JP2014163476A - スプール弁 - Google Patents

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Abstract

【課題】軸方向両端部のそれぞれが伸縮部材で支持される構造であるにも関わらず、スリーブの内壁部へのスプールの固着を防止することができるスプール弁を提供することにある。
【解決手段】スリーブ11と、スリーブ11に配置され、径方向に突状をなすランド17a,17b,17c,17dが設けられたスプール15の軸体16と、軸体16の両端部のそれぞれに設けられ、当該軸体16を中立に保持するばね23,33とを備えたスプール弁10であって、スリーブ11およびスプール15のそれぞれに同一極の永久磁石61,62,51,52を設けて、スリーブ11側の永久磁石61,62とスプール15側の永久磁石51,52とで互いに反発するようにした。
【選択図】図1

Description

本発明は、スプール弁に関する。
従来、気体や油などの流体の圧力制御系統で用いられるスプール弁は、種々開発されている。例えば、図2に示すように、略円筒状のスリーブ111に設けられたスプール115の軸体116の両端部には軸体116の軸径よりも大きい段差部118a,118bが設けられており、段差部118a,118bを支持具120,130のばね123,133でそれぞれ支持するスプール弁100がある。軸体116には、複数(図示例では4つ)のランド117a,117b,117c,117dが設けられる。
支持具120,130は、ばね123,133を収容するキャップ121,131を備えると共に、ばね123,133とキャップ121,131との間に配置されるばね受け122,132を備える。キャップ121,131には、作動油101,102を給排する給排路121a,131aが形成されており、ばね123,133およびばね受け122,132を収容する箇所が液室121b,131bをなしている。
スリーブ111には、定圧作動油103が供給される供給ポート112と、シリンダ141の右室143aおよび左室143bと連絡管171,172を介して連通する中間ポート113a,113bと、シリンダ141を介してスリーブ111内に戻された作動油104を油タンク(図示せず)に戻す戻りポート114a,114bとが形成されている。シリンダ141のピストンロッド142の一方の端部には負荷144が設けられる。
液室121b,131bへの作動油101,102の選択的な給排によりスプール115が摺動すると、ランド117a,117bで区画される弁室は、中間ポート113aまたは中間ポート113bと連絡することになる。供給ポート112に供給される定圧作動油103がシリンダ右室143aまたはシリンダ左室143bへ流入して、ピストンロッド142を左方向または右方向へ動かし負荷144に対して図中左方向または図中右方向への力が作用することになる。
特許第3506506号明細書 特許第4544614号明細書
ところで、上述したスプール弁100は、スプール115の軸体116の両端部のそれぞれをばね123,133で支持する構成となっているため、外力が加わってスプール115が振動すると、スリーブ111の内壁部にスプール115(例えばランド117c)が接触して固着してしまう可能性があった。
このような可能性は、上述した構成のスプール弁100に限らず、スプールの軸体の両端部のそれぞれを支持するばねと、前記軸体の一方の端部側の前記ばねに対して作用するアクチュエータなどの駆動軸とを備え、前記駆動軸が前記軸体の一方の端部側の前記ばねに対して作用することにより当該軸体の軸方向の位置決めを行うスプール弁など、スプールの軸体の両端部のそれぞれをばねで支持する構成のスプール弁であれば、上述の場合と同様に生じ得ることである。
このようなことから、本発明は、前述した課題を解決するために為されたものであって、軸方向両端部のそれぞれが伸縮部材で支持される構造であるにも関わらず、スリーブの内壁部へのスプールの固着を防止することができるスプール弁を提供することを目的としている。
