WO2020049870A1 - スプール弁 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a spool valve that opens and closes a flow path between a plurality of ports by a spool that slides in a valve hole.
- a spool valve that opens and closes a flow path between a plurality of ports by a spool that slides in a valve hole is well known, for example, as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.
- a conventional spool valve usually has a configuration as shown in FIG.
- the spool valve is a five-port valve.
- a valve hole 101 communicating with the ports P, A1, A2, E1, and E2 is provided inside a valve body 100 having a plurality of ports P, A1, A2, E1, and E2.
- a spool 102 is slidably accommodated in the valve hole 101 in the direction of the axis L.
- Piston holders 103 and 104 are attached to one end and the other end of the valve body 100, and pilot pistons 105 and 106 are accommodated in the piston holders 103 and 104, respectively.
- the spool 102 is driven via the pilot pistons 105 and 106 by alternately applying the pilot fluid to 105 and 106.
- the spool 102 has a plurality (four) of opening / closing lands 102a for opening and closing a flow path between adjacent ports and a plurality of guide lands 102b for stably sliding the spool 102.
- a spool packing 108 is attached to the outer periphery of the opening / closing land 102a, and a guide ring 109 and a check seal 110 are attached to the outer periphery of the guide land 102b.
- the guide lands 102b formed at both ends of the spool 102 also serve as closing lands for closing the end of the valve hole 101.
- An annular recess 111 having a diameter larger than the diameter of the valve hole 101 is formed at a position where the plurality of ports P, A1, A2, E1, and E2 communicate with the valve hole 101, respectively.
- Each port P, A1, A2, E1, E2 communicates with the valve hole 101 through the above.
- annular recess 111 is formed at a portion where each of the ports P, A1, A2, E1, and E2 communicates with the valve hole 101, thereby increasing the air flow rate. Since the diameter (depth) of the recess 111 is often limited by the width of the valve body 100, there is a limit in increasing the air flow rate by increasing the diameter of the recess. Such a problem also applies to a 4-port valve, a 3-port valve, and the like other than the 5-port valve.
- the technical problem of the present invention is to increase the discharge flow rate of the fluid discharged from the discharge port without forming a conventional annular recess at a portion where the discharge port communicates with the valve hole.
- a spool valve in order to solve the above problems, includes a valve body having a height, a width, and a length, a plurality of ports that are opened at one end or both ends in a height direction of the valve body, , A valve hole extending in the length direction of the valve body, a spool housed inside the valve hole so as to be displaceable in the axial direction of the valve hole, and driving the spool via a pilot piston. And a pilot valve.
- the plurality of ports are an input port, an output port, and a discharge port, each port communicating with the valve hole, and the discharge port is disposed closer to an end of the valve body than the output port.
- the cross-sectional area of the valve hole is set at the position vertically opposed to the valve hole, at the height of the valve body.
- An upper groove and a lower groove for enlarging in the vertical direction are formed from an end of the valve body to a position of the discharge port, so that an enlarged hole is formed at an end of the valve hole.
- the enlarged hole portion communicates with the discharge port through the lower groove, and the spool has an output land and an output packing for opening and closing an output flow path connecting the input port and the output port; and the output port and the discharge port.
- a pair of hole surface portions formed of a part of the hole surface of the valve hole is formed by the axial line.
- the discharge packing is configured to be in contact with the hole surface portion and guided. Is also good.
- the pair of hole surfaces may be formed in the enlarged hole at least in a range where the discharge land and the discharge packing are displaced for opening and closing the discharge flow path.
- the upper groove and the lower groove have the same groove width, and that the groove width is larger than the diameter of the valve hole.
- a piston holder is attached to an end of the valve body on the side where the enlarged hole is formed, and the pilot piston is housed inside the piston holder.
- a part of the spool has entered the enlarged hole, and a connecting portion is formed at an end of the spool at a position adjacent to the discharge land so as to protrude into the enlarged hole.
- the spool is connected to the pilot piston via a.
- the connecting portion includes a connecting shaft extending along an axis, a connecting hole is formed in the pilot piston, and the spool is connected to the pilot piston by fitting the connecting shaft into the connecting hole.
- the spool valve is a five-port valve, and has one input port, two output ports, and two discharge ports, One discharge port is formed on each of one end and the other end of the valve body, and the enlarged hole and the discharge port are formed on one end and the other end of the valve hole, respectively.
- the land, the discharge packing, and the pilot piston are provided on one end and the other end of the spool, respectively.
- the outer shape and the inner shape of the valve body are axially symmetric with respect to a central axis passing through the center of the input port.
- an enlarged hole is formed at an end of the valve hole by forming an upper concave groove and a lower concave groove for enlarging the cross-sectional area of the valve hole in the height direction of the valve body.
- FIG. 2 is a partially enlarged view showing a left end portion of the spool valve of FIG. 1 in an enlarged manner.
- FIG. 2 is a partially enlarged view showing a right end portion of the spool valve of FIG. 1 in an enlarged manner.
- FIG. 4 is a cross-sectional view of the spool valve of FIG. 1 taken along line IV-IV.
- FIG. 5 is a sectional view of the spool valve of FIG. 1 taken along line VV. It is an expanded sectional view of the part which connects a spool and a pilot piston.
- FIG. 7 is a sectional view of the spool valve of FIG.
- FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an internal structure of a valve body of the spool valve of FIG. 9.
- FIG. 10 is a sectional view of the spool valve of FIG. 9 taken along line XI-XI.
- FIG. 10 is a cross-sectional view of the spool valve of FIG. 9 taken along line XII-XII. It is a longitudinal section of a known spool valve.
- FIGS. 1 to 8 show a first embodiment of a spool valve according to the present invention.
- the spool valve 1 is configured as a manifold valve by being mounted on a manifold 40 via a gasket 41 together with other spool valves having the same configuration.
- the spool valve 1 is a five-port valve, a main valve portion 2 having a built-in spool 4 for opening and closing a flow path, and an electromagnetically operated pilot valve for driving the spool 4. And 3.
- the pressure fluid controlled by the spool valve 1 is compressed air.
- the valve body 5 of the main valve portion 2 has a square block shape, and has a height (vertical direction in FIG. 1), a length (horizontal direction in FIG. 1), and a width (direction perpendicular to the plane of FIG. 1). And On the lower surface and the upper surface of the valve body 5 in the height direction, five ports P, A1, A2, E1, and E2 for input, output, and exhaust are formed side by side in the length direction of the valve body 5. ing. Specifically, with reference to FIG. 8 as well, on the lower surface of the valve body 5, a central input port P, and first and second exhaust ports E1 and E2 located on both sides of the input port P are provided. The first output port A1 and the second output port A2 are provided on the upper surface of the valve body 5.
- the valve body 5 is cast from an aluminum alloy.
- valve hole 6 Inside the valve body 5, there is provided a circular valve hole 6 that horizontally passes through the valve body 5 from a first end 5a to an opposite second end 5b. 4 are accommodated so as to be slidable along the axis L of the valve hole 6.
- the diameter D of the valve hole 6 (see FIG. 4) is constant over the entire length of the valve hole 6.
- the valve hole 6 and the five ports P, A1, A2, E1, and E2 are each one of five communication ports 7p, 7a1, 7a2, 7e1, and 7e2 that open on the hole surface of the valve hole 6.
- a first discharge communication port 7e1 communicating with the first discharge port E1 is opened, and a second discharge communication port 7e2 communicating with the second discharge port E2 is opened on the other side of the input communication port 7p. .
- a first output communication port 7a1 communicating with the first output port A1 is opened at a position between the input communication port 7p and the first discharge communication port 7e1.
- a second output communication port 7a2 communicating with the second output port A2 is opened.
- the communication ports 7p, 7a1, 7a2, 7e1, 7e2 are all non-circular. Of these, the input communication port 7p, the first output communication port 7a1, and the second output communication port 7a2 are formed in a part of the circumference of the valve hole 6, as is apparent from FIGS.
- the range in which the communication ports 7p, 7a1, 7a2 are opened in the circumferential direction of the valve hole 6 is not more than 1/2 of the entire circumference of the valve hole 6.
- the diameter X of the communication ports 7p, 7a1, 7a2 in the direction orthogonal to the axis L is equal to or less than the diameter D of the valve hole 6.
- the diameter Y of the communication ports 7p, 7a1, 7a2 in the direction along the axis L is equal to or more than 1 / of the diameter D of the valve hole 6, but may be equal to or less than the diameter D of the valve hole 6. desirable.
- first discharge communication port 7e1 and the second discharge communication port 7e2 are formed as follows. That is, as is clear from FIGS. 2, 3, and 5, on the first end 5 a side and the second end 5 b side of the valve body 5, the diameter of the valve hole 6 is set in the vertical direction of the valve body 5.
- a pair of concave grooves 8, 9 for enlargement, that is, an upper concave groove 8 and a lower concave groove 9 are provided at positions vertically opposed to the valve hole 6 from the end of the valve body 5 to the first discharge port E1 and The first discharge port is formed along the valve hole 6 up to the position where the second discharge port E2 is formed, and the first discharge port is formed in a portion of the valve hole 6 where the lower concave groove 9 is formed.
- a communication port 7e1 and a second discharge communication port 7e2 are respectively opened. That is, at both ends of the valve hole 6, an enlarged hole 6a formed of the valve hole 6, the upper concave groove 8 and the lower concave groove 9, respectively, is formed. It communicates with the first discharge port E1 and the second discharge port E2 through a discharge communication port 7e1 and a second discharge communication port 7e2, respectively.
- the upper concave groove 8 and the lower concave groove 9 form a first discharge passage AE1 connecting the first output port A1 and the first discharge port E1.
- the first discharge communication port 7e1 having a rectangular shape in plan view is provided at the inner end of the lower groove 9 so that one side of the rectangular shape is adjacent to the first discharge flow path AE1. It is formed as described above.
- the upper groove 8 and the lower groove 9 are adjacent to a second discharge passage AE2 connecting the second output port A2 and the second discharge port E2.
- the second discharge communication port 7e2 having a quadrangular shape in plan view such that one side of the quadrilateral is adjacent to the second discharge flow path AE2. It is formed.
- the upper concave groove 8 has left and right side walls 8a and 8b parallel to each other, and an arc-shaped groove bottom wall 8c concentric with the valve hole 6.
