JP2008002663A - スプール弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スプールを回転止め状態に保持できる上に、その全長寸法を短くし、装置の小型、軽量化を図ることができるようにする。
【解決手段】 スプール２１の一側に設けた突出軸部２５と蓋体２７Ａとの間には、スプール２１がスプール摺動穴１３内で回転するのを抑えるため可動ガイド３６等からなる回転防止機構３５を設ける構成とする。この場合、蓋体２７Ａ内に廻止め状態で嵌合して設けた可動ガイド３６を、スプール２１の摺動変位に追従して軸方向に移動させると共に、可動ガイド３６の内周側に設けたガイド穴３６Ｂを、スプリング３７によりスプール２１の突出軸部２５に挿嵌した状態に保つ。また、可動ガイド３６が突出軸部２５に対して相対変位するのをスプリング３７により許しつつ、抜止め状態に保つ構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に設けられ方向制御弁、圧力制御弁または流量制御弁等として好適に用いられるスプール弁装置に関する。

一般に、油圧ショベル等の建設機械では、例えば油圧ポンプ等の油圧源から油圧アクチュエータ（例えば、油圧モータ、油圧シリンダ等）に圧油を給排するため、該油圧アクチュエータと油圧源との間に方向制御弁等のスプール弁装置を設ける構成としている。

そして、この種の従来技術によるスプール弁装置は、スプール摺動穴および該スプール摺動穴に連通する複数の油通路が設けられた弁ハウジングと、該弁ハウジングのスプール摺動穴内に挿嵌され前記複数の油通路の間を連通，遮断するスプールと、該スプールの軸方向両側に位置して前記弁ハウジングに設けられ内部に該スプールを軸方向に駆動するためのパイロット油室を形成する左，右の蓋体と、該左，右の蓋体のうちいずれか一方の蓋体に設けられ前記スプールがスプール摺動穴内で回転するのを抑える回転止め部材とを備えている（例えば、特許文献１，２参照）。

即ち、スプール弁装置には、スプールの外周側に各油通路の間を連通，遮断するためのランドが形成されると共に、該ランドには所謂切欠きからなるノッチが形成されている。そして、前記油通路の間がノッチを介して連通するときには、このノッチを圧油が噴流状態で通過するので、その流速または流れ方向に影響されてスプールは軸心を中心とした回転（自転）力を受けることがある。

これにより、スプールが回転すると、スプール自身や該スプールが挿嵌された弁ハウジングのスプール摺動穴に早期に摩耗、損傷が生じるため、弁ハウジングの一方側に設けた蓋体とスプールとの間には回転止め部材を設け、例えばスプールの軸方向一側に設けた平坦面からなる面取り部に回転止め部材を摺接させることにより、スプールの回転を規制（廻止め）する構成としている。

特開平８−６１５２１号公報 特開平８−２１９３００号公報

ところで、上述した従来技術では、例えば蓋体の内周側に回転止め部材を固定して設け、スプールの一側に設けた平坦な面取り部に回転止め部材を摺接させる構成としているため、スプールの面取り部を全ストローク長にわたる長さに形成する必要があり、これによってスプール弁装置の全長寸法が余分に大きくなるという問題がある。

即ち、弁ハウジングのスプール摺動穴内に設けたスプールは、その中立位置から左方向にストローク長Ｌをもって摺動変位すると共に、中立位置から右方向にもストローク長Ｌをもって摺動変位する。このため、スプールの面取り部を中立位置から左，右の両方向にストローク可能な長さ（２×Ｌ）よりも長尺に形成する必要がある（例えば、図１１に示す比較例参照）。

しかも、この面取り部を外側から取囲む蓋体は、スプールが蓋体内に進入する方向（例えば、左方向）にストロークするときにも、スプールの端面（面取り部側の端面）との間に常に隙間を確保する必要があるため、蓋体の軸方向長さは、少なくとも寸法（３×Ｌ）よりも長尺に形成する必要が生じる。

このため、スプールの廻止め（回転止め）を行うタイプのスプール弁装置は、回転止めを行わないタイプのスプール弁装置に比較して、蓋体を含めた全長寸法が余分に長くなってしまい、装置の小型、軽量化を実現することができないという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、スプールを回転止め状態に保持できる上に、その全長寸法を短くすることができ、小型、軽量化を実現することができるようにしたスプール弁装置を提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明は、スプール摺動穴および該スプール摺動穴に連通する複数の油通路が設けられた弁ハウジングと、該弁ハウジングのスプール摺動穴内に挿嵌され前記複数の油通路の間を連通，遮断するスプールと、該スプールの軸方向両側に位置して前記弁ハウジングに設けられ内部に該スプールを軸方向に駆動するためのパイロット油室を形成する左，右の蓋体と、該左，右の蓋体のうちいずれか一方の蓋体側に設けられ前記スプールがスプール摺動穴内で回転するのを抑える回転止め手段とを備えてなるスプール弁装置に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記回転止め手段を、前記一方の蓋体と前記スプールとの間に位置して前記蓋体内に廻止め状態で嵌合されると共に前記スプールに追従して軸方向に移動する可動ガイドにより構成したことにある。

また、請求項２の発明によると、前記スプールには、軸方向一方側の端面から前記一方の蓋体内に向けて軸方向に突出し前記可動ガイドが廻止め状態で挿嵌される突出軸部を設け、前記蓋体と可動ガイドとの間には、該可動ガイドを前記スプールの端面に向けて常時付勢すると共に該可動ガイドを抜止め状態に保つスプリングを設ける構成としている。

一方、請求項３の発明によると、前記スプールには、軸方向一方側の端面から前記一方の蓋体内に向けて軸方向に突出し前記可動ガイドが廻止め状態で挿嵌される突出軸部を設け、該突出軸部の先端側には、前記可動ガイドを抜止め状態に保持する抜止め部材を設ける構成としている。

また、請求項４の発明によると、前記スプールの突出軸部には軸方向に平行に延びる平坦な面取り部を設け、前記一方の蓋体には前記パイロット油室が形成された内周側に平坦面部を設け、前記可動ガイドは、前記突出軸部の面取り部と前記蓋体の平坦面部とにより廻止め状態に保持される構成としている。

