KR20210053901A - 스풀 밸브 - Google Patents

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KR20210053901A
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valve
hole
spool
port
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KR1020217006510A
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요시유키 타카다
신이치 요시무라
마사루 요시다
켄이치 마츠무라
요이치 모로도미
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에스엠시 가부시키가이샤
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Abstract

배출 포트로부터 배출되는 배출 유체의 유량을 확대한 스풀 밸브를 얻는다. 스풀(4)이 수용된 밸브 구멍(6)의 단부에, 상부 오목홈(8) 및 하부 오목홈(9)을 형성함으로써 확대 구멍부(6a)를 형성하고, 상기 하부 오목홈(9)은 배출 포트(E1, E2)에 연통하고 있고, 상기 스풀(4)은 출력 포트(A1, A2)와 배출 포트(E1, E2)를 연결하는 배출 유로(AE1, AE2)를 개폐하는 배출 랜드(4c, 4d) 및 배출 팩킹(10c, 10d)을 갖고, 상기 스풀(4)의 변위에 의해 상기 배출 랜드(4c, 4d) 및 배출 팩킹(10c, 10d)이 상기 배출 유로(AE1, AE2)를 개방했을 때, 상기 배출 랜드(4c,4d) 및 배출 팩킹(10c, 10d)이 상기 확대 구멍부(6a)의 내부에 위치함으로써, 상기 배출 유로(AE1, AE2)와 배출 포트(E1, E2)가 상기 확대 구멍부(6a)를 통해서 서로 연통한다.

Description

스풀 밸브
본 발명은 밸브 구멍 내를 슬라이딩하는 스풀에 의해 복수의 포트 사이의 유로를 개폐하는 스풀 밸브에 관한 것이다.
밸브 구멍 내를 슬라이딩하는 스풀에 의해 복수의 포트 사이의 유로를 개폐하는 스풀 밸브는 예를 들면, 특허문헌 1이나 특허문헌 2 등에 개시되어 있는 바와 같이, 주지이다.
종래의 스풀 밸브는 통상, 도 13에 나타내는 바와 같은 구성을 구비하고 있다. 이 스풀 밸브는 5포트 밸브이고, 복수의 포트(P, A1, A2, E1, E2)를 갖는 밸브 보디(100)의 내부에, 상기 포트(P, A1, A2, E1, E2)에 연통하는 밸브 구멍(101)을 갖고, 상기 밸브 구멍(101) 내에 스풀(102)이 축선(L)방향으로 슬라이딩 가능하게 수용되어 있다. 상기 밸브 보디(100)의 일단 및 타단에는 피스톤 홀더(103, 104)가 부착되고, 각 피스톤 홀더(103, 104)의 내부에 각각 파일롯 피스톤(105, 106)이 수용되어 있고, 전자 파일롯 밸브(107)로 상기 파일롯 피스톤(105, 106)에 교대로 파일롯 유체를 작용시킴으로써, 상기 파일롯 피스톤(105, 106)을 통해서 상기 스풀(102)이 구동된다.
상기 스풀(102)에는 인접한 포트 사이의 유로를 개폐하기 위한 복수(4개)의 개폐용 랜드(102a)와, 상기 스풀(102)을 안정적으로 슬라이딩시키기 위한 복수의 가이드용 랜드(102b)가 형성되고, 상기 개폐용 랜드(102a)의 외주에는 스풀 팩킹(108)이 부착되고, 상기 가이드용 랜드(102b)의 외주에는 가이드 링(109)과 체크 시일(110)이 부착되어 있다. 스풀(102)의 양단에 형성된 상기 가이드용 랜드(102b)는 상기 밸브 구멍(101)의 단부를 폐쇄하기 위한 폐쇄용 랜드를 겸하는 것이다.
또한, 상기 복수의 포트(P, A1, A2, E1, E2)가 각각 밸브 구멍(101)에 연통하는 위치에는 상기 밸브 구멍(101)의 직경보다 큰 직경을 갖는 환형상의 리세스(111)가 형성되고, 상기 리세스(111)를 통해서 각 포트(P, A1, A2, E1, E2)가 상기 밸브 구멍(101)에 연통하고 있다.
일반적으로, 이 종류의 스풀 밸브에 있어서는 예를 들면, 에어실린더 등의 액츄에이터를 효율적으로 구동하기 위해서, 상기 스풀 밸브 내를 흐르는 제어 유체(에어)의 유량을 확대하는 것이 강하게 요구되고 있고, 특히 상기 액츄에이터로부터 스풀 밸브를 통해서 배출되는 에어의 배출 유량을 확대함으로써, 스무스한 배기를 실현해서 배기압을 억제하고, 그것에 의해서 상기 액츄에이터를 효율적으로 제어하는 것이 요구되고 있다.
이 때문에, 상기 종래의 스풀 밸브에 있어서는 각 포트(P, A1, A2, E1, E2)가 밸브 구멍(101)에 연통하는 부분에 환형상의 리세스(111)를 형성하고, 그것에 의해서 에어 유량의 증량을 꾀하고 있었지만, 상기 리세스(111)의 지름(깊이)이 밸브 보디(100)의 횡폭 등에 의해 제약되는 경우가 많기 때문에, 상기 리세스의 지름을 확대함으로써 에어 유량의 증량을 꾀하는 것에는 한계가 있었다.
이러한 문제는 상기 5포트 밸브 이외의 4포트 밸브나 3포트 밸브 등에 있어서도 같다.
일본특허공개 평 8-86380호 공보 일본특허공개 평 8-93941호 공보
본 발명의 기술적 과제는 배출 포트가 밸브 구멍에 연통하는 부분에, 종래와 같은 환형상의 리세스를 형성하는 일 없이, 상기 배출 포트로부터 배출되는 유체의 배출 유량을 확대시킬 수 있도록 한 간단하고 합리적인 설계 구조를 구비한 스풀 밸브을 얻는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 스풀 밸브는 높이와 폭과 길이를 갖는 밸브 보디와, 상기 밸브 보디의 높이방향의 일끝면 또는 양끝면에 개구하는 복수의 포트와, 상기 밸브 보디의 내부를 상기 밸브 보디의 길이방향으로 연장하는 밸브 구멍과, 상기 밸브 구멍의 내부에 상기 밸브 구멍의 축선방향으로 변위 가능하도록 수용된 스풀과, 상기 스풀을 파일롯 피스톤을 통해서 구동하는 파일롯 밸브를 갖고 있다.
상기 복수의 포트는 입력 포트, 출력 포트, 및 배출 포트이고, 각 포트는 각각 상기 밸브 구멍에 연통하고, 상기 배출 포트는 상기 출력 포트보다 밸브 보디의 단부측에 설치되어 있고, 상기 밸브 보디의 길이방향의 양단부 중 상기 배출 포트가 설치되어 있는 측의 단부에 있어서는, 상기 밸브 구멍의 상하 상대하는 위치에 상기 밸브 구멍의 단면적을 밸브 보디의 높이방향으로 확대하기 위한 상부 오목홈 및 하부 오목홈이, 상기 밸브 보디의 단부로부터 상기 배출 포트의 위치까지 형성됨으로써, 상기 밸브 구멍의 단부에 확대 구멍부가 형성되고, 상기 확대 구멍부는 상기 하부 오목홈을 통해서 상기 배출 포트에 연통하고 있고, 상기 스풀은 상기 입력 포트와 출력 포트를 연결하는 출력 유로를 개폐하는 출력 랜드 및 출력 팩킹과, 상기 출력 포트와 배출 포트를 연결하는 배출 유로를 개폐하는 배출 랜드 및 배출 팩킹을 갖고, 상기 스풀의 변위에 의해 상기 배출 랜드 및 배출 팩킹이 상기 배출 유로를 개방했을 때, 상기 배출 랜드 및 배출 팩킹이 상기 확대 구멍부의 내부에 위치함으로써, 상기 배출 유로와 배출 포트가 상기 확대 구멍부를 통해서 서로 연통한다.
