(57)【要約】      （修正有）【課題】線状バネ材からなるＣ字形状のデテント部材の効果的使用を可能とした弁装置の提供。【解決手段】弁ハウジングと、第１及び第２の位置の間で直線経路に沿って変位する弁体と、Ｃ字形状とされたデテント部材５６と、を有する。デテント部材の中央部５６ａは、弁体が第１及び第２の位置の間で変位したときのデテント部材と弁体との接続部分（接続穴６０ａ）の上記直線経路方向における２つの位置に対して中間に位置する。弁体が第１及び第２の位置の間で変位するときにデテント部材は中央部を中心に枢動し、第１及び第２の位置の中間位置において最大に変形され、その中間位置を越えた側にある第１の位置か第２の位置になろうとする。デテント部材の中央部両端から延びるバネ部はそれぞれ３６０度湾曲して延びるループ部分を少なくとも１つ有する。【選択図】図２
2015222107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁ハウジングと、
該弁ハウジング内で第１及び第２の位置の間で直線経路に沿って変位する弁体と、
線状バネ材からなるデテント部材であって、該直線経路に対する横断方向で該直線経路から間隔があけられ、該弁ハウジングに対して静止した位置に取り付けられた中央部と、該中央部の該直線経路に対する左右方向の左端及び右端からそれぞれ左方及び右方に延び湾曲して該弁体に至り該弁体に接続された第１及び第２バネ部とを有し全体としてＣ字形状とされたデテント部材と、
を有し、
該中央部が取り付けられる該静止した位置が、該弁体が該第１及び第２の位置の間で変位したときの該デテント部材と該弁体との接続部分の該直線経路方向における２つの位置に対して中間に位置するようにされており、
該中央部は該静止した位置において枢動可能とされ、該弁体が該第１及び第２の位置の間で変位するときに該デテント部材が該中央部を中心に枢動するようにされており、
該第１及び第２バネ部はそれぞれ該中央部と該弁体との間において３６０度湾曲して延びるループ部分を少なくとも１つ有する弁装置。
【請求項２】
該第１及び第２バネ部は、それぞれ、該中央部の左端及び右端から左方及び右方へ延びそれから該弁体に向かうように湾曲される部分の内側に該ループ部分を有する請求項１に記載の弁装置。
【請求項３】
該ループが複数設けられ、該複数のループが同径とされて同軸状にして延びるようにされている請求項１又は２に記載の弁装置。
【請求項４】
該第１及び第２バネ部は、それぞれ、該中央部の左端及び右端から該弁体に至るまでの経路に沿って複数設けられている請求項１に記載の弁装置。
【請求項５】
請求項１に記載の弁装置で用いられる前記デテント部材。
【請求項６】
請求項５に記載のデテント部材であって、前記中央部が直線状とされ、前記ループ部が湾曲した第１及び第２バネ部のそれぞれの内側に設けられている請求項５に記載のデテント部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２位置弁装置に関し、特に、デテント装置を備える保持型の２位置弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２位置弁装置におけるデテント装置は、弁体が２位置すなわち方向制御のための第１と第２の位置のいずれかの位置に保持されるようにし中間位置にはとどまらないようにするものである。例えば、特許文献１は２つのポンプ室を有するダイアフラムポンプにおいて駆動流体を２つのポンプ駆動室に交互に供給排出するための方向制御弁としてスプール弁を用い、このスプール弁の端部にデテント装置を取り付けたものを示している。このデテント装置は、線状バネ材（ワイヤ）から形成され直線状の中央部と該中央部の左右端から延びそれぞれＵターンするようにしてＣ形にされた２つのデテント部材を一対備えており、この一対のデテント部材をスプール弁の一端部両側に相互に対向するように配置し、それぞれの中央部を弁ハウジング側に枢着し、両端をスプール弁の両側に接続し、スプール弁が第１の位置と第２の位置との間で変位するときにその変位の中間位置において当該バネ材からなるデテント部材が大きく撓められるようにしてある。すなわち、デテント部材は、この大きく撓められて蓄勢力が最大となった中間位置を境にしてスプール弁を蓄勢力が低い安定した第１若しくは第２の位置になるようにしその位置に保持する。
【０００３】
また、特許文献２には、プランジャの往復動によりポンプ作用を行う往復動形ポンプにおいて、このプランジャを駆動するための駆動流体の供給排出を行うポペット弁方式の弁装置に上記と同様のデテント装置を設けたものが開示されている。
【０００４】
