JP2013139865A - ソレノイドバルブおよび緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した減衰力を発揮することができるソレノイドバルブおよび緩衝器を提供することである。
【解決手段】本発明の課題解決手段は、中空部６ａと外方から開口して中空部６ａへ連通されるポート６ｂを有するハウジング６と、筒状であって内外を連通するスプールポート９を有して中空部６ａ内に軸方向に摺動自在に挿入されるスプール弁７と、スプール弁７を軸方向に駆動するソレノイド８とを備え、スプール弁７を駆動してポート６ｂとスプールポート９の連通度合いを調節可能なソレノイドバルブ１において、スプール弁７が一端側への移動によってポート６ｃを遮断するように設定され、スプールポート９の壁面９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄのうちスプール他端側の少なくとも一部が内周側を外周側よりもスプール他端側に位置するように傾斜させた傾斜面を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ソレノイドバルブおよび緩衝器の改良に関する。

従来、緩衝器の減衰力を走行中に調整することができる減衰力調整バルブとしては、筒状のピストンロッドの内周に筒状弁体を挿入し、この筒状弁体をステッピングモータで駆動するものがある。

詳しくは、減衰力調整バルブは、先端が緩衝器の圧側室に臨むピストンロッドを筒状として、伸側室に臨む位置から内部へ開口するポートを設け、このポートとピストンロッド内とを介して伸側室と圧側室とを連通するようにしておき、このピストンロッド内に上記ポートに対向可能なオリフィス孔を備えた筒状弁体を挿入することで構成される。そして、減衰力調整バルブは、ステッピングモータで筒状弁体をピストンロッド内で回転させることで上記ポートと上記オリフィス孔のラップ面積を変化させて、緩衝器が発生する減衰力を調整するようになっている（たとえば、特許文献１参照）。

上記した減衰力調整バルブでは、ステッピングモータを利用して筒状弁体をピストンロッド内で回転させることで、上記ポートと上記オリフィス孔とのラップ面積を可変にしているが、筒状弁体をピストンロッドの軸方向に駆動することで上記ポートと上記オリフィス孔とのラップ面積を可変にすることもできる。ここで、筒状弁体を軸方向に駆動するには、たとえば、ソレノイドを利用することも可能である。

特開２００８−３９０６５号公報

ところで、作動油がオリフィス孔を通過する場合、この作動油の流れが速くなればなるほど圧力が低くなる。ここで、筒状弁体でポートとオリフィス孔のラップ面積を小さくする場合、筒状弁体を移動させてポートに筒状弁体の側面を対向させるように駆動させるが、ラップ面積を小さくすると、流量が変化しなければ、オリフィス孔を通過する作動油の流れが速くなる。そして、オリフィス孔の端とポートの端とをラップさせる程度に両者のラップ面積を小さくする場合、オリフィス孔を通過する作動油の流れはオリフィス孔の端で速くなるため、オリフィス孔の壁面全周に作用する圧力は均一ではなくなり、筒状弁体にはラップ面積をより小さくする方向の力が作用することになる。

他方、ソレノイドは、筒状弁体を附勢するスプリングを備えていて、通電時に発生する吸引力とスプリングの附勢力とのバランスした位置に筒状弁体を駆動するようになっている。このことから、ソレノイドで筒状弁体を駆動することを考えた場合、ポートとオリフィス孔とのラップ面積を小さくする場合、これらを流れる流速が速くなると液体の流れによる圧力低下によって、筒状弁体作用するポートを閉じる方向の力が大きくなるために、筒状弁体の位置が狙った位置からずれてしまい、狙い通りの減衰力を発揮できなくなってしまう問題がある。

そこで、本発明は、上記不具合を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、安定した減衰力を発揮することができるソレノイドバルブおよび緩衝器を提供することである。

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、中空部と外方から開口して当該中空部へ連通されるポートを有するハウジングと、筒状であって内外を連通するスプールポートを有して上記中空部内に軸方向に摺動自在に挿入されるスプール弁と、上記スプール弁を軸方向に駆動するソレノイドとを備え、上記スプール弁を駆動して上記ポートと上記スプールポートの連通度合いを調節可能なソレノイドバルブにおいて、上記スプール弁が一端側への移動によって上記ポートを遮断するよう設定され、上記スプールポートの壁面のうちスプール他端側の少なくとも一部がその内周側を外周側よりもスプール他端側に位置するように傾斜させた傾斜面を備えることを特徴とする。

このソレノイドバルブにあっては、スプールポートのスプール他端側の壁面の内周側を当該壁面の外周側よりもスプール弁を軸方向に見てスプール他端側に位置するように傾斜させた傾斜面としている。

そのため、スプールポートを通過する液体の流れによって、スプール弁を他端側へ移動させる流体力が生じ、スプールポートを通過する液体の圧力低下によるスプール弁を一端側へ移動させる力にこの流体力が対向し、スプール弁のラップ面積を減少させる一端側への移動を抑制することができる。

そのため、ソレノイドがスプール弁を駆動するために必要となる推力も小さくて済み、また、ソレノイドによるスプール弁の位置決め精度が向上する。

よって、本発明のソレノイドバルブおよび緩衝器によれば、安定した減衰力を発揮することができる。

一実施の形態におけるソレノイドバルブが適用された緩衝器の断面図である。 一実施の形態におけるソレノイドバルブの拡大断面図である。 一実施の形態におけるソレノイドバルブのスプール弁の斜視図である。 一実施の形態におけるソレノイドバルブの作動を説明する図である。 一実施の形態の一変形例のソレノイドバルブにおける可動鉄心とスプール弁の断面図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態におけるソレノイドバルブ１は、図１に示すように、中空部６ａと外方から開口して中空部６ａへ連通されるポート６ｂを有するハウジング６と、筒状であって内外を連通するスプールポート９を有して中空部６ａ内に軸方向に移動自在に挿入されるスプール弁７と、スプール弁７を軸方向に駆動するソレノイド８とを備えて構成されている。

