説明

ポペット式方向制御弁

【課題】 供給流量面積を大きく取れ、ポペット弁シール部分の安定性及び製作性に優れたポペット形方向切換弁を提供することにある。
【解決手段】 直接またはパイロット作動方式の圧力流体方向切換弁であって、主弁部本体内へ内蔵され、2個以上直列に連結されたポペット部を構成する圧力バランス型ポペット弁と、この圧力バランス型ポペット弁のポペットがシールされる弁座の一部をポペットの移動方向に対して位置調整可能な弁座体とを備えている。そして、ポペットの移動方向のガイド部をポペット外周部へ設け、さらにポペットの移動方向に対して位置調整可能な弁座体の先端部と後端部の両側を主弁部本体内に嵌合状態で摺動するよう構成している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電磁力、機械的力などにより流体の流れを直接切り換える、あるいはパイロット作動方式により流体の流れを切り換える方向切換弁機構に係り、特にポペット式多方向切換弁に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、このような方向制御弁として、例えば、特許文献1に記載のポペット式方向制御弁などが知られていた。
【特許文献1】特公平5−35313号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
従来のポペット式方向制御弁では、可動ポペット部分のガイドを両ポペット間の連結軸部と弁本体の案内穴との間に形成しているため、作動回数に伴いこのガイドのガタつきが大きくなり、ポペットのシール安定性が悪くなる傾向があった。また、このガイド部分に流体通路を形成しているので、供給流体(空気)の流量面積が大きく取れないという問題点もあった。
【0004】
また、従来のポペット式方向制御弁では、弁本体の構造において、ポペットが位置するボデイの内径部分の流量を確保するため、両側から螺合装着した弁座体の先端側に形成したガイドよりも大径のリセス穴を形成しており、加工しにくい構造であった。
さらに、従来のポペット式方向制御弁では、この弁座体のガイドは前述した先端部分のみであり、弁本体へねじ込まれた際、端面の倒れにより弁座部分と可動ポペット部分とのシール性に安定性を欠く虞があった。
【0005】
本発明は、斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、供給流量面積を大きく取れ、ポペット弁シール部分の安定性及び製作性に優れたポペット形方向切換弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明のポペット式方向切換弁は、直接またはパイロット作動方式の圧力流体方向切換弁であって、主弁部本体内へ内蔵され、2個以上直列に連結されたポペット部を構成する圧力バランス型ポペット弁と、この圧力バランス型ポペット弁のポペットがシールされる弁座の一部をポペットの移動方向に対して位置調整可能な弁座体とを備えている。そして、ポペットの移動方向のガイド部をポペット外周部へ設け、さらにポペットの移動方向に対して位置調整可能な弁座体の先端部と後端部の両側を主弁部本体内に嵌合状態で摺動するよう構成している。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、供給流量面積が大きく取れ、ポペット弁シール部分の安定性が図れ、且つ製作性が優れるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1乃至図5は、本発明の一実施形態に係るポペット式方向切換弁を示す。
本実施形態に係るポペット式方向切換弁は、図1及び図2に示すように、主弁部Vと、その側方に取り付けた弁駆動用のソレノイドSと、主弁部Vの底面側に取り付けたサブベースBとを有する。このサブベースBは、単体でも良いし、マニホールドのように連接されるような形態でも良い。
【0009】
主弁部Vは、図1、図2及び図4に示すように、概略直方体形状を為す主弁部本体10を有する。この主弁部本体10は、長手方向ほぼ中心部分を貫く貫通穴11を有する。この貫通穴11は、主弁部本体10のほぼ中央部に位置する第一の穴11aを有する。第一の穴11aの両端部には、第一の穴11aより大径で同一形状の第二の穴12a,12bがそれぞれ同心円状に連接している。そして、第一の穴11aの両端には、第二の穴12a,12b側へ突出する形態で環状の弁座13a,13bが形成されている。第二の穴12a,12bの各端部には、第二の穴12a,12bよりも大径で同一形状の第三の穴14a,14bがそれぞれ同心円状に連接している。第三の穴14a,14bの各端部には、第三の穴14a,14bと同一径のねじ穴15a,15bがそれぞれ同心円状に連接している。ねじ穴15a,15bの各端部には、ねじ穴15a,15bより大径で同一形状の第四の穴16a,16bがそれぞれ同心円状に連接している。また、主弁部本体10の底面には、中央部に位置する第一の穴11aと連通する開口IN(空気等流体供給用)と、第二の穴12a,12bと連通する開口CYL1,CYL2(アクチュエータなど駆動手段との接続通路)と、第三の穴14a,14bと連通する開口OUT1,OUT2(空気等流体排出用)とが間隔をおいて形成されている。
