JP2020133883A - ソレノイドバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】部品の誤組付けが生じ難く製造効率の良いソレノイドバルブを得る。【解決手段】液体が収容される内部空間２１を有し、内部空間２１の一部にシリンダ部４が設けられ、内部空間２１と外部とを連通する第１ポートＰ１及び第２ポートＰ２が設けられたハウジング２と、シリンダ部４の内部で往復移動し、一部に弁部Ｖを設けたスプール３と、スプール３を反対方向に押すソレノイド部１及び付勢部材７と、内部空間２１のうち第１ポートＰ１と第２ポートＰ２の間に設けられ、弁部Ｖが第１ポートＰ１の側にある場合に弁部Ｖが当接する第１弁座Ｚ１、及び、弁部Ｖが第２ポートＰ２の側にある場合に弁部Ｖが当接する第２弁座Ｚ２が形成され、弁部Ｖと第１弁座Ｚ１或いは第２弁座Ｚ２との当接により内部空間２１を第１ポートＰ１の側と第２ポートＰ２の側に仕切る筒状の弁座部材８と、を備えたソレノイドバルブＳ。【選択図】図１

Description

本発明は、ハウジングの内部において弁部を有するスプールがシリンダ部に対して往復移動し、弁部が弁座部材に当接・離間することで、ハウジングの内部空間における液体の流通を連通遮断するソレノイドバルブに関する。

従来、このようなソレノイドバルブとしては例えば以下の特許文献１（〔０００６〕、〔０００９〕段落など参照）に記載されたものがある。

特許文献１に記載されたソレノイドバルブは、シリンダを保持し、流体が収容されるハウジングと、このハウジングの内部空間に連通する第１の連通路及び第２の連通路と、第１の連通路と第２の連通路との間に配設され、ハウジングに対し着脱自在に保持される弁座部材と、シリンダ内に摺動自在に支持され、弁座部材に対して近接離隔作動可能な弁部を有する弁部材と、ハウジング内に支持され弁部が弁座部材に着座する方向に弁部材を付勢する付勢部材と、ハウジングに支持されるソレノイドと、ソレノイドの励磁に応じて付勢部材の付勢力に抗して弁部を弁座部材から離隔させるスプールと、を備えている。

このソレノイドバルブは、ソレノイドが非励磁状態にあるとき弁部が弁座部材に着座し、第１の連通路と第２の連通路との間が閉状態に維持される、所謂、常時閉タイプのものである。このソレノイドバルブにあっては、弁座部材がハウジングに対して着脱自在である。例えば、ソレノイドバルブを種々の適用対象に適用する際には、何れの弁座部材を装着するかを、第１の連通路と第２の連通路との圧力差を勘案して弁座部材と弁部の接触径を設定しておき、適用対象に応じた弁座部材が装着される。これにより、ソレノイドが非励磁状態にあるとき、第１の連通路と第２の連通路との間に発生し得る圧力差によって弁部が開放状態となるのを防止するものである。

特開２０１７−１９８２３３号公報

以上のとおり、特許文献１のソレノイドバルブにあっては、第１の連通路と第２の連通路との圧力差に応じて所定寸法の孔径を有する弁座部材が用いられる。しかし、スプールの構成によっては、弁座部材に対する弁部の当接方向が変化する。特許文献１では、特に記載はないが、弁座部材に形成する弁座の位置も個々の弁座部材毎に変更される。

このため、例えば弁座部材につき、孔径が同じでありながら弁座の形成位置が異なるものを製造しなければならない。その結果、弁座部材の型式毎の製造管理・維持管理作業が必要となるうえ、型式毎の製造個数が少なくなるため製造単価も増大する。さらに、類似した型式の弁座部材が複数存在する結果、ソレノイドバルブへの装着作業において誤った型式の弁座部材を組み付ける可能性が高まる。

このように、従来のソレノイドバルブにあっては種々の改善すべき点があり、従来から部品の誤組付けが生じ難く製造効率の良いソレノイドバルブが求められている。

（特徴構成）
本発明に係るソレノイドバルブの特徴構成は、液体が収容される内部空間を有するとともに、前記内部空間の一部にシリンダ部が設けられ、前記内部空間の異なる位置で外部と連通する第１ポートおよび第２ポートが設けられたハウジングと、
前記シリンダ部の内面に沿って往復移動し、一部に弁部を設けたスプールと、
前記スプールを互いに反対方向に押すソレノイドおよび付勢部材と、
前記内部空間のうち前記第１ポートと前記第２ポートとの間に設けられ、前記弁部が前記第１ポートの側に配置された場合に前記弁部が当接可能な第１弁座、および、前記弁部が前記第２ポートの側に配置された場合に前記弁部が当接可能な第２弁座が形成され、前記弁部と前記第１弁座あるいは前記第２弁座との当接によって前記内部空間を前記第１ポートの側と前記第２ポートの側に仕切る筒状の弁座部材と、を備えた点にある。