この実施の形態では、ソレノイドバルブ１は、緩衝器Ｄに適用されていて、緩衝器Ｄが伸長する際に発生する減衰力を調節することができるようになっている。この緩衝器Ｄは、具体的には、シリンダ２と、シリンダ２内に摺動自在に挿入されてシリンダ２内を作動油等の液体が充填される伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに区画するピストン３と、シリンダ２内に挿入されてピストン３に連結されるピストンロッド４と、ピストンロッド４内に設けられ緩衝器Ｄの伸長時でのみ液体の通過を許容する減衰力調整用の流路５とを備えており、ソレノイドバルブ１は当該流路５の途中に設けられて緩衝器Ｄの発生する減衰力を調整する。

なお、上記緩衝器Ｄは、この例では、鞍乗車両に向くように、さらに、ピストンロッド４を二輪車などの鞍乗車両の図示しない車体に連結される車体側チューブ１０と、鞍乗車両の図示しない車軸に連結されて車体側チューブ１０内へ摺動自在に挿入される車軸側チューブ１１とで構成されるフロントフォークＦ内に収容されている。より詳しくは、緩衝器Ｄは、ピストンロッド４がハウジング６を介して車体側チューブ１０へ連結され、シリンダ２が車軸側チューブ１１へ連結されて、車体側チューブ１０と車軸側チューブ１１との間に介装されつつ、車体側チューブ１０と車軸側チューブ１１で閉鎖されたフロントフォークＦ内となる空間Ｌ内に収容されている。本実施の形態では、フロントフォークＦは、車体側チューブ１０内に車軸側チューブ１１を挿入する倒立型のフロントフォークとされているが、反対に、車体側チューブ１０を車軸側チューブ１１へ挿入する正立型のフロントフォークとされていてもよい。

また、この緩衝器Ｄのピストンロッド４とシリンダ２との間には、懸架ばね１２が介装されており、この懸架ばね１２は緩衝器Ｄを介して車体側チューブ１０と車軸側チューブ１１を離間させる方向、つまり、緩衝器Ｄを伸長させる方向に弾発力を発揮していて、当該懸架ばね１２により図外の鞍乗車両の車体が弾性支持されるようになっている。

そして、緩衝器Ｄは、図１に示すように、車軸側チューブ１１に連結されたシリンダ２と、シリンダ２内に摺動自在に挿入されシリンダ２内を２つの作動室である伸側室Ｒ１および圧側室Ｒ２に区画するピストン３と、一端がピストン３に連結されるとともに他端が車体側チューブ１０に連結されたピストンロッド４と、ピストン３に設けられて伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通するとともに通過する液体の流れに抵抗を与える減衰通路１３と、シリンダ２の下端に設けられて圧側室Ｒ２からリザーバＲへ向かう液体の流れに抵抗を与える圧側減衰通路１５とリザーバＲから圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する吸込通路１６とを有するボトム部材１４とを備えて構成され、伸側室Ｒ１および圧側室Ｒ２には液体として作動油等の液体が充満され、リザーバＲ内には液体と気体が充填されている。

より詳しくは、シリンダ２は、下端に嵌合されたボトム部材１４を介して有底筒状に形成された車軸側チューブ１１の底部に固定されている。また、シリンダ２の上端には、ピストンロッド４を摺動自在に軸支するロッドガイド１７が設けられている。ピストンロッド４は、軸方向に沿って図１中上下に貫通する空孔４ｂを備えたピストンロッド本体４ａと、ピストンロッド本体４ａの図１中下端に固定されてピストン３を保持するピストン連結部４ｃとを備えて構成されており、その図１中上端となる先端がソレノイドバルブ１におけるスプール弁７を収容するハウジング６とソレノイド８のケース３０を介して車体側チューブ１０の上端に固定されている。ピストン連結部４ｃは、空孔４ｂと伸側室Ｒ１とを連通する連通路４ｄと、連通路４ｄの途中に設けられて伸側室Ｒ１から空孔４ｂへ向かう液体の流れのみを許容する逆止弁４ｅとを備えて構成されていて、図１中下端に環状のピストン３がピストンナット２４を用いて固定されるようになっている。

そして、ロッドガイド１７とハウジング６の外周に設けた筒状のばね受１８との間に懸架ばね１２が介装され、緩衝器本体Ｄが懸架ばね１２により伸長方向に附勢され、これにより、緩衝器Ｄも懸架ばね１２により伸長方向に附勢されるようになっている。

ピストン３は、ピストンロッド４の図１中下端に固定されており、ピストン３に設けられる減衰通路１３は、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する通路１３ａと、通路１３ａの途中に設けた減衰弁１３ｂとを備えていて、通過する液体の流れに抵抗を与えるようになっている。この場合、減衰弁１３ｂが絞り弁などとされていて、減衰通路１３は、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れと、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の流れの双方向の流れを許容するようになっているが、通路を二つ以上設けて一部の通路に伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する減衰弁を設けるとともにそれ以外の通路に圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する減衰弁を設けてもよい。

リザーバＲは、上記空間Ｌ内であって緩衝器Ｄ外に形成されており、リザーバＲには、液体と気体が充填されている。ボトム部材１４に形成される圧側減衰通路１５は、圧側室Ｒ２とリザーバＲとを連通する通路１５ａと、圧側室Ｒ２からリザーバＲへ向かう液体の流れのみを許容して通過する液体の流れに抵抗を与える減衰弁１５ｂとを備えて構成されており、圧側室Ｒ２からリザーバＲへ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路とされている。他方、ボトム部材１４に形成される吸込通路１６は、リザーバＲと圧側室Ｒ２とを連通する通路１６ａと、リザーバＲから圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する逆止弁１６ｂとを備えて構成されており、圧側減衰通路１５とは逆向きにリザーバＲから圧側室Ｒ２へ向かう液体の流れのみを許容する一方通行の通路とされている。なお、この緩衝器Ｄにあっては、圧側減衰力を減衰弁１５ｂにて発生することができるので、上記したように圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう液体の流れのみを許容する通路を設ける場合、当該通路に減衰弁を設けずともよい。

