JPH11280924A - 流体圧機器 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract
を同心状に保持し、円筒状軸部の移動をスムースに行う
ことができる流体圧機器を提供すること。 【解決手段】 スプール孔14が形成された弁ハウジン
グ2と、スプール孔14に組込まれた第1スプール部2
2を有するスプール18とを備え、スプール部22がス
プール孔14の第1孔部26に軸線方向に移動自在であ
る流体圧機器。第1スプール部22には複数個の流体溝
110が形成され、複数個の流体溝110の片側に作用
する圧力流体は、それらの他側に作用する圧力流体より
も流体圧力が高く、隣接する流体溝110間のシール部
の片側部の外周面と第1孔部26の内周面との間の第1
の間隙は、上記シール部の他側部の外周面と第1孔部の
内周面との間の第2の間隙よりも幾分大きく設定されて
いる。
Description
を制御するための流量制御弁などの流体圧機器に関す
る。
ハウジングと、この弁ハウジングに移動自在に装着れた
スプールと、弁ハウジングに形成された導入孔および導
出孔とを有している。スプールには円筒状のスプール部
が設けられ、また弁ハウジングには円筒状孔が形成さ
れ、スプール部が上記円筒状孔に軸線方向に移動自在に
組込まれる。このような制御弁においては、スプールが
移動すると導入孔と導出孔とが所要のとおりに連通さ
れ、これによって導入孔からの圧力流体、たとえば圧油
が導出孔から外部に導出される。
に流体溝が形成されている。流体溝はリング状に形成さ
れ、スプール部の軸線方向に1個または2個以上設けら
れる。このように流体溝を設けることによって、流体溝
に保持された圧力流体がスプール部に周方向の全域に実
質上均一に作用するようになり、これによって圧力流体
による周方向の作用圧力を均一にすることができる。
複数個の流体溝を設けた場合、スプールのスプール部が
弁ハウジングの円筒状孔内に同心状に位置するときに
は、スプール部の外周面と円筒状孔の内周面との間に環
状の間隙が生成され、かかる環状間隙を通して圧力流体
が流れ、それ故に、スプール部には周方向に実質上均一
な流体圧力が作用する。これに対して、スプール部が上
記円筒状孔内に偏心してその一部が円筒状孔の内周面に
接触すると、孔またはスプール部の製作精度のバラツキ
あるいはスプール部の傾斜によって圧力流体が作用して
いる側のみが接触した場合、接触部より低圧側には流体
圧が作用せず、スプール部の上記一部が円筒状孔の内周
面に押しつけられるようになる。したがって、このよう
な接触状態が発生すると、スプール部を移動させるのに
大きな力が必要となり、スプールのスムースな移動が困
難となる。
に軸部材の円筒状軸部を軸線方向に移動自在に組込んだ
流体圧機器全般に存在する。
て、軸シール部分を高圧作用側の隙間を大きくすること
は広く知られているが、シール部分で単独にこれを構成
したのでは、軸が軸方向に移動した場合に初期設定間隙
関係が変化し、シール機能が充分に得られない、軸を同
心状に保持する力が充分に得られなくなる等の不具合が
ある。
軸部材の円筒状軸部を同心状に保持し、円筒状軸部の移
動をスムースに行うことができる流体圧機器を提供する
ことである。
成されたハウジングと、前記円筒形孔に組込まれた円筒
状軸部を有する軸部材とを備え、前記円筒状軸部が前記
円筒状孔に軸線方向に移動自在であり、前記円筒状軸部
の第1の部位に作用する圧力流体は、前記第1の部位か
ら軸線方向に離れた第2の部位に作用する圧力流体より
も流体圧力が高く、前記第1の部位と前記第2の部位と
の間に隙間シールが設けられている流体圧機器におい
て、前記隙間シールには、円周方向の流体圧力分布を実
質上等しくするための流体溝を前記円筒状軸部に1また
は2以上形成することによって複数個のシール部が設け
られ、前記複数個のシール部の少なくとも1つにおい
て、前記第1の部位側部の外周面と前記円筒状孔の内周
面との間の第1の間隙は、前記第2の部位側部の外周面
と前記円筒状孔の前記内周面との間の第2の間隙よりも
幾分大きく設定されていることを特徴とする流体圧機器
である。
と第2の部位との間に隙間シールが設けられ、この隙間
シール部には流体溝を1または2以上形成することによ
って複数個のシール部が設けられる。そして、複数個の
シール部の少なくとも1つにおいて、第1の部位側部の
外周面と円筒状孔の内周面との間の第1の間隙は、第2
