JP2009270635A

JP2009270635A - 弁

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Publication number: JP2009270635A
Application number: JP2008121909A
Authority: JP
Inventors: Giichi Namita; 義一波田
Original assignee: Shindengen Mechatronics Co Ltd
Current assignee: Shindengen Mechatronics Co Ltd
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2008-05-08
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2028-05-08
Also published as: JP5140805B2

Abstract

【課題】簡易な構成の弁を用いて、弁の閉状態において、流体の流れを的確に遮断するとともに、用途に応じて、容易に、ノーマルオープン型とノーマルクローズ型を構成できる。
【解決手段】シャフトと、シャフトを動作させる駆動体と、球状または半球状の第１の弁体と、円柱状で、かつ、外周に環状の溝が形成された第２の弁体と、第１の弁体と第２の弁体とを連結する連結部材とからなる弁体ユニットと、を備え、弁体ユニットは、第１の弁体は、流路の一部に当接して、流路の流体の流れを遮断可能に配置され、弁体ユニットは、第２の弁体をシャフトの一端と対向するように配置したとき、駆動体が非動作状態で、閉状態となり、駆動体が動作状態で、開状態となり、第１の弁体をシャフトの一端と対向するように配置したときに、駆動体が非動作状態で、開状態となり、駆動体が動作状態で、閉状態となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧制御等の流体圧力の制御を行うために用いられる弁に関する。

例えば、電子制御自動変速機のクラッチ油圧制御などにおいては、ソレノイドコイルへの通電量と制御圧が比例する、いわゆるリニアソレノイド弁が好適に利用されている。そして、このようなリニアソレノイド弁においては、少なくともソレノイドによる推力とソレノイドの推力に抗する抗力とを含む力の釣り合い（バランス）によってプランジャー及びプランジャーに固定されたロッドのストローク位置をコントロールする方式が好適に採用されている。このような従来技術に係るソレノイド弁について図１３を参照して説明する。図１３は、従来技術に係るソレノイド弁の模式的断面図である。

図１３において、従来技術に係るソレノイド弁２００は、ソレノイド部２００Ａと弁部２００Ｂとから構成される。ソレノイド部２００Ａにおいては、電磁力を利用してロッド２０１の駆動を行っている。ロッド２０１は弁部２００Ｂにおける弁スリーブ２０７の内部まで伸びる構成である。このロッド２０１は、ソレノイド部２００Ａ側の大径部２０１ａと、これに隣接する小径部２０１ｂと、これに隣接する最も先端側の大径部２０１ｃとを備えている。このような構成により、ロッド２０１の弁部２００Ｂ側は、大径部２０１ａ，２０１ｃが弁スリーブ２０７の内周面に摺動可能に構成されたスプール弁として機能する。

そして、ロッド２０１の先端側には、ロッド２０１を、ソレノイドの推力が作用する方向（図中左方向）に抗する方向（図中右側）に付勢するスプリング２０２が設けられている。また、弁部２００Ｂの先端には、スプリング２０２の端部を固定すると共に、スプリング２０２の位置を調整するアジャストスクリュ２０８が設けられている。

そして、弁スリーブ２０７には、先端側から順に、供給ポート２０４，制御ポート２０５，ドレンポート２０６が設けられ、また、アジャストスクリュ２０８にもドレンポート２０３が設けられている。入力側となる供給ポート２０４は、供給圧力Ｐｏの流体が供給される開口部であり、出力側となる制御ポート２０５は、出力側の流体圧力を制御圧力Ｐｃに制御するために、流体を出力側に供給する開口部である。ドレンポート２０３，２０６は、余分な流体Ｄｒを排出するための開口部である。

ところが、上記の通り、スプール弁は、スプールが弁スリーブの内周面を摺動する構成であるため、スプールが好適に摺動するためには、スプールの外周面と弁スリーブの内周面との間にクリアランスが必要となる。したがって、スプール弁の場合には、一般的に閉状態であってもクリアランスの部分から流体が流れてしまうという特性を有する。

こうした問題に対応して、供給ポートと制御ポートとの間に、図１１に示すようなステンレスまたは鋼材から作られたポペット弁５０を設けた弁が知られている（例えば、特許文献１参照。）

また、図１２に示すように、プランジャーＡｓｓｙ５６と、鋼材からなるシートベース５１と、弁部とソレノイド部とを連結する磁性材料からなるジョイント６１と、磁性材料からなるベースコア６６と接合する磁性材料からなるケース６４と、ケース内部に設けられたコイル６２と、プランジャーＡｓｓｙ５６が摺動するフィラーリング６３と、フィラーリング６３からの漏れを防止するＯリング６５とから構成されている。

また、プランジャーＡｓｓｙ５６は、磁性材料からなるプランジャー５５にカシメられて固定されたステンレス製のホルダ５３と、ホルダの先端部に溶接されたボール５２と、プランジャー５５を付勢するスプリング５４とから構成されたソレノイド弁が知られている。

このソレノイド弁は、コイルへの非通電状態では、ベースコア６６の端面に設けられたスプリング５４により、プランジャーＡｓｓｙ５６がシートベース５１に押しつけられ、ボール５２がシートベース５１に密着して、弁を閉状態とし、コイル６２への通電状態では、プランジャーＡｓｓｙ５６が、ベースコア６６に吸着され、これにより、ボール５２がシートベース５１から離れることにより、弁を開状態とする。
特開２００４−２５１４０４号公報

