JP2013117314A - 電磁比例制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】励磁電流に応じて作動流体の流量を的確に制御できる電磁比例制御弁を提供すること。
【解決手段】スリーブ３０に対してシャフト２０の外周面２０ａを摺動可能に支持する第一軸受７０と、スリーブ３０に対してプランジャ６０の外周面６０ｂを摺動可能に支持する第二軸受７５とを備え、スリーブ３０は、圧力源側に連通するバルブ入口ポート１８と、負荷側に連通するバルブ出口ポート１６と、このバルブ出口ポート１６が開口するシート部２９と、を有し、ソレノイド１５は、樹脂製のボビン５０と、このボビン５０に巻かれたコイル５２と、このコイル５２を収容するコイルケース１０と、このコイルケース１０とコイル５２の間に充填して固化されるモールド樹脂５４と、を備え、モールド樹脂５４は、ボビン５０より融点の高い樹脂を成型して形成され、その成型時にボビン５０に融着される構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、励磁電流に応じて可変絞り部の開口面積を調整して作動流体の流量を制御する電磁比例制御弁に関する。

一般に、車両に設けられるパワーステアリング装置の作動を制御するのに電磁比例制御弁がひろく用いられている（特許文献１参照）。

従来、この種の電磁比例制御弁は、筒状のスリーブ及びベースと、このスリーブ及びベースに摺動可能に挿入されるシャフトを備える。

電磁比例制御弁は、シャフトに働くスプリングのバネ力、ソレノイド推力と、その前後差圧による力、作動流体力等がバランスする位置にシャフトが移動する。これによって得られる電磁比例制御弁の開口面積及び前後差圧に応じた制御流量の作動流体が流れる。

特開２００１−１８０５０７号公報

しかしながら、このような従来の電磁比例制御弁にあっては、シャフトの支持剛性が不足する場合、シャフトが移動する過程で弁体が受ける作動流体の圧力によって弁体のシート部に対する同心度が変化するため、励磁電流に応じて作動流体の流量を的確に制御することができないという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、励磁電流に応じて作動流体の流量を的確に制御できる電磁比例制御弁を提供することを目的とする。

本発明は、励磁電流に応じて弁開度が調整される電磁比例制御弁であって、磁路を構成する筒状のスリーブと、円柱状のシャフトと、このシャフトに固定される円筒状のプランジャと、スリーブに対してシャフトの外周面を摺動可能に支持する第一軸受と、スリーブに対してプランジャの外周面を摺動可能に支持する第二軸受と、シャフトを付勢するスプリング付勢手段と、磁力によってプランジャを駆動するソレノイドと、を備え、スリーブは、圧力源側に連通するバルブ入口ポートと、負荷側に連通するバルブ出口ポートと、このバルブ出口ポートが開口するシート部と、を有し、シャフトは第一軸受からシート部に向けて突出する弁体を有し、シャフトがその中心軸方向に変位するのに伴って弁体とシート部との間で画成される可変絞り部の開口面積が変化する構成とし、ソレノイドは、樹脂製のボビンと、このボビンに巻かれたコイルと、このコイルを収容するコイルケースと、このコイルケースとコイルの間に充填して固化されるモールド樹脂と、を備え、このモールド樹脂は、ボビンより融点の高い樹脂を成型して形成され、その成型時にボビンに融着されることを特徴とする。

本発明によると、スリーブに対してシャフトの先端部分が第一軸受に支持されるとともに、シャフトの基端部分がプランジャを介して第二軸受に支持されることにより、シャフトが移動する過程で弁体が受ける作動流体力によって弁体のシート部に対する同心度が変化することを抑えられ、励磁電流に応じて作動流体の流量が急激に変化する変曲点が生じることを抑えられる。

モールド樹脂は、その成型時にボビンとコイル等の隙間に入り込み、コイルのまわりを隙間なく覆うことにより、ソレノイドの絶縁と防水がはかられる。

本発明の実施の形態を示すパワーステアリング装置の流体圧回路図である。 同じく電磁比例制御弁の断面図である。 同じくスリーブ等の断面図である。 同じくスリーブ等の断面図である。 同じく電磁比例制御弁の励磁電流と流量との関係を示す特性図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は車両に備えられるパワーステアリング装置の流体圧回路図である。以下、これについて説明する。

パワーステアリング装置１は、ポンプ３、電磁比例制御弁２、パワーステアリングシステム７、圧力補償弁６、リリーフ弁５、オリフィス４等を備える。

ポンプ３から吐出される作動流体（作動油）が電磁比例制御弁２を介してパワーステアリングシステム７に供給される。

電磁比例制御弁２の前後差圧ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）は、圧力補償弁６によってほぼ一定に保たれる。

