(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-09
(45)【発行日】2023-08-18
(54)【発明の名称】弁構造体及び建設機械
(51)【国際特許分類】
F16K 31/06 20060101AFI20230810BHJP
E02F 9/22 20060101ALI20230810BHJP
【ＦＩ】
F16K31/06 310Z
E02F9/22 Z
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2018132623
(22)【出願日】2018-07-12
(65)【公開番号】P2020008157
(43)【公開日】2020-01-16
【審査請求日】2021-06-15
(73)【特許権者】
【識別番号】503405689
【氏名又は名称】ナブテスコ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100091982
【弁理士】
【氏名又は名称】永井 浩之
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【氏名又は名称】佐藤 泰和
(74)【代理人】
【識別番号】100105153
【弁理士】
【氏名又は名称】朝倉 悟
(74)【代理人】
【識別番号】100127465
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 幸裕
(74)【代理人】
【識別番号】100130719
【弁理士】
【氏名又は名称】村越 卓
(72)【発明者】
【氏名】岩崎 仁
(72)【発明者】
【氏名】志垣 富雄
【審査官】加藤 昌人
(56)【参考文献】
【文献】実開昭６４－０２４４１０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平１０－０４７５２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－１２２１０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－３０９２３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１５－５１８５９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０１－１７２６８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－０５４０８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０４９０１７５８（ＵＳ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／０３８３１５（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｋ ３１／０６－３１／１１
Ｅ０２Ｆ ９／２２
Ｇ０５Ｄ １６／００－１６／２０
Ｆ１５Ｂ １１／００－１１／２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
弁部と、前記弁部を駆動電流に応じて駆動する駆動部と、
前記駆動部によって支持され、前記駆動部に供給する前記駆動電流を制御する弁コントローラと、を備え、
前記弁コントローラは、密閉空間に配置され、
前記駆動部は、前記駆動電流に応じて基準軸線上を移動する単一の可動部を含み、
前記弁コントローラは、前記基準軸線と平行な方向に関して、前記駆動部からずれた位置に設けられる、弁構造体。
【請求項2】
前記密閉空間は液密に設けられる請求項１に記載の弁構造体。
【請求項3】
前記駆動部は、前記駆動電流が流される電磁石と、当該電磁石によってもたらされる磁力に応じて移動するプランジャーと、を含む請求項１又は２に記載の弁構造体。
【請求項4】
前記弁部は、前記駆動部によって駆動されるスプールを含む請求項１～３のいずれか一項に記載の弁構造体。
【請求項5】
前記弁コントローラは、他のコントローラから入力される駆動信号に応じて、前記駆動部に前記駆動電流を供給する請求項１～４のいずれか一項に記載の弁構造体。
【請求項6】
前記弁コントローラは、センサから入力される検出信号に応じて、前記駆動部に前記駆動電流を供給する請求項１～５のいずれか一項に記載の弁構造体。
【請求項7】
前記弁コントローラは、前記駆動部を収容する弁ハウジングの径方向の幅の範囲内で、前記弁ハウジング内に収容される請求項１～６のいずれか一項に記載の弁構造体。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか一項に記載の弁構造体を備える建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、弁構造体及び建設機械に関する。
【背景技術】
【0002】
油圧ショベル等の建設機械は油圧アクチュエータを備え、油圧アクチュエータに供給する圧油（すなわち作動油）の流れを電気的に駆動される電磁弁等（以下「電気駆動弁」とも称する）によって調整することにより、油圧アクチュエータを動作させることができる。例えば特許文献１が開示する液圧駆動装置では、電磁比例制御弁の出力圧がパイロット圧として方向制御弁に与えられ、方向制御弁はこのパイロット圧に応じた流量の油を対応のアクチュエータに供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１４－１４２０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
油圧アクチュエータを備える機械において、圧油の流れを電気駆動弁によって調整する場合、油圧アクチュエータの数に応じた数の電気駆動弁を設ける必要がある。特に建設機械では様々な油圧アクチュエータを駆動する必要があり、電気駆動弁の数も多くなる傾向がある。例えば、油圧ショベルにおいてブーム、アーム、バケット、旋回装置及び走行装置のそれぞれを油圧アクチュエータによって作動させる場合、５以上の電気駆動弁を設ける必要がある。
【0005】
特に建設機械の分野では、近年、油圧アクチュエータの制御方式として、油圧のみを使った制御方式から、油圧を使った制御（油圧制御）と電気駆動弁を使った制御（電気制御）とが組み合わされた制御方式に移行している。例えば、操作レバーの操作量に応じて油圧アクチュエータの駆動速度を変更する場合、従来はスプールの開度をチューニングする必要があったが、電気駆動弁を使う場合には駆動電流を調整すればよい。このように、油圧アクチュエータの制御において電気駆動弁の活用の要求は今後ますます高まることが予想される。
【0006】
電気駆動弁はコントローラによって制御され、コントローラが各電気駆動弁に駆動電流を供給することによって、各油圧アクチュエータを適切に作動させることができる。このコントローラは、通常は、機械の本体部の清浄環境下に設けられるマイコンによって構成され、多くの場合、１つのコントローラ（すなわち１つのマイコン）によって複数の電気駆動弁が統括的に駆動及び制御される。この場合、コントローラを設計する段階で、使用される電気駆動弁の数や種類を想定しておく必要がある。特に、電気駆動弁に駆動電流を供給する駆動回路（出力ポート）は電気駆動弁毎に設ける必要があるため、コントローラは、電気駆動弁の数に応じた数の駆動回路を具備することが求められる。