ところが、特許文献１に記載の技術においては、ポペット弁を精度よく作成する必要があり、製造コストが高く、しかも、ポペット弁を精度よく作成したとしても、弁内に装着したときに軸ずれを起こすと、流体が流れてしまうという状況を解決できないという問題があった。

また、図１２に示すソレノイド弁では、ボールをホルダの先端部に精度よく溶接することが難しく、ボールをホルダの先端部に精度よく溶接したとしても、プランジャーとの軸ずれや、ソレノイド弁内にプランジャーＡｓｓｙを装着したときの軸ずれで流体が流れてしまうという状況を解決できないという問題があった。

さらに、ソレノイド弁には、ソレノイドの非動作時に流路が開状態となっているノーマルオープン型と、流路が閉状態となっているノーマルクローズ型とがあるが、従来は、その目的に応じて、それぞれの型のソレノイド弁を別個に製造する必要があり、手間がかかるという問題もあった。

そこで、本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成の弁を用いて、弁の閉状態において、流体の流れを的確に遮断するとともに、用途に応じて、容易に、ノーマルオープン型とノーマルクローズ型を構成できる弁を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の事項を提案している。

（１）本発明は、シャフトと、前記シャフトを動作させる駆動体と、を有し、球状または半球状の第１の弁体と、円柱状で、かつ、外周に環状の溝が形成された第２の弁体と、前記第１の弁体と前記第２の弁体とを連結する連結部材とからなる弁体ユニットと、を有し、前記弁体ユニットは、前記第１の弁体と前記第２の弁体とが流路内に配置され、前記第１の弁体は、前記流路の一部に当接して、前記流路の流体の流れを遮断可能に配置され、前記弁体ユニットは、前記第２の弁体を前記シャフトの一端と対向するように配置したとき、前記駆動体が非動作状態において、前記流路内の流体の流れを遮断する閉状態となり、前記駆動体が動作状態において、前記流路内の流体の流れを確保する開状態となり、前記第１の弁体を前記シャフトの一端と対向するように配置したときに、前記駆動体が非動作状態において、前記流路内の流体の流れを確保する開状態となり、前記駆動体が動作状態において、前記流路内の流体の流れを遮断する閉状態となることを特徴とする弁を提案している。

この発明によれば、シャフトと、シャフトを動作させる駆動体と、を有し、球状または半球状の第１の弁体と、円柱状で、かつ、外周に環状の溝が形成された第２の弁体と、第１の弁体と第２の弁体とを連結する連結部材とからなる弁体ユニットと、を有し、弁体ユニットは、第１の弁体と第２の弁体とが流路内に配置され、第１の弁体は、流路の一部に当接して、流路の流体の流れを遮断可能に配置され、弁体ユニットは、第２の弁体をシャフトの一端と対向するように配置したとき、駆動体が非動作状態において、流路内の流体の流れを遮断する閉状態となり、駆動体が動作状態において、流路内の流体の流れを確保する開状態となる。また、第１の弁体をシャフトの一端と対向するように配置したときに、駆動体が非動作状態において、流路内の流体の流れを確保する開状態となり、駆動体が動作状態において、流路内の流体の流れを遮断する閉状態となる。したがって、弁体ユニットを流路となる部品群と組み合わせることによって、駆動体と結合するときに、第１の弁体あるいは第の弁体のどちらかをシャフトの一端と向きを合わせるだけで、簡単に、ノーマルオープンあるいはノーマルクローズの弁を構成することができる。

（２）本発明は、（１）の弁について、前記弁体ユニットは、前記連結部材の一端と前記第２の弁体とを連結する部分が、自在継ぎ手構造となっていることを特徴とする弁を提案している。

この発明によれば、弁体ユニットは、連結部材の一端と第２の弁体とを連結する部分が、自在継ぎ手構造となっている。したがって、連結部材が自在継ぎ手構造を有しているため、この自在継ぎ手構造により、第１の弁体は、第２の弁体の一端を支点にして、連結部材を介し、回転自在に動作することができる。

（３）本発明は、（１）または（２）の弁について、前記駆動体は、前記第２の弁体を前記シャフトの一端と対向するように配置したときに、前記第２の弁体を前記シャフトを介して、押圧することによって、前記弁体ユニットを前記第１の弁体側に摺動させ、さらに、前記弁体ユニットが、前記第１の弁体側に摺動するときに、前記第１の弁体と当接して、前記弁体ユニットに対して、前記第２の弁体側への付勢力を付与するスプリングを備えたことを特徴とする弁を提案している。

この発明によれば、駆動体は、第２の弁体をシャフトの一端と対向するように配置したときに、第２の弁体をシャフトを介して、押圧することによって、弁体ユニットを第１の弁体側に摺動させ、さらに、弁体ユニットが、第１の弁体側に摺動するときに、第１の弁体と当接して、弁体ユニットに対して、第２の弁体側への付勢力を付与するスプリングを備えている。したがって、駆動体が非動作状態のときに、第１の弁体が、駆動体が作用する方向に抗する第２の弁体側に付勢をするスプリングにより、球状または半球状からなるその円周部が、流路の一部に当接することから、駆動体の非動作状態に、流路を閉状態として、的確に流体の流れを遮断することができるノーマルクローズ型の弁を容易に構成することができる。

