JP2009085306A - 調圧バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】往復動するプランジャに側圧が生じ難くし、かつ、長期間安定した特性とすること。
【解決手段】プランジャで駆動されるスプールに取付ける側のスプール側端部及びその反対側の反スプール側端部を中間位置の直径よりも大きくした略鼓状のコイルスプリング８は、コイルスプリング８の長さ方向の素線の断面を結ぶ線が、双曲線方程式に従った形状になるものであるから、コイルスプリング８の長さ方向に加わる圧縮力は、中央内側方向に変化し、コイルスプリング８が圧縮膨張するとき、少なくとも、コイルスプリング８がその内外の他の構成部材に接触することがなくなり、コイルスプリング８の特性が常に安定し、長期間安定した特性で調圧バルブが作動する。
【選択図】図２

Description

本発明は、リニアソレノイドバルブ等のバルブを開閉制御する調圧バルブの構造に関するものである。

従来の調圧バルブに関する技術として、特許文献１が公知である。
特許文献１は、入口流路が開放された場合は入口流路の油圧がボールの表面の所定領域に略均等に作用するが、電磁コイルが非通電状態になった場合はボールがコイルスプリングの弾性力によりそのまま構造体に押し付けられる。このため、常時ボールの同一箇所と構造体とが当接することになり、ボールに局所的な摩耗や変形が生じる。その結果、構造体とボールとによって形成されるシール面のシール性が低下したり、ボールの耐久性が低下したりする可能性があった。
そこで、流路を有する構造体と、この構造体に当接または離間して前記流路を開閉するボールと備えた油圧シール構造において、前記ボールを回転させる回転力付与機構を備え、回転力付与機構によりボールが回転されることにより、構造体に当接するボールの当接箇所が変化してボールの局所的な摩耗や変形が抑制されるものである。
特開平１０−２２０５９８

このように、特許文献１の技術は、回転力付与機構によりボールが回転されることにより、構造体に当接するボールの当接箇所が変化してボールの局所的な摩耗や変形を抑制するものである。
しかし、回転力付与機構によりボールが回転されることにより、ボールの局所的な摩耗や変形を抑制できることになるが、現実には、前記ボールと前記コイルスプリングの間にプランジャが存在し、そのプランジャに弾性力を付与するコイルスプリングに傾きが生じていると、前記プランジャに側圧を付与することになり、そのベクトル力によって前記ボールの中心を押圧するシャフトの中心軸がずれ、前記ボールの回転を止めたり、前記ボールに傷を付ける可能性がある。

前記プランジャがスプールバルブを直接往復動させる場合であっても、前記プランジャに側圧を付与するコイルスプリングの傾きは、そのベクトル力によってスリーブの開閉するバルブ側ポート及びバルブ側ポートを開閉するスプールを損傷させる可能性がある。
また、プランジャを備えた電磁部を有さない調圧バルブにおいても、コイルスプリングに傾きが生じていると、バルブに側圧を付与することになり、バルブ孔に摩擦が発生する可能性が高い。
このような、前記ボールの回転を止めたり、前記ボールに傷を付けたり、バルブ孔を損傷したり、スプールを損傷させることがなくても、少なくとも、前記コイルスプリングがその内外の構成部材と接触すると、前記コイルスプリングの弾性係数が変化し、長期間安定した特性で調圧バルブが作動しない状態が生ずる可能性もある。

そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、コイルスプリングとの接触部材に側圧が生じ難くし、かつ、長期間安定した特性の調圧バルブの提供を目的とするものである。

請求項１にかかる調圧バルブは、特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングを有し、外部からの指示により流路を開閉制御する調圧バルブにおいて、前記コイルスプリングは、複数回巻回したもので、かつ、その両端間の前記コイルスプリングの直径よりも大きくした略鼓状としたものである。
ここで、特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングを有し、外部からの指示により流路を開閉制御する調圧バルブの全体構成は、例えば、バルブ側ポートを形成したスリーブ及び前記バルブ側ポートを開閉するスプールと、前記スプールを駆動するプランジャと、前記プランジャを電磁力で駆動するコイルと、前記プランジャに対して特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングとを具備する構成、即ち、電磁力でスプールバルブを開閉する基本的構成を有するものとすることもできるが、格別、スプールバルブに特定されるものではなく、特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングを有し、外部からの指示により流路を開閉制御するものであればよい。
また、前記コイルスプリングは、複数回巻回したもので、かつ、その素線の断面形状が略円形、楕円形、長方形、正方形等を特定するものでもなく、コイル状に巻回したものであればよい。
そして、両端部は、例えば、前記スプールに取付ける側のスプール側端部及びその反対側の反スプール側端部をその中間の前記コイルスプリングの直径よりも大きくした略鼓状とは、前記コイルスプリングの長さ方向の素線の断面を結ぶ線が、双曲線方程式に従った形状になるものであればよい。

