特開 2023-135051 スプール式電磁弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023135051

(43)【公開日】2023-09-28

(54)【発明の名称】スプール式電磁弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/06 20060101AFI20230921BHJP

【ＦＩ】

F16K31/06 305M

F16K31/06 305L

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022040062

(22)【出願日】2022-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000005197

【氏名又は名称】株式会社不二越

(74)【代理人】

【識別番号】100120400

【弁理士】

【氏名又は名称】飛田 高介

(74)【代理人】

【識別番号】100124110

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 大介

(72)【発明者】

【氏名】八十田 徳志

(72)【発明者】

【氏名】古野 貴広

(72)【発明者】

【氏名】河原 寛之

【テーマコード（参考）】

3H106

【Ｆターム（参考）】

3H106DA08

3H106DA25

3H106DB02

3H106DB13

3H106DB23

3H106DB32

3H106DC09

3H106DD05

3H106EE48

3H106GC01

3H106KK03

(57)【要約】

【課題】作動油の流れる方向を多方向に切り換えることができるスプール式電磁弁を提供する。
【解決手段】本発明にかかるスプール式電磁弁１００は、油路に配置されて作動油の流れる方向を切り換えるスプール式電磁弁であって、双方向にステップ送りされるロッド１０３を含む電磁部１０１と、複数の出力ポート１０９Ａ、１０９Ｂ、１０９Ｃ、１０９Ｄを配列したスリーブ１０５と、ロッドに押圧されて移動するスプール１０７と、スプールの先端端面１２１に形成され軸方向に延びる供給穴１１７と、スプールの側面に形成され供給穴に連通する出力穴１１９と、出力穴の両脇に形成されたランド１２３、１２５とを備え、ロッドに押圧されてスプールがステップ送りされることにより、出力穴から複数の出力ポートのいずれかに作動油の流れる方向を切り換えることを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

油路に配置されて作動油の流れる方向を切り換えるスプール式電磁弁であって、
双方向にステップ送りされるロッドを含む電磁部と、
複数の出力ポートを配列したスリーブと、
前記ロッドに押圧されて移動するスプールと、
前記スプールの先端端面に形成され軸方向に延びる供給穴と、
前記スプールの側面に形成され前記供給穴に連通する出力穴と、
前記出力穴の両脇に形成されたランドとを備え、
前記ロッドに押圧されて前記スプールがステップ送りされることにより、前記出力穴から前記複数の出力ポートのいずれかに作動油の流れる方向を切り換えることを特徴とするスプール式電磁弁。

【請求項2】

前記スリーブには、前記複数の出力ポートよりも前記電磁部に近い側および遠い側にそれぞれドレンポートが配列されていて、
前記スプールは、前記ランドのさらに両脇に外側小径部を有し、
前記出力穴と連通していない前記出力ポートは、前記外側小径部を介して前記ドレンポートと連通することを特徴とする請求項１に記載のスプール式電磁弁。

【請求項3】

前記ランドは、前記出力穴と連通していない出力ポートを塞ぐ軸方向の長さを有していることを特徴とする請求項１に記載のスプール式電磁弁。

【請求項4】

前記電磁部は、
円筒状のコイルと、
前記コイルの内側に配置された可動鉄心と、
前記可動鉄心に挿通され前記スプールに当接する前記ロッドと、
前記コイルが励磁されたときに該可動鉄心と前記ロッドとを係合するロック機構とを備え、
前記ロック機構は、
前記ロッドの外周を転動して楔となる複数の転動体と、
前記可動鉄心に固定され、前記転動体が接触する二つの内向する傾斜面を含んだ係合部材とを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスプール式電磁弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油路に配置されて作動油の流れる方向を切り換えるスプール式電磁弁に関する。

【背景技術】

【0002】

一例として油圧装置は、油路を流れる作動油を媒体として加工母機に動力を伝達する。油路は、タンクの作動油を送り出す油圧ポンプなどを含む油圧源から加工母機まで接続されていて、その途中に作動油の流れる方向を切り換えるスプール式電磁弁が配置されている。なお加工母機は、油圧シリンダや油圧モータなどを含む油圧駆動のアクチュエータである。

【0003】

特許文献１には、スプール位置検出器付き電磁弁を備えた油圧装置が記載されている。この電磁弁は、電磁部と油圧部とを備える。電磁部は、電磁コイルと、可動鉄心と、ロッドと、固定鉄心とを有する。油圧部は、スプールと本体（スリーブ）を有する。

【0004】

可動鉄心は、電磁コイルの励磁により本体に対して移動する。ロッドは、可動鉄心に一体的に固定されている。スプールは、ロッドに当接しロッドに押圧されて移動することにより、作動油の流れを制御する。またスプールの端部付近には、スプールを電磁部に向かって付勢するスプリングが設けられている。本体には、１つの供給ポートと、供給ポートの両脇に配置された一対の出力ポートとが配置されている。また一対の出力ポートは、スプールの一対のランドによってそれぞれ開閉される。

