JP2002098253A - ソレノイドバルブ - Google Patents

ソレノイドバルブ

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JP2002098253A
JP2002098253A JP2001213437A JP2001213437A JP2002098253A JP 2002098253 A JP2002098253 A JP 2002098253A JP 2001213437 A JP2001213437 A JP 2001213437A JP 2001213437 A JP2001213437 A JP 2001213437A JP 2002098253 A JP2002098253 A JP 2002098253A
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valve
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clapper armature
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Frank Rieck
リエック フランツ
Robert Bast
バスト ロベルト
Carsten Fritz
フリッツ カーステン
Holger Wagner
ワグナー ホルガー
Ralf Hiddessen
ヒデッセン ラルフ
Jan-Peter Ossenbruegge
オッセンブリューゲ ヤン−ペーター
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Nass Magnet GmbH
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    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
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    • F16K31/0682—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid with an articulated or pivot armature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/042—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure
    • F15B13/043—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves
    • F15B13/0438—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves the pilot valves being of the nozzle-flapper type

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、バルブハウジング、コイルとヨー
クとクラッパアーマチュアを備えた電磁石、少なくとも
一つの第１のバルブシート、およびクラッパアーマチュ
アによって作用し第１のバルブシートと協働するシーリ
ング素子を有しているソレノイドバルブにおいて、トレ
ランスを考慮する部分を少なくすると共に、動差に信頼
性の高い小型ソレノイドバルブを提供する。 【解決手段】ヨークはヨークピンを有し、クラッパアー
マチュアはシーリング素子から離れた方の端部において
ヨークピン上に配設支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前文に
よるクラッパアーマチュアを有するソレノイドバルブに
関する。
【０００２】
【従来の技術】ソレノイドバルブは、全てのタイプの制
御システムに使用され、一般的にはバルブハウジング
と、コイル、ヨーク及びアーマチュアを備えた電磁石
と、少なくとも一つのバルブシートと、アーマチュアに
よって作動が可能でありバルブシートと協働するシーリ
ング素子とを備えている。電磁石の構成上、特にアーマ
チュアに関して言えば、プランジャー型のアーマチュア
とクラッパ型のアーマチュアとでは大きな違いがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】なるべく電力消費を抑
