(57)【要約】【課題】弁機構がコンパクトで高圧の流体の流路切り換えができ、流体の内部リークがない三方切換弁を目的とする。【解決手段】入口ポートＴ１に導入された流体を第１出口ポートＴ２または第２出口ポートＴ３に流すように切り換えるコンパクトなパイロット作動式とし、パイロット弁体１８と弁座１４，１６を含むプラグ１５，１７とスプリング１９とを有するパイロット弁によりピストン８，９の調圧室の圧力を通路３６に選択的に接続し、通路３６は弁座３２，３３および弁体３５を有するチェック弁を介して第１出口ポートＴ２または第２出口ポートＴ３に連通させる構成にした。主弁の開閉状態を保持するべく微少に流す流体をチェック弁が開弁している主弁の下流側へ流すようにして、内部リークをなくした。【選択図】　　　　図１
2004019718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口ポートに導入された流体を第１出口ポートまたは第２出口ポートに流すように切り換えるパイロット作動式の三方切換弁において、
２つの主弁と連動する２つのピストンの調圧室の一方を低圧側に連通させるよう切り換えるパイロット弁と前記主弁の下流側にある前記第１出口ポートおよび前記第２出口ポートとの間に、前記パイロット弁の側の圧力と閉じている方の前記主弁の下流側の圧力との差圧によって、前記パイロット弁と開いている方の前記主弁の下流側とを連通させるよう動作するチェック弁を設けたことを特徴とする三方切換弁。
【請求項２】
前記チェック弁は、前記第１出口ポートおよび前記第２出口ポートに連通する空間の間に形成されて両端側に弁座が配置されている通路と、前記パイロット弁と連通していて前記通路の前記弁座によって挟まれている部屋の中に前記弁座に対する弁体として配置されたプラグとを有することを特徴とする請求項１記載の三方切換弁。
【請求項３】
入口ポートに導入された流体を第１出口ポートまたは第２出口ポートに流すように切り換える三方切換弁において、
前記入口ポートと前記第１出口ポートとの間に配置されてそれらの間を開閉する第１の主弁と、
前記入口ポートと前記第２出口ポートとの間に配置されてそれらの間を開閉する第２の主弁と、
前記第１の主弁の第１の主弁体より大きな受圧面積を有し前記第１の主弁体とその開閉動作方向に連動する第１のピストンと、
前記第２の主弁の第２の主弁体より大きな受圧面積を有し前記第２の主弁体とその開閉動作方向に連動する第２のピストンと、
前記第１出口ポートおよび前記第２出口ポートとの間に配置されて閉じている方の前記第１または第２の主弁の下流側への通路が閉じるよう動作するチェック弁と、
前記チェック弁と前記第１または第２のピストンの調圧室とを選択的に連通するように切り換えを行うパイロット弁と、
前記パイロット弁のパイロット弁体を駆動して前記パイロット弁の切り換えを行うソレノイドと、
を備えていることを特徴とする三方切換弁。
【請求項４】
前記チェック弁は、前記第１出口ポートおよび前記第２出口ポートに連通する空間の間に形成されて両端側に弁座が配置されている通路と、前記パイロット弁と連通していて前記通路の前記弁座によって挟まれている部屋の中に前記弁座に対する弁体として配置され、前記パイロット弁の側の圧力と閉じている方の前記第１または第２の主弁の下流側の圧力との差圧によって閉じている方の前記第１または第２の主弁の下流側への通路が閉じるように動作するプラグとを有することを特徴とする請求項３記載の三方切換弁。
【請求項５】
前記第１および第２の主弁は、着座する部分の主弁体または主弁座のいずれかに柔軟性のあるシール材を有していることを特徴とする請求項３記載の三方切換弁。
【請求項６】
前記第１および第２のピストンは、それぞれ前記第１および第２の主弁の主弁体と一体に形成されていることを特徴とする請求項３記載の三方切換弁。
【請求項７】
前記第１および第２のピストンは、それぞれピストンリングが周設され、前記入口ポートにおける流体の圧力を前記ピストンリングを介してそれぞれの前記調圧室に導入するようにしたことを特徴とする請求項３記載の三方切換弁。
【請求項８】
前記パイロット弁は、前記第１および第２のピストンの調圧室の一方を前記チェック弁と連通させるとともに他方を閉塞させるパイロット弁体と、前記パイロット弁体を駆動する前記ソレノイドの側に前記パイロット弁体を付勢するスプリングとを有していることを特徴とする請求項３記載の三方切換弁。
【請求項９】
前記パイロット弁は、先端が前記ソレノイドのプランジャの両端面より突出して配置されたパイロット弁体と、前記パイロット弁体の一端に対向して前記ソレノイドのコアの端面に形成され弁孔が前記第１のピストンの調圧室と連通している第１の弁座と、前記パイロット弁体の他端に対向して配置され弁孔が前記第２のピストンの調圧室と連通している第２の弁座と、前記プランジャの両端面に接する空間を前記チェック弁に連通させる通路とを有していることを特徴とする請求項３記載の三方切換弁。
【請求項１０】
