JPS5934912B2

JPS5934912B2 - 液圧切換弁

Info

Publication number: JPS5934912B2
Application number: JP16086879A
Authority: JP
Inventors: 昭二福田; 勝藤田; 清三郎須田; 雄彦水谷
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1979-12-13
Filing date: 1979-12-13
Publication date: 1984-08-25
Also published as: JPS5686269A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は一般産業機械その他の低粘度作動液使用の液圧
システムにおいて用いる液圧切換弁に関するものである
。

従来、液圧切換弁としては、スプール形とポペット形の
ものがある。

スプール形の切換弁は、第１図に示す如く、ボディａに
内蔵した筒状の弁座すの中に、中空とし且つ液体流路ｄ
を有するスプールＣを摺動自在に嵌入し、ボディａと弁
座すに、ポンプポートＰ、リターンポンプＲ、シリンダ
ーポートＣｙと通ずる流路ｅ、ｆｔｇを設け、上記ス
プールＣの一端側にパイロット圧力ＰＰが作用したとき
にスプールＣがばねｈに抗して移動することにより液圧
を切り換えるようにしである。

しかし、スプール形切換弁では、粘性の高い液体の場合
には洩れは無視し得るが、低粘度の液体の場合には洩れ
が過大となるため、従来では、第１図の如くパツキンｉ
を組み入れて各ポートＰ。

ｃｙ、Ｒの各室をシールさせるようにしている。

ところがスプール形の場合はスプールＣに通路ｄが開口
させであるため、この開口の孔がパツキン１部を通過す
ることになり、パツキンｉを短時間に損傷させてしまう
欠点があった。

又ポペット形の切換弁は、第２図に示す如く、弁頭ｋを
もつスプールｊを弁座１の中に摺動自在に嵌入し、スプ
ールｊの移動により１つの弁頭ｋが弁座ｌの弁シート部
ｍ、ｎに交互に接したり離れたりして開閉できるように
し、弁シート部ｍ。

ｎの開閉によりポートＰ、Ｃｙ、Ｒが遮断、直通となる
ようにしてあり、この液圧回路は第３図のように構成さ
れている。

この形式の弁では、上記スプール形の如き欠点はないが
、弁シート部ｍとｎの間をスプールｊの弁頭ｋが移動す
る構成であるため、スプールｊが図示の状態からパイロ
ンＩ・圧力ＰＰによりばねｋに抗して移動し切り換わる
ときの中間位置では、弁シート部ｍ及びｎの両方に弁頭
ｋが接しないで両弁シート部ｍ及びｎが開となる過渡条
件があり、このとき供給側Ｐポートと戻り側Ｒポートと
が接続して液圧が直接ポー）Ｒへ逃げる欠点がある。

この欠点を解消するものとして、第４図の如く、スプー
ルｊを２不平行に並設し、両スプールｊをレバー０に
より互に反対方向へ移動させるようにし、一方のスプー
ルｊの弁シート部ｍが閉で他方のスプールｊの弁シート
部ｎが開の状態、弁シート部ｍが開で弁シート部ｎが閉
の状態を別個に切り換えられるようにしたものが考えら
れている。

この形式では、レバー０によりタイミングをとりながら
両スプールｊを作動させて、ポートＰとポー）ｃｙの接
続及びポー１−Ｃ；ｙとポートＲの接続を行わせ、図中
の寸法Ｘ、〉Ｘ２とすることにより過渡的にポートＰと
ポー）Ｒの直接接続は避けられる。

