(57)【要約】バルブケーシング（１５）には弁収容孔（１１）とこれに連通させて給気ポート（２０）と排気ポート（２１，２２）と出力ポート（２３，２４）がそれぞれ形成されており、弁収容孔（１１）には軸方向に往復動自在に弁軸（１２）が装着されている。弁軸（１２）には、弁収容孔（１１）の内周シール面から離れて給気ポート（２０）と出力ポート（２３，２４）とを連通させる連通状態、および内周シール面に接触して連通を遮断する遮断状態とに切り換える環状のゴム製の弾性弁体（５１，５２）が装着されている。バルブケーシング（１５）には、環状の補強リング（６３）とこれに一体に設けられるゴム製の弾性シール（６４）とを備える複合弁体（６１，６２）が装着され、複合弁体（６１，６２）は弁軸出力ポート（２３，２４）と排気ポート（２１，２２）とを連通させる連通状態および連通を遮断する遮断状態とに切り換える。
2005024281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力ポートを供給ポートに連通する状態と排出ポートに連通する状態とに切り換える方向制御弁であって、
弁収容孔とこの弁収容孔に連通させて前記供給ポートと排出ポートとが軸方向にずれて形成されるとともに前記供給ポートと前記排出ポートとの間に前記出力ポートが形成されたバルブケーシングと、
前記バルブケーシングの前記弁収容孔に軸方向に往復動自在に装着される弁軸と、
前記弁軸に装着され、前記弁収容孔の内周シール面から離れて前記供給ポートと前記出力ポートとを連通させる連通状態、および前記内周シール面に接触して連通を遮断する遮断状態とに切り換える環状の弾性弁体と、
環状の補強リングと当該補強リングに一体に設けられる弾性シールとを備えて前記バルブケーシングに装着され、前記弁軸のシール面から離れて前記出力ポートと前記排出ポートとを連通させる連通状態、およびシール面に接触して連通を遮断する遮断状態とに切り換える複合弁体とを有することを特徴とする方向制御弁。
【請求項２】
請求項１記載の方向制御弁において、前記弾性弁体は前記連通状態では前記供給ポートに対応する位置に移動することを特徴とする方向制御弁。
【請求項３】
請求項１記載の方向制御弁において、前記複合弁体は前記出力ポートと前記排気ポートとの間に設けられ、前記遮断状態では前記弁軸に形成された外周角部に接触することを特徴とする方向制御弁。
【請求項４】
請求項１記載の方向制御弁において、前記複合弁体は前記出力ポートと前記排気ポートとの間に設けられ、前記遮断状態では前記弁軸の外周面に接触することを特徴とする方向制御弁。
【請求項５】
請求項１記載の方向制御弁において、前記バルブケーシングに前記供給ポートの両側に第１と第２の２つの出力ポートが形成されるとともに、前記それぞれの出力ポートに隣り合って第１と第２の排出ポートが形成された５ポート弁であることを特徴とする方向制御弁。
【請求項６】
請求項１記載の方向制御弁において、前記バルブケーシングを他の部材に取り付けるための取付孔を、前記供給ポートと前記排出ポートとの間に位置させて前記バルブケーシングに形成することを特徴とする方向制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  流体の流れの方向を切換制御する方向制御弁に関し、特に、空気圧源から高圧の圧縮空気を空気圧作動機器に供給するための空気圧回路に使用して好適な方向制御弁に関する。
【背景技術】  方向制御弁は、流体を流す状態と流れを遮断する状態に切り換えたり、流体の流れ方向をあるポートから他のポートに切り換えるための弁である。たとえば、空気圧源からの圧縮空気を空気圧作動機器に供給するための空気圧回路には、空気圧源からの圧縮空気を空気圧作動機器に供給する状態と、空気圧作動機器に対する圧縮空気の供給を停止して空気圧作動機器から戻される圧縮空気を排出させる状態とに切り換えるために方向制御弁が使用される。
