TWI507622B

TWI507622B - 單動式轉向閥

Info

Publication number: TWI507622B
Application number: TW101129947A
Authority: TW
Inventors: Kenichi Matsumura; Masanori Kaitsuka
Original assignee: Smc Corp
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2015-11-11
Also published as: US8813787B2; KR101430530B1; CN102966755B; JP2013064498A; JP5688583B2; DE102012016958A1; KR20130025352A; US20130056669A1; DE102012016958B4; CN102966755A; TW201333354A

Description

單動式轉向閥

本發明是關於利用導向流體壓驅動，以復位彈簧的彈推力復位的單動式轉向閥。

第4圖所例示的單動式轉向閥，已知有例如專利文獻1所示之構成複合閥的先前技術。

該轉向閥，具備內部具有閥室11的閥體10，該閥體10內之該閥室11兩端的開口部由蓋構件12和罩蓋13閉鎖成氣密，於上述閥室11內，配置有被驅動朝軸線L方向的閥棒30，此外，於上述閥室11，開口在上述直線L方向之正交方向的供應埠19、輸出埠20及排氣埠21，是從該閥室11的一端側朝另一端側依順序配置連通於該閥室11，於上述供應埠19和輸出埠20之間，及於輸出埠20和排氣埠21之間，是設有區劃該閥室11的區劃壁15、16，在上述區劃壁15和上述蓋構12，及在上述區劃壁16和罩蓋13之間，配設有固定器27、28，該固定器27、28具備複數通孔可引導閥棒30之軸線L方向的移動。

於上述閥室11內由上述固定器27、28支撐成軸線L方向滑動自如的上述閥棒30，具備：設置在其軸線L方向兩端要由上述固定器27、28內面引導的引導部31、32；及隔著縮徑部35、36形成配設在兩引導部31、32間的圓板狀提動閥部37。上述提動閥部37，是構成為在其左右兩側面37a、37b具備有閥密封部38a、38b的提動式形態，其閥密封部38a、38b，是分別與形成在上述兩固定器27、28相向端面的供應閥座39a及排氣閥座39b形成相向。

上述轉向閥，是以導閥流體壓驅動的單動式轉向閥，其由上述蓋構件12和固定器27和閥棒30一端之引導部31的端面形成的空間為導向壓力室40，該導向壓力室40是透過未圖示的導閥連通於導閥流體壓源，另一方面，在閥棒30另一方的引導部32和上述罩蓋13之間，是裝設有在導向壓力室40的流體壓力排出時會產生彈推力使閥棒30返回復位位置的復位彈簧41。

具有上述構成的單動式轉向閥，當導向空氣供應至導向壓力室40時，閥棒30會由作用在其一方之引導部31端面的導向空氣壓力驅動，藉此往第4圖中右側移動，提動閥部37的閥密封部38a會離開供應閥座39a藉此大幅打開該等之間的流路，並且閥密封部38b會壓接在排氣閥座39b藉此關閉該閥座39b，其結果，來自於供應埠19的壓縮空氣就會通過輸出埠20輸出至所需的機器。

此外，當導向壓力室40的導向空氣排出時，復位彈簧41的彈推力會使閥棒30從上述轉換位置朝第4圖中左側移動，使提動閥部37的閥密封部38a壓接供應閥座39a藉此關閉該閥座39a，並且使閥密封部38b離開排氣閥座39b藉此打開該等之間的流路，其結果，來自於輸出埠20 側的壓縮空氣就會通過排氣埠21排出至外部。

於上述單動式轉向閥中，在導向壓力室40的導向空氣排出，由復位彈簧41的彈推力使提動閥部37的閥密封部38b離開排氣閥座39b的初期階段，壓力高的壓縮空氣會從輸出埠20側如箭頭符號A所示通過排氣閥座39b和閥密封部38b之間的間隙，朝縮徑部36周圍的空間流入。如上述，當上述壓縮空氣從上述間隙朝向閥棒的中心側高速流入時，高速的氣流會使提動閥部37之排氣埠21側的側面37b附近的空氣受到誘導而流出，結果在該側面37b附近就會產生低壓部，當該壓力的下降程度較大時就會使提動閥部37反抗復位彈簧41的彈推力壓回，其結果，復位彈簧41之彈推力轉換閥棒30之移動方向的轉換動作就會不穩定。