の部位側部の外周面と円筒状孔の内周面との間の第2の
間隙よりも幾分大きく設定されている。したがって、円
筒状孔に対して円筒状軸部が相対的に半径方向に移動す
ると、このシール部に存在する圧力流体が元に戻すよう
に、すなわち同心状に保持するように作用する。また、
仮に、円筒状部の上記第2の部位側部が円筒状孔の内周
面に接触しても、少なくとも1個のシール部にて円筒状
軸部の上記第1の部位側部の外周面と円筒状孔の内周面
との間に第1の間隙が残存し、この第1の間隙内の圧力
流体はこの円筒軸部を円筒状孔に同心状に保持するよう
に作用する。それ故に、円筒状軸部が円筒状孔の内周面
に接触しても大きな摩擦力が発生せず、軸部材のシール
部を軸線方向にスムースに移動させることができる。
が形成された弁ハウジングであり、前記軸部材は、前記
弁ハウジングに形成された流体流路を開閉制御するため
のスプールであり、前記円筒状軸部は、前記スプールに
設けられ、前記円筒状孔に軸線方向に移動自在に組込ま
れるスプール部であることを特徴とする。
が移動自在に組込まれる流体圧機器、たとえば制御弁な
どに好都合に適用することができる。
明に従う流体圧機器の実施形態について説明する。図1
は、本発明に従う流体圧機器の一例としてのパイロット
制御弁の一実施形態を示す断面図であり、図2は、図1
のパイロット制御弁におけるスプール部を拡大して示す
部分拡大断面図である。
は、弁ハウジング2を備えている。弁ハウジング2の上
部6には、図1において左右方向に間隔を置いて一対の
ばね室8,10が設けられ、その下部12には、各ばね
室8,10に対応してスプール孔14,16が設けられ
ている。スプール孔14,16の断面は円形状であり、
その上端はばね室8,10に連通している。弁ハウジン
グ2は、さらに、下部12に装着されたカバー部17を
有し、このカバー部17によってスプール孔14,16
の下端が閉塞されている。
のスプール18,20が図1において上下方向に移動自
在に装着されている。スプール18,20は、実質上同
一の構成であり、それらの一方の構成について説明す
る。スプール18(20)の下端部には第1スプール部
22が設けられ、またその中間部には第2スプール部2
4が設けられ、第1スプール22と第2スプール24と
の間には、環状切欠溝25が形成されている。第1スプ
ール部22の環状面(図1において上面)27と第2ス
プール部24の環状面(図1において下面)29とは、
圧力流体が作用する受圧部として機能する。本実施形態
では、第2スプール部24の外径は第1スプール部22
の外径よりも大きく設定されており、したがって第2ス
プール部24の受圧部29の受圧面積は第1スプール部
22の受圧部27の受圧面積よりも大きくなっている。
スプール孔14(16)は、第1スプール部22(円筒
状孔を構成する)の外径に対応する内径を有する第1孔
部26と、第2スプール24の外径に対応する内径を有
する第2孔部28を備え、第2孔部28の内径は第1孔
部26の内径よりも大きく設定されている。スプール1
8(20)の第1スプール部22は、スプール孔14
(16)の第1孔部26に滑動自在に支持され、これに
よってスプール18(20)は、上記第1孔部26に案
内されて上下方向に移動される。また、その第2スプー
ル部24は、スプール18(20)の上下動によってス
プール孔14(16)の第2孔部28に滑動自在に受入
れられ、この第2孔部28に案内される。なお、第1ス
プール部22およびそれに関連する構成については後述
する。
ることによって、スプール18(20)の下端外側に、
すなわちスプール孔14(16)の第1孔部26の底部
に流体室31が形成され、流体室31内の圧力流体はス
プール18(20)の下端面の全域に作用する。なお、
スプール18,20の他端部は上方にばね室8,10に
延びている。
は、圧力ポートとしての第1の室30が設けられてい
る。第1の室30は、スプール孔14,16の第1孔部
26に連通している。第1の室30は、弁本体2に設け
られた一次圧側流路32を介して流体ポンプの如き流体
供給源(図示せず)に接続され、流体供給源からの、作
動流体としての圧油の如き圧力流体は、一次圧側流路3
2を通して第1の室30に供給される。
18,20によって切換制御される二次圧側流路34,
36が設けられている。一方の二次圧側流路34は、ス
プール孔14に関連して設けられ、スプール孔14の第
1孔部26と第2孔部28との間に接続されている。こ
の二次圧側流路34は、たとえばコントロールバルブ
