特開 2023-8042 方向切換弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023008042

(43)【公開日】2023-01-19

(54)【発明の名称】方向切換弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/06 20060101AFI20230112BHJP

【ＦＩ】

F16K31/06 305V

F16K31/06 305J

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021111282

(22)【出願日】2021-07-05

(71)【出願人】

【識別番号】390017352

【氏名又は名称】仁科工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001726

【氏名又は名称】弁理士法人綿貫国際特許・商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】矢沢 亮

(72)【発明者】

【氏名】中島 滋人

(72)【発明者】

【氏名】二瓶 陽仁

(72)【発明者】

【氏名】木下 浩一

【テーマコード（参考）】

3H106

【Ｆターム（参考）】

3H106DA02

3H106DA13

3H106DA25

3H106DB02

3H106DB13

3H106DB23

3H106DB32

3H106DC09

3H106DC19

3H106DD02

3H106EE27

3H106EE34

3H106GA23

3H106GB06

3H106KK03

(57)【要約】

【課題】スプールによって制御する流体の圧力および流量を大きく設定することが可能で、且つ、スプールの動作が不安定になることを防ぎ、安定した制御が可能な方向切換弁を提供する。
【解決手段】本発明に係る方向切換弁１は、外部供給源２から流体を流入させる流入ポート１６および作動シリンダ４へ流体を流出させる流出ポート１８Ａ、１８Ｂに連通する筒状のスプール孔２０を有するハウジング１０と、スプール孔２０内を移動して流体の流出量を変化させるスプール２２と、スプール２２の第１端部２２ａに設けられてスプール２２を駆動する第１可動子２２Ａを有する第１ソレノイド駆動部３０Ａと、スプール２２の第２端部２２ｂに設けられてスプール２２を駆動する第２可動子２２Ｂを有する第２ソレノイド駆動部３０Ｂとを備え、スプール２２における第１端部２２ａ側と第２端部２２ｂ側とに均等に圧力を付与する圧力均一化回路が設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部供給源から所定圧力で送出される流体を流入させる流入ポートおよび外部作業装置を駆動する作動シリンダへ前記流体を流出させる流出ポートに連通する筒状のスプール孔を有するハウジングと、前記スプール孔内において軸線方向に移動可能に設けられて前記流体の流出量を変化させるスプールと、前記スプールの第１端部に対して連結されてもしくは一体に形成されて前記スプールを駆動する第１可動子を有する第１ソレノイド駆動部と、前記スプールの第２端部に対して連結されてもしくは一体に形成されて前記スプールを駆動する第２可動子を有する第２ソレノイド駆動部と、を備える方向切換弁であって、
前記スプールにおける前記第１端部側と前記第２端部側とに均等に圧力を付与する圧力均一化回路が設けられていること
を特徴とする方向切換弁。

【請求項2】

前記ハウジングは、前記作動シリンダにおけるピストンの移動により排出される前記流体をその移動方向に応じていずれか一方に通流させる第１排出流路および第２排出流路を有し、
前記圧力均一化回路として、前記ハウジングもしくは前記ハウジングに積層状態で連結されるアウトレットの一方もしくは両方において、前記第１排出流路および前記第２排出流路を接続する接続流路と、前記接続流路に連通する第１圧力均一化流路および第２圧力均一化流路と、が設けられており、且つ、前記スプール孔において、前記スプールの前記第１端部側に配設されると共に前記第１圧力均一化流路に連通して前記接続流路内における前記流体の圧力を前記スプールの前記第１端部側に付与する第１圧力均一化室と、前記スプールの前記第２端部側に配設されると共に前記第２圧力均一化流路に連通して前記接続流路内における前記流体の圧力を前記スプールの前記第２端部側に付与する第２圧力均一化室と、が設けられていること
を特徴とする請求項１記載の方向切換弁。

【請求項3】

前記第１圧力均一化室および前記第２圧力均一化室は、前記スプール孔を形成する鋳造工程で用いられる中子の外周面に突設された周方向突起に対応する形状として、前記スプール孔の内周面に穿設される周方向溝を有すること
を特徴とする請求項２記載の方向切換弁。