- the width W1 of the upper groove 8 is slightly smaller than the diameter D of the valve hole 6 (see FIG. 4), and the upper groove 8 communicates with the valve hole 6.
- the opening width of the opening 8d is equal to the groove width W1 of the upper concave groove 8.
- the opening width W1 of the opening 8d is preferably larger than 1 / of the diameter D of the valve hole 6 in order to make the cross-sectional area of the flow passage as large as possible, more preferably 80% or more of the diameter D. That is, in the illustrated example, it is formed to be about 90% of the diameter D.
- the lower concave groove 9 has left and right side walls 9a and 9b parallel to each other, and a flat groove bottom wall 9c.
- One side wall 9a of the left and right side walls 9a and 9b is on the same plane as one side wall 8a of the upper concave groove 8, but the other side wall 9b is located on the same side as the other side wall 8b of the upper concave groove 8. It is located near the side surface 5c of the valve body 5. Accordingly, the groove width W2 of the lower groove 9 is wider than the groove width W1 of the upper groove 8. However, the opening width of the opening 9d that connects the lower groove 9 to the valve hole 6 is equal to the opening width W1 of the opening 8d of the upper groove 8.
- the groove bottom wall 9c of the lower concave groove 9 extends in parallel with the axis L from the end of the valve body 5 to the ends of the first discharge communication port 7e1 and the second discharge communication port 7e2. After that, it is inclined in a direction approaching the axis L, and then the direction is changed so as to be parallel to the axis L again near the center of the first discharge communication port 7e1 and the second discharge communication port 7e2, and the first It reaches the discharge channel AE1 and the second discharge channel AE2. Therefore, the lower concave groove 9 has an opening m parallel to the axis L (horizontal) at the position of the first discharge communication port 7e1 and the second discharge communication port 7e2, and an end side of the valve hole 6.
- valve body 5 is axially symmetric with respect to a central axis passing through the center of the input port P and orthogonal to the axis L.
- the spool 4 has a plurality of lands 4a, 4b, 4c, and 4d for opening and closing a flow path connecting adjacent ones of the ports P, A1, A2, E1, and E2. It has packings 10a, 10b, 10c, and 10d attached to the outer circumferences of the lands 4a, 4b, 4c, and 4d, respectively. More specifically, the spool 4 is configured to open and close a first output flow path PA1 connecting the input port P (input communication port 7p) and the first output port A1 (first output communication port 7a1).
- 4b and the second output packing 10b, and the first discharge flow path AE1 connecting the first output port A1 (first output communication port 7a1) and the first discharge port E1 (first discharge communication port 7e1) is opened and closed.
- a first connecting portion 4e for connecting the first pilot piston 11 is formed.
- the first connecting portion 4e comprises a cylindrical connecting shaft.
- the first connecting portion 4e extends concentrically with the spool 4 at a position adjacent to the first discharge land 4c.
- a second connecting portion 4f for connecting the second pilot piston 12 is formed at the other end of the spool 4 in the direction of the axis L.
- the second connecting portion 4f is formed of a cylindrical connecting shaft, and the second connecting portion 4f extends concentrically with the spool 4 at a position adjacent to the second discharge land 4d. ing.
- the diameter of the connecting portions 4e and 4f is the same as the diameter of the shaft portion 4g interposed between adjacent lands.
- the length of the spool 4 including the connecting portions 4e and 4f is shorter than the length of the valve hole 6, and one end and the other end of the spool 4 regardless of the switching position of the spool 4. Has a length such that it does not protrude outside the valve hole 6.
- the spool 4 is formed only with the lands 4a, 4b, 4c, and 4d for opening and closing the flow path and the packings 10a, 10b, 10c, and 10d.
- a first piston holder 13 made of PBT (polybutylene terephthalate) made of a substantially rectangular block is attached to a first end 5a of the valve body 5, and a first piston chamber 14 inside the first piston holder 13 is provided.
- the first pilot piston 11 is housed so as to be slidable in the direction of the axis L.
- a second piston holder 15 made of PBT made of a substantially rectangular block is attached to the second end 5b of the valve body 5, and a second piston chamber 16 inside the second piston holder 15 is provided with the second piston holder 15.
- the second pilot piston 12 having a smaller diameter than the first pilot piston 11 is housed so as to be slidable in the direction of the axis L.
- valve body 5 and the first and second piston holders 13 and 15 are connected to each other by the valve hole 6 and the first and second piston chambers 14 and 16.
- the first end 5a and the second end 5b of the valve body 5 are provided with a first fitting hole 17a and a second fitting hole having a diameter larger than that of the valve hole 6 so as to be connected concentrically. 17 b is formed concentrically with the valve hole 6.
- first piston holder 13 and the second piston holder 15 are provided with annular first fitting portions 18a and second fitting portions 18b surrounding the first piston chamber 14 and the second piston chamber 16, respectively.
- the first fitting hole 17a and the second fitting hole 17b are formed concentrically. Then, with the fitting portions 18a, 18b fitted in the fitting holes 17a, 17b, the first piston holder 13 and the second piston holder 15 are connected to the valve body 5 by connecting screws (not shown). Each is connected.
- the diameter of the first fitting hole 17a and the diameter of the second fitting hole 17b are equal to each other, and the outer diameter of the first fitting portion 18a is equal to the outer diameter of the second fitting portion 18b.
- the first pilot piston 11 is connected to a piston main body 11a fitted into the first piston chamber 14 via a seal member 20, and is protruded from an end face of the piston main body 11a and enters the inside of the enlarged hole 6a.
- a cylindrical connecting hole 11c formed concentrically with the spool 4 inside the connecting cylindrical portion 11b.
- the first pilot piston 11 is connected to one end of the spool 4 so as to be concentric with the other end of the spool 4 by fitting the first connection portion 4e at one end of the spool 4 into the inside of the connection hole 11c. ing.
- the reason why the connection hole 11c is made rectangular is that when the connection portion 4e is fitted into the connection hole 11c, the air is easily released, thereby facilitating the fitting.
- a first pilot chamber 14a is formed on the back side of the piston main body 11a, and a first open chamber 14b is formed on the front side of the piston main body 11a.
- the first pilot chamber 14 a is connected to the input port P through a pilot through hole 22, a manual operation portion 23 and a pilot valve 3, a pilot through hole (not shown), and a pilot fluid inlet 24 (see FIG. 1) of the valve body 5. Communicating.
- the first open chamber 14b is always in communication with the first discharge port E1 through the first discharge communication port 7e1 by communicating with the enlarged hole 6a of the valve hole 6.
- a guide hole 27 is formed in the center of the back surface of the first pilot piston 11, and a guide shaft 28 formed in the first piston holder 13 is fitted into the guide hole 27.
- the first pilot piston 11 is guided by 28.
- the pilot fluid inlet 24 is formed on the hole surface of the valve hole 6 at a position facing the input communication port 7p, and is always in communication with the input port P via the valve hole 6.
- the second pilot piston 12 is inserted into the second piston chamber 16 via a seal member 25, and protrudes from an end face of the piston main body 12a to enter the inside of the enlarged hole 6a. And a connection hole 12c having a rectangular shape formed concentrically with the spool 4 inside the connection tube portion 12b.
- the second pilot piston 12 is concentric with the other end of the spool 4 so as to be mutually concentric.
- a second pilot chamber 16a is formed on the back side of the piston main body 12a, and a second open chamber 16b is formed on the front side of the piston main body 12a.
- the second pilot chamber 16a communicates with the pilot fluid introduction port 24 from a pilot supply hole 26 through a pilot through hole (not shown) so that the pilot fluid from the input port P always flows. It has become.
- the second open chamber 16b is always in communication with the second discharge port E2 from the enlarged hole 6a of the valve hole 6 through the second discharge communication port 7e2.
- a guide hole 29 is formed in the center of the rear surface of the second pilot piston 12, and a guide shaft 30 formed in the second piston holder 15 is fitted into the guide hole 29. 30 guides the second pilot piston 12.
- the pilot valve 3 is a three-port valve. When the pilot valve 3 is energized, a pilot fluid is supplied from the input port P to the first pilot chamber 14a. The pilot fluid is discharged from the first pilot chamber 14a.
- the manual operation unit 23 is for realizing the same operation state as when the power is supplied to the pilot valve 3 by a manual operation at the time of power failure or maintenance, and the like. It is configured to be supplied to the first pilot chamber 14a. However, since the configuration and operation of the manual operation unit 23 are well known, detailed description thereof will be omitted.
- a first screw insertion hole 31a and a second screw insertion hole 31b are formed one by one at positions on opposite sides of the valve hole 6 so as to penetrate the valve body 5 in the height direction.
- the position where the screw insertion holes 31a and 31b are formed is the position where the enlarged hole 6a at the end of the valve hole 6 is formed, and the screw insertion holes 31a and 31b are located at such positions. , Are formed so as to intersect with the valve hole 6.
- the first screw insertion hole 31a is located at a position where the first discharge packing 10c blocks the first discharge flow path AE1 connecting the first output communication port 7a1 and the first discharge communication port 7e1.
- a part of the first screw insertion hole 31a and a part of the valve hole 6 are formed at a position closer to the outside of the valve hole 6 than the first screw insertion hole 31a.
- the second screw insertion hole 31b is located at a position closer to the valve hole 6 than the position where the second discharge packing 10d blocks the second discharge flow path AE2 connecting the second output communication port 7a2 and the second discharge communication port 7e2.
- a part of the second screw insertion hole 31b and a part of the valve hole 6 are formed at a position closer to the outside of the hole.
- the diameter of the valve hole 6 can be increased to a position where the valve hole 6 intersects with the screw insertion holes 31a and 31b. It is possible to increase the flow rate of the control fluid flowing through PA1, PA2, AE1, and AE2.
- a protrusion 33 extending in the vertical direction along the screw insertion holes 31a, 31b is provided at a position where the screw insertion holes 31a, 31b are formed.
- a concave groove 34 extending in the vertical direction is formed at a position corresponding to the ridge 33.
- the ridges 33 and the grooves 34 are formed by fitting the ridges 33 and the grooves 34 of the adjacent spool valves 1 and 1 when a plurality of spool valves 1 are mounted side by side on the manifold 40. This allows the spool valves 1 and 1 to be arranged close to each other.
- the manifold 40 includes a supply hole 42 penetrating the inside of the manifold 40, a first discharge hole 43 penetrating the inside of the manifold 40 on one side and the other side of the supply hole 42, and And a second discharge hole 44.
