(57)【要約】【課題】コンパクトな構成で、負荷圧の作用方向とパイロット圧の作用方向とを対向させることが可能なスプール弁を提供する。【解決手段】スプール弁１０は、弁本体２０と、弁本体２０内で軸線方向に移動可能に収容され、軸線方向一端側に負荷圧が作用する負荷圧作用面３１が形成されるとともに、軸線方向他端側にパイロット圧が作用するパイロット圧作用面３２が形成されたスプール３０とを備えている。スプール３０は、スプール本体部３３と、スプール本体部３３から拡径されたショルダー部３４とを有し、ショルダー部３４は、軸線方向他端側に位置する第１作用面３４ａと、軸線方向一端側に位置する第２作用面３４ｂとを有する。スプール３０には、負荷圧作用面３１と第１作用面３４ａとを互いに連通する第１連通孔３５と、パイロット圧作用面３２と第２作用面３４ｂとを互いに連通する第２連通孔３６とが形成されている。【選択図】図１
2018035884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁本体と、
前記弁本体内で軸線方向に移動可能に収容され、軸線方向一端側に負荷圧が作用する負荷圧作用面が形成されるとともに、軸線方向他端側にパイロット圧が作用するパイロット圧作用面が形成されたスプールとを備え、
前記スプールは、スプール本体部と、前記スプール本体部から拡径されたショルダー部とを有し、
前記ショルダー部は、前記軸線方向他端側に位置する第１作用面と、前記軸線方向一端側に位置する第２作用面とを有し、
前記スプールには、前記負荷圧作用面と前記ショルダー部の前記第１作用面とを互いに連通する第１連通孔と、前記パイロット圧作用面と前記ショルダー部の前記第２作用面とを互いに連通する第２連通孔とが形成されている、スプール弁。
【請求項２】
前記負荷圧作用面の面積と前記ショルダー部の前記第１作用面の面積とが互いに等しい、請求項１に記載のスプール弁。
【請求項３】
前記パイロット圧作用面の面積は、前記ショルダー部の前記第２作用面の面積よりも小さい、請求項１又は２に記載のスプール弁。
【請求項４】
前記パイロット圧作用面にパイロット圧が作用した際、前記ショルダー部の前記第２作用面にパイロット圧が作用することにより、前記スプールが前記軸線方向他端側に移動する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のスプール弁。
【請求項５】
前記スプールを前記軸線方向一端側に押圧する第１付勢部材を更に備えた、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のスプール弁。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のスプール弁と、
前記スプール弁の前記軸線方向他端側に連結され、前記スプール弁の前記パイロット圧作用面にパイロット圧を作用させる電磁比例弁とを備えた、弁システム。
【請求項７】
前記電磁比例弁は、電磁比例弁本体と、前記電磁比例弁本体内で軸線方向に移動可能に収容された電磁比例弁スプールと、前記電磁比例弁本体に設けられ、前記電磁比例弁スプールを前記軸線方向一端側に押圧する駆動装置とを有し、
前記スプール弁の前記スプールと、前記電磁比例弁の前記電磁比例弁スプールとが、第２付勢部材によって互いに連結されている、請求項６に記載の弁システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプール弁および弁システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パイロット圧の作用の有無により、スプールを移動させるスプール弁が知られている。従来のスプール弁では、負荷圧の作用方向に対して、パイロット圧を負荷圧の作用方向とは異なる方向（作用方向に直交する方向）から作用させて、スプールの移動を制御することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、従来のスプール弁を有する流体機器のように、負荷圧の作用方向に直交する方向からパイロット圧を供給する場合、大きなスペースが必要となり、流体機器が大型化してしまう問題がある。しかしながら、例えば流体機器のレイアウト上の理由等により、負荷圧の作用方向とパイロット圧の作用方向とが互いに対向するように配置することが求められる場合もある。
【０００４】
この場合、例えば、スプールに対する負荷圧の作用方向とパイロット圧の作用方向とを対向させ、これらの圧力比に応じて負荷圧の作用面の面積とパイロット圧の作用面の面積とを設定することも考えられる。しかしながら、一般に、パイロット圧は負荷圧に比べると非常に小さい。このため、負荷圧の作用面の面積とパイロット圧の作用面の面積とを調整することによってパイロット圧と負荷圧とを均衡させようとすると、流体機器が非常に大きな構造となるため、実用的でない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平４−５４１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであって、コンパクトな構成で、負荷圧の作用方向とパイロット圧の作用方向とを対向させることが可能なスプール弁および弁システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、弁本体と、前記弁本体内で軸線方向に移動可能に収容され、軸線方向一端側に負荷圧が作用する負荷圧作用面が形成されるとともに、軸線方向他端側にパイロット圧が作用するパイロット圧作用面が形成されたスプールとを備え、前記スプールは、スプール本体部と、前記スプール本体部から拡径されたショルダー部とを有し、前記ショルダー部は、前記軸線方向他端側に位置する第１作用面と、前記軸線方向一端側に位置する第２作用面とを有し、前記スプールには、前記負荷圧作用面と前記ショルダー部の前記第１作用面とを互いに連通する第１連通孔と、前記パイロット圧作用面と前記ショルダー部の前記第２作用面とを互いに連通する第２連通孔とが形成されている、スプール弁である。
【０００８】
本発明は、前記負荷圧作用面の面積と前記ショルダー部の前記第１作用面の面積とが互いに等しい、スプール弁である。
