(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング部材と、
ハウジング部材内部に設けられハウジング部材内を軸方向に移動可能な弁軸部材と、
軸方向移動可能に弁軸部材に外嵌された浮動リング状部材と、
ハウジング部材内部にあって弁軸部材によって仕切られるハウジング両端部の第１室、第３室および中間部の第２室と、
ハウジングに形成された第１室と第３室を結ぶ連通路と、
第１室のハウジング部材壁面に形成された圧力流体供給口と、
第２室のハウジング壁面に形成された第１流通口、第２流通口および排出口と、
第１流通口と第２流通口の内側に配設されて浮動リング状部材の外側端面に当接するフランジ部を備え、
弁軸部材および浮動リング状部材の軸方向の動きによって、第１または第２流通口の一方を圧力流体供給口に、他方を排出口に連通する位置に切替えることを特徴とする２位置４ポート方向制御弁。
【請求項２】
ハウジング部材と、
ハウジング部材内部に設けられハウジング部材内を軸方向に移動可能な弁軸部材と、
軸方向移動可能に弁軸部材に外嵌された浮動リング状部材と、
ハウジング部材内部にあって弁軸部材によって仕切られるハウジング両端部の第１室、第３室および中間部の第２室と、
弁軸部材に形成された第１室と第３室を結ぶ連通路と、
第１室のハウジング部材壁面に形成された圧力流体供給口と、
第２室のハウジング壁面に形成された第１流通口、第２流通口および排出口と、
第１流通口と第２流通口の内側に配設されて浮動リング状部材の外側端面に当接するフランジ部を備え、
弁軸部材および浮動リング状部材の軸方向の動きによって、第１または第２流通口の一方を圧力流体供給口に、他方を排出口に連通する位置に切替えることを特徴とする２位置４ポート方向制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油や空気等の流体圧回路に使用される切換弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油や空気等の流体回路の回路構成を切り換える制御に切換弁が用いられる。
切換弁は、複数の流体管路・通路（以下流体通路という）が接続される弁ハウジングと該弁ハウジング中に軸線方向に移動可能に嵌装された弁軸部材とで構成され、この弁軸部材の外周形状と弁ハウジングの内周形状との関係によって、弁軸部材の弁ハウジングに対する軸線方向位置を変化させることで、弁ハウジングに導入されている複数の流体流路相互の導通関係が変化する仕組みになっており、この弁軸部材を操作手段（例えば電磁弁のソレノイド、人力操作弁のレバーやボタン、機械操作弁のカムやリンク機構を用いて弁ハウジングに対する軸線方向位置を変化させることで、目的とする回路構成の切換制御を実現している。
【０００３】
ところで、この弁軸部材の軸線方向位置により回路構成を切り換える切換弁の基本構造原理として、「ポペット弁型」と、「スプール弁型」とが知られている。
図５は、スプール弁型の２位置４ポート切換弁の構造を示す。
スプール弁１００は４個のポート１３１，１３２，１３３，１３４を有する弁ハウジング１１０と、弁ハウジング１１０内の流体通路１２０内を摺動するスプール１５０を備える。スプール１５０は、２個のランド部１５１，１５２と、ランド部１５１，１５２の両側に配設される環状溝部１５３，１５４，１５５を有する。図４の状態にあっては、ポート１３１とポート１３４が連通され、ポート１３２とポート１３３が連通されている。
スプール１５０を図において矢印Ｒ方向に移動させると、ランド１５１が流体通路１２０の内周部１２２を閉じる。この作用によって、ポート１３１とポート１３３が連通され、ポート１３２とポート１３４が連通される。
【０００４】
図６は、ポペット型の２位置３ポート切換弁の構造を示す。
ポペット弁２００は、３つのポート２１１，２１２，２１３を有するハウジング２１０と、ハウジング内の流体通路２２０内を摺動するスプール２５０を備える。スプール２５０はランド部２５１を有し、ランド部２５１は、ハウジング２１０の流体通路２２０を区画する壁面２２１，２２２に選択的に当接してシールを行なう。
【０００５】
図６の状態にあっては、ポート２１１とポート２１３が連通する。図５において、スプール２５０を矢印Ｌ方向に移動すると、ランド２５１は壁面２２１をシールし、ポート２１２とポート２１３が連通される。
このポペット弁は、流体回路間の遮断メカニズムが弁軸部材の操作手段による部材間の軸線方向の当接に加え、場合によっては、流体の圧力を部材間の当接に与からせて当接力を強めるセルフシーリング効果によって、ほぼ完全な遮断状態を構成できる利点がある。
