JP2000505530A - 電磁石式の方向切換弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 制御スライダ（１８）が往復ストローク磁石（１２）によって、復元可能なばねシステム（４５）に抗して３つの切換位置（３９，４１，４２）に制御可能である、電磁操作式の方向切換弁（１０）が提案されている。ばねシステム（４５）は、強いばね（３１）と、これとは逆方向に働く弱いばね（３７）とを有しており、これら２つのばねは、制御スライダ（１８）の両側に配置されている。磁石（１２）が押されると、制御スライダ（１８）自体は、全ストローク範囲に亙って制御スライダ（１８）で支えられている弱いばね（３７）に抗して変位せしめられる。磁石（１２）が引っ張られると、中央位置（３９）をセンタリングするばね受け（３２）が、強いばね（３１）のばね力に抗して、弱いばね（３７）によって調節される制御スライダ（１８）によって引き離される。可動子に接続されたプッシュロッド（２９）と制御スライダ（１８）とは、互いに別個の構成部材であって、こられの構成部材は摩擦接続的な作用接続部を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】 電磁石式の方向切換弁 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念に詳しく記載された、電磁操作式の方向切換弁 に関する。 このような電磁石式に操作される液圧式の方向切換弁は、ドイツ連邦共和国特 許出願公開第２１０９７７０号明細書により公知である。この公知の方向切換弁 は、コンパクトな構造の４ポート３位置弁として構成されており、この４ポート ３位置弁においては、本来の弁部材が磁石ケーシング内に組み込まれている。こ の４／３方向切換弁は、往復ストローク磁石と共に作業する。この往復ストロー ク磁石の可動子は、横方向ピンを介してプッシュロッドに固定されており、この プッシュロッドは、長手方向移動可能な中空の制御スライダに一体的に結合され ている。中央位置で、制御スライダは、互いに逆向きに作用する２つのばねを備 えた戻し装置若しくは復元装置によってセンタリングされ、この戻し装置は、可 動子の両側でプッシュロッドに固定されていて、各１つのばね受けを介してケー シングに支持されている。往復ストローク磁石はいくつかの利点を有してはいる が、この公知の方向切換弁は、互いに逆方向に働く同じ強さのばねによる、制御 スライダの摩擦接続式のセンタリングを有している。従って中央位置は、ストッ パが欠けているので十分に固定されていない。多くの場合、このような摩擦接続 式のセンタリングは十分ではなく、不都合な構造形式を生ぜしめ、しかも、制御 縁の位置を磁石操作に合わせることも困難である。さらにまた、このような公知 の方向切換弁は、プッシュロッドを備えた制御スライダの特別の構造形式を必要 とするので、標準的な構造部材は使用できない。内側に位置するばねを交換する 場合は、本来の弁を分解しなければならない。 ドイツ連邦共和国特許公開第２９４３７１４号明細書によれば、電磁石式に操 作される液圧式の４／３方向切換弁が公知である。この方向切換弁の制御スライ ダは、端面側に配置された、戻り可能若しくは復元可能なばねシステムを形成す る２つのばねによって中央位置でセンタリングされている。ケーシングの互いに 逆向きの２つの端面側に配置された、単純に作用する２つの切換磁石は、電磁石 式の操作装置を形成しており、この操作装置によって、制御スライダは、中央位 置から両側に向かって２つの作業位置に変位可能である。このような、３つの位 置を得るために２つの切換磁石を必要とする方向切換弁は、比較的長い構造を有 している。さらにまた、２つの接続ケーブルと２つのアダプタプラグが必要であ って、これによって、比較的高価に構成されていて、往復ストローク磁石におけ るよりもコストが高い。多くの使用例において、２つの切換磁石を備えた方向切 換弁のための需要スペースも設けられていないので、使用可能性が限定されてい る。 発明の利点 これに対して、本発明による、請求項１の特徴部に記載した特徴を有する電磁 操作式の方向切換弁は、往復ストローク磁石の特別な特性を使用しながら簡単な 構造形式が可能である。