【０００９】
本発明は、前記パイロット圧作用面の面積は、前記ショルダー部の前記第２作用面の面積よりも小さい、スプール弁である。
【００１０】
本発明は、前記パイロット圧作用面にパイロット圧が作用した際、前記ショルダー部の前記第２作用面にパイロット圧が作用することにより、前記スプールが前記軸線方向他端側に移動する、スプール弁である。
【００１１】
本発明は、前記スプールを前記軸線方向一端側に押圧する第１付勢部材を更に備えた、スプール弁である。
【００１２】
本発明は、前記スプール弁と、前記スプール弁の前記軸線方向他端側に連結され、前記スプール弁の前記パイロット圧作用面にパイロット圧を作用させる電磁比例弁とを備えた、弁システムである。
【００１３】
本発明は、前記電磁比例弁は、電磁比例弁本体と、前記電磁比例弁本体内で軸線方向に移動可能に収容された電磁比例弁スプールと、前記電磁比例弁本体に設けられ、前記電磁比例弁スプールを前記軸線方向一端側に押圧する駆動装置とを有し、前記スプール弁の前記スプールと、前記電磁比例弁の前記電磁比例弁スプールとが、第２付勢部材によって互いに連結されている、弁システムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コンパクトな構成で、負荷圧の作用方向とパイロット圧の作用方向とを対向させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るスプール弁を示す断面図であり、スプール弁のスプールが中立位置にある状態を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るスプール弁を示す断面図であり、スプール弁のスプールが供給位置にある状態を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の変形例に係るスプール弁を示す断面図であり、スプール弁のスプールが中立位置にある状態を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る弁システムを示す断面図であり、電磁比例弁の電磁比例弁スプールが排出位置にある状態を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る弁システムを示す断面図であり、電磁比例弁の電磁比例弁スプールが供給位置にある状態を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る弁システムを示す断面図であり、電磁比例弁の電磁比例弁スプールが中立位置にある状態を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る弁システムを示す断面図であり、スプール弁のスプールが中立位置にあり、電磁比例弁の電磁比例弁スプールが排出位置にある状態を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る弁システムを示す断面図であり、スプール弁のスプールが中立位置にあり、電磁比例弁の電磁比例弁スプールが中立位置にある状態を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る弁システムを示す断面図であり、スプール弁のスプールが供給位置にあり、電磁比例弁の電磁比例弁スプールが供給位置にある状態を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る弁システムを示す断面図であり、スプール弁のスプールが供給位置にあり、電磁比例弁の電磁比例弁スプールが排出位置にある状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施の形態）
以下、図１および図２を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。図１および図２は、本実施の形態によるスプール弁を示す断面図である。このうち図１は、スプールが中立位置にある場合を示しており、図２は、スプールが供給位置にある場合を示している。
【００１７】
図１および図２に示すように、本実施の形態によるスプール弁（スプールカートリッジ弁）１０は、筒状の弁本体２０と、弁本体２０内で軸線方向に移動可能に収容されたスプール３０とを備えている。
【００１８】
なお、本明細書において、「軸線方向」とはスプール３０の中心軸が配置された方向（スプール３０の長手方向、Ｘ方向）であり、「軸線方向一端側」とは、負荷圧が加えられる側（Ｘ方向プラス側）をいい、「軸線方向他端側」とは、パイロット圧が加えられる側（Ｘ方向マイナス側）をいう。
【００１９】
弁本体２０は、スプール３０が収容されるとともに軸線方向に延在するスプール収容孔２１を有している。弁本体２０の軸線方向一端側には、圧力源ポート２２が開口している。圧力源ポート２２には、負荷圧を有する油等の作動流体が流入する。圧力源ポート２２は、スプール収容孔２１の軸線方向一端側に連通し、且つ、圧力源、例えばポンプに接続されている。
【００２０】
弁本体２０の側面には、スプール収容孔２１に向けて開口する制御ポート２３が形成されている。制御ポート２３は、軸線方向に直交する方向に延びている。制御ポート２３は、制御対象となる、油を供給される油圧機器（図示せず）に接続されている。スプール３０が供給位置（図２参照）にある場合、制御ポート２３は圧力源ポート２２と連通し、制御ポート２３から負荷圧を有する油が流出する。一方、スプール３０が中立位置（図１参照）にある場合、制御ポート２３は、スプール３０によって閉鎖され、圧力源ポート２２とは連通しない。
【００２１】
また、弁本体２０のうち軸線方向他端側には、パイロット源ポート２４が開口している。パイロット源ポート２４には、パイロット圧を有する油が流入する。なお、パイロット圧は、負荷圧よりも大幅に小さい。パイロット源ポート２４は、スプール収容孔２１の軸線方向他端側に連通し、且つ、パイロット源、例えば電磁弁に接続されている。
【００２２】
さらに弁本体２０の側面には、ドレンポート２５が形成されている。ドレンポート２５は、スプール収容孔２１に連通し、且つ、例えば油を貯留するタンクＴに接続されている。
【００２３】