つづいて、ソレノイドバルブ１について説明する。ソレノイドバルブ１は、上記した流路５の途中に設けられており、中空部６ａを備えたハウジング６と、ハウジング６の中空部６ａ内に摺動自在に挿入されるスプール弁７と、スプール弁７を可動鉄心として当該スプール弁７を中空部６ａ内で駆動するソレノイド８とを備えて構成されている。

ハウジング６は、図１および図２に示すように、この場合、内部に中空部６ａを有して筒状とされていて、内周に設けた環状溝６ｃと、外周から開口して環状溝６ｃを介いて中空部６ａに通じるポート６ｂと、図２中上端に設けた環状のソケット６ｄとを備えて構成されている。また、このハウジング６の中空部６ａの図２中下方内周には螺子孔部６ｅを設けてあり、ピストンロッド４の上端の外周には螺子部４ｆが設けてあって、螺子孔部６ｅ内にピストンロッド４の上端を挿入しつつ螺子締結することができるようになっている。なお、この実施の形態では、螺子部４ｆにナット１９を螺着していて、当該ナット１９の図２中上端をハウジング６の図２中下端に当接させてハウジング６に軸荷重をかけることで上記螺子孔部６ｅと螺子部４ｆとが緩まないように配慮している。

このようにハウジング６をピストンロッド４に連結すると、中空部６ａがピストンロッド４の空孔４ｂとが同軸で且つ直列に接続されて、中空部６ａは、当該空孔４ｂおよび連通路４ｄを介して緩衝器Ｄにおける伸側室Ｒ１に連通される。また、中空部６ａは、ポート６ｂを介して緩衝器Ｄ外に形成されたリザーバＲに連通される。よって、この実施の形態の場合、流路５は、上記した連通路４ｄ、空孔４ｂ、中空部６ａ、環状溝６ｃおよびポート６ｂとで構成されており、伸側室Ｒ１とリザーバＲとを連通している。また、流路５は、この場合、逆止弁４ｅによって、伸側室Ｒ１からリザーバＲへ向かう液体の通過のみを許容するようになっている。流路５を一方通行に設定する逆止弁は、ピストン連結部４ｃに設けるのではなく、他の箇所へ設けてもよく、具体的にはたとえば、ピストンロッド本体４ａの空孔４ｂ内に設けてもよいし、ピストンロッド本体４ａの図１中上端における空孔４ｂの開口端に設けるようにしてもよい。

スプール弁７は、筒状とされていて中空部６ａ内に摺動自在に挿入されており、側方から中空部６ａに連通してスプール弁７の内外を連通するスプールポート９を備えている。スプールポート９は、この実施の形態では、図２および図３に示すように、矩形とされてスプール弁７の肉厚を貫通するように設けられており、スプール弁７の軸線に沿う一対の軸方向壁面９ａ，９ｂと、スプール弁７の周方向に沿う一対の周方向壁面９ｃ，９ｄとを備えている。

そして、このスプール弁７は、ハウジング６の中空部６ａ内で摺動してスプールポート９が環状溝６ｃに対向すると、スプールポート９とポート６ｂと連通状態におかれ流路５が開放され、この流路５を開放する状態からこの実施の形態における一端側である図２中上端側に移動してスプールポート９を環状溝６ｃに対向させずスプール弁７の側面が環状溝６ｃを閉塞する状態となると、スプールポート９とポート６ｂの連通が断たれて流路５が遮断されるようになっている。なお、上記環状溝６ｃは、スプール弁７が周方向に回転してもポート６ｂとスプールポート９とを連通可能とするために設けられるものである。環状溝６ｃは、スプール弁７がハウジング６に対して周方向に回転しないようにしてある場合には省略してもよい。

また、スプールポート９のスプール他端側の壁面、つまり、壁面９ａ，９ｂの図２中下半分と壁面９ｄの全部うち、壁面９ｄの全部を、図２に示すように、当該壁面９ｄの内周側ｘが壁面９ｄの外周側ｙよりもスプール弁７を軸方向に見てスプール他端側である図２中下方側に位置するように傾斜させた傾斜面としている。この場合、スプールポート９は、周方向に二箇所に設けられているが、これらスプールポート９の壁面９ｄが上記のような傾斜面とされている。この場合、壁面９ｄに対向するスプール一端側の壁面９ｃも壁面９ｄと平行となる傾斜面とされているが、スプール一端側の壁面９ｃについては傾斜面とすることを要しない。しかしながら、壁面９ｃを壁面９ｄに平行とすることで、スプールポート９をスプール弁７に設ける孔開け加工が容易となる。また、スプールポート９の設置数は上記に限られず任意に決定することができる。

なお、スプール弁７の一端である図２中上端には、環状の可動鉄心２２が取り付けられている。また、このスプール弁７は、可動鉄心２２よりも比重の小さい非磁性材料で形成されており、たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金或いは合成樹脂といった材料で形成される。

可動鉄心２２は、鉄、ニッケル、コバルトやこれらを含む合金、フェライト等といった磁性材料で形成されていて環状とされ、内周に内側へ突出する内周フランジ２２ａを備えている。そして、この可動鉄心２２の外径は、スプール弁７の外径よりも大径とされており、また、その内径は、スプール弁７の上端が嵌合可能な径とされていて、可動鉄心２２の図２中下端内周に上記スプール弁７の図２中上端が嵌合されて固定されている。なお、可動鉄心２２とスプール弁７の一体化に際して、スプール弁７の上端を可動鉄心２２内に圧入することや焼き嵌めすることで両者を一体化してもよいし、両者を接着するようにしてもよく、他の固定方法を採用することもできる。また、この場合、可動鉄心２２は、内周フランジ２２ａを備えているので、スプール弁７を内周フランジ２２に当接するまで可動鉄心２２内に押し込むことで、可動鉄心２２に対してスプール弁７が軸方向に位置決めされるとともに、それ以上のスプール弁７の可動鉄心２２内側への侵入が阻止されるようになっているが、内周フランジ２２ａを省略することも可能である。