この簡単な構造形式においては、確実で正確に規定され た、中央位置の構成が得られる。往復ストローク磁石を使用したことによって、 方向切換弁の構造長さは、２つの簡単な切換磁石におけるよりも著しく短く、こ の場合、第２の電気式の接続ケーブル並びに第２のアダプタプラグは省略され、 これによって方向切換弁は全体的に安価に構成される。方向切換弁は、その特別 に可動な部分の簡単な内部構造を特徴としており、これによって、簡単でひいて は安価な組立が可能である。往復ストローク磁石及び液圧式の方向切換弁は、互 いに容易に合致させることができ、この場合、各構成部材は容易に調整可能であ る。この方向切換弁は、さらに標準的な構造部材を使用することによって安価に 実現される。 従属請求項に記載した手段によって、請求項１に記載した方向切換弁の有利な 変化実施例及び改良が可能である。請求項２に従って、プッシュロッドが、制御 スライダとは別個に構成されていて、制御スライダとの、摩擦接続式の作用結合 部を有していれば特に有利である。このような構成においては、プッシュロッド と制御スライダとの間の形状接続式の結合は省かれるので、簡単に構成されるプ ッシュロッド及び標準スライダを使用することができる。これによって特に簡単 で安価に組み立てることができる、圧力管及び制御スライダが得られる。これに よって方向切換弁のためには、従来の４／３方向切換弁の標準構造を使用するこ とができる。また、本発明による方向切換弁においては、ばね特性曲線を適当に 設計することによって、及び磁石特性曲線と合致させることによって、切換効率 を最適にすることができる。この方向切換弁は特に非常用手動操作部を組み付け るために適している。本発明のその他の有利な実施例は、従属請求項、以下の説 明及び図面に記載されている。 図面 本発明の実施例が図面に示されていて、以下に詳しく説明されている。第１図 は、電磁操作式の方向切換弁の縦断面図の概略図、第２図は、第１図に示した方 向切換弁のためのブロック回路図、第３図は、第１図に示した方向切換弁の復元 可能なばねシステム及び往復ストローク磁石のための特性曲線フィールドを示す 図である。 実施例の説明 第１図には、電磁操作式の方向切換弁１０の縦断面図が示されており、この方 向切換弁１０は、主に、一般的な４／３弁（４ポート３位置弁）１１と、組み付 けられた往復ストローク磁石１２とから成っている。 方向切換弁１０はケーシング１３を有している。このケーシング１３の第１の 端面側１４に往復ストローク磁石１２が組み付けられており、第１の端面側１４ とは反対側の第２の端面側１５には、ケーシング１３を貫通するスライダ用孔１ ６が閉鎖キャップ１７によって閉鎖されている。スライダ用孔１６内では制御ス ライダ１８が気密に滑動ガイドされており、この制御スライダ１８は、インレッ ト１９と戻し通路２１と消費器接続部２２及び２０との間の圧力媒体接続部を制 御する。 左側の戻し通路室２３の領域内では、スライダ用孔１６が、ケーシング固定さ れた段部２４を介して広げられて、端面側１４に向かって開放するねじ山付き孔 ２５内に通じている。このねじ山付き孔２５内には、往復ストローク磁石１２が 、その圧力管２７に設けられたスリーブ状のねじ山延長部２６によってねじ込ま れている。圧力管２７の内部には可動子２８が収容されており、この可動子２８ の長手方向（縦方向）運動がプッシュロット２９を介して制御スライダ１８に伝 達される。圧力管２７の外側には、往復ストローク磁石１２の第１及び第２のコ イル３０，４０が配置され ている。 圧力管２７は、スリーブ状のねじ山延長部２６の開放する端部領域で、その内 部に、強い第１のばね３１を受容しており、この第１のばね３１は一方側が圧力 管２７で支えられている。この第１のばね３１はその他方側の端部が、ばね受け ３２で支えられており、このばね受け３２自体は、ケーシング固定された段部２ ４で支えられている。ばね受け３２は一方側が、減少された直径を有する領域内 でプッシュロッド２９のネック区分３３で滑動ガイドされており、これに対して 、ネック区分３３に隣接する、プッシュロッド２９のつば３４は、ばね受け３２ と形状接続式の結合部３５を形成している。