JP2009108979A - 流体圧機器に用いられるスプリング構造 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力流体の流通方向に関わらず該圧力流体を流通させることを可能とし、且つ、部品点数の削減を図りつつ、流体圧機器の組付性を向上させる。
【解決手段】管継手５０を構成するソケット５２と弁機構６２のバルブ１１０との間にバルブスプリング１１２が介装され、前記バルブ１１０をプラグ５４側に付勢している。このバルブスプリング１１２は、バルブ１１０とソケットとの間に介装される大径部１１２ａと、該大径部１１２ａの内部に設けられ、該大径部１１２ａに対して小径で形成される小径部１１２ｂとを有し、前記小径部１１２ｂのばね定数が、大径部１１２ａのばね定数に対して大きく設定される。そして、プラグ５４側からソケット５２側に向かって圧力流体が流通し、バルブ１１０が前記プラグ５４から離間する方向に変位する際、前記バルブ１１０の端部が小径部１１２ｂに当接して保持されることにより、その変位が規制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力流体の供給状態に応じて変位する変位体を有した流体圧機器に用いられるスプリング構造に関する。

従来から、例えば、流体圧機器として、接続又は分離可能なソケット及びプラグを有する管継手が知られている。この管継手は、ソケット及びプラグが同軸上に設けられ、その内部には圧力流体の流通可能な流体通路が形成されると共に、前記ソケットにおける流体通路には、軸線方向に沿って変位自在な弁体が設けられる。また、ソケットには、該ソケットの内壁面と弁体との間にスプリングが設けられ、前記弁体をプラグ側に向かって付勢し、流体通路に臨む弁座に着座させている。そして、ソケットにプラグが接続されることにより、該プラグによって弁体がスプリングの弾発力に抗して押圧され、弁座から離間して流体通路が連通する（例えば、特許文献１参照）。

特許第２７３２０１７号明細書

ところで、特許文献１に係る従来技術においては、ソケット側からプラグ側へと圧力流体を流通させる構成とし、この場合、螺旋状に形成されたスプリングの間を通じて圧力流体を流通させている。しかしながら、このような構成を有する管継手において、圧力流体を所望の流通方向とは逆方向となるプラグ側からソケット側へと流通させた場合、該圧力流体によって弁体がスプリングを圧縮する方向へと押圧され、圧縮されたスプリングによって流体通路が閉塞されてしまう。そのため、この上述した管継手では、ソケット側からプラグ側の一方向にしか圧力流体を流通させることができない。そのため、圧力流体を反対方向に流通させたい場合には、別の管継手を準備する必要が生じて煩雑であると共に、そのための設備コストも増大してしまうという問題がある。

また、圧力流体を反対方向に流通させた際、弁体の変位を規制可能なストッパを設け、スプリングによる流体通路の遮断を防止することが想定されるが、前記ストッパを設けることによって部品点数の増大を招くと共に、組付工数が増大してしまうという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、圧力流体の流通方向に関わらず該圧力流体を流通させることを可能とし、且つ、部品点数の削減を図りつつ、組付性を向上させることが可能な流体圧機器に用いられるスプリング構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、一組のポートが形成されたボディを有する流体圧機器において、該圧力流体の供給状態に応じて変位する変位体を前記ボディの内部に備え、前記変位体を軸線方向に沿って付勢するための流体圧機器に用いられるスプリング構造であって、
スプリングは、巻回されたコイルからなり、前記変位体とボディとの間に介装されて該変位体を一方向に向かって付勢する第１弾発部と、
前記第１弾発部と一体的に設けられ、前記変位体の他方向に向かった変位を規制する第２弾発部と、
前記第１及び第２弾発部に対して直交し、該第１弾発部と第２弾発部とを接続する接続部と、
を備え、
前記第１及び第２弾発部が同軸上に設けられると共に、該第２弾発部のばね定数が、前記第１弾発部のばね定数に対して大きく設定されることを特徴とする。

本発明によれば、流体圧機器を構成するボディの内部にスプリングを設け、該スプリングを変位体と前記ボディとの間に介装させると共に、前記スプリングが、変位体を一方向に向かって付勢する第１弾発部と、該第１弾発部と一体的に設けられ、前記変位体の他方向に向かった変位を規制する第２弾発部とから構成され、前記第１弾発部と第２弾発部とが接続部を介して接続されている。

そして、圧力流体を他方向から一方向側に向かって流通させ、変位体が第１弾発部の付勢方向とは反対方向に押圧された場合でも、前記変位体の変位がばね定数の大きな第２弾発部によって確実に規制されるため、前記第１弾発部が圧縮されて密着することによる流体通路の閉塞を阻止することができる。

従って、圧力流体を所望の流通方向に対して反対方向に流通させた場合でも、第２弾発部によって変位体が係止されるため、第１弾発部の圧縮によって流体通路が閉塞され、該圧力流体の連通状態が遮断されてしまうことがなく、スプリングの間を通じて圧力流体を確実且つ好適に流通させることができる。