- the supply hole 42 communicates with an input port P of each spool valve 1 mounted on the manifold 40 through a branch hole 42a, and the first discharge hole 43 is connected to a first discharge port E1 of the spool valve 1 through a branch hole.
- the second discharge hole 44 communicates with the second discharge port E2 of the spool valve 1 through a branch hole 44a.
- FIG. 1 shows a switching state when the pilot valve 3 is off.
- the lower half of FIG. 7 also shows a similar switching state.
- the pilot fluid in the first pilot chamber 14a is discharged by the pilot valve 3, and the pilot fluid is always supplied into the second pilot chamber 16a. It is pushed by the piston 12 and is in the first switching position.
- the first output land 4a and the first output packing 10a fit in the first output flow path PA1 connecting the input port P and the first output port A1, thereby forming the first output flow path PA1.
- the second output land 4b and the second output packing 10b escape from the second output flow path PA2 connecting the input port P and the second output port A2 and occupy a position straddling the input port P.
- the second output flow path PA2 is opened, and the first discharge land 4c and the first discharge packing 10c escape from the first discharge flow path AE1 connecting the first output port A1 and the first discharge port E1, and the first discharge land AE1 and the first discharge flow path AE1 are separated from each other.
- the first discharge flow path AE1 is opened by occupying a position straddling the discharge communication port 7e1, and the second discharge land 4d and the second discharge packing 10d are connected to the second output port A2. It closes the second exhaust passage AE2 by engaging the second discharge passage AE2 connecting the second discharge port E2.
- a pilot fluid is supplied to the first pilot chamber 14a by the pilot valve 3, and this pilot fluid causes the first pilot piston 11 to move to the right in FIGS. 7, the first pilot piston 11 moves forward by the action force based on the pressure receiving area difference from the second pilot piston 12, and the spool 4 moves the second switching piston shown in the upper half of FIG. Displace to the position.
- the first output land 4a and the first output packing 10a open the first output flow path PA1 by displacing to a position straddling the input port P, and the second output land 4b and the second output
- the packing 10b closes the second output flow path PA2 by fitting into the second output flow path PA2, and the first discharge land 4c and the first discharge packing 10c are connected to the first discharge flow path AE1.
- the second discharge land 4d and the second discharge packing 10d are displaced to a position straddling the second discharge communication port 7e2 by fitting the first discharge flow path AE1 into the second discharge land AE1.
- the discharge channel AE2 is opened.
- the discharge fluid flowing from the first output port A1 to the first discharge port E1 is indicated by an arrow in FIG.
- the inside of the first discharge land 4c and the first discharge packing 10c passes through the first discharge communication port 7e1 to the discharge port E1, and also, as shown by an arrow b in FIG.
- the first discharge land 4c and the upper half of the first discharge packing 10c are bypassed and flow into the enlarged hole 6a, and the outside of the first discharge land 4c and the first discharge packing 10c ( From the rear side), it goes to the discharge port E1 through the lower concave groove 9 and the first discharge communication port 7e1.
- the upper groove 8 and the lower groove 8 are formed so that the flow rate of the discharge fluid is increased as compared with the case where an annular recess is formed at the position of the discharge port as in a known spool valve shown in FIG. 9, that is, the depth and groove width of the upper groove 8 and the lower groove 9 are formed to have a size necessary for increasing the flow rate.
- the sum of the discharge flow rates is larger than the case where an annular recess is formed at the position of the discharge port as in the known spool valve shown in FIG. This is the same when the second discharge land 4d and the second discharge packing 10d open the second discharge channel AE2.
- annular recess as formed in a known spool valve is not formed.
- the hole surface 6 is continuous in the direction of the axis L over the entire length of the valve hole 6 without interruption even at the positions of the communication ports 7p, 7a1, 7a2, 7e1, 7e2.
- the packings 10a, 10b, 10c, and 10d are in a state where at least a part thereof is in contact with the hole surface of the valve hole 6 and is guided by the hole surface regardless of the switching position.
- the packing does not bite or fall off as occurs in a known spool valve having an annular recess. Further, after casting the valve body 5, there is no need to perform a process of forming an annular recess at the positions of the communication ports 7p, 7a1, 7a2, 7e1, and 7e2, so that the valve body 5 is easily manufactured. .
- the spool 4 is not provided with a guide land for guiding the sliding of the spool as is formed on the spool of the known spool valve shown in FIG. Since the pilot pistons 11 and 12 are concentrically connected and supported by the pilot pistons 11 and 12, the switching operation of the spool 4 is performed smoothly, and a malfunction due to the inclination of the spool 4 does not occur. .
- the pressure fluid When the pressure fluid is discharged from the output ports A1 and A2 through the discharge ports E1 and E2, a part of the pressure fluid flows to the outside through a gap between the screw insertion holes 31a and 31b and the fixed screw 32. It may leak, but in order to completely stop the leak, it is sufficient to seal the gap.
- the screw insertion holes 31a and 31b When the spool valve 1 is not mounted on the manifold 40, the screw insertion holes 31a and 31b may be closed with plugs or the like.
- FIGS. 9 to 12 show a second embodiment of the spool valve according to the present invention.
- the structure of the enlarged holes 6a at both ends of the valve hole 6, and the recess 6c is formed at a position where the input port P and the output ports A1 and A2 communicate with the valve hole 6.
- the structure is different from the spool valve 1 of the first embodiment.
- the enlarged hole 6a of the spool valve 1A will be described.
- the enlarged hole 6a on the first end 5a side of the valve body 6 is described, but the structure of the enlarged hole 6a on the second end 5b side of the valve body 6 is the same. Therefore, regarding the enlarged hole 6a on the second end 5b side, the first end 5a, the first discharge port E1, the first discharge communication port 7e1, the first discharge flow path AE1, and the first discharge
- the land 4c and the first discharge packing 10c are respectively connected to the second end 5b, the second discharge port E2, the second discharge communication port 7e2, the second discharge passage AE2, the second discharge land 4d, and the second discharge packing 10d. Just read it.
- the upper concave groove 8 has a horizontally long portion 8e having a slightly larger groove width W1 than the diameter D of the valve hole 6, and a vertically long portion 8f rising upward from a part of the horizontally long portion 8e.
- the lower groove 9 has left and right side walls 9a, 9b and a flat groove bottom wall 9c as a whole, and the lower groove 9 has one side wall 9b.
- a protruding wall portion 9e projecting into the groove 9 is formed to extend in the direction of the axis L.
- the groove width (maximum groove width) W1 of the upper groove 8 and the groove width (maximum groove width) W2 of the lower groove 9 are equal to each other, and the depth H2 of the lower groove 9 from the hole surface portion 6b is as described above. It is deeper than the depth H1 of the upper concave groove 8 from the hole surface portion 6b.
- the groove bottom wall 9c of the lower concave groove 9 extends to a position completely crossing the entire first discharge port E1 beyond the position of the first discharge flow path AE1, and the inner end of the groove bottom wall 9c.
- the first discharge port E1 communicates with the portion through a first discharge communication port 7e1.
- a pair of the hole surface portions 6b, 6b, each of which is a part of the hole surface of the valve hole 6, is connected to the enlarged discharge hole AE1 from a position connected to the first discharge channel AE1. It extends in the direction of the axis L up to the intermediate position, and the hole portions 6b, 6b are not formed in a range from the intermediate position to the first end 5a of the valve body 5.
- the upper groove 8 and the lower groove 9 are continuous with each other, and the valve hole 6 is completely absorbed therein. Accordingly, in this range, there is no boundary between the valve hole 6, the upper groove 8, and the lower groove 9.
- the range in which the hole surface portions 6b, 6b are formed in the enlarged hole 6a is a range in which the first discharge land 4c and the first discharge packing 10c are displaced for opening and closing the first discharge channel AE1. In this range, the first discharge packing 10c is guided by the hole surface portions 6b, 6b.
- annular recesses 6c are formed at positions where the input port P communicates with the valve hole 6 and at positions where the output ports A1 and A2 communicate with the valve hole 6, respectively.
- the input port P and the output ports A1 and A2 communicate with the recess 6c via the input communication port 7p and the output communication ports 7a1 and 7a2, respectively.
- No recess is formed at a position where the discharge ports E1 and E2 communicate with the valve hole 6.
- the spool valve 1B is also different from the spool valve of the first embodiment in that the spool valve 1B is configured to be connected to another spool valve having the same configuration. That is, a total of two connecting holes 50 penetrating the valve body 5 in the width direction are formed in the valve body 5 at a portion between the input port P and the discharge ports E1 and E2, and the connection holes 50 are provided in the width direction.
- the valve assembly can be formed by fixing a plurality of contacting spool valves 1A with a screw rod and a nut (not shown) inserted into the connection hole 50. Therefore, the screw insertion holes 31a and 31b formed in the valve body 5 of the spool valve 1 of the first embodiment are not formed in the valve body 5.
- the spool valve 1B is also similar to the spool valve 1B in that the connection holes 11c and 12c formed in the pilot pistons 11 and 12 for fitting the cylindrical connection portions 4e and 4f at the ends of the spool 4 are circular. This is different from the spool valve 1 of the first embodiment.
- Reference numeral 51 in the drawing denotes an air release hole for releasing air in the connection holes 11c and 12c when the connection portions 4e and 4f are inserted into the connection holes 11c and 12c.
- the first pilot piston 11 and the first piston holder 13 of the spool valve 1B are provided with a guide hole 27 and a guide formed in the first pilot piston 11 and the first piston holder 13 of the spool valve 1 of the first embodiment. Shaft 28 is not formed.
- the configuration of the spool valve 1A of the second embodiment other than the configuration described above is substantially the same as the configuration of the spool valve 1 of the first embodiment. For this reason, the same components as those of the spool valve 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
- two output ports A1 and A2 are provided on an upper surface of the valve body 5, and an input port P and discharge ports E1 and E2 are provided on a lower surface of the valve body 5.
- all ports P, E1, E2, A1, A2 may be provided on the lower surface of the valve body 5.
- the spool valves 1 and 1A of the above embodiment are single pilot type spool valves having one pilot valve 3, but the spool valve of the present invention is a double pilot type spool valve having two pilot valves 3. It may be.