（４）本発明は、（１）または（２）の弁について、前記駆動体は、前記第１の弁体を前記シャフトの一端と対向するように配置したときに、前記第１の弁体を前記シャフトを介して、押圧することによって、前記弁体ユニットを前記第２の弁体側に摺動させ、さらに、前記弁体ユニットが、前記第２の弁体側に摺動するときに、前記第２の弁体と当接して、前記弁体ユニットに対して、前記第１の弁体側への付勢力を付与するスプリングを備えたことを特徴とする弁を提案している。

この発明によれば、駆動体は、第１の弁体をシャフトの一端と対向するように配置したときに、第１の弁体をシャフトを介して、押圧することによって、弁体ユニットを第２の弁体側に摺動させ、さらに、弁体ユニットが、第２の弁体側に摺動するときに、第２の弁体と当接して、弁体ユニットに対して、第１の弁体側への付勢力を付与するスプリングを備えている。したがって、駆動体が非動作状態のときに、第１の弁体は、駆動体が作用する方向と抗する方向に付勢をするスプリングにより、球状または半球状からなるその円周部が、流路の一部から外れることから、駆動体の非動作状態に、流路を開状態として、ノーマルオープン型の弁を容易に構成することができる。

（５）本発明は、（１）から（４）の弁について、前記流路は、前記第２の弁体側で縮径するとともに、前記第２の弁体側の流路の径が前記第１の弁体の径よりも小さく、かつ、前記第２の弁体の径よりも大きいことを特徴とする弁を提案している。

この発明によれば、流路は、第２の弁体側で縮径するとともに、第２の弁体側の流路の径が第１の弁体の径よりも小さく、かつ、第２の弁体の径よりも大きい。したがって、ノーマルオープンの場合には、駆動体が非動作状態のときに、第１の弁体が開状態となり、ノーマルクローズの場合には、駆動体が非動作状態のときに、球状または半球状からなる第１の弁体の円周部が流路の一部に当接して、流路を閉状態として、的確に流体の流れを遮断することとなる。

（６）本発明は、（５）の弁について、前記流路は、縮径している部位が漏斗状の傾斜曲面になっていることを特徴とする請求項５に記載の弁を提案している。

この発明によれば、流路は、縮径している部位が漏斗状の傾斜曲面になっていることから、流路が閉状態の場合に、球状または半球状からなる第１の弁体の円周部が漏斗状の傾斜曲面にしっかりと当接するため、的確に流体の流れを遮断することができる。

本発明によれば、連結部材が自在継ぎ手構造を有しているため、第１の弁体は、この自在継ぎ手を支点に、フレキシブルな動きが可能であり、例えば、弁体ユニットの軸ずれが生じても、流路の漏斗状の傾斜曲面にしっかりと当接できるという効果がある。

さらに、本発明の製造工程において、弁体ユニットを含めた流路一式までを組み立てたところで、駆動体のシャフトの一端と組み合わせる際に、第１の弁体と対向させるか、あるいは、第２の弁体と対向させるかを選択するだけで、ノーマルオープン型か、ノーマルクローズ型かを選択することができるという効果がある。

つまり、これは、弁として、予め、ノーマルオープン型か、ノーマルクローズ型かを最初の製造工程から、分けて制作する必要はなく、最終的に、駆動体と組みわせるときに、判断すればよく、したがって、組み立てラインや部品の段取り等の変更が不要となる。また、部品点数が少なくて済み、歩留りのよい、量産性のある弁を制作できるという効果がある。

以下、本発明の実施形態に係る弁について、図面を用いて詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組み合わせを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

＜第１の実施形態＞
図１および図２を用いて、本発明に係る第１の実施形態について説明する。
なお、本実施形態に係る弁は、例えば、ソレノイド等の駆動体が非動作状態である場合に、弁を閉状態とするものである。また、本実施形態では、弁ユニット２０が流路の一部を含む構成となっており、さらに、その流路の中に、第１の弁体２４と第２の弁体２９とが配置されているので、弁ユニット２０の装着方向を反対方向に変えると、第１の弁体２４と第２の弁体２９との方向に加えて、その流路の向きも変わることになる。そこで、弁ユニット２０の装着方向に応じて、その流路の構造と第１の弁体２４および第２の弁体２９の配置をノーマルオープン型とノーマルクローズ型になるようにしておけば、同じ弁ユニット２０が両方のタイプに共用できるようになる。

＜弁の構成＞
本実施形態に係る弁１００は、図１に示すように、匡体１０と弁ユニット２０とからなっている。また、匡体１０には、入力ポート１１と、出力ポート１２と、ジョイント１４とが設けられ、弁ユニット２０には、第１の流路２１と、第２の流路２２と、開口部２３と、開閉部材２７と、スプリング２８と、ホルダ２９とが設けられている。

弁ユニット２０は、第２の弁体２９をシャフトの一端と対向するように配置したとき、駆動体が非動作状態において、流路内の流体の流れを遮断する閉状態となり、駆動体が動作状態において、前記流路内の流体の流れを確保する開状態となる。