また、変位体の変位を規制するためのストッパを別個に設けた場合と比較し、その部品点数の削減を図ることができ、それに伴って、製造コスト及び組付工数の低減を図ることが可能となる。

さらに、接続部を、第１及び第２弾発部の軸線に対して折曲し、該第２弾発部の端部と交差させることにより、前記第２弾発部に変位体が当接して押圧された際、その荷重を前記接続部によって好適に受け止めることができる。そのため、接続部を第２弾発部の端部と交差させていない場合と比較し、前記変位体から前記第２弾発部に対して付与される大きな負荷にも耐え得ることが可能となり、スプリングの耐久性を向上させることができる。

さらにまた、第１及び第２弾発部、接続部を有するスプリング構造を、供給された圧力流体の圧力を調圧可能な減圧弁に適用すると好適である。この場合、減圧弁に対して圧力流体を逆方向へと流通させた際、変位体として機能する弁体がスプリングの第２弾発部によって好適に保持されるため、第１弾発部が完全に圧縮されてしまうことがなく、圧縮されたスプリングによって流体通路が閉塞されてしまうことを阻止できる。その結果、圧力流体の流通方向に関わらず、減圧弁において圧力流体を確実且つ好適に流通させることができる。また、第１弾発部と第２弾発部とをそれぞれ別個に設けた場合と比較し、その部品点数を削減することができると共に、組付性を向上させることができる。

またさらに、第１及び第２弾発部、接続部を有するスプリング構造を、圧力流体の供給作用下に変位するピストンを有するシリンダ装置に適用すると好適である。この場合には、単一のスプリングによって前記ピストンの変位量を規制することが可能となるため、ストッパを別個に設けた場合と比較して部品点数を削減することができると共に組付性を向上させることができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、ボディの内部に設けられたスプリングを、流体圧機器を構成する変位体とボディとの間に介装させ、前記変位体を一方向に向かって付勢する第１弾発部と、該第１弾発部と一体的に設けられ、前記変位体の他方向に向かった変位を規制する第２弾発部とから構成することにより、圧力流体を他方向から一方向側に向かって流通させ、変位体が第１弾発部の付勢方向とは反対方向に押圧された場合でも、前記変位体の変位が第２弾発部によって確実に規制され、第１弾発部の圧縮によって流体通路が閉塞されて該圧力流体の連通状態が遮断されてしまうことがない。その結果、圧力流体をスプリングの間を通じて確実且つ好適に流通させることができる。また、変位体の変位を規制するためのストッパを別個に設けた場合と比較し、その部品点数の削減を図ることができ、それに伴って、製造コスト及び組付工数の低減を図ることができる。

本発明に係る流体圧機器に用いられるスプリング構造について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号５０は、本発明の実施の形態に係るスプリング構造が適用された管継手を示す。

管継手５０は、図１及び図２に示されるように、金属製材料より形成され、軸線方向に沿った一方側（矢印Ａ方向）に配設されるソケット（ボディ）５２と、該ソケット５２と対向して他方側（矢印Ｂ方向）に同軸上となるように配設されるプラグ（ボディ）５４と、前記ソケット５２の端部に設けられ、該プラグ５４の一部が挿入されるホルダ５６と、該ホルダ５６の外周面を囲繞するように装着され、リターンスプリング５８の弾発作用下に軸線方向に変位自在なスリーブ６０と、前記ソケット５２の内部に設けられ、該ソケット５２とプラグ５４との連通状態を切り換える弁機構６２とを含む。

ソケット５２は、その一端部側に形成され、図示しない配管等が接続される第１接続部６４と、該第１接続部６４に隣接して設けられた六角柱状の第１締付部６６と、その他端部側に形成され、前記ホルダ５６を保持可能な保持部６８とを有する。

また、ソケット５２には、第１接続部６４の内部にポート７０が形成され、第１締付部６６の内部には、前記ポート７０に対して半径外方向に拡径した空間部７２が設けられる。そして、この空間部７２には後述する弁機構６２が配設される。

さらに、ソケット５２を構成する保持部６８の内周面には、空間部７２に対してさらに拡径した段付部７４が形成され、該段付部７４とホルダ５６との間にパッキン７６の一部が挟持される。

また、保持部６８には、半径内方向に突出した環状の凸部７８が形成され、この凸部７８が、後述するホルダ５６の凹溝８０に挿入されることにより、ソケット５２に対してホルダ５６が接続されることとなる。

パッキン７６は、例えば、ゴム等の弾性材料から円筒状に形成され、段付部７４に保持されるボディシール部８２と、該ボディシール部８２に対して半径内方向に縮径したプラグシール部８４と、前記ボディシール部８２とプラグシール部８４とを接続するバルブシール部８６とを有する。すなわち、ボディシール部８２が、ソケット５２側となるパッキン７６の一端部側に設けられ、プラグシール部８４が、ホルダ５６側となるパッキン７６の他端部側に設けられる。

