JPH0526385Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、流体の流れ方向を切換える２位置方
向切換弁に関するものである。

［従来の技術］ 従来、弁棒の一端側に常時復帰力を与えてお
き、弁棒の他端側に加除するパイロツト流体の作
用力によつて、弁棒を駆動及び復帰させる２位置
方向切換弁は、周知である。

上記周知の方向切換弁において、弁棒に作用す
る駆動力と復帰力は、弁棒の切換動作を円滑にす
るために、通常使用される流体圧力範囲において
略等しいことが好ましい。

従来、このような方向切換弁における弁棒の復
帰力の付与には、復帰ばねの付勢力のみによる場
合、流体圧の作用力のみによる場合、及び復帰ば
ねの付勢力と流体圧の作用力とを同方向にして併
用する場合があるが、これらの手段による復帰力
の付与は、いずれも以下に述べるような欠点があ
る。

即ち、復帰力を復帰ばねの付勢力のみによつて
与える場合は、その復帰力が実用上限定され、し
かも、ばねの付勢力を大きくしようとすると、こ
れに抗して弁棒を駆動する駆動力を大きくする必
要があるために、パイロツト室の圧力作用面積を
大きくするか、或いはパイロツト流体圧の下限値
を大きくする必要があるが、前者の場合には弁自
体が一層大きくなり、後者の場合には通常使用さ
れる流体圧を高める必要がある。

また、弁棒の復帰力を流体圧のみによつて与え
る場合は、何らかの理由によつて復帰側の流体圧
が消失したときに、弁を原位置に復帰させること
ができなくなる。

さらに、弁棒の復帰力を復帰ばねの付勢力と流
体圧の作用力とによつて与える場合には、以下に
第３図及び第４図を参照して説明するような問題
点がある。

即ち、復帰ばねと流体圧とによつて弁棒に復帰
力を与える従来の切換弁は、第３図に示すよう
に、弁ボデイ３１内において弁棒３２の端部に形
成した復帰圧力室３３に復帰ばね３４を配設し、
この復帰圧力室３３に復帰用圧力流体を給排する
ポート３５を連通させ、それによつて流体圧の大
きさに無関係にばね３４の付勢力を弁棒３２に作
用させるように構成している。

第４図は、このような従来の方向切換弁におけ
る駆動側と復帰側の流体圧による作用力及び復帰
ばねの付勢力の関係を示すもので、f₁，f₂は復帰
ばね３４の付勢力、F₁′は図示していない駆動側
のピストンに作用するパイロツト流体圧によつて
弁棒３２に作用する駆動力、F₂′は復帰ばねの付
勢力がf₂の場合における該復帰ばねの付勢力と復
帰側の流体圧の作用力との合力である弁棒３２の
復帰力、F₂″は復帰ばねの付勢力がf₁の場合にお
ける弁棒３２の復帰力、F₁″はその場合に弁棒３
２に作用する駆動力を示している。

なお、θは、流体圧の作用面積に比例する値
で、圧力作用面積が大きくなると大になる。

第４図において、復帰側の流体圧力が消失した
場合でも十分な復帰力を得るためには、使用最低
圧力P₁において弁棒の駆動力F₁′と復帰力F₂′と
がほぼ等しくなる付勢力f₁が復帰ばね３４に必要
となるが、この場合にはばね３４の付勢力f₁だけ
で所要の復帰力が得られることになるため、この
付勢力に復帰側の流体圧による作用力を付加する
と、復帰力がF₂″、駆動力がF₁″となつて、駆動
力と復帰力のバランスが崩れるので、好ましくな
い。したがつて、復帰ばねによる付勢力を比較的
大きいf₁とした場合には、復帰側にパイロツト流
体圧を併用することができないことになる。

一方、復帰力F₂′が圧力P₁において点を通る
ように、復帰ばね３４の付勢力をf₂にすると、弁
棒３２の復帰力F₂′に復帰ばねの付勢力f₂と復帰
側の流体による作用力とを併用することができる
が、この場合には、復帰側の流体圧が消失した場
合の復帰力がf₂となつて復帰力が不足するばかり
でなく、流体圧力が使用最高圧力であるP₂にな
つたときの駆動力F₁′と復帰力F₂′のバランスが
崩れるので、好ましくない。