弁本体２０の内側面には、内周溝２１ａと、ショルダー部移動空間２１ｂと、ドレンポート連通空間２１ｃとがそれぞれ形成されている。内周溝２１ａ、ショルダー部移動空間２１ｂ、及びドレンポート連通空間２１ｃは、軸線方向一端側から軸線方向他端側に向けてこの順番に配置されている。また、内周溝２１ａ、ショルダー部移動空間２１ｂ、及びドレンポート連通空間２１ｃは、それぞれスプール収容孔２１の一部を構成する。
【００２４】
内周溝２１ａは、弁本体２０の内側面全周にわたって環状に形成されており、制御ポート２３に連通している。ショルダー部移動空間２１ｂは、後述するショルダー部３４がその内部を移動するものであり、後述する第１連通孔３５を介して圧力源ポート２２に連通している。ドレンポート連通空間２１ｃは、弁本体２０の内側面全周にわたって環状に形成されており、ドレンポート２５に連通している。また、ドレンポート連通空間２１ｃの内部を、スプール３０の他端側段部３７が移動するようになっている。
【００２５】
弁本体２０の内側面にはさらに、第１段部２６と、第２段部２７と、第３段部２８とが形成されている。このうち第１段部２６は、ドレンポート連通空間２１ｃの軸線方向他端側に位置しており、スプール３０が最も軸線方向他端側に移動した場合、スプール３０の他端側段部３７が当接する。第２段部２７は、ショルダー部移動空間２１ｂの軸線方向他端側に位置しており、後述するバネ４０の他端側が連結されている。また、第３段部２８は、ショルダー部移動空間２１ｂの軸線方向一端側に位置している。スプール３０が最も軸線方向一端側に移動した場合、後述するスプール３０の第２作用面３４ｂが、第３段部２８に当接する。
【００２６】
なお、弁本体２０は必ずしも一つの部材から構成されていなくても良く、複数の部材を互いに連結することにより構成されていても良い。
【００２７】
スプール３０は、弁本体２０のスプール収容孔２１内で移動し、中立位置（図１）と供給位置（図２）とをとることができる。図１に示すように、弁本体２０のパイロット源ポート２４からパイロット圧が供給されない場合、スプール３０は軸線方向一端側の中立位置をとり、スプール３０によって制御ポート２３が閉鎖される。一方、図２に示すように、弁本体２０のパイロット源ポート２４からパイロット圧が供給される場合、スプール３０は軸線方向他端側に移動して供給位置をとり、制御ポート２３が開放されて圧力源ポート２２と連通する。
【００２８】
スプール３０は、軸線方向一端側に形成された円形状の負荷圧作用面３１と、軸線方向他端側に形成された円形状のパイロット圧作用面３２とを有している。すなわち、負荷圧作用面３１とパイロット圧作用面３２とは、軸線方向に互いに対向して配置されている。負荷圧作用面３１は、弁本体２０の圧力源ポート２２に連通するとともに、圧力源からの負荷圧を有する油が作用するものである。また、パイロット圧作用面３２は、弁本体２０のパイロット源ポート２４に連通するとともに、パイロット源からのパイロット圧を有する油が作用するものである。
【００２９】
また、スプール３０は、スプール本体部３３と、スプール本体部３３の側面に連結されたショルダー部３４とを有している。このうちスプール本体部３３は、スプール収容孔２１内で、軸線方向一端側から軸線方向他端側に向けて延びている。スプール本体部３３は、後述する第１連通孔３５及び第２連通孔３６を除き、中実状の部材からなっている。
【００３０】
ショルダー部３４は、スプール本体部３３から外周に向けて拡径された部分からなっている。このショルダー部３４は、スプール本体部３３の全周にわたって円環状に形成されており、スプール本体部３３と一体に構成されている。
【００３１】
また、ショルダー部３４は、軸線方向他端側に位置する第１作用面３４ａと、軸線方向一端側に位置する第２作用面３４ｂとを有している。第１作用面３４ａと第２作用面３４ｂとは、軸線方向に互いに対向して配置されている。
【００３２】
スプール３０には、負荷圧作用面３１と第１作用面３４ａとを互いに連通する第１連通孔３５が形成されている。第１連通孔３５は、軸線方向に延びる軸線方向部分３５ａと、軸線方向部分３５ａに接続されるとともに周方向に延びる周方向部分３５ｂとを有している。軸線方向部分３５ａは、負荷圧作用面３１に開口している。一方、周方向部分３５ｂは、ショルダー部３４よりも軸線方向他端側でスプール本体部３３の側面に開口している。周方向部分３５ｂは、ショルダー部移動空間２１ｂの軸線方向他端側に連通している。このように、負荷圧作用面３１と第１作用面３４ａとを互いに連通させたことにより、負荷圧作用面３１に負荷圧が作用した際、この軸線方向他端側（Ｘ方向マイナス側）への圧力が、同時に第１作用面３４ａを介して軸線方向一端側（Ｘ方向プラス側）に作用する。
【００３３】
さらにスプール３０には、パイロット圧作用面３２と第２作用面３４ｂとを互いに連通する第２連通孔３６が形成されている。第２連通孔３６は、軸線方向に延びる軸線方向部分３６ａと、軸線方向部分３６ａに接続されるとともに周方向に延びる周方向部分３６ｂとを有している。軸線方向部分３６ａは、パイロット圧作用面３２に開口している。一方、周方向部分３６ｂは、第２作用面３４ｂ上でスプール本体部３３の側面に開口し、かつショルダー部移動空間２１ｂの軸線方向一端側に連通している。なお、周方向部分３６ｂの一部は、第２作用面３４ｂの表面に形成された周方向溝からなっている。このように、パイロット圧作用面３２と第２作用面３４ｂとを互いに連通させたことにより、パイロット圧作用面３２にパイロット圧が作用した際、この軸線方向一端側（Ｘ方向プラス側）への圧力が、同時に第２作用面３４ｂを介して軸線方向他端側（Ｘ方向マイナス側）へも作用する。
【００３４】
なお、第１連通孔３５の周方向部分３５ｂ及び第２連通孔３６の周方向部分３６ｂに代えて、軸線方向に対して斜めに延びる傾斜部分が形成されていても良い。すなわち、図３の変形例に示すように、第１連通孔３５の軸線方向部分３５ａと第２連通孔３６の軸線方向部分３６ａとが、互いに同一軸線（スプール３０の中心軸線）上に形成され、この軸線方向部分３５ａ、３６ａから周方向部分３５ｂ、３６ｂがそれぞれ軸線方向に対して斜めに延びていても良い。このように、軸線方向部分３５ａ、３６ａを互いに同一軸線上に配置することにより、スプール３０をコンパクトに構成することができる。なお、後述する第２の実施の形態および第３の実施の形態においても、図３に示す変形例と同様に構成しても良い。
