JPH0616777U

JPH0616777U - 回転弁

Info

Publication number: JPH0616777U
Application number: JP6156692U
Authority: JP
Inventors: 沢昌史穴
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1994-03-04

Abstract

(57)【要約】【目的】作動時のトルク低下を図ると共に、耐振性の
向上を図る。【構成】スリーブ４に形成されるポート５，６を回転
体２の中心軸に対して軸対称位置に設けると共に、回転
体２の流体通路１１の開口部を対称位置に設けたことを
特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、たとえば各種油，空圧機器等において、アクチュエータ側への流体の流れを回転運動を利用して切換える切換弁として用いられる回転弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のこの種の切換弁として用いられるものとしては、たとえば図７に示すようなスプール弁がある。すなわち、このスプール弁は、スプール１００が摺動して圧力を切換える図６の回路図で示すような４方弁で、スプール１００が弁本体１０１のガイド穴１０２内周に挿入されている。この弁本体１０１には、圧力源から圧油が供給される供給ポート１０３と、２つのアクチュエータＡ，Ｂへの出力側の第１，第２ポート１０４，１０５と、排出ポート１０６との４ポートが設けられている。

【０００３】また、スプール１００の外周には、供給ポート１０３と連通する供給通路１０７が設けられている。そして、そのスプール１００をソレノイド１０８の電磁吸引力によって往復移動させることにより、供給通路１０７と第１ポート１０４とを連通させるか、または第２ポート１０５と連通させるか切換えて、供給ポート１０３からの制御流体を選択的に第１ポート１０４又は第２ポート１０５を介してアクチュエータＡ又はアクチュエータＢに供給するようになっている。

【０００４】そして、アクチュエータＡ，Ｂの切換え制御を下表に示す。

【０００５】

【表１】上表において、ＯＦＦは油排出、ＯＮは油供給となっている。上表の各制御について説明する。尚、説明は制御の矢印とは逆の順番である。アクチュエータＡがＯＦＦで、アクチュエータＢがＯＮのときのスプール１００の位置は、ソレノイド１０８に電流が最大印加された状態で、図８（ａ）に示すようにソレノイド１０８の吸引力によってソレノイド１０８と反対側に最大移動される。このとき、供給ポート１０３と第２ポート１０５とが供給通路１０７を介して連通し、油がアクチュエータＢに供給される。一方、第１ポート１０４は供給通路１０７とは連通せず、アクチュエータＡの油が、第１ポート１０４と、スプール１００に設けられている第１排出孔１０９と、スプール１００の中心軸線上に設けられ、排出ポート１０６と連通する排出通路１１０とを介して排出ポート１０６へ排出される。

【０００６】また、アクチュエータＡがＯＮで、アクチュエータＢがＯＦＦのときのスプール１００の位置は、ソレノイド１０８がＯＦＦ状態で、図８（ｂ）に示すようにスプール１００の先端に設けられるスプリング１１１のスプリング力によってソレノイド１０８側へ最大移動される。このとき、供給ポート１０３と第１ポート１０４とが供給通路１０７を介して連通し、油がアクチュエータＡに供給される。一方、第２ポート１０５は供給通路１０７とは連通せず、アクチュエータＢの油が、第２ポート１０５からガイド穴１０４の内部を介して排出ポート１０６へ排出される。

【０００７】さらに、アクチュエータＡ，Ｂ両方ともＯＦＦのときのスプール１００の位置は、ソレノイド１０８に印加される電流が、最大に対して半分の状態で、図８（ｃ）に示すようにソレノイド１０８に電流が最大印加された状態と、ソレノイド１０８がＯＦＦ状態とのほぼ中間までソレノイド１０８の吸引力によって移動する。このとき、供給通路１０７は第１ポート１０４，第２ポート１０５いずれのポートにも連通せず、アクチュエータＡの油が、第１ポート１０４と、スプール１００に設けられる第１排出孔１０９と、排出通路１１０とを介して排出ポート１０６へ排出される。また、アクチュエータＢの油は、第２ポート１０５と、スプール１００に設けられる第２排出孔１１２と、排出通路１１０とを介して排出ポート１０６へ排出される。

【０００８】以上のことから、ソレノイド１０８を用いて上表のように制御しようとすると、２段階の電流制御となり、低電流での吸引力を確保するために、ソレノイド１０８が大型になってしまう。

