JPH11182728A - 電磁パイロット式３位置切換弁 - Google Patents

電磁パイロット式３位置切換弁

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JPH11182728A
JPH11182728A JP9363599A JP36359997A JPH11182728A JP H11182728 A JPH11182728 A JP H11182728A JP 9363599 A JP9363599 A JP 9363599A JP 36359997 A JP36359997 A JP 36359997A JP H11182728 A JPH11182728 A JP H11182728A
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piston
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３位置切換弁において、スプールをパイロッ
ト流体による作用力で中立位置に保持させることによ
り、該スプールを復帰ばねの反力の影響を受けることな
く切り換えることができるようにする。 【解決手段】 スプール６が収容された弁孔５の両端
に、該スプール６を駆動するためのパイロット流体が給
排される大径の駆動室１０ａ，１０ｂと、パイロット流
体が常時導入される小径のピストン室１２ａ，１２ｂと
を隣接して設け、該ピストン室１２ａ，１２ｂ内に収容
されたピストン１３ａ，１３ｂと上記スプール６との間
に連係部材１４，１４ｂを介設すると共に、該連係部材
１４ａ，１４ｂとピストン１３ａ，１３ｂとの間に付勢
力の小さい復帰ばね１８を介設し、上記ピストン１３
ａ，１３ｂにより連係部材１４，１４ｂを介してスプー
ル６を中立位置に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁操作式のパイ
ロット弁によってスプールを３つの位置に切り換える電
磁パイロット式３位置切換弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の３位置切換弁は一般に、スプール
を復帰ばねで中立位置に保持するスプリングセンタ形と
して構成されている。即ち、図４に概略的に示すよう
に、スプール１の両端の駆動室２ａ，２ｂ内にそれぞれ
復帰ばね３ａ，３ｂが縮設され、スプール１が非駆動状
態にあるときこれらの復帰ばね３ａ，３ｂによって該ス
プール１が中立位置に保持され、パイロット弁４で２つ
の駆動室２ａ，２ｂにパイロット流体が交互に給排され
ると、該スプール１が排気側の駆動室内にある復帰ばね
を圧縮しながら図の左右方向に切り換えられようになっ
ている。
【０００３】このように従来の３位置切換弁は、スプー
ルを両側の復帰ばねで中立位置に保持させる構成である
ため、該スプールの切換時には必ず一方の復帰ばねが圧
縮されてその力が反力として作用することになる。この
ため、圧縮された復帰ばねの反力に打ち勝ってスプール
を確実に切り換えるには、それだけ高圧のパイロット流
体を供給しなければならず、スプールの最小作動圧力が
高くなって流体の使用圧力範囲が狭くなるという欠点が
あった。しかも、復帰ばねの反力はスプールの切換動作
に伴う圧縮量の増大と共に増大するため、該スプールの
切換動作は不安定になり易い。
【０００４】付勢力の小さい復帰ばねを使用すればそれ
だけ低圧のパイロット流体を使用することはできるが、
復帰ばねの付勢力が小さいと、スプールが作動流体やパ
イロット流体による影響を受け易いため、該スプールの
中立位置への復帰動作や中立位置の保持状態が不安定に
なる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電磁
パイロット式の３位置切換弁において、使用圧力範囲内
の圧力流体が供給されている時は、スプールをパイロッ
ト流体圧による作用力で中立位置に保持させることによ