【0007】
その一方で、複数の電気駆動弁を統括的に駆動及び制御する従来型のコントローラは、追加の駆動回路（出力ポート）を後から設けることができず、電気駆動弁の数の増加に対して柔軟に対応することができない。すなわちコントローラの設計後に電気駆動弁の数を増やす必要がある場合（特に駆動回路の数が足りない場合）、既存のコントローラを、適切な数の駆動回路を具備する新たなコントローラに置き換えたり、新たなコントローラを既存のコントローラと併設したりする必要がある。新たなコントローラの設置は、多額のコストが必要になるとともに配線等の装置設計を見直す必要があるため、電気駆動弁の数を後から増やすことの障壁となっている。
【0008】
また、コントローラを持たない既存の機械に対し、電気駆動弁を追加的に搭載することの要望もある。しかしながら、上述のように新たなコントローラの設置には多大な労力及びコストを要することが、コントローラを持たない機械に対して電気駆動弁を新たに導入することを妨げている。
【0009】
また複数の電気駆動弁を統括的に駆動及び制御するコントローラは、電気駆動弁の数が増えるに従って構造が複雑化するとともにサイズも大きくなる傾向がある。そのため、電気駆動弁の数が増えるに従って、コントローラの構造が複雑になるとともに大型化し、コントローラ自体が高価になり、またコントローラの設置に伴う手間及びコストも増える。
【0010】
このように、１つのコントローラによって複数の電気駆動弁を統括的に駆動及び制御する機械は、電気駆動弁の数の変動に対する適応性に欠ける。特に建設機械の分野では、今後ますます電気駆動弁の活用の要求が高まることが予想されるため、様々な形態に対して柔軟に応用可能な弁構造体が望まれている。
【0011】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、様々な形態に応用可能な弁構造体及びそのような弁構造体に関連する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の一態様は、弁部と、弁部を駆動電流に応じて駆動する駆動部と、駆動部に供給する駆動電流を制御する弁コントローラと、を備え、弁コントローラは駆動部によって支持されている弁構造体に関する。
【0013】
駆動部は、駆動電流に応じて基準軸線上を移動する可動部を含み、弁コントローラは、基準軸線と平行な方向に関して、駆動部からずれた位置に設けられてもよい。
【0014】
駆動部は、駆動電流に応じて基準軸線上を移動する可動部を含み、弁コントローラは、基準軸線と直角を成す放射方向に関して、駆動部からずれた位置に設けられてもよい。
【0015】
弁コントローラは、密閉空間に配置されてもよい。
【0016】
駆動部は、駆動電流が流される電磁石と、当該電磁石によってもたらされる磁力に応じて移動するプランジャーと、を含んでもよい。
【0017】
弁部は、駆動部によって駆動されるスプールを含んでもよい。
【0018】
弁コントローラは、他のコントローラから入力される駆動信号に応じて、駆動部に駆動電流を供給してもよい。
【0019】
弁コントローラは、センサから入力される検出信号に応じて、駆動部に駆動電流を供給してもよい。
【0020】
弁コントローラは、駆動部を収容する弁ハウジングの径方向の幅の範囲内で、弁ハウジング内に収容されてもよい。
【0021】
本発明の他の態様は、上記の弁構造体を備える建設機械に関する。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、様々な形態に応用可能な弁構造体及びそのような弁構造体に関連する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
【0025】
図１は、弁構造体１０の概略を示す側面図である。弁構造体１０は、弁部１５、駆動部１６及び弁コントローラ１７を備える電磁比例弁として構成されている。駆動部１６は、弁部１５を駆動電流に応じて駆動し、弁部１５を動作させる。弁コントローラ１７は、駆動部１６に供給する駆動電流を制御し、弁部１５の動作に応じた駆動電流を駆動部１６に供給する。
【0026】
図１に示す弁構造体１０は、弁ハウジング２０及び基部２１を有する。弁ハウジング２０は、基準軸線Ａｘに沿って延びるように設けられている。駆動部１６及び弁コントローラ１７は、基準軸線Ａｘに沿って並んで配置された状態で、弁ハウジング２０の内側に収容されている。すなわち弁コントローラ１７は、基準軸線Ａｘと平行な方向（以下、「軸方向」とも称する）Ｄｘに関して、駆動部１６からずれた位置に設けられている。このように弁コントローラ１７は、駆動部１６を収容する弁ハウジング２０の、基準軸線Ａｘと直角を成す放射方向（すなわち径方向）Ｄｒの幅の範囲内で、弁ハウジング２０内に収容され、放射方向Ｄｒに関する弁構造体１０の大型化を防ぐことができる。なお図示の弁構造体１０では、基準軸線Ａｘ上に、駆動部１６の可動部（後述の図３の符号「２５」参照）が移動可能に設けられており、弁コントローラ１７もその基準軸線Ａｘ上に設けられている。
【0027】
基部２１は、弁ハウジング２０の一方の端部に対して固定的に接続され、放射方向Ｄｒに延びるように設けられており、他の部材に対して弁構造体１０を取り付けるための接続部として働く。例えば、図示しない取り付け孔（図示省略）を基部２１に形成し、ネジ、ボルト或いはビス等の締結具を当該取り付け孔に嵌合させてその締結具を基部２１に対して固定することにより、弁構造体１０を他の部材に取り付けることができる。
【0028】
本実施形態の弁コントローラ１７は、駆動部１６によって支持されている。図１に示す弁構造体１０では、駆動部１６及び弁コントローラ１７の各々が弁ハウジング２０に取り付けられており、弁コントローラ１７は弁ハウジング２０を介して駆動部１６により間接的に支持されている。なお弁コントローラ１７は駆動部１６によって直接的に支持されてもよく、例えば後述の端位置ストッパ３３（図３参照）によって弁コントローラ１７が支持されてもよい。弁コントローラ１７が駆動部１６によって支持される構造を弁構造体１０が採用することによって、駆動部１６及び弁コントローラ１７をユニット化することができる。このように本実施形態によれば、弁部１５の駆動及び制御の両者に関わる要素を物理的に一体的に設けつつ、全体としてコンパクトに構成された弁構造体１０を提供することができる。このような弁構造体１０は、弁部１５に作動に必要な駆動部１６及び弁コントローラ１７を既に具備しているため、取り扱い性及び適応性に優れており、後述のように様々な形態に対して柔軟に応用することが可能である。
【0029】
なお図１に示す弁コントローラ１７は、密閉空間Ｓｓに配置されている。具体的には、液密に設けられた密閉空間Ｓｓが弁ハウジング２０内に形成され、その密閉空間Ｓｓに弁コントローラ１７が配置されている。これにより、圧油等の液体が密閉空間Ｓｓに侵入することを防いで、弁コントローラ１７の故障の誘発を効果的に回避できる。特に建設機械は厳しい環境下で使用されることが多いため、使用中に圧油以外の異物（例えば塵や泥等）が飛散して弁コントローラ１７に影響を及ぼす懸念がある。これに関し、本実施形態のように弁コントローラ１７を密閉空間Ｓｓに配置することによって、そのような懸念を解消することができる。
【0030】
