WO2005024281A1

WO2005024281A1 - 方向制御弁

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Publication number: WO2005024281A1
Application number: PCT/JP2003/010864
Authority: WO
Inventors: Kazuya Okamoto
Original assignee: Koganei Corporation
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2005-03-17
Also published as: TWI292019B; JP4275135B2; EP1659319A4; EP1659319A1; EP1659319B1; TW200510662A; US20050224119A1; DE60330279D1; US7380571B2; JPWO2005024281A1

Abstract

バルブケーシング（１５）には弁収容孔（１１）とこれに連通させて給気ポート（２０）と排気ポート（２１，２２）と出力ポート（２３，２４）がそれぞれ形成されており、弁収容孔（１１）には軸方向に往復動自在に弁軸（１２）が装着されている。弁軸（１２）には、弁収容孔（１１）の内周シール面から離れて給気ポート（２０）と出力ポート（２３，２４）とを連通させる連通状態、および内周シール面に接触して連通を遮断する遮断状態とに切り換える環状のゴム製の弾性弁体（５１，５２）が装着されている。バルブケーシング（１５）には、環状の補強リング（６３）とこれに一体に設けられるゴム製の弾性シール（６４）とを備える複合弁体（６１，６２）が装着され、複合弁体（６１，６２）は弁軸出力ポート（２３，２４）と排気ポート（２１，２２）とを連通させる連通状態および連通を遮断する遮断状態とに切り換える。

Description

明細謇

方向制御弁技術分野

流体の流れの方向を切換制御する方向制御弁に関し、特に、空気圧源から高圧の圧縮空気を空気圧作動機器に供給するための空気圧回路に使用して好適な方向制御弁に関する。背景技術

方向制御弁は、流体を流す状態と流れを遮断する状態に切り換えたり、流体の流れ方向をあるポートから他のポートに切り換えるための弁である。たとえば、空気圧源からの圧縮空気を空気圧作動機器に供給するための空気圧回路には、空気圧源からの圧縮空気を空気圧作動機器に供給する状態と、空気圧作動機器に対する圧縮空気の供給を停止して空気圧作動機器から戻される圧縮空気を排出させる状態とに切り換えるために方向制御弁が使用される。

このような方向制御弁は、弁軸が軸方向に往復動自在に収容されるパルブケーシングを有し、弁軸が軸方向に移動自在に収容される弁収容孔に連通させて供給ポートと出力ポートと排出ポートとがパルプケーシングに形成されている。給気ポートは空気圧源に接続され、出力ポートは空気圧作動機器に接続され、排気ポートは直接または排気流路を介して大気に解放されており、これらのポートを 1 つずっ備えた方向制御弁は 3ポート弁と言われ、 1つの給気ポートに加えて出力ポートと排気ポートを 2つずつ備えた方向制御弁は 5ポート弁と言われる。弁軸の駆動方式には、電磁石により弁軸を直接駆動するようにした直接作動方式と、弁軸を圧縮空気により作動するようにした間接作動式とがあり、この間接作動式には外部からパイ口ット弁に圧縮空気を供給するようにした外部パイ口ット型と、方向制御弁内部からパイ口ット弁に圧縮空気を供給するようにした内部パイロット型とがある。さらに弁軸の駆動方式には、カムやリンク機構により弁軸を駆動するようにした機械式や手動により弁軸を駆動するようにした手動操作式がある。間接作動型の方向制御弁には、 1つのソレノィドで弁を駆動するシングルソレノィド型と 2つのソレノィドで弁を駆動するダブルソレノィド型があり、シングルソレノィド型はソレノィドに対する通電を停止すると、弁軸は元の位置に復帰するタイプであり、復帰力はばねあるいは空気の圧力により弁軸に加えられる。一方、ダブルソレノイドは通電されていたソレノイドに対する通電を停止しても弁軸は通電したときの位置を保持するタイプである。

方向制御弁としては、それぞれ Oリングからなるゴム製の複数の弾性弁体が装着された弁軸を有し、ポート相互の連通を遮断する際にはポート間の弁収容孔の内周面にそれぞれ弾性弁体を接触させるようにしたスプールタイプのものが、たとえば特許第 2 8 2 6 4 6 0号公報に示されるように使用されており、それぞれの弾性弁体は弁軸に形成された環状溝に装着されている。この公報に記載されるように、弾性弁体を弁軸に装着するようにしたタイプの方向制御弁は、金属製の弁体を弁収容孔に僅かな間隔をもって接触させるようにしたメタルシール構造に比して低コストでシール性を高めることができるという利点がある反面、'流れの切換制御を行うことができる圧縮空気の圧力には限度があった。

