JP2004162915A

JP2004162915A - ソレノイドバルブのアセンブリと、ソレノイドバルブのアセンブリの構成方法

Info

Publication number: JP2004162915A
Application number: JP2003363295A
Authority: JP
Inventors: Jorge A Moreno; アルバートモレノジョージ; Gregory J Capoccia; ジョンカポーチャグレゴリー; Anthony G Koenings; ゲルハルドケーニングスアンソニー
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2004-06-10
Also published as: EP1413811A1; US6811135B2; MXPA03009767A; KR20040036561A; US20040079912A1; CA2444556A1

Abstract

【課題】ソレノイドバルブ内のスリーブの移動を誘発せるような流体圧の発生を除去する方法乃至は手段を備えた、バルブボデーを構造物の一部として利用でき、また信頼性が高く、製造コストが低い、ソレノイドバルブのアセンブリとこの構成方法を提供すること。
【解決手段】荷重を支持する部材としてバルブボデー１２を構成するとともに、この一方の端部に設けたインレット１８と連通するように横方向に配向したポート２０から流体を供給されるようにコレクタグルーブ４２を設ける。さらに、複数の円弧状のスロット６４を備えるように、環状のスリーブの形態でアーマチュア４４を構成し、ソレノイド作用によって、コレクタグルーブ４２を弁操作するように軸方向に移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソレノイドバルブに関する。特に、本発明は、システム内に取付けられる際、張力または圧縮力を支持するとともに、システム内の構造物の一部として利用できるソレノイドバルブに関する。

上記ソレノイドバルブの取付例として、例えばマクファーソンソトラット（McPherson struts）や、自動車の車輪のサスペンションに用いられるショックアブソーバ、また特に電子制御器を用いて走行中にサスペンションの剛性やダイナミックレスポンスを変化させるタイプのサスペンションを挙げることができる。

特に、ショックアブソーバの伸縮移動のために、二方向に流体を流すことが必要とされる場合には、車両用サスペンションのショックアブソーバ内の作動油の流れを制御するために、電子制御弁を備えることが必要とされている。より特徴的には、ショックアブソーバによってサスペンションに伝達される減衰の量や比率を変化させたり、また制御させるために、ショックアブソーバ内の減衰用オリフィス内を流れる流体の流動度を電子制御することが求められている。

従来、このような電子制御型の可変式ショックアブソーバでは、ショックアブソーバの大きさを最小にするとともにサスペンション内への取付けを容易にするために、ショックアブソーバのセントラルロッドつまりピストン内に制御弁を取付けていた。但し、この構成では、制御弁は荷重を支持する部材として、またショックアブソーバのピストンロッドとして取付けられる必要があり、このため、所望の弁機能を満足させるように弁を構成する際に問題を生じさせることがあった。

図８は、従来公知のショックアブソーバ用の制御弁の構成例の一つを示している。図示するように、バルブボデー１はこの両端部を、荷重を支持する部材に取付けられるように構成し、この上に環状のアーマチュア（電気子）であるスリーブ２をスライド移動自在に取付けるとともに、横方向（ラジアル方向）に配向するようにポート（アウトレットポート）３を備えて、バルブボデーの端部側のインレットからコレクタグルーブ（集合溝）４まで流体を流せるようにする。このコレクタグルーブ４はバルブボデー１内に形成された横方向に配向するポート３の列によって流体を供給され、またスリーブ２内に形成された横方向に配向するポート５によって弁操作される。図８に示す従来公知の弁構造では、アーマチュアの軸方向移動によって急なステップが行われて、ポート５がコレクタグルーブ４の縁部と連通するとき、静圧を増大させるという問題を生じさせていたが、このことは、コイル６によって生じる磁場の影響を受けない閉口位置までアーマチュアをさらに移動させることがある、沈滞した流体の圧力によってアーマチュアの外側から内側まで流体が流動するときに生じていた。また、アーマチュアの内側から外側まで流体が逆流する場合、コレクタグルーブとポート内で増大した静圧が、またアーマチュアを閉口位置まで押し込むように圧力を作用させることがあった。

図８に示す従来公知の弁構造では、スリーブが部分的にポート３を閉口させて、バルブボデーのインレットから流れる流体がポート３を横切って、スリーブのポート５から外側に流れるとき、流体がスリーブ２のポート５の側部と衝突して、流体の反作用を受けた軸方向の一部をポートの側部に対向させて、ポート５の側部がポート３から流れる流体と衝突しなくなるまで、スリーブを閉口位置まで移動させるように作用する場合があった。この場合、ソレノイドコイルに電圧を加えなくとも、自動的に部分的に弁を閉口させていた。