しかし、スプールｊを２本並列に配置し且つレバー０を
必要とするため、装置が複雑且つ大型となる欠点がある
。

そこで、本発明は、前記した第１図に示す従来方式の欠
点であるスプールに設けた通路の開口の孔がパツキン部
を通過するときにパツキンを損傷させるということ、第
２図に示す従来方式の欠点である切換途中で弁シート部
の両方が開となって供給側ポートと戻り側ポートとが接
続して液圧が直接戻り側ポートへ逃げてしまうというこ
と、更に第４図に示す従来方式の欠点である装置が複雑
且つ大型となるということ、をすべで解消する液圧切換
弁を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、スプールに通路
を設けない弁頭付きのスプールと弁座からなる第２図の
ポペット形の切換弁を基本構成とし、上記弁頭付きスプ
ールをスピンドルに摺動自在に嵌合させたものを１組と
して複数組をボディの中心部に同一軸上に配置し、各ス
プールの外側に該各スプールの弁頭に対応する弁シート
部を有する弁座な設け、上記一方の組のスピンドルには
外力が付与させられるようにして、他方の組のスピンド
ルとボディとの間及び隣接するスプールの間にそれぞれ
弁頭と弁シート部とが接している状態を維持させるため
のばねを介装させ、更にスプールが移動して弁頭が弁座
の弁シート部に接するまでのスプールの移動量に比して
、スピンドルが移動する量が大きくなるように上記弁頭
と弁シート部間の隙間を定めた構成とし、スピンドルに
外力が作用していない状態では、スピンドルとボディ間
のばね及びスプール間のばねの作用により、外力を受け
るスピンドル側のスプールの弁頭とその外側の弁座の弁
シート部とが接した状態にあり、この状態においてスピ
ンドルが外力によりボディとの間のばねに抗して移動し
始めるとき、上記ばね側のスプールが同方向へ移動して
弁頭がその外側の弁座の弁シート部に当接して閉となり
、この状態でスプール間のばね力により各弁シート部は
全部閉となり、なおもスピンドルが外力で移動すること
によって該スピンドルにより上記外力を受けるスピンド
ル側のスプールが押されて移動させられることによって
該スプールの弁頭とその外側の弁座の弁シート部とが開
となるようにしてあり、これにより切換途中では必ず一
方のスプールの弁頭が弁座の弁シート部に接しているよ
うにして第２図の方式の欠点を解消し、又、複数のスプ
ールを同軸上に配置して必ず一方のスプールの弁頭が弁
シート部を閉にしている状態を実現できるようにして第
４図の方式の欠点を解消するようにし、前記した目的を
達成できるようにしている。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第５図に示すように、ボディ１１の中心部に、パイロッ
トピストン１と連結されたスピンドル２ａと、該スピン
ドル２ａの軸心線上に配したスピンドル２ｂとを備え、
パイロットピストン１が押されたときスピンドル２ａ、
２ｂがばね３に抗して押されて移動するようにする。

上記スピンドル２ａ及び２ｂの外側には、弁頭５ａ及び
５ｂ付きのスプール４ａ及び４ｂを各々軸方向へ摺動自
在に嵌合せしめ、且つ上記スプール４ａ、４ｂと
その外側の弁座６ａ、６ｂとの間で、弁シート部？ａ
、７ｂで仕切られる室８，９ａ、９ｂ、１０を形成し、
弁シート部７ａの開閉により室８゜９ａを介してポート
ＰとＣｙの開閉が、又弁シート部７ｂの開閉により室９
ｂ、ｉｏ、流路１４ａを介してポートＣｙとＲの開閉が
それぞれ行われるようにしである。

１２はスプール４ａ、４ｂの作動を関連づけると共に弁
シート部７ａにシールに必要な負荷を与えるため、スプ
ール４ａと４ｂの間に介装したばね、１３は室８とポー
トＰをつなぐ流路、１４は室９ａとポートＣｙをつなぐ
流路、１５は室１０とポー）Ｒをつなぐ流路、１６はス
プール４ａ端部とスピンドル２ａとの接触部、１７はス
プール４ｂ端部とスピンドル２ｂとの接触部である。

今、第５図の状態では、スピンドル２ａに外力が作用し
ていない状態で、スピンドル２ａ、２ｂはばね３の弾力
により図上左方へ押されてスプール４ｂを左方へ押して
おり、該スプール４ｂの弁頭５ｂは弁座６ｂの弁シート
部７ｂから離れて開となって室９ｂと室１０は連通状態
になっているが、スプール４ａは、スプール４ａ、４
ｂ間のばね１２の弾力により押されて図上左方へ移動さ
せられていて弁頭５ａが弁座６ａの弁シート部７ａに当
って閉の状態にあり、室８と室９ａは遮断されている。

従って、ポートＰは閉、ポートＣｙとＲは接続されてい
る。

次に、上記の状態でパイロット圧ＰＰが働き、パイロッ
トピストン１が図において右方向へ移動させられると、
スピンドル２ａｔ２ｂはばね３に抗して右方向へ移動す
る。

このとき、両スプール４ａ、４ｂ間のばね１２は
、前記ばね３によりスピンドル２ｂが左方へ押されたと
きスプール４ｂが左方へ移動させられていることにより
圧縮されているため、このばね１２の力により弁頭５ａ
が弁シート部７ａに押し当てられたままで閉状態を保っ
ている。

今、スピンドル２ｂが右方向へ移動すると、スプール４
ｂ端部との接触部１７がスプール４ｂから離れようとす
るので、ばね１２によりスプール４ｂは右方向へ押され
、スピンドル２ｂと一体となって右方向へ移動する。

この際、スピンドル２ａの移動量Ｓ１〉スプール４ｂの
移動量Ｓ２であるので、上記右方向移動過程で、先ず、
スプール４ｂの弁頭５ｂが弁シート部７ｂに接触して閉
の状態となり、室９ｂと１０が遮断される。