【0005】

この電磁弁では、通電時には電磁コイルが励磁されることで生じる吸引力によって、可動鉄心が固定鉄心に吸引されて、スプリングの付勢力に抗して油圧部に向かって移動する。そしてスプールは、可動鉄心に一体的に固定されたロッドに押圧されて移動し、一方のランドが一方の出力ポートからずれることにより出力ポートが開かれて供給ポートと連通する。このとき他方の出力ポートは、他方のランドによって閉じられている。

【0006】

一方、電磁弁は、非通電時にはスプリングの付勢力によってスプールが電磁部に向かって押されて、他方の出力ポートが開かれて供給ポートと連通する。このとき一方の出力ポートは、一方のランドによって閉じられている。このように引用文献１の電磁弁では、通電時、非通電時で作動油の流れる方向を２方向に切り換えることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０２０－１８３７８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし特許文献１に記載の電磁弁では、通電時、非通電時で作動油の流れる方向を３方向以上の多方向に切り換えることができない、という問題があった。

【0009】

本発明は、このような課題に鑑み、作動油の流れる方向を多方向に切り換えることができるスプール式電磁弁を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明にかかるスプール式電磁弁の代表的な構成は、油路に配置されて作動油の流れる方向を切り換えるスプール式電磁弁であって、双方向にステップ送りされるロッドを含む電磁部と、複数の出力ポートを配列したスリーブと、ロッドに押圧されて移動するスプールと、スプールの先端端面に形成され軸方向に延びる供給穴と、スプールの側面に形成され供給穴に連通する出力穴と、出力穴の両脇に形成されたランドとを備え、ロッドに押圧されてスプールがステップ送りされることにより、出力穴から複数の出力ポートのいずれかに作動油の流れる方向を切り換えることを特徴とする。

【0011】

上記構成では、電磁部のロッドが双方向にステップ送りされることで、スプールは、ロッドに押圧されて移動してステップ送りされる。そして、スリーブに配列された複数の出力ポートの位置とスプールの出力穴の位置を合わせる（厳密には、出力ポートがランドの間の溝（小径部分）に位置するようにスプールを移動させる）ことにより、スプールの供給穴に連通する出力穴からスリーブの複数の出力ポートのいずれかに作動油の流れる方向を切り換えることができる。特に、スリーブに出力ポートを３つ以上配列することにより、作動油の流れる方向を３方向以上の多方向に切り換えることができる。なお、出力ポートのピッチ（間隔）とスプールの送りのピッチ（１回の動作で送るストローク）を合わせることにより、動作の制御を簡潔かつ迅速に行うことが可能である。

【0012】

上記のスリーブには、複数の出力ポートよりも電磁部に近い側および遠い側にそれぞれドレンポートが配列されていて、スプールは、ランドのさらに両脇に外側小径部を有し、出力穴と連通していない出力ポートは、外側小径部を介してドレンポートと連通するとよい。

【0013】

これにより、スプールをステップ送りして、スプールの出力穴と複数の出力ポートのいずれか１つが連通したとき、出力穴と連通していない残りの出力ポートは、スプールの外側小径部を通ってドレンポートと連通することになる。このため、油圧駆動のアクチュエータから残りの出力ポートに作動油が戻されたとしても、ドレンポートからタンクに作動油が戻されて、背圧が立たないように大気圧とすることができる。

【0014】

上記のランドは、出力穴と連通していない出力ポートを塞ぐ軸方向の長さを有しているとよい。

【0015】

これにより、スプールをステップ送りして、スプールの出力穴と複数の出力ポートのいずれか１つが連通したとき、出力穴と連通していない残りの出力ポートを、ランドによって塞ぐことができるため、背圧を維持することもできる。なおランドの外径も、出力穴と連通していない出力ポートを塞ぐことができるように適宜設定されている。

【0016】

上記の電磁部は、円筒状のコイルと、コイルの内側に配置された可動鉄心と、可動鉄心に挿通されスプールに当接するロッドと、コイルが励磁されたときに可動鉄心とロッドとを係合するロック機構とを備え、ロック機構は、ロッドの外周を転動して楔となる複数の転動体と、可動鉄心に固定され、転動体が接触する二つの内向する傾斜面を含んだ係合部材とを含むとよい。

