(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のランドを設けたスプールと、該スプールを軸方向へスライドさせるための二つの電磁操作部と、壁で仕切られた複数のポートを有するボディーとを備え、前記スプールのスライドにより、前記複数のランドが前記ポートの仕切壁と摺接しながら前記複数のポートの連通状態を切り換えて、作動油の方向及び／又は流量を制御するスプール型油圧電磁操作弁において、
前記スプールに設けられた前記複数のランドのうち前記二つの電磁操作部の一方である第１電磁操作部の最も近くに位置する第１ランドの外周面の一部には、その上部と下部にそれぞれ第１上部溝と第１下部溝が設けられ、該第１上部溝及び第１下部溝を挟んで前記第１ランドの外周面両端側に形成された前記スプール中央側の第１摺接部と前記スプール端部側の第２摺接部が前記第１電磁操作部側に面した前記ボディーの第１仕切壁と摺接し、
前記スプールに設けられた前記複数のランドのうち前記二つの電磁操作部の他方である第２電磁操作部の最も近くに位置する第２ランドの外周面の一部には、その上部と下部にそれぞれ第２上部溝と第２下部溝が設けられ、該第２上部溝及び第２下部溝を挟んで前記第２ランドの外周面両端側に形成された前記スプール中央側の第３摺接部と前記スプール端部側の第４摺接部が前記第２電磁操作部側に面した前記ボディーの第２仕切壁と摺接し、
前記スプールがスライド中立位置にあるときには、前記第１ランドの前記第１摺接部と前記第２摺接部の両方が前記第１仕切壁と摺接して、前記第１上部溝と前記第１下部溝とが共に前記第１仕切壁との間で密閉空間を形成し、かつ、前記第２ランドの前記第３摺接部と前記第４摺接部の両方が前記第２仕切壁と摺接して、前記第２上部溝と前記第２下部溝とが共に前記第２仕切壁との間で密閉空間を形成し、
前記スプールが励磁力による前記第１電磁操作部側のスライド限界の位置迄達したときには、前記第１ランドの前記第１摺接部が前記第１仕切壁と摺接して、前記第１上部溝と前記第１仕切壁との間に形成される空間及び前記第１下部溝と前記第１仕切壁との間に形成される空間が前記第１電磁操作部と連通し、かつ、前記第２ランドの前記第４摺接部が前記第２仕切壁と摺接して、前記第２上部溝と前記第２仕切壁との間に形成される空間及び前記第２下部溝と前記第２仕切壁との間に形成される空間が前記複数のポートのうちタンクと接続される前記第２電磁操作部の最も近くに配置された第２タンクポートと連通し、
前記スプールが励磁力による前記第２電磁操作部側のスライド限界の位置迄達したときには、前記第１ランドの前記第２摺接部が前記第１仕切壁と摺接して、前記第１上部溝と前記第１仕切壁との間に形成される空間及び前記第１下部溝と前記第１仕切壁との間に形成される空間が前記複数のポートのうちタンクと接続される前記第１電磁操作部の最も近くに配置された第１タンクポートと連通し、かつ、前記第２ランドの前記第３摺接部が前記第２仕切壁と摺接して、前記第２上部溝と前記第２仕切壁との間に形成される空間及び前記第２下部溝と前記第２仕切壁との間に形成される空間が前記第２電磁操作部と連通する、
ことを特徴とするスプール型油圧電磁操作弁。
【請求項２】
複数のランドを設けたスプールと、該スプールを軸方向へスライドさせるための一つの電磁操作部と、壁で仕切られた複数のポートを有するボディーとを備え、前記スプールのスライドにより、前記複数のランドが前記ポートの仕切壁と摺接しながら前記複数のポートの連通状態を切り換えて、作動油の方向及び／又は流量を制御するスプール型油圧電磁操作弁において、
前記スプールに設けられた前記複数のランドのうち前記電磁操作部も最も近くに位置する第１ランドの外周面の一部には、その上部と下部にそれぞれ上部溝と下部溝が設けられ、該上部溝及び下部溝を挟んで前記第１ランドの外周面両端側に形成された前記スプール中央側の第１摺接部と前記スプール端部側の第２摺接部が前記電磁操作部側に面した前記ボディーの第１仕切壁と摺接し、
前記スプールがスライド中立位置にあるときには、前記第１ランドの前記第１摺接部と前記第２摺接部の両方が前記第１仕切壁と摺接して、前記上部溝と前記下部溝とが共に前記仕切壁との間で密閉空間を形成し、
前記スプールが励磁力による前記電磁操作部側のスライド限界の位置迄達したときには、前記第１ランドの前記第１摺接部が前記第１仕切壁と摺接して、前記上部溝と前記第１仕切壁との間に形成される空間及び前記下部溝と前記第１仕切壁との間に形成される空間が前記電磁操作部と連通し、
前記スプールが励磁力による前記電磁操作部と反対側のスライド限界の位置迄達したときには、前記第１ランドの前記第２摺接部が前記第１仕切壁と摺接して、前記上部溝と前記第１仕切壁との間に形成される空間及び前記下部溝と前記第１仕切壁との間に形成される空間が前記複数のポートのうちタンクと接続される前記電磁操作部側の最も近くに配置されたタンクポートと連通する、
ことを特徴とするスプール型油圧電磁操作弁。
【請求項３】
前記スプールは、外部からの強制荷重により、励磁力によるスライド限界を超えて軸方向へさらに移動が可能な構造を備え、
前記第１ランドの外周面には、前記第１電磁操作部側の端部から軸方向内側へ予め定められた長さの第１補助溝が前記第１上部溝及び前記第１下部溝と異なる位置に設けられ、
前記第２ランドの外周面には、前記第２電磁操作部側の端部から軸方向内側へ予め定められた長さの第２補助溝が前記第２上部溝及び前記第２下部溝と異なる位置に設けられ、
前記スプールが励磁力による前記第２電磁操作部側のスライド限界の位置迄達したときには、前記第１補助溝と前記第１仕切壁とで形成される空間は、前記第１タンクポートとは不連通状態であり、