すなわち、弁軸に弾性弁体を装着するようにしたタイプの方向制御弁は、通常、圧力が 0 . 7〜 I MP a程度の圧縮空気を案内する空気圧回路に使用されるが、これよりも高い圧力の圧縮空気が供給される空気圧回路に使用されると、弾性弁体の破損や変形により製品寿命が短くなることが判明した。その原因を追及したところ、給気ポートと出力ポートとを連通させる状態と連通を遮断する状態とに切り換える弾性弁体は長期間に渡って方向制御弁を使用しても変形や破損が発生しないのに対して、出力ポートと排気ポートとを連通させる状態と連通を遮断する状態とに切り換える弹性弁体は比較的短期間に変形したり破損することが判明した。

そこで、 2 MP a程度の高い圧力の空気圧回路に使用された方向制御弁における流路の切り換え状態を観察したところ、出力ポートと排気ポートとを連通状態と遮断状態との切り換える弾性弁体は、両方のポートを連通させたときに、溝の底面から離れて径方向外方に広がるように弾性変形していた。この現象は給気ポ一卜と出力ポートとを連通状態と遮断状態とに切り換える弾性弁体には見られなかった。このような現象が発生するのは、出力ポートと排気ポートとを連通状態としたときに弾性弁体が排出ポートの位置となるので、出力ポートから弁収容孔内に流入した後に排気ポートに径方向外方に向けて流れる空気によつて弾性弁体が吸い出されるからであると考えられる。外部に向けて流れる空気によって連通状態となった弹性弁体が吸出し現象により径が広がるように弾性変形し、その状態のまま弾性弁体が連通遮断状態に移動すると、弾性弁体の外周部が弁孔の内周エッジと弁軸との間に挟み込まれることがある。吸出し現象が繰り返されると、弾性弁体が破損するに至り、方向制御弁の寿命が短くなり、その耐久性を低下させることになる。この吸出し現象の発生を防止するには、弾性弁体のゴムの材質を硬度の高いものに変更することも試みられたが、硬度を高くすると、弁軸への弾性弁体の装着性が悪化する。

本発明の目的は、ポートを切り換える弁体の吸出し現象の発生を防止し得る方向制御弁を提供することにある。

本発明の他の目的は、弁体の耐久性を向上して製品寿命の長い方向制御弁を提供することにある。

本発明の他の目的は、パルブケーシングにこれを他の部材に取り付けるための取付孔を設けてもパルブケーシングを大型化を防止して小型の方向制御弁を提供することにある。発明の開示

本発明の方向制御弁は、出力ポートを供給ポートに連通する状態と排出ポートに連通する状態とに切り換える方向制御弁であって、弁収容孔とこの弁収容孔に連通させて前記供給ポートと排出ポートとが軸方向にずれて形成されるとともに前記供給ポートと前記排出ポートとの間に前記出力ポートが形成されたパルプケ一シングと、前記パルプケーシングの前記弁収容孔に軸方向に往復動自在に着される弁軸と、前記弁軸に装着され、前記弁収容孔の内周シール面から離れて前記供給ポートと前記出力ポートとを連通させる連通状態、および前記内周シール面に接触して連通を遮断する遮断状態とに切り換える環状の弾性弁体と、環状の補強リングと当該補強リングに一体に設けられる弾性シールとを備えて前記パルブケーシングに装着され、前記弁軸のシール面から離れて前記出力ポートと前記排出ポートとを連通させる連通状態、，およびシール面に接触して連通を遮断する遮断状態とに切り換える複合弁体とを有することを特徴とする。

'本発明の方向制御弁は、前記弾性弁体は前記連通状態では前記供給ポートに対応する位置に移動することを特徴とする。

本発明の方向制御弁は、前記複合弁体は前記出力ポートと前記排気ポートとの間に設けられ、前記遮断状態では前記弁軸に形成された外周角部に接触することを特徴とする。

本発明の方向制御弁は、前記複合弁体は前記出力ポートと前記排気ポートとの間に設けられ、前記遮断状態では前記弁軸の外周面に接触することを特徴とする本発明の方向制御弁は、前記パルブケーシングに前記供給ポートの両側に第 1 と第 2の 2つの出力ポートが形成されるとともに、前記それぞれの出力ポートに隣り合って第 1と第 2の排出ポートが形成された 5ポート弁であることを特徴とする。