（効果）
本構成のソレノイドバルブにおいては、スプールに設けた弁部が、弁座部材に対して第１ポートの側あるいは第２ポートの側に設置されるなど、弁部の配置を変更することができる。

例えば、ソレノイドが第１ポートの側にあり、付勢部材が第２ポートの側にある場合に、弁部を弁座部材に対して第１ポートの側に設ける。この構成では、付勢部材は、弁部を有するスプールを第１ポートの側に常時付勢する。よって、ソレノイドが非通電のとき、弁部は弁座部材から離間し、第１ポートと第２ポートとが連通状態となる。これにより常時は開状態となるソレノイドバルブが得られる。

一方、ソレノイドが第１ポートの側にあり、付勢部材が第２ポートの側にあって、弁部が弁座部材に対して第２ポートの側に設けられた構成でも、付勢部材は弁部をソレノイドの側に常時付勢する。ただし、この場合には、ソレノイドが非通電のとき、弁部は弁座部材に押し付けられ、第１ポートと第２ポートとの連通が遮断される。これにより常時は閉状態となるソレノイドバルブが得られる。

このような常時開型あるいは常時閉型のソレノイドバルブは各種の流体制御装置において適所に用いられる。双方のソレノイドバルブの部品構成は略共通であり、例えばスプールの形状を変更することで何れの型のソレノイドバルブも得ることができる。このような部品の変更を極力少なくすることで、ソレノイドバルブの製造過程において、構成部品の誤った組付けが防止され、製造工数および製造コストの削減が可能となる。

そこで、本構成では、弁座部材に第１弁座および第２弁座の両方を設けてある。ソレノイドバルブが完成すると、当該ソレノイドバルブの特性は常時開型か常時閉型に限定される。よって、一旦、ソレノイドバルブに組み付けられた弁座部材においては一方の弁座のみが使用され、他方の弁座が使用されることはない。ただし、ソレノイドバルブの製造過程を鑑みれば、ソレノイドバルブの型別に弁座部材を準備することに比べて部品の誤った組み付けが防止され、弁座部材の製造工数および製造コストが削減される等の利点が得られる。よって、本構成であれば双方の型のソレノイドバルブを合理的に得ることができる。

第１実施形態に係るソレノイドバルブの構成を示す説明図 第２実施形態に係るソレノイドバルブの構成を示す説明図 弁部と弁座との当接態様を示す説明図

〔第１実施形態〕
（全体概要）
本発明に係るソレノイドバルブＳの実施形態につき、図１乃至図３を用いて説明する。図１には、第１実施形態のソレノイドバルブＳを示し、図２には第２実施形態のソレノイドバルブＳを示す。また、図３には、第１実施形態および第２実施形態における弁部Ｖと弁座部材８との詳細を示す。

当該ソレノイドバルブＳは、例えば、車両のサスペンションを駆動制御する各種の油圧システム等に用いられる。

本実施形態のソレノイドバルブＳは、例えば図１および図２に示すように、コイル１１や当該コイル１１によって駆動されるプランジャ１２が内包されたソレノイド部１と、当該ソレノイド部１が接続されるハウジング２とを備えている。

ソレノイド部１には雄ネジ部１３ａを有する基部１３が突出形成されており、当該基部１３がハウジング２に形成された筒状の内部空間２１に挿入され、内部空間２１の雌ネジ部２１ａに螺合される。基部１３の中央には、プランジャ１２の駆動力を伝達するロッド１４が案内される案内孔が設けられている。

ハウジング２の内部空間２１のうち基部１３が螺入された領域のさらに奥に、弁部Ｖを備え、ロッド１４によって押し動作されるスプール３と当該スプール３の往復移動を案内するシリンダ部４が設けられる。さらに、シリンダ部４の奥には、弁部Ｖが当接する弁座部材８が固定される。

シリンダ部４は筒状の部材であり、両端部の外側面４ａが、夫々、ハウジング２の内部空間２１の内壁部に形成された二箇所のシリンダ固定面２２に支持される。これら二箇所のシリンダ固定面２２どうしの間の領域は、シリンダ部４の外側面４ａとの間に隙間が形成されるよう径方向の寸法が大きく設定されている。

シリンダ部４の外周を包囲する状態の当該隙間は流体の筒状流路２３となり、ハウジング２に貫通形成された第１ポートＰ１が連通する。また、この筒状流路２３は、シリンダ部４の壁部に設けたシリンダポートＰ３を介してシリンダ部４の内部に形成された内部流路２４と連通する。

