JP4763500B2 - パイロット式切換弁 - Google Patents

Description

本発明は、弁体の周面にポート間の連通、及び軸孔とパイロット室との連通を阻止する弾性材料製のシール部材が複数設けられたパイロット式切換弁に関する。

この種のパイロット式切換弁としては、例えば特許文献１に開示されるものが挙げられる。特許文献１に開示のパイロット式切換弁（電磁切換え弁）は、主弁と２個のパイロット弁（パイロット電磁弁）とを備えている。前記主弁の主弁ブロックには圧力流体の供給ポート、２つの出力ポート、及び２つの排出ポートが形成されているとともに、各ポートが連通する軸孔が主弁ブロックの軸方向へ延びるように貫通形成されている。前記軸孔内にはスプール弁体が収容され、また、軸孔の軸方向の両端にはパイロット室がそれぞれ連通されている。

そして、特許文献１のパイロット式切換弁においては、供給ポートと一方の出力ポート、及び他方の出力ポートと他方の排出ポートが連通する一方の切換位置と、供給ポートと他方の出力ポート、及び一方の出力ポートと一方の排出ポートが連通する他方の切換位置とに切換可能に構成されている。また、前記スプール弁体の周面には複数の装着溝が形成され、該装着溝にはそれぞれシール部材（例えば、スプールパッキン）が装着されている。そして、各切換位置では、シール部材によってスプール弁体と軸孔との間がシールされ、各切換位置での各ポート間の連通、及び軸孔と各パイロット室との連通が阻止されるようになっている。
実開平６−８２４７９号公報

上記パイロット式切換弁において、スプール弁体が移動して位置が切り換えられ、パイロット電磁弁への通電が解除された状態では、スプール弁体は、軸孔の周面と装着溝に対するシール部材の反力によって各切換位置に保持されている。しかし、パイロット式切換弁において、例えば、前記一方の切換位置において、スプール弁体によって他方の排出ポートの通路断面積が絞られ、他方の出力ポートの通路断面積に比して他方の排出ポートの通路断面積が小さくなると、該出力ポートにおける圧力流体と排出ポートにおける圧力流体との間に流速差が発生してしまう。同様に、一方の切換位置において、スプール弁体によって供給ポートの通路断面積が絞られ、一方の出力ポートの通路断面積に比して供給ポートの通路断面積が小さくなると、該出力ポートにおける圧力流体と供給ポートにおける圧力流体との間に流速差が発生してしまう。この流速差の発生により、各ポート間に圧力差が発生し、この圧力差によってスプール弁体を、一方の切換位置から他方の切換位置へと移動させる推力が発生してしまう。そして、この推力が前記シール部材による反力を上回ると、スプール弁体が他方の切換位置に向けて移動してパイロット式切換弁の誤動作を招いてしまうことがあった。

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、弁体を切換位置に保持させる力を増大させて誤動作を防止することができるパイロット式切換弁を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ボディに該ボディの軸方向に延びる軸孔が形成され、該軸孔には圧力流体の供給用のポート、出力用のポート、及び排出用のポートが連通されているとともに、前記ボディの軸方向に沿った両側それぞれにパイロット室が連通され、さらに、前記軸孔内には弁体が収容され、前記パイロット室に対するパイロット流体の給排によって前記弁体が前記軸孔の軸方向へ移動することにより前記出力用のポートとの連通を前記供給用のポートと排出用のポートとに切換えて２つの切換位置を取り得るとともに、該弁体の周面にポート間の連通、及び前記軸孔とパイロット室との連通を阻止する弾性材料製のシール部材が複数設けられたパイロット式切換弁であって、前記弁体には、各切換位置で少なくとも１つのポートにおける前記軸孔に向けた開口側に当接する弾性材料製の抵抗付加部材が設けられ、該抵抗付加部材が前記ポートの開口側に当接することにより、前記弁体を一方の切換位置から他方の切換位置へ移動させる推力に対する抵抗を増大させたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパイロット式切換弁において、前記抵抗付加部材は、前記各切換位置にて前記軸孔とパイロット室との連通を阻止する前記シール部材の幅方向への厚みが増大されてその幅方向の中央が凹むように形成されたものであることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のパイロット式切換弁において、前記抵抗付加部材は、前記各切換位置にて前記軸孔とパイロット室との連通を阻止する前記シール部材よりも開口側に設けられることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項３に記載のパイロット式切換弁において、前記抵抗付加部材は、前記シール部材と同一幅及び同一深さに形成されていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のパイロット式切換弁において、前記抵抗付加部材は少なくとも２つ設けられ、各切換位置では一方の抵抗付加部材が前記ポートの開口側に対して当接する位置に配置されるとともに、他方の抵抗付加部材が弁体の周面と軸孔の周面との間に配置されることを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のパイロット式切換弁において、前記供給用のポートは、前記軸孔の軸方向における中央に設けられ、前記出力用のポートは前記軸方向において前記供給用のポートを挟むように２つ設けられているとともに、前記排出用のポートは各出力用のポートよりも前記軸方向の端部側にそれぞれ１つずつ設けられており、各切換位置において、一方の抵抗付加部材は、前記２つの排出用のポートのうち一方の排出用のポートの開口側に当接する位置に配置されるとともに、他方の抵抗付加部材は、他方の排出用のポートとパイロット室とを連通する軸孔の周面と弁体の周面との間に配置されることを要旨とする。