【００３５】
再度図１および図２を参照すると、弁本体２０とスプール３０との間には、スプール３０を軸線方向一端側に向けて押圧するバネ（第１付勢部材）４０が介在されている。この場合、バネ４０は、圧縮ばねからなる。具体的には、バネ４０の一端側が、ショルダー部３４の第１作用面３４ａに連結され、バネ４０の他端側が、弁本体２０の第２段部２７に連結されている。このため、バネ４０は、ショルダー部３４を介してスプール３０を軸線方向一端側に押圧している。
【００３６】
本実施の形態において、スプール３０の負荷圧作用面３１の面積と、ショルダー部３４の第１作用面３４ａの面積とが互いに等しくなっている。ここで、負荷圧作用面３１の面積とは、例えば円形の負荷圧作用面３１全域の面積であって、第１連通孔３５の開口部分を含む面積である。また、第１作用面３４ａの面積は、例えば円環状の第１作用面３４ａ全域の面積である。このように、負荷圧作用面３１の面積と第１作用面３４ａの面積とを互いに等しくしたことにより、負荷圧によって負荷圧作用面３１に加わる力（軸線方向他端側（Ｘ方向マイナス側）への力）と、負荷圧によって第１作用面３４ａに加わる力（軸線方向一端側（Ｘ方向プラス側）への力）とを均衡させることができる。このため、中立状態において、バネ４０からの押圧力のみによって、スプール３０が軸線方向一端側に押し付けられる。
【００３７】
なお、バネ４０のばね定数や負荷圧の強度等によっては、負荷圧作用面３１の面積と第１作用面３４ａの面積とが若干異なっていても良い。
【００３８】
また、パイロット圧作用面３２の面積は、ショルダー部３４の第２作用面３４ｂの面積よりも小さくなっている。ここで、パイロット圧作用面３２の面積とは、例えば円形のパイロット圧作用面３２全域の面積であって、第２連通孔３６の開口部分を含む面積である。また、第２作用面３４ｂの面積は、例えば円環状の第２作用面３４ｂ全域の面積である。このように、パイロット圧作用面３２の面積を第２作用面３４ｂの面積よりも小さくしたことにより、パイロット圧をパイロット圧作用面３２に加えた際、バネ４０の付勢力に抗して、スプール３０を軸線方向一端側（Ｘ方向プラス側）から軸線方向他端側（Ｘ方向マイナス側）へ向けて移動させることができる。このため、パイロット圧をパイロット圧作用面３２に加えることにより、スプール３０を中立状態から供給位置へ変位させることができる。なお、第２作用面３４ｂの面積は、上述した第１作用面３４ａの面積よりも小さい。
【００３９】
ところで、弁本体２０は、ブロック１１の内部に収容されている。ブロック１１は、軸線方向一端側の第１ブロック部分１２と、軸線方向他端側の第２ブロック部分１３とを組合せて構成されている。ブロック１１には、圧力源流路１４と、制御流路１５と、パイロット源流路１６と、第１ドレン流路１７とが形成されている。圧力源流路１４、制御流路１５、パイロット源流路１６及び第１ドレン流路１７は、弁本体２０の圧力源ポート２２、制御ポート２３、パイロット源ポート２４及びドレンポート２５とそれぞれ連通している。
【００４０】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００４１】
まず、弁本体２０のパイロット源ポート２４からパイロット圧の油が供給されていない場合、スプール３０のパイロット圧作用面３２には、軸線方向一端側に向けてタンク圧（低圧）が作用する。このとき、ショルダー部３４の第２作用面３４ｂにもタンク圧が作用する。また、ドレンポート連通空間２１ｃは、ドレンポート２５に連通しているので、弁本体２０の他端側段部３７にもタンク圧が作用する。
【００４２】
一方、弁本体２０の圧力源ポート２２からは、負荷圧を有する油が供給される。このため、スプール３０の負荷圧作用面３１には、軸線方向他端側に向けて負荷圧が作用する。この負荷圧の油は、負荷圧作用面３１から第１連通孔３５を通過して、ショルダー部移動空間２１ｂにも流入する。このため、ショルダー部３４の第１作用面３４ａには、軸線方向一端側に向けて負荷圧が作用する。
【００４３】
上述したように、スプール３０の負荷圧作用面３１の面積と、ショルダー部３４の第１作用面３４ａの面積とが互いに等しくなっている。このため、スプール３０の負荷圧作用面３１に対する圧力と、ショルダー部３４の第１作用面３４ａに対する圧力とが互いに均衡し、スプール３０は中立位置をとる（図１参照）。このとき、制御ポート２３はスプール３０によって閉鎖されており、制御ポート２３は圧力源ポート２２に連通しない。したがって、ポンプ等の圧力源からの負荷圧の油が、制御ポート２３に接続された油圧機器へ供給されることはない。一方、バネ４０は、スプール３０を軸線方向一端側に押圧しているので、ショルダー部３４の第２作用面３４ｂは弁本体２０の第３段部２８に当接して、スプール３０が静止している。
【００４４】
このように、スプール３０の負荷圧作用面３１の面積と、ショルダー部３４の第１作用面３４ａの面積とを互いに等しくしたことにより、負荷圧の大きさに関わらず、スプール３０を中立位置に保持することができる。
【００４５】
この状態から、弁本体２０のパイロット源ポート２４からパイロット圧の油が供給されると、スプール３０のパイロット圧作用面３２には、軸線方向一端側に向けてパイロット圧が作用する。このとき、パイロット圧の油は、パイロット圧作用面３２から第２連通孔３６を通過して、ショルダー部移動空間２１ｂにも流入する。このため、ショルダー部３４の第２作用面３４ｂにもパイロット圧が作用する。上述したように、パイロット圧作用面３２の面積は、ショルダー部３４の第２作用面３４ｂの面積よりも小さい。このため、ショルダー部３４の第２作用面３４ｂに加わるパイロット圧により、バネ４０の付勢力に抗して、スプール３０が軸線方向一端側から軸線方向他端側へ向けて移動する。
【００４６】
スプール３０が軸線方向他端側へ向けて移動することにより、スプール３０は供給位置に達する（図２参照）。このとき、スプール３０の負荷圧作用面３１は、制御ポート２３上まで移動し、制御ポート２３が開放されて、制御ポート２３が圧力源ポート２２に連通する。したがって、圧力源ポート２２に接続されたポンプ等の圧力源から制御ポート２３に接続された油圧機器へ油が供給される。スプール３０が供給位置に位置する場合における圧力源から油圧機器への油の供給量は、スプール３０と制御ポート２３とが重なる面積に応じて変化させることができる。その後、スプール３０の他端側段部３７が弁本体２０の第１段部２６に当接して、スプール３０が停止する。