(図示せず)のスプール制御用パイロットポートに接続
される。また、他方の二次圧側流路36は、スプール孔
16に関連して設けられ、スプール孔16の第1孔部2
6と第2孔部28との間に接続されている。この二次圧
側流路36は、たとえば上記コントロールバルブのスプ
ール制御用逆側パイロットポートに接続される。
ポートとしての第2の室38が設けられている。第2の
室38は、ばね室8,10に連通されている。第2の室
38は、弁本体2の下部12に形成されたドレイン流路
40を介して流体タンクに連通されており、第2の室3
8内の圧力流体はドレイン流路40を通して流体タンク
に戻される。
体室31は、絞り流路41を介してドレイン流路40に
連通されている。したがって、流体室31内の圧力流体
もドレイン流路40を介して流体タンク(図示せず)に
戻される。
グ部材42,44が配設されている。プラグ部材42,
44には、これらを貫通してロッド孔が形成され、これ
らロッド孔にプッシュロッド46,48が図1において
上下方向に移動自在に装着されている。
グ部材42,44から上方に突出している。また、プッ
シュロッド46,48の下端部は、プラグ部材42,4
4からばね室8,10に突出ている。
4,56が図1において上下方向に移動自在に収容され
ている。ばね受け部材54,56は円筒状であり、その
下端面に外凹部が形成され、これら外凹部と弁本体2の
一部との間に第1のばね部材62,64が介在されてい
る。第1のばね部材62,64はコイルばねから構成さ
れ、ばね受け部材54,56を図1において上方にプッ
シュロッド46,48に向けて弾性的に偏倚し、これに
よってばね受け部材54,56はプッシュロッド46,
48に当接する位置(図1に示す位置)に保持される。
側に内凹部が設けられ、スプール18,20の第2スプ
ール部24とかかる内凹部との間に第2のばね部材7
0,72が介在されている。第2のばね部材70,72
は、コイルばねから構成され、第1のばね部材62,6
4の内側に配設されている。また、各プッシュロッド4
6,48の下端部には、スプール18,20に対応して
収容凹部74,76が形成されている。これら収容凹部
74,76には、ばね受け部材54,56に形成された
孔を通してプッシュロッド46,48の上端部の頭部7
8,80が移動自在に受入れられている。
ね部材70,72はスプール18,20に作用して図1
において下方に、すなわちプッシュロッド46,48か
ら離隔する方向に弾性的に偏倚し、これによってスプー
ル18,20は、頭部78,80がばね受け部材54,
56の上面に当接することによって、図1に示す非作用
位置に保持される。スプール18,20が上記非作用位
置にあるときには、第1スプール部22がスプール孔1
4,16の第1孔部26に位置して第1の室30と二次
圧側流路34,36との連通を遮断し、第1の室30の
圧力流体が二次圧側流路34,36に流れることはな
い。このとき、スプール18,20の第2スプール部2
4はばね室8,10に位置し、スプール18,20の切
欠溝25を介して第2の室38と二次圧側流路34,3
6とが連通され、二次圧側流路34,36の圧力流体は
第2の室38に流れる。
90が螺着されている。取付部材90の上端部にはピン
94が装着され、このピン94を介して操作レバー96
の下端部が図1において左右方向に旋回自在に連結され
ている。また、操作レバー96の下端部には押圧部材9
8が螺着されており、この押圧部材98は、各プッシュ
ロッド46,48に対応した作用部100,102を有
している。
ー96が図1に示す中立位置にあるときには、プッシュ
ロッド46,48が第1のばね部材62,64の作用に
よって上記突出位置に保持され、またスプール18,2
0は第2のばね部材70,72によって上記非作用位置
に保持される。したがって、スプール18,20の第1
スプール部22によって第1の室30と二次圧側流路3
4,36との連通は遮断されるが、スプール18,20
の切欠溝25を介して第2の室38と二次側流路34,
36とが連通され、コントロールバルブ(図示せず)の
スプール制御用パイロットポートがそれぞれ二次圧側流
路34,36、第2の室38およびドレイン流路40を
介して流体タンク(図示せず)に連通され、コントロー
ルバルブのスプールが中立位置に保持される。
04(106)で示す左方に旋回すると、押圧部材98
の作用部100(102)がプッシュロッド46(4
8)を押圧し、第1のばね部材62(64)の弾性偏倚