このバルブシール部８６は、断面略Ｌ字状に折曲し、略一定径からなり軸線方向に沿って所定長を有したボディシール部８２とプラグシール部８４とを一体的に接続すると共に、その外周面が、ホルダ５６の内周面に設けられた装着部８８に装着される。

また、バルブシール部８６には、ボディシール部８２の近傍に弁機構６２を構成するバルブ（変位体）１１０の着座可能な着座面９０を有する。着座面９０は、バルブ１１０に臨むと共に、パッキン７６の軸線に対して所定角度で傾斜し、ボディシール部８２からプラグシール部８４に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成される。

プラグ５４は、金属製材料から円筒状に形成され、その一部がホルダ５６及びソケット５２の内部に挿入されることによって該ソケット５２の他端部に接続される。このプラグ５４は、一端部側に形成され、図示しない配管等が接続される第２接続部９２と、該第２接続部９２の隣接して設けられた六角柱状の第２締付部９４と、他端部側に形成され、前記第２締付部９４に対して徐々に縮径したインサート部９６と、前記第２締付部９４とインサート部９６との間に設けられ、その外周面が環状に窪んだボール溝９８とからなる。

また、プラグ５４の内部には、軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通した貫通孔１００が形成され、ソケット５２に対して接続された際、ポート７０及び空間部７２と連通する。

ホルダ５６は、金属製材料から円筒状に形成され、ソケット５２側となる一端部が、該ソケット５２の段付部７４に臨むように配設され、その間にパッキン７６のボディシール部８２を挟持して保持している。

また、ホルダ５６の一端部側には、その外周面に沿って凹溝８０が設けられ、前記ソケット５２の他端部に形成された凸部７８が挿入される。これにより、ホルダ５６が、ソケット５２に対して軸線方向に位置決めされ、該軸線方向に沿った変位が規制されて接続状態となる。

さらに、ホルダ５６の一端部には、その内周面に半径外方向に拡径した装着部８８が形成され、該装着部８８には、パッキン７６を構成するバルブシール部８６及びプラグシール部８４が装着される。

一方、ホルダ５６の他端部には、半径外方向に拡径したフランジ部１０２を備えると共に、該フランジ部１０２の近傍には、周方向に沿って所定間隔離間した複数のボール孔１０４が設けられる。このボール孔１０４には、複数のボール１０６がそれぞれ前記ホルダ５６の半径方向に沿って変位自在に挿入されると共に、該ボール孔１０４の直径は、ホルダ５６の内周側が若干だけ小さく形成されている。そのため、ボール１０６が、ボール孔１０４からホルダ５６の内部へと脱落してしまうことがなく、該ボール孔１０４の内部に保持される。

また、ホルダ５６の内周面は、プラグ５４側となる他端部側からソケット５２側となる一端部側に向かって徐々に縮径するように形成される。詳細には、ホルダ５６の内周径は、他端部から軸線方向に沿った略中央部まで略一定で設定され、この略中央部から一端部側に向かって徐々に縮径するように設定されている。すなわち、ホルダ５６の内周面は、その内部に挿入されるプラグ５４のインサート部９６に対応した形状で形成される。

スリーブ６０は、金属製材料から円筒状に形成され、ホルダ５６の外周面を覆うように配設される。このスリーブ６０の内周面には、半径内方向に突出した突出部１０８が形成されると共に、前記突出部１０８とソケット５２の他端部との間には、スリーブ６０を前記ソケット５２から離間させる方向に付勢するリターンスプリング５８が介装されている。この突出部１０８は、ホルダ５６のボール孔１０４及び該ボール孔１０４に装着されたボール１０６に臨むように環状に形成され、前記ボール１０６の外周面に当接自在に設けられる。

また、リターンスプリング５８は、例えば、一定径で複数巻回されたコイルスプリングからなり、スリーブ６０の内周面とホルダ５６の外周面との間の空間に設けられている。

そして、このスリーブ６０は、リターンスプリング５８の弾発作用下に変位した際、突出部１０８が、ホルダ５６のボール孔１０４及び該ボール孔１０４に装着されたボール１０６に臨むと共に、前記突出部１０８がホルダ５６のフランジ部１０２に当接することによって変位が規制される。すなわち、ホルダ５６を構成するフランジ部１０２は、スリーブ６０の軸線方向に沿った変位を規制可能なストッパ機構として機能する。

弁機構６２は、ソケット５２の空間部７２に設けられ、該ソケット５２の軸線方向に沿って変位自在なバルブ１１０と、該バルブ１１０と空間部７２の内壁面との間に介装され、該バルブ１１０をプラグ５４側（矢印Ｂ方向）に向かって付勢するバルブスプリング１１２とを含む。

