(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングには、タンクポートと、ポンプポートと、出力ポートとを形成するとともに、複数のプランジャを摺動自在に設け、このプランジャと同軸に備えたプッシュロッドとの間にスプリングを介在させ、上記ケーシングに対して回動自在に設けた操作レバーを操作することにより、プッシュロッドを押し込みながらスプリングの弾性力に抗してプランジャを移動させ、プランジャの受圧面に作用する出力ポート側の圧力と弾性力とをバランスさせながら、上記プランジャの移動量に応じてポンプポートの開度を制御する構成にしたパイロットバルブにおいて、上記各ポートを、プランジャ先端に向かって、タンクポート、出力ポート、ポンプポートの順に形成するとともに、プランジャ外周には環状溝を形成し、この環状溝を介して、出力ポートがタンクポートあるいはポンプポートと連通する構成にする一方、ケーシングに形成した圧力室にプランジャ先端を臨ませるとともに、この圧力室を出力ポートに連通させてなり、かつ、上記プッシュロッドにはそのプッシュロッドと一体に移動する磁性体からなる吸着部材を設けるとともに、この吸着部材に対向して電磁デテントを設け、操作レバーを最大に傾けたとき、吸着部材が電磁デテントに吸着してその最大操作角を維持する構成にしたことを特徴とするパイロットバルブ。
【請求項２】
プランジャと対向する位置にガイド部材を設け、このガイド部材には軸部材を摺動自在に保持させる一方、この軸部材の下端には受け部材を固定するとともに、プランジャ側にも受け部材を固定し、これら両受け部材を対向させて、その対向部間に第１および第２スプリングを介在させ、上記軸部材の下端に設けた受け部材とケーシングに設けた段部との間に第３スプリングを介在させ、さらに、上記受け部材とは別の受け部材を上記ガイド部材に接触させ、この受け部材とケーシング内に設けるとともに上記段部とは別の段部との間に第４スプリングを介在させ、第１〜第４スプリングが段階的にたわむ構成にした請求項１記載のパイロットバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は各種産業機械に使用されるパイロットバルブに係り、操作レバーの操作量に応じて出力を制御できるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示した従来例は、ケーシングＣに４個のバルブ機構を組み込んでいるが、この図では、２個のバルブ機構しか現れない。ただし、これらのバルブ機構の構成は同様なので、以下には、図３に現れた２個のバルブ機構について、それぞれ共通の構成要素には同一符号を付けて説明する。なお、ケーシングＣは、ボディ１と４個の筒部材２０とで、構成している。
ボディ１の底部には、出力ポート２を形成し、これに連続させて、プランジャ挿入孔３と、組み付け室４を直列に形成している。なお、ボディ１にはタンクポート１０を形成し、組み付け室４をこのタンクポート１０に常時連通させている。
【０００３】
上記プランジャ挿入孔３には、プランジャ５を摺動自在に挿入している。このプランジャ５には、その側面に開口５ａ形成するとともに、プランジャ５の軸線に沿って通路５ｂを形成している。そして、上記開口５ａは、通路５ｂを介して出力ポート２に、常時連通している。
また、プランジャ挿入孔３の中間部分には、環状のポンプ流路６を形成し、このポンプ流路６をボディ１に形成したポンプポート７に連通している。
そして、上記プランジャ５の上端を、プランジャ挿入孔３の上部に形成した組み付け室４に突出させるとともに、その突出部に筒部材１２を固定している。この筒部材１２の上端には、つばを形成し、このつばと組み付け室４の底部との間に第１スプリング１３を介在させている。
【０００４】
一方、この組み付け室４の上端には、下側に筒部を形成したガイド部材９を取り付け、このガイド部材９に、軸部材１１を摺動自在に挿入している。この軸部材１１は、その上側を大径部とし、下側を小径部とするとともに、これら大径部と小径部との境界部分に段部を形成している。
そして、上記小径部には、筒部を形成した円板状の受け部材１７とつばを形成した筒部材１８とを摺動自在に設けるとともに、これら両部材１７、１８を上下において対向させている。また、筒部材１８は、軸部材１１の下端に固定したリングによって、軸部材１１から外れないようになっている。
【０００５】
上記のようにした両部材１７、１８間には、伸長力を保持した第２スプリング１４を介在させている。したがって、この第２スプリングのバネ力の作用で、通常は、受け部材１７が前記段部に圧接し、筒部材１８が上記リングに圧接する。このようにした筒部材１８の下端面には、第１スプリング１３で押し上げられた筒部材１２の上端面が接触している。
