(57)【要約】      （修正有）【課題】電磁比例弁の弁構造体のストローク量の検出をより簡素な機構で行う。【解決手段】本発明の一実施形態による電磁比例弁１は、貫通孔１１ｄ，２７ａ，７０ａと、前記貫通孔の一方側に相手側部材２と対向して配置されておりソレノイドコイル２３に印加された励磁電流に応じて前記相手側部材に制御圧を供給する制御ポートａｐと、を有する本体５を備える。当該電磁比例弁はさらに、前記本体の前記貫通孔を移動し、前記相手側部材のストローク量に応じて移動する計測ロッド９１と、前記本体の前記貫通孔の他方側に対向して配置され、前記計測ロッドのストローク量を検出するストロークセンサ５２と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔と、前記貫通孔の一方側に相手側部材と対向して配置されておりソレノイドコイルに印加された励磁電流に応じて前記相手側部材に制御圧を供給する制御ポートと、を有する本体と、
前記本体の前記貫通孔を移動し、前記相手側部材のストローク量に応じて移動する計測ロッドと、
前記本体の前記貫通孔の他方側に対向して配置され、前記計測ロッドのストローク量を検出するストロークセンサと、
を備える電磁比例弁。
【請求項２】
前記本体は、前記ソレノイドコイルに印加された前記励磁電流により移動し、前記制御ポートを有するスプールを備える請求項１記載の電磁比例弁。
【請求項３】
前記本体の前記貫通孔の前記他方側が前記ストロークセンサと対向するように配置されている、請求項２に記載の電磁比例弁。
【請求項４】
前記貫通孔が前記本体の一方側から他方側に延びている、請求項１に記載の電磁比例弁。
【請求項５】
前記相手側部材が弁構造体である、請求項１に記載の電磁比例弁。
【請求項６】
スプール及び制御ポートを備える弁ユニットと、励磁電流を印加されたソレノイドコイルにより駆動されるプランジャーの移動に応じて該スプールを移動させ、該制御ポートに制御圧を供給する駆動装置と、を備え、該弁ユニット及び該駆動装置を貫き軸方向に延びる貫通孔を有する本体と、
前記本体の軸方向における一方側と対向する相手側部材のストローク量に応じて前記本体の前記貫通孔を移動する計測ロッドと、
前記本体の前記軸方向の他方側に取り付けられるストロークセンサと、
を備える電磁比例弁。
【請求項７】
前記駆動装置は駆動部と該駆動部を収容する駆動部ハウジングとを備え、
前記ストロークセンサは、記駆動部ハウジングと一体のセンサハウジング内に設けられている、請求項６に記載の電磁比例弁。
【請求項８】
前記相手側部材が弁構造体である、請求項６又は請求項７に記載の電磁比例弁。
【請求項９】
スプール及び制御ポートを備える弁ユニットと、励磁電流を印加されたソレノイドコイルにより駆動されるプランジャーの移動に応じて該スプールを移動し、該制御ポートに制御圧を供給する駆動装置と、を備え、該弁ユニット及び該駆動装置を貫き軸方向に延びる貫通孔を有する本体と、
前記本体の前記軸方向における一方側と対向する弁構造体と、
前記弁構造体のストローク量に応じて前記本体の前記貫通孔を移動する計測ロッドを有し、前記本体の前記軸方向の他方側に取り付けられるストロークセンサと、
を備える方向切換弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電磁比例弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御対象の油圧機器へ供給する制御圧をソレノイドコイルに印加される励磁電流に応じて調整する電磁比例弁が知られている。従来の電磁比例弁は、軸方向に移動可能なスプールを収容する弁本体と、当該スプールを駆動する駆動装置とを備えている。かかる電磁比例弁においては、スプールの軸方向における位置を切り替えることにより、そのスプールの位置に応じた制御圧を制御対象の油圧機器へ供給することができる。
【０００３】
電磁比例弁は、特開２００５−１８８７０７号公報（特許文献１）に開示されているように、方向切替弁におけるパイロット弁として用いられる。同公報に記載されている方向切替弁においては、電磁比例弁から供給される制御圧によりメインスプールのスプール位置が切り替えられる。
【０００４】