バルブ１１０は、例えば、金属製材料から形成され、本体部１１４と、該本体部１１４の端面に対して所定高さで突出した複数の脚部１１６ａ〜１１６ｃと、前記本体部１１４に対して半径外方向に突出した着座部１１８とを有する。本体部１１４は、プラグ５４及びパッキン７６に臨む一端面が、軸線と直交方向に延在した平面状に形成され、その中央部には、円柱状の基部１１９が設けられる。

脚部１１６ａ〜１１６ｃは、例えば、３個設けられ、基部１１９を中心として互いに等間隔離間して半径外方向に向かって放射状に延在すると共に、前記基部１１９側から徐々に高さが高くなるように形成される。なお、脚部１１６ａ〜１１６ｃの高さは、プラグ５４の端部に当接する部位が一定高さで形成される。換言すれば、脚部１１６ａ〜１１６ｃは、本体部１１４の一端面における周縁部から中心に向かうようにそれぞれ延在している。

また、脚部１１６ａ〜１１６ｃは、本体部１１４の外周側となる部位がプラグ５４の他端部と略同一直径となるように配置され、該プラグ５４がソケット５２及びホルダ５６に装着された際、前記脚部１１６ａ〜１１６ｃの先端部に対して前記他端部が当接自在に設けられる。換言すれば、脚部１１６ａ〜１１６ｃは、本体部１１４に対して柱状に形成されている。

着座部１１８は、本体部１１４の外周面に対して所定直径で突出した鍔状に形成され、プラグ５４側（矢印Ｂ方向）となる一端面は、脚部１１６ａ〜１１６ｃ方向に向かって徐々に先細状となるテーパ状に形成される。そして、ソケット５２に対するプラグ５４の非接続状態において、着座部１１８がパッキン７６の着座面９０に対して当接した弁閉状態となる（図２参照）。また、着座部１１８の他端面は平面状に形成され、バルブスプリング１１２の一端部が固着される。

一方、ソケット５２のポート７０に臨む本体部１１４の他端面は、断面矩形状に形成され、その外周側にはバルブスプリング１１２が挿通されている。

バルブスプリング１１２は、図１〜図５に示されるように、例えば、コイルが複数巻回されたコイルスプリングからなり、断面略テーパ状に形成されバルブ１１０の着座部１１８とソケットの内壁面との間に介装される大径部（第１弾発部）１１２ａと、該大径部１１２ａの内部に設けられる小径部（第２弾発部）１１２ｂとからなる。

大径部１１２ａは、その一端部が、バルブ１１０の着座部１１８に装着され、他端部が、ソケット５２を構成する空間部７２とポート７０との接合部位における内壁面に装着される。そして、大径部１１２ａは、バルブ１１０側となる一端部から他端部に向かって徐々に拡径する断面略テーパ状に形成されている。

小径部１１２ｂは、大径部１１２ａの他端部側に設けられ、該大径部１１２ａの中心となるように同軸上に配設されると共に一定直径で形成される。

また、小径部１１２ｂのばね定数Ｋ２は、大径部１１２ａのばね定数Ｋ１に対して大きく設定される（Ｋ２＞Ｋ１）。なお、大径部１１２ａ及び小径部１１２ｂのばね定数Ｋ１、Ｋ２の値は、前記大径部１１２ａに対して前記小径部１１２ｂの方が大きく設定されていればよく、特にその値に限定されるものではない。

一方、大径部１１２ａの他端部には、図４及び図５に示されるように、該大径部１１２ａと小径部１１２ｂとを接続する接続部１１２ｃが設けられ、この接続部１１２ｃは、大径部１１２ａの他端部まで巻回されたコイルが半径内側に直角に折曲され、バルブスプリング１１２の略中心を通るように延在した第１折曲部１１３ａと、該第１折曲部１１３ａと平行に設けられ、小径部１１２ｂの端部に接続される第２折曲部１１３ｂとを含む。

この第１折曲部１１３ａは、大径部１１２ａの他端部からバルブスプリング１１２の略中心を通り、該略中心を挟んだ大径部１１２ａの反対側まで一直線状に延在している。また、第２折曲部１１３ｂは、第１折曲部１１３ａの端部から折り返すように形成され、バルブスプリング１１２の略中心側に向かって延在し、前記大径部１１２ａの内部に設けられた小径部１１２ｂに接合される。なお、第１折曲部１１３ａは、バルブスプリング１１２の略中心である小径部１１２ｂの中心を通っているため、該小径部１１２ｂの端部が前記第１折曲部１１３ａによって支持される。

本発明の実施の形態に係るスプリング構造が適用された管継手５０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、図２に示されるソケット５２からプラグ５４を離脱させた非接続状態を初期状態として説明すると共に、前記ソケット５２側（矢印Ａ方向）からプラグ５４側（矢印Ｂ方向）へと圧力流体を流通させる場合について説明する。

