| 【発明の名称】 |
スプール弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】藤江 智洋
【氏名】古荘 弘志
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| 【要約】 |
【課題】作動応答性が良くスプールの移動が滑らかなスプール弁を提供する。
【解決手段】スプール弁１は、内部にスプール孔３を有しこれに開口した上部ポート５を有したバルブハウジング９と、スプール孔３内で軸方向に移動自在に配設されたスプール１１とを備え、スプール１１は、スプール孔３に摺合するランド部３１とこれよりも小径の連接部２９とを有し、スプール１１をスプール孔３内で軸方向に移動させてランド部３１により上部ポート５の開口面積を変化させて、上部ポート５を流れる作動油の流量を調整する。ランド部摺接面３１ａにはその左端から右端部側に延びるノッチ３５が形成され、ランド部３１の右側面に連接部２９を接続し、連接部２９の接続部２９ａはＲ形状である。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 内部にスプール孔を有し前記スプール孔に開口したポートを有したバルブハウジングと、前記スプール孔内に軸方向に移動自在に配設されたスプールとを備え、前記スプールは、前記スプール孔に摺合するランド部と前記ランド部よりも小径の溝部とを有し、前記スプールを前記スプール孔内で軸方向に移動させて前記ランド部により前記ポートの開口面積を変化させて、前記ポートを通って圧力流体の流量を調整するスプール弁において、前記スプール孔に摺合する前記ランド部の摺接面に前記ランド部の一方の端部から他方の端部側に延びるノッチ部が形成され、前記ノッチ部が形成された前記ランド部の他方側側面に前記溝部を接続し、前記溝部と前記ランド部との接続部は前記ランド部側から離反するとともに軸心に向かって径を減少させるように傾斜していることを特徴とするスプール弁。
【請求項２】 内部にスプール孔を有し前記スプール孔に開口したポートを有したバルブハウジングと、前記スプール孔内に軸方向に移動自在に配設されたスプールとを備え、前記スプールは、前記スプール孔に摺合するランド部と前記ランド部よりも小径の溝部とを有し、前記スプールを前記スプール孔内で軸方向に移動させて前記ランド部により前記ポートの開口面積を変化させて、前記ポートを通って圧力流体の流量を調整するスプール弁において、前記スプール孔に摺合する前記ランド部の摺接面に前記ランド部の一方の端部から他方の端部側に延びるノッチ部が形成され、前記ノッチ部の先端と前記ランド部の他方側端部との間の前記摺接面に凹溝が環状に形成されていることを特徴とするスプール弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スプール弁に関し、更に詳細には、スプール孔を有するバルブハウジングと、スプール孔内で軸方向に移動自在に配設されたスプールとを備え、スプールは、スプール孔に摺合するランド部とランド部よりも小径の溝部を有し、スプール孔に摺合するランド部のランド摺接面にランド部の一方の端部から他方の端部側へ延びるノッチ部が形成されたスプール弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】作業車に搭載された作業装置の駆動源である油圧アクチュエータの作動制御は、一般に、油圧回路内に設けられた油圧アクチュエータよりも上流側に配設された制御弁によって行なわれる。制御弁は、内部にスプール孔を有しスプール孔に開口したポートを有したバルブハウジングと、スプール孔内で軸方向に移動自在に配設されたスプールとを備えている。スプールは、スプール孔に摺合するランド部とランド部よりも小径でランド部に連接された連接部とを有する。スプールをスプール孔内で軸方向に移動させてランド部によりポートの開口面積を変化させることで、ポートを通る作動油の流量を調整することができる。
【０００３】また、スプール孔の一部である中間挿通孔に摺接するランド部のランド摺接面には、ランド部の一方の端から他方の端部側に延びるノッチが形成されている。このため、スプールを移動させてランド部によりポートの開口面積を変化させ、ノッチの先端を開口部に連通させるとともにノッチの開口面積を変化させることで、作動油の流量調整をゼロから徐々に行なうことができ、制御弁の作動応答性が向上し、また、油圧アクチュエータの急激な作動を防止することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４（ａ）に示すように、連接部２９のランド部３１側の縁部はランド部３１の側面に急激に角度が変化する状態で接続されているので、ノッチ３５の先端をランド部３１の右側面の近傍まで延ばすと、ノッチ３５の先端とランド部３１の右側面間の距離Ｄ（以下、「ラップ距離Ｄ」と記す。）が小さなり、スプール５１に何らかの外力が作用するとノッチ３５の先端部と右側面間のラップ部分３７に応力集中が生じ、最悪の場合にはラップ部分３７が破損する虞が生じる。このため、ラップ距離を小さくするには限界がある。
