KR20210031906A - 스풀식 스위칭 밸브에 있어서의 시일 구조 및 그 스풀식 스위칭 밸브 - Google Patents

스풀식 스위칭 밸브에 있어서의 시일 구조 및 그 스풀식 스위칭 밸브 Download PDF

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seal structure
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신지 미야조에
카즈히로 노구치
카즈히로 우메다
마사유키 쿠도
마사히코 카와카미
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에스엠시 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 스풀의 보다 원활한 동작을 실현할 수 있고, 또한 패킹의 장수명화를 꾀하는 것이 가능한 스풀식 스위칭 밸브에 있어서의 스풀과 스풀 구멍 사이의 시일 구조, 및 그러한 시일 구조를 구비한 스풀식 스위칭 밸브를 제공한다.
(해결수단) 외주면의 양 측단부에 한쌍의 시일부(53,54)를 갖는 패킹(50)의 외경(Dp)을 스풀(20)의 랜드부(26)에 장착한 상태에 있어서, 실린더 구멍(7)의 피슬라이딩면(75)의 지름(D0)보다 작게 되도록 형성하고, 랜드부의 외주가 피슬라이딩면에 대치하고, 또한 상기 랜드부에 의해 구획된 제 1 및 제 2 공간(S1,S2) 중 제 1 공간에 급기 유로(8)로부터 압축 유체가 공급되고 있는 상태에 있어서는 패킹의 제 1 공간측의 측단부가 유체압에 의한 탄성 변형에 의해 지름방향(Y)으로 신장하고, 제 1 시일부가 피슬라이딩면과의 사이에 형성된 공극(δ)을 협착하거나 또는 피슬라이딩면에 접촉하도록 구성했다.

Description

스풀식 스위칭 밸브에 있어서의 시일 구조 및 그 스풀식 스위칭 밸브
본 발명은 스풀 구멍에 스풀이 슬라이딩 가능하게 수용된 스풀식 스위칭 밸브에 있어서의, 상기 스풀의 랜드부와 상기 스풀 구멍의 피슬라이딩면 사이의 시일 구조, 및 그 시일 구조를 구비한 스풀식 스위칭 밸브에 관한 것이다.
유체압원에 접속하기 위한 급기 포트와, 상기 유체압원으로부터의 압축 유체를 각종 액츄에이터 등의 외부기기에 대해서 출력하기 위한 출력 포트와, 각종 액츄에이터로부터 되돌려진 배기를 배출하기 위한 배기 포트를 갖고 있고, 내부에 형성된 스풀 구멍 내에서 밸브체로서의 스풀을 동작시킴으로써, 이들 포트간의 접속 상태를 스위칭하는 스풀식 스위칭 밸브는 특허문헌 1 등에 개시되어 있듯이 종래부터 널리 알려져 있다.
구체적으로는, 상기 스풀 구멍에는 상기 급기 포트, 출력 포트 및 배기 포트가 연통되어 있고, 상기 스풀에는 밸브부로서의 랜드부(대경부) 및 유로부로서의 환상 오목부(소경부)가 축방향으로 교대로 형성되어 있다. 그리고, 상기 스풀 구멍 내에서 상기 스풀을, 예를 들면 전자식 파일롯 밸브 등으로 이루어지는 구동부에 의해 축방향으로 슬라이딩시키도록 구성되어 있다. 이 때, 상기 스풀 구멍의 내주면에는 상기 각 포트에 대응시켜서 오목하게 형성된 환상의 유로홈과, 상기 스풀의 랜드부를 슬라이딩시키기 위한 환상의 피슬라이딩면이 축방향에 있어서 교대로 둘레 형성되어 있고, 상기 유로홈의 홈바닥에는 각각 상기 대응하는 포트가 연통되어 있다. 한편, 상기 랜드부의 외주면으로 이루어지는 슬라이딩면에는 고무 탄성재로 형성되고 상기 스풀 구멍의 피슬라이딩면과의 사이를 시일하기 위한 환상의 패킹이 장착되어 있고, 그것에 의해, 상기 슬라이딩면과 피슬라이딩면 사이를 통해서 압축 유체가 새는 것을 방지하고 있다.
그런데, 특허문헌 1 등에 개시된 종래의 스위칭 밸브에 있어서는 상기 스풀의 랜드부의 슬라이딩면과, 상기 스풀 구멍의 피슬라이딩면 사이의 시일성을 확보하기 위해서, 상기 랜드부의 슬라이딩면에 장착된 상태에서의 패킹의 외경이 상기 스풀 구멍의 피슬라이딩면의 내경보다 크게 형성되어 있다. 즉, 상기 패킹은 상기 슬라이딩면과 피슬라이딩면이 대치한 상태에 있어서는 탄성 변형된 상태로 상기 피슬라이딩면에 상시 압접되어 있고, 또한 스풀을 동작시켜서 상기 포트간의 접속 상태를 스위칭할 때에는 상기 스풀 구멍의 유로홈의 개구 가장자리에 충돌해서 압축되면서, 상기 피슬라이딩면에 올라가도록 되어 있다.
그러나, 스풀식 스위칭 밸브에 있어서의 이러한 종래의 시일 구조에서는 상기 패킹은 스풀 구멍의 피슬라이딩면에 압접된 상태가 장기간 유지되면, 영구 변형되거나 피슬라이딩면에 고착되거나 해 버리는 것이 우려된다. 또한, 상기 패킹은 스풀 구멍의 내주면의 상태나 형태의 영향을 직접적으로 받기 때문에, 스풀의 동작의 반복에 의해, 상기 피슬라이딩면과의 마찰저항에 의해 슬라이딩 마모나 비틀림이 발생할 우려가 있고, 또한 상기 유로홈의 개구 가장자리에의 충돌에 의해 반복해서 부하가 걸린다. 그리고, 이들은 스풀의 동작 효율의 저하를 초래할 뿐만 아니라, 상기 패킹의 물리적인 열화나 손상을 초래하는 요인도 된다.
일본 특허공개 2010-101341호 공보
그래서, 본 발명의 기술적 과제는 스풀의 보다 원활한 동작을 실현할 수 있고, 또한 패킹의 장수명화를 꾀하는 것이 가능한 스풀식 스위칭 밸브에 있어서의 스풀과 스풀 구멍 사이의 시일 구조, 및 그러한 시일 구조를 구비한 스풀식 스위칭 밸브를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 스풀식 스위칭 밸브에 있어서의 시일 구조로서, 상기 스위칭 밸브는, 축방향으로 연장되도록 형성되고 급기 유로, 출력 유로 및 배기 유로가 연통된 스풀 구멍과, 상기 스풀 구멍에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입된 스풀과, 상기 스풀을 동작시켜서 상기 유로간의 접속 상태를 스위칭하기 위한 밸브 구동부를 갖고 있고, 상기 스풀은 축둘레의 외주에 슬라이딩부를 갖는 랜드부와, 상기 랜드부보다 외경이 작은 환상 오목부를 축방향을 따라 교대로 갖고 있고, 상기 스풀 구멍의 축둘레의 내주면에는 상기 급기 유로, 출력 유로 및 배기 유로에 각각 대응시켜서 오목하게 형성된 환상의 유로홈과, 상기 스풀의 랜드부가 그 슬라이딩부를 대치시켜서 슬라이딩하는 환상의 피슬라이딩면이 축방향을 따라 교대로 형성되어 있고, 상기 유로홈의 각각에는 그것에 대응하는 상기 유로 중 어느 하나가 접속되어 있고, 상기 랜드부의 슬라이딩부에는 지름방향으로 개구하는 환상의 오목홈이 축둘레에 형성되어 있고, 고무 탄성재로 이루어지는 패킹의 내주측의 기단부가 상기 오목홈 내에 수용됨과 아울러, 상기 패킹의 외주측의 선단부가 상기 오목홈의 개구 가장자리로부터 돌출되어 있고, 상기 패킹의 선단부에 있어서의 축방향의 한쪽의 측단부에는 제 1 시일부가, 다른쪽의 측단부에는 제 2 시일부가 상기 축둘레에 형성되어 있고, 상기 오목홈에 수용된 상태의 패킹에 있어서의 상기 제 1 및 제 2 시일부의 외경은 상기 스풀 구멍의 피슬라이딩면의 내경보다 작게 형성되어 있고, 상기 랜드부의 슬라이딩부가 상기 스풀 구멍의 피슬라이딩면과 대치하고, 또한, 스풀 구멍에 있어서의 상기 랜드부에 의해 구획된 한쌍의 공간 중 한쪽에 상기 급기 유로로부터 압축 유체가 공급되고 있는 상태에 있어서, 상기 패킹에 있어서의 상기 압축 유체가 공급되고 있는 공간측의 측단부가 상기 압축 유체의 압력에 의한 탄성 변형에 의해 지름방향으로 신장하고, 그것에 의해, 상기 제 1 및 제 2 시일부 중 상기 압축 유체가 공급되고 있는 공간측의 시일부가 상기 스풀 구멍의 피슬라이딩면과의 사이에 형성된 공극을 협착하거나 또는 상기 피슬라이딩면에 접촉하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
여기에서, 상기 시일 구조에 있어서, 바람직하게는 상기 패킹 및 오목홈이 축을 따르는 횡단면에 있어서, 상기 축방향으로 좌우 대칭을 이루고 있고, 상기 오목홈이, 상기 패킹의 기단이 접촉하는 저벽면과, 상기 저벽면에 있어서의 축방향의 양단으로부터 지름방향으로 기립해서 서로 대향하는 한쌍의 측벽면으로 구성되어 있고, 상기 지름방향에 있어서, 상기 오목홈에 있어서의 상기 개구 가장자리로부터 상기 저벽면까지의 깊이가 상기 패킹에 있어서의 그 기단으로부터 선단까지의 높이의 1/2 또는 그것보다 크게 형성되어 있다. 또한 보다 바람직하게는 상기 오목홈에 있어서, 상기 저벽면과 한쌍의 측벽면이 90도 또는 그것보다 작은 각도를 이루고 있다. 그리고, 더 바람직하게는 축방향에 있어서, 상기 패킹에 있어서의 상기 오목홈에 수용된 기단부의 최대폭이 상기 오목홈에 있어서의 한쌍의 측벽면 사이의 최소폭보다 작게 형성되어 있다. 이 때, 상기 패킹의 기단이 상기 오목홈의 저벽면에 접착에 의해 고정되어 있어도 좋다.