ソレノイド８は、筒状のステータＳと、ステータＳ内に摺動自在に挿入された上記の可動鉄心２２と、可動鉄心２２を附勢する附勢ばね３５とを備えて構成されている。ステータＳは、この例では、この場合、内筒３０ａと外筒３０ｂと内筒３０ａおよび外筒３０ｂの図２中下端を接続する環状底部３０ｃとでなり磁性体で形成されるケース３０と、コイル３１ａをモールド樹脂３１ｂにてモールドして形成されて上記外筒３０ｂと内筒３０ａとの間に収容される筒状のモールドコイル３１と、モールドコイル３１の内周に挿入される筒状であって磁性体であるベース３３と、ベース３３の外周とケース３０の内筒３０ａの内周に嵌合されてこれらを一体化するとともにベース３３とケース３０の内筒３０ａとの間に環状隙間（ギャップ）を設ける非磁性リング３２と、ベース３３内に螺着されるアジャスタ３４とを備えて構成され、上記したアジャスタ３４と可動鉄心２２との間には附勢ばね３５が介装されている。ソレノイド８は、スプール弁７に一体化された可動鉄心２２をコイル３１ａへの通電によって吸引することで、スプール弁７を駆動することができるようになっている。なお、以下にステータＳの構造を詳しく説明するが、以下のステータＳの構造は一例であって、これに限定されるものではない。

ケース３０の内筒３０ａは、その内径を可動鉄心２２が移動自在に挿入可能な径に設定されており、中間部外周が環状底部３０ｃに接続され、この環状底部３０ｃを介して外筒３０ｂに結合されている。また、内筒３０ａの図２中下端は、ハウジング６の図２中上端に設けたソケット６ｄ内に嵌合し、これにより、ケース３０とハウジング６とが一体化されるようになっている。なお、内筒３０ａとソケット６ｄは、溶接や圧入、螺子締結等の結合方法によって結合することができる。この場合、ケース３０とハウジング６を別部品としてケース３０とハウジング６とを一体化しているが、ケース３０とハウジング６とを一部品で構成してもよい。

ケース３０の内筒３０ａの内径は、可動鉄心２２の外周が摺接することが可能な径に設定される一方、ハウジング６の内径である中空部６ａの直径はスプール弁７の外周が摺接することが可能な径とされているので、内筒３０ａの内径は、ハウジング６の内径よりも大径となる。そのため、ケース３０の内筒３０ａの内周面に可動鉄心２２を摺接させつつ、ハウジング６の中空部６ａの内周面にスプール弁７を摺接させると、内筒３０ａ内であって可動鉄心２２によって可動鉄心２２の軸方向の両端側に、スプール側室Ａと反スプール側室Ｂが区画される。

スプール側室Ａは、可動鉄心２２と、内筒３０ａとスプール弁７で仕切られた環状の部屋とされており、反スプール側室Ｂは、可動鉄心２２およびスプール弁７の内方を介して流路５に接続されている。また、このスプール側室Ａと反スプール側室Ｂは、可動鉄心２２の外周に形成の軸方向に沿う溝２２ｂによって連通され、スプール側室Ａが密閉されることがないようになっている。このように、スプール側室Ａは、密閉されることなく反スプール側室Ｂに連通されていて、これらスプール側室Ａおよび反スプール側室Ｂは流路５に通じ、スプール弁７と可動鉄心２２とで構成されたソレノイドバルブ１における可動部の両端には、ともに流路５から導かれる圧力が作用することになる。つまり、可動部における図２中上方へ押し上げる方向へ圧力を受ける受圧面積と、可動部における図２中下方へ押し下げる方向へ圧力を受ける受圧面積が等しく、流路５からの圧力で可動部を図２中上方へ押し上げる方向の力と同じく流路５からの圧力で可動部を図２中下方へ押し下げる方向の力とが等しくなる関係となっており、可動部が流路５からの圧力で図２中上下方向となる軸方向へ動かされることがないようになっている。なお、スプール側室Ａと反スプロール側室Ｂとの連通に際して、可動鉄心２２の外周に溝２２ｂを設ける代わりに、スプール弁７或いは可動鉄心２２にスプール側室Ａをスプール弁７或いは可動鉄心２２の内周へ通じる孔を設けるようにしてもよいし、可動鉄心２２を軸方向に貫通する透孔を設けてスプール側室Ａを反スプール側室Ｂに連通するようにしてもよい。

そして、この例では、ケース３０の外筒３０ｂの図２中上端外周には、フランジ３０ｄが設けられており、このフランジ３０ｄの外周に螺子部３０ｅが設けられている。このケース３０のフランジ３０ｄを車体側チューブ１０の開口端に螺着することにより、ケース３０を車体側チューブ１０に螺子締結することができ、ケース３０とこれに結合されるハウジング６を介してピストンロッド４を車体側チューブ１０に連結することができるようになっている。

モールドコイル３１は、コイル３１ａへ通電するための電源端子３１ｃを内部に収容する筒状のコネクタ３１ｄを備えており、このコネクタ３１ｄは、モールド樹脂３１ｂによってコイル３１ａに一体化されている。上記コネクタ３１ｄ内の電源端子３１ｃを図外の外部電源へ接続することで、外部からコイル３１ａへの通電ができるようになっている。

ベース３３は、筒状とされてモールドコイル３１の内周に挿入されており、図２中下端となるスプール弁側端の外周にスプール弁側へ突出する環状凸部３３ａを備えており、当該環状凸部３３ａは、外周がテーパ状に面取りされている。そして、この環状凸部３３ａの外周とケース３０の内筒３０ａの外周には、アルミニウム、銅、亜鉛、ＳＵＳ３０５等の非磁性ステンレス鋼や高マンガン鋼等といった材料で形成した非磁性リング３２が嵌めこまれており、当該非磁性リング３２によってケース３０とベース３３とが一体化されている。この非磁性リング３２は、コイル３１ａの通電時に磁化されるベース３３で可動鉄心２２を吸引できるようにベース３３とケース３０との間にギャップを形成するとともに、ケース３０とベース３３とを一体化し、ケース３０とベース３３との間をシールする役割も果たしている。

さらに、ベース３３の外周であってモールドコイル３１の図２中上端には、コネクタ３１ｄの通過を許容する割３７ａを備えた環状のエンドリング３７が積層される。このエンドリング３７は、ケース３０の外筒３０ｂの図２中上端内周に螺着されていて、ケース３０と協働して、モールドコイル３１とこれに一体化された非磁性リング３２およびベース３３とを挟持して、これら部材を当該ケース３０に固定している。