前記パイロット弁体は、両端が円錐形状をしていて前記第２の弁座の側への突出量が規制された状態で前記プランジャの軸線方向に進退自在に配置されたニードルであり、スプリングによって前記コアに形成された前記第１の弁座から離れる方向に付勢されていることを特徴とする請求項９記載の三方切換弁。
【請求項１１】
前記ニードルは、２つに分割されていることを特徴とする請求項１０記載の三方切換弁。
【請求項１２】
前記第１の主弁の主弁体および前記第１のピストンと前記第２の主弁の主弁体および前記第２のピストンとが平行に進退するように並置され、前記ソレノイドは、前記プランジャが前記第１および第２のピストンの進退方向と直角の方向に進退するように配置されていることを特徴とする請求項９記載の三方切換弁。
【請求項１３】
前記パイロット弁体は、前記ソレノイドのプランジャの両端面にそれぞれ配置されたパイロット弁体と、前記パイロット弁体の一方に対向して前記ソレノイドのコアの端面に形成され弁孔が前記第１のピストンの調圧室と連通している第１の弁座と、前記パイロット弁体の他端に対向して配置され弁孔が前記第２のピストンの調圧室と連通している第２の弁座と、前記プランジャの両端面に接する空間を前記チェック弁に連通させる通路とを有していることを特徴とする請求項３記載の三方切換弁。
【請求項１４】
前記第１の弁座または前記第２の弁座の弁孔は、チューブによって前記第１のピストンの調圧室または前記第２のピストンの調圧室と連通されていることを特徴とする請求項１３記載の三方切換弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は三方切換弁に関し、特に流体の流路を電磁作動によって切り換えるパイロット式の三方切換弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ポンプなどから供給された流体の流れを２つの出口に振り分けるように動作する三方切換弁が知られている。三方切換弁は、２つの弁座を有し、一方が閉じているときには他方は開いているという動作をする。その開閉動作は、弁体をソレノイドで駆動したり、モータで駆動したり、あるいは流体の圧力差を利用したりしている。ソレノイド式のものでは、２つのソレノイドを設けてそれらが２つの弁体を交互に駆動する構成のものがある。また、圧力差を利用するタイプは、ポンプの吐出側と吸引側との圧力の差が弁体もしくは弁体を駆動する部分に導入する必要があり、従来の三方切換弁には、キャピラリチューブをポンプの吸引側に接続して差圧を作るようにしたものがある。
【０００３】
これに対し、弁機構をコンパクトにするため、１つのソレノイドを有し、かつ外部にチューブを持たない構成の三方切換弁がたとえば特開平４−３１２２７６号公報で公知である。この三方切換弁は、同一軸線上にソレノイドと２つの弁体とを配置し、ダイヤフラム式のパイロット機構を用いた三方電磁弁を構成している。ソレノイドの非通電時は、プランジャに設けられたパイロット弁体がスプリング力によりパイロット弁孔を閉じることでソレノイド側の弁体を閉じるとともにソレノイドと反対側の弁体を開け、逆に、ソレノイドの通電時は、パイロット弁を開けることでダイヤフラム室の圧力を開こうとする弁体の下流側に逃がし、供給された流体の圧力によってソレノイド側の弁体を開くとともにソレノイドと反対側の弁体を閉じるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような三方切換弁は、パイロット機構にダイヤフラムを用いているため、特に非常に高い圧力の流体の流れを切り換えるのに使用しようとする場合に耐久性の点で問題があり、２つの弁体を連動して開閉するために２つの出口通路を隔てている隔壁を貫通して駆動シャフトが設けられているが、その駆動シャフトを摺動自在に保持している部分にて流体の微少リークが発生するといった問題点がある。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、弁機構がコンパクトで高圧の流体の流路切り換えを行うことができ、かつ、流体の内部リークがないパイロット作動式の三方切換弁を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、入口ポートに導入された流体を第１出口ポートまたは第２出口ポートに流すように切り換えるパイロット作動式の三方切換弁において、２つの主弁と連動する２つのピストンの調圧室の一方を低圧側に連通させるよう切り換えるパイロット弁と前記主弁の下流側にある前記第１出口ポートおよび前記第２出口ポートとの間に、前記パイロット弁の側の圧力と閉じている方の前記主弁の下流側の圧力との差圧によって、前記パイロット弁と開いている方の前記主弁の下流側とを連通させるよう動作するチェック弁を設けたことを特徴とする三方切換弁が提供される。
【０００７】