したがって、これら第１スプリング１３及び第２スプリング１４の作用で、プランジャ５と軸部材１１とが図示のノーマル位置を保つ。
このノーマル位置におけるプランジャ５は、開口５ａをポンプ流路６と組み付け室４との中間に位置させ、その開口５ａを閉じた状態に維持する。
一方、ノーマル位置における軸部材１１は、受け部材１７に規制されて、前記段部を、ガイド部材９の底部と同一レベルに保つ。
【０００６】
また、上記受け部材１７と筒部材１８との間には、第２スプリング１４とは別の第３スプリング１５を介在させている。ただし、この第３スプリング１５の長さは、最大間隔を維持している両部材１７、１８間の長さよりも短くしている。したがって、軸部材１１が押し下げられたとき、まず最初に第２スプリング１４がたわみ、少したってから第３スプリング１５がたわむことになる。
【０００７】
上記ガイド部材９の下方内周には、環状突部を形成した筒部材１９を組み込んでいる。このようにした筒部材１９は、図示の位置から上方への移動が規制されているが、それよりも下方に対しては摺動自在である。
そして、この筒部材１９の上記環状突部と組み付け室４の中段部との間に第４スプリング１６を介在させている。また、軸部材１１が前記ノーマル位置にあるとき、この筒部材１９の上端と受け部材１７の円板部分との間には、一定の間隔が保たれるようにしている。そして、軸部材１１とともに受け部材１７が下降すると、この受け部材１７の円板部分と筒部材１９とがぶつかり、以後第４スプリング１６をたわませる。
【０００８】
ボディ１に形成した組み付け室４の上部開口部分に台座２４を固定し、この台座２４に、筒部材２０を固定している。そして、この筒部材２０の上端には、電磁デテント２１を固定している。この電磁デテント２１には、プッシュロッド２２を摺動自在に挿入し、このプッシュロッド２２の下端には、磁性体からなる吸着部材２３を固定している。
そして、上記台座２４と、吸着部材２３との間には、第５スプリング２５を介在させている。したがって、プッシュロッド２２は、その先端を電磁デテント２１から突出させた図示のノーマル位置を保つ。
【０００９】
また、上記電磁デテント２１には、複数の電磁デテント２１を束ねる機能を果す固定部材２６を固定している。しかも、この固定部材２６の中心部分には、操作レバー２８を回動自在に取り付けるとともに、この操作レバー２８にはフランジ２７を固定している。そして、このフランジ２７には、前記した複数のスプリングの作用で、上方に押し上げられたプッシュロッド２２が、常時接触する構成にしている。したがって、全てのプッシュロッド２２に対する押し上げ力を等しくすることによって、ノーマル時には操作レバー２８が垂直に保たれる。
【００１０】
また、操作レバー２８を図面矢印方向に倒したとすると、フランジ２７が図面右方向に傾き、図中右側のプッシュロッド２２を押し込む。このとき、左側のプッシュロッド２２及び吸着部材２３が、上方に押し上げられる。そして、この吸着部材２３が電磁デテント２１に当たったとき、操作レバー２８の操作角が最大になるが、このとき、上記電磁デテント２１が吸着部材２３を吸着する。したがって、操作レバー２８は、その最大角を維持した状態が保たれることになる。
【００１１】
次に、このバルブの作用を説明する。
プランジャ５が、図示のノーマル位置にあるときは、開口５ａが、ボディ１に形成したポンプ流路６と食い違い、ポンプポート７と出力ポート２との連通は遮断されている。一方、通路５ｂの上部に形成した連通孔５ｃは、組み付け室４側に開口している。
したがって、このノーマル位置にあっては、出力ポート２が、通路５ｂ→連通孔５ｃ→組み付け室４を経由してタンクポート１０に連通している。
【００１２】
いま、操作レバー２８を前記矢印方向に操作して、プッシュロッド２２を押し込むと、それにともなって、軸部材１１も押し込まれる。
このように軸部材１１が押し込まれると、まず最初に第１スプリング１３がたわむとともに、操作レバー２８の操作量に応じて、その他のスプリングも順次たわむ。
上記のように軸部材１１が押し込まれれば、プランジャ５も下降する。プランジャ５が図中下方に移動すると、連通孔５ｃが、組み付け室４から離れて、通路５ｂとタンクポート１０との連通を遮断する。そして、開口５ａがポンプ流路６とラップすると、ポンプポート７からの圧油が通路５ｂを介して出力ポート２へ供給される。このときの出力ポート２への供給圧力は、開口５ａとポンプポート７とのラップ量、つまり、ポンプポート７の開度と、そこを流れる流量とによって決まる。
【００１３】