- the double pilot type spool valve is provided at the second end 5b of the valve body 5 instead of the second piston holder 15 and the second pilot piston 12 at the first end 5a of the valve body 5. It can be obtained by attaching the same components as the attached first piston holder 13, first pilot piston 11, and pilot valve 3.
- the spool valves 1 and 1A of the embodiment are five-port valves, but the present invention can be applied to three-port valves or four-port valves.
- Valve body 6 Valve hole 6a Enlarged hole 6b Hole surface portion 8 Upper concave groove 9 Lower concave groove 10a First output packing 10b Second output packing 10c First discharge packing 10d Second discharge packing 11 First pilot piston 11c Connection hole 12 Second pilot piston 12c Connection hole 13th 1 piston holder 15 second piston holder P input port A1 first output port A2 second output port E1 first discharge port E2 second discharge port PA1 first output flow path PA2 second output flow path AE1 first discharge flow path AE2 Second discharge channel L axis The groove width of the groove width W2 bottom groove diameter W1 upper groove of D valve hole
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Abstract
排出ポートから排出される排出流体の流量を拡大したスプール弁を得る。スプール(4)が収容された弁孔(6)の端部に、上部凹溝(8)及び下部凹溝(9)を形成することにより拡大孔部(6a)を形成し、前記下部凹溝(9)は排出ポート(E1,E2)に連通しており、前記スプール(4)は、出力ポート(A1,A2)と排出ポート(E1,E2)とを結ぶ排出流路(AE1,AE2)を開閉する排出ランド(4c,4d)及び排出パッキン(10c,10d)を有し、該スプール(4)の変位により前記排出ランド(4c,4d)及び排出パッキン(10c,10d)が前記排出流路(AE1,AE2)を開放したとき、該排出ランド(4c,4d)及び排出パッキン(10c,10d)が前記拡大孔部(6a)の内部に位置することにより、前記排出流路(AE1,AE2)と排出ポート(E1,E2)とが前記拡大孔部(6a)を通じて相互に連通する。
Description
本発明は、弁孔内を摺動するスプールによって複数のポート間の流路を開閉するスプール弁に関するものである。
弁孔内を摺動するスプールによって複数のポート間の流路を開閉するスプール弁は、例えば特許文献1や特許文献2等に開示されているように、周知である。
従来のスプール弁は、通常、図13に示すような構成を備えている。このスプール弁は5ポート弁であって、複数のポートP,A1,A2,E1,E2を有する弁ボディ100の内部に、前記ポートP,A1,A2,E1,E2に連通する弁孔101を有し、該弁孔101内に、スプール102が軸線L方向に摺動自在に収容されている。前記弁ボディ100の一端及び他端には、ピストンホルダー103,104が取り付けられ、各ピストンホルダー103,104の内部にそれぞれパイロットピストン105,106が収容されており、電磁パイロット弁107で前記パイロットピストン105,106に交互にパイロット流体を作用させることにより、該パイロットピストン105,106を介して前記スプール102が駆動される。
前記スプール102には、隣り合うポート間の流路を開閉するための複数(4個)の開閉用ランド102aと、前記スプール102を安定的に摺動させるための複数のガイド用ランド102bとが形成され、前記開閉用ランド102aの外周にはスプールパッキン108が取り付けられ、前記ガイド用ランド102bの外周には、ガイドリング109とチェックシール110とが取り付けられている。スプール102の両端に形成された前記ガイド用ランド102bは、前記弁孔101の端部を閉鎖するため閉鎖用ランドを兼ねるものである。
また、前記複数のポートP,A1,A2,E1,E2がそれぞれ弁孔101に連通する位置には、該弁孔101の直径より大きい直径を有する環状のリセス111が形成され、該リセス111を介して各ポートP,A1,A2,E1,E2が前記弁孔101に連通している。
一般に、この種のスプール弁においては、例えばエアシリンダ等のアクチュエータを効率良く駆動するために、該スプール弁内を流れる制御流体(エア)の流量を拡大することが強く要求されており、特に、前記アクチュエータからスプール弁を通じて排出されるエアの排出流量を拡大することにより、スムーズな排気を実現して排気圧を抑制し、それによって前記アクチュエータを効率良く制御することが望まれている。
このため、前記従来のスプール弁においては、各ポートP,A1,A2,E1,E2が弁孔101に連通する部分に環状のリセス111を形成し、それによってエア流量の増量を図っていたが、該リセス111の径(深さ)が弁ボディ100の横幅等によって制約されることが多いため、該リセスの径を拡大することによってエア流量の増量を図るのには限界があった。
このような問題は、前記5ポート弁以外の4ポート弁や3ポート弁等においても同様である。
このような問題は、前記5ポート弁以外の4ポート弁や3ポート弁等においても同様である。
本発明の技術的課題は、排出ポートが弁孔に連通する部分に、従来のような環状のリセスを形成することなく、該排出ポートから排出される流体の排出流量を拡大させることができるようにした、簡単で合理的な設計構造を備えたスプール弁を得ることにある。
前記課題を解決するため、本発明のスプール弁は、高さと幅と長さとを有する弁ボディと、該弁ボディの高さ方向の一端面又は両端面に開口する複数のポートと、前記弁ボディの内部を該弁ボディの長さ方向に延びる弁孔と、該弁孔の内部に該弁孔の軸線方向に変位自在なるように収容されたスプールと、該スプールをパイロットピストンを介して駆動するパイロット弁とを有している。
前記複数のポートは、入力ポート、出力ポート、及び排出ポートであって、各ポートはそれぞれ前記弁孔に連通し、前記排出ポートは、前記出力ポートより弁ボディの端部側に配設されており、前記弁ボディの長さ方向の両端部のうち前記排出ポートが設けられている側の端部においては、前記弁孔の上下相対する位置に、該弁孔の断面積を弁ボディの高さ方向に拡大するための上部凹溝及び下部凹溝が、前記弁ボディの端部から前記排出ポートの位置まで形成されることにより、前記弁孔の端部に拡大孔部が形成され、該拡大孔部は、前記下部凹溝を通じて前記排出ポートに連通しており、前記スプールは、前記入力ポートと出力ポートとを結ぶ出力流路を開閉する出力ランド及び出力パッキンと、前記出力ポートと排出ポートとを結ぶ排出流路を開閉する排出ランド及び排出パッキンとを有し、前記スプールの変位により前記排出ランド及び排出パッキンが前記排出流路を開放したとき、該排出ランド及び排出パッキンが前記拡大孔部の内部に位置することにより、前記排出流路と排出ポートとが前記拡大孔部を通じて相互に連通する。
前記複数のポートは、入力ポート、出力ポート、及び排出ポートであって、各ポートはそれぞれ前記弁孔に連通し、前記排出ポートは、前記出力ポートより弁ボディの端部側に配設されており、前記弁ボディの長さ方向の両端部のうち前記排出ポートが設けられている側の端部においては、前記弁孔の上下相対する位置に、該弁孔の断面積を弁ボディの高さ方向に拡大するための上部凹溝及び下部凹溝が、前記弁ボディの端部から前記排出ポートの位置まで形成されることにより、前記弁孔の端部に拡大孔部が形成され、該拡大孔部は、前記下部凹溝を通じて前記排出ポートに連通しており、前記スプールは、前記入力ポートと出力ポートとを結ぶ出力流路を開閉する出力ランド及び出力パッキンと、前記出力ポートと排出ポートとを結ぶ排出流路を開閉する排出ランド及び排出パッキンとを有し、前記スプールの変位により前記排出ランド及び排出パッキンが前記排出流路を開放したとき、該排出ランド及び排出パッキンが前記拡大孔部の内部に位置することにより、前記排出流路と排出ポートとが前記拡大孔部を通じて相互に連通する。
本発明のスプール弁は、前記拡大孔部の内側面に、前記上部凹溝と下部凹溝との間に、前記弁孔の孔面の一部からなる一対の孔面部分が、前記軸線を挟んで相対するように介在し、前記排出ランド及び排出パッキンが前記排出流路の開閉のために変位するとき、前記排出パッキンが前記孔面部分に接触してガイドされるように構成されていても良い。
この場合、前記一対の孔面部分は、前記拡大孔部内の、少なくとも前記排出ランド及び排出パッキンが前記排出流路の開閉のために変位する範囲に形成されていれば良い。
この場合、前記一対の孔面部分は、前記拡大孔部内の、少なくとも前記排出ランド及び排出パッキンが前記排出流路の開閉のために変位する範囲に形成されていれば良い。
本発明のスプール弁においては、前記上部凹溝及び下部凹溝の溝幅が互いに等しく、且つ、該溝幅は前記弁孔の直径より大きいことが望ましい。
