JPS61500130A - 滑り弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 滑り弁 この発明は滑り弁、更に詳しく言えば気体ないしは液体等の流体通過を制御する 滑り弁に関する。

スプール弁としても知られる滑り弁は通常シリンダを有し、このシリンダ内には 、流体通過あるいは流体供給遮断のため、シリンダ壁に形成された開口またはボ ートに関して移動自在なスプールまたはピストンが設けられている。このスプー ルまたはピストンには、シリンダ内横方向に離間された２つのポート間を流体が 通過できるだけの幅をもった１つ以上の環状溝が形成されている。

各環状？！ｊｐ両側のスプールまたはピストン大径部には゛オー”シール等のシ ール要素がセットされ、シール要素間に気密領域か形成される。一般的には、共 通入力ポートがスプールに形成された環状溝によって、横方向にオフセットされ たポートに接続される。スプールを横方向に移動させると、入出力ポート間にシ ール要素が介在するようになり出力ポートへの流体の通路が閉鎖される。対応シ ール要素がこの位置において第２ポートを環状溝に連通させると、第２ポートを 流体が通過できるようになる。

しかしながら、この種の滑り弁はスプールまたはピストン″に取付けられたシー ル要素がンリ゛ンダ内のボートを通過する毎に摩耗されるので耐久性に乏しい。

更に、流体の流れがまずボートを通過するスプール大径部に制限された後、その ポートを通過するシール要素により最終的に遮断されるという点で、スプールま たはピストンのシール作用に問題があった。

他の周知スプール弁としては、精密研削されたスプールまたはピストンを精密機 械加工の後ホーニン身仕上げを行った゛シリンダロ内に摺動自在に配置し、それ ら部品間の隙間を最小限として漏れを最小限にしたものがある。

しかしながらこの種の弁構造は、高精度の機械加工や精密公差が要求されるので 高価なものとなる。更に、バルブ作動時における金属摺接のためバルブが摩耗さ れると共に潤滑を要する。

スプール弁における望ましい作動要件の一つは、スプール作動が慣性の影響を受 シナずノ・°イー！７ト信号に一貫して応答できることである。

周知スプール弁の既述第１例は、スプールがシリンダ口に接してすり動く多数の シール要素を組み込んでいるため高摩擦特性ををするっ、−れはパイロット信号 に応答するヒステリシスを招く。

周知スプール弁の既述第２例はシール要素が除かれており、摩擦はスプールとシ リンダ口の接触面に限られる。

この場合のヒステリシスは弁の摩耗及び潤滑特性に相関する。

この発明の目的は周知構造が有する欠点を軽減する滑り弁の改良構造を提供する ところにある。

この発明の一態様においては、流体通過制御をする滑り弁は弁ボートを有する弁 本体と、この弁本体に関して摺動可能で弁ボートの開放、接続及び閉鎖を制御す る摺動体とを有し、この摺動体は弁ポートの１つまたはそれ以上をシールするシ ール部材を備え、前記シール部材は摺動体内に浮動状態で配置されると共に、ポ ートの少なくとも１つを介して加えられる流体圧によってそのシール位置に付勢 される。

この発明の別態様においては、滑り弁は弁ポートを有する弁本体と、弁ポートの 開放、接続及び閉鎖を制御すべく弁本体内に該弁本体に関して摺動可能乙こ配し た摺動体とを有し、この摺動体は前記摺動体内の場所に浮動状態で配置されたシ ール部材を備えており、前記シール部材は摺動体の１つ以上の定位置において２ つ以上のボート間を接続する１つ以上のギヤラリを有すると共に、摺動体の１つ 以上の定位置においてポートの１つ以上をシールする少なくとも１つのソール面 を有し、前記ポートの少なくとも１つを介して加えられる流体圧によってそのシ ール位置に付勢される。

この発明を添付図面を参照した例によって更に説明する。

第１図はこの発明による滑り弁の°一実施態様の縦断面図、第２図は第１図の線 ■−■・についての断面図、第３図は第１図に類似するが、一つの作動位置にあ る弁を示す部分図、第４図は第３図の線ＩＶ−ＩＶについての部分断面図、第５ 図は第３図に類似するが、もう一つの作動位置に切換えられた弁を示す部分断面 図、第６ａ図及び第６ｂ図はそれぞれ別形態のシール部材の断面図及び縦断面図 である。、 図面中各図における対応部分には同一参照番号が用いられている。

