JP2008121730A - ソレノイドバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】 大径化を回避したソレノイドバルブを提供する。
【解決手段】 下流側が拡開したシール面が形成されるシート部と、前記シール面に対して接近および離反する方向に移動して流路を開閉する弁体と、前記弁体を移動させるための電磁力発生部を備えたソレノイドバルブにおいて、前記シール面に当接する前記弁体の先端部の半径をＤｍｍ、この先端部に対向する前記シート部の流体力を制御するための有効シート角をθ、前記シール面の半径をＤ'ｍｍとしたとき、θ＝４０．１／Ｄ かつ Ｄ'＝Ｄ＋０．１ｍｍ であることとした。
【選択図】 図５

Description

本発明は、油圧回路上に設けられて油路の連通及び遮断を行うソレノイドバルブに関する。

従来、ブレーキ制御装置等の油圧回路上に設置される常閉のソレノイドバルブにあっては、弁体とシート部とで構成される弁部の流路を下流側に向かってテーパ状に急激に拡大させて弁部におけるキャビテーション発生を抑制している（例えば、特許文献１参照）。
特許第３４８４１１６号

しかしながら上記従来技術にあっては、線接触であるため着座状態において弁体とシート部とのラップ範囲が狭くなり、シール面を狭く設定することが困難である。したがって弁部の受圧面積を確保するためには弁を大径化しなければならず、大径化に伴ってバネ力およびソレノイド吸引力も増強しなければならない、という問題があった。

本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、大径化を回避したソレノイドバルブを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、下流側が拡開したシール面が形成されるシート部と、前記シール面に対して接近および離反する方向に移動して流路を開閉する弁体と、前記弁体を移動させるための電磁力発生部を備えたソレノイドバルブにおいて、前記シール面に当接する前記弁体の先端部の半径をＤｍｍ、この先端部に対向する前記シート部の流体力を制御するための有効シート角をθ、前記シール面の半径をＤ'ｍｍとしたとき、θ＝４０．１／Ｄ かつ Ｄ'＝Ｄ＋０．１ｍｍ であることとした。

よって、大径化を回避したソレノイドバルブを提供できる。

以下、本発明のソレノイドバルブを実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

［電磁弁の構成］
図１は閉弁時、図２は開弁時における本願ソレノイドバルブのｙ軸方向断面図である。なお、ソレノイドバルブ１の軸方向であって固定コア３０側をｙ軸正方向とする。

ソレノイドバルブ１は常閉弁であり、バルブボディ１０、プランジャ２０、固定コア３０、アーマチュア４０、バネ６０、コイル７０、ケーシング８０、バルブシート１００を有する。ソレノイドバルブ１を収装するハウジング２にはｙ軸方向孔である弁保持孔２ａが設けられ、ソレノイドバルブ１はこの弁保持孔２ａに収装される。

バルブボディ１０は中空部材であり、ｙ軸方向貫通孔である軸方向孔１１にはｙ軸正方向側からプランジャ２０がｙ軸方向ストローク可能に収装される。プランジャ２０のｙ軸正方向側にはアーマチュア４０が設けられ、プランジャ２０とともにｙ軸方向ストローク可能な状態でシリンダ２２に収装されている。

ハウジング２には２つの径方向の油路Ａ，Ｂが設けられ、それぞれ弁保持孔２ａに接続する。油路Ｂは油路Ａよりもｙ軸正方向側に設けられ、油路Ｂの開口部はバルブボディ１０の側面に開口する。バルブボディ１０には径方向孔１２が設けられ、この径方向孔１２を介して油路Ｂとバルブボディ１０の軸方向孔１１とが連通する。

バルブシート１００はプランジャ２０のｙ軸負方向側に設けられてバルブボディ１０の軸方向孔１１内に収装される。このバルブシート１００は中空部材であり、ｙ軸正方向側端部にはプランジャ２０と当接するシール面１１０が設けられている。

このシール面１１０は球状に凹む凹部であり、中央部には中空部である連通路１２０が開口する。これにより油路Ａ，Ｂは、バルブボディ１０の径方向孔１２、バルブシート１００の連通路１２０を介して接続する。また、バルブボディ１０の外径側であって径方向孔１２の開口部にはフィルタ５０が設けられている。

アーマチュア４０のｙ軸正方向側には固定コア３０が設けられ、この固定コア３０はシリンダ２２のｙ軸正方向側端部に嵌合してハウジング２およびバルブボディ１０に対し固定される。固定コア３０とアーマチュア４０との間にはバネ６０が設けられ、アーマチュア４０をｙ軸負方向に付勢する。