り、該スプールを復帰ばねの反力による影響を受けるこ
となく切り換えることができるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の３位置切換弁は、スプールが収容された弁
孔の両端にそれぞれ、パイロット流体の給排によりスプ
ールを駆動するための駆動室と、該駆動室より小径で常
時パイロット流体が導入されるピストン室とを隣接して
設け、該ピストン室内に収容されたピストンと上記スプ
ールとの間に連係部材を介在させると共に、該連係部材
とピストンとの間に付勢力の小さい復帰ばねを介在させ
たものである。この復帰ばねの付勢力は、パイロット流
体圧による上記ピストンの駆動力と同等か、又はそれ以
下に設定されている。
【０００７】上記構成を有する本発明の３位置切換弁に
おいて、該切換弁に圧力流体が供給されているときは、
ピストン室に常時導入されるパイロット流体の作用力に
よりピストンが連係部材側に押され、付勢力の小さい復
帰ばねを圧縮して該連係部材に当接し、該連係部材を介
してスプールを両側から押圧するため、該スプールは中
立位置に保持される。このとき復帰ばねは完全に圧縮さ
れていて、スプールを中立位置へ保持させる動作には関
与しないから、スプールはパイロット流体の作用力のみ
によって中立位置に保持されることになる。
【０００８】パイロット弁により一方の駆動室にパイロ
ット流体を供給すると、該駆動室がピストン室より大径
で、該駆動室側においてスプールに作用するパイロット
流体による作用力が反対側のピストンによる作用力より
大きいため、該スプールは、連係部材を介して上記ピス
トンを後退させながら一方向に移動し、流路を切り換え
る。このとき、スプールで後退させられる上記ピストン
と連係部材とは互いに当接したままで、それらの間に介
在する復帰ばねの付勢力がスプールに対して反力として
作用することはない。
【０００９】上記駆動室のパイロット流体を排出する
と、後退していた上記ピストンの作用力によってスプー
ルは中立位置に復帰する。
【００１０】上記切換弁に圧力流体が供給されていない
か又は供給されていても使用圧力より低いときは、上記
各ピストンが復帰ばねの付勢力により連係部材から離れ
てピストン室の他端まで後退し、スプールは復帰ばねの
付勢力で中立位置に保持される。
【００１１】本発明の具体的な実施態様においては、上
記各駆動室が、弁孔両端のスプールの端面が受圧面とし
て臨む位置に形成されると共に、上記各ピストン室が、
該駆動室の外側にクッション性のある隔壁を介して形成
され、且つ上記連係部材が、該隔壁を貫通してピストン
室と駆動室とに両端が突出するように配設され、該連係
部材のピストン室側の端部には上記隔壁に当接するフラ
ンジ部が形成され、該連係部材がピストンに押されてフ
ランジ部が隔壁に当接した位置で上記スプールが中立位
置を保持するように構成されている。
【００１２】本発明において好ましくは、上記ピストン
の摺動を安定させるためのガイド手段として、該ピスト
ンと連係部材とに相互に嵌合し合うガイド軸とガイド孔
とを設けることである。
【００１３】本発明の切換弁には、その弁ボディにパイ
ロット流体を外部から導入するための外部パイロットポ
ートを設け、パイロット流路切換手段によってこの外部
パイロットポート又は供給ポートを、上記駆動室及びピ
ストン室に選択的に接続できるように構成することもで
きる。
【００１４】この場合に上記パイロット流路切換手段
を、弁ボディ上の取付面に向きを変更可能なるように取
り付けられた切換プレートと、上記取付面上に並んで開
口する３つの流路と、上記切換プレートに形成されて該
切換プレートの向きの変更により中央の１つの流路を両
側の２つの流路の一方に接続させる窪みとで構成し、上
記３つの流路のうち中央の流路を上記駆動室及びピスト
ン室に通じるパイロット供給流路とし、その両側の流路
を、供給ポートに通じる内部パイロット流路と外部パイ
ロットポートに通じる外部パイロット流路とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る電磁パイロッ