【請求項4】

前記ハウジングは、前記第１圧力均一化室と、前記第１圧力均一化流路の端部となる開口部が設けられる面とは逆側の面に開口形成される第１積層用開口部と、に連通する第１積層用流路、および、前記第２圧力均一化室と、前記第２圧力均一化流路の端部となる開口部が設けられる面とは逆側の面に開口形成される第２積層用開口部と、に連通する第２積層用流路、を有すること
を特徴とする請求項２または請求項３記載の方向切換弁。

【請求項5】

前記外部供給源から送出される前記流体は、最大圧力が１０ＭＰａ以上で、且つ、最大流量が６０リットル／ｍｉｎ以上に設定されていること
を特徴とする請求項１～４のいずれか一項記載の方向切換弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、方向切換弁に関する。

【背景技術】

【0002】

フォークリフトや建設機械等に例示される作業用車両は、圧力流体（以下、単に「流体」と称する場合がある）によって駆動されるフォークやバケット等の作業装置を備えて構成されている。このような作業装置の駆動を制御するために、従来より、流体の通流方向の切換や停止を行う方向切換弁が用いられている。

【0003】

特に、大きな出力を発生させる作業装置を備える作業用車両においては、方向切換弁によって制御する流体の圧力および流量が相対的に大きく設定されている。このような流体の制御に好適な、電磁比例式減圧弁を備えたパイロット式切換弁が開発されている。

【0004】

一例として、特許文献１（特開２００４－２３２７６４号公報）に開示されるパイロット式切換弁は、パイロット圧を生成する減圧弁と、この減圧弁を制御する比例ソレノイドと、パイロット圧に応じて駆動（移動）されるスプールとを備えて構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４－２３２７６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に例示される電磁比例式減圧弁を備えたパイロット式切換弁によれば、スプールによって制御する流体の圧力および流量を大きく設定することが可能となるため、作業装置の大出力化を図る際に好適である。しかしながら、その一方で、電磁比例式減圧弁を備えるために、体格が大型となり重量が増加すると共に構造が複雑化してしまう。さらに、スプール駆動用のパイロット圧（待機圧力）を常時、発生させておく必要があるために、搭載車両における燃費（電費を含む）性能が悪化してしまう。したがって、体格を大型化する手法によることなく、スプールによって制御する流体の圧力および流量を大きく設定できる切換弁を実現することが課題となる。

【0007】

例えば、単純に電磁比例式減圧弁を省略して、ソレノイド駆動部によってスプールを直接、駆動（移動）する構成とすれば、体格を大型化することなく、小型、軽量化および構造の簡素化も可能と考えられる。しかしながら、その一方で、直接、駆動する構成においては、制御する流体の圧力および流量が大きくなる程、スプールが制御指令通りに動作せず、流体制御が不安定となる現象が生じることを本願発明者らは究明した。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、ソレノイド駆動部によってスプールを直接、駆動する構成において、スプールによって制御する流体の圧力および流量を大きく設定することが可能で、且つ、スプールの動作が不安定になることを防いで、安定した流体制御を行うことが可能な方向切換弁を提供することを目的とする。

【0009】

一実施形態として、以下に開示するような解決手段により、前記課題を解決する。

【0010】

開示の方向切換弁は、外部供給源から所定圧力で送出される流体を流入させる流入ポートおよび外部作業装置を駆動する作動シリンダへ前記流体を流出させる流出ポートに連通する筒状のスプール孔を有するハウジングと、前記スプール孔内において軸線方向に移動可能に設けられて前記流体の流出量を変化させるスプールと、前記スプールの第１端部に対して連結されてもしくは一体に形成されて前記スプールを駆動する第１可動子を有する第１ソレノイド駆動部と、前記スプールの第２端部に対して連結されてもしくは一体に形成されて前記スプールを駆動する第２可動子を有する第２ソレノイド駆動部と、を備える方向切換弁であって、前記スプールにおける第１端部側と第２端部側とに均等に圧力を付与する圧力均一化回路が設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

開示の方向切換弁によれば、ソレノイド駆動部によってスプールを直接、駆動する構成において、スプールによって制御する流体の圧力および流量を大きく設定することが可能となる。さらに、スプールを駆動する際に、スプールの動作が不安定になることを防いで、安定した流体制御を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係る方向切換弁の例を示す正面図である。

