JP7654374B2 - Electromagnetic proportional valve, fluid system and construction machinery - Google Patents
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Description
本発明は、電磁比例弁、流体システム及び建設機械に関する。 The present invention relates to an electromagnetic proportional valve, a fluid system, and a construction machine.
流体システムとして、例えば建設機械の油圧回路は、電気的に制御される電磁比例弁を有するものが増えつつある。電磁比例弁は、例えば、電磁コイル(ソレノイド)と、電磁コイルにより駆動されるロッドと、ロッドに押圧されて移動するスプールと、スプールを元の位置に戻すリターンスプリングと、を備えている。スプールは、油圧ポンプから作動油が供給されるパイロット流路、駆動対象となるアクチュエータへの作動油の開度を調整する制御ポート、戻り油を貯留するタンクに接続されたドレインポートに接続された各ポートに対して遮断、接続を行う。 An increasing number of fluid systems, such as hydraulic circuits in construction machinery, are equipped with electrically controlled electromagnetic proportional valves. An electromagnetic proportional valve, for example, comprises an electromagnetic coil (solenoid), a rod driven by the electromagnetic coil, a spool that moves when pressed by the rod, and a return spring that returns the spool to its original position. The spool blocks and connects each of the ports connected to the pilot flow path to which hydraulic oil is supplied from the hydraulic pump, the control port that adjusts the opening of the hydraulic oil to the actuator to be driven, and the drain port that is connected to a tank that stores the return oil.
電磁比例弁を電気的に制御するために作動油の圧力を検出することが必要である。例えば、特許文献1に記載された電磁比例弁は、スプールの移動方向に直交する方向にドレインポート、制御ポート、パイロットポートを備えている。このような構成を有する電磁比例弁は、制御ポート、パイロットポートの圧力を検出する場合、圧力の検出部を電磁比例弁とは別体に設ける必要がある。このため、油圧回路が複雑化するとともに、複雑化する油圧回路が大型化する可能性があった。
It is necessary to detect the pressure of the hydraulic oil in order to electrically control the solenoid proportional valve. For example, the solenoid proportional valve described in
本発明は、電気的に制御するための構造を簡素化でき、かつ小型化できる電磁比例弁、及びこの電磁比例弁を用いた流体システム、建設機械を提供する。 The present invention provides an electromagnetic proportional valve that can simplify the structure for electrical control and can be made compact, as well as a fluid system and construction machinery that use this electromagnetic proportional valve.
本発明の一態様に係る電磁比例弁は、弁部と、前記弁部を駆動電流に応じて駆動する駆動装置部と、を備え、前記駆動装置部は、前記弁部及び前記駆動装置部の少なくともいずれか一方の状態に関する情報を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて前記駆動電流を制御する制御部と、を備える。 The electromagnetic proportional valve according to one aspect of the present invention comprises a valve section and a drive unit that drives the valve section in response to a drive current, and the drive unit comprises a detection section that detects information regarding the state of at least one of the valve section and the drive unit, and a control section that controls the drive current based on the detection result of the detection section.
このように、電磁比例弁そのものに検出部と制御部とを設けることにより、電磁比例弁外に余分なスペースを作らずに電磁比例弁を小型化できる。また、流体システム全体として構成を簡素化できる。検出部は、弁部及び駆動装置部の少なくともいずれか一方の状態に関する情報として、例えば作動流体の圧力を検出したり電磁比例弁のスプールの移動加速度、歪み、温度等を検出したり、電磁比例弁を制御するのに必要な情報を検出できればよい。 In this way, by providing the detection unit and control unit in the electromagnetic proportional valve itself, the electromagnetic proportional valve can be made smaller without creating extra space outside the electromagnetic proportional valve. In addition, the configuration of the entire fluid system can be simplified. The detection unit only needs to detect information related to the state of at least one of the valve unit and the drive unit, such as the pressure of the working fluid, or the movement acceleration, distortion, temperature, etc. of the spool of the electromagnetic proportional valve, or other information necessary to control the electromagnetic proportional valve.
上記構成で、前記弁部は、軸方向に沿った貫通孔を有し前記貫通孔にポンプポートからの作動流体が通るスプールを備え、前記駆動装置部は、前記スプールを駆動する電気駆動部を備え、前記制御部は前記電気駆動部の駆動制御を行ってもよい。 In the above configuration, the valve unit includes a spool having a through hole along the axial direction through which the working fluid from the pump port passes, the drive unit includes an electric drive unit that drives the spool, and the control unit may control the drive of the electric drive unit.
上記構成で、前記情報は、前記貫通孔を通る前記作動流体の圧力でもよい。 In the above configuration, the information may be the pressure of the working fluid passing through the through hole.
上記構成で、前記軸方向に沿って、前記スプール、前記電気駆動部、前記検出部、及び前記制御部の順で配置されてもよい。 In the above configuration, the spool, the electric drive unit, the detection unit, and the control unit may be arranged in this order along the axial direction.
上記構成で、前記電気駆動部は、前記スプールを押すロッド、前記検出部、及び前記制御部を収納するケースを備え、前記検出部は前記ポンプポートにおける前記作動流体の圧力を検出してもよい。 In the above configuration, the electric drive unit may include a case that houses a rod that pushes the spool, the detection unit, and the control unit, and the detection unit may detect the pressure of the working fluid at the pump port.
上記構成で、前記制御部は、他の制御部と送受信する通信部を備えてもよい。 In the above configuration, the control unit may include a communication unit for transmitting and receiving data to and from other control units.