アーマチュア４０の外径側には電磁力によってプランジャ２０をｙ軸正方向に駆動するコイル７０が設けられ、コイル７０はケーシング８０に格納されている。

バネ６０によってプランジャ２０がｙ軸負方向に付勢されると、プランジャ２０がバルブシート１００のシール面１１０に当接して連通路１２０を閉塞し、油路Ｂと油路Ａが遮断されてソレノイドバルブ１が閉弁される。アーマチュア４０の外径に設けられたコイル７０によってアーマチュア４０がｙ軸正方向に駆動されると、バルブシート１００からプランジャ２０が離間して油路Ａ，Ｂが連通し、ソレノイドバルブ１が開弁される。

作動油は油路Ａから供給され、ソレノイドバルブ１の開弁に伴って油路Ａ→弁保持孔２ａ→連通路１２０→径方向孔１２→油路Ｂへと流れる。

［シール面の詳細］
図３は開弁時におけるシール面１１０付近の詳細を示す図、図４はその拡大図である。また、図５はシール面１１０とプランジャ２０における先端部２１の曲率を示す図である。

プランジャ２０のｙ軸負方向端部にはシール面１１０と当接する先端部２１が設けられている。この先端部２１は半球状に突出する凸部であり、球状に凹むシール面１１０と面接触に近い形で接触可能に設けられている。

コイル７０の励磁力によってプランジャ２０がｙ軸正方向に移動すると、作動油は連通路１２０から油路Ｂへ移動する。その際、先端部２１とシール面１１０間のクリアランスにより形成される弁開度により、作動油の流量が決定され、油路Ａ側の圧力に応じて作動油が移動する。

ここで、コイル７０の電流に応じたリニアな制御を行うためには、油路Ａから油路Ｂへ流れる流量を適切に調整する必要がある。すなわち、流量を決定する先端部２１とシール面１１０間のクリアランス管理が重要となる。

プランジャ２０の移動量はコイル７０の励磁力とバネ６０の付勢力が釣り合った位置で決定されるため、プランジャ２０の移動量をコイル７０の電流に応じて精度よく決定するためには、プランジャ２０の移動量に対する作動油の流体力の変動を小さくする必要がある。

したがって流体力の変動を小さくするため、図５に示すように、半球状の先端部２１の直径をＤ、球状凹部であるシール面１１０の直径をＤ'とすると、
Ｄ'＝Ｄ＋０．１
の関係が成立するよう設ける。なお、単位はｍｍ（ミリメートル）である。シール面１１０の径Ｄ'>先端部２１の径Ｄとなることで、開口部１１１においてシール面１１０と先端部２１とが当接し、シール面１１０の受圧径（受圧部）がシートバルブ１００における最小径（開口部１１１の径）となる。

また、閉弁時に先端部２１とシール面１１０とがラップする部分の角度をθとすると
θ＝４０．１／Ｄ
の関係が成立する。この関係を成立させることで、ソレノイドバルブ１の開度に対する流体力の変化の略線形領域を拡大し、制御性を向上させる（図６参照）。

すなわち、θが上記条件を満たすときは開度に対する流体力がリニアに変化する略線形領域が大きい。また、上記条件以外の場合、θ>４０．１／Ｄの際には開度が小さいときに流体力が大きくなる。θ<４０．１／Ｄの際にはある開度で流体力が負となり、開度が大きくなると正に戻る、という変動が発生する。

球状に凹むシール面１１０と面接触に近い形で接触可能に設けられているため、閉弁時のシール性が向上し、バネ６０の付勢力をさほど大きくせずともシール面１１０と先端部２１間のシール性を確保可能となる。よって、コイル７０の励磁力も小さくてすむ。

また、シール面１１０の加工時には、バルブシート１００のｙ軸正方向端部をあらかじめ荒加工した後、球体を押し付けてシール面１１０を形成する。これによりシール面１１０に精密加工を施さずとも精度が向上し、シール性確保のために高精度加工を施す必要がない。

また、開弁時において作動油はｙ軸負方向側から流入し、連通路１２０を通過してシール面１１０の開口部１１１に至り、凸状の先端部２１に当たって外径方向に流れ、軸方向孔１１、プランジャ２０、シートバルブ１００により画成される油室Ｃに至る。

したがって開口部１１１→油室Ｃに流れる過程、すなわち球状に凹むシール面１１０と球状に凸の先端部２１の間を流れる際に流路面積が緩やかに拡大し、キャビテーション発生が抑制される。これにより弁開度の変動に伴う流体力の変動を抑制し、制御性を向上させる。

［従来例］
図７，８は従来例におけるシール面１１０'付近の詳細図である。従来例におけるシール面１１０'はテーパ状の平面であり、断面は本願と異なり直線である。したがって閉弁時にはシール面１１０'と先端部２１とは線接触となり、シール性が低下する。