【図2】図１におけるII－II線断面図である。

【図3】図２におけるIII部拡大図である。

【図4】図１に示す方向切換弁のハウジングの例を示す斜視図である。

【図5】図４におけるＶ部拡大断面図である。

【図6】本発明の実施形態に係る方向切換弁の他の例を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。図１は、本実施形態に係る方向切換弁１の例を示す正面図（概略図）である。また、図２は、図１におけるII－II線断面図であるが、説明のために周辺機器および回路を一部追加して図示している。また、図３は、図２におけるIII部拡大図である。また、図４は、ハウジング１０の斜視図（概略図）であり、図５は、図４におけるＶ部の拡大断面図（図４と同じ角度の斜視図）である。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

【0014】

本実施形態に係る方向切換弁１は、外部作業装置（一例として、作業用車両における作業装置）を駆動する作動シリンダの作動制御、すなわち作動シリンダの作動に用いられる流体の通流方向の切換や停止を行うものである。

【0015】

先ず、本願発明者らは、前述した課題の解決を図るため、比較例に係る方向切換弁として、直動式切換弁、すなわち、スプールを直接、移動させるソレノイド駆動部を備える切換弁の採用について検討を行った。このような構成によれば、減圧弁とその制御用比例ソレノイドを省略できるため、小型、軽量化および構造の簡素化が可能となり、加えて、スプール駆動用のパイロット圧（待機圧力）低減による燃費性能の向上も可能となるためである。

【0016】

試作、実験等による検討の結果、直動式切換弁は、流体の圧力および流量が相対的に小さい場合（流体の最大圧力１０ＭＰａ程度以下、最大流量５０リットル／ｍｉｎ程度以下のいわゆる小流量、中流量と称される場合）において、スプールの移動が安定的に行える知見が得られた。しかしながら、流体の圧力および流量が相対的に大きい場合（流体の最大圧力１０ＭＰａ程度以上、最大流量６０リットル／ｍｉｎ程度以上のいわゆる大流量と称される場合）において、スプールの移動動作が不安定となる課題が明らかとなった。

【0017】

さらに研究を行い、上記の課題は、直動式切換弁の場合、ソレノイド駆動部がスプールを直接、駆動（移動）させる構成であるため、従来の電磁比例式減圧弁と比較して、発生し得る駆動力が大幅に小さいことに起因するものであることを究明した。すなわち、スプールを駆動させる力が小さい程、スプールによって制御されてスプール孔内を通流する流体の圧力、具体的に、作動シリンダから排出される流体の圧力のように極めて低い圧力（一例として、０．１ＭＰａ程度の低圧）であっても、スプールを移動させる力として作用する影響を無視できなくなり、その結果、スプールの動作が安定せず（具体的には、制御信号に沿った動作が正確に行われない等の現象が生じ）、流体制御が不安定となる原因であることを究明した。

【0018】

当該問題の解決を図る方法として、仮に、ソレノイド駆動部を大型化（一例として、直径８０ｍｍ程度以上）して可動子の推力を高めれば、作動シリンダから排出される流体の圧力がスプールを移動させる力として作用する影響を無視できるようになる。しかしながら、体格が大型化することとなってしまう。

【0019】

そこで、本実施形態に係る方向切換弁１は、以下の構成を備えることにより、これまで述べた複合的な課題に対してその解決を可能としている。

【0020】

先ず、本実施形態に係る方向切換弁１の全体構成について説明する。図１、図２に示すように、方向切換弁１は、所定圧力の流体（ここでは、圧油）の外部供給源（ここでは、油圧源）であるメイン油圧ポンプ２と、フォークやバケット等の作業装置を作動させる作動シリンダ４との間に配設され、作動シリンダ４に対して供給・排出される流体の流路および流量を制御する作用をなすものである。これによって、作業装置における作動方向、作動量、作動速度が設定される。

