(57)【要約】      （修正有）【課題】コスト低減を図り、かつ、耐摩耗性を向上して長期間にわたり弁体を良好に自己保持するデテント機構付切換弁を提供する。【解決手段】弁本体１には線材を屈曲形成した留め金部材１６を軸方向へ移動不能に設け、弁体２には一方および他方の切換位置でそれぞれ留め金部材１６が自己の弾性力で係止する２個の環状溝２０、２１を軸方向へ離間して形成し、留め金部材１６と２個の環状溝２０、２１とで弁体２を一方および他方の切換位置で自己保持するデテント機構を構成する。弁体２には浸炭窒化の処理を施すと共に、留め金部材１６には無電解ニッケルメッキの表面処理を施し、さらに、留め金部材１６には加熱処理を施した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁本体内に弁体を軸方向へ摺動自在に嵌挿し、弁体は軸方向へ離間した一方の切換位置と他方の切換位置とにおいて流体が流通する複数の流路間を切換連通自在に設け、弁本体には線材を屈曲形成した留め金部材を軸方向へ移動不能に設け、弁体には一方および他方の切換位置でそれぞれ留め金部材が自己の弾性力で係止する２個の環状溝を軸方向へ離間して形成し、留め金部材と２個の環状溝とで弁体を一方および他方の切換位置で自己保持するデテント機構を構成し、弁体には浸炭窒化の処理を施すと共に、留め金部材には無電解ニッケルメッキの表面処理を施し、無電解ニッケルメッキの表面処理を施した留め金部材に加熱処理を施したことを特徴するデテント機構付切換弁。
【請求項２】
前記留め金部材は、前記環状溝に当接する４個の当接部を円周方向に離間して有したことを特徴とする請求項１に記載のデテント機構付切換弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の流路間を切換連通する弁体の切換位置を自己保持するデテント機構を備えたデテント機構付切換弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のデテント機構付切換弁は、弁本体内に弁体を軸方向へ摺動自在に嵌挿し、弁本体の両側部に設けたソレノイドの一方に通電して固定鉄心に吸引される可動鉄心で一方の押しピンを介して弁体を一方の切換位置に向けて押圧したり、他方のソレノイドに通電して固定鉄心に吸引される可動鉄心で他方の押しピンを介して弁体を他方の切換位置に向けて押圧したりして、複数の流路間を切換連通する。そして、各押しピンにはそれぞれ環状溝を形成し、一方および他方の切換位置でいずれかの環状溝に弾性力を有する留め金部材が嵌合し、留め金部材の弾性力によって係止された状態で自己保持するデテント機構を備え、留め金部材は、バネ鋼の線材より形成し、一方が開放された平坦形状で、固定鉄心に組み込む外周側の大きい円形部分と、棒状の押しピンに接触する中心側の小さい円形部分と、半径方向に延びて前記大きい円形部分と小さい円形部分とを接続する部分とから構成されている。そして、留め金部材は安価で構成を簡素にできる。たとえば、特許文献１に記載されたものがそれである。
【０００３】
また、弁本体内に弁体を軸方向へ摺動自在に嵌挿し、弁本体の両側部に設けたソレノイドの一方に通電して固定鉄心に吸引される可動鉄心で弁体を一方の切換位置に向けて押圧したり、他方のソレノイドに通電して固定鉄心に吸引される可動鉄心で弁体を他方の切換位置に向けて押圧したりして、複数の流路間を切換連通する。そして、弁体には軸方向へ離間して２個の環状溝を形成し、一方および他方の切換位置で一方および他方の環状溝にそれぞれ嵌合する鋼球をデテント本体に収容し、デテント本体に形成した弾性係止片の弾性力によって鋼球を付勢し、鋼球が環状溝に係止された状態で自己保持するデテント機構を備えたものがある。そして、鋼球は耐摩耗性がよく、長期間にわたり弁体を良好に自己保持することができる。たとえば、特許文献２に記載されたものがそれである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５０−１００６２２号公報
