(57)【要約】弁体および該弁体内の弁スプールを備え、該弁スプールが、該弁体内で第一の位置、第二の位置、および第三の位置の間を移動するように構成されており、第三のスプール位置が第一のスプール位置と第二のスプール位置との間にある、ダブルソレノイド方向制御弁を提供する。ある特定の態様において、該スプールは、少なくとも第一のソレノイドアクチュエータまたは第二のソレノイドアクチュエータを励磁することにより該第一の位置および該第三の位置に維持され、かつ該スプールは、両ソレノイドアクチュエータを消磁することにより該第二の位置に維持される。2016508205.tif 000003
2016508205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体；
第一のソレノイドアクチュエータ；
第二のソレノイドアクチュエータ；および
該弁体内の弁スプール
を備え、
該弁スプールが、該弁体内で第一の位置、第二の位置、および第三の位置の間を移動するように構成されており、第三のスプール位置が、第一のスプール位置と第二のスプール位置との間にあり、かつ該スプールが、少なくとも該第一のソレノイドアクチュエータまたは該第二のソレノイドアクチュエータを励磁することにより該第一の位置および該第三の位置に維持され、かつ該スプールが、該第一のソレノイドアクチュエータおよび該第二のソレノイドアクチュエータの両方を消磁することにより該第二の位置に維持される、
ダブルソレノイド方向制御弁。
【請求項２】
前記第一のソレノイドアクチュエータおよび前記第二のソレノイドアクチュエータが、パイロット操作型ソレノイドアクチュエータとして構成されている、請求項1に記載の弁。
【請求項３】
前記第一のソレノイドまたは前記第二のソレノイドの一方が常時閉パイロット弁を制御し、かつ他方の該ソレノイドが常時開パイロット弁を制御する、請求項2に記載の弁。
【請求項４】
常時閉パイロット弁または常時開パイロット弁からの加圧の非存在下で前記スプールを前記第三の位置に維持するように構成された1セットのセンタリングスプリングをさらに備える、請求項3に記載の弁。
【請求項５】
前記第一のソレノイドおよび前記第二のソレノイドの両方を励磁することによって、第一のパイロットが加圧され、かつ前記弁スプールが前記第一の位置に維持される、請求項4に記載の弁。
【請求項６】
前記第一のソレノイドおよび前記第二のソレノイドの両方を消磁することによって、第二のパイロットが加圧され、かつ前記弁スプールが前記第二の位置に維持される、請求項4に記載の弁。
【請求項７】
前記第一のソレノイドを消磁しかつ前記第二のソレノイドを励磁することによって、両パイロットが減圧され、かつ、前記センタリングスプリングが前記弁スプールを前記第三の位置に維持することが可能となる、請求項4に記載の弁。
【請求項８】
単一の電気入力によって動作し、該電気入力が、前記スプールが前記第一の位置へと命令される場合には高（励磁）であり、かつ、該スプールが前記第二の位置へと命令される場合には低（消磁）である、請求項7に記載の弁。
【請求項９】
高電気入力が、前記第一のソレノイドおよび前記第二のソレノイドの両方を励磁し、かつ、前記スプールを前記第一の位置に維持する、請求項8に記載の弁。
【請求項１０】
前記スプールが前記第一の位置にある場合に、前記単一の電気入力からの電気エネルギーが前記弁に貯蔵される、請求項8に記載の弁。
【請求項１１】
キャパシタ、スーパーキャパシタ、または電池のうちの少なくとも一つが、電気エネルギーを貯蔵するために使用される、請求項10に記載の弁。
【請求項１２】
前記単一の電気入力が高から低に遷移すると、貯蔵された電気エネルギーが、前記ソレノイドアクチュエータの少なくとも一つを一時的に励磁するための動力を供給する、請求項10に記載の弁。
【請求項１３】
前記単一の電気入力が高から低に遷移すると、前記貯蔵された電気エネルギーが、前記第二のソレノイドアクチュエータを規定の時間にわたって励磁するために使用され、それによって、前記スプールが前記第三の位置に維持される、請求項12に記載の弁。
【請求項１４】