したがつて、従来の方向切換弁において、復帰
ばねの付勢力と流体圧の作用力とを併用する場合
には、流体圧が消失した場合に弁棒の復帰力が不
足したり、或いは流体圧の通常の使用範囲におい
て駆動力と復帰力のバランスが崩れるという欠点
があつた。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案は、通常使用される流体の実用圧力の範
囲において、弁棒の駆動力と復帰力とのバランス
をとることができ、しかも流体圧が消失した時に
おいても十分な復帰力で弁棒を復帰させることが
可能な２位置方向切換弁を得ることを、解決すべ
き問題点とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するため、本考案の２位置切
換弁は、弁棒の一端側に流体圧による作用力と復
帰ばねの付勢力との合力よりなる復帰力を与えて
おき、弁棒の他端側に加除するパイロツト流体の
作用力によつて弁棒を駆動及び復帰させて、流体
の流れ方向を切換える２位置方向切換弁におい
て、上記弁棒の一端側に、弁棒から離間させて、
弁棒に対し復帰用流体の作用力を作用させる復帰
ピストンを設けると共に、該復帰ピストンと弁棒
間に上記復帰ばねを設け、復帰ピストンの背後に
復帰圧力ポートから復帰用の流体圧が供給される
復帰圧力室を設け、上記復帰ばねの付勢力を、使
用最低流体圧において弁棒に作用するパイロツト
流体の作用力のほぼ1/2に設定して、復帰用の流
体圧が上記最低使用流体圧より小さいときは復帰
ピストンを弁棒から離間させ、復帰用の流体圧が
上記流体圧より大きいときは復帰ピストンを弁棒
に当接させて復帰ばねの付勢力が弁棒に作用しな
いようにしたことを特徴としている。

［作用］ 弁棒に対してパイロツト流体の作用力が作用し
ていないときは、弁棒は、流体圧による作用力と
復帰ばねの付勢力との合力よりなる復帰力によつ
て復帰状態にある。

この場合、復帰ピストンに作用する流体圧力の
作用力が復帰ばねの設定付勢力よりも大きいとき
は、復帰ピストンが弁棒に当接して該ピストンの
作用力が復帰力となり、復帰ピストンの作用力が
復帰ばねの設定付勢力より小さいときは、復帰ピ
ストンが弁棒から離間して復帰ばねの付勢力が復
帰力となる。

そのため、従来例に比して復帰ばねの付勢力を
大きく設定することができ、流体圧が消失した時
においても十分な復帰力で弁棒を復帰させること
が可能になる。

弁棒にパイロツト流体の作用力を加えると、弁
棒は復帰力に抗して駆動ピストン側に摺動するの
で、流体の流れ方向が切換わる。

［実施例］ 第１図は本考案の実施例を示し、弁ボデイ１
は、弁箱２とその両端の第１カバー３及び第２カ
バー４とで構成され、これらはボルト等の適宜の
手段によつて一体に結合されている。

弁箱２は、中央の入力ポート５、その両側の第
１及び第２出力ポート６，７、並びに該ポート
６，７の外側の第１及び第２排出ポート８，９を
備え、それらのポートが連通している弁箱２の内
部に弁棒１０が軸方向に摺動可能に配設されてい
る。

上記弁棒１０に設けられたランドは、弁棒１０
が第１カバー３側に摺動したときは、第１図に示
すように、入力ポート５と第２出力ポート７、及
び第１出力ポート６と第１排出ポート８をそれぞ
れ連通させると共に、第２排出ポート９を閉鎖
し、反対方向に摺動したときは、入力ポート５と
第１出力ポート６、及び第２出力ポート７と第２
排出ポート９をそれぞれ連通させると共に、第１
排出ポート８を閉鎖するものである。

第１カバー３は、その内部のパイロツト室１２
内を摺動する駆動ピストン１３を有し、該駆動ピ
ストン１３は、パイロツトポート１４から駆動ピ
ストン１３の背後のパイロツト室１２に供給され
るパイロツト流体の流体圧によつて弁棒１０を第
２カバー４方向に駆動するように配設されてい
る。