前記スプールが外部からの強制荷重によって励磁力によるスライド限界を超えて前記第２電磁操作部側へさらに移動したときにのみ、前記第１補助溝と前記第１仕切壁とで形成される空間が前記第１タンクポートと連通し、
前記スプールが励磁力による前記第１電磁操作部側のスライド限界の位置迄達したときには、前記第２補助溝と前記第２仕切壁とで形成される空間は、前記第２タンクポートとは不連通状態であり、
前記スプールが外部からの強制荷重によって励磁力によるスライド限界を超えて前記第１電磁操作部側へさらに移動したときにのみ、前記第２補助溝と前記第２仕切壁とで形成される空間が前記第２タンクポートと連通する、
ことを特徴とする請求項１に記載のスプール型油圧電磁操作弁。
【請求項４】
前記スプールは、外部からの強制荷重により、励磁力によるスライド限界を超えて軸方向へさらに移動が可能な構造を備え、
前記第１ランドの外周面には、前記電磁操作部側の端部から軸方向内側へ予め定められた長さの補助溝が前記上部溝及び前記下部溝と異なる位置に設けられ、前記スプールが励磁力による前記電磁操作部と反対側のスライド限界の位置迄達したときには、前記補助溝と前記第１仕切壁とで形成される空間は、前記タンクポートとは不連通状態であり、
前記スプールが外部からの強制荷重によって励磁力によるスライド限界を超えて前記電磁操作部と反対側へさらに移動したときにのみ、前記補助溝と前記仕切壁とで形成される空間が前記タンクポートと連通する、
ことを特徴とする請求項２に記載のスプール型油圧電磁操作弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスプールを電磁操作によってスライドさせて作動油の方向及び／又は流量を制御するスプール型の油圧電磁操作弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、スプールを軸方向にスライドさせて作動油の方向及び／又は流量を制御するスプール型の油圧電磁操作弁、例えば、その代表例である比例電磁式方向流量制御弁等を作動させる際には、電磁操作部であるソレノイド内に納められた可動子（プランジャ等）と固定子（コイル等）との間隙に予め作動油を供給する必要がある。これは、可動子と固定子との間隙に作動油の油膜を形成することで粘性抵抗を持たせ、可動子の軸方向のスライド動作を安定させるために行うものである。
【０００３】
作動油をソレノイド内に供給するために、従来の技術では、油圧電磁操作弁のボディーとソレノイドとが連通する穴と、該穴と軸方向で摺接するスプールとの間に若干の間隙を設けて、該間隙を介して常時ソレノイド内に作動油が供給される構造となっている。
【０００４】
より具体的に説明するために、従来技術の一例を図８、及び図９に示す。図８は、従来の比例電磁式方向流量制御弁の一例を示す縦断面図であり、図９は図８のＡ部詳細図である。図８に示す従来例は、ボディー８０３の左右に第１ソレノイド８０２ａ、第２ソレノイド８０２ｂが配置され、二つのランド８０５ａ及び８０５ｂを設けたスプール８０４がボディー８０３に納められ、スプール８０４の両端がバネ８１１ａ、８１１ｂと共にプランジャ８１３ａ、８１３ｂと当接されて構成されている。ボディー８０３は５つのポート８０７ａ〜８０７ｅを有しており、第１ソレノイド８０２ａ及び第２ソレノイド８０２ｂが励磁されて、プランジャ８１３ａ、８１３ｂが左右にスライドすると、スプール８０４に設けられたランド８０５ａ、８０５ｂがポート８０７ａ〜８０７ｅ間を仕切る仕切壁と摺接しながらスライドしてポート８０７ａ〜８０７ｅの連通状態を切り換えることで、作動油の方向及び／又流量を制御する形式のものである。
【０００５】
ソレノイド８０２ａ、８０２ｂの内部にあるプランジャ８１３ａ、８１３ｂは励磁力によって軸方向にスライドする可動子であり、プランジャ８１３ａ、８１３ｂの軸方向のスライド動作を滑らかにさせるために固定子との間に通常間隙を設けておき、該間隙に作動油を供給して油膜を形成して粘性抵抗を持たせることでプランジャ８１３ａ、８１３ｂの軸方向のスライド動作を安定させている。
【０００６】
作動油をソレノイド８０２ａ、８０２ｂ内に供給させるために、従来技術では図９に示すように、例えば、油圧電磁操作弁のボディー８０３と第２ソレノイド８０２ｂとが連通する穴に嵌め込まれたスペーサ８１４ｂとスプール８０４との間に若干の間隙Ｃ１及びＣ２を設けておき、これらの間隙Ｃ１及びＣ２から常時作動油がソレノイド８０２ｂ側へ入り込めるようにしている。
【０００７】
ところで、第２ソレノイド８０２ｂの最も近くに配置されたポート８０７ｂはいわゆるタンクポートであり、タンクと接続されて作動油の排出が行われている。このタンクは、通常油圧システムに共通で利用されるために、さまざまな油圧制御弁等と接続されている。従って、他の油圧制御弁等から作動油がタンクに排出されると、タンク内の圧力が変動し、図９のタンクポート８０７ｂの圧力もそれに伴い変動してしまう。タンクポート８０７ｂと第２ソレノイド８０２ｂとは間隙Ｃ１及びＣ２によって常に連通しているため、第２ソレノイド８０２ｂ内の圧力もタンクの圧力変動の影響を受けて変動することとなる。この現象は第１ソレノイド８０２ａ内においても同様である。
【０００８】
このため、ソレノイド８０２ａ、８０２ｂ内のプランジャ８１３ａ、８１３ｂは作動油の圧力変動によって動作が不安定となり、上記従来の技術では、高精度の油圧弁操作が実現できない問題が生じていた。
【０００９】