図９は従来例と本願における弁開度と流体力との関係を示す図である。先端部２１とシール面１１０間のシール性が高い本願では、バネ６０の付勢力（閉弁方向に作用）は少なくてすむため、バネ６０の付勢力に対する抗力である流体力（開弁方向に作用）に抗する流体力に対する開度変化が緩やかとなる。

すなわち、小さい流体力でも開弁するため、流体力が徐々に減少すると開度も徐々に減少し、開度−流体力線の変化は緩やかとなって線形領域が拡大する。

一方、従来例では先端部２１とシール面１１０'間のシール性が低い従来例では、シール性を確保するためバネ６０の付勢力を大きくする必要がある。そのため流体力がわずかでも低下すると開度は急激に低下し、開度−流体力線の変化が急になって線形領域が減少する。

［実施例１の効果］
（１）下流側が拡開したシール面１１０が形成されるシートバルブ１００と、シール面１１０に対して（ｙ軸方向に）接近および離反する方向に移動して流路（連通路１２０）を開閉する弁体（プランジャ２０）と、弁体を移動させるための電磁力発生部（コイル７０）を備えたソレノイドバルブ１において、シール面１１０に当接する弁体の先端部２１の半径をＤｍｍ、この先端部２１に対向するシートバルブ１００の流体力を制御するための有効シート角をθ、シール面１１０の半径をＤ'ｍｍとしたとき、θ＝４０．１／Ｄ かつ Ｄ'＝Ｄ＋０．１ｍｍ であることとした。

これにより、ソレノイドバルブ１の開度に対する流体力の変化の略線形領域を拡大し、制御性を向上させることができる。また、面接触に近い形で接触可能であるため、閉弁時のシール性が向上し、バネ６０の付勢力をさほど大きくせずともシール面１１０と先端部２１間のシール性を確保可能となる。よって、コイル７０の励磁力を小さく設け、弁の大型化を回避できる。

また、シール面１１０の加工時には、バルブシート１００のｙ軸正方向端部をあらかじめ荒加工した後、球体を押し付けてシール面１１０を形成することが可能となる。これにより、従来のような線接触を確保するようにシール面１１０に精密加工を施さずとも精度が向上し、シール性確保のために高精度加工を施す必要がない。

（２）下流側が拡開したシール面１１０が形成されるシートバルブ１００と、シール面１１０に対して（ｙ軸方向に）接近および離反する方向に移動して流路（連通路１２０）を開閉する弁体（プランジャ２０）と、弁体を移動させるための電磁力発生部（コイル７０）を備えたソレノイドバルブ１において、シール面１１０の受圧径がシートバルブ１００における最小径（開口部１１１の径ｄ）であることとした。

これにより、上記（１）と同様の作用効果を得ることができる。

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例１に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

閉弁時における本願ソレノイドバルブのｙ軸方向断面図である。 開弁時における本願ソレノイドバルブのｙ軸方向断面図である。 本願の開弁時におけるシール面付近の詳細を示す図である。 図３の拡大図である。 シール面と先端部の曲率を示す図である。 シール面と先端部の曲率に対応した開弁度と流体力の関係を示す図である。 従来例の開弁時におけるシール面付近の詳細を示す図である。 図７の拡大図である。 従来例と本願における開弁度と流体力の関係を示す図である。

符号の説明

１ ソレノイドバルブ
２ ハウジング
２ａ 弁保持孔
１０ バルブボディ
１１ 軸方向孔
１２ 径方向孔
２０ プランジャ
２１ 先端部
２２ シリンダ
３０ 固定コア
４０ アーマチュア
５０ フィルタ
６０ バネ
７０ コイル
８０ ケーシング
１００ シートバルブ
１００ シート部
１００ バルブシート
１１０ シール面
１１１ 開口部
１２０ 連通路

Claims (2)

1. 下流側が拡開したシール面が形成されるシート部と、
   前記シール面に対して接近および離反する方向に移動して流路を開閉する弁体と、
   前記弁体を移動させるための電磁力発生部を備えたソレノイドバルブにおいて、
   前記シール面に当接する前記弁体の先端部の半径をＤｍｍ、この先端部に対向する前記シート部の流体力を制御するための有効シート角をθ、前記シール面の半径をＤ'ｍｍとしたとき、
   θ＝４０．１／Ｄ かつ Ｄ'＝Ｄ＋０．１ｍｍ
   であることを特徴とするソレノイドバルブ。
2. 下流側が拡開したシール面が形成されるシート部と、
   前記シール面に対して接近および離反する方向に移動して流路を開閉する弁体と、
   前記弁体を移動させるための電磁力発生部を備えたソレノイドバルブにおいて、
   前記シール面の受圧径が前記シート部における最小径であること
   を特徴とするソレノイドバルブ。

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