【0021】

方向切換弁１は、ハウジング１０と、ハウジング１０の左右側面に設けられるソレノイド駆動部３０とを備えている（以下、ハウジング１０とソレノイド駆動部３０との構成体を「主本体部１００」と称する場合がある）。なお、本実施形態においては、ハウジング１０の一面（便宜上、図１の配置により「上面」として説明する）に積層状態で連結されるインレット１０２と、ハウジング１０の他面（便宜上、図１の配置により「下面」として説明する）に積層状態で連結されるアウトレット１０４とを備えている。一例として、インレット１０２には、外部供給源（メイン油圧ポンプ）２から送出される流体を流入させる流入ポート１６が設けられている。また、主本体部１００（ここでは、ハウジング１０）には、作動シリンダ４へ流体を流出させる流出ポート１８Ａ、１８Ｂが設けられている。なお、当該流出ポート１８Ａ、１８Ｂは作動シリンダ４から排出される流体を流入させるポートとしても用いられる。また、アウトレット１０４には、作動シリンダ４から排出される流体をタンク３へ流出させるタンクポート１９が設けられている。ただし、この構成に限定されるものではなく、インレット、アウトレットを備えずに、流入ポート、タンクポートがハウジング１０に直接設けられる構成としてもよい（不図示）。

【0022】

本実施形態に係るハウジング１０には、流入ポート１６、流出ポート１８Ａ、１８Ｂ、およびタンクポート１９に連通する筒状の空間部であるスプール孔２０が設けられている。また、スプール孔２０内において、軸線方向に移動可能に設けられて流体の流出量を変化、停止させるスプール２２が収容されている。一例として、スプール２２およびスプール孔２０は、断面円形状に形成されており、スプール孔２０は、ハウジング１０の一側面から他側面まで貫通形成されている。

【0023】

また、ソレノイド駆動部３０は、スプール２２を駆動（移動）する作用をなす部材であり、本実施形態においては、ハウジング１０の両側面に対称となる配置で２個取付けられている（具体的に、第１ソレノイド駆動部３０Ａ、第２ソレノイド駆動部３０Ｂ）。作動例として、オペレータが操作レバー５を操作すると、制御部６を介して操作に応じた駆動信号が対応するソレノイド駆動部３０に送信され、当該ソレノイド駆動部３０が駆動して可動子が移動することによって、スプール２２が動作（移動）される（作動原理の詳細は後述する）。

【0024】

また、ハウジング１０には、流入ポート１６に連通する供給流路１１と、流出ポート１８Ａ、１８Ｂにそれぞれ連通する第１作動流路１２Ａ、第２作動流路１２Ｂと、タンクポート１９に連通する第１排出流路１３Ａおよび第２排出流路１３Ｂとが設けられている。これらの流路は、それぞれ、スプール孔２０と連通する構成となっており、一例として、供給流路１１は、第１作動流路１２Ａと第２作動流路１２Ｂとの間の位置に配置されている。また、第１作動流路１２Ａは、供給流路１１と第１排出流路１３Ａとの間の位置に配置されている。また、第２作動流路１２Ｂは、供給流路１１と第２排出流路１３Ｂとの間の位置に配置されている。

【0025】

ここで、供給流路１１は、流入ポート１６を介してメイン油圧ポンプ２と接続され、メイン油圧ポンプ２から送出される所定圧力（一例として、２０ＭＰａ程度の高圧）の流体を供給するための流路である。また、第１作動流路１２Ａ、第２作動流路１２Ｂは、それぞれ、流出ポート１８Ａ、１８Ｂを介して作動シリンダ４と接続され、作動シリンダ４に所定圧力（一例として、２０ＭＰａ程度の高圧）の流体を供給すると共に作動シリンダ４から排出される所定圧力（一例として、２ＭＰａ程度の低圧）の流体を戻すための流路である。また、第１排出流路１３Ａおよび第２排出流路１３Ｂは、タンクポート１９を介してタンク３と接続され、作動シリンダ４から排出されて通流する所定圧力（一例として、０．１ＭＰａ程度の低圧）の流体をタンク３に送出するための流路である。