電磁比例制御弁２に励磁電流が流れると、励磁電流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５は流体圧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４は流体圧回路の応答性、安定性に寄与する。

車両の非操舵時に、電磁比例制御弁２の開口面積が最小開度に保たれ、電磁比例制御弁２の開口面積で決められた最低流量の作動流体がパワーステアリングシステム７に供給される一方、大部分の作動流体が圧力補償弁６を介してタンク側に戻され、エネルギーロスを低減している。

車両の操舵時に、電磁比例制御弁２はその開口面積を大きくするとともに、電磁比例制御弁２の上流側の圧力Ｐ１が高く調整される。パワーステアリングシステム７は、電磁比例制御弁２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、上記の電磁比例制御弁２を示す断面図である。電磁比例制御弁２は、作動流体の流路を画成するスリーブ（バルブボディ）３０と、このスリーブ３０に対して第一、第二軸受７０、７５を介して軸方向に変位可能に支持され作動流体の流路を絞るシャフト２０と、このシャフト２０に固定されるプランジャ（可動鉄心）６０と、シャフト２０を付勢する第一、第二スプリング１１、１２と、ソレノイド推力（磁力）によってプランジャ６０を駆動するソレノイド（電磁コイル）１５等を備える。

ソレノイド１５は、樹脂製のボビン（巻芯）５０と、このボビン５０に巻かれたコイル（巻線）５２と、このコイル５２を収容するコイルケース１０と、このコイルケース１０とコイル５２の間に充填して固化されるモールド樹脂５４等を備える。

樹脂製のボビン５０は、コの字形断面をした円筒状に成型して形成される。ボビン５０に線材が巻回されることにより、コイル５２が形成される。

モールド樹脂５４は、コイル５２を包囲するとともに、コイル５２の端子５３を収容するコネクタ部５５が一体形成される。端子５３にはこのコネクタ部５５に差し込まれる図示しないソケットを介してリード線が接続される。図示しない駆動回路からの励磁電流がリード線、端子５３を介してコイル５２に導かれる。

モールド樹脂５４は、コイルケース１０とエンドリング９とボビン５０とコイル５２の間に溶融された樹脂を充填して形成される。モールド樹脂５４は、ボビン５０より融点の高い樹脂が用いられ、成型時にボビン５０との接触部で融着される。こうして、モールド樹脂５４がコイル５２のまわりを隙間なく覆うことにより、ソレノイド１５の絶縁と防水がはかられる。

ソレノイド１５の磁路を構成する部材として、ソレノイド１５の内側には、円筒状のスリーブ３０と、このスリーブ３０に対してその軸方向に並ぶ円筒状のベース９０とが設けられる。

スリーブ３０とベース９０の間には、磁気ギャップ９１が画成される。この磁気ギャップ９１を囲むようにして円筒状のフィラーリング１９が介装される。スリーブ３０とベース９０は、それぞれの外周面がフィラーリング１９の内周面に嵌合するとともに、フィラーリング１９の端部がレーザ溶接部４３、４４によって固着される。これにより、スリーブ３０とベース９０は、フィラーリング１９を介して同軸上で結合される。

ソレノイド１５の磁路を構成する部材として、ソレノイド１５のまわりには、円筒状のコイルケース１０と、円盤状のエンドリング９とが設けられる。ソレノイド１５のまわりに生じる磁束は、磁性材からなるコイルケース１０、スリーブ３０、プランジャ６０、ベース９０、エンドリング９によって導かれる。

電磁比例制御弁２は、スリーブ３０がポンプ３に備えられる図示しないポンプボディに嵌合するとともに、スリーブ３０の外周部から鍔状に突出するプレート４５を備え、このプレート４５がポンプボディに締結される。

スリーブ３０は、図示しないポンプボディに嵌合して取り付けられるスリーブ嵌合部３２を有する。このスリーブ嵌合部３２は、スリーブ３０の中央部から鍔状に突出し、図示しないポンプボディの凹部に嵌合される。スリーブ嵌合部３２は、ポンプボディに嵌合する外周面３２ａと、その外周面３２ａに形成される環状溝３２ｂとを有する。環状溝３２ｂにシールリング４９が介装され、このシールリング４９によってスリーブ３０とポンプボディ間の密封がはかられる。