前記単一の電気入力が低から高に遷移すると、はじめに前記第二のソレノイドのみが規定の時間にわたって励磁され、それによって、前記スプールが前記第三の位置に維持される、請求項8に記載の弁。
【請求項１５】
前記単一の電気入力が低から高に遷移すると、前記第二のソレノイドが規定の時間にわたって励磁された後でのみ、前記第一のソレノイドが励磁される、請求項8に記載の弁。
【請求項１６】
ソレノイド作動が直動型である、請求項1に記載の弁。
【請求項１７】
ソレノイド作動の非存在下で、少なくとも一つのスプリングが前記スプールを前記第二の位置に維持する、請求項16に記載の弁。
【請求項１８】
少なくとも一つのソレノイドを励磁することによって前記スプールが前記第一の位置に維持される、請求項17に記載の弁。
【請求項１９】
少なくとも一つのソレノイドを励磁することによって前記スプールが前記第三の位置に維持される、請求項18に記載の弁。
【請求項２０】
高（励磁）または低（消磁）のいずれかである単一の電気入力によって動作する、請求項19に記載の弁。
【請求項２１】
前記単一の電気入力が高である場合に、該電気入力からの電気エネルギーが貯蔵される、請求項19に記載の弁。
【請求項２２】
キャパシタ、スーパーキャパシタ、または電池のうちの少なくとも一つが、電気エネルギーを貯蔵するために使用される、請求項21に記載の弁。
【請求項２３】
前記単一の電気入力が高から低に遷移すると、貯蔵された前記電気エネルギーが、少なくとも一つのソレノイドを規定の時間にわたって励磁するための動力を供給する、請求項22に記載の弁。
【請求項２４】
前記単一の電気入力が低から高に遷移すると、はじめに一つのソレノイドのみが規定の時間にわたって励磁される、請求項20に記載の弁。
【請求項２５】
前記単一の電気入力が低から高に遷移すると、励磁された前記ソレノイドが規定の時間にわたって励磁された後で、消磁された前記ソレノイドが励磁される、請求項24に記載の弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、その内容が参照により本明細書に組み入れられる、2012年12月31日に出願された米国特許仮出願第61/747,619号に対する優先権を主張する。
【０００２】
技術分野
本開示は全体として方向制御弁に関する。本開示はより具体的には、シングルソレノイド2位置方向制御弁用の電気入力を使用してダブルソレノイド3位置方向制御弁を作動させる方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景情報
一般的な方向制御弁は、弁体内で線形にスライドする弁スプールで構成されている。弁スプールは、個別的な数の、一般的には三つのローブで構成され、弁体は、個別的な数の、一般的には五つの内部および外部ポートで構成されている。弁スプールが弁体内を線形にスライドする場合、弁体中の様々なポートが弁スプールのローブによって覆われるかまたは露出され、それによって、事実上、弁体中のポート間の様々な構成の接続性が与えられる。図1は、標準的弁スプールおよび弁体形状を示す。具体的には、図1に示すように、一般的な方向制御弁の弁スプールは三つのローブを組み込み、一般的な方向制御弁の弁体は五つのポートを組み込み、これらが、供給（S）、排出（E）ならびに第一および第二のアクチュエータポート（それぞれAおよびB）である四つの別々の流体ポートに対応する。図示するように、弁スプールが第一の位置（P1）にある場合、入口ポート（S）は第二のアクチュエータポート（B）と流体連絡状態にあり、排出ポート（E）は第一のアクチュエータポート（A）と流体連絡状態にある。弁スプールが第二の位置（P2）にスライドすると、入口ポート（S）は第一のアクチュエータポート（A）と流体連絡状態になり、排出ポート（E）は第二のアクチュエータポート（B）と流体連絡状態になる。これらが方向制御弁の二つの基本位置であり、これら二つの位置（P1およびP2）を排他的に提供する弁が2位置方向制御弁と呼ばれる。
【０００４】