また、通常ソレノイド８０２ａ、８０２ｂ内部にはエアが混入しているため、従来技術において作動油をソレノイド内に供給する際には、図８に示すエアベント８１５ａ、８１５ｂからエアを作動油と共に大気へ放出するエア抜き作業を行う必要がある。
【００１０】
従って、このエア抜き作業の間、エアベント８１５ａ、８１５ｂからエアと共に作動油までもが大気へ放出されることになる。大気へ作動油が放出されるということは、言ってみれば作動油を無駄に捨てることである。たとえ大気へ放出される作動油は油圧システムに必要な作動油量全体から見れば少量ではあるものの、作動油の無駄な消費がエア抜き作業の度に常に生じてしまう。
【００１１】
しかも、油圧システム起動時、試運転時、さらには定期点検時の度に必ずエア向き作業を行う必要があるから、油圧システムの正規運転に至るまでの作業が非常に手間のかかるものとなり、多くの作業時間を費やさなければならなかった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、斯かる実情に鑑み、タンクの圧力変動の影響を電磁操作部に及ぼすことのないスプール型油圧電磁操作弁を提供しようとするものである。
【００１３】
さらに、作動油を電磁操作部に供給する際に、作動油を大気放出して行うエア抜き作業が不要なスプール型油圧電磁操作弁を提供しようとするものである。
【００１４】
加えて、油圧システムの起動時、試運転時、さらには定期点検時の作業時間を短縮し、油圧システムの正規運転に至る作業効率を向上させることも本発明の別の目的である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明によれば、複数のランドを設けたスプールと、該スプールを軸方向へスライドさせるための二つの電磁操作部と、壁で仕切られた複数のポートを有するボディーとを備え、前記スプールのスライドにより、前記複数のランドが前記ポートの仕切壁と摺接しながら前記複数のポートの連通状態を切り換えて、作動油の方向及び／又は流量を制御するスプール型油圧電磁操作弁において、
前記スプールに設けられた前記複数のランドのうち前記二つの電磁操作部の一方である第１電磁操作部の最も近くに位置する第１ランドの外周面の一部には、その上部と下部にそれぞれ第１上部溝と第１下部溝が設けられ、該第１上部溝及び第１下部溝を挟んで前記第１ランドの外周面両端側に形成された前記スプール中央側の第１摺接部と前記スプール端部側の第２摺接部が前記第１電磁操作部側に面した前記ボディーの第１仕切壁と摺接し、
前記スプールに設けられた前記複数のランドのうち前記二つの電磁操作部の他方である第２電磁操作部の最も近くに位置する第２ランドの外周面の一部には、その上部と下部にそれぞれ第２上部溝と第２下部溝が設けられ、該第２上部溝及び第２下部溝を挟んで前記第２ランドの外周面両端側に形成された前記スプール中央側の第３摺接部と前記スプール端部側の第４摺接部が前記第２電磁操作部側に面した前記ボディーの第２仕切壁と摺接し、
前記スプールがスライド中立位置にあるときには、前記第１ランドの前記第１摺接部と前記第２摺接部の両方が前記第１仕切壁と摺接して、前記第１上部溝と前記第１下部溝とが共に前記第１仕切壁との間で密閉空間を形成し、かつ、前記第２ランドの前記第３摺接部と前記第４摺接部の両方が前記第２仕切壁と摺接して、前記第２上部溝と前記第２下部溝とが共に前記第２仕切壁との間で密閉空間を形成し、
前記スプールが励磁力による前記第１電磁操作部側のスライド限界の位置迄達したときには、前記第１ランドの前記第１摺接部が前記第１仕切壁と摺接して、前記第１上部溝と前記第１仕切壁との間に形成される空間及び前記第１下部溝と前記第１仕切壁との間に形成される空間が前記第１電磁操作部と連通し、かつ、前記第２ランドの前記第４摺接部が前記第２仕切壁と摺接して、前記第２上部溝と前記第２仕切壁との間に形成される空間及び前記第２下部溝と前記第２仕切壁との間に形成される空間が前記複数のポートのうちタンクと接続される前記第２電磁操作部の最も近くに配置された第２タンクポートと連通し、
前記スプールが励磁力による前記第２電磁操作部側のスライド限界の位置迄達したときには、前記第１ランドの前記第２摺接部が前記第１仕切壁と摺接して、前記第１上部溝と前記第１仕切壁との間に形成される空間及び前記第１下部溝と前記第１仕切壁との間に形成される空間が前記複数のポートのうちタンクと接続される前記第１電磁操作部の最も近くに配置された第１タンクポートと連通し、かつ、前記第２ランドの前記第３摺接部が前記第２仕切壁と摺接して、前記第２上部溝と前記第２仕切壁との間に形成される空間及び前記第２下部溝と前記第２仕切壁との間に形成される空間が前記第２電磁操作部と連通する、
ことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明は、端的に言うと、一般に広く用いられるスプール型油圧電磁操作弁において、電磁操作部に面するボディーの仕切壁にスプールのランドが摺接し、ボディー内のタンクポートと電磁操作部とが常に不連通状態を維持して、タンクからの圧力変動の影響を電磁操作部に及ぼすことのない構造となっていることに大きな特徴がある。さらに、ボディー内のタンクポートと電磁操作部とが不連通状態を維持したまま、電磁操作部に作動油を供給して電磁操作部内の可動子（プランジャ等）と固定子（コイル等）の間隙に作動油の油膜を形成して粘性抵抗を持たせ、可動子の作動安定性を確保できることに特徴がある。加えて、作動油を大気放出してエア抜きを行う作業が不要な構造であることに特徴がある。以下、本発明の詳細について説明する。