上述の如く、請求項１に記載の発明によれば、スプールがスプール摺動穴内で回転するのを抑える回転止め手段は、一方の蓋体とスプールとの間に位置して前記蓋体内に廻止め状態で嵌合されると共に前記スプールに追従して軸方向に移動する可動ガイドを用いて構成しているので、スプールが中立位置から一方向（例えば、右方向）にストロークするときには、例えばスプールに設けた突出軸部を可動ガイドに対して軸方向に摺動変位（相対変位）させ、突出軸部と可動ガイドとによってスプールの回転を止めることができる。また、スプールが中立位置から他方向（例えば、左方向）にストロークするときには、蓋体の内周面に沿って可動ガイドを摺動変位させることにより、例えばスプールの突出軸部と可動ガイドとを蓋体内で一体に軸方向移動（変位）させることができ、このときにもスプールの回転を抑えることができる。

従って、蓋体内で可動ガイドが軸方向に移動（摺動変位）する寸法分だけ、スプールの突出軸部を短尺に形成することができ、スプール弁装置の全長寸法を短くすることができる。しかも、弁ハウジングのスプール摺動穴内でスプールが回転するのを抑えることができ、スプールの外周面またはスプール摺動穴が早期に摩耗、損傷される等の問題を解消することができる。これにより、スプールの回転止めを行うタイプのスプール弁装置であっても、装置の小型、軽量化を実現することができる。

また、請求項２に記載の発明によると、スプールには、軸方向一方側の端面から一方の蓋体内に向けて軸方向に突出する突出軸部を設け、前記蓋体と可動ガイドとの間には、該可動ガイドを前記スプールの端面に向けて常時付勢するスプリングを設ける構成としているので、前記突出軸部が設けられるスプールの軸方向一方側の端面に対して、可動ガイドを弾性的に押付けるようにスプリングで付勢でき、可動ガイドの内周側を突出軸部に挿嵌した状態で抜止めした状態に保つことができる。そして、スプリングにより可動ガイドをスプールの端面に押付けた状態では、スプールの突出軸部と可動ガイドとを一体に変位させ、スプールの回転を抑えることができる。

一方、請求項３に記載の発明では、突出軸部の先端側に設けた抜止め部材により可動ガイドを突出軸部に対して抜止め状態に保持する構成としているので、例えばスプールの突出軸部が可動ガイドの内周側から抜出す方向に相対変位するときにも、抜止め部材により可動ガイドの抜止めを行うことができ、可動ガイドを突出軸部に挿嵌した状態に保つことができる。

また、請求項４に記載の発明によると、スプールの突出軸部には面取り部を設け、一方の蓋体には内周側に平坦面部を設ける構成としているので、可動ガイドの内周側を突出軸部に挿嵌した状態で前記面取り部により廻止め状態に保つことができ、可動ガイドの外周側は前記蓋体の平坦面部により廻止めした状態に保つことができる。これにより、スプールの突出軸部を可動ガイドを介して蓋体内で軸方向移動（変位）させつつ、廻止め状態に保持することができ、弁ハウジングのスプール摺動穴内でスプールが回転するのを抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態によるスプール弁装置を、油圧シリンダ用の方向制御弁に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

ここで、図１ないし図１０は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１はタンク２と共に油圧源を構成する油圧ポンプで、該油圧ポンプ１は、例えば油圧ショベルの原動機（図示せず）によって回転駆動され、タンク２内から吸込んだ作動油を高圧の圧油としてポンプ管路３内に吐出するものである。そして、ポンプ管路３内に吐出された圧油は、後述の方向制御弁１１等を介して油圧シリンダ５等に供給され、油圧シリンダ５からの戻り油は、方向制御弁１１側からタンク管路４を介してタンク２へと環流するように排出される。

５は油圧アクチュエータを構成する作業用の油圧シリンダで、該油圧シリンダ５は、例えば油圧ショベルの作業装置（図示せず）に設けられるブームシリンダ、アームシリンダまたはバケットシリンダ等を構成するものである。そして、油圧シリンダ５は、チューブ６内がピストン７により２つの油室８Ａ，８Ｂに画成され、基端側がピストン７に固着されたロッド９は、その先端側がチューブ６外に突出している。

１０Ａ，１０Ｂは油圧シリンダ５の油室８Ａ，８Ｂに接続された一対の給排管路で、該給排管路１０Ａ，１０Ｂは、例えば可撓性ホース等の油圧配管により構成され、後述する弁ハウジング１２の圧油給排路１８Ａ，１８Ｂに接続されている。そして、給排管路１０Ａ，１０Ｂは、油圧ポンプ１からの圧油を後述の方向制御弁１１等を介して油圧シリンダ５に給排することにより、油圧シリンダ５のロッド９をチューブ６から伸縮動作させるものである。

１１は油圧ポンプ１、タンク２と油圧シリンダ５との間に設けられたスプール弁装置としての方向制御弁で、該方向制御弁１１は、後述の弁ハウジング１２、スプール２１、蓋体２７Ａ，２７Ｂ等により構成されている。そして、方向制御弁１１は、スプール２１を図１に示す中立位置から図６，図７に示す切換位置にそれぞれ摺動変位させることにより、油圧シリンダ５に給排する圧油の方向を切換えるものである。

１２は方向制御弁１１の弁本体を構成する弁ハウジングで、該弁ハウジング１２には、図１に示す如く左，右方向に延びたスプール摺動穴１３と、該スプール摺動穴１３の軸方向に離間しスプール摺動穴１３の周壁側に環状溝として形成された左，右の油溝１４Ａ，１４Ｂと、全体として逆Ｕ字形状をなし左，右の両端側が油溝１４Ａ，１４Ｂを介してスプール摺動穴１３に連通する連絡通路１５等とが設けられている。

また、弁ハウジング１２には、スプール摺動穴１３の周壁側で油溝１４Ａ，１４Ｂよりも軸方向の外側となる位置に他の油溝１６Ａ，１６Ｂが形成され、該油溝１６Ａ，１６Ｂよりもさらに軸方向の外側となる位置には別の油溝１７Ａ，１７Ｂ等が設けられている。そして、これらの油溝１７Ａ，１７Ｂは、それぞれタンク管路４を介してタンク２に接続され、タンク側の油通路（油圧源側の油通路）を構成するものである。