このような三方切換弁によれば、ピストンの調圧室の圧力を選択的に低圧側に逃がすパイロット弁の下流側にチェック弁を設け、このチェック弁が開弁している主弁の下流側に連通させるように構成している。これにより、主弁の開閉状態を保持するべく微少に流す流体は、パイロット弁およびチェック弁を介して、開弁している主弁の下流側へ流すようにしているので、三方切換弁内で流体が内部リークすることがない。開弁している主弁のピストン上部の調圧室は、主弁を流体が通過することによって発生する圧力損失分だけ１次圧より低い２次圧になるので、その差圧が主弁の閉動作を維持させる。また、パイロット弁には、その１次圧と２次圧との小さな差圧しかかからないので、パイロット弁体を駆動するのに必要なソレノイド力は非常に小さくてよく、ソレノイドを小型化することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は第１の実施の形態に係る三方切換弁の内部構造をソレノイドオフ時の状態で示す断面図、図２は第１の実施の形態に係る三方切換弁の内部構造をソレノイドオン時の状態で示す断面図、図３は第１の実施の形態に係る三方切換弁の動作状態を示すタイムチャートである。
【０００９】
三方切換弁は、ボディ１の中に２つの主弁を収容する２つのシリンダボア２，３が図の左右に平行に穿設され、これらのシリンダボア２，３の両方に連通するようにボディ１の真中には、流体を導入する入口ポートＴ１が設けられている。これらのシリンダボア２，３の下方には、第１出口ポートＴ２および第２出口ポートＴ３が設けられている。
【００１０】
入口ポートＴ１と第１出口ポートＴ２および第２出口ポートＴ３との間の各シリンダボア２，３には、主弁座４，５がボディ１と一体に形成されている。主弁座４，５に対向して入口ポートＴ１の側から接離自在の主弁体６，７が配置されており、これら主弁体６，７は、シリンダボア２，３内を摺動自在に配置されたピストン８，９と一体に形成されている。ピストン８，９は、主弁体６，７より大きな受圧面積を有している。
【００１１】
主弁体６，７は、主弁座４，５に着座する部分にワッシャを介してかしめ加工によりシールリング１０，１１が固定されている。ピストン８，９は、その外周に形成された溝にテンションリングおよびピストンリング１２，１３が嵌め込まれている。これにより、入口ポートＴ１から導入された流体は、ピストンリング１２，１３を介してピストン８，９の上部の調圧室に微少に導入されることになる。なお、図の右側のピストン８は、シリンダボア２内に嵌め込まれたＣ型止め輪によってシリンダボア２の上方への移動が規制されている。
【００１２】
左側のピストン９の上部には、三方弁構成のパイロット弁が配置されている。このパイロット弁は、弁孔が右側のピストン８の上部の調圧室に連通する弁座１４を有するプラグ１５と、弁孔が左側のピストン９の上部の調圧室に連通する弁座１６を有するプラグ１７と、両端が弁座１４，１６に対向して開閉可能に配置されたニードル形状のパイロット弁体１８と、このパイロット弁体１８を弁座１４に着座させる方向へ付勢するスプリング１９とを有している。
【００１３】
ボディ１に形成された右側のシリンダボア２の上部開口部は、キャップ２０によって閉止され、左側のシリンダボア３の上部開口部には、パイロット弁を駆動するソレノイドが設けられている。
【００１４】
ソレノイドは、ボディ１の上部開口部を閉止する蓋を兼ねて一体に形成されたコア２１を有し、その上半分は、スリーブ２２に嵌入されている。このスリーブ２２内には、プランジャ２３が遊挿され、スリーブ２２の上端部は、キャップ２４によって閉止されている。スリーブ２２の外側には電磁コイル２５が周設され、ヨーク２６によって囲繞されている。
【００１５】
コア２１およびプランジャ２３は、その中心の軸線位置に穴が貫通形成されている。プランジャ２３の貫通穴は、途中に段差が設けられていて、上方が下方よりも大径になっている。その大径の穴には、ホルダ２７と、このホルダ２７を段差部に当接する方向に付勢するスプリング２８とが収容されている。プランジャ２３の小径の穴とコア２１の貫通穴には、シャフト２９が配置されており、その上端部はホルダ２７に当接し、下端部はパイロット弁体１８に固定されて弁座１４の弁孔を貫通して延びているシャフト３０に当接している。
【００１６】
パイロット弁体１８が収容されている空間は、図の上部にボディ１をＡ−Ａ矢視断面で示したチェック弁に連通されている。このチェック弁は、第１出口ポートＴ２と第２出口ポートＴ３との間を連通する通路３１を有し、その通路３１の第１出口ポートＴ２側に弁座３２がボディ１と一体に形成されている。通路３１の第２出口ポートＴ３側には、弁座３３を構成するプラグ３４が配置されている。通路３１の弁座３２と弁座３３との間の空間は、破線で示した通路３６によってパイロット弁体１８が収容されている空間と連通しており、弁体３５が弁座３２，３３の一方に着座可能に配置されている。
【００１７】