또한 상기 시일 구조에 있어서, 바람직하게는 상기 패킹은 그 축방향 양단에 서로 평행을 이루어서 배향하는 한쌍의 측단면을 갖고 있고, 상기 축을 따르는 횡단면에 있어서, 상기 축방향으로 좌우 대칭을 이루고 있고, 상기 패킹의 선단부에는 상기 피슬라이딩면과 대향하는 선단면이 형성되어 있고, 상기 선단면에 있어서의 축방향의 한쪽의 측단부에 상기 제 1 시일부가 형성되어 있고, 상기 선단면에 있어서의 축방향의 다른쪽의 측단부에 상기 제 2 시일부가 형성되어 있다. 여기에서, 보다 바람직하게는 상기 제 1 시일부가 상기 선단면으로부터 지름방향을 향해서 돌출 형성된 제 1 돌출조에 의해 형성되고, 상기 제 2 시일부가 상기 선단면으로부터 지름방향을 향해서 돌출 형성된 제 2 돌출조에 의해 형성되어 있다. 더 바람직하게는 지름방향에 있어서의 상기 피슬라이딩면으로부터 제 1 돌출조 및 제 2 돌출조의 선단까지의 거리가 서로 동일하게 형성되어 있고, 또한, 상기 패킹의 선단면이 상기 피슬라이딩면과 평행을 이루고 있고, 상기 선단면으로부터 상기 제 1 돌출조 및 제 2 돌출조의 선단까지의 높이가 서로 동일하게 형성되어 있고, 상기 제 1 돌출조와 제 2 돌출조가 축방향에 있어서, 서로 이간해서 배치되어 있다.
이 때, 상기 제 1 돌출조 및 제 2 돌출조가 상기 선단면으로부터 상기 선단을 향해서 서서히 축방향의 폭이 좁아지는 쐐기형상으로 형성되어 있어도 좋고, 상기 패킹의 선단면에 있어서의 상기 제 1 돌출조와 제 2 돌출조 사이에는 라비린스 시일을 형성하는 라비린스 돌기가 형성되어 있어도 좋다. 또한 상기 패킹의 한쌍의 측단면에는 상기 오목홈의 개구에 연통된 환상의 수축홈이 각각 둘레 형성되어 있어도 좋지만, 이 때, 보다 바람직하게는 상기 수축홈이 오목 곡면에 의해 형성되어 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의하면, 상기 시일 구조를 구비한 스풀식 스위칭 밸브로서, 상기 스위칭 밸브는 상기 스풀 구멍이 형성된 하우징을 갖고 있고, 상기 하우징의 외면에는 상기 급기 유로를 형성하고, 유체압원에 접속해서 압축 유체를 공급하기 위한 급기 포트와, 상기 출력 유로를 형성하고, 상기 유체압원으로부터의 압축 유체를 외부의 유체압 기기에 대해서 출력하기 위한 출력 포트와, 상기 배기 유로를 형성하고, 상기 유체압 기기로부터의 배기를 배출하기 위한 배기 포트가 개방 형성되어 있는 것을 제공할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 있어서는 랜드부의 오목홈에 수용된 상태의 패킹에 있어서의 상기 제 1 및 제 2 시일부의 외경은 스풀 구멍의 피슬라이딩면의 내경보다 작게 형성되어 있다. 그러나, 상기 랜드부의 슬라이딩부가 상기 스풀 구멍의 피슬라이딩면과 대치하고, 또한, 스풀 구멍에 있어서의 상기 랜드부에 의해 구획된 한쌍의 공간 중 한쪽에 상기 급기 유로로부터 압축 유체가 공급되고 있는 상태에 있어서, 상기 패킹에 있어서의 상기 압축 유체가 공급되고 있는 공간측의 측단부가 상기 압축 유체의 압력에 의한 탄성 변형에 의해 지름방향으로 신장하고, 그것에 의해, 상기 제 1 및 제 2 시일부 중 상기 압축 유체가 공급되고 있는 공간측의 시일부가 상기 스풀 구멍의 피슬라이딩면과의 사이에 형성된 공극을 협착하거나 또는 상기 피슬라이딩면에 접촉하도록 구성되어 있다.
그 때문에 압축 유체를 급기 유로에 공급하지 않고 스풀의 동작을 정지시킨 상태, 즉, 상기 스풀의 랜드부가 그 슬라이딩면을 스풀 구멍의 피슬라이딩면과 대치시켜서 정지한 상태가 장기간 유지되었다고 해도, 그 때, 패킹의 각 시일부는 스풀 구멍의 피슬라이딩면과는 비접촉 상태에 있기 때문에, 고무 탄성재로 이루어지는 패킹이 영구변형되거나 상기 스풀 구멍의 피슬라이딩면에 고착되거나 해서 물리적으로 열화 또는 손상되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 상기 밸브 구동부에 의해 스풀을 동작시켜서 각 유로간의 접속 상태를 스위칭할 때에는, 가령 상기 패킹이 그 변형에 의해 상기 유로홈의 개구 가장자리에 대해서 충돌했다고 해도 상기 패킹으로의 부하를 가급적으로 억제할 수 있고, 또한, 상기 패킹과 피슬라이딩면 사이에 생기는 마찰저항도 가급적으로 억제할 수 있다. 그 결과, 스풀의 보다 원활한 동작을 실현하는 것이 가능해짐과 아울러, 패킹의 물리적인 열화나 손상을 가급적으로 억제해서 상기 패킹의 장수명화를 꾀하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 따른 스풀식 스위칭 밸브의 일실시형태를 나타내는 축을 따른 개략적인 단면도로서, 스풀이 제 1 스위칭 위치로 변위한 상태를 나타내고 있다.
도 2는 도 1의 스풀식 스위칭 밸브에 있어서, 스풀이 제 2 스위칭 위치로 변위한 상태를 나타내고 있다.
도 3은 본 발명에 따른 시일 구조의 제１실시형태를 나타내는 개략적인 단면도이다. (a)는 도 1에 있어서의 M부의 확대도이며, 스풀의 랜드부의 슬라이딩부가 스풀 구멍의 피슬라이딩면과 대치하고 있지 않는 상태를 나타내고 있다. (b)는 도 2에 있어서의 N부의 확대도이며, 랜드부의 슬라이딩부가 피슬라이딩면과 대치하고, 또한, 스풀 구멍에 있어서의 랜드부에 의해 구획된 한쌍의 공간 중 한쪽(S1)에 급기 유로로부터 압축 유체가 공급되고 있는 상태를 나타내고 있다.
도 4는 본 발명에 따른 시일 구조의 제 2 실시형태를 나타내는 개략적인 단면도이다. (a)는 도 1에 있어서의 M부의 확대도이며, 스풀의 랜드부의 슬라이딩부가 스풀 구멍의 피슬라이딩면과 대치하고 있지 않는 상태를 나타내고 있다. (b)는 도 2에 있어서의 N부의 확대도이며, 랜드부의 슬라이딩부가 피슬라이딩면과 대치하고, 또한, 스풀 구멍에 있어서의 랜드부에 의해 구획된 한쌍의 공간 중 한쪽(S1)에 급기 유로로부터 압축 유체가 공급되고 있는 상태를 나타내고 있다.
도 5는 본 발명에 따른 시일 구조의 제 3 실시형태를 나타내는 개략적인 단면도이다. (a)는 도 1에 있어서의 M부의 확대도이며, 스풀의 랜드부의 슬라이딩부가 스풀 구멍의 피슬라이딩면과 대치하고 있지 않는 상태를 나타내고 있다. (b)는 도 2에 있어서의 N부의 확대도이며, 랜드부의 슬라이딩부가 피슬라이딩면과 대치하고, 또한, 스풀 구멍에 있어서의 랜드부에 의해 구획된 한쌍의 공간 중 한쪽(S1)에 급기 유로로부터 압축 유체가 공급되고 있는 상태를 나타내고 있다.
도 6은 도 4의 제 2 실시형태에 따른 시일 구조의 변형예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
본 발명에 따른 스풀식 스위칭 밸브(1)는 축(L) 방향으로 연장되는 스풀 구멍(7)과, 상기 스풀 구멍(7)에 연통된 급기 유로(8), 출력 유로(9,10) 및 배기 유로(11,12)와, 상기 스풀 구멍(7) 내에 축(L) 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입된 주밸브로서의 스풀(20)과, 상기 스풀(20)을 동작시키기 위한 밸브 구동부(5)를 갖고 있고, 상기 밸브 구동부(5)에 의해 스풀 구멍(7) 내에서 스풀(20)을 슬라이딩시킴으로써, 상기 출력 유로(9,10)와, 상기 급기 유로(8) 및 배기 유로(11,12)의 접속 상태를 스위칭하도록 되어 있다. 여기에서, 상기 급기 유로(8)는 도시하지 않는 유체압원(예를 들면 컴프레서)으로부터의 압축 공기 등의 압축 유체를 스풀 구멍(7)에 공급하기 위한 것이고, 상기 출력 유로(9,10)는 그 스풀 구멍(7)에 공급된 압축 유체를 상기 압축 유체로 구동되는 유체압 액츄에이터(예를 들면 공기압 실린더) 등의 각종 유체압 기기(도시 생략)에 대해서 출력하기 위한 것이고, 상기 배기 유로(11,12)는 상기 유체압 기기로부터의 배기를 대기 등의 외부에 대해서 배출하기 위한 것이다.
구체적으로는 도 1 및 도 2에 나타내듯이 본 발명의 일실시형태에 따른 스풀식 스위칭 밸브(1)는 전자밸브(전자 파일롯식 스위칭 밸브)로서, 상기 스풀 구멍(7), 급기 유로(8), 출력 유로(9,10), 배기 유로(11,12), 및 스풀(20)을 구비한 밸브 본체부(2)와, 축(L) 방향에 있어서 상기 밸브 본체부(2)의 양 측단면에 연결된 제 1 어댑터부(3) 및 제 2 어댑터부(4)와, 상기 제 1 어댑터부(3)에 있어서의 상기 밸브 본체부(2)는 반대측의 측단면에 연결된 상기 밸브 구동부(5)로서의 전자식 파일롯 밸브부로 구성되어 있다.
