(57)【要約】【課題】  本発明はパイロット動作型バルブに関する。【解決手段】  パイロット動作型バルブはポペットの反対側の制御室内の圧力により且つフィードバックばねからの力によりバルブシートに対して保持されるポペットを有する。フォース・フィードバックばねは制御室からの流体を制御するパイロットバルブスプールに係合する。電気的に駆動されるアクチュエータがパイロットバルブスプールを動かし、流体が制御室から解放されると、ポペットに作用する流入圧力はバルブを開放させる。ポペットがバルブシートから離間するように移動すると、フィードバックばねは制御室から解放された流体を計量するようにパイロットバルブスプールにより大きな力を作用させる。フィードバックばねの力がアクチュエータの力を平衡させる場合、平衡状態が生じ、ポペットは所望の流量制御位置での動きを止める。【選択図】  図１
2004308909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ポートを持つ主穿孔部と、第２ポートと、その間のバルブシートとを有し、前記第１ポートが前記第２ポートから前記主穿孔部に伸びる第１分岐通路を有する、本体と；
前記主穿孔部内で摺動可能に受止められ、前記バルブシートから遠隔したポペットの側で制御室を形成するポペットと；
を備え、前記本体と前記ポペットの１つは前記第１ポートと前記制御室間に伸びる制御通路を有し、さらに；
前記主穿孔部内で摺動可能に受止められ、前記制御室と前記第１分岐通路間の流量を制御するため前記ポペットから離間したパイロットバルブ素子と；
前記ポペットと前記パイロットバルブ素子間に伸び、前記ポペットを前記バルブシートと係合状態で偏倚させるフィードバックばねと；
前記制御室と前記第１分岐通路間の連通を開閉するため前記パイロットバルブ素子と係合する電気制御型アクチュエータと；
を備えることを特徴とする油圧バルブ。
【請求項２】
前記パイロットバルブ素子は前記制御室に通じるパイロット穿孔部を有するスプールであり、前記スプールは前記パイロット穿孔部と前記スプールの外部表面間のパイロット開口部を有し、前記パイロット開口部は前記主穿孔部内の前記スプールのある位置の前記第１分岐通路と連絡することを特徴とする請求項１記載の油圧バルブ。
【請求項３】
前記パイロットバルブ素子は内部に伸びるパイロット穿孔部を有し且つパイロットシートを形成するスプールであり、パイロット開口部が前記パイロット穿孔部と前記スプールの外部表面間に延在し、閉鎖ステムが前記パイロット穿孔部内にあり、前記パイロットバルブ素子が前記パイロット穿孔部を閉じるため前記パイロットシートと係合状態で前記閉鎖ステムを偏倚させるパイロットばねを含み、前記電気制御型アクチュエータは前記パイロットシートから離間するように前記閉鎖ステムを移動させる前記パイロットバルブ素子に力を加えることを特徴とする請求項１記載の油圧バルブ。
【請求項４】
前記パイロットばねが前記ポペットと係合することを特徴とする請求項３記載の油圧バルブ。
【請求項５】
前記パイロットシートが前記パイロットスプールの外部表面での前記パイロット穿孔部の開口部で形成され、前記閉鎖ステムが前記開口部から突出し且つ前記パイロットシートと選択的に係合する円錐部を有することを特徴とする請求項３記載の油圧バルブ。
【請求項６】
前記電気制御型アクチュエータがソレノイドコイルと、前記パイロットバルブ素子と係合する電機子からなることを特徴とする請求項１記載の油圧バルブ。
【請求項７】
前記本体が前記第１ポートから前記主穿孔部に伸びる第２分岐通路を有し、前記パイロットバルブ素子が前記制御室と前記第２分岐通路間の流量を制御し、さらに、
前記第１分岐通路を通じて前記制御室から前記第２ポートの方向のみの流量を制限する第１チェックバルブと；
前記第２分岐通路を通じて前記制御室から前記第１ポートの方向のみの流量を制限する第２チェックバルブと；
前記第１ポートと前記第２ポートのより大きな圧力を前記制御室に加えるバルブ構成と；
を備えることを特徴とする請求項１記載の油圧バルブ。
【請求項８】
前記第１ポートから前記主穿孔部に伸びる前記本体内の第２分岐通路であり、前記パイロットバルブ素子が前記制御室と前記第２分岐通路間の流量を制御する第２分岐通路と；
前記第１分岐通路を通じて前記制御室から前記第２ポートの方向のみの流量を制限する第１チェックバルブと；
前記第２分岐通路を通じて前記制御室から前記第１ポートの方向のみの流量を制限する第２チェックバルブと；
を備え、前記制御素子は前記第２ポートと連通し、さらに、
前記第１ポートから前記制御室に通じる方向のみに流量を制限するため前記制御通路と関連する第３チェックバルブと；