力に抗してプッシュロッド46(48)およびばね受け
部材54(56)が下方に移動し、かかるばね受け部材
54(56)の移動に伴って、第2のばね部材70(7
2)の作用によってスプール18(20)が下方に移動
される。
方に移動すると、スプール18(20)の切欠溝25が
第1の室30と二次圧側流路34(36)とを連通す
る。したがって、流体供給源(図示せず)からの圧力流
体が一次圧側流路32、第1の室30および二次圧側流
路34(36)を通してコントロールバルブのスプール
制御用の一方(他方)のパイロットポートに送給され、
コントロールバルブのスプール(図示せず)は流体供給
源(図示せず)からの圧力流体によって中立位置から所
定方向(所定方向と反対方向)に移動される。このパイ
ロット制御弁においては、流体室31は絞り流路41を
介してドレイン流路40に連通されている。また、第1
スプール部22の外径が第2スプール部24の外径より
も小さく設定され、第1スプール部22の受圧面積が第
2スプール部24の受圧面積よりも小さくなっている。
それ故に、二次圧側流路34(36)に送給される圧力
流体は、受圧面積差によって発生する力によってスプー
ル18(20)を上方に押上げる方向に作用する。した
がって、スプール18(20)は、操作レバー96によ
る操作力、換言すると第2のばね部材70(72)によ
る押下げ力と、二次圧側流路34(36)の圧油による
上記押上げ力とが釣合う位置に保持される。
ル18(20)の第1スプール部22およびそれに関連
する構成について説明する。主として図2を参照して、
この実施形態では、スプール部22が円筒状軸部を構成
し、スプール孔14の第1孔部26が円筒状孔を構成す
る。そして、このスプール部22の上端側部が流体供給
源からの圧力流体が作用する第1の部位として作用し、
その下端側部がドレイン流路40に流れる圧力流体が作
用する第2の部位として作用し、第1の部位と第2の部
位との間に、その軸線方向(図1および図2において上
下方向)に間隔を置いて複数個の流体溝110が設けら
れている。各流体溝110は、第1スプール部22に環
状に形成され、隣接する流体溝110の間に複数個のシ
ール部112が形成され、複数個のシール部112はス
プール部22の第1の部位と第2の部位との間において
隙間シールを構成する。複数個の流体溝110は、たと
えばピッチが1.0〜5.0mm程度に設定される。そ
して、流体溝110のピッチをたとえば1.5mm程度
に設定した場合、、各流体溝110の軸線方向の幅W1
は、たとえば0.1〜0.5mm程度に、また各シール
部112の軸線方向の幅W2は、たとえば1.0〜1.
4mm程度に設定される。
供給源(図示せず)からの圧力流体が供給され、また流
体室31はドレイン流路40に連通されており、したが
って第1スプール部22の上端部に作用する圧力流体の
圧力は、その下端部に作用する圧力流体の圧力よりも大
きく、このことに関連して、次のとおりに構成されてい
る。第1スプール部22の各シール部112の上流側部
112a(流体圧力が高い圧力流体が作用する側の第1
の部位側部)の外径はその下流側部112b(流体圧力
が低い圧力流体が作用する側の第2の部位側部)の外径
よりも幾分小さく設定され、その上流側部112aの外
周面と第1孔部26の内周面との間の第1の間隙114
は、その下流側部112bの外周面と第1孔部26の内
周面との間の第2の間隙116よりも幾分大きく設定さ
れている。この上流側部112aと下流側部112bの
軸線方向の幅W3,W4はたとえばほぼ同じ程度に設定
される。また、上流側部112aの外径と下流側部11
2bの外径との差は、たとえば0.001〜0.02m
m程度(スプール部22と第1孔部26との直径間隔の
1.5倍程度)に設定することができる。上記外径差が
0.001より小さくなると、上記上流側部112aと
上記下流側部112bとの外径差が製作精度を考慮する
と実質上なくなり、シール部112は実質上単一のシー
ル部として機能する。一方、上記外径差が0.02mm
を超えると、上流側部112aが流体溝110として機
能するようになる。
上述したように構成されているので、これらシール部1
12に作用する圧力流体の圧力特性は図3に示すとおり
となる。すなわち、第1スプール部22の上側が第1の
室30に連通され、その下側が流体室31に連通される
ので、流体溝110の流体流体の圧力は、上流側に位置