このような方向制御弁は、弁軸が軸方向に往復動自在に収容されるバルブケーシングを有し、弁軸が軸方向に移動自在に収容される弁収容孔に連通させて供給ポートと出力ポートと排出ポートとがバルブケーシングに形成されている。給気ポートは空気圧源に接続され、出力ポートは空気圧作動機器に接続され、排気ポートは直接または排気流路を介して大気に解放されており、これらのポートを１つずつ備えた方向制御弁は３ポート弁と言われ、１つの給気ポートに加えて出力ポートと排気ポートを２つずつ備えた方向制御弁は５ポート弁と言われる。
弁軸の駆動方式には、電磁石により弁軸を直接駆動するようにした直接作動方式と、弁軸を圧縮空気により作動するようにした間接作動式とがあり、この間接作動式には外部からパイロット弁に圧縮空気を供給するようにした外部パイロット型と、方向制御弁内部からパイロット弁に圧縮空気を供給するようにした内部パイロット型とがある。さらに弁軸の駆動方式には、カムやリンク機構により弁軸を駆動するようにした機械式や手動により弁軸を駆動するようにした手動操作式がある。
間接作動型の方向制御弁には、１つのソレノイドで弁を駆動するシングルソレノイド型と２つのソレノイドで弁を駆動するダブルソレノイド型があり、シングルソレノイド型はソレノイドに対する通電を停止すると、弁軸は元の位置に復帰するタイプであり、復帰力はばねあるいは空気の圧力により弁軸に加えられる。一方、ダブルソレノイドは通電されていたソレノイドに対する通電を停止しても弁軸は通電したときの位置を保持するタイプである。
方向制御弁としては、それぞれＯリングからなるゴム製の複数の弾性弁体が装着された弁軸を有し、ポート相互の連通を遮断する際にはポート間の弁収容孔の内周面にそれぞれ弾性弁体を接触させるようにしたスプールタイプのものが、たとえば特許第２８２６４６０号公報に示されるように使用されており、それぞれの弾性弁体は弁軸に形成された環状溝に装着されている。この公報に記載されるように、弾性弁体を弁軸に装着するようにしたタイプの方向制御弁は、金属製の弁体を弁収容孔に僅かな間隔をもって接触させるようにしたメタルシール構造に比して低コストでシール性を高めることができるという利点がある反面、流れの切換制御を行うことができる圧縮空気の圧力には限度があった。
すなわち、弁軸に弾性弁体を装着するようにしたタイプの方向制御弁は、通常、圧力が０．７〜１ＭＰａ程度の圧縮空気を案内する空気圧回路に使用されるが、これよりも高い圧力の圧縮空気が供給される空気圧回路に使用されると、弾性弁体の破損や変形により製品寿命が短くなることが判明した。その原因を追及したところ、給気ポートと出力ポートとを連通させる状態と連通を遮断する状態とに切り換える弾性弁体は長期間に渡って方向制御弁を使用しても変形や破損が発生しないのに対して、出力ポートと排気ポートとを連通させる状態と連通を遮断する状態とに切り換える弾性弁体は比較的短期間に変形したり破損することが判明した。
そこで、２ＭＰａ程度の高い圧力の空気圧回路に使用された方向制御弁における流路の切り換え状態を観察したところ、出力ポートと排気ポートとを連通状態と遮断状態との切り換える弾性弁体は、両方のポートを連通させたときに、溝の底面から離れて径方向外方に広がるように弾性変形していた。この現象は給気ポートと出力ポートとを連通状態と遮断状態とに切り換える弾性弁体には見られなかった。このような現象が発生するのは、出力ポートと排気ポートとを連通状態としたときに弾性弁体が排出ポートの位置となるので、出力ポートから弁収容孔内に流入した後に排気ポートに径方向外方に向けて流れる空気によって弾性弁体が吸い出されるからであると考えられる。外部に向けて流れる空気によって連通状態となった弾性弁体が吸出し現象により径が広がるように弾性変形し、その状態のまま弾性弁体が連通遮断状態に移動すると、弾性弁体の外周部が弁孔の内周エッジと弁軸との間に挟み込まれることがある。吸出し現象が繰り返されると、弾性弁体が破損するに至り、方向制御弁の寿命が短くなり、その耐久性を低下させることになる。この吸出し現象の発生を防止するには、弾性弁体のゴムの材質を硬度の高いものに変更することも試みられたが、硬度を高くすると、弁軸への弾性弁体の装着性が悪化する。