このような弁装置においては、弁が第１及び第２の位置の間で変位されるごとにデテント部材が繰り返しの変形を受け、このため一定回数以上の変位が行われるとデテント部材を構成する線状バネ材に疲労亀裂が生じ、最終的には当該デテント部材の破断に至る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平６−３１６５０号
【特許文献２】特許第２７０６６８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、このようなデテント装置におけるデテント部材をなるべく長期に使用できるようにすることが望まれる。本発明は、このような要求に鑑み前述の特許文献１や特許文献２に開示されたごとき二位置弁装置においてデテント部材の耐久性の向上を可能とした弁装置及びその弁装置において用いられるデテント部材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明に係る弁装置は、
弁ハウジングと、
該弁ハウジング内で第１及び第２の位置の間で直線経路に沿って変位する弁体と、
線状バネ材からなるデテント部材であって、上記直線経路に対する横断方向で同直線経路から間隔があけられ、上記弁ハウジングに対して静止した位置に取り付けられた中央部と、該中央部の上記直線経路に対する左右方向の左端及び右端からそれぞれ左方及び右方に延び湾曲して上記弁体に至り同弁体に接続された第１及び第２バネ部とを有し全体としてＣ字形状とされたデテント部材と、
を有し、
上記中央部が取り付けられる上記静止した位置が、上記弁体が上記第１及び第２の位置の間で変位したときの上記デテント部材と上記弁体との接続部分の上記直線経路方向における２つの位置に対して中間に位置するようにされており、
上記デテント部材の上記中央部はそれが取付けられた位置において枢動可能とされ、上記弁体が上記第１及び第２の位置の間で変位するときに当該デテント部材が上記中央部を中心に枢動するようにされており、
上記第１及び第２バネ部はそれぞれ上記中央部と上記弁体との間において３６０度湾曲して延びるループ部分を少なくとも１つ有することを特徴としている。
【０００８】
この本発明に係る弁装置においては、弁体が第１の位置と第２の位置にあるときはデテント部材が所定のバネ力を解放して当該弁体を第１の位置及び第２の位置のそれぞれの位置に保持する。弁体が第１の位置と第２の位置との間で動くときにはその中間位置（具体的には、デテント部材の第１及び第２バネ部と弁体との接続部分がデテント部材の中央部に対し上記直線経路を中心とする半径方向で整合する第３の位置）に向かうに従って次第に変形が大きくなり中間位置でもっとも大きく変形されて最も大きいバネ力を蓄勢する。従って、第１の位置から第２の位置に向けて弁体が動かされ第３の位置を少しでも越えると、デテント部材はその蓄勢力（蓄勢したバネ力）により弁体を第２の位置に動かす。弁体を逆に動かす場合は弁体が第３の位置を越えるとデテント部材がその蓄勢力で弁体を第１の位置に動かす。この変形は主に第１及び第２バネ部が担うことになるが、本発明に係る弁装置では各バネ部が上記ループ部分を有するために、同変形は該ループ部分も担うことになる。すなわち、バネ部の長さは同じ直径の線状バネ部材を用いたループ部分がないものに比べて長くなり、従って当該バネ部のバネ定数も小さくなる。
【０００９】
本発明に係る弁装置におけるデテント部材のこのような特性は、次のような技術的効果を奏することを可能とする。
すなわち、デテント部材の中央部の取付位置と、第１及び第２の位置にある弁体に対するデテント部材の連結位置との位置関係を同じものとした場合、本発明に係るループ部分を有するデテント部材では、ループ部分を有さないものと同じバネ定数にするためにはデテント部材を構成する線状バネ材の直径を大きしてバネ定数を同じにし、それにより上記第１の位置、第２の位置における弁体に対する保持力及び中間位置における最大蓄勢力を得ることができる。この場合、線状バネ材の直径が大きいので該線状バネ材の断面に生じる最大応力は小さくなる。このため、弁体が第１の位置と第２の位置とを繰り返し変位しても当該デテント部材に疲労亀裂が生じにくくなる。
【００１０】
また、上述の通りループ部分を設けることによりバネ定数が小さくなったデテント部材を用いて第１及び第２の位置における保持力をループ部分のないデテント部材と同じものとするためには、第１及び第２の位置における当該デテント材のバネ部の変形量が大きくなるように設定する。具体的には、第１及び第２の位置を前述した弁体の直線経路の方向で中間位置に近づけて設定することが考えられるが、その場合、それら第１及び第２の位置から中間位置となったときのデテント部材の変形量は小さくなるため、中間点を越えるために必要とされる力を小さいものとすることができる。要するに弁体を第１及び第２の位置から中間位置に向けて動かすための力を小さくすることができる。