以上の構成の三方切換弁において、電磁コイル２５が通電されていないソレノイドオフであって、入口ポートＴ１に流体が導入されていないときには、パイロット弁を駆動するソレノイド力が生じないので、パイロット弁体１８は、スプリング１９によって図の上方へ押し上げられ、弁座１４に着座している。これにより、パイロット弁の上側が閉じ、下側が開いている。したがって、右側のピストン８の上部の調圧室は、パイロット弁によって閉塞され、左側のピストン９の上部の調圧室は、パイロット弁および通路３６を通じてチェック弁に連通していることになる。このとき、主弁体６、ピストン８および主弁体７、ピストン９は、任意の位置をとることができるが、ここでは、たとえば自重により主弁体６，７は、主弁座４，５に着座しているものとする。また、チェック弁についても、その弁体３５は、流体の供給が停止したときの位置にある。
【００１８】
このソレノイドオフの状態で、入口ポートＴ１に流体が導入されると、その流体の圧力は、左右のピストン８，９に設けられたピストンリング１２，１３を介してピストン８，９の上部の調圧室に導入される。右側のピストン８の上部の調圧室は、パイロット弁によって閉塞され、左側のピストン９の上部の調圧室は、パイロット弁およびチェック弁を介して第１出口ポートＴ２または第２出口ポートＴ３に連通している。このため、右側のピストン８の上部の調圧室は、高圧になり、左側のピストン９の上部の調圧室は、入口ポートＴ１から導入される流体の量よりも第１出口ポートＴ２または第２出口ポートＴ３に流出される量の方が多いので、低圧になる。右側のピストン８は、受圧面積が主弁体６よりも大きく設計されているので、ピストン８および主弁体６にかかる圧力差によって、ピストン８および主弁体６が下に押し下げられ、図１に示した状態になる。また、左側のピストン９および主弁体７は、主弁体７の側が高圧、ピストン９の調圧室が低圧であることから、図の上方へ押し上げられ、図１に示したように、開弁する。これにより、チェック弁では、第１出口ポートＴ２が低圧、第２出口ポートＴ３が高圧になることから、その弁体３５は、低圧となる右側の弁座３２に着座し、第１出口ポートＴ２と第２出口ポートＴ３との間を遮断して、図１に示した状態になる。
【００１９】
次に、ソレノイドがオンにされると、まず、プランジャ２３がコア２１に吸引されて吸着される。これに連れて、ホルダ２７がスプリング２８の付勢力によってプランジャ２３内の段差部に向かって押し下げられる。これとともにホルダ２７がシャフト２９を押し下げ、パイロット弁体１８に固定されたシャフト３０を押し下げる。その結果、パイロット弁体１８は、スプリング１９の付勢力に抗して下方へ押し下げられ、下側の弁座１６に着座する。つまり、パイロット弁体１８は、プランジャ２３の吸引動作によって下側の弁座１６に着座するが、その後は、プランジャ２３内のスプリング２８の付勢力によって下側の弁座１６への着座状態が維持されている。これにより、パイロット弁の上側が開き、下側が閉じることになる。
【００２０】
したがって、右側のピストン８の上部の調圧室は、パイロット弁、通路３６、チェック弁を通って第２出口ポートＴ３に連通する。入口ポートＴ１から第２出口ポートＴ３に流体が流れることによってこれらの間には圧力損失が生じているため、この第２出口ポートＴ３は、入口ポートＴ１よりも圧力が低くなっており、ピストン８の上部の調圧室の圧力もその低い圧力になろうとする。一方、左側のピストン９の上部の調圧室は、圧力の逃げ場がなくなるため、高圧になり、ピストン９を押し下げる。これにより、左側の主弁体７が閉じると、第２出口ポートＴ３が低圧になるため、右側のピストン８の上部の調圧室の圧力が急減する。このため、右側のピストン８は、入口ポートＴ１の圧力との差圧で図の上方に引き上げられ、右側の主弁体６は開くことになる。これと同時に、チェック弁では、第１出口ポートＴ２が高圧、第２出口ポートＴ３が低圧になることから、その弁体３５は、低圧となる左側の弁座３３に着座し、右側のピストン８の上部の調圧室の圧力を弁開した側の第１出口ポートＴ２に逃がすルートを形成する。この結果、三方切換弁は、図２に示した状態になる。
【００２１】
ここで、この三方切換弁内の圧力状態の変化を図３を参照して説明する。ここでは、閉じた流体回路の中で、ポンプの吐出側に三方切換弁の入口ポートＴ１が接続され、ポンプの吸引側に三方切換弁の第１出口ポートＴ２および第２出口ポートＴ３が接続されているとする。図３において、入口ポートＴ１に導入される流体の圧力を１次圧、左側のピストン９の上部の調圧室の圧力を左側ピストン圧、左側の主弁の下流側における第２出口ポートＴ３の圧力を左側２次圧、右側のピストン８の上部の調圧室の圧力を右側ピストン圧、右側の主弁の下流側における第１出口ポートＴ２の圧力を右側２次圧、チェック弁内で弁体３５が収容されている中央の部屋の圧力をチェック弁圧、パイロット弁内でパイロット弁体１８が収容されている中央の部屋の圧力をパイロット弁圧で表わし、縦軸がそれぞれの圧力変化を示し、横軸は経過時間を示している。
【００２２】
まず、時刻ｔ０にて、三方切換弁に流体を供給するポンプを起動すると同時にソレノイドをオンにしたとする。ポンプの起動によって流体の圧力が上がるので、それに伴って１次圧も上がる。同時に、左側のピストン９の上部の調圧室がソレノイド駆動のパイロット弁によって閉じられているので、左側ピストン圧も同じように上昇し、１次圧および左側ピストン圧は、ともに最も高い圧力で安定する。
