JP2010175084A

JP2010175084A - スプール弁のスプール回転防止構造

Info

Publication number: JP2010175084A
Application number: JP2010115974A
Authority: JP
Inventors: Yasutake Kato; 靖丈加藤; Hidekazu Kuwabara; 秀和桑原
Original assignee: Toyooki Kogyo Co Ltd
Current assignee: Toyooki Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2010-08-12
Anticipated expiration: 2024-10-20
Also published as: JP4629801B2

Abstract

【課題】スプールに回転を防止する構成を格別に施すことなくスプールの回転を防止し、構成を簡素化し得るもの。
【解決手段】スプール６を軸方向へ摺動自在に挿入する嵌合穴５の第１拡径部５Ａ内周面に流体を供給する供給流路Ｐ１を開口し、第１拡径部５Ａ内周面とスプール６外周面との間に環状隙間７を形成し、供給流路Ｐ１には円柱形状に形成した流量調整部材８１を設け、流量調整部材８１は供給流路Ｐ１より環状隙間７に流入する流体の流量を、環状隙間７の周方向の一方向に流れる流量Ｑ１と他方向に流れる流量Ｑ２とに略同等にするよう軸方向寸法Ｈを設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、スプールの移動により複数の流路間を切換えるスプール弁型の電磁切換弁やパイロット切換弁等のスプールの回転を防止するスプール弁のスプール回転防止構造に関する。

この種のスプール弁のスプール回転防止構造は、本体の嵌合穴にスプールを軸方向へ摺動自在に挿入し、本体の両側には通電により発生する電磁力でスプールを移動する電磁石を備えると共に、スプールの両側にはスプールを中立位置に保持するばねを備え、電磁石の通電・非通電によりスプールを電磁力とばね力との対向作用で軸方向に移動して複数の流路間を切換える。そして、スプールの一端部に軸に平行な面取り部を設け、本体には嵌合穴に同心の開口穴を形成し、開口穴とスプールの面取り部との間には蒲鉾形の回転止め部材を配置し、回転止め部材は、外径を開口穴の内径よりやや小さくすると共に底辺部を開口穴からスプールの面取部までの寸法よりやや小さくし、本体に打ち込んだスプリングピンに微小回転可能に係止している。このため、複数の流路間を流入・流出する流体の流体力によってスプールを回転させようとするが、スプールの面取り部が回転止め部材の底辺部に接触し、回転止め部材の外径が開口穴の内径に当接し、スプールの回転を防止している。なお、スプールを中立位置に保持するばねの一方は、回転止め部材と干渉しないよう他方のばねより小径のものを用いている。

特開平８−２１９３００号公報（２−３頁、図１−３）

ところが、かかる従来のスプール弁のスプール回転防止構造では、スプールの回転を防止するために、スプールに面取り部を形成すると共に、本体に回転止め部材を微小回転可能に係止するため、スプールと本体との両方にスプールの回転を防止する構成を施さなければならず、構成が複雑になる問題があった。

本発明の課題は、スプールに回転を防止する構成を格別に施すことなくスプールの回転を防止し、構成を簡素化し得るスプール弁のスプール回転防止構造を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は次の手段をとった。即ち、
本体に軸方向へ嵌合穴を穿設すると共に、流体を流入する供給流路と流体を流入出する負荷流路と流体を流出する排出流路とを軸方向へ間隙を有して嵌合穴内周面に開口して設け、嵌合穴には前記複数の流路間を切換連通するスプールを軸方向へ摺動自在に挿入し、供給流路が開口する箇所の嵌合穴内周面とスプール外周面との間に環状隙間を形成し、供給流路には環状隙間に流入する流体の流量を環状隙間の周方向の一方向と他方向とに対向して略同等に調整する流量調整部材を設け、前記スプールを中立位置に保持するばねを前記スプールの両側に備え、前記供給流路が開口する個所の前記嵌合穴内径を前記スプールの外径より大きく設け、前記供給流路を前記嵌合穴の中心より径方向外側に偏移して前記嵌合穴に接線方向で接続し、前記供給流路は先端を有底とした円筒形状の穴で形成し、接線方向で接続する前記嵌合穴に先端部および側面部を開口し、前記流量調整部材は円柱形状で前記供給流路の先端部に固定し、前記嵌合穴に開口する前記供給流路の先端部および側面部の先端部側を閉塞して前記供給流路から前記環状隙間に流入する流体を周方向の一方向と他方向とに対抗して流量を略同等に調整することを特徴とするスプール弁のスプール回転防止構造がそれである。