2位置弁において、弁スプールは一般に（普遍的ではないが）、一つのソレノイドアクチュエータによって弁体内で第一のスプール位置と第二のスプール位置との間を移動させられる。ソレノイド作動は、ソレノイドアクチュエータが弁スプールに対して直接的に原動力を加える、直動型、または、ソレノイドアクチュエータがパイロット弁を制御し、次に加圧流体の流量を制御し、次に弁スプールに原動力を加える、パイロット操作型のいずれかであるように構成されることができる。後者は事実上、力増幅機構である。
【０００５】
2位置弁の場合、弁は、多くの場合、一つのソレノイドアクチュエータによって作動される。直動型においては、ソレノイドアクチュエータを励磁することによってスプールが直接的に第一の位置に押し込まれる一方で、ソレノイドを消磁することによって復帰スプリング（または類似した復帰機構）がスプールを第二のスプール位置に押し戻すことが可能となる。パイロット操作型においては、ソレノイドを励磁することによって、一般にパイロット弁が開き、これによってさらには、加圧流体の供給が、スプールに隣接する小さなシリンダを満たし、かつスプールを第一の位置に押し込むことを可能にする。ソレノイドを消磁することによって、パイロットシリンダが減圧され、かつ、復帰スプリング（または類似した復帰機構）がスプールを第二のスプール位置に押し戻すことが可能となる。一般的な方向制御弁の二つの位置に対応するソレノイド状態が図1に示されている。これらの状態に対応するソレノイドコマンド（2位置シングルソレノイド弁の場合）が図2に示されおり、ソレノイドコマンド（S） 1が、単一のソレノイドを励磁することに対応し、コマンド 0が該ソレノイドを消磁することに対応する。
【０００６】
方向制御弁のいくつかの態様において、弁は、弁体に対するスプールの第一の位置と第二の位置との概ね中間の中間位置に物理的に位置する、弁体内のスプールの第三の位置を含む。第三の位置は、第一および第二の位置に対して異なるタイプの流体接続性を特徴とする。たとえば、第三の位置においては、すべての入口およびアクチュエータポートが隔離され得る（すなわち、四つのポートのいずれも互いと流体連絡状態にない）または両アクチュエータポートが排出ポートに接続され得る。第三の中間位置に加えて二つの基本位置を提供する弁が3位置方向制御弁と呼ばれる。
【０００７】
3位置弁の場合、一方のソレノイドを励磁すると同時に他方のソレノイドを消磁することによってスプールが第一の位置に移動させられ；このパターンの逆によってスプールが第二の位置に移動させられ；かつ両ソレノイドを消磁することによって、一対のセンタリングスプリングがスプールを第三の中間位置に移動させることが可能となるように、弁は一対の対向するソレノイドアクチュエータにより作動される。パイロット操作弁も同様に動作する。これら三つの位置に対応するソレノイド状態が図3に示されている。第一および第二のスプール位置が、2位置弁におけるそれぞれ第一および第二のスプール位置と同じポート接続性を提供するが、一方で、第三の位置は第三のタイプのポート接続性を提供することに留意すること（用途に依存して様々な目的を有することができる）。図は、第三の位置の接続性を、全ポートを隔離する場合として示すが、第三の位置のポート接続性に関しては多数の可能性があり、したがって、図示する第三の位置の接続性は単に例示目的のためである。ダブルソレノイド弁の三つのスプール位置に対応するソレノイドコマンドが図4に示されている。図中、二つのソレノイドコマンドS1およびS2がそれぞれ第一のソレノイドおよび第二のソレノイドに対応する。コマンド値 1が各ソレノイドを励磁することに対応し、一方で、コマンド値 0が各ソレノイドを消磁することに対応する。
【発明の概要】
【０００８】
概要
本開示の例示的態様は、スプールが、第一のスプール位置と第二のスプール位置との間を移動する場合に、第三のスプール位置が瞬間的に望まれる特別な用途のために、シングルソレノイド2位置弁を動作させることを目的とする電気コマンドから動作させることができるダブルソレノイド3位置方向制御弁を含む。
【０００９】