【0017】

上記構成では、コイルの励磁時、非励磁時の可動鉄心の動きに合わせて、ロック機構の転動体が係合部材に当接してロッドとの間に挟まることで楔として機能して、可動鉄心とロッドを係合させる。このようなロック機構によって、可動鉄心の動きに合わせて可動鉄心とロッドとの係合と解除を繰り返し、ロッドを少しずつ繰り出すことで大きな移動距離を得る、いわゆるステップ送りを行うことができる。したがって上記構成によれば、電磁部のロッドに当接するスプールを、ステップ送りすることが可能となる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、作動油の流れる方向を多方向に切り換えることができるスプール式電磁弁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態におけるスプール式電磁弁の全体構成図である。

【図2】図１の電磁部のロック機構について説明する図である。

【図3】ロック機構の動作を説明する図である。

【図4】ロック機構の動作を説明する図である。

【図5】図１のスプール式電磁弁の各動作を説明する図である。

【図6】図１のスプール式電磁弁の変形例の要部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0021】

図１は、本発明の実施形態におけるスプール式電磁弁１００の全体構成図である。スプール式電磁弁１００は、不図示の油路に配置されて作動油の流れる方向を切り換える電磁弁である。油路は、タンクの作動油を送り出す油圧ポンプなどを含む油圧源から加工母機まで接続されていて、その途中にスプール式電磁弁１００が配置される。なお加工母機は、油圧シリンダや油圧モータなどを含む油圧駆動のアクチュエータである。

【0022】

スプール式電磁弁１００は、電磁部１０１を備える。電磁部１０１は、ロッド１０３を含み、ロッド１０３を少しずつ繰り出すことで大きな移動距離を得る、いわゆるステップ送りを可能とする構成を有する（後述）。

【0023】

スプール式電磁弁１００はさらに、ほぼ筒状のスリーブ１０５と、スリーブ１０５の内側に摺動可能に支持されたスプール１０７とを備える。スリーブ１０５は、作動油を出力する複数の出力ポート１０９Ａ、１０９Ｂ、１０９Ｃ、１０９Ｄと、タンクに作動油を戻すドレンポート１１１Ｔ、１１３Ｔとを有する。これらの各ポートは、スリーブ１０５の側面１３１に配列されている。また、スリーブ１０５の先端端面１３３には、作動油が供給される供給ポート１１５が位置している。

【0024】

スプール１０７は、電磁部１０１によってステップ送りされるロッド１０３とともに移動する。スプール１０７は、供給穴１１７と、出力穴１１９とを有する。供給穴１１７は、スプール１０７の先端端面１２１に形成され軸方向に延びる止まり穴である。出力穴１１９は、スプール１０７の側面に形成されていて供給穴１１７に連通している。

【0025】

またスプール１０７は、複数の異径の段差であるランド１２３、１２５と外側小径部１２７、１２９とを有し、これらの段差によって、スリーブ１０５の出力ポート１０９Ａ、１０９Ｂ、１０９Ｃ、１０９Ｄを開閉する。またドレンポート１１１Ｔ、１１３Ｔは、出力ポート１０９Ａよりも電磁部１０１に対し軸方向に近い側、出力ポート１０９Ｄよりも電磁部１０１に対し軸方向に遠い側にそれぞれ配列されている。

【0026】

ランド１２３、１２５は、出力穴１１９の両脇に形成されている。ランド１２３、１２５の間には、出力穴１１９に通じる小径部分としての溝１３５が形成されている。また外側小径部１２７、１２９は、ランド１２３、１２５のさらに両脇に形成されている。

【0027】

スプール式電磁弁１００はさらに、スプリング１３７を備える。スプリング１３７は、スリーブ１０５の内側に収容されていて、図示のように供給ポート１１５が形成された内壁１３９に当接した状態で、スプール１０７の外側大径部１４１を電磁部１０１に向かって押し付けている。このように、スプール１０７は、スプリング１３７によって電磁部１０１に向かって付勢されることにより、電磁部１０１側の端面１４３がロッド１０３に当接した状態となる。

【0028】

以下、電磁部１０１について説明する。図中では、２つの電磁部（第１電磁部１０６ａ、第２電磁部１０６ｂ）が両方非励磁の状態を示している。本実施形態にかかる電磁部１０１には左右の区別はなく、以下に「左右」の言葉を用いて説明するときは単にロッド１０３の長手方向に沿った左右である。

【0029】

電磁部１０１は、第１電磁部１０６ａおよび第２電磁部１０６ｂを利用して、ロッド１０３を双方向に能動的に移動させることが可能になっている。詳しくは、電磁部１０１は、ハウジング１０２の内部の中央に固定鉄心１０４が配置されていて、固定鉄心１０４の左右にそれぞれ第１電磁部１０６ａおよび第２電磁部１０６ｂが配置されている。このとき、中央の固定鉄心１０４は電磁部１０６ａ、１０６ｂで共有している。電磁部１０６ａ、１０６ｂは対向して配置されていて、後述する可動鉄心２１０やロック機構３００ａ、３００ｂの配置や動作方向も逆向きになっている。