以上所述之轉換動作的不穩定，例如也可藉由提高復位彈簧41的彈推力來加以改善，但隨著彈推力的提高，也要考慮到需提高要供應至導向壓力室40之導向空氣的流體壓，以及需提高導向壓力室40之閥棒30相對的受壓面積等對策，上述對策大幅影響到轉向閥本身的構造及設計等，因此若能尋得簡單手段可抑制提動閥部37之排氣埠21側的側面37b附近的低壓部產生當不失為最佳的對策。

〔先行技術文獻〕〔專利文獻〕

專利文獻1：日本特開2008-95818號公報

本發明之技術性課題，是提供一種簡單手段能夠使單動式轉向閥之上述復位彈簧執行穩定的閥棒復位動作。

更具體性之本發明的技術性課題，是提供一種具備有簡單手段的單動式轉向閥，該單動式轉向閥所具備的簡單手段能夠使提動閥部之排氣埠側的側面附近空氣避免受到高速氣流的誘導而產生低壓部。

為了解決上述課題，根據本發明時所提供的單動式轉向閥，其特徵為，具有：具備供應埠、輸出埠及排氣埠的閥體；形成在該閥體的內部可連通上述埠的閥室；收容在該閥室內可朝該閥室之軸線L方向滑動自如的閥棒；及該閥棒驅動用的轉換驅動機構及復位彈簧，構成為是於上述閥室，在上述軸線L方向之彼此相向的位置形成有包圍上述供應埠和上述輸出埠之連結流路的供應閥座，和，包圍上述輸出埠和上述排氣埠之連結流路的排氣閥座，此外，上述閥棒，具有：配置在上述供應閥座和上述排氣閥座之間的圓形提動閥部；及連續該提動閥部之左右側面的縮徑部，構成為上述提動閥部的上述左右側面和上述軸線L形成垂直，於該左右側面，形成有要接近或離開上述供應閥座及排氣閥座的環狀閥密封部，上述左右側面當中至少於朝向上述排氣閥座側的側面，形成有朝上述軸線L方向突出之環狀突壁，該突壁與該提動閥部形成為一體，上述突壁的外圍面，具有：具備與上述軸線L平行延伸之均一外徑的圓筒面；及可使該圓筒面的基端部平順連通於上述提動閥部之側面的傾斜面，該傾斜面為隨著朝向上述提動閥部的側面而逐漸大徑化的面，上述圓筒面的直徑比上述提動閥部的直徑還小但比上述閥棒之縮徑部的直徑還大。

本發明中，上述突壁的高度，是指當上述提動閥部離開位於該突壁側之一方的閥座抵接在另一方的閥座時該突壁從上述一方之閥座的內孔完全突出的高度，此外，該突壁的高度，是以要比該突壁嵌合在上述一方之閥座的內孔內時形成在該突壁的圓筒面和上述內孔的內圍面之間的環狀空間之寬度還大為佳。

上述傾斜面，是在要比上述閥密封部還內側的位置連接於上述提動閥部的側面。

此外，本發明中，也可構成為是於上述閥體的內部，沿著上述軸線L設有筒狀的一對固定器，該固定器是在側面具備有要形成為上述流路之一部份的通孔，於該固定器之相對的端部形成有上述供應閥座和排氣閥座，於該固定器的內部收容有上述閥棒，並且於上述一對固定器之相對的端部間配置有上述提動閥部。

根據上述之本發明的單動式轉向閥時，於復位彈簧的彈推力使提動閥部的閥密封部開始離開排氣閥座的階段，當輸出埠側之壓力高的壓縮空氣通過排氣閥座和閥密封部之間的間隙朝閥室的中心以高速流入時，氣流的朝向會因為提動閥部之側面的上述突壁而改變成朝向軸線L方向，流動成離開提動閥部，因此就不會如先前技術的單動式轉向閥所示在提動閥部的排氣埠側面附近產生低壓部，可解決閥棒轉換動作不穩定的問題。

如以上詳述，根據本發明時，只要在提動閥部之排氣埠側面的周邊設有環狀突壁以該簡單手段就能夠解決單動式轉向閥之復位彈簧要使閥棒復位動作時的動作不穩定問題，能夠避免採取需提高復位彈簧之彈推力的不利對策。

〔發明之實施形態〕

第1圖為本發明相關之單動式轉向閥以導向式轉換閥構成時的實施例剖面圖。該導向式單動轉向閥，其與第4圖所示先前技術的單動轉換閥相比，不同之處在於閥棒30之提動閥部37所相關的構成，其他的構成實質上與第4圖的單動轉向閥相同。因此，第1圖中，對於和第4圖所示之轉向閥各部相同或相對應的部份雖然是標示和第4圖相同的圖號，但是於此，還是要對本發明相關之單動轉向閥的構成重新進行詳細說明。