【００１７】
図２〜図４は本発明におけるスプールの動作を説明するための図である。図２はスプールがスライド動作の中立位置にある状態を示し、図３はスプールが励磁力による第１電磁操作部側（図右側）へのスライド限界に達した位置の状態を示し、図４はスプールが励磁力による第２電磁操作部側（図左側）へのスライド限界に達した位置の状態を示している。尚、図中、図と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００１８】
本発明は、例えば図２に示すように、スプール４には複数のランド５ａ〜５ｄが設けられ、該ランド５ａ〜５ｄがボディー３内部の仕切壁９ａ〜９ｆと摺接しながら、スプール４が軸方向にスライドして、ポート７ａ〜７ｅの連通状態を切り換える構造となっている。第１電磁操作部（ソレノイド）２ａの最も近くに位置する第１ランド５ａの外周面には上下対称の位置に二つの第１上部溝６ａ及び第１下部溝６ａ’が設けられ、その溝６ａ、６ａ’を挟んで両側には第１摺接部１０ａ、及び第２摺接部１０ｂが形成されている。この第１摺接部１０ａ、及び第２摺接部１０ｂは、図２に示すスライド動作の中立位置において、ボディー３の第１電磁操作部２ａに面した第１仕切壁９ａと摺接（図中のオーバラップ部）して、第１上部溝６ａ、及び第１下部溝６ａ’は第１仕切壁９ａとの間で密閉空間を形成している。
【００１９】
第２電磁操作部（ソレノイド）２ｂの最も近くに位置する第２ランド５ｂも同様に、第２上部溝６ｂ、及び第２下部溝６ｂ’が設けられ、ボディー３の第２電磁操作部２ｂ側に面した第２仕切壁９ｂに第３摺接部１０ｃ、及び第４摺接部１０ｄとが摺接（図中のオーバラップ部）しており、第２上部溝６ｂ、及び第２下部溝６ｂ’と第２仕切壁９ｂとの間で密閉空間を形成している。
【００２０】
この構造により、第１電磁操作部２ａは第１摺接部１０ａ及び第２摺接部１０ｂによってタンクポート７ａと不連通状態にでき、また、第２電磁操作部２ｂは第３摺接部１０ｃ及び第４摺接部１０ｄによってタンクポート７ｂと不連通状態にできる。従って、タンクポート７ａ及び７ｂに導かれた作動油に圧力変動が生じても、その影響を第１電磁操作部２ａ及び第２電磁操作部２ｂに及ぼすことがない。
【００２１】
図３に示すように、励磁力によってスプール４が第１電磁操作部２ａ側（図右側）のスライド限界の位置迄達すると、第２上部溝６ｂと第２仕切壁９ｂとで形成された空間の一部がタンクポート７ｂと連通（図中のアンダラップ部）し、ポート７ｅ（Ａポート）から入り込んだ作動油が圧力によって図３の矢印の如くタンクポート７ｂを通って第２上部溝６ｂに注がれる。この状態においても第４摺接部１０ｄが第２仕切壁９ｂと摺接（図中のオーバラップ部）しているため、タンクポート７ｂと第２電磁操作部２ｂとは不連通状態が維持され、タンクポート７ｂ内の圧力変動が第２電磁操作部２ｂに影響を及ぼすことがない。
【００２２】
次に図４に示すように、励磁力によってスプール４が第２電磁操作部２ｂ側のスライド限界の位置迄達すると、第２上部溝６ｂと第２仕切壁９ｂとで形成された空間の一部が第２電磁操作部２ｂと連通（図中のアンダラップ部）する。このとき、第２上部溝６ｂに注ぎ込まれた作動油は圧力が保持された状態にあるので、その圧力によって作動油が図中の矢印の如く第２電磁操作部２ｂ内に送り込まれる。圧力が加わった作動油が送り込まれるため、第２電磁操作部２ｂ内に存在するエアは押し出されることとなる。第２下部溝６ｂ’と第２仕切壁９ｂとで形成された空間も同様に、第２電磁操作部２ｂと連通状態にあるので、押し出されたエアは図４の矢印の如く作動油と共に第２下部溝６ｂ’に吐き出される。この状態においても第３摺接部１０ｃが第２仕切壁９ｂと摺接（図中のオーバラップ部）しているため、タンクポート７ｂと第２電磁操作部２ｂとは不連通状態が維持され、タンクポート７ｂ内の圧力変動が第２電磁操作部２ｂに影響を及ぼすことがない。
【００２３】
励磁力によりスプール４がスライドして図４の状態から図３の状態に再び戻ると、第２上部溝６ｂへは作動油が注がれると共に、図４の状態にあったときに第２下部溝６ｂ’に溜まったエアと作動油が図３の矢印の如くタンクポート７ｂに吐き出されて、タンクポート７ｂと接続された外部のタンクに排出される。
【００２４】
このように、本発明では、上述のように、スプール４のスライド動作の全範囲に亘って、第３摺接部１０ｃ及び／又は第４摺接部１０ｄが第２仕切壁９ｂと摺接して、常に第２電磁操作部２ｂはタンクポート７ｂと絶縁されているので、タンクポート７ｂ内の作動油の圧力変動に対して全く影響を受けることがない。従って、第２電磁操作部２ｂ内の可動子（プランジャ等）は作動油の圧力変動があってもスライド動作が不安定となることがないから、高精度の制御が実現できるのである。
【００２５】
また、励磁力によってスプール４を中立位置である図２の状態から図３、図４の状態へとスライドを繰り返すことで上述のように第２電磁操作部２ｂ内に作動油が供給され、可動子と固定子との間隙に作動油の粘性抵抗が与えられるから可動子の動作の安定を図ることができる。しかも、第２電磁操作部２ｂ内のエアをタンクポート７ｂを経由してタンクへと放出できるから、エア抜き作業のためにエアベントを開けて作動油を大気へ放出する作業が不要である。
【００２６】
このスプールの軸方向へのスライドの動作は、実質的に数回行うだけで電磁操作部内の可動子と固定子との間隙に作動油を供給し、かつ、エア抜きを行うことが可能である。
【００２７】