方向切替弁のメインスプールのストローク量を検出し、検出されたストローク量に基づいて電磁比例弁から供給される制御圧を制御するフィードバック制御が行われる場合がある。方向切替弁のメインスプールのストローク量を検出するためにはストロークセンサが用いられる。ストロークセンサとしては、線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）が広く用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１８８７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＬＶＤＴ等のストロークセンサで方向切替弁のメインスプールのストローク量を検出するためには、当該ストロークセンサと当該メインスプールとを同軸に配置しなければならない。方向切替弁には、制御圧を供給する電磁比例弁も接続される。ストロークセンサの配置に関する制約のため、電磁比例弁はメインスプールとは同軸上には配置できないと考えられている。電磁比例弁をメインスプールの軸から径方向にシフトした位置に配置すると、メインスプールを収容する弁構造体と電磁比例弁とを接続する接続ブロックが大型化する。また、当該接続ブロックにおいて、電磁比例弁からのパイロット油を弁構造体に供給するための流路の構造が複雑になる。例えば、上記特許文献１に記載の装置では、電磁比例弁と弁構造体との間の接続ブロックに、メインスプールの軸方向に延びる流路、水平方向に延びる流路、及び傾斜方向に延びる流路が設けられている。
【０００７】
本開示の目的は、上述した従来の問題の少なくとも一部を緩和又は解決することである。具体的な本開示の目的の一つは、電磁比例弁からの制御圧により作動する弁構造体のストローク量の検出をより簡素な機構で実現することである。具体的な本開示の目的の一つは、電磁比例弁と当該電磁比例弁からの制御圧により作動する弁構造体とを、当該弁構造体のスプールのストローク量を検出するための計測ロッドと同一軸上に配置することである。本開示の上記以外の目的は、本明細書の記載全体を通じて明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態による電磁比例弁は、貫通孔と、前記貫通孔の一方側に相手側部材と対向して配置されておりソレノイドコイルに印加された励磁電流に応じて前記相手側部材に制御圧を供給する制御ポートと、を有する本体を備える。当該電磁比例弁はさらに、前記本体の前記貫通孔を移動し、前記相手側部材のストローク量に応じて移動する計測ロッドと、前記本体の前記貫通孔の他方側に対向して配置され、前記計測ロッドのストローク量を検出するストロークセンサと、を備える。
【０００９】
本発明の一実施形態において、前記本体は、前記ソレノイドコイルに印加された前記励磁電流により移動し、前記制御ポートを有するスプールを備える。
【００１０】
本発明の一実施形態において、前記本体の前記貫通孔の前記他方側が前記ストロークセンサと対向するように配置されている。
【００１１】
本発明の一実施形態において、前記貫通孔が前記本体の一方側から他方側に延びている。
【００１２】
本発明の一実施形態において、前記相手側部材が弁構造体である。
【００１３】
本発明の一実施形態による電磁比例弁は、スプール及び制御ポートを備える弁ユニットと、励磁電流を印加されたソレノイドコイルにより駆動されるプランジャーの移動に応じて該スプールを移動させ、該制御ポートに制御圧を供給する駆動装置と、を備え、該弁ユニット及び該駆動装置を貫き軸方向に延びる貫通孔を有する本体を備える。当該電磁比例弁はさらに、前記本体の軸方向における一方側と対向する相手側部材のストローク量に応じて前記本体の前記貫通孔を移動する計測ロッドと、前記本体の前記軸方向の他方側に取り付けられるストロークセンサと、を備える。
【００１４】
本発明の一実施形態において、前記駆動装置は駆動部と該駆動部を収容する駆動部ハウジングとを備え、前記ストロークセンサは、記駆動部ハウジングと一体のセンサハウジング内に設けられている。
【００１５】
本発明の一実施形態による方向切替弁は、スプール及び制御ポートを備える弁ユニットと、励磁電流を印加されたソレノイドコイルにより駆動されるプランジャーの移動に応じて該スプールを移動し、該制御ポートに制御圧を供給する駆動装置と、を備え、該弁ユニット及び該駆動装置を貫き軸方向に延びる貫通孔を有する本体と、前記本体の前記軸方向における一方側と対向する弁構造体と、前記弁構造体のストローク量に応じて前記本体の前記貫通孔を移動する計測ロッドを有し、前記本体の前記軸方向の他方側に取り付けられるストロークセンサと、を備える。。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の実施形態によって、電磁比例弁からの制御圧により作動する弁構造体のストローク量の検出をより簡素な機構で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による電磁比例弁の外観を模式的に示す図である。
【図２】図１の電磁比例弁の縦断面図である。図２においては、スプールが中立位置にある。
【図３】図１の電磁比例弁の縦断面図である。図２においては、スプールが供給位置にある。
【図４】図１の電磁比例弁の縦断面図である。図２においては、スプールが排出位置にある。
【図５】図１の電磁比例弁を備える方向切替弁を説明するブロック図である。
