JPH067243Y2 - 方向切り換え弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、供給及び排気を行なうパイロット弁の切り換
え制御によって主弁を複数位置に切り換え配置し、この
切り換え配置によって流体の供給方向を切り換える方向
切り換え弁に関するものである。

［従来の技術］ この種の方向切り換え弁が特公昭５７−５９４６９号公
報、実公昭６２−３７０２８号公報及び実公平１−７９
０１号公報に開示されている。

実公昭６２−３７０２８号公報の従来装置では、パイロ
ット流体の供給によって中立位置から作動流体供給位置
へ復帰ばねに抗して切り換え配置し、パイロット流体の
排気に伴って主弁が復帰ばねによって中立位置へ復帰す
るようになっている。

特公昭５７−５９４６９号公報及び実公平１−７９０１
号公報の従来装置では、主弁に対する復帰ばねの作用に
補助ピストンを介した流体圧力作用を付加し、主弁の中
立位置への復帰速応性の向上が図られている。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、実公昭６２−３７０２８号公報では主弁
のシールを行なうためのシールリングにおける摩擦力を
考慮した復帰ばねのばね特性設定が必要であり、中立位
置への復帰における高い速応性を達成するには強力なば
ね特性が要求される。ばね特性を強力にすれば中立位置
から作動流体供給位置へ主弁を迅速に切り換え配置する
ためにパイロット圧を高めなければならないが、この高
圧化によってシールリングにおける静止摩擦力が増大す
る。従って、主弁を作動流体供給位置に長時間放置した
場合にはパイロット圧によるシールリングの静止摩擦力
が大きくなってしまい、中立位置復帰の信頼性が低下す
る。

特公昭５７−５９４６９号公報及び実公平１−７９０１
号公報の従来装置では、補助ピストンを介した流体圧力
作用の付加が押圧ばねの中立復帰作用を補っており、実
公昭６２−３７０２８号公報の従来装置に比して中立位
置復帰の速応性はよい。しかしながら、中立位置から作
動流体供給位置への切り換え時には補助ピストンにパイ
ロット圧と同じ圧力が作用するため、パイロット圧に対
する主弁の受圧面積（即ち、主ピストンの径）を補助ピ
ストンの受圧面積（即ち、補助ピストンの径）よりも大
きくしなければならない。主弁の速応性を高めるために
はこの径差を大きくするか、あるいはパイロット圧を高
める必要がある。径差を大きくすれば装置全体の大型化
が避けられない上、補助ピストン機構によって装置が複
雑化する。

本考案は複雑化、大型化及びパイロット圧の高圧化を回
避しつつ方向切り換えの速応性を向上し得る方向切り換
え弁を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ そのために本考案では、パイロット弁の切り換え供給動
作によって供給されるパイロット流体を主弁に作用させ
るパイロット圧室に対応して背圧領域を設け、背圧領域
とパイロット弁の排気ポートとを背圧通路で接続すると
共に、背圧通路上には絞り作用を備えた排気通路を接続
した。

［作用］ パイロット弁が供給状態から排気状態へ切り換えられる
と、パイロット圧室と背圧領域とが連通し、パイロット
圧室の流体がパイロット弁を経由して背圧通路へ流入す
る。背圧通路へ流入した高圧流体は排気通路と背圧領域
とへ分流するが、排気通路の絞り程度に応じた背圧が作
動流体供給位置側から中立位置側へ向かう付勢力として
主弁に作用する。従って、排気通路の絞り作用を適度に
設定することによって背圧領域の圧力を瞬間的に高める
と共に、直ちに低下させることができ、作動流体供給位
置にある主弁には瞬間的なバックアップ復帰力が作用す
ると共に、背圧領域の背圧が直ちに抜ける。これにより
主弁は中立位置へ迅速に復帰し、長期放置後の中立位置
復帰の信頼性が増す。この中立位置復帰の迅速性によっ
て復帰ばねのばね特性の強力化を抑制することができ、
しかも中立状態では背圧領域の背圧が抜けていることか
ら中立位置から作動流体供給位置へ切り換えるためのパ
イロット圧を低くすることができる。