本発明によるエア抜き作業の間、作動油は一滴足りとも大気へ放出されることがないので、無駄な作動油の消費を無くすことができる。また、作動油を大気放出するという面倒なエア抜き作業を行う必要がなく、作業時間の短縮が図れることとなる。
【００２８】
上述では第２電磁操作部２ｂ側について説明したが、第１電磁操作部２ａ側においても構造が同じであり、同様のことが言える。よって、ここでは説明を省略する。
【００２９】
請求項２に記載の発明によれば、複数のランドを設けたスプールと、該スプールを軸方向へスライドさせるための一つの電磁操作部と、壁で仕切られた複数のポートを有するボディーとを備え、前記スプールのスライドにより、前記複数のランドが前記ポートの仕切壁と摺接しながら前記複数のポートの連通状態を切り換えて、作動油の方向及び／又は流量を制御するスプール型油圧電磁操作弁において、
前記スプールに設けられた前記複数のランドのうち前記電磁操作部も最も近くに位置する第１ランドの外周面の一部には、その上部と下部にそれぞれ上部溝と下部溝が設けられ、該上部溝及び下部溝を挟んで前記第１ランドの外周面両端側に形成された前記スプール中央側の第１摺接部と前記スプール端部側の第２摺接部が前記電磁操作部側に面した前記ボディーの第１仕切壁と摺接し、
前記スプールがスライド中立位置にあるときには、前記第１ランドの前記第１摺接部と前記第２摺接部の両方が前記第１仕切壁と摺接して、前記上部溝と前記下部溝とが共に前記仕切壁との間で密閉空間を形成し、
前記スプールが励磁力による前記電磁操作部側のスライド限界の位置迄達したときには、前記第１ランドの前記第１摺接部が前記第１仕切壁と摺接して、前記上部溝と前記第１仕切壁との間に形成される空間及び前記下部溝と前記第１仕切壁との間に形成される空間が前記電磁操作部と連通し、
前記スプールが励磁力による前記電磁操作部と反対側のスライド限界の位置迄達したときには、前記第１ランドの前記第２摺接部が前記第１仕切壁と摺接して、前記上部溝と前記第１仕切壁との間に形成される空間及び前記下部溝と前記第１仕切壁との間に形成される空間が前記複数のポートのうちタンクと接続される前記電磁操作部側の最も近くに配置されたタンクポートと連通する、
ことを特徴とするものである。
【００３０】
請求項１に記載の発明が電磁操作部を二つ備えているのに対して、請求項２に記載の発明では電磁操作部を一つしか備えていない点で相違する。つまり、請求項２に記載の発明は、電磁操作部の数の違いにより生じる相違点、即ち、請求項１に記載の発明のうち、第２電磁操作部に該当するものが存在しない点、第２電磁操作部の最も近くに位置する第２ランドの外周面の一部に設けられた第２上部溝と第２下部溝に該当するものが存在しない点、及び第２ランドに形成された第３摺接部、第４摺接部に該当するものが存在しない点が異なるだけであり、その他の構成は全て同等である。よって、請求項２に記載の発明の詳細説明は省略する。
【００３１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載のスプール型油圧電磁操作弁において、前記スプールは、外部からの強制荷重により、励磁力によるスライド限界を超えて軸方向へさらに移動が可能な構造を備え、
前記第１ランドの外周面には、前記第１電磁操作部側の端部から軸方向内側へ予め定められた長さの第１補助溝が前記第１上部溝及び前記第１下部溝と異なる位置に設けられ、
前記第２ランドの外周面には、前記第２電磁操作部側の端部から軸方向内側へ予め定められた長さの第２補助溝が前記第２上部溝及び前記第２下部溝と異なる位置に設けられ、
前記スプールが励磁力による前記第２電磁操作部側のスライド限界の位置迄達したときには、前記第１補助溝と前記第１仕切壁とで形成される空間は、前記第１タンクポートとは不連通状態であり、
前記スプールが外部からの強制荷重によって励磁力によるスライド限界を超えて前記第２電磁操作部側へさらに移動したときにのみ、前記第１補助溝と前記第１仕切壁とで形成される空間が前記第１タンクポートと連通し、
前記スプールが励磁力による前記第１電磁操作部側のスライド限界の位置迄達したときには、前記第２補助溝と前記第２仕切壁とで形成される空間は、前記第２タンクポートとは不連通状態であり、
前記スプールが外部からの強制荷重によって励磁力によるスライド限界を超えて前記第１電磁操作部側へさらに移動したときにのみ、前記第２補助溝と前記第２仕切壁とで形成される空間が前記第２タンクポートと連通する、
ことを特徴とするものである。
【００３２】
請求項１及び請求項２に記載の発明によって、タンクの圧力変動の影響を電磁操作部に及ぼすことのない高精度の制御が可能なスプール型油圧電磁操作弁を提供でき、さらに、作動油を電磁操作部に供給する際に作動油を大気放出しながらエア抜き作業を行う必要がなく、加えて、油圧システムの起動時、試運転時、さらには定期点検時の作業時間を短縮でき、油圧システムの正規運転に至る作業効率の向上が達成できることは上述した。
【００３３】
ところで、スプール型油圧電磁操作弁を実際に使う場合に、スプールのスライドを行うことなく、いきなり作動させたい場合もある。しかしながら、請求項１及び請求項２に記載の発明では、電磁操作部内に作動油を供給して、電磁操作部内の可動子（プランジャ等）の作動安定性を確保するためスプールを軸方向に少なくとも数回程度スライドさせなければならない。このため、いきなりスプール型油圧電磁操作弁を作動させたい場合には対応できないこととなる。
【００３４】