なお密閉空間Ｓｓの密閉度は限定されず、実際の装置構成や使用環境を踏まえ、圧油等の異物により弁コントローラ１７に不具合が生じることを有効に防げる程度の密閉度を、密閉空間Ｓｓは有することが好ましい。したがって大気中に漂う水分や圧油成分が密閉空間Ｓｓに進入することを防ぐ観点からは、密閉空間Ｓｓは気密に設けられ、外気が密閉空間Ｓｓ内に進入することを防いでもよい。ただし実際には、温度調整等の観点から密閉空間Ｓｓに外気が取り入れられることが好ましい場合もある。そのため密閉空間Ｓｓの密閉度は、様々な要求を総合的に勘案して決められることが好ましい。
【0031】
なお駆動部１６が配置される弁ハウジング２０内の空間は、圧油等の油によって満たされていてもよい。その場合、駆動部１６が配置される弁ハウジング２０内の空間から外部に油が漏れ出すことを防ぐシール構造が設けられることが好ましい。
【0032】
次に、弁コントローラ１７の典型例について説明する。
【0033】
図２は、弁コントローラ１７の機能構成を示すブロック図である。弁コントローラ１７の各機能ブロックは、任意のハードウエア及び／又はソフトウエアによって実現可能であり、例えば２以上の機能ブロックが単一のハードウエア／ソフトウエアによって実現されてもよい。また弁コントローラ１７は、図２に示す機能構成とは異なる機能構成を有していてもよい。例えば、入力部５３は、ＣＡＮ通信等の通信手段を介し、センサ７３や他のコントローラ７２との間で各種の情報を入出力してもよい。
【0034】
図２に示す弁コントローラ１７は、処理部５１、記憶部５２、入力部５３、駆動電流供給部５４及び出力部５５を含む。
【0035】
処理部５１は、各種の情報に基づいて演算を行い、演算結果を出力する処理デバイスであり、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算回路により構成可能である。記憶部５２は、各種のデータを記憶し、必要に応じてデータの書き込み及び読み出しが行われるメモリデバイスであり、例えばＥＥＰＲＯＭ等によって構成可能である。処理部５１は、入力部５３等を介して情報が入力され、必要に応じて記憶部５２から情報を読み出し及び／又は記憶部５２に情報を書き込み、駆動電流供給部５４及び出力部５５に情報を出力する。なお弁コントローラ１７において取り扱われる「情報」は広義に解釈され、数値等の各種データ、他のデバイスに対する指示（コマンド）、及びその他の情報を含みうる概念である。
【0036】
入力部５３は、弁コントローラ１７の入力インタフェース部として機能し、処理部５１に接続されるとともに各種の外部デバイスが接続される。入力部５３は、接続された外部デバイスから入力される信号に応じて、入力された情報を処理部５１に与える。入力部５３に接続可能な外部デバイスは限定されないが、本実施形態では他のコントローラ７２及び／又はセンサ７３を入力部５３に接続することが可能である。例えば、他のコントローラ７２は、駆動部１６に対する駆動電流の供給及びその駆動電流の大きさを指示する駆動信号を、入力部５３に送信してもよい。後述の統合コントローラ（図７の符号「１８」参照）は、ここで言う「他のコントローラ７２」に該当しうる。センサ７３は、所定の情報を検出し、その検出結果を示す検出信号を入力部５３に入力する。センサ７３は、駆動部１６に対する駆動電流の供給及びその駆動電流の大きさを決めるために必要とされる任意の情報を検出することが可能であり、例えば弁部１５によって流れが調整される油路内の圧油の流量及び／又は圧力を検出してもよい。
【0037】
出力部５５は、弁コントローラ１７の出力インタフェース部として機能し、処理部５１に接続されるとともに各種の外部デバイスが接続される。出力部５５は、処理部５１からの情報に応じ、各種情報を含む信号を外部デバイスに出力する。図２に示す出力部５５は、表示デバイス７４に接続される情報出力部５６と、警報デバイス７５に接続される異常出力部５７とを含む。情報出力部５６は、処理部５１に入力されたデータ及び／又は処理部５１により導出されたデータを含む信号を、表示デバイス７４に送信する。表示デバイス７４は、情報出力部５６からの信号に応じて各種情報を表示する。異常出力部５７は、処理部５１に入力されたデータ及び／又は処理部５１により導出されたデータから異常が検知される場合に、検知された異常を示す出力信号を警報デバイス７５に送信する。そのような異常を検知する処理は、処理部５１で行われてもよいし、異常出力部５７で行われてもよい。警報デバイス７５は、異常出力部５７からの信号に基づいて、異常を示す表示や音声等の警報を必要に応じて発する。
【0038】
駆動電流供給部５４は、処理部５１からの情報に応じて、駆動部１６に駆動電流を供給する。処理部５１は、入力部５３を介して他のコントローラ７２及び／又はセンサ７３から入力されるデータに基づいて、弁部１５を駆動するのに必要な駆動電流の大きさを直接的又は間接的に導出する。駆動電流供給部５４は、処理部５１のこの導出結果に応じて駆動部１６に駆動電流を供給し、駆動部１６には所望の大きさの駆動電流が加えられる。駆動電流は、駆動部１６（特に可動部２５）を駆動するためのエネルギーであり、駆動電流供給部５４は、弁コントローラ１７に接続される電源７１からの電気を利用して、所望の駆動電流を駆動部１６に供給する。
【0039】
このように弁コントローラ１７は、他のコントローラ７２から入力される駆動信号に応じて、駆動部１６に駆動電流を供給することができる。また弁コントローラ１７は、センサ７３から入力される検出信号に応じて、駆動部１６に駆動電流を供給することもできる。
【0040】
次に、駆動部１６の典型例について説明する。
【0041】
図３は、駆動部１６の典型例を示す断面図である。なお図３には、いわゆるプッシュ型のソレノイドアクチュエータによって構成される駆動部１６が示されているが、駆動部１６の駆動方式及び構成は限定されない。したがって、例えばプル型の駆動方式を採用する駆動部１６が、上述の弁構造体１０において用いられてよい。
【0042】
駆動部１６は、駆動電流に応じて基準軸線Ａｘ上を移動する可動部２５を含む。具体的には、駆動部１６は、弁コントローラ１７から供給される駆動電流が流される電磁石２７と、当該電磁石２７によってもたらされる磁力に応じて移動するプランジャー２８とを含む。
【0043】
図３に示す可動部２５は、プランジャー２８と、プランジャー２８の一方の端部（図３の右側端部）に対して固定的に取り付けられるプッシュロッド３０と、プランジャー２８の他方の端部（図３の左側端部）に対して固定的に取り付けられるばねストッパ３２とを含む。ばねストッパ３２、プランジャー２８及びプッシュロッド３０は、基準軸線Ａｘに沿って並んで配置されており、電磁石２７の磁力に応じて軸方向Ｄｘへ一体的に移動可能に設けられている。
【0044】
電磁石２７はソレノイドコイルによって構成され、図３に示す駆動部１６では、箱型の駆動ハウジング２６の内側において、可動部２５（特にプランジャー２８及びプッシュロッド３０）を囲むように電磁石２７が配置されている。なお駆動ハウジング２６は、弁ハウジング２０の一部によって構成されてもよいし、弁ハウジング２０とは別体に構成されてもよい。一体的に設けられるばねストッパ３２、プランジャー２８及びプッシュロッド３０は、全体として駆動ハウジング２６を貫通するように設けられているが、ばねストッパ３２は駆動ハウジング２６の外側に配置される。一方、プランジャー２８及びプッシュロッド３０は、部分的に駆動ハウジング２６の内側に配置される。なお、ばねストッパ３２に加え、後述の端位置ストッパ３３及びばね２９は、図３において駆動ハウジング２６の外側に配置されているが、弁ハウジング２０（図１参照）の内側に位置している。