なお、ベース３３とケース３０の内筒３０ａとの間にギャップを設けるには、非磁性リング３２を用いるほか、ケース３０の内筒３０ａとベース３３の環状凸部３３ａとの間に環状の非磁性リングを介装しろう付けする等してケース３０とベース３３とを一体化するようにしてもよい。

アジャスタ３４は、軸状であって図２中上端となる基端外周に螺子部を備えてベース３３の内周に螺着されており、その先端となる図２中下端と可動鉄心２２との間に附勢ばね３５が圧縮状態で介装されている。

なお、附勢ばね３５は、図２中下端が可動鉄心２２内に挿入されて、この可動鉄心２２の内周フランジ２２ａとアジャスタ３４との間に介装されているが、上述したように内周フランジ２２ａを省略するのであれば、附勢ばね３５の下端をスプール弁７の図２中上端で受ければよい。そして、アジャスタ３４を送り螺子の要領でベース３３に対して軸方向となる図２中上下方向へ進退させて附勢ばね３５の圧縮長さを調整することで、スプール弁７へ附勢ばね３５が与える初期荷重を調整することができるようになっている。

また、この実施の形態では、可動鉄心２２内に附勢ばね３５の一部が収容される構造を採用しているため、附勢ばね３５の収容スペースが確保され、アジャスタ３４を含めたソレノイド８の全長を短くすることができる。

このように構成されたソレノイド８は、コイル３１ａへ通電すると、ベース３３が磁化されて可動鉄心２２を吸引する吸引力が発生し、スプール弁７を附勢ばね３５の附勢力に抗して図２中上方側へ駆動することができるようになっている。

そして、車両が走行中には緩衝器Ｄには上下方向の大きな加速度が作用するが、この加速度の方向がスプール弁７の摺動方向とほぼ一致するので、この実施の形態では、スプール弁７の重量を軽量にして上記加速度によるスプール弁７の慣性力を小さくしスプール弁７の振動を抑制すべく、ソレノイドバルブ１における可動部であるスプール弁７と可動鉄心２２の全体重量を軽量化するようにしている。

具体的には、このソレノイドバルブ１にあっては、可動鉄心２２の外径をスプール弁７の外径よりも大径としている。詳しく説明すると、可動鉄心２２をベース３３側へ吸引する際に、可動鉄心２２も磁路を形成するが、可動鉄心２２における磁路の断面積を充分に確保でき得る程度に可動鉄心２２の外径を設定する一方で、磁路に影響しないスプール弁７の外径を可動鉄心２２の外径よりも小径とすることでスプール弁７の軽量化を図っており、このようにすることで、可動鉄心２２とスプール弁７とで構成されるソレノイドバルブ１の可動部の全体重量を軽量化しつつもソレノイド８の吸引力の低下を招くことがないようにしている。なお、可動鉄心２２の内周フランジ２２ａよりも図２中下方であるスプール弁側の肉厚よりも図２中上方であるベース側の肉厚を厚くしており、これにより、磁路の断面積の確保が容易となり、磁束密度が飽和して吸引力が低下してしまうことのないように配慮されている。

戻って、上述のように、スプール弁７を附勢ばね３５で附勢すると、スプール弁７は、中空部６ａ内で最下方位置に位置決められる。具体的には、スプール弁７の下端がピストンロッド４の上端に当接すると、スプール弁７のそれ以上のピストンロッド４側への移動が制限され、スプール弁７がこの最下方位置に位置決められる。なお、スプール弁７の最下方位置への位置決めは、可動鉄心２２の下端をハウジング６の内周に形成される段部６ｆに当接させることで行うようにしてもよい。

この最下方位置では、スプール弁７のスプールポート９がハウジング６の環状溝６ｃに対向して、スプールポート９とポート６ｂが連通状態におかれ、流路５は開放された状態となる。

そして、この実施の形態では、コイル３１ａへ通電して可動鉄心２２をベース３３側へ向けて吸引することで、スプール弁７をハウジング６の中空部６ａ内で図２中上方へ後退させることができ、このようにすることで、環状溝６ｃとスプールポート９のラップ面積（環状溝６ｃとスプールポート９との対向面積）を変更することで、ポート６ｂとスプールポート９の連通度合いを調整でき、ソレノイドバルブ１における流路面積を調整することができるようになっている。コイル３１ａへの通電によりスプール弁７を図２中上方向へ駆動でき、コイル３１ａへの通電を停止すればスプール弁７を図２中下方向へ駆動でき、コイル３１ａの通電量でスプール弁７の位置を調節できる。要するに、コイル３１ａの通電量によってスプール弁７の移動量をコントロールすることで、環状溝６ｃとスプールポート９のラップ面積を調整でき、これによりポート６ｂとスプールポート９の連通度合いを調節できる。このように、ソレノイド８でスプール弁７を軸方向となる図２中上下方向へ駆動することができる。

そして、環状溝６ｃとスプールポート９とで流路５を絞ることで、流路５を通過しようとする液体の流れに与える抵抗を、スプール弁７が最下方位置にある場合に比較して大きくすることができる。この場合、スプール弁７の後退量が大きくなればなるほど、環状溝６ｃとスプールポート９とのラップ面積が減少して流路５の絞り度合が大きくなるので、スプール弁７の後退量の増加に伴って流路５を通過する液体の流れに与える抵抗が大きくなる。

続いて、このように構成された緩衝器Ｄの作動について説明する。シリンダ２に対してピストン３が図１中上方へ移動する緩衝器Ｄの伸長時には、ピストン３によって圧縮される伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ移動する液体の流れに減衰通路１３で抵抗を与えるとともに、伸側室Ｒ１からリザーバＲへ向かう液体の流れに対してソレノイドバルブ１で抵抗を与えるようになっている。つまり、緩衝器Ｄは、この実施の形態にあっては、伸長時に減衰通路１３およびソレノイドバルブ１によって伸側減衰力を発揮する。なお、伸長時に拡大する圧側室Ｒ２には、ボトム部材１４に設けた吸込通路１６を介してリザーバＲから液体が供給されて、緩衝器Ｄの伸長時にシリンダ２内からピストンロッド４が退出することで生じるシリンダ２内の容積変化が補償される。