スリーブ３０は、ソレノイド１５の磁路を構成するスリーブ磁路部３３を有する。このスリーブ磁路部３３は、段付き円筒状に形成され、プランジャ６０を包囲する内周面３３ａと、ボビン５０及びコイルケース１０に嵌合する大径外周面３３ｂと、フィラーリング１９に嵌合する小径外周面３３ｃ等を有する。

コイルケース１０は、断面Ｌ字形をした円筒状に形成され、その先端内周面１０ａがスリーブ３０の大径外周面３３ｂに嵌合される。

エンドリング９は、その外周面９ａがコイルケース１０の基端内周面１０ｂに嵌合し、その内周面９ｂがベース９０の外周面９０ｂにローレット圧入して固定される。

プレート４５は、スリーブ３０の大径外周面３３ｂに対して軽圧入によって嵌合し、スリーブ３０の外周部に形成された環状段部３２ｃに当接し、この環状段部３２ｃとコイルケース１０の先端面との間に挟持される。

シャフト２０とプランジャ６０は、スリーブ３０に対して第一、第二軸受７０、７５を介して軸方向に変位可能に支持される。

シャフト２０は、直円筒面状の外周面２０ａを有し、この外周面２０ａが第一軸受７０によって摺動可能に支持される。

プランジャ６０は、直円筒面状の外周面６０bを有し、この外周面６０bが第二軸受７５によって摺動可能に支持される。

スリーブ３０とベース９０の内側は、プランジャ６０によってプランジャ前室８２とプランジャ背後室８１とが仕切られる。

プランジャ６０にはシャフト２０の軸方向に延びるプランジャ貫通孔６０ｃが形成され、このプランジャ貫通孔６０ｃによってプランジャ前室８２とプランジャ背後室８１が連通される。シャフト２０とプランジャ６０が軸方向に移動するのに伴って、作動流体がプランジャ貫通孔６０ｃ、外周溝７１を通って弁体収容室８３、プランジャ前室８２、プランジャ背後室８１の間を移動する。

スリーブ３０の内奥には第一ギャップワッシャ４１が介装される。ベース９０内には第二ギャップワッシャ４２が介装される。第一、第二ギャップワッシャ４１、４２は、非磁性の樹脂材によって円盤状に形成される。

シャフト２０は、閉弁方向（図２において左方向）に移動すると、やがて第一ギャップワッシャ４１に当接し、それ以上に閉弁方向に移動しないように係止される。

シャフト２０は、開弁方向（図２において右方向）に移動すると、やがて第二ギャップワッシャ４２に当接し、それ以上に開弁方向に移動しないように係止される。

円筒状のプランジャ６０は、ソレノイド１５の磁力によって駆動される可動鉄心として設けられる。プランジャ６０は、シャフト２０の中程に嵌合して固定される内周面６０ａを有する。

ソレノイド１５がソレノイド推力によってプランジャ６０を駆動する吸着方向は、図２に矢印で示すように右方向である。ソレノイド１５に流れる励磁電流が増えるのにしたがって、プランジャ６０は第一、第二スプリング１１、１２のバネ力に抗して図２において右方向に変位する。

コイル状の第一スプリング１１は、シャフト２０の基端部とアジャスタボルト４０の間に圧縮して介装される。第一スプリング１１は、シャフト２０を閉弁方向（図２において左方向）に付勢する。

コイル状の第二スプリング１２は、第一軸受７０とプランジャ６０の間に圧縮して介装される。第二スプリング１２は、シャフト２０を開弁方向（図２において右方向）に付勢する。

シャフト２０の先端部（弁体２５）がスリーブ３０の作動流体が流れる流路（バルブ出口ポート１６）に入り込んだ状態では、作動流体圧力によりシャフト２０は閉弁方向（図２において左方向）に付勢される。第二スプリング１２のバネ力が、この作動流体圧力に対抗して開弁方向（図２において右方向）に働くため、シャフト２０を開弁方向に駆動するソレノイド推力が小さく抑えられる。

シャフト２０が上記の状態から閉弁方向に距離Ｘｓだけ変位する場合に生じるソレノイド１５のソレノイド推力Ｆｓｏｌは、次式で表される。
Ｆｓｏｌ＝Ｆｆ＋（ΔＰ・Ａｓ）＋（Ｆｋ１−Ｆｋ２）＋（ｋ１＋ｋ２）・Ｘｓ…（１）
ここで、
Ｆｆ：流体力
ΔＰ：電磁比例制御弁２の前後差圧
Ａｓ：シャフト２０の円柱部の断面積
Ｆｋ１：第一スプリング１１の変位前におけるバネ力
Ｆｋ２：第二スプリング１２の変位前におけるバネ力
ｋ１：第一スプリング１１のバネ定数
ｋ２：第二スプリング１２のバネ定数
とする。