本発明の他の態様に係る流体システムは、作動流体を吐出する流体ポンプと、前記作動流体の出力先を切替える制御弁と、前記制御弁から供給される前記作動流体により駆動するアクチュエータと、前記制御弁に前記作動流体の制御圧を作用させる電磁比例弁と、を備え、前記電磁比例弁は、弁部と、前記弁部を駆動電流に応じて駆動する駆動装置部と、を備え、前記弁部は、軸方向に沿った貫通孔を有し前記貫通孔に作動流体が通るスプールを備え、前記駆動装置部は、前記弁部及び前記駆動装置部の少なくともいずれか一方の状態に関する情報を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて前記駆動電流を制御する制御部と、前記駆動電流によって前記スプールを駆動する電気駆動部と、を備え、前記電気駆動部は、前記スプールを押すロッド、前記検出部、及び前記制御部を収納するケースを備え、前記検出部は前記制御圧を検出する。 A fluid system according to another aspect of the present invention includes a fluid pump that discharges a working fluid, a control valve that switches the output destination of the working fluid, an actuator that is driven by the working fluid supplied from the control valve, and an electromagnetic proportional valve that applies a control pressure of the working fluid to the control valve. The electromagnetic proportional valve includes a valve unit and a drive unit that drives the valve unit in response to a drive current. The valve unit includes a spool that has a through hole along the axial direction and through which the working fluid passes. The drive unit includes a detection unit that detects information regarding the state of at least one of the valve unit and the drive unit, a control unit that controls the drive current based on the detection result of the detection unit, and an electric drive unit that drives the spool with the drive current. The electric drive unit includes a rod that pushes the spool, a case that houses the detection unit and the control unit, and the detection unit detects the control pressure.
このように構成することで、電磁比例弁外に余分なスペースを作らずに電磁比例弁を小型化できる。また、流体システム全体として構成を簡素化できる。 By configuring it in this way, the electromagnetic proportional valve can be made smaller without creating extra space outside the valve. In addition, the configuration of the entire fluid system can be simplified.
本発明の他の態様に係る流体システムは、作動流体を吐出する流体ポンプと、前記作動流体の出力先を切替える制御弁と、前記制御弁から供給される前記作動流体により駆動するアクチュエータと、前記制御弁に前記作動流体の制御圧を作用させる電磁比例弁と、を備え、前記電磁比例弁は、弁部と、前記弁部を駆動電流に応じて駆動する駆動装置部と、を備え、前記弁部は、軸方向に沿った貫通孔を有し前記貫通孔に作動流体が通るスプールを備え、前記駆動装置部は、前記弁部及び前記駆動装置部の少なくともいずれか一方の状態に関する情報を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて前記駆動電流を制御する制御部と、前記駆動電流によって前記スプールを駆動する電気駆動部と、を備え、前記電気駆動部は、前記スプールを押すロッド、前記検出部、及び前記制御部を収納するケースを備え、前記検出部は前記制御圧を検出する。 A fluid system according to another aspect of the present invention includes a fluid pump that discharges a working fluid, a control valve that switches the output destination of the working fluid, an actuator that is driven by the working fluid supplied from the control valve, and an electromagnetic proportional valve that applies a control pressure of the working fluid to the control valve. The electromagnetic proportional valve includes a valve unit and a drive unit that drives the valve unit in response to a drive current. The valve unit includes a spool that has a through hole along the axial direction and through which the working fluid passes. The drive unit includes a detection unit that detects information regarding the state of at least one of the valve unit and the drive unit, a control unit that controls the drive current based on the detection result of the detection unit, and an electric drive unit that drives the spool with the drive current. The electric drive unit includes a rod that pushes the spool, a case that houses the detection unit and the control unit, and the detection unit detects the control pressure.
このように構成することで、ポンプポートの作動流体の圧力以外にも制御圧に基づいて電磁比例弁を制御できる。 By configuring it in this way, the solenoid proportional valve can be controlled based on the control pressure in addition to the pressure of the working fluid at the pump port.
本発明の他の態様に係る建設機械は、流体システムと、前記流体システムが搭載された車体と、を備え、前記流体システムは、作動流体を吐出する流体ポンプと、前記作動流体の出力先を切替える制御弁と、前記制御弁から供給される前記作動流体により駆動するアクチュエータと、前記制御弁に前記作動流体の制御圧を作用させる電磁比例弁と、を備え、前記電磁比例弁は、弁部と、前記弁部を駆動電流に応じて駆動する駆動装置部と、を備え、前記弁部は、軸方向に沿った貫通孔を有し前記貫通孔にポンプポートからの作動流体が通るスプールを備え、前記駆動装置部は、前記弁部及び前記駆動装置部の少なくともいずれか一方の状態に関する情報を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて前記駆動電流を制御する制御部と、前記駆動電流によって前記スプールを駆動する電気駆動部と、を備え、前記電気駆動部は、前記スプールを押すロッド、前記検出部、及び前記制御部を収納するケースを備え、前記検出部は前記ポンプポートにおける前記作動流体の圧力を検出する。 A construction machine according to another aspect of the present invention comprises a fluid system and a vehicle body on which the fluid system is mounted. The fluid system comprises a fluid pump that discharges a working fluid, a control valve that switches the output destination of the working fluid, an actuator that is driven by the working fluid supplied from the control valve, and an electromagnetic proportional valve that applies a control pressure of the working fluid to the control valve. The electromagnetic proportional valve comprises a valve unit and a drive unit that drives the valve unit in response to a drive current. The valve unit comprises a spool having a through hole along the axial direction and through which the working fluid from the pump port passes. The drive unit comprises a detection unit that detects information regarding the state of at least one of the valve unit and the drive unit, a control unit that controls the drive current based on the detection result of the detection unit, and an electric drive unit that drives the spool by the drive current. The electric drive unit comprises a rod that pushes the spool, a case that houses the detection unit and the control unit, and the detection unit detects the pressure of the working fluid at the pump port.
このように構成することで、電磁比例弁による作動流体の制御圧を高精度に制御でき、操作性の優れた建設機械を提供できる。 By configuring it in this way, the control pressure of the working fluid by the electromagnetic proportional valve can be controlled with high precision, providing a construction machine with excellent operability.
本発明によれば、電磁比例弁、流体システム及び建設機械の電気的に制御するための構造を簡素化でき、かつ小型化できる。 The present invention simplifies and miniaturizes the structure for electrically controlling the electromagnetic proportional valve, the fluid system, and the construction machine.