第１図乃至第５図について説明する。滑り弁は金属ブロック（１）の形をとる弁 本体からなり１、金属ブロック内には円筒中空部または円筒穴（３）を形成する 円筒形のシリンダライナが配設されている。円筒穴（３）には円筒スプールまた はピストン（４）が摺動自在に配置されており、を備えている。弁本体及びシリ ンダライナにはその中央部に入力ポート（６）が、そしてこの入力ポートの両側 に２つの出カポ−ト（７）、　（８）が貫設されている。スプール（４）の直径 を円筒穴（３）より小さくして隙間を形成し、スプールの全表面上に流体圧が作 用するように構成している。スプール両端部のシール（５）は両者間に気密領域 を形成し、かつ、装置の一方の端部に加えられる圧力信号によりスプール（４） が作動されるべく複動式に構成されている。このため、弁本体（１）はその各端 部が弁蓋（９）により閉鎖されている。弁蓋には開口（１０）が設けられており 、この開口を介してスプール位置制御用の正または負の圧力信号が加えられる。

スプール（４）はその−側に平坦凹部（１１）を有し、この凹部内に低摩耗プラ スチック材からなる弁ブロック（１２）が浮動状態で配置されている。

このように弁ブロック（１２）は何らの部材にも取付けられておらず、弁ブロッ クと凹部（１１）の隣接壁との間に隙間（１３）が形成される。この隙間は明確 化のため図中においては幾分大きめに描かれている。弁ブロック（１２）の外面 の部分（１４）はシリンダライナ（２）の隣接壁面と一致すべく曲面に形成され ており、その部分がシリンダ壁と当接する際それがシール部材となり、ポー１− 　（６）　、　（７）及び（８）の領域を流体密シールする。弁ブロツク外面の この領域には、スプール（４）の位置に応じて中央ポ’−ト（６）と２つの出力 ポート（７）及び（８）のいずれかとを選択的に接続すべく長手方向にギヤラリ （１５）が延設されてＧ′する。弁ブロック（１２）の内面または裏面（１２ａ ）には図示の如く、裏面とスプールの隣接面間の隙間を保持すべく小さいピップ 又は小突起（１６）が設けられている。弁体（１）、シリンダライナ（２）及び スプールまたはピストン（４）は金属製、円環シール（５）は低摩耗ゴム状物質 製である。弁ブロック（１２）は低摩耗プラスチック物質製であり、射出成形す るごともできる。上述の如くこの実施態様においては、中央ボート（６）が入力 ポートとされ、２つの外ボート（７）及び（８）が出力ポートとされている。適 当な流体継手を弁に取付けるため、弁本体（１）のホールはねじ切りされている 。

次に滑り弁の作用について説明する。第１図及び第２図は複数位置のうちの１つ の位置をとる弁を示す。このとき、弁には流体は入力されておらず、何らの動作 信号も与えられていない。この位置においては、弁ブロック（１２）が・シリン ダライナ（２）の壁面から離間されているので、入力ポート（６）から流入する 流体はスプール（４）の表面上を通過し、シール（５）によりスプールとシリン ダライナ（２）との間に形成される空間を満たすことができる。

スプール上の円環シール（５）はそれらが形成する密閉空間からの流体流出を遮 断する。弁ブロックの裏面（１２ａ）もこの流体圧を受けていることは明らかで あろう。しかしながら、２つの出力ポート（７）及び（８）が流体の漏れ流路と なるので、弁ブロックの面（１４）に低圧ゾーンが生し、次いで弁ブロツク上に 作用する圧力に不均衡が生しるため、弁ブロックが低圧領域の方向へ移動し、第 ３図及び第４図に示される位置をとるようになる。この位置においては、弁ブロ ックの裏面（１２ａ）の平面域が圧力を受け、また、曲面（１４）の側面に位置 する外面の領域（１７）も圧力を受ける。したがって、明らかなように、弁ブロ ックの裏面（１２ａ）に作用するそれをシリンダ壁方向へ押さんとする圧力が、 弁ブロツク表面に作用する圧力よりも大きいので、第３図及び第４図に示される 如く、弁ブロックがシリンダ壁に押付けられる。このように弁ブロック（１２） はブロック周りの圧力漏れを防止するシールとして作用する。図示の位置におい ては、ボート（６）及び（７）はギヤラリ（１５）により接続されるが、ボート （８）は弁ブロック（１２）の面（１４）により閉鎖される。第５図は第２図に 類似するが、いずれか適当な方の入口（１ｏ）に加えられた流体圧力制御信号に より別位置に切換えられた弁を示す図である。この位置においては、ボート（６ ）及び（８）が接続され、ボート（７）が閉じられる。

この発明による弁の１つの重要な特徴は、それらが従来の平衡スプール弁に反し て弁に作用する不平衡力に依存するが、この弁に作用する不平衡力は作動流体圧 に対してはさほどの重要性を有さないというところにある。