請求項２にかかる調圧バルブは、特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングを有し、外部からの指示により流路を開閉制御する調圧バルブにおいて、前記コイルスプリングは、複数回巻回したコイルスプリングであって、その一端部をその間の前記コイルスプリングの直径よりも大きくした略コーン状としたものである。
ここで、特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングを有し、外部からの指示により流路を開閉制御する調圧バルブの全体構成は、例えば、バルブ側ポートを形成したスリーブ及び前記バルブ側ポートを開閉するスプールと、前記スプールを駆動するプランジャと、前記プランジャを電磁力で駆動するコイルと、前記プランジャに対して特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングとを具備する構成、即ち、電磁力でスプールバルブを開閉する基本的構成を有するものとすることもできるが、格別、スプールバルブに特定されるものではなく、特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングを有し、外部からの指示により流路を開閉制御するものであればよい。
また、前記コイルスプリングは、複数回巻回したもので、かつ、その素線の断面形状が略円形、楕円形、長方形、正方形等を特定するものでもなく、コイル状に巻回したものであればよい。
そして、一端部は、例えば、前記プランジャで駆動されるスプールに取付ける側のスプール側端部及びその反対側の反スプール側端部をその他の前記コイルスプリングの直径よりも大きくした略コーン状とは、前記コイルスプリングの長さ方向の素線の断面を結ぶ線が、両側が線対照で指数関数方程式に従った形状になるものであればよい。

請求項３にかかる前記特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングを有し、外部からの指示により流路を開閉制御する調圧バルブは、往復動するプランジャを電磁力で駆動するコイルと、前記プランジャに対して特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングを具備する流路を開閉制御する調圧バルブとしたものである。
ここで、外部からの指示をコイルによる電磁力と特定し、それによってプランジャを駆動するものである。

請求項４にかかる調圧バルブは、バルブ側ポートを形成したスリーブ及び前記バルブ側ポートを開閉するスプールと、前記スプールを駆動するプランジャと、前記プランジャを電磁力で駆動するコイルと、前記スプールに対して特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングとで構成されるものである。

請求項１にかかる調圧バルブのコイルスプリングは、複数回巻回したコイルスプリングであって、その両端部をその間の前記コイルスプリングの直径よりも大きくした略鼓状としたものである。その両端部をその中間の前記コイルスプリングの直径よりも大きくした略鼓状とは、前記コイルスプリングの長さ方向の素線の断面を結ぶ線が、双曲線方程式に従った形状になるものであるから、前記コイルスプリングの長さ方向に加わる圧縮力は、中央内側方向に変化し、前記コイルスプリングが圧縮膨張するとき、少なくとも、前記コイルスプリングがその内外の他の構成部材に接触することがなくなり、コイルスプリングの特性が常に安定し、長期間安定した特性で調圧バルブが作動できる。また、前記コイルスプリングの長さ方向に圧縮力が加わっても、前記コイルスプリングの長さ方向に対する直角方向の変位が、その中心方向に発生し、互いに相殺するから、前記スプールに側圧を付与することがない。よって、長期間安定した特性で調圧バルブが作動する。

請求項２にかかる調圧バルブのコイルスプリングは、複数回巻回したコイルスプリングであって、その一端部を前記コイルスプリングの直径よりも大きくした略コーン状としたものである。その一端部をその他の前記コイルスプリングの直径よりも大きくした略コーン状とは、前記コイルスプリングの長さ方向の素線の断面を結ぶ線が、前記コイルスプリングの長さ方向に対称で、指数関数方程式に従った形状になるものであるから、前記コイルスプリングの長さ方向に加わる圧縮力は、中央軸方向に変化し、前記コイルスプリングが圧縮膨張するとき、少なくとも、前記コイルスプリングがその内外の他の構成部材に接触することがないから、コイルスプリングの特性が常に安定し、長期間安定した特性で調圧バルブが作動する。また、前記コイルスプリングの長さ方向に圧縮力が加わっても、前記コイルスプリングの長さ方向に対する直角方向の変位が、その中心方向に発生し、互いに相殺するから、前記スプールに側圧を付与することがない。よって、長期間安定した特性で調圧バルブが作動する。