ここで、入力ポート１１は、供給圧力Ｐ_Ａの流体が供給される開口部であり、出力側となる出力ポート１２は、出力側の流体圧力を制御圧力Ｐ_Ｂに制御するために、流体を出力側に供給する開口部である。また、図示しないドレンポートは、余分な流体Ｄｒを排出するための開口部である。ジョイント１４は、弁１００とソレノイド等の駆動体を結合するための連結部材である。

なお、入力ポート１１から流入する流体は、例えば、図１に示すように、第１の弁体２４、第２の弁体２９に対して、逆方向に、かつ、均一に圧力をかけるように作用する結果、第１の弁体２４と第２の弁体２９とが互いに引っ張りあう構造となるため、大きな推力をもつ駆動体でなくとも、第１の弁体２４および第２の弁体２９をスムーズに流路上で、動かすことができる。

一方、第１の流路２１及び第２の流路２２には、先端側から順に、出力ポート１２、図示しないドレンポートおよび入力ポート１１が設けられている。第１の流路２１は、入力ポート１１に連結し、弁の中心部に所定の径を有する円柱状の流路を形成している。

また、段部からなる開口部２３が、匡体１０の内壁面と当接する面およびその対向面に設けられており、この段部からなる開口部２３の大きさは、入力ポート１１の径よりも大きくなっている。こうした開口部２３を弁ユニットに設けることにより、弁ユニットを匡体内部に組み付ける場合に、高い精度の位置決め作業を行わなくても、所望の弁を簡単に構成することができる。

また、第１の流路２１は、第１の流路２１よりも径の大きな円柱状の流路である第２の流路２２とともに漏斗状の傾斜曲面を形成し、出力ポート１２と連結されて構成されている。さらに、漏斗状の傾斜曲面には、図２に示すように、後述する第１の弁体２４の接線方向と略平行なテーパになっている。

スプリング２８は、後述する開閉部材２７の一部をなす第１の弁体２４に当接し、例えば、ソレノイド等の駆動体が作用する方向に抗する方向、すなわち、第２の弁体２９側に開閉部材２７を付勢する。

ホルダ２９は、第１の流路２１に配置され、一端に後述する開閉部材２７の一部をなす例えば、剛球体２６を保持する凹部を備え、他端が、例えば、ソレノイド等の駆動体と当接している。ジョイント１４は、弁１００とソレノイド等の駆動体を結合するための連結部材である。

開閉部材２７は、球状または半球状の第１の弁体２４と、円柱状で、かつ、外周に環状の溝が形成された第２の弁体２９と、第１の弁体２４と第２の弁体２９とを連結する連結部材２５とから構成されている。そもそも、第１の弁体２４、第２の弁体２９および連結部材２５は別部材であるため、簡易な構成をなし、しかも、開閉部材２７の作成において、高い精度を必要としない。

また、流路は、第２の弁体２９側で縮径し、かつ、第１の弁体２４よりも径が小さい漏斗状の傾斜曲面を形成している。したがって、流路が閉状態の場合に、球状または半球状からなる第１の弁体２４の円周部が漏斗状の傾斜曲面にしっかりと当接するため、的確に流体の流れを遮断することができる。

ここで、第１の弁体をなす第１の剛球体２４および第２の剛球体２６には、ベアリングボールを用いてもよい。第１の弁体をなす第１の剛球体２４および第２の剛球体２６をベアリングボールで構成すれば、低コストで弁体を構成できるとともに、剛球体の精度を高く維持することができる。

＜弁の動作＞
次に、図１を用いて、本実施形態に係る弁の動作について説明する。
まず、ソレノイド等の駆動体が、非動作状態である場合には、スプリング２８の付勢力により、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部に第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部が当接される。

ここで、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部は、第１の弁体をなす第１の剛球体２４の接線方向と略平行な形状となっているため、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部に第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部が十分に密着した状態になる。したがって、駆動体の非動作状態に、流路を閉状態とし、しかも、第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部と漏斗状の傾斜曲面をなすテーパがしっかりと密着して、高いシール効果を奏するため、的確に流体の流れを遮断することができる。

一方で、ソレノイド等の駆動体が、動作状態である場合には、開閉部材２７およびホルダ２９が直線移動し、第１の弁体をなす第１の剛球体２４が、漏斗状の傾斜曲面をなすテーパから離れることにより、流路を開状態とする。したがって、ソレノイド等の駆動体の駆動量を制御することで、出力ポート１２における流体圧力Ｐ_Ｂを制御することができる。

＜第２の実施形態＞
図３を用いて、本発明に係る第２の実施形態について説明する。
なお、本実施形態に係る弁は、例えば、ソレノイド等の駆動体が動作状態である場合に、弁を閉状態とするものである。

＜弁の構成＞
本実施形態に係る弁１１０は、図３に示すように、その主な構成は第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と異なる部分のみ、以下に、説明する。

弁ユニット２０は、第１の弁体をシャフトの一端と対向するように配置したときに、駆動体が非動作状態において、流路内の流体の流れを確保する開状態となり、駆動体が動作状態において、流路内の流体の流れを遮断する閉状態となる。