上記問題を解決するために、従来、リターンスプリング７の剛性を増加させることが試みられてきたが、反面、コイルを操作するための電流量、つまり消費電力を大幅に増加させる結果を生じさせていた。このことは、通常、比較的低い直流電圧で操作されている、車載型の車両用電力源の電力消費を最小にするために、コイルの抵抗を最小にすることが必要となる場合に問題があった。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、ソレノイドバルブ内のスリーブの移動を誘発させるような好ましくない流体圧の発生を除去する方法乃至は手段を備えた、バルブボデーを構造物の一部として利用でき、また信頼性が高く、製造コストが低い、ソレノイドバルブのアセンブリと、ソレノイドバルブのアセンブリの構成方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、弁が取付けられるシステム内で、荷重を支持する部材としてバルブボデーを取付けられるとともに、バルブボデーに設けた横方向のポートをバルブ操作するために、バルブボデー上に環状のスリーブをスライド移動自在に設けたソレノイドバルブのアセンブリと、ソレノイドバルブのアセンブリの構成方法を提供する。この際、スリーブのバルブポートを円弧状（または弓形状）のスロットとして構成して、横方向のポートから流れる流体がスリーブのポートの側部と衝突することによって生じる圧力が、ソレノイドの電磁力の及ばない場所までスリーブを付勢させたり、自動的に移動させるようなことが生じることを最小にする。好ましくは、この円弧状のスロットはスリーブの全周の約７０％にわたって延び、またバルブボデーの横方向のポートの直径の約４０％の軸方向の厚さを有する。

即ち、請求項１に記載した発明においては、常開型のソレノイドバルブのアセンブリであって、（a）内部にインレットポートを形成して備える端部と、該端部から離れた表面上に、この周囲に離間して、前記インレットポートと連通するように、複数の横方向に配向したアウトレットポートとを有するバルブボデーと、（b）前記アウトレットポートの上方で、密着して当接するように、スライド移動自在に設けられる環状のアーマチュアと、（c）前記アーマチュアと関連して設けられるコイルと、かつ、（d）前記アーマチュアの一方の端部と近接して設けられ、前記アーマチュアとの間にエアーギャップを形成する環状のフラックスコレクタ（ポールピース）とを有し、この際、前記環状のアーマチュアは内部に複数の円弧状に延びるスロットを備えて、前記アウトレットポートをバルブ操作することを特徴とする。
また、請求項１２に記載した発明においては、常開型のソレノイドバルブのアセンブリを構成する方法であって、（a）バルブボデーの一方の端部にインレットポートを形成し、この内部に複数の横方向に配向したアウトレットポートを周囲に離間して、前記インレットポートと連通するように形成して備え、（b）環状のアーマチュアを前記バルブボデー上にスライド移動自在に備え、前記アーマチュアに複数の円弧状に延びるスロットを形成し、さらに、前記スライド移動を行うことで、前記アウトレットポートのバルブ操作を効果的に行えるように前記スロットを位置させ、（c）前記アーマチュアと近接して環状のフラックスコレクタ（ポールピース）を備え、前記アーマチュアとの間にエアーギャップを形成し、かつ、（d）前記アーマチュアの上方にコイルを設けて、該コイルに電圧を加えることで前記アーマチュアを効果的に移動させるステップを有することを特徴とする。

以下、本発明に係る好適な実施形態について、添付した図を参照して説明する。
図１〜図６を参照すると、符号１０を用いて本発明の実施の形態に係るソレノイドバルブを示しており、符号１２に示すバルブボデーを有することを示している。好ましくは、バルブボデー１２は略円筒形状であって、この両端部側におねじ１４とめねじ１６を備えて、図示しないシステム内に取付けられるようにしている。このシステム内では、バルブボデー１２は構造上、荷重を支持する部材として用いられるため、システムとの取付部から張力や圧縮力がバルブボデー１２に伝達される。このような取付例として、例えば、車両のサスペンションのショックアブソーバ内で作動油の流動度の制御や変化を行うためにソレノイドバルブを取付ける場合を挙げることができる。

バルブボデー１２の下方端部には、流体圧のインレット通路つまりボア１８が内部に形成され、このボア１８の周囲には離間して、複数の横方向（ラジアル方向）に配向したアウトレットポートつまりクロスポート２０がボア１８と連通するように設けられる。また、バルブボデー１２上には環状のフラックスコレクタ（フラックスコレクタリング）２２が備えられ、この内側には排気ポート２４が好ましくは軸方向に沿って延びるように形成して備えられる。また、バルブボデー１２の上方には環状部材２６の形態としてポールピース（磁極片）が備えられるが、この内部にはコイル３０を巻き上げたコイルボビン２８が備えられる。コイル３０は任意のハウジングやケーシング３２によって覆われるが、この上方端部にはポールピース２６をバルブボデー上に保持するように、ラジアル方向に内側に向って延びるようにフランジ３４が備えられる。また、ケーシング３２の下方端部はフラックスコレクタリング２２上に形成されるフランジ３６に対して固定されるが、好ましくはかしめ（ステーキング）やクリンピングのように変形して固定される。