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<建設機械>
図1は、建設機械100の概略構成図である。
図1に示すように、建設機械100は、例えば油圧ショベルである。建設機械100は、旋回体(請求項の車体の一例)101と、旋回体101の下部に設けられた走行体(請求項の車体の一例)102と、油圧システム(請求項の流体システムの一例)1と、を備える。
<Construction machinery>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
1, the
旋回体101は、走行体102の上部で旋回する。旋回体101は、操作者が搭乗可能なキャブ103と、旋回体101に一端が揺動自在に連結されているブーム104と、ブーム104の他端(先端)に揺動自在に一端が連結されているアーム105と、アーム105の他端(先端)に揺動自在に連結されているバケット106と、操作者が操作する操作部108と、を備える。これら旋回体101、ブーム104、アーム105、及びバケット106は、油圧システム1から供給される作動油(請求項の作動流体の一例)によって駆動される。
The rotating
<油圧システム>
図2は、油圧システム1の構成図である。
図2に示すように、油圧システム1は、駆動源となるエンジン120と、エンジン120によって駆動される油圧ポンプ(請求項の流体ポンプの一例)130と、建設機械100の各部を動作させる複数のアクチュエータ140と、複数のアクチュエータ140の動作を切り替える制御弁500と、制御弁500に作動油の制御圧を作用させる電磁比例弁150と、作動油を貯留するタンク160と、圧力調整のためのリリーフ弁300と、を備える。
<Hydraulic system>
FIG. 2 is a configuration diagram of the
As shown in FIG. 2, the
エンジン120は、ガソリンやディーゼル燃料を用いた内燃機関である。エンジン120は、出力軸121を備えている。出力軸121は、油圧ポンプ130に連結されている。
油圧ポンプ130には、配管Qが接続されている。油圧ポンプ130は、出力軸121に駆動されて配管Qに作動油を吐出する。配管Qには制御弁500、電磁比例弁150が接続されている。
The
A pipe Q is connected to the
本実施形態では、エンジン120を作動油の駆動源としているが、エンジン120の他に蓄電池等の電源装置を電力源として用いる電動機を駆動源としてもよい。また、エンジン120は、蓄電池を充電したり電力源として用いられたりする発電機とともに用いられてもよい。
In this embodiment, the
制御弁500には、複数のアクチュエータ140が分岐した配管Qを介して接続されている。制御弁500は、複数個設けられており、操作部108の切替え操作に応じて配管Qに流れる作動油の油圧を複数のスプールで切り替えて複数のアクチュエータ140に作動油を供給する。複数のアクチュエータ140は、ブーム104、アーム105、及びバケット106等を駆動する油圧シリンダや、旋回体101を回転駆動する油圧モータ等がある。
The
リリーフ弁300は、油圧システム1の油圧回路内(配管Q内)での作動油の圧力が予め設定された値以上となった場合に圧力を開放する。
電磁比例弁150は、操作部108の操作量に基づいてパイロットポンプ(図示せず)からの作動油の油圧でスプールを移動させて油圧ポンプ130からの作動油をアクチュエータ140に供給する。以下、電磁比例弁150について詳述する。
The
The solenoid
<電磁比例弁>
図3は、電磁比例弁150の概略構成図である。
図3に示すように、電磁比例弁150は、弁開度を制御することにより制御弁500のスプールを移動させアクチュエータ140に供給する油圧ポンプ130からの作動油の流量を調整するものである。電磁比例弁150は、制御弁500に作動油の制御圧を作用させるための弁部10と、弁部10を駆動電流に応じて駆動する駆動装置部20と、を備えている。
駆動装置部20は、電磁比例弁150の状態に関する情報を検出する検出部170と、検出部170の検出結果及び操作部108の操作量に基づいて制御信号を生成する(駆動電流を制御する)制御部200と、制御部200で生成された制御信号に基づいて弁部10を駆動する電気駆動部151と、を備える。
<Solenoid proportional valve>
FIG. 3 is a schematic diagram of the
3, the electromagnetic
The
検出部170は、例えば弁部10の状態に関する情報として、後述のように弁部10に接続されたポンプポートRPを流れる作動油のパイロット圧を検出する。検出部170により検出された検出値は、制御部200へフィードバックされる。
The
電気駆動部151は、例えば、駆動源となる電磁コイル152(ソレノイド)と、電磁コイル152により駆動されるロッド153と、外装となるケース154と、を備える。ケース154は、弁部10に形成された後述のスプール孔Hの開口を覆うように形成されている。ケース154内に、弁部10側から電磁コイル152(電気駆動部151)、検出部170、及び制御部200の順で並んで配置されて収納されている。また、ケース154内には、このケース154内を電気駆動部151及び検出部170が配置された第1部屋K1と制御部200が配置された第2部屋K2とに区画する隔壁149が設けられている。
The
電磁コイル152は、鉄心に銅線が巻かれて円筒状に形成されている。電磁コイル152は、銅線に通電することにより磁界が発生する。
The
ロッド153は、金属で棒状に形成されている。ロッド153は、プランジャとも呼ばれる。ロッド153の軸方向と電磁コイル152の軸方向は一致している。ロッド153は、電磁コイル152の中を軸方向に移動自在に配置されている。ロッド153における弁部10側の一端153Aは、弁部10の後述するスプールSの他端S2が突き当たる。
The
ロッド153の外周面には、径方向外側に突出した突出部153Tが形成されている。この突出部153Tに電磁コイル152の磁界が作用される。
ロッド153の突出部153Tは、電磁コイル152の軸方向の中立軸Lからロッド153の他端153B側に若干ずれて配置されている。このため、電磁コイル152が通電されると、電磁コイル152から発生した磁界に吸引されて電磁コイル152の中立軸L方向(弁部10の方向)に突出部153T(ロッド153)が移動される。これにより、ロッド153が弁部10の後述するスプールSを押す。
A protruding
The
電磁コイル152は、操作部108の操作量に応じて通電量が比例制御されるとともに検出部170により検出された検出値に基づいて制御される。この結果、電磁コイル152によってロッド153の突出量が調整される。ロッド153の突出量が調整されることによる作用の詳細は、後述する。
The amount of electricity passing through the
弁部10は、例えば、油圧システム1を構成する制御弁500のケーシング11に形成された弁収容孔12に収容される円筒状の弁本体155と、弁本体155における駆動装置部20側に設けられたフランジ部13と、弁本体155に形成されたスプール孔Hに移動自在に収容されたスプールSと、移動したスプールSの位置を原位置に戻すリターンスプリングGと、を備える。
The