えた磁石バルブにおいて、動作の信頼性を確実にするた
めには、個々の素子が製造される時、及びソレノイドバ
ルブが組み立てられる時に、十分なトレランスが伴う
か、あるいは補償されなければならない。
【０００４】また、空気圧工学の分野からすれば、より
小さいバルブを有することが望ましい場合がある。しか
し小さいソレノイドバルブを使用すると、たとえトレラ
ンスが非常に優れていたとしても、個々のトレランスが
合わさることにより、低出力小ストロークの際に、必ず
しも信頼性ある機能が確保されるというわけではない。
【０００５】それゆえ、本発明の解決すべき課題は、小
さなソレノイドバルブでも信頼性ある機能が確保できる
ような請求項１の前文によるソレノイドバルブを開発す
ることである。
【０００６】この課題は本発明による請求項１の特徴に
よって解決される。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるソレノイド
バルブは実質的に以下の要素：バルブハウジング、コイ
ルとヨークとクラッパアーマチュアとを備えた電磁石、
少なくとも一つの第１のバルブシート、および、クラッ
パアーマチュアによって作動可能であり第１のバルブシ
ートと協働するシーリング素子を備えている。ヨークは
複数のヨークピンを有しており、クラッパアーマチュア
はシーリング素子から離れた方の端部において１つのヨ
ークピン上に配設支持されている。
【０００８】クラッパアーマチュアがヨークピンに直接
設けられているので、さらにトレランスを考慮しなけれ
ばならないようなベアリングを追加使用する必要がな
い。
【０００９】クラッパアーマチュアは、その支持領域に
おいてヨークピンと常に接触しているため、磁気的接触
抵抗をさらに低レベルに維持することが可能である。
【００１０】さらに、クラッパアーマチュアはヨークピ
ンに適切に、例えばシェル形状に構成されているので、
アーマチュアは移動の際その位置が変動することはな
い。その上、ヨークピンとアーマチュア間の直接的な磁
束の故に、構造上非常にコンパクトな装置とすることが
できる。
【００１１】流体によるコイルの損傷を防ぐために、コ
イルは通常、流体領域から分離して置かれる。それは例
えばＥＰ公開公報第０８７２６７５号に見られる。この
分離はコイルとバルブハウジングとの間で行われるの
で、これら２つの構成要素をシーリング装置で接続する
必要がある。しかしながら、結果として生じるトレラン
スが補償されなければならないという不都合がある。コ
イルは通常シールによって流体領域と分離されており、
コイルとバルブハウジングは、任意で別別の構成要素と
して形成されている。
【００１２】本発明の好ましい実施例によると、バルブ
ハウジングは１つの部品として形成されており、同時
に、コイルをバルブハウジング上に直接巻き付けてコイ
ル素子を形成している。
【００１３】従ってクラッパアーマチュアは、流体領域
中に直接配置されている。各ヨークピンは、両端側にそ
れぞれ外周突起（松の木様の）を有しており、これらの
突起は、ヨークピンをバルブハウジングに圧入する時バ
ルブハウジングに圧入され封止を形成する。ヨークピン
とバルブハウジングとの間の適切な圧着によって、別個
のシールを必要とせずに、クラッパアーマチュアを内蔵
した室内が確実に封止される。
【００１４】本実施例においては、コイルとバルブバウ
ジングの間は分離されていないので、この点で、更なる
トレランスは生じない。
【００１５】本発明の他の実施例において、クラッパア
ーマチュアは第２のヨークピンよりも突出しており、そ
の先端はシーリング素子と協働する。この構造により、
バルブシートに、磁気回路中に生じる作動エアーギャッ
プにおけるストロークよりも大きい作動ストロークが生
じる。この結果、バルブシートで得られる力は、従来の
構造、特にプランジャ型のアーマチュアが使用されてい
て、磁気回路の作業エアーギャップにおけるストローク
がバルブシートにおけるストロークに対応しているもの
と比較して、増加する。距離の減少と共に力曲線の増加
によって、磁気回路においてより小さなストロークをも
って大きな力が発生される。その結果、平均的な力は、
プランジャー型アーマチュアの場合と比較してより大き
くなる。
【００１６】本発明の更なる利点及び実施例を、実施例
の説明と図面を参照しながら以下に詳しく述べる。
【００１７】
【発明の実施の形態】それぞれの図面に異なった状態で
図示されているソレノイドバルブは、実質的には、バル