また、本発明のスプール弁においては、前記弁ボディの前記拡大孔部が形成されている側の端部にピストンホルダーが取り付けられ、該ピストンホルダーの内部に前記パイロットピストンが収容され、該パイロットピストンの一部は前記拡大孔部内に進入しており、前記スプールの端部には、前記排出ランドに隣接する位置に、前記拡大孔部の内部に突き出すように連結部が形成され、該連結部を介して前記スプールが前記パイロットピストンに連結されていることが望ましい。
この場合、前記連結部は、軸線に沿って延びる連結軸からなり、前記パイロットピストンには連結孔が形成され、該連結孔内に前記連結軸を嵌合させることにより、前記スプールと前記パイロットピストンとが同心状に連結されていることが好ましい。
この場合、前記連結部は、軸線に沿って延びる連結軸からなり、前記パイロットピストンには連結孔が形成され、該連結孔内に前記連結軸を嵌合させることにより、前記スプールと前記パイロットピストンとが同心状に連結されていることが好ましい。
また、本発明の一つの具体的な構成態様によれば、前記スプール弁は5ポート弁であって、1つの入力ポートと、2つの出力ポートと、2つの排出ポートとを有し、前記2つの排出ポートは、前記弁ボディの一端側と他端側とにそれぞれ1つずつ形成され、前記拡大孔部及び排出ポートは、前記弁孔の一端側及び他端側にそれぞれ形成され、前記排出ランド、排出パッキン、及びパイロットピストンは、前記スプールの一端側及び他端側にそれぞれ設けられている。
この場合、前記弁ボディの外部形状及び内部形状は、前記入力ポートの中心を通る中心軸に対して軸対称であることが好ましい。
この場合、前記弁ボディの外部形状及び内部形状は、前記入力ポートの中心を通る中心軸に対して軸対称であることが好ましい。
本発明のスプール弁は、弁孔の端部に、該弁孔の断面積を弁ボディの高さ方向に拡大するための上部凹溝及び下部凹溝を形成することにより拡大孔部を形成し、出力ポートからの排出流体をこの拡大孔部を通じて排出ポートから排出するようにしたので、弁ボディの横幅が小さいために排出ポートの位置に深さの大きいリセスを形成することができないような場合であっても、排出流体の流量の拡大を図ることができる。
図1-図8は本発明に係るスプール弁の第1実施形態を示すものである。このスプール弁1は、同様の構成を備えた他のスプール弁と共に、マニホールド40上にガスケット41を介して搭載することにより、マニホールドバルブとして構成されている。
図1に示すように、前記スプール弁1は、5ポート弁であって、流路を開閉するためのスプール4を内蔵した主弁部2と、前記スプール4を駆動する電磁操作式のパイロット弁3とを有している。このスプール弁1で制御する圧力流体は圧縮空気である。
前記主弁部2の弁ボディ5は、四角いブロック形をしていて、高さ(図1の上下方向)と長さ(図1の左右方向)と幅(図1の紙面に垂直な方向)とを有している。該弁ボディ5の高さ方向の下面及び上面には、入力用、出力用、排気用の5つのポートP,A1,A2,E1,E2が、該弁ボディ5の長さ方向に並べて形成されている。具体的に説明すると、図8も参照して、前記弁ボディ5の下面には、中央の入力ポートPと、該入力ポートPの両側に位置する第1排出ポートE1及び第2排出ポートE2とが設けられ、前記弁ボディ5の上面には、第1出力ポートA1及び第2出力ポートA2が設けられている。前記弁ボディ5は、アルミニウム合金によって鋳造されたものである。
前記弁ボディ5の内部には、該弁ボディ5を第1端5aから反対側の第2端5bまで水平に貫通する円形の弁孔6が設けられ、該弁孔6の内部に、前記スプール4が、該弁孔6の軸線Lに沿って摺動自在なるように収容されている。前記弁孔6の直径D(図4参照)は、該弁孔6の全長にわたって一定である。
前記弁孔6と、前記5つのポートP,A1,A2,E1,E2とは、該弁孔6の孔面に開口する5つの連通口7p,7a1,7a2,7e1,7e2の一つ一つを通じて相互に連通している。
即ち、前記弁孔6の下半周側においては、該弁孔6の軸線L方向の中央位置に、前記入力ポートPに連通する入力連通口7pが開口し、該入力連通口7pの一側に、前記第1排出ポートE1に連通する第1排出連通口7e1が開口し、前記入力連通口7pの他側に、前記第2排出ポートE2に連通する第2排出連通口7e2が開口している。
また、前記弁孔6の上半周側においては、前記入力連通口7pと第1排出連通口7e1との間の位置に、前記第1出力ポートA1に連通する第1出力連通口7a1が開口し、前記入力連通口7pと第2排出連通口7e2との間の位置に、前記第2出力ポートA2に連通する第2出力連通口7a2が開口している。
即ち、前記弁孔6の下半周側においては、該弁孔6の軸線L方向の中央位置に、前記入力ポートPに連通する入力連通口7pが開口し、該入力連通口7pの一側に、前記第1排出ポートE1に連通する第1排出連通口7e1が開口し、前記入力連通口7pの他側に、前記第2排出ポートE2に連通する第2排出連通口7e2が開口している。
また、前記弁孔6の上半周側においては、前記入力連通口7pと第1排出連通口7e1との間の位置に、前記第1出力ポートA1に連通する第1出力連通口7a1が開口し、前記入力連通口7pと第2排出連通口7e2との間の位置に、前記第2出力ポートA2に連通する第2出力連通口7a2が開口している。
前記連通口7p,7a1,7a2,7e1,7e2は、全てが非円形をしている。このうち、入力連通口7p、第1出力連通口7a1、及び第2出力連通口7a2は、図4及び図7から明らかなように、前記弁孔6の円周の一部分に形成されており、該連通口7p,7a1,7a2が前記弁孔6の円周方向に開口する範囲は、該弁孔6の全円周の1/2以下である。換言すれば、前記連通口7p,7a1,7a2の前記軸線Lと直交する方向の口径Xは、前記弁孔6の直径D以下である。また、前記連通口7p,7a1,7a2の前記軸線Lに沿う方向の口径Yは、前記弁孔6の直径Dの1/2以上であるが、該弁孔6の直径D以下であることが望ましい。
一方、前記第1排出連通口7e1及び第2排出連通口7e2は、次のように形成されている。即ち、図2、図3及び図5から明らかなように、前記弁ボディ5の前記第1端5a側及び第2端5b側においては、前記弁孔6の孔径を弁ボディ5の上下方向に拡大するための一対の凹溝8,9、即ち上部凹溝8及び下部凹溝9が、該弁孔6の上下相対する位置に、前記弁ボディ5の端部から前記第1排出ポートE1及び第2排出ポートE2が形成されている位置に至るまで、前記弁孔6に沿ってそれぞれ形成されており、前記弁孔6の前記下部凹溝9が形成されている部分に、前記第1排出連通口7e1及び第2排出連通口7e2がそれぞれ開設されている。つまり、前記弁孔6の両端部に、該弁孔6と前記上部凹溝8及び下部凹溝9とからなる拡大孔部6aがそれぞれ形成されていて、該拡大孔部6aが、前記第1排出連通口7e1及び第2排出連通口7e2を通じて前記第1排出ポートE1及び第2排出ポートE2にそれぞれ連通している。
より詳しく説明すると、前記弁ボディ5の第1端5a側において、前記上部凹溝8及び下部凹溝9は、前記第1出力ポートA1と第1排出ポートE1とを結ぶ第1排出流路AE1に隣接する位置まで延在し、前記下部凹溝9の内端部に、平面視形状が四角形である前記第1排出連通口7e1が、四角形の一辺を前記第1排出流路AE1に隣接させるようにして形成されている。
同様に、前記弁ボディ5の第2端5b側において、前記上部凹溝8及び下部凹溝9は、前記第2出力ポートA2と第2排出ポートE2とを結ぶ第2排出流路AE2に隣接する位置まで延在し、前記下部凹溝9の内端部に、平面視形状が四角形である前記第2排出連通口7e2が、四角形の一辺を前記第2排出流路AE2に隣接させるようにして形成されている。
同様に、前記弁ボディ5の第2端5b側において、前記上部凹溝8及び下部凹溝9は、前記第2出力ポートA2と第2排出ポートE2とを結ぶ第2排出流路AE2に隣接する位置まで延在し、前記下部凹溝9の内端部に、平面視形状が四角形である前記第2排出連通口7e2が、四角形の一辺を前記第2排出流路AE2に隣接させるようにして形成されている。
前記上部凹溝8は、図5に弁ボディ5の第1端5a側について示すように、互いに平行する左右の側壁8a,8bと、前記弁孔6と同心の円弧状をした溝底壁8cとを有しており、該上部凹溝8の溝幅W1は、前記弁孔6の直径D(図4参照)より僅かに小さく、また、該上部凹溝8を前記弁孔6に連通させる開口部8dの開口幅は、前記上部凹溝8の溝幅W1に等しい。この場合、前記開口部8dの開口幅W1は、流路断面積をできるだけ大きくするため、前記弁孔6の直径Dの1/2より大きいことが望ましく、より望ましくは直径Dの8割以上であることであり、図示した例では、直径Dの約9割程に形成されている。
一方、前記下部凹溝9は、互いに平行する左右の側壁9a,9bと、平面状をした溝底壁9cとを有している。
前記左右の側壁9a,9bのうち一方の側壁9aは、前記上部凹溝8の一方の側壁8aと同一面上にあるが、他方の側壁9bは、前記上部凹溝8の他方の側壁8bより弁ボディ5の側面5cに近い位置にある。従って、該下部凹溝9の溝幅W2は、前記上部凹溝8の溝幅W1より広い。しかし、前記下部凹溝9を前記弁孔6に連通させる開口部9dの開口幅は、前記上部凹溝8の開口部8dの開口幅W1と等しい。
前記左右の側壁9a,9bのうち一方の側壁9aは、前記上部凹溝8の一方の側壁8aと同一面上にあるが、他方の側壁9bは、前記上部凹溝8の他方の側壁8bより弁ボディ5の側面5cに近い位置にある。従って、該下部凹溝9の溝幅W2は、前記上部凹溝8の溝幅W1より広い。しかし、前記下部凹溝9を前記弁孔6に連通させる開口部9dの開口幅は、前記上部凹溝8の開口部8dの開口幅W1と等しい。
この結果、前記上部凹溝8の開口部8dと下部凹溝9の開口部9dとの間に、前記弁孔6の孔面の一部からなる一対の孔面部分6b,6bが、軸線Lを挟んで互いに相対するように介在しており、図1及び図2に示すように排出ランド4c,4d及び排出パッキン10c,10dが前記排出流路AE1,AE2を開閉するとき、前記排出パッキン10c,10dが、前記孔面部分6b,6bに接触してガイドされる。
また、前記下部凹溝9の溝底壁9cは、前記弁ボディ5の端部から前記第1排出連通口7e1及び第2排出連通口7e2の端部に達するまで前記軸線Lと平行に延びたあと、前記軸線Lに近づく方向に傾斜し、そのあと、前記第1排出連通口7e1及び第2排出連通口7e2の中央付近で再び前記軸線Lと平行するように向きを変え、そのまま前記第1排出流路AE1及び第2排出流路AE2まで達している。従って、前記下部凹溝9は、前記第1排出連通口7e1及び第2排出連通口7e2の位置で、前記軸線Lと平行(水平)をなす開口部分mと、前記弁孔6の端部側に向けて次第に前記軸線Lから遠ざかる方向に傾斜する開口部分nとを有することになる。