シリンダ部４の内部にはスプール３が配置され、シリンダ部４の円筒内面４ｂに対してスプール３の筒状外面３４が摺動する状態に往復移動する。スプール３の先端近傍には弁部Ｖが形成されており、後述する弁座部材８に当接離間して内部流路２４を開放・遮断する。当該スプール３はロッド１４によって押し駆動される。

一方、スプール３の先端部には、付勢部材７によってソレノイド部１に向く外力が常時付与される。付勢部材７は、内部空間２１の底部２５から反力を受ける例えばコイルスプリングである。スプール３の先端にはリテーナ５が挿入されており、付勢部材７は当該リテーナ５を介してスプール３を付勢する。

スプール３の内部にはフィルタ６が内蔵されており、リテーナ５がこのフィルタ６を位置固定している。スプール３の内部には、自身の往復移動方向に沿って連通路３１が形成されている。フィルタ６は、異物がこの連通路３１に進入するのを防止するものである。

連通路３１の奥にはさらにオリフィス部３２が形成されており、スプール３の外部空間、すなわち、ハウジング２の内部空間２１のうちソレノイド部１の側の空間に連通している。

シリンダ部４の先端とハウジング２との間には弁座部材８が配置されている。弁座部材８は、一方の端部にフランジ部８１を持つ略筒状の部材である。このフランジ部８１が、シリンダ部４の先端と、ハウジング２の内面に形成された段部２６とで挟持される。尚、ハウジング２の内面のうち弁座部材８に対して第１ポートＰ１と反対の位置には第２ポートＰ２が設けてある。この第２ポートＰ２は内部流路２４と連通する。

〔第１実施形態に係るスプールおよびハウジング〕
本発明のソレノイドバルブＳは、弁座部材８に対する弁部Ｖの位置を変えることで、ソレノイド部１が非通電のときに開状態となる型式と、閉状態となる型式とに構成することができる。図１には第１実施形態の場合、すなわち常時開型のソレノイドバルブＳを示す。尚、図１（ａ）は、ソレノイド部１が非通電の場合であって弁部Ｖが開状態にある場合を示し、図１（ｂ）は、ソレノイド部１に通電されて弁部Ｖが閉状態にある場合を示す。

ここでは、スプール３の先端に形成された膨出部３３の表面のうち、先端側の傾斜面に弁部Ｖとしての第１弁部Ｖ１が形成され、第１弁部Ｖ１は弁座部材８に対してソレノイド部１の側に配置される。この場合、弁座部材８の貫通孔８２の両端部のうち第１弁部Ｖ１の側に位置する開口部の縁部に弁座Ｚとしての第１弁座Ｚ１が形成される。これら第１弁部Ｖ１と第１弁座Ｚ１との当接により、内部流路２４が第１ポートＰ１の側と第２ポートＰ２の側に仕切られる。

第１弁部Ｖ１の形状は、図３（ａ）に示すように略球面である。これは第１弁座Ｚ１との密着性を高めるためである。つまり、スプール３はシリンダ部４に沿って上下するが、両者の間には多少の隙間がある。よって、スプール３の姿勢は厳密にはある程度の範囲で傾斜する。よって、第１弁部Ｖ１を略球面にすることで、スプール３の姿勢変化に伴う第１弁部Ｖ１の見かけの姿勢変化を少なくし、第１弁座Ｚ１に対する第１弁部Ｖ１の密閉度を高めることができる。尚、球面の加工には所定の製造技術や工数が必要となるため、球面ではない曲面あるいは円錐面等に形成してもよい。

一方、弁座部材８の第１弁座Ｚ１としては、第１弁部Ｖ１と同じ曲率を有する鋼球などを用いた整形具を押し当てることで、全周に亘って均質な当接面が形成される。鋼球を押し付ける場合、第１弁座Ｚ１の座面は、厳密には球面の一部を環状に切り取った面となる。ただし、第１弁座Ｚ１の径方向に沿った幅は極めて狭いため、第１弁部Ｖ１の表面形状が略球面や円錐面であっても、第１弁座Ｚ１に対する密着状態にはそれ程影響しない。

第１弁部Ｖ１は第１弁座Ｚ１に当接するが、この環状の当接部の直径と、シリンダ部４のうちスプール３の筒状外面３４が摺動する円筒内面４ｂの内径とが同じに設定される。これによりソレノイド部１への通電により、第１弁部Ｖ１が閉状態となり、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２との間に圧力差が生じても、スプール３の往復方向の夫々に沿って流体からスプール３に作用する圧力が等しくなる。よって、ソレノイド部１への通電時におけるスプール３の推力は、流体の圧力を考慮する必要がなく、付勢部材７の付勢力より大きく、かつ、第１弁部Ｖ１と第１弁座Ｚ１との密着状態が維持され得る必要最小限の推力で足りる。尚、付勢部材７がスプール３を復帰移動させる力は、付勢部材７の付勢力からスプール３とシリンダ部４との摩擦力を減じたものである。