본 발명의 스풀 밸브는 상기 확대 구멍부의 내측면에, 상기 상부 오목홈과 하부 오목홈의 사이에, 상기 밸브 구멍의 구멍면의 일부로 이루어지는 1쌍의 구멍면 부분이, 상기 축선을 사이에 두고 상대하도록 개재되고, 상기 배출 랜드 및 배출 팩킹이 상기 배출 유로의 개폐를 위해 변위할 때, 상기 배출 팩킹이 상기 구멍면 부분에 접촉해서 가이드되도록 구성되어 있어도 된다.
이 경우, 상기 1쌍의 구멍면 부분은 상기 확대 구멍부 내의 적어도 상기 배출 랜드 및 배출 팩킹이 상기 배출 유로의 개폐를 위해 변위하는 범위에 형성되어 있으면 된다.
본 발명의 스풀 밸브에 있어서는 상기 상부 오목홈 및 하부 오목홈의 홈폭이 서로 같고, 또한 상기 홈폭은 상기 밸브 구멍의 직경보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 스풀 밸브에 있어서는 상기 밸브 보디의 상기 확대 구멍부가 형성되어 있는 측의 단부에 피스톤 홀더가 부착되고, 상기 피스톤 홀더의 내부에 상기 파일롯 피스톤이 수용되고, 상기 파일롯 피스톤의 일부는 상기 확대 구멍부 내에 진입하고 있고, 상기 스풀의 단부에는 상기 배출 랜드에 인접하는 위치에, 상기 확대 구멍부의 내부로 돌출되도록 연결부가 형성되고, 상기 연결부를 통해서 상기 스풀이 상기 파일롯 피스톤에 연결되어 있는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 연결부는 축선을 따라 연장되는 연결 축으로 이루어지고, 상기 파일롯 피스톤에는 연결 구멍이 형성되고, 상기 연결 구멍 내에 상기 연결 축을 끼워맞춤으로써, 상기 스풀과 상기 파일롯 피스톤이 동심 형상으로 연결되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 하나의 구체적인 구성 형태에 의하면, 상기 스풀 밸브는 5포트 밸브이고, 1개의 입력 포트와, 2개의 출력 포트와, 2개의 배출 포트를 갖고, 상기 2개의 배출 포트는 상기 밸브 보디의 일단측과 타단측에 각각 1개씩 형성되고, 상기 확대 구멍부 및 배출 포트는 상기 밸브 구멍의 일단측 및 타단측에 각각 형성되고, 상기 배출 랜드, 배출 팩킹, 및 파일롯 피스톤은 상기 스풀의 일단측 및 타단측에 각각 설치되어 있다.
이 경우, 상기 밸브 보디의 외부 형상 및 내부 형상은 상기 입력 포트의 중심을 지나는 중심축에 대하여 축대칭인 것이 바람직하다.
본 발명의 스풀 밸브는 밸브 구멍의 단부에, 상기 밸브 구멍의 단면적을 밸브 보디의 높이방향으로 확대하기 위한 상부 오목홈 및 하부 오목홈을 형성함으로써 확대 구멍부를 형성하고, 출력 포트로부터의 배출 유체를 이 확대 구멍부를 통해서 배출 포트로부터 배출하도록 했으므로, 밸브 보디의 횡폭이 작기 때문에 배출 포트의 위치에 깊이가 큰 리세스를 형성할 수 없는 바와 같은 경우라도, 배출 유체의 유량의 확대를 꾀할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스풀 밸브의 제 1 실시형태를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 도 1의 스풀 밸브의 좌단 부분을 확대해서 나타내는 부분 확대도이다.
도 3은 도 1의 스풀 밸브의 우단 부분을 확대해서 나타내는 부분 확대도이다.
도 4는 도 1의 스풀 밸브를 IV-IV선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 도 1의 스풀 밸브를 V-V선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 스풀과 파일롯 피스톤을 연결하는 부분의 확대 단면도이다.
도 7은 도 1의 스풀 밸브를 VII-VII선을 따라 절단한 단면도이다.
도 8은 도 1의 스풀 밸브의 하면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 스풀 밸브의 제 2 실시형태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 9의 스풀 밸브의 밸브 보디의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 9의 스풀 밸브를 XI-XI선을 따라 절단한 단면도이다.
도 12는 도 9의 스풀 밸브를 XII-XII선을 따라 절단한 단면도이다.
도 13은 공지의 스풀 밸브의 종단면도이다.
도 1-도 8은 본 발명에 따른 스풀 밸브의 제 1 실시형태를 나타내는 것이다. 이 스풀 밸브(1)는 동일한 구성을 구비한 다른 스풀 밸브와 아울러, 매니폴드(40) 상에 개스킷(41)을 통해서 탑재됨으로써, 매니폴드 밸브로서 구성되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 스풀 밸브(1)는 5포트 밸브이고, 유로를 개폐하기 위한 스풀(4)을 내장한 주 밸브부(2)와, 상기 스풀(4)을 구동하는 전자 조작식의 파일롯 밸브(3)를 갖고 있다. 이 스풀 밸브(1)로 제어하는 압력 유체는 압축 공기이다.
상기 주 밸브부(2)의 밸브 보디(5)는 사각의 블록형을 하고 있어서, 높이(도 1의 상하방향)과 길이(도 1의 좌우방향)와 폭(도 1의 지면에 수직한 방향)을 갖고 있다. 상기 밸브 보디(5)의 높이방향의 하면 및 상면에는 입력용, 출력용, 배기용의 5개의 포트(P, A1, A2, E1, E2)가, 상기 밸브 보디(5)의 길이방향으로 나란히 형성되어 있다. 구체적으로 설명하면, 도 8도 참조해서 상기 밸브 보디(5)의 하면에는 중앙의 입력 포트(P)와, 상기 입력 포트(P)의 양측에 위치하는 제 1 배출 포트(E1) 및 제 2 배출 포트(E2)가 설치되고, 상기 밸브 보디(5)의 상면에는 제 1 출력 포트(A1) 및 제 2 출력 포트(A2)가 설치되어 있다. 상기 밸브 보디(5)는 알루미늄 합금에 의해 주조된 것이다.
상기 밸브 보디(5)의 내부에는 상기 밸브 보디(5)를 제 1 단(5a)으로부터 반대측의 제 2 단(5b)까지 수평으로 관통하는 원형의 밸브 구멍(6)이 형성되고, 상기 밸브 구멍(6)의 내부에 상기 스풀(4)이, 상기 밸브 구멍(6)의 축선(L)을 따라 슬라이딩 가능하도록 수용되어 있다. 상기 밸브 구멍(6)의 직경(D)(도 4 참조)은 상기 밸브 구멍(6)의 전체 길이에 걸쳐 일정하다.
상기 밸브 구멍(6)과, 상기 5개의 포트(P, A1, A2, E1, E2)는 상기 밸브 구멍(6)의 구멍면에 개구하는 5개의 연통구(7p, 7a1, 7a2, 7e1, 7e2)의 하나 하나를 통해서 서로 연통되어 있다.
즉, 상기 밸브 구멍(6) 하부 반주(半周)측에 있어서는 상기 밸브 구멍(6)의 축선(L)방향의 중앙 위치에, 상기 입력 포트(P)에 연통하는 입력 연통구(7p)가 개구하고, 상기 입력 연통구(7p)의 일측에, 상기 제 1 배출 포트(E1)에 연통하는 제 1 배출 연통구(7e1)가 개구하고, 상기 입력 연통구(7p)의 타측에 상기 제 2 배출 포트(E2)에 연통하는 제 2 배출 연통구(7e2)가 개구하고 있다.
또한, 상기 밸브 구멍(6) 상부 반주측에 있어서는 상기 입력 연통구(7p)와 제 1 배출 연통구(7e1) 사이의 위치에, 상기 제 1 출력 포트(A1)에 연통하는 제 1 출력 연통구(7a1)가 개구하고, 상기 입력 연통구(7p)와 제 2 배출 연통구(7e2) 사이의 위치에, 상기 제 2 출력 포트(A2)에 연통하는 제 2 출력 연통구(7a2)가 개구하고 있다.