請求項３にかかる調圧バルブは、往復動するプランジャを電磁力で駆動するコイルと、前記プランジャに対して特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングを具備する流路を開閉制御する調圧バルブとしたものであるから、請求項１または請求項２に記載の効果に加えて、線形動作することができる。当然、特性に経年変化による疲れの影響が生じず、その寿命を長くすることができる。

請求項４にかかる調圧バルブは、バルブ側ポートを形成したスリーブ及び前記バルブ側ポートを開閉するスプールと、前記スプールを駆動するプランジャと、前記プランジャを電磁力で駆動するコイルと、前記プランジャに対して特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングとを具備するものであるから、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の効果に加えて、スプールの長さの影響力が解消され、特性が長期間安定する特性となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、図中、実施の形態において、同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここでは重複する説明を省略する。
［実施の形態１］

図１は本発明の実施の形態１にかかる調圧バルブの断面図であり、図２は本発明の実施の形態１にかかる調圧バルブの要部拡大断面図である。また、図３は本発明の実施の形態１にかかる調圧バルブのコイルスプリングの要部拡大正面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。そして、図４は本発明の実施の形態１との比較を行う従来例にかかる調圧バルブの要部拡大断面図である。図５は本発明の実施の形態１と従来例にかかる調圧バルブの特性図である。

図１において、本実施の形態のリニアソレノイドバルブ１００からなる調圧バルブは、例えば、自動変速機の油圧回路に配設される。図示されない油圧回路のオイルポンプから吐出された油圧は、図示されないプライマリレギュレータバルブによって調圧されてライン圧になり、そのライン圧がリニアソレノイドバルブ１００に供給される。
このリニアソレノイドバルブ１００は、電流に基づいて作動し、電流に対応する油圧を図示されない摩擦係合要素のアクチュエータである油圧サーボ機構に供給される。また、ソレノイド部１２０はソレノイド駆動部を構成し、バルブ部１４０はソレノイド部１２０を駆動することによって作動させられるバルブを構成する。

ソレノイド部１２０は、コイルアッセンブリ１２１、コイルアッセンブリ１２１に対して進退自在に配設されたプランジャ１２２、コイルアッセンブリ１２１を包囲して配設された外側ヨーク１２３及び前記コイルアッセンブリ１２１のコイル１２４に電流を供給するためのターミナルを有している。また、コイルアッセンブリ１２１は、ボビン１２５に巻線１２６を巻回することによって形成されたコイル１２４の径方向の内方において、コイル１２４に隣接させて、コイル１２４の所定の箇所、本実施の形態においては前端（図において左端）の近傍より後方（図において右方）に延在させて配設された第２のヨーク筒状のエンド部１２７、コイル１２４の所定の箇所、本実施の形態においては前端の近傍より前方（図において左方）に配設された第１のヨークとしての環状のエンド部１２６、及びそれらのエンド部１２６、１２７間に配設された磁気抵抗部として形成された筒状の磁気遮蔽部１２８を備え、ボビン１２５とエンド部１２６、１２７及び磁気遮蔽部１２８とは、溶接、ロー付け、焼結接合、接着等によって一体的に組み付けられる。

コイルアッセンブリ１２１は、ターミナルの部分を除いて円筒状に形成され、コイルアッセンブリ１２１内（エンド部１２６、１２７及び磁気遮蔽部１２８の径方向の内方）には、軸方向において同じ径を有する中空部１２９が形成され、中空部１２９にプランジャ１２２が進退自在に、かつ、摺動自在に嵌入されている。したがって、プランジャ１２２は、中空部１２９に嵌入された状態でコイルアッセンブリ１２１によって支持されている。また、外側ヨーク１２３は、有底の筒状体からなり、筒状部及び円形の形状を有する底部を備え、深絞り、冷間鍛造等の塑性金属加工によって一体に形成されている。筒状部の前端にかしめ部が形成され、外側ヨーク１２３内にコイルアッセンブリ１２１を嵌入し、バルブ部１４０のスリーブ１５０をセットした後、かしめ部とスリーブ１５０の後端に形成されたフランジ部１３０とをかしめて、ソレノイド部１２０及びバルブ部１４０が一体的に組み付けられている。