【0010】
この主弁部本体10の貫通穴11内には、図1に示すように、ポペット弁構造が形成されている。ここでは、中央部の第一の穴11aの両端に設けた弁座13a,13bとの間でポペット弁を構成するポペット部20と、ポペット部20の両外側との間でポペット弁を構成する弁座体30,40とが内蔵されている。
ポペット部20は、図1、図2及び図5に示すように、中央部の第一の穴11a内にこの穴壁と外周との間に隙間を持って配置される円筒軸21と、円筒軸21の両側に配置された環状のポペット22,23とで構成されている。このポペット22,23は、円筒軸21の両端側に一段縮径された軸部21a,21bの段部21c,21dに位置決めされ、円筒軸21の端部をポペット22,23側へ押し広げることでかしめ固定されている。この円筒軸21に形成された段部21a,21b間の距離は、主弁部本体10内に形成した弁座13a,13b間距離に対して弁ストローク分長く設定しており、且つ円筒軸21の軸線に対してポペット22,23の弁シート24,25面が直角になるように取り付けられる。このポペット22,23の弁シート24,25は、ポペット22,23の両面に形成されており、図1及び図5に示すように、両側の環状溝22a,22b及び23a,23bはその底で、間隔をおいて形成した貫通穴22c,23cで連通している。本実施形態では、弁シート24,25を構成するゴム材料を焼き付け等の手段により一体固着しており、その後に研磨などの機械加工でシート面を仕上げ加工してある。
【0011】
このポペット部20は、図2及び図3に示すように、ポペット22,23の外周部分に主弁部本体10側とのガイド部を構成している。図3(a),(b)に示すように、ポペット部20の外周には、間隔をおいて多数(ここでは、8個)の突起部22d,23dが一体形成してあり、その外周が主弁部本体10の第二の穴12a,12bの穴壁に嵌合するよう構成されており、各突起部22d,23d間は流体の通路となる。
【0012】
ポペット部20は、図5に示すような方法で主弁部10に組み付けられる。先ず、円筒軸21の一端の軸部21aに一方のポペット22を挿入し、段部21cに位置決めし、かしめ一体化する。ここでは、かしめ部を21eで示している。次に、この形で主弁部10内へ挿入し、反対側から他方のポペット23を軸部21bへ挿入、段部21dへ押し当て、軸部21bの端部21fを図示しない工具で押し広げてかしめ一体化する。このようにして主弁部本体10内へポペット22,23を装着する。
【0013】
一方、主弁部本体10の第二の穴12aと、第三の穴14aと、ねじ穴15aと、第四の穴16a部分には弁座体30が装着され、その先端に形成されている環状の弁座31とポペット22の弁シート24との間でポペット弁を構成し、反対側の第二の穴12bと、第三の穴14bと、ねじ穴15bと、第四の穴16b部分には弁座体40が装着され、その先端に形成されている環状の弁座41とポペット23の弁シート25との間でポペット弁を構成する。弁座体30の弁座31に連なる外径部32は、第二の穴12aに嵌合し、また反対側端は第四の穴16aに嵌合するよう拡径されて鍔部33を形成し、両嵌合部の間に切られたねじ34がねじ穴15aに螺合している。このねじ部分で先端の弁座位置の微少調整が可能になっている。同様に、弁座体40の弁座41に連なる外径部42は第二の穴12bに嵌合し、また反対側端は第四の穴16bに嵌合するよう拡径されて鍔部43を形成し、両嵌合部の間に切られたねじ44がねじ穴15bに螺合している。同様に、このねじ部分で先端の弁座位置の微少調整が可能になっている。この2つの弁座体30,40の夫々の嵌合部には、シール体90,91,92,93,94が装着してある。
【0014】
斯くして構成された本実施形態に係るポペット式方向切換弁は、図1に示すように、ソレノイドS側の弁座体30の内径部には、可動鉄心Pに一体に装着された連結部材50がばね70によりその先端でポペット22端面を図で左方へ押圧するように張設してある。
そして、他方の弁座体40内には、操作棒60が摺動自在に挿着され、ポペット23端面との間に張設したばね80によって先端(図で左端部)が主弁部本体10端面から突出して、手動操作部を構成している。また、連結部材50先端側、操作棒60先端側には、半径方向に貫通通路が形成してあり、ポペット部20の内径穴21gとにより両排気側通路(OUT1,OUT2)間を連通して圧力バランス構造を成している。
【0015】
以上のように構成された本実施形態に係るポペット式方向切換弁では、従来に比較して、供給流量面積を大きく取れ、ポペット弁シール部分の安定性及び製作性に優れている。
また、本実施形態では、両ポペット部20のガイド部を中央部からポペット外周に変えたので、下記の効果を奏することが可能となった。
ポペット22,23の支持部が、ポペット22,23のシール部に近くなり、スパンも広くなるので、ポペット22,23のガタつきが小さくなった。その結果、シール安定性が向上した。
【0016】
軸受け面積も大きくできるので、摺動部摩耗が著しく少なくなった。特に、摺動部を樹脂にした場合には、さらに効果が顕著である。