本発明の目的は、ポートを切り換える弁体の吸出し現象の発生を防止し得る方向制御弁を提供することにある。
本発明の他の目的は、弁体の耐久性を向上して製品寿命の長い方向制御弁を提供することにある。
本発明の他の目的は、バルブケーシングにこれを他の部材に取り付けるための取付孔を設けてもバルブケーシングを大型化を防止して小型の方向制御弁を提供することにある。
【発明の開示】
本発明の方向制御弁は、出力ポートを供給ポートに連通する状態と排出ポートに連通する状態とに切り換える方向制御弁であって、弁収容孔とこの弁収容孔に連通させて前記供給ポートと排出ポートとが軸方向にずれて形成されるとともに前記供給ポートと前記排出ポートとの間に前記出力ポートが形成されたバルブケーシングと、前記バルブケーシングの前記弁収容孔に軸方向に往復動自在に装着される弁軸と、前記弁軸に装着され、前記弁収容孔の内周シール面から離れて前記供給ポートと前記出力ポートとを連通させる連通状態、および前記内周シール面に接触して連通を遮断する遮断状態とに切り換える環状の弾性弁体と、環状の補強リングと当該補強リングに一体に設けられる弾性シールとを備えて前記バルブケーシングに装着され、前記弁軸のシール面から離れて前記出力ポートと前記排出ポートとを連通させる連通状態、およびシール面に接触して連通を遮断する遮断状態とに切り換える複合弁体とを有することを特徴とする。
本発明の方向制御弁は、前記弾性弁体は前記連通状態では前記供給ポートに対応する位置に移動することを特徴とする。
本発明の方向制御弁は、前記複合弁体は前記出力ポートと前記排気ポートとの間に設けられ、前記遮断状態では前記弁軸に形成された外周角部に接触することを特徴とする。
本発明の方向制御弁は、前記複合弁体は前記出力ポートと前記排気ポートとの間に設けられ、前記遮断状態では前記弁軸の外周面に接触することを特徴とする。
本発明の方向制御弁は、前記バルブケーシングに前記供給ポートの両側に第１と第２の２つの出力ポートが形成されるとともに、前記それぞれの出力ポートに隣り合って第１と第２の排出ポートが形成された５ポート弁であることを特徴とする。
本発明の方向制御弁は、前記バルブケーシングを他の部材に取り付けるための取付孔を、前記供給ポートと前記排出ポートとの間に位置させて前記バルブケーシングに形成することを特徴とする。
本発明によれば、供給ポートと出力ポートとを連通状態および遮断状態とに切り換える弾性弁体を弁軸に装着する一方、補強リングと弾性シールとを備えて出力ポートと排出ポートとを連通状態および遮断状態とに切り換える複合弁体をバルブケーシングに装着したので、出力ポートから排出ポートに向けて外方に流れる流体に起因した吸い出し現象が複合弁体には発生することなく、複合弁体の変形や破損の発生を防止して方向制御弁の耐久性を向上させることができる。
本発明によれば、弾性弁体が供給ポートと出力ポートとを連通させる状態となると、弾性弁体は供給ポートに対応する位置となるが、供給ポートに外部から流入する流体によって弾性弁体には弁軸に押し付ける方向の圧力が加わるので、弾性弁体には吸い出し現象が発生することがない。
本発明によれば、複合弁体が排出ポートを遮断した状態では弁軸に形成された外周角部に接触するように複合弁体をポペット弁型とすることもでき、遮断した状態では弁軸の外周面に接触するスプール弁型とすることもできる。また、本発明の方向制御弁は、バルブケーシングに供給ポートと排出ポートと出力ポートが形成される弁であれば、３ポート弁や５ポート弁などに適用することができる。
本発明によれば、バルブケーシングを他の部材に取り付けるための取付孔を、供給ポートと排出ポートとの間に位置させて形成することにより、バルブケーシングの幅寸法を大きくすることなく、小型の方向制御弁とすることができる。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明の一実施の形態である方向制御弁を示す斜視図である。
図２はソレノイドに通電していないときの図１の一部切り欠き平面図である。
