JPH06129555A - スプール弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シールの浮き上がりや飛び出しを防止するこ
とのできるスプール弁を提供する。 【構成】 スプール３の軸方向に貫通するスプール孔３
ａを形成し、スプール３のそれぞれのシール装着溝１０
の溝底１０ａから前記スプール孔３ａに貫通する溝孔１
２を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スプール弁に関し、
特にスプールに装着されたシールの浮き上がりや飛び出
しの防止、および摺動抵抗の増加によるシールの摩耗の
防止について有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】スプール弁は、入力ポート、出力ポート
および排気ポートが開設された弁本体内に、外周の複数
のシール装着溝に環状のシールを装着したスプールを摺
動自在に設けたものよりなる。

【０００３】そして、このスプールの摺動によって、前
記のシールを交互に弁本体内壁と接触させることで流体
の流通方向を切り換え、シリンダなど流体圧作動機器の
駆動を制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、スプール
に装着されたシールは、弁本体内壁と接触、非接触が繰
り返される。このとき、シール内径側にもぐり込んでシ
ールを拡径するように作用する流体圧によって、シール
はシール装着溝から浮き上がった状態になる。

【０００５】このような状態でスプールが摺動し続ける
と、弁本体内壁によってシールは著しく摩耗され、シー
ル本来の機能である密封性が損なわれてしまうこととな
る。

【０００６】さらに、弁本体内壁と接触していたシール
がスプールの摺動により非接触状態となり外径側が開放
されると、前記のシール内径側への流体圧によってシー
ルは外径側に変形する。そのために、シールはシール装
着溝から飛び出してしまう場合がある。

【０００７】このような状態でスプールが摺動を続ける
と、ポートの弁座に変形したシールが挟まれて亀裂が発
生したり破断したりして、密封性が損なわれてしまう。

【０００８】そこで、本発明の目的は、弁印加圧によっ
て発生するシールの浮き上がりや飛び出しを防止するこ
とのできるスプール弁を提供することにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかにな
るであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、次の通
りである。

【００１１】すなわち、本発明のスプール弁は、スプー
ルの軸方向に貫通するスプール孔が形成され、スプール
のそれぞれのシール装着溝の溝底からはスプール孔に貫
通する少なくとも１つの溝孔が形成されている。

【００１２】また、本発明のスプール弁は、スプールが
加圧室の加圧によって直接摺動される構造を有してお
り、スプールの軸方向の内部にスプール孔が分割して形
成され、スプールのそれぞれのシール装着溝の溝底から
スプール孔に貫通する少なくとも１つの溝孔が形成さ
れ、分割されたスプール孔と排出ポートとを連通する連
通孔が夫々開設されている。

【００１３】そして、以上の各スプール弁において、溝
孔は、シール装着溝の溝底の周方向に２列に形成されて
いるものとすることができる。

【００１４】さらに、以上の各スプール弁において、シ
ール装着溝の溝底は、凸状の断面とすることができる。

【００１５】

【作用】上記のような構成のスプール弁によれば、シー
ルをシール装着溝側面でシールできる形状にすること
で、加圧状態にある弁穴内と、加圧状態にはないスプー
ル孔および溝孔とによって、シール装着溝に装着された
シールは、内径側の流体が溝孔から抜かれてゆき、弁穴
内に面している外径側と溝孔側に面している内径側とに
差圧が生じる。これによって、シールはシール装着溝に
吸着されて、浮き上がりや飛び出しが防止される。

【００１６】さらに、溝孔がシール装着溝の溝底の周方
向に２列に形成されたスプール弁やシール装着溝の溝底
が凸状の断面とされたスプール弁によれば、溝孔はシー
ルによって塞がれることがなく、シール装着溝内の流体
は溝孔に流れやすくなる。

【００１７】また、シール外径側の変形を防ぎ、弁本体
弁座へ均一に密封するための封止力を与えることができ
る。

【００１８】

【実施例１】図１は本発明の一実施例であるスプール弁
を示す断面図、図２はそのスプール弁のスプールの拡大
断面図である。

【００１９】まず、本実施例におけるスプール弁の構成
について説明する。

【００２０】図１において、本実施例のスプール弁は、
弁本体１の軸方向に開設された弁穴２にスプール３が摺
動自在に収納されたスプール部４と、このスプール３を
摺動させるためのソレノイド部５とからなる。