本発明の方向制御弁は、前記パルプケーシングを他の部材に取り付けるための取付孔を、前記供給ポートと前記排出ポートとの間に位置させて前記パルプケーシングに形成することを特徴とする。

本発明によれば、供給ポートと出力ポートとを連通状態および遮断状態とに切り換える弾性弁体を弁軸に装着する一方、補強リングと弾性シールとを備えて出力ポートと排出ポートとを連通状態および遮断状態とに切り換える複合弁体をパルプケ一シングに装着したので、出力ポートから排出ポートに向けて外方に流れる流体に起因した吸い出し現象が複合弁体には発生することなく、複合弁体の変形や破損の発生を防止して方向制御弁の耐久性を向上させることができる。本発明によれば、弾性弁体が供給ポー卜と出力ポートとを連通させる状態となると、弾性弁体は供給ポートに対応する位置となるが、供給ポートに外部から流入する流体によって弾性弁体には弁軸に押し付ける方向の圧力が加わるので、弾性弁体には吸い出し現象が発生することがない。

本発明によれば、複合弁体が排出ポートを遮断した状態では弁軸に形成された外周角部に接触するように複合弁体をポぺット弁型とすることもでき、遮断した状態では弁軸の外周面に接触するスプール弁型とすることもできる。また、本発明の方向制御弁は、パルブケーシングに供給ポートと排出ポートと出力ポートが形成される弁であれば、 3ポート弁ゃ 5ポート弁などに適用することができる。本発明によれば、パルプケーシングを他の部材に取り付けるための取付孔を、供給ポートと排出ポートとの間に位置させて形成することにより、パルプケーシングの幅寸法を大きくすることなく、小型の方向制御弁とすることができる。図面の簡単な説明

図 1は本発明の一実施の形態である方向制御弁を示す斜視図である。

図 2はソレノィドに通電していないときの図 1の一部切り欠き平面図である。図 3は図 2における A— A線に沿う断面図である。

図 4はソレノィドに通電したときの方向制御弁の一部を拡大して示す断面図であ。

図 5は図 4の一部を拡大して示す断面図である。

図 6は本発明の他の実施の形態である方向制御弁における図 5と同様の部分を示す断面図である。

' 図 7 (A；) 〜（E) はそれぞれ複合弁体の変形例を示す断面図である。

図 8は比較例の方向制御弁の一部を示す断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。この方向切換弁は全体的にほぼ直方体形状となつた主弁プロック 1 0を有し、この主弁ブロック

1 0内に長手方向に形成された弁収容孔 1 1には、図 3および図 4に示すように、弁軸 1 2が軸方向に往復動自在に装着されている。主弁ブロック 1 0の一端には力パーブ口ック 1 3が固定され、他端にはパイ口ットプロック 1 4が固定されており、これらの主弁プロック 1 0と力パーブ口ック 1 3とパイ口ットプロック

1 4とによりパルブケ一シング 1 5が形成されている。この方向制御弁は、図 1 および図 2に示すように主弁ブロック 1 0に形成された取付孔 1 6に挿入されるねじ部材 1 7により支持プロック 1 8に取り付けられぉり、支持プロック 1 8により方向制御弁は所定の使用個所に取り付けられるようになっている。

図 3および図 4に示すように、主弁ブロック 1 0の長手方向中央部には弁収容孔 1 1に連通する供給ポートつまり給気ポート 2 0が形成され、この給気ポート 2 0の両側には軸方向にずらして 2つの排気ポート 2 1， 2 2が形成され、それぞれの排気ポート 2 1， 2 2と給気ポート 2 0との間には出力ポート 2 3， 2 4 が形成されている。それぞれのポート 2 0〜2 4は支持ブロック 1 8に対向する主弁プロック 1 0の底面に開口しており、給気ポート 2 0は支持ブロック 1 8に形成された給気孔 2 0 aに連通し、排気ポート 2 1 , 2 2は支持プロック 1 8に形成された排気孔 2 1 a， 2 2 aに連通している。これらの孔 2◦ a〜2 2 aはそれぞれ支持プロック 1 8の一方の端面に開口しており、他方の端面に開口して形成された出力孔 2 3 a , 2 4 aがそれぞれ出力ポート 2 3， 2 4に連通している。

この方向制御弁を、図 2に示すように、空気圧源からの圧縮空気を空気圧作動機器としてのエアシリンダ 2 5に供給するための空気圧回路に使用する際には、給気孔 2 0 aには空気圧源 1 9が配管により接続され、エアシリンダ 2 5内の一方空気圧室 2 5 aには配管により一方の出力孔 2 3 aが接続され、他方の空気圧室 2 5 bには配管により他方の出力孔 2 4 aが接続される。