めねじ１６のボア内にはスイッチ３８が、ターミナル（端子）４０を介して上記コイルと接続されるように設けられる。本発明の実施の形態が典型的なショックアブソーバに利用される場合には、スイッチは、ショックアブソーバのピストンロッドとして弁を取付けるシステムの一部を構成するアクチュエータ部材（図示せず）によって作動されることができる。

バルブボデー１２内のクロスポート２０は、バルブボデー１２内に形成される環状のコレクタグルーブ（集合溝）４２と連通し、このコレクタグルーブ４２の上方には環状のアーマチュア（電気子）つまりスリーブ４４が密着して当接するようにスライド移動自在に取付けられる。このスリーブ４４はポールピース２６上に設けられる任意の弾性部材（スプリング）４８によって、バルブボデー１２上に設けられる環状のフランジ４６に向って下方に付勢される。この際、スプリング４８は下方端部をスリーブ４４上に形成される環状のフランジ５０に対して取付けられるとともに、この上方端部をボビンのフランジ５２に対して取付けられる。

また、アーマチュア４４の上方端部側に環状のテーパ部５４を設けるとともに、ポールピース（環状のフラックスコレクタ）２６の下方端部側に対応する形状で、環状のチャンファ（面取り部）５６を設けて、これら表面５４、５６によってスリーブ４４の上方端部とポールピース２６の下方端部の間で、環状で軸方向に延びるようにエアーギャップを形成する。

また、本発明に係る好適な実施の形態では、バルブボデーに形成したスロット６０内にキー５８を設ける。このキー５８はスロット６０から外側に延びて、フラックスコレクタ２２内に形成された、対面するスロット６２と当接して、排気ポート２４とキー５８を回転方向に調整するが、またキー５８は弁が取付けられる構造物（図示せず）の一部と係合するように構成される。

ここで、特に図３〜図６を参照すると、環状のアーマチュアつまりスリーブ４４は、アーマチュアの周囲に、好ましくは等間隔で配置されるように、複数の円弧状または弓形状に延びるスロット６４を備える。

上記スロット６４はアーマチュア４４の下方端部に合わせて、アーマチュア４４上に軸方向に設けられて、アーマチュアが「オフ」状態のとき、つまり図１に示すようにコイルに電圧が加えられていない状態のとき、アーマチュアの下方端部をフランジ４６に対して当接させて、スロット６４がコレクタグローブ４２と完全に連通するようにし、そしてクロスポート２０が弁を完全に開口した状態にするようにする。

図２を参照すると、コイルに電圧を加えて、アーマチュアをポールピース２６に引き付けて、表面５４と５６の間のエアーギャップを閉口した状態の弁を示している。図２から明らかなように、完全に電圧が加えられた状態では、円弧状のスロット６４はコレクタグルーブ４２との流通を閉口する位置まで上方向に移動して、ポート２０からの流体の流れを防ぐようにアーマチュア４４上で軸方向に配置される。

本発明に係る実施の形態では、円弧状のスロット６４は約１．２５ｍｍの軸方向の幅を有し、全体では、全周の約７０％の長さ、円周方向に延びる。また、好ましくは、アーマチュアは周囲に等間隔で、３つ、円弧状に離間するようにスロットを備える。また、好ましくは、スロットの各々は、アーマチュアの全周の約２３％にわたって延びる。また、好ましくは、アーマチュは一方の端部を凸凹状に構成する。また、好ましくは、円弧状に延びるスロットはこの幅の約１５倍の長さを有する。また、好ましくは、アーマチュは約２０ｍｍの直径を有する。

従って、本発明に係る実施の形態は、簡単で、製造が容易で、比較的低コストなソレノイドバルブのアセンブリと、ソレノイドバルブのアセンブリの構成方法を提供するが、この際、バルブボデーをソレノイドバルブが取付けられるシステムの荷重を支持する構造体として構成する。本発明の実施の形態に係るソレノイドバルブは、特に車両用のショックアブソーバやストラットに利用することができる。また、本発明の実施の形態に係るソレノイドバルブは、アーマチュアとして環状のスリーブを利用するが、この内部に円弧状のスロットを形成して、ソレノイドバルブ上に設けられるソレノイドコイルの電流を変化させてアーマチュアを軸方向に移動させることで、バルブボデー内の横方向のポートによって供給される環状のコレクタグルーブをバルブ操作する。

以上、添付した図面を参照して、本発明に係る好適な実施の形態について説明したが、しかしながら、上述した好適な実施の形態に対して、様々な変形及び修正を行うことは可能であって、故に、本発明の範囲は、添付した特許請求の範囲によってのみ定められることを理解されたい。