この種のポペット弁は、例えば特開昭６０−１９６４７１号公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の「スプール弁型」の切換弁においては、そのポート数には制限なく、多岐の流体流路相互の導通関係を実現することが可能であり、例えば図６に示すように油圧回路においても、代表的なスプール弁型切換弁である図に例示する２位置４ポート切換弁を１個用いることにより簡単に油圧回路の流路制御を行い得る。
しかし、スプール弁型では、各流体回路相互を区画しているのは各環状溝間に存在する弁ハウジング内周面と弁軸部材の外周面とにおけるランド部の嵌合域であり、このランド部の径寸法は、弁ハウジングに対する弁軸部材の軸線方向滑動を可能とするために、最小限の隙間が必要である。
【０００７】
このため、各流体流路相互の導通関係を完全な遮断状態とすることは不可能で、特に隣合う流体流路間の圧力差が大きい場合には、この両者を区画しているランド部の嵌合域の隙間を通って高圧側から低圧側へと流体が洩れてしまう不都合がある。
そこで、各流体流路相互の洩れ流通を嫌うシステムでは、このスプール弁型は採用できず、ポペット弁型とする必要がある。即ち、代表的なポペット弁型切換弁である図に例示する２位置３ポート切換弁を用いると、各流体流路相互の導通関係の遮断状態は、弁軸部材と弁ハウジングとの軸線方向の（流体流路の開口面における）当接関係によって行われるので、完全な遮断状態が実現される。
【０００８】
しかし、この弁部材間の軸線方向当接により遮断状態を構成する原理上、両弁部材において軸線方向の２箇所以上の当接部を同時に完全に当接させる構造は、弁部材の工作上困難であり、若しそれを実現させるにしても、生産性も悪く、生産コストも高くなるので、１つの弁軸部材の移動で切換可能な流体流路のポートの数は、図７に示すようにポート数は３ポートが限度となる。もし、両弁部材の複数箇所の当接部を同時に完全に当接させなければ、スプール弁型に対する優位性はない。
【０００９】
ところが、３ポートであると、例えば図５に示すように油圧回路においても、図７に例示する２位置３ポート切換弁を２個用いる必要が生じ、油圧回路自体も複雑となり、スプール弁型の場合に比し生産コスト及び保守点検の手数の増大につながる。
この発明は、切換弁における上記のようなスプール弁型及びポペット弁型の欠点を一挙に解消した切換弁を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の要点は、浮動リング部材が軸線方向に移動可能に外周面に嵌装された弁軸部材を弁ハウジング内に軸線方向に移動可能に浮動リング部材共々嵌装した点にある。
即ち、この発明の切換弁は基本的な手段として、ハウジング部材と、ハウジング部材内部に設けられハウジング部材内を軸方向に移動可能な弁軸部材と、軸方向移動可能に弁軸部材に外嵌された浮動リング状部材と、ハウジング部材内部にあって弁軸部材によって仕切られるハウジング両端部の第１室、第３室および中間部の第２室と、ハウジングに形成された第１室と第３室を結ぶ連通路と、第１室のハウジング部材壁面に形成された圧力流体供給口と、第２室のハウジング壁面に形成された第１流通口、第２流通口および排出口と、第１流通口と第２流通口の内側に配設されて浮動リング状部材の外側端面に当接するフランジ部を備える。
そして、弁軸部材および浮動リング状部材の軸方向の動きによって、第１または第２流通口の一方を圧力流体供給口に、他方を排出口に連通する位置に切替えるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は本発明の２位置４ポート切換弁を示し、弁ハウジング１と弁ハウジング１に左右滑動自在に嵌装された弁軸部材２と弁軸部材２の外周面に左右滑動自在に嵌装された浮動リング部材３とから構成されている。
弁ハウジング１は、周壁部４と両端の端壁部５，５とで囲われた弁室が形成され、弁室は、軸線方向に第１室７、第２室８、及び第３室６から形成されている。
【００１２】
周壁部４には、外部から第１室７の外端側に連通する圧力流体供給口１４ａ及び同じく第２室８の外端側に連通する排出口１５が夫々貫通しており、周壁部４内には、圧力流体供給口１４ａから分岐して第３室６に連通した連通路１４ｂが貫通している。
更に、周壁部４には、第１内フランジ部２８の内周面から外部に第１流通口１２が貫通していると共に、第２内フランジ部２９の内周面から外部に第２流通口１３が貫通している。