【特許文献２】実用新案登録第２５８１１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前記特許文献１に記載されたものでは、弁体を自己保持するのは線材より形成した留め金部材であるため、留め金部材は摩耗しやすく、特に、長期間の繰り返し作動により、摩耗が増加して自己保持力が低減してしまう問題点があった。
また、前記特許文献２に記載されたものでは、鋼球を収容するデテント本体は、鋼球を付勢する弾性係止片を必要として構成が複雑で高価となり、弁全体のコストアップ要因となる問題点があった。
【０００６】
本発明の課題は、コスト低減を図り、かつ、耐摩耗性を向上して長期間にわたり弁体を良好に自己保持するデテント機構付切換弁を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を達成すべく、本発明は次の手段をとった。即ち、
弁本体内に弁体を軸方向へ摺動自在に嵌挿し、弁体は軸方向へ離間した一方の切換位置と他方の切換位置とにおいて流体が流通する複数の流路間を切換連通自在に設け、弁本体には線材を屈曲形成した留め金部材を軸方向へ移動不能に設け、弁体には一方および他方の切換位置でそれぞれ留め金部材が自己の弾性力で係止する２個の環状溝を軸方向へ離間して形成し、留め金部材と２個の環状溝とで弁体を一方および他方の切換位置で自己保持するデテント機構を構成し、弁体には浸炭窒化の処理を施すと共に、留め金部材には無電解ニッケルメッキの表面処理を施し、無電解ニッケルメッキの表面処理を施した留め金部材に加熱処理を施したことを特徴するデテント機構付切換弁がそれである。
【０００８】
この場合、前記留め金部材は、前記環状溝に当接する４個の当接部を円周方向に離間して有しても良い。
【発明の効果】
【０００９】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明は、弁本体には線材を屈曲形成した留め金部材を軸方向へ移動不能に設け、弁体には一方および他方の切換位置でそれぞれ留め金部材が自己の弾性力で係止する２個の環状溝を軸方向へ離間して形成し、留め金部材と２個の環状溝とで弁体を一方および他方の切換位置で自己保持するデテント機構を構成し、弁体には浸炭窒化の処理を施すと共に、留め金部材には無電解ニッケルメッキの表面処理を施し、無電解ニッケルメッキの表面処理を施した留め金部材に加熱処理を施した。このため、安価な留め金部材を用いてコスト低減を図ることができ、かつ、弁体と留め金部材の耐摩耗性を向上できて長期間にわたり弁体を良好に自己保持することができる。また、留め金部材には無電解ニッケルメッキの表面処理を施しているため、無電解ニッケルメッキの膜厚を均一にできて留め金部材の寸法精度を悪くすることなくできる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加え、前記留め金部材は、前記環状溝に当接する４個の当接部を円周方向に離間して有した。このため、従来弁の如き、留め金部材の中心側に有する小さい円形部分全体で環状溝に接触するものに比し、環状溝に沿って精度良く円形部分を形成する必要がなく留め金部材を簡単に製作できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を示したデテント機構付切換弁の縦断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図４】自己保持力の測定結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、デテント機構付切換弁をデテント機構付電磁切換弁とした本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１において、１は弁本体で、略直方体形状を成し、スプール状の弁体２を軸方向へ摺動自在に嵌挿する嵌挿孔３を内部に貫通形成し、弁本体１の両側面に開口する嵌挿孔３の両端部にはそれぞれめねじ部を螺刻している。弁本体１は嵌挿孔３の軸方向の略中央部には圧力流体を供給する供給流路Ｐを開口し、また、供給流路Ｐの接続個所の軸方向両側へ間隙を有して流体アクチュエータ（図示せず）に接続する２個の負荷流路Ａ、Ｂをそれぞれ開口し、さらに両負荷流路Ａ、Ｂの軸方向外側へ間隙を有して低圧側に接続する排出流路Ｒ１、Ｒ２をそれぞれ開口している。