상기 밸브 본체부(2)는 수지나 금속에 의해 대략 직방체로 일체 성형된 하우징(6)을 갖고 있고, 상기 스풀 구멍(7)이 상기 하우징(6)의 길이 방향을 따라 그 양 측단면 사이를 관통하고 있다. 상기 하우징(6)의 평면(상면)에는 상기 출력 유로(9,10)를 형성하고 있고, 상기 유체압 기기에의 배관을 접속하기 위한 출력 포트(A,B)가 개방 형성되어 있다. 한편, 그 평면과 배향하는 저면(하면)에는 상기 급기 유로(8)를 형성하고 있고, 상기 유체압원으로부터의 유로(또는 배관)를 접속하기 위한 급기 포트(P)와, 상기 배기 유로(11,12)를 형성하고 있고, 상기 유체압 기기로부터 출력 포트(A,B)를 통해서 되돌려진 배기를 외부로 배출하기 위한 유로(또는 배관)를 접속하는 것이 가능한 배기 포트(EA,EB)가 개방 형성되어 있다.
여기에서, 상기 출력 포트(A,B)는 상기 출력 포트(A,B)보다 유로 단면적이 작은 출력 연통로(9a,10a)를 통해서 상기 스풀 구멍(7)에 연통되어 있고, 상기 출력 포트(A,B)와 출력 연통로(9a,10a)에 의해 상기 출력 유로(9,10)가 형성되어 있다. 또한 상기 급기 포트(P)는 상기 급기 포트(P)보다 유로 단면적이 작은 급기 연통로(8a)를 통해서 상기 스풀 구멍(7)에 연통되어 있고, 상기 급기 포트(P)와 급기 연통로(8a)에 의해 상기 급기 유로(8)가 형성되어 있다. 또한, 상기 배기 포트(EA,EB)는 상기 배기 포트(EA,EB)보다 유로 단면적이 작은 배기 연통로(11a,12a)를 통해서 상기 스풀 구멍(7)에 연통되어 있고, 상기 배기 포트(EA,EB)와 배기 연통로(11a,12a)에 의해 상기 배기 유로(11,12)가 형성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면 상기 스풀식 스위칭 밸브(1)는 1개의 급기 포트(P)와, 상기 하우징(6)의 길이 방향으로 병설된 제 1 출력 포트(A) 및 제 2 출력 포트(B)와, 마찬가지로 상기 하우징(6)의 길이 방향에 있어서, 상기 급기 포트(P)의 양측에 배치된 제 1 배기 포트(EA) 및 제 2 배기 포트(EB)의 5개의 포트를 구비하고 있다. 그리고, 상기 전자식 파일롯 밸브부(밸브 구동부)(5)를 OFF 또는 ON함으로써, 상기 스풀(20)을, 급기 포트(P)가 제 2 출력 포트(B)에 접속됨과 동시에 제 1 출력 포트(A)가 제 1 배기 포트(EA)에 접속되는 제 1 스위칭 위치(도 1 참조)와, 급기 포트(P)가 제 1 출력 포트(A)에 접속됨과 동시에 제 2 출력 포트(B)가 제 2 배기 포트(EB)에 접속되는 제 2 스위칭 위치(도 2 참조)의 2개의 스위칭 위치에 대해서 선택적으로 이동시킬 수 있도록 되어 있다.
상기 스풀 구멍(7)의 내주면은 축(L) 방향에 있어서, 상기 제 1 어댑터부(3)가 부착된 한쪽의 측단면의 개구부로부터 상기 제 2 어댑터부(4)가 부착된 다른쪽의 측단면의 개구부까지 제 1 지지부(7a), 제 1 유로홈(70), 제 1 피슬라이딩면(71), 제 2 유로홈(72), 제 2 피슬라이딩면(73), 제 3 유로홈(74), 제 3 피슬라이딩면(75), 제 4 유로홈(76), 제 4 피슬라이딩면(77), 제 5 유로홈(78), 및 제 2 지지부(7b)가 순차적으로 형성됨으로써 구성되어 있고, 이들은 어느 것이나 축(L)을 중심으로 한 환상으로 형성되어 있다. 즉, 상기 스풀 구멍(7)의 내주면에는 이들 피슬라이딩면과 유로홈이 축(L)을 따라 교대로 형성되어 있다.
이 때, 상기 제 1 및 제 2 지지부(7a,7b) 및 제 1∼제 4 피슬라이딩면(71,73,75,77)의 내경(D0)은 서로 동일하게 형성되어 있고, 상기 제 1, 제 3 및 제 5 유로홈(70,74,78)의 홈저면의 내경(D1)은 서로 동일하게 형성되어 있고, 상기 제 2 및 제 4 유로홈(72,76)의 홈저면의 내경(D2)은 서로 동일하게 형성되어 있다. 그리고, 상기 내경(D1)은 내경(D2)보다 약간 크게 형성되어 있고, 이들 유로홈의 내경(D1,D2)은 하우징(6)의 폭치수보다 작은 범위에 있어서, 상기 피슬라이딩면 등의 내경(D0)보다 크게 형성되어 있다. 또, 상기 제 1 유로홈(70)에 있어서의 제 1 피슬라이딩면(71)과 접속하는 개구 가장자리, 제 3 유로홈(74)에 있어서의 제 2 및 제 3 피슬라이딩면(73,75)과 접속하는 양 개구 가장자리, 및, 제 5 유로홈(78)에 있어서의 제 4 피슬라이딩면(77)과 접속하는 개구 가장자리에는 도 3∼도 6에 나타내듯이 이들 유로홈의 홈폭을 개구측을 향해서 확개시키는 테이퍼부(T)가 형성되어 있다.
그리고, 상기 스풀 구멍(7)의 내주면으로 이루어지는 제 1 지지부(7a) 및 제 2 지지부(7b)에 의해, 상기 스풀(20)의 일단부(제 1 피압압부(20a)) 및 타단부(제 2 피압압부(20b))가 기밀하고 또한 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 또한 상기 제 1 유로홈(70)의 홈저면에 상기 제 1 배기 유로(11)의 연통로(11a)가 접속되고, 상기 제 2 유로홈(72)의 홈저면에 상기 제 1 출력 유로(9)의 연통로(9a)가 접속되고, 상기 제 3 유로홈(74)의 홈저면에 상기 급기 유로(8)의 연통로(8a)가 접속되고, 상기 제 4 유로홈(76)의 홈저면에 상기 제 2 출력 유로(10)의 연통로(10a)가 접속되고, 상기 제 5 유로홈(78)의 홈저면에 상기 제 2 배기 유로(12)의 연통로(12a)가 연통되어 있다. 또, 도면 중의 부호 79는 도시하지 않는 파일롯 유로를 통해서 파일롯 유체를, 상기 밸브 구동부(5)를 통해 제 1 어댑터부(3)에 공급하거나, 상기 제 2 어댑터부(4)에 공급하거나 하기 위한 파일롯 유체 공급 구멍으로서, 상기 급기 유로(8)에 상시 연통되어 있다.
한편, 상기 스풀(20)은 축(L) 방향에 있어서, 상기 제 1 어댑터부(3)측의 일단으로부터 상기 제 2 어댑터부(4)측의 타단까지 상기 제 1 지지부(7a)에 기밀하고 또한 슬라이딩 가능하게 감합된 제 1 피압압부(20a), 제 1 환상 오목부(21), 제 1 랜드부(22), 제 2 환상 오목부(23), 제 2 랜드부(24), 제 3 환상 오목부(25), 제 3 랜드부(26), 제 4 환상 오목부(27), 제 4 랜드부(28), 제 5 환상 오목부(29), 및 상기 제 2 지지부(7b)에 기밀하고 또한 슬라이딩 가능하게 감합된 제 2 피압압부(20b)가 순차적으로 형성됨으로써 구성되어 있고, 이들은 모두 축(L)을 중심으로 한 환상으로 형성되어 있다. 즉, 상기 스풀(20)에 있어서는 이들 환상 오목부와 랜드부가 축(L)을 따라 교대로 형성되어 있다.
이 때, 상기 각 랜드부(22,24,26,28)는 지름방향(Y)에 있어서, 인접하는 상기 환상 오목부에 접속된 기단으로부터 외주단의 슬라이딩부에 이르기까지 서서히 축(L) 방향의 폭이 좁아지는 대략 등각 사다리꼴 형상으로 형성되어 있고, 이들 랜드부는 지름방향의 중심축에 관해서 축(L) 방향으로 좌우 대칭을 이루고 있다. 그리고, 이들 랜드부(22,24,26,28)의 외주단에는 환상의 오목홈(15)(도 3∼도 6 참조)이 개방 형성되어 있다. 그리고, 상기 랜드부(22,24,26,28)의 각 외주단에 개방 형성된 오목홈(15)에는 나중에 상세하게 설명하는 환상의 패킹(50)이 각각 장착되어 있다.
그것에 의해, 상기 랜드부가 스풀 구멍(7)의 피슬라이딩면의 위치에 배치되고, 그 외주단의 슬라이딩부가 상기 피슬라이딩면과 대치했을 때에, 상기 랜드부의 슬라이딩부와 스풀 구멍(7)의 피슬라이딩면 사이에 형성된 공극이 상기 패킹(50)으로 시일되고, 그 공극을 통해서 압축 유체가 누출되는 것을 가급적으로 억제 또는 방지할 수 있도록 되어 있다. 즉, 상기 패킹(50) 등의 시일부재가 무장착의 상태에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 피압압부(20a,20b) 및 제 1∼제 4 랜드부(22,24,26,28)의 외경(D3)은 서로 동일하게 형성되어 있고, 상기 제 1∼제 5 환상 오목부(21,23,25,27,29)의 외경(D4)은 서로 동일하게 형성되어 있고, 상기 외경(D3)은 상기 피슬라이딩면 등의 내경(D0)보다 약간 작고, 또한 상기 외경(D4)보다 크게 형성되어 있다.
