JP2005106274A - スライドスプール型弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 射出金型による合成樹脂成形物で製作可能に改善された弁本体を具備したスライドスプール型弁を提供する。
【解決手段】 改善された弁本体は円筒形のボアを有し、そのボアの中間にインサートモールディングで結合されたインサート物を含む。インサート物はボアと同じ直径で連続され、複数のポートのうち１つが開口される中孔部を有し、そのポートが開口された部分からその中孔部の内周面が大径の弁室に拡張されている。このインサート物は通常の製作技法で別途製作された後、弁本体射出金型にあらかじめ固定されることによってインサートモールディング方式で弁本体の合成樹脂成形物に一体に結合される。コスト節減と単純な工程及び生産性向上を通じてスライドスプール型弁の生産コストが大幅に減らせる。
【選択図】図２

Description

本発明は、スライドスプール型弁に係り、特に、弁本体が射出金型による量産可能な構造に改善されたスライドスプール型弁に関する。

公知されたように、スライドスプール型弁は円筒形のすべり面を提供するボアに弁スプールを差し込んだものであって、弁スプールの軸方向への移動操作によって圧縮空気か作動油の流路方向を転換する機能をする。スライドスプール型弁は弁スプールに加わる流体圧力の影響が少ないために変換が容易であり、多様な流体の流れを容易に設計できる特徴があり、３ポート以上の多ポートを有する方向制御用弁に広く使われている。

図１は、特許文献１に開示された一形式の方向制御用弁の主弁として使われた従来のスライドスプール型弁を示した図である。示されたように弁本体１は円筒形のボア２と５つのポートを有している。供給ポートＰと２つの負荷ポートＡ、Ｂ及び２つの排気ポートＲ１、Ｒ２に区分される。５つのポートは軸方向に間隔をおいており、それぞれボア２の内周面に貫通する。ボア２の内周面は各ポートが開口された部分で大径の弁室３に拡張されている。ボア２に挿入された弁スプール４はポートの数と間隔に対応して、スプール軸上にフランジ形状で形成された複数の弁部５を有する。各弁部５の周りはボア２の内周面との間の気密を維持するための弾性体シーリング６で取り囲まれている。図面で７はフィッティング接続のためのブラケットである。

弁スプール４は操作器具（図示せず）によって左または右側に移動後、復帰するように操作される。図１は、弁スプール４が右側に置かれたノーマル状態である。ノーマル状態で、一側の排気ポートＲ１は閉じられており、供給ポートＰは一側の負荷ポートＡと、他側の負荷ポートＢはその他側の排気ポートＲ２とそれぞれ通じる。ノーマル状態で弁スプール４が左側に移動操作されれば、一側の負荷ポートＡは排気ポートＲ１と、供給ポートＰは他側の負荷ポートＢとそれぞれ通じるようになり、その他側の排気ポートＲ２は閉じられる。

弁スプール４の操作器具は弁の駆動方式によって、ソレノイドとバネを利用した直動式、内部または外部パイロット操作式、電子パイロット式など多様である。

弁スプール４の弁部５に取り囲まれた弾性体シーリング６はボア２内周面との間で圧着されて気密を維持するが、この弾性体シーリング６が傷つくか磨耗されれば、流体が漏れて弁として機能を行えなくなる。ボア２内周面に拡張された弁室３は弾性体シーリング６がそこに開口された各ポートを過ぎる時、その開口された部分のエッジによって損傷されることを防止するのに必須である。この拡張された弁室３がなければ、各ポートが開口された部分で弾性体シーリング６の周り全体が均一に加圧されずに開口側に緩くなり、これによってその緩くなった部位がその開口された部分のエッジにかかって損傷されるか脱落される恐れがあるためである。

このようにスライドスプール型弁において、前記ボア２内周面に拡張された弁室３は弾性体シーリング６の損傷防止のために必須であるが、そのような弁室３の形状によって弁本体１は合成樹脂射出による成形が困難な構造的短所を有する。弁本体１は、またその材料として水分などによって腐食されやすい鉄が使用できない。これによって従来のスライドスプール型弁の弁本体は主にアルミニウムダイカストによる鋳造物で製作されてきた。

前述したように、ダイカストによる鋳造物で製作されるスライドスプール型弁の弁本体は、そのコストが高価であり、前述したボア内の弁室を２次加工せねばならないなど難しい工程と生産性低下で低コストに供給できなかった。

米国特許第６,３２５,１０２号明細書

本発明の目的は、スライドスプール型弁の弁本体を簡単に合成樹脂射出成形による量産可能な構造に改善することによって、コストを節減して２次加工を必要とせず、生産性を大幅に向上させて安く供給できるスライドスプール型弁を提供するところににある。