弁体２は鋼材としてのクロムモリブデン鋼、例えば、ＳＣＭ４１５（ＪＩＳ）から成形し、表面層に炭素を主体として窒素を同時に拡散させる浸炭窒化の処理を施し、表面硬さの均一性を向上している。そして、弁体２は図１の上半分に示す一方の切換位置では供給流路Ｐを負荷流路Ａに切換連通すると共に負荷流路Ｂを排出流路Ｒ２に切換連通し、図１の下半分に示す他方の切換位置では供給流路Ｐを負荷流路Ｂに切換連通すると共に負荷流路Ａを排出流路Ｒ１に切換連通するようランド部２Ａ、２Ｂを備えている。
【００１３】
５Ａ、５Ｂはソレノイドで、固定鉄心６Ａ、６Ｂを嵌挿孔３の両端部のめねじ部にそれぞれ螺合して弁本体１の両側部に備え、固定鉄心６Ａ、６Ｂには弁本体１側の端面を軸方向に窪ませて凹部８Ａ、８Ｂを形成している。嵌挿孔３には螺合した固定鉄心６Ａ、６Ｂに隣接して環状の止め部材７Ａ、７Ｂを収装している。両ソレノイド５Ａ、５Ｂは固定鉄心６Ａ、６Ｂと対向して可動鉄心９Ａ、９Ｂを筒状部材１０Ａ、１０Ｂの内部に軸方向へ摺動自在に嵌挿し、コイル１１Ａ、１１Ｂへの通電により発生する吸引力で可動鉄心９Ａ、９Ｂを固定鉄心６、６Ｂに向けて軸方向へ吸引し、吸引する終端で可動鉄心９Ａ、９Ｂが固定鉄心６Ａ、６Ｂに当接する。一方のソレノイド５Ａは吸引される可動鉄心９Ａで弁体２を一方の切換位置に向けて押圧するよう可動鉄心９Ａをピン部材１２Ａを介して弁体２の軸方向一端部と係合自在に設け、他方のソレノイド部５Ｂは吸引される可動鉄心９Ｂで弁体２を他方の切換位置に向けて押圧するよう可動鉄心９Ｂをピン部材１２Ｂを介して弁体２の軸方向他端部と係合自在に設け、両ピン部材１２Ａ、１２Ｂはそれぞれ固定鉄心６Ａ、６Ｂの内部を軸方向へ挿通して弁体２の軸方向端部に至っている。１３は弁本体１上部に備えた端子箱で、外部電源からの電気配線を両ソレノイド５Ａ、５Ｂのコイル１１Ａ、１１Ｂと電気接続する。
【００１４】
１４Ａ、１５Ａは保持部材で、一方の固定鉄心６Ａの凹部８Ａに後述詳記する留め金部材１６を介在して軸方向へ連ねて収装している。保持部材１４Ａ、１５Ａは図２および図３に示す如き、円板状の外周部の径方向に対向する２箇所を平行に切り欠いた二面幅形状に設け、中心には弁体２の軸方向一端部を挿通する挿通孔１７Ａ、１８Ａを貫設している。そして、保持部材１４Ａ、１５Ａは固定鉄心６Ａの凹部８Ａの底側に収容されたばね部材１９Ａの弾性力で付勢され、一方の保持部材１４Ａが止め部材７Ａに当接することで留め金部材１６とともに軸方向へ移動不能に位置決めされる。留め金部材１６は弾性力を有する線材としてのピアノ線、例えば、ＳＷＰ−Ｂ（ＪＩＳ）から成形し、メッキ液に含まれる還元剤の酸化によって放出される電子により、液に含浸することで金属ニッケル皮膜を析出させる無電解ニッケルメッキの表面処理を施し、さらに２００℃以上の温度で加熱処理を施して硬さを増して耐摩耗性を向上している。さらに、留め金部材１６は前述の加熱処理で吸蔵された水素を放出させて水素脆化を抑制している。そして、図３に示す如く、留め金部材１６は屈曲形成して一方が開放された平坦形状で、外周側の大きい円形部分１６Ａと、中心側の菱形部分１６Ｂとから構成され、菱形部分１６Ｂには４個の当接部１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆを円周方向に離間して有し、各当接部１６Ｃ〜１６Ｆを自己の弾性力で半径方向内方へ付勢している。詳述するに、各当接部１６Ｃ〜１６Ｆは、径方向中心を介する対称位置にある第１当接部１６Ｃと第２当接部１６Ｄ、および第１当接部１６Ｃと第２当接部１６Ｄと径方向中心を通る垂直線を介する対称位置にある第３当接部１６Ｅと第４当接部１６Ｆとから成る。
【００１５】