【００２１】スプール部４には、流体が流入する入力ポ
ート６、図示しないシリンダなどを駆動するための流体
が流出する第１および第２の出力ポート７ａ，７ｂ、そ
して流体を外部に排出するための第１および第２の排出
ポート８ａ，８ｂが開設されている。そして、スプール
部４に開設された弁穴２の内周壁には、これらのポート
の開口部を挟んで凸状の弁座９が設けられている。

【００２２】弁穴２に収納されたスプール３の外周数カ
所にはシール装着溝１０が設けられ、このシール装着溝
１０にリブ付のシール１１ａが装着されている。

【００２３】このシール１１ａはスプール３が摺動する
ことによって弁座９と接触または非接触し、前記入力ポ
ート６からの流体の流通方向を制御するようになってい
る。

【００２４】ここで、このスプール３には、その軸方向
にスプール孔３ａが貫通して形成され、図２に示すよう
に、前記シール装着溝１０の溝底１０ａ周囲からこのス
プール孔３ａに対して、複数の溝孔１２がやはり貫通し
て形成されている。

【００２５】スプール３の両側には第１および第２の加
圧室１３ａ，１３ｂが設けられ、この第１および第２の
加圧室１３ａ，１３ｂにはそれぞれ第１および第２のピ
ストン１４ａ，１４ｂが収納されている。そして、第１
または第２の加圧室１３ａ，１３ｂが加圧されること
で、第１または第２のピストン１４ａ，１４ｂはスプー
ル３側に摺動してスプール３を摺動させるようになって
いる。

【００２６】さらに、スプール３の摺動で形成される第
１および第２の摺動空間１５ａ，１５ｂ内の流体を外部
に逃がし、第１および第２のピストン１４ａ，１４ｂの
摺動が円滑に行われるように、この摺動空間１５ａ，１
５ｂと連通するパイロット排出ポート１６が弁本体１に
開設されている。

【００２７】したがって、第１および第２の摺動空間１
５ａ，１５ｂに面している前記スプール孔３ａ、および
シール装着溝１０の溝底１０ａからこのスプール孔３ａ
の内周壁に貫通している溝孔１２は、このパイロット排
出ポート１６を介してスプール弁の外部と連通されてい
ることとなる。

【００２８】ソレノイド部５には、通電によって励磁さ
れる中空円柱状のソレノイド１７と、このソレノイド１
７の励磁によってコラム１８に衝接されるプランジャ１
９がソレノイド１７内に設けられ、プランジャ１９のコ
ラム１８と反対面には弁２０が取り付けられている。

【００２９】そして、プランジャ１９がコラム１８と接
触状態または非接触状態とされることで、前記弁２０と
弁座２１およびフラッパ２２とフラッパ用弁座２３が交
互に開閉される。これによって、前記入力ポート６から
弁本体１内に流入した流体の一部が第２の加圧室１３ｂ
を加圧して、第２のピストン１４ｂを摺動させ、スプー
ル３を摺動させるようになっている。

【００３０】次に、本実施例におけるスプール弁の動作
について、特にシール装着溝からのシールの浮き上が
り、飛び出し防止作用を中心に説明する。

【００３１】図１は、スプール３が右側に位置している
場合を示しており、入力ポート６と第１の出力ポート７
ａとが連通され、第２の出力ポート７ｂと第２の排出ポ
ート８ｂとが連通されており、第１の排出ポート８ａは
いづれのポートとも連通されていない。

【００３２】この状態から、第２の加圧室１３ｂが加圧
されると第２のピストン１４ｂが摺動し、これに押され
てスプール３が左方に摺動する。すると、スプール３が
右側に位置していた場合とは別のシール１１ａが弁体９
と接触して、入力ポート６と第２の出力ポート７ｂとが
連通され、第１の出力ポート７ａと第１の排出ポート８
ａとが連通されることとなり、また、第２の排出ポート
８ｂはいづれのポートとも連通されない。

【００３３】このように、スプール弁は、スプール３を
左右に摺動させることで連通するポートを切り換え、入
力ポート６から流入した流体の流通方向を制御してい
る。

【００３４】ここで、弁穴２内は、入力ポート６と連通
する第１または第２の出力ポート７ａ，７ｂ、およびこ
の第１または第２の出力ポート７ａ，７ｂと連通する排
気時の第１または第２の排出ポート８ａ，８ｂは、流体
の流体圧によって加圧状態にある。

【００３５】一方、前記のように、スプール３のスプー
ル孔３ａおよび溝孔１２はパイロット排出ポート１６を
介してスプール弁の外部と連通しているので、弁穴２内
と異なり加圧状態にはない。

【００３６】したがって、シール装着溝１０に装着され
たシール１１ａは、内径側の流体が溝孔１２から抜かれ
てゆき、弁穴２内に面している外径側と溝孔１２側に面
している内径側とに差圧が生じることになる。