【図６】図５の方向切替弁を備える建設機械を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、適宜図面を参照し、本発明の様々な実施形態を説明する。なお、複数の図面において共通する構成要素には当該複数の図面を通じて同一の参照符号が付されている。各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない点に留意されたい。各図面においては、説明の都合上、一部の構成要素が省略されることがある。
【００１９】
本発明の一実施形態による電磁比例弁１について、図１から図４を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態による電磁比例弁１の外観を模式的に示す図であり、図２〜図４は、当該電磁比例弁１の縦断面図である。
【００２０】
図示のように、電磁比例弁１は、本体５を備える。本体５は、駆動装置１０と、弁ユニット３０と、を有する。駆動装置１０と弁ユニット３０とは中心軸Ａに沿って配置されている。本明細書において、中心軸Ａに沿う方向を単に「軸方向」ということがある。本明細書において軸方向における前後に言及するときには、文脈上別に解される場合を除き、図１〜図４に示されている前後方向を基準とする。よって、本体５において、弁ユニット３０は、駆動装置１０の前方に配置されている。本体５の前端は弁構造体２と対向しており、本体５の後端はストローク量検出ユニット５０と対向している。この場合、弁構造体２、電磁比例弁１、及びストローク量検出ユニット５０が同軸上（中心軸Ａ上）に配置される。
【００２１】
弁ユニット３０は、軸方向に延びる中空の弁本体４０と、この弁本体４０に軸方向に移動可能に設けられたスプール７０と、を備える。
【００２２】
電磁比例弁１は、電磁比例弁１から供給される制御圧により作動する弁構造体２と不図示の油路で接続されている。この油路は、電磁比例弁１と弁構造体２との間の接続ブロック内に中心軸Ａに沿って延びるように設けられる。弁構造体２は、スプール２ａを備えている。このスプール２ａは、弁構造体２において、中心軸Ａに沿って移動可能に設けられている。弁構造体２は、電磁比例弁１から出力された制御圧が導入される油室を有している。弁構造体２のスプール２ａは、電磁比例弁１から当該油室に供給された制御圧により、中心軸Ａに沿った軸方向に移動することができる。スプール２ａには、計測ロッド９１の一端が取り付けられている。計測ロッド９１は、以下で説明するように、電磁比例弁１の本体５を軸方向に貫いている。
【００２３】
本体５の軸方向における後方には、ストローク量検出ユニット５０が設けられている。図示の実施形態において、ストローク量検出ユニット５０は、カップ形状のセンサハウジング５１と、センサハウジング５１内に設けられたストロークセンサ５２と、を有する。図示の実施形態において、ストロークセンサ５２は、線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）である。ストロークセンサ５２として、ＬＶＤＴ以外のタイプの差動変圧器を用いることもできる。
【００２４】
ストロークセンサ５２は、センサハウジング５１の内側に設けられたアウターケース５３と、アウターケース５３の内側に設けられたインナーケース５４と、一次コイル（不図示）と、一組の二次コイル（不図示）と、を有している。アウターケース５３及びインナーケース５４はいずれも軸方向の前方に開口した有底の円筒形状を有する。一次コイル及び二次コイルはそれぞれ、インナーケース５４とアウターケース５３との間に保持されている。これらのコイルは、中心軸Ａに沿って第１の二次コイル、一次コイル、第２の二次コイルの順に配置されている。
【００２５】
インナーケース５４の径方向内側の内部空間には、計測ロッド９１の先端に設けられたコア９２が配置されている。コア９２は、計測ロッド９１の軸方向における移動に伴って（すなわち、スプール２ａの軸方向における移動に伴って）軸方向に移動する。コア９１は、円柱形状を有する。コア９１は、計測ロッド９１と一体に軸方向において変位する。コア２５は、例えば、パーマロイ、電磁軟鉄、またはこれら以外の磁性体材料から成る。
【００２６】
一次コイルは、交流の入力電圧によって励磁される。二次コイルは、コア９２を介して一次コイルと磁気結合する。よって、一次コイルが励磁されることにより、一組の二次コイルには誘導電圧が生じる。
【００２７】
ストロークセンサ５２においては、弁構造体２のスプール２ａの軸方向における変位に応じてコア９１が軸方向において移動すると、一次コイル及び二次コイルに対してコア９１が相対的に移動する。ストロークセンサ５２において一次コイルが励磁されているときに当該一次コイル及び一組の二次コイルに対するコア２５の位置が変化すると、当該一組の二次コイルのうちの一方に生じる誘導電圧と他方に生じる誘導電圧との差である差動電圧が変化するため、この差動電圧に基づいてコア９１の基準位置に対する位置、すなわちストローク量が検出される。コア９１の基準位置は、差動電圧がゼロとなるヌル点におけるコア９１の位置である。コア９１はスプール２ａと一体に移動するため、差動電圧に基づいてスプール２ａのストローク量を検知することができる。差動電圧は、コントローラに対して出力される