【0030】

第１電磁部１０６ａおよび第２電磁部１０６ｂは同じ構造をしているため、代表して第１電磁部１０６ａの構造について説明する。なお、以下の電磁部１０１に関する説明において各要素を左右で呼び分ける必要がある場合には、第１電磁部１０６ａ側の部材については符号にａの枝番を付し、第２電磁部１０６ｂ側の部材については符号にｂの枝番を付す。

【0031】

第１電磁部１０６ａは、主な要素として、ハウジング１０２の内側にてロッド１０３を巻回するように配置された円筒状のコイル２００と、コイル２００の内側に配置された可動鉄心２１０とを備えている。可動鉄心２１０は、円筒状の磁性体であって、内側にロッド１０３が挿通されている。可動鉄心２１０は、コイル２００が励磁されると磁束が通り、ロッド１０３と共に中央の固定鉄心１０４側に吸引されるように移動する。

【0032】

中央の固定鉄心１０４の内部には、可動鉄心２１０を初期位置へと付勢するリターンスプリング２１２が配置されている。上記コイル２００が励磁されたとき、可動鉄心２１０はリターンスプリング２１２の付勢力に抗して固定鉄心１０４側に移動する。そして、コイル２００が非励磁となると、可動鉄心２１０はリターンスプリング２１２によって初期位置へと押し戻され、ストッパ２１４に当接する。ストッパ２１４の裏側には永久磁石２０４が配置されていて、磁力によって初期位置の可動鉄心２１０をストッパ２１４に密着させた状態に保持することが可能になっている。

【0033】

ロッド１０３は、長手方向の中央に、固定鉄心１０４の狭隘部１０８を通過可能な小径部１２が設けられている。小径部１２以外の範囲は、狭隘部１０８を通過不能な太さの大径部１４ａ、１４ｂになっている。そして、これら小径部１２と大径部１４ａ、１４ｂの段差の部分が、ロッド１０３のストローク範囲を規制する衝止部１６ａ、１６ｂとなっている。衝止部１６ａ、１６ｂが固定鉄心１０４の狭隘部１０８に干渉したとき、ロッド１０３は片側に突出してそれ以上移動することのできない状態、いわゆるストローク端の状態となる。

【0034】

図２は、図１の電磁部１０１のロック機構３００ａについて説明する図である。上述した可動鉄心２１０とロッド１０３との間には、ロック機構３００ａが備えられている。ロック機構３００ａは、コイル２００が励磁されたときに可動鉄心２１０とロッド１０３とを係合する機構であり、ロッド１０３の上を転動して楔となる２以上の転動体３０２（ローラ）と、転動体３０２の姿勢を保持する保持器３０４と、可動鉄心２１０に固定された係合部材３１０とを備えている。

【0035】

係合部材３１０は、可動鉄心２１０の内側にはめ込まれたリング状の部材であり、内面に転動体３０２を収容するくぼみが形成されている。このくぼみは、二つの内向する傾斜面を備えている。二つの内向する傾斜面のうち、可動鉄心２１０の初期位置側（移動元側）を元側傾斜面３１４、可動鉄心２１０が励磁されて移動する側（移動先側）を先側傾斜面３１２と称する。転動体３０２は、先側傾斜面３１２または元側傾斜面３１４に当接してロッド１０３との間に挟まることによって楔として機能し、可動鉄心２１０とロッド１０３を係合させる。

【0036】

可動鉄心２１０内には、保持器３０４を介して転動体３０２を元側傾斜面３１４に付勢する内部弾性体２１６が備えられている。また可動鉄心２１０の外には、コイル２００が非励磁であって可動鉄心２１０が初期位置にあるときに転動体３０２を先側傾斜面３１２に付勢する外部弾性体２１８が備えられている。一例として、内部弾性体２１６および外部弾性体２１８は、共にコイルスプリングで構成することができる。外部弾性体２１８は必要なストロークが短いため、例えば内部弾性体２１６よりも短い寸法に設定することができる。

【0037】

外部弾性体２１８の付勢力は、内部弾性体２１６よりも大きく設定されている。この構成によって、可動鉄心２１０がストッパ２１４に接触した初期位置にいるとき、転動体３０２は外部弾性体２１８によって係合部材３１０の先側傾斜面３１２とロッド１０３とに押し付けられる。これにより、ロッド１０３が第２電磁部１０６ｂに向かって移動しようとしたときにロックし、ロッド１０３の移動を規制することができる。