【００２３】
この圧力上昇の間、閉じている側の第２出口ポートＴ３がポンプによって吸引されているとすれば、左側２次圧は、残留圧力が低下することになる。また、右側ピストン圧、右側２次圧、チェック弁圧およびパイロット弁圧については、それぞれ、１次圧から流体が右側の主弁を通過することによって生じる圧力損失分を差し引いた圧力まで上昇する。
【００２４】
時刻ｔ１にてソレノイドをオフにすると、１次圧は変化しないが、左側のピストン９の上部の調圧室が第２出口ポートＴ３と連通することにより、左側ピストン圧は、第２出口ポートＴ３の２次圧と等しくなろうとするので、低下する。同時に、右側ピストン圧は、右側のピストン８の上部の調圧室がパイロット弁によって閉塞されるので、１次圧と等しくなろうとして上昇する。
【００２５】
時刻ｔ２にて、左側ピストン圧が第２出口ポートＴ３の２次圧と等しくなり、右側ピストン圧が１次圧と等しくなると、右側の主弁が閉じ、左側の主弁が開くことになる。これにより、第１出口ポートＴ２の２次圧と第２出口ポートＴ３の２次圧とが逆転するため、チェック弁の弁体３５が左側から右側へ移動するが、そのとき、弁体３５を収容している通路３１を介して第１出口ポートＴ２と第２出口ポートＴ３とが一時的に連通するため、チェック弁圧およびパイロット弁圧は、チェック弁の切り換えの間、低下して（時刻ｔ３）、再び、弁開した左側の主弁の２次圧に戻る（時刻ｔ４）。このチェック弁の切り換えの間（ｔ２−ｔ４）、左側２次圧は、１次圧から圧力損失分を差し引いた圧力まで上昇し、右側２次圧は、ポンプの吸引圧力まで低下する。
【００２６】
時刻ｔ５にて、再び、ソレノイドがオンすると、まず、左側ピストン圧が１次圧まで上昇し、右側ピストン圧が右側の主弁の２次圧まで低下する。ここで、右側の主弁が開き、左側の主弁が閉じると、チェック弁の切り換えが行なわれる期間ｔ６−ｔ８において、左側２次圧がポンプの吸引圧力まで低下し、右側２次圧が１次圧から圧力損失分を差し引いた圧力まで上昇し、チェック弁圧およびパイロット弁圧は、それぞれ一時的な圧力低下がある。
【００２７】
時刻ｔ９にて、ポンプを停止し、ソレノイドをオフにすると、１次圧、左側ピストン圧、右側ピストン圧、右側２次圧、チェック弁圧およびパイロット弁圧は低下し、左側２次圧は上昇して、すべての圧力は、同じ圧力になる。
【００２８】
図４は第２の実施の形態に係る三方切換弁の内部構造を示す断面図、図５は図４のＢ−ＢおよびＣ−Ｃ矢視断面を示す図である。図４および図５において、図１および図２に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２９】
この第２の実施の形態に係る三方切換弁では、ソレノイドおよびパイロット弁をボディ１の側面から挿入して高さを低く抑えたタイプにしている。すなわち、ボディ１に形成されたシリンダボア２，３の上部開口部は、それぞれキャップ２０，２０ａによって閉止され、ボディ１の側面には、ソレノイドおよびパイロット弁を挿入する挿入穴が形成されている。パイロット弁は、挿入穴に挿入されて弁座１４を有するプラグ１５と、ボディ１と一体に形成されて弁孔がシリンダボア３に連通する弁座１６ａと、これら弁座１４，１６ａの間に配置されたパイロット弁体１８およびスプリング１９とから構成されている。プラグ１５は、ソレノイド側の弁座１４の弁孔がシリンダボア２と連通するように形成されている。ソレノイドは、挿入穴の入口に磁気回路の一部を構成する結合部材３７によって螺着されている。パイロット弁体１８が収容されている空間は、通路３６を通じてチェック弁の弁座３２と弁座３３との間の空間と連通している。
【００３０】
以上の構成の三方切換弁において、その動作については、第１の実施の形態に係る三方切換弁の動作と同じである。すなわち、ソレノイドオフ時は、右側のピストン８の上部の調圧室がパイロット弁によって閉塞され、左側のピストン９の上部の調圧室がパイロット弁および通路３６を通じて流体の圧力を低圧に逃がすチェック弁に連通している。したがって、右側のピストン８が主弁体６を主弁座４に着座させ、左側のピストン９が主弁体７を主弁座５から離れる方向に移動させる。これにより、入口ポートＴ１と第１出口ポートＴ２との間の主弁が閉じ、入口ポートＴ１と第２出口ポートＴ３との間の主弁が開く。チェック弁は、第１出口ポートＴ２と第２出口ポートＴ３との間の差圧によって主弁が閉じて低圧となる側にある弁座３３に弁体３５が着座し、パイロット弁と開いている主弁の下流側の第２出口ポートＴ３とを連通させる。
【００３１】
ソレノイドオフ時は、パイロット弁がピストン８，９の上部の調圧室の圧力を逆転させて、右側の主弁を開け、左側の主弁を閉じる。これにより、第１出口ポートＴ２と第２出口ポートＴ３との圧力の大きさが逆転するため、チェック弁は、第２出口ポートＴ３に連通する側を閉塞し、右側の主弁を流体が流れることによって生じる圧力損失分だけ低い圧力を右側の主弁と一体のピストン８の上部の調圧室に与えて、右側の主弁の弁開状態、左側の主弁の弁閉状態を維持する。
【００３２】