【００２８】
駆動装置１０は、スプール７０を駆動し、当該スプール７０の軸方向における位置を制御する。駆動装置１０は、中空の駆動部ハウジング１１と、ソレノイドコイル２３と、固定鉄心２４と、プランジャー２６と、プランジャー２６に設けられた駆動ロッド２７と、を備える。
【００２９】
駆動部ハウジング１１は、中心軸Ａ方向に沿って延びる円筒形状を有する。駆動部ハウジング１１は、その内部空間と外部空間とを区画する周壁１１ａと、周壁１１ａの径方向内側に設けられたガイド壁１１ｂと、周壁１１ａの軸方向後端に設けられた円盤形状の後壁１１ｃと、を有する。周壁１１ａは円筒形状を有する。ガイド壁１１ｂは、周壁１１ａと同芯で周壁１１ａより小径の円筒形状を有する。ガイド壁１１ｂは、周壁１１ａから径方向に離間した位置に設けられる。これにより、周壁１１ａとガイド壁１１ｂとの間に空間が画定される。この周壁１１ａとガイド壁１１ｂとの間の空間にソレノイドコイル２３が設けられる。後壁１１ｃは、その径方向中央に、軸方向に延びる貫通孔１１ｄを有する。貫通孔１１ｄを第３貫通孔と呼ぶことがある。
【００３０】
駆動部ハウジング１１は中空であり、その内部空間が駆動部ハウジング１１の前方及び後方に開口している。駆動部ハウジング１１の前方の開口は、固定鉄心２４により封止されている。駆動部ハウジング１１の後方の開口は、位置検出器５０により封止されている。
【００３１】
図示の実施形態においては、センサハウジング５１は、駆動部ハウジング１１とは別部材である。駆動部ハウジング１１とは別部材のセンサハウジング５１は、駆動部ハウジング１１の後壁１１ｃに対して組み付けられる。スプール２ａのストローク量検出が不要の場合には、センサハウジング５１とは別のプラグ部材で駆動部ハウジング１１の貫通孔１１ｄを封止してもよい。この場合、電磁比例弁１は、ストロークセンサ５２を備えない。他の実施形態において、センサハウジング５１と駆動部ハウジング１１とは一体のワンピース構造を有していてもよい。この場合、ストロークセンサ５２は、電磁比例弁１に内蔵される。このように、電磁比例弁１は、ストロークセンサ５２を備えることもあるし、ストロークセンサ５２を備えないこともある。
【００３２】
プランジャー２６及び駆動ロッド２７はいずれも、ガイド壁１１ｂで画定される円筒形状の空間において中心軸Ａ上に配置されている。プランジャー２６及び駆動ロッド２７はいずれも中心軸Ａに沿って前後方向に移動可能に設けられている。プランジャー２６及び駆動ロッド２７は、一体のワンピース構造を有していてもよい。駆動ロッド２７は、プランジャー２６から軸方向前方に延びている。図示の実施形態では、駆動ロッド２７は、プランジャー２６から軸方向後方に僅かに突出している。駆動ロッド２７は、中心軸Ａに沿って延びる棒状の部材である。駆動ロッド２７は、軸方向に延びる貫通孔２７ａを有する。貫通孔２７ａは、貫通孔１１ｄと同一軸上で軸方向に延びる。例えば、貫通孔２７ａ及び貫通孔１１ｄはいずれも中心軸Ａ上を軸方向に延びる。貫通孔２７ａを第２貫通孔と呼ぶことがある。
【００３３】
プランジャー２６の少なくとも一部は磁性体から成る。プランジャー２６は、少なくともその一部がソレノイドコイル２３の径方向内側に配置される。
【００３４】
駆動部ハウジング１１の内部空間は、プランジャー２６によって区画されている。具体的には、駆動部ハウジング１１の内部区間は、軸方向においてプランジャー２６よりも後側にある第１ソレノイド室１４ａと、軸方向においてプランジャー２６よりも前側にある第２ソレノイド室１４ｂと、に区画される。第１ソレノイド室１４ａと第２ソレノイド室１４ｂとは軸方向に延びる第１接続流路ｃｐ１によって接続される。
【００３５】
ソレノイドコイル２３は、不図示のコントローラから入力される制御信号に基づいて励磁される。コントローラは、各種の演算処理を行うプロセッサと、各種プログラム及び各種データを格納するメモリと、機器インタフェースと、を備える。機器インタフェースは、ソレノイドコイル２３、ストロークセンサ５２、及びこれら以外の機器と接続される。コントローラは、ソレノイドコイル２３に制御信号（制御パルス）を出力することでプランジャー２６及び駆動ロッド２７を駆動し、これによりスプール７０の位置を切り替える。コントローラ１０は、ストロークセンサ５２からの検出信号に基づいて後述する制御ポートａｐに出力される制御圧を制御してもよい。
【００３６】
固定鉄心２４は、概ね円柱形状を有する。固定鉄心２４は、その径方向中心に軸方向に延びる貫通孔を有する。この貫通孔には、駆動ロッド２７が挿入されている。駆動ロッド２７は、固定鉄心２４から弁ユニット３０の内部空間に進入することができる。駆動ロッド２７の先端（前端）はスプール７０の基端（後端）に接している。
【００３７】