【0038】

図２中の白矢印は、ロック機構３００ａに対してロッド１０３が相対的に移動可能であることを示していて、白矢印にバツがついている方向は相対的に移動不可能であることを示している。上記の通り、ロック機構３００ａは、コイル２００が非励磁で可動鉄心２１０が初期位置にいるとき、ロッド１０３が第２電磁部１０６ｂに向かって移動する方向に係合する（規制する）ワンウェイクラッチとして機能する。すなわちロック機構３００ａ、３００ｂは、他方の電磁部の可動鉄心２１０が初期位置に戻ろうとするときには、ロッド１０３が戻らないようにロックする。特に、外部弾性体２１８が転動体３０２を先側傾斜面３１２に付勢することから、ロック機構３００ａは可動鉄心２１０とロッド１０３とをより確実に係合することが可能になっている。

【0039】

図１に示したように、第１電磁部１０６ａと第２電磁部１０６ｂは対向して配置されていることから、ロック機構３００ａ、３００ｂは非励磁のときにはいずれも内側方向（相手方の電磁部に向かう方向）へのロッド１０３の移動を規制する。したがって、当該電磁部１０１は、電力や制御を必要とすることなく、何もしていないときはロッド１０３の移動をロックすることが可能になっている。

【0040】

図３および図４は、ロック機構３００ａの動作を説明する図である。図３（ａ）は、ロッド１０３が第１電磁部１０６ａ側にストローク端（初期位置）になった状態を示している。このとき、ストローク端のロッド１０３に外力が作用し、ロッド１０３が第２電磁部１０６ｂ側に押し戻されそうになると、上述したロック機構３００ａが作用し、ロッド１０３の移動が規制される。

【0041】

図３（ｂ）は、ロック機構３００ａの拡大図である。可動鉄心２１０が初期位置にあるとき、上記したようにロック機構３００ａはロッド１０３が第２電磁部１０６ｂに向かって移動する方向には係合する。すなわち、白矢印の大きさで示すように、外部弾性体２１８による付勢力のほうが内部弾性体２１６の付勢力よりも大きいため、上記初期位置では転動体３０２が先側傾斜面３１２に押し付けられていて、ロッド１０３を第２電磁部１０６ｂ側に送ろうとすると可動鉄心２１０とロッド１０３が係合する。反対に、転動体３０２は、ロッド１０３が第２電磁部１０６ｂから第１電磁部１０６ａに向かって移動してくる方向には係合しない。

【0042】

しかしながら図３（ｃ）に示すように、コイル２００が励磁されて可動鉄心２１０が図中右側に若干移動すると、外部弾性体２１８のストロークが届かなくなるためその付勢力が弱まり、内部弾性体２１６から受ける付勢力が相対的に大きくなる。すると内部弾性体２１６が保持器３０４を介して転動体３０２を元側傾斜面３１４に付勢する。したがってロック機構３００ａはロッド１０３と係合し、可動鉄心２１０と共にロッド１０３が移動する。

【0043】

すなわち、当該電磁部１０１では、可動鉄心２１０の位置によって、ロック機構３００ａの係合方向を切り替えることが可能になっている。このときの切り替わる位置は、内部弾性体２１６と外部弾性体２１８の付勢力が拮抗する位置である。これによって、当該電磁部１０１は、より簡潔な構成でロッド１０３の移動規制を達成していて、全体構成の小型化と低廉化を図ることが可能になっている。

【0044】

そして、図４（ａ）に示すように、コイル２００を励磁させて可動鉄心２１０を移動させると、第１電磁部１０６ａのロック機構３００ａはロッド１０３と係合する一方（実線の白矢印にバツをつけて示している）、第２電磁部１０６ｂのロック機構３００ｂはロッド１０３と係合しない（破線の白矢印にバツをつけて示している）。これにより、可動鉄心２１０が第２電磁部１０６ｂに向かって移動するにしたがってロッド１０３を送ることができる。

【0045】

図４（ｂ）に示すようにコイル２００を非励磁とすると、第１電磁部１０６ａの可動鉄心２１０の初期位置への戻り方向に対して、ロック機構３００ａはロッド１０３と係合しない（破線の白矢印にバツをつけて示している）。一方、第２電磁部１０６ｂのロック機構３００ｂは、コイル２００が非励磁であって可動鉄心２１０が初期位置にあるため、第１電磁部１０６ａの可動鉄心２１０が戻る方向にロッド１０３と係合する（実線の白矢印にバツをつけて示している）。これによって、可動鉄心２１０は、ロッド１０３を送った位置に残したまま、初期位置まで戻ることができる。したがって第１電磁部１０６ａのコイル２００の励磁と非励磁を繰り返すことによって、ロッド１０３を図示右方向に徐々に送る、ステップ送りをすることが可能となる。