図２に示されるように、この管継手５０の初期状態においては、バルブスプリング１１２を構成する大径部１１２ａの弾発作用下にバルブ１１０がホルダ５６側（矢印Ｂ方向）に向かって押圧され、その着座部１１８がパッキン７６の着座面９０に当接している。また、スリーブ６０が、リターンスプリング５８の弾発作用下にソケット５２から離間する方向（矢印Ｂ方向）に付勢され、前記スリーブ６０の突出部１０８がホルダ５６に装着されたボール１０６の外周面に当接している。これにより、複数のボール１０６がそれぞれホルダ５６の内周側に向かって押圧され、該ボール１０６の一部がホルダ５６の内部に露呈した状態にある。

この初期状態にある管継手５０に対して、ホルダ５６を有する他端部側からプラグ５４を装着する。この場合には、先ず、スリーブ６０をリターンスプリング５８の弾発力に抗してソケット５２側（矢印Ａ方向）へとスライドさせた後、インサート部９６側からプラグ５４をホルダ５６の内部へと挿入する。

そして、プラグ５４をソケット５２側（矢印Ａ方向）に向かって押し込むことにより、インサート部９６の外周面にパッキン７６のプラグシール部８４が摺接し、該プラグ５４とホルダ５６との間の気密が保持され、その後、前記インサート部９６の端部がバルブ１１０の脚部１１６ａ〜１１６ｃに当接し、該脚部１１６ａ〜１１６ｃを介して前記バルブ１１０をソケット５２のポート７０側（矢印Ａ方向）へと押圧する。

これにより、バルブ１１０がバルブスプリング１１２を構成する大径部１１２ａの弾発力に抗して変位し、該バルブ１１０を構成する着座部１１８がパッキン７６の着座面９０から離間して前記ソケット５２の空間部７２とプラグ５４の貫通孔１００とが連通状態となる（図１参照）。

詳細には、ポート７０を通じて空間部７２に導入された圧力流体は、バルブ１１０を構成する複数の脚部１１６ａ〜１１６ｃの間を通じてプラグ５４側へと流通し、該プラグ５４の貫通孔１００を介して前記プラグ５４に接続された図示しない配管等へと流通する。この際、バルブ１１０がパッキン７６の着座面９０から離間する前に、プラグシール部８４によってプラグ５４の外周面が予め囲繞されているため、前記バルブ１１０の弁開によって流通する圧力流体が前記プラグ５４とホルダ５６との間から外部へと漏出することが阻止される。

また、スリーブ６０の保持状態を解除することにより、該スリーブ６０がリターンスプリング５８の弾発力によってプラグ５４側（矢印Ｂ方向）へと変位し、その突出部１０８によって複数のボール１０６がホルダ５６の内周側に向かって押圧される。そして、ボール１０６が、プラグ５４の外周面に設けられたボール溝９８に挿入される。これにより、ホルダ５６を含むソケット５２に対してプラグ５４の軸線方向に沿った変位が規制され、該プラグ５４がソケット５２に対して接続された状態となる（図１参照）。

この際、パッキン７６を構成するプラグシール部８４が、インサート部９６の外周面に当接しているため、該インサート部９６とパッキン７６との間から圧力流体が漏出することがないと共に、バルブシール部８６によってソケット５２の内壁面とホルダ５６の端部の間からの圧力流体の漏出も防止される。

一方、上述したソケット５２及びプラグ５４が接続された管継手５０から該プラグ５４を取り外す場合には、リターンスプリング５８の弾発力に抗してスリーブ６０をソケット５２側（矢印Ａ方向）へと再びスライド変位させた後、プラグ５４をソケット５２から離間させる方向（矢印Ｂ方向）へと引張する。これにより、プラグ５４のボール溝９８に挿入されていたボール１０６がボール孔１０４に沿って半径外方向へと押し出され、前記ボール１０６によるプラグ５４の軸線方向に沿った変位規制状態が解除されると共に、バルブ１１０に対する押圧力が滅勢されるため、該バルブ１１０がバルブスプリング１１２を構成する大径部１１２ａの弾発力によってプラグ５４側（矢印Ｂ方向）へと押圧される。

そして、さらにプラグ５４をソケット５２から離間する方向（矢印Ｂ方向）へと移動させることにより、バルブ１１０の着座部１１８がパッキン７６の着座面９０に当接し、前記ソケット５２の空間部７２とホルダ５６の内部との連通が遮断される。これにより、ソケット５２からプラグ５４を離脱させた場合でも、該ソケット５２の空間部７２に供給されている圧力流体が外部に漏出することがなく保持される。

一方、上述した説明とは反対に、プラグ５４側（矢印Ｂ方向）からソケット５２側（矢印Ａ方向）へと圧力流体を流通させる場合、前記プラグ５４の貫通孔１００から導入された圧力流体がソケット５２のポート７０側へと流通する際に、脚部１１６ａ〜１１６ｃを有するバルブ１１０の端面をポート側（矢印Ａ方向）に向かって押圧する。これにより、バルブ１１０は、バルブスプリング１１２を構成する大径部１１２ａの弾発力に抗してポート７０側（矢印Ａ方向）へと変位するが、前記バルブ１１０の本体部１１４が小径部１１２ｂの端部に当接した時点で変位が規制される（図６参照）。すなわち、バルブスプリング１１２を構成する小径部１１２ｂが、バルブ１１０のポート７０側（矢印Ａ方向）への変位量を規制するストッパとして機能している。