【００１３】
圧力流体供給口１４ａには、例えば図５に示す油圧回路の作動油供給源であるポンプＰからの管路Ｌ１が接続され、排出口１５には油タンクＴへの管路Ｌ２が接続されている。
又、第１流通口１２には、例えば図５に示す油圧回路の複動シリンダＡの一方のポートａからの管路Ｌ３が接続され、第２流通口１３には同じく他方のポートｂからの管路Ｌ４が接続されている。
【００１４】
弁軸部材２は、第１弁棒部１６、第１ピストン部３１、円柱状の中間部１８、第２ピストン部３２及び第２弁棒部２０から構成され、中間部１８には軸線方向の中央域に環状溝となった小径部３３が形成され、第１弁棒１６及び第２弁棒２０は、弁ハウジング１の端壁部５，５を滑動自在且つ油密状態で貫通して外部に突出している。
第１弁棒部１６又は第２弁棒部２０には、操作手段、例えば電磁弁のソレノイド（図５参照）、人力操作弁のレバー、機械操作のカム、リンク機構等が結合されている。
【００１５】
第１ピストン部３１及び第２ピストン部３２の外周面は第１室７及び第３室６に滑動自在に且つ油密に嵌合しており、中間部１８の外周面は第１内フランジ部２８及び第２内フランジ部２９の内周面より小径で両周面間に適宜の間隙３４がある。小径部３３の両端には、更に狭幅の第１環状溝３５及び第２環状溝３６が形成され、第１ピストン部３１の外端面から第１環状溝３５に第１連通口２４が貫通していると共に、第２ピストン部３２の外端面から第２環状溝３６に第２連通口２５が貫通している
【００１６】
小径部３３の外周面には、小径部３３より短い浮動リング部材３が滑動自在に且つ油密に嵌合しており、浮動リング部材３の長さは、小径部３３の両端位置に位置しているとき、第１環状溝３５又は第２環状溝３６を蔽わないような長さである。
浮動リング部材３は、弁軸部材２の第１内フランジ部２８及び第２内フランジ部２９の内周面より適宜量大径であると共に弁ハウジング１の第２室８より適宜の間隙２７だけ小径であり、両端部に中間部１８と略同径の小径部３ｃ，３ｄが形成されている。
【００１７】
従って、浮動リング部材３の両端面３ａ，３ｂと第１内フランジ部２８及び第２内フランジ部２９の内側面とは適宜の当接面を形成して互に当接し得るようになっており、浮動リング部材３の小径部３ｃ，３ｄの端面と弁軸部材２の第１ピストン部３１の端面３１ａ及び第２ピストン部３２の端面３２ａは当接面を形成して互に当接し得るようになっている。
【００１８】
上記の実施の第２形態の２位置４ポート切換弁の作用について述べると、弁軸部材２は、第１弁棒部１６又は第２弁棒部２０が操作手段、例えば電磁弁のソレノイド（図５参照）により図３に示す位置と図４に示す位置との２位置に切換移動する。
弁軸部材２が図１に示す位置に左行すると、浮動リング部材３は、弁軸部材２の小径部３３の右側段部に押圧されて左行し、浮動リング部材３の左端面の外周域３ａは第１内フランジ部２８の右側面の内周域２８ａに密接され、浮動リング部材３の小径部３ｄの端面は弁軸部材２の第２ピストン部３２の左側段部３２ａに密接されると共に、浮動リング部材３の右端面の外周域３ｂは第２内フランジ部２９の左側面から離れ、弁軸部材２の第１ピストン部３１の右側段部３１ａは浮動リング部材３の小径部３ｃの端面から離れる。
【００１９】
その結果、第１流通口１２は弁軸部材２の第１環状溝３５に連通すると共に、第２流通口１３は浮動リング部材３により弁軸部材２の第１環状溝３５及び第２環状溝３６と遮断されると共に第２室８、即ち排出口１５と連通する。
即ち、上記の弁軸部材の位置状態（図３参照）では、圧力流体供給口１４ａが、第１室７、第１連通口２４、第１環状溝３５及び間隙３４を介して第１流通口１２に連通接続されると共に、第２流通口１３は、間隙３４及び第２室８（間隙２７）を介して排出口１５に連通接続される。
【００２０】
かくして、油圧回路の作動油供給源（例えば図５のポンプＰ）から管路Ｌ１を介して供給される作動油は、圧力流体供給口１４ａから流入し、第１流通口１２から流出して管路Ｌ３を介して油圧回路における複動シリンダＡの一方のポートａに供給され、複動シリンダＡのポートｂから流出される作動油は、管路Ｌ４を介して第２流通口１３から流入し、排出口１５から管路Ｌ２を介して油タンクＴへ排出される。それにより複動シリンダＡの一方の作動が行われる。
【００２１】