保持部材１４Ａ、１５Ａの挿通孔１７Ａ、１８Ａに挿通する弁体２の軸方向一端部には、外周面を窪ませて２個の環状溝２０、２１を軸方向へ離間して形成し、弁体２の一方の切換位置で一方の環状溝２０に自己の弾性力により付勢された留め金部材１６の各当接部１６Ｃ〜１６Ｆが係止すると共に、弁体２の他方の切換位置で他方の環状溝２１に自己の弾性力により付勢された留め金部材１６の各当接部１６Ｃ〜１６Ｆが係止し、保持部材１４Ａと保持部材１５Ａとの間に挟持した留め金部材１６と２個の環状溝２０、２１とで弁体２を一方及び他方の切換位置で自己保持するデテント機構を構成する。そして、留め金部材１６は、第１当接部１６Ｃと第２当接部１６Ｄとを径方向中心を介する対称位置に有すると共に、第３当接部１６Ｅと第４当接部１６Ｆとを第１当接部１６Ｃと第２当接部１６Ｄと径方向中心を通る垂直線を介する対称位置に有しているため、各当接部１６Ｃ〜１６Ｆの自己の弾性力に基づく環状溝２０、２１への当接力を略同等にできる。他方の固定鉄心５Ｂの凹部８Ｂには、一方の固定鉄心６Ａの凹部８Ａに収容した保持部材１４Ａ、１５Ａと同一形状の保持部材１４Ｂ、１５Ｂを軸方向へ連ねて収装し、保持部材１４Ｂ、１５Ｂは凹部８Ｂの底側に収容されたばね部材１９Ｂの弾性力で付勢され、一方の保持部材１４Ｂが止め部材７Ｂに当接することで軸方向へ移動不能に位置決めされる。
【００１６】
次に、かかる構成の作動を説明する。
図１ないし図３における弁体２の下半分は、留め金部材１６が他方の環状溝２１に係止して弁体２を他方の切換位置で自己保持した状態を示し、両ソレノイド５Ａ、５Ｂは非通電で、弁体２は供給流路Ｐを負荷流路Ｂに切換連通すると共に負荷流路Ａを排出流路Ｒ１に切換連通している。
【００１７】
この状態で、一方のソレノイド５Ａに通電すると、通電により発生する吸引力で可動鉄心９Ａが固定鉄心６Ａに向けて軸方向へ図１の左方に吸引され、この吸引によりピン部材１２Ａを介して弁体２を一方の切換位置に向けて図１の左方に押圧し、留め金部材１６は菱形部分１６Ｂの各当接部１６Ｃ〜１６Ｄが他方の環状溝２１の順次拡径するテーパ状の傾斜面に沿って摺接することで、菱形部分１６Ｂが自己の弾性力に抗して半径方向外方へ拡がり、各当接部１６Ｃ〜１６Ｄが弁体２の外周面と摺接すると他方の環状溝２１から離脱する。弁体２の図１左方への押圧に伴い、他方のソレノイド５Ｂの可動鉄心７Ｂもピン部材１２Ｂを介して図１の左方に押圧される。
【００１８】
そして、吸引される可動鉄心９Ａが固定鉄心６Ａに接すると、図１ないし図３における弁体２の上半分に示す如き、留め金部材１６は各当接部１６Ｃ〜１６Ｄが一方の環状溝２０の順次縮径するテーパ状の傾斜面に沿って摺接することで、菱形部分１６Ｂが自己の弾性力で半径方向内方に狭まり、一方の環状溝２０に係止する。弁体２は一方の切換位置で自己保持され、供給流路Ｐを負荷流路Ａに切換連通すると共に負荷流路Ｂを排出流路Ｒ２に切換連通する。そして、一方のソレノイド５Ａを非通電にする。
【００１９】
弁体２を一方の切換位置に自己保持する図１ないし図３における弁体２の上半分に示す状態で、他方のソレノイド５Ｂを通電すると、通電により発生する吸引力で可動鉄心９Ｂが固定鉄心６Ｂに向けて軸方向へ図１の右方へ吸引され、ピン部材１２Ｂを介して弁体２を他方の切換位置に向けて図１の右方へ押圧し、留め金部材１６は一方の環状溝２０から離脱する。このとき、弁体２の図１右方への押圧に伴い、一方のソレノイド５Ａの可動鉄心９Ａもピン部材１２Ａを介して図１の右方に押圧される。
【００２０】
そして、吸引される可動鉄心７Ｂが固定鉄心６Ｂに接すると、図１ないし図３における弁体２の下半分に示す如き、留め金部材１６は他方の環状溝２１に係止し、弁体２を他方の切換位置に自己保持する。そして、他方のソレノイド部５Ｂを非通電にする。
【００２１】
かかる作動において、留め金部材１６と２個の環状溝２０、２１とで弁体２を一方および他方の切換位置で自己保持するデテント機構を構成し、弁体２には浸炭窒化の処理を施すと共に、留め金部材１６には無電解ニッケルメッキの表面処理を施し、無電解ニッケルメッキの表面処理を施した留め金部材１６に加熱処理を施した。このため、弁体２を自己保持するデテント機構に安価な留め金部材１６を用いてコスト低減を図ることができ、かつ、弁体２と留め金部材１６の耐摩耗性を向上できて長期間にわたり弁体２を良好に自己保持することができる。
【００２２】
また、留め金部材１６には無電解ニッケルメッキの表面処理を施しているため、無電解ニッケルメッキの膜厚を均一にできて留め金部材１６の寸法精度を悪くすることなくできる。