【０００９】そこで、スプール１００を回転体として、上記切換弁を回転弁とすると、回転体が回転することによりアクチュエータＡ，Ｂへの制御流体の流れの切換えができることから、上記のようにソレノイド１０８への印加電流が低電流の場合であっても、移動は回転によって行われるため、吸引力を確保する必要がなくなりソレノイド１０８の小型化が図れる。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、回転弁の場合、図９に示すように作動時、アクチュエータＡ，Ｂへの出力側の第１，第２ポート１０４Ａ，１０５ＡよりアクチュエータＡ，Ｂからの油圧によって回転体１００Ａに対して半径方向の押付力が発生し、トルクが大きくなるという問題がある。

【００１１】また、回転体１００Ａが、がたつき作動時振動するという問題もある。

【００１２】本考案は上記した従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、作動時のトルク低下を図ると共に、耐振性の向上を図り得る回転弁を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案にあっては、側面にアクチュエータへ連がるポートを有するスリーブと、該スリーブ内に、回転自在に挿入され、側面に開口する流体通路を備えた回転体と、該回転体を回転駆動する回転駆動手段とを有し、前記回転体を、回転駆動手段により回転させることによって、スリーブ側面に開口するポートと回転体側面に開口する流体通路を選択的に合致させて流体の流れを切換えるもので、前記スリーブに形成されるポートを回転体の中心軸に対して軸対称位置に設けると共に、前記回転体の流体通路の開口部を対称位置に設けたことを特徴とする。

【００１４】そして、スリーブが有底円筒状で、前記回転体の流体通路に連通する供給圧を供給する供給ポートを前記回転駆動手段と反対側のスリーブ底部に設けることが好適である。

【００１５】

【作用】

上記構成の回転弁にあっては、回転体の流体通路とスリーブのポートとが合致せずアクチュエータに流体が供給されない場合、回転体の流体通路の開口部が対称位置に設けられているため、回転体は流体通路における流体圧によってバランスされた状態となる。

【００１６】また、流体がアクチュエータに供給途中（回転体の流体通路の開口部とスリーブのポートとが一致せずズレている場合）、スリーブのポートが回転体の中心軸に対して軸対称位置に設けられているため、対称位置に設けられたポートからの流体圧によって、回転体はバランスされた状態となる。

【００１７】上記のように回転体がバランスされた状態となることから、作動時のトルクが低下する。

【００１８】さらに、供給圧が、回転駆動手段と反対側のスリーブ底部に設けられた供給ポートから供給されることにより、回転体は回転駆動手段側に押されるため、がたつきがなくなり耐振性が向上する。

【００１９】

【実施例】

以下に本考案を図示の実施例に基づいて説明する。本考案の一実施例に係る回転弁を示す図１乃至図４において、１は回転弁全体を示しており、この実施例では回転体２を、回転駆動手段としての回転式ソレノイド３の電磁力を利用して駆動し、アクチュエータへの流体の流れを切換える切換弁の構成となっている。

【００２０】回転弁１の概略構成は、回転体２と、回転体２が回転自在に挿入されるスリーブ４と、回転体２を回転駆動させるための回転式ソレノイド３と、から成っている。

【００２１】スリーブ４は、有底円筒状で、開口部を回転式ソレノイド３側として回転式ソレノイド３に組付けられている。そして、スリーブ４には、周方向に所定間隔だけ離間させて側面４１に設けられる２つのアクチュエータＡ，Ｂ（図示せず）へ連がる出力ポートとしての第１，第２ポート５，６と、回転式ソレノイド３と反対側の位置である底部４２に設けられる圧力源からの供給圧を供給するための供給ポート７と、上記第１，第２ポート５，６と軸方向回転式ソレノイド３側に所定間隔だけ離間させて側面４１に設けられる排出ポート８とを有している。

【００２２】また、第１，第２ポート５，６は、それぞれ回転体２の中心軸に対して軸対称位置に設けられている。

【００２３】一方、回転体２は、円柱状で、回転式ソレノイド３側端部のほぼ中心に回転式ソレノイド３側に突出する突出部２Ａが設けられている。

【００２４】そして、回転体２には、スリーブ４の供給ポート７からの制御流体を第１ポート５又は第２ポート６を介してアクチュエータＡ又はアクチュエータＢへ供給するための回転体２の側面に開口する流体通路としての供給通路１１と、アクチュエータＡ又はアクチュエータＢからの制御流体を排出するための第１，第２，第３排出通路１２，１３，１４が設けられている。

【００２５】供給通路１１は、回転体２のスリーブ４の底部４２側端部のほぼ中心から軸方向回転式ソレノイド３側に回転体２の中途部まで伸びる供給軸方向通路１１Ａと、この供給軸方向通路１１Ａと連続して設けられ、回転体２に対し垂直方向で開口部が対称となるように回転体２を直径方向に貫通してスリーブ４の第１，第２ポート５，６と連通する供給穴１１Ｂとから成っている。