［実施例］ 以下、本考案を具体化した一実施例を第１〜５図に基づ
いて説明する。

スプール弁１をスライド可能に収容するバルブハウジン
グ２の一端にはピストンハウジング３が接合固定されて
おり、ピストンハウジング３内には第１のピストン４が
スライド可能に嵌入収容されていると共に、ピストン４
の周面にはＶ型シール５が嵌められている。ピストン４
の収容室はピストン４によってパイロット圧室Ｐ_１と呼
吸室Ｓ_１とに区画され、パイロット圧室Ｐ_１にはパイロ
ットポートｌ_１が接続されていると共に、呼吸室Ｓ_１は
呼吸ポート３ａを介して大気に連通している。

バルブハウジング２の他端にはばねハウジング６が接合
固定されており、ばねハウジング６内に突出するスプー
ル弁１の端部には一対のカラー７，８がスライド可能に
対向嵌合されていると共に、両カラー７，８間には復帰
ばね９が介在されている。復帰ばね９に作用によってカ
ラー７は常にはばねハウジング６の内端面６ａに当接し
ており、他方のカラー８はバルブハウジング２の端面２
ａに当接する。両カラー７，８が端面６ａ，２ａに当接
した状態ではスプール弁１がバルブハウジング２上の入
力ポート２ｂと出力ポート２ｃ_１，２ｃ_２との連通、及
び入力ポート２ｂと排気ポート２ｄ_１，２ｄ_２との連通
を遮断する中立位置に配置される。

ばねハウジング６にはピストンハウジング１０が接合固
定されており、ピストンハウジング１０内には第２のピ
ストン１１がスライド可能に嵌入収容されていると共
に、ピストン１１の周面にはＶ型シール１２が嵌められ
ている。ピストン１１の収容室はピストン１１によって
パイロット圧室Ｐ_２と呼吸室Ｓ_２とに区画され、パイロ
ット圧室Ｐ_２にはパイロットポートｌ_２が接続されてい
ると共に、呼吸室Ｓ_２は呼吸ポート１０ａを介して大気
に連通している。又、呼吸ポート１０ａにはばねハウジ
ング６内の空隙が連通している。

バルブハウジング２上の入力ポート２ｂにはパイロット
ポートｌ_３，ｌ_４が分岐接続されており、パイロットポ
ートｌ_１，ｌ_３間には電磁三方弁からなるパイロット弁
１３が介在されていると共に、パイロットポートｌ_２，
ｌ_４間にも同様のパイロット弁１４が介在されている。
パイロット弁１３の入力ポート１３ａはパイロットポー
トｌ_３に接続しており、パイロット弁１３の出力ポート
１３ｂはパイロットポートｌ_１に接続している。又、パ
イロット弁１４の入力ポート１４ａはパイロットポート
ｌ_４に接続しており、パイロット弁１４の出力ポート１
４ｂはパイロットポートｌ_２に接続している。

両パイロット弁１３，１４の排気ポート１３ｃ，１４ｃ
は背圧管路Ｌで接続されており、背圧管路Ｌの中間には
排気管路Ｌａが分岐接続されていると共に、排気管路Ｌ
ａの先端にはニードル弁１５が取り付けられている。

第１図では両パイロット弁１３，１４がいずれも消磁状
態にあり、パイロットポートｌ_１，ｌ_３間及びパイロッ
トポートｌ_２，ｌ_４間は遮断されていると共に、パイロ
ットポートｌ_１，ｌ_２は背圧管路Ｌ及び排気管路Ｌａを
介して大気に連通している。従って、カラー７，８は復
帰ばね９の作用によって端面６ａ，２ａに当接し、スプ
ール弁１が中立位置に配置保持されている。

パイロット弁１３を励磁するとその入力ポート１３ａと
出力ポート１３ｂとが連通し、パイロットポートｌ_３と
パイロットポートｌ_１とが連通する。この連通によって
バルブハウジング２上の入力ポート２ｂから供給される
作動流体がパイロット圧室Ｐ_１に流入し、第２図に示す
ようにスプール弁１が左方へ移動配置される。これによ
りバルブハウジング２の入力ポート２ｂと出力ポート２
ｃ_１とが連通し、入力ポート２ｂから供給される作動流
体が出力ポート２ｃ_１から出力される。

パイロット弁１３を励磁する代わりに他方のパイロット
弁１４を励磁するとその入力ポート１４ａと出力ポート
１４ｂとが連通し、パイロットポートｌ_４とパイロット
ポートｌ_２とが連通する。この連通によって入力ポート
２ｂから供給される作動流体がパイロット圧室Ｐ_２に流
入し、第４図に示すようにスプール弁１が右方へ移動配
置される。これにより入力ポート２ｂと出力ポート２ｃ
_２とが連通し、入力ポート２ｂから供給される作動流体
が出力ポート２ｃ_２から出力される。