【００４７】
なおこの間、スプール３０の負荷圧作用面３１に対する圧力と、ショルダー部３４の第１作用面３４ａに対する圧力とは常に均衡しているので、負荷圧作用面３１に作用する負荷圧の大きさがスプール３０の移動に影響を及ぼすことはない。
【００４８】
その後、パイロット源ポート２４からのパイロット圧の供給を停止し、パイロット圧作用面３２にタンク圧を作用させる。この場合、バネ４０の付勢力により、スプール３０が供給位置から中立位置に移動し、制御ポート２３が閉鎖される。これにより制御ポート２３に接続された圧力機器には、油の供給及び排出が実施されない。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、スプール３０の軸線方向一端側に負荷圧が作用する負荷圧作用面３１が形成され、軸線方向他端側にパイロット圧が作用するパイロット圧作用面３２が形成されている。また、制御ポート２３への負荷圧の油の供給方向と、パイロット源ポート２４へのパイロット圧の油の供給方向とが同一直線上に位置している。これにより、コンパクトな構成で、スプール弁１０に対する負荷圧の作用方向とパイロット圧の作用方向とを対向させることができる。すなわち、従来のスプール弁を有する流体機器のように、軸線方向に直交する方向からパイロット圧を供給する場合等と異なり、大きなスペースが必要とされることがなく、流体機器が大型化してしまうおそれもない。
【００５０】
また本実施の形態によれば、負荷圧作用面３１の面積とショルダー部３４の第１作用面３４ａの面積とが互いに等しい。これにより、負荷圧の大きさに関わらず、スプール３０の負荷圧作用面３１に対する圧力と、ショルダー部３４の第１作用面３４ａに対する圧力とを互いに均衡させることができる。
【００５１】
また本実施の形態によれば、パイロット圧作用面３２の面積は、ショルダー部３４の第２作用面３４ｂの面積よりも小さい。これにより、パイロット圧をパイロット圧作用面３２に加えた際、スプール３０を中立状態から供給位置へ移動させることができる。
【００５２】
また本実施の形態によれば、パイロット圧作用面３２にパイロット圧が作用した際、ショルダー部３４の第２作用面３４ｂにパイロット圧が作用することにより、スプール３０が軸線方向他端側に移動する。これにより、パイロット圧の有無によってスプール３０の移動を制御することができる。
【００５３】
また本実施の形態によれば、スプール３０を軸線方向一端側に押圧するバネ４０が設けられている。これにより、パイロット圧作用面３２にパイロット圧が作用していない場合には、ショルダー部３４が軸線方向一端側に押圧され、スプール３０を中立位置に保持することができる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図４乃至図６は、本実施の形態による弁システムを示す断面図である。図４乃至図６に示す第２の実施の形態は、スプール弁の軸線方向他端側に電磁比例弁を設けた点が異なるものであり、他の構成は上述した第１の実施の形態と略同一である。図４乃至図６において、第１の実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５５】
なお、図４は、スプール弁のスプールが中立位置にあり、電磁比例弁の電磁比例弁スプールが排出位置にある場合を示している。図５は、スプール弁のスプールが供給位置にあり、電磁比例弁の電磁比例弁スプールが供給位置にある場合を示している。図６は、スプール弁のスプールが供給位置にあり、電磁比例弁の電磁比例弁スプールが中立位置にある場合を示している。
【００５６】
図４乃至図６に示すように、本実施の形態による弁システム１００は、スプール弁１０と、スプール弁１０に連結された電磁比例弁５０とを備えている。
【００５７】
このうちスプール弁１０は、上述した第１の実施の形態に示すものと略同一であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５８】
電磁比例弁５０は、スプール弁１０の軸線方向他端側に連結されており、スプール弁１０のパイロット圧作用面３２に対してパイロット圧を作用させるものである。電磁比例弁５０は、油の供給源としてのパイロット圧供給源にスプール弁１０のパイロット源流路１６を連通させ、パイロット圧供給源からスプール弁１０に油を供給する供給位置と、油を貯留するタンクＴにスプール弁１０のパイロット源流路１６を連通させ、パイロット源流路１６から油をタンクＴに排出する排出位置と、スプール弁１０をパイロット圧供給源およびタンクＴから遮断する中立位置と、の三つの状態のいずれかに維持される。
【００５９】
図４乃至図６に示すように、電磁比例弁５０は、主たる構成要素として、電磁比例弁本体６０と、電磁比例弁本体６０内で軸線方向に移動可能に収容された電磁比例弁スプール７０と、電磁比例弁本体６０に設けられ、電磁比例弁スプール７０を軸線方向一端側に押圧する駆動装置５１とを有している。電磁比例弁５０は、電磁比例弁スプール７０が移動することにより、供給位置、排出位置及び中立位置の間で流路を切り替える。
【００６０】
駆動装置５１は、電磁比例弁スプール７０を駆動して電磁比例弁スプール７０の位置を制御する。駆動装置５１は、駆動ロッド５２と、駆動ロッド５２を保持する駆動体５３と、を有している。駆動ロッド５２は、その中心軸線に沿って駆動体５３に対して進退可能に保持されている。駆動ロッド５２の軸線方向（Ｘ方向）への駆動は、駆動体５３によって制御される。図示された駆動装置５１は、ソレノイドアクチュエータとして構成されている。
【００６１】
以上の構成を有した駆動装置５１では、駆動体５３の図示しないソレノイドコイルに励磁電流を流すと、駆動ロッド５２が、電磁比例弁本体６０内に設けられたバネ（付勢部材）８０の付勢力に抗して軸線方向一端側（Ｘ方向プラス側）に移動する。駆動ロッド５２の移動量は、電磁比例弁スプール７０からの反力が加えられていない場合、駆動体５３のソレノイドコイルの励磁電流の大きさに比例する。図示された例において、励磁電流の大きさに比例して、駆動ロッド５２が駆動体５３から突出する。