この時点では、弁シート部７ａも閉であり、従って、ボ
ー）Ｐ、Ｃｙ及びＲの接続は、それぞれ断の状態となっ
ている。

この状態は、Ｓｌと８２の差だけ維持される。

すなわち、スピンドル２ａがなおも左方へ移動して該ス
ピンドル２ａがスプール４ａを右方向へ押すまでは、ス
プール４ａの弁頭５ａは弁シート部７ａに接したままと
なり、弁シート部７ａ、７ｂはすべて閉じられた
ままとなっている。

次にスピンドル２ａが更に右方向へ移動すると、スプー
ル４ａ端部とスピンドル２ａとの接触部１６が接触して
スピンドル２ａとスプール４ａが一体となり、なおもス
ピンドル２ａが右方向へ移動することによってスプール
４ａが右方向へ同伴され、ばね１２及び３を圧縮して弁
シート部７ａはスプール４ａの弁頭５ａが離れることに
より開の状態となる。

従って、この時点で室８と９ａは接続され、ポートＲは
閉のままでポートＰとＣｙが連通状態となる。

これにより液圧の回路が切り換ったことになる。

上記作動する本発明の弁を用いだ液圧回路例は第６図の
とおりである。

以上本発明を説明したが、上記構造をシリーズに２組設
ければ、４ポート弁も同様な考えで可能である。

以上述べた如（本発明の液圧切換弁によれば、次のよう
な優れた効果を奏し得る。

（１）弁頭付きのスプールとその外側の弁座との組み合
わせでスプールの外側を流体が流れるようにしているの
で、スプールに通路の開口を設ける必要がなくてパツキ
ンの損傷のおそれがなく弁の耐久性が向上すると共に、
流体流路を充分にとることができる。

（１１）弁頭付きのスプールをスピンドルに摺動自在に
嵌合したものを複数組同一軸上に配置し、各組のスプー
ルの外側に各スプールの弁頭に対応する弁シート部を有
する弁座を配置し、且つスピンドルに外力が作用する方
向とは逆方向にスピンドルを作用させるようスピンドル
とボディとの間にばねを介装させると共に、隣接するス
ピンドル間にもばねを介装させて、切換途中ではいずれ
か一方のスプールの弁頭が弁座の弁シート部を閉じてい
るようにしであるので、切換途中で供給側ポートと戻り
側ポートとが連通状態となって供給側から直接戻り側へ
流体が逃げてしまうということを防止でき、且つボディ
の中心部に複数組のスプールが同一軸上に配置しである
ことからスプールを並列に配してレバーで交互に作動さ
せるようにした方式に比して弁の構造を簡単にでき且つ
小型のものとすることができる。

に＊；）スプールの移動量よりもスピンドルの移動
量を大きく設定しているため、複数組の弁シート部がす
べて閉となる状態を、上記両者の移動量の差だけの時間
維持することができ、各ボートが確実に遮断されている
状態を実現でき、作動の確実化が図れる。

θＶ）外力がスピンドルに作用するようにしてスピ
ンドルが移動させられることによりスプールが移動させ
られるようにしであるため、スプールを中空にして該ス
プールに直接外力が作用するようにしたものにおける如
きリークが生じ易いというようなことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はいずれも従来の液圧切換弁の断面図
、第３図は第２図の弁の液圧回路図、第４図は従来の液
圧切換弁の別の例を示す断面図、第５図は本発明の液圧
切換弁の断面図、第６図は第５図の弁の液圧回路図であ
る。１・・・・・・パイロットピストン、２ａ、２ｂ・・・
・・・スピンドル、３・・・・・・ばね、４ａ、４
ｂ・・・・・・スプール、７ａ、７ｂ・・・・・・弁
シート部、１２・・・・・・ばね。

Claims

【特許請求の範囲】

１軸方向へ移動させられるスピンドルに弁頭付きスプ
ールを摺動可能に嵌合したものを、ボディの中心部に複
数組同軸上に配置し、且つ上記各スプールの外側に、該
各スプールの弁頭に対応する弁シート部を有する弁座を
配置し、上記一方の組のスピンドルには外力が付与させ
られるようにすると共に、上記他方の組のスピンドルと
ボディとの間及び上記隣接するスプールの間に、上記弁
頭が弁シート部に接している状態を維持させるためのば
ねをそれぞれ介装し、更に上記スプールが移動して弁頭
が弁座の弁シート部に当接するまでのスプールの移動量
よりも、上記スピンドルが外力又はばね力で移動させら
れる移動量の方が大きくなるよう上記弁頭と弁シート部
との隙間を定めたことを特徴とする液圧切換弁。