ガイドロットを細くでき、供給流量の増大が図れる。総合的に30〜50%流量増が図られる。
ガイドロットの成形費を半分に低減できた。
【0017】
主弁部本体10の構造からリセス溝を無くしたので、主弁部Vを射出成形により樹脂にて製作でき、製造コストを大幅に低減できる。また、ポペット弁を構成する弁座形状をより正確に形成できるので、この点でもコスト低減効果は大きい。
組立調整が楽になり、工数が短縮できる。
樹脂化することによって、優れた低発塵バルブ、禁油バルブなどへ採用することができるなど、商品展開が図れる。
【0018】
さらに、ポペット部20のガイドを中央の軸部分から両端側のポペット外周へ設けたので、中央の軸部分をより細く形成でき、流体(空気)の供給流量の増大を図ることができる。
弁座体30,40のガイド部分(嵌合部)が先端部分のみでなく、後端部でも嵌合することで、端面の弁座部分と可動ポペット部分とのシール性が安定する。
【0019】
本実施形態においては、ポペット外周に形成してあるガイド部(突起)は、その形状、数量は適宜選択が可能であり、その周囲が空気通路となることを考慮して最適な設計を施すことが可能である。
また、ポペット22,23は、弁シート24,25面の平行度がより必要な場合は、ゴムを焼き付けた後、機械加工を施して正確に仕上げることで達成できる(研磨加工など)。
【0020】
上記実施形態では、ポペット22,23に形成してある両面の弁シート部24,25は、ポペット22,23に形成した溝部分へゴムを加硫し焼き付けすることにより構成しているが、それに限定されず、例えば、環状の弁シートを接着剤などで装着することも可能である。
また、上記実施形態では、ポペット部は、2つのポペット22,23を円筒軸21の両端へかしめ手段により一体化しているが、強度的に可能であれば接着剤を使用することも可能である。
【0021】
また、上記実施形態では、主弁部Vは樹脂成形が可能なように内部からリセス溝部分を無くしたが、樹脂成形に特定されず、他の成形手段により樹脂以外でも製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の一実施形態に係るポペット式方向制御弁の正面断面図である。
【図2】図1のA−A矢視図である。
【図3】(a)図2に示すポペットの斜視図、(b)図2に示すポペット側面図である。
【図4】図1の主弁部本体の正面断面図である。
【図5】図1の主弁部にポペットを組み立てる状況を説明する断面図である。
【符号の説明】
【0023】
10 主弁部本体
11 貫通穴
11a 第一の穴
11a,11b 第二の穴
13a,13b 弁座
14a,14b 第三の穴
15a,15b ねじ穴
16a,16b 第四の穴
20 ポペット部
21 円筒軸
21a,21b 軸部
21c,21d 段部
21e かしめ部
21f 軸部21bの端部
22,23 ポペット
22a,22b,23a,23b 環状溝
22c,23c 貫通穴
22d,23d 突起部
24,25 弁シート
30,40 弁座体
31,41 弁座
33,43 鍔部
50 連結部材
60 作動棒
70,80 ばね
B サブベース
90,91,92,93,94 シール体
P 可動鉄心
S ソレノイド
V 主弁部


【特許請求の範囲】
【請求項1】
主弁部本体内の貫通穴に内蔵され、2個以上直列に連結されたポペットを構成する圧力バランス型ポペット弁と、前記ポペットをシールする弁座の一部を前記ポペットの移動方向に対して位置調整可能な弁座体とを備えたポペット式方向切換弁において、
前記ポペットの移動方向のガイド部をポペット外周部に設け、前記ポペットの移動方向に対して前記弁座体の先端部と後端部の両側を前記主弁部本体内に嵌合状態で摺動するよう構成したことを特徴とするポペット式方向切換弁。
【請求項2】
請求項1記載のポペット式方向切換弁において、前記ガイド部は、前記ポペット外周部に所定間隔で形成した突起からなることを特徴とするポペット式方向切換弁。
【請求項3】
請求項1記載のポペット式方向切換弁において、前記主弁部本体内の貫通穴は、前記主弁部本体の長手方向を貫通し、長手方向中央部に形成された前記圧力バランス型ポペット弁の軸部を配置するとともに両側にそれぞれ前記弁座を設けた開口と、前記開口に対して長手方向に対称形状に形成した開口とを備え、前記対称形状に形成した開口には2つの前記弁座体を螺着し、前記弁座体の先端の摺動部と前記ガイド部とが位置していることを特徴とするポペット式方向切換弁。


【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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【公開番号】特開2006−258183(P2006−258183A)
【公開日】平成18年9月28日(2006.9.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−75762(P2005−75762)
【出願日】平成17年3月16日(2005.3.16)
【出願人】(303061454)クロダニューマティクス株式会社 (11)
【Fターム(参考)】