【0045】
駆動ハウジング２６にはプランジャーストッパ３１が取り付けられている。プランジャーストッパ３１は、駆動ハウジング２６の内側に向かって軸方向Ｄｘ（特に逆軸方向Ｄｘ２）に延びるように設けられており、基準軸線Ａｘに沿って延びる貫通孔が形成されている。プッシュロッド３０は、この貫通孔に配置されてプランジャーストッパ３１を貫通し、プランジャーストッパ３１によって阻害されることなく、軸方向Ｄｘに往復移動自在に設けられている。プランジャーストッパ３１のうちプランジャー２８側の端部（図３の左側端部）は、プランジャー２８の形状に対応する形状を有する。図３に示す駆動部１６では、プランジャー２８のうちプランジャーストッパ３１側の端部（図３の右側端部）はテーパー形状を有し、プランジャーストッパ３１のうちプランジャー２８側の端部（図３の左側端部）には、テーパー面を有する凹部が形成されている。そして、プランジャーストッパ３１の当該凹部にプランジャー２８が係合することで、プランジャー２８の軸方向Ｄｘ（特に順軸方向Ｄｘ１）への移動が制限される。このようにプランジャーストッパ３１は、プッシュロッド３０を案内する部材として働くとともに、プランジャー２８（すなわち可動部２５）の移動を制限する部材として働く。
【0046】
ばねストッパ３２と駆動ハウジング２６との間には、圧縮状態のばね２９が配置されている。ばね２９は、ばねストッパ３２と駆動ハウジング２６との間の間隔（特に軸方向Ｄｘの間隔）を広げるように、ばねストッパ３２及び駆動ハウジング２６に弾性力を付与する。
【0047】
弁コントローラ１７によって電磁石２７に駆動電流が流されると、プランジャー２８は駆動ハウジング２６内に引き込まれる。すなわちプランジャー２８は、磁力により電磁石２７に吸い寄せられ、軸方向Ｄｘ（特に順軸方向Ｄｘ１）へ移動する。この際、ばね２９は、ばねストッパ３２と駆動ハウジング２６との間で圧縮され、ばね２９からばねストッパ３２及び駆動ハウジング２６に付与される弾性力は増大する。したがって可動部２５（すなわちばねストッパ３２、プランジャー２８及びプッシュロッド３０）は、プランジャー２８とプランジャーストッパ３１とが接触していない状態では、ばね２９によって加えられる弾性力と、電磁石２７によって加えられる磁力とが釣り合う位置に配置される。そのため、電磁石２７に駆動電流が供給されない場合、プランジャー２８には磁力が加えられず、可動部２５はばね２９の弾性力を受けて図３において相対的に左側に配置され、駆動ハウジング２６からのプッシュロッド３０の突出量は相対的に小さくなる。一方、電磁石２７に駆動電流が加えられる場合、プランジャー２８には磁力が加えられ、可動部２５は図３において相対的に右側に配置され、駆動ハウジング２６からのプッシュロッド３０の突出量は相対的に大きくなる。
【0048】
なお、ばねストッパ３２を介してばね２９とは反対側には、端位置ストッパ３３が固定的に設けられている。例えば弁ハウジング２０によって端位置ストッパ３３が固定的に支持されていてもよい。ばねストッパ３２が端位置ストッパ３３と接触することによってばねストッパ３２の移動（すなわち逆軸方向Ｄｘ２への移動）が制限される一方で、プランジャー２８がプランジャーストッパ３１と接触することによってプランジャー２８の移動（すなわち順軸方向Ｄｘ１への移動）が制限される。したがって、端位置ストッパ３３の位置に応じて、駆動ハウジング２６からのプッシュロッド３０の最小突出量が決められ、またプランジャーストッパ３１の位置に応じて、駆動ハウジング２６からのプッシュロッド３０の最大突出量が決められる。
【0049】
また、駆動部１６（特に図３に示す電磁石２７）と弁コントローラ１７との間には断熱体（図示省略）が設けられることが好ましく、例えば弁ハウジング２０によってそのような断熱体が固定的に支持されてもよい。この場合、弁コントローラ１７で発せられた熱が駆動部１６に伝わるのを防ぐことができ、また駆動部１６で発せられた熱が弁コントローラ１７に伝わるのを防ぐことができる。
【0050】
次に、弁部１５の典型例について説明する。
【0051】
以下では、油圧アクチュエータに対して所望圧の圧油を供給するための電磁比例弁によって弁部１５が構成される場合について例示するが、弁部１５を構成する弁の構成及び機能は限定されない。
【0052】
駆動電流（すなわち励磁電流）に応じて圧油の供給圧を制御できる電磁比例弁は、油圧アクチュエータ等の油圧機器に接続され、所望圧の圧油を当該油圧機器に供給する。なお、ここで言う圧油は、必ずしも鉱物油等の油には限定されず、エネルギー伝達媒体として使用可能な流体（特に液体）全般を含みうる概念である。一般に、電磁比例弁の種類には、ポジティブタイプの電磁比例弁と、ネガティブタイプの電磁比例弁とが存在する。駆動電流が増大するに従って、出力される圧油の圧力（すなわち油圧）が増大する電磁比例弁はポジティブタイプの電磁比例弁に分類され、出力される圧油の圧力が低下する電磁比例弁はネガティブタイプの電磁比例弁に分類される。
【0053】
上述の弁部１５としては、ポジティブタイプの電磁比例弁及びネガティブタイプの電磁比例弁のいずれも採用可能である。以下に例示する弁部１５はスプール式の電磁比例弁によって構成され、駆動部１６によって駆動されるスプールが設けられている。まずポジティブタイプの弁部１５について説明し、その後、ネガティブタイプの弁部１５について説明する。
【0054】
［ポジティブタイプの弁部］
図４Ａ～図４Ｃは、ポジティブタイプの弁部１５の概略構成を示す断面図である。図４Ａは、駆動部１６に対して駆動電流が流されていない非励磁状態を示す。図４Ｂは、駆動部１６に対して比較的小さな駆動電流が流され、スプール本体１１２が中立位置に配置されている状態を示す。図４Ｃは、駆動部１６に対して比較的大きな駆動電流が流されている状態を示す。
図４Ａ～図４Ｃは、ポジティブタイプの弁部１５の概略構成を示す断面図である。図４Ａは、駆動部１６に対して駆動電流が流されていない非励磁状態を示す。図４Ｂは、駆動部１６に対して比較的小さな駆動電流が流され、スプール本体１１２が中立位置に配置されている状態を示す。図４Ｃは、駆動部１６に対して比較的大きな駆動電流が流されている状態を示す。
【0055】
図４Ａ～図４Ｃに示す弁部１５は、弁本体１１１、スプール本体１１２及び押付部１１４を備える。弁本体１１１は、軸方向Ｄｘに延在する弁孔１２１と、当該弁孔１２１に開口する入口ポート１３１、出口ポート１３２、ドレーンポート１３３及び出力ポート１３４と、を有する。入口ポート１３１は圧油を供給する油圧源Ｐに連通し、出口ポート１３２は圧油が排出される排液部Ｔに連通する。ドレーンポート１３３は、圧油が排出されるドレーン部に連通する。図４Ａ～図４Ｃに示す弁部１５では排液部Ｔがドレーン部として働き、出口ポート１３２及びドレーンポート１３３は、共通の排液部Ｔ（すなわちドレーン部）に連通する。出力ポート１３４は、圧油の供給対象である油圧アクチュエータＡに連通する。油圧アクチュエータＡの具体的構成は限定されず、典型的には油圧シリンダや油圧モータによって油圧アクチュエータＡが構成される。
【0056】
弁孔１２１は、軸方向Ｄｘと直角な放射方向Ｄｒに関して第１の径Ｈ１を有する大径孔部１２２と、放射方向Ｄｒに関して第１の径Ｈ１よりも小さな第２の径Ｈ２を有する小径孔部１２３と、を含む。大径孔部１２２は、小径孔部１２３と隣り合って設けられており、小径孔部１２３よりも順軸方向Ｄｘ１側に配置される。大径孔部１２２にはスプール本体１１２の一端側が配置され、小径孔部１２３にはスプール本体１１２の他端側が配置される。図４Ａ～図４Ｃには、明確には示されていないが、大径孔部１２２及び小径孔部１２３の各々は閉じられた空間を形成し、油圧源Ｐから供給される圧油によって満たされる。なお大径孔部１２２は、出力ポート１３４を介して油圧アクチュエータＡに連通する。