ケーシング固定された段部２４に当 接するばね受け３２は、同時に制御スライダ１８のためのストッパ３６を形成し ており、この制御スライダ１８は、閉鎖キャップ１７内に配置された第２のばね ３７によってストッパ３６に押し付けられる。第２のばね３７は、第１のばね３ １と比較して著しく弱く構成されていて、一方側が閉鎖キャップ１７で支えられ ていて、他方側が第２のばね受け３８を介して制御スライダ１８に直接支えられ ている。弱い第２のばね３７が制御スライダ１８をストッパ３６に対して押し付 けていて、強い第１のばね３１が、ばね受け３２に当接しながらケーシング固定 された段部２４で保持されていれば、プッシュロッド２９はそのつば３４を介し て軸方向で正確に固定されるので、可動子２８も図示の中央位置３９を占める。 これによって、ケーシング１３内にねじ込まれた圧力管２７においては、第１の ばね受け３２が、制御スライダ１８を中央で制御するためのストッパ３６として 使用される。弱いばね３７は、所属のばね受け３８と共に、閉鎖キャップ１７内 で、次のように、つまり、制御スライダ１８の全ストローク中に、その２つの作 業位置４１と４２との間つまり中央位置３９の両側で制御スライダ１８に作用す るように、配置され支持されている。 往復ストローク磁石１２の外側の自由端部には、非常用手動操作部４３が取り 付けられており、この非常用手動操作部４３によって、往復ストローク磁石１２ が故障した時にプッシュロッド２９を操作することができる。同様に、閉鎖キャ ップ１７内には非常用操作部４４が設けられており、この非常用操作部４４によ って、制御スライダ１８は、磁石が故障した時に補助的に操作することができる 。 第２図には、第１図に示した方向切換弁１０のブロック回路図が概略的に示さ れている。制御スライダは、ばね３１及び３７が配属されている復元可能なばね システム４５によって中央位置３９でセンタリングされる。この中央位置３９か ら、制御スライダは両側の作業位置４１，４２に変位可能であって、この場合、 往復ストローク磁石１２は、交互にコイル３０若しく は４０を励磁し、これによって可動子２８を介して制御スライダ１８を、ばねシ ステム４５の戻し力に抗して変位させる。 以下に第３図を参照して、電磁操作式の方向切換弁１０の作用形式を説明する 。第３図には、電磁石式の駆動装置の力のバランスを表すために、磁石特性曲線 とばね特性曲線とが示されている。 往復ストローク磁石１２の励磁されていない状態で、制御スライダ１８は、復 元可能なばねシステム４５によって図示の中央位置でセンタリングされる。この 場合、磁石側に位置するばね３１は、ばね受け３２をケーシング固定された段部 ２４に向かって押し付け、それと同時に弱い方のばね３７は、制御スライダ１８ を、ストッパ３６として使用されるばね受け３２に向かって押し付ける。これに よってばね受け３２は、制御スライダ１８を中央でセンタリングするために使用 される。この場合、弱いばね３７は制御スライダ１８に直接作用する。ばね受け ３２に当接する制御スライダ１８によって、プッシュロッド２９はそのつば３４ がばね受け３２に軸方向で固定されるので、可動子２８は中央位置３９における その初期位置を占める。 制御スライダ１８をその中央位置３９から作業位置４１に変位させるために、 往復ストローク磁石１２はコイル４０を励磁し、これによって押し付けられた磁 石は、可動子２８及びプッシュロッド２９を介して制 御スライダ１８を弱いばね３７のばね力に抗して右側の作業位置へ移動させる。 制御スライダ１８のこの切換位置における力のバランスは第３図に示されている 。この第３図では、第１の磁石特性曲線４８によって、ストロークに亙る力の経 過が示されている。弱いばね３７のためのばね特性曲線は、符号４９で示されて いて、制御スライダ１８を開放させるために十分な余剰力が残るように設計され ている。制御スライダ１８の制御縁が開放される際に、磁石特性曲線４８とばね 特性曲線４９との間のこの余剰力５１が見られる。第３図に示されているように 、弱いばね３７のためのばね特性曲線４９は中央位置３９を越えて他方の作業位 置４２まで延びている。何故ならばばね３７は、制御スライダ１８の全ストロー クに亙って有効だからである。コイル４０への給電が遮断されると、制御スライ ダ１８は、弱いばね３７によってその作業位置４１から中央位置３９に押し戻さ れる。