【００１１】
上記第１及び第２バネ部は、それぞれ、上記中央部の左端及び右端から左方及び右方へ延びそれから弁体に向かうように湾曲される部分の内側に上記ループ部分を有するようにすることができる。
【００１２】
外側に設けることも可能であるが、内側に設けることにより当該デテント部材の設定空間内で効率よくバネ部の長さを伸ばすことができる。
【００１３】
上記ループは複数設けることができ、該複数のループを同径として同軸状にして延びるようにすることができる。
【００１４】
このようにすれば上述した技術的効果をより効率的に得ることができる。
【００１５】
別の例では、第１及び第２バネ部は、それぞれ、上記中央部の左端及び右端から弁体に至るまでの経路に沿ってその内側に複数設けることもできる。
【００１６】
本発明では上述した如き弁装置で用いられる上述の如きデテント部材をも提供する。
【００１７】
以下、本発明に係る弁装置の実施形態を添付図面に基づき説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るデテント装置を備える弁装置をダイアフラムポンプと組み合わせた例の概要を示す断面図である。
【図２】図１のII-IIに沿って見た断面図である。
【図３】デテント部材の他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明に係る５ポート２位置スプール弁装置１０を、上述の特許文献１に開示されたと同様に、ダイアフラムポンプ１２の制御に用いた実施形態を示している。このスプール弁装置１０とダイアフラムポンプ１２との関係を簡単に述べれば次の通りである。図示の状態において駆動流体（圧搾空気）入口１４から導入される駆動流体は弁装置１０を通る矢印で示す経路を通り図で見て左側のダイアフラム１６の右側の駆動室１８に供給され、右側のダイアフラム２０の左側の駆動室２２にあった駆動流体は弁装置１０を通る矢印に示す経路を通って大気に排出される。左側のダイアフラム１６の左側のポンプ室２４及び右側ダイアフラム２０の右側のポンプ室２６はそれぞれ逆止弁２８、３０を介してポンプ吐出口３４、ポンプ吸入孔３６に連通されており、従って、ダイアフラム１６、２０は図示のように左側に湾曲してポンプ吸入孔３６及びポンプ吐出口３４を介してのポンプ作用が行われる。
【００２０】
スプール弁装置１０のスプール弁体３８を摺動可能に収納している弁ハウジング３５は、スプール弁体３８の両端が臨む切換圧室４０、４２を備えている。この切換圧室４０、４２はそれぞれ絞り４４、４６を介して駆動流体入口１４に連通されており駆動流体入口１４での流体圧力を均等に切換圧室４０，４２に伝えるようにされると共に、それぞれ、駆動室１８、２２にも連通されている。従って、図示の状態では、切換圧室４０の室圧が切換圧室４２の室圧よりも高くなり、スプール弁体３８を図示の位置から下方に駆動するような状態となっている。スプール弁体３８が図示の位置から下方に駆動されると、スプール弁装置１０のポートとダイアフラムポンプ１２の駆動室１８、２２との流体接続は切り換えられて駆動流体入口１４からの駆動流体は右側の駆動室２２に供給され左側の駆動室１８にあった駆動流体は弁装置１０を介して大気へ排出されて左右のダイアフラム１６、２０は右向きに撓み、逆止弁４８を介してポンプ室２４に連通されているポンプ吸入孔３６を通してのポンプ吸引作用及び逆止弁５０を介してポンプ室２６に連通されているポンプ吐出口３４を通してのポンプ吐出作用が行われる。
【００２１】
スプール弁装置１０は、前述の通り、スプール弁体３８を摺動可能に収納する弁ハウジング３５を備えており、弁ハウジング３５内にはスプール弁体３８の両端部が臨む切換圧室４０、４２が設けられ、スプール弁体３８は切換圧室４０、４２の室圧の差によって図1に示す第１の位置と、同図において軸線方向下方の第２の位置とのいずれかの位置とされる。
【００２２】
ダイアフラムポンプ１２を適正に作動させるためにはスプール弁体３８が上記第１及び第２の位置の中間位置に留まることは避ける必要があり、そのためのデテント装置５４が図示の例では切換圧室４０内に設けられている。このデテント装置５４は、基本的には前述の特許文献１に開示されたものと同じであり、線状バネ材（ワイヤ）を湾曲してＣ字形状とされた一対のデテント部材５６を備えており、このデテント部材５６は、切換圧室４０内に取り付けられた外側筒状支持体５８とスプール弁体３８の延長端部３８ａの周りに取り付けられた内側筒状支持体６０との間に取り付けられている。
【００２３】