ト式３位置切換弁の一実施例を５ポート弁として示すも
ので、この切換弁は、圧縮空気等の作動流体を切り換え
るための主弁部１と、該主弁部１を操作するためのパイ
ロット弁部２とを含んでいる。
【００１６】上記主弁部１は、矩形断面を有する弁ボデ
ィ４を有している。この弁ボディ４の下面には、作動流
体が流れる１つの供給ポートＰと、その両側に開口する
２つの出力ポートＡ，Ｂと、さらにその両側に開口する
２つの排出ポートＥＡ，ＥＢとが設けられている。また
該弁ボディ４の内部には、上記各ポートが連通する弁孔
５が形成され、この弁孔５内に、上記各ポート間の流路
を切り換えるスプール６が摺動自在に収容されている。
【００１７】上記弁孔５の軸方向の両端には、弁ボディ
４の端部に取り付けられたサブブロック８ａ，８ｂとの
間に、スプール６の端面が受圧面として臨むように第１
及び第２の駆動室１０ａ，１０ｂが形成されると共に、
各サブブロック８ａ，８ｂの内部に、クッション性のあ
る隔壁１１ａ，１１ｂを介して上記各駆動室１０ａ，１
０ｂと隣接する第１及び第２のピストン室１２ａ，１２
ｂが形成され、これらのピストン室１２ａ，１２ｂ内
に、第１及び第２のピストン１３ａ，１３ｂがそれぞれ
摺動自在に収容されている。上記駆動室１０ａ，１０ｂ
の直径Ｄ1 はピストン室１２ａ，１２ｂの直径Ｄ2より
大きく、また、２つの駆動室１０ａ，１０ｂ同士及びピ
ストン室１２ａ，１２ｂ同士は、それぞれ互いに同径で
ある。しかし、駆動室１０ａ，１０ｂ同士及びピストン
室１２ａ，１２ｂ同士は必ずしも同径にする必要はな
い。
【００１８】上記各ピストン１３ａ，１３ｂとスプール
６との間には、該ピストン１３ａ，１３ｂと協同してス
プール６を中立位置に保持する円柱状の連係部材１４
ａ，１４ｂが、隔壁１１ａ，１１ｂを貫通して移動自在
なるように配設されている。この連係部材１４ａ，１４
ｂは、ピストン室１２ａ，１２ｂ内に突出する側の端部
にフランジ部１５が形成されていて、このフランジ部１
５が隔壁１１ａ，１１ｂに当接する位置までピストン１
３ａ，１３ｂに押されてスプール６側へ移動できるよう
になっており、この位置で駆動室１０ａ，１０ｂ内に突
出する先端がスプール６に当接して、該スプール６を中
立位置に保持するものである。
【００１９】上記ピストン１３ａ，１３ｂと連係部材１
４ａ，１４ｂとの間には、付勢力の小さい復帰ばね１８
が縮設されている。この復帰ばね１８の付勢力は、パイ
ロット流体圧が使用圧力範囲内にある場合にこのパイロ
ット流体圧により生ずるピストン１３ａ，１３ｂの作用
力と同等か又はそれ以下に設定されている。従って、ピ
ストン１３ａ，１３ｂにパイロット流体圧が作用してい
るときは、図１に示すように、上記復帰ばね１８は完全
に圧縮されてピストン１３ａ，１３ｂが連係部材１４
ａ，１４ｂに当接し、該連係部材１４ａ，１４ｂを隔壁
１１ａ，１１ｂに押し付けた状態にある。
【００２０】一方、切換弁の不使用時等において上記ピ
ストン１３ａ，１３ｂにパイロット流体が作用していな
いか、又は作用していてもその圧力が使用圧力以下であ
るときは、図３に示すように、上記復帰ばね１８の付勢
力により該ピストン１３ａ，１３ｂが連係部材１４ａ，
１４ｂから離れてピストン室１２ａ，１２ｂ内を反対端
まで後退し、該復帰ばね１８の付勢力によりスプール６
が中立位置に保持される。
【００２１】上記各ピストン１３ａ，１３ｂと連係部材
１４ａ，１４ｂには、該ピストン１３ａ，１３ｂの移動
を安定させるため、図３から分かるように、該ピストン
１３ａ，１３ｂに形成されたガイド軸２０と、連係部材
１４ａ，１４ｂに形成されて上記ガイド軸２０が摺動自
在に嵌合するガイド孔２１とからなるガイド手段が構成
されている。
【００２２】上記２つの駆動室１０ａ，１０ｂには、パ
イロット弁部２に設けられた２つの電磁パイロット弁２
３ａ，２３ｂによって個別にパイロット流体が給排され
るようになっており、一方、２つのピストン室１２ａ，