前記第２ポートから前記制御室に通じる方向のみに流量を制限するため前記制御通路と関連する第４チェックバルブと；
を備えることを特徴とする請求項１記載の油圧バルブ。
【請求項９】
流入ポートを持つ主穿孔部と、流出ポートと、その間のバルブシートとを有し、且つ前記流出ポートから前記主穿孔部に通ずる開口部に伸びる分岐路を有する本体と；
前記主穿孔部内で摺動可能に受止められ、前記バルブシートから遠隔したポペットの側で前記主穿孔部内の制御室を形成し、且つ前記流入ポートと前記制御室間に伸びる制御通路を有するポペットと；
前記主穿孔部内で摺動可能に受止められ、前記制御室と前記第１分岐通路間の流量を制御するパイロットバルブと；
互いに離間した前記ポペットと前記パイロットバルブを偏倚させ、かつ前記バルブシートと係合状態で前記ポペットを偏倚させるフィードバックばねと；
前記制御室と前記第１分岐通路間の連通を開閉するため前記パイロットバルブと係合する電気制御型リニアアクチュエータと；
を備えることを特徴とする油圧バルブ。
【請求項１０】
前記パイロットは前記制御室内に通じるパイロット穿孔を有するスプールであり、且つ前記パイロット穿孔部と前記スプールの外部表面間のパイロット開口部を有し、前記パイロット開口部は前記主穿孔部内の前記スプールのある位置の前記第１分岐通路と連通することを特徴とする請求項９記載油圧バルブ。
【請求項１１】
前記パイロットバルブは、
貫通するパイロット穿孔部を有し、且つ前記パイロット穿孔部と前記スプールの外部表面間のパイロットシートとパイロット開口部を形成するスプールと；
前記パイロット穿孔部内の閉鎖ステムと；
前記パイロット穿孔部を閉鎖するため前記パイロットシートと係合状態で前記閉鎖ステムを偏倚させ、前記リニアアクチュエータが前記パイロットシートから離間して前記閉鎖ステムを移動させる前記パイロットバルブに力を加えるパイロットばねと；
を備えることを特徴とする請求項９記載の油圧バルブ。
【請求項１２】
前記パイロットばねが前記ポペットと係合することを特徴とする請求項１１記載の油圧バルブ。
【請求項１３】
前記パイロットシートが前記パイロットスプールの外部表面の前記パイロット穿孔部の開口部で形成され、前記閉鎖ステムが前記開口部から突出し、且つ前記パイロットシートと選択的に係合する円錐部を有することを特徴とする請求項１１記載の油圧バルブ。
【請求項１４】
前記電気制御型アクチュエータがソレノイドコイルと、前記パイロットバルブと係合する電機子からなることを特徴とする請求項９記載の油圧バルブ。
【請求項１５】
第１ポートを有する主穿孔部と、第２ポートと、その間のバルブシートとを有し、さらに前記第２ポートから前記主穿孔部に伸びる第１分岐通路と前記第１ポートから前記主穿孔部に伸びる第２分岐通路とを有する本体と；
前記主穿孔部内で摺動可能に受止められ、前記バルブシートから遠隔したポペットの側で前記主穿孔部内の制御室を形成し、且つ前記第１ポートと前記第２ポートと前記制御室間に伸びる制御通路を有するポペットと；
前記主穿孔部内で摺動可能に受止められ、前記制御室と、前記第１分岐通路と前記第２分岐通路の各々と間の流量を制御するパイロットバルブ素子と；
前記制御室から前記第２ポートへの方向のみ前記第１分岐通路に流れる流量を制限する第１チェックバルブと；
前記制御室から前記第１ポートへの方向のみ前記第２分岐通路に流れる流量を制限する第２チェックバルブと；
前記第１ポートから前記制御通路への方向のみ流量を制限する第３チェックバルブと；
前記第２ポートから前記制御通路への方向のみ流量を制限する第４チェックバルブと；
互いに離間した前記ポペットと前記パイロットバルブ素子を偏倚させ、かつ前記バルブシートと係合状態で前記ポペットを偏倚させるフィードバックばねと；
前記制御室と、前記第１分岐通路と前記第２分岐通路の両方との間の連通を開閉するため前記パイロットバルブと係合する電気制御型リニアアクチュエータと；
を備えることを特徴とする油圧バルブ。
【請求項１６】
前記パイロット素子は前記制御室内に通じるパイロット穿孔部を有するスプールと、前記パイロット穿孔部と前記スプールの外部表面間の通路からなり、前記通路は前記主穿孔部内の前記スプールのある位置のみ前記第１分岐通路と前記第２分岐通路と連通することを特徴とする請求項１５記載の油圧バルブ。
【請求項１７】
通路が前記スプール内の複数の開口部により形成されることを特徴とする請求項１６記載の油圧バルブ。
【請求項１８】