상기 제 1 어댑터부(3)는 상기 스풀 구멍(7)보다 큰 직경으로 형성되고 상기 밸브 본체부(2)측에 개구하는 제 1 실린더 구멍(30)과, 상기 실린더 구멍(30)에 기밀하고 또한 축(L) 방향으로 슬라이딩 가능하게 감합된 제 1 피스톤(31)을 축(L) 상에 갖고 있다. 즉, 상기 실린더 구멍(30)은 상기 피스톤(31)에 의해, 상기 피스톤(31)보다 밸브 구동부(5)측의 제 1 실(30a)과, 밸브 본체부(2)측의 제 2 실(30b)에 기밀하게 구획되어 있다. 또한 상기 제 1 피스톤(31)은 그 밸브 본체부(2)측에 상기 스풀(20)과 동축으로 배치된 제 1 압압부(31a)를 일체로 갖고 있고, 상기 제 1 압압부(31a)는 상기 스풀 구멍(7)의 제 1 지지부(7a)보다 작은 직경으로 형성되어 있고, 상기 스풀(20)의 제 1 피압압부(20a)에 접촉하고 있다. 그리고, 상기 제 1 실(30a)은 밸브 구동부(5)의 파일롯 밸브에 접속되어 있고, 상기 제 2 실(30b)은 대기에 상시 개방되어 있다. 또, 도면 중의 부호 32는 외부로부터 수동조작에 의해 밀어넣어 상기 제 1 실(30a) 내에 충전된 압축 유체를 배기하기 위한 메뉴얼 조작부이다.
한편, 상기 제 2 어댑터부(4)는 상기 스풀 구멍(7)보다 큰 직경이며 또한 상기 제 1 실린더 구멍(30)보다 작은 직경으로 형성되고 상기 밸브 본체부(2)측에 개구하는 제 2 실린더 구멍(40)과, 상기 실린더 구멍(40)에 기밀하고 또한 축(L) 방향으로 슬라이딩 가능하게 감합된 제 2 피스톤(41)을 축(L) 상에 갖고 있다. 즉, 상기 실린더 구멍(40)은 상기 피스톤(41)에 의해, 상기 피스톤(41)보다 밸브 본체부(2)측의 제 1 실(40a)과, 그것과 반대측의 제 2 실(40b)로 기밀하게 구획되어 있고, 또한 상기 제 1 피스톤(31)의 지름이 제 2 피스톤(41)의 지름보다 크게 형성되어 있고, 상기 제 1 피스톤(31)의 제 1 실(30a)측에 있어서의 수압 면적이 제 2 피스톤(41)의 제 2 실(40b)측에 있어서의 수압 면적보다 크게 되어 있다.
상기 제 2 피스톤(41)은 그 밸브 본체부(2)측에 상기 스풀(20)과 동축으로 배치된 제 2 압압부(41a)를 일체로 갖고 있고, 상기 제 2 압압부(41a)는 상기 스풀 구멍(7)의 제 2 지지부(7b)보다 작은 직경으로 형성되어 있고, 상기 스풀(20)의 제 2 피압압부(20b)에 접촉하고 있다. 또한 상기 제 2 실린더 구멍(40)의 제 1 실(40a)은 상기 스풀(20)의 중심을 축(L) 방향으로 관통하는 관통구멍(20c)을 통해서, 상기 제 1 실린더 구멍(30)의 제 2 실(30b)에 연통되어 있고, 대기에 상시 개방되어 있다. 한편, 상기 제 2 실(40b)은 상기 파일롯 유체 공급 구멍(79)에 상시 연통되어 있고, 파일롯 유체에 의해 상시 가압되어 있다. 그 때문에 상기 스풀(20)은 축(L) 방향에 있어서, 상기 제 1 어댑터부(3)측(즉, 제 1 피스톤측)을 향해서 상시 압압되어 있다.
또, 상기 스풀 구멍(7)의 각 지지부, 각 유로홈 및 각 피슬라이딩면, 상기 스풀(20)의 각 피압압부, 각 랜드부 및 각 환상 오목부, 및, 상기 각 실린더 구멍(30,40) 및 각 피스톤(31,41)은 축(L)과 직교하는 횡단면에 있어서, 원형 뿐만 아니라, 타원형 또는 트랙 형상을 이루고 있어도 좋다. 그래서, 본원에 있어서는 편의상, 이렇게 축(L) 둘레에 환상으로 형성된 것에 대해서, 축(L)을 직각으로 횡단하는 현을 일률적으로 「지름」이라고 하고, 축(L)으로부터 외주까지의 거리를 일률적으로 「반경」이라고 하는 것으로 한다.
계속해서, 도 1 및 도 2에 의거하여 상기 스풀식 스위칭 밸브(1)의 동작을 설명한다. 우선, 도 1에 나타내듯이, 밸브 구동부(5)를 구성하는 전자식 파일롯 밸브부가 OFF의 상태에 있어서는 제 1 실린더 구멍(30)의 제 1 실(30a)이 대기에 개방되어 있다. 그 때문에 상기 제 2 피스톤(41)이 그 압력에 의해, 상기 스풀(20)과 함께 제 1 피스톤(31)을 상기 제 1 실(30a)측의 스트로크단으로 이동시키고, 그 결과, 상기 스풀(20)이 상기 제 1 스위칭 위치로 스위칭된 상태가 된다. 그 때, 축(L) 방향에 있어서, 상기 스풀(20)의 제 1 랜드부(22)는 상기 스풀 구멍(7)의 제 1 유로홈(70)의 위치에 배치되고, 제 2 랜드부(24)는 제 2 피슬라이딩면(73)의 위치에 배치되고, 제 3 랜드부(26)는 제 3 유로홈(74)의 위치에 배치되고, 제 4 랜드부(28)는 제 4 피슬라이딩면(77)의 위치에 배치되어 있다.
즉, 스풀 구멍(7) 내에 있어서, 제 1 출력 포트(A)를 포함하는 제 1 출력 유로(9)와 급기 포트(P)를 포함하는 급기 유로(8)의 접속이 상기 제 2 랜드부(24)에 의해 차단됨과 아울러, 제 2 출력 포트(B)를 포함하는 제 2 출력 유로(10)와 제 2 배기 포트(EB)를 포함하는 제 2 배기 유로(12)의 접속이 상기 제 4 랜드부(28)에 의해 차단되어 있다. 그리고, 이러한 스풀 구멍(7)과 스풀(20)의 위치 관계에 의해, 상기 제 1 출력 유로(9)와 제 1 배기 유로(11)가 스풀 구멍(7)을 통해서 서로 접속됨과 아울러, 상기 제 2 출력 유로(10)와 급기 유로(8)가 마찬가지로 스풀 구멍(7)을 통해서 서로 접속되어 있다. 또, 이 때 상기 제 2 배기 유로(12)는 상기 스풀 구멍(7) 내에 있어서 폐쇄되어 있다.
한편, 도 2에 나타내듯이, 밸브 구동부(5)를 구성하는 전자식 파일롯 밸브부가 ON의 상태에 있어서는 제 1 실린더 구멍(30)의 제 1 실(30a)에 대해서 상기 밸브 구동부(5)를 통해서 파일롯 유체가 공급된다. 그 때문에 상기 제 1 피스톤(31)이 그 압력에 의해, 스풀(20)과 함께 제 2 피스톤(41)을 상기 제 2 피스톤(41)의 압압력에 저항해서 제 2 실린더 구멍(40)의 제 2 실(40b)측의 스트로크단으로 이동시키고, 그 결과, 상기 스풀(20)이 상기 제 2 스위칭 위치로 스위칭된 상태가 된다. 그 때, 축(L) 방향에 있어서, 상기 스풀(20)의 제 1 랜드부(22)는 상기 스풀 구멍(7)의 제 1 피슬라이딩면(71)의 위치에 배치되고, 제 2 랜드부(24)는 제 3 유로홈(74)의 위치에 배치되고, 제 3 랜드부(26)는 제 3 피슬라이딩면(75)의 위치에 배치되고, 제 4 랜드부(28)는 제 5 유로홈(78)의 위치에 배치되어 있다.
즉, 스풀 구멍(7) 내에 있어서, 제 1 출력 포트(A)를 포함하는 제 1 출력 유로(9)와 제 1 배기 포트(EA)를 포함하는 제 1 배기 유로(11)의 접속이 상기 제 1 랜드부(22)에 의해 차단됨과 아울러, 제 2 출력 포트(B)를 포함하는 제 2 출력 유로(10)와 급기 포트(P)를 포함하는 급기 유로(8)의 접속이 상기 제 3 랜드부(26)에 의해 차단되어 있다. 그리고, 이러한 스풀 구멍(7)과 스풀(20)의 위치 관계에 의해, 상기 제 1 출력 유로(9)와 급기 유로(8)가 스풀 구멍(7)을 통해서 서로 접속됨과 아울러, 상기 제 2 출력 유로(10)와 제 2 배기 유로(12)가 마찬가지로 스풀 구멍(7)을 통해서 서로 접속되어 있다. 또, 이 때 상기 제 1 배기 유로(11)는 상기 스풀 구멍(7) 내에 있어서 폐색되어 있다.
이하, 스풀(20)과 스풀 구멍(7) 사이의 시일 구조의 각 실시형태에 대해서 도 3∼도 6을 이용하여 보다 구체적으로 설명한다. 단, 여기에서는 주로, 도 1의 M 및 도 2의 N으로 나타내는 제 3 랜드부(26)와 스풀 구멍(7) 사이의 시일 구조에 대해서 설명하는 것으로 하고, 그 설명 중에서는 「제 3 랜드부(26)」를 단지 「랜드부(26)」, 「제 4 환상 오목부(27)」를 단지 「환상 오목부(27)」, 「제 3 유로홈(74)」을 단지 「유로홈(74)」, 「제 3 피슬라이딩면(75)」을 단지 「피슬라이딩면(75)」으로 각각 하는 것으로 한다. 그리고, 그 밖의 제 1, 제 2 및 제 4 랜드부(22,24,28)와 스풀 구멍(7) 사이의 시일 구조에 대해서는 상기 제 3 랜드부(26)에 의한 시일 구조와 실질적으로 같기 때문에, 상세한 설명은 중복 기재를 피하기 위해서 생략하는 것으로 한다.