請求項３に記載の発明は、この点に鑑みてなされたものであり、具体的には第１ランドの外周面に第１電磁操作部側の端部から軸方向内側へ予め定められた長さの第１補助溝を第１上部溝及び第１下部溝と異なる位置に設け、第２ランドの外周面に第２電磁操作部側の端部から軸方向内側へ予め定められた長さの第２補助溝を第２上部溝及び第２下部溝と異なる位置に設けることにより、上述のスプールのスライド動作を省略することができるのである。以下、本発明の詳細について図５〜図７と共に説明する。
【００３５】
図５〜図７は、本発明における補助溝の作用を説明するための図であり、図５はスプールが中立位置にあるときの第１電磁操作部側に位置する第１ランドの詳細を、図６は励磁力によってスプールが第２電磁操作部側（図左側）のスライド限界に達したときの第１ランドの状態の詳細を、図７は強制荷重によって第２電磁操作部側（図左側）にさらに強制的にスライドさせたときの第１ランドの状態の詳細を、それぞれ示している。尚、図中、図と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００３６】
図５に示すように、第１ランド５の外周面で、第１上部溝６ａ及び第１下部溝（図示せず）と異なる位置には、第１電磁操作部２ａ側の端部から軸方向内側に予め定められた長さの第１補助溝８ａが設けられている。ここで、予め定められた長さとは、スプール４が励磁力によるスライド限界に達した位置（図６に示す状態）において、第１補助溝８ａと第１仕切壁９ａとで形成される空間が、第１摺接部１０ａと第１仕切壁９ａとの摺接状態（図中のオーバラップ部）によりタンクポート７ａとの不連通状態を維持でき、強制荷重によってスプール４が第２電磁操作部側（図７の左側）へスライドしたとき（図７に示す状態）にのみ第１補助溝８ａと第１仕切壁９ａとで形成される空間とタンクポート７ａとが連通（図中のアンダラップ部）して、作動油を第１電磁操作部２ａに送り込むことが可能となる長さのことである。
【００３７】
図５において、スプール４は中立位置にあるため、タンクポート７ａと第１電磁操作部２ａは、第１摺接部１０ａ及び第２摺接部１０ｂによって不連通状態が維持されており、作動油がタンクポート７ａ側から第１電磁操作部２ａ側に入り込むことはない。しかも、第１摺接部１０ａと第１仕切壁９ａとが摺接（図中のオーバラップ部）しており、第１補助溝８ａと第１仕切壁９ａとで形成される空間とタンクポート７ａとは不連通状態である。
【００３８】
次に図６に示すように、スプール４が励磁力によって第２電磁操作部側（図左側）にスライドすると、第１上部溝６ａと第１仕切壁９ａとで形成される空間とタンクポート７ａが連通し、第１上部溝６ａに作動油が注ぎ込まれる。そして、図右側にスプール４がスライドすれば第１電磁操作部２ａ側へ作動油が送り込まれる。つまり、スプール４が励磁力によって軸方向にスライドすることで、作動油が第１電磁操作部２ａ内に送り込まれるのである。
【００３９】
しかし、図６の状態においても、第１摺接部１０ａと第１仕切壁９ａとが摺接（図中のオーバラップ部）しており、第１補助溝８ａと第１仕切壁９ａとで形成される空間とタンクポート７ａとは不連通状態である。よって、第１補助溝８ａがない場合には、第１電磁操作部２ａに作動油を供給する場合にはスプール４を励磁力によってスライドさせなければならない。
【００４０】
ところが、本発明では、第１ランドの外周面に第１電磁操作部側の端部から軸方向内側へ予め定められた長さの第１補助溝を前記第１上部溝及び前記第１下部溝と異なる位置に設け、第２ランドの外周面に前記第２電磁操作部側の端部から軸方向内側へ予め定められた長さの第２補助溝を第２上部溝及び第２下部溝と異なる位置に設けているため、図７に示すように強制荷重によってスプール４を軸方向に強制的に押し込むことにより、スプール４を励磁力でスライドさせることなく第１電磁操作部２ａに作動油を供給できる。
【００４１】
即ち、図７に示すように、強制荷重によってスプール４をさらに第２電磁操作部側（図左側）に押し込むと、第１補助溝８ａと第１仕切壁９ａとで形成される空間がタンクポート７ａと連通（図中のアンダラップ部）する。すると、タンクポート７ａに充満された作動油は圧力が加えられているため、その圧力によって作動油が第１電磁操作部２ａへ送り込まれていくのである。
【００４２】
このように、本発明では、第１補助溝８ａを有することで、スプールを励磁力によってスライドさせることなく作動油を第１電磁操作部内に強制的に供給できるのである。よって、スプールをスライドさせたくない場合には有効である。
【００４３】
ここで、本発明では強制荷重によってスプールをスライド可能な構造にしておかなければならないが、通常、スプール型油圧電磁操作弁を設計する場合には、励磁力によるスライド限界を超えてスプールがスライドできるように余裕を持たせて設計するのが当然である。従って、本発明において、スプールが外部からの強制荷重により励磁力によるスライド限界を超えて軸方向へさらに移動が可能な構造とは、何も特別な構造にする必要はなく、強制的にスプールのスライド動作が行えるように、電磁操作部の外部に押し込みピンの如きものを備えるだけで良い。又は、ソレノイドから発生する励磁力を通常より大きくして強制荷重として用い、スライド限界を超えてスプールを軸方向にスライドさせることができるようにしても良い。
【００４４】
上記説明では、第１電磁操作部側に位置する第１ランドについてのみ行ったが、第２電磁操作部側に位置する第２ランドに設けた第２補助溝についても同様の作用を得られることは言うまでもない。
【００４５】
なお、本発明では、電磁操作部内のエアを抜くためにエアベントを電磁操作部に設けておくことが望ましい。