前記リニアアクチュエータがソレノイドコイルと、前記パイロットバルブ素子と係合する電機子からなることを特徴とする請求項１５記載の油圧バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパイロット動作型油圧ポペットバルブに関し、特にフォース・フィードバック機構付電気動作型パイロットバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
農業用トラクタや他の型の油圧動作型機械類は一般にシリンダ／ピストン構成のような、油圧アクチュエータにより駆動される複数の部品を備えている。ピストンはシリンダ内を摺動し、シリンダ内部を２つのチャンバに分割する。加圧された作動液を一方のチャンバに選択的に加え、他方のチャンバからの作動液を排出することにより、ピストンはシリンダ内で反対方向に強制的に移動する。このような動きで、ピストンと機械の部品間に接続されたロッドを駆動する。
【０００３】
従来、手動動作型バルブアセンブリは油圧アクチュエータに出入りする流量を制御した。現在、農業用機械における傾向は手動バルブから電気動作型バルブに移っている。電気動作はバルブ類をオペレータの位置から遠方に配置することを可能にし、且つより複雑な機能を提供するバルブのコンピュータ制御を可能にする。電気制御において、オペレータはマイクロコンピュータに基づく制御装置に信号を送るためジョイスティック又は他の型の電気入力装置を操作し、それにより農業用機械の付随部品の所望の動きを指示する。制御装置はオペレータの入力装置からの電気信号を解釈し、所望の動きを発生する油圧アクチュエータを制御する油圧バルブを動作させる制御信号を発生する。
【０００４】
米国特許第５，８７８，６４７号に記載されているような１組の比例ソレノイドバルブは油圧アクチュエータに出入りする流量を制御するために使用できる。一方のソレノイドバルブはピストンの片側のシリンダ室に加圧流体を供給するために開口され、他方のソレノイドバルブは反対側のシリンダ室からリザーバ又はタンクに流体を排出するために開口される。ソレノイドバルブ対が開く程度を変化させることにより、付随のシリンダ室に流れる流量が変化し、ピストンを比例的に異なる速度で移動させる。
【特許文献１】米国特許第５，８７８，６４７号
【０００５】
ソレノイド動作型パイロットバルブは作動液の流量を制御するためによく知られており、バルブを開くため一方向に電機子を動かす電磁コイルを採用している。電機子は主バルブポペット内のパイロット通路を開閉するパイロットバルブ素子に作用する。パイロット通路を開くことにより、ポペットをバルブシートから離間するように動かし且つ流体がバルブに流れるのを可能にする主バルブポペットの背後の制御室内の圧力が減少する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この型のパイロット動作型バルブで、主バルブポペットがバルブシートから離間するように移動するので、パイロットバルブ素子は同一距離移動しなければならない。したがって、もし主バルブポペットが開口可能な最大距離が５ミリであれば、パイロットバルブ素子は閉鎖状態で主バルブポペットから離間して５ミリだけ移動しなければならない。もし異なる最大流量および主バルブポペットの動きを有するバルブを設計したければ、再設計すべきパイロットバルブ素子はそのような動きを提供する。したがって、その部品のほとんどを再設計することなく、異なる流量特性を有するバルブを製作することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
油圧バルブは第１ポートを有する主穿孔部と、第２ポートと、その間のバルブシートを有する本体を含む。ポペットは主穿孔部内で摺動可能に受止められ、バルブシートから遠方のポペットの側で制御室を形成する。ポペットは第１ポートと制御室間に伸びる制御通路を有する。第１分岐通路が第２ポートから主穿孔に通じる開口部への本体内に形成される。パイロットバルブ素子は制御室と第１分岐通路間の流量を制御するため主穿孔部内を摺動する。フィードバックばねは互いに離間するようにポペットとパイロットバルブ素子を偏倚させ、バルブシートと係合してポペットを偏倚させる。電気制御型アクチュエータは制御室と第１分岐通路間の連通を開閉するためにパイロットバルブと係合する。
【０００８】