【００６２】
次に、電磁比例弁本体６０について説明する。電磁比例弁本体６０は、スプール収容孔６１を有している。軸部材状の電磁比例弁スプール７０は、スプール収容孔６１内で軸線方向に移動可能となっている。駆動ロッド５２は、スプール収容孔６１内に進退可能となっている。また、電磁比例弁本体６０内にバネ８０が配置されている。バネ８０は、電磁比例弁スプール７０を駆動ロッド５２に向けて付勢している。この結果、駆動ロッド５２の先端部は、電磁比例弁スプール７０に当接している。バネ８０は、図示された例において圧縮ばねによって構成されている。このバネ８０は、駆動ロッド５２と電磁比例弁スプール７０との接触状態を維持するためのものであり、バネ８０からの付勢力は、駆動ロッド５２から電磁比例弁スプール７０への推力と比較して格段に小さく設定されていている。
【００６３】
駆動ロッド５２が駆動体５３から進出すると、電磁比例弁スプール７０は、駆動ロッド５２に押圧されて、電磁比例弁本体６０に対して移動する。また、駆動ロッド５２が駆動体５３内に後退すると、電磁比例弁スプール７０は、バネ８０に押圧されて、駆動ロッド５２との接触状態を維持するよう電磁比例弁本体６０に対して移動する。
【００６４】
電磁比例弁本体６０には、パイロット圧供給源ポート６３、ドレンポート６４及び制御ポート６５が形成されている。一方、電磁比例弁スプール７０には、流路７２、７３、７４が形成されている。電磁比例弁スプール７０が図４に示す排出位置に位置する場合、制御ポート６５がドレンポート６４に連通し、パイロット圧供給源ポート６３はその他のポート６４、６５から遮断される。電磁比例弁スプール７０が図５に示す供給位置に位置する場合、制御ポート６５がパイロット圧供給源ポート６３に連通し、ドレンポート６４はその他のポート６３、６５から遮断される。電磁比例弁スプール７０が図６に示す中立位置に位置する場合、各ポート６３、６４、６５は、互いから遮断される。
【００６５】
なお、制御ポート６５は、スプール収容孔６１に開口し、且つ、スプール弁１０のパイロット源ポート２４にパイロット圧が出力される。すなわち、制御ポート６５は、パイロット圧の油をスプール弁１０に供給する。パイロット圧供給源ポート６３は、スプール収容孔６１に開口し、且つ、パイロット圧供給源、例えばポンプに連通する。ドレンポート６４は、スプール収容孔６１に開口し、且つ、油を貯留するタンクＴに連通する。したがって、電磁比例弁スプール７０が供給位置に位置する電磁比例弁５０では、パイロット圧供給源からスプール弁１０へ油が供給され、電磁比例弁スプール７０が排出位置に位置する電磁比例弁５０では、スプール弁１０からタンクＴへと油が排出される。また、電磁比例弁スプール７０が中立位置に位置する電磁比例弁５０では、スプール弁１０内の油が維持される。
【００６６】
図示された例において、電磁比例弁本体６０には、第１コア６６と第２コア６７とがそれぞれ固定されている。第１コア６６には、駆動装置５１の駆動ロッド５２が進退可能に通過する貫通孔が形成されている。また、第２コア６７にも、駆動装置５１の駆動ロッド５２が進退可能に通過する貫通孔が形成されている。駆動ロッド５２の先端部はスプール収容孔６１内に位置している。
【００６７】
また、第１コア６６、第２コア６７及び電磁比例弁本体６０によって予備室６８が区画されている。ドレンポート６４と予備室６８との間には、連結流路６９が設けられている。連結流路６９は、電磁比例弁本体６０に形成されている。この連結流路６９によって、予備室６８は、ドレンポート６４に連通している。
【００６８】
次に、電磁比例弁スプール７０について説明する。電磁比例弁スプール７０は、その軸線方向一端側をバネ８０によって押圧され、駆動ロッド５２に向けて付勢されている。電磁比例弁スプール７０は、軸線方向他端側において、駆動ロッド５２の先端部に接触している。
【００６９】
電磁比例弁スプール７０には、軸線方向に延びる主流路７２が形成されている。この主流路７２は、制御ポート６５に向けて開口している。また、電磁比例弁スプール７０には、主流路７２に接続する第１分岐流路７３及び第２分岐流路７４が形成されている。第１分岐流路７３は、電磁比例弁スプール７０が供給位置にある場合に、パイロット圧供給源ポート６３と主流路７２とを連通させる。第２分岐流路７４は、電磁比例弁スプール７０が排出位置にある場合に、ドレンポート６４と主流路７２とを連通させる。
【００７０】
さらに、電磁比例弁スプール７０には、主流路７２と作用空間７１とを連通させる第３分岐流路７５が形成されている。したがって、作用空間７１は、第３分岐流路７５及び主流路７２を介して、制御ポート６５と連通している。そして、作用空間７１は、制御ポート６５内の油の圧力に維持される。
【００７１】
本実施の形態において、ブロック１１には、パイロット圧供給流路１８と、第２ドレン流路１９とが更に形成されている。パイロット圧供給流路１８及び第２ドレン流路１９は、それぞれ電磁比例弁本体６０のパイロット圧供給源ポート６３及びドレンポート６４にそれぞれ連通している。
【００７２】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００７３】
まず、電磁比例弁５０の駆動体５３のソレノイドコイルが励磁されていない場合、バネ８０の付勢力によって、駆動ロッド５２は、駆動体５３側に後退している。バネ８０からの付勢力によって駆動ロッド５２に当接した電磁比例弁スプール７０は、図４に示す排出位置に位置する。このとき、電磁比例弁スプール７０の主流路７２及び第２分岐流路７４を介して、制御ポート６５はドレンポート６４に連通する。したがって、スプール弁１０のパイロット源ポート２４は、ドレンポート６４に接続されたタンクＴに連通する。
【００７４】
この場合、スプール弁１０のパイロット圧作用面３２には、パイロット圧が作用することはない。このため、スプール弁１０のスプール３０は、中立位置を保持する（スプール３０の詳細な動作は第１の実施の形態参照）。このとき、制御ポート２３はスプール３０によって閉鎖されており、ポンプ等の圧力源からの負荷圧の油が、制御ポート２３に接続された油圧機器へ供給されることはない。
【００７５】