상기 연통구(7p, 7a1, 7a2, 7e1, 7e2)는 모두가 비원형을 이루고 있다. 이 중, 입력 연통구(7p), 제 1 출력 연통구(7a1) 및 제 2 출력 연통구(7a2)는 도 4 및 도 7로부터 명백한 바와 같이, 상기 밸브 구멍(6)의 원주의 일부분에 형성되어 있고, 상기 연통구(7p, 7a1, 7a2)가 상기 밸브 구멍(6)의 원주방향으로 개구하는 범위는 상기 밸브 구멍(6)의 전체 원주의 1/2 이하이다. 바꾸어 말하면, 상기 연통구(7p, 7a1, 7a2)의 상기 축선(L)과 직교하는 방향의 구경(X)은 상기 밸브 구멍(6)의 직경(D) 이하이다. 또한, 상기 연통구(7p, 7a1, 7a2)의 상기 축선(L)을 따른 방향의 구경(Y)은 상기 밸브 구멍(6)의 직경(D)의 1/2 이상이지만, 상기 밸브 구멍(6)의 직경(D) 이하인 것이 바람직하다.
한편, 상기 제 1 배출 연통구(7e1) 및 제 2 배출 연통구(7e2)는 다음과 같이 형성되어 있다. 즉, 도 2, 도 3 및 도 5로부터 명백한 바와 같이, 상기 밸브 보디(5)의 상기 제 1 단(5a) 측 및 제 2 단(5b)측에 있어서는 상기 밸브 구멍(6)의 구경을 밸브 보디(5)의 상하방향으로 확대하기 위한 1쌍의 오목홈(8, 9), 즉 상부 오목홈(8) 및 하부 오목홈(9)이, 상기 밸브 구멍(6)의 상하 상대하는 위치에 상기 밸브 보디(5)의 단부로부터 상기 제 1 배출 포트(E1) 및 제 2 배출 포트(E2)가 형성되어 있는 위치에 이르기까지 상기 밸브 구멍(6)을 따라 각각 형성되어 있고, 상기 밸브 구멍(6)의 상기 하부 오목홈(9)이 형성되어 있는 부분에, 상기 제 1 배출 연통구(7e1) 및 제 2 배출 연통구(7e2)가 각각 개설되어 있다. 즉, 상기 밸브 구멍(6)의 양단부에, 상기 밸브 구멍(6)과 상기 상부 오목홈(8) 및 하부 오목홈(9)으로 이루어지는 확대 구멍부(6a)가 각각 형성되어 있어서, 상기 확대 구멍부(6a)가 상기 제 1 배출 연통구(7e1) 및 제 2 배출 연통구(7e2)를 통해서 상기 제 1 배출 포트(E1) 및 제 2 배출 포트(E2)에 각각 연통하고 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 밸브 보디(5)의 제 1 단(5a)측에 있어서, 상기 상부 오목홈(8) 및 하부 오목홈(9)은 상기 제 1 출력 포트(A1)와 제 1 배출 포트(E1)를 연결하는 제 1 배출 유로(AE1)에 인접하는 위치까지 연장되고, 상기 하부 오목홈(9)의 내단부에, 평면에서 보아 형상이 사각형인 상기 제 1 배출 연통구(7e1)가 사각형의 1변을 상기 제 1 배출 유로(AE1)에 인접시키도록 해서 형성되어 있다.
마찬가지로, 상기 밸브 보디(5)의 제 2 단(5b)측에 있어서, 상기 상부 오목홈(8) 및 하부 오목홈(9)은 상기 제 2 출력 포트(A2)와 제 2 배출 포트(E2)를 연결하는 제 2 배출 유로(AE2)에 인접하는 위치까지 연장되고, 상기 하부 오목홈(9)의 내단부에, 평면에서 보아 형상이 사각형인 상기 제 2 배출 연통구(7e2)가 사각형의 1변을 상기 제 2 배출 유로(AE2)에 인접시키도록 해서 형성되어 있다.
상기 상부 오목홈(8)은 도 5에 밸브 보디(5)의 제 1 단(5a)측에 대해서 나타내는 바와 같이, 서로 평행하는 좌우의 측벽(8a, 8b)과, 상기 밸브 구멍(6)과 동심의 원호 형상을 이룬 홈저벽(8c)을 갖고 있고, 상기 상부 오목홈(8)의 홈폭(W1)은 상기 밸브 구멍(6)의 직경(D)(도 4 참조)보다 약간 작고, 또한 상기 상부 오목홈(8)을 상기 밸브 구멍(6)에 연통시키는 개구부(8d)의 개구폭은 상기 상부 오목홈(8)의 홈폭(W1)과 같다. 이 경우, 상기 개구부(8d)의 개구폭(W1)은 유로 단면적을 가능한 한 크게 하기 위해서, 상기 밸브 구멍(6)의 직경(D)의 1/2보다 큰 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 직경(D)의 8할 이상인 것이고, 도시한 예에서는 직경(D)의 약 9할 정도로 형성되어 있다.
한편, 상기 하부 오목홈(9)은 서로 평행하는 좌우의 측벽(9a, 9b)과, 평면 형상을 이룬 홈저벽(9c)을 갖고 있다.
상기 좌우의 측벽(9a, 9b) 중 일방의 측벽(9a)은 상기 상부 오목홈(8)의 일방의 측벽(8a)과 동일 면상에 있지만, 타방의 측벽(9b)은 상기 상부 오목홈(8)의 타방의 측벽(8b)보다 밸브 보디(5)의 측면(5c)에 가까운 위치에 있다. 따라서, 상기 하부 오목홈(9)의 홈폭(W2)은 상기 상부 오목홈(8)의 홈폭(W1)보다 넓다. 그러나, 상기 하부 오목홈(9)을 상기 밸브 구멍(6)에 연통시키는 개구부(9d)의 개구 폭은 상기 상부 오목홈(8)의 개구부(8d)의 개구 폭(W1)과 동일하다.
이 결과, 상기 상부 오목홈(8)의 개구부(8d)와 하부 오목홈(9)의 개구부(9d)의 사이에, 상기 밸브 구멍(6)의 구멍면의 일부로 이루어지는 1쌍의 구멍면 부분(6b, 6b)이 축선(L)을 사이에 두고 서로 상대하도록 개재되어 있고, 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 배출 랜드(4c, 4d) 및 배출 팩킹(10c, 10d)이 상기 배출 유로(AE1, AE2)를 개폐할 때, 상기 배출 팩킹(10c, 10d)이 상기 구멍면 부분(6b, 6b)에 접촉해서 가이드된다.
또한, 상기 하부 오목홈(9)의 홈저벽(9c)은 상기 밸브 보디(5)의 단부로부터 상기 제 1 배출 연통구(7e1) 및 제 2 배출 연통구(7e2)의 단부에 도달할 때까지 상기 축선(L)과 평행하게 연장된 후, 상기 축선(L)에 가까운 방향으로 경사지고, 그 후, 상기 제 1 배출 연통구(7e1) 및 제 2 배출 연통구(7e2)의 중앙 부근에서 다시 상기 축선(L)과 평행하게 되도록 방향을 변경하고, 그대로 상기 제 1 배출 유로(AE1) 및 제 2 배출 유로(AE2)까지 도달하고 있다. 따라서, 상기 하부 오목홈(9)은 상기 제 1 배출 연통구(7e1) 및 제 2 배출 연통구(7e2)의 위치에서, 상기 축선(L)과 평행(수평)을 이루는 개구 부분(m)과, 상기 밸브 구멍(6)의 단부측을 향해서 점차로 상기 축선(L)으로부터 멀어지는 방향으로 경사지는 개구 부분(n)을 갖게 된다.
도 1에 있어서, 상기 밸브 보디(5)의 외부 형상 및 내부 형상은 상기 입력 포트(P)의 중심을 지나서 상기 축선(L)과 직교하는 중심축에 대하여 축대칭을 이루고 있다.