アクチュエータがパイロットバルブ素子を移動させると、制御素子内の圧力は第２ポートに解放される。これによりポペット間の圧力差を発生させるので、第１ポートのより大きな圧力はバルブシートからポペットを強制的に離間させ、バルブを開口させる。ポペットの移動は制御室と分岐通路間の連通を閉鎖する傾向にあるパイロットバルブ素子により大きな力を与えるフィードバックばねを圧縮させる。フィードバックばね力がアクチュエータによりパイロットバルブ素子に加えられる力に等しい場合、パイロットバルブ素子は制御室から第２ポートに流れる流量を計量する位置を決定する。この計量動作により、ポペット間の既存の圧力差を維持し、ポペットの位置とバルブに流れる既存の流量を維持する。本発明のフォース・フィードバック機構はポペットのより大きな移動量を発生するためパイロットバルブ素子の比較的小さい移動量を可能にする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は従来の油圧バルブの問題を除去できる油圧バルブを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照すると、流体が供給タンクラインと油圧アクチュエータ間に流れるバルブ本体３４内の開口部３２に挿入された電磁油圧比例制御バルブ３０が図示されている。制御バルブ３０は流入通路３６から流出通路３８に流れる流量を単一方向に制御し、油圧アクチュエータに出入りする流体を制御するために採用できる。
【００１１】
制御バルブ３０は縦方向穿孔部４２とバルブ本体流入通路３６から縦方向穿孔部に流入ポート４３を組合せ形成する横方向開口部を持つ管状スリーブ４０を有する。バルブのノーズでの縦方向穿孔部４２の開口端部はバルブ本体流出通路３８と連通する流出ポート４６を形成する。主バルブポペット４４はスリーブ４０の穿孔部４２内で摺動可能に受止められ、流入開口部４３と流出ポート４６間に配置されたシート４８に対して移動する。フィードバックばね５０は制御バルブ３０を閉鎖するためシート４８に対してポペット４４を偏倚させる。オリフィス４７を有する制御通路４５は流入ポート４３をバルブシート４８からポペットの遠方側の制御室４９に接続するポペット４４を通して延長している。
【００１２】
フィードバックばね５０の他端はパイロット本体５４の穿孔部５３に摺動可能に受止められるカップ状スプール５２の形態でパイロットバルブ素子と係合する。パイロット本体５４はバルブ本体３４の開口部３２にねじ切され、バルブ本体開口部内の後者の部品を保持するためスリーブ４０に当接している。管状スリーブ４０内の穿孔部４２とパイロット本体５４内の穿孔部５３はバルブ内の主穿孔部を合同で形成する。分岐通路５６はバルブ本体とパイロット本体５４を介して流出通路３８から延長し、パイロット本体５４の穿孔部５３内に開く分岐オリフィス５７を有する。パイロットバルブスプール５２は、パイロットバルブスプール５２が穿孔部５３内で摺動するにつれて、分岐オリフィス５７と連通および非連通状態に移動する横断的に伸びるパイロット開口部５８を有する。
【００１３】
バルブ制御部３０は好ましくはプラスチックからなる非磁性ボビン６４に巻かれたソレノイドコイル６２からなる電気アクチュエータ６０により駆動される。ソレノイドコイル６２は、後述のように、ポペット４４をバルブ本体４０内の所望の位置に移動させるため変更されるデューティサイクルを有するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号により駆動される。銅または真鍮リニアチューブ６３は実質的にボビン６０の全長内および沿って延長している。リニアチューブ６３は抵抗器により近く且つインダクタに近似していないためソレノイドコイル６２の入力インピーダンス特性を変化させるシェーディングコイルとして作用する。結果として、クランプ型抑制ダイオードがソレノイドコイル６２を駆動する電子回路に使用される場合、リニアチューブ６３はＰＷＭ駆動信号のデューティサイクルとこの信号のＲＭＳ電流間の関係を線形化する。これにより、ソレノイド電流および電機子６６とバルブスプール４４の位置の制御性を改善する。磁気導電極性カップ６８がコイルとボビンアセンブリの周囲に伸びている。金属パイロット本体５４はアクチュエータ６０の磁気回路を完成させる磁極カップ６８の開口端部を閉鎖する。アクチュエータ６０の可動電機子６６はボビン６４内を摺動できる。電機子６６はボビンからパイロット本体５４の穿孔部に突出し、パイロットバルブスプール５２に当接する。
【００１４】
プラスチック封入物７０は電気アクチュエータ６０の周囲にモールドされ、そこから外方向に突出している。電気コネクタ７２は封入物７０の突出部の遠方端部で形成される。電気コネクタ７２はワイヤ（図示せず）によりソレノイドコイル６２に接続された１対の端子を有する。バルブ３０を駆動するためＰＷＭ信号を発生する制御回路は電気コネクタ７２に接続される。
【００１５】