上述した課題を解決する第1の発明に係るスプール弁は、スリーブと、前記スリーブ内に配置され、径方向に突状をなす突部が設けられた軸体と、前記軸体の両端部のそれぞれに設けられ、当該軸体を中立に保持する伸縮部材とを備えたスプール弁であって、前記スリーブおよび前記軸体のそれぞれに同一極の永久磁石を設けて、前記スリーブ側の前記永久磁石と前記軸体側の前記永久磁石とで互いに反発するようにしたことを特徴とする。
上述した課題を解決する第2の発明に係るスプール弁は、前述した第1の発明に係るスプール弁であって、前記軸体側の前記永久磁石は、前記軸体の前記突部に配置されることを特徴とする。
上述した課題を解決する第3の発明に係るスプール弁は、前述した第2の発明に係るスプール弁であって、前記軸体側の前記永久磁石は、前記突部の外周部に配置されることを特徴とする。
上述した課題を解決する第4の発明に係るスプール弁は、前述した第1乃至第3の何れか一つの発明に係るスプール弁であって、前記スリーブ側の前記永久磁石は、前記スリーブの内壁部側に配置されることを特徴とする。
上述した課題を解決する第5の発明に係るスプール弁は、前述した第1乃至第4の何れか一つの発明に係るスプール弁であって、前記スリーブ側の前記永久磁石と前記軸体側の前記永久磁石は、径方向で対向することを特徴とする。
第1の発明に係るスプール弁によれば、スリーブに設けられた永久磁石と軸体に設けられた永久磁石が同一極であり、前記スリーブ側の前記永久磁石と前記軸体側の前記永久磁石とが互いに反発することから、外力が加わって振動したとしても、前記スリーブの内壁部と前記軸体との接触を避けることができ、この接触に起因する前記スリーブの内壁部への前記軸体の固着を防止することができる。
第2の発明に係るスプール弁によれば、前記軸体側の前記永久磁石が、前記軸体の前記突部に配置されることにより、第1の発明に係るスプール弁と同様の作用効果を奏することに加え、前記スリーブと近接する部位にて前記軸体側の前記永久磁石の磁力を作用させることができ、前記スリーブの内壁部と前記軸体との接触をより確実に避けることができる。
第3の発明に係るスプール弁によれば、前記軸体側の前記永久磁石は、前記突部の外周部に配置されることにより、第1,第2の発明に係るスプール弁と同様の作用効果を奏することに加え、前記スリーブと最も近接する部位にて前記軸体側の前記永久磁石の磁力を作用させることができ、前記スリーブの内壁部と前記軸体との接触をより一層確実に避けることができる。
第4の発明に係るスプール弁によれば、前記スリーブ側の前記永久磁石は、前記スリーブの内壁部側に配置されることにより、第1〜第3の発明に係るスプール弁と同様の作用効果を奏することに加え、前記軸体と最も近接する部位にて前記スリーブ側の前記永久磁石の磁力を作用させることができ、前記スリーブの内壁部と前記軸体との接触をより一層確実に避けることができる。
第5の発明に係るスプール弁によれば、前記スリーブ側の前記永久磁石と前記軸体側の前記永久磁石は、径方向で対向することにより、第1〜第4の発明に係るスプール弁と同様の作用効果を奏することに加え、前記スリーブ側の前記永久磁石の磁力と前記軸体側の前記永久磁石の磁力と互いにより一層確実に作用させることができる。
本発明に係るスプール弁の一実施形態の概略構成図である。 従来のスプール弁の一例を示す概略構成図である。
本発明に係るスプール弁を好適に実施するための形態を図面に基づいて説明するが、本発明は、図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
本発明に係るスプール弁の一実施形態を図1に基づいて説明する。
図1に示すように、本実施形態に係るスプール弁10は、略円筒状のスリーブ11と、スリーブ11に収容されるスプール15とを備える。なお、スプール15の軸体16の軸方向両端部には軸体16の軸径よりも大きい段差部18a,18bがそれぞれ設けられており、段差18a,18bは、支持具20,30のばね(伸縮部材)23,33で支持されている。これにより、スプール15の軸体16は、中立の状態で保持される。