図３は図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図４はソレノイドに通電したときの方向制御弁の一部を拡大して示す断面図である。
図５は図４の一部を拡大して示す断面図である。
図６は本発明の他の実施の形態である方向制御弁における図５と同様の部分を示す断面図である。
図７（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ複合弁体の変形例を示す断面図である。
図８は比較例の方向制御弁の一部を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。この方向切換弁は全体的にほぼ直方体形状となった主弁ブロック１０を有し、この主弁ブロック１０内に長手方向に形成された弁収容孔１１には、図３および図４に示すように、弁軸１２が軸方向に往復動自在に装着されている。主弁ブロック１０の一端にはカバーブロック１３が固定され、他端にはパイロットブロック１４が固定されており、これらの主弁ブロック１０とカバーブロック１３とパイロットブロック１４とによりバルブケーシング１５が形成されている。この方向制御弁は、図１および図２に示すように主弁ブロック１０に形成された取付孔１６に挿入されるねじ部材１７により支持ブロック１８に取り付けられおり、支持ブロック１８により方向制御弁は所定の使用個所に取り付けられるようになっている。
図３および図４に示すように、主弁ブロック１０の長手方向中央部には弁収容孔１１に連通する供給ポートつまり給気ポート２０が形成され、この給気ポート２０の両側には軸方向にずらして２つの排気ポート２１，２２が形成され、それぞれの排気ポート２１，２２と給気ポート２０との間には出力ポート２３，２４が形成されている。それぞれのポート２０〜２４は支持ブロック１８に対向する主弁ブロック１０の底面に開口しており、給気ポート２０は支持ブロック１８に形成された給気孔２０ａに連通し、排気ポート２１，２２は支持ブロック１８に形成された排気孔２１ａ，２２ａに連通している。これらの孔２０ａ〜２２ａはそれぞれ支持ブロック１８の一方の端面に開口しており、他方の端面に開口して形成された出力孔２３ａ，２４ａがそれぞれ出力ポート２３，２４に連通している。
この方向制御弁を、図２に示すように、空気圧源からの圧縮空気を空気圧作動機器としてのエアシリンダ２５に供給するための空気圧回路に使用する際には、給気孔２０ａには空気圧源１９が配管により接続され、エアシリンダ２５内の一方空気圧室２５ａには配管により一方の出力孔２３ａが接続され、他方の空気圧室２５ｂには配管により他方の出力孔２４ａが接続される。
カバーブロック１３内に形成された加圧室２６には小径のピストン２７が組み込まれ、パイロットブロック１４に加圧室２６よりも大径に形成された加圧室２８にはピストン２７よりも大径のピストン２９が組み込まれている。それぞれのピストン２７，２９は弁軸１２の両端に配置されており、弁軸１２とそれぞれのピストン２７，２９を一体としても良く、ピストン２７，２９を弁軸１２と別体としても良い。加圧室２６は給気ポート２０に連通させてバルブケーシング１５に形成された給気通路３１により給気ポート２０に連通しており、給気孔２０ａを介して給気ポート２０に圧縮空気が供給されると、弁軸１２には図２〜図４において右方向の推力が加えられる。一方、加圧室２８と給気通路３１とを連通させて圧縮空気を加圧室２８に供給すると、弁軸１２には左方向の推力が加えられる。両方の加圧室２６，２８に圧縮空気が供給されると、大径のピストン２９により弁軸１２に加えられる推力の方が小径のピストン２７により逆方向に弁軸１２に加えられる推力よりも大きいので、弁軸１２は図４に示すように図において左側に駆動されて弁軸１２は第１の位置となる。これに対して加圧室２８に対する圧縮空気の供給を停止すると、小径のピストン２７により弁軸１２に加えられる推力により図２および図３に示すように弁軸１２は右側に駆動されて弁軸１２は第２の位置となる。