図６は第３の実施の形態に係る三方切換弁の内部構造を示す断面図である。図６において、図１および図２に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３３】
この第３の実施の形態に係る三方切換弁では、ソレノイドおよびパイロット弁が２つのシリンダボア２，３をまたがるようにボディ１の上部に横に配置され、ソレノイド内にパイロット弁を収容するようにしている。
【００３４】
ソレノイドは、スリーブ２２の一端にコア２１が嵌め込まれており、スリーブ２２の中にプランジャ２３が遊嵌されている。コア２１は、パイロット弁の弁座１４を構成するよう軸線位置に弁孔が形成されており、この弁孔は、連結部材３８を介して右側のピストン８の上部の調圧室に連通されている。スリーブ２２の他端には、パイロット弁の弁座１６を構成するよう弁孔が形成された連結部材３９の一端が嵌め込まれており、その他端は左側のシリンダボア３の上部開口部に嵌め込まれている。連結部材３９は、弁座１６を構成するよう弁孔を左側のピストン９の上部の調圧室に連通させるようにしている。連結部材３９は、また、プランジャ２３が遊嵌されているスリーブ２２内の空間に連通した通路４０を有し、この通路４０は、通路３６を介してチェック弁に連通している。
【００３５】
プランジャ２３では、その軸線位置にパイロット弁体１８ａ，１８ｂが配置されている。パイロット弁体１８ａは、弁座１４に対向したニードルと反対側にフランジを有し、そのフランジとコア２１との間にスプリング１９が配置されている。パイロット弁体１８ｂは、弁座１６に対向したニードルと反対側にフランジを有し、そのフランジは、プランジャ２３に係止されている。したがって、パイロット弁は、電磁コイル２５が通電されていないとき、プランジャ２３およびパイロット弁体１８ａ，１８ｂがスプリング１９によって図の左側に付勢されていることで、右側のピストン８の上部の調圧室をチェック弁に連通させ、左側のピストン９の上部の調圧室を閉塞する。電磁コイル２５が通電されているとき、パイロット弁は、スプリング１９の付勢力に抗してプランジャ２３がコア２１に吸引され、それに連動してパイロット弁体１８ａ，１８ｂが図の右側に付勢されるので、右側のピストン８の上部の調圧室を閉塞し、左側のピストン９の上部の調圧室をチェック弁に連通させる。
【００３６】
以上の構成の三方切換弁において、その動作については、左右の主弁の開閉状態は逆であるが、第１の実施の形態に係る三方切換弁の動作と実質的に同じである。すなわち、ソレノイドオフ時は、右側のピストン８の上部の調圧室がパイロット弁および通路３６を通じて流体の圧力を低圧に逃がすチェック弁に連通し、左側のピストン９の上部の調圧室がパイロット弁によって閉塞されている。したがって、右側のピストン８が主弁体６を主弁座４から離れる方向に移動させ、左側のピストン９が主弁体７を主弁座５に着座させる。これにより、入口ポートＴ１と第１出口ポートＴ２との間の主弁が開き、入口ポートＴ１と第２出口ポートＴ３との間の主弁が閉じる。チェック弁は、第１出口ポートＴ２と第２出口ポートＴ３との間の差圧によって主弁が閉じて低圧となる側の弁座３３に弁体３５が着座し、パイロット弁と開いている主弁の下流側の第１出口ポートＴ２とを連通させる。
【００３７】
ソレノイドオフ時は、パイロット弁がピストン８，９の上部の調圧室の圧力を逆転させて、右側の主弁を閉じ、左側の主弁を開ける。これにより、第１出口ポートＴ２と第２出口ポートＴ３との圧力の大きさが逆転するため、チェック弁は、第１出口ポートＴ２に連通する側を閉塞し、左側の主弁を流体が流れることによって生じる圧力損失分だけ低い圧力を左側の主弁と一体のピストン９の上部の調圧室に与えて、右側の主弁の弁閉状態、左側の主弁の弁開状態を維持する。
【００３８】
図７は第４の実施の形態に係る三方切換弁の内部構造を示す断面図である。図７において、図１および図２に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３９】
パイロット弁と右側のピストン８の上部の調圧室との間を連通させる通路を、第１および第２の実施の形態に係る三方切換弁では、ボディ１内に形成し、第３の実施の形態に係る三方切換弁では、連結部材３８に形成したが、この第４の実施の形態に係る三方切換弁では、チューブ４１で連結する構成にしている。また、パイロット弁も、第３の実施の形態に係る三方切換弁と同様、ソレノイドと一体に形成している。
【００４０】
パイロット弁は、プランジャ２３の両端面にそれぞれ配置されたバルブシート４２，４３と、これらバルブシート４２，４３に対向した弁座１４，１６とを有している。図の上側の弁座１４は、コア２１と一体に形成され、その弁孔は、チューブ４１を介して右側のピストン８の上部の調圧室と連通している。図の下側の弁座１６は、左側のピストン９の上部に配置されたプラグ１７ａと一体に形成され、その弁孔は、左側のピストン９の上部の調圧室と連通している。また、弁座１４と弁座１６との間の空間は、通路３６を介してチェック弁に連通している。さらに、パイロット弁体を兼ねたプランジャ２３は、スプリング４４によってコア２１から離れる方向に付勢されている。