そして、プランジャ５の底面である受圧面８には、出力ポート２側の圧力が作用している。同時に、プランジャ５には、組み付け室４に設けた複数のスプリングの弾性力が下方に向かって作用している。したがって、プランジャ５は、受圧面８に作用する圧力と、スプリングの弾性力とがバランスした位置に保たれる。そして、このプランジャ５の位置に応じて、ポンプポート７の開度が制御される。
もし、プランジャ５の受圧面８に対する圧力が、上記弾性力より大きくなった場合には、プランジャ５を押し上げて、ポンプポート７に対する開口５ａの開度を小さくする。逆に、受圧面８に対する圧力が、上記弾性力よりも小さくなれば、今度は、プランジャ５が上記弾性力で押し下げられ、上記開口５ａの開度を大きくする。このようにして、操作レバー８の操作量に応じた圧力を一定に保つようにしている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のパイロットバルブでは、出力ポート２を、ポンプポート７またはタンクポート１０と連通させるための通路５ｂが、プランジャ５内に形成されているので、その通路５ｂの分だけ、プランジャ５の径を大きくしなければならない。特に、出力ポート２へは、充分な油量を供給できるように通路５の径をある程度大きくしなければならないので、プランジャ径を大きくせざるをえない。
このように、プランジャ径が大きいと、受圧面積８が大きくなり、その分、それにバランスさせるスプリングの弾性力も大きくしなければならない。そのため、操作が重くなるという問題があった。
また、プランジャ径が大きいと、プランジャ５の側面とプランジャ挿入孔２との間の摺動面積が大きくなるので、摩擦力も大きくなり、やはり、操作が重くなる。
【００１５】
そして、スプリングの弾性力を大きくするために、スプリングが大きくなれば、スプリング受けなど、その他の部品も大型化して、部品コストが高くなってしまう。
また、プランジャ径や、その他の部品が大型化して、全体の重量が大きくなり、操作状態を保持するための、電磁デテント２１の吸着力を強くしなければならない。そのために、コイルを大きくしなければならず、さらに、部品コストが高くなってしまう。
この発明の目的は、プランジャを小径にできるようにして、装置を小型化して、上記従来の問題を解決したバルブを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ケーシングには、タンクポートと、ポンプポートと、出力ポートとを形成するとともに、複数のプランジャを摺動自在に設け、このプランジャと同軸に備えたプッシュロッドとの間にスプリングを介在させ、上記ケーシングに対して回動自在に設けた操作レバーを操作することにより、プッシュロッドを押し込みながらスプリングの弾性力に抗してプランジャを移動させ、プランジャの受圧面に作用する出力ポート側の圧力と弾性力とをバランスさせながら、上記プランジャの移動量に応じてポンプポートの開度を制御する構成にしたパイロットバルブを前提にする。
上記のバルブを前提にしつつ、この発明は、各ポートを、プランジャ先端に向かって、タンクポート、出力ポート、ポンプポートの順に形成するとともに、プランジャ外周には環状溝を形成し、この環状溝を介して、出力ポートがタンクポートあるいはポンプポートと連通する構成にする一方、ケーシングに形成した圧力室にプランジャ先端を臨ませるとともに、この圧力室を出力ポートに連通させてなり、かつ、上記プッシュロッドにはそのプッシュロッドと一体に移動する磁性体からなる吸着部材を設けるとともに、この吸着部材に対向して電磁デテントを設け、操作レバーを最大に傾けたとき、吸着部材が電磁デテントに吸着してその最大操作角を維持する構成にした点に特徴を有する。
【００１７】
第２の発明は、プランジャと対向する位置にガイド部材を設け、このガイド部材には軸部材を摺動自在に保持させる一方、この軸部材の下端には受け部材を固定するとともに、プランジャ側にも受け部材を固定し、これら両受け部材を対向させて、その対向部間に第１および第２スプリングを介在させ、上記軸部材の下端に設けた受け部材とケーシングに設けた段部との間に第３スプリングを介在させ、さらに、上記受け部材とは別の受け部材を上記ガイド部材に接触させ、この受け部材とケーシング内に設けるとともに上記段部とは別の段部との間に第４スプリングを介在させ、第１〜４スプリングが段階的にたわむ構成にした点に特徴を有する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１に示した第１実施例では、出力ポート２を、タンクポート１０とポンプポート７との中間に位置させている。また、プランジャ挿入孔３にはプランジャ３０を摺動自在に挿入しているが、この挿入孔３の先端をプラグで閉鎖し、このプラグとプランジャ３０との間に、圧力室３２を形成している。