【0046】

当該電磁部１０１の重要な動作として、対向配置された２つの電磁部１０６ａ、１０６ｂのうち、励磁／非励磁を繰り返した方はロッド１０３を送り出し、非励磁を維持した方はロッド１０３の戻りを規制する。これによって、双方向に能動的にロッド１０３を移動させることが可能となっている。したがって、スプール式電磁弁１００では、電磁部１０１のロッド１０３が双方向にステップ送りされることで、ロッド１０３に当接するスプール１０７を、ロッド１０３とともに移動させてステップ送りすることが可能となる。また当該電磁部１０１であれば、従来のアクチュエータにあったロッド１０３が初期位置まで一度に戻る動作が生じないため、衝撃緩和の構成が必要なく、ロッド１０３のストロークに応じてサイズアップすることもなく、全体構成の小型化と低廉化を図ることができる。

【0047】

図５は、図１のスプール式電磁弁１００の各動作を説明する図である。スプール式電磁弁１００では、図５（ａ）に示す電磁部１０１の電磁部１０６ａ、１０６ｂのうち、励磁／非励磁を繰り返した電磁弁１０６ｂがロック機構３００ｂによりロッド１０３との係合と解除を繰り返し、ロッド１０３を図中左方向に送り出す。また、非励磁を維持した電磁部１０６ａは、ロック機構３００ａによりロッド１０３との係合と解除を繰り返し、係合時にロッド１０３の戻りを規制する。

【0048】

これにより、スプール式電磁弁１００では、図５（ａ）に示すようにロッド１０３を図中左方向に徐々に送る、ステップ送りが可能となる。またスプール１０７は、スプリング１３７によって電磁部１０１に向かって付勢されている。このため、スプール１０７は、その端面１４３がステップ送りされたロッド１０３に当接した状態で図中左側に移動する。

【0049】

ここでスプール式電磁弁１００では、各出力ポート１０９Ａ、１０９Ｂ、１０９Ｃ、１０９Ｄのピッチ（間隔）とスプール１０７の送りのピッチ（１回の動作で送るストローク）が合わせられている。一例として図５（ａ）では、ロッド１０３に当接したスプール１０７の移動によって、スリーブ１０５に配列された出力ポート１０９Ａがスプール１０７のランド１２３、１２５の間の溝１３５に位置している。

【0050】

これにより、スプール式電磁弁１００では、図５（ａ）に示すように、供給ポート１１５から供給された作動油がスプール１０７の供給穴１１７から出力穴１１９を通って、さらにスリーブ１０５の出力ポート１０９Ａから出力される。

【0051】

一方、出力穴１１９と連通していない残りの出力ポート１０９Ｂ、１０９Ｃ、１０９Ｄは、スプール１０７の外側小径部１２９を通ってドレンポート１１３Ｔと連通する。このため、スプール式電磁弁１００では、油圧駆動のアクチュエータから残りの出力ポート１０９Ｂ、１０９Ｃ、１０９Ｄに作動油が戻されたとしても、ドレンポート１１３Ｔからタンクに作動油が戻されて、背圧が立たないように大気圧とすることができる。

【0052】

図５（ｂ）に示すスプール式電磁弁１００では、図５（ａ）に示す状態から励磁／非励磁を繰り返した電磁弁１０６ａがロック機構３００ａによりロッド１０３との係合と解除を繰り返し、ロッド１０３を図中右方向に１ピッチだけ送り出す。また、非励磁を維持した電磁部１０６ｂは、ロック機構３００ｂによりロッド１０３との係合と解除を繰り返し、ロッド１０３の戻りを規制する。

【0053】

これにより、スプール式電磁弁１００では、ロッド１０３を図５（ａ）に示す状態から図中右方向に１ピッチだけ送り出すことが可能となる。このため、スプール１０７は、ステップ送りされたロッド１０３に当接した状態でロッド１０３に押圧されて、スプリング１３７の付勢力に抗して図中右側に移動する。このスプール１０７の移動によって、スリーブ１０５に配列された出力ポート１０９Ｂがスプール１０７のランド１２３、１２５の間の溝１３５に位置する。

【0054】

これにより、スプール式電磁弁１００では、図５（ｂ）に示すように、供給ポート１１５から供給された作動油がスプール１０７の供給穴１１７から出力穴１１９を通って、さらにスリーブ１０５の出力ポート１０９Ｂから出力される。

【0055】

一方、出力穴１１９と連通していない出力ポート１０９Ａは、スプール１０７の外側小径部１２７を通ってドレンポート１１１Ｔと連通する。さらに、出力穴１１９と連通していない出力ポート１０９Ｃ、１０９Ｄは、スプール１０７の外側小径部１２９を通ってドレンポート１１３Ｔと連通する。このため、スプール式電磁弁１００では、油圧駆動のアクチュエータから残りの出力ポート１０９Ａ、１０９Ｃ、１０９Ｄに作動油が戻されたとしても、ドレンポート１１１Ｔ、１１３Ｔからタンクに作動油が戻されて、背圧が立たないように大気圧とすることができる。