以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、供給流路から環状隙間に流入する流体の流量が流量調整部材により周方向の一方向と他方向とに略同等に分配されて相対し、スプールを回転しようとする力が周方向で平衡して、スプールの回転を防止できる。そして、供給流路に流量調整部材を設けることでスプールの回転を防止しているため、スプールに回転を防止する構成を格別に施すことなくスプールの回転を防止でき、構成を簡素化することができる。

また、請求項１に記載の発明は、スプールに回転を防止する構成を格別に施すことなくできるため、スプールを中立位置に保持するばねは、スプールの両側に同一のものを備えることができ、スプールを中立位置に保持するばねの一方を、回転止め部材と干渉しないよう他方のばねより小径のものを用いなければならない従来のスプール回転防止構造に比し、必要とする部品の種類を削減することができる。

また、請求項１に記載の発明は、供給流路が開口する個所の嵌合穴内径を前記スプールの外径より大きく設け、供給流路を嵌合穴の中心より径方向外側に偏移して嵌合穴に接線方向で接続しているため、供給流路の嵌合穴への開口面積を大きくすることができ、供給流路を大径にすることなく、供給流路から環状隙間に流入する流体の流量増加を図ることができる。

また、請求項１に記載の発明は、前記供給流路は先端を有底とした円筒形状の穴で形成し、接線方向で接続する前記嵌合穴に先端部および側面部を開口し、前記流量調整部材は円柱形状で前記供給流路の先端部に固定し、前記嵌合穴に開口する前記供給流路の先端部および側面部の先端部側を閉塞して前記供給流路から前記環状隙間に流入する流体を周方向の一方向と他方向とに対抗して流量を略同等に調整しているため、この略同等に調整する流体の流量を流量調整部材で閉塞した残余の供給流路側面部の嵌合穴への開口量に応じて精度良く設定することができる。

本発明の一実施形態を示した電磁切換弁の縦断面図である。図１の線Ｘ−Ｘに沿った拡大断面図である。

以下、スプール弁として電磁切換弁に本発明を実施した一実施形態を図面に基づき説明する。
図１及び図２において、１は略矩形状の本体で、両側面にソレノイド２，３を備えると共に、上面に端子箱４を備えている。５は本体１に軸方向へ貫通して穿設の嵌合穴で、本体１の両側面に開口し、両側面の開口はソレノイド２，３で閉塞している。嵌合穴５は軸方向の略中央部に拡径した第１拡径部５Ａを形成し、第１拡径部５Ａの軸方向両側に間隙を有して拡径した第２拡径部５Ｂと第３拡径部５Ｃとを形成し、さらに、第２拡径部５Ｂと第３拡径部５Ｃのそれぞれ軸方向外側に間隙を有して拡径した第４拡径部５Ｄと第５拡径部５Ｅとを形成している。本体１には流体を流入する供給流路Ｐ１と、流体を流入出する第１負荷流路Ａと第２負荷流路Ｂと、流体を流出する第１排出流路Ｔ１と第２排出流路Ｔ２とをそれぞれ嵌合穴５と略直交方向に本体１の下面から穿設している。供給流路Ｐ１は円筒形状の穴で、嵌合穴５の中心より径方向外側に偏移して嵌合穴５の第１拡径部５Ａに接線方向で接続し、嵌合穴５の第１拡径部５Ａ内周面へ先端部に加えて側面部を開口し、第１拡径部５Ａへの開口面積を大きくして流量増加を図っている。そして、供給流路Ｐ１は直径寸法を第１拡径部５Ａの軸方向における巾寸法より大きく設け、先端を有底とした円筒形状の穴で形成し、底を平坦面に形成している。また、第１負荷流路Ａは第２拡径部５Ｂ内周面に、第２負荷流路Ｂは第３拡径部５Ｃ内周面に、第１排出流路Ｔ１は第４拡径部５Ｄ内周面に、第２排出流路Ｔ２は第５拡径部５Ｅ内周面にそれぞれ開口している。