本発明によれば、弁体を切換位置に保持させる力を増大させて誤動作を防止することができる。

以下、本発明を具体化したパイロット式切換弁の一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。まず、パイロット式切換弁が設置されるサブプレートについて説明する。図１に示すように、サブプレート１０には、圧力流体の供給流路１２と第１及び第２排出流路１３ａ，１３ｂが形成されている。また、サブプレート１０には、該サブプレート１０の一面に向けて開口する第１及び第２出力口１４ａ，１４ｂが形成されている。

次に、パイロット式切換弁２１について説明する。
パイロット式切換弁２１は、主弁２０と、該主弁２０に一体的に設けられた２つのパイロット電磁弁６１とから主に構成されている。前記主弁２０は、ボディ３１の軸方向（図１では左右方向）の両端にパイロット弁本体４１が取り付けられ、さらに、各パイロット弁本体４１にキャップ４８が取り付けられて外郭が構成されている。さらに、主弁２０において、前記ボディ３１の軸方向両側の上面には、それぞれ前記パイロット電磁弁６１が取り付けられている。また、パイロット式切換弁２１は、前記２つのパイロット電磁弁６１を覆うカバー９１を主弁２０の上側に備えているとともに、前記カバー９１には接続コネクタ８１が突設されている。そして、接続コネクタ８１には、前記パイロット電磁弁６１に通電するためのケーブル８２が接続されている。

次に、前記主弁２０について詳細に説明する。主弁２０において、ボディ３１には、圧力流体の供給用のポートとしての供給ポートＰ、２つの出力用のポートとしての第１出力ポートＡと第２出力ポートＢ、及び２つの排出用のポートとしての第１排出ポートＥＡと第２排出ポートＥＢが形成されている。そして、ボディ３１の下面３１ａにおいて、ボディ３１の軸方向の中央には前記供給ポートＰが設けられているとともに、供給ポートＰよりも軸方向に沿った一端側（図１では左端側）に第１出力ポートＡが設けられ、他端側（図１では右端側）に第２出力ポートＢが設けられている。さらに、ボディ３１の下面３１ａにおいて、前記第１出力ポートＡよりも一端側（図１では左端側）には第１排出ポートＥＡが設けられ、前記第２出力ポートＢよりも他端側（図１では右端側）には第２排出ポートＥＢが設けられている。

また、ボディ３１には、該ボディ３１を軸方向に貫通する軸孔３２が形成されているとともに、該軸孔３２には前記供給ポートＰ、第１出力ポートＡ、第２出力ポートＢ、第１排出ポートＥＡ、及び第２排出ポートＥＢが連通されている。そして、パイロット式切換弁２１が前記サブプレート１０の上面に取り付けられた状態では、前記供給ポートＰはサブプレート１０の供給流路１２と連通し、第１出力ポートＡは第１出力口１４ａと連通するとともに、第２出力ポートＢは第２出力口１４ｂと連通している。加えて、前記第１排出ポートＥＡは第１排出流路１３ａと連通するとともに、第２排出ポートＥＢは第２排出流路１３ｂと連通している。

前記ボディ３１において、軸孔３２の両端にはパイロット室３３が軸孔３２に連通するように形成されている。ここで、ボディ３１の軸方向の一端側（図１では左端側）で軸孔３２に連通するパイロット室３３を第１パイロット室３３ａとし、軸方向の他端側（図１では右端側）で軸孔３２に連通するパイロット室３３を第２パイロット室３３ｂとする。そして、前記軸孔３２内には、弁体としてのスプール３４が軸孔３２の軸方向に移動可能に収容されている。スプール３４の軸方向における中央部の周面には、２つの連通路３０ａ，３０ｂがスプール３４の周方向の全周に亘って形成されている。スプール３４における軸方向の一端側（図１では左端側）に第１連通路３０ａが形成され、他端側（図１では右端側）に第２連通路３０ｂが形成されている。また、前記第１パイロット室３３ａ内は第１ピストン３４ａが収容されているとともに、該第１ピストン３４ａはスプール３４の一端に取着されている。さらに、第２パイロット室３３ｂ内には第２ピストン３４ｂが収容されているとともに、該第２ピストン３４ｂはスプール３４の他端に取着されている。

パイロット式切換弁２１は、前記第１パイロット室３３ａにパイロット流体が供給されると、スプール３４は移動する（図１の左側から右側へ移動）。そして、図２（ａ）に示すように、第１連通路３０ａを介して供給ポートＰと第１出力ポートＡが連通し、第２連通路３０ｂを介して第２出力ポートＢと第２排出ポートＥＢが連通する第１の切換位置に切換られるようになっている。また、パイロット式切換弁２１は、前記第２パイロット室３３ｂにパイロット流体が供給されると、スプール３４は移動する（図１の右側から左側へ移動）。すると、図２（ｂ）に示すように、第２連通路３０ｂを介して供給ポートＰと第２出力ポートＢが連通し、第１連通路３０ａを介して第１出力ポートＡと第１排出ポートＥＡが連通する第２の切換位置に切換られるようになっている。すなわち、パイロット式切換弁２１は、スプール３４の移動によって２つの切換位置を取り得るようになっている。