電磁比例制御弁２はシャフト２０に対して第二スプリング１２のバネ力Ｆｋ２とソレノイド１５のソレノイド推力Ｆｓｏｌとが開弁方向に働き、電磁比例制御弁２の前後差圧ΔＰによる力ΔＰ・Ａｓと、シャフト２０に働く流体力Ｆｆと第一スプリング１１のバネ力Ｆｋ１が閉弁方向に働き、これらの力がバランスする位置にシャフト２０が移動し、これによって得られた開口面積Ａｖ及び前後差圧ΔＰに比例した制御流量Ｑが流れる。

アジャスタボルト４０のベース９０に対する螺合位置が変えられることにより、シャフト２０に加わる第一、第二スプリング１１、１２のバネ力が調整される。

アジャスタボルト４０は、ネジ部４０ａと、このネジ部４０ａの基端に拡径して形成される段部４０ｂとを有する。アジャスタボルト４０は、ネジ部４０ａがベース９０の内周に形成されたネジ穴９０ａに螺合する。

アジャスタボルト４０は、ベース９０に対してスリーブ３０側（図２において左側）からベース９０に差し込まれ、ネジ部４０ａがベース９０のネジ穴９０ａに螺合し、段部４０ｂがネジ穴９０ａの端部に当接することにより、アジャスタボルト４０の螺合位置がそれ以上に図２において右方向に移動することが係止される。これにより、アジャスタボルト４０がベース９０から抜け落ちることが防止される。

アジャスタボルト４０の螺合位置を変えて第一、第二スプリング１１、１２のバネ力が調整された後に、ネジ穴９０ａのアジャスタボルト４０の背後に位置する部位にシール材４８が充填される。シール材４８が固まることにより、アジャスタボルト４０の緩み止めがはかれる。

図３は、スリーブ３０、第一軸受７０、第二軸受７５等の断面図である。

第一軸受７０は、円筒状に形成され、スリーブ３０の内側に固定される。第一軸受７０は、シャフト２０の外周面２０ａに摺動可能に嵌合する軸受面７０ａと、スリーブ３０に嵌合される外周面７０ｂと、この外周面７０ｂに刻まれた複数の外周溝７１とを有する。

スリーブ３０の内側は、第一軸受７０によって弁体収容室８３とプランジャ前室８２が仕切られる。この弁体収容室８３とプランジャ前室８２は、第一軸受７０の外周溝７１によって連通される。

第二軸受７５は、非磁性の樹脂材として例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等からなる樹脂製シート材によって薄肉円筒状に形成され、スリーブ磁路部３３の内周面３３ａに固定される。

第二軸受７５が非磁性の樹脂製シート材によって形成されることにより、プランジャ６０を包囲するスリーブ磁路部３３の内周面３３ａにプランジャ６０を摺動可能に支持することが可能となる。

プランジャ６０を包囲するスリーブ磁路部３３の内周面３３ａは、第二軸受７５を介してプランジャ６０を摺動可能に支持するプランジャ支持部を構成する。

スリーブ３０は、作動流体が流れる流路を画成するスリーブ流路画成部３１とを有する。このスリーブ流路画成部３１は、ポンプボディ内に収容されるスリーブ３０の先端部に設けられ、作動流体の流路を画成する。

図４は、スリーブ３０のバルブ出口ポート１６とシャフト２０の弁体２５等を示す断面図である。

シャフト２０は第一軸受７０から突出するその先端部に弁体２５が形成される。

スリーブ流路画成部３１は、段付き円筒状に形成され、ポンプ３（圧力源側）に連通する複数のバルブ入口ポート１８と、このバルブ入口ポート１８が開口しシャフト２０の弁体２５を収容する弁体収容室８３と、この弁体収容室８３をパワーステアリングシステム７（負荷側）に連通する単一のバルブ出口ポート１６及び出口室８５とを有する。

ポンプ３から吐出される作動流体は、図中矢印で示すように、バルブ入口ポート１８→弁体収容室８３→可変絞り部８４→バルブ出口ポート１６→出口室８５を順に通ってパワーステアリングシステム７へと送られる。

バルブ入口ポート１８は、シャフト２０の中心軸Ｏに直交するように延びる円柱状の流路を画成する。シャフト２０は、例えば３対（６個）のバルブ入口ポート１８が形成される。各バルブ入口ポート１８は、シャフト２０の周方向について等間隔を持つように配置され、シャフト２０の中心軸Ｏを中心とする放射状に形成される。なお、バルブ入口ポート１８の個数は、これに限らず、３対（６個）以外の複数個、または単数個（１個）であってもよい。