具体的には、いくつかの用途において、2位置方向制御弁を3位置方向制御弁と交換することが望まれる場合がある。さらに、いくつかの用途において、弁スプールが第一のスプール位置と第二のスプール位置との間を移動する場合に瞬間的にのみ第三の位置に留まるようなやり方で3位置弁を使用することが望まれる場合もある。そのような用途の特殊な場合、シングルソレノイド弁用の元々の電気コマンドを変更することなく（シングルソレノイド）2位置弁を（ダブルソレノイド）3位置弁と交換することがさらに望ましい。しかし、シングルソレノイド弁とダブルソレノイド弁との交換は、それぞれの弁において第一および第二のスプール位置を達成するために必要な所要電力の間でミスマッチを生じさせる。特に、図2に示すように、シングルソレノイド2位置弁は、ソレノイドを励磁する電気入力の非存在下でスプール位置P2を維持する。逆に、図4に示すように、ダブルソレノイド3位置弁は、スプール位置P2を維持するためにソレノイドの励磁を必要とする。ソレノイドエネルギー供給源の非存在下では、3位置弁はスプール位置P3に留まる。
【００１０】
図1および2ならびに3および4にそれぞれ示した前記標準的構成の場合、それぞれの弁に関して第二のスプール位置（P2）から第一のスプール位置（P1）に、それから第二の位置（P2）に戻る循環動に対応するソレノイドコマンドが図5Aに示されている。具体的には、図中の一番上のプロットは、スプールが、t＝T1でP2からP1に移動するように命令され、t＝T2でP1からP2に移動するように命令される、シングルソレノイド2位置方向制御弁の場合の正規化ソレノイド電圧（S）を時間の関数として示す。図中の下二つのプロットは、さらなるエネルギー節約機能によって、P1とP2との間で同じ動きを提供するために必要とされる、それぞれ第一のソレノイドおよび第二のソレノイドの場合の正規化ソレノイド電圧（S1およびS2）を示す。下の図（S2）の陰影部分は、シングルソレノイド弁コマンドを使用してダブルソレノイド弁と同等な機能を得るために標準的3位置構成を使用した場合の基本的問題を示す。ダブルソレノイド3位置弁スプールを第二の位置（P2）に維持するためには、第二のソレノイドが励磁されなければならない（図3および4のとおり）。しかし、この場合、シングルソレノイド弁に対する電気ソレノイドコマンドは0であり（すなわち、通常、第二のスプール位置を維持するために弁のシングルソレノイドは消磁される）、したがって、3位置弁においてS2を励磁するためのシングルソレノイドコマンドからの電力は存在しない。そのため、シングルソレノイド型方向制御弁において第二のスプール位置を維持するための所要電力と、ダブルソレノイド型方向制御弁において第二のスプール位置を維持するための所要電力との間に基本的な不一致が生じる。本開示の例示的な態様は、この問題（持続的電気エネルギーが存在しない場合に該エネルギーが必要である）を回避する3位置ダブルソレノイド方向制御弁の代替構成を含み、したがって、ダブルソレノイド3位置弁が一般的なシングルソレノイド2位置弁に対応する電気コマンドで機能することを可能にする。
【００１１】
特定の態様は、弁体；第一のソレノイドアクチュエータ；第二のソレノイドアクチュエータ；および弁体内の弁スプールを備えるダブルソレノイド方向制御弁を含む。ある特定の態様において、弁スプールは、弁体内で第一の位置、第二の位置、および第三の位置の間を移動するように構成されており、第三のスプール位置は第一のスプール位置と第二のスプール位置との間にあり、スプールは、少なくとも第一または第二のソレノイドアクチュエータを励磁することにより第一の位置および第三の位置に維持され、かつスプールは、第一のソレノイドアクチュエータおよび第二のソレノイドアクチュエータの両方を消磁することにより第二の位置に維持される。
【００１２】
ある特定の態様において、第一および第二のソレノイドアクチュエータはパイロット操作型ソレノイドアクチュエータとして構成されている。特定の態様において、第一または第二のソレノイドの一方が常時閉パイロット弁を制御し、他方のソレノイドが常時開パイロット弁を制御する。特定の態様はさらに、常時閉パイロット弁または常時開パイロット弁からの加圧の非存在下でスプールを第三の位置に維持するように構成された1セットのセンタリングスプリングを含む。ある特定の態様において、第一のソレノイドおよび第二のソレノイドの両方を励磁することによって第一のパイロットが加圧され、かつ弁スプールが第一の位置に維持される。特定の態様において、第一のソレノイドおよび第二のソレノイドの両方を消磁することによって第二のパイロットが加圧され、かつ弁スプールが第二の位置に維持される。