図１の破線に示すように、主弁２０には、前記供給ポートＰとパイロット電磁弁６１とを連通させ、パイロット流体をパイロット電磁弁６１へ供給する供給通路４２が形成されている。また、主弁２０において、パイロット弁本体４１及びキャップ４８には、パイロット電磁弁６１とパイロット室３３（第１パイロット室３３ａ又は第２パイロット室３３ｂ）とを連通させ、パイロット電磁弁６１を介してパイロット流体をパイロット室３３に供給可能とするパイロット通路４４が形成されている。なお、このパイロット通路４４内には、パイロット電磁弁６１側からパイロット室３３へのパイロット流体の流入を許容する一方で、パイロット室３３からパイロット電磁弁６１側へのパイロット流体の流入を阻止する逆止弁４６が設けられている。

パイロット式切換弁２１において、前記ボディ３１には、前記パイロット電磁弁６１を駆動するための駆動回路３６が収容されている。この駆動回路３６は、リード線Ｌによって端子９１ａに電気的に接続され、該端子９１ａはケーブル８２に電気的に接続されている。そして、駆動回路３６は制御装置（図示せず）からの外部指令に基づいて、パイロット電磁弁６１に電力を供給する。

次に、前記パイロット電磁弁６１について説明する。パイロット電磁弁６１は、ボディ３１の上面に設けられている。前記パイロット電磁弁６１は、ソレノイド部６２と弁機能部６３とを備えている。前記弁機能部６３のハウジングには、パイロット入力ポート６３Ｐと、パイロット出力ポート６３Ａ及びパイロット排出ポート６３Ｅが形成されている。そして、前記パイロット入力ポート６３Ｐは、前記供給通路４２に連通し、該供給通路４２を介して供給ポートＰとパイロット電磁弁６１とが連通されている。また、パイロット出力ポート６３Ａは、前記パイロット通路４４に連通し、該パイロット通路４４を介してパイロット出力ポート６３Ａとパイロット室３３とが連通されている。加えて、パイロット排出ポート６３Ｅは排出通路４７に連通されている。弁機能部６３のハウジングには弁部材６５が設けられ、該弁部材６５の移動によって前記パイロット入力ポート６３Ｐとパイロット出力ポート６３Ａとの連通、及び該連通の遮断が行われるようになっている。

前記ソレノイド部６２は、そのハウジング内の中心部に固定鉄心（コア）６８が嵌入固定されているとともに、可動鉄心６９が固定鉄心６８に対して移動可能に収容されている。また、可動鉄心６９は、コイルばね７０の付勢力（ばね力）によって可動鉄心６９が固定鉄心６８から離間する方向へ付勢されている。ソレノイド部６２において、前記固定鉄心６８及び可動鉄心６９の外周側には、これら鉄心６８，６９を跨ぐ範囲にコイル７４が巻回配置されている。そして、前記駆動回路３６からコイル７４への電力供給に応じて、固定鉄心６８と可動鉄心６９との間に電磁付勢力（電磁吸引力）が発生するようになっている。さらに、前記電磁付勢力によって、可動鉄心６９は前記コイルばね７０の付勢力に抗して固定鉄心６８に吸引されるようになっている。

そして、上記構成のパイロット式切換弁２１は、駆動回路３６によってパイロット電磁弁６１が通電され、コイル７４へ電力が供給されると、電磁付勢力（電磁吸引力）によって可動鉄心６９が固定鉄心６８側へ移動する。この可動鉄心６９の移動に連動して弁部材６５が移動すると、パイロット入力ポート６３Ｐとパイロット出力ポート６３Ａの連通が許容され、供給通路４２を介して供給ポートＰとパイロット電磁弁６１との連通が許容される。供給ポートＰから供給されるパイロット流体によって、パイロット通路４４における逆止弁４６が移動して、パイロット通路４４を介してパイロット室３３への流体の流入が許容される。そして、第１パイロット室３３ａにパイロット流体が流入されると、前記スプール３４は前記第１の切換位置に移動する（図２（ａ）参照）。一方、第２パイロット室３３ｂにパイロット流体が流入されると、スプール３４は前記第２の切換位置に移動する（図２（ｂ）参照）。