発明の実施の形態に係るソレノイドバルブをコイルに電圧を加えない状態で示した断面図である。図１と同様の断面図であるが、コイルに電圧を加えてソレノイドバルブを閉口状態にしたときの図である。図１に示したソレノイドバルブを構成する環状のスリーブの側面図である。図３に示した環状のスリーブの底面図である。図３に示した環状のスリーブの５−５線に沿った断面図である。図３に示した環状のスリーブの６−６線に沿った断面図である。図１に示したソレノイドバルブの分解図である。従来技術のソレノイドバルブの分解図である。

符号の説明

１、１２バルブボデー
２、４４アーマチュア（スリーブ）
３、２０アウトレットポート（クロスポート）
４、４２コレクタグルーブ
５ポート
６、３０コイル
７、４８弾性部材（スプリング）
１０ソレノイドバルブ
１８インレット通路（ボア）
２２環状のフラックスコレクタ（フラックスコレクタリング）
２６環状のフラックスコレクタ（ポールピース）
５４表面（テーパ部）
５６表面（チャンファ）
５８キー
６４スロット

Claims

常開型のソレノイドバルブのアセンブリであって、
（a）内部にインレットポートを形成して備える端部と、該端部から離れた表面上に、この周囲に離間して、前記インレットポートと連通するように、複数の横方向に配向したアウトレットポートとを有するバルブボデーと、
（b）前記アウトレットポートの上方で、密着して当接するように、スライド移動自在に設けられる環状のアーマチュアと、
（c）前記アーマチュアと関連して設けられるコイルと、かつ、
（d）前記アーマチュアの一方の端部と近接して設けられ、前記アーマチュアとの間にエアーギャップを形成する環状のフラックスコレクタとを有し、この際、前記環状のアーマチュアは内部に複数の円弧状に延びるスロットを備えて、前記アウトレットポートをバルブ操作することを特徴とするソレノイドバルブのアセンブリ。
前記アーマチュアは環状のフランジを有し、該フランジに対してリターンスプリングの一方の端部を取付けることを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブのアセンブリ。
前記アーマチュアは前記スロットが前記アウトレットポートを開口する位置と、前記アウトレットポートを閉口する位置との間を軸方向に移動自在であることを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブのアセンブリ。
前記アーマチュアは周囲に等間隔で、３つ、円弧状に離間するように前記スロットを備えることを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブのアセンブリ。
前記バルブボデーは略円筒形状であって、前記インレットポートを中央のボアと連通させるとともに、前記アウトレットポートを周囲に等間隔で離間して設けることを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブのアセンブリ。
前記スロットの各々は、前記アーマチュアの全周の約２３％にわたって延びることを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブのアセンブリ。
前記複数のスロットは、全体で、全周の約７０％にわたって円弧状に延びることを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブのアセンブリ。
前記アーマチュは一方の端部を凸凹状に構成することを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブのアセンブリ。
前記アーマチュは前記エアーギャップを形成するために、一方の端部にテーパ付けることを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブのアセンブリ。
前記円弧状に延びるスロットはこの幅の約１５倍の長さを有することを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブのアセンブリ。
前記アーマチュは約２０ｍｍの直径を有し、かつ前記スロットは約１．２５ｍｍの幅を有することを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブのアセンブリ。
常開型のソレノイドバルブのアセンブリを構成する方法であって、
（a）バルブボデーの一方の端部にインレットポートを形成し、この内部に複数の横方向に配向したアウトレットポートを周囲に離間して、前記インレットポートと連通するように形成して備え、
（b）環状のアーマチュアを前記バルブボデー上にスライド移動自在に備え、前記アーマチュアに複数の円弧状に延びるスロットを形成し、さらに、前記スライド移動を行うことで、前記アウトレットポートのバルブ操作を効果的に行えるように前記スロットを位置させ、
（c）前記アーマチュアと近接して環状のフラックスコレクタを備え、前記アーマチュアとの間にエアーギャップを形成し、かつ、
（d）前記アーマチュアの上方にコイルを設けて、該コイルに電圧を加えることで前記アーマチュアを効果的に移動させるステップを有することを特徴とするソレノイドバルブのアセンブリの構成方法。
前記複数のアウトレットポートを形成するステップでは、前記アーマチュアの移動方向に対して共通の特定の位置で前記アウトレットポートを形成することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
前記複数の円弧状に延びるスロットを形成するステップでは、周囲に３つ、離間するように前記スロットを形成することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
前記複数の円弧状に延びるスロットを形成するステップでは、周囲に複数、等間隔で離間するように前記スロットを形成することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
前記コイルを設けるステップでは、前記アーマチュアと前記フラックスコレクタの上方に前記コイルを設けることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
前記エアーギャップを形成するステップでは、環状で、軸方向に前記エアーギャップを形成することを特徴とする請求項１２に記載の方法。