このような目的を達成する発明によるスライドスプール型弁は、円筒形のボアを有し、そのボアに複数のポートが間隔をおいて貫通している弁本体、この弁本体のボア中間に挿入されてそのボアのような直径で連続する形の中孔部とこの中孔部に前記複数のポートのうち１つが開口されており、その開口された部分の内周面が大径に拡張された弁室を有する少なくとも１つのインサート物、前記弁本体のボアとこれに連続した前記インサート物の中孔部に移動操作可能に挿入されてその移動操作によって前記複数のポートを選択的に連結または遮断する弁スプールを具備する。

望ましくは、前記インサート物が前記弁本体との結合力を増大させるために表面処理された被膜を形成するが、さらに望ましくは、そのインサート物がアルミニウムダイカストによる鋳造物であり、前記皮膜はその鋳造物の表面に前記アノダイスによる酸化処理で形成することである。

本発明によるスライドスプール型弁の弁本体はインサートモールディング方式で結合されたインサート物を含むことによって合成樹脂射出成形による量産可能な構造であると同時に、安い材料の使用とややこしい後加工が必要ないなどその生産性が大幅に向上する。インサート物は通常のダイカストによる鋳造後、その中孔部内の弁室の後加工が要求されるが、この場合、材料が少なくてすみ、その中孔部と弁室の加工位置もあまり深くないので、その加工工程は容易であり、コスト上昇要因として大きく作用しない。のみならず、そのインサート物は別途の合成樹脂射出による成形も可能であり、この場合、さらにコストを下げられる。したがって、本発明はスライドスプール型弁の生産コストを大幅に下げるのに効果的である。

一方、前記した実施例のような本発明によるスライドスプール型弁は、弁スプールの弁要素を従来の６つないし８つから４つに減らせられ、スプールの弾性体シーリングに対する損傷を減らすなど最適の設計を通じて弁の寿命及び性能を改善させるにも効果的である。

以下、図面を参照して本発明の望ましい実施例を説明する。

図２は、本発明によるスライドスプール型弁であって、空圧用５ポート弁で構成した実施例を示す図面である。この図面において、１０は弁本体、２０はインサート物、３０は弁スプールである。ここで、弁本体１０は合成樹脂成形物であり、この弁本体１０内のインサート物２０は別途製作された後、その弁本体１０の射出金型内にあらかじめ固定されてインサートモールディング方式で成形することによって弁本体１０内に結合されたものである。このインサート物２０は通常の製作技法であるアルミニウムダイカストによる鋳造物であるか他の射出金型による合成樹脂成形物でありうる。

弁本体１０は、円筒形のボア１１を有し、インサート物２０はそのボア１１と同じ直径で連続する形の中孔部２１を有する。弁本体１０のボア１１には全て５つのポート、すなわち、供給ポートＰと２つの負荷ポートＡ、Ｂ及び２つの負荷ポートＲ１、Ｒ２が軸方向に間隔をおいて貫通しており、そのうち供給ポートＰを除外した残りのポートがそのボア１１に直接通じ、その供給ポートＰはインサート物２０の中孔部２１に通じる。

弁本体１０のボア１１両端部は大径であり、かつ外側に直径が大きくなるテーパ状の弁室１２，１２’で形成されており、そこに排気ポートＲ１及びＲ２がそれぞれ開口されている。ボア１１内周面と弁室１２，１２’境界の段差部エッジ１３、１３’は丸い面で形成されている。テーパ状の弁室１２，１２’は弁本体の射出成形後、脱型を容易にすると同時に後述する弁スプールの弁要素を減らせる最適の条件を提供する。そして、丸い段差部エッジ１３、１３’は後述する弁スプールの弁部に取り囲まれる弾性体シーリングの損傷を効果的に防止する。

インサート物２０の中孔部２１内周面は前記５つのポートのうち中央に位置した供給ポートＰの位置から大径の弁室２３に拡張され、そこに供給ポートＰと連通する連通孔２２が形成されている。そして、その中孔部２１の内周面と拡張された弁室２３境界の段差部エッジ２４、２４’は後述する弾性体シーリングの損傷を効果的に防止するために丸い面で形成されている。

インサート物２０は外側面エッジ側に形成された凹凸部２５、２５’を有する。その凹凸部２５、２５は周囲にモールディングされる弁本体１０と遊動のない堅固な結合のためのものである。

弁スプール３０は軸の周りにフランジ状で形成された複数の弁部３１を有する。各弁部３１の周りは前記した弁本体のボア１１内周面とインサート物２０の中孔部２１内周面との気密維持のための弾性体シーリング３２で取り囲まれている。本実施例に適用される弁スプール３０の弁部３１は４つであり、そのうち、中間の２つは前記インサート物２０の中孔部２１内周面を移動しながら供給ポートＰに対して負荷ポートＡとＢとを交互に開閉するためのものであり、残りは弁本体１０のボア１１内周面を移動しながら一側の負荷ポートＡと排気ポートＲ１間、そして他側の負荷ポートＢと排気ポートＲ２間をそれぞれ開閉するためのものである。