プランジャ１２２は、外周面が軸方向において同じ径を有し、軸方向においてコイル１２４より長く形成されている。そして、プランジャ１２２において、前端面（図において左端面）の中央に、バルブ部１４０のスプール１６０の後端に形成されたプランジャ当接部１６１が当接させられ、後端面（図において右端面）には、前記底部から突出させて形成された当接部１３０が当接させられる。このように、底部に当接部１３０が形成され、かつ、当接部１３０の表面に非磁性体から成る外層が形成されるので、プランジャ１２２が外側ヨーク１２３に当接した状態において、プランジャ１２２と当接部１３０との間に磁界が生じるのを抑制できる。

バルブ部１４０は、スリーブ１５０、そのスリーブ１５０に対して進退自在に嵌入されたスプール１６０、スリーブ１５０の前端にねじ止めされ、スプール１６０がスリーブ１５０から抜け出すのを防止する抜止め用のエンドプレート１５１、エンドプレート１５１とスプール１６０の前端との間に配設され、スプール１６０をソレノイド部１２０側に向けて所定のスプリング荷重で付勢する付勢部材としてのコイルスプリング８を有している。

スプール１６０は、前端に形成され、コイルスプリング８の後端を収容する収容部１６２ａを備えた中径のランド１６２、ランド１６２の後方に隣接させて形成された小径のグルーブ部１６３、グルーブ部１６３の後方に隣接させて形成された大径のランド１６４、ランド１６４の後方に隣接させて形成された小径のグルーブ部１６５、グルーブ部１６５の後方に隣接させて形成された大径のランド１６６、ランド１６６の後方に隣接させて形成された小径のグルーブ部１６７、及びグルーブ部１６７の後方に隣接させて形成されたプランジャ当接部１６１を有している。

グルーブ部１６７とプランジャ当接部１６１との間に環状の溝が形成され、その溝には弾性体からなる環状の薄板としてのダイヤフラム１６８の内周縁が取り付けられ、ダイヤフラム１６８の外周縁はフランジ部１３１とエンド部１２６との間に挟持されている。ダイヤフラム１６８は、スリーブ１５０内の空間と中空部１２９とを区画し、スリーブ１５０内に発生した鉄粉等が中空部１２９に進入するのを防止する。

スリーブ１５０は、図示しないプライマリレギュレータバルブによって調整されたライン圧が入力圧として供給される入力ポートＰ１、油圧サーボと接続され、出力圧を油圧サーボに対して出力するための出力ポートＰ２、密閉されたフィードバックポートＰ３、入力圧をドレーンとするドレーンポートＰ４、スリーブ１５０とランド１６２との間隙を抜けて流れた油をドレーンとするドレーンポートＰ５、及びスリーブ１５０とランド１６６との間隙を抜けて流れた油をドレーンとするドレーンポートＰ６を備え、フィードバックポートＰ３は、図示されないバルブボディとスリーブ１５０との間に形成されたフィードバック油路を介して出力ポートＰ２と連通させられ、出力圧がフィードバック圧として供給され、ランド７４、７６の面積差に対応するフィードバック力を発生させ、そのフィードバック力でスプール１６０を後方に付勢している。

したがって、スプール１６０は、コイル１２４に電流を供給したときにプランジャ１２２に発生させられる推力、コイルスプリング８のスプリング荷重及びフィードバック力を受け、プランジャ当接部１６１をプランジャ１２２に当接させた状態で、プランジャ１２２と一体的に進退する。なお、本実施の形態においては、プランジャ当接部１６１がプランジャ１２２に当接させられるようになっているが、プランジャ１２２とスプール１６０との間に、所定の長さを有するシャフトを配設することもできる。

次に、本実施の形態で説明したリニアソレノイドバルブ１００の全体動作について説明する。
コイル１２４が非通電状態にされるプランジャ１２２の初期位置において、後端面が当接部１３０と当接させられ、入力ポートＰ１と出力ポートＰ２とは遮断されている。そして、ターミナルを介してコイル１２４に電流が供給されると、磁界が生じるが、ボビン１２５及び磁気遮蔽部１２８が非磁性体で形成されているので、ボビン１２５及び磁気遮蔽部１２８を迂回し、外側ヨーク１２３からエンド部１２７、プランジャ１２２及びエンド部１２６を通って外側ヨーク１２３に戻る磁路が形成され、これに伴って、その磁路におけるエンド部１２６とプランジャ１２２のとの間に吸引力が発生する。