６は嵌合穴５に軸方向へ摺動自在に挿入したスプールで、軸方向へ間隙を有して第１ランド部６Ａと第２ランド部６Ｂとを備えると共に、第１ランド部６Ａと第２ランド部６Ｂとの間に位置する中央軸部６Ｃ及び第１ランド部６Ａの軸方向外側に位置する第１外側軸部６Ｄ及び第２ランド部６Ｂの軸方向外側に位置する第２外側軸部６Ｅを備えている。第１ランド部６Ａと第２ランド部６Ｂは、嵌合穴５に摺動する外径寸法に設けると共に、軸方向における巾寸法を嵌合穴５の第２拡径部５Ｂと第３拡径部５Ｃの巾寸法より小さく設けている。中央軸部６Ｃと第１外側軸部６Ｄと第２外側軸部６Ｅは、嵌合穴５より小径の外径寸法に設けている。７は環状隙間で、供給流路Ｐ１が開口する嵌合穴５の第１拡径部５Ａとスプール６の中央軸部６Ｃとの間に形成している。８１は供給流路Ｐ１に設けた流量調整部材で、円柱形状に形成し、本体１の下面より供給流路Ｐ１の先端部に圧入して固定し、嵌合穴５の拡径部５Ａに開口する供給流路Ｐ１の先端部を先端面８１Ａで閉塞すると共に、嵌合穴５の拡径部５Ａに開口する供給流路Ｐ１の側面部の先端部側を外周面８１Ｂで閉塞する。流量調整部材８１は供給流路Ｐ１より環状隙間７に流入する流体の流量を環状隙間７の周方向の一方向と他方向とに略同等にするよう軸方向寸法Ｈを設定する。すなわち、供給流路Ｐ１を流れる流体の流量Ｑは、流量調整部材８１の外周面８１Ｂで閉塞した残余の供給流路Ｐ１側面部の嵌合穴５への開口から環状隙間７に流入して周方向の一方向に流れる流量Ｑ１と周方向の他方向に流れる流量Ｑ２とに分かれるので、Ｑ１＝Ｑ２でスプール６を回転しようとする力が周方向で平衡してスプール６の回転を防止する。よって、Ｑ１＝Ｑ２となるよう流量調整部材８１の軸方向寸法Ｈを設定する。なお、流量調整部材８１の軸方向寸法Ｈが長すぎると、供給流路Ｐ１側面部の嵌合穴５への開口面積が小さくなって流量Ｑ２が少なく、Ｑ１＞Ｑ２となってスプール６が一方向に回転する恐れがあり、逆に、軸方向寸法Ｈが短すぎると、供給流路Ｐ１側面部の嵌合穴５への開口面積が大きくなって流量Ｑ２が多く、Ｑ１＜Ｑ２となってスプール６が他方向に回転する恐れがある。

１０、１１はスプール６を図１に示す中立位置に保持するばねで、スプール６を軸方向両端部から付勢するよう嵌合穴５の軸方向両端部に収装し、本体１両側面に固定したソレノイド２，３の固定鉄心２Ａ，３Ａとスプール６との間に挟持している。ソレノイド２，３は固定鉄心２Ａ，３Ａと対向して可動鉄心２Ｂ，３Ｂを軸方向へ移動自在に備え、端子箱４内部で図示しない外部電源と電気接続したコイル２Ｃ，３Ｃへの通電により生じる電磁力で可動鉄心２Ｂ，３Ｂを固定鉄心２Ａ，３Ａに向けて吸引して軸方向へ移動し、この可動鉄心２Ｂ，３Ｂの移動でロッド２Ｄ，３Ｄによりスプール６をばね１０，１１力に抗して軸方向へ摺動するよう押圧する。