ケーシング11に、配管Qが接続され図示しないパイロットポンプ(ギアポンプ)からの作動油が流れ込むポンプポートRPが設けられている。なお、パイロットポンプ及び油圧ポンプ130は、エンジン120の出力軸121にタンデムに接続されており、パイロットポンプも出力軸121によって駆動される。
ケーシング11には、タンク160に通じる流路に接続されたドレインポートRDと、制御弁500のスプールに通じる流路に接続された制御ポートRAと、が設けられている。なお、通じる(通じさせる、通る)とは、作動油(すなわち、流体)が流れるようにすることをいう。例えば、「タンク160に通じる流路」とは、その流路とタンク160との間に作動油が流れるように構成されている流路のことである。
A pump port RP is provided in the
The
弁本体155のスプール孔Hは、弁本体155を軸方向に貫通している。スプール孔Hは、弁本体155の駆動装置部20とは反対側の一端155Aから第1貫通孔H1、第2貫通孔H2、第3貫通孔H3、及び第4貫通孔H4がこの順で並んで配置されている。第2貫通孔H2の内径は、第1貫通H1の内径よりも大きい。第3貫通孔H3の内径は、第2貫通孔H2の内径よりも大きい。第4貫通孔H4の内径は、第3貫通孔H3の内径よりも大きい。
The spool hole H of the
第2貫通孔H2に、リターンスプリングGが配置されている。リターンスプリングGは、コイルバネ等の弾性部材である。リターンスプリングGの第1貫通孔H1側の一端GAは、第1貫通孔H1と第2貫通孔H2との間の段差面に接している。これにより、リターンスプリングGの第1貫通孔H1側への移動が規制される。 A return spring G is disposed in the second through hole H2. The return spring G is an elastic member such as a coil spring. One end GA of the return spring G on the first through hole H1 side is in contact with the step surface between the first through hole H1 and the second through hole H2. This restricts the movement of the return spring G toward the first through hole H1 side.
第1貫通孔H1は、ポンプポートRPに通じている。弁本体155には、第3貫通孔H3と制御ポートRAとを径方向で通じさせるアクチュエータ連通孔156が形成されている。また、弁本体155には、第4貫通孔H4とドレインポートRDとを径方向で通じさせるドレイン連通孔157が形成されている。
弁本体155の外周面、つまり、弁本体155とケーシング11との間には、第1貫通孔H1、アクチュエータ連通孔156、及びドレイン連通孔157が弁本体155の外周面側で通じてしまうことを防止する複数のシール部材158が設けられている。シール部材158としては例えばOリングが挙げられる。
The first through hole H1 communicates with the pump port RP. The
A plurality of
フランジ部13は、弁本体155と駆動装置部20とを連結するとともに、ケーシング11に電磁比例弁150を取り付ける役割を有している。フランジ部13とケーシング11との間には、シール部材159が設けられている。シール部材159としては例えばOリングが挙げられる。シール部材159によってフランジ部13とケーシング11との間のシール性が確保されている。
フランジ部13は、弁本体155に形成された第4貫通孔H4の駆動装置部20側の開口を閉塞するように設けられている。フランジ部13の径方向中央には、駆動装置部20を構成するロッド153の一端153Aが通される貫通孔13Aが形成されている。
The
The
フランジ部13の弁本体155側の内面には、円板状の支持ブロック14が設けられている。支持ブロック14は、第4貫通孔H4を区画する。支持ブロック14には、径方向中央に、貫通孔13Aに通じる貫通孔14Aが形成されている。貫通孔14Aは、スプールSの駆動装置部20側の他端S2を軸方向に移動自在に支持する。これにより、貫通孔14Aを介して駆動装置部20を構成するロッド153の一端153AとスプールSの他端S2とが突き当たる。
A disk-shaped
スプールSは、例えば、金属により棒状に形成されている。スプールSの駆動装置部20とは反対側の一端S1は、弁本体155の第2貫通孔H2に移動自在に支持されている。
弁本体155の第2貫通孔H2に配置されたリターンスプリングGの他端GBは、スプールSの一端S1と接触している。この一端S1、及び弁本体155における第1貫通孔H1と第2貫通孔H2との間の段差面により、リターンスプリングGが圧縮された状態で配置される。リターンスプリングGの復元力によって、スプールSが駆動装置部20側に向かって常時押される。
The spool S is formed, for example, from metal in a rod shape. One end S1 of the spool S opposite to the
The other end GB of the return spring G disposed in the second through hole H2 of the
スプールSには、軸方向に沿って貫通孔SHが形成されている。貫通孔SHは、弁本体155の第1貫通孔H1を介してポンプポートRPに通じている。
スプールSの軸方向中央の大部分には、スプールSの両端S1,S2よりも直径の大きい突出部S3が形成されている。突出部S3は、弁本体155の第3貫通孔H3に軸方向に移動自在に挿入されている。
A through hole SH is formed in the spool S along the axial direction. The through hole SH communicates with the pump port RP via a first through hole H1 of the
A protrusion S3 having a diameter larger than both ends S1, S2 of the spool S is formed in most of the axial center of the spool S. The protrusion S3 is inserted into a third through hole H3 of the
突出部S3は、他端S2側に段差S4を有する。段差S4は、第4貫通孔H4内に位置されている。段差S4には、ドレインポートRDの圧力が作用する。
また、突出部S3は、一端S1側に段差S5を有する。段差S5は、第3貫通孔H3内に位置されている。段差S5には、制御ポートRAの圧力が作用する。
さらに、突出部S3には、軸方向に沿って延びる溝状のノッチSN(第1流路)が形成されている。ノッチSNは、段差S4側に段差S4に通じない閉塞端SN1を形成している。また、ノッチSNは、段差S5側に段差S5に通じる開口端SN2を形成している。
The protruding portion S3 has a step S4 on the other end S2 side. The step S4 is located inside the fourth through hole H4. The pressure of the drain port RD acts on the step S4.