そして、コイル１２４がプランジャ１２２を所定の吸引力で吸引し、プランジャ１２２に推力を発生させる結果、推力はスプール１６０に伝達され、バルブ部１４０が作動させられ、スプール１６０を前進（図において左方向に移動）させる。この場合、プランジャ１２２のストロークに対応させて、スプール１６０がコイルスプリング８によるスプリング荷重及びフィードバック力に抗してプランジャ１２２と一体に前進させられ、入力ポートＰ１と出力ポートＰ２との間に隙間が形成され、入力ポートＰ１を介して供給された油が、その隙間を介してスリーブ１５０とグルーブ部１６５との間の空間に進入し、その後、出力ポートＰ２から出力される。
このようにして、コイル１２４に流れる電流によって、プランジャ１２２がスプリング２００によって付勢されているスプール１６０が移動し、入力ポートＰ１乃至入力ポートＰ６を開閉する。

次に、図１に示す本実施の形態の調圧バルブで使用しているコイルスプリング８について詳述する。
図２及び図３において、図１に示す本実施の形態で使用のコイルスプリング８の全長はＬの右巻きのコイルばねであり、中央の線間隙間ａである有効巻き部Ａと両端の線間隙間ｂの添え巻き部Ｂから構成されている。有効巻き部Ａの線間隙間ａは、一定とし、添え巻き部Ｂの線間隙間ｂは巻き端から中央に行くにつれて次第に増加させている。コイルスプリング８の材質は公知の材料が使用されている。両端の座面８Ａ，８Ｂは研削加工により平面加工されている。
コイルスプリング８の長さ方向の縦断面図に示すように、有効巻き部Ａでは、素線自体の断面積であるが、添え巻き部Ｂにおいては巻端が平坦に切削加工されているため素線の断面は、素線の断面積より小さくなっている。

コイルスプリング８の両端は、そのコイル径が大きく、最大径φMAXとなっているが、線間隙間ａである有効巻き部Ａの中央では、そのコイル径が最小で、最小径φMINとなっている。即ち、スプール１６０としてのランド１６２に取付ける側のスプール側端部及びその反対側の反スプール側端部をその間のコイルスプリング８の直径よりも大きくした略鼓状としている。ここで、略鼓状とは、コイルスプリング８の長さ方向の素線の断面を結ぶ線が、双曲線方程式に従った形状になるものである。
なお、ここでコイルスプリング８は、複数回巻回したものであり、その素線の断面形状が略円形、楕円形、長方形、正方形等を特定されるものでもなく、コイル状に巻回したものであればよい。

コイルスプリング８は、通電状態では、スプール１６０を図１の左方向に移動させているから、圧縮された状態にある。ところが、通電の遮断によってコイル１２４の磁界がなくなると、スプール１６０がプランジャ１２２側に移動し、コイルスプリング８は膨張される。圧縮の際に、コイルスプリング８はその中央が内側に彎曲しているから、その漸近線で形成される角度が小さくなる。即ち、コイルスプリング８には、その中心軸側に彎曲しており、中心軸側に変化しようとする外力が生じても、全体で相殺され、中心軸方向のみの変位となる。なお、スリーブ１５０の貫通孔７ｂは、スリーブ１５０の円筒形状の嵌合孔７ａの内外を均一状態とするものである。

特に、コイルスプリング８は、その中心軸に対して直角方向の、中心軸から離れる特定方向の外に向く力が発生しないから、使用によってコイルスプリング８の外側がスリーブ１５０の円筒形状の嵌合孔７ａの内壁に接触することがない。
そして、コイルスプリング８の内側においても、全体的にコイルスプリング８が蛇行しないから、その内側もガイド１６２ａに接触することがない。

このように、コイルスプリング８の長さ方向の素線の断面を結ぶ線（外形線でもよい）が、双曲線方程式に従った形状になるものであるから、コイルスプリング８の長さ方向に加わる圧縮力は、中央内側方向にのみ変化し、コイルスプリング８が圧縮膨張するとき、少なくとも、コイルスプリング８がスリーブ１５０の嵌合孔７ａの内壁、スプール１６０のガイド１６２ａ等のような他の構成部材に接触することがなくなり、コイルスプリング８の特性が常に安定し、長期間安定した特性で調圧バルブが作動できる。また、コイルスプリング８の長さ方向に圧縮力が加わっても、コイルスプリング８の長さ方向に対する直角方向の変位が、その中心方向に発生し、互いに相殺するから、スプール１６０に側圧を付与することがない。よって、長期間安定した特性で調圧バルブが作動する。
[比較例１]