スプール弁１が左方の作動流体供給位置へ配置された第
２図の状態からパイロット弁１３を消磁すると、第３図
に示すようにパイロットポートｌ_１，ｌ_３とが遮断され
ると共に、パイロットポートｌ_１と背圧管路Ｌとが連通
し、パイロット圧室Ｐ_１内の流体が背圧管路Ｌへ流入す
る。背圧管路Ｌへ流入した流体はパイロット弁１４側と
排気管路Ｌａ側とへ分流し、パイロット弁１４側へ分流
した流体はパイロット弁１４の排気ポート１４ｃ、出力
ポート１４ｂ及びパイロットポートｌ_２を経由してパイ
ロット圧室Ｐ_２へ流入する。従って、左方の作動流体供
給位置にあるスプール弁１には復帰ばね９のカラー８を
介したばね力とパイロット圧室Ｐ_２に流入した流体のピ
ストン１１を介した背圧とが作用し、スプール弁１が第
１図の中立位置へ復帰する。即ち、パイロット圧室Ｐ_２
はパイロット圧室Ｐ_１に対する背圧領域となる。

スプール弁１が右方の作動流体供給位置へ配置された第
４図の状態からパイロット弁１４を消磁すると、第５図
に示すようにパイロットポートｌ_２，ｌ_４間が遮断され
ると共に、パイロットポートｌ_２と背圧管路Ｌとが連通
し、パイロット圧室Ｐ_２内の流体が背圧管路Ｌへ流入す
る。背圧管路Ｌへ流入した流体はパイロット弁１３側と
排気管路Ｌａ側とへ分流し、パイロット弁１３側へ分流
した流体はパイロット弁１３の排気ポート１３ｃ、出力
ポート１３ｂ及びパイロットポートｌ_１を経由してパイ
ロット圧室Ｐ_１へ流入する。従って、右方の作動流体供
給位置にあるスプール弁１には復帰ばね９のカラー７を
介したばね力とパイロット圧室Ｐ_１に流入した流体のピ
ストン４を介した背圧とが作用し、スプール弁１が第１
図の中立位置へ復帰する。即ち、パイロット圧室Ｐ_１は
パイロット圧室Ｐ_２に対する背圧領域となる。

パイロット圧室Ｐ_１又はＰ_２における背圧の大きさ及び
排気時間はニードル弁１５の絞り程度によって調整さ
れ、ニードル弁１５の絞り程度を適宜に設定することに
よってピストン１１又は４に対する背圧の大きさを適度
に確保しつつ瞬間的な背圧作用を達成することができ
る。従って、背圧領域の圧力を瞬間的に高めると共に、
直ちに低下させることができ、作動流体供給位置にある
スプール弁１には瞬間的なバックアップ復帰力が作用す
る。これによりスプール弁１は中立位置へ迅速に復帰
し、しかも背圧領域の背圧は直ちに抜ける。中立位置復
帰の迅速性によって復帰ばね９のばね特性の低減化を図
ることができ、しかも中立状態では背圧領域の背圧が抜
けていることから中立位置から作動流体供給位置へ切り
換えるためのパイロット圧を低圧設定することができ
る。背圧がピストン１１，４の全受圧面積に作用するた
め、背圧によるバックアップ復帰作用は非常に効率良
い。

スプール弁１が作動流体供給位置に長期放置されている
場合にはパイロット圧室Ｐ_１，Ｐ_２内の圧力がＶ型シー
ル５，１２における静止摩擦力を大きくし、パイロット
圧室Ｐ_１，Ｐ_２の圧力が高いと長期放置後の中立位置復
帰の信頼性が低下する。しかしながら、復帰ばね９のば
ね特性の低減化によって中立位置から作動流体供給位置
へスプール弁１を配置するためのパイロット圧を低くす
ることができ、長期放置後の中立位置復帰の信頼性は高
い。

又、復帰ばね９の大型化回避によって装置全体の大型化
を回避することができる。

さらに、本実施例では特公昭５７−５９４６９号公報及
び実公平１−７９０１号公報の従来装置のように補助ピ
ストンを用いていないため、構造の簡素化及びコストダ
ウンを図ることができる。