また、第２カバー４は、復帰圧力室１５を摺動
する復帰ピストン１６を有し、該復帰ピストン１
６は、復帰圧力ポート１７から復帰ピストン１６
の背後の復帰圧力室１５に供給される流体の流体
圧によつて、弁棒１０を第１カバー３方向に復帰
させるものであるが、その流体圧による作用力が
一定値に達するまでは復帰ピストン１６と弁棒１
０との間に設けた復帰ばね１８を介して弁棒１０
を押圧するように構成している。

即ち、上記復帰ピストン１６と弁棒１０の対向
面には、それぞればね挿入用凹所２０，２１を設
け、これらの凹所２０，２１間には、弁棒１０と
復帰ピストン１６とを離間させる方向の付勢力f₁
を有する上記復帰ばね１８が縮設されている。し
たがつて、復帰ピストン１６の背後の復帰圧力室
１５に供給された流体圧の作用力が復帰ばね１８
の付勢力f₁より小さいときは、復帰ばね１８は弁
棒１０に復帰力を与え、流体圧の作用力が復帰ば
ね１８の付勢力f₁より大きくなると、復帰ピスト
ン１６と弁棒１０の対向面が当接して復帰ピスト
ン１６に作用する流体圧の作用力が直接弁棒１０
に作用して復帰力が伝達される。この場合、復帰
ピストン１６と弁棒１０が当接するので、復帰ば
ね１８の付勢力は弁棒１０の復帰力にならない。

また、弁棒１０は軸線方向の貫通孔２３を有
し、カバー３，４の弁棒側は上記貫通孔２３によ
つて連通されて、カバー３側の呼吸孔２４により
外部に開放されている。

なお、復帰ピストン１６を収容した復帰圧力室
１５は弁箱２内に設けることもでき、また、その
直径は弁棒１０の直径より大きくすることも小さ
くすることもできる。

次に、第２図を参照して、上記方向切換弁の弁
棒１０に作用する駆動力と復帰力の関係を説明す
る。

第２図において、F₁は駆動ピストン１３に加
わるパイロツト流体の流体圧による駆動力、F₂
は復帰ピストン１６に作用する復帰力、f₁は復帰
ばね１８の付勢力を示している。さらに、上記復
帰ばね１８の付勢力f₁は、圧力P₁において駆動ピ
ストンに作用する流体圧による作用力の略1/2に
なるように設定され、一方、復帰ピストンの作用
力F₂は、圧力P₁において復帰ばね１６の付勢力f₁
とほぼ等しくなるように設定されている。

また、弁棒１０の復帰力は、復帰ばね１８の付
勢力が弁棒１０と復帰ピストン１６とを離間させ
る方向に作用しているので、復帰ピストン１６に
作用する流体の作用力F₂が復帰ばね１８の付勢
力f₁よりも大きいときは、復帰ピストン１６が復
帰ばね１８を圧縮してその作用力が直接弁棒に作
用し、復帰ピストン１６の作用力F₂が復帰ばね
１８の付勢力f₁よりも小さくなると、復帰ばね１
８の付勢力f₁のみが弁棒１０に作用することにな
る。

したがつて、弁棒１０の復帰力は、復帰ピスト
ン１６に作用する流体の作用力F₂が復帰ばね１
８の付勢力f₁よりも大きいときは、復帰ばね１８
の付勢力f₁が弁棒１０の復帰力とならないので、
流体圧力に応じて第２図の直線−に沿つて変
化することになり、また、復帰ピストン１６の作
用力F₂が復帰ばね１８の付勢力f₁よりも小さくな
ると、復帰ばねの付勢力である第２図の−が
弁棒１０の復帰力となり、流体圧が消失したとし
ても復帰ばね１８による弁棒１０の復帰力が不足
することはない。

上記方向切換弁の動作について説明すると、第
１図は、復帰圧力室１５に復帰用圧力流体を供給
し、パイロツト室１２のパイロツト流体を排出し
た状態を示し、弁棒１０は上記復帰用圧力流体に
よる作用力が復帰ばね１８の付勢力f₁より小さい
ため、復帰ばね１８の付勢力f₁によつて第１カバ
ー３側に復帰しており、入力ポート５からの流体
は第２出力ポート７に供給されている。復帰圧力
室１５の圧力流体による復帰ピストン１６の作用
力F₂が復帰ばね１８の付勢力f₁よりも大きくなつ
た場合には、復帰ピストン１６が弁棒１０に当接
して、それに直接的に復帰力を作用させることに
なる。