【０００５】また、図４（ｂ）に示すように、ランド部３１の長さがランド部３１に摺合する中間挿通孔１７の長さよりも長いタイプのスプール５１では、作動油に汚染物等のコンタミが混入し中間挿通孔１７から突出するランド摺接面の周辺にコンタミＣが存在して、突出するランド部３１が中間挿通孔１７側に移動すると、コンタミＣがランド部３１と中間挿通孔１７間の間隙３３に侵入し、スプール５１がスムースに動かなくなる、という問題が生じる。
【０００６】本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、スプールの作動応答性を向上させるノッチの長さを長くしてもラップ部分が破損せず、また、ランド部と中間挿通孔との間隙間にコンタミが詰まり難いスプール弁を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するために本発明のスプール弁は、内部にスプール孔を有しスプール孔に開口したポート（例えば、実施形態における上部ポート５）を有したバルブハウジングと、スプール孔内に軸方向に移動自在に配設されたスプールとを備え、スプールは、スプール孔に摺合するランド部（例えば、実施形態におけるランド部３１）とランド部よりも小径の溝部（例えば、実施形態における連接部２９）とを有し、スプールをスプール孔内で軸方向に移動させてランド部によりポートの開口面積を変化させて、ポートを通って圧力流体の流量を調整するスプール弁（例えば、実施形態における制御弁１）において、スプール孔に摺合するランド部の摺接面にランド部の一方の端部から他方の端部側に延びるノッチ部（例えば、実施形態におけるノッチ３５）が形成され、ノッチ部が形成されたランド部の他方側側面に溝部を接続し、溝部とランド部との接続部はランド部側から離反するとともに軸心に向かって径を減少させるように傾斜しているように構成する。
【０００８】このように構成されたスプール弁によれば、何らかの外力がランド部に作用した場合、接続部はランド部側から離反するとともに軸心に向かって径を減少させるように傾斜しているので、ノッチ部の先端と溝部間のランド部の距離が大きくなる。そして、ノッチ部の先端側のランド部に応力集中が生じても、ノッチ部の先端側のランド部は破損しない。
【０００９】このように、接続部がランド部側から離反するとともに軸心に向かって径を減少させるように傾斜することで、ノッチ部の先端側のランド部に応力集中が生じても、この部分が破損する虞を無くすことできる。また、ランド部に長さの長いノッチ部を形成することができるので、スプール弁の作動応答性を向上させることができる。更に、ノッチ部の先端と接続部の端部間の距離を短くすることができる。
【００１０】また、本発明のスプール弁によれば、内部にスプール孔を有しスプール孔に開口したポートを有したバルブハウジングと、スプール孔内に軸方向に移動自在に配設されたスプールとを備え、スプールは、スプール孔に摺合するランド部とランド部よりも小径の溝部とを有し、スプールをスプール孔内で軸方向に移動させてランド部によりポートの開口面積を変化させて、ポートを通って圧力流体の流量を調整するスプール弁において、スプール孔に摺合するランド部の摺接面にランド部の一方の端部から他方の端部側に延びるノッチ部が形成され、ノッチ部の先端とランド部の他方側端部との間の摺接面に凹溝（例えば、実施形態におけるＶ溝３９、Ｕ溝４１）が環状に形成されているように構成することができる。
【００１１】上記構成のスプール弁によれば、圧力流体に汚染物等のコンタミが混入しスプール孔から突出するランド部の摺接面の周辺にコンタミが存在して、突出するランド部がスプール孔側に移動すると、コンタミは摺接面に環状に形成された凹溝内に移動する。そして、凹溝がスプール孔の内壁面内側に移動すると、コンタミは凹溝内に留まって凹溝とともに移動する。
【００１２】このため、ランド部の摺接面に凹溝を環状に設けることで、コンタミが間隙内に詰まることを防止することができ、スプールの移動を滑らかに保つことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形態を図１から図３に基づいて説明する。本実施の形態は油圧ポンプから供給される作動油を油圧シリンダに給排制御する制御弁の態様を示す。
【００１４】