この切換過程中に、第１のばね受け３２は、プッシュロッド２９の運動を 妨げることなしに、段部２４に当接維持される。制御スライダ１８が逆の方向に 変位せしめられると、往復ストローク磁石１２はコイル３０を励磁するので、こ の状態で引っ張り作業を行う磁石は可動子２８及びプッシュロッド２９を介して 第１のばね受け３２を強いばね３１のばね力に抗して段部２４から持ち上がる。 この、第１図で左方向に向けられた、制御スライダ１ ８の切換運動は、中央位置３９を越えて制御スライダ１８に直接作用する弱いば ね３７のばね力によって補助される。この場合、ばね受け３２は、形状接続式の 結合部３５によってプッシュロッド２９と共に引き寄せられる。この切換運動時 に、第３図に示した力のバランスは、次のように示されている。磁石の力の経過 は、磁石特性曲線５２によって示されており、この磁石特性曲線５２は、第１の 磁石特性曲線４８に対して左右対称に延びている。強いばね３１の、ストローク に亙っての力の経過は、第２のばね特性曲線５３によって得られる。この第２の ばね特性曲線５３は、中央位置３９と第２の作業位置４２との間だけに延びてい る。第２のばね特性曲５３と第１のばね特性曲線４９との互いに逆向きに作用す る力は、中央位置３９と第２の作業位置４２との間の範囲内で力の差を生ぜしめ 、この力の差の経過は、第３図にばね力差特性曲線５４によって表されている。 このばね力差５４に抗して、引っ張り作用を行う磁石１２は作業しなければなら ない。これによって、制御開口５５の範囲内で余剰力５６が生じ、この余剰力５ ６によって、第１図に示した制御スライダ１８は左方向に移動せしめられる。制 御スライダ１８の逆向きの変位において、この余剰力５６は、余剰力５１よりも やや大きいが、余剰力５１と比較可能な大きさである。余剰力は、制御スライダ １８のストロークに亙って、方向切換弁１０が申し分 のない切換特性を有していて、特にそれぞれの流過力及び摩擦力が確実に克服さ れるように設計されている。 さらに第３図に示されているように、方向切換弁１０においては、適当なばね 特性曲線及び／又は磁石特性曲線を選択することによって、切換効率の最適化を 得ることができる。この場合、第３図に左右対称に示された磁石特性曲線４８及 び５２を維持する必要はない。ばねプレロードによって得られた部分的に非対称 的なばね力特性曲線は、相応に修正された磁石特性曲線によって補正することが できる。つまり、磁石特性曲線は左右対称に構成されるということである。これ は、往復ストローク磁石１２で、極の種々異なる幾何学的形状又は磁石コイル３ ０若しくは４０の種々異なるアンペア巻数によって磁石特性を変えることによっ て、簡単な形式で達成することができる。この場合、ばね及び磁石は、別個に又 は共通に変えることができるので、多くの組合せが可能がである。 第２の作業位置４２が得られた後で、励磁されたコイル３０への給電は遮断さ れるので、制御スライダ１８は、強いばね３１及びこれと逆向きに向けられた弱 いばね３７からなるばね力差５４によって、第１図に示された中央位置３９内に しゅう動せしめられ、ここでセンタリングされる。作業位置４１及び４２の制限 は、可動子２８が圧力管２７内でそれぞれ往復ストロ ーク磁石１２の所属のヨーク部分に当接することによって、簡単な形式で得られ る。 勿論、本発明の考え方を変えることなしに、図示の実施例の変化実施例が可能 である。従って、運動学的な逆転形式で、強いばねと弱いばねとを入れ替えても よい。この場合は、引っ張り操作を得るために、可動子は、制御スライダとの形 状接続式の結合部を有していなければならない。強いばねが磁石と弁との間に配 置されている第１図に示された構造形式は、特に有利な組合せを示しており、こ の組合せは、簡単な摩擦接続式の結合部によって、プッシュロッドとスライダと の別個の構造形式を可能にする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フォルクマール ロイトナー ドイツ連邦共和国 Ｄ―71292 フリオル ツハイム ビルクブッシュヴェーク 11 (72)発明者 ヨアヒム ツムブレゲル ドイツ連邦共和国 Ｄ―71735 エバーデ ィンゲン ファイヒンガー シュトラーセ 16

