JP2004225775A

JP2004225775A - ソレノイドバルブ

Info

Publication number: JP2004225775A
Application number: JP2003013012A
Authority: JP
Inventors: Toru Fujie; 通藤江
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】コア内に入り込んだ流体によって連結スリーブが変形しないようにして、連結スリーブの耐久性を高める。
【解決手段】第１，第２コア１，２の筒状壁１ａ，２ａにアーマチュア３を進退自在に収容すると共に、両コア１，２を軸方向の離間距離が維持されるように連結スリーブ４で連結する。連結スリーブ４の外周に電磁コイル５を配置し、その磁束の通る磁路を第１コア１、アーマチュア３、第２コア２によって構成する。第１コア１と第２コア２の少なくとも一方の筒状壁１ａ，２ａの端部に、連結スリーブ４の内周面に当接し、かつ、相手コアに対して軸方向の隙間を持って対峙する磁性体製の薄肉の保護壁１７を設ける。両コア１，２間の空間部に臨む連結スリーブ４の面積を保護壁１７によって狭め、連結スリーブ４に作用する空間部内の作動液による力を小さくする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、流体の圧力制御や流量制御等に用いられるソレノイドバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のソレノイドバルブとして、筒状壁を有する一対のコアを軸方向に離間して配置し、これらのコアの筒状壁にアーマチュアを進退自在に収容すると共に、コアの外周側に電磁コイルを配置した基本構造のものがある。
【０００３】
このソレノイドバルブは、流体通路を開閉操作するための弁体がアーマチュアに連結されると共に、そのアーマチュアがスプリングによって閉弁方向、または、開弁方向に付勢されている。そして、電磁コイルで発生した磁束は一方のコアからアーマチュアを介して他方のコアへとの流れ、このとき、アーマチュアは通電電流に比例した力で磁路を拡大するようにスプリングの力に抗して軸方向に変位する。
【０００４】
このようなソレノイドバルブにおいては、電磁コイルの発生磁束がアーマチュアの外周面と各コアの間の径方向隙間（エアギャップ）を流れるため、制御精度を高めるためにはこのエアギャップは勿論のこと、両コアの軸方向の離間距離をも厳密に管理しなければならない。このため、従来、組付性の低下を招くことなく、両コアの軸方向の離間距離を正確に管理することのできるソレノイドバルブが案出されている。
【０００５】
この従来のソレノイドバルブは、両コアが非磁性体製の連結スリーブによって一体に連結され、これらがアッセンブリ状態で電磁コイルのボビン内に組付けられている。したがって、両コア間の軸方向の位置関係は連結スリーブによって一定に維持され、両コアの軸方向の端面を通しての磁束漏れは防止される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１８８７４４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のソレノイドバルブは、アーマチュアとコアの間に径方向の微小隙間が設けられているため、アーマチュアに連結された弁体が流体通路を開くと、その通路を流れる流体が径方向の微小隙間を通して連結スリーブの内面側に流れ込み、その流体の圧力が肉薄のスリーブの広い範囲に作用する。また、組付けの関係で連結スリーブとボビン等の電磁バルブ側部材との間には径方向の隙間が設けられているため、流体の圧力が連結スリーブの内側に作用すると、連結スリーブは拡径方向に変形し、この変形が繰り返されると連結スリーブの劣化が生じ易くなる。
【０００８】