The protrusion S3 has a step S5 on the one end S1 side. The step S5 is located inside the third through hole H3. The pressure of the control port RA acts on the step S5.
Furthermore, the protrusion S3 is formed with a groove-like notch SN (first flow passage) extending along the axial direction. The notch SN forms a closed end SN1 on the step S4 side that does not lead to the step S4. The notch SN also forms an open end SN2 on the step S5 side that leads to the step S5.
突出部S3には、貫通孔SHと通じる第2流路S6が3つ形成されている。第2流路S6は、貫通孔SHに対して直交方向に形成されている。第2流路S6は、ノッチSNを避けた位置に周方向で等間隔に3つ配置されている。 Three second flow paths S6 that communicate with the through holes SH are formed in the protruding portion S3. The second flow paths S6 are formed in a direction perpendicular to the through holes SH. The three second flow paths S6 are arranged at equal intervals in the circumferential direction at positions that avoid the notches SN.
<電磁比例弁の動作>
次に、電磁比例弁150の動作について説明する。
まず、図3に示すように、電気駆動部151が駆動していない状態では、リターンスプリングGの復元力によってスプールSは中立位置(原位置)にある。スプールSの中立位置では、このスプールSによって第3貫通孔H3と第4貫通孔H4とが通じる。すなわち、第4貫通孔H4内にノッチSNの閉塞端SN1が位置される。第3貫通孔H3内に開口端SN2が位置される。これによりノッチSNは、第3貫通孔H3と第4貫通孔H4とを通じさせる。この結果、スプールSの中立位置では、ノッチSNによりドレインポートRDと制御ポートRAとが通じる。
<Operation of solenoid proportional valve>
Next, the operation of the
First, as shown in Fig. 3, when the
また、スプールSの中立位置では、このスプールSによって第3貫通孔H3と第1貫通孔H1とが遮断される。すなわち、第2流路S6は、第3貫通孔H3に収納されており、第2流路S6の開口は第3貫通孔H3の内周面により塞がれている。また、第2貫通孔H2にはスプールSの一端S1が挿入されているので、このスプールSの一端S1によって第3貫通孔H3と第1貫通孔H1とが区画される。この結果、スプールSの中立位置では、ポンプポートRPに対してドレインポートRD及び制御ポートRAが遮断される。 In addition, when the spool S is in the neutral position, the third through hole H3 and the first through hole H1 are blocked by the spool S. That is, the second flow path S6 is housed in the third through hole H3, and the opening of the second flow path S6 is blocked by the inner peripheral surface of the third through hole H3. In addition, one end S1 of the spool S is inserted into the second through hole H2, so the third through hole H3 and the first through hole H1 are separated by one end S1 of the spool S. As a result, when the spool S is in the neutral position, the drain port RD and the control port RA are blocked from the pump port RP.
ポンプポートRPから流入する作動油は、第1貫通孔H1を介して貫通孔SH内に流入され、スプールSの他端S2から電気駆動部151のケース154内の第1部屋K1に充満し液圧を生じさせる。検出部170は、ケース154内の第1部屋K1における作動油の圧力(パイロット圧)を検出する。なお、ケース154内には、このケース154内を電気駆動部151及び検出部170が配置された第1部屋K1と制御部200が配置された第2部屋K2とに区画する隔壁149が設けられている。このため、制御部200が配置された第2部屋K2に、作動油が充満してしまうことが防止される。
The hydraulic oil flowing in from the pump port RP flows into the through hole SH via the first through hole H1 and fills the first chamber K1 in the
次に、図4に基づいて電気駆動部151によりロッド153が駆動された場合について説明する。
図4は、電磁比例弁150の動作説明図であり、前述の図3に対応している。
図4に示すように、電気駆動部151の電磁コイル152が通電されることにより、ロッド153が弁部10側に移動される。すると、ロッド153がスプールSを駆動装置部20とは反対側に向かって押す。スプールSは、リターンスプリングGを圧縮変形させる方向に移動する。このとき、第2流路S6は、スプールSの移動量に応じて第3貫通孔H3に通じる開口の大きさが増加する。これにより、ポンプポートRPと第3貫通孔H3とが第1貫通孔H1、貫通孔SH、及び第2流路S6を介して通じる。この結果、スプールSは、ポンプポートRPと制御ポートRAとを通じさせるとともに、制御ポートRAへと流れる作動油の流量を調整する。
Next, a case where the
FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the solenoid
As shown in FIG. 4, when the
このとき、ポンプポートRPから流入する作動油は、ポンプポートRPから第1貫通孔H1、第2流路S6及び第3貫通孔H3を介して制御ポートRAに流れる。検出部170は、ケース154内の第1部屋K1における作動油の圧力を検出する。
スプールSの移動が終了すると、ノッチSNは、閉塞端SN1が第3貫通孔H3に収納される。このため、第3貫通孔H3と第4貫通孔H4とが遮断される。すなわち、スプールSは、ドレインポートRDと制御ポートRAとを遮断する。
At this time, the hydraulic oil flowing in from the pump port RP flows from the pump port RP through the first through hole H1, the second flow passage S6, and the third through hole H3 to the control port RA. The
When the movement of the spool S is completed, the closed end SN1 of the notch SN is accommodated in the third through hole H3, and therefore the third through hole H3 and the fourth through hole H4 are blocked off. That is, the spool S blocks off the drain port RD and the control port RA.