バルブケーシング１５には、加圧室２８と給気通路３１とを連通させて圧縮空気を加圧室２８に供給する状態と加圧室２８内の空気を外部に排出する状態とに切り換えるためにパイロット弁３２が取り付けられている。このパイロット弁３２のソレノイド部３３は、図３に示すように、コイル３４が巻き付けられたボビン３５を有し、ボビン３５内には固定鉄心３６が取り付けられるとともにプランジャつまり可動鉄心３７が軸方向に往復動自在に装着されている。コイル３４に電力を供給するために、ソレノイド部３３に取り付けられたコントロールケース３０には図示しない通電ケーブル端子が接続されるコネクタ部３０ａが設けられている。
図３に示すように、可動鉄心３７の先端にはゴム製の開閉弁３８が取り付けられ、この開閉弁３８はパイロットブロック１４に形成された第１の弁座３９に接触するようになっている。この弁座３９には給気通路３１の開口部が形成されており、この開口部は開閉弁３８により開閉される。可動鉄心３７には開閉弁３８を弁座３９に向けてばね力を加える圧縮コイルばね４１が取り付けられている。したがって、コイル３４に通電すると、可動鉄心３７が固定鉄心３６に向けてばね力に抗して移動し、給気通路３１の開口部は開かれ、通電を解くとばね力により給気通路３１の開口部は閉じられる。
弁座３９の反対側には第２の弁座４２が弁座３９に対して逆向きに形成されており、この弁座４２にはパイロットブロック１４の外部に連通した排気通路４３の開口部が設けられており、排気通路４３は支持ブロック１８に形成された排気孔４３ａに連通している。この弁座４２を覆うようにパイロットブロック１４には円筒形状の弁ホルダー４４が取り付けられており、弁ホルダー４４内にはフラッパ弁４５が開閉自在に組み込まれ、このフラッパ弁４５は排気通路４３の開口部を開閉する。フラッパ弁４５と可動鉄心３７との間には複数本の連動ピン４６が配置されており、フラッパ弁４５は連動ピン４６を介して可動鉄心３７により開閉作動する。
弁ホルダー４４には貫通孔４７が形成されており、コイル３４に対する通電を解くと、可動鉄心３７がばね力により弁座３９に向けて押し付けられるので、開閉弁３８は弁座３９に接触し、フラッパ弁４５が弁座４２から離れた状態となる。これにより、加圧室２８は排気通路４３を介して外部に連通状態となり、加圧室２８内の空気は外部に排出される。これに対して、コイル３４に通電すると、開閉弁３８が弁座３９から離れるとともにフラッパ弁４５が弁座４２に接触して弁ホルダー４４内に組み込まれたコイルばね４８によりフラッパ弁４５は弁座４２に押し付けられる。したがって、排気通路４３が閉じられて給気通路３１を介して給気ポート２０から供給される圧縮空気は、連動ピン４６とこれが貫通する孔との間の隙間を介して加圧室２８に流入する。このように加圧室２８内に圧縮空気が供給されると弁軸１２は図４に示す第１の位置となり、加圧室２８内の圧縮空気が排出されると弁軸１２は図３に示す第２の位置となる。
弁軸１２にはこれに形成された環状溝内にそれぞれ環状の弾性弁体５１，５２が相互に軸方向にずれて装着されている。一方の弾性弁体５１は弁軸１２が図３に示す第２の位置になると給気ポート２０と出力ポート２３との間の弁収容孔１１の内面により形成される内周シール面に接触してこれらのポート２０，２３の連通を遮断する。そして、この弾性弁体５１は弁軸１２が図４に示す第１の位置となると、内周シール面から離れて給気ポート２０に対応した位置となって給気ポート２０から流入した圧縮空気を出力ポート２３に連通させる。
他方の弾性弁体５２は弁軸１２が図４に示す第１の位置となると給気ポート２０と出力ポート２４との間の弁収容孔１１の内面により形成される内周シール面に接触してこれらのポート２０，２４の連通を遮断する。そして、この弾性弁体５２は弁軸１２が図３に示す第２の位置となると内周シール面から離れて給気ポート２０に対応した位置となって給気ポート２０から流入した圧縮空気を出力ポート２４に連通させる。これらの弾性弁体５１，５２としては断面がやや長円形のゴム製のＯリングが使用されており、それぞれ弁収容孔１１の内周面に接触してポートの連通を遮断するスプール弁構造となっている。