一方、弁ハウジング１２には、スプール摺動穴１３の左，右両側に位置してシール用の座ぐり面１２Ａ，１２Ｂが図１、図７、図９等に示すように浅底の凹面として形成され、この座ぐり面１２Ａ，１２Ｂ内には、後述のＯリング３８が蓋体２７Ａ，２７Ｂとの間に位置して装着されている。

また、弁ハウジング１２には、図１、図６、図７に示すように座ぐり面１２Ｂの位置から後述の蓋体２７Ｂ内に向けて突出する筒状突部１２Ｃが設けられ、該筒状突部１２Ｃの外周側には、蓋体２７Ｂの基端側が嵌合して取付けられるものである。ここで、筒状突部１２Ｃの内周は、スプール摺動穴１３の一部を構成している。そして、この筒状突部１２Ｃは、例えば後述のスプール２１が図７に示す如く左方向に摺動変位したときに、後述のばね受３３が当接され、このばね受３３を介して戻しばね３２のばね力を受承するものである。

１８Ａ，１８Ｂは弁ハウジング１２に設けられた左，右の圧油給排路で、該圧油給排路１８Ａ，１８Ｂは、スプール摺動穴１３の周壁側で左，右の油溝１６Ａ，１６Ｂに連通し、これらの油溝１６Ａ，１６Ｂと共にアクチュエータ側の油通路を構成するものである。そして、圧油給排路１８Ａ，１８Ｂは、油圧シリンダ５の油室８Ａ，８Ｂに給排管路１０Ａ，１０Ｂを介して接続されている。

１９は弁ハウジング１２に設けられた高圧通路で、該高圧通路１９は、図１中に点線で示すように油圧ポンプ１にポンプ管路３を介して接続され、油圧ポンプ１から吐出された圧油が供給される。そして、高圧通路１９には、連絡通路１５との間にチェック弁２０が設けられている。

ここで、該チェック弁２０は、高圧通路１９から連絡通路１５に向けて圧油が流通するのを許し、逆向きの流れを阻止する。そして、連絡通路１５は、チェック弁２０を介して高圧通路１９に接続されることにより、左，右の油溝１４Ａ，１４Ｂと共にポンプ側の油通路（油圧源側の油通路）を構成するものである。

２１は方向制御弁１１のスプールで、該スプール２１は、弁ハウジング１２のスプール摺動穴１３内に挿嵌され、後述のパイロット油室２９Ａ，２９Ｂに供給されるパイロット圧に従ってスプール摺動穴１３内を左，右方向に摺動変位するものである。また、スプール２１には、その軸方向中間部（中央部）から左，右両側に離間して一対の切換ランド２２Ａ，２２Ｂが形成されている。

そして、切換ランド２２Ａ，２２Ｂのうち左側の切換ランド２２Ａは、図１に示す如くスプール２１が中立位置にあるときに油溝１４Ａ，１６Ａ間を遮断し、図６に示す如くスプール２１が中立位置から右方向に変位したときには、油溝１４Ａ，１６Ａの間を連通させる。また、右側の切換ランド２２Ｂは、図１に示す如くスプール２１が中立位置にあるときに油溝１４Ｂ，１６Ｂ間を遮断し、図７に示す如くスプール２１が中立位置から左方向に変位したときには、油溝１４Ｂ，１６Ｂの間を連通させるものである。

２３Ａ，２３Ｂはスプール２１の両端側に設けられた左，右の端部ランドで、該端部ランド２３Ａ，２３Ｂは、切換ランド２２Ａ，２２Ｂから左，右に離間した位置に設けられ、その外周側には所謂切欠きからなるノッチ２４Ａ，２４Ｂが形成されている。そして、端部ランド２３Ａ，２３Ｂは、アクチュエータ側の油溝１６Ａ，１６Ｂとタンク側の油溝１７Ａ，１７Ｂとの間をノッチ２４Ａ，２４Ｂを介して連通，遮断するものである。

即ち、スプール２１が図７に示すように中立位置から左方向に変位したときには、アクチュエータ側の油溝１６Ａがタンク側の油溝１７Ａに端部ランド２３Ａとノッチ２４Ａを介して連通する。これにより、油圧シリンダ５の油室８Ａから排出される戻り油は、圧油給排路１８Ａ、油溝１６Ａ、端部ランド２３Ａ、ノッチ２４Ａ、油溝１７Ａを介してタンク２側に環流（排出）されるものである。

また、スプール２１が図６に示すように右方向に変位したときには、アクチュエータ側の油溝１６Ｂがタンク側の油溝１７Ｂに端部ランド２３Ｂとノッチ２４Ｂを介して連通する。これにより、油圧シリンダ５の油室８Ｂから排出される戻り油は、圧油給排路１８Ｂ、油溝１６Ｂ、端部ランド２３Ｂ、ノッチ２４Ｂ、油溝１７Ｂを介してタンク２側に環流（排出）されるものである。

２５はスプール２１の左側端面から軸方向に突出して設けられた突出軸部で、該突出軸部２５は、スプール２１の端部ランド２３Ａ側に一体形成され、後述の蓋体２７Ａ内に向けて軸方向に寸法Ｈ（図８参照）をもって突出している。そして、突出軸部２５の軸方向長さ（寸法Ｈ）は、例えばスプール２１が中立位置から右方向（または左方向）に摺動変位するときのストローク長Ｌ（図９参照）に対し、下記の数１式に示す如く寸法ａ（例えば、ａ＝１〜３ｍｍ）だけ長く形成されている。なお、スプール２１が中立位置から左，右の両方向にストロークするときの全ストローク長は、（２×Ｌ）なる寸法に設定されるものである。

ここで、突出軸部２５には、例えば図２に示す如く上，下で対向する位置に平坦面からなる面取り部２５Ａ，２５Ａが形成され、該各面取り部２５Ａは、突出軸部２５の全長にわたって互いに平行に延びている。そして、この面取り部２５Ａは、非円形な摺動部を構成し、後述の可動ガイド３６を廻止めしつつ、可動ガイド３６が軸方向に相対変位するのを許すものである。