【００４６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２に記載のスプール型油圧電磁操作弁において、前記スプールは、外部からの強制荷重により、励磁力によるスライド限界を超えて軸方向へさらに移動が可能な構造を備え、
前記第１ランドの外周面には、前記電磁操作部側の端部から軸方向内側へ予め定められた長さの補助溝が前記上部溝及び前記下部溝と異なる位置に設けられ、前記スプールが励磁力による前記電磁操作部と反対側のスライド限界の位置迄達したときには、前記補助溝と前記第１仕切壁とで形成される空間は、前記タンクポートとは不連通状態であり、
前記スプールが外部からの強制荷重によって励磁力によるスライド限界を超えて前記電磁操作部と反対側へさらに移動したときにのみ、前記補助溝と前記仕切壁とで形成される空間が前記タンクポートと連通する、
ことを特徴とするものである。
【００４７】
請求項４に記載の発明が電磁操作部を二つ備えているのに対して、請求項３に記載の発明では電磁操作部を一つしか備えていない点で相違する。つまり、請求項４に記載の発明は、電磁操作部の数の違いにより生じる相違点、即ち、請求項３に記載の発明のうち第２ランドの外周面に第２電磁操作部側の端部から軸方向内側へ予め定められた長さの第２補助溝に該当するものがない点が異なるだけであり、その他の構成は全て同等である。よって、請求項４に記載の発明の詳細説明は省略する。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図１は本発明の一実施形態を示す図である。図１に示す実施形態は、ボディー３の両端（左右）に第１電磁操作部である第１ソレノイド２ａと第２電磁操作部である第２ソレノイド２ｂを備えた比例電磁式方向流量制御弁１である。ボディー３は、第１仕切壁９ａ、第２仕切壁９ｂ、その他の仕切壁９ｃ〜９ｆによって仕切られた第１タンクポート７ａ、第２タンクポート７ｂ、Ｂポート７ｃ、Ｐポート７ｄ、及びＡポート７ｅを有した、いわゆる５チャンバー構造のものである。また、ボディー３と第１ソレノイド２ａ及び第２ソレノイド２ｂとはＯ−リング１２ａ及び１２ｂでシールされており、作動油が外部に漏れるのを防止している。
【００４９】
ボディー３の中心部の水平軸上にはスプール４が挿入されており、第１ソレノイド２ａ及び第２ソレノイド２ｂが励磁されると、これらのソレノイド内部にそれぞれ納められた可動子であるプランジャ１３ａ及び１３ｂが水平軸上にスライドする。また、スライド変位量を検出するために、本実施形態では、第２ソレノイド２ｂ側に変位検出器１６が配設されている。
【００５０】
スプール４には複数のランド５ａ〜５ｄが設けられており、スプール４が軸方向にスライドすると、ランド５ａ〜５ｄの外周面がボディー３の仕切壁９ａ〜９ｂと摺接しながら、ポート７ａ〜７ｅの連通状態を切り換えて作動油の方向及び／又は流量を制御する。
【００５１】
本実施形態におけるスプール４は、第１仕切壁９ａと摺接する第１ソレノイド２ａ側に位置する第１ランド５ａ、第２仕切壁９ｂと摺接する第２ソレノイド２ｂ側に位置する第２ランド５ｂ、スプール中央部に位置する二つのランド５ｃ及び５ｄの合計４つのランドを備えた、いわゆる４ランド形の構造である。
【００５２】
第１ランド５ａの外周面には、上方が開放した直方体形状の第１上部溝６ａ、第１下部溝６ａ’（図１において不図示）が軸中心でほぼ対称となる位置に設けられ、また、上方と第１ソレノイド２ａ側の側面が開放した直方体形状の第１補助溝８ａが第１ソレノイド２ａ側の第１ランド５ａの端部から軸方向内側に予め定められた長さで設けられている。さらに、第１ランド５ａの外周面で第１上部溝７ａと第１下部溝７ａ’の両側には第１仕切壁９ａと摺接するスプール４の中央側の第１摺接部１０ａ及び第１ソレノイド２ａ側の第２摺接部１０ｂが形成されている。このような構造の第１ランド５ａは、スプール４が軸方向にスライドすることに伴って前述したような図２〜図７に示す動作が行われることとなる。
【００５３】
同様に、第２ランド５ｂの外周面には、上方が開放した直方体形状の第２上部溝６ｂ、第２下部溝６ｂ’（図１において不図示）が軸中心でほぼ対称となる位置に設けられ、また、上方と第２ソレノイド２ｂ側の側面が開放した直方体形状の第２補助溝８ｂが第２ソレノイド２ｂ側の第２ランド５ｂの端部から軸方向内側に予め定められた長さで設けられている。さらに、第２上部溝７ｂと第２下部溝７ｂ’の両側には第２仕切壁９ｂと摺接するスプール４の中央側の第３摺接部１０ｂ及び第２ソレノイド２ｂ側の第４摺接部１０ｄが形成されている。このような構造の第２ランド５ｂは、スプール４が軸方向にスライドすることに伴って前述したような図２〜図７に示す動作が行われることとなる。
【００５４】
このように構成されたスプール４の両端は、バネ１１ａ及び１１ｂと共にプランジャ１３ａ及び１３ｂと当接しており、スプール型油圧電磁操作弁に電流を供給して励磁力を発生させると、プランジャ１３ａ及び１３ｂの軸方向へのスライド動作に伴ってスプール４が軸方向へスライドする。そして、第１上部溝６ａ、第１下部溝６ａ’、第２上部溝６ｂ、第２下部溝６ｂ’に注がれた作動油は、前に説明したように第１ソレノイド２ａ及び第２ソレノイド２ｂの内部へ送り込まれて、プランジャ１３ａ及び１３ｂの表面に油膜を形成し、この油膜の粘性抵抗によってスライド動作が安定するのである。スプール４がスライドしても、第１ソレノイド２ａと第１タンクポート７ａ及び第２ソレノイド２ｂと第２タンクポート７ｂはそれぞれ不連通状態を常に維持できるため、外部のタンクの圧力変動の影響を受けることがなく、高精度の制御が可能となる。