【００２６】そして、第１，第２，第３排出通路１２，１３，１４は、周方向所定間隔だけ離間して設けられ、回転体３が回転することによってスリーブ４の第１，第２ポート５，６と連通する第１，第２，第３排出穴１２Ａ，１３Ａ，１４Ａと、この第１，第２，第３排出穴１２Ａ，１３Ａ，１４Ａと連続して設けられ、軸方向回転式ソレノイド３側に伸び回転体３の回転式ソレノイド３側端部が開口し、スリーブ４の排出ポート８に通ずる第１，第２，第３排出軸方向通路１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂとから成っている。尚、第３排出通路１４は、第１排出通路１２に対して、反対側へ対称となるように設けられている。

【００２７】そして、回転体３の供給穴１１Ｂと第１，第２，第３排出穴１２Ａ，１３Ａ，１４Ａとの距離Ｃを、スリーブ４の第１，第２ポート５，６へ連がる供給穴１１Ｂと第１，第２，第３排出孔１２Ａ，１３Ａ，１４Ａの幅Ｄより大きく設定している（Ｃ＞Ｄ）。

【００２８】ここで、回転体２を回転駆動させる回転式ソレノイド３について説明する。この回転式ソレノイド３は、６つのコイル１５と、電磁力によって回転する円板状のマグネット１６と、上記回転体２に作動連結される支柱１７とからなっている。

【００２９】コイル１５は、円筒状で、その内部には磁極片としてステータ１８が挿入されており、一端が図１中コイル１５の下端部において、径方向外側に突出している。また、コイル１５の上端部には、四角形の板状のプレート１９がステータ１８と連結して設けられている。そして、このように構成されたコイル１５が、図４に示すように周方向６０ずつ隔てて配置されている。

【００３０】また、コイル１５の図１中下側には、円板状のマグネット１６が配置されている。このマグネット１６は、周方向に多極着磁されており、また、図３に示すように中心部に穴１６Ａが設けられ、その穴１６Ａに、支柱１７を挿入固定するための支柱スリーブ２０が挿入され、樹脂２１によってマグネット１６に固定されている。そして、支柱スリーブ２０の一端が、６つのコイル１５を覆うケース２２の中心部に設けられる断面凹部状の軸受２３の凹部内に挿入されている。

【００３１】そして、支柱スリーブ２０内に、回転体２と作動連結される支柱１７が、支柱１７の先端を軸受２３の凹部内の端面に当接するまで挿入されている。また、支柱スリーブ２０の軸受２３側には、溝２０Ａが設けられており、その溝２０Ａ内に設けられるピン２４と、Ｏリング２５とによって支柱１７が支柱スリーブ２０内に固定されている。さらに、支柱１７には、マグネット１６を保持するための保持プレート２６が連結されており、この保持プレート２６とマグネット１６の保持プレート２６側の樹脂２１の端面間で、支柱スリーブ２０の外周には、断面矩形状の軸受２６が設けられている。

【００３２】そして、支柱１７と回転体２との作動連結は、支柱１７に設けられる凹部１７Ａ内に、回転体２の突出部２Ａの先端に設けられる凸部２Ｂが嵌着固定されて行っている。

【００３３】そして、６つのコイル１５に通電することにより、電磁力がはたらき、マグネット１６を回転させようとする力が発生し、マグネット１６が回転する。そのマグネット１６が回転することにより、マグネット１６の支柱スリーブ２０に固定される支柱１７が回転し、支柱１７と作動連結される回転体２が回転することになる。

【００３４】このように回転体２が回転することにより、回転体２に設けられる供給穴１１Ｂの開口部がスリーブ４の第１ポート５又は第２ポート６と合致して、スリーブ４の供給ポート７からの制御流体を供給通路１１の供給軸方向通路１１Ａ，供給穴１１Ｂを介してアクチュエータＡ又はアクチュエータＢに切換えて供給するのである。

【００３５】ここで、アクチュエータＡ，Ｂの切換え制御を従来技術で示した表１に基づいて説明する。

【００３６】各制御において、まずアクチュエータＡ，Ｂ両方ともＯＦＦのときは、回転体２の位置は、回転式ソレノイド３に印加される電流が、最大に対して半分の状態で、図２（ａ）に示すように、スリーブ４の一方の第１ポート５と回転体２の第１排出穴１２Ａとが合致し、一方の第２ポート６と第２排出穴１３Ａとが合致し、他方の第２ポート６と第３排出穴１４Ａとが合致し、供給穴１１Ｂの開口部は、スリーブ４のどのポートにも合致しない状態となる。このときに、アクチュエータＡ，Ｂからの制御流体が第１，第２排出通路１２，１３を介して排出ポート８へ排出される。