２６は突出軸部２５との間に位置してスプール２１の端面に形成された環状の段差面で、該段差面２６は、図２に示すように端部ランド２３Ａの左側端面を形成し、後述の可動ガイド３６が面接触状態で当接されるものである。また、スプール２１が図９に示す如く右方向に大きくストロークしたときには、段差面２６が可動ガイド３６の端面から軸方向に離間される。

２７Ａ，２７Ｂはスプール２１と共に方向制御弁１１を構成する左，右の蓋体で、該蓋体２７Ａ，２７Ｂは、スプール摺動穴１３の軸方向（左，右方向）両側に位置して弁ハウジング１２に着脱可能に固定して設けられ、スプール摺動穴１３の両端側を閉塞するものである。また、蓋体２７Ａ，２７Ｂには、例えばパイロット配管（図示せず）等の接続ポート２８Ａ，２８Ｂが設けられ、これらの接続ポート２８Ａ，２８Ｂのうち一方の接続ポート２８Ａは、図８に例示するように軸方向の寸法Ｌ1 をもって形成されている。

また、蓋体２７Ａ，２７Ｂ内には、接続ポート２８Ａ，２８Ｂに連通してパイロット油室２９Ａ，２９Ｂが形成され、このパイロット油室２９Ａ，２９Ｂ内には、例えば油圧ショベルのオペレータが手動操作する減圧弁型パイロット弁等の遠隔操作弁（図示せず）からパイロット圧が供給される。そして、方向制御弁１１のスプール２１は、このときのパイロット圧に従ってスプール摺動穴１３内を左，右方向に摺動変位されるものである。

ここで、左，右の蓋体２７Ａ，２７Ｂのうち左側の蓋体２７Ａには、図２に示す如く内部にパイロット油室２９Ａが形成された周壁（内周）側に、上，下に対向して平坦面部２７Ａ1 ，２７Ａ1 が設けられ、これらの平坦面部２７Ａ1 には、後述の可動ガイド３６が廻止め状態で嵌合される。また、左側の蓋体２７Ａは、図８に示すように軸方向の長さが寸法Ｌt に形成され、この寸法Ｌt は、下記の数２式に示すようにパイロット油室２９Ａの寸法Ｌ2 と接続ポート２８Ａの寸法Ｌ1 との合計値となっている。

一方、図１に示す左，右の蓋体２７Ａ，２７Ｂのうち、右側に位置する蓋体２７Ｂは、左側の蓋体２７Ａよりも長尺に形成されている。そして、右側の蓋体２７Ｂ内には、後述のばね室３０、ストッパ軸３１、戻しばね３２およびばね受３３，３４等が設けられている。また、蓋体２７Ｂには、図１に示す如くばね受３４の端部が当接する環状の段部２７Ｂ1 が設けられている。

３０は蓋体２７Ｂ内に設けられたばね室で、該ばね室３０は、図１、図６、図７に示すように弁ハウジング１２の筒状突部１２Ｃと蓋体２７Ｂの段部２７Ｂ1 との間に位置する蓋体２７Ｂ内の環状空間として形成されている。そして、ばね室３０内には、後述の戻しばね３２がストッパ軸３１およびばね受３３，３４を介して縮装状態で配設されるものである。また、ばね室３０は、後述するストッパ軸３１の頭部３１Ｂ側でパイロット油室２９Ｂと連通し、パイロット油室２９Ｂ内のパイロット圧は、ばね室３０内にも導かれるものである。

３１はスプール２１の右側端部に螺着して設けられたストッパ軸で、該ストッパ軸３１は、一側のねじ部３１Ａがスプール２１に螺着され、蓋体２７Ｂのばね室３０内を軸方向に延びている。また、ストッパ軸３１の他側は、蓋体２７Ｂ内に隙間をもって挿嵌された六角形状の頭部３１Ｂとなり、この頭部３１Ｂは、蓋体２７Ｂ内のばね室３０をパイロット油室２９Ｂと外周側で連通させる。そして、ストッパ軸３１は、例えば図６に示すようにスプール２１が右方向に摺動変位したときのストロークエンドを規制するものである。

３２はスプール２１を中立位置に保持するための戻しばねで、該戻しばね３２は、ストッパ軸３１の外周側にばね受３３，３４を介して挿通され、スプール２１の端面（筒状突部１２Ｃの端面）とストッパ軸３１（蓋体２７Ｂの段部２７Ｂ1 ）との間に予め初期荷重を与えた状態で配設されている。そして、戻しばね３２は、パイロット油室２９Ａ，２９Ｂ内の圧力（パイロット圧）がタンク圧レベルまで低下したときに、スプール２１を中立位置に保持する。

一方、戻しばね３２は、接続ポート２８Ａからのパイロット圧でスプール２１が図６に示す如く右方向に摺動変位するときに、スプール２１の右側端面と蓋体２７Ｂの段部２７Ｂ1 との間で圧縮変形される。また、接続ポート２８Ｂからのパイロット圧でスプール２１が図７に示す如く左方向に摺動変位するときには、筒状突部１２Ｃの端面と頭部３１Ｂの端面との間で戻しばね３２が圧縮変形されるものである。

３５は左側の蓋体２７Ａとスプール２１の突出軸部２５との間に設けられた回転止め手段としての回転防止機構で、該回転防止機構３５は、前述した突出軸部２５の面取り部２５Ａ、蓋体２７Ａの平坦面部２７Ａ1 と、後述する可動ガイド３６、スプリング３７とにより構成されている。そして、回転防止機構３５は、弁ハウジング１２のスプール摺動穴１３内でスプール２１が軸心を中心にして回転するのを規制するものである。