第1圖所示的單動轉向閥，是在閥體10的內部具有圓形孔狀的閥室11。上述閥室11之軸線L方向一端的開口部11a，是由隔著O環12a氣密固定在上述閥體10之一端的蓋構件12閉鎖著，此外，上述閥室11之軸線L方向的另一端開口部11b，是由隔著O環13a氣密固定在上述閥體10之另一端的罩蓋13閉鎖著。

於上述閥室11內，內插有朝軸線L方向滑動自如的閥棒30。此外，於上述閥室11，連通有從上述閥體10的側面朝上述軸線L正交方向開設的供應埠19、輸出埠20及排氣埠21，另外於該閥室11的內圍面，在上述供應埠19的連通位和上述輸出埠20的連通位置之間，及，在上述輸出埠20的連通位置和上述排氣埠21的連通位置之間，是設有朝上述閥室11之中心側伸出的環狀區劃壁15、16。上述供應埠19和輸出埠20和排氣埠21，是從上述閥室11的一端開口部11a側朝另一端開口部11b側依上述順序排列。

為了將上述閥棒30保持成滑動自如，於上述閥室11內，是安裝有圓筒狀的一對固定器27、28。該固定器27、28是由鋁合金等形成的金屬製品，以彼此間保有間隔配置成相向使各自的中心軸線和上述閥室11的軸線L成為一致狀態，一方之第1固定器27的兩端部外圍，是隔著O環12b、15b由上述蓋構件12之內面的筒狀之固定器保持部12c和一方的區劃壁15保持成為氣密，另一方之第2固定器28的兩端部外圍，是隔著O環13b、16b由上述罩蓋13之端面的之固定器保持孔13c和另一方的區劃壁16保持成為氣密。

上述固定器27、28的內部空間，是透過彼此相對之端部側的開口分別連通於上述輸出埠20，第1固定器27的內側空間，是透過形成在該第1固定器27的通孔27a連通於上述供應埠19，第2固定器28的內側空間，是透過形成在該第2固定器28的通孔28a連通於上述排氣埠21。因此，上述第1固定器27的內側空間，是形成為上述供應埠19和輸出埠20之連結流路的一部份，上述第2固定器28的內側空間，是形成為上述輸出埠20和排氣埠21之連結流路的一部份，因此，上述固定器27、28的內側空間可以說是上述閥室11的一部份。

此外，於上述第1固定器27和第2固定器28的相對端部，是形成有突出成與軸線L平行藉此包圍上述內側空間所形成之流路周圍的環狀供應閥座39a和排氣閥座39b，該供應閥座39a和該排氣閥座39b是分別與各固定器27、28形成為一體。

上述閥棒30，是由鋁合金等形成的金屬製品，其具有：分別形成在軸線L方向兩端，滑動自如嵌合在上述一對固定器27、28的引導部31、32；形成在軸線L方向中間位置，位於上述一對固定器27、28之相對端部間的圓板狀上述提動閥部37；及形成在該提動閥部37和上述引導部31、32之間的縮徑部35、36。上述引導部31、32是比上述提動閥部37還小徑，上述縮徑部35、36是比上述引導部31、32還更為小徑。於上述引導部31、32，設有滑動自如接觸於上述固定器27、28之內圍面的密封構件33及耐擦環34。

上述提動閥部37，是構成為以接近或離開上述供應閥座39a和排氣閥座39b來開閉上述供應埠19和輸出埠20的連結流路(供應流路)，並且開閉上述輸出埠20和排氣埠21的連結流路(排氣流路)，該提動閥部37其朝向軸線L方向之左右的側面，即，朝向上述供應閥座39a側的側面37a及朝向上述排氣閥座39b側的側面37b，是對上述軸線L形成垂直的面，於該側面37a、37b之外圍附近的部份，形成有要接近或離開上述供應閥座39a及排氣閥座39b的環狀閥密封部38a、38b。該閥密封部38a、38b是由合成橡膠等形成環狀之薄且平坦的密封材以包圍著下述突壁45周圍的狀態固定在上述提動閥部37的兩側面37a、37b，但該密封材省略圖示。

