JP2010223279A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】同じ位置での弁体の局所当たりを防止して長期にわたり安定した性能が得られるようにする。
【解決手段】弁体１２の外周面に、弁体１２の移動方向に対して傾斜した溝１２５を設ける。これによると、流体が溝１２５内を移動することにより弁体１２に回転力が付与されて弁体１２が回転するため、弁体１２の局所当たりが特定の位置に集中するのが防止される。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体通路を開閉する電磁弁に関するものである。

従来の電磁弁は、バルブボデー内に弁体を往復動自在に挿入し、電磁吸引力により弁体を一方向に向かって付勢し、スプリングにより弁体を他方向に向かって付勢するようになっている。そして、コイルへの電流印加有無と印加時の電流量により弁体の位置を制御して、流体通路の開閉および開度を制御するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−５６９５４号公報

しかしながら、従来の電磁弁は、弁体の軸線と駆動手段の軸線とのずれや、スプリング座面の傾き、さらには吸引力の偏り等により、電磁吸引力やスプリング力が弁体の軸線に対して斜め方向に作用するため、弁体の軸方向端部のエッジ部に局所当たりが生じる。また、弁体の軸線と駆動手段の軸線とのずれやスプリング座面の傾きの要因により局所当たりが生じる場合は、特定の位置・方向に偏った局所当たりになるため、常に同じ位置での当たりが生じることが多くなり、局部磨耗が進行することになり、異物の発生や応答性・流量特性・圧力特性の変化（劣化）、ついには、弁体の作動不良や固着が問題となる。

本発明は上記点に鑑みて、同じ位置での弁体の局所当たりを防止して長期にわたり安定した性能が得られるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、バルブボデー（１０）内で往復移動する弁体（１２）の外周面に、弁体（１２）の移動方向に対して傾斜した溝（１２５）が形成されていることを特徴とする。

これによると、流体が溝（１２５）内を移動することにより弁体（１２）に回転力が付与されて弁体（１２）が回転するため、弁体（１２）の局所当たりが特定の位置に集中するのが防止され、長期にわたり安定した性能を得ることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電磁弁において、駆動手段（１６、１８、１９、２０、２３、２４）の電磁吸引力に対抗する向きに弁体（１２）を付勢するスプリング（１３）を備え、弁体（１２）とスプリング（１３）との間にワッシャ（１４）が配置されていることを特徴とする。

これによると、弁体（１２）とスプリング（１３）とが相対回転し易いため、弁体（１２）が回転し易くなる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電磁弁において、駆動手段（１６、１８、１９、２０、２３、２４）のうち弁体（１２）に当接する部位が、球面形状であることを特徴とする。

これによると、弁体（１２）が回転する際の、駆動手段（１６、１８、１９、２０、２３、２４）と弁体（１２）との当接部位の摺動抵抗が小さくなるため、弁体（１２）が回転し易くなる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る電磁弁を示す断面図である。 図１の電磁弁の要部を示す断面図である。

本発明の一実施形態について説明する。図１、図２に示すように、電磁弁は金属製の円筒状のバルブボデー１０を備えており、このバルブボデー１０には、軸方向に沿って円柱状の摺動孔１００が形成されている。

バルブボデー１０における摺動孔１００の開口端部には、流体通路穴１１０を有するリング状のスプリング受け１１が圧入されている。この流体通路穴１１０は図示しないポンプに接続されており、ポンプから送られた流体が流体通路穴１１０を介して摺動孔１００に導入されるようになっている。

バルブボデー１０における摺動孔１００の周壁には、摺動孔１００の周壁を貫通するポート１０１が形成されている。このポート１０１は図示しない油圧機器に接続されており、ポンプからバルブボデー１０内に導入された流体がポート１０１を通過して油圧機器へ送られるようになっている。

バルブボデー１０における摺動孔１００内には、ポート１０１の開口面積を変化させる金属製の有底円筒状の弁体１２が摺動自在に挿入されている。弁体１２の中心部には、流体通路穴１１０に常時連通する弁体中心穴１２０が形成されている。弁体１２の外周側には、ポート１０１と連通可能な弁体部溝１２１が環状に形成されている。この弁体部溝１２１と弁体中心穴１２０は弁体部穴１２２を介して連通している。

弁体１２における弁体部溝１２１の両側には、摺動孔１００内を摺動する第１筒部１２３および第２筒部１２４が形成されている。そして、弁体１２は摺動孔１００の軸方向に沿って往復動するようになっており、弁体１２の移動位置に応じて第１筒部１２３がポート１０１の開口面積を調整し、これにより弁体部溝１２１とポート１０１との連通面積を調整するようになっている。

第１筒部１２３および第２筒部１２４の外周面には、弁体１２の移動方向（＝弁体１２の軸線方向）に対して傾斜した溝１２５が形成されている。換言すると、溝１２５は、弁体１２の軸線を中心にして螺旋状またはつるまき線状になっている。そして、流体が溝１２５内を移動することにより弁体１２に回転力が付与されるようになっている。