３６は蓋体２７Ａと突出軸部２５との間に設けられた可動ガイドで、該可動ガイド３６は、図２ないし図５に示すように金属板を曲げ加工することにより形成され、その外周側には上，下の折曲げ板部３６Ａ，３６Ａが平坦面形状をなして設けられている。また、可動ガイド３６の内周側には、突出軸部２５の外形状に対応したガイド穴３６Ｂが穿設され、該ガイド穴３６Ｂの上，下には、平坦面形状をなす内板部３６Ｃ，３６Ｃが折曲げ板部３６Ａと同方向に折曲げて形成されている。

ここで、可動ガイド３６の各折曲げ板部３６Ａは、図８に示すように突出軸部２５の軸方向長さ（寸法Ｈ）にほぼ等しい寸法に形成され、蓋体２７Ａの平坦面部２７Ａ1 に廻止め状態で嵌合または摺接するものである（図２参照）。また、可動ガイド３６の各内板部３６Ｃは、折曲げ板部３６Ａよりも軸方向の突出寸法（折曲げ寸法）が小さく形成されている。

そして、可動ガイド３６の各内板部３６Ｃは、ガイド穴３６Ｂを突出軸部２５に挿嵌した状態で面取り部２５Ａに面接触状態で摺接する。これにより、可動ガイド３６のガイド穴３６Ｂと各内板部３６Ｃは、突出軸部２５（スプール２１）が可動ガイド３６に対して相対回転するのを規制しつつ、軸方向で相対移動（変位）するのを許すものである。

また、可動ガイド３６は、スプール２１の段差面２６に面接触状態で当接するように後述のスプリング３７で付勢されている。そして、スプール２１が図９に示す如く右方向に大きくストロークしたときには、可動ガイド３６の外周側が弁ハウジング１２の座ぐり面１２Ａに当接され、可動ガイド３６はスプール２１の段差面２６から軸方向に離間されるものである。

３７は回転防止機構３５の保持部材を構成するスプリングで、該スプリング３７は、例えば付勢力が小さい弱ばね等を用いて構成され、図６ないし図１０に示す如く蓋体２７Ａの底部と可動ガイド３６との間に予め撓み変形（弾性変形）した状態で配設されている。

そして、スプリング３７は、可動ガイド３６のガイド穴３６Ｂを突出軸部２５に挿嵌した状態に保つため、可動ガイド３６をスプール２１の端面となる段差面２６に向けて常時付勢すると共に、可動ガイド３６が突出軸部２５の面取り部２５Ａに沿って軸方向に相対変位するのを許すものである。

３８，３８は弁ハウジング１２と蓋体２７Ａ，２７Ｂとの間をシールするシール部材としてのＯリングで、該Ｏリング３８は、図１、図７、図９等に示すように弁ハウジング１２の座ぐり面１２Ａ，１２Ｂ内に配置され、この座ぐり面１２Ａ，１２Ｂと蓋体２７Ａ，２７Ｂとの間に液密状態で装着されている。

本実施の形態による油圧シリンダ５用の方向制御弁（スプール弁装置）は、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。

まず、方向制御弁１１の左，右両側に設けた蓋体２７Ａ，２７Ｂ内のパイロット油室２９Ａ，２９Ｂには、例えば油圧ショベルのオペレータが手動操作する減圧弁型パイロット弁等の遠隔操作弁からパイロット配管（図示せず）、接続ポート２８Ａ，２８Ｂを介してパイロット圧が供給される。

そして、このときのパイロット圧がタンク圧のレベルまで下がっているときには、図１に示すようにスプール２１が戻しばね３２で中立位置に戻された状態となり、弁ハウジング１２内に設けた左，右の圧油給排路１８Ａ，１８Ｂは、スプール２１の切換ランド２２Ａ，２２Ｂにより油溝１４Ａ，１４Ｂから遮断されると共に、端部ランド２３Ａ，２３Ｂにより油溝１７Ａ，１７Ｂからも遮断された状態となる。

このため、油圧シリンダ５の油室８Ａ，８Ｂは、油圧ポンプ１（高圧管路１９）から遮断される共に、タンク２（タンク管路４）からも遮断され、油圧シリンダ５のロッド９は、チューブ６から伸縮することなく停止状態に保持される。

次に、例えば油圧ショベルのオペレータが油圧シリンダ５を作動するために、前記遠隔操作弁の操作レバーを傾転し、例えば蓋体２７Ａ側のパイロット油室２９Ａ内にパイロット圧を供給すると、スプール２１が図６に示すように戻しばね３２に抗して右方向に摺動変位し、切換ランド２２Ａにより油溝１４Ａ，１６Ａ（連絡通路１５と圧油給排路１８Ａ）の間が連通する。また、スプール２１の端部ランド２３Ｂは、油溝１６Ｂ，１７Ｂ（圧油給排路１８Ｂとタンク管路４）との間をノッチ２４Ｂ等を介して連通させる。

これにより、油圧シリンダ５の油室８Ａには、油圧ポンプ１からの圧油が高圧管路１９、チェック弁２０、連絡通路１５、圧油給排路１８Ａ、給排管路１０Ａを介して供給され、油室８Ｂからの戻り油は、給排管路１０Ｂ、圧油給排路１８Ｂ、スプール２１のノッチ２４Ｂ等を介してタンク管路４からタンク２内に排出される。この結果、油圧シリンダ５のロッド９は、図６中の矢示Ａ方向（伸長方向）に駆動される。

一方、前記遠隔操作弁の操作レバーを中立位置から逆向きに傾転し、例えば蓋体２７Ｂ側のパイロット油室２９Ｂ内にパイロット圧を供給すると、スプール２１が図７に示すように戻しばね３２に抗して左方向に摺動変位し、切換ランド２２Ｂにより油溝１４Ｂ，１６Ｂ（連絡通路１５と圧油給排路１８Ｂ）の間が連通する。また、スプール２１の端部ランド２３Ａは、油溝１６Ａ，１７Ａ（圧油給排路１８Ａとタンク管路４）との間をノッチ２４Ａ等を介して連通させる。

これにより、油圧シリンダ５の油室８Ｂには、油圧ポンプ１からの圧油が高圧管路１９、チェック弁２０、連絡通路１５、圧油給排路１８Ｂ、給排管路１０Ｂを介して供給され、油室８Ａからの戻り油は、給排管路１０Ａ、圧油給排路１８Ａ、スプール２１のノッチ２４Ａ等を介してタンク管路４からタンク２内に排出される。この結果、油圧シリンダ５のロッド９は、図７中の矢示Ｂ方向（縮小方向）に駆動される。