【００１３】
特定の態様において、第一のソレノイドを消磁しかつ第二のソレノイを励磁することによって、両パイロットが減圧され、かつ、センタリングスプリングが弁スプールを第三の位置に維持することが可能となる。
【００１４】
ある特定の態様において、弁は、単一の電気入力によって動作し、該電気入力は、スプールが第一の位置へと命令される場合には高（励磁）であり、かつ、スプールが第二の位置へと命令される場合には低（消磁）である。特定の態様において、高電気入力は、第一のソレノイドおよび第二のソレノイドの両方を励磁し、スプールを第一の位置に維持する。特定の態様において、スプールが第一の位置にある場合に、単一の電気入力からの電気エネルギーは弁に貯蔵される。
【００１５】
ある特定の態様において、キャパシタ、スーパーキャパシタ、または電池のうちの少なくとも一つが、電気エネルギーを貯蔵するために使用される。特定の態様において、単一の電気入力が高から低に遷移すると、貯蔵された電気エネルギーが、ソレノイドアクチュエータの少なくとも一つを一時的に励磁するための動力を供給する。特定の態様において、単一の電気入力が高から低に遷移すると、貯蔵された電気エネルギーが、第二のソレノイドアクチュエータを規定の時間にわたって励磁するために使用され、それによって、スプールが第三の位置に維持される。ある特定の態様において、単一の電気入力が低から高に遷移すると、はじめに第二のソレノイドのみが規定の期間にわたって励磁され、それによって、スプールが第三の位置に維持される。特定の態様において、単一の電気入力が低から高に遷移すると、第二のソレノイドが、規定の時間にわたって励磁された後でのみ、第一のソレノイドが励磁される。
【００１６】
特定の態様において、ソレノイド作動は直動型である。ある特定の態様において、ソレノイド作動の非存在下で、少なくとも一つのスプリングがスプールを第二の位置に維持する。ある特定の態様において、少なくとも一つのソレノイドを励磁することによってスプールが第一の位置に維持される。特定の態様において、少なくとも一つのソレノイドを励磁することによってスプールが第三の位置に維持される。特定の態様において、弁は、高（励磁）または低（消磁）のいずれかである単一の電気入力によって操作される。
【００１７】
ある特定の態様において、入力が高である場合、単一の電気入力からの電気エネルギーが貯蔵される。特定の態様において、キャパシタ、スーパーキャパシタ、または電池のうちの少なくとも一つが、電気エネルギーを貯蔵するために使用される。特定の態様において、単一の電気入力が高から低に遷移すると、貯蔵された電気エネルギーが、少なくとも一つのソレノイドを規定の時間にわたって励磁するための動力を供給する。ある特定の態様において、単一の電気入力が低から高に遷移すると、はじめに一つのソレノイドのみが、規定の時間にわたって励磁される。特定の態様において、単一の電気入力が低から高に遷移すると、励磁されたソレノイドが、規定の時間にわたって励磁された後でのみ、消磁されたソレノイドが励磁される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
添付の図面は、本明細書の一部を形成し、かつ、本開示のある特定の局面をさらに実証するために含まれる。本開示は、これらの図面の一つまたは複数を本明細書に提示される特定の態様の詳細な説明と合わせて参照することにより、よりよく理解され得る。
【図１】一般的なシングルソレノイド2位置4ウェイ方向制御弁状態を示す。
【図２】シングルソレノイド2位置方向制御弁における第一および第二のスプール位置に対応するソレノイドコマンド（対時間）を示す。ソレノイドコマンド 1がソレノイド励磁に対応し、一方で、コマンド 0がソレノイド消磁に対応する。
【図３】一般的な（パイロット操作型または直動型のいずれか）ダブルソレノイド作動を有する一般的な3位置方向制御弁に対応する、三つのスプール位置および対応するソレノイドコマンドを示す。