１２ｂには、それぞれパイロット流体が常時導入される
ようになっている。これらに関する具体的な構成は次の
通りである。
【００２３】即ち、上記弁ボディ４には、パイロット流
路切換手段２５で供給ポートＰと外部パイロットポート
Ｘとに選択的に接続可能なパイロット供給流路２６が形
成されて０て、このパイロット供給流路２６に第１ピス
トン室１２ａが、サブブロック８ａに設けられた通孔２
７と、パイロットブロック９に設けられた通孔２８、サ
ブブロック８ａに設けられた手動操作機構２９ａ及び通
孔３０を通じて常時連通すると共に、第２ピストン室１
２ｂが、サブブロック８ｂに設けられた通孔３２と、該
サブブロック８ｂとエンドカバー３３との間の流路３４
と、サブブロック８ｂに設けられた通孔３５とを通じて
常時連通している。
【００２４】一方、２つの駆動室１０ａ，１０ｂのうち
第１駆動室１０ａは、サブブロック８ａに形成された通
孔３７により上記手動操作機構２９ａ及びパイロット弁
２３ａを介して上記パイロット供給流路２６に連通し、
第２駆動室１０ｂは、弁ボディ４に形成された図示しな
い通孔により、上記手動操作機構２９ａに並設されてい
る別の手動操作機構２９ｂと、上記パイロット弁２３ａ
に並設されている別のパイロット弁２３ｂとを介して上
記パイロット供給流路２６に連通している。そして、各
駆動室１０ａ，１０ｂと対応するパイロット弁２３ａ，
２３ｂをオン・オフ操作するか又は手動操作機構２９
ａ，２９ｂを押圧操作することにより、これらの駆動室
１０ａ，１０ｂにパイロット流体が供給又は排出される
ようになっている。
【００２５】上記２つのパイロット弁２３ａ，２３ｂと
各駆動室１０ａ，１０ｂとの間には増幅弁２４ａ，２４
ｂを介在させて、小容量のパイロット弁で大流量のパイ
ロット流体を駆動室に供給できるようにするのが望まし
いが、これらのパイロット弁と増幅弁の構成については
本発明の要旨と直接関係がないため、その詳細な説明は
省略する。また、上記手動操作機構２９ａ，２９ｂは、
それらを手動操作することによってパイロット供給流路
２６と各駆動室１０ａ，１０ｂとを、各パイロット弁２
３ａ，２３ｂを経由することなく直接連通させるもので
あるが、このような手動操作機構２９ａ，２９ｂは既に
公知であると共に、その構成自体は本発明の要旨とは直
接関係がないため、それについての説明も省略する。
【００２６】上記パイロット流路切換手段は、切換弁を
内部パイロット式と外部パイロット式とに変更するため
のもので、弁ボディ４に形成された取付面４ａに向きを
変更可能なるように取り付けられた切換プレート４０を
含んでいる。この切換プレート４０の内面には、流路を
構成する窪み４１が一側に偏寄した状態に形成されてお
り、これに対して上記取付面４ａには、その中央に上記
パイロット供給流路２６が開口すると共に、該パイロッ
ト供給流路２６の両側に、供給ポートＰに通じる内部パ
イロット流路４２と、外部パイロットポートＸに通じる
外部パイロット流路４３とが開口している。
【００２７】そして、上記切換プレート４０を図１に示
す向きに取り付けた場合には、窪み４１によりパイロッ
ト供給流路２６が内部パイロット流路４２に連通するた
め、切換弁は内部パイロット式となって、供給ポートＰ
から作動流体の一部がパイロット流体として分流され
る。また、上記切換プレート４０の向きを左右反転させ
た場合には、窪み４１によりパイロット供給流路２６が
外部パイロット流路４３に連通するため、該切換弁は外
部パイロット式となり、外部パイロットポートＸから作
動流体とは別の専用のパイロット流体が供給される。
【００２８】上記構成を有する３位置切換弁において、
該切換弁に作動流体が供給されていないか又は供給され
ていてもその圧力が使用圧力以下と低いときは、図３に
示すように、各ピストン１３ａ，１３ｂが復帰ばね１８
の付勢力により連係部材１４ａ，１４ｂから離れてピス
トン室１２ａ，１２ｂの他端まで後退し、スプール６は
復帰ばね１８の付勢力で中立位置に保持されている。
【００２９】上記切換弁に使用圧力範囲内の圧力を有す