固定鉄心２４は、中心軸Ａから径方向外側にシフトした位置において軸方向に延びる第２接続流路ｃｐ２を有する。第２接続流路ｃｐ２は、第１接続流路ｃｐ１と対向する位置に設けられる。第２ソレノイド室１４ｂと後述する予備室４１とは、第２接続流路ｃｐ２によって接続されている。
【００３８】
プランジャー２６は、ソレノイドコイル２３により駆動される。すなわち、プランジャー２６は、ソレノイドコイル２３によって駆動されることにより、軸方向へ移動することができる。具体的には、ソレノイドコイル２３に励磁電流が印加されると、プランジャー２６が固定鉄心２４に吸着され、これによりプランジャー２６及び駆動ロッド２７が軸方向前方へ移動する。駆動ロッド２７が軸方向前方へ移動すると、スプール７０が駆動ロッド２７により軸方向前方に押される。このように、ソレノイドコイル２３、固定鉄心２４、プランジャー２６、及び駆動ロッド２７を有する駆動部によりスプール７０が駆動される。この駆動部は、スプール７０を駆動してその軸方向における位置を移動させることにより、制御ポートａｐに出力される制御圧を変化させることができる。
【００３９】
次に、弁ユニット３０について説明する。既述のとおり、弁ユニット３０は、弁本体４０と、弁本体４０に移動可能に設けられたスプール７０と、を備える。弁本体４０は、軸方向に延びる貫通孔４０ａを有する。貫通孔４０ａは、弁本体４０の前端４０ｃから後端まで軸方向に延びている。弁本体４０は、その後端の径方向中央に凹部４０ｂを有する。凹部４０ｂを画定する弁本体４０の上面（後面）、固定鉄心２４の前面、駆動ロッド２７、及びスプール７０により予備室４１が画定されている。
【００４０】
弁本体４０は、圧力源Ｐに接続する圧力源ポートｐｐと、タンクＴに接続するタンクポートｔｐと、制御圧が出力される制御ポートａｐと、を有する。制御ポートａｐは、貫通孔４０ａの前端付近の領域により画定される。制御ポートａｐは、制御対象の弁構造体２と不図示の流路を介して接続されている。制御ポートａｐには、弁構造体２に供給される制御圧が出力される。
【００４１】
スプール７０は、軸方向に延びる軸形状を有している。スプール７０は、貫通孔４０ａ内に軸方向において移動可能に設けられている。スプール７０の後端は、駆動ロッド２７の先端に接している。スプール７０は、中心軸Ａに沿って延びる貫通孔７０ａを有する。貫通孔７０ａは、スプールの前端７０ｂから後端７０ｃまで軸方向に延びている。貫通孔７０ａは、貫通孔１１ｄ及び貫通孔２７ａと同一軸上で軸方向に延びる。例えば、貫通孔２７ａ、貫通孔１１ｄ、及び貫通孔７０ａはいずれも中心軸Ａ上を軸方向に延びる。貫通孔７０ａを第１貫通孔と呼ぶことがある。このように、中心軸Ａ上を軸方向の前方から後方に向かって、貫通孔７０ａ、貫通孔２７ａ、及び貫通孔１１ｄが本体５の各部材を貫いている。この貫通孔７０ａ、貫通孔２７ａ、及び貫通孔１１ｄは、本体５をその前端から後端まで貫く貫通孔を構成する。本明細書において、本体５をその前端から後端まで貫く貫通孔を主貫通孔と呼ぶことがある。主貫通孔は、本体５をその前端から後端まで貫いているので、弁構造体２は、本体５の主貫通孔の前端と対向して配置されており、ストローク量検出ユニット５０は、本体５の主貫通孔の後端と対向して配置されている。言い換えると、本体５は、その前端から後端まで軸方向に延びる主貫通孔を有する。この主貫通孔は、貫通孔７０ａ、貫通孔２７ａ、及び貫通孔１１ｄを含む。当該主貫通孔は、貫通孔７０ａ、貫通孔２７ａ、及び貫通孔１１ｄ以外の貫通孔を含んでもよい。例えば、弁本体４０の前端４０ｃからスプール７０の前端７０ｂまでの区間においては、弁本体４０の貫通項４０ａが存在している。貫通孔４０ａは中心軸Ａ上を軸方向に延びているため、主貫通孔は貫通孔４０ａのうち弁本体４０の前端４０ｃからスプール７０の前端７０ｂまでの区間を含んでもよい。
【００４２】
計測ロッド９１は、この主貫通孔を通って本体５を貫通している。計測ロッド９１は、本体５の前方から突出して弁構造体２のスプール２ａまで延びており、また、本体５の後方から突出してストロークセンサ５２内まで延びている。主貫通孔に含まれる貫通孔はいずれも、計測ロッド９１の外径よりも大きな内径を有する。
【００４３】
スプール７０は、作動油が流れる複数の流路を有する。図示の実施形態において、スプール７０の貫通孔７０ａによって作動油が流れるメイン流路ｍｐが画定される。メイン流路ｍｐは、スプールの前端７０ｂから後端７０ｃまで延びる。よって、メイン流路ｍｐは、制御ポートａｐに開口している。また、スプール７０は、メイン流路ｍｐからスプール７０の外表面まで延びる第１分岐流路ｂｐ１及び第２分岐流路ｂｐ２を有する。スプール７０は、その軸方向の後端付近に、メイン流路ｍｐと予備室４１とを接続する第３接続流路ｃｐ３を有する。
【００４４】
弁ユニット３０は、弁本体４０内に配置された付勢部材８０を有している。付勢部材８０は、スプール７０を駆動ロッド２７に向けて付勢している。言い換えると、付勢部材８０は、スプール７０を中心軸Ａに沿って後方に付勢している。付勢部材８０は、例えば圧縮ばねである。