ブハウジング１と、コイル２とヨーク３とクラッパアー
マチュア４を備えた電磁石と、少なくとも一つの第１の
バルブシート５と、クラッパアーマチュアによって作動
し該第１のバルブシートと協働するシーリング素子６と
からなる。
【００１８】ヨーク３はヨークピン３．１、３．２を有
しており、これらのヨークピンはヨーク板３．３、３．
４によって互いに接続されている。クラッパアーマチュ
ア４はコイル２を貫通して導かれており、シーリング素
子６から離れた方の端部４．１においてヨークピン３．
１上に配設支持されている。クラッパアーマチュア４
は、図１から明らかなように、そのヨークピンの上の配
設部分をシェル形状とされている。スプリング７はクラ
ッパアーマチュア４の端部４．１をヨークピン３．１に
押圧しているため、磁気的接触抵抗は低レベルに保たれ
ている。
【００１９】スプリング７は、バルブハウジング１に圧
入されているボール８上に支持されている。
【００２０】バルブハウジング１は、好ましくは、１つ
の部品からなる。図示されている実施例においては、コ
イル２がバルブハウジング上に直接巻き付けられてい
る。コイル２は保護鞘９によって外側を囲まれている。
【００２１】クラッパアーマチュア４は平らな素子状を
しており、図示されている実施例ではヨークピン３．２
の領域の上にわずかに屈曲している。
【００２２】図示されている実施例は３／２方弁タイプ
のソレノイドバルブであり、圧力接続口１０、作業接続
口１１及び吐出接続口１２を備えている。更に、第１の
バルブシート５に加えて、第２のバルブシート１３が設
けられており、２つのバルブシートの間でクラッパアー
マチュア４の孔４．２中にシーリング素子６が配設され
ている。作業接続口１１はシーリング素子６の位置によ
って、第１のバルブシート５を介して圧力接続口１０
に、あるいは第２のバルブシート１３を介して吐出接続
口１２に結合される。
【００２３】第１の弾性素子１４が、クラッパアーマチ
ュア４の配設支持部とは反対側の端部４．３の領域に設
けられており、シーリング素子６によって第１のバルブ
シート５を閉鎖するように、クラッパアーマチュアの端
部４．３によってシーリング素子６に作用する。第１の
バルブシート５が閉鎖された位置（図示せず）では、ク
ラッパアーマチュア４がヨークピン３．２から持ち上げ
られる。さらに、第１のバルブシート５からシーリング
素子を持ち上げるために、したがって、第１の弾性素子
１４と対抗する方向にシーリング素子６に作用するよう
に、第２の弾性素子１５が設けられている。
【００２４】しかしながら、第１の弾性素子１４は第２
の弾性素子１５よりも強いので、電磁石が励起されてい
ない時は、シーリング素子６は、第１の弾性素子のより
強い作用力を受けるため、第１のバルブシート５に接触
し閉鎖したままである。その場合、作動エアーギャップ
がクラッパアーマチュア４とヨークピン３．２の間に形
成される。
【００２５】もし、電磁石が励起された状態であれば、
つまり、電圧がコイル２に与えられた場合、クラッパア
ーマチュア４はヨークピン３．２側に引き寄せられ、シ
ーリング素子６における第１の弾性素子１４の作用力に
対抗する。そのとき、シーリング素子６は、第１のバル
ブシート５から離れる方向に第２の弾性素子１５によっ
て持ち上げられ、第２のバルブシート１３に押圧され
る。電磁石が励起されなくなると直ぐに、クラッパアー
マチュア４は、第１の弾性素子１４の作用力を受けてヨ
ークピン３．２から離れるように開く。そのため、シー
リング素子は第２のバルブシート１３から持ち上げら
れ、第１のバルブシート５に接触し閉鎖するように動く
ことになる。
【００２６】第２の弾性素子１５は、２つのバルブシー
ト５、１３の間にあるシーリング素子６の動作にとって
は必ずしも必要ではないが、以下のような利点が生じ
る。
【００２７】もし、第２の弾性素子１５がなければ、シ
ーリング素子６はクラッパアーマチュアに固定されてい
なければならず、クラッパアーマチュアのみで第２のバ
ルブシート１３上に保持されることになる。しかしなが
らこの場合、作動エアギャップが一番小さくなってしま
うことは避けられず、従って、クラッパアーマチュアの
力はシーリング素子の配設部分で最も大きなものになっ
てしまう。これは、漏れや、第２のバルブシートにシー
リング素子から過度に大きな圧力がかかることを防ぐた
めには、バルブを非常に正確に調整しなければならない
ことを意味している。図示されている実施では、第２の
バルブシート１３へのシーリング素子による閉鎖力は、