また、コイル７４への通電が解除されると、電磁付勢力が消滅し、可動鉄心６９はコイルばね７０の付勢力によって固定鉄心６８から離れる側へ移動する。すると、可動鉄心６９の移動に連動して弁部材６５が移動し、パイロット入力ポート６３Ｐとパイロット出力ポート６３Ａとの連通が遮断されるとともに、パイロット室３３へのパイロット流体の供給が停止される。また、パイロット出力ポート６３Ａとパイロット排出ポート６３Ｅとの連通が許容される。その結果、パイロット室３３のパイロット流体は、逆止弁４６によってパイロット電磁弁６１側へ逆流することが阻止されるとともに、パイロット室３３はキャップ４８及びサブプレート１０を介して大気開放される。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、上記スプール３４の周面には複数の装着溝３７ａ〜３７ｆがスプール３４の周方向の全周に亘って形成されているとともに、各装着溝３７ａ〜３７ｆには弾性材料（ゴム材料）製のスプールパッキン５０ａ〜５０ｆが装着されている。スプールパッキン５０ａ〜５０ｆは、それぞれ各切換位置において、弾性変形して装着溝３７ａ〜３７ｆ（スプール３４）の周面と軸孔３２の周面に圧接することで、該圧接位置における圧力流体の漏れを防止するようになっている。前記第１連通路３０ａと第２連通路３０ｂとの間に位置する２つの装着溝３７ａ，３７ｂのうち、スプール３４の軸方向一端側の装着溝３７ａには第１スプールパッキン５０ａが装着されている。この第１スプールパッキン５０ａは、図２（ｂ）に示すように、前記第２の切換位置において供給ポートＰと第１出力ポートＡとの連通を阻止し、両ポートＰ，Ａ間での圧力流体の漏れを防止するようになっている。また、第１連通路３０ａと第２連通路３０ｂとの間に位置する２つの装着溝３７ａ，３７ｂのうち、スプール３４の軸方向他端側の装着溝３７ｂには第２スプールパッキン５０ｂが装着されている。この第２スプールパッキン５０ｂは、図２（ａ）に示すように、第１の切換位置において、供給ポートＰと第２出力ポートＢとの連通を阻止し、両ポートＰ，Ｂ間での圧力流体の漏れを防止するようになっている。

また、前記第１連通路３０ａよりも、スプール３４の軸方向一端側の装着溝３７ｃには第３スプールパッキン５０ｃが装着されている。この第３スプールパッキン５０ｃは、図２（ａ）に示すように、第１の切換位置において、第１出力ポートＡと第１排出ポートＥＡとの連通を阻止し、両ポートＡ，ＥＡ間での圧力流体の漏れを防止するようになっている。第２連通路３０ｂよりも、スプール３４の軸方向他端側の装着溝３７ｄには第４スプールパッキン５０ｄが装着されている。この第４スプールパッキン５０ｄは、図２（ｂ）に示すように、第２の切換位置において、第２出力ポートＢと第２排出ポートＥＢとの連通を阻止し、両ポートＢ，ＥＢ間での圧力流体の漏れを防止するようになっている。

さらに、前記第３スプールパッキン５０ｃよりも、スプール３４の軸方向一端側の装着溝３７ｅには第５スプールパッキン５０ｅが装着されている。この第５スプールパッキン５０ｅは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、各切換位置にて前記第１排出ポートＥＡと第１パイロット室３３ａとの連通を阻止して圧力流体の漏れを防止するようになっている。また、前記第４スプールパッキン５０ｄよりも、スプール３４の軸方向他端側の装着溝３７ｆには第６スプールパッキン５０ｆが装着されている。この第６スプールパッキン５０ｆは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、各切換位置にて前記第２排出ポートＥＢと第２パイロット室３３ｂとの連通を阻止して圧力流体の漏れを防止するようになっている。

また、上記第１〜第６スプールパッキン５０ａ〜５０ｆを備えたスプール３４において、前記第５スプールパッキン５０ｅよりも中央寄りには、装着溝３８がスプール３４の周方向の全周に亘って形成されている。そして、この装着溝３８には、第１抵抗付加部材５１が装着されている。加えて、第６スプールパッキン５０ｆよりも中央寄りには、装着溝３８がスプール３４の周方向の全周に亘って形成され、この装着溝３８には第２抵抗付加部材５２が装着されている。前記第１抵抗付加部材５１と第２抵抗付加部材５２は、弾性材料（ゴム材料）製のスプールパッキンであり、前記第１〜第６スプールパッキン５０ａ〜５０ｆと同一構成をなす。すなわち、前記第１〜第６スプールパッキン５０ａが装着される装着溝３７ａ〜３７ｆと、第１及び第２抵抗付加部材５１，５２が装着される装着溝３８とは同一幅及び同一深さに形成され、スプールパッキン５０ａ〜５０ｆと第１及び第２抵抗付加部材５１，５２の内径、外径、及び厚みは同一となっている。

そして、図２（ａ）に示すように、スプール３４が第１の切換位置にあるときは、第１抵抗付加部材５１は軸孔３２内に入り込むことなく、第１排出ポートＥＡ内に位置するとともに、該第１排出ポートＥＡの軸孔３２に向けた開口側の周面に当接するようになっている。この第１抵抗付加部材５１が当接する位置は、第１排出ポートＥＡの軸孔３２に向けた開口側において、スプール３４の軸方向に沿った一端側（図２（ａ）では左端側）の周面となっている。すなわち、第１抵抗付加部材５１が当接する位置は、スプール３４に第２切換位置へ移動させる力（推力）が作用した際に、第１抵抗付加部材５１が第２切換位置への移動に対する抵抗として機能させることが可能な位置となっている。また、第２抵抗付加部材５２は軸孔３２の周面に圧接して、第６スプールパッキン５０ｆとともに第２排出ポートＥＢと第２パイロット室３３ｂとの連通を阻止するようになっている。