상기 스풀(4)은 도 1로부터 명백한 바와 같이, 상기 포트(P, A1, A2, E1, E2)가 인접한 것끼리를 연결하는 유로를 개폐하기 위한 복수의 랜드(4a, 4b, 4c, 4d)와, 각 랜드(4a, 4b, 4c, 4d)의 외주에 각각 부착된 팩킹(10a, 10b, 10c, 10d)을 갖고 있다. 구체적으로 설명하면 상기 스풀(4)은 상기 입력 포트(P)(입력 연통구(7p))와 제 1 출력 포트(A1)(제 1 출력 연통구(7a1))를 연결하는 제 1 출력 유로(PA1)를 개폐하는 제 1 출력 랜드(4a) 및 제 1 출력 팩킹(10a)과, 상기 입력 포트(P)(입력 연통구(7p))와 제 2 출력 포트(A2)(제 2 출력 연통구(7a2))를 연결하는 제 2 출력 유로(PA2)를 개폐하는 제 2 출력 랜드(4b) 및 제 2 출력 팩킹(10b)과, 상기 제 1 출력 포트(A1)(제 1 출력 연통구(7a1))와 제 1 배출 포트(E1)(제 1 배출 연통구(7e1))를 연결하는 상기 제 1 배출 유로(AE1)를 개폐하는 제 1 배출 랜드(4c) 및 제 1 배출 팩킹(10c)과, 상기 제 2 출력 포트(A2)(제 2 출력 연통구(7a2))와 제 2 배출 포트(E2)(제 2 배출 연통구(7e2))를 연결하는 상기 제 2 배출 유로(AE2)를 개폐하는 제 2 배출 랜드(4d) 및 제 2 배출 팩킹(10d)을 갖고 있다.
상기 스풀(4)의 축선(L)방향의 일단에는 제 1 파일롯 피스톤(11)을 연결하기 위한 제 1 연결부(4e)가 형성되어 있다. 이 제 1 연결부(4e)는 원기둥 형상을 한 연결 축으로 이루어지는 것이고, 상기 제 1 연결부(4e)가 상기 제 1 배출 랜드(4c)에 인접하는 위치에, 상기 스풀(4)과 동심을 이루도록 연장되어 있다.
또한, 상기 스풀(4)의 축선(L)방향의 타단에는 제 2 파일롯 피스톤(12)을 연결하기 위한 제 2 연결부(4f)가 형성되어 있다. 이 제 2 연결부(4f)는 원기둥 형상을 한 연결 축으로 이루어지는 것이고, 상기 제 2 연결부(4f)가 상기 제 2 배출 랜드(4d)에 인접하는 위치에, 상기 스풀(4)과 동심을 이루도록 연장되어 있다.
상기 연결부(4e, 4f)의 직경은 인접한 랜드 사이에 개재하는 축부(4g)의 직경과 동일한 직경이다. 또한, 상기 연결부(4e, 4f)를 포함하는 상기 스풀(4)의 길이는 상기 밸브 구멍(6)의 길이보다 짧고, 또한 상기 스풀(4)이 어떤 스위칭 위치에 있어도 상기 스풀(4)의 일단 및 타단이 상기 밸브 구멍(6)의 외부로 돌출되지 않는 길이이다.
이와 같이, 상기 스풀(4)에는 유로를 개폐하기 위한 랜드(4a, 4b, 4c, 4d)와 팩킹(10a, 10b, 10c, 10d)이 형성되어 있는 것만이고, 도 13에 나타내는 공지의 스풀 밸브의 스풀의 양단에 형성되어 있는 바와 같이, 상기 스풀의 스위칭 동작을 가이드하기 위한 가이드용 랜드는 형성되어 있지 않다. 이 때문에, 공지의 스풀 밸브에 비하여 상기 스풀(4) 및 밸브 구멍(6)의 축선(L)방향의 길이는 짧고, 상기 가이드용 랜드에 부착되는 가이드 링이나 체크 시일 등의 부품도 불필요하다.
상기 밸브 보디(5)의 제 1 단(5a)에는 대략 사각형의 블록으로 이루어지는 PBT(폴리부틸렌테레프탈레이트)제의 제 1 피스톤 홀더(13)가 부착되고, 상기 제 1 피스톤 홀더(13)의 내부의 제 1 피스톤 실(14) 내에 상기 제 1 파일롯 피스톤(11)이 축선(L)방향으로 슬라이딩 가능하도록 수용되어 있다.
또한, 상기 밸브 보디(5)의 제 2 단(5b)에는 대략 사각형의 블록으로 이루어지는 PBT제의 제 2 피스톤 홀더(15)가 부착되고, 상기 제 2 피스톤 홀더(15) 내부의 제 2 피스톤 실(16) 내에 상기 제 1 파일롯 피스톤(11)보다 작은 직경의 상기 제 2 파일롯 피스톤(12)이 축선(L)방향으로 슬라이딩 가능하도록 수용되어 있다.
도 2 및 도 3에 상세하게 나타내는 바와 같이, 상기 밸브 보디(5)와 상기 제1 피스톤 홀더(13) 및 제 2 피스톤 홀더(15)를, 상기 밸브 구멍(6)과 제 1 피스톤 실(14) 및 제 2 피스톤 실(16)이 동심을 이루도록 위치 결정된 상태에서 연결하기 위해서, 상기 밸브 보디(5)의 제 1 단(5a) 및 제 2 단(5b)에는 상기 밸브 구멍(6)보다 큰 직경의 제 1 끼워맞춤 구멍(17a) 및 제 2 끼워맞춤 구멍(17b)이 상기 밸브 구멍(6)과 동심 형상으로 형성되어 있다.
이에 대하여, 상기 제 1 피스톤 홀더(13) 및 제 2 피스톤 홀더(15)에는 상기 제 1 피스톤 실(14) 및 제 2 피스톤 실(16)을 둘러싸는 환형상의 제 1 끼워맞춤부(18a) 및 제 2 끼워맞춤부(18b)가 상기 제 1 끼워맞춤 구멍(17a) 및 제 2 끼워맞춤 구멍(17b)과 동심 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 상기 끼워맞춤부(18a, 18b)를 상기 끼워맞춤 구멍(17a, 17b)내에 끼워맞춘 상태에서, 상기 제 1 피스톤 홀더(13) 및 제 2 피스톤 홀더(15)가 도면에 나타내지 않는 연결 나사로 상기 밸브 보디(5)에 각각 연결되어 있다.
상기 제 1 끼워맞춤 구멍(17a)의 직경과 제 2 끼워맞춤 구멍(17b)의 직경은 서로 동일하고, 또한 상기 제 1 끼워맞춤부(18a)의 외경과 제 2 끼워맞춤부(18b)의 외경도 서로 동일하다.
상기 제 1 파일롯 피스톤(11)은 상기 제 1 피스톤 실(14) 내에 시일 부재(20)를 통해서 끼워맞춰지는 피스톤 본체(11a)와, 상기 피스톤 본체(11a)의 끝면으로부터 돌출되어 상기 확대 구멍부(6a)의 내부로 진입하는 연결 통부(11b)를 갖고, 상기 연결 통부(11b)의 내부에 직사각형의 연결 구멍(11c)이 상기 스풀(4)과 동심 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 상기 연결 구멍(11c)의 내부에 상기 스풀(4)의 일단의 제 1 연결부(4e)를 끼워맞춤으로써, 상기 제 1 파일롯 피스톤(11)이 상기 스풀(4)의 일단에, 서로 동심을 이루도록 연결되어 있다. 상기 연결 구멍(11c)을 직사각형으로 한 이유는 상기 연결 구멍(11c) 내에 상기 연결부(4e)를 끼워맞출 때에, 공기를 배출하기 쉽게 함으로써 끼워맞춤을 용이하게 하기 위해서이다.