【図４】一般的なダブルソレノイド3位置方向制御弁における第一、第二、および第三のスプール位置に対応する、第一および第二のソレノイドに対応するソレノイドコマンド（対時間）を示す。
【図５Ａ】シングルソレノイド2位置弁に対応するソレノイドコマンド（S）および従来のダブルソレノイド構成を有するエネルギー節約弁のための同じサイクルのアクチュエータ反転のために必要とされる対応するソレノイドコマンド（S1およびS2）を示す。陰影区域は、ダブルソレノイド構成が電気エネルギーを必要とする（すなわち、ソレノイドの一つが励磁されることを必要とする）が、シングルソレノイドコマンドから直接的に使用可能な電気エネルギーがない領域に対応する。
【図５Ｂ】シングルソレノイド2位置弁を制御するために例示的態様において使用され得る回路の電気回路図を示す。
【図６】S1が常時閉（NC）パイロット弁を制御し、S2が常時開（NO）パイロット弁を制御する代替ダブルソレノイド構成を有するパイロット操作エネルギー節約方向制御弁の三つの位置を示す。記号PL1およびPL2はそれぞれ第一の弁パイロットおよび第二の弁パイロットに対応する。
【図７】シングルソレノイド2位置弁の場合のアクチュエータ反転に対応するソレノイドコマンド（S）および代替ダブルソレノイド構成を有するエネルギー節約弁の場合のアクチュエータ反転のために必要とされる対応するソレノイドコマンド（S1およびS2）を示す。陰影部分は、標準的シングルソレノイド弁コマンドからの直接電力の非存在下でソレノイドS2が励磁されなければならない動作領域を示す。
【図８】代替ダブルソレノイド3位置弁構成の第一の態様を示す。
【図９】シングルソレノイド2位置弁におけるアクチュエータ反転に対応するソレノイドコマンド（S）および3位置弁の代替ダブルソレノイド構成の第一の態様におけるアクチュエータ反転のために必要とされる対応するソレノイドコマンド（S1およびS2）を示す。陰影区域は、標準的シングルソレノイドコマンドからの直接電力の非存在下でソレノイドS2が励磁されなければならない動作領域を示す。
【図１０】代替ダブルソレノイド3位置弁構成の第二の態様を示す。
【図１１】シングルソレノイド2位置弁におけるアクチュエータ反転に対応するソレノイドコマンド（S）および3位置弁の代替ダブルソレノイド構成の第二の態様におけるアクチュエータ反転のために必要とされる対応するソレノイドコマンド（S1およびS2）を示す。陰影部分は、標準的シングルソレノイド弁コマンドからの直接電力の非存在下でソレノイドS1が励磁されなければならない動作領域を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
例示的態様の詳細な説明
パイロット操作例
3位置弁のための代替的な作動構成を用いることにより、3位置エネルギー節約弁を操作するために必要な電力の欠如を回避することができる。具体的には、標準的3位置ダブルソレノイド弁（たとえば図3）においては、両ソレノイドを消磁することによって、1セットのセンタリングバイアス部材（たとえばスプリング）がスプールを第三の（中央）スプール位置に維持することが可能となる。本出願は、3位置ダブルソレノイド弁のための代替的な作動構成を提案し、この構成では、両ソレノイドを消磁することによって、その代わりに、スプールが第二の（非中央）スプール位置に維持される。
【００２０】
まず、パイロット操作型ダブルソレノイド弁の場合を考えてみる。そのような弁においては、スプールを直接的に移動させるのではなく、ソレノイドアクチュエータがパイロット流体供給源への流体接続性を制御し、それが次に、スプールの第一または第二の端部を加圧することによってスプールを移動させる。従来のソレノイド作動パイロット操作型弁においては、第一のソレノイドのみを励磁することによって第一の常時閉パイロット弁が開き、さらにはパイロット中の加圧ガスを使用してスプールを第一の位置に押しやる。同様に、第二のソレノイドのみを励磁することによって第二の常時閉パイロット弁が開き、次にパイロット中の加圧ガスを使用してスプールが第二の位置に押しやられる（戻る）。両ソレノイドを消磁することによって、両パイロット弁が閉じ（すなわち、スプールの両側を減圧し）、かつ、センタリングスプリングがスプールを第三の（中央）位置に移動させることが可能となる。