본 발명의 각 실시형태에 따른 시일 구조에 있어서, 상기 스풀(20)의 랜드부(26)의 상기 슬라이딩부로서의 외주면(26a)은 상기 피슬라이딩면(75)과 실질적으로 평행을 이루고 있다. 그리고, 상기 외주면(26a)의 축(L) 방향의 중앙에는 지름방향(Y)으로 개구하는 상기 오목홈(15)이 축(L) 둘레에 형성되어 있고, 상기 오목홈(15)에 상기 패킹(50)이 장착되어 있다. 여기에서, 상기 패킹(50)의 재료로서는 시일 기능을 발휘하는 고무 탄성재이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 니트릴 고무나 불소 고무 등을 사용할 수 있다.
상기 오목홈(15)은 축(L) 둘레에 환상으로 형성됨과 아울러 상기 축(L)을 따라 평탄하게 연장된 저벽면(15a)과, 상기 저벽면(15a)의 축(L) 방향의 양단으로부터 지름방향(Y)(축(L)과 직교방향)으로 연장되어서 서로 대향하는, 상기 제 1 피압압부(20a)측의 제 1 측벽면(15b) 및 상기 제 2 피압압부(20b)측의 제 2 측벽면(15c)으로 구성되어 있다. 즉, 상기 외주면(26a)과, 서로 평행한 평면으로 형성된 한쌍의 측벽면(15b,15c)은 서로 직각으로 교차하고 있고, 그것에 의해, 상기 오목홈(15)의 개구를 형성하고 있다. 그리고, 상기 오목홈(15)은 축(L)을 따른 횡단면에 있어서, 지름방향(Y)으로 연장되는 중심축에 관해서 축(L) 방향으로 좌우 대칭인 직사각형상으로 형성되어 있다.
여기에서, 이 오목홈(15)의 저벽면(15a)은 직경(D5)에 형성되어 있고, 그 때문에 상기 외주면(26a)으로부터 상기 저벽면(15a)까지의 거리(=(D3∼D5)/2)가 상기 오목홈(15)의 깊이(Hg)에 상당하고 있다. 그리고, 상기 오목홈(15)은 랜드부(26)의 둘레방향 전체에 걸쳐서 균일한 깊이(Hg)를 갖고 있다. 또한 상기 오목홈(15)의 축(L)을 따른 홈폭(Wg)도 그 개구로부터 저벽면(15a)까지의 깊이 전체에 걸쳐서 균일하게 형성되어 있다. 단, 이 오목홈(15)은 상술의 형태의 것에 한정되지 않고, 예를 들면 상기 한쌍의 측벽면(15b,15c)을, 상기 저벽면(15a) 및 외주면(26a)과 예각으로 교차시켜서, 홈폭(Wg)이 상기 저벽면(15a)으로부터 개구를 향해서 서서히 좁아지는 대략 등각사다리꼴 형상으로 형성되어 있어도 좋다.
한편, 상기 패킹(50)은 오목홈(15)에 장착되어 있지 않은 미사용 상태에 있어서, 그 내경이 상기 오목홈(15)의 저벽면(15a)의 직경(D5)보다 작게 형성되어 있다. 환언하면, 패킹(50)의 내주면(즉 기단면)(50a)의 둘레방향 길이가 상기 오목홈(15)의 저벽면(15a)의 둘레방향 길이보다 짧게 형성되어 있다. 그 때문에 도 3∼도 6과 같이, 패킹(50)을 오목홈(15)에 장착한 상태에 있어서는 고무 탄성재로 이루어지는 패킹(50)이 둘레방향으로 신장되고, 그 내주면(50a)이 상기 저벽면(15a)에 탄성적으로 압접되어 있다. 그것에 의해, 패킹(50)의 내주면(50a)과 오목홈(15)의 저벽면(15a) 사이의 시일성을 확보하고 있다.
이하에 있어서는 상기 패킹(50)이 상기 오목홈(15) 내에 장착된 상태에 대해서 설명하는 것으로 한다.
도 3에 나타내는 제１실시형태의 시일 구조에 있어서, 상기 패킹(50)은 축(L)을 따른 횡단면에 있어서, 실질상, 지름방향(Y)의 중심축에 관해서 축(L) 방향으로 좌우 대칭인 중실의 직사각형상으로 형성되어 있다. 즉, 이 패킹(50)의 외형은 상기 패킹(50)의 내주면에 의해 형성되고, 축(L) 둘레에 환상을 이룸과 아울러 축(L)을 따라 평탄하게 연장된 상기 기단면(50a)과, 상기 패킹(50)의 외주면에 의해 형성되고, 축(L) 둘레에 환상을 이룸과 함께 축(L)을 따라 평탄하게 연장된 선단면(50d)과, 상기 기단면(50a) 및 선단면(50d)의 축(L) 방향의 일단끼리를 연결하고, 상기 오목홈(15)의 제 1 측벽면(15b)과 대향해서 지름방향(Y)으로 연장되는 제 1 측단면(50b)과, 상기 기단면(50a) 및 선단면(50d)의 축(L) 방향의 타단끼리를 연결하고, 상기 오목홈(15)의 제 2 측벽면(15c)과 대향해서 지름방향(Y)으로 연장되는 제 2 측단면(50c)의 사면에 의해 구성되어 있다. 이렇게, 상기 기단면(50a)은 그 전면이 상기 저벽면(15a)에 압접되어 있음과 아울러, 상기 선단면(50d)과 평행을 이루어서 배향하고 있다. 또한 상기 한쌍의 측단면(50b,50c)은 모두 전체가 평면으로 형성되고, 서로 평행을 이루어서 배향함과 아울러, 상기 기단면(50a) 및 선단면(50d)과 직각을 이루고 있다.
그리고, 상기 오목홈(15)에 장착된 패킹(50)의 외경(본 제１실시형태에서는 상기 선단면(50d)의 지름)을 Dp로 했을 때, 패킹(50)에 있어서의 상기 저벽면(15a)에 압접된 기단면(50a)으로부터 선단면(50d)까지 거리, 즉 패킹(50)의 지름방향(Y)의 높이(Hp)(=(Dp-D5)/2)는 상기 오목홈(15)의 깊이(Hg)보다 크게 형성되어 있다. 따라서, 상기 패킹(50)에 있어서의 선단면(50d)을 포함하는 높이 Hp-Hg의 선단부(51)가 상기 랜드부(26)의 외주면(슬라이딩부)(26a)으로부터 지름방향(Y)으로 돌출되어 있고, 기단면(50a)을 포함하는 높이(Hg)의 기단부(52)가 상기 오목홈(15) 내에 수용되어 있다. 이 때, 상기 오목홈(15)의 깊이(Hg)가 패킹(50) 전체의 높이(Hp)의 1/2 이상이면 패킹(50)이 상기 오목홈(15)으로부터 빠지는 것을 방지할 수 있어서 바람직하다.
그런데, 본 제１실시형태의 시일 구조에 있어서는 상기 패킹(50)이 지름방향(Y)에 있어서 기단면(50a)으로부터 선단면(50d)에 이르기까지, 균일한 축(L) 방향의 폭(Wp)을 갖고 있고, 이 폭(Wp)은 상기 오목홈(15)의 폭(Wg)보다 작게 형성되어 있다. 즉, 본 발명에 있어서, 패킹(50)에 있어서의 오목홈(15) 내에 수용된 기단부(52)의 최대폭(Wpmax)은 상기 오목홈(15)의 최소폭(Wgmin)보다 작게 형성되어 있다. 그 때문에 상기 패킹(50)은 유체압에 의해, 상기 오목홈(15)의 제 1 측벽면(15b)과 제 2 측벽면(15c) 사이를 축(L) 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
또한 상기 패킹(50)의 선단면(50d)의 외경(Dp)은 상기 스풀 구멍(7)의 피슬라이딩면(75)의 내경(D0)보다 약간 작게 형성되어 있다. 이 때, 상기 패킹(50)의 선단부(51)에 있어서의 상기 제 1 측단면(50b)측의 단부가 축(L) 둘레에 환상의 제 1 시일부(53)를 형성하고, 마찬가지로 상기 제 2 측단면(50c)측의 단부가 축(L) 둘레에 환상의 제 2 시일부(54)를 형성하고 있다. 여기에서, 상기 제 1 시일부(53)는 상기 선단면(50d)과 제 1 측단면(50b)이 교차하는 직각의 각부를 포함하고 있고, 상기 제 2 시일부(54)는 상기 선단면(50d)과 제 2 측단면(50c)이 교차하는 직각의 각부를 포함하고 있다.
그리고, 상기 각 랜드부(22,24,26,28)의 슬라이딩부가 상기 스풀 구멍(7)에 있어서의 대응하는 각 피슬라이딩면(71,73,75,77)과 대치하고, 또한, 스풀 구멍(7)에 있어서의 각 랜드부(22,24,26,28)에 의해 구획된 한쌍의 공간(S1,S2)(도 3(b)∼도 5(b) 참조) 중 한쪽에, 상기 급기 유로(8)로부터 압축 유체가 공급되고 있는 상태에 있어서, 그 압축 유체의 유체압으로 패킹(50)이 탄성 변형함으로써, 상기 랜드부의 슬라이딩부와 스풀 구멍의 피슬라이딩면 사이에 있어서, 필요한 시일성이 확보되도록 되어 있다. 구체적으로는 상기 압축 유체의 유체압에 의한 패킹(50)의 탄성 변형에 의해, 상기 제 1 및 제 2 시일부(53,54) 중 상기 압축 유체가 공급되고 있는 한쪽의 공간(S1,S2)측에 위치하는 시일부가 상기 랜드부의 슬라이딩부와 스풀 구멍의 피슬라이딩면 사이의 공극(δ(=(D0-Dp)/2))을 협착하거나, 또는 상기 피슬라이딩면에 접촉하고, 그 결과, 상술한 바와 같이, 피슬라이딩면과 슬라이딩면 사이의 필요한 시일성을 확보할 수 있도록 되어 있다.