反対に、シリンダ２に対してピストン３が図１中下方へ移動する緩衝器Ｄの収縮時には、ピストン３によって圧縮される圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ移動する液体の流れに減衰通路１３で抵抗を与えるとともに、シリンダ２内へピストンロッド４が侵入することで生じるシリンダ２内の容積減少分の液体がボトム部材１４の圧側減衰通路１５を介してリザーバＲへ排出されてシリンダ２内の体積変化が補償されるので、この圧側減衰通路１５でも液体の流れに抵抗を与えることになる。よって、緩衝器Ｄの収縮時には、減衰通路１３および圧側減衰通路１５で圧側減衰力を発揮し、この場合、流路５には、液体が流れないようになっているので、ソレノイドバルブ１は圧側減衰力の発生には関与しない。

つまり、この実施の形態では、ソレノイドバルブ１において、スプール弁７を駆動することで流路５の流路面積を可変にすることができるので、この緩衝器Ｄでは、伸長時における伸側減衰力を調節することができるようになっている。

そして、このソレノイドバルブ１にあっては、スプールポート９のスプール他端側の壁面９ｄの内周側ｘを当該壁面９ｄの外周側ｙよりもスプール弁７を軸方向に見てスプール他端側に位置するように傾斜させた傾斜面としている。

壁面９ｄをこのような傾斜面とすることで、図４に示すように、スプールポート９と環状溝６ｃとのラップ面積が小さくなると、スプールポート９を通過してポート６ｂへ向かう液体の流れは、図中矢印に示すようになる。この液体の流れは、スプール弁７内からポート６ｂへ流れる際に、壁面９ｄに衝突し壁面９ｄに沿う方向の流れとなり、スプール弁７をスプールポート９と環状溝６ｃとのラップ面積を大きくする方向に流体力を作用させる。

他方、ポート６ｂとスプールポート９を通過する液体の流れが速くなり圧力が低下すると、液体の流れはスプールポート９のスプール他端側に偏っているため、スプールポート９の壁面のうちスプール他端側寄りの壁面には低い圧力が作用し、スプール一端側寄りの壁面には高い圧力が作用する。この圧力が各壁面９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに作用するとスプール弁７を軸方向へ移動させる力が働くのは、壁面９ｃ，９ｄであり、壁面９ｃはスプール一端側寄りであるので高い圧力が作用し、壁面９ｄはスプール他端側寄りであるので低い圧力が作用する。したがって、全体として液体が流れることによる圧力低下によってスプール弁７に働く力は、スプール弁７を一端側へ移動させる方向に作用する。要するに、この力は、スプール弁７を一端側であるスプールポート９と環状溝６ｃのラップ面積を減少させる方向、すなわち、スプールポート９とポート６ｂの連通度合いを小さくする方向へ移動させようとする。しかしながら、このソレノイドバルブ１にあっては、上記したように液体が流れることによって生じる流体力が壁面９ｄを押してスプール弁７を他端側であるスプールポート９と環状溝６ｃのラップ面積を増大させる方向、すなわち、スプールポート９とポート６ｂの連通度合いを大きくする方向へ移動させようとするから、圧力低下による力にこの流体力が対向して、スプール弁７のラップ面積を減少させる一端側への移動を抑制することができる。そのため、ソレノイド８がスプール弁７を駆動するために必要となる推力も小さくて済み、また、ソレノイド８によるスプール弁７の位置決め精度も向上することになるのである。よって、本発明のソレノイドバルブ１は、安定した減衰力を発揮することができる。

スプールポート９の壁面のうちスプール他端側の壁面の少なくとも一部が内周側を外周側よりもスプール他端側に位置するように傾斜させた傾斜面であれば、上記流体力を得ることができスプール弁７の一端側への移動を抑制することができるから、壁面９ｄの一部について上記傾斜面とするようにしてもよい。また、この実施の形態では、スプールポート９の形状を矩形としているが、以外の形状、たとえば、円形や楕円形その他の形状とされてもよい。スプールポート９の形状を円形とする場合には、スプールポート９の軸方向中央からスプール他端側の壁面の全部または一部を傾斜面に設定すればよい。なお、スプールポート９の形状を矩形とすることで、スプール弁７の移動量に対してスプールポート９と環状溝６ｃとのラップ面積を比例的に変化させることができ、すなわち、スプール弁７の移動量に対してスプールポート９とポート６ｂとの連通度合いを比例的に変化させることができ、減衰力調整が容易となる利点がある。

さらに、この実施の形態のソレノイドバルブ１にあっては、スプール弁７の一端に可動鉄心２２を取り付けてこれらを一体化し、可動鉄心２２の外径をスプール弁７の外径よりも大径とし、可動鉄心２２でステータＳ内に可動鉄心２２の軸方向両側に区画されるスプール側室Ａと反スプール側室Ｂとを連通している。このように、可動鉄心２２の外径をスプール弁７の外径よりも大径としたことで、減衰力調節の際、必要に応じてスプール弁７をソレノイド８で駆動して流路５の流路面積を変化させる際に、ソレノイド８の吸引力の低下を招くことなく可動鉄心２２とスプール弁７とで構成されるソレノイドバルブ１の可動部の全体重量を軽量化することができるので、車両走行中に緩衝器Ｄに入力される上下方向となる伸縮方向の大きな加速度によって上記可動部に作用する慣性力を軽微なものとして、スプール弁７の振動を抑制することができる。

また、スプール弁７と可動鉄心２２とが筒状とされていて、可動鉄心２２でステータＳ内に可動鉄心２２の軸方向両側に区画されるスプール側室Ａと反スプール側室Ｂとが連通されているので、ソレノイドバルブ１の可動部に流路５の圧力が作用しても、当該可動部を図２中下方へ押し下げる力と図２中上方へ押し上げる力とが拮抗するから、当該圧力によってはスプール弁７が軸方向の何れへも移動することがない。したがって、このソレノイドバルブ１にあっては、流路５の圧力が高圧となっても、ソレノイド８による流路５の流路面積の調整に影響しない。この結果、ソレノイド８の推力を流路５の圧力に打ち勝つように大きくしなければならないという問題を解消でき、小型のソレノイド８でスプール弁７を駆動して減衰力調整を行うことができる。