【0057】
大径孔部１２２のうち小径スプール部１４６、大径スプール部１４７及び弁本体１１１によって囲まれる空間であるドレーン空間１２４は、スプール本体１１２の軸方向Ｄｘの位置に応じて容積が変わるが、スプール本体１１２の軸方向Ｄｘの位置によらずドレーンポート１３３に連通する。そのため、スプール本体１１２の軸方向Ｄｘの位置によらず、ドレーン空間１２４内の圧油はドレーンポート１３３を介して排液部Ｔに流出し、弁本体１１１及びスプール本体１１２はドレーン空間１２４内の圧油から圧力を受けない。
【0058】
スプール本体１１２は、弁孔１２１において軸方向Ｄｘへ移動可能に配置されている。スプール本体１１２の一端側は大径孔部１２２に配置され、スプール本体１１２の他端側は小径孔部１２３に配置される。大径孔部１２２に配置されるスプール本体１１２の一端側には、大径孔部１２２の径に対応する外径を有する大径スプール部１４７が設けられている。小径孔部１２３に配置されるスプール本体１１２の他端側には、小径孔部１２３の径に対応する外径を有する小径スプール部１４６が設けられている。
【0059】
大径スプール部１４７は、スプール本体１１２の軸方向Ｄｘへの移動を許容する程度に、弁本体１１１の内壁面（特に大径孔部１２２を形成する内壁面）に密着している。また小径スプール部１４６は、スプール本体１１２の軸方向Ｄｘへの移動を許容する程度に、弁本体１１１の内壁面（特に小径孔部１２３を形成する内壁面）に密着している。ただし弁孔１２１内の圧油は、基本的に、大径スプール部１４７と弁本体１１１との間及び小径スプール部１４６と弁本体１１１との間を通過しない。
【0060】
スプール本体１１２は、軸方向Ｄｘに延在するスプール孔１４１と、スプール孔１４１に開口する連絡孔１４２、出口孔１４３、入口孔１４４及び制御孔１４５と、を有する。本実施形態では、連絡孔１４２及び制御孔１４５が、それぞれスプール本体１１２の両端部に形成され、出口孔１４３及び入口孔１４４が、スプール本体１１２のうちの連絡孔１４２と制御孔１４５との間の部分に形成されている。
【0061】
連絡孔１４２、出口孔１４３及び入口孔１４４は、放射方向Ｄｒに開口している。特に、連絡孔１４２は、小径孔部１２３に開口し、スプール本体１１２の軸方向Ｄｘの位置によらず、小径孔部１２３とスプール孔１４１とを相互に連通させる。またスプール本体１１２の軸方向Ｄｘの位置に応じて、出口孔１４３は出口ポート１３２又は弁本体１１１の内壁面（特に大径孔部１２２を形成する内壁面）に向かって開口し、入口孔１４４は入口ポート１３１又は弁本体１１１の内壁面（特に大径孔部１２２を形成する内壁面）に向かって開口する。
【0062】
一方、制御孔１４５は、軸方向Ｄｘ（図４Ａ～図４Ｃでは順軸方向Ｄｘ１）に開口し、弁孔１２１（特に大径孔部１２２）を介して出力ポート１３４に連通する。出力ポート１３４を介して油圧アクチュエータＡに接続される大径孔部１２２は、連絡孔１４２及び制御孔１４５のうちの一方（図４Ａ～図４Ｃでは「制御孔１４５」）を介し、スプール孔１４１に連通する。また小径孔部１２３は、連絡孔１４２及び制御孔１４５のうちの他方（図４Ａ～図４Ｃでは「連絡孔１４２」）を介してスプール孔１４１に連通する。したがって弁孔１２１における大径孔部１２２と小径孔部１２３とは、スプール孔１４１、連絡孔１４２及び制御孔１４５を介して相互に連通し、大径孔部１２２内の圧油の圧力、小径孔部１２３内の圧油の圧力、及び弁孔１２１内の圧油の圧力は相互に等しい。
【0063】
駆動部１６の可動部２５（特にプッシュロッド３０）は、順軸方向Ｄｘ１へスプール本体１１２を押圧し、弁コントローラ１７によって印加される駆動電流に応じてスプール本体１１２に対する押圧力が可変である。
【0064】
押付部１１４は、逆軸方向Ｄｘ２へスプール本体１１２（本実施形態では大径スプール部１４７）を押し付ける。スプール本体１１２の軸方向Ｄｘの位置に応じて押付部１１４からスプール本体１１２に加えられる力は変動し、スプール本体１１２が順軸方向Ｄｘ１側に配置される程、押付部１１４からスプール本体１１２に加えられる力は大きくなる。
【0065】
上述の構成を有するポジティブタイプの弁部１５では、スプール本体１１２の両端部間に受圧面積差が設けられており、この受圧面積差に起因する油圧力、駆動部１６の推進力及び押付部１１４の押付力を相互にバランスさせることによって、所望圧の圧油を制御孔１４５から油圧アクチュエータＡに向かって送り出すことができる。すなわち、弁孔１２１及びスプール孔１４１に充填された圧油から順軸方向Ｄｘ１に力を受けるスプール本体１１２の表面積は、当該圧油から逆軸方向Ｄｘ２に力を受けるスプール本体１１２の表面積と異なっている。具体的には、圧油から逆軸方向Ｄｘ２に力を受けるスプール本体１１２の表面積の方が、圧油から順軸方向Ｄｘ１に力を受けるスプール本体１１２の表面積よりも大きい。
【0066】
そのため、スプール本体１１２に対して圧油が順軸方向Ｄｘ１に及ぼす力Ｆ１は、スプール本体１１２に対して圧油が逆軸方向Ｄｘ２に及ぼす力Ｆ２と異なっており、図４Ａ～図４Ｃに示す弁部１５では「Ｆ１＜Ｆ２」の関係が成立する。したがってスプール本体１１２は、弁孔１２１及びスプール孔１４１に充填された圧油から逆軸方向Ｄｘ２に力を受ける。具体的には「Ｆ０＝Ｆ２－Ｆ１」によって導き出される力Ｆ０が、圧油からスプール本体１１２に対して逆軸方向Ｄｘ２へ作用する。
【0067】
スプール本体１１２は、更に駆動部１６のプッシュロッド３０及び押付部１１４からも力を受ける。弁孔１２１内及びスプール孔１４１内の圧油の圧力を「Ｐｈ」で表し、弁孔１２１内及びスプール孔１４１内の圧油から順軸方向Ｄｘ１に力を受けるスプール本体１１２の表面積Ｓ１と当該圧油から逆軸方向Ｄｘ２に力を受けるスプール本体１１２の表面積Ｓ２との差を「Ｕｐ（＝Ｓ２－Ｓ１）」で表し、駆動部１６が順軸方向Ｄｘ１へスプール本体１１２に付与する力を「Ｆｄ」で表し、押付部１１４が逆軸方向Ｄｘ２へスプール本体１１２に付与する力を「Ｆｓｐ」で表した場合、以下の関係式１が成立する。
【0068】
［関係式１］ Ｆｄ＝Ｐｈ×Ｕｐ＋Ｆｓｐ
【0069】
実際の弁部１５では、上記の「Ｕｐ」は基本的に固定値に設定される。また上記「Ｆｓｐ」は、スプール本体１１２の軸方向Ｄｘの位置に応じてスプール孔１４１及び弁孔１２１に対する圧油の供給及び排出が行われる本実施形態の弁部１５では、ある範囲内の値をとる。そのため、上記関係式１からも明らかなように、駆動部１６からスプール本体１１２に付与される力「Ｆｄ」の増大に伴って、弁孔１２１内及びスプール孔１４１内の圧油の圧力「Ｐｈ」も増大する。したがって、駆動部１６に印加する駆動電流値を弁コントローラ１７が制御し、駆動部１６がスプール本体１１２に付与する力（Ｆｄ）を調整することによって、所望の圧力を有する圧油を、制御孔１４５から大径孔部１２２及び出力ポート１３４を介して油圧アクチュエータＡに送り出すことができる。
【0070】
次に、上述のポジティブタイプの弁部１５における挙動について説明する。
【0071】
駆動部１６に電流が印加されない場合又は駆動部１６に第１の駆動電流が印加される場合には、スプール本体１１２は図４Ａに示す第１の位置に配置される。この場合、スプール孔１４１は出口孔１４３を介して出口ポート１３２に連通し、スプール孔１４１内の圧油及び弁孔１２１内の圧油の圧力は低下する。