상기 제 1 피스톤 실(14)의 내부에는 상기 피스톤 본체(11a)의 배면측에 제 1 파일롯 실(14a)이 형성됨과 아울러, 상기 피스톤 본체(11a)의 전면측에 제 1 개방 실(14b)이 형성되어 있다. 상기 제 1 파일롯 실(14a)은 파일롯 통과 구멍(22), 수동 조작부(23) 및 파일롯 밸브(3), 도면에 나타내지 않는 파일롯 통과 구멍, 밸브 보디(5)의 파일롯 유체 도입구(24)(도 1 참조)를 통해서, 상기 입력 포트(P)에 연통하고 있다. 한편, 상기 제 1 개방실(14b)은 상기 밸브 구멍(6)의 상기 확대 구멍부(6a)에 연통함으로써, 상기 제 1 배출 연통구(7e1)를 통해서, 상기 제 1 배출 포트(E1)에 상시 연통하고 있다.
또한, 상기 제 1 파일롯 피스톤(11)의 배면 중앙에는 가이드 구멍(27)이 형성되고, 이 가이드 구멍(27)의 내부에, 상기 제 1 피스톤 홀더(13)에 형성된 가이드 축(28)이 끼워맞춰지고, 이 가이드 축(28)에 의해, 상기 제 1 파일롯 피스톤(11)이 가이드된다.
상기 파일롯 유체 도입구(24)는 상기 밸브 구멍(6)의 구멍면의 상기 입력 연통구(7p)와 대향하는 위치에 형성되고, 밸브 구멍(6)을 통해서 상기 입력 포트(P)에 상시 연통하고 있다.
한편, 상기 제 2 파일롯 피스톤(12)은 상기 제 2 피스톤 실(16) 내에 시일 부재(25)를 통해서 끼워맞춰지는 피스톤 본체(12a)와, 상기 피스톤 본체(12a)의 끝면으로부터 돌출되어 상기 확대 구멍부(6a)의 내부로 진입하는 연결 통부(12b)를 갖고, 상기 연결 통부(12b)의 내부에 사각형의 연결 구멍(12c)이 상기 스풀(4)과 동심 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 상기 연결 구멍(12c)의 내부에 상기 스풀(4)의 타단의 제 2 연결부(4f)를 끼워맞춤으로써, 상기 제 2 파일롯 피스톤(12)이 상기 스풀(4)의 타단에, 서로 동심을 이루도록 연결되어 있다.
상기 제 2 피스톤 실(16)의 내부에는 상기 피스톤 본체(12a)의 배면측에 제 2파일롯실(16a)이 형성됨과 아울러, 상기 피스톤 본체(12a)의 전면측에 제 2 개방실(16b)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 제 2 파일롯실(16a)은 파일롯 공급 구멍(26)으로부터, 도면에 나타내지 않는 파일롯 통과 구멍을 통해서 상기 파일롯 유체 도입구(24)에 연통함으로써, 상기 입력 포트(P)로부터의 파일롯 유체가 상시 유입하도록 되어 있다. 한편, 상기 제 2 개방실(16b)은 상기 밸브 구멍(6)의 확대 구멍부(6a)으로부터, 상기 제 2 배출 연통구(7e2)를 통해서, 상기 제 2 배출 포트(E2)에 상시 연통되고 있다.
또한, 상기 제 2 파일롯 피스톤(12)의 배면 중앙에는 가이드 구멍(29)이 형성되고, 이 가이드 구멍(29)의 내부에 상기 제 2 피스톤 홀더(15)에 형성된 가이드 축(30)이 끼워맞춰지고, 이 가이드 축(30)에 의해, 상기 제 2 파일롯 피스톤(12)이 가이드된다.
상기 파일롯 밸브(3)는 3포트 밸브이고, 상기 파일롯 밸브(3)에 통전하면, 상기 제 1 파일롯실(14a)에 상기 입력 포트(P)로부터의 파일롯 유체가 공급되고, 상기 파일롯 밸브(3)를 비통전으로 하면, 상기 제 1 파일롯실(14a)로부터 파일롯 유체가 배출된다.
상기 수동 조작부(23)는 정전 시나 메인터넌스 시 등에, 상기 파일롯 밸브(3)에 통전했을 때와 같은 동작 상태를 수동 조작으로 실현시키는 것이고, 조작 축(23a)을 밀어 내림으로써, 파일롯 유체가 상기 제 1 파일롯 실(14a)에 공급되는 바와 같이 구성되어 있다. 그러나, 상기 수동 조작부(23)의 구성 및 작용은 주지이므로, 여기에서의 상세한 설명은 생략하는 것으로 한다.
또한, 상기 스풀 밸브(1)를 매니폴드(40)에 탑재하기 위해서, 상기 밸브 보디(5)의 제 1 단(5a) 및 제 2 단(5b)에는 도 2, 도 7에 나타내는 바와 같이, 고정 나사(32)를 삽입하기 위한 제 1 나사 삽입 구멍(31a) 및 제 2 나사 삽입 구멍(31b)이 상기 밸브 구멍(6)을 사이에 두고 서로 반대측의 위치에, 상기 밸브 보디(5)를 높이방향으로 관통하도록 하나씩 형성되어 있다.
상기 나사 삽입 구멍(31a, 31b)이 형성되어 있는 위치는 상기 밸브 구멍(6)의 단부의 상기 확대 구멍부(6a)가 형성되어 있는 위치이고, 이러한 위치에 상기 나사 삽입 구멍(31a, 31b)이 상기 밸브 구멍(6)과 교차하도록 형성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 나사 삽입 구멍(31a)은 상기 제 1 배출 팩킹(10c)이 상기 제 1 출력 연통구(7a1)와 제 1 배출 연통구(7e1)를 연결하는 제 1 배출 유로(AE1)를 차단하는 위치보다 밸브 구멍(6)의 외측 부근의 위치에, 상기 제 1 나사 삽입 구멍(31a)의 일부와 상기 밸브 구멍(6)의 일부가 교차하도록 형성되어 있다.
또한, 상기 제 2 나사 삽입 구멍(31b)은 상기 제 2 배출 팩킹(10d)이 상기 제 2 출력 연통구(7a2)와 제 2 배출 연통구(7e2)를 연결하는 제 2 배출 유로(AE2)를 차단하는 위치보다 밸브 구멍(6)의 외측 부근의 위치에, 상기 제 2 나사 삽입 구멍(31b)의 일부와 상기 밸브 구멍(6)의 일부가 교차하도록 형성되어 있다.
상기 나사 삽입 구멍(31a, 31b)을 이러한 위치에 형성한 결과, 상기 밸브 구멍(6)의 직경을 상기 나사 삽입 통과 구멍(31a, 31b)과 교차하는 위치까지 확대하는 것이 가능해지고, 그 만큼 상기 유로(PA1, PA2, AE1, AE2)를 흐르는 제어 유체의 유량을 확대하는 것이 가능하다.
또한, 상기 밸브 보디(5)의 폭방향의 일방 및 타방의 측면에는 상기 나사 삽입 통과 구멍(31a, 31b)이 형성되어 있는 위치에, 상기 나사 삽입 통과 구멍(31a, 31b)을 따라 상하방향으로 연장되는 돌출조(33)가 형성됨과 아울러, 상기 돌출조(33)에 대응하는 위치에, 상하방향으로 연장되는 오목홈(34)이 형성되어 있다.
상기 돌출조(33) 및 오목홈(34)은 복수의 스풀 밸브(1)를 매니폴드(40)에 나란히 탑재했을 때에, 인접하는 스풀 밸브(1, 1)의 돌출조(33)와 오목홈(34)을 끼워맞춤으로써, 상기 복수의 스풀 밸브(1, 1)를 근접시켜서 배치할 수 있게 하기 위한 것이다.
상기 매니폴드(40)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 매니폴드(40)의 내부를 관통하는 공급 구멍(42)과, 상기 공급 구멍(42)의 일측 및 타측에서 상기 매니폴드(40)의 내부를 관통하는 제 1 배출 구멍(43) 및 제 2 배출 구멍(44)을 갖고 있다. 상기 공급 구멍(42)은 상기 매니폴드(40)에 탑재된 각 스풀 밸브(1)의 입력 포트(P)에 분기 구멍(42a)을 통해서 연통하고, 상기 제 1 배출 구멍(43)은 상기 스풀 밸브(1)의 제 1 배출 포트(E1)에 분기 구멍(43a)을 통해서 연통하고, 상기 제 2 배출 구멍(44)은 상기 스풀 밸브(1)의 제 2 배출 포트(E2)에 분기 구멍(44a)을 통해서 연통하고 있다.