第２の弾性素子１５の力によってのみもたらされてい
る。これはシーリング素子６が第２のバルブシート１３
に接触し閉鎖した後でも、クラッパアーマチュア４はわ
ずかに内側に閉じられた状態にあるからである。従っ
て、シーリング素子６は、この目的のためにクラッパア
ーマチュア４の孔４．２に緩い状態でのみ配設される。
【００２８】この種の構成においては、シーリング素子
は、第１のバルブシートの閉鎖位置と第２のバルブシー
トの閉鎖位置の両方における弾性力によって維持され
る。この方法では、極端に小さなトレランスがなくても
非常に信頼性の高い動作が確実となる。
【００２９】従って、上記のソレノイドバルブはまた、
非常に小さいバルブにも適しているといえる。
【００３０】非常に小さいソレノイドバルブにおいてな
るべく小さな電力で正確に切り替えを行うためには、優
れたトレランスが必要となる。この点に関して、製造お
よび組立てを容易にするために、ヨークピンだけでな
く、２つのバルブシートがバルブハウジング内に圧入さ
れる。これにより、バルブシート相互の位置関係及びク
ラッパアーマチュアに対するバルブの相対位置はバルブ
シートのバルブハウジングへの圧入により調整される。
この目的のために、バルブシートは外側を取り囲む突起
を有し、その突起は、バルブシートを圧入する時に、バ
ルブハウジングに圧入され封止される。よって、非常に
コンパクトなソレノイドバルブが得られ、付加的なシー
ルを省くことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２の線Ｉ−Ｉによるソレノイドバルブの長手
方向における断面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩによるソレノイドバルブの
長手方向における断面図である。
【図３】ヨーク及びクラッパアーマチュアの斜視図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597075890 Ｅｃｋｅｎｅｒｓｔｒ．４−６，30179 Ｈａｎｎｏｖｅｒ，ＦＥＤＥＲＡＬ ＲＥ ＰＵＢＬＩＣ ＯＦ ＧＥＲＭＡＮＹ (72)発明者 ロベルト バスト ドイツ連邦共和国，30890 バルジンクハ ウゼン，フンボルトシュトラーセ 37 (72)発明者 カーステン フリッツ ドイツ連邦共和国，30449 ハノーヴァー, ペトリシュトラーセ ７ (72)発明者 ホルガー ワグナー ドイツ連邦共和国，30457 ハノーヴァー, フリードリッヒ−エーベルト−シュトラー セ 50 (72)発明者 ラルフ ヒデッセン ドイツ連邦共和国，31275 レルテ，ハー ゼンダム 129 (72)発明者 ヤン−ペーター オッセンブリューゲ ドイツ連邦共和国，30853 ランゲンハー ゲン，コンラド−アーデナウアー−シュト ラーセ 38 Ｆターム(参考） 3H106 DA07 DA08 DA13 DA23 DB02 DB12 DB22 DB33 DB37 DC05 DC17 DC18 DD03 EE04 GA01 GA08 GA10 GA11 GA15 GA23 GC23 KK01 KK31 5E048 AB01 AD02

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バルブハウジング（１）と、コイル
    （２）、ヨーク（３）およびクラッパアーマチュア
    （４）を備えた電磁石と、 少なくとも一つの第１のバルブシート（５）と、 前記クラッパアーマチュアによって作動し、前記第１の
    バルブシートと協働するシーリング素子（６）とを有す
    るソレノイドバルブにおいて、 前記ヨークは複数のヨークピン（３．１、３．２）を有
    し、クラッパアーマチュア（４）はシーリング素子
    （６）から離れた方の端部（４．１）において前記ヨー
    クピン（３．１）上に配設支持されていることを特徴と
    するソレノイドバルブ。
  2. 【請求項２】 バルブハウジング（１）は一つの部品で
    形成されていることを特徴とする請求項１によるソレノ
    イドバルブ。
  3. 【請求項３】 コイル（２）はバルブハウジング上に直
    接巻き付けられていることを特徴とする請求項１による
    ソレノイドバルブ。
  4. 【請求項４】 クラッパアーマチュア（４）はコイル
    （２）を貫通して導かれていることを特徴とする請求項
    １によるソレノイドバルブ。
  5. 【請求項５】 クラッパアーマチュア（４）は流体領域