弁体収容室８３は、シャフト２０の中心軸Ｏを中心とする小径内周面３１ａによって囲まれ、シャフト２０の弁体２５との間に環状の流路を画成する。小径内周面３１ａにバルブ入口ポート１８が開口している。

バルブ出口ポート１６は、シャフト２０の中心軸Ｏを中心とする円筒状壁面によって中心軸Ｏ方向に延びる円柱状の流路を画成する。

スリーブ流路画成部３１は、シャフト２０の弁体２５に対峙する環状のシート部２９を有する。このシート部２９はバルブ出口ポート１６の開口縁部としてエッジ状に形成される。シート部２９と弁体２５の間には可変絞り部８４が断面環状の流路として画成される。

以上のように、弁体収容室８３とバルブ出口ポート１６とシート部２９と出口室８５とは、シャフト２０の中心軸Ｏを中心として形成される。

スリーブ３０のバルブ出口ポート１６は、開口径Ｄの直円柱穴状に形成され、シャフト２０と同軸上に延びる。

弁体２５は、直円柱状に突出するストレート弁体部２７と、このストレート弁体部２７の先端から先細の円錐状に突出するテーパ弁体部２６とを有する。

円柱状のストレート弁体部２７の外径ｄは、バルブ出口ポート１６の開口径Ｄより所定値だけ小さく形成される。

弁体２５が最小弁開度以下の開度にある領域を最小開口面積一定領域（シャフト２０の最小ストローク域）とする。この最小弁開度一定領域において、バルブ出口ポート１６に弁体２５のストレート弁体部２７が挿入され、可変絞り部８４はシート部２９とストレート弁体部２７の間に断面環状の流路として画成される。最小弁開度における可変絞り部８４の流路断面積Ａｖは、次式で計算される。
Ａｖ＝(π／４)(Ｄ²−ｄ²) …（２）

最小開口面積一定領域では、弁体２５のストレート弁体部２７がシート部２９に挿入されているため、可変絞り部８４の開口面積Ａｖが弁体２５の変位に伴って変化しない。これにより、可変絞り部８４の開口面積Ａｖが弁体２５の最小弁開度の誤差（シャフト２０の最小ストロークのバラツキ）によって変化することを抑えられる。

弁体２５が最小弁開度より大きく、かつ後述する最大弁開度より小さい開度にある領域を開口面積可変領域とする。この開口面積可変領域では、弁体２５がシート部２９からバルブ出口ポート１６に挿入されているため、可変絞り部８４の開口面積Ａｖが弁体２５の変位に伴って変化する。

電磁比例制御弁２の弁開度が最小弁開度以下の開口面積一定領域では、可変絞り部８４を通過する作動流体の流量がほぼ最小流量に保たれる。

電磁比例制御弁２の弁開度が最小弁開度から最大弁開度に達するまでの開口面積可変領域では、可変絞り部８４を通過する作動流体の流量が弁開度に一次的に比例して増加し、可変絞り部８４を通過する作動流体の流量が最小流量から最大流量へと増加する。

電磁比例制御弁２の最大弁開度は、プランジャ６０が図２の右方向に移動して第二ギャップワッシャ４２に当接する際に得られる弁開度となる。

こうして、電磁比例制御弁２は、シャフト２０のストロークに応じて弁開度が制御される、可変絞り部８４を通過する作動流体の流量が増減する。

図４に示すように、シャフト２０の弁体２５のストレート弁体部２７が第一軸受７０から突出する最大突出量（長さ）をＬとすると、この最大突出量Ｌをシャフト２０の外径ｄに対して所定値以下の範囲に設定し、シャフト２０が移動する過程で弁体２５が受ける作動流体の圧力によって弁体２５のシート部２９（バルブ出口ポート１６）に対する同心度が略一定に保たれる構成とする。

実験に基づき、最大突出量Ｌをシャフト２０の外径ｄに対して所定値１．５ｄ以下の範囲に設定することにより、シャフト２０が移動する過程で弁体２５が受ける作動流体の圧力によって弁体２５のシート部２９に対する同心度が略一定に保たれることがわかった。

