３５】逆に、比例電磁アクチュエータ１４ｂに電流を流すと、ポートＰから流入した圧液はポートＢを通って液圧シリンダ３０のロッドエンド３０ｂに流入し、ロッド３０ｃを図で左方に収縮させる。これにより、液圧シリンダ３０のヘッドエンド３０ａからの排出液は、ポートＡを通ってポートＣａ及びＳａへとつながり、圧力補償弁２０の働きによりポートＡとポートＣａとの圧力差を一定に保ちながらポートＴへ還流する。
【００３６】なお、上記の実施形態では、ポートＡ及びポートＢの断面形状をダルマ状に形成したが、台形状あるいは三角形状等、第１のスプール１１が中立位置から移動するときの液圧シリンダ３０からの排出流路の開口面積変化を緩やかにするような形状であればいかなる形状であっても差支えない。
【００３７】また、ポートＳａ及びＳｂあるいはポートＣａ及びＣｂの軸線は、孔加工を容易にするために、ポートＡ及びＢの軸線に直交させるようにしたが、これらは必ずしも直交させる必要はなく、適当な角度で斜交させることも可能である。
【００３８】
【発明の効果】以上述べたように、この発明による圧力補償弁付き比例電磁方向流量制御弁によれば以下に述べるような優れた効果を有する。請求項１に係る発明によれば、従来は液圧アクチュエータのヘッドエンド側とロッドエンド側にそれぞれ必要とした圧力補償弁及び逆止弁がただ１個の圧力補償弁のみでよく、構成を著しく簡略化し得て生産コストの低減と弁全体の形状の小型化とが可能になる。
【００３９】請求項２に係る発明によれば、第１，第２のセンシングポートの軸線と第１，第２の外部接続ポートの軸線とをそれぞれ直交させることにより、ボディの加工を容易にすることができる。
【００４０】請求項３に係る発明によれば、液圧アクチュエータからの排出流路の開口面積変化が緩やかになるように第１，第２の外部接続ポートの断面形状を形成することにより、液圧アクチュエータ作動時流量を比例電磁アクチュエータに流れる電流に比例して制御できる。
【００４１】請求項４に係る発明によれば、第１のスプールに設けた制御ランドにより、液圧アクチュエータからの排出液のみを圧力補償弁に導き、流入側の圧液は閉ざすようにしたので、簡単な構成で排出液量を制御するメータアウト制御が可能になる。
【００４２】請求項５に係る発明によれば、ボディに形成する各ポートをすべて加工の容易な孔加工により形成するようにしたので、従来のように加工の面倒なリセッシング加工が不要になり、ボディの加工に要する時間と手間を大幅に減少させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３３８８
【氏名又は名称】株式会社トキメック
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| 【出願日】 |
平成１０年１０月１５日（１９９８．１０．１５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８０９３１
【弁理士】
【氏名又は名称】大澤 敬
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１２０９１３（Ｐ２０００−１２０９１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２９４０７６ |
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