JP2010281374A

JP2010281374A - バルブ装置

Info

Publication number: JP2010281374A
Application number: JP2009134804A
Authority: JP
Inventors: Hideki Tsuchiya; 秀樹土屋; Takaharu Miya; 能治宮
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2010-12-16

Abstract

【課題】弁体を有するシャフトの外周にソレノイドによって駆動されるプランジャが固定されるバルブ装置において、前記プランジャと前記シャフトとの固定（結合）にカシメを用いながら、プランジャ全長が変化なく適正に確保しえる手段の提供を目的とする。
【解決手段】プランジャ２の端面に前記シャフト１のまわりを囲む座ぐり部２１を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、産業機械または自動車のパワーステアリング装置などに用いられるバルブ装置に関する。

図４は、この種のバルブ装置の一例（電磁比例絞り弁）を示すものであり、バルブ装置１０は、自動車のパワーステアリング装置に適用される（特許文献１，特許文献２）。

バルブ装置１０は、円柱状のシャフト１と、シャフト１上に固定されるプランジャ２と、シャフト１を軸方向へ付勢するバルブスプリング３，４と、これらを収装するバルブボディ２０と、プランジャ２を駆動する電磁コイル５と、を備える。

シャフト１は、バルブボディ２０に軸受６を介して軸方向へ変位可能に支持される。バルブボディ２０は、円筒状のスリーブ７と、これと同軸にフィラーリング２２を介して接続される円筒状のベース８と、を備える。

スリーブ７の一端側に２つの室１１，１２が画成され、これらの間を連通するバルブ穴１３が形成される。このバルブ穴１３に挿入可能な円錐状の弁体１５がシャフト１の先端に形成される。２つの室１１，１２のうち、一方の室１１または１２は、一次側（ポンプ側）通路に連通され、他方の室１２または１１は、二次側（パワーステアリングシステム側）通路に連通される。

スリーブ７の他端側は、プランジャ２を軸方向へ摺動自在に支持する案内孔１６が形成され、これに対向するベース８の端面にプランジャ２を進退可能に受け入れる凹部１７が形成される。電磁コイル５は、ベース８の外周に組み付けられ、シャフト１と共にプランジャ２を進退させるソレノイドを構成する。

バルブスプリング３は、軸受６とプランジャ２との間に介装され、プランジャ２およびシャフト１を開弁方向（図上の右方向）へ付勢する。バルブスプリング４は、シャフト１とアジャスタ１８との間に介装され、シャフト１およびプランジャ２を閉弁方向（図上の左方向）へ付勢する。

バルブ装置１０は、電磁コイル５に電流が流れると、プランジャ２に対してソレノイド推力が開弁方向に働き、バルブスプリング４のバネ力など閉弁方向に働く力とバランスする位置にシャフト１がプランジャ２と共に移動する。これによって得られたバルブ穴１３の開口面積（バルブ穴１３と弁体１５との間に形成される環状の流路断面積）およびバルブ穴１３の前後差圧に比例した制御流量の作動流体がバルブ穴１３を流れるのである。

プランジャ２の一方の端面がスリーブ７の案内孔１６の底に突き当たる位置にあるときは、バルブ穴１３の開口面積は、最小開口面積となり、プランジャ２が図上の右方向へ変位するのに従ってバルブ穴１３の開口面積が大きくなり、プランジャ２の他方の端面がベース８の凹部１７の底（ギャップワッシャ８ａ）に突き当たると、バルブ穴１３の開口面積は、それ以上に拡大せず、最大開口面積となる。
特開２００３−１７６８７７号公報特開２００３−１８５０５２号公報

このようなバルブ装置においては、弁体１５のストローク量Ls（図２、参照）は、プランジャ２の可動範囲（ストローク量）によって規定される。従って、弁体１５のストローク量Lsは、プランジャ全長Lp（図５、参照）を含む構成部品の寸法精度（出来映え）によって左右される。

プランジャ２については、カシメを用いてシャフト１に固定（結合）される。図５において、シャフト１の外周に環状の凹部１９（断面Ｖ字状の溝）が設けられ、このシャフト１がプランジャ２の軸孔に貫通される。この状態において、カシメを用いることにより、プランジャ２（母材）がシャフト１の凹部１９に食い込み、このカシメ部によってプランジャ２がシャフト１に固定（結合）されるのである。