図４に示すように、ソレノイド部３３のコイル３４に通電して弁軸１２が第１の位置となったときには、出力ポート２３から図２に示すエアシリンダ２５の空気圧室２５ａに圧縮空気が供給され、空気圧室２５ｂ内の圧縮空気は出力ポート２４に流入した後に排気ポート２２から大気に放出される。コイル３４に対する通電を停止すると、弁軸１２が第２の位置に移動して図２に示すエアシリンダ２５の空気圧室２５ｂに出力ポート２４から圧縮空気が供給され、空気圧室２５ａ内の圧縮空気は出力ポート２３内に流入した後に排気ポート２１から外部に排出される。
図４に示すように弁軸１２のうち弾性弁体５１，５２の両側の部分は小径部１２ａとなっており、弁軸１２の両端部は小径部１２ａよりも大径の大径部１２ｂ，１２ｃとなっている。それぞれの大径部１２ｂ，１２ｃに対応させて主弁ブロック１０には大径孔５３が形成され、それぞれの大径孔５３にはスペーサ５４ａ，５４ｂが嵌合され、スペーサ５４ａ，５４ｂの外周面と主弁ブロック１０の間はシール材５５によりシールされている。弁軸１２の大径部１２ｂ，１２ｃには弁軸１２の全軸方向移動においてスペーサ５４ａ，５４ｂの内周面に摺動接触して弁軸１２とスペーサ５４ａ，５４ｂとの間をシールするためのシール材５６が装着されている。それぞれのスペーサ５４ａ，５４ｂには排気ポート２１，２２に対応させて環状溝５７ａ，５７ｂが形成されており、それぞれの環状溝５７ａ，５７ｂとスペーサ５４ａ，５４ｂの内周面とを連通させるために複数の径方向の連通孔５８ａ，５８ｂがそれぞれのスペーサ５４ａ，５４ｂに形成されている。
主弁ブロック１０には出力ポート２３と排気ポート２１との間に位置させて複合弁体６１が装着されており、この複合弁体６１は主弁ブロック１０に形成された段部とスペーサ５４ａとの間で挟み付けられている。この複合弁体６１は、弁軸１２が図４に示す第１の位置になると、弁軸１２のシール面に接触して出力ポート２３と排気ポート２１との連通を遮断する。また、この複合弁体６１は、弁軸１２が図３に示す第２の位置になると、弁軸１２のシール面から離れて出力ポート２３と排気ポート２１とを連通させる。
主弁ブロック１０には出力ポート２４と排気ポート２２との間に位置させて複合弁体６２が装着されており、この複合弁体６２は主弁ブロック１０に形成された段部とスペーサ５４ｂとの間で挟み付けられている。この複合弁体６２は、弁軸１２が図４に示す第１の位置になると、弁軸１２のシール面から離れて出力ポート２４と排気ポート２２とを連通させる連通状態となる。また、この複合弁体６２は、弁軸１２が図３に示す第２の位置になると、弁軸１２のシール面に接触して出力ポート２４と排気ポート２２との連通を遮断する遮断状態となる。
図５は複合弁体６１を拡大して示す断面図であり、複合弁体６１は金属製の補強リング６３と、これの一方の端面を介して外周面と内周面とに連なるように補強リング６３に一体に設けられたゴム製の弾性シール６４とを備えており、弾性シール６４は補強リング６３の端面に一体となる径方向部６４ａと、補強リング６３の外周の一部を覆う外周部６４ｂと、補強リング６３の内周部を覆う内周シール部６４ｃとを有しており、補強リング６３に加硫接着される。他方の複合弁体６２も同様に補強リング６３と弾性シール６４とを備えており、複合弁体６１と同一の構造となっている。なお、補強リング６３の材質としては、圧縮空気の圧力が作用しても弾性変形しない程度の剛性を有する材料であれば、金属に限られず、硬質の樹脂でも良い。
図５に示すように、弾性シール６４の内周シール部６４ｃは中央の軸方向面６５とこれの両側のテーパ面６６とを有しており、一方のテーパ面６６が弁軸１２に設けられた大径部の円弧状の外周角部６７をシール面として弁軸１２に接触するようになっている。したがって、複合弁体６１が弁軸１２に接触すると軸方向に弾性変形することになるので、図５に示す複合弁体６１，６２はポペット弁型となっている。