る作動流体が供給されると、２つのピストン室１２ａ，
１２ｂにパイロット流体が常時導入されるため、図１に
示すように、このパイロット流体によりピストン１３
ａ，１３ｂが連係部材１４ａ，１４ｂ側に押し動かさ
れ、付勢力の小さい復帰ばね１８を圧縮して該連係部材
１４ａ，１４ｂをフランジ部１５が隔壁１１ａ，１１ｂ
に当接する位置まで移動させ、これらの連係部材１４
ａ，１４ｂを介してスプール６を中立位置に保持させ
る。このとき、上記復帰ばね１８は完全に圧縮されてい
るため、その付勢力がスプール６の中立位置への保持に
関与することはない。従って、復帰ばね１８を有してい
ながらパイロット流体の圧力のみによってスプール６を
中立位置に保持させることができる。
【００３０】パイロット弁２３ａがオンすることにより
第１駆動室１０ａにパイロット流体が供給されると、該
第１駆動室１０ａがピストン室より大径であるため、該
第１駆動室１０ａにおいてスプール６に作用するパイロ
ット流体による作用力は、該スプール６の反対側に作用
する第２ピストン１３ｂの作用力より大きくなる。この
ため該スプール６は、図２に示すように、連係部材１４
ｂを介して上記第２ピストン１３ｂを後退させながら右
動し、第２ピストン室１２ｂ側の隔壁１１ｂに当接する
第１位置に切り換わる。このとき、上記第２ピストン１
３ｂと連係部材１４ｂとは互いに当接したままであるた
め、それらの間に介在する復帰ばね１８の付勢力が反力
として作用することがない。また、第１ピストン１３ａ
は、隔壁１１ａに係止した連係部材１４ａに当接して該
連係部材１４ａと共にその位置に停止している。
【００３１】上記パイロット弁２３ａをオフにして第１
駆動室１０ａのパイロット流体を排出すると、上記スプ
ール６は、第２ピストン１３ｂにより連係部材１４ｂを
介して左方に駆動され、中立位置に復帰する。
【００３２】他方のパイロット弁２３ｂを操作して第２
駆動室１０ｂにパイロット流体を供給及び排出すると、
上記スプール６は、中立位置と、第１ピストン室１２ａ
側の隔壁１１ｂに当接する第２切換位置との間で切り換
わる。
【００３３】
【発明の効果】上記構成を有する本発明の３位置切換弁
は、それに使用圧力範囲内の圧力流体が供給されている
ときはスプールがパイロット流体の作用力によって中立
位置に保持されるようにしたので、該スプールを復帰ば
ねの反力による影響を受けることなく、流体圧の作用力
のみによって切り換えることができ、これにより、該ス
プールの切換動作を安定させることができるだけでな
く、最小作動圧力を低くすることが可能となって流体の
使用圧力範囲を拡大することができる。しかも、パイロ
ット流体による大きな作用力によってスプールを中立位
置へ確実且つ安定的に保持させることもできる。また、
上記切換弁に圧力流体が供給されていないか又は供給さ
れていてもその圧力が使用圧力以下と低いときは、復帰
ばねの力でスプールを中立位置に保持させることができ
るため、圧力の有無や高低等に拘らずスプールを確実に
中立位置に保持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る３位置切換弁の一実施例を示す要
部断面図である。
【図２】図１の３位置切換弁の異なる動作位置を示す断
面図である。
【図３】図１の３位置切換弁の更に異なる動作位置を示
す断面図である。
【図４】従来の３位置切換弁を概略的に示す断面図であ
る。
【符号の説明】
Ｐ 供給ポート Ａ，Ｂ 出力ポー
ト ＥＡ，ＥＢ 排出ポート ４ 弁ボディ ４ａ 取付面 ５ 弁孔 ６ スプール １０ａ，１０ｂ 駆
動室 １１ａ，１１ｂ 隔壁 １２ａ，１２ｂ
ピストン室 １３ａ，１３ｂ ピストン １４ａ，１４ｂ
連係部材 １５ フランジ部 １８ 復帰ばね ２０ ガイド軸 ２１ ガイド孔 ２３ａ，２３ｂ パイロット弁 ２５ パイロット
流路切換手段 ２６ パイロット供給流路 ４１ 窪み ４２ 内部パイロット流路 ４３ 外部パイロ
ット流路