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1． 電磁操作式の方向切換弁であって、ケーシング内に配置された制御スラ イダを備えており、該制御スライダが、復元可能なばねシステムによって中央位 置でセンタリングされ、２方向に作業する往復ストローク磁石によって、中央位 置に位置する作業位置の両側に変位可能であって、このために、往復ストローク 磁石の２つのコイルに１つの可動子が配属されており、該可動子が、プッシュロ ッドを介して制御スライダに作用接続しており、ばねシステムが、ばね受けを介 して支持された、互いに逆方向に作用する２つのばねを有している形式のものに おいて、 ２つのばね（３１，３７）が異なる強さで構成されていて、これら２つのばね の支持部は、制御スライダ（１８）がその中央位置（３９）から一方の作業位置 （４１）に変位する際に、往復ストローク磁石が弱いばね（３７）のばね力に抗 してのみ作業し、これに対して、中央位置から他方の作業位置（４２）に変位す る際に、往復ストローク磁石は、互いに逆向きに作用する２つのばね（３１，３ ７）のばね力差（５４）に抗して作業することを特徴とする、電磁操作式の方向 切換弁。 2． プッシュロッド（２９）が、制御スライダ（１８）とは別個に構成され ていて、制御スライダとの、 摩擦接続式の作用結合部を有している、請求項１記載の方向切換弁。 3． 弱い方のばね（３７）が、ケーシング固定された構成部（１７）と制御 スライダ（１８）との間で支持されていて、制御スライダ（１８）の全ストロー クを介して２つの作業位置（４１，４２）間で作業するようになっている、請求 項１又は２記載の方向切換弁。 4． 強い方のばね（３１）が一方ではケーシング固定された構成部（２７） で支持されていて、他方ではばね受け（３２）を介してケーシング（１３）で支 持されており、この場合、ばね受け（３２）が、制御スライダ（１８）の中央位 置（３９）のためのストッパ（３６）を形成しており、ばね受け（３２）が、強 いばね（３１）に抗して運動する際にプッシュロッド（３３）と形状接続してい る、請求項１から３までのいずれか１項記載の方向切換弁。 5． ２つのばね（３１，３７）が、長手方向移動可能な制御スライダ（１８ ）の、互いに逆向きの側に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項 記載の方向切換弁。 6． 強い方のばね（３１）が、往復ストローク磁石（１２）と制御スライダ （１８）との間に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の方 向切換弁。 7． 強い方のばね（３１）が、往復ストローク磁石（１２）の圧力管（２７ ）内に配置されていて、弱い方のばね（３７）が、ケーシング（１３）に固定さ れた閉鎖キャップ（１７）内に配置されている、請求項６記載の方向切換弁。 8． プッシュロッド（２９）が、制御スライダ（１８）の中央位置（３９） で、その自由端部（３４）が、制御スライダ（１８）の端部に摩擦接続式に当接 していて、それと同時にばね受け（３２）に形状接続式に結合されている、請求 項１から７までのいずれか１項記載の方向切換弁。 9． ケーシング（１３）内で５つの作業室を有する４／３弁として構成され ていて、これら５つの作業室のうちの、外側に位置する戻し通路室（２３）が、 センタリングを行うばね受け（３２）のためのストッパとしての、ケーシング固 定された段部（２４）を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の 方向切換弁。 10．往復ストローク磁石（１２）の力特性曲線（４８，５２）が、中央位置（ ３９）を中心として、互いにほぼ左右対称的に構成されており、制御スライダ（ １８）の制御縁が開放した時の余剰力（５１，５６）が、両方向でほぼ同じ大き さを有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の方向切換弁。 11．往復ストローク磁石（１２）に、及び特に閉鎖 キャップ（１７）に、非常用手動操作部（４３，４４）が配置されている、請求 項１から１０までのいずれか１項記載の方向切換弁。