【００２１】
本明細書に記載されるパイロット操作態様は、両ソレノイドを使用して常時閉パイロット弁を制御する（従来のように）のではなく、常時閉パイロットを制御する一つのソレノイドと、常時開パイロットを制御する一つのソレノイドとを用いる。たとえば、本明細書に記載される3位置弁は、第一のソレノイド（S1）が常時閉パイロット弁を制御する一方で第二のソレノイド（S2）が常時開パイロット弁を制御するように構成されることができる。シングルソレノイド2位置弁を制御するために例示的態様において使用され得る回路100の電気回路図が図5Bに示されている。図5Bにおいて、標識S、S1、およびS2は、図5、7、9、および11に示す同じ（電圧レベル）に対応する。図示する態様において、回路100はスイッチング論理ブロック105を備える。図5〜11は、スイッチング論理ブロック105のための様々な戦略を記載する。
【００２２】
図5Bに示すように、回路100はまた、第一のソレノイドアクチュエータ110と、第二のソレノイドアクチュエータ120と、キャパシタ130とを備える。ある特定の態様において、キャパシタ130は、キャパシタ、スーパーキャパシタまたは電池として構成され得る。図示する態様において、回路100はさらに、レギュレータ140および分圧器150を備える。ある特定の態様において、レギュレータ140および分圧器150は、回路中の異なる構成部品に異なる電圧レベルを提供するために使用することができる。たとえば、ある特定の態様において、ソレノイドコマンド電圧は24ボルトであるが、一方で、論理回路電圧は5ボルトまたは3.3ボルトである。
【００２３】
特定の態様において、回路論理は、たとえば小さな8ビットマイクロコントローラを備えるマイクロコンピュータにおいて、スイッチング論理を具現化するように具現化されることができる。
【００２４】
この場合、両ソレノイドを励磁することによって、第一のパイロットが開きかつ第二のパイロットが閉じ、それによってスプールが第一の位置に維持され；両ソレノイドを消磁することによって、第一のパイロットが閉じかつ第二のパイロットが開き、それによってスプールが第二の位置に維持され；かつ第一のソレノイドを消磁しかつ第二のソレノイドを励磁することによって、両パイロット供給源が閉じ、かつ、センタリングスプリングがスプールを第三の位置に維持することが可能となる。この構成が図6に概説されている。この構成を仮定して、アクチュエータ反転のサイクルに対応する第一のソレノイドおよび第二のソレノイドのためのソレノイド弁コマンド（S1およびS2）が、同じアクチュエータ反転の場合の対応するシングルソレノイド弁コマンド（S）と比較して図7に示されている。
【００２５】
P2（図5Aに示す）を維持するための連続的な満たされない所要エネルギーとは対照的に、図6および図7の構成は、第一のスプール位置から第二のスプール位置にスプールが移る場合の停止期間に対応する短い期間、電源によって直接的には供給されない小さな有限量の作動エネルギーを必要とするのみである。具体的には、図7の陰影部分は、標準的シングルソレノイド電気コマンドからの直接電力の非存在下ではソレノイドS2が励磁されなければならない動作領域を示す。停止時間（ΔT）は短い（数10〜数100ミリ秒程度）ため、この構成において1サイクルあたり必要とされる全エネルギーは小さく、かつ、標準的電気キャパシタ、スーパーキャパシタ、または小さな蓄電池などのエネルギー貯蔵法によって、提供されることができる。
【００２６】
具体的には、この一時的エネルギーが、第一の位置から第二の位置への遷移において必要とされるため、かつ、第一の位置が、標準的シングルソレノイドコマンドによって供給される直接電力に対応するため、この状態の間に供給されるエネルギーが電気的に貯蔵され、直接励磁状態の直後の短い停止期間第二のソレノイドを励磁するために使用されることができる。したがって、この代替構成ダブルソレノイド弁は、2位置シングルソレノイド弁コマンドとの電気的適合性を維持する、本明細書に記載される特殊な場合の3位置弁（すなわち、第一のスプール位置と第二のスプール位置との間を移動する場合の第三の位置で短期間停止する）を動作させる方法を可能にする。