ところで、方向制御弁１１のスプール２１を中立位置から左，右方向に摺動変位（切換操作）したときには、例えば油圧シリンダ５からの戻り油がスプール２１の端部ランド２３Ａ，２３Ｂ等に設けたノッチ２４Ａ，２４Ｂを比較的速い速度で噴流状態となって通過することになる。

このため、ノッチ２４Ａまたは２４Ｂを通過する油液の流速または流れ方向に影響されて、スプール２１は軸心を中心とした回転（自転）力を受けることがあり、スプール２１がスプール摺動穴１３内で回転してしまうと、両者の摺動面等が早期に摩耗、損傷され、装置の耐久性、寿命が低下する原因になる。

そこで、本実施の形態では、左側の蓋体２７Ａとスプール２１の突出軸部２５との間に回転止め手段としての回転防止機構３５を設け、弁ハウジング１２のスプール摺動穴１３内でスプール２１が回転するのを回転防止機構３５により規制する構成としている。

そして、回転防止機構３５は、突出軸部２５の外周に形成した平坦面からなる面取り部２５Ａと、蓋体２７Ａの内周面に形成した平坦面部２７Ａ1 と、外周側の折曲げ板部３６Ａが平坦面部２７Ａ1 に嵌合または摺接し内周側に突出軸部２５の面取り部２５Ａが相対変位可能に挿嵌されるガイド穴３６Ｂを有した可動ガイド３６と、可動ガイド３６のガイド穴３６Ｂを突出軸部２５に挿嵌した状態に保持するスプリング３７とにより構成している。

これにより、スプール２１が図６、図９に示すように中立位置から右方向にストロークするときには、スプール２１の突出軸部２５を可動ガイド３６のガイド穴３６Ｂに対して軸方向に摺動変位（相対変位）させ、突出軸部２５の面取り部２５Ａと可動ガイド３６のガイド穴３６Ｂ、内板部３６Ｃとを廻止め状態で摺動接触させることにより、スプール２１の回転を止めることができる。

しかも、可動ガイド３６をスプール２１の段差面２６に向けてスプリング３７で付勢することにより、可動ガイド３６を突出軸部２５に挿嵌した状態に保つことができ、可動ガイド３６が突出軸部２５の先端側から抜出すのを防ぐことができる。

このため、突出軸部２５の軸方向長さ（寸法Ｈ）を、例えばスプール２１が中立位置から右方向に摺動変位するときのストローク長Ｌ（図９参照）に対して上記の数１式に示す寸法ａ（例えば、ａ＝１〜３ｍｍ程度）だけ長く形成するだけで、可動ガイド３６の抜出しを防ぐことができ、突出軸部２５の寸法Ｈを、可動ガイド３６を用いることによりストローク長Ｌにほぼ等しい長さまで短くすることができる。

また、スプール２１が図７、図１０に示すように中立位置から左方向にストロークするときには、蓋体２７Ａの内周面（平坦面部２７Ａ1 ）に沿って可動ガイド３６の折曲げ板部３６Ａを摺動接触（変位）させることにより、例えばスプール２１の突出軸部２５と可動ガイド３６とを蓋体２７Ａ内で一体に変位させることができ、このときにも突出軸部２５の回転を抑えつつ、可動ガイド３６が突出軸部２５の先端側から抜出すのを防ぐことができる。

このため、蓋体２７Ａ内に設けるパイロット油室２９Ａの寸法Ｌ2 、即ち蓋体２７Ａの内周側に形成する平坦面部２７Ａ1 の長さ寸法Ｌ2 を、下記の数３式に示すように突出軸部２５の寸法Ｈとストローク長Ｌとの合計値にほぼ等しい長さまで短く形成することができる（図１０参照）。

これに対し、図１１に示す比較例（可動ガイドを用いない例）の場合には、スプール２１の回転防止を図るために突出軸部２５′を蓋体２７Ａ′の内周面（平坦面部２７Ａ1 ′）に廻止め状態で嵌合させると、突出軸部２５′の軸方向長さ（寸法Ｈ′）を、ストローク長Ｌの２倍を越える長さ（Ｈ′＞ Ｌ×２）に形成する必要が生じる。そして、これに伴って蓋体２７Ａ′内に設けるパイロット油室２９Ａ′の寸法Ｌ2 ′も、ストローク長Ｌの３倍を越える長さ（Ｌ2 ′＞ Ｌ×３）に形成する必要が生じる。

この結果、図１１に示す比較例にあっては、蓋体２７Ａ′の軸方向の長さ（寸法Ｌt ′）が、本実施の形態で採用した蓋体２７Ａ（図８〜図１０に示す構成）の寸法Ｌt よりも寸法（Ｌt ′−Ｌt ）分だけ長くなり、装置全体の全長寸法も余分に大きくなってしまう。

従って、本実施の形態では、蓋体２７Ａ内で可動ガイド３６が軸方向に移動（摺動変位）する寸法分だけ、スプール２１の突出軸部２５を短尺に形成することができ、図１に示す方向制御弁１１（スプール弁装置）の全長寸法を確実に短くすることができる。

しかも、弁ハウジング１２のスプール摺動穴１３内でスプール２１が回転するのを、可動ガイド３６およびスプリング３７等からなる回転防止機構３５により抑えることができ、スプール２１の外周面またはスプール摺動穴１３が早期に摩耗、損傷される等の問題を解消することができる。これにより、スプール２１の回転止めを行うタイプの方向制御弁１１においても、装置全体の小型、軽量化を実現することができる。

次に、図１２は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、可動ガイドを突出軸部に挿嵌した状態に保持するスプリングを、可動ガイドと同一材料で一体に形成する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、４１は本実施の形態で採用した回転止め手段としての回転防止機構で、該回転防止機構４１は、第１の実施の形態で述べた回転防止機構３５とほぼ同様に、突出軸部２５の面取り部２５Ａ、蓋体２７Ａの平坦面部２７Ａ1 と、後述する可動ガイド４２、スプリング４３とにより構成されている。しかし、この場合の回転防止機構４１は、複数のスプリング４３が可動ガイド４２に一体に形成されている点で相違している。