なお、上記のスプールSの状態では、検出部170によって以下のように検出することも可能である。すなわち、検出部170は、スプールSの他端S2からロッド153に伝達される力を検出する。スプールSの一端S1には、ポンプポートRPから供給される作動油の圧力が作用する。したがって、ケース154内の検出部170は、ポンプポートRPの圧力(パイロット圧)をスプールSの移動量に応じて直接的に検出できる。
In addition, in the above-mentioned state of the spool S, the
検出部170により検出された検出値に基づいて、制御部200は制御信号を生成し、この制御信号に基づいて電気駆動部151の駆動制御を行う。これにより、制御ポートRAに流れる作動油の流量を適正に調整できる。
制御ポートRAに流れる作動油によって、制御弁500が駆動される。すなわち、制御ポートRAへと流れる作動油の流量調整とは、制御弁500の駆動制御を行うための作動油の制御圧を調整するということである。制御部200は、制御弁500への作動油の制御圧を制御している。
The
The
このように電磁比例弁150によって、所望のアクチュエータ140に供給される作動油の流量が調整される。各アクチュエータ140は、制御弁500を介して供給された作動油によって駆動される。
In this way, the flow rate of hydraulic oil supplied to the desired
このように上述の電磁比例弁150は、検出部170と、制御部200と、を備える。電磁比例弁150そのものに検出部170と制御部200とを設けることにより、電磁比例弁150外に余分なスペースを作らずに電磁比例弁150を小型化できる。また、油圧システム1全体として構成を簡素化できる。
As described above, the electromagnetic
制御部200は、スプールS(弁部10)を駆動するための電気駆動部151の駆動制御を行う。電磁比例弁150は、スプールSに形成された貫通孔SHにポンプポートRPが接続され、検出部170は、スプールSに当接したロッド153に加わる力を検出することにより、ポンプポートRPを流れる作動油の圧力(パイロット圧)をスプールSの移動量に応じて容易に検出できる。すなわち、電磁比例弁150によれば、移動方向にポンプポートRPが接続されたスプールSに加わる圧力を検出部170が検出するので、パイロット圧の検出のための装置構成を簡略化できる。
The
電気駆動部151のケース154内に、弁部10側から電磁コイル152(電気駆動部151)、検出部170、及び制御部200の順で並んで配置されて収納されている。このため、駆動装置部20をできる限り小型化できるとともに、駆動装置部20を構成する各部を容易に一体化できる。
また、ケース154内には、スプールSの貫通孔SHを通って作動油が流れ込む。電磁コイル152(電気駆動部151)に隣り合うように検出部170が配置されているので、作動油が検出部170に至るまでの経路を無駄に長くすることもなく、ヒステリシスを低減でき、検出部170の応答性を向上させることができる。また、簡素な構造で検出部170によってポンプポートRPを流れる作動油の圧力を容易に検出できる。
The electromagnetic coil 152 (electrical driving unit 151), the
Furthermore, hydraulic oil flows into the
また、上記のような油圧システム1を搭載した建設機械100は、電磁比例弁150による作動油の制御圧を高精度に制御でき、操作性を向上できる。
In addition, the
[変形例]
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、作動流体として作動油を用いる場合について説明し、流体システムとして油圧システム1を適用した場合について説明した。しかしながらこれ限られるものではなく、作動流体として作動油以外でもよい。作動流体の種類に応じたさまざまな流体システムに上記の電磁比例弁150の構成を採用できる。油圧システム1の場合でも油圧システム1は、建設機械だけでなく油圧プレス等の作動流体を用いる他の装置に適用してもよい。
[Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, a case where hydraulic oil is used as the working fluid and the
上述の実施形態では、検出部170は、弁部10の状態に関する情報としてポンプポートRPを流れる作動油のパイロット圧を検出する場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、検出部170は電磁比例弁150を制御するために必要な弁部10及び駆動装置部20の少なくともいずれか一方の状態に関する情報を検出できればよい。例えば、検出部170は、弁部10の状態に関する情報として、スプールSの位置、スプールSの移動加速度、スプールSの歪み、スプールSの温度、制御弁500の駆動制御を行うための作動油の制御圧等を検出してもよい。
In the above embodiment, the
また、検出部170は、弁部10の状態に関する情報としてポンプポートRPを流れる作動油のパイロット圧を検出するのに代わって、スプールSに形成された貫通孔SHを通る作動油の圧力を検出してもよい。ポンプポートRPから流入する作動油は、第1貫通孔H1を介して貫通孔SH内に流入され、スプールSの他端S2から電気駆動部151のケース154内の第1部屋K1に充満し液圧を生じさせるからである。したがって、貫通孔SHを通る作動油の圧力を検出することは、ポンプポートRPを流れる作動油のパイロット圧を検出することになる。
In addition, instead of detecting the pilot pressure of the hydraulic oil flowing through the pump port RP as information regarding the state of the
また、弁部10及び駆動装置部20の状態に関する情報として、作動油の温度でもよい。例えばスプールS内の作動油の温度であれば弁部10の状態に関する情報であるし、例えばケース154内の作動油の温度であれば駆動装置部20の状態に関する情報である。駆動装置部20のいずれかの箇所の温度等であれば、駆動装置部20の状態に関する情報である。
駆動装置部20のいずれかの箇所の温度等の具体例としては、例えば電気駆動部151内の作動油の温度、電気駆動部151を構成する電磁コイル152やロッド153、ケース154自体の温度等が挙げられる。また、検出部170は、駆動装置部20の状態に関する情報として、ロッド153の位置やロッド153の移動速度等を検出してもよい。
The temperature of the hydraulic oil may also be used as information on the state of the
Specific examples of the temperature of any part of the
上述の実施形態では、制御部200は、電気駆動部151の駆動制御を行うものである場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、制御部200は、通信部30を備えていてもよい(図5参照)。通信部30の一例について以下に説明する。
In the above embodiment, the
図5は、油圧システム1の変形例を示す概略構成図である。
図5に示すように、油圧システム1は、例えば複数の電磁比例弁150を統合コントローラ(請求項の他の制御部の一例)40によって駆動制御するようにしてもよい。各電磁比例弁150の制御部200に設けられた通信部30は、統合コントローラ40と通信を行う。これにより、統合コントローラ40のよって各電磁比例弁150を統括的に制御できる。また、予め制御部200に通信部30を設けることにより、統合コントローラ40に大きな改良を施すことなく統合コントローラ40と電磁比例弁150とを通信させることができる。このため、使い勝手のよい油圧システム1を提供できる。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a modified example of the
5, the
また、上述の実施形態では、電磁比例弁150は、制御弁500に作動油の制御圧を作用させるために用いられる場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、電磁比例弁150の構成は、流体機器(油圧機器)への作動油の制御圧を制御するためのさまざまな電磁比例弁の構成に採用することができる。