【００５５】
しかも、前述のように、スプール４が数回スライドする間に第１上部溝６ａ、第２上部溝６ｂから送り込まれた作動油によって、第１ソレノイド２ａ及び第２ソレノイド２ｂの内部に存在するエアを第１下部溝６ａ’、第２下部溝６ｂ’に吐き出し、タンクポート７ａ及び７ｂを経由して外部のタンクに排出することができる。この一連の動作の間に、作動油が一滴たりとも大気に放出されて捨てられることがない。従って、作動油の無駄な消費をゼロにすることができる。
【００５６】
さらに、スプール４を励磁力によって数回スライドさせるだけでエアが抜けるから、エア抜きの作業時間が大幅に短縮できる。
【００５７】
なお、第１摺接部１０ａ及び第２摺接部１０ｂと第１仕切壁は常に摺接状態であるため、スプール４がスライドすることによって第１ソレノイド２ａ内部の圧力変動が起こる。同様に、第３摺接部１０ｃ及び第４摺接部１０ｄと第２仕切壁は常に摺接状態であるため、スプール４がスライドすることによって第２ソレノイド２ｂ内部の圧力変動が起こる。このため、第１ソレノイド２ａと第２ソレノイド２ｂとが連通する均圧目的の均圧通路１７を設けておくのが望ましい。
【００５８】
本実施形態では、第１補助溝８ａ及び第２補助溝８ｂを設けているため、スプール４をスライドさせずに第１ソレノイド２ａ及び第２ソレノイド２ｂの内部に作動油を強制的に供給することも可能である。このために、本実施形態では第１ソレノイド２ａの側面にはピン１８ａを設けている。例えば、作動油を第１ソレノイド２ａ内部に強制的に供給したい場合には、ピン１８ａを軸方向内側に手動で押し込めば、前に説明したように第１補助溝８ａとタンクポート７ａが連通されて、作動油が第１ソレノイド２ａ内部に供給されることとなる。
【００５９】
第１補助溝８ａ及び第２補助溝８ｂを用いて強制的に作動油を供給する場合には、第１ソレノイド２ａ及び第２ソレノイド２ｂの内部に存在するエアを抜くため、エアベント１５ａ及ぶ１５ｂを設けておくのが良い。
【００６０】
強制的に作動油を第１ソレノイド２ａ及び第２ソレノイド２ｂに供給するための手段として、上述ではピンによる手動で行う手段を説明したが、通常のスプール４のスライド動作に使用される励磁力より高い励磁力が発生するようにソレノイド２ａ、２ｂに一時的に大なる電流を供給してスプール４のスライド限界を超えてスライドさせることによっても行うことができる。つまり、手動による強制荷重によってスプールを通常使用時のスライド限界を超えてスライドさせても良いし、ソレノイドの励磁力による強制荷重によってスプールを通常使用時のスライド限界を超えてスライドさせても良い。
【００６１】
尚、本発明のスプール型油圧電磁操作弁は、上述の実施形態の図示例、即ち比例電磁式方向流量制御弁のみに限定されるものではなく、スプールを電磁操作によって作動させる全ての油圧弁に適用できるものである。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００６２】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明に係るスプール型油圧電磁操作弁によれば、タンクの圧力変動の影響を電磁操作部に及ぼすことのないので、常に安定した高精度の油圧の方向及び／又は流量の制御が可能となる。
【００６３】
さらに、作動油を電磁操作部に供給する際に、作動油を大気放出して行うエア抜き作業が不要なため、作動油の無駄をゼロとすることができ、経済的にも大きな効果を得られる。
【００６４】
加えて、油圧システムの起動時、試運転時、さらには定期点検時の作業時間が大幅に短縮され、油圧システムの正規運転に至る作業効率の向上を図ることができるという多くの優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明におけるスプールの動作を説明するための図である。
【図３】本発明におけるスプールの動作を説明するための図である。
【図４】本発明におけるスプールの動作を説明するための図である。
【図５】本発明における補助溝の作用を説明するための図である。
【図６】本発明における補助溝の作用を説明するための図である。
【図７】本発明における補助溝の作用を説明するための図である。
【図８】従来技術の一例を示す縦断面図である。
【図９】図８に示すＡ部の詳細図である。
【符号の説明】
１：比例電磁式方向流量制御弁（スプール型油圧電磁操作弁）
２ａ、２ｂ、８０２ａ、８０２ｂ：電磁操作部（ソレノイド）
３、８０３：ボディー
４、８０４：スプール
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、８０５ａ、８０５ｂ：ランド
６ａ、６ｂ：上部溝
６ａ’、６ｂ’：下部溝
７ａ、７ｂ、８０７ａ、８０７ｂ：タンクポート
８ａ、８ｂ：補助溝
９ａ、９ｂ：仕切壁
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ：摺接部
１８ａ：ピン
【図１】
0004072998.tif 000002
【図２】
0004072998.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004072998.tif 000005
【図５】
0004072998.tif 000006
【図６】
0004072998.tif 000007
【図７】
0004072998.tif 000008
【図８】
0004072998.tif 000009
【図９】
0004072998.tif 000010