４２は蓋体２７Ａと突出軸部２５との間に設けられた可動ガイドで、該可動ガイド４２は、第１の実施の形態で述べた可動ガイド３６とほぼ同様に構成され、折曲げ板部４２Ａ、ガイド穴４２Ｂおよび平坦面形状の内板部４２Ｃ等を有している。しかし、この場合の可動ガイド４２は、折曲げ板部４２Ａに後述のスプリング４３が一体形成されている点で異なるものである。

４３，４３は回転防止機構４１の保持部材を構成するスプリングで、該各スプリング４３は、第１の実施の形態で述べたスプリング３７と同様に可動ガイド４２をスプール２１の段差面２６に向けて常時付勢し、可動ガイド４２のガイド穴４２Ｂを突出軸部２５に挿嵌した状態に保つものである。

しかし、この場合のスプリング４３は、可動ガイド４２に一体形成され、折曲げ板部４２Ａの先端側から蓋体２７Ａの底部に向けジグザグ形状をなして延びている。そして、スプリング４３は、先端側が蓋体２７Ａの底部にばね性をもって当接し、可動ガイド４２の端面をスプール２１の段差面２６に弾性的に押付ける構成となっている。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができ、装置全体の小型、軽量化を実現することができる。特に、本実施の形態では、回転防止機構４１のスプリング４３を可動ガイド４２と一体に形成しているので、部品点数を減らして、組立て時の作業性を向上することができる。

次に、図１３は本発明の第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、可動ガイドを突出軸部に挿嵌した状態に保持する保持部材を、可動ガイドの抜止め部材により構成したことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、５１は本実施の形態で採用した回転止め手段としての回転防止機構で、該回転防止機構５１は、第１の実施の形態で述べた回転防止機構３５とほぼ同様に、突出軸部２５の面取り部２５Ａ、蓋体２７Ａの平坦面部２７Ａ1 、可動ガイド３６等により構成されている。しかし、この場合の回転防止機構５１は、後述の抜止め板５２を保持部材として用いることにより、可動ガイド３６を突出軸部２５に対して抜止め状態に保持している点で相違している。

５２は可動ガイド３６の抜止め部材を構成する抜止め板で、この抜止め板５２は、例えば座金（ワッシャ）等の金属平板を用いて形成され、突出軸部２５の先端側端面にボルト５３等の締結部材を用いて着脱可能に固定（締結）されている。そして、抜止め板５２は、その外周側が突出軸部２５から径方向外向きに突出し、可動ガイド３６が突出軸部２５の先端側から抜出すのを規制（抜止め）するものである。

また、締結部材としてのボルト５３は、その頭部が蓋体２７Ａの接続ポート２８Ａ（穴径）よりも小さい外径に形成され、例えばスプール２１が左方向に大きくストロークしたときには、ボルト５３の頭部が接続ポート２８Ａ内に隙間をもって挿入（収容）される構成となっている。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができ、装置全体の小型、軽量化を実現することができる。特に、本実施の形態では、突出軸部２５の先端側端面に固定して設けた抜止め板５２によって、可動ガイド３６を突出軸部２５に対して抜止め状態に保持することができる。

次に、図１４は本発明の第４の実施の形態を示し、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。しかし、本実施の形態の特徴は、スプール２１に設けた突出軸部６１の先端側に止め輪６２を取付けることにより、可動ガイド３６を突出軸部６１に対して抜止め状態に保持する構成としたことにある。

ここで、スプール２１の突出軸部６１は、第１の実施の形態で述べた突出軸部２５とほぼ同様に構成され、平坦面からなる面取り部６１Ａ，６１Ａを有している。しかし、この場合の突出軸部６１は、面取り部６１Ａよりも先端側となる位置に小径な凸部６１Ｂを有し、該凸部６１Ｂの外周側には、止め輪６２が着脱可能に装着される環状溝６１Ｃが形成されている。

そして、止め輪６２は、例えばＥ型またはＣ型の止め輪等により構成され、突出軸部６１の環状溝６１Ｃに径方向外側から差込むように取付けられる。これにより、止め輪６２は、可動ガイド３６を突出軸部６１に対して抜止め状態に保持する抜止め部材（保持部材）を構成するものである。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、スプール２１の回転防止機構６３（回転止め手段）を、蓋体２７Ａの平坦面部２７Ａ1 、可動ガイド３６、突出軸部６１の面取り部６１Ａ、環状溝６１Ｃおよび止め輪６２等によって構成することができ、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

次に、図１５は本発明の第５の実施の形態を示し、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。しかし、本実施の形態の特徴は、スプール２１に設けた突出軸部７１に対し可動ガイド７２を径方向外側から差込むように取付ける構成としたことにある。

ここで、スプール２１の突出軸部７１は、第１の実施の形態で述べた突出軸部２５とほぼ同様に構成され、平坦面からなる面取り部７１Ａ，７１Ａを有している。しかし、この場合の突出軸部７１は、面取り部７１Ａよりも先端側となる位置に抜止め突起７１Ｂを有している。そして、突出軸部７１の抜止め突起７１Ｂは、可動ガイド７２を突出軸部７１に対して抜止め状態に保持する抜止め部材（保持部材）を構成するものである。

また、可動ガイド７２は、第１の実施の形態で述べた可動ガイド３６とほぼ同様に構成され、折曲げ板部７２Ａ、ガイド穴７２Ｂおよび平坦面形状の内板部７２Ｃ等を有している。しかし、この場合の可動ガイド７２は、ガイド穴７２Ｂが開口端７２Ｄの位置で略Ｕ字状に開口した切欠き穴として形成されている点で異なるものである。

そして、可動ガイド７２は、突出軸部７１の面取り部７１Ａに対し径方向外側から差込むように取付けられ、この状態で突出軸部７１に対して軸方向に相対移動できると共に、突出軸部７１からの軸方向の抜出しが抜止め突起７１Ｂによって規制されるものである。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、スプール２１の回転防止機構７３（回転止め手段）を、蓋体２７Ａの平坦面部２７Ａ1 、突出軸部７１の面取り部７１Ａ、抜止め突起７１Ｂおよび可動ガイド７２等により構成することができ、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