이러한 시일 구조의 기서를, 도 3의 랜드부(26)를 예로 들어 보다 구체적으로 하면, 우선, 도 1에 나타내듯이, 스풀(20)이 상기 제 1 스위칭 위치로 스위칭된 상태에 있어서는 도 3(a)에 나타내듯이 상기 랜드부(26)가 유로홈(74)의 위치에 배치되어 있고, 상기 랜드부(26)의 슬라이딩부(26a)가 대응하는 피슬라이딩면(75)과 대치하고 있지 않다. 그 때문에 상기 패킹(50)이 실질적으로 변형되거나 오목홈(15) 내를 이동하지 않고, 상기 랜드부(26)는 급기 유로(8)로부터 스풀 구멍(7) 내에 공급된 압축 유체가 피슬라이딩면(75)과 환상 오목부(27) 사이에 형성된 유로를 통해서 출력되는 것을 허용하고 있다.
다음에 상기 밸브 구동부(5)를 스위칭하면, 스풀(20)이 상기 제 1 스위칭 위치로부터 도 2에 나타내는 제 2 스위칭 위치로 이동하고, 그것에 따라, 랜드부(26) 및 그 패킹(50)도 상술한 도 3(a)의 위치로부터 도 3(b)의 위치로 이동한다. 이 스풀이 제 2 스위칭 위치로 스위칭된 상태에 있어서는 상기 랜드부(26)의 슬라이딩부(26a)가 상기 스풀 구멍(7)의 피슬라이딩면(75)과 대치한 상태, 즉, 상기 랜드부(26)에 장착된 패킹(50)에 있어서의 상기 양 시일부(53,54)를 포함한 선단면(50d)의 전체가 피슬라이딩면(75)과 대치한 상태로 되고, 상기 랜드부(26)에 의해 스풀 구멍(7) 내의 공간이 급기 유로(8)에 접속된 제 1 공간(S1)과 배기 유로(12)에 접속된 제 2 공간(S2)으로 구획된다.
그 때, 상기 제 1 공간(S1)에는 급기 유로(8)로부터 압축 유체가 공급되고 있기 때문에, 그 유체압에 의해, 상기 패킹(50)이 오목홈(15) 내를 제 2 측벽면(15c)측으로 이동하고, 상기 패킹(50)의 제 2 측단면(50c)이 상기 제 2 측벽면(15c)에 압박된 상태로 되어 있다. 또한 그것과 동시에, 상기 패킹(50)에는 상기 유체압에 의해, 상기 제 2 측벽면(15c)의 개구 가장자리를 중심으로 한 도면 중 시계방향의 모멘트력이 작용하고, 상기 패킹(50)에 있어서의 제 1 측단면(50b)과 제 1 시일부(53)를 포함한 제 1 공간(S1)측의 측단부가 지름방향(Y)을 향해서(즉, 스풀 구멍(7)의 피슬라이딩면(75)을 향해서) 탄성적으로 신장하고 있다. 그 결과, 상기 제 1 시일부(53)(특히 상기 각부)가 상기 피슬라이딩면(75)과의 사이에 형성된 공극(δ)을 협착하거나, 또는 상기 피슬라이딩면(75)에 접촉한 상태로 되어 있다. 이상과 같이 해서 상기 제 1 공간(S1)으로부터 제 2 공간(S2)으로의 압축 유체의 누설을 가급적으로 억제하고, 이들 공간(S1,S2) 사이에 있어서의 시일성을 확보할 수 있도록 되어 있다.
그런데, 상기 랜드부(26)가 도 3(a)의 위치로부터 도 3(b)의 위치로 변위하는 과정에 있어서, 상기 랜드부(26)의 패킹(50)은 스풀 구멍(7)의 유로홈(74)과 피슬라이딩면(75)의 경계부분(즉, 유로홈(74)의 개구 가장자리의 테이퍼부(T))을 횡단해서 상기 피슬라이딩면(75)과 대치하는 위치로 이동한다. 그 때, 우선 패킹(50)의 제 2 시일부(54)가 피슬라이딩면(75)과 대치하고, 계속해서 제 1 시일부(53)도 상기 피슬라이딩면(75)과 대치하게 되지만, 패킹(50)의 외경(Dp)이 스풀 구멍(7)의 피슬라이딩면(75)의 내경(D0)보다 작게 형성되어 있기 때문에, 적어도 제 2 시일부(54)는 상기 경계부분에 충돌하지 않고 피슬라이딩면(75)과 대치하는 위치로 이동한다. 그리고, 이렇게 해서, 제 2 시일부(54)가 피슬라이딩면(75)과 대치하면, 제 1 시일부(53)가 상기 경계부분(테이퍼부(T))을 횡단하기 전에, 압축 유체의 유체압에 의해, 패킹(50)의 제 2 측단면(50c)이 오목홈(15)의 제 2 측벽면(15c)에 압압됨과 아울러, 상기 패킹(50)에 있어서의 제 1 측단면(50b)과 제 1 시일부(53)를 포함한 측단부가 탄성 변형에 의해 지름방향(Y)을 향해서 신장하는 것이 상정된다.
그 때, 가령, 상기 제 1 시일부(특히, 선단면(50d)과 제 1 측단면(50b)이 교차하는 직각의 각부)의 외경이 피슬라이딩면(75)의 내경(D0)보다 크게 되고, 그것에 의해, 상기 제 1 시일부(53)가 상기 경계부분에 충돌하고, 또한 상기 피슬라이딩면(75)에 올라가서 접촉했다고 해도 이들에 따른 패킹(50)의 변형량이 종래의 것과 비교해서 작고, 또한, 이들에 따라 패킹(50)에 작용하는 힘은 유체압에 의한 탄성 변형을 원래로 되돌리는 방향으로 작용하므로, 상기 충돌에 의한 패킹(50)에의 부하나, 상기 패킹(50)과 피슬라이딩면(75) 사이의 슬라이딩 저항을 가급적으로 억제할 수 있다.
이상과 같은 제１실시형태에 따른 시일 구조에 의하면, 스풀(20)을 제 1 스위칭 위치와 제 2 스위칭 위치로 선택적으로 변위시켜서, 각 유로(8,9,10,11,12)간의 접속 상태를 스위칭했을 때에, 가령, 상기 랜드부(22,24,26,28)의 패킹(50)이 압축 유체의 유체압으로 탄성 변형함으로써 상기 유로홈(70,74,78)의 개구 가장자리(테이퍼부(T))에 대해서 충돌했다고 해도 상기 패킹(50)에의 부하를 가급적으로 억제할 수 있음과 아울러, 상기 패킹(50)과 피슬라이딩면(71,73,75,77) 사이에 생기는 마찰저항도 가급적으로 억제할 수 있다. 그 결과, 스풀(20)의 보다 원활한 동작을 실현하는 것이 가능하게 됨과 아울러, 패킹(50)의 물리적인 열화나 손상을 가급적으로 억제해서 상기 패킹(50)의 장수명화를 꾀하는 것이 가능해진다.
또한 압축 유체를 급기 유로(8)에 공급하지 않고 스풀(20)의 동작을 정지시킨 상태, 즉, 상기 스풀(20)의 랜드부가 그 슬라이딩면을 스풀 구멍(7)의 피슬라이딩면과 대치시켜서 정지한 상태가 장기간 유지되었다고 해도 그 때, 패킹(50)의 각 시일부(53,54)는 스풀 구멍(7)의 피슬라이딩면과는 비접촉 상태에 있으므로, 고무 탄성재로 이루어지는 패킹(50)이 영구 변형되거나 상기 스풀 구멍(7)의 피슬라이딩면에 고착하거나 해서 물리적으로 열화 또는 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 스풀식 스위칭 밸브를 조립함에 있어서도 하우징(6)에 있어서의 스풀 구멍(7)의 개구부에 스풀(20)을 도입하기 위한 가공(예를 들면 모따기 가공 등)을 반드시 실시할 필요성이 없다.
다음에 도 4에 의거하여 본 발명에 따른 시일 구조의 제 2 실시형태에 대해서 설명한다. 단, 여기에서는 중복 기재를 피하기 위해서, 상기 제１실시형태와 같은 구성 부분 및 그 작용 효과에 대해서는 도면에 동일한 부호를 붙여서 설명은 생략하는 것으로 한다.
이 제 2 실시형태의 시일 구조가 상기 제１실시형태의 시일 구조와 다른 부분은 주로, 패킹의 선단부(51)에 둘레 형성된 제 1 및 제 2 시일부의 형태에 있다. 도 4(a)에 나타내듯이 이 제 2 실시형태에 있어서, 상기 제 1 시일부는 패킹(50A)의 선단면(50d)에 있어서의 제 1 측단면(50b)측의 단부로부터 지름방향(Y)을 향해서 일체로 돌출 형성된 환상의 제 1 돌출조(53a)에 의해 형성되어 있다. 또한 제 2 시일부는 상기 선단면(50d)에 있어서의 제 2 측단면(50c)측의 단부로부터 지름방향(Y)을 향해서 일체로 돌출 형성된 환상의 제 2 돌출조(54a)에 의해 형성되어 있다. 즉, 이들 돌출조(53a,54a)는 축(L) 방향에 있어서, 축방향으로 평탄한 선단면(50d)을 사이에 개재시켜서 상기 선단면(50d)의 양 측단부에 이간해서 배치되어 있다.
또한 이러한 제 1 돌출조(53a) 및 제 2 돌출조(54a)를 갖는 패킹(50A)도 축(L)을 따른 횡단면에 있어서, 지름방향(Y)의 중심축에 관해서 축(L) 방향으로 좌우 대칭을 이루고 있다. 그 때문에 상기 선단면(50d)으로부터 상기 각 돌출조(53a,54a)의 선단까지의 거리는 서로 같게 되어 있고, 상기 실린더 구멍(7)의 피슬라이딩면(75)으로부터 상기 각 돌출조(53a,54a)의 선단까지의 거리(δ)도 서로 같게 되어 있다. 그리고, 축(L)으로부터 이들 돌출조(53a,54a)의 선단까지의 거리가 본 제 2 실시형태에 있어서의 패킹(50A)의 외경(Dp)으로 되어 있다.