【００４５】
付勢部材８０から受ける軸方向後方への付勢力によって、スプール７０は駆動ロッド２７と常時接触している。よって、駆動ロッド２７が中心軸Ａに沿って前方へ移動すると、この駆動ロッド２７からの推力により、スプール７０も弁本体４０に対して中心軸に沿って前方へ移動する。逆に、駆動ロッド２７が中心軸Ａに沿って後方へ移動すると、スプール７０は、付勢部材８０からの付勢力により、駆動ロッド７０と接触したまま中心軸Ａに沿って後方へ移動する。駆動ロッド２７からスプール７０に対して作用する推力は、ソレノイドコイル２３の励磁電流に応じた大きさとなる。よって、ソレノイドコイル２３に印加する励磁電流の大きさを調整することにより、スプール７０の軸方向における位置を制御することができる。
【００４６】
スプール７０は、少なくとも中立位置、供給位置、又は排出位置のいずれかに切り替えられる。図２は、スプール７０が中立位置にある電磁比例弁１を示し、図３は、スプール７０が供給位置にある電磁比例弁１を示し、図４は、スプール７０が中立位置にある電磁比例弁１を示している。
【００４７】
スプール７０が図２に示されている中立位置に位置する場合、各ポートｐｐ，ｔｐ，ａｐは、互いから遮断される。この場合、制御ポートａｐに接続されている油圧機器に対しては作動油の給排がなされない。
【００４８】
スプール７０が図３に示されている供給位置に位置する場合、制御ポートａｐがメイン流路ｍｐ及び第１分岐流路ｂｐ１を介して圧力源ポートｐｐに接続し、タンクポートｔｐはその他のポートｐｐ，ａｐから遮断される。これにより、圧力源Ｐから油圧機器へ作動油が供給される。また、制御ポートａｐは、メイン流路ｍｐ、第３接続流路ｃｐ３、予備室４１、第２接続流路ｃｐ２、第２ソレノイド室１４ｂ、及び第１接続流路ｃｐ１を介して第１ソレノイド室１４ａに接続されているので、スプール７０が供給位置に位置する場合には、第１ソレノイド室１４ａは、制御ポートａｐ内の作動油の圧力である制御圧に維持される。これにより、プランジャー２６の前方にある第２ソレノイド室１４ｂの圧力と後方にある第１ソレノイド室１４ａの圧力とが等しくなる。すなわち、第１ソレノイド室１４ａと第２ソレノイド室１４ｂとが均圧となる。
【００４９】
スプール７０が、図４に示されている排出位置に位置する場合、制御ポートａｐがメイン流路ｍｐ及び第１分岐流路ｂｐ１を介してタンクポートｔｐに接続し、圧力源ポートｐｐはその他のポートｔｐ，ａｐから遮断される。これにより、油圧機器からタンクＴへ油が排出される。
【００５０】
続いて、電磁比例弁１の動作について説明する。ソレノイドコイル２３が励磁されていない場合、付勢部材８０の付勢力によって、スプール７０は図４に示されている排出位置に維持される。このとき、既述のように、制御ポートａｐからスプール７０の主流路ｍｐ及び第２分岐流路ｂｐ２を介してタンクポートｔｐに至る流路が開放される。したがって、制御ポートａｐに接続された油圧機器からタンクポートｔｐに接続されたタンクＴに油が回収される。
【００５１】
この状態から、ソレノイドコイル２３が励磁されるとプランジャー２６が駆動され、このプランジャー２６が駆動ロッド２７とともに、付勢部材８０からの付勢力に抗して軸方向前方へ移動する。このとき、駆動ロッド２７の前端はスプール７０と接しているため、スプール７０に軸方向前方への推力が作用する。この推力によって、スプール７０は、排出位置から図２に示されている中立位置に到達する。スプール７０が中立位置に位置すると、第１分岐流路ｂｐ１と圧力源ポートｐｐとの接続が遮断されたまま、第２分岐流路ｂｐ２とタンクポートｔｐとの接続も遮断される。したがって、スプール７０が中立位置に位置するときには、制御ポートａｐに接続された油圧機器からの油の排出及び当該油圧機器への油の供給は行われない。
【００５２】
ソレノイドコイル２３にさらに大きな励磁電流が印加されると、プランジャー２６及び駆動ロッド２７がさらに軸方向前方へ移動する。この駆動ロッド２７から受ける推力により、スプール７０は、図３に示されている供給位置に到達する。スプール７０が供給位置に位置すると、制御ポートａｐからスプール７０の主流路ｍｐ及び第１分岐流路ｂｐ１を介して圧力源ポートｐｐに至る流路が開放される。これにより、圧力源ポートｐｐに接続された圧力源Ｐから制御ポートａｐに接続された油圧機器へ油が供給される。スプール７０が供給位置に位置する場合における圧力源Ｐから油圧機器への油の供給量は、第１分岐流路ｂｐ１と圧力源ポートｐｐとが重なる面積、すなわち第１分岐流路ｂｐ１と圧力源ポートｐｐとのラップ量に応じて変化する。より具体的には、励磁電流流が大きい程、第１分岐流路ｂｐ１と圧力源ポートｐｐとのラップ量が大きくなり、圧力源ポートｐｐから制御ポートａｐへより多くの油が流れる。したがって、励磁電流流が大きいほど制御ポートａｐに出力される制御圧も大きくなる。
【００５３】