なお、前記第５の実施の形態では、可動ガイド７２用の抜止め突起７１Ｂを突出軸部７１に一体に形成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば可動ガイド７２用の抜止め突起（抜止め部材）を突出軸部とは別体に形成し、ボルト、リベット、接着または溶接等の手段を用いて両者を一体化（固定）する構成としてもよい。

また、前記第１の実施の形態では、可動ガイド３６のガイド穴３６Ｂの上，下に、平坦面形状をなす内板部３６Ｃ，３６Ｃを折曲げて形成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば可動ガイドの内周側には非円形のガイド穴のみを設け、内板部等を廃止する構成としてもよい。そして、この場合でも、可動ガイドを突出軸部に対して廻止め状態に保つことができる。また、このような変更は、第２〜第５の実施の形態についても同様に可能である。

一方、前記各実施の形態では、スプール弁装置として油圧シリンダ５用の方向制御弁１１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば油圧モータ等の方向制御弁に適用してもよい。また、これ以外に圧力制御弁、流量制御弁等のスプール弁装置に適用してもよいものである。

本発明の第１の実施の形態による油圧シリンダ用の方向制御弁を示す縦断面図である。 図１中の蓋体、スプールの突出軸部、可動ガイドおよびスプリング等を拡大して示す分解斜視図である。 図２中の可動ガイドを反対側からみた斜視図である。 図３に示す可動ガイドの正面図である。 可動ガイドを図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた断面図である。 方向制御弁のスプールが右方向にストロークした状態を示す図１と同様位置での縦断面図である。 方向制御弁のスプールが左方向にストロークした状態を示す図１と同様位置での縦断面図である。 スプールが中立位置にあるときの突出軸部、可動ガイドおよびスプリング等を示す図１中の要部拡大図である。 スプールが右方向にストロークしたときの突出軸部、可動ガイドおよびスプリング等を示す図６中の要部拡大図である。 スプールが左方向にストロークしたときの突出軸部、可動ガイドおよびスプリング等を示す図７中の要部拡大図である。 比較例によるスプールの回転止めを行う突出軸部と蓋体とを示す拡大断面図である。 第２の実施の形態による回転防止機構をスプールが中立位置にある状態で示す拡大断面図である。 第３の実施の形態による回転防止機構をスプールが中立位置にある状態で示す拡大断面図である。 第４の実施の形態による回転防止機構をスプールが中立位置にある状態で示す拡大断面図である。 第５の実施の形態による回転防止機構の突出軸部と可動ガイドとを示す分解斜視図である。

符号の説明

１ 油圧ポンプ
２ タンク
５ 油圧シリンダ
１１ 方向制御弁（スプール弁装置）
１２ 弁ハウジング
１３ スプール摺動穴
１４Ａ，１４Ｂ，１６Ａ，１６Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ 油溝（油通路）
１５ 連絡通路（油通路）
１８Ａ，１８Ｂ 圧油給排路（油通路）
１９ 高圧通路
２０ チェック弁
２１ スプール
２５，６１，７１ 突出軸部
２５Ａ，６１Ａ，７１Ａ 面取り部
２６ 段差面（スプールの端面）
２７Ａ，２７Ｂ 蓋体
２７Ａ1 平坦面部
２８Ａ，２８Ｂ 接続ポート
２９Ａ，２９Ｂ パイロット油室
３２ 戻しばね
３５，４１，５１，６３，７３ 回転防止機構（回転止め手段）
３６，４２，７２ 可動ガイド
３６Ａ，４２Ａ，７２Ａ 折曲げ板部
３６Ｂ，４２Ｂ，７２Ｂ ガイド穴
３６Ｃ，４２Ｃ，７２Ｃ 内板部
３７，４３ スプリング
５２ 抜止め板（抜止め部材）
５３ ボルト
６１Ｃ 環状溝
６２ 止め輪（抜止め部材）
７１Ｂ 抜止め突起（抜止め部材）

Claims (4)

1. スプール摺動穴および該スプール摺動穴に連通する複数の油通路が設けられた弁ハウジングと、該弁ハウジングのスプール摺動穴内に挿嵌され前記複数の油通路の間を連通，遮断するスプールと、該スプールの軸方向両側に位置して前記弁ハウジングに設けられ内部に該スプールを軸方向に駆動するためのパイロット油室を形成する左，右の蓋体と、該左，右の蓋体のうちいずれか一方の蓋体側に設けられ前記スプールがスプール摺動穴内で回転するのを抑える回転止め手段とを備えてなるスプール弁装置において、
   前記回転止め手段は、前記一方の蓋体と前記スプールとの間に位置して前記蓋体内に廻止め状態で嵌合されると共に前記スプールに追従して軸方向に移動する可動ガイドにより構成したことを特徴とするスプール弁装置。
2. 前記スプールには、軸方向一方側の端面から前記一方の蓋体内に向けて軸方向に突出し前記可動ガイドが廻止め状態で挿嵌される突出軸部を設け、前記蓋体と可動ガイドとの間には、該可動ガイドを前記スプールの端面に向けて常時付勢すると共に該可動ガイドを抜止め状態に保つスプリングを設けてなる請求項１に記載のスプール弁装置。
3. 前記スプールには、軸方向一方側の端面から前記一方の蓋体内に向けて軸方向に突出し前記可動ガイドが廻止め状態で挿嵌される突出軸部を設け、該突出軸部の先端側には、前記可動ガイドを抜止め状態に保持する抜止め部材を設けてなる請求項１に記載のスプール弁装置。
4. 前記スプールの突出軸部には軸方向に平行に延びる平坦な面取り部を設け、前記一方の蓋体には前記パイロット油室が形成された内周側に平坦面部を設け、前記可動ガイドは、前記突出軸部の面取り部と前記蓋体の平坦面部とにより廻止め状態に保持される構成としてなる請求項２または３に記載のスプール弁装置。

Images