【第１の実施の形態】本発明の第１の実施の形態の制御弁１は、図１に示すように、内部に水平方向に貫通するスプール孔３を有し、このスプール孔３の上方及び下方に開口した上部ポート５及び下部ポート７を有したバルブハウジング９と、スプール孔３内に軸方向に移動自在に配設されたスプール１１とを備えている。スプール１１の移動はスプール１１の端部に枢結された図示しない操作レバーの手動操作により行なわれ、この操作レバーが揺動操作されると、スプール１１がスプール孔３内で左右方向に移動するように構成されている。尚、スプール１１の移動は操作レバーによる手動操作に限られず、機械式（カム式）、電磁式、油圧パイロット式等を使用することができる。
【００１５】スプール孔３は、スプール孔３の左右両側部に配設され同径の左挿通孔１３及び右挿通孔１５と、左挿通孔１３及び右挿通孔１５間の略中間に配設され左挿通孔１３及び右挿通孔１５と略同径の中間挿通孔１７と、左挿通孔１３と中間挿通孔１７間に配設されてこれらに連通し左挿通孔１３と中間挿通孔１７よりも大径な左連通孔１９と、右挿通孔１５と中間挿通孔１７間に配設されてこれらに連通し右挿通孔１５と中間挿通孔１７よりも大径な右連通孔２１と、を有して構成されている。即ち、スプール孔３は、左側から左挿通孔１３、左連通孔１９、中間挿通孔１７、右連通孔２１、右挿通孔１５を有して構成され、これらの孔１３，１５，１７，１９，２１は同一軸上にある。
【００１６】右連通孔２１の上部のバルブハウジング９には上方へ延出する上部連通孔２３が連通しており、上部連通孔２３の上端部には上部ポート５が上方へ開口している。また、左連通孔１９の下部のバルブハウジング９には下方へ延出する下部連通孔２５が連通しており、下部連通孔２５の下端部は下方へ開口した下部ポート７を有している。
【００１７】スプール１１は、左挿通孔１３及び右挿通孔１５よりも小径の一対の連接部２７，２９と、一対の連接部２７，２９間に接続され連接部２７，２９よりも大径で同軸上に配設されたランド部３１とを有して構成されている。ランド部３１の幅寸法Ａは左連通孔１９及び右連通孔２１の幅寸法Ｂよりも若干大きくなるように形成されている。また、中間挿通孔１７の幅寸法Ｃはランド部３１の幅寸法Ａよりも若干大きくなるように形成されている。ランド部３１の右側に接続された連接部２９のランド部３１との接続部２９ａはＲカットされている。即ち、接続部２９ａはランド部３１側から離反するとともに軸心に向かって径を減少させるように傾斜した形状をなしている。
【００１８】尚、スプール１１は、図２に示すように、スプール孔３内を移動可能な状態にするため、ランド摺接面３１ａと中間挿通孔１７間には僅かな隙間３３が設けられている。この隙間３３はスプール孔３内に供給された作動油が隙間３３を流れないような大きさに形成されている。
【００１９】図１に示すランド部３１の摺接面であるランド摺接面３１ａには周方向に所定の間隙を有して配設された凹状のノッチ３５が複数設けられている。ノッチ３５は、ランド部３１の左端部から右側へ延び、その先端部がランド部３１の右端部の近傍まで延出している。このため、ノッチ３５の先端とランド部３１の右端間の距離（以下、「ラップ距離」と記す。）は小さな離間寸法Ｄを有している。
【００２０】尚、接続部２９ａの形状は、図２に示すように、Ｃカットにすることができる。この場合、Ｃカットの傾きはノッチ３５の先端と接続部２９ａの表面部２９ｂとの離間寸法Ｅが大ききなるような角度にする。
【００２１】次に、本発明のスプール弁１の作用を説明する。図１に示すように、図示しない操作レバーが操作されてスプール１１が矢印Ａ方向に移動して、ランド部３１の右側端部が右連通孔２１内に突出し、ノッチ３５の先端部が右連通孔２１の左側面よりも若干右側へ突出した位置に移動する。ノッチ３５の先端部が右連通孔２１内に移動すると、図示しない油圧ポンプＰから吐出された作動油は下部ポート７を通って下部連通孔２５に流入し、下部連通孔２５に流入した作動油は左連通孔１９及び中間挿通孔１７を通って、スプール１１のランド部３１の左側面に当接する。そして、ランド部３１の左側面に当接した作動油の一部はノッチ３５内に流入してノッチ先端側へ流れ、右連通孔２１に開口したノッチ３５の先端部から右連通孔２１内に流入する。
【００２２】そして、中間挿通孔２１内に流入した作動油は、上部連通孔２３及び上部ポート５を通って図示しない油圧シリンダに供給され、油圧シリンダが伸長動又は縮小動する。尚、油圧シリンダから吐出された作動油は制御弁１の図示しないポートを通って図示しないタンクに戻される。
【００２３】ところで、スプール１１がスプール孔３内で移動しているときにランド部３１に外力（例えば、ランド部３１と中間挿通孔１７間に作動油に混入され汚染物等のコンタミが浸入して、スプール１１の移動にともなってコンタミを介してランド部３１に作用する外力）が作用すると、ランド部３１内に応力が生じる。この応力は断面形状が急激に変化する部分では集中して作用するため、この応力集中が作用した部分では破損する虞を生じさせる。ここで、ランド部３１にはノッチ３５が設けられているが、ノッチ３５の先端部とランド部３１の右側面間の部分３７（以下、「ラップ部分３７」と記す。）では断面形状が急激に変化するため応力集中が発生する。しかしながら、ランド部３１の右側面に接続された連接部２９の接続部２９ａはＲカットが施され、ラップ部分３７における図２に示すラップ距離Ｅはランド部３１の軸芯方向へ進むに従って暫時大きくなっているので、応力に対するラップ部分３７の変形を小さくすることができる。このため、ラップ部分３７に応力集中が作用しても、大きく変形しないので、ラップ部分３７の破損を未然に防止することができる。