既述のとおり、制御ポートａｐは、メイン流路ｍｐ、第３接続流路ｃｐ３、予備室４１、第２接続流路ｃｐ２、第２ソレノイド室１４ｂ、及び第１接続流路ｃｐ１を介して第１ソレノイド室１４ａに接続されている。よって、スプール７０が供給位置に位置している間、第１ソレノイド室１４ａ及び第２ソレノイド室１４ｂはいずれも制御ポートａｐの制御圧に維持される。
【００５４】
制御ポートａｐから弁構造体２に制御圧が出力されると、弁構造体２の油室に当該制御圧が導入される。弁構造体２において、スプール２ａは、当該制御圧によって軸方向に沿って移動する。スプール２ａには計測ロッドが取り付けられているため、スプール２ａの移動に伴って計測ロッド９１及びコア９２も軸方向に移動する。よって、計測ロッド９１は、スプール２ａのストローク量に応じて軸方向に移動する。このコア９２のストローク量がストロークセンサ５２によって検出される。ストロークセンサ５２によって検出されたストローク量は、検出信号としてコントローラに出力される。コントローラは、ストロークセンサ５２から取得した検出信号に基づいてコア９２のストローク量（スプール２ａのストローク量に等しい）を決定し、この決定されたストローク量に応じた制御を行う。
【００５５】
続いて、図５及び図６を参照して、電磁比例弁１のアプリケーションの例について説明する。図５は、電磁比例弁１を備える方向切替弁１００を説明するブロック図である。図示のように、方向切替弁１００は、電磁比例弁１と、電磁比例弁１から供給される制御圧により作動する弁構造体２と、を備える。弁構造体２は、スプール２ａを備えており、電磁比例弁１から出力される制御圧によって当該スプール２ａの位置を切り替えることにより、不図示の油圧シリンダへの作動油の供給量を調整する。
【００５６】
図６は、方向切替弁１００を備える建設機械２００を説明するブロック図である。建設機械２００は、方向切替弁１００を備える。建設機械は、例えば油圧により作動する油圧ショベルである。建設機械２００は、様々な油圧シリンダを備える。建設機械２００が備える油圧シリンダには、ブームを駆動するブームシリンダ、アームを駆動するアームシリンダ、バケットを駆動するバケットシリンダ、及びこれら以外の油圧シリンダが含まれる。方向切替弁１００は、建設機械２００に備えられる油圧シリンダに対する作動油の供給量を制御する。
【００５７】
続いて、上記実施形態が奏する作用効果について説明する。上記の実施形態による電磁比例弁１は、その前端から後端まで軸方向に延びる本体５と、本体５の前端に設けられた制御ポートａｐと、を備えている。この制御ポートａｐには、制御対象の弁構造体２に供給される制御圧が出力される。本体５は、その前端から後端まで軸方向に延びる主貫通孔を有している。この主貫通孔は、貫通孔７０ａ、貫通孔２７ａ、及び貫通孔１１ｄを含んでいる。当該主貫通孔は、弁構造体２のスプール２ａのストローク量を検出するための計測ロッド９１が通過できる内径を有する。これにより、電磁比例弁１及び当該電磁比例弁１で駆動されるスプール２ａを計測ロッド９１と同軸上に配置することができる。これにより、各部材が同一軸上に配置された簡素な機構により、電磁比例弁１からの制御圧により作動する弁構造体２のスプール２ａのストローク量を検出することができる。これにより、電位比例弁１が計測ロッド９１から径方向にシフトした位置に設けられる場合と比較して、弁構造体２と電磁比例弁１とを接続する接続ブロックを小型化することができる。
【００５８】
上記の実施形態において、本体５は、その前端が弁構造体２と対向するように配置されている。これにより、本体５の前端に設けられた制御ポートから出力される制御圧を容易に弁構造体２に導入することができる。
【００５９】
上記の実施形態において、本体５は、スプール７０を駆動する駆動部を収容する駆動部ハウジング１１を有し、ストロークセンサは、駆動部ハウジング１１と一体のセンサハウジング５１内に設けられている。これにより、ストロークセンサを電磁比例弁１に内蔵することができる。よって、弁構造体２のスプール２ａのストローク量をよりコンパクトな機構で検出することができる。
【００６０】
本明細書で説明された各構成要素の寸法、材料、及び配置は、実施形態中で明示的に説明されたものに限定されず、この各構成要素は、本発明の範囲に含まれうる任意の寸法、材料、及び配置を有するように変形することができる。また、本明細書において明示的に説明していない構成要素を、説明した実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。
【００６１】
本明細書及び添付図面で明示された駆動装置１０及び弁ユニット３０の構成部材の具体的な形状、配置、機能、及び材料は例示である。本発明の趣旨に反しない限り、駆動装置１０及び弁ユニット３０の各構成部材の形状、配置、機能、及び材料は、適宜変更され得る。例えば、駆動装置１０は、ソレノイドコイル２３に励磁電流を流した際に、駆動ロッド２７が軸方向後方へ移動するように駆動ロッドを駆動してもよい。