支持具20,30は、ばね23,33を収容するキャップ21,31と、キャップ21,31とばね23,33との間に配置されるばね受け22,32とを備える。キャップ21,31には、作動油1,2を給排する給排路21a,31aが形成されており、ばね23,33およびばね受け22,32を収容する箇所が液室21b,31bをなしている。液室21b,31bへの作動油1,2の給排により、スプール15の軸体16の軸方向の位置を調節可能になっている。
スリーブ11は、1つの供給ポート12、2つの戻りポート14a,14b、2つの中間ポート13a,13bを備える。供給ポート12は、定圧作動油3の供給源(図示せず)と接続している。戻りポート14a,14bは、作動油4を溜める油タンク(図示せず)と接続している。中間ポート13aは、連絡管71を介してシリンダ41の右室43aと接続している。中間ポー13bは、連絡管72を介してシリンダ41の左室43bと接続している。スプール15の軸方向の動作により、ランド17a,17bで区画する弁室は、中間ポート13aまたは中間ポート13bと連絡することになる。
前記スリーブ11として、非磁性体、例えば、ステンレス製のものやアルミニウム製のものを用いることができる。
前記スリーブ11の内壁部11aには、詳細につき後述するランド17c,17dに対し径方向で対向する位置にて第1環状凹部11aaおよび第2環状凹部11abが設けられる。第1環状凹部11aaおよび第2環状凹部11abは、スリーブ11の内壁部11aの周方向に延在している。第1環状凹部11aaおよび第2環状凹部11abには、永久磁石61,62がそれぞれ収容される。
前記スプール15は、軸体16と、軸体16の所定の箇所に設けられ、径方向に突状をなす複数(図示例では4つ)のランド17a,17b,17c,17dを備える。ランド17c,17dには、永久磁石61,62と同じ極をなす永久磁石51,52がそれぞれ設けられる。永久磁石51,52は、ランド17c,17dの全体のみならず、その外周部のみに設けることも可能である。
前記軸体16として、スリーブ11と同様、非磁性体、例えば、ステンレス製のものやアルミニウム製のものを用いることができる。
永久磁石51,52の軸方向の大きさおよび磁力と、永久磁石61,62の軸方向の大きさおよび磁力とは、例えば、スプール15の軸体16の動作範囲において、永久磁石51と永久磁石61とが互いに反発し合うと共に、永久磁石52と永久磁石62とが互いに反発し合い、スプール15の軸体16の軸心がスリーブ11の軸心と一致するように保持できるように調整される。
このように永久磁石51,52と永久磁石61,62とが互いに反発し合い、スプール15の軸体16の軸心がスリーブ11の軸心と一致するように保持されることから、スプール15に対して外力が加わって振動したとしても、永久磁石51,52と永久磁石61,62とが互いに反発し合い、スプール15とスリーブ11との接触を回避することができる。そのため、スリーブ11とスプール15との接触に起因するスリーブ11の内壁部11aへのスプール15の固着を防止することができる。
次に、上述したスプール弁10の作動を説明する。
液室31bへの作動油2の供給量を液室21bへの作動油1の供給量よりも増やすと、図1に示すように、スプール15の軸体16が右方向へ移動することになる。このとき、ランド17a,17bで区画される弁室は、供給ポート12と連絡すると共に、中間ポート13aと連絡することになる。また、ランド17b,17dで区画される弁室は、中間ポート13bと連絡すると共に、戻りポート14bと連絡することになる。そのため、供給ポート12に供給される定圧作動油3は、ランド17a,17bで区画される弁室内に流入し、中間ポート13aから連絡管71を経てシリンダ右室43aに流入してピストンロッド42を左方向へ動かすことになる。これにより、シリンダ左室43bにある作動油4は、連絡管72を経て中間ポート13bからランド17b,17dで区画される弁室内に流入し、戻りポート14bを経て油タンク(図示せず)に流出することになる。このとき、シリンダロッド42により負荷44に対して図中左方向への力が作用することになる。