【0026】

なお、本実施形態においては、スプール孔２０およびスプール２２を用いて制御される回路構成によって、作動シリンダ４におけるピストン４ａの移動により排出される流体が、当該ピストン４ａの移動方向に応じて第１作動流路１２Ａもしくは第２作動流路１２Ｂのいずれか一方に送出される構成となっている（例えば、ピストン４ａが図２中の上方へ移動する場合、作動シリンダ４から第１作動流路１２Ａへ流体が排出され、逆に、ピストン４ａが図２中の下方へ移動する場合、作動シリンダ４から第２作動流路１２Ｂへ流体が排出される）。さらに、第１作動流路１２Ａへ送出された流体は第１排出流路１３Ａのみ（第２排出流路１３Ｂを含まない趣旨である）に通流される構成となっている。逆に、第２作動流路１２Ｂへ送出された流体は第２排出流路１３Ｂのみ（第１排出流路１３Ａを含まない趣旨である）に通流される構成となっている。

【0027】

次に、スプール２２は、断面円形状に形成されており、ハウジング１０のスプール孔２０に軸線方向に移動可能に（より詳しくは、所定の嵌めあい公差で摺動可能に）収容されている。

【0028】

特に図示はしないが、スプール２２の外周面には、供給流路１１と第１作動流路１２Ａ、第２作動流路１２Ｂとを連通させるノッチ、第１作動流路１２Ａと第１排出流路１３Ａとを連通させるノッチ、および、第２作動流路１２Ｂと第２排出流路１３Ｂとを連通させるノッチ、等が設けられている。

【0029】

なお、必要な各所に、シール部材１４（一例として、ゴム、エラストマー等からなるＯリング）が配設されている。

【0030】

次に、スプール２２の両端には、スプール２２を移動させるソレノイド駆動部３０（第１ソレノイド駆動部３０Ａ、第２ソレノイド駆動部３０Ｂ）がそれぞれ設けれられている。２つのソレノイド駆動部３０Ａ、３０Ｂは、基本的な構成が同一であるため、一方のソレノイド駆動部３０Ａ（図２のIII部）を例に挙げて詳しく説明する。なお、本実施形態においては、ソレノイド駆動部３０として、いわゆる「プル型比例ソレノイド」の構成を例に挙げて説明する。ただし、「プッシュ型」、「プッシュプル型」の構成も採用可能である（不図示）。さらに、流量の調整が不要であって方向の切換のみで十分な場合等においては、「比例ソレノイド」に代えて、「オンオフソレノイド」の構成も採用可能である（不図示）。

【0031】

図２、図３に示すように、本実施形態に係るソレノイド駆動部３０Ａは、ケース３２の内部に、長尺な導体部材を絶縁しつつボビン３４に巻回したコイル３６と、コイル３６の励磁により生じる磁束線を通す固定鉄心３８と、コイル３６の励磁により生じる磁束線を通し、磁束線に起因して生じる吸引力によってコイル３６の軸線方向（すなわち、ボビン３４に巻回したコイル３６の中心軸に沿う方向であり、以下同じ）に沿って移動する可動子２２Ａ（第１可動子）とを備えている。なお、本実施形態に係る可動子２２Ａは、スプール２２と一体（一部材から加工された一体構造）に形成された構成としている。ただし、これに限定されるものではなく、別体に形成されてスプール２２の第１端部２２ａ（ソレノイド駆動部３０Ａ側の端部）に対して連結された構成としてもよい（不図示）。

【0032】

ケース３２は、コイル３６、固定鉄心３８、および可動子２２Ａ等を収容する筒状（ここでは円筒状であるが、角筒状も採用し得る）の部材であり、一例として、炭素鋼、快削鋼等の軟磁性材料を用いて形成されている。このケース３２は、ハウジング１０の側面にボルト等（不図示）を用いて固定される構成となっている。

【0033】

コイル３６は、絶縁被覆された長尺な導体部材がボビン３４に巻回された構成を備えている。当該導体部材は、一例として、銅合金等を用いて断面が円形、正方形等に形成された線材であるが、テープ材、シート材等（不図示）を用いても良い。

【0034】

固定鉄心３８は、コイル３６の励磁により生じる磁束線を通して可動子２２Ａを吸引する部材であり、一例として、炭素鋼、快削鋼等の軟磁性材料を用いて形成されている。本実施形態においては、固定鉄心３８として、コイル３６の軸線方向に互いに離間するように配置されたベースとステータ３８Ｃとを備えている。ここで、当該ベースとして、いずれも円筒状で、第１端部３８ａに径方向に延設された鍔状部を有する形状の第１ベース３８Ａと、第１ベース３８Ａ内に嵌設される第２ベース３８Ｂとを備えている。一方、ステータ３８Ｃは、円筒状で、第１端部３８ｃに径方向に延設された鍔状部を有する形状に形成されている。