図５は、コイル５２に導かれる励磁電流Ｉと流量Ｑとの関係を示す特性図である。この図５において、破線で示す理想特性は、最大突出量Ｌをシャフト２０の外径ｄに対して所定値１．５ｄ以下の範囲に設定した電磁比例制御弁２のものである。この理想特性は、最小開口面積一定領域にて励磁電流Ｉが増減するのに対して流量Ｑが略一定に保たれ、開口面積可変領域にて励磁電流Ｉが増減するのに伴って流量Ｑが次第に増大し、最大開口面積一定領域にて励磁電流Ｉが増減するのに対して流量Ｑが略一定に保たれる。

図５において、実線で示す特性は、最大突出量Ｌをシャフト２０の外径ｄに対して所定値１．５ｄより大きく設定した電磁比例制御弁２のものである。この実線で示す特性は、電磁比例制御弁２のある開度で励磁電流Ｉが増減するのに対して流量Ｑが急激に変化する変曲点が生じる。この変曲点は、シャフト２０が移動する過程で弁体２５が受ける作動流体の流れによる力によって曲げ変形し、弁体２５のシート部２９（バルブ出口ポート１６）に対する同心度が変化するために生じるものと考えられる。

第一軸受７０を小径内周面３１ａに対するバルブ入口ポート１８の開口部を部分的に塞ぐようにシート部２９に近づけて配置する。これにより、シャフト２０の最大突出量Ｌをシャフト２０の外径ｄに対して所定値１．５ｄ以下の範囲に設定することが可能になる。

図３、４に示すように、スリーブ３０は、順に拡径して形成される円筒面状をした小径内周面３１ａ、大径内周面３１ｂを有する。小径内周面３１ａと大径内周面３１ｂの間に環状のスリーブ段差部３１ｃが形成される。
第一軸受７０は、その外周面７０ｂが大径内周面３１ｂに圧入して固定される。第一軸受７０は、その先端部７０ｃがスリーブ段差部３１ｃに当接することによって、それ以上にシート部２９に近づくことが規制される。これにより、第一軸受７０の取付位置がズレて第一軸受７０がバルブ入口ポート１８の開口部を大きく塞ぐことが回避される。

バルブ入口ポート１８は、小径内周面３１ａと大径内周面３１ｂとに渡って開口するように形成される。

第一軸受７０の外周溝７１は、その一部がバルブ入口ポート１８に面して開口し、バルブ入口ポート１８と弁体収容室８３を連通する流路を構成する。これにより、バルブ入口ポート１８から弁体収容室８３へと流入する作動流体の一部は、外周溝７１を通る。

以上のように本実施の形態では、励磁電流に応じて弁開度が調整される電磁比例制御弁２であって、磁路を構成する筒状のスリーブ３０及びベース９０と、円柱状のシャフト２０と、このシャフト２０に固定される円筒状のプランジャ６０と、スリーブ３０に対してシャフト２０の外周面２０ａを摺動可能に支持する第一軸受７０と、スリーブ３０に対してプランジャ６０の外周面６０bを摺動可能に支持する第二軸受７５と、シャフト２０を付勢するスプリング付勢手段（第一、第二スプリング１１、１２）と、磁力によってプランジャ６０を駆動するソレノイド１５と、を備え、スリーブ３０は、圧力源側に連通するバルブ入口ポート１８と、負荷側に連通するバルブ出口ポート１６と、このバルブ出口ポート１６が開口するシート部２９と、を有し、シャフト２０は第一軸受７０からシート部２９に向けて突出する弁体２５を有し、シャフト２０がその中心軸Ｏ方向に変位するのに伴って弁体２５とシート部２９との間で画成される可変絞り部８４の開口面積Ａｖが変化する構成とし、弁体２５が第一軸受７０から突出する最大突出量Ｌをシャフト２０の外径ｄに対して所定値以下の範囲に設定する構成とした。

上記構成に基づき、スリーブ３０に対してシャフト２０の先端部分が第一軸受７０に支持されるとともに、シャフト２０の基端部分がプランジャ６０を介して第二軸受７５に支持されることにより、シャフト２０の先端部分に設けられる弁体２５の支持剛性が十分に確保され、シャフト２０が移動する過程で弁体２５が受ける作動流体の流れによる力によって弁体２５のシート部２９に対する同心度が変化することを抑えられ、励磁電流に応じて作動流体の流量Ｑが急激に変化する変曲点が生じることを抑えられる。

本実施の形態では、スリーブ３０は、順に拡径して形成される円筒面状をした小径内周面３１ａと大径内周面３１ｂと、この小径内周面３１ａと大径内周面３１ｂの間に形成される環状のスリーブ段差部３１ｃと、を有し、第一軸受７０が大径内周面３１ｂに圧入して固定される構成とした。