その結果、管継手５０において所定の流通方向とは反対となるプラグ５４側からソケット５２側（矢印Ａ方向）へと圧力流体を流通させた場合でも、バルブスプリング１１２の大径部１１２ａがバルブ１１０の変位作用下に完全に圧縮されてしまうことがなく、該大径部１１２ａの間を通じてプラグ５４側からソケット５２側へと圧力流体を確実且つ好適に流通させることが可能となる。

以上のように、本実施の形態では、ソケット５２の空間部７２にバルブスプリング１１２を設け、バルブ１１０をパッキン７６の着座面９０に向かって付勢する大径部１１２ａと、該大径部１１２ａの内部に設けられ、前記バルブ１１０の変位を規制可能な小径部１１２ｂとからバルブスプリング１１２を構成し、前記小径部１１２ｂのばね定数Ｋ２を、大径部１１２ａのばね定数Ｋ１に対して大きく設定することにより、前記バルブ１１０の変位を規制するためのストッパを別個に設けた場合と比較し、その部品点数の削減を図ることができ、それに伴って、製造コスト及び組付工数の低減を図ることが可能となる。すなわち、バルブ１１０におけるシート力の保持と変位量の規制とを単一のバルブスプリング１１２で行うことが可能となる。

また、プラグ５４側からソケット５２側へと圧力流体を流通させた場合でも、該圧力流体によって押圧されるバルブ１１０の変位をバルブスプリング１１２の小径部１１２ｂによって規制することができる。その結果、バルブ１１０の変位によってバルブスプリング１１２の大径部１１２ａが圧縮して互いに密着してしまうことが防止される。その結果、圧力流体が所望の流通方向に対して逆方向へと流通させた場合でも、バルブスプリング１１２の圧縮によって流体通路が閉塞され、連通状態が遮断されてしまうことがないため、バルブスプリング１１２を構成する大径部１１２ａの間を通じて確実且つ好適に流通させることができる。

さらに、バルブスプリング１１２は、大径部１１２ａと小径部１１２ｂとを接続する接続部１１２ｃが該バルブスプリング１１２の中心を通るように設けられ、且つ、該小径部１１２ｂの端部を支持するように設けられている。そのため、小径部１１２ｂにバルブ１１０が当接して押圧された際、その荷重を前記接続部１１２ｃによって好適に受けることができるため、前記接続部１１２ｃを小径部１１２ｂの端部に交差させていない場合と比較し、バルブ１１０から前記小径部１１２ｂに対して付与される大きな負荷にも耐え得ることが可能となり、バルブスプリング１１２の耐久性を向上させることができる。

次に、上述したスプリング構造を減圧弁１５０に適用した場合について、図７を参照しながら簡単に説明する。

この減圧弁１５０は、図７Ａに示されるように、弁ボディ（ボディ）１５２と、該弁ボディ１５２の内部に変位自在に設けられる弁機構１５４と、前記弁ボディ１５２の上部に設けられ、弁機構１５４を構成する弁体１５６の変位量を調整することによって圧力流体の圧力を調整可能な調圧機構１５８と、前記弁ボディ１５２の下部に接続され、バルブスプリング１６０が収容されるホルダ（ボディ）１６２とを含む。

弁ボディ１５２の側部には、ホルダ１６２の供給ポート１６４から供給された圧力流体が排出される排出ポート１６６を備え、前記排出ポート１６６の内部には連通室１６８が設けられている。この連通室１６８は、ホルダ１６２の供給ポート１６４と弁ボディ１５２の排出ポート１６６とを連通し、前記供給ポート１６４から供給された圧力流体が、連通室１６８を通じて排出ポート１６６へと流通する。

一方、連通室１６８の内部には、弁機構１５４の弁体（変位体）１５６が軸線方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に沿って変位自在に設けられ、バルブスプリング１６０によって上方（矢印Ｃ方向）へと付勢されている。そして、弁体１５６は、バルブスプリング１６０の弾発作用下に弁ボディ１５２の下部に設けられた弁座部１７０に着座している。これにより、供給ポート１６４と排出ポート１６６との連通が遮断される。

バルブスプリング１６０は、有底円筒状に形成された弁体１５６の端部とホルダ１６２の内壁面との間に介装される大径部（第１弾発部）１７２と、該大径部１７２の内部に設けられ、該ホルダ１６２の供給ポート１６４に臨む小径部（第２弾発部）１７４とを有し、前記小径部１７４のばね定数が、前記大径部１７２のばね定数に対して大きく設定される。なお、バルブスプリング１６０の形状は、上述したバルブスプリング１１２の形状と略同一であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