スプール６はソレノイド２，３の非通電による図１に示す中立位置と、ソレノイド２への通電で図１右方向への摺動による第１切換位置と、ソレノイド３への通電で図１左方向への摺動による第２切換位置との３位置に切換自在に設けている。そして、スプール６は中立位置で第１ランド部６Ａが第２拡径部５Ｂ内に位置すると共に、第２ランド部６Ｂが第３拡径部５Ｃ内に位置し、供給流路Ｐ１と第１負荷流路Ａと第２負荷流路Ｂと第１排出流路Ｔ１と第２排出流路Ｔ２との間を連通する。また、スプール６は第１切換位置で第１ランド部６Ａが第１拡径部５Ａと第２拡径部５Ｂとの間で嵌合穴５に接すると共に、第２ランド部６Ｂが第３拡径部５Ｃと第５拡径部５Ｅとの間で嵌合穴５に接し、第１負荷流路Ａを供給流路Ｐ１と遮断して第１排出流路Ｔ１に切換連通し、第２負荷流路Ｂを第２排出流路Ｔ２と遮断して供給流路Ｐ１に切換連通する。また、スプール６は第２切換位置で第１ランド部６Ａが第２拡径部５Ｂと第４拡径部５Ｄとの間で嵌合穴５に接すると共に、第２ランド部６Ｂが第１拡径部５Ａと第３拡径部５Ｃとの間で嵌合穴５に接し、第１負荷流路Ａを第１排出流路Ｔ１と遮断して供給流路Ｐ１に切換連通し、第２負荷流路Ｂを供給流路Ｐ１と遮断して第２排出流路Ｔ２に切換連通する。

次に、かかる構成の作動を説明する。
図１及び図２の状態で、供給流路Ｐ１を流体源に、第１負荷流路Ａと第２負荷流路Ｂを流体アクチュエータに、第１排出流路Ｔ１と第２排出流路Ｔ２を低圧側としてのタンクにそれぞれ接続する。
スプール６は、ソレノイド２，３へ非通電状態であるため、ばね１０，１１で中立位置に保持され、供給流路Ｐ１と第１負荷流路Ａと第２負荷流路Ｂと第１排出流路Ｔ１と第２排出流路Ｔ２との間を連通している。供給流路Ｐ１の流体は環状隙間７に流入して嵌合穴５内を流れて第１排出流路Ｔ１，第２排出流路Ｔ２よりタンクに流出する。

スプール６が中立位置に保持された状態で、一方のソレノイド２を通電すると、スプール６をばね１１力に抗して図１の右方向に軸方向摺動して第１切換位置に切換え、供給流路Ｐ１より環状隙間７に流入した流体は第３拡径部５Ｃ、第２負荷流路Ｂを流れて流体アクチュエータに流入すると共に、流体アクチュエータより第１負荷流路Ａに流出した流体は第２拡径部５Ｂより第４拡径部５Ｄ、第１排出流路Ｔ１を流れてタンクに流出する。そして、一方のソレノイド２を非通電にすると、スプール６はばね１１力により図１の中立位置に復帰する。

また、スプール６が中立位置に保持された状態で、他方のソレノイド３を通電すると、スプール６をばね１０力に抗して図１の左方向に軸方向摺動して第２切換位置に切換え、供給流路Ｐ１より環状隙間７に流入した流体は第２拡径部５Ｂ、第１負荷流路Ａを流れて流体アクチュエータに流入すると共に、流体アクチュエータより第２負荷流路Ｂに流出した流体は第３拡径部５Ｃより第５拡径部５Ｅ、第２排出流路Ｔ２を流れてタンクに流出する。そして、他方のソレノイド３を非通電にすると、スプール６はばね１０力により中立位置に復帰する。

かかる作動で、供給流路Ｐ１から環状隙間７に流入する流体は、流量調整部材８１により、環状隙間７に流入して周方向の一方向に流れる流量Ｑ１と、環状隙間７に流入して周方向の他方向に流れる流量Ｑ２とに分けられ、Ｑ１＝Ｑ２となるよう流量調整部材８１の軸方向寸法Ｈを設定しているため、流量が環状隙間７の周方向の一方向と他方向とに略同等に分配されて相対し、スプール６を回転しようとする力が周方向で平衡して、スプール６の回転を防止でき、特に、ソレノイド２，３の電磁力とこの電磁力により撓んで増加したばね１０，１１力とでスプール６を保持する第１切換位置や第２切換位置に比し、ソレノイド２，３の電磁力が作用せずにばね１０，１１の取付荷重でのみスプール６を保持している中立位置においても良好にスプール６の回転を防止できる。そして、供給流路Ｐ１に流量調整部材８１を設けることでスプール６の回転を防止しているため、スプール６に回転を防止する構成を格別に施すことなくスプール６の回転を防止でき、構成を簡素化することができる。