一方、図２（ｂ）に示すように、スプール３４が第２の切換位置にあるときは、第１抵抗付加部材５１は軸孔３２の周面に圧接して、前記第５スプールパッキン５０ｅとともに第１排出ポートＥＡと第１パイロット室３３ａとの連通を阻止するようになっている。また、第２抵抗付加部材５２は軸孔３２内に入り込むことなく、第２排出ポートＥＢ内に位置するとともに、該第２排出ポートＥＢの軸孔３２に向けた開口側の周面に当接するようになっている。この第２抵抗付加部材５２が当接する位置は、第２排出ポートＥＢの軸孔３２に向けた開口側において、スプール３４の軸方向に沿った他端側（図２（ｂ）では右端側）の周面となっている。すなわち、第２抵抗付加部材５２が当接する位置は、スプール３４に第１切換位置へ移動させる力（推力）が作用した際に、第２抵抗付加部材５２が第１切換位置への移動に対する抵抗として機能させることが可能な位置となっている。

次に、第１抵抗付加部材５１及び第２抵抗付加部材５２を備えたパイロット式切換弁２１の作用について説明する。
さて、図２（ａ）に示すように、パイロット電磁弁６１が通電され、第１パイロット室３３ａにパイロット流体が供給されるとスプール３４が第１の切換位置（一方の位置とする）に移動し、該移動後、パイロット電磁弁６１への通電が解除され、第１パイロット室３３ａへのパイロット流体の供給が停止される。このとき、供給ポートＰには該供給ポートＰを通過可能な最大流量の圧力流体が供給され、該圧力流体は第１出力ポートＡへ出力されている。また、第２出力ポートＢには該第２出力ポートＢを通過可能な最大量の圧力流体が供給され、該圧力流体は第２排出ポートＥＢへ排出されている。

このとき、供給ポートＰ内にスプール３４の一部が入り込み、該供給ポートＰの通路断面積が最大よりも絞られているとともに、供給ポートＰの通路断面積が第１出力ポートＡの通路断面積より小さくなっている。すると、供給ポートＰにおける圧力流体の流速が、第１出力ポートＡにおける圧力流体の流速を上回り、供給ポートＰと第１出力ポートＡとの間に流速差が発生してしまう。そして、この流速差の発生により、供給ポートＰ側が第１出力ポートＡ側より高圧となる圧力差が発生し、この圧力差によって、スプール３４には該スプール３４を第２の切換位置（他方の位置とする）へと移動させる推力Ｆ１（矢印Ｆ１）が発生してしまう。

また、第２排出ポートＥＢ内にはスプール３４の一部が入り込み、該第２排出ポートＥＢの通路断面積が最大よりも絞られているため、第２排出ポートＥＢの通路断面積が第２出力ポートＢの通路断面積より小さくなる。すると、第２排出ポートＥＢにおける圧力流体の流速が、第２出力ポートＢにおける圧力流体の流速を上回り、第２出力ポートＢと第２排出ポートＥＢとの間に流速差が発生してしまう。そして、この流速差の発生により、第２排出ポートＥＢ側が第２出力ポートＢ側より高圧となる圧力差が発生し、この圧力差によってスプール３４には該スプール３４を第１の切換位置（一方の位置）から第２の切換位置（他方の位置）へと移動させる推力Ｆ１（矢印Ｆ１）が発生してしまう。

このとき、軸孔３２の周面と、装着溝３７ｂ，３７ｃ，３７ｅ，３７ｆに対する第２、第３、第５及び第６スプールパッキン５０ｂ，５０ｃ，５０ｅ，５０ｆの反力によって、スプール３４には前記推力Ｆ１に対する摺動抵抗Ｆ２が作用している。さらに、軸孔３２の周面と、装着溝３８に対する第２抵抗付加部材５２の反力によって、スプール３４には前記推力Ｆ１に対する摺動抵抗Ｆ３が作用している。加えて、第１抵抗付加部材５１が第１排出ポートＥＡの周面に当接することによって、スプール３４には、第１抵抗付加部材５１が軸孔３２に乗り上げようとする抵抗Ｆ４が作用している。すなわち、スプール３４は、抵抗Ｆ４によって、第１の切換位置から第２の切換位置へ移動させる推力Ｆ１に対する抵抗が増大されている。したがって、スプール３４は、前記摺動抵抗Ｆ２，Ｆ３及び抵抗Ｆ４によって第１の切換位置に保持され、このスプール３４を保持する力は前記推力Ｆ１を上回っている。このため、スプール３４が前記推力Ｆ１によって第１の切換位置（一方の位置）から第２の切換位置（他方の位置）へ移動してしまうことが防止され、パイロット式切換弁２１の誤動作が防止される。

一方、パイロット電磁弁６１が通電され、第２パイロット室３３ｂにパイロット流体が供給されるとスプール３４が第２の切換位置（一方の位置とする）に移動し、該移動後、パイロット電磁弁６１への通電が解除されるとともに、第２パイロット室３３ｂへのパイロット流体の供給が停止される。このとき、図２（ｂ）に示すように、供給ポートＰには該供給ポートＰを通過可能な最大量の圧力流体が供給され、該圧力流体はから第２出力ポートＢへ出力されている。また、第１出力ポートＡには該第１出力ポートＡを通過可能な最大量の圧力流体が供給され、該圧力流体は第１排出ポートＥＡへ排出されている。