【００２７】
直動例
ここで、直接的ソレノイド作動を介してスプールを移動させる（すなわちパイロット操作なしで）ダブルソレノイド弁の場合を考えてみる。従来の直動ソレノイド作動弁においては、第一のソレノイドのみを励磁することによって、ソレノイドのコアがコイル中に引き込まれ、スプールが直接的に第一の位置に押し込まれる。同様に、第二のソレノイドのみを励磁することによってスプールが直接的に第二の位置に押しやられる（戻る）。両ソレノイドを消磁することによって、1セットのセンタリングスプリングがスプールを第三の（中央）位置に移動させることが可能となる。この構成において、ソレノイド作動とスプール位置との関係は従来のパイロット操作の場合（図6に示す）と同一であり、そのため、図5Aによって示すような2位置シングルソレノイド弁の場合のコマンドに対する電気的要件もまた同じである（すなわち、スプールを第二の位置に維持するための連続的な満たされない所要電気エネルギー）。ダブルソレノイド弁をシングルソレノイド弁のためのコマンドと適合性にするために、二つの代替ソレノイド構成が本明細書に記載される。いずれも、両ソレノイドアクチュエータが消磁された場合にスプールを第二の位置に維持するスプール復帰機構（たとえば復帰スプリング）を特徴とする。すなわち、従来の3位置構成とは違って、スプールを第三の（中央）スプール位置に維持することは、少なくとも一つのソレノイドアクチュエータが励磁されることを必要とする。
【００２８】
3位置弁のためのソレノイド作動の一つのそのような構成が図8に示されている。この第一の態様において、第一の位置は、復帰スプリングに対してS1ソレノイドのみを励磁することによって維持され；S1ソレノイドおよびS2ソレノイドの両方を消磁して、復帰機構（たとえばスプリング）がスプールを第二の位置に維持することを可能にすることによって、第二の位置は維持され；かつ第三の位置は、復帰スプリングに対してS2ソレノイドのみを励磁することによって維持される。この構成において必要とされるソレノイドコマンドが、2位置標準コマンドと比較して図9に示されている。図中、陰影部分は、標準的シングルソレノイド弁コマンドからの直接電力の非存在下ではソレノイドS2が励磁されなければならない動作領域を示す。
【００２９】
図10に示す第二の代替態様において、第一の位置は、復帰スプリングに対してS1およびS2ソレノイド両方を励磁することによって維持され；S1ソレノイおよびS2ソレノイドの両方を消磁して、1つの復帰スプリング（または複数の復帰スプリング）がスプール位置を維持することを可能にすることによって、第二の位置は維持され；かつ第三の位置は、1つの復帰スプリング（または複数の復帰スプリング）に対してS1ソレノイドのみを励磁して第三の位置を維持することによって維持される。この構成において必要とされるソレノイドコマンドが、2位置標準コマンドと比較して図11に示されている。図の陰影部分は、標準的シングルソレノイド弁コマンドからの直接電力の非存在下ではソレノイドS1が励磁されなければならない動作領域を示す。
【図１】
2016508205.tif 000004
【図２】
2016508205.tif 000005
【図３】
2016508205.tif 000006
【図４】
2016508205.tif 000007
【図５Ａ】
2016508205.tif 000008
【図５Ｂ】
2016508205.tif 000009
【図６】
2016508205.tif 000010
【図７】
2016508205.tif 000011
【図８】
2016508205.tif 000012
【図９】
2016508205.tif 000013
【図１０】
2016508205.tif 000014
【図１１】
2016508205.tif 000015
【国際調査報告】
2016508205.tif 000016
2016508205.tif 000017