상기 구성을 갖는 스풀 밸브(1)의 동작을 설명한다. 도 1은 상기 파일롯 밸브(3)가 오프일 때의 스위칭 상태를 나타내고 있다. 도 7의 하반부도 동일한 스위칭 상태를 나타내고 있다. 이 스위칭 상태에서는 상기 파일롯 밸브(3)에 의해 상기 제 1 파일롯실(14a)의 파일롯 유체는 배출되고, 상기 제 2 파일롯실(16a) 내에 파일롯 유체가 항상 공급되고 있기 때문에, 상기 스풀(4)은 상기 제 2 파일롯 피스톤(12)에 밀려서 제 1 스위칭 위치에 있다.
이 때, 상기 제 1 출력 랜드(4a) 및 제 1 출력 팩킹(10a)은 입력 포트(P)와 제 1 출력 포트(A1)를 연결하는 제 1 출력 유로(PA1) 내에 끼워맞춤으로써 상기 제 1 출력 유로(PA1)을 폐쇄하고, 상기 제 2 출력 랜드(4b) 및 제 2 출력 팩킹(10b)은 입력 포트(P)와 제 2 출력 포트(A2)를 연결하는 제 2 출력 유로(PA2)로부터 빠져 나가서 상기 입력 포트(P)를 넘는 위치를 차지함으로써 상기 제 2 출력 유로(PA2)를 개방하고, 상기 제 1 배출 랜드(4c) 및 제 1 배출 팩킹(10c)은 제 1 출력 포트(A1)와 제 1 배출 포트(E1)를 연결하는 제 1 배출 유로(AE1)로부터 빠져 나가서 상기 제 1 배출 연통구(7e1)를 넘는 위치를 차지함으로써 상기 제 1 배출 유로(AE1)를 개방하고, 상기 제 2 배출 랜드(4d) 및 제 2 배출 팩킹(10d)은 제 2 출력 포트(A2)와 제 2 배출 포트(E2)를 연결하는 제 2 배출 유로(AE2) 내에 끼워맞춤으로써 상기 제 2 배출 유로(AE2)를 폐쇄하고 있다.
이 상태로부터, 상기 파일롯 밸브(3)가 온이 되면, 상기 파일롯 밸브(3)에 의해 상기 제 1 파일롯 실(14a)에 파일롯 유체가 공급되고, 이 파일롯 유체가 상기 제 1 파일롯 피스톤(11)을 도 1 및 도 7의 우방을 향해서 압압하기 때문에, 상기 제 1 파일롯 피스톤(11)은 상기 제 2 파일롯 피스톤(12)과의 수압 면적차에 근거하는 작용력에 의해 전진하고, 상기 스풀(4)을 도 7의 상반부에 나타내는 제 2 스위칭 위치까지 변위시킨다.
이것에 의해, 상기 제 1 출력 랜드(4a) 및 제 1 출력 팩킹(10a)은 상기 입력 포트(P)를 넘는 위치로 변위함으로써 상기 제 1 출력 유로(PA1)를 개방하고, 상기 제 2 출력 랜드(4b) 및 제 2 출력 팩킹(10b)은 상기 제 2 출력 유로(PA2) 내에 끼워맞춰짐으로써 상기 제 2 출력 유로(PA2)를 폐쇄하고, 상기 제 1 배출 랜드(4c) 및 제 1 배출 팩킹(10c)은 상기 제 1 배출 유로(AE1) 내에 끼워맞춰짐으로써 상기 제 1 배출 유로(AE1)를 폐쇄하고, 상기 제 2 배출 랜드(4d) 및 제 2 배출 팩킹(10d)은 상기 제 2 배출 연통구(7e2)를 넘는 위치로 변위함으로써 상기 제 2 배출 유로(AE2)를 개방한다.
여기서, 상기 제 1 배출 랜드(4c) 및 제 1 배출 팩킹(10c)이 상기 제 1 배출 유로(AE1)를 개방했을 때, 상기 제 1 출력 포트(A1)로부터 제 1 배출 포트(E1)를 향하는 배출 유체는 도 2에 화살표(a)로 나타내는 바와 같이, 상기 제 1 배출 랜드(4c) 및 제 1 배출 팩킹(10c)의 내측으로부터 상기 제 1 배출 연통구(7e1)를 통해서 배출 포트(E1)를 향하는 것 외에, 동 도면에서 화살표(b)로 나타내는 바와 같이, 상기 상부 오목홈(8)을 통해서, 상기 제 1 배출 랜드(4c) 및 제 1 배출 팩킹(10c)의 상반부를 우회해서 상기 확대 구멍부(6a) 내에 유입하고, 상기 제 1 배출 랜드(4c) 및 제 1 배출 팩킹(10c)의 외측(배면측)으로부터, 상기 하부 오목홈(9) 및 제 1 배출 연통구(7e1)를 통해서 배출 포트(E1)를 향한다. 이 때, 상기 배출 유체의 유량이 도 9에 나타내는 공지의 스풀 밸브와 같이 배출 포트의 위치에 환형상의 리세스를 형성한 경우보다 증량되도록, 상기 상부 오목홈(8) 및 하부 오목홈(9)의 단면적, 즉 상기 상부 오목홈(8) 및 하부 오목홈(9)의 깊이나 홈폭 등은 유량의 증량에 필요한 크기로 형성되어 있다. 이 때문에, 배출 유량의 합계는 도 9에 나타내는 공지의 스풀 밸브와 같이 배출 포트의 위치에 환형상의 리세스를 형성한 경우에 비해서 많아진다. 이것은 상기 제 2 배출 랜드(4d) 및 제 2 배출 팩킹(10d)이 상기 제 2 배출 유로(AE2)를 개방했을 때도 같다.
또한, 상기 밸브 구멍(6)의 상기 연통구(7p, 7a1, 7a2, 7e1, 7e2)가 개구하는 부분에는 공지의 스풀 밸브에 형성되어 있는 바와 같은 환형상의 리세스가 형성되어 있지 않기 때문에, 상기 밸브 구멍(6)의 구멍면은 상기 연통구(7p, 7a1, 7a2, 7e1, 7e2)의 위치에서도 끊어지는 일 없이, 상기 밸브 구멍(6)의 전체 길이에 걸쳐 축선(L)방향으로 연속하고 있다. 이 때문에, 상기 팩킹(10a, 10b, 10c, 10d)은 어떤 스위칭 위치에 있어도, 적어도 일부가 상기 밸브 구멍(6)의 구멍면에 접촉한 상태에 있고, 상기 구멍면에 가이드된 상태에서 스위칭 동작이 행해지기 때문에, 환형상의 리세스를 갖는 공지의 스풀 밸브에서 발생하는 팩킹의 씹힘이나 탈락 등이 생기지 않는다.
또한, 상기 밸브 보디(5)를 주조한 후에, 상기 연통구(7p, 7a1, 7a2, 7e1, 7e2)의 위치에 환형상의 리세스를 형성하는 가공을 행할 필요가 없기 때문에, 상기 밸브 보디(5)의 제조가 용이하다.
또한, 상기 스풀(4)에는 도 9에 나타내는 공지의 스풀 밸브의 스풀에 형성되어 있는 바와 같이, 상기 스풀의 슬라이딩을 안내하는 가이드용 랜드는 형성되어 있지 않지만, 상기 스풀(4)의 양단에 상기 파일롯 피스톤(11, 12)이 동심 형상으로 연결되어 있어서, 상기 파일롯 피스톤(11, 12)에 의해 지지되기 때문에, 상기 스풀(4)의 스위칭 동작은 원활하게 행해져 상기 스풀(4)의 경사 등에 의한 오동작은 생기지 않는다.