他方、液室21bへの作動油1の供給量を液室31bへの作動油2の供給量よりも増やすと、スプール15の軸体16が左方向へ移動することになる。このとき、ランド17a,17bで区画される弁室は、供給ポート12と連絡すると共に、中間ポート13bと連絡することになる。また、ランド17a,17cで区画される弁室は、中間ポート13aと連絡すると共に、戻りポート14aと連絡することになる。そのため、供給ポート12に供給される定圧作動油3は、ランド17a,17bで区画される弁室内に流入し、中間ポート13bから連絡管72を経てシリンダ左室43bに流入してピストンロッド42を右方向へ動かすことになる。これにより、シリンダ右室43aにある作動油は、連絡管71を経て中間ポート13aからランド17a,17cで区画される弁室内に流入し、戻りポート14aを経て油タンク(図示せず)に流出することになる。このときに、シリンダロッド42により負荷44に対して図中右方向への力が作用することになる。
このようにスプール15の両端に設けられた液室21b,31bに作動油1,2を選択的に給排することにより、スリーブ11内にてスプール15が摺動し、定圧作動油3がシリンダ右室43aまたはシリンダ左室43bに流入することで、負荷44に対して図中左方向または図中右方向への力を作用することができる。
上述したスプール弁10は、外力が加わって径方向で振動したとしても、径方向の振幅が最も大きくなるスプール15の端部側のランド17c,17dと、ランド17c,17dに対し径方向で対向するスリーブ11の内壁部11aとに同じ極をなす永久磁石51,52,61,62がそれぞれ設けられることで、これら永久磁石51,52と永久磁石61,62との反発力を利用して、スプール15の軸体16の軸心をスリーブ11の軸心と一致するように保持できることから、スリーブ11の内壁部11aへのスプール15のランド17a〜17dの接触を防止することができる。
したがって、本実施形態に係るスプール弁10によれば、スリーブ11側に設けられた永久磁石61,62とスプール15側に設けられた永久磁石51,52が同一極であり、スリーブ11側の永久磁石61,62とスプール15側の永久磁石51,52とが互いに反発することから、外力が加わって振動したとしても、スリーブ11の内壁部11aとスプール15との接触を避けることができ、この接触に起因するスリーブ11の内壁部11aへのスプール15の固着を防止することができる。
永久磁石51,52が、軸体16のランド17c,17dに配置されることにより、スリーブ11と近接する部位にて軸体16側の永久磁石51,52の磁力を作用させることができ、スリーブ11の内壁部11aと軸体16との接触をより確実に避けることができる。
永久磁石51,52が、ランド17c,17dの外周部に配置されることにより、スリーブ11と最も近接する部位にて軸体16側の永久磁石51,52の磁力を作用させることができ、スリーブ11の内壁部11aと軸体16との接触をより一層確実に避けることができる。
永久磁石61,62は、第1環状凹部11aaおよび第2環状凹部11abに収容されることにより、すなわち、スリーブ11の内壁部11a側に配置されることにより、軸体16と最も近接する部位にてスリーブ11側の永久磁石61,62の磁力を作用させることができ、スリーブ11の内壁部11aと軸体16との接触をより一層確実に避けることができる。
永久磁石61,62と永久磁石51,52は、径方向で対向することにより、スリーブ11側の永久磁石61,62の磁力と軸体16側の永久磁石51,52の磁力とを互いにより一層確実に作用させることができる。
[他の実施形態]
なお、上記では、液室21b,31bへの作動油1,2の給排によりスプール15の軸体16の軸方向の位置決めを行うスプール弁10に適用した例について説明したが、スプールの軸体の両端部のそれぞれを支持するばねと、前記軸体の一方の端部側の前記ばねに対して作用するアクチュエータなどの駆動軸とを備え、前記駆動軸が前記軸体の一方の端部側の前記ばねに対して作用することにより当該軸体の軸方向の位置決めを行うスプール弁など、スプールの軸体の両端部のそれぞれをばねで支持する構成のスプール弁に適用することも可能である。このような構成のスプール弁であっても、上述の場合と同様の作用効果を奏する。