上記構成に基づき、第一軸受７０は、その先端部７０ｃがスリーブ段差部３１ｃに当接することによって、それ以上にシート部２９に近づくことが規制される。

本実施の形態では、スリーブ３０は、バルブ入口ポート１８が小径内周面３１ａと大径内周面３１ｂとに渡って開口するように形成される構成とした。

上記構成に基づき、第一軸受７０は、その先端部７０ｃがスリーブ段差部３１ｃに当接することによって、それ以上にシート部２９に近づくことが規制されることにより、第一軸受７０がバルブ入口ポート１８の開口部を大きく塞ぐことが回避される。

本実施の形態では、第一軸受７０をスリーブ３０に対するバルブ入口ポート１８の開口部を部分的に塞ぐようにシート部２９に近づけて配置する構成とした。

上記構成に基づき、第一軸受７０を、バルブ入口ポート１８の開口端よりシート部２９に近づけて配置して、シャフト２０の最大突出量Ｌをシャフト２０の外径ｄに対して所定値以下の範囲に設定することが可能になる。

なお、これに限らず、第一軸受７０を小型化し、第一軸受７０をスリーブ３０に対するバルブ入口ポート１８の開口部から離して配置する構成としてもよい。これにより、第一軸受７０がスリーブ３０に対するバルブ入口ポート１８の開口部を部分的に塞ぐことがなく、バルブ入口ポート１８の開口面積が大きくなる。

本実施の形態では、弁体２５は、円錐状に先細となるテーパ弁体部２６と、このテーパ弁体部２６の基端（テーパ肩部）から円柱状に延びるストレート弁体部２７とを有し、開口面積可変領域にてシート部２９に弁体２５のテーパ弁体部２６が対峙し、最小開口面積一定領域にてシート部２９に弁体２５のストレート弁体部２７が対峙する構成とした。

上記構成に基づき、最小開口面積一定領域では、弁体２５のストレート弁体部２７がシート部２９に挿入されているため、可変絞り部８４の開口面積Ａｖが弁体２５の変位に伴って変化しない。このため、可変絞り部８４の開口面積Ａｖが弁体２５の最小弁開度の誤差（シャフト２０の最小ストロークのバラツキ）によって変化することを抑えられる。

これにより、電磁比例制御弁２は、最小弁開度を決める各部品の寸法公差を大きく設定することが可能となり、製品のコストダウンがはかれる。

本実施の形態では、スプリング付勢手段は、シャフト２０を閉弁方向に付勢する第一スプリング１１と、シャフト２０を開弁方向に付勢する第二スプリング１２とを備える構成とした。

本実施の形態では、第二軸受７５が非磁性の樹脂製シート材によって形成される構成とした。

上記構成に基づき、プランジャ６０を包囲するスリーブ３０の内周面３３ａにプランジャ６０を摺動可能に支持することが可能となる。

本実施の形態では、ソレノイド１５は、樹脂製のボビン５０と、このボビン５０に巻かれたコイル５２と、このコイル５２を収容するコイルケース１０と、このコイルケース１０とコイル５２の間に充填して固化されるモールド樹脂５４と、を備え、モールド樹脂５４は、ボビン５０より融点の高い樹脂を成型して形成され、その成型時にボビン５０に融着される構成とした。

上記構成に基づき、モールド樹脂５４は、その成型時にボビン５０とコイル５２等の隙間に入り込み、コイル５２のまわりを隙間なく覆うことにより、ソレノイド１５の絶縁と防水がはかられる。

本実施の形態では、第一スプリング１１のバネ力を調整するアジャスタボルト４０を備え、このアジャスタボルト４０は、ベース９０内のネジ穴９０ａに螺合するネジ部４０ａと、このネジ部４０ａの基端に拡径して形成される段部４０ｂと、を有し、ベース９０に対してスリーブ３０側からベース９０に差し込まれてベース９０内のネジ穴９０ａに螺合する構成とした。

上記構成に基づき、アジャスタボルト４０は、ベース９０に対してスリーブ３０側からベース９０に差し込まれ、ネジ部４０ａがベース９０のネジ穴９０ａに螺合し、段部４０ｂがネジ穴９０ａの端部に当接することにより、アジャスタボルト４０がベース９０から抜け落ちることが防止される。

本実施の形態では、車輪の操舵力を付与するパワーステアリング装置であって、電磁比例制御弁２と、電磁比例制御弁２の前後差圧ΔＰをほぼ一定に保つ圧力補償弁６とを備え、電磁比例制御弁２が車輪の操舵力を発生するパワーステアリングシステム７に供給される作動流体の流量を制御する構成とした。