図１に示す構造の調圧バルブにおいて、コイルスプリング８のみ従来の均一コイル径のコイルスプリング８０に変えて耐久試験を行った。即ち、コイルスプリング８０は均一コイル径で巻回したものであり、スプール１６０とエンドプレート１５１との取り付けは、コイルスプリング８の寸法と一致させている。
ここで資料１と資料２はコイルの巻き数及び素線の太さを変更したものである。
この比較結果を図５に示す。なお、縦軸及び横軸の単位は、従来例と本発明の実施の形態とで相違するものではない。
ここで、従来例では、資料１及び資料２と共に、長期間使用していると時間の経過と共に特性値が低下した。
これに対して、本発明の実施の形態では、従来例で示した資料１及び資料２を長期間使用していて時間の経過と共に特性値が低下した時点の特性値を見ても、殆ど特性の劣化が生じなかった。
［実施の形態２］

図６は本発明の実施の形態２にかかる調圧バルブのコイルスプリングの要部拡大正面図である。
図１に示す構造の調圧バルブのコイルスプリング８のみコイルスプリング３８に変更した。
図６において、コイルスプリング３８の全長はＬで、右巻きのコイルばねであり、線間隙間ａで全長Ｌの有効巻き部が構成されている。コイルスプリング８の材質は公知の材料が使用できる。両端の座面３８Ａ，３８Ｂは研削加工により平面加工されている。しかし、コイルスプリング３８の軸方向の断面は、端部においては巻端が平坦に切削加工されているため素線の断面は、素線の断面積より小さくなっている。

コイルスプリング３８の一端は、そのコイル径が大きく、最大径φMAXとなっているが、線間隙間ａである有効巻き部Ａの他端では、そのコイル径が最小で、最小径φMINとなっている。即ち、スプール１６０に取付ける側のスプール側端部またはその反対側の反スプール側端部を一端のコイルスプリング３８の最大径φMAXよりも小さくした略コーン状としている。ここで、略コーン状とは、コイルスプリング３８の長さ方向の素線の断面を結ぶ線が、両側が線対称で、かつ、両側が指数関数方程式に従った形状になるものである。なお、ここでコイルスプリング３８は、複数回巻回したものであり、その素線の断面形状が略円形、楕円形、長方形、正方形等を特定されるものでもなく、コイル状に巻回したものであればよい。

このコイルスプリング３８は、非通電状態では、スプール１６０を図１の右方向に移動させているから、伸びた状態にある。ところが、通電によるコイル１２４の磁界の強さによって、スプール１６０が円筒形状のコイル１２４側に吸引され、コイルスプリング３８は圧縮される。この圧縮の際には、コイルスプリング３８はその一端が内側に彎曲しているから、その彎曲度合いが弱くなる。即ち、コイルスプリング３８には、その中心軸側に彎曲しており、中心軸側に変化しようとする外力が生じても、全体で相殺され、中心軸方向のみの変位となる。

特に、コイルスプリング３８は、その中心軸に対して直角方向の、中心軸から離れる特定方向の外に向く力が発生しないから、使用によってコイルスプリング３８が円筒形状のスリーブ１５０の嵌合孔７ａの内壁に接触することがない。
そして、コイルスプリング３８の内側においても、全体的にコイルスプリング３８が蛇行しないから、その内側もガイド１６２ａに接触することがない。

以上のように、上記実施の形態１の調圧バルブは、往復動するプランジャ１２２で駆動されるスプール１６０を電磁力で駆動するコイル１２４と、スプール１６０に対して特定方向の弾性力を付与するコイルスプリング８を具備する流路を開閉制御する調圧バルブとして、入力ポートＰ１乃至入力ポートＰ６を形成したスリーブ１５０及び入力ポートＰ１乃至入力ポートＰ６を開閉するスプール１６０と、スプール１６０を駆動するプランジャ１２２と、プランジャ１２２を電磁力で駆動するコイル１２４と、プランジャ１２２に対して特定方向の弾性力を付与するコイルスプリング８とを具備するものである。また、コイルスプリング８は、複数回巻回したものであって、プランジャ１２２で駆動されるスプール１６０に取付ける側のスプール側端部及びその反対側の反スプール側端部をその間のコイルスプリング８の直径よりも大きくした略鼓状としたものである。