【００２３】
また、留め金部材１６は、環状溝２０または２１に当接する４個の当接部１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅ、１６Ｆを円周方向に離間して有した。このため、従来弁の如き、留め金部材の中心側に有する小さい円形部分全体で環状溝に接触するものに比し、環状溝２０または２１に沿って精度良く円形部分を形成する必要がなく留め金部材１６を簡単に製作できる。また、留め金部材１６は、環状溝２０または２１に当接する４個の当接部１６Ｃ〜１６Ｆを、第１当接部１６Ｃと第２当接部１６Ｄとを径方向中心を介する対称位置に有すると共に、第３当接部１６Ｅと第４当接部１６Ｆとを第１当接部１６Ｃと第２当接部１６Ｄと径方向中心を通る垂直線を介する対称位置に有している。このため、４個の当接部１６Ｃ〜１６Ｆの自己の弾性力に基づく環状溝２０、２１への当接力を略同等にでき、留め金部材１６と弁体２との偏摩耗を抑制でき、弁体２を自己保持する留め金部材１６の弾性力を低下することなく、弁体２に十分な弾性力を付与できる。
【００２４】
以上説明したデテント機構付切換弁の効果について検証試験を行なった。
弁体２に浸炭窒化の処理を施し、留め金部材６に無電解ニッケルメッキの表面処理を施した後に加熱処理を施した一実施形態に相当するデテント機構付切換弁で、弁体２を一方から他方の切換位置への切換えと、他方から一方の切換位置への切換えとを繰り返し連続して行ない、環状溝２０、２１に係止する留め金部材６の自己保持力を測定したところ、図４に線Ｂで示す如き、切換回数０回の指数を１００とすると、切換回数１００万回で指数１００、２００万回で指数１００、５００万回で指数９６、１０００万回で指数９５であった。なお、切換回数は、一方から他方の切換位置へ切換えて、再び一方の切換位置へ切換えて１回とカウントしている。
【００２５】
これに対して、弁体２に浸炭窒化でなく浸炭の処理を施し、留め金部材６には表面処理を施さない従来技術に相当するデテント機構付切換弁で、環状溝２０、２１に係止する留め金部材６の自己保持力を、前述と同様に測定したところ、図４に線Ｃで示す如き、切換回数０回の指数を１００とすると、切換回数１００万回で指数５２、２００万回で指数５０、５００万回で指数４１であった。なお、自己保持力が大幅に低下したため、５００万回以上での測定は取りやめた。
【００２６】
図４に線Ｂで示す一実施形態に相当するものでは、切換回数１０００万回で自己保持力の低下は僅少で、弁体２および留め金部材６の摩耗は僅かにしか確認されなかった。これに対し、図４に線Ｃで示す従来技術に相当するものでは、切換回数１００万回で自己保持力が約半減し、弁体および留め金部材のいずれも摩耗が顕著であった。
【００２７】
なお、一実施形態では、デテント機構付切換弁をソレノイド５Ａ、５Ｂの可動鉄心９Ａ、９Ｂを固定鉄心６Ａ、６Ｂに吸引することでピン部材１２Ａ、１２Ｂを介して弁体２を押圧する直動形の電磁弁としたが、流体圧力をパイロット圧力として弁体に作用して弁体を作動するパイロット切換弁や、カム、リンク機構の機械的方法で弁体を作動する機械操作弁としても良い。また、弁体２をクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４１５）から成形したが、クロム鋼（ＳＣｒ４２０）等、浸炭窒化の表面処理を施すことが可能な鋼材から成形しても良いことは勿論である。
【符号の説明】
【００２８】
１：弁本体
２：弁体
１６：留め金部材
２０、２１：環状溝
１６Ｃ：第１当接部
１６Ｄ：第２当接部
１６Ｅ：第３当接部
１６Ｆ：第４当接部
【図１】
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【図２】
2012082852.tif 000004
【図３】
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【図４】
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