【００２４】尚、図２に示すように、ランド部３１の右側面に接続された連接部２９の接続部２９ａはＣカットに形成されている場合でも、ラップ部分３７に応力集中が発生するが、ラップ部分の変形は小さいので、ラップ部分３７の破損を未然に防止することができる。
【００２５】
【第２の実施の形態】次に、第２の実施の形態の制御弁を図３を使用して説明する。尚、第２の実施の形態においては第１の実施の形態との相違点のみを説明し、第１の実施の形態と同一態様部分については同一符号を附してその説明を省略する。図３（ａ）に示すように、ランド部３１の長さは中間挿通孔１７のそれよりも長く形成されている。ノッチ３５よりも先端側のランド摺接面３１ａにおいてノッチ３５の先端部より右側へ所定の離間寸法を有した位置に断面Ｖ字状のＶ溝３９が環状に設けられている。尚、Ｖ溝３９は１本に限らず、互いに所定の間隙を有して複数本設けることができる。また、ランド摺接面３１ａに設ける溝は、Ｖ溝３９に限らず、図３（ｂ）に示すようにＵ溝４１にすることができる。
【００２６】図３（ａ）に示すように、ランド摺接面３１ａにＶ溝３９を設けると、作動油に汚染物等のコンタミＣが混入し、Ｖ溝３９を設けたランド摺接面３１ａの周辺にコンタミＣが存在してスプール１１が矢印Ａ方向へ移動すると、Ｖ溝３９ｓ周辺の作動油はランド部３１の移動に伴って矢印Ａ方向へ移動しＶ溝３９内に移動する。このため、Ｖ溝３９が中間挿通孔１７内に移動しても、コンタミＣはＶ溝３９ａ内に留まってＶ溝３９ａとともに移動し、ランド摺接面３１ａと中間挿通孔１７の内壁面間の間隙３３内にコンタミＣが詰まることはない。また、ランド摺接面３１ａにＶ溝３９を設けることで、スプール１１の円周上に作動油が導かれ、この作動油による圧力がスプール１１の円周方向から軸心方向に均等で且つ等方に作用する。このため、スプール１１が軸心方向に押しつけられ、スプール１１のバランスを維持することができる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明におけるスプール弁によれば、スプール孔に摺合するランド部の摺接面にランド部の一方の端部から他方の端部側に延びるノッチ部を形成し、ノッチ部が形成されたランド部の他方側側面に溝部を接続し、溝部とランド部との接続部がランド部側から離反するとともに軸心に向かって径を減少させるように傾斜することで、ノッチ部の先端と溝部間の距離を大きくすることができ、ノッチ部の先端側のランド部に応力集中が生じても、ノッチ部の先端側のランド部が破損することを防止することができる。
【００２８】また、スプール孔に摺合するランド部の摺接面にランド部の一方の端部から他方の端部側に延びるノッチ部を形成し、ノッチ部の先端とランド部の他方側端部との間の摺接面に凹溝を環状に形成することで、圧力流体に汚染物等のコンタミが混入しスプール孔から突出するランド部の摺接面の周辺にコンタミが存在した状態でランド部がスプール孔側に移動すると、コンタミは凹溝内に移動し、凹溝がスプール孔の内壁面内側に移動してもコンタミは凹溝内に留まるので、ランド部の摺接面とスプール孔の内壁面間の間隙内にコンタミが詰まることはなく、スプールの移動を滑らかに保つことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１１６６４４
【氏名又は名称】株式会社アイチコーポレーション
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| 【出願日】 |
平成１２年３月１日（２０００．３．１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９２８９７
【弁理士】
【氏名又は名称】大西 正悟
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２４１５５９（Ｐ２００１−２４１５５９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月７日（２００１．９．７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−５５１５５（Ｐ２０００−５５１５５） |
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