또한, 상기 압력 유체가 출력 포트(A1, A2)로부터 배출 포트(E1, E2)를 통해서 배출될 때, 상기 압력 유체의 일부는 상기 나사 삽입 구멍(31a, 31b)과 고정 나사(32) 간의 간극을 통해서 외부로 누출되는 경우도 있지만, 그 누출을 완전하게 막는 경우는 상기 간극에 시일을 실시하면 된다.
또한, 상기 스풀 밸브(1)를 매니폴드(40)에 탑재하지 않는 경우에는 상기 나사 삽입 구멍(31a, 31b)을 플러그 등으로 폐쇄하면 된다.
도 9-도 12에는 본 발명에 따른 스풀 밸브의 제 2 실시형태가 나타내어져 있다. 이 제 2 실시형태의 스풀 밸브(1A)는 밸브 구멍(6)의 양단의 확대 구멍부(6a)의 구조와, 입력 포트(P) 및 출력 포트(A1, A2)가 밸브 구멍(6)에 연통하는 위치에 리세스(6c)가 형성되어 있는 구조가, 상기 제 1 실시형태의 스풀 밸브(1)와 상위하고 있다.
우선, 상기 스풀 밸브(1A)의 확대 구멍부(6a)에 관하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는 밸브 보디(6)의 제 1 단(5a)측의 확대 구멍부(6a)에 관하여 설명하고 있지만, 상기 밸브 보디(6)의 제 2 단(5b)측의 확대 구멍부(6a)의 구조도 같다. 이 때문에, 상기 제 2 단(5b)측의 확대 구멍부(6a)에 대해서는 이하의 설명 중의 제 1 단(5a), 제 1 배출 포트(E1), 제 1 배출 연통구(7e1), 제 1 배출 유로(AE1), 제 1 배출 랜드(4c), 및 제 1 배출 팩킹(10c)을 각각 제 2 단(5b), 제 2 배출 포트(E2), 제 2 배출 연통구(7e2), 제 2 배출 유로(AE2), 제 2 배출 랜드(4d) 및 제 2 배출 팩킹(10d)과 바꿔 읽어도 된다.
상기 확대 구멍부(6a)에 있어서, 상부 오목홈(8)은 밸브 구멍(6)의 직경(D)보다 약간 홈폭(W1)이 큰 횡길이부(8e)와, 상기 횡길이부(8e)의 일부로부터 상향으로 기립된 종길이부(8f)를 갖는 약 볼록자형의 단면 형상을 갖고 있고, 또한 하부 오목홈(9)은 좌우의 측벽(9a, 9b)과, 전체에 평탄한 홈저벽(9c)을 갖고, 일방의 측벽(9b)에, 상기 하부 오목홈(9) 내로 돌출되는 돌출벽부(9e)가 축선(L)방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 상기 상부 오목홈(8)의 홈폭(최대 홈폭)(W1)과 하부 오목홈(9)의 홈폭(최대 홈폭)(W2)은 서로 같고, 상기 하부 오목홈(9)의 구멍면 부분(6b)으로부터의 깊이(H2)는 상기 상부 오목홈(8)의 구멍면 부분(6b)으로부터의 깊이(H1)보다 깊다. 또한, 상기 하부 오목홈(9)의 홈저벽(9c)은 제 1 배출 유로(AE1)의 위치를 통과해서 제 1 배출 포트(E1) 전체와 완전하게 교차하는 위치까지 연장되고, 상기 홈저벽(9c)의 내단부에 상기 제 1 배출 포트(E1)가 제 1 배출 연통구(7e1)를 통해서 연통하고 있다.
또한, 상기 확대 구멍부(6a)에는 상기 밸브 구멍(6)의 구멍면의 일부로 이루어지는 1쌍의 상기 구멍면 부분(6b, 6b)이, 상기 제 1 배출 유로(AE1)에 연이은 위치로부터 상기 확대 구멍부(6a)의 중간 위치에 이르기까지 축선(L)방향으로 연장 되어 있고, 상기 중간 위치로부터 상기 밸브 보디(5)의 제 1 단(5a)에 이르기까지의 범위에, 상기 구멍면 부분(6b, 6b)은 형성되어 있지 않다. 이 구멍면 부분(6b, 6b)이 형성되어 있지 않은 범위에서는 상기 상부 오목홈(8)과 하부 오목홈(9)이 하나로 연이어 있고, 그 중에 밸브 구멍(6)이 완전하게 흡수되어 있다. 따라서, 이 범위에 있어서는 상기 밸브 구멍(6)과 상부 오목홈(8)과 하부 오목홈(9)의 경계는 존재하지 않는다.
상기 확대 구멍부(6a) 내에 상기 구멍면 부분(6b, 6b)이 형성되어 있는 범위는 상기 제 1 배출 랜드(4c) 및 제 1 배출 팩킹(10c)이 상기 제 1 배출 유로(AE1)의 개폐를 위해 변위하는 범위이고, 이 범위에 있어서 상기 제 1 배출 팩킹(10c)이 상기 구멍면 부분(6b, 6b)에 의해 가이드된다.
다음에, 상기 리세스(6c)에 관하여 설명한다. 즉, 상기 입력 포트(P)가 밸브 구멍(6)에 연통하는 위치와, 출력 포트(A1, A2)가 밸브 구멍(6)에 연통하는 위치에, 상기 밸브 구멍(6)의 구경을 확대하기 위한 환형상의 리세스(6c)가 각각 형성되고, 상기 리세스(6c)에 상기 입력 포트(P) 및 출력 포트(A1, A2)가 입력 연통구(7p) 및 출력 연통구(7a1, 7a2)를 통해서 각각 연통하고 있다. 상기 배출 포트(E1, E2)가 밸브 구멍(6)에 연통하는 위치에 리세스는 형성되어 있지 않다.
상기 리세스(6c)의 형성에 의해, 상기 입력 포트(P)와 출력 포트(A1, A2)를 연결하는 출력 유로(PA1, PA2)의 유로 단면적 및 상기 출력 포트(A1, A2)와 배출 포트(E1, E2)를 연결하는 배출 유로(AE1, AE2)의 유로 단면적이 각각 확대되기 때문에, 스풀 밸브(1A)에 의해 제어되는 압력 유체의 유량이 전체적으로 한층 증량되게 된다.
또한, 상기 스풀 밸브(1B)는 같은 구성을 갖는 다른 스풀 밸브와 연접하도록 구성되어 있는 점에서도, 제 1 실시형태의 스풀 밸브와 상위하고 있다. 즉, 상기 밸브 보디(5)에는 상기 입력 포트(P)와 배출 포트(E1, E2) 사이의 부분에, 상기 밸브 보디(5)를 폭방향으로 관통하는 연접 구멍(50)이 합계 2개 형성되고, 폭방향으로 접촉한 복수의 스풀 밸브(1A)를, 상기 연접 구멍(50)에 삽입 통과한 나사봉 및 너트(도면에 나타내지 않는다)에 의해 고정함으로써, 밸브 어셈블리를 형성할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서, 상기 밸브 보디(5)에, 제 1 실시형태의 스풀 밸브(1)의 밸브 보디(5)에 형성되어 있는 나사 삽입 구멍(31a, 31b)은 형성되어 있지 않다.
또한, 상기 스풀 밸브(1B)는 스풀(4)의 단부의 원기둥 형상의 연결부(4e, 4f)를 끼워맞춤하기 위해 파일롯 피스톤(11, 12)에 형성된 연결 구멍(11c, 12c)이 원형인 점에 있어서도, 제 1 실시형태의 스풀 밸브(1)와 상위하고 있다. 도면 중의 부호 51은 상기 연결 구멍(11c, 12c) 내에 연결부(4e, 4f)를 삽입할 때에 상기연결 구멍(11c, 12c) 내의 에어를 빼기 위한 에어 방출 구멍이다.
또한, 상기 스풀 밸브(1B)의 제 1 파일롯 피스톤(11) 및 제 1 피스톤 홀더(13)에, 제 1 실시형태의 스풀 밸브(1)의 제 1 파일롯 피스톤(11) 및 제 1 피스톤 홀더(13)에 형성되어 있는 가이드 구멍(27) 및 가이드 축(28)은 형성되어 있지 않다.