力パーブ口ック 1 3内に形成された加圧室 2 6には小径のビストン 2 7が組み込まれ、パイロットプロック 1 4に加圧室 2 6よりも大径に形成された加圧室 2

8にはビストン 2 7よりも大径のビストン 2 9が組み込まれている。それぞれのピストン 2 7， 2 9は弁軸 1 2の両端に配置されており、弁軸 1 2とそれぞれのピストン 2 7， 2 9を一体としても良く、ピストン 2 7 , 2 9を弁軸 1 2と別体としても良い。加圧室 2 6は給気ポート 2 0に連通させてパルブケーシング 1 5 に形成された給気通路 3 1により給気ポート 2 0に連通しており、給気孔 2 0 a を介して給気ポート 2 0に圧縮空気が供給されると、弁軸 1 2には図 2〜図 4において右方向の推力が加えられる。一方、加圧室 2 8と給気通路 3 1とを連通させて圧縮空気を加圧室 2 8に供給すると、弁軸 1 2には左方向の推力が加えられる。両方の加圧室 2 6， 2 8に圧縮空気が供給されると、大径のピストン 2 9により弁軸 1 2に加えられる推力の方が小径のビストン 2 7により逆方向に弁軸 1 2に加えられる推力よりも大きいので、弁軸 1 2は図 4に示すように図において左側に駆動されて弁軸 1 2は第 1の位置となる。これに対して加圧室 2 8に対する圧縮空気の供給を停止すると、小径のピストン 2 7により弁軸 1 2に加えられる推力により図 2および図 3に示すように弁軸 1 2は右側に駆動されて弁軸 1 2 は第 2の位置となる。

パルブケーシング 1 5には、加圧室 2 8と給気通路 3 1とを連通させて圧縮空気を加圧室 2 8に供給する状態と加圧室 2 8内の空気を外部に排出する状態とに切り換えるためにパイロット弁 3 2が取り付けられている。このパイロット弁 3 2のソレノイド部 3 3は、図 3に示すように、コイル 3 4が卷き付けられたボビン 3 5を有し、ポビン 3 5内には固定鉄心 3 6が取り付けられるとともにプランジャつまり可動鉄心 3 7が軸方向に往復動自在に装着されている。コイル 3 4に電力を供給するために、ソレノイド部 3 3に取り付けられたコントロールケース 3 0には図示しない通電ケーブル端子が接続されるコネクタ部 3 0 aが設けられている。

図 3に示すように、可動鉄心 3 7の先端にはゴム製の開閉弁 3 8が取り付けられ、この開閉弁 3 8はパイロットブロック 1 4に形成された第 1の弁座 3 9に接触するようになっている。この弁座 3 9には給気通路 3 1の開口部が形成されており、この開口部は開閉弁 3 8により開閉される。可動鉄心 3 7には開閉弁 3 8 を弁座 3 9に向けてばね力を加える圧縮コイルばね 4 1が取り付けられている。したがって、コイル 3 4に通電すると、可動鉄心 3 7が固定鉄心 3 6に向けてばね力に杭して移動し、給気通路 3 1の開口部は開かれ、通電を解くとばね力により給気通路 3 1の開口部は閉じられる。

弁座 3 9の反対側には第 2の弁座 4 2が弁座 3 9に対して逆向きに形成されており、この弁座 4 2にはパイロットブロック 1 4の外部に連通した排気通路 4 3 の開口部が設けられており、排気通路 4 3は支持プロック 1 8に形成された排気孔 4 3 aに連通している。この弁座 4 2を覆うようにパイロットブロック 1 4には円筒形状の弁ホルダー 4 4が取り付けられており、弁ホルダー 4 4内にはフラッパ弁 4 5が開閉自在に組み込まれ、このフラッパ弁 4 5は排気通路 4 3の開口部を開閉する。フラッパ弁 4 5と可動鉄心 3 7との間には複数本の連動ピン 4 6 が配置されており、フラッパ弁 4 5は連動ピン 4 6を介して可動鉄心 3 7により開閉作動する。