スプール（４）は全表面上に圧力を受けて平衡がとられるため、不平衡力は弁ブ ロック（１２）に限定される。弁ブロック（１２）に作用する不平衡力は弁を機 能させるために必要であり、したがって除去することはできない。しかしながら これらの不平衡力は、圧力が加えられ不弁ブロツク両側の面積差を小さくするこ とで最小限とすることができる。弁ブロックに作用する不平衡力は、相対向する 圧力を受ける弁ブロツク両側の相対面積を調整することで増減することかできる 。

この発明による弁は、弁ブロック（１）に一致させる必要のあるシリンダライナ （２）以外の構成部材には精密公差が要求されていない。ライナ（２）のシリン ダ壁や弁ブロック（１２）上に起こる摩耗はこれら２つの構成部材の整合値を改 善す、るので有効なものとなる。更に、弁ブロックの成形材料の種類や被制御流 体の性質に応じて潤滑と共に、あるいは潤滑なしで弁を作動させることができる 。

第６ａ図及び第６ｂ図はプラスチック材から成形された弁ブロックの別態様を示 すもので、この弁ブロックは第１図乃至第５図の実施態様のように肉厚で箱形状 にほぼ近いものと違い、どちらかと言えば全体に亘って実質上均一壁断面を有す るものである。

特定の実施態様を説明したが、種々の修正をこの発明の範囲にそむくことなく実 行できるものである。例えば、入力及び出力ポートの別装置は明らかに可能であ るし、弁ブロックにボート接続用のギヤラリを１つ以上組みこむことも可能であ る。更に、望ましい場合には、２つ以上の弁ブロックをスプールの円周方向に離 間して組み込む、例えば、独自の入力及び出力ポートセットを制御する弁ブロッ クを２つ直径方向に相対して配設することもできる。弁の切換を流体圧や電気制 御信号以外の手段で行えることも明らかであろう。この発明による弁は私の同時 係属中の英国出願第８１３３００５号に開示の流体モータに使用することができ る。

国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．弁ポートを有する弁本体と、該弁本体に関して摺動可能で弁ポートの開放、 接続及び閉鎖を制御する摺動体とを有する流体通過制御を行う滑り弁であって、 摺動体は弁ポートの１つ以上をシールするシール部材を備え、前記シール部材は 摺動体内に浮動状態で配置されると共に、ポートの少なくとも１つを介して加え られる流体圧によってそのシール位置に付勢されるべく構成した滑り弁。
2. ２．弁ポートを有する弁本体と、弁ポートの開放、接続及び閉鎖を制御すべく弁 本体内に該弁本体に関して摺動可能な摺動体とを有する滑り弁であって、摺動体 は前記摺動体内の場所に浮動状態で配置されたシール部材を備え、前記シール部 材は摺動体の１つ以上の定位置において２つ以上のポート間を接続する１つ以上 のギャラリを有すると共に、摺動体の１つ以上の定位置においてポートの１つ以 上をシールする少なくとも１つのシール面を有し、前記ポートの少なくとも１つ を介して加えられる流体圧によってそのシール位置に付勢されるべく構成した滑 り弁。
3. ３．請求の範囲１．又は２．項に記載の滑り弁であって、弁本体が円筒形空胴を 有し、該空胴内に摺動体を形成するスプール又はピストンが摺動自在に配置され 、該空胴内に通ずるポートがシリンダ壁に貫設され、前記シール部材がスプール またはピストンの凹部内に配置されている。
4. ４．請求の範囲３．項記載の滑り弁であって、スプールまたはピストンとシリン ダ壁との間で、かつ、シール部材の両側に環状シールが設けられている。
5. ５．請求の範囲３．項又は４．項に記載の滑り弁であって、円筒形空胴が弁本体 内に配されたシリンダライナにより形成されている。
6. ６．請求の範囲３．項、４．項又は５．項に記載の滑り弁であって、 シール部材とその設置場所との間に離間手段が設けられている。
7. ７．請求の範囲３．、４．、５．又は６．項に記載の滑り弁であって、 円筒形空胴の両側には蓋が設けられており、蓋を介して加えられる作動媒体によ り摺動体の作動位置が制御される。
8. ８．先行する請求の範囲３．から７．項のいずれかに記載の滑り弁であって、 スプールまたはピストンは実質上平衡圧力のみを受け、不平衡圧力はシール部材 上にのみ実質上存在する。
9. ９．先行する請求の範囲３．から８．項のいずれかに記載の滑り弁であって、 円筒形空胴を形成する壁が２セット以上のポートを有し、スプール又はピストン がポートのセット数と同数のシール部材を有する。
10. １０．先行するいずれかの請求の範囲に記載の滑り弁であって、 シール部材がプラスチック材から成形されたものである。