図1において、前記弁ボディ5の外部形状及び内部形状は、前記入力ポートPの中心を通って前記軸線Lと直交する中心軸に対して軸対称をなしている。
図1において、前記弁ボディ5の外部形状及び内部形状は、前記入力ポートPの中心を通って前記軸線Lと直交する中心軸に対して軸対称をなしている。
前記スプール4は、図1から明らかなように、前記ポートP,A1,A2,E1,E2の隣り合うもの同士を結ぶ流路を開閉するための複数のランド4a,4b,4c,4dと、各ランド4a,4b,4c,4dの外周にそれぞれ取り付けられたパッキン10a,10b,10c,10dとを有している。具体的に説明すると、前記スプール4は、前記入力ポートP(入力連通口7p)と第1出力ポートA1(第1出力連通口7a1)とを結ぶ第1出力流路PA1を開閉する第1出力ランド4a及び第1出力パッキン10aと、前記入力ポートP(入力連通口7p)と第2出力ポートA2(第2出力連通口7a2)とを結ぶ第2出力流路PA2を開閉する第2出力ランド4b及び第2出力パッキン10bと、前記第1出力ポートA1(第1出力連通口7a1)と第1排出ポートE1(第1排出連通口7e1)とを結ぶ前記第1排出流路AE1を開閉する第1排出ランド4c及び第1排出パッキン10cと、前記第2出力ポートA2(第2出力連通口7a2)と第2排出ポートE2(第2排出連通口7e2)とを結ぶ前記第2排出流路AE2を開閉する第2排出ランド4d及び第2排出パッキン10dとを有している。
前記スプール4の軸線L方向の一端には、第1パイロットピストン11を連結するための第1連結部4eが形成されている。この第1連結部4eは、円柱状をした連結軸からなるもので、該第1連結部4eが、前記第1排出ランド4cに隣接する位置に、該スプール4と同心をなすように延出している。
また、前記スプール4の軸線L方向の他端には、第2パイロットピストン12を連結するための第2連結部4fが形成されている。この第2連結部4fは、円柱状をした連結軸からなるもので、該第2連結部4fが、前記第2排出ランド4dに隣接する位置に、該スプール4と同心をなすように延出している。
前記連結部4e,4fの直径は、隣り合うランド間に介在する軸部4gの直径と同径である。また、前記連結部4e,4fを含む前記スプール4の長さは、前記弁孔6の長さより短く、且つ、該スプール4がどのような切換位置にあっても該スプール4の一端及び他端が前記弁孔6の外部に突出しないような長さである。
また、前記スプール4の軸線L方向の他端には、第2パイロットピストン12を連結するための第2連結部4fが形成されている。この第2連結部4fは、円柱状をした連結軸からなるもので、該第2連結部4fが、前記第2排出ランド4dに隣接する位置に、該スプール4と同心をなすように延出している。
前記連結部4e,4fの直径は、隣り合うランド間に介在する軸部4gの直径と同径である。また、前記連結部4e,4fを含む前記スプール4の長さは、前記弁孔6の長さより短く、且つ、該スプール4がどのような切換位置にあっても該スプール4の一端及び他端が前記弁孔6の外部に突出しないような長さである。
このように、前記スプール4には、流路を開閉するためのランド4a,4b,4c,4dとパッキン10a,10b,10c,10dとが形成されているだけで、図13に示す公知のスプール弁のスプールの両端に形成されているような、該スプールの切換動作をガイドするためのガイド用ランドは形成されていない。このため、公知のスプール弁に比べ、前記スプール4及び弁孔6の軸線L方向の長さは短く、前記ガイド用ランドに取り付けるガイドリングやチェックシール等の部品も不要である。
前記弁ボディ5の第1端5aには、略矩形のブロックからなるPBT(ポリブチレンテレフタレート)製の第1ピストンホルダー13が取り付けられ、該第1ピストンホルダー13の内部の第1ピストン室14内に、前記第1パイロットピストン11が、軸線L方向に摺動自在なるように収容されている。
また、前記弁ボディ5の第2端5bには、略矩形のブロックからなるPBT製の第2ピストンホルダー15が取り付けられ、該第2ピストンホルダー15の内部の第2ピストン室16内に、前記第1パイロットピストン11より小径の前記第2パイロットピストン12が、軸線L方向に摺動自在なるように収容されている。
また、前記弁ボディ5の第2端5bには、略矩形のブロックからなるPBT製の第2ピストンホルダー15が取り付けられ、該第2ピストンホルダー15の内部の第2ピストン室16内に、前記第1パイロットピストン11より小径の前記第2パイロットピストン12が、軸線L方向に摺動自在なるように収容されている。
図2及び図3に詳細に示すように、前記弁ボディ5と前記第1ピストンホルダー13及び第2ピストンホルダー15とを、前記弁孔6と第1ピストン室14及び第2ピストン室16とが同心をなすように位置決めした状態で連結するため、前記弁ボディ5の第1端5a及び第2端5bには、前記弁孔6より大径の第1嵌合孔17a及び第2嵌合孔17bが、前記弁孔6と同心状に形成されている。
これに対し、前記第1ピストンホルダー13及び第2ピストンホルダー15には、前記第1ピストン室14及び第2ピストン室16を取り囲む環状の第1嵌合部18a及び第2嵌合部18bが、前記第1嵌合孔17a及び第2嵌合孔17bと同心状に形成されている。そして、前記嵌合部18a,18bを前記嵌合孔17a,17b内に嵌合した状態で、前記第1ピストンホルダー13及び第2ピストンホルダー15が、不図示の連結螺子で前記弁ボディ5にそれぞれ連結されている。
前記第1嵌合孔17aの直径と第2嵌合孔17bの直径とは互いに等しく、また、前記第1嵌合部18aの外径と第2嵌合部18bの外径も互いに等しい。
前記第1パイロットピストン11は、前記第1ピストン室14内にシール部材20を介して嵌合するピストン本体11aと、該ピストン本体11aの端面から突出して前記拡大孔部6aの内部に進入する連結筒部11bとを有し、該連結筒部11bの内部に矩形の連結孔11cが、前記スプール4と同心状に形成されている。そして、該連結孔11cの内部に前記スプール4の一端の第1連結部4eを嵌合させることにより、該第1パイロットピストン11が、前記スプール4の一端に、互いに同心をなすように連結されている。前記連結孔11cを矩形にした理由は、該連結孔11c内に前記連結部4eを嵌合させる際に、空気を逃がし易くすることによって嵌合を容易にするためである。
前記第1ピストン室14の内部には、前記ピストン本体11aの背面側に第1パイロット室14aが形成されると共に、前記ピストン本体11aの前面側に第1開放室14bが形成されている。前記第1パイロット室14aは、パイロット通孔22、手動操作部23及びパイロット弁3、不図示のパイロット通孔、弁ボディ5のパイロット流体導入口24(図1参照)を通じて、前記入力ポートPに連通している。一方、前記第1開放室14bは、前記弁孔6の前記拡大孔部6aに連通することにより、前記第1排出連通口7e1を通じて、前記第1排出ポートE1に常時連通している。
また、前記第1パイロットピストン11の背面中央には、ガイド孔27が形成され、このガイド孔27の内部に、前記第1ピストンホルダー13に形成されたガイド軸28が嵌合し、このガイド軸28により、前記第1パイロットピストン11がガイドされる。
前記パイロット流体導入口24は、前記弁孔6の孔面の、前記入力連通口7pと対向する位置に形成され、弁孔6を介して前記入力ポートPに常時連通している。
一方、前記第2パイロットピストン12は、前記第2ピストン室16内にシール部材25を介して嵌合するピストン本体12aと、該ピストン本体12aの端面から突出して前記拡大孔部6aの内部に進入する連結筒部12bとを有し、該連結筒部12bの内部に矩形の連結孔12cが、前記スプール4と同心状に形成されている。そして、該連結孔12cの内部に前記スプール4の他端の第2連結部4fを嵌合させることにより、該第2パイロットピストン12が、前記スプール4の他端に、互いに同心をなすように連結されている。
前記第2ピストン室16の内部には、前記ピストン本体12aの背面側に第2パイロット室16aが形成されると共に、前記ピストン本体12aの前面側に第2開放室16bが形成されている。そして、前記第2パイロット室16aは、パイロット供給孔26から、不図示のパイロット通孔を介して前記パイロット流体導入口24に連通することにより、前記入力ポートPからのパイロット流体が常時流入するようになっている。一方、前記第2開放室16bは、前記弁孔6の拡大孔部6aから、前記第2排出連通口7e2を通じて、前記第2排出ポートE2に常時連通している。
また、前記第2パイロットピストン12の背面中央には、ガイド孔29が形成され、このガイド孔29の内部に、前記第2ピストンホルダー15に形成されたガイド軸30が嵌合し、このガイド軸30により、前記第2パイロットピストン12がガイドされる。
前記パイロット弁3は3ポート弁であり、該パイロット弁3に通電すると、前記第1パイロット室14aに、前記入力ポートPからのパイロット流体が供給され、該パイロット弁3を非通電にすると、前記第1パイロット室14aからパイロット流体が排出される。
前記手動操作部23は、停電時やメンテナンス時等に、前記パイロット弁3に通電したときと同じ動作状態を手動操作で実現させるものであって、操作軸23aを押し下げることにより、パイロット流体が前記第1パイロット室14aに供給されるように構成されている。しかし、該手動操作部23の構成及び作用は周知であるので、ここでの詳細な説明は省略することとする。
また、前記スプール弁1をマニホールド40に搭載するため、前記弁ボディ5の第1端5a及び第2端5bには、図2、図7に示すように、固定螺子32を挿入するための第1螺子挿入孔31a及び第2螺子挿入孔31bが、前記弁孔6を挟んで互いに反対側の位置に、該弁ボディ5を高さ方向に貫通するように一つずつ形成されている。
前記螺子挿入孔31a,31bが形成されている位置は、前記弁孔6の端部の前記拡大孔部6aが形成されている位置であり、このような位置に前記螺子挿入孔31a,31bが、前記弁孔6と交叉するように形成されている。
前記螺子挿入孔31a,31bが形成されている位置は、前記弁孔6の端部の前記拡大孔部6aが形成されている位置であり、このような位置に前記螺子挿入孔31a,31bが、前記弁孔6と交叉するように形成されている。