図６は本発明の他の実施の形態である方向制御弁の図５と同様の部分を示す断面図であり、図６に示す方向制御弁における複合弁体６１，６２は図５に示した場合と同様の構造である。この場合には、複合弁体６１，６２はその内周シール部６４ｃの軸方向面６５が弁軸１２の外周面に接触するようになっている。したがって、複合弁体６１，６２は弁軸１２の軸方向移動に伴って弁軸１２の大径部の外周面をシール面としてこれに接触するときには径方向に弾性変形して弁軸１２に接触することになり、スプール弁型となっている。このように、複合弁体６１，６２と弁軸１２のシール面との接触は、ポペット弁型でもスプール弁型でもいずれでも良い。
図７（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ複合弁体６１，６２の変形例を示す断面図であり、図７（Ａ）に示す複合弁体６１，６２の弾性シール６４は補強リング６３の外周の一部を覆う外周部６４ｂと内周部を覆う内周シール部６４ｃを有し、図５に示した径方向部６４ａが設けられていない。したがって、この複合弁体６１，６２はバルブケーシング１５の段部とスペーサ５４ａ，５４ｂとの間に補強リング６３が挟み付けられることになる。内周シール部６４ｃの形状は図５に示した場合と同様となっている。
図７（Ｂ）に示す複合弁体６１，６２は、弾性シール６４の内周シール部６４ａの断面形状が図５に示す場合と相違して、テーパ面６６が一方側にのみ設けられており、軸方向面６５の幅寸法が図５に示したものよりも大きくなっている。
図７（Ｃ）に示す複合弁体６１，６２は、弾性シール６４の内周シール部６４ａの内周面が全体的に軸方向面６５となっている。
図７（Ｄ）に示す複合弁体６１，６２は、補強リング６３の外面全体が弾性シール６４により覆われており、外周部６４ｂと内周シール部６４ｃの両方が円弧状面となっている。内周シール部６４ｃに形成された円弧状面６８が弁軸１２の外周面にシール接触するようになっている。
図７（Ｅ）に示す複合弁体６１，６２は、図７（Ｄ）の変形例であり、弾性シール６４の外周部は図７（Ｄ）に示すものと相違して外周面が平坦となっている。図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示すように、軸方向面６５、テーパ面６６を有するタイプにおいても補強リング６３全体を弾性シール６４により覆うようにしても良い。
図８は比較例として従来の方向制御弁を示す断面図であり、図８においては前述した部材と共通する部材には同一の符号が付されている。図８に方向制御弁においては、それぞれのポート相互を連通状態と連通遮断状態とに切り換えるために、弁軸１２にＯリングからなる弾性弁体７１ａ〜７１ｄが装着されている。このように弁軸１２に弾性弁体７１ａ〜７１ｄが装着された方向制御弁を、たとえば２ＭＰａ程度の高い圧力の空気圧回路に使用した場合には、出力ポート２３，２４と排気ポート２１，２２とを連通状態と遮断状態との切り換える弾性弁体７１ｃ，７１ｄは、両方のポートを連通させたときに、溝の底面から離れて径方向外方に広がるように弾性変形することがある。これにより、弾性弁体７１ｃ，７１ｄの一部が図８において符号７２で示すように、弁軸１２の移動によって弁軸１２と弁収容孔との間に挟み込まれることがある。この現象は給気ポート２０と出力ポート２３，２４とを連通状態と遮断状態とに切り換える弾性弁体７１ａ，７１ｂには見られなかった。
出力ポート２３，２４と排気ポート２１，２２とを連通状態としたときに弾性弁体７１ｃ，７１ｄに径が広がるような吸出し現象が発生するのは、連通状態のもとでは弾性弁体７１ｃ，７１ｄはそれぞれ排気ポート２１，２２の位置となるので、排気ポート２１，２２に向けて外部に向かう流れによって弾性弁体７１ｃ，７１ｄが吸引されるからであり、特に、連通状態のもとでは弾性弁体７１ｃ，７１ｄの外周面と弁収容孔１１との間の隙間７３が狭くなり、その部分の流速が最も早くなる。これに対して、給気ポート２０と出力ポート２３，２４とを連通状態と遮断状態に切り換える弾性弁体７１ａ，７１ｂには外側から内部に向かう流れが当たるとともに、弾性弁体７１ａ，７１ｂの外周面と弁収容孔１１との間の隙間よりも弁軸１２と弁収容孔１１との間の隙間７４の方が狭いので弾性弁体７１ａ，７１ｂの外周面における流速は最大とはならない。