In the above embodiment, the solenoid
上述の実施形態では、弁本体155のスプール孔Hは、弁本体155の駆動装置部20とは反対側の一端155Aから第1貫通孔H1、第2貫通孔H2、第3貫通孔H3、及び第4貫通孔H4がこの順で並んで配置されてなる場合について説明した。そして、第1貫通孔H1は、ポンプポートRPに通じている場合について説明した。弁本体155には、第3貫通孔H3と制御ポートRAとを径方向で通じさせるアクチュエータ連通孔156が形成されている場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、ポンプポートRPと制御ポートRAとを逆に構成してもよい。すなわち、第1貫通孔H1と制御ポートRAとが通じ、第3貫通孔H3とポンプポートRPとが径方向で通じるように構成してもよい。この場合、検出部170は、例えば、制御ポートRAを流れる作動油の圧力を検出する。このように構成した場合であっても上述の実施形態と同様の効果を奏する。また、ポンプポートRPを流れる作動油のパイロット圧以外にも制御弁500への制御圧に基づいて電磁比例弁を制御できる。
In the above embodiment, the spool hole H of the
1…油圧システム(流体システム)、10…弁部、20…駆動装置部、30…通信部、40…統合コントローラ(他の制御部)、100…建設機械、101…旋回体(車体)、102…走行体(車体)、130…油圧ポンプ(流体ポンプ)、140…アクチュエータ、150…電磁比例弁、151…電気駆動部、153…ロッド、154…ケース、170…検出部、200…制御部、500…制御弁、RA…制御ポート、RD…ドレインポート、RP…ポンプポート、S…スプール、S1…一端、S2…他端、SH…貫通孔 1...hydraulic system (fluid system), 10...valve section, 20...drive unit section, 30...communication section, 40...integrated controller (other control section), 100...construction machine, 101...rotating body (vehicle body), 102...traveling body (vehicle body), 130...hydraulic pump (fluid pump), 140...actuator, 150...electromagnetic proportional valve, 151...electric drive section, 153...rod, 154...case, 170...detection section, 200...control section, 500...control valve, RA...control port, RD...drain port, RP...pump port, S...spool, S1...one end, S2...other end, SH...through hole
Claims (5)
前記ケーシングに設けられた弁部及び前記弁部を駆動電流に応じて駆動する駆動装置部と、
を備え、
前記弁部は、
前記弁収容孔に収容された円筒状の弁本体と、
前記弁本体に軸方向に沿って形成されたスプール孔に移動自在に収容されたスプールと、
前記スプール孔に収容され、前記スプールを前記ポンプポートとは反対側に弾性的に押すリターンスプリングと、
を備え、
前記スプールは、前記ポンプポートからの作動流体が通る軸方向に沿った貫通孔を有し、
前記駆動装置部は、前記弁部の前記軸方向における前記ポンプポートとは反対側の一端部に設けられており、
前記駆動装置部は、
前記貫通孔を通る前記作動流体の圧力を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記駆動電流を制御する制御部と、
前記スプールを駆動する電気駆動部と、
を備え、
前記電気駆動部は、前記弁部の前記一端部に設けられたケースを備え、
前記ケースは、同一空間内に前記スプールを前記ポンプポートとは反対側から押すロッド、前記検出部、及び前記制御部を収納し、
前記同一空間と前記貫通孔とが通じており、
前記検出部は、前記ポンプポートから前記貫通孔を介して前記スプールと前記ロッドとの間から漏れ出て前記ケース内に充満する前記作動流体の圧力を検出し、
前記制御部は前記電気駆動部の駆動制御を行う
電磁比例弁。 a casing provided with a pump port and having a valve receiving hole communicating with the pump port;
a valve unit provided in the casing and a drive unit that drives the valve unit in response to a drive current;
Equipped with
The valve portion is
A cylindrical valve body accommodated in the valve accommodation hole;
a spool movably accommodated in a spool hole formed in the valve body along the axial direction;
a return spring that is accommodated in the spool hole and elastically pushes the spool toward an opposite side to the pump port;
Equipped with
The spool has a through hole along an axial direction through which the working fluid from the pump port passes,
the drive unit is provided at one end of the valve unit opposite to the pump port in the axial direction,
The drive unit includes:
a detection unit that detects a pressure of the working fluid passing through the through hole;
a control unit that controls the drive current based on a detection result of the detection unit;
an electric drive for driving the spool;
Equipped with
the electric drive unit includes a case provided at the one end of the valve unit,
The case accommodates , within the same space, a rod that pushes the spool from the side opposite to the pump port , the detection unit, and the control unit,
The same space and the through hole are in communication with each other,
the detection unit detects a pressure of the working fluid leaking from the pump port through the through hole between the spool and the rod and filling the case ,
The control unit is an electromagnetic proportional valve that controls the drive of the electric drive unit.
請求項1に記載の電磁比例弁。 The proportional solenoid valve according to claim 1 , wherein the spool, the electric driving unit, the detection unit, and the control unit are arranged in this order along the axial direction.