この状態から、駆動体５３のソレノイドコイルが励磁されると、駆動ロッド５２は、駆動体５３から進み出て、電磁比例弁スプール７０を駆動する。電磁比例弁スプール７０は、排出位置から中立位置に到達する。電磁比例弁スプール７０が中立位置に位置すると、第１分岐流路７３とパイロット圧供給源ポート６３との連通が遮断されたまま、第２分岐流路７４とドレンポート６４との連通も遮断される。このため、制御ポート６５は、パイロット圧供給源ポート６３及びドレンポート６４の両方から遮断される。したがって、制御ポート６５に接続されたスプール弁１０に対して油の供給及び排出が実施されることはない。
【００７６】
さらに大きな励磁電流が駆動体５３のソレノイドコイルに流れると、駆動ロッド５２が、さらに電磁比例弁スプール７０を推し進め、電磁比例弁スプール７０の第１分岐流路７３がパイロット圧供給源ポート６３と重なる。図５に示す供給位置において、電磁比例弁スプール７０の主流路７２及び第１分岐流路７３を介して、制御ポート６５はパイロット圧供給源ポート６３に連通する。したがって、パイロット圧供給源ポート６３に接続されたポンプ等のパイロット圧供給源から、制御ポート６５に接続されたスプール弁１０のパイロット源ポート２４へパイロット圧の油が供給される。
【００７７】
その一方で、電磁比例弁スプール７０の主流路７２及び第３分岐流路７５を介して、制御ポート６５と作用空間７１とが連通している。したがって、作用空間７１内には、制御ポート６５に出力されるパイロット圧と同等の圧力が出力されることになる。そして、作用空間７１内では、駆動ロッド５２の先端部が軸方向へ露出している。このため、パイロット圧が、常に、駆動ロッド５２から電磁比例弁スプール７０への推力とは逆向きに駆動ロッド５２に直接作用する。
【００７８】
このように電磁比例弁５０からスプール弁１０へパイロット圧の油が供給されることにより、スプール弁１０のパイロット圧作用面３２には、パイロット圧が作用する。このため、スプール弁１０のスプール３０は、中立位置から供給位置に変位する（スプール３０の詳細な動作は第１の実施の形態参照）。スプール３０が移動することにより、制御ポート２３が開放されて、制御ポート２３が圧力源ポート２２に連通する。したがって、圧力源ポート２２に接続されたポンプ等の圧力源から制御ポート２３に接続された油圧機器へ油が供給される。
【００７９】
その後、駆動体５３のソレノイドコイルの励磁を弱めると、駆動ロッド５２は、駆動体５３側に一定程度戻される。このとき電磁比例弁スプール７０は、図６に示す中立位置に到達する。電磁比例弁スプール７０が中立位置に位置すると、第２分岐流路７４とドレンポート６４との連通が遮断されたまま、第１分岐流路７３とパイロット圧供給源ポート６３との連通も遮断される。このため、制御ポート６５は、パイロット圧供給源ポート６３及びドレンポート６４の両方から遮断される。したがって、制御ポート６５はパイロット圧に維持され、スプール弁１０のパイロット圧作用面３２には、パイロット圧が引き続き作用する。このため、スプール弁１０のスプール３０は供給位置を保持し、圧力源ポート２２に接続されたポンプ等の圧力源から制御ポート２３に接続された油圧機器へ油が供給され続ける。
【００８０】
本実施の形態によれば、制御圧によって電磁比例弁スプール７０を駆動し、これによりスプール弁１０を制御することを、簡易な構成によって実現することが可能となる。言い換えると、従来技術と比較して、パイロット圧によって電磁比例弁スプール７０を駆動するための構成を大幅に簡略化することができる。これにより、電磁比例弁スプール７０の大幅な簡易単純化を図ることができる。
【００８１】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図７乃至図１０は、本実施の形態による弁システムを示す断面図である。図７乃至図１０に示す第３の実施の形態は、電磁比例弁本体６０内に設けられたバネ８０に代えて、スプール弁１０のスプール３０と、電磁比例弁５０の電磁比例弁スプール７０とが、フィードバックバネ９０によって互いに連結されている点が異なるものであり、他の構成は上述した第２の実施の形態と略同一である。図７乃至図１０において、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８２】
なお、図７は、スプール弁のスプールが中立位置にあり、電磁比例弁の電磁比例弁スプールが排出位置にある状態を示している。図８は、スプール弁のスプールが中立位置にあり、電磁比例弁の電磁比例弁スプールが中立位置にある状態を示している。図９は、スプール弁のスプールが供給位置にあり、電磁比例弁の電磁比例弁スプールが供給位置にある状態を示している。図１０は、スプール弁のスプールが供給位置にあり、電磁比例弁の電磁比例弁スプールが排出位置にある状態を示している。
【００８３】
図７乃至図１０に示すように、本実施の形態による弁システム１００Ａは、スプール弁１０と、スプール弁１０に連結された電磁比例弁５０とを備えている。スプール弁１０および電磁比例弁５０は、上述した第１の実施の形態および第２の実施の形態に示すものと略同一であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８４】
本実施の形態において、スプール弁１０のスプール３０と、電磁比例弁５０の電磁比例弁スプール７０とが、フィードバックバネ（第２付勢部材）９０によって互いに連結されている。この場合、フィードバックバネ９０は、圧縮ばねからなる。具体的には、スプール３０のパイロット圧作用面３２と、電磁比例弁スプール７０の軸線方向一端側とが、フィードバックバネ９０によって弾性的に連結されている。このような構成により、スプール弁１０のスプール３０をフォースフィードバック制御することができる。
【００８５】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００８６】
まず、電磁比例弁５０の駆動体５３のソレノイドコイルが励磁されていない場合、フィードバックバネ９０の付勢力によって、駆動ロッド５２は、駆動体５３側に後退している。このとき電磁比例弁スプール７０は、図７に示す排出位置に位置する。この場合、電磁比例弁スプール７０の主流路７２及び第２分岐流路７４を介して、制御ポート６５はドレンポート６４に連通する。したがって、スプール弁１０のパイロット源ポート２４は、ドレンポート６４に接続されたタンクＴに連通する。