【００３７】次に、アクチュエータＡがＯＮで、アクチュエータＢがＯＦＦのときは、回転体２の位置は、回転式ソレノイド３がＯＦＦ状態で、図２（ｂ）に示すように回転体２に対称に設けられる供給穴１１Ｂの開口部が、スリーブ４の第１ポート５に合致し、一方の第２ポート６と第１排出穴１２Ａとが合致し、第２，第３排出穴１３Ａ，１４Ａは、スリーブ４のどのポートにも合致しない状態となる。このときに、アクチュエータＡへ供給ポート７からの制御流体が供給通路１１を介して供給され、アクチュエータＢからの制御流体が第１排出通路１２を介して排出ポート８へ排出される。

【００３８】そして、アクチュエータＡがＯＦＦで、アクチュエータＢがＯＮのときは、回転体２の位置は、回転式ソレノイド３に印加される電流が最大の状態で、図２（ｃ）に示すように回転体２の供給穴１１Ｂの開口部が、スリーブ４の第２ポート６に合致し、一方の第１ポート５と第３排出穴１４Ａとが合致し、他方の第１ポート５と第１排出穴１２Ａとが合致し、第２排出穴１３Ａが、スリーブ４のどのポートにも合致しない状態となる。このときに、アクチュエータＡからの制御流体が第３排出通路１４を介して排出ポート８へ排出され、アクチュエータＢへは供給ポート７からの制御流体が供給通路１１を介して供給される。

【００３９】上記構成の回転弁にあっては、図２（ａ）に示すようにスリーブ４の供給ポート７からの制御流体が、回転体２の供給通路１１とスリーブ４の第１ポート５又は第２ポート６とを介してアクチュエータＡ又はアクチュエータＢに供給されない場合、回転体２の供給穴１１Ｂの開口部が対称に設けられているため、回転体２は制御流体の圧力によってバランスされた状態となっている。よって作動時のトルクは微小で済む。

【００４０】また、制御流体がアクチュエータＡ又はアクチュエータＢに供給途中（例えば図２（ｄ）に示すように回転体２の供給穴１１Ｂの開口部とスリーブ４の第１ポート５とが一致せずズレている場合）、スリーブ４の第１ポート５が回転体２の中心軸に対して軸対称位置に設けられているため、第１ポート５からの制御流体の圧力によって、回転体２はバランスされた状態となっている。

【００４１】さらに、回転体２の供給穴１１Ｂと第１，第２，第３排出穴１２Ａ，１３Ａ，１４Ａとの距離Ｃを、スリーブ４の第１，第２ポート５，６へ連がる供給穴１１Ｂと第１，第２，第３排出穴１２Ａ，１３Ａ，１４Ａの幅Ｄより大きく設定しているため、回転体２の回転途中での流体の流れを防止、流れによる作動抵抗発生を防止する。

【００４２】これらによって、作動時のトルクが少なくて済む。

【００４３】このように、作動時のトルクが低下することから、回転式ソレノイド３の小型化が図れ、回転弁１の小型化が図れる。

【００４４】そして、供給圧が、回転式ソレノイド３の反対側に設けられるスリーブ４底部４２の供給ポート７から導入されることにより、回転体２は回転式ソレノイド３側に押されるため、がたつきがなくなり耐振性が向上する。

【００４５】尚、上記実施例では、回転体２に設けられる流体通路としての供給通路１１を、回転体２のスリーブ４の底部４２側端部のほぼ中心から軸方向回転式ソレノイド３側に伸びる供給軸方向通路１１Ａと、この供給軸方向通路１１Ａと連続して設けられ、回転体２に対し垂直方向で開口部が対称となるように回転体２を直径方向に貫通する供給穴１１Ｂとからなるものを例にとって説明したが、図５に示すように回転体２の中心軸に対して径方向外側に所定間隔だけ離間して軸方向回転式ソレノイド３側に伸びる２つの供給軸方向通路１１Ａ′と、それぞれの供給軸方向通路１１Ａ′と連続して設けられ、回転体２に対して開口部が垂直方向で対称となるように半径方向外側に貫通する供給穴１１Ｂ′とからなる供給通路１１′であってもよい。すなわち、流体通路の開口部は、回転体の対称位置に設けてあれば良い。