상기 제 2 실시형태의 스풀 밸브(1A)의 상술한 구성 이외의 구성은 상기 제 1 실시형태의 스풀 밸브(1)의 구성과 실질적으로 같다. 이 때문에, 양자의 주요한 동일 구성 부분에 제 1 실시형태의 스풀 밸브(1)와 같은 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 실시형태의 스풀 밸브(1, 1A)에 있어서는 상기 밸브 보디(5)의 상면에 2개의 출력 포트(A1, A2)가 형성되고, 상기 밸브 보디(5)의 하면에 입력 포트(P)와 배출 포트(E1, E2)가 형성되어 있지만, 본 발명에 있어서는 상기 밸브 보디(5)의 하면에 모든 포트(P, E1, E2, A1, A2)가 형성되어 있지 않아도 된다.
또한, 상기 실시형태의 스풀 밸브(1, 1A)는 1개의 파일롯 밸브(3)를 갖는 싱글 파일롯식의 스풀 밸브이지만, 본 발명의 스풀 밸브는 2개의 파일롯 밸브(3)를 갖는 더블 파일롯식의 스풀 밸브이어도 된다. 이 더블 파일롯식의 스풀 밸브는 예를 들면, 도 1에 있어서, 밸브 보디(5)의 제 2 단(5b)에, 상기 제 2 피스톤 홀더(15) 및 제 2 파일롯 피스톤(12) 대신에, 밸브 보디(5)의 제 1 단(5a)에 부착되어 있는 제 1 피스톤 홀더(13), 제 1 파일롯 피스톤(11) 및 파일롯 밸브(3)와 같은 것을 부착함으로써 얻을 수 있다.
또한, 상기 실시형태의 스풀 밸브(1, 1A)는 5포트 밸브이지만, 본 발명은 3포트 밸브 또는 4포트 밸브에도 적용할 수 있다.
1, 1A 스풀 밸브
3 파일롯 밸브
4 스풀
4a 제 1 출력 랜드
4b 제 2 출력 랜드
4c 제 1 배출 랜드
4d 제 2 배출 랜드
4e 제 1 연결부
4f 제 2 연결부
5 밸브 보디
6 밸브 구멍
6a 확대 구멍부
6b 구멍면 부분
8 상부 오목홈
9 하부 오목홈
10a 제 1 출력 팩킹
10b 제 2 출력 팩킹
10c 제 1 배출 팩킹
10d 제 2 배출 팩킹
11 제 1 파일롯 피스톤
11c 연결 구멍
12 제 2 파일롯 피스톤
12c 연결 구멍
13 제 1 피스톤 홀더
15 제 2 피스톤 홀더
P 입력 포트
A1 제 1 출력 포트
A2 제 2 출력 포트
E1 제 1 배출 포트
E2 제 2 배출 포트
PA1 제 1 출력 유로
PA2 제 2 출력 유로
AE1 제 1 배출 유로
AE2 제 2 배출 유로
L 축선
D 밸브 구멍의 직경
W1 상부 오목홈의 홈폭
W2 하부 오목홈의 홈폭

Claims (8)

  1. 높이와 폭과 길이를 갖는 밸브 보디와, 상기 밸브 보디의 높이방향의 일끝면 또는 양끝면에 개구하는 복수의 포트와, 상기 밸브 보디의 내부를 상기 밸브 보디의 길이방향으로 연장되는 밸브 구멍과, 상기 밸브 구멍의 내부에 상기 밸브 구멍의 축선방향으로 변위 가능하도록 수용된 스풀과, 상기 스풀을 파일롯 피스톤 을 통해서 구동하는 파일롯 밸브를 갖고,
    상기 복수의 포트는 입력 포트, 출력 포트 및 배출 포트이고, 각 포트는 각각 상기 밸브 구멍에 연통하고, 상기 배출 포트는 상기 출력 포트보다 밸브 보디의 단부측에 형성되어 있고,
    상기 밸브 보디의 길이방향의 양단부 중 상기 배출 포트가 형성되어 있는 측의 단부에 있어서는 상기 밸브 구멍의 상하 상대하는 위치에, 상기 밸브 구멍의 단면적을 밸브 보디의 높이방향으로 확대하기 위한 상부 오목홈 및 하부 오목홈이, 상기 밸브 보디의 단부로부터 상기 배출 포트의 위치까지 형성됨으로써, 상기 밸브 구멍의 단부에 확대 구멍부가 형성되고, 상기 확대 구멍부는 상기 하부 오목홈을 통해서 상기 배출 포트에 연통하고 있고,
    상기 상부 오목홈의 홈저벽으로부터 하부 오목홈의 홈저벽까지의 거리는 상기 상부 오목홈의 홈폭 및 하부 오목홈의 홈폭보다 크고,
    상기 스풀은 상기 입력 포트와 출력 포트를 연결하는 출력 유로를 개폐하는 출력 랜드 및 출력 팩킹과, 상기 출력 포트와 배출 포트를 연결하는 배출 유로를 개폐하는 배출 랜드 및 배출 팩킹을 갖고,
    상기 스풀의 변위에 의해 상기 배출 랜드 및 배출 팩킹이 상기 배출 유로를 개방했을 때, 상기 배출 랜드 및 배출 팩킹이 상기 확대 구멍부의 내부에 위치함으로써, 상기 배출 유로와 배출 포트가 상기 확대 구멍부를 통해서 서로 연통하는 것을 특징으로 하는 스풀 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 확대 구멍부의 내측면에는 상기 상부 오목홈과 하부 오목홈의 사이에, 상기 밸브 구멍의 구멍면의 일부로 이루어지는 1쌍의 구멍면 부분이, 상기 축선을 사이에 두고 상대하도록 개재되어 있고, 상기 배출 랜드 및 배출 팩킹이 상기 배출 유로의 개폐를 위해 변위할 때, 상기 배출 팩킹이 상기 구멍면 부분에 접촉해서 가이드되는 것을 특징으로 하는 스풀 밸브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 1쌍의 구멍면 부분은 상기 확대 구멍부 내의 적어도 상기 배출 랜드 및 배출 팩킹이 상기 배출 유로의 개폐를 위해 변위하는 범위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스풀 밸브.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 오목홈 및 하부 오목홈의 홈폭은 서로 동일하고, 또한 상기 홈폭은 상기 밸브 구멍의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 스풀 밸브.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 보디의 상기 확대 구멍부가 형성되어 있는 측의 단부에 피스톤 홀더가 부착되고, 상기 피스톤 홀더의 내부에 상기 파일롯 피스톤이 수용되고, 상기 파일롯 피스톤의 일부는 상기 확대 구멍부 내로 진입하고 있고,
    상기 스풀의 단부에는 상기 배출 랜드에 인접하는 위치에, 상기 확대 구멍부의 내부로 돌출되도록 연결부가 형성되고, 상기 연결부를 통해서 상기 스풀이 상기 파일롯 피스톤에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 스풀 밸브.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 연결부는 축선을 따라 연장되는 연결축으로 이루어지고, 상기 파일롯 피스톤에는 연결 구멍이 형성되고, 상기 연결 구멍 내에 상기 연결축을 끼워맞춤으로써, 상기 스풀과 상기 파일롯 피스톤이 동심 형상으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 스풀 밸브.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스풀 밸브는 5포트 밸브이고, 1개의 입력 포트와, 2개의 출력 포트와, 2개의 배출 포트를 갖고, 상기 2개의 배출 포트는 상기 밸브 보디의 일단측과 타단측에 각각 1개씩 형성되고, 상기 확대 구멍부 및 배출 포트는 상기 밸브 구멍의 일단측 및 타단측에 각각 형성되고, 상기 배출 랜드, 배출 팩킹 및 파일롯 피스톤은 상기 스풀의 일단측 및 타단측에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스풀 밸브.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 밸브 보디의 외부 형상 및 내부 형상은 상기 입력 포트의 중심을 지나는 중심축에 대하여 축대칭인 것을 특징으로 하는 스풀 밸브.
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