より具体的に説明すると、前記第1螺子挿入孔31aは、前記第1排出パッキン10cが前記第1出力連通口7a1と第1排出連通口7e1とを結ぶ第1排出流路AE1を遮断する位置よりも弁孔6の外側寄りの位置に、該第1螺子挿入孔31aの一部と前記弁孔6の一部とが交わるように形成されている。
また、前記第2螺子挿入孔31bは、前記第2排出パッキン10dが前記第2出力連通口7a2と第2排出連通口7e2とを結ぶ第2排出流路AE2を遮断する位置よりも弁孔6の外側寄りの位置に、該第2螺子挿入孔31bの一部と前記弁孔6の一部とが交わるように形成されている。
また、前記第2螺子挿入孔31bは、前記第2排出パッキン10dが前記第2出力連通口7a2と第2排出連通口7e2とを結ぶ第2排出流路AE2を遮断する位置よりも弁孔6の外側寄りの位置に、該第2螺子挿入孔31bの一部と前記弁孔6の一部とが交わるように形成されている。
前記螺子挿入孔31a,31bをこのような位置に設けた結果、前記弁孔6の直径を、前記螺子挿通孔31a,31bと交叉する位置まで拡大することが可能となり、その分、前記流路PA1,PA2,AE1,AE2を流れる制御流体の流量を拡大することが可能である。
また、前記弁ボディ5の幅方向の一方及び他方の側面には、前記螺子挿通孔31a,31bが形成されている位置に、該螺子挿通孔31a,31bに沿って上下方向に延びる突条33が形成されると共に、該突条33に対応する位置に、上下方向に延びる凹溝34が形成されている。
前記突条33及び凹溝34は、複数のスプール弁1をマニホールド40に並べて搭載した際に、隣接するスプール弁1,1の突条33と凹溝34とを嵌合させることにより、前記複数のスプール弁1,1を近接させて配置することができるようにするためのものである。
前記突条33及び凹溝34は、複数のスプール弁1をマニホールド40に並べて搭載した際に、隣接するスプール弁1,1の突条33と凹溝34とを嵌合させることにより、前記複数のスプール弁1,1を近接させて配置することができるようにするためのものである。
前記マニホールド40は、図1に示すように、該マニホールド40の内部を貫通する供給孔42と、該供給孔42の一側及び他側で前記マニホールド40の内部を貫通する第1排出孔43及び第2排出孔44とを有している。前記供給孔42は、該マニホールド40に搭載された各スプール弁1の入力ポートPに分岐孔42aを通じて連通し、前記第1排出孔43は、前記スプール弁1の第1排出ポートE1に分岐孔43aを通じて連通し、前記第2排出孔44は、前記スプール弁1の第2排出ポートE2に分岐孔44aを通じて連通している。
前記構成を有するスプール弁1の動作を説明する。図1は、前記パイロット弁3がオフのときの切換状態を示している。図7の下半部も同様の切換状態を示している。この切換状態では、前記パイロット弁3によって前記第1パイロット室14aのパイロット流体は排出され、前記第2パイロット室16a内にパイロット流体が常に供給されているため、前記スプール4は、前記第2パイロットピストン12に押されて第1切換位置にある。
このとき、前記第1出力ランド4a及び第1出力パッキン10aは、入力ポートPと第1出力ポートA1とを結ぶ第1出力流路PA1内に嵌合することによって該第1出力流路PA1を閉鎖し、前記第2出力ランド4b及び第2出力パッキン10bは、入力ポートPと第2出力ポートA2とを結ぶ第2出力流路PA2から抜け出して前記入力ポートPを跨ぐ位置を占めることによって前記第2出力流路PA2を開放し、前記第1排出ランド4c及び第1排出パッキン10cは、第1出力ポートA1と第1排出ポートE1とを結ぶ第1排出流路AE1から抜け出して前記第1排出連通口7e1を跨ぐ位置を占めることによって前記第1排出流路AE1を開放し、前記第2排出ランド4d及び第2排出パッキン10dは、第2出力ポートA2と第2排出ポートE2とを結ぶ第2排出流路AE2内に嵌合することによって該第2排出流路AE2を閉鎖している。
この状態から、前記パイロット弁3がオンになると、該パイロット弁3によって前記第1パイロット室14aにパイロット流体が供給され、このパイロット流体が、前記第1パイロットピストン11を図1及び図7の右方に向けて押圧するため、該第1パイロットピストン11は、前記第2パイロットピストン12との受圧面積差に基づく作用力によって前進し、前記スプール4を図7の上半部に示す第2切換位置まで変位させる。
これにより、前記第1出力ランド4a及び第1出力パッキン10aは、前記入力ポートPを跨ぐ位置に変位することによって前記第1出力流路PA1を開放し、前記第2出力ランド4b及び第2出力パッキン10bは、前記第2出力流路PA2内に嵌合することによって該第2出力流路PA2を閉鎖し、前記第1排出ランド4c及び第1排出パッキン10cは、前記第1排出流路AE1内に嵌合することによって該第1排出流路AE1を閉鎖し、前記第2排出ランド4d及び第2排出パッキン10dは、前記第2排出連通口7e2を跨ぐ位置に変位することによって前記第2排出流路AE2を開放する。
ここで、前記第1排出ランド4c及び第1排出パッキン10cが前記第1排出流路AE1を開放したとき、前記第1出力ポートA1から第1排出ポートE1に向かう排出流体は、図2に矢印aで示すように、前記第1排出ランド4c及び第1排出パッキン10cの内側から前記第1排出連通口7e1を通って排出ポートE1に向かうほか、同図に矢印bで示すように、前記上部凹溝8を通じて、前記第1排出ランド4c及び第1排出パッキン10cの上半部を迂回して前記拡大孔部6a内に流入し、前記第1排出ランド4c及び第1排出パッキン10cの外側(背面側)から、前記下部凹溝9及び第1排出連通口7e1を通って排出ポートE1に向かう。このとき、前記排出流体の流量が、図9に示す公知のスプール弁のように排出ポートの位置に環状のリセスを形成した場合よりも増量されるように、前記上部凹溝8及び下部凹溝9の断面積、即ち、該上部凹溝8及び下部凹溝9の深さや溝幅等は、流量の増量に必要な大きさに形成されている。このため、排出流量の合計は、図9に示す公知のスプール弁のように排出ポートの位置に環状のリセスを形成した場合に比べて多くなる。このことは、前記第2排出ランド4d及び第2排出パッキン10dが前記第2排出流路AE2を開放したときも同様である。
また、前記弁孔6の前記連通口7p,7a1,7a2,7e1,7e2が開口する部分には、公知のスプール弁に形成されているような環状のリセスが形成されていないため、前記弁孔6の孔面は、前記連通口7p,7a1,7a2,7e1,7e2の位置でも途切れることなく、該弁孔6の全長にわたって軸線L方向に連続している。このため、前記パッキン10a,10b,10c,10dは、どのような切換位置にあっても、少なくとも一部が前記弁孔6の孔面に接触した状態にあり、該孔面にガイドされた状態で切換動作が行われるため、環状のリセスを有する公知のスプール弁で生じるようなパッキンの噛み込みや脱落等が生じない。
更に、前記弁ボディ5を鋳造した後に、前記連通口7p,7a1,7a2,7e1,7e2の位置に環状のリセスを形成する加工を行う必要がないため、前記弁ボディ5の製造が容易である。
更に、前記弁ボディ5を鋳造した後に、前記連通口7p,7a1,7a2,7e1,7e2の位置に環状のリセスを形成する加工を行う必要がないため、前記弁ボディ5の製造が容易である。
また、前記スプール4には、図9に示す公知のスプール弁のスプールに形成されているような、該スプールの摺動を案内するガイド用ランドは形成されていないが、該スプール4の両端に前記パイロットピストン11,12が同心状に連結されていて、該パイロットピストン11,12によって支持されるため、該スプール4の切り換え動作は円滑に行われ、該スプール4の傾き等による誤動作は生じない。
なお、前記圧力流体が出力ポートA1,A2から排出ポートE1,E2を通じて排出されるとき、該圧力流体の一部は、前記螺子挿入孔31a,31bと固定螺子32との間の隙間を通じて外部に漏出することもあるが、その漏出を完全に止める場合は、前記隙間にシールを施せば良い。
また、前記スプール弁1を、マニホールド40に搭載しない場合には、前記螺子挿入孔31a,31bをプラグ等で塞げば良い。
また、前記スプール弁1を、マニホールド40に搭載しない場合には、前記螺子挿入孔31a,31bをプラグ等で塞げば良い。
図9-図12には本発明に係るスプール弁の第2実施形態が示されている。この第2実施形態のスプール弁1Aは、弁孔6の両端の拡大孔部6aの構造と、入力ポートP及び出力ポートA1,A2が弁孔6に連通する位置にリセス6cが形成されている構造とが、前記第1実施形態のスプール弁1と相違している。
先ず、前記スプール弁1Aの拡大孔部6aについて説明する。なお、以下の説明では、弁ボディ6の第1端5a側の拡大孔部6aについて説明しているが、該弁ボディ6の第2端5b側の拡大孔部6aの構造も同じである。このため、該第2端5b側の拡大孔部6aについては、以下の説明中の第1端5a、第1排出ポートE1、第1排出連通口7e1、第1排出流路AE1、第1排出ランド4c、及び第1排出パッキン10cを、それぞれ第2端5b、第2排出ポートE2、第2排出連通口7e2、第2排出流路AE2、第2排出ランド4d、及び第2排出パッキン10dと読み替えれば良い。
前記拡大孔部6aにおいて、上部凹溝8は、弁孔6の直径Dより僅かに溝幅W1が大きい横長部8eと、該横長部8eの一部から上向きに立ち上がった縦長部8fとを有する略凸字形の断面形状を有しており、また、下部凹溝9は、左右の側壁9a,9bと、全体に平坦な溝底壁9cとを有し、一方の側壁9bに、該下部凹溝9内に張り出す突壁部9eが軸線L方向に延在するように形成されている。前記上部凹溝8の溝幅(最大溝幅)W1と下部凹溝9の溝幅(最大溝幅)W2とは互いに等しく、該下部凹溝9の孔面部分6bからの深さH2は前記上部凹溝8の孔面部分6bからの深さH1より深い。また、前記下部凹溝9の溝底壁9cは、第1排出流路AE1の位置を通り越して第1排出ポートE1全体と完全に交叉する位置まで延在し、前記溝底壁9cの内端部に前記第1排出ポートE1が第1排出連通口7e1を通じて連通している。