したがって、このプランジャ１２２で駆動されるスプール１６０に取付ける側のスプール側端部及びその反対側の反スプール側端部をその間のコイルスプリング８の直径よりも大きくした略鼓状とは、コイルスプリング８の長さ方向の素線の断面を結ぶ線が、双曲線方程式に従った形状になるものであるから、コイルスプリング８の長さ方向に加わる圧縮力は、中央内側方向に変化し、コイルスプリング８が圧縮膨張するとき、少なくとも、コイルスプリング８がその内外の他の構成部材に接触することがないから、コイルスプリング８の特性が常に安定し、長期間安定した特性で調圧バルブが作動する。また、コイルスプリング８の長さ方向に圧縮力が加わっても、コイルスプリング８の長さ方向に対する直角方向の変位が、その中心方向に発生し、互いに相殺するから、スプール１６０に側圧を付与することがない。よって、長期間安定した特性で調圧バルブが作動する。

特に、スリーブ１５０の内部には、コイルスプリング８の外形よりも若干径の大きい嵌合孔７ａが穿設されており、そこにコイルスプリング８が配設されているが、コイルスプリング８の長さ方向に加わる圧縮力は、中央内側方向のみに変化し、コイルスプリング８が圧縮膨張するときでも、使用によってコイルスプリング８の半径方向の特定されたベクトル力が生じないから、コイルスプリング８がスリーブ１５０の円筒形状の嵌合孔７ａの内壁に接触することがない。また、コイルスプリング８がスプール１６０のガイド１６２ａにも接触することがない。

また、上記実施の形態２の調圧バルブは、入力ポートＰ１乃至入力ポートＰ６を開閉する。を形成したスプール１６０及び入力ポートＰ１乃至入力ポートＰ６を開閉するスプール１６０と、スプール１６０を駆動するプランジャ１２２と、プランジャ１２２を電磁力で駆動するコイル１２４と、スプール１６０に対して特定方向の弾性力を付与するコイルスプリング３８とを具備し、コイルスプリング３８は、複数回巻回したものであって、スプール１６０に取付ける側のスプール側端部またはその反対側の反スプール側端部をその間のコイルスプリング３８の直径よりも大きくした略コーン状としたものである。

したがって、このプランジャ１２２に取付ける側のスプール側端部またはその反対側の反スプール側端部をその間のコイルスプリング３８の直径よりも大きくした略コーン状とは、コイルスプリング３８の長さ方向の素線の断面を結ぶ線が、コイルスプリング３８の長さ方向に対称で、指数関数方程式に従った形状になるものであるから、コイルスプリング３８の長さ方向に加わる圧縮力は、中央軸方向に変化し、コイルスプリング３８が圧縮膨張するとき、少なくとも、コイルスプリング３８がその内外の他の構成部材に接触することがないから、コイルスプリング３８の特性が常に安定し、長期間安定した特性で調圧バルブが作動する。また、コイルスプリング３８の長さ方向に圧縮力が加わっても、コイルスプリング３８の長さ方向に対する直角方向の変位が、その中心方向に発生し、互いに相殺するから、スプール１６０に側圧を付与することがない。よって、長期間安定した特性で調圧バルブが作動する。

上記実施の形態２の調圧バルブにおいても、スリーブ１５０の内部には、コイルスプリング３８の外形よりも若干径の大きい嵌合孔７ａが穿設されており、そこにコイルスプリング３８が配設されているが、コイルスプリング３８の長さ方向に加わる圧縮力は、中央内側方向のみに変化し、コイルスプリング３８が圧縮膨張するときでも、使用によってコイルスプリング３８の半径方向の特定されたベクトル力が生じないから、コイルスプリング３８がスリーブ１５０の円筒形状の嵌合孔７ａの内壁に接触することがない。また、コイルスプリング３８がスプール１６０のガイド１６２ａにも接触することがない。
なお、略コーン状のコイルスプリング３８は、プランジャ１２２で駆動されるスプール１６０に取付ける側のプスプール側端部またはその反対側の反スプール側端部の何れを最大径φMAXとしても論理的には同じである。しかし、組み付けを行う際にその方向性により効率的であるか否かが決まるものもある。