調圧機構１５８は、弁ボディ１５２の内部に変位自在に設けられ、弁体１５６の上部に当接する変位部材１７６と、前記変位部材１７６を前記弁体１５６側（矢印Ｄ方向）に向かって付勢する調圧スプリング１７８と、前記調圧スプリング１７８に対する押圧力を調整可能な調圧ねじ１８０とを含む。この調圧ねじ１８０を所定方向に回転させることにより、調圧スプリング１７８に対する押圧力が調整され、それに伴って、変位部材１７６が弁ボディ１５２の軸線方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に沿って所定距離だけ変位する。

そして、変位部材１７６の下部には、バルブスプリング１６０の大径部１７２によって上方に付勢された弁体１５６が当接しているため、変位部材１７６が下方（矢印Ｄ方向）に変位する場合には、前記大径部１７２の弾発力に抗して弁体１５６と共に変位する。その結果、弁体１５６が弁座部１７０から離間し、供給ポート１６４と排出ポート１６６とが連通することによって、該供給ポート１６４から供給された圧力流体が排出ポート１６６へと流通する。

換言すれば、排出ポート１６６から排出される圧力流体の圧力が所望の圧力に到達した時点で、変位部材１７６が調圧スプリング１７８の弾発力に抗して上方へと押圧され、それに伴って、弁体１５６が弁座部１７０へと着座して供給ポート１６４と排出ポート１６６との連通が遮断されることとなる。

一方、排出ポート１６６側の圧力が高圧となり、該排出ポート１６６側から供給ポート１６４側へと圧力流体が逆流することがある。この場合には、弁体１５６が、排出ポート１６６から導入される圧力流体によって下方（矢印Ｄ方向）へと押圧され、バルブスプリング１６０の大径部１７２を圧縮する方向へと押圧される。

このような場合においても、本実施の形態に係る減圧弁１５０では、バルブスプリング１６０を構成する大径部１７２の内部に小径部１７４を備えているため、圧力流体によって押圧された弁体１５６が小径部１７４によって保持され、その変位が規制されることとなる。すなわち、このバルブスプリング１６０を構成する小径部１７４は、供給ポート１６４側への弁体１５６の変位量を規制可能なストッパとして機能している。

これにより、排出ポート１６６から圧力流体を供給した場合でも、押圧された弁体１５６によってバルブスプリング１６０の大径部１７２が完全に圧縮されてしまうことがなく、小径部１７４によって所定位置で保持される。そのため、図７Ｂに示される小径部１７４を有していないバルブスプリング１６０ａを用いた減圧弁１５０ａのように、圧縮されたバルブスプリング１６０ａによって供給ポート１６４が閉塞されてしまうことがなく、圧力流体を所望の流通方向とは反対方向に流通させた場合でも、確実且つ好適に流通させることが可能となる。

また、バルブスプリング１６０は、弁体１５６を弁座部１７０側（矢印Ｃ方向）に向かって付勢する大径部１７２と、前記弁体１５６の供給ポート１６４側（矢印Ｄ方向）への変位を規制可能な小径部１７４とを一体的に設けているため、それぞれ別個に設けた場合と比較し、その部品点数を削減することができると共に、組付性を向上させることができる。

次に、上述したスプリング構造をシリンダ装置２００に適用した場合について、図８を参照しながら簡単に説明する。

このシリンダ装置２００は、図８Ａに示されるように、筒状のシリンダチューブ２０２と、該シリンダチューブ２０２の一端部に装着されるヘッドブロック（ボディ）２０４と、該シリンダチューブ２０２の他端部に装着されるロッドブロック（ボディ）２０６と、前記シリンダチューブ２０２の内部に変位自在に設けられるピストン（変位体）２０８と、前記ピストン２０８とヘッドブロック２０４との間に介装されるリターンスプリング２１０とを含む。

ヘッドブロック２０４及びロッドブロック２０６には、圧力流体が供給・排出されるポート２１２ａ、２１２ｂがそれぞれ形成され、シリンダチューブ２０２の内部と連通している。

ピストン２０８には、中央部に貫通した孔部を介してピストンロッド２１４が連結され、該ピストンロッド２１４がロッドブロック２０６に形成されたロッド孔２１６に挿通され、軸線方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）に沿って変位自在に支持される。また、ピストン２０８は、リターンスプリング２１０の弾発力によってヘッドブロック２０４から離間する方向（矢印Ｅ方向）に付勢している。

リターンスプリング２１０は、ピストン２０８の端面とヘッドブロック２０４の内壁面との間に介装される大径部（第１弾発部）２２０と、該大径部２２０の内部に設けられ、前記ヘッドブロック２０４に臨む小径部（第２弾発部）２２２とを有し、前記小径部２２２のばね定数が、前記大径部２２０のばね定数に対して大きく設定される。なお、リターンスプリング２１０の形状は、上述したバルブスプリング１１２、１６０の形状と略同一であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