弁ホルダー 4 4には貫通孔 4 7が形成されており、コイル 3 4に対する通電を解くと、可動鉄心 3 7がばね力により弁座 3 9に向けて押し付けられるので、開閉弁 3 8は弁座 3 9に接触し、フラッパ弁 4 5が弁座 4 2から離れた状態となる。これにより、加圧室 2 8は排気通路 4 3を介して外部に連通状態となり、加圧室 2 8内の空気は外部に排出される。これに対して、コイル 3 4に通電すると、開閉弁 3 8が弁座 3 9から離れるとともにフラッパ弁 4 5が弁座 4 2に接触して弁ホルダー 4 4内に組み込まれたコイルばね 4 8によりフラッパ弁 4 5は弁座 4 2に押し付けられる。したがって、排気通路 4 3が閉じられて給気通路 3 1を介して給気ポート 2 0から供給される圧縮空気は、連動ピン 4 6とこれが貫通する孔との間の隙間を介して加圧室 2 8に流入する。このように加圧室 2 8内に圧縮空気が供給されると弁軸 1 2は図 4に示す第 1の位置となり、加圧室 2 8内の圧縮空気が排出されると弁軸 1 2は図 3に示す第 2の位置となる。

弁軸 1 2にはこれに形成された環状溝内にそれぞれ環状の弾性弁体 5 1， 5 2 が相互に軸方向にずれて装着されている。一方の弾性弁体 5 1は弁軸 1 2が図 3 に示す第 2の位置になると給気ポート 2 0と出力ポート 2 3との間の弁収容孔 1 1の内面により形成される内周シール面に接触してこれらのポート 2 0， 2 3の連通を遮断する。そして、この弹性弁体 5 1は弁軸 1 2が図 4に示す第 1の位置となると、内周シール面から離れて給気ポート 2 0に対応した位置となって給気ポート 2 0から流入した圧縮空気を出力ポート 2 3に連通させる。

他方の弾性弁体 5 2は弁軸 1 2が図 4に示す第 1の位置となると給気ポート 2 0と出力ポート 2 4との間の弁収容孔 1 1の内面により形成される内周シール面に接触してこれらのポート 2 0， 2 4の連通を遮断する。そして、この弾性弁体

5 2は弁軸 1 2が図 3に示す第 2の位置となると内周シール面から離れて給気ポート 2 0に対応した位置となって給気ポート 2 0から流入した圧縮空気を出力ポート 2 4に連通させる。これらの弾性弁体 5 1， 5 2としては断面がやや長円形のゴム製の Oリングが使用されており、それぞれ弁収容孔 1 1の内周面に接触してポートの連通を遮断するスプール弁構造となっている。

図 4に示すように、ソレノィド部 3 3のコイル 3 4に通電して弁軸 1 2が第 1 の位置となったときには、出力ポート 2 3から図 2に示すエアシリンダ 2 5の空気圧室 2 5 aに圧縮空気が供給され、空気圧室 2 5 b内の圧縮空気は出力ポート 2 4に流入した後に排気ポート 2 2から大気に放出される。コイル 3 4に対する通電を停止すると、弁軸 1 2が第 2の位置に移動して図 2に示すエアシリンダ 2 5の空気圧室 2 5 bに出力ポート 2 4から圧縮空気が供給され、空気圧室 2 5 a 内の圧縮空気は出力ポート 2 3内に流入した後に排気ポート 2 1から外部に排出される。