このような理由から空気の圧力を高めると、図８に示す弾性弁体７１ｃ，７１ｄには吸出し現象が発生することがあるが、本発明の方向制御弁にあっては、出力ポート２３，２４と排気ポート２１，２２とを連通状態と遮断状態との切り換える複合弁体６１，６２が補強リング６３と弾性シール６４とにより形成されており、しかも、バルブケーシング１５に装着されているので、２ＭＰａ以上の高い圧力の空気圧回路に使用しても従来のような吸出し現象の発生はなかった。本発明においては、バルブケーシング１５に複合弁体６１，６２を装着すると、これらの複合弁体６１，６２には排気ポート２１，２２が開かれたときには軸方向および径方向外方に向かう空気の流れに起因した力が加わるので、複合弁体６１，６２には吸い出されるような力は加わることがない。また、複合弁体６１，６２の内部には補強リング６３が組み込まれているので、軸方向および径方向外方に向かう力が加わっても弾性シール６４は変形することが防止される。これにより、方向制御弁の耐久性が向上し、製品寿命を長くすることができる。
弾性弁体５１，５２にはポートを連通させたときに径方向外方から内方に向けて外力が加わるので、弾性弁体５１，５２を弁軸１２に装着しても流れる空気により弾性弁体５１，５２の吸出し現象の発生が防止されることになる。しかも、弾性弁体５１，５２を弁軸１２に装着することによって、給気ポート２０とこれに隣り合う出力ポート２３，２４に対応する弁収容孔１１の内径を図８に示す場合と同様に設定することができ、弁収容孔１１の軸方向中央部の内径を両端部の内径よりも小さくすることができる。したがって、図１および図２に示すように、取付孔１６を給気ポート２０と出力ポート２３，２４との間に形成することによって、バルブケーシング１５の幅寸法Ｄを大きくすることなく、図８に示す場合と同様に設定することができる。これにより、方向制御弁の小型化を維持することができる。
本発明は前記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、給気ポートと出力ポートと排気ポートとを有する方向制御弁であれば、３ポート弁などについても本発明を適用することができる。弁軸１２の駆動方式はパイロット弁３２により制御されるパイロット圧を用いた間接作動型に限られず、ソレノイドにより直接弁軸１２を駆動するようにした直接作動式やカムやリンク機構により弁軸を駆動するようにした機械式や手動により弁軸を駆動するようにした手動操作式にも本発明を適用することができる。さらに、図示する方向制御弁はシングルソレノイド型であるが、ダブルソレノイド型にも本発明を適用することができる。
図１に示す場合には、方向制御弁の出力ポート２３，２４に連通する出力孔２３ａ，２４ａを支持ブロック１８に形成し、それぞれの出力孔２３ａ，２４ａに継手を取り付けてエアシリンダ２５などの空気圧作動機器に空気を供給するようにしているが、主弁ブロック１０の上面にそれぞれの出力ポート２３，２４に連通させて継手を取り付けるようにしても良い。また、支持ブロック１８には１つの方向制御弁が搭載されているが、それぞれ共通の給気孔と排気孔が形成されたマニホールドブロックに複数の方向制御弁を搭載するようにし、複数の方向制御弁に対して共通の給気孔と排気孔を介して給排気するようにしても良い。
本発明の方向制御弁は空気の流れ方向を切り換えるために使用されるのみならず、不活性ガスや液体の流れ方向を切り換えるためにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】  本発明の方向制御弁は、流体圧源からの流体を流体圧作動機器に供給するための流体圧回路に、空気などの流体の流れ方向を切り換えるために使用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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