上記では、スプール15の軸体16に設けられた2つのランド17c,17dに永久磁石51,52を設けると共に、スリーブ11の内壁部11aにおける2つのランド17c,17dに対し径方向で対向する箇所に永久磁石51,52と同じ極をなす永久磁石61,62を設けたスプール弁10について説明したが、スプール15側に永久磁石を設けると共に、スリーブ11側に、スプール15側に設けた永久磁石と同じ極をなす永久磁石を設け、スプール15側の永久磁石とスリーブ11側の永久磁石との反発力を利用してスプール15の軸心とスリーブ11の軸心とを一致するように保持するスプール弁とすることも可能である。
スプール15の全てのランド17a,17b,17c,17dに永久磁石を設けると共に、スリーブ11の内壁部11aにおける前記ランド17a,17b,17c,17dに径方向で対向する箇所に、ランド17a,17b,17c,17dに設けた永久磁石と同じ極の永久磁石を設け、スプール15側の永久磁石とスリーブ11側の永久磁石との反発力を利用してスプール15の軸心とスリーブ11の軸心とを一致するように保持するスプール弁とすることも可能である。
スプールのランドに永久磁石を設けると共に、スリーブの外壁部における前記ランドに径方向で対向する箇所に、ランドに設けた永久磁石と同じ極の永久磁石を設け、スプール側の永久磁石とスリーブ側の永久磁石との反発力を利用してスプールの軸心とスリーブの軸心とを一致するように保持するスプール弁とすることも可能である。
上記では、4つのランド17a,17b,17c,17dが軸体16に設けられたスプール15を備えるスプール弁10について説明したが、ランドの数量は4つに限らず、複数のランドが軸体に設けられたスプールを備えるスプール弁とすることも可能である。
本発明に係るスプール弁は、軸方向両端部のそれぞれが伸縮部材で支持される構造であるにも関わらず、スリーブの内壁部へのスプールの固着を防止することができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。
10 スプール弁
11 スリーブ
11a 内壁部
11aa 第1環状凹部
11ab 第2環状凹部
12 供給ポート
13a,13b 中間ポート
14a,14b 戻りポート
15 スプール
16 軸体
17a 第1ランド
17b 第2ランド
17c 第3ランド
17d 第4ランド
18a,18b 段差部
20,30 支持具
21,31 キャップ(カバー)
21a,31a 給排路
21b,31b 液室
22,32 ばね受け
23,33 ばね
41 シリンダ
42 ピストンロッド
43a 右室
43b 左室
44 負荷
51 永久磁石
52 永久磁石
61 永久磁石
62 永久磁石
71,72 連絡管

Claims (5)

  1. スリーブと、前記スリーブ内に配置され、径方向に突状をなす突部が設けられた軸体と、前記軸体の両端部のそれぞれに設けられ、当該軸体を中立に保持する伸縮部材とを備えたスプール弁であって、
    前記スリーブおよび前記軸体のそれぞれに同一極の永久磁石を設けて、前記スリーブ側の前記永久磁石と前記軸体側の前記永久磁石とで互いに反発するようにした
    ことを特徴とするスプール弁。
  2. 請求項1に記載されたスプール弁であって、
    前記軸体側の前記永久磁石は、前記軸体の前記突部に配置される
    ことを特徴とするスプール弁。
  3. 請求項2に記載されたスプール弁であって、
    前記軸体側の前記永久磁石は、前記突部の外周部に配置される
    ことを特徴とするスプール弁。
  4. 請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載されたスプール弁であって、
    前記スリーブ側の前記永久磁石は、前記スリーブの内壁部側に配置される
    ことを特徴とするスプール弁。
  5. 請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載されたスプール弁であって、
    前記スリーブ側の前記永久磁石と前記軸体側の前記永久磁石は、径方向で対向する
    ことを特徴とするスプール弁。
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