【0056】

図５（ｃ）に示すスプール式電磁弁１００では、図５（ｂ）に示す状態から励磁／非励磁を繰り返した電磁弁１０６ａのロック機構３００ａによってロッド１０３を図中右方向にさらに１ピッチだけ送り出している。また、非励磁を維持した電磁部１０６ｂは、ロック機構３００ｂによってロッド１０３の戻りを規制する。

【0057】

これにより、スプール式電磁弁１００では、ロッド１０３を図５（ｂ）に示す状態から図中右方向に１ピッチだけ送り出すことが可能となる。このため、スプール１０７は、ロッド１０３に当接した状態でロッド１０３に押圧されて、スプリング１３７の付勢力に抗して図中右側に１ピッチだけ移動する。このスプール１０７の移動によって、スリーブ１０５に配列された出力ポート１０９Ｃがスプール１０７のランド１２３、１２５の間の溝１３５に位置する。

【0058】

これにより、スプール式電磁弁１００では、図５（ｃ）に示すように、供給ポート１１５から供給された作動油がスプール１０７の供給穴１１７から出力穴１１９を通って、さらにスリーブ１０５の出力ポート１０９Ｃから出力される。

【0059】

一方、出力穴１１９と連通していない出力ポート１０９Ａ、１０９Ｂは、スプール１０７の外側小径部１２７を通ってドレンポート１１１Ｔと連通する。さらに、出力穴１１９と連通していない出力ポート１０９Ｄは、スプール１０７の外側小径部１２９を通ってドレンポート１１３Ｔと連通する。このため、スプール式電磁弁１００では、油圧駆動のアクチュエータから残りの出力ポート１０９Ａ、１０９Ｂ、１０９Ｄに作動油が戻されたとしても、ドレンポート１１１Ｔ、１１３Ｔからタンクに作動油が戻されて、背圧が立たないように大気圧とすることができる。

【0060】

なお図示は省略するが、ロッド１０３を図５（ｃ）に示す状態から図中右方向にさらに１ピッチだけ送り出すと、スプール１０７も図中右側に１ピッチだけ移動する。このスプール１０７の移動によって、スリーブ１０５に配列された出力ポート１０９Ｄは、スプール１０７のランド１２３、１２５の間の溝１３５に位置する。そして、スプール式電磁弁１００では、供給ポート１１５から供給された作動油がスプール１０７の供給穴１１７から出力穴１１９を通って、さらにスリーブ１０５の出力ポート１０９Ｄから出力される。

【0061】

一方、出力穴１１９と連通していない残りの出力ポート１０９Ａ、１０９Ｂ、１０９Ｃは、スプール１０７の外側小径部１２７を通ってドレンポート１１１Ｔと連通する。このため、スプール式電磁弁１００では、油圧駆動のアクチュエータから残りの出力ポート１０９Ａ、１０９Ｂ、１０９Ｃに作動油が戻されたとしても、ドレンポート１１１Ｔからタンクに作動油が戻されて、背圧が立たないように大気圧とすることができる。

【0062】

したがってスプール式電磁弁１００では、スプール１０７の供給穴１１７に連通する出力穴１１９からスリーブ１０５の複数（ここでは４つ）の出力ポート１０９Ａ、１０９Ｂ、１０９Ｃ、１０９Ｄのいずれかに作動油の流れる方向を切り換えることができる。特に、スリーブ１０５に出力ポートを３つ以上配列することにより、作動油の流れる方向を３方向以上の多方向に切り換えることができる。また、スプール式電磁弁１００では、各出力ポート１０９Ａ、１０９Ｂ、１０９Ｃ、１０９Ｄのピッチとスプール１０７の送りのピッチを合わせているため、動作の制御を簡潔かつ迅速に行うことが可能である。

【0063】

図６は、図１のスプール式電磁弁１００の変形例の要部を示す図である。図６（ａ）に示す変形例のスプール式電磁弁１００Ａは、スリーブ１０５Ａに出力ポート１０９Ａ、１０９Ｂ、１０９Ｃ、１０９Ｄに加え、出力ポート１０９Ｅ、１０９Ｆ～１０９Ｚを追加して配列した点で、上記のスプール式電磁弁１００と異なる。

【0064】

ドレンポート１１３Ｔは、出力ポート１０９Ｚよりも電磁部１０１に遠い側に配置されている。またスプリング１３７は、図示のように内壁１３９に当接した状態で、スプール１０７の外側大径部１４１Ａを電磁部１０１に向かって押し付けている。

【0065】

スプール式電磁弁１００Ａでは、図６（ａ）に示すように、供給ポート１１５から供給された作動油がスプール１０７Ａの供給穴１１７から出力穴１１９を通って、さらにスリーブ１０５Ａの出力ポート１０９Ｂから出力される状態になっている。