上記実施の形態１と実施の形態２の調圧バルブのコイルスプリング８とコイルスプリング３８とを比較すると、図示したコイルスプリング８とコイルスプリング３８は、拡大表示されているものの、実際の現場では、最大径φMAXと最小径φMINの区別がされ難くなる。しかし、略鼓状のように両側に最大径φMAXを形成したものでは、略コーン状と違い、方向性がなくなり、何れをスプール１６０のガイド１６２ａ側に嵌め込んでもよいから、作業性がよくなる。

なお、本発明を実施する場合のコイルスプリング８及びコイルスプリング３８は、その巻回方向及び素線の端面形状を問うものではない。また、コイルスプリング８及びコイルスプリング３８の始端から終端までが、均一巻きであるか、図３に示すように有効巻き部Ａの線間隙間ａよりも間隔が狭い添え巻き部Ｂを有するものであっても、添え巻き部Ｂの巻回数が単数であっても、複数であっても、それらによって影響を受けるものではない。

また、上記実施の形態の調圧バルブでは、往復動するプランジャ１２２を電磁力で駆動するコイル１２４と、プランジャ１２２に対して特定方向の弾性力を付与するコイルスプリング８を具備する流路を開閉制御するリニアソレノイドバルブ１００としたものであるが、本発明を実施する場合には、特定方向の弾性力を付与するコイルスプリング８を有し、外部からの機械的、電気的、流体的指示により流路を開閉制御する調圧バルブとすることができる。
特に、往復動するプランジャ１２２を電磁力で駆動するコイル１２４と、プランジャ１２４に対して特定方向の弾性力を付与するコイルスプリング８を具備する流路を開閉制御する調圧バルブとしたものでは、特に、線形動作することができ、特性に経年変化による疲れの影響が生じず、その寿命を長くすることができる。しかし、一般的にも、特性に経年変化による疲れの影響が生じず、その寿命を長くすることができる。

そして、複数回巻回したコイルスプリング８の両端部は、プランジャ１２２で駆動されるスプール１６０に取付ける側のスプール１６０側端部及びその反対側の反スプール側端部をその間のコイルスプリング８の直径よりも大きくした略鼓状としたもの、また、プランジャ１２２で駆動されるスプール１６０に取付ける側のスプール１６０側端部またはその反対側の反スプール側端部をその他のコイルスプリング８の直径よりも大きくした略コーン状としてなるものについて説明したが、本発明を実施する場合には、特に、プランジャ１２２で駆動されるスプール１６０に取付ける側のスプール１６０側端部及びその反対側の反スプール側端部に拘束されるものではなく、端部部材であればよい。

図１は本発明の実施の形態１にかかる調圧バルブの断面図である。 図２は本発明の実施の形態１にかかる調圧バルブの要部拡大断面図である。 図３は本発明の実施の形態１にかかる調圧バルブのコイルスプリングの要部拡大正面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。 図４は本発明の実施の形態１との比較を行う従来例にかかる調圧バルブの要部拡大断面図である。 図５は本発明の実施の形態１と従来例にかかる調圧バルブの特性図である。 図６は本発明の実施の形態２にかかる調圧バルブのコイルスプリングの要部拡大正面図である。

符号の説明

１２２ プランジャ
１５０ スリーブ
１６０ スプール
８，３８ コイルスプリング
８Ａ，８Ｂ 座面
φMAX 最大径
φMIN 最小径

Claims (4)

1. 特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングを有し、外部からの指示により流路を開閉制御する調圧バルブにおいて、
   前記コイルスプリングは、複数回巻回したもので、かつ、その両端部をその間の前記コイルスプリングの直径よりも大きくした略鼓状としてなることを特徴とする調圧バルブ。
2. 特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングを有し、外部からの指示により流路を開閉制御する調圧バルブにおいて、
   前記コイルスプリングは、複数回巻回したもので、かつ、前記その両端部の一方を前記コイルスプリングの直径よりも大きくした略コーン状としてなることを特徴とする調圧バルブ。
3. 前記特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングを有し、外部からの指示により流路を開閉制御する調圧バルブは、往復動するプランジャを電磁力で駆動するコイルと、前記プランジャに対して特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングを具備する流路を開閉制御する調圧バルブとしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の調圧バルブ。
4. 前記調圧バルブは、バルブ側ポートを形成したスリーブ及び前記バルブ側ポートを開閉するスプールと、前記スプールを駆動するプランジャと、前記プランジャを電磁力で駆動するコイルと、前記スプールに対して特定方向の弾性力を付与するコイルスプリングとを具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の調圧バルブ。

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