なお、この実施例では背圧領域ともなる両パイロット圧
室Ｐ_１，Ｐ_２の左右対称性によって左右両作動流体供給
位置から中立位置への復帰のばらつきが非常に少ない
が、パイロット弁を片側に寄せた場合のように排気通路
長さが異なってもニードル弁１５の絞り程度を適宜に設
定することによって中立位置への復帰時間のばらつきを
少なくすることができる。又、スプール弁１及びピスト
ン４，１１を介してパイロット圧室と背圧領域とを対応
させる代わりにピストンのみを介してパイロット圧室と
背圧領域とを直接対応させるようにしてもよく、これに
よりピストンは１つで済む。

本考案は勿論前記実施例にのみ限定されるものではな
く、例えば第６，７図に示すように１つのパイロット弁
１３によってスプール弁１６を第６図の中立位置と第７
図の作動流体供給位置とに切り換え配置する方向切り換
え弁に本考案を適用することも可能である。この実施例
ではピストン１７を収容するピストンハウジング１０が
直接バルブハウジング２に接合固定されており、ピスト
ンハウジング１０とピストン１７との間には復帰ばね９
が介在されている。第７図の作動流体供給状態からパイ
ロット弁１３を消磁すればパイロット圧室Ｐ_１内の流体
がニードル弁１５から排出すると共に、背圧領域Ｐ_３へ
流入する。これにより前記実施例と同様の作用効果が得
られる。

この実施例では前記実施例のバルブハウジング２が用い
られており、出力ポート２ｃ_２、排気ポート２ｄ_２及び
パイロットポートｌ_４に盲栓１８，１９，２０が嵌めこ
まれているが、出力ポート２ｃ_２、排気ポート２ｄ_２及
びパイロットポートｌ_４の無いバルブハウジングを用い
てもよいことは勿論である。

さらに本考案では不変の絞り作用をもたらす排気通路を
採用した実施例も可能である。

［考案の効果］ 以上詳述したように本考案は、パイロット弁の供給切り
換えによって供給されるパイロット流体を主弁に作用さ
せるパイロット圧室に対応して背圧領域を設け、背圧領
域とパイロット弁の排気ポートとを背圧通路で接続する
と共に、背圧通路上には絞り作用を備えた排気通路を接
続したので、中立復帰の際にはパイロット圧室から排出
する流体圧がバックアップ復帰力として主弁に作用し、
これにより機構の複雑化、大型化及びパイロット圧の高
圧化を回避しつつ方向切り換えの速応性を向上し得ると
いう優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本考案を具体化した一実施例を示し、第１
図は中立状態を示す縦断面図、第２図は一方の作動流体
供給状態を示す縦断面図、第３図は第２図から中立復帰
開始した状態を示す縦断面図、第４図は他方の作動流体
供給状態を示す縦断面図、第５図は第４図から中立復帰
開始した状態を示す縦断面図、第６，７図は別例を示
し、第６図は中立状態を示す縦断面図、第７図は作動流
体供給状態を示す縦断面図である。 主弁としてのスプール弁１、復帰ばね９、パイロット弁
１３，１４、背圧領域を兼ねるパイロット圧室Ｐ_１，Ｐ
_２、背圧管路Ｌ、排気管路Ｌａ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】パイロット弁（１３、１４）の切り換え供
   給動作によって主弁（１）を復帰ばね（９）に抗して作
   動流体供給位置へ切り換え配置すると共に、パイロット
   弁（１３、１４）の切り換え排気動作によって主弁
   （１）を復帰ばね（９）の作用で中立位置へ切り換え配
   置する方向切り換え弁において、パイロット弁（１３、
   １４）の切り換え供給動作によって供給されるパイロッ
   ト流体を主弁（１）に作用させるパイロット圧室
   （Ｐ_１、Ｐ_２）に対応して背圧領域（Ｐ_２、Ｐ_１）を設
   け、背圧領域（Ｐ_２、Ｐ_１）とパイロット弁（１３、１
   ４）の排気ポート（１３ｃ、１４ｃ）とを背圧通路
   （Ｌ）で接続すると共に、この背圧通路（Ｌ）上には絞
   り作用を備えた排気通路（Ｌａ）を接続したことを特徴
   とする方向切り換え弁。