【0072】
また第１の駆動電流よりも大きな第２の電流が駆動部１６に印加される場合、スプール本体１１２は、駆動部１６のプッシュロッド３０により順軸方向Ｄｘ１へ押され、図４Ｃに示す第２の位置に配置される。この場合、スプール孔１４１は入口孔１４４を介して入口ポート１３１に連通し、油圧源Ｐからの圧油がスプール孔１４１に供給されるため、スプール孔１４１内の圧油及び弁孔１２１内の圧油の圧力は増大する。このように本実施形態の弁部１５では、第１の位置に配置されたスプール本体１１２（図４Ａ参照）が、第２の位置に配置されたスプール本体１１２（図４Ｃ参照）よりも、逆軸方向Ｄｘ２側に位置する。
【0073】
また第１の駆動電流よりも大きく且つ第２の電流よりも小さい第３の電流が駆動部１６に印加される場合、スプール本体１１２は、図４Ｂに示す第３の位置（すなわち中立位置）に配置される。この場合、出口孔１４３は出口ポート１３２と連通せず且つ入口孔１４４は入口ポート１３１と連通しない。これにより、スプール孔１４１が入口ポート１３１及び出口ポート１３２の両者から遮断され、スプール孔１４１内の圧油及び弁孔１２１内の圧油の圧力は、基本的に低下も増大もせずに維持される。
【0074】
このようにポジティブタイプの弁部１５では、駆動部１６に印加する駆動電流が小さくプッシュロッド３０の推力がゼロ（０）又は弱い場合には、弁孔１２１内及びスプール孔１４１内の圧油が排液部Ｔに排出される量が増え、弁孔１２１内及びスプール孔１４１内の圧油の圧力は低下する。一方、駆動部１６に印加する駆動電流が大きくプッシュロッド３０の推力が強い場合には、油圧源Ｐから弁孔１２１内及びスプール孔１４１内に供給される圧油の量が増え、弁孔１２１内及びスプール孔１４１内の圧油の圧力は上昇する。そして、駆動部１６に印加する駆動電流が中間的な範囲にありスプール本体１１２が図４Ｂに示す中立位置に配置される場合には、弁孔１２１及びスプール孔１４１と油圧源Ｐ及び排液部Ｔとの間の流路は遮断され、弁孔１２１内及びスプール孔１４１内に対する圧油の供給及び排出は停止する。
【0075】
上述の挙動を示すポジティブタイプの弁部１５は、以下のメカニズムに従って、所望圧の圧油を制御孔１４５から送り出す。
【0076】
すなわち弁コントローラ１７（特に駆動電流供給部５４）によって、圧油の所望圧に応じて予め定められた値の駆動電流が駆動部１６に印加される。これにより、駆動部１６のプッシュロッド３０はスプール本体１１２を順軸方向Ｄｘ１へ移動させて第２の位置（図４Ｃ参照）に配置し、出口孔１４３と出口ポート１３２との間が遮断されるとともに入口孔１４４を入口ポート１３１に連通させる。そのため、油圧源Ｐからの圧油がスプール孔１４１及び弁孔１２１に供給され、スプール孔１４１内及び弁孔１２１内の圧油は圧力が上昇する。
【0077】
そして、駆動部１６に印加される駆動電流の大きさが維持された状態でスプール孔１４１内及び弁孔１２１内の圧油の圧力が所望圧よりも大きくなると、スプール本体１１２が逆軸方向Ｄｘ２へ移動して第１の位置（図４Ａ参照）に配置される。これにより、入口孔１４４と入口ポート１３１との間が遮断されるとともに出口孔１４３が出口ポート１３２に連通し、スプール孔１４１内及び弁孔１２１内の圧油は圧力が低下する。
【0078】
そして、駆動部１６に印加される駆動電流の大きさが維持された状態でスプール孔１４１内及び弁孔１２１内の圧油の圧力が所望圧よりも小さくなると、スプール本体１１２が順軸方向Ｄｘ１へ移動して、再び第２の位置（図４Ｃ参照）に配置される。これにより、出口孔１４３と出口ポート１３２との間が遮断されるとともに入口孔１４４が入口ポート１３１に連通し、スプール孔１４１内の圧油の圧力は再び上昇する。
【0079】
このように、圧油の所望圧に応じて予め定められた値の駆動電流が駆動部１６に対して継続的に印加された状態で、スプール本体１１２が第２の位置（図４Ｃ参照）と第１の位置（図４Ａ参照）との間での移動を繰り返し行うことで、スプール孔１４１に対する圧油の供給及び排出が繰り返し行われる。これにより、スプール孔１４１内及び弁孔１２１内の圧油の圧力が所望圧に保たれ、所望圧の圧油が制御孔１４５から流出して油圧アクチュエータＡに供給される。
【0080】
［ネガティブタイプの電磁比例弁］
以下に説明するネガティブタイプの弁部１５において、上述のポジティブタイプの弁部１５（図４Ａ～図４Ｃ参照）と同一又は同様の構成には同一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。
以下に説明するネガティブタイプの弁部１５において、上述のポジティブタイプの弁部１５（図４Ａ～図４Ｃ参照）と同一又は同様の構成には同一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。
【0081】
図５Ａ～図５Ｃは、ネガティブタイプの弁部１５の概略構成を示す断面図である。図５Ａは駆動部１６に対して駆動電流が流されていない非励磁状態を示し、図５Ｂはスプール本体１１２が中立位置に配置されている状態を示し、図５Ｃは駆動部１６に対して比較的大きな駆動電流が流されている状態を示す。
【0082】
本実施形態の弁孔１２１の小径孔部１２３は、大径孔部１２２と隣り合って設けられており、大径孔部１２２よりも順軸方向Ｄｘ１側に配置される。図５Ａ～図５Ｃには、明確には示されていないが、大径孔部１２２及び小径孔部１２３の各々は閉じられた空間を形成し、油圧源Ｐから供給される圧油によって満たされる。なお小径孔部１２３は、出力ポート１３４を介して油圧アクチュエータＡに連通する。
【0083】
スプール本体１１２の一端側は大径孔部１２２に配置され、スプール本体１１２の他端側は小径孔部１２３に配置される。大径孔部１２２に配置されるスプール本体１１２の一端側には、大径孔部１２２の径に対応する外径を有する大径スプール部１４７が設けられている。小径孔部１２３に配置されるスプール本体１１２の他端側には、小径孔部１２３の径に対応する外径を有する小径スプール部１４６が設けられている。
【0084】
スプール本体１１２の一端側及び他端側のうちの一方において制御孔１４５が形成され、他方において連絡孔１４２が形成されている。また、スプール本体１１２の小径スプール部１４６に、出口孔１４３及び入口孔１４４が形成されている。
【0085】
連絡孔１４２は、大径孔部１２２に開口し、スプール本体１１２の軸方向Ｄｘの位置によらず、大径孔部１２２とスプール孔１４１とを相互に連通させる。またスプール本体１１２の軸方向Ｄｘの位置に応じて、出口孔１４３は出口ポート１３２又は弁本体１１１の内壁面（特に小径孔部１２３を形成する内壁面）に向かって開口し、入口孔１４４は入口ポート１３１又は弁本体１１１の内壁面（特に小径孔部１２３を形成する内壁面）に向かって開口する。
【0086】
制御孔１４５は、順軸方向Ｄｘ１に開口し、弁孔１２１（特に小径孔部１２３）を介して出力ポート１３４に連通する。このように、出力ポート１３４を介して油圧アクチュエータＡに接続される小径孔部１２３は、連絡孔１４２及び制御孔１４５のうちの一方（図５Ａ～図５Ｃでは「制御孔１４５」）を介し、スプール孔１４１に連通する。また大径孔部１２２は、連絡孔１４２及び制御孔１４５のうちの他方（図５Ａ～図５Ｃでは「連絡孔１４２」）を介してスプール孔１４１に連通する。したがって大径孔部１２２と小径孔部１２３とは、スプール孔１４１、連絡孔１４２及び制御孔１４５を介して相互に連通し、大径孔部１２２内の圧油の圧力、小径孔部１２３内の圧油の圧力、及びスプール孔１４１内の圧油の圧力が相互に等しくなる。