上述單動轉向閥，是構成為由轉換驅動機構50的動作驅動閥棒30朝第1圖右方向移動，使供應埠19連通於輸出埠20，當上述轉換驅動機構50不動作時由復位彈簧41的彈推力動作使上述閥棒30朝第1圖左方向復位的單動式轉向閥，圖示的實施例中，上述轉換驅動機構50，是採用以導向流體壓來驅動閥棒30的轉換驅動機構。因此，由上述蓋構件12和固定器27和閥棒30一端之引導部31的端面形成的空間就是導向壓力室40，該室40透過導閥50a連通於導閥流體壓源50b，另一方面，於閥棒30之另一方的引導部32和上述罩蓋13之間，是裝設有在導向壓力室40的流體壓力排出時可使閥棒30返回復位位置的上述復位彈簧41。上述轉換驅動機構50，其並不限於第1圖`所示的導向流體壓驅動形態，也可採用機械性其他各種的驅動機構。

接著，上述提動閥部37之上述左右側面37a、37b當中至少於朝向上述排氣閥座39b側的側面37b，形成有從該側面37b朝上述軸線L方向突出的環狀突壁45。該突壁45，是構成為當上述提動閥部37離開上述排氣閥座39b時，可使從該排氣閥座39b的周圍沿著提動閥部37的側面37b朝閥室11之中心流入的空氣在早期階段改變成朝向軸線L方向離開上述提動閥座部37的側面37b。因此，上述突壁45的外圍面45a，從第2圖可得知，其是由平行於上述軸線L的圓筒面45a'和可使該圓筒面45a'的基端部平順連通於上述提動閥部37之側面37b的傾斜面45a"所形成，構成為利用該外圍面45a改變上述氣流的朝向。上述圓筒面45a'的直徑D1，是形成為要比上述提動閥部37的直徑D2還小，但比上述閥棒30之縮徑部36的直徑D3還大，此外，上述傾斜面45a"，是在要比上述閥密封部38b還內側的位置連接於上述提動閥部37的側面37b。上述傾斜面45a"，於圖示例中是彎曲形成為圓弧形(號角形)，但也可以是直線形(圓錐形)。

另外，上述突壁45的高度H，是指當上述提動閥部37位於離開排氣閥座39b抵接在供應閥座39a之位置時該突壁45從上述排氣閥座39b的內孔(內側空間)完全突出的高度，並且該突壁45的高度，是以要比該突壁45嵌合在上述排氣閥座39b的內孔內時形成在該突壁45的圓筒面45a'和上述內孔的內圍面之間的環狀空間46之寬度W還大為佳。

利用上述環狀突壁45，是可抑制如上述先前已知之單動式轉向閥所示沿著提動閥部37之排氣埠21側的側面37b流動的高速氣流造成低壓部產生在該側面37b，藉此能夠避免閥棒30轉換動作的不穩定。

即，當上述復位彈簧41的彈推力使上述提動閥部37開始離開排氣閥座39b時，來自於上述輸出埠20側之壓力高的壓縮空氣會通過上述排氣閥座39b和閥密封部38a、38b之間的間隙朝閥室11的中心以高速開始流入，但該壓縮空氣的流動會因為有上述提動閥部37之側面37b的上述突壁45之外圍面45a的存在而改變朝向軸線L方向，使上述壓縮空氣朝離開提動閥部37之側面37b的方向流動，因此就不會如已知之單動式轉向閥所示造成低壓部產生在提動閥部37之排氣埠21側的部份，基於此閥棒30的轉換動作就會穩定。

上述突壁45，於第1圖的例示中，是構成為上述提動閥部37之上述閥密封部38b內圍側的部份為厚板部藉此一體形成在該提動閥部37的側面，於該突壁45的側面一體連接有上述閥棒30之縮徑部36的一端，但也可如第3圖所示之變形例將上述突壁45形成為中空狀，於該形態時，上述閥棒30之縮徑部36的一端是於該突壁45的內部連接於上述提動閥部37的側面37b。或者，當形態為要在上述提動閥部37的側面37b安裝有上述閥密封部38b形成用的密封材時，也可將上述突壁45一體形成在該密封材，於該形態時，上述閥棒30之縮徑部36的一端是連接在上述提動閥部37的側面37b。

此外，上述第1圖及第3圖的提動閥部37中，上述突壁45不只設置在該提動閥部37之排氣閥座39b側的側面37b，也以對稱形狀設置在相反側的側面即供應閥座39a的側面37a，但這是因為閥棒30之提動閥部37的兩側形成為對稱形狀，該提動閥部37收容在閥室11時不需顧慮到該突壁45之朝向的原故，於圖示的實施例中對稱形狀並非必要的形狀。但是，該對稱形狀在形態為要將上述供應埠19和排氣埠21互換使用時，即，上述排氣埠21做為供應埠使用，並且上述供應埠19做為排氣埠使用時發揮效用。