前記作動流体の出力先を切替える制御弁と、
前記制御弁から供給される前記作動流体により駆動するアクチュエータと、
前記制御弁に前記作動流体の制御圧を作用させる電磁比例弁と、を備え、
前記電磁比例弁は、
ポンプポートが設けられるとともに、前記ポンプポートに通じる弁収容孔が形成されたケーシングと、
前記ケーシングに設けられた弁部及び前記弁部を駆動電流に応じて駆動する駆動装置部と、
を備え、
前記弁部は、
前記弁収容孔に収容された円筒状の弁本体と、
前記弁本体に軸方向に沿って形成されたスプール孔に移動自在に収容されたスプールと、
前記スプール孔に収容され、前記スプールを前記ポンプポートとは反対側に弾性的に押すリターンスプリングと、
を備え、
前記スプールは、前記ポンプポートからの作動流体が通る軸方向に沿った貫通孔を有し、
前記駆動装置部は、前記弁部の前記軸方向における前記ポンプポートとは反対側の一端部に設けられており、
前記駆動装置部は、
前記貫通孔を通る前記作動流体の圧力を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記駆動電流を制御する制御部と、
前記スプールを駆動する電気駆動部と、
を備え、
前記電気駆動部は、前記弁部の前記一端部に設けられたケースを備え、
前記ケースは、同一空間内に前記スプールを前記ポンプポートとは反対側から押すロッド、前記検出部、及び前記制御部を収納し、
前記同一空間と前記貫通孔とが通じており、
前記検出部は、前記ポンプポートから前記貫通孔を介して前記スプールと前記ロッドとの間から漏れ出て前記ケース内に充満する前記作動流体の圧力を検出する
流体システム。 A fluid pump that discharges a working fluid;
a control valve that switches an output destination of the working fluid;
an actuator driven by the working fluid supplied from the control valve;
an electromagnetic proportional valve that applies a control pressure of the working fluid to the control valve;
The solenoid proportional valve is
a casing provided with a pump port and having a valve receiving hole communicating with the pump port;
a valve unit provided in the casing and a drive unit that drives the valve unit in response to a drive current;
Equipped with
The valve portion is
A cylindrical valve body accommodated in the valve accommodation hole;
a spool movably accommodated in a spool hole formed in the valve body along the axial direction;
a return spring that is accommodated in the spool hole and elastically pushes the spool toward an opposite side to the pump port;
Equipped with
The spool has a through hole along an axial direction through which the working fluid from the pump port passes,
the drive unit is provided at one end of the valve unit opposite to the pump port in the axial direction,
The drive unit includes:
a detection unit that detects a pressure of the working fluid passing through the through hole;
a control unit that controls the drive current based on a detection result of the detection unit;
an electric drive for driving the spool;
Equipped with
the electric drive unit includes a case provided at the one end of the valve unit,
The case accommodates , within the same space, a rod that pushes the spool from the side opposite to the pump port , the detection unit, and the control unit,
The same space and the through hole are in communication with each other,
The detection unit is a fluid system that detects the pressure of the working fluid that leaks from the pump port through the through hole between the spool and the rod and fills the case .
前記流体システムが搭載された車体と、
を備え、
前記流体システムは、
作動流体を吐出する流体ポンプと、
前記作動流体の出力先を切替える制御弁と、
前記制御弁から供給される前記作動流体により駆動するアクチュエータと、
前記制御弁に前記作動流体の制御圧を作用させる電磁比例弁と、
を備え、
前記電磁比例弁は、
ポンプポートが設けられるとともに、前記ポンプポートに通じる弁収容孔が形成されたケーシングと、
前記ケーシングに設けられた弁部及び前記弁部を駆動電流に応じて駆動する駆動装置部と、
を備え、
前記弁部は、
前記弁収容孔に収容された円筒状の弁本体と、
前記弁本体に軸方向に沿って形成されたスプール孔に移動自在に収容されたスプールと、
前記スプール孔に収容され、前記スプールを前記ポンプポートとは反対側に弾性的に押すリターンスプリングと、
を備え、
前記スプールは、前記ポンプポートからの作動流体が通る軸方向に沿った貫通孔を有し、
前記駆動装置部は、前記弁部の前記軸方向における前記ポンプポートとは反対側の一端部に設けられており、
前記駆動装置部は、
前記貫通孔を通る前記作動流体の圧力を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記駆動電流を制御する制御部と、
前記スプールを駆動する電気駆動部と、
を備え、
前記電気駆動部は、前記弁部の前記一端部に設けられたケースを備え、
前記ケースは、同一空間内に前記スプールを前記ポンプポートとは反対側から押すロッド、前記検出部、及び前記制御部を収納し、
前記同一空間と前記貫通孔とが通じており、
前記検出部は、前記ポンプポートから前記貫通孔を介して前記スプールと前記ロッドとの間から漏れ出て前記ケース内に充満する前記作動流体の圧力を検出する
建設機械。 A fluid system;
A vehicle body on which the fluid system is mounted; and
Equipped with
The fluid system comprises:
A fluid pump that discharges a working fluid;
a control valve that switches an output destination of the working fluid;
an actuator driven by the working fluid supplied from the control valve;
an electromagnetic proportional valve that applies a control pressure of the working fluid to the control valve;
Equipped with
The solenoid proportional valve is
a casing provided with a pump port and having a valve receiving hole communicating with the pump port;
a valve unit provided in the casing and a drive unit that drives the valve unit in response to a drive current;
Equipped with
The valve portion is
A cylindrical valve body accommodated in the valve accommodation hole;
a spool movably accommodated in a spool hole formed in the valve body along the axial direction;
a return spring that is accommodated in the spool hole and elastically pushes the spool toward an opposite side to the pump port;
Equipped with
The spool has a through hole along an axial direction through which the working fluid from the pump port passes,
the drive unit is provided at one end of the valve unit opposite to the pump port in the axial direction,
The drive unit includes:
a detection unit that detects a pressure of the working fluid passing through the through hole;
a control unit that controls the drive current based on a detection result of the detection unit;
an electric drive for driving the spool;
Equipped with
the electric drive unit includes a case provided at the one end of the valve unit,
The case accommodates , within the same space, a rod that pushes the spool from the side opposite to the pump port , the detection unit, and the control unit,
The same space and the through hole are in communication with each other,
The detection unit detects the pressure of the working fluid that leaks from the pump port through the through hole , between the spool and the rod, and fills the case .
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