또한, 이 패킹(50A)에 있어서는 상기 한쌍의 돌출조(53a,54a)가 그 선단면(50d) 상의 기단으로부터 피슬라이딩면(75)측의 선단을 향해서, 축(L) 방향의 폭이 서서히 좁아지는 쐐기형상으로 형성되어 있다. 구체적으로는 상기 제 1 돌출조(53a)는 상기 제 1 측단면(50b)으로 이루어지고 상기 선단면(50d)과 직각을 이루는 외벽과, 상기 선단면(50d)으로부터 상기 제 1 측단면(50b)측으로 경사시켜서 세워서 설치된 내벽에 의해 형성되어 있다. 또한 상기 제 2 돌출조(54a)는 상기 제 2 측단면(50c)으로 이루어지고 상기 선단면(50d)과 직각을 이루는 외벽과, 상기 선단면(50d)으로부터 상기 제 2 측단면(50c)측으로 경사시켜서 세워서 설치된 내벽에 의해 형성되어 있다. 환언하면, 본 제 2 실시형태의 패킹(50A)은 제１실시형태의 패킹(50)에 있어서, 그 외주면의 축(L) 방향 중앙에 선단면(50d)을 저면으로 하는 단면 역등각사다리꼴의 홈을 형성한 것이며, 상기 제 1 및 제 2 돌출조(53a,54a)의 선단은 제 1 및 제 2 측단면(50b,50c)과 예각을 이루는 각부에 의해 형성되어 있다.
이러한 패킹(50A)을 구비한 제 2 실시형태에 따른 시일 구조에 있어서는 스풀(20)을 상기 제 1 스위칭 위치(도 1 참조)로부터 상기 제 2 스위칭 위치(도 2 참조)로 변위시켰을 때에, 제 1 공간(S1)의 유체압에 의해, 상기 제 1 및 제 2 시일부로서의 제 1 및 제 2 돌출조(53a,54a)가 상기 제１실시형태와 동일한 기서로, 상기 피슬라이딩면(75)과의 사이의 공극(δ(=(D0-Dp)/2))을 협착하거나, 또는 상기 피슬라이딩면(75)에 접촉한다(도 4(b) 참조). 그리고, 그 결과, 상기 스풀 구멍(7)의 피슬라이딩면(75)과 상기 랜드부(26)의 슬라이딩면(26a) 사이의 필요한 시일성을 확보할 수 있도록 되어 있다.
다음에 도 5에 의거하여 본 발명에 따른 시일 구조의 제 3 실시형태에 대해서 설명한다. 단, 여기에서도 중복 기재를 피하기 위해서, 상기 제 1 및 제 2 실시형태와 같은 구성 부분 및 그 작용 효과에 대해서는 도면에 동일한 부호를 붙여서 설명은 생략하는 것으로 한다.
도 5(a)에 나타내듯이, 이 제 3 실시형태에 따른 시일 구조에 있어서는 패킹(50B)의 제 1 측단면(50b) 및 제 2 측단면(50c)에 축(L)을 중심으로 한 동일한 지름을 갖는 환상의 제 1 수축홈(55a) 및 제 2 수축홈(55b)이 둘레 형성되어 있다. 즉, 이들 수축홈(55a,55b)은 상기 패킹(50B)의 횡단면에 있어서, 상기 기단면(50a)으로부터의 높이가 같은 위치에 대향 배치되어 있고, 그것에 의해, 상기 패킹(50B)의 폭(Wp)이 좁아지는 수축부(56)를 형성하고 있다. 그리고, 이 패킹(50B)에 있어서는 이들 수축홈(55a,55b)에 의해, 예를 들면 도 5(b)에 나타내듯이 상기 제 1 공간(S1)의 유체압이 제 1 측단면(50b)에 작용했을 때에, 상술한 바와 같은 탄성 변형에 의한 지름방향(Y)으로의 신장이 촉진되도록 되어 있다. 또, 다른 실시형태와 마찬가지로, 상기 패킹(50B)도 횡단면의 중심축에 관해서 축(L) 방향으로 좌우 대칭으로 형성되어 있다.
보다 구체적으로는 상기 한쌍의 수축홈(55a,55b)은 그 홈벽이 매끄러운 오목 곡면, 바람직하게는 원호면에 의해 형성되고, 상기 수축부(56)의 폭은 패킹(50B)의 전체 폭(Wp)의 1/2보다 크게 되어 있고, 상기 측단면(50b,50c)에 있어서의 양 수축홈(55a,55b)의 개구 폭은 패킹(50B)의 전체 높이(Hp)의 1/2보다 작게 되어 있다. 그리고, 본 제 3 실시형태에 있어서는, 상기 한쌍의 수축홈(55a,55b) 및 수축부(56) 전체가 패킹(50B)의 기단부(52)에 형성되어 있고, 구체적으로는 패킹(50B)의 높이 방향의 중앙보다 외주측으로서, 오목홈(15) 내에 있어서의 그 개구의 근방에 형성되어 있다.
또한 본 제 3 실시형태에 있어서는, 패킹(50B)의 횡단면의 중심축과 오목홈(15)의 횡단면의 중심축을 일치시킨 상태에서, 상기 패킹(50B)의 기단면(50a)이 오목홈(15)의 저벽면(15a)에 대해서 접착에 의해 고정되어 있다. 즉, 패킹(50B)은 오목홈(15)의 폭방향의 중앙에 고정되어 있고, 제 1 측단면(50b)과 제 1 측벽면(15b) 사이 및 제 2 측단면(50c)과 제 2 측벽면(15c) 사이에는 동 폭의 공극(=(Wg-Wp)/2)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 한쌍의 수축홈(55a,55b)은 상기 오목홈(15)의 개구에 연통하고 있다.
이러한 패킹(50B)을 구비한 제 3 실시형태에 따른 시일 구조에 의하면, 도 5(b)에 나타내듯이 스풀(20)을 상기 제 1 스위칭 위치(도 1 참조)로부터 상기 제 2 스위칭 위치(도 2 참조)로 변위시켰을 때에, 제 1 공간(S1)의 유체압에 의해, 패킹(50B)에 대해서 도면 중 시계방향의 모멘트력이 작용한다. 그러면, 제１실시형태의 경우와 마찬가지로, 패킹(50B)에 있어서의 제 1 공간(S1)측(즉, 압축 유체의 유체압이 작용하고 있는 제 1 측단면(50b)측)의 측단부가 신장한다. 그 때, 제 1 측단면(50b)에 형성된 제 1 수축홈(55a)은 상기 유체압에 의해 확대되지만, 그것과는 반대의 제 2 측단면(50c)에 형성된 제 2 수축홈(55b)은 축소되므로, 상기 제 1 측단면(50b)측의 측단부의 신장이 보다 촉진되는 것으로 된다. 또한 상기 제 2 측단면(50c)과 오목홈(15)의 제 2 측벽면(15c) 사이에 공극이 형성되어 있기 때문에, 상기 제 1 측단면(50b)측의 측단부의 신장을 방해되는 일도 없다. 또한, 패킹(50B)은 오목홈(15)의 폭방향의 중앙에 접착에 의해 고정되어 있기 때문에, 상기 모멘트력 및 유체압으로 패킹(50B)의 기단면(내주면)(50a)이 오목홈(15)의 저벽면(15a)으로부터 부상하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 그 결과, 압축 유체의 유체압이 작용하고 있는 제 1 공간(S1)측의 제 1 시일부(53)가 상기 피슬라이딩면(75)과의 사이의 공극(δ(=(D0-Dp)/2))을 협착하거나, 또는 상기 피슬라이딩면(75)에 접촉함으로써, 상기 스풀 구멍(7)의 피슬라이딩면(75)과 상기 랜드부(26)의 슬라이딩면(26a) 사이의 필요한 시일성을 확보할 수 있도록 되어 있다.
또, 상기 제 2 실시형태에 따른 시일 구조에 있어서는 압축 유체의 누설을 억제하는 라비린스 시일을 형성하기 위해서, 도 6에 나타내듯이 상기 패킹(50A)의 선단면(50d)에 있어서의 상기 제 1 돌출조(53a)와 제 2 돌출조(54a) 사이의 위치에, 라비린스 돌기(57)가 지름방향(Y)을 향해서 세워서 설치되어 있어도 좋다. 이 라비린스 돌기(57)는 바람직하게는 상기 선단면(50d)의 축(L) 방향의 중앙(패킹(50A)의 횡단면의 중심축 상)에 상기 돌출조(53a,54a)와 평행을 이루어서 축(L) 둘레에 환상으로 형성되어 있다. 그리고, 그 횡단면은 예를 들면 정각(頂角)이 예각인 이등변 삼각형 등, 좌우 대칭이며 선단을 향해서 서서히 폭이 좁아지는 쐐기형상으로 형성되어 있다. 또한 상기 선단면(50d)으로부터 선단까지의 라비린스 돌기(57)의 높이는 상기 돌출조(53a,54a)의 높이 이상인 것이 바람직하다.
이상, 본 발명에 따른 스풀식 스위칭 밸브에 있어서의 시일 구조에 대해서 설명해 왔지만, 본 발명은 상기 각 실시형태에 한정되지 않고, 특허청구의 범위의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 설계 변경이 가능한 것은 말할 필요도 없다.
예를 들면 도 3이나 도 4에 나타내는 제 1 및 제 2 실시형태에 있어서도, 도 5의 제 3 실시형태와 같이 해서, 패킹(50)의 기단면(50a)과 오목홈(15)의 저벽면(15a)을 접착 등에 의해 고정해도 좋다. 스풀(20)을 동작시키는 밸브 구동부(5)도 전자식 파일롯 밸브부에 의해 구성된 것에 한정되지 않고, 직동식 등 여러가지 구동기구에 의해 구성하는 것이 가능하다. 또한 포트의 수나 랜드부의 수를 변경하거나, 제 2 피스톤(41) 대신에 코일 스프링을 사용하거나 해도 좋다. 또한, 상기 시일부(53(53a),54(54a))는 상술한 바와 같이, 패킹(50)의 측단면(50b,50c)과 직각또는 예각을 이루는 각부를 갖고 있는 것이 바람직하지만, 반드시 그것에 한정되는 것은 아니다.