上記構成に基づき、電磁比例制御弁２によってパワーステアリングシステム７に供給される作動流体の流量が的確に制御される。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、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。

本発明の電磁比例制御弁は、パワーステアリング装置に用いられる電磁比例制御弁に限らず、産業機械等に用いられる電磁比例制御弁等に利用できる。

１ パワーステアリング装置
２ 電磁比例制御弁
６ 圧力補償弁
７ パワーステアリングシステム
１１ 第一スプリング
１２ 第二スプリング
１５ ソレノイド
１６ バルブ出口ポート
１８ バルブ入口ポート
２０ シャフト
２０ａ シャフト外周面
２５ 弁体
２６ テーパ弁体部
２７ ストレート弁体部
２９ シート部
３０ スリーブ
３１ａ 小径内周面
３１ｂ 大径内周面
３１ｃ スリーブ段差部
４０ アジャスタボルト
４０ａ ネジ部
４０ｂ 段部
５０ ボビン
５２ コイル
５４ モールド樹脂
６０ プランジャ
６０ｂ プランジャ外周面
７０ 第一軸受
７０ａ 軸受面
７５ 第二軸受
９０ ベース
９０ａ ネジ穴

Claims (9)

1. 励磁電流に応じて弁開度が調整される電磁比例制御弁であって、
   磁路を構成する筒状のスリーブと、
   円柱状のシャフトと、
   このシャフトに固定される円筒状のプランジャと、
   前記スリーブに対して前記シャフトの外周面を摺動可能に支持する第一軸受と、
   前記スリーブに対して前記プランジャの外周面を摺動可能に支持する第二軸受と、
   前記シャフトを付勢するスプリング付勢手段と、
   磁力によって前記プランジャを駆動するソレノイドと、を備え、
   前記スリーブは、
   圧力源側に連通するバルブ入口ポートと、
   負荷側に連通するバルブ出口ポートと、
   このバルブ出口ポートが開口するシート部と、を有し、
   前記シャフトは前記第一軸受から前記シート部に向けて突出する弁体を有し、
   前記シャフトがその軸方向に変位するのに伴って前記弁体と前記シート部との間で画成される可変絞り部の開口面積が変化する構成とし、
   前記ソレノイドは、
   樹脂製のボビンと、
   このボビンに巻かれたコイルと、
   このコイルを収容するコイルケースと、
   このコイルケースと前記コイルの間に充填して固化されるモールド樹脂と、を備え、
   このモールド樹脂は、
   前記ボビンより融点の高い樹脂を成型して形成され、
   その成型時に前記ボビンに融着されることを特徴とする電磁比例制御弁。
2. 前記スリーブは、
   順に拡径して形成される円筒面状をした小径内周面と大径内周面と、
   この小径内周面と大径内周面の間に形成される環状のスリーブ段差部と、を有し、
   前記第一軸受が前記大径内周面に圧入して固定されることを特徴とする請求項１に記載の電磁比例制御弁。
3. 前記バルブ入口ポートが前記小径内周面と前記大径内周面とに渡って開口するように形成されることを特徴とする請求項２に記載の電磁比例制御弁。
4. 前記第一軸受を前記スリーブに対する前記バルブ入口ポートの開口部を部分的に塞ぐように前記シート部に近づけて配置する構成としたことを特徴とする請求項３に記載の電磁比例制御弁。
5. 前記第一軸受を前記スリーブに対する前記バルブ入口ポートの開口部から離して配置する構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁比例制御弁。
6. 前記弁体は、
   円錐状に先細となるテーパ弁体部と、
   このテーパ弁体部の基端から円柱状に延びるストレート弁体部とを有し、
   開口面積可変領域にて前記シート部に前記テーパ弁体部が対峙し、
   最小開口面積一定領域にて前記シート部に前記ストレート弁体部が対峙することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の電磁比例制御弁。
7. 前記スプリング付勢手段は、
   前記シャフトを閉弁方向に付勢する第一スプリングと、
   前記シャフトを開弁方向に付勢する第二スプリングと、を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の電磁比例制御弁。
8. 前記第二軸受が非磁性の樹脂製シート材によって形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の電磁比例制御弁。
9. 前記第一スプリングのバネ力を調整するアジャスタボルトを備え、
   このアジャスタボルトは、
   磁路を構成する筒状のベース内のネジ穴に螺合するネジ部と、
   このネジ部の基端に拡径して形成される段部と、を有し、
   前記ベースに対して前記スリーブ側から前記ベースに差し込まれて前記ベース内のネジ穴に螺合することを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の電磁比例制御弁。

Images