    内に設けられていることを特徴とする請求項１によるソ
    レノイドバルブ。
  6. 【請求項６】 クラッパアーマチュア（４）はヨークピ
    ン（３．１）上の配設部分をシェル形状とされているこ
    とを特徴とする請求項１によるソレノイドバルブ。
  7. 【請求項７】 クラッパアーマチュア（４）はスプリン
    グ（７）によってヨークピン（３．１）に押圧されてい
    ることを特徴とする請求項１によるソレノイドバルブ。
  8. 【請求項８】 第１のバルブシート（５）はバルブハウ
    ジング（１）内に圧入され、製造トレランスを補償する
    ために、この第１のバルブシートは、バルブハウジング
    中への圧入によってクラッパアーマチュアに対する相対
    位置を調整可能としたことを特徴とする請求項１による
    ソレノイドバルブ。
  9. 【請求項９】 第１の弾性素子（１４）が、シーリング
    素子によって第１のバルブシート（５）を閉鎖するため
    に、シーリング素子（６）に作用するように設けられて
    いることを特徴とする請求項１によるソレノイドバル
    ブ。
  10. 【請求項１０】 第２の弾性素子（１５）が、クラッパ
    アーマチュア（４）と協働して、第１のバルブシート
    （５）からシーリング素子を持ち上げるために、シーリ
    ング素子（６）に作用るように設けられていることを特
    徴とする請求項１によるソレノイドバルブ。
  11. 【請求項１１】 第１の弾性素子（１４）が、シーリン
    グ素子によって第１のバルブシート（５）を閉鎖するた
    めにシーリング素子（６）に作用するように設けられて
    おり、第１の弾性素子（１４）及び電磁石は、電磁石が
    励起されている場合には、シーリング素子（６）が第１
    のバルブシートから持ち上げられ、電磁石が励起されて
    いない場合には、シーリング素子が第１の弾性素子（１
    ４）の力によって第１のバルブシート（５）に接触し閉
    鎖するような方法で協働することを特徴とする請求項１
    によるソレノイドバルブ。
  12. 【請求項１２】 第２のバルブシート（１３）が、クラ
    ッパアーマチュア（４）によって作動可能なシーリング
    素子（６）と協働するように設けられていることを特徴
    とする請求項１から１１のいずれか一つによるソレノイ
    ドバルブ。
  13. 【請求項１３】 ２つのバルブシート（５、１３）がバ
    ルブハウジング（１）に圧入されて設けられており、ク
    ラッパアーマチュアによって作動可能となるシーリング
    素子（６）がこれら２つのバルブシート間に設けられて
    おり、これらバルブシート間の、およびクラッパアーマ
    チュアに対する相対位置は、バルブハウジング中への圧
    入によって調整可能であることを特徴とする請求項１か
    ら１２のいずれか一つによるソレノイドバルブ。
  14. 【請求項１４】 請求項１０によるソレノイドバルブに
    おいて、 第１の弾性素子（１４）が、シーリング素子によって第
    １のバルブシート（５）を閉鎖するためにシーリング素
    子に作用するように設けられており、 第１の弾性素子（１４）及び電磁石は、電磁石が励起さ
    れている場合には、シーリング素子（６）が第１のバル
    ブシート（５）から持ち上げられ、電磁石が励起されて
    いない場合には、シーリング素子が第１の弾性素子（１
    ４）の力によって第１のバルブシート（５）に接触し閉
    鎖するような方法で協働し、 第２のバルブシート（１３）が、クラッパーアマチュア
    （４）によって作動可能となるシーリング素子（６）と
    協働するように設けられており、 第１及び第２の弾性素子（１４、１５）及び電磁石は、
    電磁石が励起されている場合には、第１の弾性素子の力
    はクラッパアーマチュア（４）によって無効にされて、
    シーリング素子（６）は第２の弾性素子（１５）の力に
    よって第２のバルブシート（１３）に接触し閉鎖し、電
    磁石が励起されていない場合には、シーリング素子
    （６）は、第１の弾性素子（１４）の力によって第１の
    バルブシート（５）に接触し閉鎖するような方法で協働
    することを特徴とするソレノイドバルブ。
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