そして、このとき、供給ポートＰ内にスプール３４の一部が入り込み、該供給ポートＰの通路断面積が最大よりも絞られているため、供給ポートＰの通路断面積が第２出力ポートＢの通路断面積より小さくなっている。すると、供給ポートＰにおける圧力流体の流速が、第２出力ポートＢにおける圧力流体の流速を上回り、供給ポートＰと第２出力ポートＢとの間に流速差が発生してしまう。そして、この流速差の発生により、供給ポートＰ側が第２出力ポートＢ側より高圧となる圧力差が発生し、この圧力差によってスプール３４には該スプール３４を第２の切換位置から第１の切換位置（他方の位置とする）へと移動させる推力Ｆ１（矢印Ｆ１）が発生してしまう。

また、第１排出ポートＥＡ内にはスプール３４の一部が入り込み、該第１排出ポートＥＡの通路断面積が最大よりも絞られているため、第１排出ポートＥＡの通路断面積が第１出力ポートＡの通路断面積より小さくなる。すると、第１排出ポートＥＡにおける圧力流体の流速が、第１出力ポートＡにおける圧力流体の流速を上回り、流速差が発生してしまう。そして、この流速差の発生により、第１排出ポートＥＡ側が第１出力ポートＡ側より高圧となる圧力差が発生し、この圧力差によってスプール３４には該スプール３４を第２の切換位置（一方の位置）から第１の切換位置（他方の位置）へと移動させる推力Ｆ１（矢印Ｆ１）が発生してしまう。

このとき、軸孔３２の周面と、装着溝３７ａ，３７ｄ，３７ｅ，３７ｆに対する第１、第４、第５及び第６スプールパッキン５０ａ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆの反力によって、スプール３４には前記推力Ｆ１に対する摺動抵抗Ｆ２が作用している。さらに、軸孔３２の周面と、装着溝３８に対する第１抵抗付加部材５１の反力によって、スプール３４には前記推力Ｆ１に対する摺動抵抗Ｆ３が作用している。加えて、第２抵抗付加部材５２が第２排出ポートＥＢの周面に当接することによって、スプール３４には、第２抵抗付加部材５２が軸孔３２に乗り上げようとする抵抗Ｆ４が作用している。すなわち、スプール３４は、抵抗Ｆ４によって、第２の切換位置から第１の切換位置へ移動させる推力に対する抵抗が増大されている。したがって、スプール３４は、前記摺動抵抗Ｆ２，Ｆ３及び抵抗Ｆ４によって第２の切換位置に保持され、このスプール３４を保持する力は前記推力Ｆ１を上回っている。このため、スプール３４が前記推力Ｆ１によって第２の切換位置（一方の位置）から第１の切換位置（他方の位置）へ移動してしまうことが防止され、パイロット式切換弁２１の誤動作が防止される。

図３のグラフは、スプール３４を一方の切換位置（第１の位置又は第２の位置）に配置した状態から他方の切換位置（第２の位置又は第１の位置）に向けて移動させた際に発生する抵抗の値を示したものであり、縦軸に抵抗の値（Ｎ）を示し、横軸にスプール３４の移動距離（ｍｍ）を示している。

さて、グラフのＧ１の部分は、スプール３４を第１の切換位置から第２の切換位置へ向けて移動させた場合においては、第１抵抗付加部材５１が排出ポートＥＡの軸孔３２に向けた開口側に当接しておらず、かつ第２抵抗付加部材５２が軸孔３２内を移動している状態での抵抗の値（Ｎ）を示している。そして、グラフのＧ１の部分での抵抗の値（Ｎ）は、第２、第３、第５及び第６スプールパッキン５０ｂ，５０ｃ，５０ｅ，５０ｆの反力によって生じる摺動抵抗Ｆ２と第２抵抗付加部材５２の反力によって生じる摺動抵抗Ｆ３の和となっている。

また、図３のグラフのＧ１の部分は、スプール３４を第２の切換位置から第１の切換位置へ向けて移動させた場合においては、第２抵抗付加部材５２が第２排出ポートＥＢの軸孔３２に向けた開口側に当接しておらず、かつ第１抵抗付加部材５１が軸孔３２内を移動している状態での抵抗の値（Ｎ）を示している。そして、グラフのＧ１の部分での抵抗の値（Ｎ）は、第１、第４、第５及び第６スプールパッキン５０ａ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆの反力によって生じる摺動抵抗Ｆ２と第１抵抗付加部材５１の反力によって生じる摺動抵抗Ｆ３の和となっている。

一方、図３のグラフのＧ２の部分は、スプール３４を第１の切換位置から第２の切換位置へ向けて移動させた場合においては、第１抵抗付加部材５１が第１排出ポートＥＡの開口側に当接し、第２抵抗付加部材５２が軸孔３２内を移動している状態での抵抗の値（Ｎ）を示している。そして、グラフのＧ２の部分での抵抗の値（Ｎ）は、第２、第３、第５及び第６スプールパッキン５０ｂ，５０ｃ，５０ｅ，５０ｆの反力によって生じる摺動抵抗Ｆ２、第２抵抗付加部材５２の反力によって生じる摺動抵抗Ｆ３に、第１抵抗付加部材５１が軸孔３２へ乗り上げようとする際の抵抗Ｆ４を加えた値となっている。また、図３のグラフのＧ２の部分は、スプール３４を第２の切換位置から第１の切換位置へ向けて移動させた場合においては、第２抵抗付加部材５２が第２排出ポートＥＢの開口側に当接し、第１抵抗付加部材５１が軸孔３２内を移動している状態での抵抗の値（Ｎ）を示している。そして、グラフのＧ２の部分での抵抗の値（Ｎ）は、第１、第４、第５及び第６スプールパッキン５０ａ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆの反力によって生じる摺動抵抗Ｆ２、第１抵抗付加部材５１の反力によって生じる摺動抵抗Ｆ３に、第２抵抗付加部材５２が軸孔３２へ乗り上げようとする際の抵抗Ｆ４を加えた値となっている。