図１を参照すると、電磁油圧制御バルブ３０はソレノイドアクチュエータ６０に印加された電流により活性化されていない場合、フィードバックばね５０は流入ポート４３と流出ポート４６間に流れる流体を遮断するバルブシート４８に対してポペット４４を強制的に押し付ける。この非活性状態において、フィードバックばね５０は排出においてパイロットバルブスプール５２を上方に押し上げるので、パイロット開口部５８はバルブ本体３４内で流出通路３８に導く分岐オリフィス５７に通じていない。制御室４９と流出通路３８間の通路が無い状態で、制御室内の圧力はポペット制御室４５を介して加えられるにつれて流入ポート４３の圧力に等しくなる。圧力均等状態で、フィードバックばね５０の力はポペット４４がバルブシート４８から離間するように移動するのを防止し、バルブ３０を閉鎖状態に維持する。
【００１６】
方向関係と上下動のような移動に対するここでの参照は図面に示された方向の部品の関係および移動を言及しており、機械に取り付けられた部品の方向でなくてもよい。
【００１７】
図２を参照すると、ソレノイドコイル６２に電流を流すと電機子６６を下方向に移動させる。この動作はパイロットバルブスプール５２を下方向に押し下げるので、そのパイロット開口部５８は分岐オリフィス５７と連通し、制御室４９とバルブ流出通路３８間の流路を開口させる。これにより流入ポート４３以下に圧力を減少させる制御室４９から流体を排出する。その結果、ポペット４４の管状表面７６に作用するより大きな流入ポート圧力はフィードバックばね力に打勝ち、ポペットをバルブシート４８から離間させるように移動させる。このようにして、バルブ３０が開口する。
【００１８】
ポペット４４の動きはパイロットバルブスプール５２と電機子６６に対してばねにより加えられる力を増加するフィードバックばね５０を圧縮する。ばね力が増加するにつれて、パイロットバルブスプール５２と電機子６６は分岐オリフィス５７とパイロット開口部５８間の開口部のサイズを減少させるソレノイドコイルに向けて移動させる。最終的に、ばね力カウンタはポペット４４とパイロットバルブスプール５２が動きを止める点でソレノイドアクチュエータ６０により発生した力を平衡にさせる。この平衡位置で、パイロットバルブスプール内のパイロット開口部５８とパイロット本体内の分岐オリフィス５７間の開口部のサイズは所望の流量がバルブ３０を介して生じる位置にポペットを維持するポペット間の圧力差を発生させる。
【００１９】
バルブを開口するため、パイロットバルブスプール５２はパイロット開口部５８と分岐オリフィス５７間の連通を開口するために充分である比較的小さい距離のみ移動する必要がある。この比較的小さい動きは、フィードバックばね力の関数であるこれらの２つの部品が動く距離関係で、ポペット４４のより大きな動きを発生する。したがって、動きの関係はフィードバックばね力を変更することにより変更可能である。換言すると、ポペット４４はより弱いフィードバックばね５０を挿入することによりパイロットバルブスプール５２の同一の動きのためより遠くに動くように構成される。同様に、強力なフィードバックばね５０を使用するとポペット４４がパイロットバルブスプール５２の任意の量だけ動く距離を減少させる。
【００２０】
バルブを閉じるため、ソレノイドコイルは非通電され、電機子をフィードバックばね５０の力によりボビン内に後退させる。電機子の後退はパイロット電機子５８がもはや分岐オリフィス５７の方向に通じない図１に示された位置に動くパイロットバルブスプールになる。このように、制御室４９は流出通路３８につながる分岐通路５６から遮断される。これにより制御室４９の圧力がポペット内の制御通路４５を介した接続のため流入ポート４３の圧力を上昇する。圧力室４９の圧力はフィードバックばねの追加の力がバルブ３０を閉じるバルブシート４８に抗してポペット４４を動かすポペット表面７６に作用する圧力に等しくなる。
【００２１】
バルブ３０は図１に示されるバルブの閉鎖状態において多くの用途で申し分ないが、ある量のリークはパイロットバルブスプール５２内のパイロット開口部５８と近傍の分岐オリフィス５７間に生じる。このリーク通路は流体が制御通路４５を介して流入ポート４３から、さらにパイロット開口部５８と分岐オリフィス５７間にかつ分岐通路５６を介して流出通路３８へ前方にリークする制御室４９に流れるのを可能にする。このようなリークはパイロット本体５４内の穿孔部５３とパイロットバルブスプール５２の外部表面の正確な一致するにもかかわらず生じる。このリーク量はこのフォース・フィードバックバルブのいくつかの用途において許容されないかもしれない。
【００２２】