するほど大きくなり、下流側に位置するほど小さくな
る。この状態においては、第1スプール部22の中心線
と第1孔部26の中心線とは同軸に位置し、第1スプー
ル部22に作用する流体圧力の円周方向の圧力分布は実
質上等しく、第1スプール部22を径方向に動かす力は
作用しない。このような状態から第1スプール部22が
たとえば図3において相対的に右方に移動すると、これ
らシール部112に作用する圧力流体の圧力特性は図4
に示すとおりに変化する。すなわち、第1スプール部2
2が相対的に右方に移動すると、図4に示すとおり、第
1スプール部22の右側から作用する流体圧力の圧力が
上昇し、図4にて斜線部にて近似的に示す圧力部分増大
する。これに対して、第1スプール部22の左側から作
用する流体圧力は近似的に変化しない。その結果、第1
スプール部22は図4において左側に動かされ、第1ス
プール部22が第1孔部26の内面に接触することが回
避され、これによって第1スプール部22の軸線方向移
動時の摩擦抵抗を低減することができる。
述したように構成した場合、仮に第1スプール部22が
弁ハウジング2の第1孔部26の内周面に接触しても、
接触する部位は、各シール部112の下流側部112b
であってその上流側部112aが第1の孔部26の内周
面に接触することはない。それ故に、各シール部112
の上流側部112aと第1孔部26の内周面との第1の
間隙114に存在する圧力流体が第1スプール部22に
作用するようになり、かかる圧力流体は第1スプール部
22を第1孔部26に同心状に保持するように作用す
る。かくして、第1スプール部22を第1孔部26の内
周面に押しつけようとする力が弱められ、第1スプール
部22を第1孔部26に沿って上記軸線方向にスムース
に移動させることができる。
0Aを形成して外径が軸線方向に実質上一定のシール部
112Aを形成した場合(従来の構成の制御弁の場
合)、第1スプール部22Aに作用する圧力流体の圧力
特性は図5に示すとおりとなる。すなわち、このシール
部112Aにおける圧力流体の圧力変化は、上側の流体
溝110Aから下側の流体溝110Aに向けて漸減する
ようになる。かかる場合、仮に第1スプール部22Aが
弁ハウジングの第1孔部の内周面に接触すると、接触す
る部位においては、両者間に圧力流体が介在されなくな
る。それ故に、この接触する部位の反対側に存在する圧
力流体が、第1スプール部22Aを第1孔部の内周面に
さらに押しつけるように作用し、かくして第1スプール
部22を軸線方向に移動させるのに大きな力が必要とな
る。
ての制御弁の一実施形態について説明したが、本発明は
かかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範
囲を逸脱することなく種々の変形、修正が可能である。
プール部22に複数個の流体溝110を設け、これら流
体溝に関連して上述した構成を採用しているが、これに
限定されることなく、たとえば単一の流体溝を設けてシ
ール部を形成したものにも同様に適用することができ
る。
流体溝を設けることによって形成される各シール部につ
いて上流側部と下流側部の外径を幾分異ならしめている
が、全てのシール部についてこのように構成する必要は
なく、少なくとも1個のシール部をこのように構成する
ことによって所望の効果が達成される。
シール部112の上流側部112aは円筒状に形成さ
れ、軸線方向に実質上同一の外径であるが、この上流側
部112aを、その下流側部に向けてその外径が漸増す
るテーパ状に形成することもできる。
パイロット制御弁に適用して説明したが、これに限定さ
れることなく、スプールの移動によって流量を制御する
流量制御弁、またスプールの移動によって圧力流体の圧
力を所定圧力に減圧する減圧弁などの他の流体圧機器に
同様に適用することができる。
ば、円筒状軸部の第1の部位と第2の部位との間に隙間
シールが設けられ、この隙間シール部には流体溝を1ま
たは2以上形成することによって複数個のシール部が設
けられる。そして、複数個のシール部の少なくとも1つ
において、第1の部位側部の外周面と円筒状孔の内周面
との間の第1の間隙は、第2の部位側部の外周面と円筒
状孔の内周面との間の第2の間隙よりも幾分大きく設定
されている。したがって、円筒状孔に対して円筒状軸部
が相対的に半径方向に移動すると、このシール部に存在
する圧力流体が元に戻すように、すなわち同心状に保持
するように作用する。また、仮に、円筒状部の上記第2
の部位側部が円筒状孔の内周面に接触しても、少なくと