【0035】

ここで、本実施形態に係る第１ベース３８Ａは、当該第１ベース３８Ａの第２端部３８ｂにおいて、外周面が第１端部３８ａに向かって拡径するテーパ面３８ｄを有している。これによれば、当該第２端部３８ｂにおける磁束密度を高めて、可動子２２Ａの位置によらず吸引力を一定にしようとする効果が得られる。

【0036】

また、第２ベース３８Ｂの内部には、ブッシュ４４を介して軸線方向に移動可能に支持された伝達部材（ピン）４０、および当該伝達部材４０を可動子２２Ａに向かって付勢する付勢部材４２が設けられている。一例として、伝達部材４０、ブッシュ４４共に非磁性材料（ステンレス合金、樹脂材料等）を用いて形成されている。なお、付勢部材４２は、例えばコイルバネ等を備えて構成された、いわゆる復帰バネであり、可動子２２Ａがコイル３６の励磁時に固定鉄心３８に吸引される方向に対して、その逆方向に可動子２２Ａを移動させる力を付与するものである。

【0037】

可動子２２Ａは、コイル３６が励磁された際に発生する磁束線が通過し、当該磁束線に起因して生じる固定鉄心３８に向かう吸引力によってコイル３６の軸線方向に沿って移動する部材である。一例として、炭素鋼、快削鋼等の軟磁性材料を用いて形成されている。

【0038】

上記の構成によれば、本実施形態に係るソレノイド駆動部３０Ａのコイル３６を励磁することで、固定鉄心３８が可動子２２Ａを吸引する力が生じて、可動子２２Ａを所定方向（この場合、第１ベース３８Ａの第２端部３８ｂから第１端部３８ａへ向かう方向）に移動させる作用が生じる。また、コイル３６を消磁することで、固定鉄心３８が可動子２２Ａを吸引する力が消滅し、付勢部材４２の付勢力によって可動子２２Ａを中立位置に戻す方向に移動させる作用が生じる。本実施形態においては、付勢部材４２の付勢力が伝達部材４０を介して可動子２２Ａに伝達される構成となっている。

【0039】

なお、本実施形態に係るソレノイド駆動部３０Ａは「比例ソレノイド」であるため、操作レバー５の操作量に応じた強さの磁場（つまり、可動子２２Ａに対する吸引力）が発生する。したがって、可動子２２Ａは、当該吸引力と付勢部材４２の付勢力がつり合う位置まで移動されて停止する。すなわち、オペレータの操作に応じてスプール２２の移動量が設定され、これによって方向切換弁１による流体の流量が設定され、作動シリンダ４の作動速度が制御される。

【0040】

一方、可動子２２Ｂ（第２可動子）を備えるソレノイド駆動部３０Ｂに関しては、上記の可動子２２Ａ（第１可動子）を備えるソレノイド駆動部３０Ａと同様の構成であるため、繰り返しの説明を省略する。なお、可動子２２Ｂも、可動子２２Ａと同様にスプール２２と一体に形成された構成としている。ただし、変形例として、スプール２２の第２端部２２ｂ（ソレノイド駆動部３０Ｂ側の端部）に対して連結された構成としてもよい（不図示）。

【0041】

前述の通り、本実施形態に係る方向切換弁１は、直動式切換弁であるため、従来の電磁比例式減圧弁と比べて、発生し得る駆動力が大幅に小さいことに起因して、スプール２２の動作が安定せず、流体制御が不安定となる問題が生じ得る。

【0042】

この問題に対して、本実施形態に係る方向切換弁１においては、スプール２２における第１端部２２ａ側と第２端部２２ｂ側とに同じ圧力を付与する（すなわち、均等に圧力を付与する）圧力均一化回路が設けられている。