另外，第1圖中，是對上述閥棒30之引導部32抵接桿43的凸緣部43a，透過該凸緣部43a使復位彈簧41的彈推力作用在閥棒30之引導部32的端面，但這是因為該桿43構成為通過罩蓋13導出至外部連接在閥棒30動作位置檢測用之未圖示位置檢測器的原故，當不需要設置該位置檢測器時，是可使復位彈簧41的彈推力直接作用在閥棒30的引導部32。

於具有上述構成的單動式轉向閥中，當導向空氣供應至導向壓力室40時，閥棒30會由作用在其一方之引導部31端面的導向空氣壓力驅動形成為朝第1圖右方向移動，使上述提動閥部37的閥密封部38a離開供應閥座39a藉此大幅打開該供應閥座39a之內孔內的供應流路，並且使閥密封部38b壓接在排氣閥座39b藉此關閉該排氣閥座39b之內孔內的排氣流路。因此，供應埠19和輸出埠20就會連通使來自於供應埠19的壓縮空氣通過輸出埠20輸出至所需的機器。

此外，當上述導向壓力室40內的導向空氣排出時，上述復位彈簧41的彈推力會使閥棒30從已移動至上述右側的位置朝左側移動，因此提動閥部37的閥密封部38a就會壓接供應閥座39a關閉上述供應流路，並且閥密封部38b會離開排氣閥座39b打開上述排氣流路。因此，來自於輸出埠20側的壓縮空氣就會通過排氣埠21排出至外部。於該形態時，如上述所示，於復位彈簧41的彈推力使提動閥部37的閥密封部38b開始離開排氣閥座39b的階段，當輸出埠20側之壓力高的壓縮空氣即使通過排氣閥座39b和閥密封部38b之間的間隙流入閥棒30之縮徑部36周圍的空間時，該氣流的朝向會因為上述突壁45的存在而改變成朝向軸線L方向，往離開提動閥部37的方向流動，因此閥棒30的轉換動作就會穩定。

另，圖示的實施例中，是於閥體10的內部設有一對固定器27、28，透過該固定器27、28支撐閥棒30使閥棒30滑動自如，但也可不設有上述一對固定器27、28，而是在閥體10直接形成有供應閥座39a和排氣閥座39b，並且由該閥體10直接支撐上述閥棒30的引導部31、32。

此外，也可將上述供應閥座39a和排氣閥座39b以合成樹脂或合成橡膠等形成，將上述閥密封部38a、38b直接形成在金屬製之上述提動閥部37的側面37a、37b的一部份，於該形態時，上述閥密封部38a、38b是為金屬製。

10‧‧‧閥體

11‧‧‧閥室

11a、11b‧‧‧開口部

12‧‧‧蓋構件

12a、12b‧‧‧O環

12c‧‧‧固定器保持部

13‧‧‧罩蓋

13a、13b‧‧‧O環

13c‧‧‧固定器保持孔

15、16‧‧‧區劃壁

15b、16b‧‧‧O環

19‧‧‧供應埠

20‧‧‧輸出埠

21‧‧‧排氣埠

27‧‧‧第1固定器

28‧‧‧第2固定器

27a、28a‧‧‧通孔

30‧‧‧閥棒

31‧‧‧引導部

32‧‧‧引導部

33‧‧‧密封構件

34‧‧‧耐擦環

35、36‧‧‧縮徑部

37‧‧‧提動閥部

37a、37b‧‧‧側面

38b、38a‧‧‧閥密封部

39a‧‧‧供應閥座

39b‧‧‧排氣閥座

40‧‧‧導向壓力室

41‧‧‧復位彈簧

43‧‧‧桿

43a‧‧‧凸緣部

45‧‧‧突壁

45a‧‧‧外圍面

45a'‧‧‧圓筒面

45a"‧‧‧傾斜面

46‧‧‧環狀空間

50‧‧‧轉換驅動機構

50a‧‧‧導閥

50b‧‧‧導閥流體壓源

D1‧‧‧圓筒面45a'的直徑

D2‧‧‧提動閥部37的直徑

D3‧‧‧縮徑部36的直徑

H‧‧‧突壁45的高度

L‧‧‧軸線

W‧‧‧環狀空間46的寬度

第1圖為本發明相關之單動式轉向閥的實施例剖面圖。

第2圖為第1圖的主要部放大圖。

第3圖為表示環狀突壁的變形例主要部剖面圖。

第4圖為先前技術之單動式轉向閥的剖面圖。