そこでこの出願の発明は、コア内に入り込んだ流体によって連結スリーブが変形しないようにして、連結スリーブの耐久性を高めることのできるソレノイドバルブを提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、この出願の一つの発明は、第１コアと第２コアの少なくとも一方の筒状壁の端部に、連結スリーブの内周面に当接し、かつ、相手コアに対して軸方向の隙間を持って対峙する磁性体製の薄肉の保護壁を設けるようにした。
【００１０】
この発明の場合、連結スリーブの内周面のうちの、流体圧力の作用面が保護壁によって狭められるため、連結スリーブの壁面に作用する流体による力はその分小さくなる。したがって、連結スリーブは流体の圧力によって変形しにくくなり、従来のものに比較して耐久性が確実に向上する。また、コアの筒状壁の端部に磁性体を設けると、相手コアとの軸方向隙間が狭ってその分磁束漏れの可能性が高まるが、保護壁は肉薄であるため、その保護壁を通した磁束漏れは殆ど生じることがない。
【００１１】
前記保護壁は第１コアと第２コアの少なくとも一方の筒状壁に一体に形成し、その保護壁と相手コアとの軸方向隙間は、第１コアとアーマチュア、第２コアとアーマチュアの各径方向隙間よりも大きく設定することが好ましい。
【００１２】
この場合、保護壁をコアと別に用意する必要がないため、部品管理が容易になると共に組付作業も不用となり、その分コストの削減を図ることができる。また、保護壁と相手コアとの軸方向隙間がアーマチュアと各コア間のエアギャップよりも大きいため、保護壁を通しての磁束漏れを確実に防止することができる。
【００１３】
また、この出願の別の発明は、第１，第２コアの筒状壁の端部間に非磁性材料を介装するようにした。
【００１４】
この発明の場合、非磁性材料によって作動流体が連結スリーブの肉薄部分に直接作用しないようにすることができるため、連結スリーブの変形を確実に防止することができる。また、第１，第２コアの間に介装されるのは非磁性材料であるため、両コアをバイパスするような磁束漏れは生じなくなる。
【００１５】
前記アーマチュアと非磁性材料には、相互に当接してアーマチュアの軸方向変位を規制するストッパ部を設けるようにしても良い。
【００１６】
この場合、両コア間に介装した非磁性材料をストッパと共用することができるため、部品点数の削減による製造コストの削減を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、請求項１，２に対応する発明の実施形態（第１の実施形態）であり、この実施形態のソレノイドバルブは、軸方向に相互に離間して配置され、夫々筒状壁１ａ，２ａを有する第１コア１及び第２コア２と、この両コア１，２の筒状壁１ａ，２ａに進退自在に収容された円柱状のアーマチュア３と、前記第１，第２コア１，２の筒状壁１ａ，２ａの外周面に嵌合状態で溶接固定された連結スリーブ４と、この連結スリーブ４とコア１，２の外周側に配置された電磁コイル５と、この電磁コイル５と前記コア１の周域を囲繞するケーシング６と、を備えている。尚、第１，第２コア１，２とアーマチュア３は磁性材料によって形成され、連結スリーブ４は金属製の非磁性材料によって形成されている。
【００１９】
第１コア１は有底円筒状に形成され、第２コア２は全体が円筒状に形成されており、第２コア２の先端部には弁座部材７が嵌着固定されている。弁座部材７には、油圧装置の供給通路（図示せず。）に分岐接続される流体通路８が形成されると共に、この流入通路８の端部に弁座９が設けられている。そして、第２コア２の先端部の周壁には、弁座９を通り抜けた作動流体をドレーン通路１０に排出するためのドレーンボート１１が設けられている。また、第２コア２の筒状壁２ａの基端部（図中上端部）には段差状の凹部１２が設けられ、この凹部１２に前記アーマチュア３の一部が進入可能とされている。
【００２０】
また、アーマチュア３の弁座部材７側の端面には操作ロッド１３が連結され、その操作ロッド１３の先端部に弁座９を開閉するための弁部１４（弁体）が一体に設けられている。そして、弁座部材７と操作ロッド１３の間にはスプリング１５が介装され、弁座部材７とアーマチュア３がこのスプリング１５の力によって常時開弁方向（図中上方）に付勢されるようになっている。