したがって、図３のグラフに示すように、スプール３４が各切換位置に配置された状態では、第１抵抗付加部材５１又は第２抵抗付加部材５２の抵抗Ｆ４が生じることにより、該抵抗Ｆ４が生じる前（切換位置への移動中）と比較してスプール３４の軸孔３２内での抵抗の値（Ｎ）が増大している（約１．６５倍）。このため、第１抵抗付加部材５１及び第２抵抗付加部材５２をスプール３４に設けることにより、スプール３４を各切換位置から移動させる推力に対する抵抗が増大し、スプール３４を各切換位置に保持する力が増大していることが示されている。なお、図３のグラフにおける抵抗の値（Ｎ）は、第１〜第６スプールパッキン５０ａ〜５０ｆ、第１抵抗付加部材５１及び第２抵抗付加部材５２を、その直径潰し量が０．０８ｍｍとなるようにした状態で測定した。このため、前記直径潰し量を変化させた場合は、抵抗の値（Ｎ）も変化する。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）スプール３４の周面に、シール用の第１〜第６スプールパッキン５０ａ〜５０ｆに加え、第１抵抗付加部材５１と第２抵抗付加部材５２を装着した。そして、スプール３４が各切換位置にある状態では、スプール３４には、各切換位置で機能するスプールパッキン５０ａ〜５０ｆの摺動抵抗Ｆ２と、第１及び第２抵抗付加部材５１，５２のいずれか一方の摺動抵抗Ｆ３が作用しているとともに、他方の抵抗付加部材５１，５２による抵抗Ｆ４が付加されている。このため、第１〜第６スプールパッキン５０ａ〜５０ｆの摺動抵抗Ｆ２のみでスプール３４を各切換位置に保持させた場合に比して、推力Ｆ１に対する抵抗を増大させ、スプール３４を切換位置に保持させる力を増大させることができる。したがって、前記推力がスプール３４に作用しても、増大した保持力によってスプール３４の移動を防止することができ、パイロット式切換弁２１の誤動作を防止することができる。

（２）第１抵抗付加部材５１と第２抵抗付加部材５２は、各切換位置において軸孔３２の周面に圧接して軸孔３２とパイロット室３３との連通を阻止して圧力流体の漏れを防止している。このため、第５及び第６スプールパッキン５０ｅ，５０ｆと協働して軸孔３２とパイロット室３３との連通を阻止することができ、パイロット式切換弁２１の性能向上に寄与することができる。

（３）第１抵抗付加部材５１及び第２抵抗付加部材５２は、第１〜第６スプールパッキン５０ａ〜５０ｆとは別体としてスプール３４に設けられている。すなわち、スプール３４に第１抵抗付加部材５１及び第２抵抗付加部材５２を装着するだけで、推力Ｆ１に対する抵抗を増大させ、スプール３４の保持力を増大させることができ、簡単な構成でパイロット式切換弁２１の誤動作を防止することができる。また、スプール３４の保持力を増大させるために、例えば、既存のメタルシールを設ける場合のようにパイロット式切換弁２１の体格が大型化してしまうことも無い。

（４）第１抵抗付加部材５１及び第２抵抗付加部材５２は、第１〜第６スプールパッキン５０ａ〜５０ｆと同一構成のスプールパッキンよりなる。したがって、スプール３４にスプールパッキンを追加するだけで、推力Ｆ１に対する抵抗を増大させ、スプール３４の保持力を増大させることができ、簡単な構成でパイロット式切換弁２１の誤動作を防止することができる。

（５）パイロット式切換弁２１においては、第１抵抗付加部材５１及び第２抵抗付加部材５２をスプール３４に設けることによって、各切換位置におけるスプール３４の保持力を増大させパイロット式切換弁２１の誤動作を防止することができる。したがって、パイロット式切換弁２１の誤動作を防止するために、パイロット電磁弁６１に連続通電し、パイロット室３３にパイロット流体を供給し続けてスプール３４の移動を防止させる必要が無くなる。その結果として、このパイロット式切換弁２１においては、誤動作防止のためにパイロット電磁弁６１への連続通電を必要とする場合に比して、電力消費量を抑えることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ スプール３４において、抵抗付加部材を装着する装着溝３８の位置を任意に変更してもよい。この場合、装着溝３８の位置は、スプール３４が各切換位置にあるとき抵抗付加部材が各ポートの周面に当接し、スプール３４に推力Ｆ１が作用したとき抵抗Ｆ４を発生させる位置とする。

○ 抵抗付加部材は、第１抵抗付加部材５１及び第２抵抗付加部材５２に加えさらに設けられていてもよい。そして、各切換位置において、第１排出ポートＥＡ又は第２排出ポートＥＢ以外のポートにて軸孔３２に向けた開口側に当接させて抵抗Ｆ４を発揮させる構成としてもよい。