【0087】
駆動部１６の可動部２５（特にプッシュロッド３０）は、順軸方向Ｄｘ１へスプール本体１１２を押圧し、駆動電流に応じてスプール本体１１２に対する押圧力が可変である。押付部１１４は、逆軸方向Ｄｘ２へスプール本体１１２（本実施形態では小径スプール部１４６）を押し付ける。
【0088】
上述のネガティブタイプの弁部１５においても、スプール本体１１２の両端部間に受圧面積差が設けられており、この受圧面積差に起因する油圧力、駆動部１６の推進力及び押付部１１４の押付力を相互にバランスさせることによって、所望圧の圧油を制御孔１４５から油圧アクチュエータＡに向かって送り出すことができる。
【0089】
すなわち、弁孔１２１及びスプール孔１４１に充填された圧油から順軸方向Ｄｘ１に力を受けるスプール本体１１２の表面積は、当該圧油から逆軸方向Ｄｘ２に力を受けるスプール本体１１２の表面積と異なっている。具体的には、圧油から順軸方向Ｄｘ１に力を受けるスプール本体１１２の表面積の方が、圧油から逆軸方向Ｄｘ２に力を受けるスプール本体１１２の表面積よりも大きい。
【0090】
そのため、スプール本体１１２に対して圧油が順軸方向Ｄｘ１に及ぼす力Ｆ１は、スプール本体１１２に対して圧油が逆軸方向Ｄｘ２に及ぼす力Ｆ２と異なっており、図５Ａ～図５Ｃに示す弁部１５では「Ｆ１＞Ｆ２」の関係が成立する。したがってスプール本体１１２は、弁孔１２１及びスプール孔１４１に充填された圧油から順軸方向Ｄｘ１に力を受ける。具体的には「Ｆ０＝Ｆ１－Ｆ２」によって導き出される力Ｆ０が、圧油からスプール本体１１２に対して順軸方向Ｄｘ１へ作用する。
【0091】
弁孔１２１内及びスプール孔１４１内の圧油の圧力を「Ｐｈ」で表し、弁孔１２１内及びスプール孔１４１内の圧油から順軸方向Ｄｘ１に力を受けるスプール本体１１２の表面積Ｓ１と当該圧油から逆軸方向Ｄｘ２に力を受けるスプール本体１１２の表面積Ｓ２との差を「Ｕｎ（＝Ｓ１－Ｓ２）」で表し、駆動部１６が順軸方向Ｄｘ１にスプール本体１１２に付与する力を「Ｆｄ」で表し、押付部１１４が逆軸方向Ｄｘ２にスプール本体１１２に付与する力を「Ｆｓｐ」で表した場合、以下の関係式２が成立する。
【0092】
［関係式２］ Ｆｄ＝Ｆｓｐ－Ｐｈ×Ｕｎ
【0093】
実際の弁部１５では、上記の「Ｕｎ」は基本的に固定値に設定される。また上記「Ｆｓｐ」は、スプール本体１１２の軸方向Ｄｘの位置に応じてスプール孔１４１及び弁孔１２１に対する圧油の供給及び排出が行われる本実施形態の弁部１５では、ある範囲内の値をとる。そのため、上記関係式２からも明らかなように、駆動部１６からスプール本体１１２に付与される力「Ｆｄ」の増大に伴って、弁孔１２１内及びスプール孔１４１内の圧油の圧力「Ｐｈ」は低減する。したがって、駆動部１６に印加する駆動電流値を弁コントローラ１７によって制御し、駆動部１６がスプール本体１１２に付与する力（Ｆｄ）を調整することによって、所望の圧力を有する圧油を、制御孔１４５から小径孔部１２３及び出力ポート１３４を介して油圧アクチュエータＡに送り出すことができる。
【0094】
次に、上述のネガティブタイプの弁部１５における挙動について説明する。
【0095】
駆動部１６に電流が印加されない場合又は駆動部１６に第１の駆動電流が印加される場合には、スプール本体１１２は図５Ａに示す第１の位置に配置される。この場合、スプール孔１４１は入口孔１４４を介して入口ポート１３１に連通し、スプール孔１４１内の圧油及び弁孔１２１内の圧油の圧力は増大する。
【0096】
また第１の駆動電流よりも大きな第２の電流が駆動部１６に印加される場合、スプール本体１１２は、駆動部１６のプッシュロッド３０により順軸方向Ｄｘ１へ押され、図５Ｃに示す第２の位置に配置される。この場合、スプール孔１４１は出口孔１４３を介して出口ポート１３２に連通し、スプール孔１４１内の圧油及び弁孔１２１内の圧油の圧力は低下する。なお本実施形態の弁部１５では、第１の位置に配置されたスプール本体１１２（図５Ａ参照）が、第２の位置に配置されたスプール本体１１２（図５Ｃ参照）よりも、逆軸方向Ｄｘ２側に位置する。
【0097】
また第１の駆動電流よりも大きく且つ第２の電流よりも小さい第３の電流が駆動部１６に印加される場合、スプール本体１１２は、図５Ｂに示す第３の位置に配置される。この場合、出口孔１４３は出口ポート１３２と連通せず且つ入口孔１４４は入口ポート１３１と連通せず、スプール孔１４１内の圧油及び弁孔１２１内の圧油の圧力は、基本的に低下も増大もせずに維持される。
【0098】
このようにネガティブタイプの弁部１５では、駆動部１６に印加する駆動電流が小さくプッシュロッド３０の推力がゼロ（０）又は弱い場合には、油圧源Ｐから弁孔１２１内及びスプール孔１４１内に供給される圧油の量が増え、弁孔１２１内及びスプール孔１４１内の圧油の圧力は上昇する。一方、駆動部１６に印加する駆動電流が大きくプッシュロッド３０の推力が強い場合には、弁孔１２１内及びスプール孔１４１内の圧油が排液部Ｔに排出される量が増え、弁孔１２１内及びスプール孔１４１内の圧油の圧力は低下する。そして、駆動部１６に印加する駆動電流が中間的な範囲にありスプール本体１１２が図５Ｂに示す中立位置に配置される場合には、弁孔１２１及びスプール孔１４１と油圧源Ｐ及び排液部Ｔとの間の流路は遮断される。これにより、弁孔１２１内及びスプール孔１４１内に対する圧油の供給及び排出は停止し、弁孔１２１内及びスプール孔１４１内の圧油の圧力は維持される。
【0099】
上述の挙動を示すネガティブタイプの弁部１５は、以下のメカニズムに従って、所望圧の圧油が制御孔１４５から送り出される。
【0100】
すなわち、弁孔１２１内及びスプール孔１４１内が圧油で満たされている状態で、圧油の所望圧に応じて予め定められた値の駆動電流が駆動部１６に印加される。これにより、駆動部１６のプッシュロッド３０はスプール本体１１２を順軸方向Ｄｘ１へ移動させて第２の位置（図５Ｃ参照）に配置し、入口孔１４４と入口ポート１３１との間が遮断されるとともに出口孔１４３が出口ポート１３２に連通する。これによりスプール孔１４１内及び弁孔１２１内の圧油は圧力が低下する。
【0101】
そして、駆動部１６に印加される駆動電流の大きさが維持された状態でスプール孔１４１内及び弁孔１２１内の圧油の圧力が所望圧よりも小さくなると、スプール本体１１２が逆軸方向Ｄｘ２へ移動して第１の位置（図５Ａ参照）に配置される。これにより、出口孔１４３と出口ポート１３２との間が遮断されるとともに入口孔１４４は入口ポート１３１に連通し、油圧源Ｐからの圧油がスプール孔１４１及び弁孔１２１に供給され、スプール孔１４１内及び弁孔１２１内の圧油は圧力が上昇する。
【0102】
そして、駆動部１６に印加される駆動電流の大きさが維持された状態でスプール孔１４１内及び弁孔１２１内の圧油の圧力が所望圧よりも大きくなると、スプール本体１１２が順軸方向Ｄｘ１へ移動して、入口孔１４４と入口ポート１３１との間が遮断されるとともに出口孔１４３が出口ポート１３２に連通する。これによりスプール孔１４１内及び弁孔１２１内の圧油は圧力が再び低下する。
【0103】
このように、圧油の所望圧に応じて予め定められた値の駆動電流が駆動部１６に対して継続的に印加された状態で、スプール本体１１２が第２の位置（図５Ｃ参照）と第１の位置（図５Ａ参照）との間での移動を繰り返し行うことで、スプール孔１４１に対する圧油の供給及び排出が繰り返し行われる。これにより、スプール孔１４１内及び弁孔１２１内の圧油の圧力が所望圧に保たれ、所望圧の圧油が制御孔１４５から流出して油圧アクチュエータＡに供給される。