【００２１】
したがって、アーマチュア３は、電磁コイル５が通電されない間は図示するように第１コア１の底部側に最大に変位し、その外周面と第２コア２の凹部１２とのオーバーラップは最小となっている。また、電磁コイル５で発生した磁束は
第１コア１、アーマチュア３、第２コア２を磁路として通るが、その磁路は、アーマチュア３と第１，第２コア１，２との各径方向隙間（エアギャップ）をその一部に含む。このため、アーマチュア３が第２コア２方向に変位して凹部１２との軸方向のオーバーラップが増大すると、前記磁路の磁路抵抗はその変位に応じて減少することとなる。このソレノイドバルブは、電磁コイル５の通電電流に応じて磁路抵抗を減少させる方向にアーマチュア３に吸引力が作用する。
【００２２】
また、アーマチュア３の第１コア１の底部側の端面には非磁性体から成るストッパ突起１６が結合され、そのストッパ突起１６が第１コア１の底部に当接することでアーマチュア３の軸方向変位が規制されるようになっている。
【００２３】
ところで、第２コア２の筒状壁２ａの端部外周には、筒状壁２ａの一般部よりも薄肉の保護壁１７が一体に延設されている。この保護壁１７は第２コア２が連結スリーブ４に溶接固定された状態で同スリーブ４の内周面に密接し、両コア１，２間の空間部に臨む連結スリーブ４の内周面の面積を減少させるようになっている。
【００２４】
尚、第１コア１と第２コア２は連結スリーブ４によって相互に連結された状態で電磁コイル５のボビン１８の内側に配置されるが、連結スリーブ４とボビン１８の間には組付けの関係で若干の隙間ができている。
【００２５】
このソレノイドバルブは以上のような構成であるため、電磁コイル５の通電制御によって弁座９の開閉量が操作されると、供給通路からドレーン通路１０への作動液の排出量が調整され、その結果、供給通路の後流側の圧力が制御される。
【００２６】
このソレノイドバルブの場合、操作ロッド１３と第２コア２、第２コア２の凹部１２とアーマチュア３の各間に径方向の隙間が設けられているため、開弁時に流体通路８から第２コア２内に入り込んだ作動液はこれらの隙間を通って両コア１，２間の空間部に入り込む。しかし、この空間部においては、第２コア２に延設された保護壁１７が連結スリーブ４の内周面に密接し、この空間部に直接臨む連結スリーブ４の面積が非常に小さくなっている。このため、連結スリーブ４の内周面のうちの、作動液の圧力が作用する領域が小さくなることから、連結スリーブ４には変形が生じにくくなる。
【００２７】
したがって、このソレノイドバルブにおいては、経時使用によっても連結スリーブ４に劣化が生じにくく、従来のものに比較して大幅に耐久性が向上する。
【００２８】
そして、このソレノイドバルブの場合、第２コア２の端部に保護壁１７を一体に形成したことから、第１コア１と第２コア２の間の磁束漏れが心配されるが、保護壁２の肉厚は薄く設定されているため、実際には殆ど磁束の漏れが生じることがない。特に、この実施形態においては、保護壁１７と第１コア１との軸方向の隙間をアーマチュア３と各コア１，２との径方向隙間よりも大きく設定しているため、保護壁１７と第１コア１の間の磁束漏れを確実に防止することができる。
【００２９】
また、この実施形態の場合、保護壁１７を第２コア２のみに形成したが第１コア１と第２コア２の両方に形成するようにしても良い。また、保護壁１７は必ずしもコア１，２と一体に形成しなくても同様の効果を得ることができるが、上記の実施形態のように一体に形成するようにした場合には、部品点数を削減して低コスト化を図ることができる。
【００３０】
つづいて、図２に示す請求項３，４に対応する発明の実施形態（第２の実施形態）について説明する。尚、図１に示した第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、重複する部分については説明を省略するものとする。
【００３１】