○ 第５及び第６スプールパッキン５０ｅ，５０ｆの幅方向への厚みを増大させ、該第５及び第６スプールパッキン５０ｅ，５０ｆに抵抗付加部材としての機能を持たせてもよい。なお、このとき、図４に示すように、第５及び第６スプールパッキン５０ｅ，５０ｆは、２つのスプールパッキンを接合した形状をなすとともに、幅方向の中央が凹むように形成される（図４では第２パイロット室３３ｂ側の第６スプールパッキン５０ｆのみ図示）。そして、第５及び第６スプールパッキン５０ｅ，５０ｆにて、スプール３４の先端側の一方のスプールパッキンが軸孔３２の周面に圧接した状態では他方のスプールパッキンが第１排出ポートＥＡ又は第２排出ポートＥＢの周面に当接して抵抗Ｆ４を発生させることが可能となる。

○ 装着溝３８において、スプール３４の軸方向に沿った溝幅や、スプール３４の径方向に沿った溝深さを任意に変更し、第１抵抗付加部材５１及び第２抵抗付加部材５２が軸孔３２の周面に圧接したときの直径潰し量や、ポートの周面に当接したときの直径潰し量を変化させてスプール３４の保持力を変更してもよい。

○ 第１抵抗付加部材５１及び第２抵抗付加部材５２の内径、外径、幅等を変更して第１抵抗付加部材５１及び第２抵抗付加部材５２が軸孔３２の周面に圧接したときの直径潰し量や、ポートの周面に当接したときの直径潰し量を変化させてスプール３４の保持力を変更してもよい。

実施形態のパイロット式切換弁を示す断面図。 （ａ）はスプールが第１の切換位置にある状態を示す部分断面図、（ｂ）はスプールが第２の切換位置にある状態を示す部分断面図。 スプールに作用する抵抗の値を示すグラフ。 別例の抵抗付加部材を示す部分拡大断面図。

符号の説明

Ａ…出力用のポートとしての第１出力ポート、Ｂ…出力用のポートとしての第２出力ポート、ＥＡ…排出用のポートとしての第１排出ポート，ＥＢ…排出用のポートとしての第２排出ポート、Ｐ…供給用のポートとしての供給ポート、２１…パイロット式切換弁、３１…ボディ、３２…軸孔、３３（３３ａ，３３ｂ）…（第１及び第２）パイロット室、３４…弁体としてのスプール、５０ａ〜５０ｆ…シール部材としての第１〜第６スプールパッキン、５１…第１抵抗付加部材、５２…第２抵抗付加部材。

Claims (6)

1. ボディに該ボディの軸方向に延びる軸孔が形成され、該軸孔には圧力流体の供給用のポート、出力用のポート、及び排出用のポートが連通されているとともに、前記ボディの軸方向に沿った両側それぞれにパイロット室が連通され、さらに、前記軸孔内には弁体が収容され、前記パイロット室に対するパイロット流体の給排によって前記弁体が前記軸孔の軸方向へ移動することにより前記出力用のポートとの連通を前記供給用のポートと排出用のポートとに切換えて２つの切換位置を取り得るとともに、該弁体の周面にポート間の連通、及び前記軸孔とパイロット室との連通を阻止する弾性材料製のシール部材が複数設けられたパイロット式切換弁であって、
   前記弁体には、各切換位置で少なくとも１つのポートにおける前記軸孔に向けた開口側に当接する弾性材料製の抵抗付加部材が設けられ、該抵抗付加部材が前記ポートの開口側に当接することにより、前記弁体を一方の切換位置から他方の切換位置へ移動させる推力に対する抵抗を増大させたパイロット式切換弁。
2. 前記抵抗付加部材は、前記各切換位置にて前記軸孔とパイロット室との連通を阻止する前記シール部材の幅方向への厚みが増大されてその幅方向の中央が凹むように形成されたものである請求項１に記載のパイロット式切換弁。
3. 前記抵抗付加部材は、前記各切換位置にて前記軸孔とパイロット室との連通を阻止する前記シール部材よりも開口側に設けられる請求項１に記載のパイロット式切換弁。
4. 前記抵抗付加部材は、前記シール部材と同一幅及び同一深さに形成されている請求項１又は請求項３に記載のパイロット式切換弁。
5. 前記抵抗付加部材は少なくとも２つ設けられ、各切換位置では一方の抵抗付加部材が前記ポートの開口側に対して当接する位置に配置されるとともに、他方の抵抗付加部材が弁体の周面と軸孔の周面との間に配置される請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のパイロット式切換弁。
6. 前記供給用のポートは、前記軸孔の軸方向における中央に設けられ、前記出力用のポートは前記軸方向において前記供給用のポートを挟むように２つ設けられているとともに、前記排出用のポートは各出力用のポートよりも前記軸方向の端部側にそれぞれ１つずつ設けられており、各切換位置において、一方の抵抗付加部材は、前記２つの排出用のポートのうち一方の排出用のポートの開口側に当接する位置に配置されるとともに、他方の抵抗付加部材は、他方の排出用のポートとパイロット室とを連通する軸孔の周面と弁体の周面との間に配置される請求項５に記載のパイロット式切換弁。

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