そして、プランジャ３０の外周に環状溝３１を形成している。そして、この環状溝３１は、プランジャ３０の移動位置に係わりなく、上記出力ポート２に常時連通している。ただし、この環状溝３１は、プランジャ３０がノーマル位置にあるとき、組み付け室４にラップする。しかし、プランジャ３０が下降したとき、環状溝３１と組み付け室４とが食い違って、それらの連通が遮断される構成にしている。
【００１９】
また、プランジャ３０内には、軸方向に圧力導入路３０ｂを形成しているが、この圧力導入路３０ｂは、プランジャ３０に形成した開口３０ａを介して上記環状溝３１に連通している。
上記組み付け室４内には、下方からプランジャ３０が突出し、上方からは、軸部材３７の下端が突出している。そして、これら軸部材３７およびプランジャ３０の外側には、第１〜第４スプリング３３〜３６を設けているが、それらの位置は次のようにしている。
【００２０】
組み付け室４に突出した軸部材３７には環状突部３７ａを形成してる。そして、この環状突部３７ａを囲むようにして受け部材３９を設けているが、この受け部材３９は、従来と同様にしたガイド部材９に直接接触するようにしている。また、この受け部材３９と組み付け室４の中腹部に形成した段部との間に第４スプリング３６を介在させている。したがって、受け部材３９は、ノーマル位置において、ガイド部材９に直接接触した状態を保つ。
また、上記軸部材３７の下端には、中空部３８を形成している。この中空部３８の中に、プランジャ３０の上端に形成したフランジ部を摺動自在に挿入するとともに、中空部３８の下側にストッパ４０を固定している。このストッパ４０によって、プランジャ３０が中空部３８から抜けないようになっている。
その上で、上記軸部材３７の下端を覆うようにして、受け部材４１を、設けている。
【００２１】
上記のようにした受け部材４１は、その内側から、第１受け部４１ａ、第２受け部４１ｂ、第３受け部４１ｃを形成している。そして、上記第３受け部４１ｃと組み付け室４の底部との間に第３スプリング３５を介在させている。
また、プランジャ３０には受け部材４２を摺動自在にはめるとともに、プランジャ３０の中間には段部を形成し、上記受け部材４２を止めている。この受け部材４２には、第１、２受け部４２ａ、４２ｂを形成しているが、これら第１、２受け部４２ａ、４２ｂは、受け部材４１の第１、２受け部４１ａ、４１ｂに対向させている。そして、対向するそれぞれの受け部間には、内側から、第１スプリング３３、第２スプリング３４を介在させている。
なお、図示のノーマル状態で、第１スプリング３３は、上下の受け部間の対向間隔より短く、上端が受け部材４１には接していない。
【００２２】
次に、このバルブの作用を説明する。
プランジャ３０が、図示のノーマル位置にあるときは、環状溝３１とポンプ流路６とが食い違っているので、ポンプポート７と出力ポート２とが遮断される。一方、環状溝３１が組み付け室４側に連通しているので、この環状溝３１を介して出力ポート２が、タンクポート１０に連通する。また、環状溝３１に開口した開口３０ａも当然のこととしてタンクポート１０に連通するので、圧力室３２もタンク圧に保たれる。
【００２３】
上記の状態から操作レバー２８を操作して、プッシュロッド２２を押し込むと、それにともなって、プランジャ３０も移動する。プランジャ３０が図中下方に移動すると、環状溝３１が組み付け室４から離れて、ポンプポート７との連通を遮断する。とともに、環状溝３１がポンプ流路６と出力ポート２の両方にラップし、ポンプポート７からの圧油が、環状溝３１を介して出力ポート２へ供給される。このときの出力ポート２への供給圧力は、環状溝３１とポンプ流路６とのラップ量、つまり、ポンプポート７の開度と、そこを流れる流量とによって決まる。
【００２４】
また、圧力室３２には、開口３０ａ及び圧力導入路３０ｂを通って、上記供給圧が導入される。したがって、プランジャ３０の受圧面２９には、出力ポート２側の供給圧力が作用する。同時に、プランジャ３０には、組み付け室４内に設置した第１〜第４スプリング３３、３４、３５、３６の弾性力が下方に向かって作用している。したがって、プランジャ３０は、受圧面２９に作用している圧力と、スプリングの弾性力とがバランスした位置に保たれる。この位置に応じて、ポンプポート７の開度が制御される。この原理は、前記従来と同様である。
【００２５】
なお、組み付け室４および筒部材２０に、設置した５個のスプリングは、従来例と同様に、段階的に作用する。