も1個のシール部にて円筒状軸部の上記第1の部位側部
の外周面と円筒状孔の内周面との間に第1の間隙が残存
し、この第1の間隙内の圧力流体はこの円筒軸部を円筒
状孔に同心状に保持するように作用する。それ故に、円
筒状軸部が円筒状孔の内周面に接触しても大きな摩擦力
が発生せず、軸部材のシール部を軸線方向にスムースに
移動させることができる。
ば、弁ハウジングにスプールが移動自在に組込まれる流
体圧機器、たとえば制御弁などに好都合に適用すること
ができる。
の一実施形態を示す断面図である。
部の一部を拡大して示す拡大断面図である。
れている状態における圧力流体の圧力特性を説明するた
めの図である。
方に移動したときの圧力流体の圧力特性を説明するため
の図である。
体の圧力特性を説明するための図である。
成されたハウジングと、前記円筒形孔に組込まれた円筒
状軸部を有する軸部材とを備え、前記円筒状軸部が前記
円筒状孔に軸線方向に移動自在であり、前記円筒状軸部
の流路32,34開閉用スプール部22に連なる第1の
部位に作用する圧力流体は、前記第1の部位から軸線方
向に離れた第2の部位に作用する圧力流体よりも流体圧
力が高く、前記第1の部位と前記第2の部位との間に隙
間シールが設けられている流体圧機器において、前記隙
間シールには、円周方向および軸線方向の流体圧力分布
を等しくするための環状流体溝110を前記円筒状軸部
に1または2以上形成するとともに、各環状流体溝11
0に軸線方向の第2の部位側に隣接して、環状流体溝1
10よりも大きい外径を有する複数個の環状シール部1
12a,112bを、軸線方向に隣接して順次的に形成
し、前記複数個の各シール部112a,112bの外径
は、第1の部位側から第2の部位側に向かって軸線方向
に各シール部112a,112bの外周面と円筒状孔の
内周面との間の各間隙114,116における流体圧力
が、次第に低く変化するように、外径差を段差状に有し
て、順次的に大きく設定されていることを特徴とする流
体圧機器である。
と第2の部位との間に隙間シールが設けられ、この隙間
シール部には流体溝110を1または2以上形成するこ
とによって複数個のシール部112a,112bが設け
られる。そして、複数個の各シール部112a,112
bの外径は、第1の部位側から第2の部位側に向かって
軸線方向に各シール部112a,112bの外周面と円
筒状孔の内周面との間の各間隙114,116における
流体圧力が、次第に低く変化するように、外径差を段差
状に有して、順次的に大きく設定されており、したがっ
て第1の部位側部の外周面と円筒状孔の内周面との間の
第1の間隙114は、第2の部位側部の外周面と円筒状
孔の内周面との間の第2の間隙116よりも幾分大きく
設定されている。したがって、円筒状孔に対して円筒状
軸部が相対的に半径方向に移動すると、このシール部に
存在する圧力流体が元に戻すように、すなわち同心状に
保持するように作用する。また、仮に、円筒状部の上記
第2の部位側部が円筒状孔の内周面に接触しても、少な
くとも1個のシール部によって円筒状軸部の上記第1の
部位側部の外周面と円筒状孔の内周面との間に第1の間
隙が残存し、この第1の間隙内の圧力流体はこの円筒状
軸部を円筒状孔に同心状に保持するように作用する。そ
れ故に、円筒状軸部が円筒状孔の内周面に接触しても大
きな摩擦力が発生せず、軸部材のシール部を軸線方向に
スムーズに移動させることができる。
のスプール18,20が図1において上下方向に移動自
在に装着されている。スプール18,20は、実質上同
一の構成であり、それらの一方の構成について説明す
る。スプール18(20)の下端部には第1スプール部
22が設けられ、またその中間部には第2スプール部2
4が設けられ、第1スプール部22と第2スプール部2
4との間には、環状切欠溝25が形成されている。第1
スプール部22の環状面(図1において上面)27と第
2スプール部24の環状面(図1において下面)29と
は、圧力流体が作用する受圧部として機能する。本実施
形態では、第2スプール部24の外径は第1スプール部
22の外径よりも大きく設定されており、したがって第
2スプール部24の受圧部29の受圧面積は第1スプー
ル部22の受圧部27の受圧面積よりも大きくなってい
る。スプール孔14(16)は、第1スプール部22
(円筒状軸部を構成する)の外径に対応する内径を有す
る第1孔部26と、第2スプール24の外径に対応する
内径を有する第2孔部28を備え、第2孔部28の内径