1 스풀식 스위칭 밸브(전자밸브)
2 밸브 본체부
3 제 1 어댑터부
4 제 2 어댑터부
5 밸브 구동부(전자식 파일롯 밸브부)
6 하우징
7 스풀 구멍
8 급기 유로
9 제 1 출력 유로
10 제 2 출력 유로
11 제 1 배기 유로
12 제 2 배기 유로
15 오목홈
15a 저벽면
15b 제 1 측벽면
15c 제 2 측벽면
20 스풀
26 제 3 랜드부
26a 외주면(슬라이딩부, 슬라이딩면)
27 제 4 환상 오목부
50, 50A, 50B 패킹
50a 기단면
50b 제 1 측단면
50c 제 2 측단면
50d 선단면
51 선단부
52 기단부
53, 53a 제 1 시일부
54, 54a 제 2 시일부
55a 제 1 수축홈
55b 제 2 수축홈
56 수축부
57 라비린스 돌기
74 스풀 구멍의 제 3 유로홈
75 스풀 구멍의 제 3 피슬라이딩면
δ 패킹과 피슬라이딩면 사이의 공극(=(D0-Dp)/2)
D0 피슬라이딩면의 내경
Dp 패킹의 외경
Wp 패킹의 횡단면의 폭
Wg 환상 오목홈의 횡단면의 폭
L 축

Claims (14)

  1. 스풀식 스위칭 밸브에 있어서의 시일 구조로서,
    상기 스위칭 밸브는, 축방향으로 연장되도록 형성되고 급기 유로, 출력 유로 및 배기 유로가 연통된 스풀 구멍과, 상기 스풀 구멍에 축방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입된 스풀과, 상기 스풀을 동작시켜서 상기 유로간의 접속 상태를 스위칭하기 위한 밸브 구동부를 갖고 있고,
    상기 스풀은, 축둘레의 외주에 슬라이딩부를 갖는 랜드부와, 상기 랜드부보다 외경이 작은 환상 오목부를 축방향을 따라 교대로 갖고 있고,
    상기 스풀 구멍의 축둘레의 내주면에는 상기 급기 유로, 출력 유로 및 배기 유로에 각각 대응시켜서 오목하게 형성된 환상의 유로홈과, 상기 스풀의 랜드부가 그 슬라이딩부를 대치시켜서 슬라이딩하는 환상의 피슬라이딩면이 축방향을 따라 교대로 형성되어 있고, 상기 유로홈의 각각에는 그것에 대응하는 상기 유로 중 어느 하나가 접속되어 있고,
    상기 랜드부의 슬라이딩부에는 지름방향으로 개구하는 환상의 오목홈이 축둘레에 형성되어 있고, 고무 탄성재로 이루어지는 패킹의 내주측의 기단부가 상기 오목홈 내에 수용됨과 아울러, 상기 패킹의 외주측의 선단부가 상기 오목홈의 개구 가장자리로부터 돌출되어 있고,
    상기 패킹의 선단부에 있어서의 축방향의 한쪽의 측단부에는 제 1 시일부가, 다른쪽의 측단부에는 제 2 시일부가 상기 축둘레에 형성되어 있고,
    상기 오목홈에 수용된 상태의 패킹에 있어서의 상기 제 1 및 제 2 시일부의 외경은 상기 스풀 구멍의 피슬라이딩면의 내경보다 작게 형성되어 있고,
    상기 랜드부의 슬라이딩부가 상기 스풀 구멍의 피슬라이딩면과 대치하고, 또한, 스풀 구멍에 있어서의 상기 랜드부에 의해 구획된 한쌍의 공간 중 한쪽에 상기 급기 유로로부터 압축 유체가 공급되고 있는 상태에 있어서, 상기 패킹에 있어서의 상기 압축 유체가 공급되고 있는 공간측의 측단부가 상기 압축 유체의 압력에 의한 탄성 변형에 의해 지름방향으로 신장하고, 그것에 의해, 상기 제 1 및 제 2 시일부 중 상기 압축 유체가 공급되고 있는 공간측의 시일부가 상기 스풀 구멍의 피슬라이딩면과의 사이에 형성된 공극을 협착하거나 또는 상기 피슬라이딩면에 접촉하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패킹 및 오목홈이, 축을 따르는 횡단면에 있어서, 상기 축방향으로 좌우 대칭을 이루고 있고,
    상기 오목홈이, 상기 패킹의 기단이 접촉하는 저벽면과, 상기 저벽면에 있어서의 축방향의 양단으로부터 지름방향으로 기립해서 서로 대향하는 한쌍의 측벽면으로 구성되어 있고,
    상기 지름방향에 있어서, 상기 오목홈에 있어서의 상기 개구 가장자리로부터 상기 저벽면까지의 깊이가 상기 패킹에 있어서의 그 기단으로부터 선단까지의 높이의 1/2 또는 그것보다 크게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오목홈에 있어서, 상기 저벽면과 한쌍의 측벽면이 90도 또는 그것보다 작은 각도를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  4. 제 3 항에 있어서,
    축방향에 있어서, 상기 패킹에 있어서의 상기 오목홈에 수용된 기단부의 최대폭이 상기 오목홈에 있어서의 한쌍의 측벽면 사이의 최소폭보다 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 패킹의 기단이 상기 오목홈의 저벽면에 접착에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 패킹은 그 축방향 양단에 서로 평행을 이루어서 배향하는 한쌍의 측단면을 갖고 있고, 상기 축을 따르는 횡단면에 있어서, 상기 축방향으로 좌우 대칭을 이루고 있고,
    상기 패킹의 선단부에는 상기 피슬라이딩면과 대향하는 선단면이 형성되어 있고,
    상기 선단면에 있어서의 축방향의 한쪽의 측단부에 상기 제 1 시일부가 형성되어 있고, 상기 선단면에 있어서의 축방향의 다른쪽의 측단부에 상기 제 2 시일부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 시일부가 상기 선단면으로부터 지름방향을 향해서 돌출 형성된 제 1 돌출조에 의해 형성되고, 상기 제 2 시일부가 상기 선단면으로부터 지름방향을 향해서 돌출 형성된 제 2 돌출조에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  8. 제 7 항에 있어서,
    지름방향에 있어서의 상기 피슬라이딩면으로부터 제 1 돌출조 및 제 2 돌출조의 선단까지의 거리가 서로 동일하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 패킹의 선단면이 상기 피슬라이딩면과 평행을 이루고 있고,
    상기 선단면으로부터 상기 제 1 돌출조 및 제 2 돌출조의 선단까지의 높이가 서로 동일하게 형성되어 있고,
    상기 제 1 돌출조와 제 2 돌출조가 축방향에 있어서 서로 이간해서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 돌출조 및 제 2 돌출조가 상기 선단면으로부터 상기 선단을 향해서 서서히 축방향의 폭이 좁아지는 쐐기형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 패킹의 선단면에 있어서의 상기 제 1 돌출조와 제 2 돌출조 사이에는 라비린스 시일을 형성하는 라비린스 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 패킹의 한쌍의 측단면에는 상기 오목홈의 개구에 연통된 환상의 수축홈이 각각 둘레 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 수축홈이 오목 곡면에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 시일 구조를 구비한 스풀식 스위칭 밸브로서,
    상기 스위칭 밸브는 상기 스풀 구멍이 형성된 하우징을 갖고 있고,
    상기 하우징의 외면에는 상기 급기 유로를 형성하고, 유체압원에 접속해서 압축 유체를 공급하기 위한 급기 포트와, 상기 출력 유로를 형성하고, 상기 유체압원으로부터의 압축 유체를 외부의 유체압 기기에 대해서 출력하기 위한 출력 포트와, 상기 배기 유로를 형성하고, 상기 유체압 기기로부터의 배기를 배출하기 위한 배기 포트가 개방 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스풀식 스위칭 밸브.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7249085B2 (ja) 2019-01-22 2023-03-30 株式会社Fts 鞍型の樹脂製燃料タンク

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010101341A (ja) 2008-10-21 2010-05-06 Smc Corp 低摺動パッキンを備えた流体圧機器

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7105705U (de) * 1971-08-05 Praedifa Jaeger Kg Dichtungsring aus elastischem Werkstoff
CH560340A5 (ko) * 1973-02-09 1975-03-27 Occident Etablissements
JP3778623B2 (ja) * 1996-07-29 2006-05-24 Ｓｍｃ株式会社 逆流防止弁付き切換弁
JPH10267141A (ja) * 1997-03-21 1998-10-09 Smc Corp スプール
JP4763500B2 (ja) * 2006-03-31 2011-08-31 シーケーディ株式会社 パイロット式切換弁
JP2010014202A (ja) 2008-07-03 2010-01-21 Nok Corp 密封装置
JP4783917B2 (ja) * 2009-04-13 2011-09-28 Ｓｍｃ株式会社 ４・５ポート切換弁
JP5256545B2 (ja) * 2010-02-10 2013-08-07 Ｓｍｃ株式会社 減圧切換弁
CN103403413B (zh) 2011-03-11 2015-05-13 Nok株式会社 密封装置
US9625042B2 (en) * 2012-10-08 2017-04-18 First Sales Llc Fluid additive control valve
JP5938839B2 (ja) * 2014-02-10 2016-06-22 Smc株式会社 電磁パイロット式スプール弁
US10247310B2 (en) 2016-09-22 2019-04-02 Pawling Engineered Products Inc. Self-retaining, easily removable pneumatic seal
CN106979362B (zh) * 2017-04-21 2023-02-03 浙江亿日气动科技有限公司 自动补偿气压的气控换向阀

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010101341A (ja) 2008-10-21 2010-05-06 Smc Corp 低摺動パッキンを備えた流体圧機器

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