【００４１】
以上の構成の三方切換弁において、その動作については、左右の主弁の開閉状態は逆であるが、第１の実施の形態に係る三方切換弁の動作と実質的に同じである。すなわち、ソレノイドオフ時は、右側のピストン８の上部の調圧室がパイロット弁および通路３６を通じて流体の圧力を低圧に逃がすチェック弁に連通し、左側のピストン９の上部の調圧室がパイロット弁によって閉塞されている。したがって、右側のピストン８が主弁体６を主弁座４から離れる方向に移動させ、左側のピストン９が主弁体７を主弁座５に着座させる。これにより、入口ポートＴ１と第１出口ポートＴ２との間の主弁が開き、入口ポートＴ１と第２出口ポートＴ３との間の主弁が閉じる。チェック弁は、第１出口ポートＴ２と第２出口ポートＴ３との間の差圧によって主弁が閉じて低圧となる側の弁座３３に弁体３５が着座し、パイロット弁と開いている主弁の下流側の第１出口ポートＴ２とを連通させる。
【００４２】
ソレノイドオフ時は、パイロット弁がピストン８，９の上部の調圧室の圧力を逆転させて、右側の主弁を閉じ、左側の主弁を開ける。これにより、第１出口ポートＴ２と第２出口ポートＴ３との圧力の大きさが逆転するため、チェック弁は、第１出口ポートＴ２に連通する側を閉塞し、左側の主弁を流体が流れることによって生じる圧力損失分だけ低い圧力を左側の主弁と一体のピストン９の上部の調圧室に与えて、右側の主弁の弁閉状態、左側の主弁の弁開状態を維持する。
【００４３】
なお、以上の実施の形態では、主弁のシール性を高めるために設けたシールリングは主弁体に設けたが、主弁座の側に設けてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、ピストンの調圧室の圧力を選択的に低圧側に逃がすパイロット弁の下流側にチェック弁を設け、このチェック弁が開弁している主弁の下流側に連通させる構成にした。これにより、主弁の開閉状態を保持するべく微少に流す流体は、パイロット弁およびチェック弁を介して、開弁している主弁の下流側へ流すようにしているので、三方切換弁内で流体が内部リークすることがない。
【００４５】
また、開弁している主弁のピストン上部の調圧室は、その主弁を流体が通過して出口ポートに流出することによって発生する圧力損失分だけ入口ポートの流体の１次圧より低い２次圧と等しい圧力になるので、その差圧が主弁の閉動作を維持させている。
【００４６】
さらに、パイロット弁には、圧力損失分に相当する流体の１次圧と２次圧との小さな差圧しかかからないので、パイロット弁体を駆動するのに必要なソレノイド力は非常に小さくて済み、その分、ソレノイドを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る三方切換弁の内部構造をソレノイドオフ時の状態で示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る三方切換弁の内部構造をソレノイドオン時の状態で示す断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る三方切換弁の動作状態を示すタイムチャートである。
【図４】第２の実施の形態に係る三方切換弁の内部構造を示す断面図である。
【図５】図４のＢ−ＢおよびＣ−Ｃ矢視断面を示す図である。
【図６】第３の実施の形態に係る三方切換弁の内部構造を示す断面図である。
【図７】第４の実施の形態に係る三方切換弁の内部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１　ボディ
２，３　シリンダボア
４，５　主弁座
６，７　主弁体
８，９　ピストン
１０，１１　シールリング
１２，１３　ピストンリング
１４　弁座
１５　プラグ
１６，１６ａ　弁座
１７，１７ａ　プラグ
１８，１８ａ，１８ｂ　パイロット弁体
１９　スプリング
２０，２０ａ　キャップ
２１　コア
２２　スリーブ
２３　プランジャ
２４　キャップ
２５　電磁コイル
２６　ヨーク
２７　ホルダ
２８　スプリング
２９，３０　シャフト
３１　通路
３２，３３　弁座
３４　プラグ
３５　弁体
３６　通路
３７，３８，３９　連結部材
４０　通路
４１　チューブ
４２，４３　バルブシート
４４　スプリング
Ｔ１　入口ポート
Ｔ２　第１出口ポート
Ｔ３　第２出口ポート
【図１】
2004019718.tif 000003
【図２】
2004019718.tif 000004
【図３】
2004019718.tif 000005
【図４】
2004019718.tif 000006
【図５】
2004019718.tif 000007
【図６】
2004019718.tif 000008
【図７】
2004019718.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成15年5月27日(2003.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