図３はリークの少ないパイロットバルブ１０１を採用している代替バルブ１００を例示している。図１の対応する部品と同じバルブ１００の他の部品は同一番号を割り当てられている。
【００２３】
パイロットバルブ１０１は内部を介して伸びる中央穿孔部１０４を有する円筒形スプール１０２を含んでいる。パイロット開口部１０６はパイロットバルブスプールが後述されるように適切に位置決めされるとパイロット本体５４内の中央穿孔部１０４と分岐オリフィス５７間に通路を提供する。閉鎖ステム１０８はパイロットバルブスプール１０２の穿孔部１０４内で受止められる。閉鎖スプールは中央部分１１０を有し、穿孔部１０４内の通路を与えるため直径が減少している。閉鎖ステム１０８の一端部はソレノイドアクチュエータ６０の電機子１１２と当接するパイロットバルブスプール１０２から突出している。閉鎖ステム１０８の他端部はパイロットバルブスプール１０２の対向端部から突出し、図示されているようにバルブの閉鎖状態の中央穿孔部１０４の端部を閉鎖する円錐形領域１１４を有する。バイアスばね１１６は閉鎖スプール１０２をパイロットバルブスプールの端部に抗して偏倚させるため主バルブポペット内の円錐形領域１１４と穿孔部の底部と係合させる。フォース・フィードバックばね１２０がバルブポペット１１８の穿孔部とパイロットバルブスプール１０２の近傍の端部間に伸びている。パイロットバルブ本体５４内の穿孔部間に配置されたスナップリング１１５はソレノイドアクチュエータ６０の方向のパイロットバルブスプール１０２の移動を制限する停止装置を提供する。
【００２４】
ソレノイドアクチュエータ６０の円筒形電機子１１２はソレノイドコイル６２が巻回されたボビン６４内で摺動可能に受止められる。電機子１１２は電機子の反対側でチャンバ１２４と１２６間に流すための流体通路を提供するいくつかの縦方向開口部１２２を有する。通路１２２は圧力が電機子の反対側で等しいので、動きが妨害されるのを保証する。パイロットバルブ本体５４は電機子とパイロットバルブスプール１０２間の制御室４９とチャンバ１２６間に伸びる圧力解放通路１１７を有する。通路１１７はパイロットバルブスプール１０２の反対側の圧力が等しいのでその動きが圧力差により影響されないことを保証する。
【００２５】
図３に示された閉鎖バルブ状態から、ソレノイドコイル６２への通電により、電機子１１２をパイロットバルブスプール１０２に向けて駆動する電磁界を発生する。この動作は閉鎖ステム１０８を図３のバルブ１００の向きにおいて下方に強勢移動させる。これにより、パイロットバルブスプール１０２の端部から離間するように閉鎖スプールの円錐部１１４を押し、スプール穿孔部１０４を制御室４９に開口させる。制御室からの流体はスプール穿孔部１０４に入れるために得られる。電機子１１２の更なる下方向運動は最終的にパイロットバルブスプール１０２と係合するので、電機子は直接パイロットバルブスプール１０２をポペット１１８に向けてさらに押し付ける。パイロットバルブスプール１０２は連続的に移動させるにつれて、そのパイロット開口部１０６は分岐オリフィス５７内に開き始め、分岐通路５６を介して制御室４９と流出通路３８間の連通を提供する。この動作により制御室４９内の圧力を減少させる流路を形成する。ポペット内の流入オリフィス４７のため、制御室４９内の圧力は流入ポート４３の圧力以下になり、ポペットをバルブシート４８から離間するように動かし、バルブ１００を開口させる。
【００２６】
ポペットが移動するにつれて、フィードバックばね１２０によりパイロットバルブスプール１０２に作用する力が増加する。ばね力がソレノイドアクチュエータ６０からの力で平衡に達すると、パイロットバルブスプール１０２は移動を止める。このとき、パイロット開口部１０６と分岐オリフィス５７の部分一致により流出通路３８を介して制御室４９からの流量によりポペット１１８間に発生した圧力差はポペットの位置を維持する。
【００２７】
バルブの閉鎖状態において、閉鎖ステム１０８の円錐部１１４の係合は制御室４９内の供給圧力の流体がバルブ素子内の穿孔部１０４に入るのを防止する。円錐部とパイロットバルブスプール１０２間のインターフェースは、パイロット開口部５８と分岐オリフィス５７間の図１の実施例で生じるリークレベルに比較して、比較的少ないリーク閉鎖を提供する。制御室４９からの加圧流体がバルブの閉鎖状態のパイロット開口部に到達できないので、対応するパイロット開口部１０６と分岐通路５６間のリークはバルブ１００で生じない。
【００２８】