この実施形態のソレノイドバルブは、バルブとしての基本的な構造と機能は第１の実施形態のものとほぼ同様であるが、連結スリーブ１０４とアーマチュア１０３の構造と機能が若干異なっている。
【００３２】
即ち、連結スリーブ１０４は、軸方向全域が一定肉厚ではなく、その略中央部が軸方向内側に膨出して形成され、その膨出部２０が第１コア１と第２コア２の筒状壁１ａ，２ａの端部間に挟持されるようにして介装されている。そして、連結スリーブ１０４は第１の実施形態と同様に非磁性材料によって構成されているが、この実施形態の場合、若干の弾性を有する樹脂材料によって形成されている。
【００３３】
また、アーマチュア１０３は基本的には円柱形状であるが、その第２コア２側の端部には、径方向外側にフランジ状に張り出したストッパ部２１が形成されている。そして、第２コア２の筒状壁２ａの端部には、アーマチュア１０３を進退自在に収容するための凹部１２が形成されているが、この凹部１２はストッパ部２１に合わせたサイズに形成されている。
【００３４】
また、連結スリーブ１０４の膨出部２０のうちの、第２コア２側の内周縁部には凹状に段差面２２が設けられている。この段差面２２は、アーマチュア１０３のストッパ部２１が当接してアーマチュア１０３の軸方向変位を規制する相手ストッパ部となっている。尚、この実施形態の場合、ストッパ部２１と段差面２２がアーマチュア１０３のストッパとして機能するため、アーマチュア１０３の第１コア１側の端部にはストッパ突起は設けられていない。
【００３５】
このソレノイドバルブの場合も、操作ロッド１３と第２コア２、第２コア２の凹部１２とアーマチュア１０３の各間に径方向の隙間が設けられているため、開弁時には流体通路８から第２コア２内に入り込んだ作動液が第２コア２の凹部１２の上方側に回り込む。しかし、このソレノイドバルブにおいては、第１コア１と第２コアの間の空間部に位置される部分が連結スリーブ１０４の膨出部２０によって肉厚にされ、かつ、膨出部２０が第１コア１と第２コア２に密接することで連結スリーブ１０４の肉薄部分への作動液の回り込みが阻止されているため、作動液の圧力によって連結スリーブ１０４が変形する不具合は生じない。
【００３６】
したがって、このソレノイドバルブの場合にも、経時使用によって連結スリーブ１０４に劣化が生じることがなく、耐久性を確実に向上させることができる。
【００３７】
また、このソレノイドバルブにおいては、アーマチュア１０３にストッパ部２１部を設ける一方で、連結スリーブ１０４の膨出部２０に段差面２２を設け、これらによってアーマチュア１０４のストッパを構成するようにしているため、部品点数を削減することができると共に、装置全体のコンパクト化を図ることができる。つまり、このソレノイドバルブの場合、膨出部２２がアーマチュア１０３と接触しても磁束の流れに影響を与えることのない非磁性材料であることに着目し、その膨出部２２を利用したストッパ構造を第１，第２コア１，２間の空間部に配置したものであるため、磁性材料から成る別体のストッパ部品を追加する必要がないうえ、ストッパ構造を配置するための特別なスペースを確保する必要もない。
【００３８】
さらに、この実施形態の場合、連結スリーブ１０４を樹脂材料で形成したため、ストッパ部２１が段差面２２に当接する際の衝撃を樹脂材料の弾性によって吸収することができるという利点がある。したがって、振動騒音の発生を低減することができる。
【００３９】
また、この実施形態のソレノイドバルブは、第１コア１と第２コア２の間に非磁性材料である膨出部２０を介装したため、コア２に薄肉の保護壁１７を延設する第１の実施形態のものに比較して両コア１，２間をバイパスするような磁束漏れが発生することがなく、アーマチュア１０３をより精度良く制御することができるという利点がある。
【００４０】