これらスプール３および弁座部材８は、例えば、各種の金属や樹脂などで形成される。第１弁部Ｖ１や第１弁座Ｚ１は、互いの当接により摩耗や変形が生じ易いため、硬質の金属で構成するのが好ましい。

〔第２実施形態に係るスプールおよびハウジング〕
図２に、第２実施形態に係るスプール３およびハウジング２を示す。ここでは、スプール３が弁座部材８の貫通孔８２を貫通し、弁部Ｖである第２弁部Ｖ２が第２ポートＰ２の側に配置される。付勢部材７は第１実施形態と同様にスプール３をソレノイド部１に向けて常時付勢する。尚、図２（ａ）は、ソレノイド部１が非通電の場合であって、弁部Ｖが閉状態にある場合を示し、図２（ｂ）は、ソレノイド部１に通電されて弁部Ｖが開状態にある場合を示す。

図３（ｂ）に示すように、弁座部材８は、第１実施形態のものと同じである。そのために、弁座部材８の貫通孔８２の両端部のうち第２ポートＰ２の側に位置する開口部の縁部に弁座Ｚとしての第２弁座Ｚ２が形成される。つまり、弁座部材８には、当初より第１弁座Ｚ１と第２弁座Ｚ２とが形成されており、何れの型のソレノイド部１にも使用可能である。本構成により、ソレノイド部１が非通電のとき第２弁部Ｖ２が第２弁座Ｚ２を密閉する常時閉型のソレノイドバルブＳが得られる。

第２弁部Ｖ２は、スプール３の先端に設けた膨出部３３のうちソレノイド部１に向く面に形成されるが、この場合にも、第２弁部Ｖ２は略球面に構成するのが望ましい。ただし、この位置はスプール３の円筒状の外面に近いため、加工用の工具が配置し難い。よって、第２弁部Ｖ２は加工が比較的容易な円錐面に構成しておいてもよい。

第２実施形態のスプール３では、先端部近傍の領域、つまり、弁座部材８を貫通する部位の領域が、第１実施形態のスプール３に比べて長くなる。ただし、その他のシリンダ部４に対向する部位の形状や、フィルタ６を内包する連通路３１およびオリフィス部３２の形状は同じである。さらには、スプール３の先端に挿入配置されるリテーナ５および付勢部材７も第１実施形態のものと同じである。

第２実施形態においては、スプール３の他にハウジング２が第１実施形態のものと異なる。ただし、図１および図２を比較して明らかなように、第２ポートＰ２の位置がスプール３の延長に対応して遠くに配置されるだけである。

〔効果〕
第１実施形態および第２実施形態に示したように、本構成のソレノイドバルブＳであれば、多くの部品を共通化しながら、スプール３に設けた弁部Ｖを弁座部材８に対して第１ポートＰ１の側および第２ポートＰ２の側の何れにも設置可能となる。よって、常時開型および常時閉型の何れのソレノイドバルブＳであっても効率的に製造することができる。

このように多くの部品を共通化することで、部品製造や部品管理の手間が削減されるうえ、ソレノイドバルブＳの製造過程において、部品の誤った組付けが防止され、ソレノイドバルブＳの製造工数および製造コストが削減される。

本発明に係るソレノイドバルブは、ハウジングの内部において弁部を有するスプールがシリンダ部に対して往復移動し、弁部が弁座部材に当接・離間することで、ハウジングの内部空間における液体の流通を連通遮断するソレノイドバルブに広く適用することができる。

１ ソレノイド部
２ ハウジング
２１ 内部空間
３ スプール
４ シリンダ部
７ 付勢部材
８ 弁座部材
Ｐ１ 第１ポート
Ｐ２ 第２ポート
Ｓ ソレノイドバルブ
Ｖ 弁部
Ｚ１ 第１弁座
Ｚ２ 第２弁座

Claims (1)

1. 液体が収容される内部空間を有するとともに、前記内部空間の一部にシリンダ部が設けられ、前記内部空間の異なる位置で外部と連通する第１ポートおよび第２ポートが設けられたハウジングと、
   前記シリンダ部の内面に沿って往復移動し、一部に弁部を設けたスプールと、
   前記スプールを互いに反対方向に押すソレノイドおよび付勢部材と、
   前記内部空間のうち前記第１ポートと前記第２ポートとの間に設けられ、前記弁部が前記第１ポートの側に配置された場合に前記弁部が当接可能な第１弁座、および、前記弁部が前記第２ポートの側に配置された場合に前記弁部が当接可能な第２弁座が形成され、前記弁部と前記第１弁座あるいは前記第２弁座との当接によって前記内部空間を前記第１ポートの側と前記第２ポートの側に仕切る筒状の弁座部材と、を備えたソレノイドバルブ。

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