なお、この弁ユニット２０は、第１の実施形態のように、第２の弁体２９をシャフトの一端と対向するように配置したとき、駆動体が非動作状態において、流路内の流体の流れを遮断する閉状態となり、駆動体が動作状態において、前記流路内の流体の流れを確保する開状態となる。これはつまり、匡体１０に対して、弁ユニット２０の装着方向を変えるだけで、容易に、ノーマルオープン型かノーマルクローズ型かの弁を構成できることを意味している。

弁ユニット２０を匡体１０に対して、その挿入方向を変えるだけで、ノーマルオープン型とノーマルクローズ型の弁を構成できるため、弁ユニット２０は、部品構成を変えることなく、ノーマルオープン型とノーマルクローズ型の弁を実現できる。

さらに、弁ユニット２０の部品構成が同一であるため、従来のように、ノーマルオープン型とノーマルクローズ型の弁とで製造工程を変える必要がなく、加えて、弁ユニット２０を匡体１０に挿入するときだけの違いなので、製造工数を大幅に削減することができる。

また、弁ユニット２０を構成する第１の弁体２４と第２の弁体２９とが、別体であるため、それぞれの加工精度を向上させることができる。また、弁ユニット２０が、駆動体のプランジャーと一体でなく、しかも、第１の弁体２４が回転自在の構造となっているため、例えば、駆動体のスリーブの内径とプランジャーの外径との間に、隙間が生じても、プランジャーが確実に、第１の弁体２４あるいは第２の弁体２９と当接し、推力を供給することができる。

スプリング２８は、第２の弁体であるホルダ２９に当接し、例えば、ソレノイド等の駆動体が作用する方向に抗する方向にホルダ２９を付勢する。

第２の弁体であるホルダ２９は、第１の流路２１に配置され、一端に第２の剛球体２６を保持する凹部を備え、他端が、スプリング２８と当接している。また、第１の弁体をなす第１の剛球体２４は、例えば、ソレノイド等の駆動体と当接している。

＜弁の動作＞
次に、図３を用いて、本実施形態に係る弁の動作について説明する。
まず、ソレノイド等の駆動体が、非動作状態である場合には、スプリング２８の付勢力により、開閉部材２７が開いて、流路を開状態とする。

一方、ソレノイド等の駆動体が、動作状態である場合には、開閉部材２７およびホルダ２９が直線移動し、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部に第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部が当接される。

ここで、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部は、第１の弁体をなす第１の剛球体２４の接線方向と略平行な形状となっているため、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部に第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部が十分に密着した状態になる。したがって、駆動体の動作状態に、流路を閉状態とし、しかも、第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部と漏斗状の傾斜曲面をなすテーパがしっかりと密着して、高いシール効果を奏するため、的確に流体の流れを遮断することができる。

＜第３の実施形態＞
図４および図５を用いて、本発明に係る第３の実施形態について説明する。
なお、本実施形態に係る弁１２０は、第１の実施形態に対して、ホルダ３９の形状および第２の剛球体２６の保持状態に関して、相違するため、係る相違点を中心に説明を行う。また、本実施形態に係る弁は、例えば、ソレノイド等の駆動体が非動作状態である場合に、弁を閉状態とするものである。

弁ユニット３０は、第２の弁体３９をシャフトの一端と対向するように配置したとき、駆動体が非動作状態において、流路内の流体の流れを遮断する閉状態となり、駆動体が動作状態において、前記流路内の流体の流れを確保する開状態となる。

ホルダ３９は、第２の弁体を構成し、さらに、第１の流路２１に配置され、例えば、図５に示すように、一端に後述する開閉部材２７の一部である第２の剛球体２６の半分以上を少なくとも２箇所以上で包み込むように保持する形状を備えた自在継ぎ手構造からなり、他端が、ソレノイド等の駆動体と当接している。

開閉部材２７は、第１の弁体をなす第１の剛球体２４と、第１の剛球体２４と一体化した連結部材２５、連結部材２５の他端に第２の剛球体２６をも一体化して構成されている。また、開閉部材２７は、第２の剛球体２６を介して、第２の弁体をなすホルダ３９に連結されており、ホルダ３９と開閉部材２７の連結部は、自在継ぎ手構造となるように構成されている。ここで、自在継ぎ手構造とは、例えば、第２の剛球体２６をホルダ３９に組み合わせるとき、開閉部材２７が第２の剛球体２６を支点として回転及び、振り子のように、振れることができるフレキシブル性を有した構造をいう。

この構造は、図４及び図５で示す構成で実現可能である。連結部材２５と一体化している第２の剛球体２６をホルダ３９の凹部に径方向側の隙間を設けつつ挿入する。次に、ホルダ３９の挿入箇所周辺をプレス等で加圧することにより、第２の剛球体２６の球面部分の半分以上を覆うようにする。このとき、軸方向側にも適正なガタを設けておくことにより、連結部材２５が、第２の剛球体２６を支点に回転及び、振り子のように振れることができるようになる。

こうすることによって、第１の流路２１、第１の流路２１内を摺動するホルダ３９、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部等の寸法精度に関わらず、弁としての機能を有効に発揮することが可能となる。つまり、第１の流路２１の内径寸法とホルダ３９の外周寸法との間にガタがあったとしても、開閉部材２７は、第２の剛球体２６を支点として、フレキシブルに回転及び、振り子のように振れることにより、第１の流路２１と第２の流路２２とで形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部に第１の剛球体２４を密着させて高いシール効果を保つことができる。