また、スプール６に回転を防止する構成を格別に施すことなくできるため、スプールを中立位置に保持するばねの一方を、回転止め部材と干渉しないよう他方のばねより小径のものを用いなければならない従来のスプール回転防止構造に比し、スプール６を中立位置に保持するばね１０，１１をスプール６の両側に同一のものを備えることができ、必要とする部品の種類を削減することができる。

また、供給流路Ｐ１が開口する嵌合穴５の第１拡径部５Ａ内径をスプール６の外径より大きく設け、供給流路Ｐ１を嵌合穴５の中心より径方向外側に偏移して嵌合穴５の第１拡径部５Ａに接線方向で接続しているため、供給流路Ｐ１の側面部を嵌合穴５の第１拡径部５Ａ内周面へ開口できて供給流路Ｐ１の嵌合穴５への開口面積を大きくすることができ、供給流路Ｐ１を大径にすることなく供給流路Ｐ１から環状隙間７に流入する流体の流量増加を図ることができる。

また、供給流路Ｐ１は先端を有底とした円筒形状の穴で形成し、接線方向で接続する嵌合穴５に先端部および側面部を開口し、流量調整部材８１は円柱形状で供給流路Ｐ１の先端部に固定し、嵌合穴５に開口する供給流路Ｐ１の先端部および側面部の先端部側を閉塞して供給流路Ｐ１から環状隙間７に流入する流体を周方向の一方向と他方向とに対抗して流量を略同等に調整しているため、この略同等に調整する流体の流量を流量調整部材８１で閉塞した残余の供給流路Ｐ１側面部の嵌合穴５への開口量に応じて精度良く設定することができる。

なお、一実施形態では、スプール弁としてソレノイド２，３によりスプール６を切換える電磁切換弁としたが、パイロット流体によりスプールを切換えるパイロット切換弁や機械操作でスプールを切換える機械操作式の切換弁でも良い。また、スプール６は中立位置と第１切換位置と第２切換位置との３位置に切換自在に設けたが、２位置や４位置に切換自在に設けたものでも良い。さらに、第１負荷流路Ａと第２負荷流路Ｂとの２個の負荷流路を設けると共に、第１排出流路Ｔ１と第２排出流路Ｔ２との２個の排出流路を設けたが、１個の負荷流路や１個の排出流路でも良いことは勿論である。

１：本体
５：嵌合穴
６：スプール
７：環状隙間
８１：流量調整部材
Ｐ１：供給流路
Ａ：第１負荷流路（負荷流路）
Ｂ：第２負荷流路（負荷流路）
Ｔ１：第１排出流路（排出流路）
Ｔ２：第２排出流路（排出流路）

Claims

本体に軸方向へ嵌合穴を穿設すると共に、流体を流入する供給流路と流体を流入出する負荷流路と流体を流出する排出流路とを軸方向へ間隙を有して嵌合穴内周面に開口して設け、嵌合穴には前記複数の流路間を切換連通するスプールを軸方向へ摺動自在に挿入し、供給流路が開口する箇所の嵌合穴内周面とスプール外周面との間に環状隙間を形成し、供給流路には環状隙間に流入する流体の流量を環状隙間の周方向の一方向と他方向とに対向して略同等に調整する流量調整部材を設け、前記スプールを中立位置に保持するばねを前記スプールの両側に備え、前記供給流路が開口する個所の前記嵌合穴内径を前記スプールの外径より大きく設け、前記供給流路を前記嵌合穴の中心より径方向外側に偏移して前記嵌合穴に接線方向で接続し、前記供給流路は先端を有底とした円筒形状の穴で形成し、接線方向で接続する前記嵌合穴に先端部および側面部を開口し、前記流量調整部材は円柱形状で前記供給流路の先端部に固定し、前記嵌合穴に開口する前記供給流路の先端部および側面部の先端部側を閉塞して前記供給流路から前記環状隙間に流入する流体を周方向の一方向と他方向とに対抗して流量を略同等に調整することを特徴とするスプール弁のスプール回転防止構造。