弁体１２とスプリング受け１１との間に、スプリング１３が挟持されている。このスプリング１３は、後述する駆動手段の電磁吸引力に対抗する向きに弁体１２を付勢している。より詳細には、スプリング１３は、弁体１２を閉弁向きに、すなわちポート１０１の開口面積が小さくなる向きに付勢している。また、弁体１２とスプリング１３との間には、ワッシャ１４が配置されている
スプリング受け１１には座繰り穴部１１１が形成されており、この座繰り穴部１１１にスプリング１３の一端が挿入されている。また、弁体１２にも座繰り穴部１２６が形成されており、この座繰り穴部１２６にスプリング１３の他端およびワッシャ１４が挿入されている。

電磁弁は磁性金属製の鍔付き円柱状のホルダ１６を備えている。このホルダ１６の一端側にバルブボデー１０の一端側が挿入され、ホルダ１６の一端側端部がかしめられてバルブボデー１０が固定されている。ホルダ１６の他端側には、非磁性金属製のリング状の接合リング１７を介して、磁性金属製の有底円筒状のステータコア１８が接合されている。

ステータコア１８内には、磁性金属製の円筒状のアーマチャ１９が挿入されている。アーマチャ１９には非磁性金属製の円柱状のロッド２０が圧入されている。このロッド２０の一端は球面形状になっており、この球面形状になった端部が弁体１２に当接している。

ロッド２０の両端は軸受け２１にて支持されており、したがって、ロッド２０およびアーマチャ１９はステータコア１８内を移動自在になっている。２つの軸受け２１のうち、一方はステータコア１８に圧入され、他方は金属製の円筒状のストッパ２２に圧入されている。このストッパ２２は、ホルダ１６とバルブボデー１０とに挟持されている。

ステータコア１８の外周側には、通電時に磁界を形成するコイル２３が配置されている。また、コイル２３の外周側は、磁性金属製の円筒状のヨーク２４によって覆われている。

ホルダ１６、ステータコア１８、アーマチャ１９、およびヨーク２４は、コイル２３に通電された際に磁気回路を形成する。そして、コイル２３への通電により電磁吸引力が発生し、電磁吸引力によりアーマチャ１９およびロッド２０が弁体１２側に向かって（すなわち開弁向きに）駆動されるようになっている。なお、ホルダ１６、ステータコア１８、アーマチャ１９、ロッド２０、コイル２３、およびヨーク２４は、本発明の駆動手段を構成する。

上記構成になる電磁弁は、コイル２３に電流が印加されると、アーマチャ１９が電磁吸引力によってスプリング１３の力に抗して弁体１２側（すなわち反ステータコア側）に駆動され、弁体１２がアーマチャ１９およびロッド２０に押されて開弁向きに移動する。そして、コイル２３に供給される電流量が制御されることにより電磁吸引力が制御され、その電磁吸引力に応じて弁体１２の位置が連続的に変化し、ポート１０１の開口面積は電流値に応じた開口面積に調整される。

ここで、弁体１２の軸線とロッド２０の軸線とのずれにより、弁体１２とロッド２０との当接部を中心としたモーメントが弁体１２に作用し、第１筒部１２３のエッジ部１２３ａが摺動孔１００に押し付けられ、局所当たりが生じる。

しかしながら、本実施形態では、弁体１２の移動に伴って流体が溝１２５内を移動し、また、弁体１２が停止している際にも流体が溝１２５内を流通し、これにより弁体１２に回転力が付与されて弁体１２が回転する。したがって、弁体１２の局所当たりが特定の位置に集中するのを防止して局部磨耗の進行を防止し、ひいては異物の発生や応答性・流量特性・圧力特性の変化（劣化）、さらには、弁体１２の作動不良や固着を防止して、長期にわたり安定した性能を得ることができる。

また、ロッド２０のうち弁体１２に当接する部位を球面形状にしているため、弁体１２が回転する際の、ロッド２０と弁体１２との当接部位の摺動抵抗が小さくなる。したがって、ロッド２０が弁体１２の回転を阻害する度合いが小さくなり、弁体１２が回転し易くなる。

さらに、弁体１２とスプリング１３との間にワッシャ１４を配置しているため、弁体１２とスプリング１３とが相対回転し易くなる。したがって、スプリング１３が弁体１２の回転を阻害する度合いが小さくなり、弁体１２が回転し易くなる。

１０ バルブボデー
１２ 弁体
１６ ホルダ（駆動手段）
１８ ステータコア（駆動手段）
１９ アーマチャ（駆動手段）
２０ ロッド（駆動手段）
２３ コイル（駆動手段）
２４ ヨーク（駆動手段）
１０１ ポート
１２５ 溝

Claims (3)

1. 流体が通過するポート（１０１）が形成された筒状のバルブボデー（１０）と、
   前記バルブボデー（１０）内で往復移動して前記ポート（１０１）を開閉する弁体（１２）と、
   電磁吸引力により前記弁体（１２）を駆動する駆動手段（１６、１８、１９、２０、２３、２４）とを備え、
   前記弁体（１２）の外周面に、前記弁体（１２）の移動方向に対して傾斜した溝（１２５）が形成されていることを特徴とする電磁弁。
2. 前記駆動手段（１６、１８、１９、２０、２３、２４）の電磁吸引力に対抗する向きに前記弁体（１２）を付勢するスプリング（１３）を備え、前記弁体（１２）と前記スプリング（１３）との間にワッシャ（１４）が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記駆動手段（１６、１８、１９、２０、２３、２４）のうち前記弁体（１２）に当接する部位が、球面形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。

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