このようなカシメによると、図５に示す如く、プランジャ２の端面（シャフト１の周囲）に母材の膨らみα（変形）が生じやすく、プランジャ全長がLp＋2αとなると、図４のバルブ装置１０においては、プランジャ２の可動範囲（弁体１５のストローク量）が小さくなるため、目標流量（最大制御流量）が得られない可能性が考えられる。

この発明は、このような従来技術に想定される課題に鑑みてなされたものであり、プランジャとシャフトとの固定（結合）にカシメを用いても、プランジャ全長が適正に確保しえる手段の提供を目的とする。

本発明は、弁体を有するシャフトの外周にソレノイドによって駆動されるプランジャが固定されるバルブ装置において、前記シャフトが前記プランジャの軸孔に挿入され、前記プランジャと前記シャフトとがカシメ固定されるものにあって、前記プランジャの端面に前記シャフトのまわりを囲む座ぐり部を形成したことを特徴とする。

本発明によると、プランジャとシャフトとの固定にカシメが用いられるが、座ぐり部を備えるので、プランジャの座ぐり部よりも外径側の端面は、カシメに伴う変形（膨らみ）を持たない平坦面となる。従って、座ぐり部により、プランジャ全長が精度よく確保できる。

本発明の実施形態を説明するパワーステアリング装置の油圧回路図である。同じくパワーステアリング装置に適用されるバルブ装置の断面図である。同じくバルブ装置の要部断面図である。従来技術を説明するバルブ装置の断面図である。同じくバルブ装置の要部断面図である。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。

図１は、自動車のパワーステアリング装置の油圧回路図である。図１において、バルブ装置３０（電磁比例絞り弁）は、作動流体を吐出するポンプ３７を、パワーステアリングシステム３６に接続している。バルブ装置３０の前後差圧は圧力補償弁３３によって略一定に保たれる。バルブ装置３０に電流が流れると、その電流値に応じた弁開度調整が行われ、その開口面積に応じた制御流量の作動流体が流れる。リリーフ弁３５は回路の最高圧を決定するもので、安全弁として機能する。オリフィス３４は回路の応答性、安定性に寄与する。

このパワーステアリング装置においては、非操舵時に、バルブ装置３０の開口面積を小さく保っている。パワーステアリングシステム３６は、バルブ装置３０の小さい開口面積で決められた最小流量のみが供給され、パワーステアリングシステム３６に供給される制御流量を少なくして、エネルギーロスを低減している。

これに対して、操舵時には、バルブ装置３０はその開口面積を大きくする。パワーステアリングシステム３６は、バルブ装置３０の開口面積に応じて制御された流量の作動流体が供給され、必要とされる車輪の操舵力を付与する。

図２は、バルブ装置３０の構成を示すものである。なお、バルブ装置３０は、図４に示す従来例（バルブ装置１０）と基本的な構成が同様のため、同一の部品に同一の符号を用いて説明する。

バルブ装置３０は、円柱状のシャフト１と、シャフト１上に固定されるプランジャ２と、シャフト１を軸方向へ付勢するバルブスプリング３，４と、これらを収装するバルブボディ２０と、プランジャ２を駆動する電磁コイル５と、を備える。

バルブボディ２０は、円筒状のスリーブ７と、これと同軸にフィラーリング２２を介して接続される円筒状のベース８と、を備える。シャフト１は、バルブボディ２０に軸受６を介して軸方向へ変位可能に支持される。

スリーブ７の一端側に２つの室１１，１２が画成され、これらの間を連通するバルブ穴１３が形成される。２つの室１１，１２のうち、一方の室１１または１２は一次側（ポンプ３７側）通路に連通され、他方の室１２または１１は、二次側（パワーステアリングシステム３６側）通路に連通される。バルブ穴１３に挿入可能な円錐状の弁体１５がシャフト１の先端に形成され、シャフト１が図上の右方向へ変位するのに従って、バルブ穴１３の開口面積が次第に大きくなる。

スリーブ７の他端側は、プランジャ２を軸方向へ摺動自在に支持する案内孔１６が形成され、これに対向するベース４１の端面にプランジャ２を進退可能に受け入れる凹部１７が形成される。電磁コイル５は、ベース８の外周に組み付けられ、シャフト１と共にプランジャ２を進退させるソレノイドを構成する。

バルブ装置３０は、電磁コイル５に電流が流れると、プランジャ２に対してソレノイド推力が開弁方向に働き、バルブスプリング４のバネ力など閉弁方向に働く力とバランスする位置にシャフト１がプランジャ２と共に移動する。これによって得られたバルブ穴１３の開口面積およびバルブ穴１３の前後差圧に比例した制御流量の作動流体がバルブ穴１３を流れる。