以上したところから、流路５の圧力によってスプール弁７が軸方向へ駆動されてしまうことがないので、ソレノイド８の可動鉄心２２を吸引する力が小さくても流路５の流路面積を調節することが可能となり、可動鉄心２２における磁路断面積をより小さくすることができるともに磁路に影響を与えないスプール弁７を可動鉄心２２よりも小径にして軽量化することができスプール弁７の振動を抑制することができるから、本発明のソレノイドバルブ１によれば、入力される振動によって、緩衝器Ｄの発生する減衰力が狙った減衰力とならずに振動的に変化してしまうことを防止できる。このようにソレノイド８を利用しつつも振動入力に対しても安定的な減衰力を発揮することができるので、緩衝器Ｄにソレノイドバルブ１の利用が可能となる。それゆえ、このソレノイドバルブ１は、緩衝器Ｄの減衰力調整応答性を飛躍的に向上でき、安定した減衰力を発揮しつつ減衰力調整をスカイフック制御等といったアクティブ制御にて行うことが可能となり、特に、大きな上下加速度が作用する悪路走行に向く鞍乗車両に用いられる緩衝器に最適となる。

さらに、ソレノイド８の大型化を招かずに、スプール弁７の駆動が可能となるから、この緩衝器Ｄにあっては、鞍乗車両といった小型な車両への搭載性を損なうこともなく、コスト高となって経済性も損なってしまう問題もない。

また、本実施の形態では、スプール弁７を可動鉄心２２よりも比重の小さい材料で形成しているので、スプール弁７が可動鉄心２２と同じ材料で構成される場合に比較して、ソレノイドバルブ１における可動部であるスプール弁７と可動鉄心２２の全体重量の軽量化を図っているので、車両走行中に緩衝器Ｄに入力される上下方向となる伸縮方向の大きな加速度によってスプール弁７に作用する慣性力をより一層軽微なものとして、スプール弁７の振動を軽微にすることができるので、より一層、ソレノイドバルブ１の発生する減衰力が狙った減衰力とならずに振動的に変化してしまうことを防止でき、より安定した減衰力を発揮することが可能である。

また、本実施の形態のソレノイドバルブ１にあっては、可動鉄心２２の外周に軸方向に沿って溝２２ｂを設けてスプール側室Ａと反スプール側室Ｂとを連通するようにしており、小さな可動鉄心２２の肉に軸方向に沿って孔を設けてスプール側室Ａと反スプール側室Ｂとを連通することに比較しても、可動鉄心２２の外周への溝２２ｂの形成加工は、加工性に優れていて加工が簡単となるとともに、可動鉄心２２とスプール弁７の両者を貫く孔を設けてスプール側室Ａをスプール弁７内に連通する場合に比較すると、溝２２ｂによる場合、スプール弁７と可動鉄心２２との周方向の位置決めが不要であるから組立も簡単となる。

なお、上記したところでは、可動鉄心２２の外径は、単一であるが、ベース３３に着座した状態でベース側端からケース３０の内筒３０ａのベース側端内周に接する部位までの断面積が磁束密度の飽和を生じさせないようであれば、その部位よりもスプール弁側の肉厚はベース側よりも薄くすることも可能であるし、当該部位よりもスプール弁側の外径を小径にして、よりソレノイドバルブ１の可動部における全体重量を低減するようにしてもよい。このようにする場合、たとえば、図５に示すように、可動鉄心２２の反スプール側であって常時内筒３０ａの内周に摺接する部位までの外径をスプール弁７の外径よりも径を大きくして大径部２２ｃとするが、その大径部２２ｃよりもスプール弁側の外径については小径として小径部２２ｄを設け、この小径部２２ｄをスプール弁７の内周に嵌合して両者を一体化することも可能である。この場合には、重量が重い可動鉄心２２の重量をより軽減することができるので、ソレノイドバルブ１の可動部の全体重量をより軽減することができる。なお、スプール側室Ａと反スプール側室Ｂの連通には、大径部２２ｃの外周に溝２２ｅを設ける等とすればよい。

なお、本実施の形態における緩衝器Ｄは、鞍乗車両の車体に連結される車体側チューブ１０と、鞍乗車両の車軸に連結される車軸側チューブ１１とを備え、ピストンロッド４の先端に連結したハウジング６を介してピストンロッド４を車体側チューブ１０に連結するとともにシリンダ２を車軸側チューブ１１に連結して緩衝器Ｄを車体側チューブ１０と車軸側チューブ１１とで形成される空間Ｌ内に収容し、空間Ｌ内であって緩衝器Ｄ外にリザーバＲを形成し、流路５がピストンロッド４を貫通してシリンダ２内の圧側室Ｒ２或いは伸側室Ｒ１とハウジング６の中空部６ａとを連通し、ポート６ｂがリザーバＲに連通される。これにより、ソレノイドバルブ１を車体側チューブ１０の上方へ集約することができ、ソレノイド８への通電も容易となるとともに、ソレノイドバルブ１が緩衝器Ｄにて制振される鞍乗車両の車体側へ連結されることになるから、車両走行中におけるスプール弁７の振動を抑制することができ、当該振動による減衰力変動を抑制することができる。

また、緩衝器Ｄは、ピストンロッド４が軸方向に沿って流路５の一部を形成する空孔４ｂを備え、ピストンロッド４と当該ピストンロッド４の先端に連結されるハウジング６とが中空部６ａと空孔４ｂとを同軸かつ直列となるように連結される。これにより、スプール弁７の駆動方向がピストンロッド４の軸方向に一致するからスプール弁７を駆動するソレノイド８が側方へ張り出すことがなく、スプール弁７の駆動方向をピストンロッド４の軸線に対して交差する方向とする場合に比較して、緩衝器Ｄをスリムにすることができる。無論、当該効果と引き換えにスプール弁７の駆動方向を緩衝器Ｄの伸縮方向とは異なった方向とする、つまり、ピストンロッド４の軸線と一致させないようにすることもできるが、この場合、車両の振動と上記駆動方向とが一致しないため、当該振動によってスプール弁７の駆動方向へ加振させることを抑制することができる。