また、弁ユニット３０を構成する第１の弁体２４と第２の弁体３９とが、別体であるため、それぞれの加工精度を向上させることができる。さらに、弁ユニット３０が、駆動体のプランジャーと一体でなく、しかも、第２の弁体３９が自在継ぎ手構造となっているため、例えば、駆動体のスリーブの内径とプランジャーの外径との間に、隙間が生じても、プランジャーが確実に、第１の弁体２４あるいは第２の弁体３９と当接し、推力を供給することができる。

＜弁の動作＞
次に、図４を用いて、本実施形態に係る弁の動作について説明する。
まず、ソレノイド等の駆動体が、非動作状態である場合には、スプリング２８の付勢力により、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部に弁体をなす第１の剛球体２４の円周部が当接される。

ここで、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部は、弁体をなす第１の剛球体２４の接線方向と略平行な形状となっているため、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部に弁体をなす第１の剛球体２４の円周部が十分に密着した状態になる。したがって、駆動体の非動作状態に、流路を閉状態とし、しかも、第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部と漏斗状の傾斜曲面をなすテーパがしっかりと密着して、高いシール効果を奏するため、的確に流体の流れを遮断することができる。

また、弁の閉状態において、たとえ、弁体に軸ずれが発生しても、流路を閉状態時にするときの第１の弁体をなす剛球体２４は、ホルダ３９に保持された第２の剛球体２６を支点に回転及び振れることができるため、第１の剛球体２４の円周部が段部に確実に当接して、より的確に流体の流れを遮断することができる。

一方で、ソレノイド等の駆動体が、動作状態である場合には、開閉部材２７およびホルダ３９が直線移動し、第１の弁体をなす第１の剛球体２４が、漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部から離れることにより、流路を開状態とする。したがって、ソレノイド等の駆動体の駆動量を制御することで、出力ポート１２における流体圧力Ｐ_Ｂを制御することができる。

＜第４の実施形態＞
図６を用いて、本発明に係る第４の実施形態について説明する。
なお、本実施形態に係る弁１３０は、第２の実施形態に対して、ホルダ３９の形状および第２の剛球体２６の保持状態に関して、相違するため、係る相違点を中心に説明を行う。また、本実施形態に係る弁は、例えば、ソレノイド等の駆動体が動作状態である場合に、弁を閉状態とするものである。

＜弁の構成＞
弁ユニット３０は、第１の弁体をシャフトの一端と対向するように配置したときに、駆動体が非動作状態において、流路内の流体の流れを確保する開状態となり、駆動体が動作状態において、流路内の流体の流れを遮断する閉状態となる。

なお、この弁ユニット３０は、第１の実施形態のように、第２の弁体３９をシャフトの一端と対向するように配置したとき、駆動体が非動作状態において、流路内の流体の流れを遮断する閉状態となり、駆動体が動作状態において、前記流路内の流体の流れを確保する開状態となる。これはつまり、匡体１０に対して、弁ユニット３０の装着方向を変えるだけで、容易に、ノーマルオープン型かノーマルクローズ型かの弁を構成できることを意味している。

弁ユニット３０を匡体１０に対して、その挿入方向を変えるだけで、ノーマルオープン型とノーマルクローズ型の弁を構成できるため、弁ユニット３０の部品構成を変えることなく、ノーマルオープン型かノーマルクローズ型かの弁を実現できる。さらに、弁ユニット３０の部品構成が同一であるため、従来のように、ノーマルオープン型とノーマルクローズ型の弁とで製造工程を変える必要がなく、加えて、弁ユニット３０を匡体１０に挿入するだけなので、製造工数を大幅に削減することができる。

また、弁ユニット３０を構成する第１の弁体２４と第２の弁体３９とが、別体であるため、それぞれの加工精度を向上させることができる。また、弁ユニット３０が、駆動体のプランジャーと一体でなく、しかも、第１の弁体２４が回転自在の構造となっているため、例えば、駆動体のスリーブの内径とプランジャーの外径との間に、隙間が生じても、プランジャーが確実に、第１の弁体２４あるいは第２の弁体３９と当接し、推力を供給することができる。

スプリング２８は、第２の剛球体２６を保持するホルダ３９に当接し、例えば、ソレノイド等の駆動体が作用する方向に抗する方向にホルダ３９を付勢する。

ホルダ３９は、第１の流路２１に配置され、例えば、図６に示すように、一端に後述する開閉部材２７の一部である第２の剛球体２６の半分以上を少なくとも２箇所以上で包み込むように保持する自在継ぎ手構造を備え、他端が、スプリング２８と当接している。また、第１の弁体をなす第１の剛球体２４は、例えば、ソレノイド等の駆動体と当接している。

＜弁の動作＞
次に、図６を用いて、本実施形態に係る弁の動作について説明する。
まず、ソレノイド等の駆動体が、非動作状態である場合には、スプリング２８の付勢力により、開閉部材２７が開いて、流路を開状態とする。