プランジャ２の一方の端面がスリーブ７の案内孔１６の底（ギャップワッシャ７ａ）に突き当たる位置にあるときは、バルブ穴１３の開口面積は、最小開口面積となり、プランジャ２が図上の右方向へ変位するのに従ってバルブ穴１３の開口面積が大きくなり、プランジャ２の他方の端面がベース８の凹部１７の底（ギャップワッシャ８ａ）に突き当たると、バルブ穴１３の開口面積は、それ以上に拡大せず、最大開口面積となる。

図３は、本発明の要部を示すものであり、プランジャ２は、シャフト１上に固定される。プランジャ２とシャフト１との固定（結合）は、カシメを用いて行われる。

シャフト１に環状の凹部１９（断面Ｖ字状の溝）が形成され、このシャフト１がプランジャ２の軸孔に貫通される。この状態において、カシメを行うことにより、プランジャ２（母材）の内周がシャフト１の凹部１９に食い込み、シャフト１にプランジャ２がカシメ部を介して固定（結合）されるのである。

そして、プランジャ２の端面にシャフト１のまわりを囲う座ぐり部２１が設けられる。座ぐり部２１は、プランジャ２とシャフト１とのカシメ固定後に形成される。

このような構成により、プランジャ２はシャフト１にカシメ固定されるが、その加工後に座ぐり部２１が設けられるので、カシメに伴って膨らみ（図５のα、参照）がプランジャ２の端面におけるシャフト１まわりに生じたとしても、座ぐり部２１の形成によって解消され、プランジャ２の端面（座ぐり部２１よりも外径側）は、膨らみ（変形）を持たない平坦面となるため、プランジャ全長Lp（図５、参照）が適正に確保される。

この実施形態においては、弁体１５のストローク量LSは、プランジャ２の可動範囲（プランジャ２の一方の端面がスリーブ７の案内孔１６のギャップワッシャ７ａに突き当たる位置とプランジャ２の他方の端面がギャップワッシャ８ａに突き当たる位置との間）に規制されるが、座ぐり部２１により、プランジャ全長Lpが適正に確保されるので、プランジャ２とシャフト１との固定（結合）にカシメを用いながら、目標流量（最大制御流量）が不足することなく適正に得られる。

座ぐり部２１については、シャフト１にプランジャ２をカシメ固定する前に形成することも考えられる。その場合においては、カシメに伴う膨らみ（図５のα、参照）がシャフト１まわりのプランジャ２（母材）に生じたとしても、膨らみは、座ぐり部２１の内側に留まり、言い換えれば、座ぐり部２１によって吸収され、プランジャ２の端面（座ぐり部２１よりも外径側）は、膨らみ（変形）を持たない平坦面となるため、プランジャ全長Lpが適正に確保される。

これにより、プランジャ２とシャフト１との固定（結合）にカシメを用いながら、プランジャ２の可動範囲を適正に確保することができる。

座ぐり部２１の外径φdおよび深さｆについては、ソレノイド特性に影響を与えない程度に設定される。具体的には、座ぐり部２１の外径φdは、シャフト１の外径の１２０％〜プランジャ２の外径の８０％とする。座ぐり部２１の深さｆは、０．０３〜０．５ｍｍとする。

本発明は、上記の実施形態に限定されず、その技術的な思想の範囲内において、種々の変更がなしうることは明白である。

本発明のバルブ装置は、パワーステアリング装置に用いられる電磁比例絞り弁に限らず、産業機械等の各流体回路に用いられる諸種の弁手段（弁体を有するシャフトと、その外周に固定されるプランジャと、プランジャを電磁吸引力によって駆動するソレノイドと、を備えるバルブ装置）に広く利用することができる。

１シャフト
２プランジャ
５電磁コイル
７スリーブ
８ベース
１５弁体
２１座ぐり部

Claims

弁体を有するシャフトの外周にソレノイドによって駆動されるプランジャが固定されるバルブ装置において、前記シャフトが前記プランジャの軸孔に挿入され、前記プランジャと前記シャフトとがカシメ固定されるものにあって、前記プランジャの端面に前記シャフトのまわりを囲む座ぐり部を形成したことを特徴とするバルブ装置。
前記座ぐり部の外径をシャフトの外径の１２０％〜プランジャの外径の８０％に設定したことを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。