前記実施例によるスライドスプール型弁の弁スプールは通常の操作手段によって左側または右側に移動操作される。図２は、スプール３０が右側に移動しているノーマル状態である。ノーマル状態で、一側の排気ポートＲ１は閉じられており、供給ポートＰは一側の負荷ポートＡと、他側の負荷ポートＢはその他側の排気ポートＲ２とそれぞれ通じる。ノーマル状態で弁スプール３０が左側に移動操作されれば、一側の負荷ポートＡは排気ポートＲ１と、供給ポートＰは他側の負荷ポートＢとそれぞれ通じるようになり、その他側の排気ポートＲ２は閉じられる。

図３は、本発明の望ましい他の実施例として弁本体の主要部を示す。本実施例によるスライドスプール型弁の弁本体１０はアノダイスによって表面処理されたインサート物２０を含む。そのアノダイスで表面処理されたインサート物２０はアルミニウムダイカストによる鋳造物であって、その鋳造後、アノダイスによって酸化処理された被膜２６を有する。被膜２６はインサート物２０の自体強度を高めると同時に、微細孔質としてその周囲にモールディングされる前記弁本体１０との結合力及び気密性を増大させる。すなわち、半永久的にその間のスキ間で流体が流出される問題を解決する。前記アノダイスは弁本体１０の材料及び要求される強度などを考慮して通例的な方法で行われるものである。

以上本発明の望ましい実施例を上げる詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、多様な変形及び均等な他の実施例が可能である。例えば、本発明の望ましい実施例で分離された液滴を静電気力によって吐出されると示されているが、前述したように液滴を他の方法によってもノズル外部に吐出されうる。すなわち、本発明はノズル内部でインクから所定体積の液滴を分離させ、これをノズルの出口側に移動させるのにその特徴がある。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲によって定められねばならない。

以上の実施例は空圧用５ポート２位置弁に関するものであるが、本発明はより多いか少ない数のポートを配置した弁にも適用可能であり、弁仕様によって１つの弁本体に２以上のインサート物が具備されるか、インサート物に２つ以上のポートが連通される形態で設計可能である。そして、本発明は油圧用弁にも適用または応用できる。

従来のスライドスプール型弁を示す断面図である。 本発明の実施例によるスライドスプール型弁の断面図である。 本発明の他の実施例によるスライドスプール型弁の主要部断面図である。

符号の説明

１０ 弁本体
１１ ボア
１２、１２’ 弁室
１３、１３’、２４、２４’ 段差部エッジ
２０ インサート物
２１ 中孔部
２２、２３ 弁室
２５、２５’ 凹凸部
３０ 弁スプール
３１ 弁部
３２ 弾性体シーリング
Ａ、Ｂ 負荷ポート
Ｐ 供給ポート
Ｒ１、Ｒ２ 排気ポート

Claims (8)

1. 円筒形のボアを有し、そのボアに複数のポートが間隔をおいて貫通している弁本体、この弁本体のボア中間に挿入されてそのボアに連続する形の中孔部と、この中孔部に前記複数のポートのうち１つが開口されており、その開口された部分の内周面が大径に拡張された弁室を有する少なくとも１つのインサート物、前記弁本体のボアとそれに連続した前記インサート物の中孔部に移動操作可能に挿入されてその移動操作によって前記複数のポートを選択的に連結または遮断する弁スプールが具備されているスライドスプール型弁。
2. 前記弁本体のボア両端部がその内周面より大径で拡張され、外側に直径が大きくなるテーパ状の弁室に具備され、その弁室に前記複数のポートのうち１つが開口されていることを特徴とする請求項１に記載のスライドスプール型弁。
3. 前記ボア内周面と前記テーパ状の弁室境界の段差部エッジが丸い面で形成されていることを特徴とする請求項２に記載のスライドスプール型弁。
4. 前記インサート物の中孔部内周面と前記弁室境界の段差部エッジが丸い面で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスライドスプール型弁。
5. 前記インサート物が前記した弁本体との間に遊動のない結合のためにその外側面の少なくとも一部分に凹凸部を有していることを特徴とする請求項１に記載のスライドスプール型弁。
6. 前記複数のポートが１つの供給ポートとこの供給ポート両側に位置する２つの負荷ポート及び各負荷ポートに両側に１つずつ位置する２つの排気ポートとを含む５つのポートで具備され、そのうち供給ポートが前記インサート物の弁室に通じることを特徴とする請求項１に記載のスライドスプール型弁。
7. 前記インサート物が前記弁本体との結合力を増大させるために表面処理された被膜を有していることを特徴とする請求項１または５に記載のスライドスプール型弁。
8. 前記インサート物がアルミニウムダイカストによる鋳造物であり、前記被膜がその鋳造物の表面にアノダイスによる酸化処理で形成されたことを特徴とする請求項７に記載のスライドスプール型弁。

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