まず、プッシュロッド２２を押し込むと、軸部材３７と吸着部材２３が移動し、第５スプリング２５が押し縮められる。このようにプッシュロッド２２と一体に軸部材３７が移動するので、それにともなって受け部材４１が押し下げられ、第２スプリング３４と第３スプリング３５の両方を押す。このとき、第２スプリング３４が、受け部材４２を押すので、プランジャ３０も移動する。
軸部材３７とともに受け部材４１が、さらに下方へ移動して、第１スプリング３３の上端に接すると、第１スプリング３３の押圧力が作用する。これと同時に軸部材３７の環状突部３７ａが、受け部材３９の下端に形成した押下部３９ａに突き当たって、この押下部３９ａを上から押す。押下部３９ａが押し下げられると、第４スプリング３６の弾性力も加わる。
【００２６】
以上のように、プランジャ３０の外周に、環状溝３１を形成し、この環状溝３１を介して、出力ポート２が、タンクポート１０あるいはポンプポート７と連通するようにしたので、従来のように、プランジャ３０の内部には、出力ポート２とタンクポート１０とを連通する通路を必要としない。したがって、プランジャ径を小さくすることができる。プランジャ径が小さくなった分、プランジャの受圧面２９も小さくなり、操作力を小さくできる。
【００２７】
また、プランジャ３０の側面とプランジャ挿入孔３との間の摺動面積が大きいと、摩擦力が大きくなるが、この実施例では、プランジャ径が小さくなった分、摩擦力も小さくなる。そのうえ、プランジャ３０の外周に環状溝３１を形成した分、プランジャ挿入孔３とプランジャ３０の間の摺動面積が、さらに小さくなった。
なお、圧力導入路３０ｂは、出力ポート２に圧油を供給するための流路と違って、流量は必要でないので、それほど太くする必要が無い。そのため、プランジャ３０内に、圧力導入路３０ｂを形成しても、プランジャ径を従来のように大きくしなくてもすむ。
【００２８】
図２に示す第２実施例は、出力ポート２と圧力室３２とを、ボディ１に形成した圧力導入路４３を介して直接連通させたもので、この点が、第１実施例と相違する。その他の構成と作用は、第１実施例と同様なので、その詳細な説明を省略する。
上記のようにした第２実施例では、圧力導入路４３をボディ１に直接形成したので、プランジャ４４には、第１実施例のように圧力導入路を形成しなくてもよくなる。その分、第１実施例の場合よりも、プランジャの径をさらに小さくすることができる。したがって、プランジャ４４を移動させるための操作力を小さくすることができる。これにともなって、電磁デテント２１のコイルをコンパクト化し、コストダウンすることができる。
【００２９】
【発明の効果】
第１の発明は、プランジャ外周に形成した環状溝を介して、出力ポートがタンクポートあるいはポンプポートと連通するようにしたので、出力ポートとタンクポートとを連通する通路をプランジャ内部に形成する必要がなくなった。そのため、プランジャ径を小さくすることができる。
これにより、プランジャの受圧面積が小さくなるので、受圧面に作用する圧力が小さくなり、それにバランスさせる弾性力も小さくできる。
弾性力を小さくできるため、スプリングを小型化したり、スプリング受け部材の構造を簡略化したりでき、部品コストを低減できる。
また、プランジャ径が小さくなると、ボディとの間の摺動部分の面積が小さくなり、摩擦力も低減できる。
そのうえ、プランジャの外周に環状溝を形成したので、ボディとの間の摺動部分の面積が小さくなり、さらに摩擦力が低減する。
これによって、プランジャの作動抵抗が小さくなり、操作力を低減することができた。
また、プランジャやその他の部品を小型化できることにより、電磁デテントのコイルを小さくし、コスト低減を図ることもできる。
さらに、電磁デテントを設けたので、操作レバーを最大操作角に保つことができるとともに、プランジャの受圧面積が小さくなるので、電磁デテントも小型化できる。
第２の発明によれば、ケーシング内に第１〜第４スプリングを設けることができ、それだけバネ力を段階的に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の断面図である。
【図２】第２実施例の断面図である。
【図３】従来例の断面図である。
【符号の説明】
Ｃ          ケーシング
２          出力ポート
７          ポンプポート
１０        タンクポート
２２        プッシュロッド
２５        第５スプリング
２８        操作レバー
２９        受圧面
３０、４４  プランジャ
３３〜３６  第１〜第４スプリング
３０ｂ      圧力導入路
３１        環状溝
４３        圧力導入路
【図１】
0003624067.tif 000002
【図２】
0003624067.tif 000003
【図３】
0003624067.tif 000004