一方、ソレノイド等の駆動体が、動作状態である場合には、開閉部材２７およびホルダ３９が直線移動し、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部に第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部が当接される。

ここで、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部は、第１の弁体をなす第１の剛球体２４の接線方向と略平行な形状となっているため、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部に弁体をなす第１の剛球体２４の円周部が十分に密着した状態になる。したがって、駆動体の動作状態に、流路を閉状態とし、しかも、第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部と漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部がしっかりと密着して、高いシール効果を奏するため、的確に流体の流れを遮断することができる。

また、弁の閉状態において、たとえ、開閉部材２７に軸ずれが発生しても、第２の剛球体２６を支点に回転及び振れることができるため、第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部が段部に確実に当接して、より的確に流体の流れを遮断することができる。

＜応用例１＞
図７を用いて、応用例１について説明する。

＜構成＞
本応用例１は、第１の実施形態に係る弁に駆動体としてソレノイドを用いたソレノイド弁である。本応用例１に係るソレノイド弁は、弁１００とソレノイド１５０とから構成されている。また、ソレノイド１５０は、ジョイント１４により、弁１００と連結され、磁性材料からなるケース４０と、コイル４１と、シャフト４２と、磁性材料からなるベースコア４３とから構成されている。

＜動作＞
まず、ソレノイド１５０のコイル４１に電流が供給されていない場合、すなわち、ソレノイド１５０が非動作状態である場合には、スプリング２８の付勢力により、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部に第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部が当接される。

ここで、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部は、第１の弁体をなす第１の剛球体２４の接線方向と略平行な形状となっているため、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部に第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部が十分に密着した状態になる。したがって、ソレノイド１５０が非動作状態の場合には、流路を閉状態とし、しかも、第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部と漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部がしっかりと密着して、高いシール効果を奏するため、的確に流体の流れを遮断することができる。

一方で、ソレノイド１５０のコイル４１に電流が供給されている場合、すなわち、ソレノイド１５０が、動作状態である場合には、シャフト４２に与えられる推力により開閉部材２７およびホルダ２９が直線移動し、第１の弁体をなす第１の剛球体２４が、漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部から離れることにより、流路を開状態とする。

また、弁ユニット２０を構成する第１の弁体２４と第２の弁体２９とが、別体であるため、それぞれの加工精度を向上させることができる。さらに、弁ユニット２０が、ソレノイドのプランジャーと一体でなく、例えば、ソレノイドのスリーブの内径とプランジャーの外径との間に、隙間が生じても、プランジャーが確実に、第１の弁体２４あるいは第２の弁体２９と当接し、推力を供給することができる。

＜応用例２＞
図８を用いて、応用例２について説明する。

＜構成＞
本応用例２は、第２の実施形態に係る弁に駆動体としてソレノイドを用いたソレノイド弁である。本応用例２に係るソレノイド弁は、弁１１０とソレノイド１５０とから構成されている。また、ソレノイド１５０は、ジョイント１４により、弁１１０と連結され、磁性材料からなるケース４０と、コイル４１と、シャフト４２と、磁性材料からなるベースコア４３とから構成されている。

＜動作＞
まず、ソレノイド１５０のコイル４１に電流が供給されていない場合、すなわち、ソレノイド１５０が非動作状態である場合には、スプリング２８の付勢力により、開閉部材２７が開いて、流路を開状態とする。

一方、ソレノイド１５０のコイル４１に電流が供給されている場合、すなわち、ソレノイド１５０が、動作状態である場合には、シャフト４２に与えられる推力により開閉部材２７およびホルダ２９が直線移動し、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部に第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部が当接される。

＜応用例３＞
図９を用いて、応用例３について説明する。

＜構成＞
本応用例３は、第３の実施形態に係る弁に駆動体としてソレノイドを用いたソレノイド弁である。本応用例３に係るソレノイド弁は、弁１２０とソレノイド１５０とから構成されている。また、ソレノイド１５０は、ジョイント１４により、弁１２０と連結され、磁性材料からなるケース４０と、コイル４１と、シャフト４２と、磁性材料からなるベースコア４３とから構成されている。

＜動作＞
まず、ソレノイド１５０のコイル４１に電流が供給されていない場合、すなわち、ソレノイド１５０が非動作状態である場合には、スプリング２８の付勢力により、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部に弁体をなす第１の剛球体２４の円周部が当接される。

ここで、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部は、弁体をなす第１の剛球体２４の接線方向と略平行な形状となっているため、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部に第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部が十分に密着した状態になる。したがって、駆動体の非動作状態に、流路を閉状態とし、しかも、第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部と漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部がしっかりと密着して、高いシール効果を奏するため、的確に流体の流れを遮断することができる。

また、弁の閉状態において、たとえ、開閉部材２７に軸ずれが発生しても、第２の剛球体２６を支点に回転及び振れることができるため、第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部が漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部に確実に当接することにより、より的確に流体の流れを遮断することができる。

また、弁ユニット３０を構成する第１の弁体２４と第２の弁体３９とが、別体であるため、それぞれの加工精度を向上させることができる。さらに、弁ユニット３０が、ソレノイドのプランジャーと一体でなく、しかも、第１の弁体２４が回転自在の構造となっているため、例えば、ソレノイドのスリーブの内径とプランジャーの外径との間に、隙間が生じても、プランジャーが確実に、第１の弁体２４あるいは第２の弁体３９と当接し、推力を供給することができる。

