JP5946066B2 - スプール弁 - Google Patents

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ものであり、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、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。

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３の発明に係るスプール弁は、前述した第１または第２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４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ものであり、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、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。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、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。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、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を互いにより一層確実に作用させることができる。

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は、前記突部の外周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３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４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。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、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。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、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を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 (4)

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ものであり、
   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、
   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。
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。
3. 請求項１または請求項２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。
4. 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ものであり、
   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、
   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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