さらに、本実施の形態における緩衝器Ｄは、ソレノイド８の附勢ばね３５の初期荷重を調節するアジャスタ３４が車体側チューブ１０の開口端から緩衝器Ｄの外方へ臨んで設けられる。これにより、アジャスタ３４を外部操作することができるので、上記初期荷重の調整が容易となる。なお、附勢ばね３５のばね定数にバラつきがある場合等にこの初期荷重調整を行うことで、製品毎でバラツキのない均一な減衰力調整を行うことができる。緩衝器Ｄの減衰力調整の均一化は、ソレノイド８に与える電流量を補正することで行ってもよい。

なお、上記したところでは、ソレノイドバルブ１は、緩衝器Ｄが伸長する際にのみ流路５が液体の通過を許容するようになっており、緩衝器Ｄの伸側減衰力を発生する減衰力発生要素として機能しているので、緩衝器Ｄの伸側減衰力を調整することができるが、緩衝器Ｄが収縮する際にのみ流路５が液体の通過を許容するように設定して、緩衝器Ｄの圧側減衰力を発生する減衰力発生要素として機能して圧側減衰力の調整をするようにしてもよい。つまり、ピストン連結部４ｃに設けられる連通路４ｄで伸側室Ｒ１の代わりに圧側室Ｒ２を中空部４ｂへ連通するようにすれば、ソレノイドバルブ１は、圧側減衰力の調整を行うことができる。このようにすると、緩衝器Ｄの収縮作動時にのみ流路５を液体が通過するように設定できる。

また、流路５が伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通するように設定される場合には、ソレノイドバルブ１は、緩衝器Ｄの伸長時と収縮時の両方で減衰力調整を行うように設定されてもよい。この場合、たとえば、ハウジングをピストンロッド若しくはピストン連結部としてスプール弁を収容し、ピストンロッド若しくはピストン連結部に伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する流路を設けて、ソレノイドでスプール弁を駆動してやればよい。

さらに、上記したところでは、スプール弁７の後退時に流路５の流路面積が減少するように設定されているが、スプール弁７が最下方位置にて流路５の流路面積を最小とするように設定しておき、スプール弁７の後退で流路５の流路面積が大きくなるようにしてもよく、また、流路５を完全に遮断することができるようになっていてもよい。

また、ハウジング６は、ピストンロッド４と一体とされて一部品とされてもよく、ハウジング６を複数の部品で構成するようにしてもよい。さらに、上記実施の形態では、コイル３１ａへ通電するためのコネクタ３１ｄをモールドコイル３１に一体化しているが、コネクタ３１ｄをモールドコイル３１から分離してコイル３１ａと電源端子３１ｃとをコードで接続するようにしてもよいし、コネクタおよび電源端子を廃してコイル３１ａをコードのみを介して外部電源に接続するようにしてもよい。

また、緩衝器Ｄは、ソレノイドバルブ１が緩衝器Ｄの伸長時に減衰力を発揮する場合には、伸長時にのみ減衰力を発揮する構成とされてもよく、また、ソレノイドバルブ１が緩衝器Ｄの収縮時に減衰力を発揮する場合には、収縮時にのみ減衰力を発揮する構成を採用しても構わず、緩衝器Ｄが左右一対で車両に適用されて車輪を支持するような場合、左右の緩衝器Ｄの一方が伸長時に減衰力を発揮し、他方が収縮時に減衰力を発揮するように設定されてもよい。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

１ ソレノイドバルブ
２ シリンダ
４ ピストンロッド
５ 流路
６ ハウジング
６ａ 中空部
６ｂ ポート
６ｃ 環状溝
７ スプール弁
８ ソレノイド
９ スプールポート
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ 壁面
２２ 可動鉄心
Ａ スプール側室
Ｂ 反スプール側室
Ｄ 緩衝器
Ｒ１ 伸側室
Ｒ２ 圧側室
Ｓ ステータ

Claims (4)

1. 中空部と外方から開口して当該中空部へ連通されるポートとを有するハウジングと、筒状であって内外を連通するスプールポートを有して上記中空部内に軸方向に摺動自在に挿入されるスプール弁と、上記スプール弁を軸方向に駆動するソレノイドとを備え、上記スプール弁を駆動して上記ポートと上記スプールポートの連通度合いを調節可能なソレノイドバルブにおいて、上記スプール弁が一端側への移動によって上記ポートを遮断するよう設定され、上記スプールポートの壁面のうちスプール他端側の少なくとも一部が内周側を外周側よりもスプール他端側に位置するように傾斜させた傾斜面を備えることを特徴とするソレノイドバルブ。
2. 上記スプールポートは、矩形であって、スプール弁の周方向に沿って互いに対向する二つの周方向壁面と軸方向に沿って互いに対向する二つの軸方向壁面を備え、上記周方向壁面のうちスプール他端側の壁面を上記傾斜面としたことを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブ。
3. 上記ソレノイドが筒状のステータと当該ステータ内に摺動自在に挿入される環状の可動鉄心とを備え、上記可動鉄心の外径を上記スプール弁の外径よりも大径とし、上記可動鉄心で上記ステータ内に当該可動鉄心の軸方向両側に区画されるスプール側室と反スプール側室とを連通したことを特徴とする請求項１または２に記載のソレノイドバルブ。
4. シリンダと、当該シリンダ内に摺動自在に挿入されて当該シリンダ内を液体が充填される圧側室と伸側室とに区画するピストンと、上記シリンダ内に挿入されて上記ピストンに連結されるピストンロッドと、伸長時と収縮時の一方または両方で液体の通過を許容する流路と、当該流路の途中に設けた請求項１から３のいずれかの一項に記載のソレノイドバルブとを備えた緩衝器。

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