は第1孔部26の内径よりも大きく設定されている。ス
プール18(20)の第1スプール部22は、スプール
孔14(16)の第1孔部26に滑動自在に支持され、
これによってスプール18(20)は、上記第1孔部2
6に案内されて上下方向に移動される。また、その第2
スプール部24は、スプール18(20)の上下動によ
ってスプール孔14(16)の第2孔部28に滑動自在
に受入れられ、この第2孔部28に案内される。なお、
第1スプール部22およびそれに関連する構成について
は後述する。
側に内凹部が設けられ、スプール18,20の第2スプ
ール部24とかかる内凹部との間に第2のばね部材7
0,72が介在されている。第2のばね部材70,72
は、コイルばねから構成され、第1のばね部材62,6
4の内側に配設されている。また、各プッシュロッド4
6,48の下端部には、スプール18,20に対応して
収容凹部74,76が形成されている。これら収容凹部
74,76には、ばね受け部材54,56に形成された
孔を通してスプール18,20の上端部の頭部78,8
0が移動自在に受入れられている。
04(106)で示す右(左)方に旋回すると、押圧部
材98の作用部100(102)がプッシュロッド46
(48)を押圧し、第1のばね部材62(64)の弾性
偏倚力に抗してプッシュロッド46(48)およびばね
受け部材54(56)が下方に移動し、かかるばね受け
部材54(56)の移動に伴って、第2のばね部材70
(72)の作用によってスプール18(20)が下方に
移動される。
ル18(20)の第1スプール部22およびそれに関連
する構成について説明する。主として図2を参照して、
この実施形態では、スプール部22が円筒状軸部を構成
し、スプール孔14の第1孔部26が円筒状孔を構成す
る。そして、このスプール部22の上端側部が流体供給
源からの圧力流体が作用する第1の部位として作用し、
その下端側部がドレイン流路40に流れる圧力流体が作
用する第2の部位として作用し、第1の部位と第2の部
位との間に、その軸線方向(図1および図2において上
下方向)に間隔を置いて複数個の流体溝110が設けら
れている。各流体溝110は、第1スプール部22に環
状に形成され、隣接する流体溝110の間に複数個の環
状シール部112が形成され、複数個のシール部112
はスプール部22の第1の部位と第2の部位との間にお
いて隙間シールを構成する。複数個の流体溝110は、
たとえばピッチが1.0〜5.0mm程度に設定され
る。そして、流体溝110のピッチをたとえば1.5m
m程度に設定した場合、、各流体溝110の軸線方向の
幅W1は、たとえば0.1〜0.5mm程度に、また各
シール部112の軸線方向の幅W2は、たとえば1.0
〜1.4mm程度に設定される。
供給源(図示せず)からの圧力流体が供給され、また流
体室31はドレイン流路40に連通されており、したが
って第1スプール部22の上端部に作用する圧力流体の
圧力は、その下端部に作用する圧力流体の圧力よりも大
きく、このことに関連して、次のとおりに構成されてい
る。第1スプール部22の各シール部112の上流側部
112a(流体圧力が高い圧力流体が作用する側の第1
の部位側部)の外径はその下流側部112b(流体圧力
が低い圧力流体が作用する側の第2の部位側部)の外径
よりも幾分小さく設定され、その上流側部112aの外
周面と第1孔部26の内周面との間の第1の間隙114
は、その下流側部112bの外周面と第1孔部26の内
周面との間の第2の間隙116よりも幾分大きく設定さ
れている。この上流側部112aと下流側部112bの
軸線方向の幅W3,W4はたとえばほぼ同じ程度に設定
される。また、上流側部112aの外径と下流側部11
2bの外径との差は、たとえば0.001〜0.02m
m程度(スプール部22と第1孔部26との直径間隔の
1.5倍程度)に設定することができる。上記外径差が
0.001mmより小さくなると、上記上流側部112
aと上記下流側部112bとの外径差が製作精度を考慮
すると実質上なくなり、シール部112は実質上単一の
シール部として機能する。一方、上記外径差が0.02
mmを超えると、上流側部112aが流体溝110とし
て機能するようになる。
上述したように構成されているので、これらシール部1
12に作用する圧力流体の圧力特性は図3に示すとおり
となる。すなわち、第1スプール部22の上側が第1の
室30に連通され、その下側が流体室31に連通される