【0043】

本実施形態においては、圧力均一化回路として、以下の構成を備えている。具体的に、アウトレット１０４において、第１排出流路１３Ａおよび第２排出流路１３Ｂを接続する接続流路１５が設けられている。また、アウトレット１０４およびハウジング１０の両方に連続的に、接続流路１５に連通する第１圧力均一化流路２３Ａおよび第２圧力均一化流路２３Ｂが設けられている。さらに、ハウジング１０（スプール孔２０）において、スプール２２の第１端部２２ａ側に配設されると共に第１圧力均一化流路２３Ａに連通する第１圧力均一化室２４Ａ（図４等参照）が設けられている。この第１圧力均一化室２４Ａは、接続流路１５内における流体がスプール２２の第１端部２２ａ側に送出される作用をなす。したがって、接続流路内における流体の圧力がスプール２２の第１端部２２ａ側に（すなわち、スプール２２に対して第１端部２２ａから第２端部２２ｂへ向かう方向に）付与される。同様に、スプール２２の第２端部２２ｂ側に配設されると共に第２圧力均一化流路２３Ｂに連通する第２圧力均一化室２４Ｂ（図４等に示す第１圧力均一化室２４Ａと対称の同様構成である）が設けられている。この第２圧力均一化室２４Ｂは、接続流路１５内における流体がスプール２２の第２端部２２ｂ側に送出される作用をなす。したがって、接続流路１５内における流体の圧力がスプール２２の第２端部２２ｂ側に（すなわち、スプール２２に対して第２端部２２ｂから第１端部２２ａへ向かう方向に）付与される。なお、一例として、第１圧力均一化流路２３Ａは、ハウジング１０内において第１排出流路１３Ａと直接連通しない別個の独立した流路として設けられており、また、第２圧力均一化流路２３Ｂは、ハウジング１０内において第２排出流路１３Ｂと直接連通しない別個の独立した流路として設けられている。また、第１圧力均一化流路２３Ａと第２圧力均一化流路２３Ｂとは実質的に同一の構造（ハウジング１０内において、スプール孔２０の軸方向中心位置を基準として線対称の構造）をなしており、第１圧力均一化室２４Ａと第２圧力均一化室２４Ｂとは実質的に同一の構造（ハウジング１０内において、スプール孔２０の軸方向中心位置を基準として線対称の構造）をなしている。ただし、この構成に限定されるものではない。

【0044】

上記の構成によれば、スプール２２における第１端部２２ａ側と第２端部２２ｂ側とに均等に圧力を付与することができる。より詳しくは、スプール２２によって制御されて作動シリンダ４から排出される流体が、第１作動流路１２Ａからスプール孔２０内を経て第１排出流路１３Ａに通流する際に、スプール２２を（第１端部２２ａ側から第２端部２２ｂ側へ向かう方向）に移動させる力として作用する。同様に、スプール２２によって制御されて作動シリンダ４から排出される流体が、第２作動流路１２Ｂからスプール孔２０内を経て第２排出流路１３Ｂに通流する際に、スプール２２を（第２端部２２ｂ側から第１端部２２ａ側へ向かう方向）に移動させる力として作用する。いずれの際にも、当該流体が接続流路１５内における流体が発生させる圧力を、スプール２２における第１端部２２ａ側および第２端部２２ｂ側の両側に同時に付与することができる。ここで、当該圧力は、第１排出流路１３Ａおよび第２排出流路１３Ｂから接続流路１５内に流入する流体の圧力（一例として、０．１ＭＰａ程度の低圧）と同じである（無視できる微差を含む）。

【0045】

これによって、当該流体がスプール孔２０内を通流する際にスプール２２を移動させる力として作用する影響を解消もしくは無視できる程度まで低減することができるため、スプール２２の動作が不安定になることを防ぎ、流体制御を安定化させることが可能となる。

【0046】

その結果、流体の圧力および流量を大流量（ここでは、流体の最大圧力１０ＭＰａ以上、最大流量６０～１６０リットル／ｍｉｎ程度を想定）に設定した場合であっても、ソレノイド駆動部３０を大型化する解決方法によることなく、スプール２２を直接、且つ、安定的に移動させる構成が実現可能となる。

【0047】

なお、圧力均一化回路の変形例として、接続流路１５がアウトレット１０４およびハウジング１０の両方に連続的に設けられる構成や、接続流路１５、第１圧力均一化流路２３Ａ、第２圧力均一化流路２３Ｂが、ハウジング１０に設けられる構成等も考えられる（不図示）。