バルブ１００の閉鎖は前述の実施例に関して説明されたものと同様な方法で生じる。簡単に言えば、ソレノイドコイル６２に対する電力を除去するとフィードバックばね１２０からの力がパイロットバルブスプール１０２を上方向に押し上げるので、パイロット開口部１０６は分岐オリフィス５７と連通しない。この動作により分岐通路５６を介して制御室４９から流出通路３８に流れる流量を終了する。制御室４９内の圧力はパイロット制御オリフィス４７を介する通路により流入ポート４３の圧力レベルを増加させる。ポペット１１８の両側の圧力が均等になると、フィードバックばね力がポペットをバルブシート４８と係合させ、バルブ１００を閉じる。このときバイアスばね１１６の力はパイロットバルブスプール１０２内の穿孔部１０４の開口端部に抗して閉鎖ステム１０８の円錐部１１４を強制し、開口端部を閉じ、バルブを図３に示された構成に復帰させる。
【００２９】
前述の２つの実施例は単一方向バルブであり、流量が流入ポート４３から流出ポートにのみ比例的に制御される。図４は本発明に従った各方向に流れる流量を比例的に制御する双方向バルブ２００を示している。具体的には、バルブ本体２０１はバルブ２００が通路間の流量を制御するために受止められる開口部２２６に開口する第１および第２通路２０２および２０４を有する。第１分岐通路２２４は第２通路２０４と開口部２２６間のバルブ本体２０１内に伸び、流体が開口部から第２通路の方向のみに流す第１チェックバルブ２２０を有する。バルブ本体２０１内の第２分岐通路２３０は第１通路２０２と開口部２２６間に伸びている。第２チェックバルブ２２２は流体が第２分岐通路２３０を介して開口部から第１通路２０２に流れるのを可能にする。
【００３０】
バルブ２００はバルブ本体の第１通路２０２とバルブの中央穿孔部間の通路を提供する第１ポート２０６付の管状スリーブ２１０を有する。ポペット２１２は中央穿孔部内で摺動可能に受止められ、バルブシート２１６に抗してフィードバックばね２１４により正常に偏倚され、第１ポート２０６と第２ポート２０８間の連通を閉鎖する。ポペット２１２は制御通路２１８を介して第１ポート２０６からバルブシート２１６からポペットの遠方側の制御室２６０にのみ流体が流れるのを可能にする第３チェックバルブ２２８付制御通路２１８を有する。ポペット２１２内の第４チェックバルブ２３２は流体が制御通路２１８を介して第２ポート２０８から制御室２６０に流れるのを可能にする。第３チェックバルブ２２８と第４チェックバルブ２３２は流体が制御通路２１８を介して第１通路２０２又は第２通路２０４から制御室２６０の方向にのみ流れるのを可能にするバルブ構成２６５を形成する。代案として、第３および第４チェックバルブ２２８および２３２の代わりに、シャトルバルブがこのバルブ構成２６５として使用可能である。どちらの場合も、シャトルバルブは第１通路２０２又は第２通路２０４のより大きな圧力を制御室２６０に伝達する。
【００３１】
パイロット本体２３４は開口部２２６内に配置され、バルブ本体２０１内の後者の部品を保持するため管状スリーブ２１０に係合している。パイロット本体２３４はパイロット穿孔部２３６に対して第１分岐通路２３８を延長する第１分岐開口部２３８を有する中央パイロット穿孔部２３６を有する。第２分岐開口部２３９はパイロット本体２３４を介して第２分岐通路２３０をパイロット穿孔部２３６に延長させる。カップ状スプール２４０はパイロットバルブ素子を形成し、パイロット穿孔部２３６内で摺動可能に受止められる。パイロットスプール２４０は内部に複数のパイロット開口部２３５を有する。ポペット２１２から遠方のフィードバックばね２１４の端部はパイロットバルブスプール２４０と係合する。
【００３２】
リニアアクチュエータ２４６はパイロット本体２３４に係合する磁気導電磁極カップ２５２内で保持された非磁性ボビン２５０内に巻回されたソレノイドコイル２４８を有する。電機子２５４はボビン内で摺動可能に受止められ、パイロットバルブスプール２４０の外部表面と係合する。電流は電機子２５４をソレノイドコイル２４８から主バルブポペット２１２に向けて伸ばす電磁界を発生させる。後述されるように、電流の大きさが電機子２５４がソレノイドコイル２４８から伸びる距離およびバルブが第１ポート２０２と第２ポート２０４間の流量を比例的に制御するために開く量を決定する。
【００３３】
ソレノイドコイル２４８の非通電状態において、フィードバックばね２１４がパイロットバルブスプール２４０を電機子２５４に抗して強制する。パイロットバルブスプール２４０の位置において、制御室２６０は第１および第２分岐通路２２４と２３０から遮断される。第１および第２バルブ本体通路２０２および２０４のより大きな圧力は制御室２６０に対する第３又は第４チェックバルブ２２０又は２２２により加えられる。ポペット２１２の両側に存在する同一の高圧力状態で、フィードバックばね２１４の追加力はバルブシート２１６に抗してポペットを保持する。