図 4に示すように弁軸 1 2のうち弾性弁体 5 1， 5 2の両側の部分は小径部 1 2 aとなっており、弁軸 1 2の両端部は小径部 1 2 aよりも大径の大径部 1 2 b , 1 2 cとなっている。それぞれの大径部 1 2 b， 1 2 cに対応させて主弁ブロック 1 0には大径孔 5 3が形成され、それぞれの大径孔 5 3にはスぺーサ 5 4 a ， 5 4 bが嵌合され、スぺーサ 5 4 a , 5 4 bの外周面と主弁ブロック 1 0の間はシール材 5 5によりシールされている。弁軸 1 2の大径部 1 2 b， 1 2 cには弁軸 1 2の全軸方向移動においてスぺーサ 5 4 a , 5 4 bの内周面に摺動接触して弁軸 1 2とスぺーサ 5 4 a， 5 4 bとの間をシールするためのシール材 5 6が装着されている。それぞれのスぺーサ 5 4 a， 5 4 bには排気ポート 2 1， 2 2 に対応させて環状溝 5 7 a , 5 7 bが形成されており、それぞれの環状溝 5 7 a ， 5 7 bとスぺーサ 5 4 a , 5 4 bの内周面とを連通させるために複数の径方向の連通孔 5 8 a， 5 8 bがそれぞれのスぺーサ 5 4 a， 5 4 bに形成されている主弁プロック 1 0には出力ポート 2 3と排気ポート 2 1との間に位置させて複合弁体 6 1が装着されており、この複合弁体 6 1は主弁ブロック 1 0に形成された段部とスぺーサ 5 4 aとの間で挟み付けられている。この複合弁体 6 1は、弁軸 1 2が図 4に示す第 1の位置になると、弁軸 1 2のシール面に接触して出力ポート 2 3と排気ポート 2 1との連通を遮断する。また、この複合弁体 6 1は、弁軸 1 2が図 3に示す第 2の位置になると、弁軸 1 2のシール面から離れて出力ポート 2 3と排気ポート 2 1とを連通させる。主弁プロック 1 0には出力ポート 2 4と排気ポート 2 2との間に位置させて複合弁体 6 2が装着されており、この複合弁体 6 2は主弁ブロック 1 0に形成された段部とスぺーサ 5 4 bとの間で挟み付けられている。この複合弁体 6 2は、弁軸 1 2が図 4に示す第 1の位置になると、弁軸 1 2のシール面から離れて出力ポート 2 4と排気ポート 2 2とを連通させる連通状態となる。また、この複合弁体 6 2は、弁軸 1 2が図 3に示す第 2の位置になると、弁軸 1 2のシール面に接触して出力ポート 2 4と排気ポート 2 2との連通を遮断する遮断状態となる。図 5は複合弁体 6 1を拡大して示す断面図であり、複合弁体 6 1は金属製の補強リング 6 3と、これの一方の端面を介して外周面と内周面とに連なるように補強リング 6 3に一体に設けられたゴム製の弾性シール 6 4とを備えており、弾性シール 6 4は補強リング 6 3の端面に一体となる径方向部 6 4 aと、補強リング 6 3の外周の一部を覆う外周部 6 4 bと、補強リング 6 3の内周部を覆う内周シール部 6 4 cとを有しており、補強リング 6 3に加硫接着される。他方の複合弁体 6 2も同様に補強リング 6 3と弾性シール 6 4とを備えており、複合弁体 6 1 と同一の構造となっている。なお、補強リング 6 3の材質としては、圧縮空気の圧力が作用しても弾性変形しない程度の剛性を有する材料であれば、金属に限られず、硬質の樹脂でも良い。

図 5に示すように、弾性シール 6 4の内周シール部 6 4 cは中央の軸方向面 6 5とこれの両側のテーパ面 6 6とを有しており、一方のテーパ面 6 6が弁軸 1 2 に設けられた大径部の円弧状の外周角部 6 7をシール面として弁軸 1 2に接触するようになっている。したがって、複合弁体 6 1が弁軸 1 2に接触すると軸方向に弹性変形することになるので、図 5に示す複合弁体 6 1， 6 2はポペット弁型となっている。

図 6は本発明の他の実施の形態である方向制御弁の図 5と同様の部分を示す断面図であり、図 6に示す方向制御弁における複合弁体 6 1， 6 2は図 5に示した場合と同様の構造である。この場合には、複合弁体 6 1， 6 2はその内周シール部 6 4 cの軸方向面 6 5が弁軸 1 2の外周面に接触するようになっている。したがって、複合弁体 6 1 , 6 2は弁軸 1 2の軸方向移動に伴って弁軸 1 2の大径部の外周面をシー面としてこれに接触するときには径方向に弾性変形して弁軸 1 2に接触することになり、スプール弁型となっている。このように、複合弁体 6 1 , 6 2と弁軸 1 2のシール面との接触は、ポぺット弁型でもスプール弁型でもいずれでも良い。

図 7 (A) 〜（E ) はそれぞれ複合弁体 6 1， 6 2の変形例を示す断面図であり、図 7 (A) に示す複合弁体 6 1， 6 2の弾性シール 6 4は補強リング 6 3の外周の一部を覆う外周部 6 4 bと内周部を覆う内周シール部 6 4 cを有し、図 5 に示した径方向部 6 4 aが設けられていない。したがって、この複合弁体 6 1， 6 2はパルプケーシング 1 5の段部とスぺーサ 5 4 a , 5 4 bとの間に補強リング 6 3が挟み付けられることになる。内周シール部 6 4 cの形状は図 5に示した場合と同様となっている。

図 7 (B ) に示す複合弁体 6 1， 6 2は、弾性シール 6 4の内周シール部 6 4 aの断面形状が図 5に示す場合と相違して、テーパ面 6 6がー方側にのみ設けられており、軸方向面 6 5の幅寸法が図 5に示したものよりも大きくなつている。図 7 ( C) に示す複合弁体 6 1， 6 2は、弹性シール 6 4の内周シール部 6 4 aの内周面が全体的に軸方向面 6 5となっている。