【００３７】これによって、シール１１ａはシール装着
溝１０に吸着されるようになり、浮き上がりが防止され
るので、弁座９との接触、非接触が繰り返されても摩耗
は最小限に抑えられ、気密性が確保される。

【００３８】のみならず、シール１１ａはシール装着溝
１０に吸着されているので、スプール３の摺動により弁
体９と非接触状態となり外径側が開放されても、シール
１１ａには外径側に変形しようとする力は働かず、シー
ル装着溝１０からの飛び出しも防止される。

【００３９】

【実施例２】図３は本発明の他の実施例であるスプール
弁を示す要部断面図、図４はそのスプール弁のスプール
の拡大断面図である。

【００４０】本実施例のスプール弁は、まず、図３に示
すように、スプール３のスプール孔３ａは第１と第２の
スプール孔３ａ1 ，３ａ2 に分割されて両端にプラグ
（球状体）２４が挿入されており、スプール孔３ａ1 ，
３ａ2 と第１および第２の排出ポート８ａ，８ｂとを連
通する連通孔２５が開設されている点で、前記実施例１
のスプール弁と異なる。

【００４１】第１と第２のスプール孔３ａ1 ，３ａ2 に
分割したのは、一方の加圧状態にある排出ポートと他方
の加圧状態にない排出ポートとが連通されることを防止
するためであり、プラグ（球状体）２４を挿入したの
は、本実施例のスプール弁が加圧室１３ａ，１３ｂの加
圧によって直接スプール３を摺動させる形式のスプール
弁であるためである。したがって、連通孔２５を開設し
て、溝孔１２と第１および第２の排出ポート８ａ，８ｂ
とを連通している。

【００４２】そして、本実施例のスプール弁は、図４に
示すように、シール装着溝１０の溝底１０ａに形成され
た溝孔１２が、周方向に２列とされている点で、前記実
施例１のスプール弁と異なる。

【００４３】なお、本実施例においては、シール装着溝
１０には断面が略長円形であるシール１１ｂが装着され
ている。

【００４４】次に、本実施例におけるスプール弁の動作
について説明する。

【００４５】本実施例のスプール弁も、スプール３を左
右に摺動させることで連通するポートを切り換え、入力
ポート６から流入した流体の流通方向を制御している。

【００４６】そして、たとえば図３において、入力ポー
ト６から流入する流体によって、弁穴２内は、出力ポー
ト７ａが流体の流体圧によって加圧状態にある。

【００４７】ここで、前記のように、溝孔１２は連通孔
２５を介して第１または第２の排出ポート８ａ，８ｂに
連通されているので、いずれの出力ポートとも連通され
ていない第１の排出ポート８ａと連通するスプール孔３
ａ1 および溝孔１２は加圧状態にない。

【００４８】したがって、この加圧状態にない溝孔１２
が開設されているシール装着溝１０に装着されたシール
１１ｂは、内径側の流体が抜かれて外径側と内径側とに
差圧が生じる。これによって、シール１１ｂはシール装
着溝１０に吸着されて、浮き上がりおよび飛び出しが防
止されることになる。

【００４９】さらに、本実施例のスプール弁は、前記の
ように溝孔１２が２列とされているので、図４に示すよ
うに、溝孔１２がシール１１ｂによって塞がれることが
なく、シール装着溝１０内の流体は溝孔１２に流れやす
くなる。

【００５０】のみならず、溝孔１２を２列とすること
で、シール１１ｂの内径側がシール装着溝１０の溝底１
０ａと接触し溝孔１２内に落ち込まなくなるので、シー
ル高Ｈを確保することができる。

【００５１】

【実施例３】図５は本発明のさらに他の実施例であるス
プール弁におけるスプールの拡大断面図である。

【００５２】本実施例におけるスプール３のシール装着
溝１０の溝底１０ａは、その断面が凸状とされている。

【００５３】なお、本実施例においては、シール装着溝
１０にはいわゆるだるま形のシール１１ｃが装着されて
いる。

【００５４】これによって、前記実施例２と同様に、溝
孔１２がシール１１ｃによって塞がれることがなく、シ
ール装着溝１０内の流体は均一に溝孔１２に抜けるよう
になる。

【００５５】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。

【００５６】たとえば、本実施例においては、シール装
着溝の溝底からスプール孔に貫通する溝孔は複数形成さ
れているが、少なくとも１つ形成されていればよく、ま
たその溝孔の形状は問わない。