前記パイロット弁は、前記ソレノイドのプランジャの両端面にそれぞれ配置されたパイロット弁体と、前記パイロット弁体の一方に対向して前記ソレノイドのコアの端面に形成され弁孔が前記第１のピストンの調圧室と連通している第１の弁座と、前記パイロット弁体の他方に対向して配置され弁孔が前記第２のピストンの調圧室と連通している第２の弁座と、前記プランジャの両端面に接する空間を前記チェック弁に連通させる通路とを有していることを特徴とする請求項３記載の三方切換弁。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ポンプなどから供給された流体の流れを２つの出口に振り分けるように動作する三方切換弁が知られている。三方切換弁は、２つの弁座を有し、一方が閉じているときには他方は開いているという動作をする。その開閉動作は、弁体をソレノイドで駆動したり、モータで駆動したり、あるいは流体の圧力差を利用したりしている。ソレノイド式のものでは、２つのソレノイドを設けてそれらが２つの弁体を交互に駆動する構成のものがある。また、圧力差を利用するタイプは、ポンプの吐出側と吸引側との圧力の差を弁体もしくは弁体を駆動する部分に導入する必要があり、従来の三方切換弁には、キャピラリチューブをポンプの吸引側に接続して差圧を作るようにしたものがある。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
このような三方切換弁によれば、ピストンの調圧室の圧力を選択的に低圧側に逃がすパイロット弁の下流側にチェック弁を設け、このチェック弁が開弁している主弁の下流側に連通させるように構成している。これにより、主弁の開閉状態を保持するべく微少に流す流体は、パイロット弁およびチェック弁を介して、開弁している主弁の下流側へ流すようにしているので、三方切換弁内で流体が内部リークすることがない。開弁している主弁のピストン上部の調圧室は、主弁を流体が通過することによって発生する圧力損失分だけ１次圧より低い２次圧になるので、その差圧が主弁の開動作を維持させる。また、パイロット弁には、その１次圧と２次圧との小さな差圧しかかからないので、パイロット弁体を駆動するのに必要なソレノイド力は非常に小さくてよく、ソレノイドを小型化することができる。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
ソレノイドオン時は、パイロット弁がピストン８，９の上部の調圧室の圧力を逆転させて、右側の主弁を開け、左側の主弁を閉じる。これにより、第１出口ポートＴ２と第２出口ポートＴ３との圧力の大きさが逆転するため、チェック弁は、第２出口ポートＴ３に連通する側を閉塞し、右側の主弁を流体が流れることによって生じる圧力損失分だけ低い圧力を右側の主弁と一体のピストン８の上部の調圧室に与えて、右側の主弁の弁開状態、左側の主弁の弁閉状態を維持する。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
ソレノイドオン時は、パイロット弁がピストン８，９の上部の調圧室の圧力を逆転させて、右側の主弁を閉じ、左側の主弁を開ける。これにより、第１出口ポートＴ２と第２出口ポートＴ３との圧力の大きさが逆転するため、チェック弁は、第１出口ポートＴ２に連通する側を閉塞し、左側の主弁を流体が流れることによって生じる圧力損失分だけ低い圧力を左側の主弁と一体のピストン９の上部の調圧室に与えて、右側の主弁の弁閉状態、左側の主弁の弁開状態を維持する。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
ソレノイドオン時は、パイロット弁がピストン８，９の上部の調圧室の圧力を逆転させて、右側の主弁を閉じ、左側の主弁を開ける。これにより、第１出口ポートＴ２と第２出口ポートＴ３との圧力の大きさが逆転するため、チェック弁は、第１出口ポートＴ２に連通する側を閉塞し、左側の主弁を流体が流れることによって生じる圧力損失分だけ低い圧力を左側の主弁と一体のピストン９の上部の調圧室に与えて、右側の主弁の弁閉状態、左側の主弁の弁開状態を維持する。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
また、開弁している主弁のピストン上部の調圧室は、その主弁を流体が通過して出口ポートに流出することによって発生する圧力損失分だけ入口ポートの流体の１次圧より低い２次圧と等しい圧力になるので、その差圧が主弁の開動作を維持させている。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2004019718.tif 000010
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2004019718.tif 000011
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2004019718.tif 000012