図 7 (D) に示す複合弁体 6 1， 6 2は、補強リング 6 3の外面全体が弾性シール 6 4により覆われており、外周部 6 4 bと内周シール部 6 4 cの両方が円弧状面となっている。内周シール部 6 4 cに形成された円弧状面 6 8が弁軸 1 2の外周面にシール接触するようになっている。

図 7 (E) に示す複合弁体 6 1， 6 2は、図 7 (D) の変形例であり、弾性シール 6 4の外周部は図 7 (D) に示すものと相違して外周面が平坦となっている。図 7 (A) 〜図 7 ( C) に示すように、軸方向面 6 5、テーパ面 6 6を有するタイプにおいても補強リング 6 3全体を弾性シール 6 4により覆うようにしても良い。

図 8は比較例として従来の方向制御弁を示す断面図であり、図 8においては前述した部材と共通する部材には同一の符号が付されている。図 8に方向制御弁においては、それぞのポート相互を連通状態と連通遮断状態とに切り換えるために、弁軸 1 2に Oリングからなる弾性弁体 7 1 a〜7 1 dが装着されている。このように弁軸 1 2に弾性弁体 7 1 a〜 7 1 dが装着された方向制御弁を、たとえば 2 MP a程度の高い圧力の空気圧回路に使用した場合には、出力ポート 23， 24と排気ポート 21， 22とを連通状態と遮断状態との切り換える弾性弁体 7 1 c, 71 dは、両方のポートを連通させたときに、溝の底面から離れて径方向外方に広がるように弾性変形することがある。これにより、弹性弁体 71 c， 7 1 dの一部が図 8において符号 72で示すように、弁軸 12の移動によって弁軸 12と弁収容孔との間に挟み込まれることがある。この現象は給気ポート 20と出力ポート 23， 24とを連通状態と遮断状態とに切り換える弾性弁体 7 1 a， 71 bには見られなかった。

出力ポート 23， 24と排気ポート 21, 22とを連通状態としたときに弾性弁体 71 c， 71 dに径が広がるような吸出し現象が発生するのは、連通状態のもとでは弾性弁体 71 c， 71 dはそれぞれ排気ポート 21， 22の位置となるので、排気ポート 21， 22に向けて外部に向かう流れによって弾性弁体 7 1 c ， 71 dが吸引されるからであり、特に、連通状態のもとでは弾性弁体 71 c, 71 dの外周面と弁収容孔 1 1との間の隙間 73が狭くなり、その部分の流速が最も早くなる。これに対して、給気ポート 20と出力ポート 23， 24とを連通状態と遮断状態に切り換える弾性弁体 71 a, 71 bには外側から内部に向かう流れが当たるとともに、弾性弁体 7 1 a, 71 bの外周面と弁収容孔 1 1との間の隙間よりも弁軸 12と弁収容孔 1 1との間の隙間 74の方が狭いので弾性弁体 71 a, 71 bの外周面における流速は最大とはならない。

このような理由から空気の圧力を高めると、図 8に示す弾性弁体 71 c， 71 dには吸出し現象が発生することがあるが、本発明の方向制御弁にあっては、出力ポート 23, 24と排気ポート 21， 22とを連通状態と遮断状態との切り換える複合弁体 6 1, 62が補強リング 63と弾性シール 64とにより形成されており、しかも、パルプケーシング 15に装着されているので、 2MP a以上の高い圧力の空気圧回路に使用しても従来のような吸出し現象の発生はなかった。本発明においては、パルプケーシング 1 5に複合弁体 61， 62を装着すると、これらの複合弁体 61, 62には排気ポート 21， 22が開かれたときには軸方向および径方向外方に向かう空気の流れに起因した力が加わるので、複合弁体 61

， 62には吸い出されるような力は加わることがない。また、複合弁体 61， 6 2の内部には補強リング 6 3が組み込まれているので、軸方向および径方向外方に向かう力が加わっても弾性シール 6 4は変形することが防止される。これにより、方向制御弁の耐久性が向上し、製品寿命を長くすることができる。