尚、この発明の実施形態は以上説明したものに限るものではなく、例えば、図２に示した実施形態では、連結スリーブ１０４に膨出部２０を形成してその膨出部２０を第１，第２コア１，２間に配置したが、連結スリーブ１０４に膨出部２０を設けずに別の非磁性材料を両コア間に介装するようにしても良い。ただし、上記の実施形態のように連結スリーブ１０４に膨出部２０を形成するようにした場合には、部品点数を削減することができるうえ、連結スリーブ１０４の肉薄部への作動液の回り込みをより確実に防止することができる。
【００４１】
次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【００４２】
（イ）前記磁性材料は連結スリーブに一体に形成された径方向内側の膨出部であることを特徴とする請求項３または４に記載のソレノイドバルブ。
【００４３】
この場合、部品点数を削減することができるうえ、磁性材料と連結スリーブの間に流体が入り込む不具合を無くすことができる。
【００４４】
（ロ）前記非磁性部材を樹脂材料によって形成したことを特徴とする請求項４に記載のソレノイドバルブ。
【００４５】
この場合、ストッパ部相互の当接時の衝撃を樹脂材料の弾性によって緩衝することができる。したがって、静粛性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の第１の実施形態を示す断面図。
【図２】この出願の発明の第２の実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
１…第１コア
２…第２コア
１ａ，２ａ…筒状壁
３，１０３…アーマチュア
４，１０４…連結スリーブ
５…電磁コイル
８…流体通路
１４…弁部（弁体）
１７…保護壁
２０…膨出部（非磁性材料）
２１…ストッパ部
２２…段差面（ストッパ部）

Claims

筒状壁を有する第１コアと、
この第１コアの筒状壁の端部に対峙する筒状壁を有し、第１コアに対して軸方向に離間して配置された第２コアと、
前記第１，第２コアの筒状壁に進退自在に収容される一方で、流体通路を開閉操作する弁体に連結されたアーマチュアと、
前記第１，第２コアの軸方向の離間距離を一定に維持するように両者を連結する非磁性体製の連結スリーブと、
この連結スリーブの外周側に配置され、通電によって前記第１コア、アーマチュア、第２コアを通る磁束を発生する電磁コイルと、を備え、
前記アーマチュアが、電磁コイルに通電する電流に応じて第１，第２コアとの外周面でのオーバーラップを変化させるように軸方向に変位し、それによって流体通路を開閉操作するソレノイドバルブにおいて、
前記第１コアと第２コアの少なくとも一方の筒状壁の端部に、連結スリーブの内周面に当接し、かつ、相手コアに対して軸方向の隙間を持って対峙する磁性体製の薄肉の保護壁を設けたことを特徴とすることを特徴とするソレノイドバルブ。
前記保護壁を第１コアと第２コアの少なくとも一方の筒状壁に一体に形成すると共に、その保護壁と相手コアとの軸方向隙間を、第１コアとアーマチュア、第２コアとアーマチュアの各径方向隙間よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブ。
筒状壁を有する第１コアと、
この第１コアの筒状壁の端部に対峙する筒状壁を有し、第１コアに対して軸方向に離間して配置された第２コアと、
前記第１，第２コアの筒状壁に進退自在に収容される一方で、流体通路を開閉操作する弁体に連結されたアーマチュアと、
前記第１，第２コア間の軸方向の離間距離を一定に維持するように両者を連結する非磁性体製の連結スリーブと、
この連結スリーブの外周側に配置され、通電によって前記第１コア、アーマチュア、第２コアを通る磁束を発生する電磁コイルと、を備え、
前記アーマチュアが、電磁コイルに通電する電流に応じて第１，第２コアとの外周面でのオーバーラップを変化させるように軸方向に変位し、それによって流体通路を開閉操作するソレノイドバルブにおいて、
前記第１，第２コアの筒状壁の端部間に非磁性材料を介装したことを特徴とすることを特徴とするソレノイドバルブ。
前記アーマチュアと非磁性材料に、相互に当接してアーマチュアの軸方向変位を規制するストッパ部を設けたことを特徴とする請求項３に記載のソレノイドバルブ。