外側筒状支持体５８は図１で見て相互に対向する位置に一対の支持部５８ａ、５８ａと、支持部５８ａ、５８ａの下端に連結された円盤部５８ｂと、支持部５８ａ、５８ａの上端に連結されたリング部５８ｃとを有しており、支持部５８ａ、５８ａにはスプール弁体３８の軸線に対して直角をなす平面内で相互に平行にされた、横断面がＶ字状で直線状の支持溝５８ｄ、５８ｄが設けられている。
【００２４】
各デテント部材５６は図２に示すように直線状とされて外側筒状支持体５８の支持溝５８ｄ内に設定された直線状の中央部５６ａと、中央部５６ａの両端から延びてそれぞれ湾曲し内側筒状支持体６０に至る第１及び第２バネ部５６ｂ、５６ｃとを有し、それらの先端は内側筒状支持体６０に形成された接続穴６０ａ、６０ａ内に挿入されて当該内側筒状支持体６０の接続されており、スプール弁体３８が上述の第１及び第２の位置の間で動くときは、デテント部材５６、５６はそれぞれ中央部５６ａを通る軸線を中心に枢動するようになっている。すなわち、中央部５６ａは、スプール弁体３８が第１及び第２の位置の間で変位したときのデテント部材５６、５６とスプール弁体３８との接続部分（具体的には、接続穴６０ａ、６０ａの位置）のスプール弁体３８の直線経路方向における２つの位置に対して中間に位置するようにされている。
【００２５】
図２に示すように、デテント部材５６の第１及び第２バネ部５６ｂ、５６ｃは全体としてはＵ字状とされているがその湾曲部分の内側に３６０度湾曲して延びるループ部５６ｄ、５６ｄが形成されている。このループ部５６ｄは各バネ部５６ｂ、５６ｃの長さを当該ループ部の無い場合に較べて長くしてバネ部のバネ定数を小さくするものであり、それにより前述した通りの技術的効果を奏することを可能とするものである。ループ部はバネ部のＵ字状湾曲部の外側に設けることも可能であるが、その場合には、内側に設けた場合よりも同じスペース内に設定するとした場合にバネ部の長さを延長する量が少ないものとなる。ループ部５６ｄは同径のものを複数、コイルバネのように連続して同軸状に形成することも可能であり、また、図３に示すように当該バネ部の長さに沿って複数形成することも可能である。
【００２６】
スプール弁装置１０は、駆動流体入口１４から導入される駆動流体により前述のようなポンプ作用を行うものであるが、スプール弁体３８が例えば図１の状態においてポンプ作用が行われた段階では、前述の通り、切換圧室４０内の圧力が切換圧室４２内の圧力より大きくなり、スプール弁は図で見て下方の第２の位置に向けて動かされる。このときデテント部材５６は中央部５６ａを中心として枢動が行われるが、デテント部材５６と内側筒状支持体６０との接続部分、すなわちバネ部５６ｂ、５６ｃの先端がデテント部材５６の中央部５６ａに対しスプール弁体３８の直線経路を中心とする半径方向で整合する第３の位置（中間位置）に向かうに従って当該バネ部が次第に変形し第３位置で最も大きく変形されて最も大きいバネ力を蓄勢する。このため第１の位置から第２の位置に向けてスプール弁体が動かされ第３の位置を少しでも越えると、デテント部材はその蓄勢力（蓄勢したバネ力）によりスプール弁体を第２の位置に動かすように作用する。スプール弁体を逆に動かす場合はスプール弁体が第３の位置を越えるとデテント部材がその蓄勢力でスプール弁体を第１の位置に動かす。このようにしてスプール弁体３８が第１及び第２の位置の中間の位置に留まることを防止することができる。
【００２７】
以上、本発明に係る弁装置の実施形態につき説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では本発明に係る弁装置をダイアフラムポンプとの関係で説明したが、特許文献２に示されるようなピストンシリンダ形式の往復動ポンプなどの制御に用いることもできる。また、上述した実施形態では本発明をスプール弁装置に適用したものとしたが、特許文献２に開示されたようなポペット弁方式の弁装置に適用することもできる。
【符号の説明】
【００２８】
スプール弁装置１０；ダイアフラムポンプ１２；駆動流体（圧搾空気）入口１４；左側のダイアフラム１６；右側の駆動室１８；右側のダイアフラム２０；左側の駆動室２２；左側のポンプ室２４；右側のポンプ室２６；逆止弁２８、３０；ポンプ吐出口３４；弁ハウジング３５；ポンプ吸入孔３６；スプール弁体３８；切換圧室４０、４２；絞り４４、４６；逆止弁４８；逆止弁５０；デテント装置５４；デテント部材５６；中央部５６ａ；第１及び第２バネ部５６ｂ、５６ｃ；ループ部５６ｄ、５６ｄ；外側筒状支持体５８；支持部５８ａ、５８ａ；円盤部５８ｂ；リング部５８ｃ；支持溝５８ｄ、５８ｄ；内側筒状支持体６０；接続穴６０ａ、６０ａ
【図１】
2015222107.tif 000003
【図２】
2015222107.tif 000004
【図３】
2015222107.tif 000005