【００４６】また、回転駆動手段として回転式ソレノイド３を用いたものを例にとって説明したが、回転式ソレノイド３に限るものではなく、その他油圧等の流体圧を利用するものについても同様に適用することができる。

【００４７】

【考案の効果】

本考案は、以上の構成および作用を有するもので、回転体の流体通路とスリーブのポートとが合致せずアクチュエータに流体が供給されない場合、回転体の流体通路の開口部が対称位置に設けられているため、回転体は流体通路における流体圧によってバランスされた状態となる。

【００４８】また、流体がアクチュエータに供給途中（回転体の流体通路の開口部とスリーブのポートとが一致せずズレている場合）、スリーブのポートが回転体の中心軸に対して軸対称位置に設けられているため、対称位置に設けられたポートからの流体圧によって、回転体はバランスされた状態となる。

【００４９】上記のように回転体がバランスされた状態となることから、作動時のトルクが低下する。

【００５０】さらに、供給圧が、回転駆動手段と反対側のスリーブ底部に設けられた供給ポートから供給されることにより、回転体は回転駆動手段側に押されるため、がたつきがなくなり耐振性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本考案の一実施例に係る回転弁の
全体縦断面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ部拡
大縦断面図であり、同図（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線
要部縦断面図である。

【図２】図２は図１（ａ）のＥ−Ｅ線断面図であり、同
図（ａ）はアクチュエータＡ，Ｂ両方ともＯＦＦのとき
の回転体の位置を示す図であり、同図（ｂ）はアクチュ
エータＡがＯＮで、アクチュエータＢがＯＦＦのときの
回転体の位置を示す図であり、同図（ｃ）はアクチュエ
ータＡがＯＦＦで、アクチュエータＢがＯＮのときの回
転体の位置を示す図であり、同図（ｄ）は回転体の回転
途中を示す図である。

【図３】図３（ａ）はマグネットの平面図であり、同図
（ｂ）は同図（ａ）の縦断面図である。

【図４】図４は図１（ａ）の上面図である。

【図５】図５は他の態様の回転体の流体通路を示す図で
あり、同図（ａ）は回転体の縦断面図であり、同図
（ｂ）は同図（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。

【図６】図６は従来の切換弁であるスプール弁の回路図
である。

【図７】図７は図６の回路図におけるスプール弁の全体
縦断面図である。

【図８】図８は図７のスプールの動きを示す要部縦断面
図であり、同図（ａ）はアクチュエータＡがＯＦＦで、
アクチュエータＢがＯＮのときのスプールの位置を示す
図であり、同図（ｂ）はアクチュエータＡがＯＮで、ア
クチュエータＢがＯＦＦのときのスプールの位置を示す
図であり、同図（ｃ）はアクチュエータＡ，Ｂ両方とも
ＯＦＦのときのスプールの位置を示す図である。

【図９】図９は従来の回転弁の回転体部横断面図であ
る。

【符号の説明】

１回転弁２回転体２Ａ突出部２Ｂ凸部３回転式ソレノイド（回転駆動手段）４スリーブ４１側面４２底部５第１ポート６第２ポート７供給ポート８排出ポート１１，１１′ 供給通路（流体通路）１１Ａ，１１Ａ′ 供給軸方向通路１１Ｂ，１１Ｂ′ 供給穴１２第１排出通路１２Ａ第１排出穴１２Ｂ第１排出軸方向通路１３第２排出通路１３Ａ第２排出穴１３Ｂ第２排出軸方向通路１４第３排出通路１４Ａ第３排出穴１４Ｂ第３排出軸方向通路１５コイル１６マグネット１６Ａ穴１７支柱１７Ａ凹部１８ステータ１９プレート２０支柱スリーブ２０Ａ溝２１樹脂２２ケース２３，２６軸受２４ピン２５Ｏリング

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】側面にアクチュエータへ連がるポートを
有するスリーブと、該スリーブ内に、回転自在に挿入さ
れ、側面に開口する流体通路を備えた回転体と、該回転
体を回転駆動する回転駆動手段とを有し、前記回転体を、回転駆動手段により回転させることによ
って、スリーブ側面に開口するポートと回転体側面に開
口する流体通路を選択的に合致させて流体の流れを切換
えるもので、前記スリーブに形成されるポートを回転体の中心軸に対
して軸対称位置に設けると共に、前記回転体の流体通路
の開口部を対称位置に設けたことを特徴とする回転弁。
【請求項２】スリーブが有底円筒状で、前記回転体の
流体通路に連通する供給圧を供給する供給ポートを、前
記回転駆動手段と反対側のスリーブ底部に設けたことを
特徴とする請求項１に記載の回転弁。