一方で、ソレノイド１５０のコイル４１に電流が供給されている場合、すなわち、ソレノイド１５０が、動作状態である場合には、シャフト４２に与えられる推力により開閉部材２７およびホルダ３９が直線移動し、第１の弁体をなす第１の剛球体２４が、漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部から離れることにより、流路を開状態とする。したがって、ソレノイドの駆動量を制御することで、出力ポート１２における流体圧力Ｐ_Ｂを制御することができる。

＜応用例４＞
図１０を用いて、応用例４について説明する。

＜構成＞
本応用例４は、第４の実施形態に係る弁に駆動体としてソレノイドを用いたソレノイド弁である。本応用例４に係るソレノイド弁は、弁１３０とソレノイド１５０とから構成されている。また、ソレノイド１５０は、ジョイント１４により、弁１３０と連結され、磁性材料からなるケース４０と、コイル４１と、シャフト４２と、磁性材料からなるベースコア４３とから構成されている。

一方、ソレノイド１５０のコイル４１に電流が供給されている場合、すなわち、ソレノイド１５０が、動作状態である場合には、シャフト４２に与えられる推力により開閉部材２７およびホルダ３９が直線移動し、第１の流路２１と第２の流路２２とにより形成される漏斗状の傾斜曲面をなすテーパ部に第１の弁体をなす第１の剛球体２４の円周部が当接される。

以上、本発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

第１の実施形態に係る弁の断面図である。第１の剛球体と段部との位置関係を示した図である。第２の実施形態に係る弁の断面図である。第３の実施形態に係る弁の断面図である。第２の剛球体とホルダとの関係を示した図である。第４の実施形態に係る弁の断面図である。応用例１に係るソレノイド弁の断面図である。応用例２に係るソレノイド弁の断面図である。応用例３に係るソレノイド弁の断面図である。応用例４に係るソレノイド弁の断面図である。従来例に係る弁の断面図である。従来例に係るソレノイド弁の断面図である。従来例に係るソレノイド弁の断面図である。

符号の説明

１０・・・匡体、
１１・・・入力ポート、
１２・・・出力ポート、
１４・・・ジョイント、
２０、３０・・・弁ユニット、
２１・・・第１の流路、
２２・・・第２の流路、
２３・・・開口部、
２４・・・第１の剛球体、
２５・・・連結部材、
２６・・・第２の剛球体、
２７・・・開閉部材、
２８・・・スプリング、
２９、３９・・・ホルダ、
４０・・・ケース、
４１・・・コイル、
４２・・・シャフト、
４３・・・ベースコア、
１００、１１０、１２０、１３０・・・弁、
１５０・・・ソレノイド

Claims

シャフトと、
前記シャフトを動作させる駆動体と、を有し、
球状または半球状の第１の弁体と、
円柱状で、かつ、外周に環状の溝が形成された第２の弁体と、
前記第１の弁体と前記第２の弁体とを連結する連結部材とからなる弁体ユニットと、を有し、
前記弁体ユニットは、前記第１の弁体と前記第２の弁体とが流路内に配置され、前記第１の弁体は、前記流路の一部に当接して、前記流路の流体の流れを遮断可能に配置され、
前記弁体ユニットは、
前記第２の弁体を前記シャフトの一端と対向するように配置したとき、前記駆動体が非動作状態において、前記流路内の流体の流れを遮断する閉状態となり、前記駆動体が動作状態において、前記流路内の流体の流れを確保する開状態となり、
前記第１の弁体を前記シャフトの一端と対向するように配置したときに、前記駆動体が非動作状態において、前記流路内の流体の流れを確保する開状態となり、前記駆動体が動作状態において、前記流路内の流体の流れを遮断する閉状態となることを特徴とする弁。
前記弁体ユニットは、前記連結部材の一端と前記第２の弁体とを連結する部分が、自在継ぎ手構造となっていることを特徴とする請求項１に記載の弁。
前記駆動体は、前記第２の弁体を前記シャフトの一端と対向するように配置したときに、前記第２の弁体を前記シャフトを介して、押圧することによって、前記弁体ユニットを前記第１の弁体側に摺動させ、
さらに、前記弁体ユニットが、前記第１の弁体側に摺動するときに、前記第１の弁体と当接して、前記弁体ユニットに対して、前記第２の弁体側への付勢力を付与するスプリングを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の弁。
前記駆動体は、前記第１の弁体を前記シャフトの一端と対向するように配置したときに、前記第１の弁体を前記シャフトを介して、押圧することによって、前記弁体ユニットを前記第２の弁体側に摺動させ、
さらに、前記弁体ユニットが、前記第２の弁体側に摺動するときに、前記第２の弁体と当接して、前記弁体ユニットに対して、前記第１の弁体側への付勢力を付与するスプリングを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の弁。
前記流路は、前記第２の弁体側で縮径するとともに、前記第２の弁体側の流路の径が前記第１の弁体の径よりも小さく、かつ、前記第２の弁体の径よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の弁。
前記流路は、縮径している部位が漏斗状の傾斜曲面になっていることを特徴とする請求項５に記載の弁。