【0104】
［応用例］
上述の弁構造体１０は、各種機械に搭載することが可能であり、特に油圧ショベル等の建設機械に対して好適に搭載することが可能である。
上述の弁構造体１０は、各種機械に搭載することが可能であり、特に油圧ショベル等の建設機械に対して好適に搭載することが可能である。
【0105】
図６は、油圧ショベル２１０の典型的な構成例の概略を示す外観図である。油圧ショベル２１０は、一般に、クローラを具備する下部フレーム２４４と、下部フレーム２４４に対して旋回可能に設けられる上部フレーム２４５と、上部フレーム２４５に取り付けられるブーム２４７と、ブーム２４７に取り付けられるアーム２４８と、アーム２４８に取り付けられるバケット２４９とを備える。アクチュエータとしての油圧シリンダ２６７、２６８、２６９は、ブーム用、アーム用、バケット用の油圧シリンダであり、それぞれブーム２４７、アーム２４８及びバケット２４９を駆動する。旋回モータ２４６によって上部フレーム２４５が旋回させられるように、上部フレーム２４５には旋回モータ２４６からの回転駆動力が伝達される。また走行モータ２５１によりクローラが駆動されて油圧ショベル２１０が走行するように、下部フレーム２４４のクローラには走行モータ２５１からの回転駆動力が伝達される。
【0106】
この油圧ショベル２１０において、油圧シリンダ２６７、２６８、２６９、旋回モータ２４６及び走行モータ２５１の各々が図４Ａ～図５Ｃに示す油圧アクチュエータＡに対応する。したがって、油圧シリンダ２６７、２６８、２６９、旋回モータ２４６及び走行モータ２５１のそれぞれに対応する複数の弁構造体１０を、油路のうちの適切な箇所に設置することができる。この場合、所望圧の圧油を、油圧シリンダ２６７、２６８、２６９、旋回モータ２４６及び走行モータ２５１のそれぞれに供給することができる。
【0107】
次に、上述の弁構造体１０を使った制御構成の典型例について説明する。上述のように駆動部１６及び弁コントローラ１７を具備する弁構造体１０は、様々な形態に応用可能である。
【0108】
例えば、図７に示すように複数の弁コントローラ１７を統合コントローラ１８に接続し、これらの弁コントローラ１７を統合コントローラ１８によって統合的に制御してもよい。この場合、それぞれの弁コントローラ１７が駆動電流供給部５４を具備しているので、統合コントローラ１８は駆動電流供給部５４を具備していなくてもよい。そのため既存の統合コントローラ１８に対して新たな弁構造体１０（弁コントローラ１７）を接続する場合であっても、既存の統合コントローラ１８に対して駆動電流供給部５４を増設する必要がない。そのため、簡単且つ低コストで、既存の機械に対して上述の弁構造体１０を新たに導入することが可能である。
【0109】
また図８に示すように、配線Ｎを介して複数の弁コントローラ１７同士を相互に接続してもよい。この場合、統合コントローラ１８が設けられていなくても、配線Ｎを介して弁コントローラ１７間で情報の送受信を行うことができ、そのような情報に基づいて各弁コントローラ１７は対応の駆動部１６を制御することができる。したがって、統合コントローラ１８（図７参照）が設けられていない機械に対しても、簡単且つ低コストで、上述の弁構造体１０を新たに導入することができる。なお、図８に示すように複数の弁コントローラ１７同士を相互に接続する場合であっても、図７に示すような統合コントローラ１８が設けられてもよい。
【0110】
［変形例］
例えば図９に示すように、弁コントローラ１７は、放射方向Ｄｒに関して、基準軸線Ａｘ及び駆動部１６（特に可動部２５）からずれた位置に設けられてもよい。この場合にも、駆動部１６の可動部２５は駆動電流に応じて基準軸線Ａｘ上を移動し、弁コントローラ１７は駆動部１６によって支持されている。すなわち図９に示す弁構造体１０では、弁コントローラ１７は弁ハウジング２０を介して駆動部１６によって支持されており、駆動部１６及び弁コントローラ１７は物理的に一体的に構成されている。これにより、軸方向Ｄｘに関する弁構造体１０の大型化を防ぐことができる。
例えば図９に示すように、弁コントローラ１７は、放射方向Ｄｒに関して、基準軸線Ａｘ及び駆動部１６（特に可動部２５）からずれた位置に設けられてもよい。この場合にも、駆動部１６の可動部２５は駆動電流に応じて基準軸線Ａｘ上を移動し、弁コントローラ１７は駆動部１６によって支持されている。すなわち図９に示す弁構造体１０では、弁コントローラ１７は弁ハウジング２０を介して駆動部１６によって支持されており、駆動部１６及び弁コントローラ１７は物理的に一体的に構成されている。これにより、軸方向Ｄｘに関する弁構造体１０の大型化を防ぐことができる。
【0111】
また図４Ａ～図５Ｃには、所望圧の圧油を油圧アクチュエータＡに供給するための電磁比例弁によって構成される弁部１５が示されているが、弁部１５は他の機能を持つ弁によって構成されてもよい。例えば、駆動部１６に供給される駆動電流に応じて油路内の圧油の流れ方向を切り換えることができる方向切換弁によって、弁部１５を構成してもよい。例えば、駆動電流に応じてプッシュロッド３０（可動部２５）の突出量を制御することで、スプール本体の位置を調整して圧油の流れ方向を切り換えることができるスプール式の方向切換弁によって、弁部１５が構成されてもよい。なお、そのような方向切換弁の典型的な構造は既知であるため図示は省略する。
【0112】
本発明は、上述の実施形態及び変形例には限定されない。例えば、上述の実施形態及び変形例の各要素に各種の変形が加えられてもよいし、実施形態及び変形例が部分的に組み合わせられてもよい。また、本発明によって奏される効果も上述の効果に限定されず、具体的な構成に応じた特有の効果が発揮される。
【符号の説明】
【0113】
１０ 弁構造体
１５ 弁部
１６ 駆動部
１７ 弁コントローラ
１８ 統合コントローラ
２０ 弁ハウジング
２１ 基部
２５ 可動部
２６ 駆動ハウジング
２７ 電磁石
２８ プランジャー
２９ ばね
３０ プッシュロッド
３１ プランジャーストッパ
３２ ばねストッパ
３３ 端位置ストッパ
５１ 処理部
５２ 記憶部
５３ 入力部
５４ 駆動電流供給部
５５ 出力部
５６ 情報出力部
５７ 異常出力部
７１ 電源
７２ 他のコントローラ
７３ センサ
７４ 表示デバイス
７５ 警報デバイス
Ａ 油圧アクチュエータ
Ａｘ 基準軸線
Ｄｒ 放射方向
Ｄｘ 軸方向
Ｄｘ１ 順軸方向
Ｄｘ２ 逆軸方向
Ｎ 配線
Ｐ 油圧源
Ｓｓ 密閉空間
Ｔ 排液部
１５ 弁部
１６ 駆動部
１７ 弁コントローラ
１８ 統合コントローラ
２０ 弁ハウジング
２１ 基部
２５ 可動部
２６ 駆動ハウジング
２７ 電磁石
２８ プランジャー
２９ ばね
３０ プッシュロッド
３１ プランジャーストッパ
３２ ばねストッパ
３３ 端位置ストッパ
５１ 処理部
５２ 記憶部
５３ 入力部
５４ 駆動電流供給部
５５ 出力部
５６ 情報出力部
５７ 異常出力部
７１ 電源
７２ 他のコントローラ
７３ センサ
７４ 表示デバイス
７５ 警報デバイス
Ａ 油圧アクチュエータ
Ａｘ 基準軸線
Ｄｒ 放射方向
Ｄｘ 軸方向
Ｄｘ１ 順軸方向
Ｄｘ２ 逆軸方向
Ｎ 配線
Ｐ 油圧源
Ｓｓ 密閉空間
Ｔ 排液部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】