【0048】

さらに、本実施形態に係る方向切換弁１に特徴的な構成として、第１圧力均一化室２４Ａおよび第２圧力均一化室２４Ｂは、スプール孔２０を形成する鋳造工程で用いられる中子（不図示）の外周面に突設された周方向突起に対応する形状として、スプール孔２０の内周面に穿設される周方向溝を有している。

【0049】

これによれば、スプール孔２０を鋳造によって形成する際に、第１圧力均一化室２４Ａおよび第２圧力均一化室２４Ｂを同時に形成することが可能となる。すなわち、別の加工（切削）によって形成する必要がないため、加工工数の削減およびタクトタイムの短縮が可能となる。

【0050】

また、ハウジング１０は、第１圧力均一化室２４Ａと、第１圧力均一化流路２３Ａの端部となる開口部（第１開口部２５Ａ）が設けられる面とは逆側の面に開口形成される第１積層用開口部２６Ａと、に連通する第１積層用流路２７Ａ、および、第２圧力均一化室２４Ｂと、第２圧力均一化流路２３Ｂの端部となる開口部（第２開口部２５Ｂ）が設けられる面とは逆側の面に開口形成される第２積層用開口部２６Ｂと、に連通する第２積層用流路２７Ｂ、を有している。このとき、平面視において、第１開口部２５Ａと第１積層用開口部２６Ａとが同一位置に配設されており、第２開口部２５Ｂと第２積層用開口部２６Ｂとが同一位置に配設されている構成であることが、より好適である。

【0051】

これによれば、図６に示す他の実施例のように、インレット１０２とアウトレット１０４の間に、主本体部１００を複数、積層させる構成を実現することができる。したがって、制御対象となる作動シリンダ４の設置数に応じて、主本体部１００の積層数を増減させた方向切換弁１を容易に構築することができる。なお、図６は、一例として、１００Ａ、１００Ｂの２層を備える場合の構成を示しているが、２層に限定されるものではなく、作動シリンダ４の設置数に応じて、３層以上の構成としてもよい（不図示）。

【0052】

さらに、第１開口部２５Ａ、第１圧力均一化流路２３Ａ（ハウジング１０内の構成部分）、第１積層用流路２７Ａ、および第１積層用開口部２６Ａを１回のドリル加工で同時に形成することが可能となる。同様に、第２開口部２５Ｂ、第２圧力均一化流路２３Ｂ（ハウジング１０内の構成部分）、第２積層用流路２７Ｂ、および第２積層用開口部２６Ｂを１回のドリル加工で同時に形成することが可能となる。したがって、加工工数の削減およびタクトタイムの短縮が可能となる。

【0053】

以上説明した通り、開示の方向切換弁によれば、ソレノイド駆動部によってスプールを直接、駆動する構成において、ソレノイド駆動部を大型化する手法によることなく、スプールによって制御する流体の圧力および流量を大きく設定することが可能となる。加えて、スプールを駆動する際に、スプールの動作が不安定になることを防いで、安定した流体制御を行うことが可能となる。

【0054】

また、電磁比例式減圧弁を有しない構成が実現されることによって、小型、軽量で簡素な構成となるばかりでなく、制御用の待機圧力が不要となり、搭載車両における燃費（電費を含む）性能の向上が可能となる。

【0055】

なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0056】

１ 方向切換弁
２ メイン油圧ポンプ
３ タンク
４ 作動シリンダ
１０ ハウジング
１１ 供給流路
１２Ａ、１２Ｂ 作動流路
１３Ａ、１３Ｂ 排出流路
１５ 接続流路
１６ 流入ポート
１８Ａ、１８Ｂ 流出ポート
１９ タンクポート
２０ スプール孔
２２ スプール
２２Ａ、２２Ｂ 可動子
２３Ａ、２３Ｂ 圧力均一化流路
２４Ａ、２４Ｂ 圧力均一化室
２５Ａ、２５Ｂ 開口部
２６Ａ、２６Ｂ 積層用開口部
２７Ａ、２７Ｂ 積層用流路
３０、３０Ａ、３０Ｂ ソレノイド駆動部
１００、１００Ａ、１００Ｂ 主本体部
１０２ インレット
１０４ アウトレット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】