弁軸部材２が図１に示す位置から図２に示す位置に右行すると、弁軸部材２は、静止状態の浮動リング部材３に対し右方に滑動しながら、やがて弁軸部材２の第１ピストン部３１の右側段部３１ａが浮動リング部材３の小径部３ｃに当接して浮動リング部材３を右方に押圧する。すると、浮動リング部材３の左端面の外周域３１ａは第１内フランジ部２８の右側面の内周域から離れ、浮動リング部材３の右端面の外周域３ａは第２内フランジ部２９の左側面の内周域に密接すると共に、弁軸部材２の第１ピストン部３１の左側段部３１ａが浮動リング部材３の小径部３ｃに密接し、弁軸部材２の第２ピストン部３２の右側段部３２ａが浮動リング部材３の小径部３ｄから離れる。
【００２２】
その結果、第１流通口１２は、浮動リング部材３により弁軸部材２の第１環状溝３５と遮断され、第２室８、即ち排出口１５と連通すると共に、第２流通口１３は浮動リング部材３により第２室８、即ち排出口１５と遮断され、間隙３４を介して弁軸部材２の第２環状溝３６と連通する。
即ち、上記の弁軸部材の位置状態（図２参照）では、圧力流体供給口１４ａが連通路１４ｂ、第３室６、第２連通口２５、第２環状溝３６を介して第２流通口１３に連通接続されると共に、第１流通口１２は、間隙３４及び第２室８（間隙２７）を介して排出口１５に連通接続される。
【００２３】
かくして、油圧回路の作動油供給源であるポンプＰから管路Ｌ１を介して供給される作動油は、圧力流体供給口１４ａから流入し、第２流通口１３から流出して管路Ｌ４を介して油圧回路における複動シリンダＡのポートｂに供給され、複動シリンダＡのポートａから流出する作動油は、管路Ｌ３を介して第１流通口１２から流入し、排出口１５から管路Ｌ２を介して油タンクＴへ排出される。それにより複動シリンダＡの他方の作動が行われる。
【００２４】
図３は本発明の他の実施例を示す。
本実施例の切換弁１ａのハウジング４ａは、第１室７と第３室６を連通する連通路を備えない。弁軸部材２ａは、その小径部３３に連通口４０を有する。この連通口４０とピストン部３１，３２に形成される連通口２４，２５を介して、第１室７と第３室６は連通される。
【００２５】
【発明の効果】
この発明の切換弁は、浮動リング部材が軸線方向に移動可能に外周面に嵌装された弁軸部材を弁ハウジング内に軸線方向に移動可能に浮動リング部材共々嵌装することにより、ポペット弁型特有の利点が具備され、弁内の流体流路切換における流路遮断が軸線方向当接面で行なわれるため完全に行われ、流路間の漏洩がなく流路切換が完全に行われる。
【００２６】
それと共に、多数箇所の同時当接のための工作精度上の困難もなく、スプール弁型特有の利点である多ポートの切換えが可能である。
即ち、この発明によれば、ポペット弁型とスプール弁型との利点のみを具備し、両者の欠点を排除した切換弁を得ることができる。
【００２７】
特に請求項２に記載の２位置４ポート切換弁にあっては、圧力流体供給口から流入し、流出口から排出されることにより弁ハウジングの中空部内において、浮動リング部材で仕切られる第１中空部の一方は高圧側となり、他方の中空域は低圧側となり、その差圧が浮動リング部材及び弁軸部材の当接部に作用し、浮動リング部材を固定当接部に押圧する押圧力として働く。
従って、浮動リング部材を押圧する押圧力は、操作手段による押圧力に、前記の差圧による押圧力が加わり、浮動リング部材と各当接部との密接は、一層強固なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態における２位置４ポート切換弁の断面図。
【図２】本発明の実施の第１形態における２位置４ポート切換弁の断面図。
【図３】本発明の実施の第２形態における２位置４ポート切換弁の断面図。
【図４】本発明の実施の形態における２位置４ポート切換弁を適用した油圧回路図。
【図５】従来の技術における２位置４ポート切換弁（スプール弁型）の断面図。
【図６】従来の技術における２位置３ポート切換弁（ポペット弁型）の断面図。
【符号の説明】
１  弁ハウジング
２  弁軸部材
３  浮動リング部材
４  周壁部
５  端壁部
６  第３室
７  第１室
８  第２室
１２  第１流通口
１３  第２流通口
１４  圧力流体供給口
１５  流出口
１６  第１弁棒部
１７  第１鍔部
１９  第２鍔部
２０  第２弁棒部
２４  第１連通口
２５  第２連通口
２８  第１内フランジ部
２９  第２内フランジ部
３１  第１ピストン部
３２  第２ピストン部
３３  小径部
３５  第１環状溝
３６  第２環状溝
Ｐ  ポンプ
Ｔ  油タンク
Ａ  複動シリンダ（アクチュエータ）
ａ，ｂ  ポート
Ｌ１〜４  管路
【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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