第１図に示す状態において、パイロツト室１２
にパイロツト流体を供給すると、駆動ピストン１
３の作用力F₁が復帰ピストン１６の作用力F₂ま
たは復帰ばね１８の付勢力f₁よりも大きいので、
弁棒１０は第２カバー４側に摺動して、入力ポー
ト５からの流体が第１出力ポート６に供給され
て、第２出力ポートからの流体は第２排出ポート
９から排出される。

パイロツト室１２に供給されたパイロツト流体
を排出すると、弁棒１０は復帰圧力室１５に供給
されている圧力流体の作用力F₂、または復帰ば
ね１８の付勢力f₁によつて、第１カバー側に復帰
される。

第２図と第４図とを対比すると明らかなよう
に、上記方向切換弁では、弁棒１０の復帰に復帰
ばね１８の付勢力と復帰ピストン１６の作用力
F₂を併用し、しかも復帰ばね１６を弁棒１０と
復帰ピストン１６との間に介装しているので、復
帰ばね１６の付勢力をf₁のように大きくすること
ができ、復帰ピストン１６に作用する流体圧が消
失した場合でも復帰ばね１８による弁棒１０の復
帰力が不足することはない。

また、流体圧の通常の使用範囲であるP₁，P₂
の間において、弁棒１０に使用する駆動力F₁と
復帰力F₂のバランスが崩れることもない。

なお、復帰圧力ポート１７は、入力ポート５に
連通させてもよく、又パイロツトポート１４には
入力ポート５の供給流体を他の方向切換弁で切換
えて導入するようにしてもよい。

［考案の効果］ 本考案は、弁棒に付与する復帰力に、流体の作
用力と復帰ばねの作用力とを併用するものであり
ながら、従来例に比べて復帰ばねの付勢力を大き
くすることができ、そのため上記流体圧が消失し
てその作用力がなくなつても、弁棒の復帰力が不
足することがない。

また、通常使用される流体圧の実用範囲におい
て駆動力と復帰力とのバランスをとることができ
る。しかも、復帰用流体の作用力が復帰ばねの付
勢力よりも大きくなつたときには、復帰ばねの付
勢力が弁棒の復帰力と無関係になつて、復帰ピス
トンから弁棒に直接的に復帰力が作用するため、
弁棒に復帰ばねの力が作用せず、一般にコイルば
ねを用いた場合に発生する偏心力が弁棒に作用し
ないので、弁摺動部の摩耗を軽減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の縦断正面図、第２図
は本考案の実施例における駆動力と復帰力の関係
図、第３図は従来例の要部断面図、第４図は従来
例における駆動力と復帰力との関係図である。 １０……弁棒、１５……復帰圧力室、１６……
復帰ピストン、１７……復帰圧力ポート、１８…
…復帰ばね。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 弁棒の一端側に流体圧による作用力と復帰ばね
   の付勢力との合力よりなる復帰力を与えておき、
   弁棒の他端側に加除するパイロツト流体の作用力
   によつて弁棒を駆動及び復帰させて、流体の流れ
   方向を切換える２位置方向切換弁において、 上記弁棒の一端側に、弁棒から離間させて、弁
   棒に対し復帰用流体の作用力を作用させる復帰ピ
   ストンを設けると共に、該復帰ピストンと弁棒間
   に上記復帰ばねを設け、 復帰ピストンの背後に復帰圧力ポートから復帰
   用の流体圧が供給される復帰圧力室を設け、 上記復帰ばねの付勢力を、使用最低流体圧にお
   いて弁棒に作用するパイロツト流体の作用力のほ
   ぼ1/2に設定して、復帰用の流体圧が上記最低使
   用流体圧より小さいときは復帰ピストンを弁棒か
   ら離間させ、復帰用の流体圧が上記流体圧より大
   きいときは復帰ピストンを弁棒に当接させて復帰
   ばねの付勢力が弁棒に作用しないようにした、 ことを特徴とする２位置方向切換弁。