【0066】

一方、出力穴１１９と連通していない出力ポート１０９Ａは、スプール１０７の外側小径部１２７を通ってドレンポート１１１Ｔと連通する。さらに、出力穴１１９と連通していない出力ポート１０９Ｃ～１０９Ｚは、スプール１０７の外側小径部１２９Ａを通ってドレンポート１１３Ｔと連通する。このため、スプール式電磁弁１００Ａでは、油圧駆動のアクチュエータから残りの出力ポート１０９Ａ、１０９Ｃ～１０９Ｚに作動油が戻されたとしても、ドレンポート１１１Ｔ、１１３Ｔからタンクに作動油が戻されて、背圧が立たないように大気圧とすることができる。

【0067】

したがってスプール式電磁弁１００Ａでは、ステップ送りされたロッド１０３に当接したスプール１０７Ａが移動することにより、供給穴１１７に連通する出力穴１１９からスリーブ１０５の複数の出力ポート１０９Ａ～１０９Ｚのいずれかに作動油の流れる方向を切り換えることができる。なお出力ポートの数は、電磁部１０１によってロッド１０３がステップ送りされる数に合わせて適宜設定することができる。

【0068】

図６（ｂ）に示す変形例のスプール式電磁弁１００Ｂは、上記のランド１２３、１２５よりもスプール１０７Ｂの軸方向に長いランド１２３Ａ、１２５Ａを有する（外側小径部１２７、１２９を有していない）点で、上記のスプール式電磁弁１００と異なる。またスプリング１３７は、図示のように内壁１３９に当接した状態で、ランド１２５Ａの端面１４５を電磁部１０１に向かって押し付けている。

【0069】

スプール式電磁弁１００Ｂでは、図６（ｂ）に示すように、供給ポート１１５から供給された作動油がスプール１０７Ｂの供給穴１１７から出力穴１１９を通って、さらにスリーブ１０５の出力ポート１０９Ｂから出力される状態になっている。

【0070】

一方、出力穴１１９と連通していない出力ポート１０９Ａは、スプール１０７Ｂのランド１２３Ａで塞がれてドレンポート１１１Ｔと連通していない。さらに出力穴１１９と連通していない出力ポート１０９Ｃ、１０９Ｄは、スプール１０７Ｂのランド１２５Ａで塞がれてドレンポート１１３Ｔと連通していない。すなわちランド１２３Ａ、１２５Ａは、出力穴１１９と連通していない各出力ポート１０９Ａ、１０９Ｃ、１０９Ｄを塞ぐ軸方向の長さを有している。なおランド１２３Ａ、１２５Ａの外径も、出力穴１１９と連通していない各出力ポート１０９Ａ、１０９Ｃ、１０９Ｄを塞ぐことができるように適宜設定されている。

【0071】

したがってスプール式電磁弁１００Ｂでは、スプール１０７Ｂをステップ送りして、スプール１０７Ｂの出力穴１１９と複数の出力ポート１０９Ａ、１０９Ｂ、１０９Ｃ、１０９Ｄのいずれか１つが連通したとき、出力穴１１９と連通していない残りの出力ポートを、ランド１２３Ａ、１２５Ａによって塞ぐことができるため、背圧を維持することもできる。

【0072】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0073】

本発明は、油路に配置されて作動油の流れる方向を切り換えるスプール式電磁弁として利用することができる。

【符号の説明】

【0074】

１２…小径部、１４ａ、１４ｂ…大径部、１６ａ、１６ｂ…衝止部、１００、１００Ａ、１００Ｂ…スプール式電磁弁、１０１…電磁部、１０２…ハウジング、１０３…ロッド、１０４…固定鉄心、１０５、１０５Ａ…スリーブ、１０６ａ…第１電磁部、１０６ｂ…第２電磁部、１０７、１０７Ａ、１０７Ｂ…スプール、１０８…狭隘部、１０９Ａ、１０９Ｂ、１０９Ｃ、１０９Ｄ、１０９Ｅ、１０９Ｆ、１０９Ｚ…出力ポート、１１１Ｔ、１１３Ｔ…ドレンポート、１１５…供給ポート、１１７…供給穴、１１９…出力穴、１２１…スプールの先端端面、１２３、１２３Ａ、１２５、１２５Ａ…ランド、１２７、１２９、１２９Ａ…外側小径部、１３１…スリーブの側面、１３３…スリーブの先端端面、１３５…溝、１３７…スプリング、１３９…内壁、１４１、１４１Ａ…外側大径部、１４３…スプールの端面、１４５…ランドの端面、２００…コイル、２０４…永久磁石、２１０…可動鉄心、２１２…リターンスプリング、２１４…ストッパ、２１６…内部弾性体、２１８…外部弾性体、３００ａ、３００ｂ…ロック機構、３０２…転動体、３０４…保持器、３１０…係合部材、３１２…先側傾斜面、３１４…元側傾斜面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】