また、前記拡大孔部6aには、前記弁孔6の孔面の一部からなる一対の前記孔面部分6b,6bが、前記第1排出流路AE1に連なる位置から該拡大孔部6aの中間位置に至るまで軸線L方向に延在しており、該中間位置から前記弁ボディ5の第1端5aに至るまでの範囲に、前記孔面部分6b,6bは形成されていない。この孔面部分6b,6bが形成されていない範囲では、前記上部凹溝8と下部凹溝9とが一つに連なっており、その中に弁孔6が完全に吸収されている。従って、この範囲においては、前記弁孔6と上部凹溝8と下部凹溝9との境界は存在していない。
前記拡大孔部6a内に前記孔面部分6b,6bが形成されている範囲は、前記第1排出ランド4c及び第1排出パッキン10cが前記第1排出流路AE1の開閉のために変位する範囲であり、この範囲において前記第1排出パッキン10cが、前記孔面部分6b,6bによってガイドされる。
前記拡大孔部6a内に前記孔面部分6b,6bが形成されている範囲は、前記第1排出ランド4c及び第1排出パッキン10cが前記第1排出流路AE1の開閉のために変位する範囲であり、この範囲において前記第1排出パッキン10cが、前記孔面部分6b,6bによってガイドされる。
次に、前記リセス6cについて説明する。即ち、前記入力ポートPが弁孔6に連通する位置と、出力ポートA1,A2が弁孔6に連通する位置とに、該弁孔6の孔径を拡大するための環状のリセス6cがそれぞれ形成され、該リセス6cに前記入力ポートP及び出力ポートA1,A2が、入力連通口7p及び出力連通口7a1,7a2を介してそれぞれ連通している。前記排出ポートE1,E2が弁孔6に連通する位置にリセスは形成されていない。
前記リセス6cの形成により、前記入力ポートPと出力ポートA1,A2とを結ぶ出力流路PA1,PA2の流路断面積、及び、前記出力ポートA1,A2と排出ポートE1,E2とを結ぶ排出流路AE1,AE2の流路断面積がそれぞれ拡大されるため、スプール弁1Aにより制御される圧力流体の流量が全体として一層増量されることになる。
また、前記スプール弁1Bは、同じ構成を有する他のスプール弁と連接するように構成されている点でも、第1実施形態のスプール弁と相違している。即ち、前記弁ボディ5には、前記入力ポートPと排出ポートE1,E2との間の部分に、該弁ボディ5を幅方向に貫通する連接孔50が合計2つ形成され、幅方向に当接した複数のスプール弁1Aを、前記連接孔50に挿通した螺子棒及びナット(不図示)によって固定することにより、弁アセンブリを形成することができるように構成されている。従って、前記弁ボディ5に、第1実施形態のスプール弁1の弁ボディ5に形成されている螺子挿入孔31a,31bは形成されていない。
更に、前記スプール弁1Bは、スプール4の端部の円柱状の連結部4e,4fを嵌合するためパイロットピストン11,12に形成された連結孔11c,12cが円形である点においても、第1実施形態のスプール弁1と相違している。図中の符号51は、前記連結孔11c,12c内に連結部4e,4fを挿入する際に該連結孔11c,12c内のエアを逃がすためのエア逃がし孔である。
また、前記スプール弁1Bの第1パイロットピストン11及び第1ピストンホルダー13に、第1実施形態のスプール弁1の第1パイロットピストン11及び第1ピストンホルダー13に形成されているガイド孔27及びガイド軸28は形成されていない。
また、前記スプール弁1Bの第1パイロットピストン11及び第1ピストンホルダー13に、第1実施形態のスプール弁1の第1パイロットピストン11及び第1ピストンホルダー13に形成されているガイド孔27及びガイド軸28は形成されていない。
前記第2実施形態のスプール弁1Aの前述した構成以外の構成は、前記第1実施形態のスプール弁1の構成と実質的に同じである。このため、両者の主要な同一構成部分に第1実施形態のスプール弁1と同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
なお、前記実施形態のスプール弁1,1Aにおいては、前記弁ボディ5の上面に2つの出力ポートA1,A2が設けられ、前記弁ボディ5の下面に入力ポートPと排出ポートE1,E2とが設けられているが、本発明においては、前記弁ボディ5の下面に全てのポートP,E1,E2,A1,A2が設けられていても良い。
また、前記実施形態のスプール弁1,1Aは、1つのパイロット弁3を有するシングルパイロット式のスプール弁であるが、本発明のスプール弁は、2つのパイロット弁3を有するダブルパイロット式のスプール弁であっても良い。このダブルパイロット式のスプール弁は、例えば、図1において、弁ボディ5の第2端5bに、前記第2ピストンホルダー15及び第2パイロットピストン12に代えて、弁ボディ5の第1端5aに取り付けられている第1ピストンホルダー13、第1パイロットピストン11、及びパイロット弁3と同様のものを取り付けることにより、得ることができる。
また、前記実施形態のスプール弁1,1Aは5ポート弁であるが、本発明は、3ポート弁あるいは4ポート弁にも適用することができる。
1,1A スプール弁
3 パイロット弁
4 スプール
4a 第1出力ランド
4b 第2出力ランド
4c 第1排出ランド
4d 第2排出ランド
4e 第1連結部
4f 第2連結部
5 弁ボディ
6 弁孔
6a 拡大孔部
6b 孔面部分
8 上部凹溝
9 下部凹溝
10a 第1出力パッキン
10b 第2出力パッキン
10c 第1排出パッキン
10d 第2排出パッキン
11 第1パイロットピストン
11c 連結孔
12 第2パイロットピストン
12c 連結孔
13 第1ピストンホルダー
15 第2ピストンホルダー
P 入力ポート
A1 第1出力ポート
A2 第2出力ポート
E1 第1排出ポート
E2 第2排出ポート
PA1 第1出力流路
PA2 第2出力流路
AE1 第1排出流路
AE2 第2排出流路
L 軸線
D 弁孔の直径
W1 上部凹溝の溝幅
W2 下部凹溝の溝幅
3 パイロット弁
4 スプール
4a 第1出力ランド
4b 第2出力ランド
4c 第1排出ランド
4d 第2排出ランド
4e 第1連結部
4f 第2連結部
5 弁ボディ
6 弁孔
6a 拡大孔部
6b 孔面部分
8 上部凹溝
9 下部凹溝
10a 第1出力パッキン
10b 第2出力パッキン
10c 第1排出パッキン
10d 第2排出パッキン
11 第1パイロットピストン
11c 連結孔
12 第2パイロットピストン
12c 連結孔
13 第1ピストンホルダー
15 第2ピストンホルダー
P 入力ポート
A1 第1出力ポート
A2 第2出力ポート
E1 第1排出ポート
E2 第2排出ポート
PA1 第1出力流路
PA2 第2出力流路
AE1 第1排出流路
AE2 第2排出流路
L 軸線
D 弁孔の直径
W1 上部凹溝の溝幅
W2 下部凹溝の溝幅
Claims (8)
- 高さと幅と長さとを有する弁ボディと、該弁ボディの高さ方向の一端面又は両端面に開口する複数のポートと、前記弁ボディの内部を該弁ボディの長さ方向に延びる弁孔と、該弁孔の内部に該弁孔の軸線方向に変位自在なるように収容されたスプールと、該スプールをパイロットピストンを介して駆動するパイロット弁とを有し、
前記複数のポートは、入力ポート、出力ポート、及び排出ポートであって、各ポートはそれぞれ前記弁孔に連通し、前記排出ポートは、前記出力ポートより弁ボディの端部側に配設されており、
前記弁ボディの長さ方向の両端部のうち前記排出ポートが設けられている側の端部においては、前記弁孔の上下相対する位置に、該弁孔の断面積を弁ボディの高さ方向に拡大するための上部凹溝及び下部凹溝が、前記弁ボディの端部から前記排出ポートの位置まで形成されることにより、前記弁孔の端部に拡大孔部が形成され、該拡大孔部は、前記下部凹溝を通じて前記排出ポートに連通しており、
前記スプールは、前記入力ポートと出力ポートとを結ぶ出力流路を開閉する出力ランド及び出力パッキンと、前記出力ポートと排出ポートとを結ぶ排出流路を開閉する排出ランド及び排出パッキンとを有し、
前記スプールの変位により前記排出ランド及び排出パッキンが前記排出流路を開放したとき、該排出ランド及び排出パッキンが前記拡大孔部の内部に位置することにより、前記排出流路と排出ポートとが前記拡大孔部を通じて相互に連通する、
ことを特徴とするスプール弁。 - 前記拡大孔部の内側面には、前記上部凹溝と下部凹溝との間に、前記弁孔の孔面の一部からなる一対の孔面部分が、前記軸線を挟んで相対するように介在しており、前記排出ランド及び排出パッキンが前記排出流路の開閉のために変位するとき、前記排出パッキンが前記孔面部分に接触してガイドされることを特徴とする請求項1に記載のスプール弁。
- 前記一対の孔面部分は、前記拡大孔部内の、少なくとも前記排出ランド及び排出パッキンが前記排出流路の開閉のために変位する範囲に形成されていることを特徴とする請求項2に記載のスプール弁。
- 前記上部凹溝及び下部凹溝の溝幅は互いに等しく、且つ、該溝幅は前記弁孔の直径より大きいことを特徴とする請求項1に記載のスプール弁。
- 前記弁ボディの前記拡大孔部が形成されている側の端部にピストンホルダーが取り付けられ、該ピストンホルダーの内部に前記パイロットピストンが収容され、該パイロットピストンの一部は前記拡大孔部内に進入しており、
前記スプールの端部には、前記排出ランドに隣接する位置に、前記拡大孔部の内部に突き出すように連結部が形成され、該連結部を介して前記スプールが前記パイロットピストンに連結されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のスプール弁。 - 前記連結部は、軸線に沿って延びる連結軸からなり、前記パイロットピストンには連結孔が形成され、該連結孔内に前記連結軸を嵌合させることにより、前記スプールと前記パイロットピストンとが同心状に連結されていることを特徴とする請求項5に記載のスプール弁。
- 前記スプール弁は5ポート弁であって、1つの入力ポートと、2つの出力ポートと、2つの排出ポートとを有し、前記2つの排出ポートは、前記弁ボディの一端側と他端側とにそれぞれ1つずつ形成され、前記拡大孔部及び排出ポートは、前記弁孔の一端側及び他端側にそれぞれ形成され、前記排出ランド、排出パッキン、及びパイロットピストンは、前記スプールの一端側及び他端側にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1に記載のスプール弁。
- 前記弁ボディの外部形状及び内部形状は、前記入力ポートの中心を通る中心軸に対して軸対称であることを特徴とする請求項7に記載のスプール弁。
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