【００８７】
この場合、スプール弁１０のパイロット圧作用面３２には、パイロット圧が作用することはない。このため、スプール弁１０のスプール３０は、中立位置を保持する（図７参照）。このとき、制御ポート２３はスプール３０によって閉鎖されており、ポンプ等の圧力源からの負荷圧の油が、制御ポート２３に接続された油圧機器へ供給されることはない。
【００８８】
この状態から、駆動体５３のソレノイドコイルが励磁されると、駆動ロッド５２は、駆動体５３から進み出て、電磁比例弁スプール７０を駆動する。電磁比例弁スプール７０は、排出位置から中立位置に到達する（図８参照）。電磁比例弁スプール７０が中立位置に位置すると、第１分岐流路７３とパイロット圧供給源ポート６３との連通が遮断されたまま、第２分岐流路７４とドレンポート６４との連通も遮断される。このため、制御ポート６５は、パイロット圧供給源ポート６３及びドレンポート６４の両方から遮断される。したがって、制御ポート６５に接続されたスプール弁１０に対して油の供給及び排出が実施されることはない。
【００８９】
このとき、スプール弁１０のパイロット圧作用面３２には、引き続きパイロット圧が作用することがない。このため、スプール弁１０のスプール３０は、バネ８０の押圧力によって中立位置を保持している（図８参照）。
【００９０】
さらに大きな励磁電流が駆動体５３のソレノイドコイルに流れると、駆動ロッド５２が、さらに電磁比例弁スプール７０を推し進め、電磁比例弁スプール７０の第１分岐流路７３がパイロット圧供給源ポート６３と重なる。このため、図９に示すように、電磁比例弁スプール７０が供給位置に到達する。この供給位置において、電磁比例弁スプール７０の主流路７２及び第１分岐流路７３を介して、制御ポート６５はパイロット圧供給源ポート６３に連通する。したがって、パイロット圧供給源ポート６３に接続されたポンプ等のパイロット圧供給源から制御ポート６５に接続されたスプール弁１０のパイロット源ポート２４へパイロット圧の油が供給される。
【００９１】
この場合、スプール弁１０のパイロット圧作用面３２には、パイロット圧が作用する。このため、スプール弁１０のスプール３０は軸線方向他端側に移動し、中立位置から供給位置に変位する（図９参照）。このようにスプール弁１０のスプール３０が移動することにより、制御ポート２３が開放されて、制御ポート２３が圧力源ポート２２に連通する。したがって、圧力源ポート２２に接続されたポンプ等の圧力源から制御ポート２３に接続された油圧機器へ油が供給される。
【００９２】
一方、スプール３０が軸線方向他端側に移動するに従って、フィードバックバネ９０が圧縮されていく。このため、フィードバックバネ９０の付勢力により、駆動ロッド５２の押圧力に抗して、電磁比例弁スプール７０が軸線方向他端側に移動する。この場合、電磁比例弁スプール７０は、中立位置を経由して排出位置に達する（図１０参照）。電磁比例弁スプール７０が排出位置にきたとき、制御ポート６５は、ドレンポート６４に連通し、パイロット圧供給源ポート６３から遮断される。したがって、スプール弁１０のパイロット源ポート２４からの油は、ドレンポート６４に接続されたタンクＴに回収され、パイロット圧作用面３２に作用する圧力が低下する。
【００９３】
パイロット圧作用面３２に作用する圧力が低下することにより、スプール３０は、バネ８０の付勢力によって、軸線方向一端側に向けて反転を開始する。スプール３０が軸線方向一端側に移動するに従って、フィードバックバネ９０が伸長されていく。このため、フィードバックバネ９０の付勢力が弱まり、駆動ロッド５２の押圧力によって、電磁比例弁スプール７０が軸線方向一端側に移動する。この結果、電磁比例弁スプール７０は、中立位置を経由して再び供給位置に達する（図９参照）。電磁比例弁スプール７０が供給位置にきたとき、制御ポート６５はパイロット圧供給源ポート６３に連通し、ドレンポート６４から遮断される。したがって、パイロット圧供給源からスプール弁１０へ再度パイロット圧の油が供給される。
【００９４】
このように、電磁比例弁スプール７０が供給位置（図９）と排出位置（図１０）との間で繰り返し移動することにより、スプール３０は、フィードバックバネ９０の付勢力と駆動装置５１による駆動ロッド５２の押圧力とが均衡する位置に制御される。
【００９５】
本実施の形態によれば、スプール３０の位置を制御（フォースフィードバック制御）することにより、例えば電磁比例弁５０によるパイロット圧が外乱により変動した場合であっても、スプール３０の位置を所定の位置に保持することができ、スプール３０を安定して制御することが可能となる。また、このようなフォースフィードバック制御機構を実現するための構造が簡単なので、弁システム１００Ａをコンパクトに構成することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１０        スプール弁
２０        弁本体
３０        スプール
３１        負荷圧作用面
３２        パイロット圧作用面
３３        スプール本体部
３４        ショルダー部
３４ａ      第１作用面
３４ｂ      第２作用面
３５        第１連通孔
３６        第２連通孔
４０        バネ
５０        電磁比例弁
５１        駆動装置
６０        電磁比例弁本体
７０        電磁比例弁スプール
８５        フィードバックバネ
１００      弁システム
１００Ａ    弁システム
【図１】
2018035884.tif 000003
【図２】
2018035884.tif 000004
【図３】
2018035884.tif 000005
【図４】
2018035884.tif 000006
【図５】
2018035884.tif 000007
【図６】
2018035884.tif 000008
【図７】
2018035884.tif 000009
【図８】
2018035884.tif 000010
【図９】
2018035884.tif 000011
【図１０】
2018035884.tif 000012