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】作動流体が流れる複数のポート；上記各ポ
    ートが連通する弁孔；上記弁孔内に摺動自在に収容され
    た流路切換用のスプール；上記弁孔の両端に形成されて
    スプールを駆動するためのパイロット流体が給排される
    ２つの駆動室；上記各駆動室に隣接する位置に形成され
    てパイロット流体供給用の流路に常時接続された、上記
    駆動室より小径の２つのピストン室；上記各ピストン室
    内に摺動自在に収容されてパイロット流体によりスプー
    ル側に向けて付勢される２つのピストン；上記各ピスト
    ンとスプールとの間に移動自在に介設された、該ピスト
    ンと協同してスプールを中立位置に保持する連係部材；
    上記ピストンと連係部材との間に介装された、付勢力が
    上記ピストンの作用力と同等かそれ以下である復帰ば
    ね；上記２つの駆動室にそれぞれパイロット流体を給排
    するための２つの電磁パイロット弁；を有することを特
    徴とする電磁パイロット式３位置切換弁。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の３位置切換弁において、
    上記２つの駆動室及び２つのピストン室がそれぞれ互い
    に同径であることを特徴とするもの。
  3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の３位置切換弁にお
    いて、該切換弁が、１つの供給ポートと２つの出力ポー
    ト及び２つの排出ポートを有する５ポート弁であること
    を特徴とするもの。
  4. 【請求項４】請求項１乃至３の何れかに記載の３位置切
    換弁において、上記各駆動室が、弁孔の両端にスプール
    の端面が受圧面として臨むように形成されると共に、上
    記各ピストン室が、該駆動室の外側にクッション性のあ
    る隔壁を介して形成され、且つ上記連係部材が、該隔壁
    を貫通してピストン室と駆動室とに両端が突出するよう
    に配設され、該連係部材のピストン室側の端部には上記
    隔壁に当接するフランジ部が形成されていて、該連係部
    材がピストンに押されてフランジ部が隔壁に当接した位
    置で上記スプールが中立位置を保持するように構成され
    ていることを特徴とするもの。
  5. 【請求項５】請求項４に記載の３位置切換弁において、
    上記ピストンと連係部材とに、該ピストンの摺動を安定
    させるためのガイド手段として、摺動自在に嵌合し合う
    ガイド軸とガイド孔とが設けられていることを特徴とす
    るもの。
  6. 【請求項６】請求項１ないし５の何れかに記載の３位置
    切換弁において、該切換弁の弁ボディが、専用のパイロ
    ット流体を外部から導入するための外部パイロットポー
    トを有すると共に、上記各駆動室及びピストン室をこの
    外部パイロットポート又は供給ポートに選択的に接続可
    能なパイロット流路切換手段を有することを特徴とする
    もの。
  7. 【請求項７】請求項６に記載の３位置切換弁において、
    上記パイロット流路切換手段が、弁ボディ上の取付面に
    向きを変更可能なるように取り付けられた切換プレート
    と、上記取付面上に並んで開口する３つの流路と、上記
    切換プレートに形成されて該切換プレートの向きの変更
    により中央の１つの流路を両側の２つの流路の一方に選
    択的に接続可能な窪みとを含み、上記中央の流路が、上
    記駆動室及びピストン室に通じるパイロット供給流路で
    あり、その両側の流路が、供給ポートに通じる内部パイ
    ロット流路と外部パイロットポートに通じる外部パイロ
    ット流路とであることを特徴とするもの。
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