【００５７】また、実施例１のようにスプールが加圧室
の加圧によるピストンの摺動にともなって摺動される構
造を有するスプール弁に、実施例２のような排出ポート
と連通する連通孔を開設してシールの外径側と内径側と
に差圧を発生させることもできる。

【００５８】さらに、上記の各実施例において、シール
装着溝に装着されるシールとして、リブ付のシール、断
面が長円形のシール、そして、いわゆるだるま形のシー
ルをそれぞれ用いている。しかし、装着されるシールは
これに限定されるものではなく、たとえばリップ付のシ
ールなど様々な種類や形状のシールを任意に用いること
が可能である。

【００５９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下
記の通りである。

【００６０】(1).シール装着溝に装着されたシールは、
弁穴内に面している外径側と溝孔側に面している内径側
とに生じた差圧によってシール装着溝に吸着される。し
たがって、シールの浮き上がりが防止されることとな
り、弁座との接触、非接触が繰り返されても摩耗は最小
限に抑えられ、シール本来の機能である気密性が確保さ
れる。

【００６１】(2).また、シールはシール装着溝に吸着さ
れるので、スプールの摺動により弁体と非接触状態とな
り外径側が開放されても、シールには外径側に変形しよ
うとする力は働かない。したがって、シールがシール装
着溝から飛び出すことも防止される。

【００６２】(3).さらに、溝孔が周方向に２列に形成さ
れたスプール弁によれば、溝孔がシールによって塞がれ
ることがないので、シール装着溝内の流体は溝孔に流れ
やすくなり、シールはより強固にシール装着溝に吸着さ
れる。

【００６３】(4).のみならず、溝孔を２列とすること
で、シールの内径側がシール装着溝の溝底と接触し溝孔
内に落ち込まなくなるので、シール高を確保することが
でき、溝孔を設けたことによるシール高の変化を防止で
きる。

【００６４】(5).シール装着溝の溝底の断面が凸状とさ
れたスプール弁によっても、溝孔が２列とされたスプー
ル弁と同様に、溝孔がシールによって塞がれることがな
いので、シールはより強固にシール装着溝に吸着され
る。また、前記と同様にシールの高さを均一に確保する
ことができ、シールの高さの変化を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１によるスプール弁を示す断面
図である。

【図２】実施例１のスプール弁におけるスプールの拡大
断面図である。

【図３】本発明の実施例２によるスプール弁を示す要部
断面図である。

【図４】実施例２のスプール弁におけるスプールの拡大
断面図である。

【図５】本発明の実施例３によるスプール弁のスプール
の拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 弁本体 ２ 弁穴 ３ スプール ３ａ スプール孔 ３ａ1 第１のスプール孔 ３ａ2 第２のスプール孔 ４ スプール部 ５ ソレノイド部 ６ 入力ポート ７ａ 第１の出力ポート ７ｂ 第２の出力ポート ８ａ 第１の排出ポート ８ｂ 第２の排出ポート ９ 弁座 １０ シール装着溝 １０ａ 溝底 １１ａ シール １１ｂ シール １１ｃ シール １２ 溝孔 １３ａ 第１の加圧室 １３ｂ 第２の加圧室 １４ａ 第１のピストン １４ｂ 第２のピストン １５ａ 第１の摺動空間 １５ｂ 第２の摺動空間 １６ パイロット排出ポート １７ ソレノイド １８ コラム １９ プランジャ ２０ 弁 ２１ 弁座 ２２ フラッパ ２３ フラッパ用弁座 ２４ プラグ（球状体） ２５ 連通孔 Ｈ シール高

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スプールの軸方向に貫通するスプール孔
   が形成され、前記スプールのそれぞれのシール装着溝の
   溝底から前記スプール孔に貫通する少なくとも１つの溝
   孔が形成されていることを特徴とするスプール弁。
2. 【請求項２】 スプールが加圧室の加圧によって直接摺
   動される構造を有し、前記スプールの軸方向の内部にス
   プール孔が分割して形成され、前記スプールのそれぞれ
   のシール装着溝の溝底から前記スプール孔に貫通する少
   なくとも１つの溝孔が形成され、分割された前記スプー
   ル孔と排出ポートとを連通する連通孔が夫々開設されて
   いることを特徴とするスプール弁。
3. 【請求項３】 前記溝孔は、シール装着溝の溝底の周方
   向に２列に形成されていることを特徴とする請求項１ま
   たは２記載のスプール弁。
4. 【請求項４】 前記シール装着溝の溝底は、凸状の断面
   とされていることを特徴とする請求項１または２記載の
   スプール弁。