ので、流体溝110の流体流体の圧力は、上流側に位置
するほど大きくなり、下流側に位置するほど小さくな
る。この状態においては、第1スプール部22の中心線
と第1孔部26の中心線とは同軸に位置し、第1スプー
ル部22に作用する流体圧力の円周方向の圧力分布は実
質上等しく、第1スプール部22を径方向に動かす力は
作用しない。このような状態から第1スプール部22が
たとえば図3において相対的に右方に移動した位置とな
った状態を考えると、これらシール部112に作用する
圧力流体の圧力特性は図4に示すとおりに変化する。す
なわち、第1スプール部22が相対的に右方に移動する
と、図4に示すとおり、第1スプール部22の右側から
作用する流体圧力の圧力が上昇し、図4にて斜線部によ
って近似的に示す圧力部分だけ増大する。これに対し
て、第1スプール部22の左側から作用する流体圧力は
近似的に変化しない。その結果、第1スプール部22は
図4において左側に動かされ、第1スプール部22が第
1孔部26の内面に接触することが回避され、これによ
って第1スプール部22の軸線方向移動時の摩擦抵抗を
低減することができる。
ば、円筒状軸部の第1の部位と第2の部位との間に隙間
シールが設けられ、この隙間シールには流体溝110を
1または2以上形成することによって複数個の環状シー
ル部112a,112bが設けられる。そして、1また
は複数個の各シール部において、各環状流体溝110
に、軸線方向の第2の部位側に隣接して、環状流体溝1
10よりも大きい外径を有して、軸線方向に隣接して順
次的に形成し、各シール部112a,112bの外径
は、第1の部位側から第2の部位側に向かって軸線方向
に各シール部112a,112bの外周面と円筒状孔の
内周面との間の各間隙114,116における流体圧力
が、次第に低く変化するように、外径差を段差状に有し
て、順次的に大きく設定されており、こうして第1の部
位側部の外周面と円筒状孔の内周面との間の第1の間隙
は、第2の部位側部の外周面と円筒状孔の内周面との間
の第2の間隙よりも幾分大きく設定されている。したが
って、円筒状孔に対して円筒状軸部が相対的に半径方向
に移動すると、このシール部に存在する圧力流体が元に
戻すように、すなわち同心状に保持するように作用す
る。また、仮に、円筒状軸部の上記第2の部位側部が円
筒状孔の内周面に接触しても、少なくとも1個のシール
部にて円筒状軸部の上記第1の部位側部の外周面と円筒
状孔の内周面との間に第1の間隙が残存し、この第1の
間隙内の圧力流体はこの円筒軸部を円筒状孔に同心状に
保持するように作用する。それ故に、円筒状軸部が円筒
状孔の内周面に接触しても大きな摩擦力が発生せず、軸
部材のシール部を軸線方向にスムースに移動させること
ができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 円筒状孔が形成されたハウジングと、前
記円筒形孔に組込まれた円筒状軸部を有する軸部材とを
備え、前記円筒状軸部が前記円筒状孔に軸線方向に移動
自在であり、前記円筒状軸部の第1の部位に作用する圧
力流体は、前記第1の部位から軸線方向に離れた第2の
部位に作用する圧力流体よりも流体圧力が高く、前記第
1の部位と前記第2の部位との間に隙間シールが設けら
れている流体圧機器において、 前記隙間シールには、円周方向の流体圧力分布を実質上
等しくするための流体溝を前記円筒状軸部に1または2
以上形成することによって複数個のシール部が設けら
れ、 前記複数個のシール部の少なくとも1つにおいて、前記
第1の部位側部の外周面と前記円筒状孔の内周面との間
の第1の間隙は、前記第2の部位側部の外周面と前記円
筒状孔の前記内周面との間の第2の間隙よりも幾分大き
く設定されていることを特徴とする流体圧機器。 - 【請求項2】 前記ハウジングは円筒状孔が形成された
弁ハウジングであり、前記軸部材は、前記弁ハウジング
に形成された流体流路を開閉制御するためのスプールで
あり、前記円筒状軸部は、前記スプールに設けられ、前
記円筒状孔に軸線方向に移動自在に組込まれるスプール
部であることを特徴とする請求項1に記載の流体圧機
器。
Priority Applications (5)
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| WO2017212681A1 (ja) | スプール弁 |
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