そして、シリンダ装置２００は、ロッドブロック２０６のポート２１２ｂに供給された圧力流体が、シリンダチューブ２０２の内部に導入されることにより、ピストン２０８及びピストンロッド２１４がリターンスプリング２１０の弾発力に抗してヘッドブロック２０４側（矢印Ｆ方向）に向かって変位し、前記ピストン２０８の端部が小径部２２２に当接することによって変位が規制される。

このように、ピストン２０８がヘッドブロック２０４側（矢印Ｆ方向）に変位する際、該ピストン２０８がリターンスプリング２１０の大径部２２０を圧縮させながら変位し、その端面が小径部２２２に当接することにより停止する。

すなわち、リターンスプリング２１０を構成する小径部２２２は、ヘッドブロック２０４側へのピストン２０８の変位量を規制可能なストッパとして機能している。

このように、大径部２２０及び小径部２２２を含むリターンスプリング２１０をピストン２０８とヘッドブロック２０４との間に設けることにより、前記小径部２２２によって前記ピストン２０８の変位量を規制することが可能となるため、図８Ｂに示されるシリンダ装置２００ａのように、リターンスプリング２２４とピストン２０８の変位を規制するためのストッパ２２６を別個に設けた場合と比較し、部品点数を削減することができると共に、組付性を向上させることができる。

なお、リターンスプリング２１０を構成する小径部２２２のばね定数は、ピストン２０８の変位量等に応じて任意に設定するとよい。

本発明に係る流体圧機器に用いられるスプリング構造は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明の実施の形態に係るスプリング構造が適用された管継手の全体縦断面図である。 図１の管継手からプラグを離脱させた状態を示す縦断面図である。 図１の管継手を構成するバルブスプリングの単体側面図である。 図３に示すバルブスプリングの正面図である。 図３に示すバルブスプリングの他端部を示す拡大斜視図である。 図１の管継手において、プラグ側からソケット側へと圧力流体を流通させた状態を示す全体縦断面図である。 図７Ａは、バルブスプリングを適用した減圧弁を示す縦断面図であり、図７Ｂは、小径部を備えていないバルブスプリングが設けられた比較例に係る減圧弁の縦断面図である。 図８Ａは、リターンスプリングを適用したシリンダ装置を示す縦断面図であり、ストッパを有するシリンダ装置を示す縦断面図であり、図８Ｂは、小径部を有するリターンスプリングの代わりにストッパを適用した比較例に係るシリンダ装置を示す縦断面図である。

符号の説明

５０…管継手 ５２…ソケット
５４…プラグ ５６、１６２…ホルダ
５８、２１０…リターンスプリング ６０…スリーブ
６２、１５４…弁機構 ７２…空間部
７６…パッキン ９０…着座面
９６…インサート部 １０６…ボール
１０８…突出部 １１０…バルブ
１１２、１６０…バルブスプリング １１２ａ、１７２、２２０…大径部
１１２ｂ、１７４、２２２…小径部 １１２ｃ…接続部
１１３ａ…第１折曲部 １１３ｂ…第２折曲部
１１４…本体部 １１６ａ〜１１６ｃ…脚部
１１８…着座部 １５０、１５０ａ…減圧弁
１５６…弁体 ２００、２００ａ…シリンダ装置

Claims (4)

1. 一組のポートが形成されたボディを有する流体圧機器において、該圧力流体の供給状態に応じて変位する変位体を前記ボディの内部に備え、前記変位体を軸線方向に沿って付勢するための流体圧機器に用いられるスプリング構造であって、
   スプリングは、巻回されたコイルからなり、前記変位体とボディとの間に介装されて該変位体を一方向に向かって付勢する第１弾発部と、
   前記第１弾発部と一体的に設けられ、前記変位体の他方向に向かった変位を規制する第２弾発部と、
   前記第１及び第２弾発部に対して直交し、該第１弾発部と第２弾発部とを接続する接続部と、
   を備え、
   前記第１及び第２弾発部が同軸上に設けられると共に、該第２弾発部のばね定数が、前記第１弾発部のばね定数に対して大きく設定されることを特徴とする流体圧機器に用いられるスプリング構造。
2. 請求項１記載のスプリング構造において、
   前記接続部は、前記第１及び第２弾発部の軸線に対して折曲され、該第２弾発部の端部に交差することを特徴とする流体圧機器に用いられるスプリング構造。
3. 請求項１又は２記載のスプリング構造において、
   前記第１及び第２弾発部、接続部を有するスプリング構造が、供給された圧力流体の圧力を調圧可能な減圧弁に適用されることを特徴とする流体圧機器に用いられるスプリング構造。
4. 請求項１又は２記載のスプリング構造において、
   前記第１及び第２弾発部、接続部を有するスプリング構造が、圧力流体の供給作用下に変位するピストンを有するシリンダ装置に適用されることを特徴とする流体圧機器に用いられるスプリング構造。

Images