【００３４】
第１通路２０２の圧力が第２通路２０４の圧力を超えると仮定すると、より高い圧力が第３チェックバルブ２２８とポペット制御通路２１８を介して制御室２６０に伝達される。ソレノイドアクチュエータ２４６がパイロットバルブスプール２４０をポペット２１２に向けて押すために電機子２５４を駆動すると、パイロット電機子２３５の一つはパイロット本体２３４内の第１分岐開口部２３８に開口する。この動作により、制御室２６０内の圧力が第１チェックバルブ２２０と第１分岐通路２２４を介して第２通路２０４に解放される通路を形成する。制御室２６０の圧力は第１通路２０２内の圧力以下になる。第１通路２０２内のより大きな圧力が第２分岐通路２３０内の第２チェックバルブ２２２を閉鎖することに注目すべきである。第４チェックバルブ２３２は閉鎖のままである。
【００３５】
制御室２６０の圧力が解放された状態で、第１通路２０２からの圧力は直接の流量を第１通路から第２通路２０４に開口するバルブシート２１６から離間するようにポペット２１２を強制する。ポペット２１２の動きは圧力による力がフィードバックばね２１４の力と平衡するまで継続する。この平衡状態で、パイロット開口部２３５と第１分岐開口部２３８間に形成されたオリフィスはバルブが所望の流量を実現するため適切な量にバルブ開口を保持するポペット２１２間の圧力差を維持する。
【００３６】
代案として、第２通路２０４の圧力が第１通路２０２の圧力より大きい場合、より高い圧力が第４チェックバルブ２３２を介して制御室２６０に伝達される。なお、ソレノイドアクチュエータ２４６がパイロットバルブスプール２４０を動かすと、パイロット開口部２３５はパイロット本体内の第２分岐開口部２３９に開口し、圧力は制御室２６０から第２チェックバルブ２２２と第２チェック通路２３０を介して第１通路２０２に解放される。第１および第３チェックバルブ２２０と２２８は閉鎖される。制御室圧力が解放された状態で、第２通路２０４からの圧力がより高い圧力第２通路２０４から第１通路２０２に流すためポペット２１２を流体の直接通路を開くバルブシート２１６から離間するように強制する。
【００３７】
ポペット２１２の動きは流体圧力がフィードバックばね２１４からの力と平衡するまで継続する。平衡条件で、パイロット開口部２３５と第２分岐開口部２３９間に形成されたオリフィスは所望の流量を実現するため適切な量にバルブ開口を保持するポペット２１２間の圧力差を維持する。
【００３８】
以上の説明は主に本発明の好ましい実施例に向けられた。本発明の範囲内で種々の変形に注意が引かれたが、この分野の当業者が本発明の実施例の開示から明らかである追加の変形例を実現するであろうことが予期される。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲から決定されるべきで、上記実施例により限定されるものでない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上の説明から、本発明の油圧システムは農業用トラクタや油圧動作型機械類に応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１はバルブが閉鎖状態にある本発明に従ったバルブの第１実施例の断面図である。
【図２】図２は開口状態にあるバルブの流体制御区画の断面図である。
【図３】図３は低閉鎖状態リーク設計を有するバルブの第２実施例の断面図である。
【図４】図４は本発明に従った双方向バルブの断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
３０    比例制御バルブ
３２    開口部
３４    バルブ本体
３６    流入通路
３８    流出通路
４０    管状スリーブ
４２    縦方向穿孔部
４３    流入ポート
４４    主バルブポペット
４５    制御通路
４６    流出ポート
４７    オリフィス
４８    シート
４９    制御室
５０    フィードバックばね
５２    スプール
５３    穿孔部
５４    パイロット本体
５６    分岐通路
５７    分岐オリフィス
５８    パイロット開口部
６０    電気アクチュエータ
６２    ソレノイドコイル
６６    可動電機子
７０    プラスチック容器
７２    電気コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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