弾性弁体 5 1， 5 2にはポートを連通させたときに径方向外方から内方に向けて外力が加わるので、弾性弁体 5 1， 5 2を弁軸 1 2に装着しても流れる空気により弾性弁体 5 1， 5 2の吸出し現象の発生が防止されることになる。しかも、弾性弁体 5 1， 5 2を弁軸 1 2に装着することによって、給気ポート 2 0とこれに隣り合う出力ポート 2 3， 2 4に対応する弁収容孔 1 1の内径を図 8に示す場合と同様に設定することができ、弁収容孔 1 1の軸方向中央部の内径を両端部の内径よりも小さくすることができる。したがって、図 1および図 2に示すように、取付孔 1 6を給気ポート 2 0と出力ポート 2 3， 2 4との間に形成することによって、パルブケーシング 1 5の幅寸法 Dを大きくすることなく、図 8に示す場合と同様に設定することができる。これにより、方向制御弁の小型化を維持することができる。

本発明は前記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、給気ポートと出力ポートと排気ポートとを有する方向制御弁であれば、 3ポート弁などについても本発明を適用することができる。弁軸 1 2の駆動方式はパイロット弁 3 2により制御されるパイ口ット圧を用いた間接作動型に限られず、ソレノィドにより直接弁軸 1 2を駆動するようにした直接作動式やカムやリンク機構により弁軸を駆動するようにした機械式や手動により弁軸を駆動するようにした手動操作式にも本発明を適用することができる。さらに、図示する方向制御弁はシングルソレノィド型であるが、ダブルソレノィド型にも本発明を適用することができる。

図 1に示す場合には、方向制御弁の出力ポート 2 3， 2 4に連通する出力孔 2 3 a , 2 4 aを支持ブロック 1 8に形成し、それぞれの出力孔 2 3 a， 2 4 aに継手を取り付けてエアシリンダ 2 5などの空気圧作動機器に空気を供給するようにしているが、主弁プロック 1 0の上面にそれぞれの出力ポート 2 3，' 2 4に連通させて継手を取り付けるようにしても良い。また、支持ブロック 1 8には 1つの方向制御弁が搭載されているが、それぞれ共通の給気孔と排気孔が形成されたマ二ホールドブロックに複数の方向制御弁を搭載するようにし、複数の方向制御弁に対して共通の給気孔と排気孔を介して給排気するようにしても良い。

本発明の方向制御弁は空気の流れ方向を切り換えるために使用されるのみならず、不活性ガスや液体の流れ方向を切り換えるためにも適用することができる。産業上の利用可能性

本発明の方向制御弁は、流体圧源からの流体を流体圧作動機器に供給するための流体圧回路に、空気などの流体の流れ方向を切り換えるために使用することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 出力ポートを供給ポートに連通する状態と排出ポートに連通する状態とに切り換える方向制御弁であって、

弁収容孔とこの弁収容孔に連通させて前記供給ポートと排出ポートとが軸方向にずれて形成されるとともに前記供給ポートと前記排出ポートとの間に前記出力ポートが形成されたバルブケーシングと、

前記パルプケーシングの前記弁収容孔に軸方向に往復動自在に装着される弁軸と、

前記弁軸に装着され、前記弁収容孔の内周シール面から離れて前記供給ポートと前記出力ポー卜とを連通させる連通状態、および前記内周シール面に接触して連通を遮断する遮断状態とに切り換える環状の弾性弁体と、■

環状の補強リングと当該補強リングに一体に設けられる弾性シールとを備えて前記パルプケーシングに装着され、前記弁軸のシール面から離れて前記出力ポートと前記排出ポートとを連通させる連通状態、およびシール面に接触して連通を遮断する遮断状態とに切り換える複合弁体とを有することを特徴とする方向制御弁。

2 . 請求項 1記載の方向制御弁において、前記弾性弁体は前記連通状態では前記供給ポートに対応する位置に移動することを特徴とする方向制御弁。

3 . 請求項 1記載の方向制御弁において、前記複合弁体は前記出力ポートと前記排気ポートとの間に設けられ、前記遮断状態では前記弁軸に形成された外周角部に接触することを特徴とする方向制御弁。

4 . 請求項 1記載の方向制御弁において、前記複合弁体は前記出力ポートと前記排気ポートとの間に設けられ、前記遮断状態では前記弁軸の外周面に接触することを特徴とする方向制御弁。

5 . 請求項 1記載の方向制御弁において、前記バルブケーシングに前記供給ポ一トの両側に第 1と第 2の 2つの出力ポートが形成されるとともに、前記それぞれの出力ポートに隣り合って第 1と第 2の排出ポートが形成された 5ポート弁であることを特徴とする方向制御弁。

6 . 請求項 1記載の方向制御弁において、前記パルプケーシングを他の部材に取り付けるための取付孔を、前記供給ポートと前記排出ポートとの間に位置させて前記バルブケーシングに形成することを特徴とする方向制御弁。