【００６２】
電磁比例弁１からの制御圧により駆動される弁構造体２は、本明細書で例示されたものには限られない。弁構造体２として、電磁比例弁１からの制御圧により移動する可動部材を含む様々な油圧装置を用いることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  電磁比例弁
１０  駆動装置
１１  駆動部ハウジング
１４ａ  第１ソレノイド室１４ａ
１４ｂ  第２ソレノイド室１４ｂ
２３  ソレノイドコイル
２４  固定鉄心
２６  プランジャー
２７  駆動ロッド
３０  弁ユニット
４０  弁本体
５０  ストローク量検出ユニット
５２  ストロークセンサ
７０  スプール
８０  付勢部材
９１  計測ロッド
９２  コア
Ｐ  圧力源
Ｔ  タンク
ａｐ  制御ポート
ｐｐ  圧力源ポート
ｔｐ  タンクポート
ｍｐ  メイン流路
ｃｐ１  第１接続流路
ｃｐ２  第２接続流路
ｃｐ３  第３接続流路
【図１】
2020094601.tif 000003
【図２】
2020094601.tif 000004
【図３】
2020094601.tif 000005
【図４】
2020094601.tif 000006
【図５】
2020094601.tif 000007
【図６】
2020094601.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月4日(2020.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による電磁比例弁の外観を模式的に示す図である。
【図２】図１の電磁比例弁の縦断面図である。図２においては、スプールが中立位置にある。
【図３】図１の電磁比例弁の縦断面図である。図３においては、スプールが供給位置にある。
【図４】図１の電磁比例弁の縦断面図である。図４においては、スプールが排出位置にある。
【図５】図１の電磁比例弁を備える方向切替弁を説明するブロック図である。
【図６】図５の方向切替弁を備える建設機械を説明するブロック図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
インナーケース５４の径方向内側の内部空間には、計測ロッド９１の先端に設けられた
コア９２が配置されている。コア９２は、計測ロッド９１の軸方向における移動に伴って
（すなわち、スプール２ａの軸方向における移動に伴って）軸方向に移動する。コア９２
は、円柱形状を有する。コア９２は、計測ロッド９１と一体に軸方向において変位する。
コア９２は、例えば、パーマロイ、電磁軟鉄、またはこれら以外の磁性体材料から成る。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
ストロークセンサ５２においては、弁構造体２のスプール２ａの軸方向における変位に
応じてコア９２が軸方向において移動すると、一次コイル及び二次コイルに対してコア９２が相対的に移動する。ストロークセンサ５２において一次コイルが励磁されているときに当該一次コイル及び一組の二次コイルに対するコア９２の位置が変化すると、当該一組の二次コイルのうちの一方に生じる誘導電圧と他方に生じる誘導電圧との差である差動電圧が変化するため、この差動電圧に基づいてコア９２の基準位置に対する位置、すなわちストローク量が検出される。コア９２の基準位置は、差動電圧がゼロとなるヌル点におけるコア９２の位置である。コア９２はスプール２ａと一体に移動するため、差動電圧に基づいてスプール２ａのストローク量を検知することができる。差動電圧は、コントローラに対して出力される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
付勢部材８０から受ける軸方向後方への付勢力によって、スプール７０は駆動ロッド２
７と常時接触している。よって、駆動ロッド２７が中心軸Ａに沿って前方へ移動すると、
この駆動ロッド２７からの推力により、スプール７０も弁本体４０に対して中心軸に沿っ
て前方へ移動する。逆に、駆動ロッド２７が中心軸Ａに沿って後方へ移動すると、スプー
ル７０は、付勢部材８０からの付勢力により、駆動ロッド２７と接触したまま中心軸Ａに
沿って後方へ移動する。駆動ロッド２７からスプール７０に対して作用する推力は、ソレ
ノイドコイル２３の励磁電流に応じた大きさとなる。よって、ソレノイドコイル２３に印
加する励磁電流の大きさを調整することにより、スプール７０の軸方向における位置を制
御することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
スプール７０は、少なくとも中立位置、供給位置、又は排出位置のいずれかに切り替え
られる。図２は、スプール７０が中立位置にある電磁比例弁１を示し、図３は、スプール
７０が供給位置にある電磁比例弁１を示し、図４は、スプール７０が排出位置にある電磁
比例弁１を示している。