JP2023069832A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】スリーブおよびスプールの軸長を短くすることができる電磁弁を提供する。【解決手段】電磁弁１００は、円筒壁１０８を有し円筒壁に複数のポートが形成されたスリーブ１０２と、スリーブ内をスリーブの軸方向に往復動することによりポートを切り換えるスプール１０４と、スプールを往復動させる電磁部１０６と、を備え、スリーブの円筒壁には、供給ポート１１０、１１２とドレンポート１１４とが周方向にずれて形成されていて、スプールは、その内部に軸方向に延びる中空形状を有する有底中空円筒であって、スプールの開口した先端１３２が制御ポート１３４となっていて、スプールの外周面には、供給ポートに連通される第１溝１３８と、ドレンポートに連通される第２溝１４０と、第１溝と制御ポートを連通する供給穴１４２と、第２溝と制御ポートを連通するドレン穴１４４とが形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、複数のポートが形成されたスリーブを有する電磁弁に関する。

一例として電磁弁は、スリーブと、スリーブの内側に摺動可能に支持されたスプールとを備え、スリーブの一端に取り付けられた電磁部のソレノイドコイルが励磁されることで生じる吸引力によって、スプールを変位させて所定の制御圧を出力する。

特許文献１には、フィードバックポート、供給ポート、制御ポートおよびドレンポートをスリーブの外周面に軸方向に配置し、スリーブの先端にスプリングおよび調整用アジャスタを配置した電磁弁が記載されている。

この電磁弁では、スリーブの外周面に軸方向に４つのポートを配置しているため、スリーブの内側に形成されスプールと摺動する円筒部（ランド）が５箇所存在することになる。すなわち円筒部は、スリーブの内側において、スプリング－フィードバックポート間、フィードバックポート－供給ポート間、供給ポート－制御ポート間、制御ポート－ドレンポート間およびドレンポート－電磁部間の合計５箇所に存在する。これにより、この電磁弁は、スリーブおよびスプールの軸長が長くなり、それに伴い製造コストも高くなってしまう。

これに対して特許文献２に記載の電磁比例弁では、スリーブの外周面に軸方向に供給ポートおよびドレンポートを配置し、スリーブの先端端面に制御ポートを配置している。このため、この電磁比例弁は、特許文献１の電磁弁に比べて、スリーブの外周面に制御ポートを配置しない分、スリーブおよびスプールの軸長を短くすることができる。

また特許文献３に記載の電磁弁は、スリーブの外周面に軸方向に供給ポートおよびドレンポートを配置し、スリーブの先端端面に制御ポートを配置し、さらにスプールの内部に形成した穴を通してスプール端面に制御圧をかけることによりフィードバック力を発生させている。

このため、この電磁弁では、スリーブにフィードバックポートを設ける必要がなく、特許文献１の電磁弁に比べて、スリーブの外周面に制御ポートおよびフィードバックポートを配置しない分、スリーブおよびスプールの軸長を短くすることができる。

特許第５９０７３３０号 国際公開第２０１８／１８０３６７号 特許第６０９３７８１号

しかし特許文献２、３に記載の電磁弁では、スリーブの外周面に軸方向に供給ポートおよびドレンポートを配置しているため、各ポート間に必要な間隔を確保する必要があり、その分、スリーブおよびスプールの軸長が長くなってしまう。

本発明は、このような課題に鑑み、スリーブおよびスプールの軸長を短くすることができる電磁弁を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる電磁弁の代表的な構成は、円筒壁を有し円筒壁に複数のポートが形成されたスリーブと、スリーブ内をスリーブの軸方向に往復動することによりポートを切り換えるスプールと、スプールを往復動させる電磁部と、を備えた電磁弁であって、スリーブの円筒壁には、供給ポートとドレンポートとが周方向にずれて形成されていて、スプールは、その内部に軸方向に延びる中空形状を有する有底中空円筒であって、スプールの開口した先端が制御ポートとなっていて、スプールの外周面には、供給ポートに連通される第１溝と、ドレンポートに連通される第２溝と、第１溝と制御ポートを連通する供給穴と、第２溝と制御ポートを連通するドレン穴とが形成されていることを特徴とする。

上記構成では、スリーブの円筒壁には、供給ポートとドレンポートとが周方向にずれて形成されていて、さらに中空形状を有するスプールの開口した先端が制御ポートとなっている。このため、スリーブでは、供給ポートとドレンポートの間で周方向にシール長が取れるため、供給ポートとドレンポートを軸方向に近づけて配置することができる。したがって上記構成によれば、スリーブおよびスプールを軸方向に短縮することができる。

なお上記構成では、電磁部のソレノイドコイルが非励磁のとき、スプールが電磁部に近い側に位置し、スリーブのドレンポートと、スプールの第２溝およびドレン穴と、スプールの中空形状とが連通することで、制御ポートとドレンポートとの油路が連通する。このとき、スリーブの供給ポートと、スプールの第１溝および供給穴とは連通しないため、供給ポートと制御ポートとの油路が遮断される。このため、制御ポートの圧力は、ドレンポートの圧力と同じになり、常圧となるため、出力側には圧力は伝わらない。

一方、電磁部のソレノイドコイルが励磁されることで吸引力が生じると、スプールが電磁部から遠ざかるように移動し、スリーブの供給ポートと、スプールの第１溝および供給穴と、スプールの中空形状とが連通することで、供給ポートと制御ポートとの油路が連通する。このとき、スリーブのドレンポートと、スプールの第２溝およびドレン穴とは連通しないため、制御ポートとドレンポートとの油路が遮断される。このため、供給ポートから制御ポートに作動油が出力される。このようにして上記構成によれば、電磁部による吸引力によって、スプールを変位させて所定の制御圧を出力することができるため、電磁弁として機能することができる。

上記の供給ポートとドレンポートは、スリーブの軸方向で重なっているとよい。

このように、供給ポートとドレンポートをスリーブの軸方向で重なるように配置することにより、スリーブおよびスプールの軸長をより短くすることができる。

上記のスリーブは、その内部に軸方向に貫通した貫通穴を有し、供給ポートは、スリーブの貫通穴と交差して２つ形成されていて、２つの供給ポート同士は、周方向に１８０°ずれていて、２つの供給ポートとドレンポートは、周方向に９０°ずれて交互配置されているとよい。

これにより、２つの供給ポートとドレンポートの間で周方向にシール長を最大限に取ることができる。またスリーブに２つの供給ポートを周方向に１８０°ずれて形成するため、スプールに作用する径方向の油圧力をキャンセルすることができる。

本発明によれば、スリーブおよびスプールの軸長を短くすることができる電磁弁を提供することができる。

本発明の実施形態における電磁弁の分解斜視図である。 図１の電磁弁を組み立てた状態を示す全体構成図である。 図２（ｂ）の電磁弁のＡ－Ａ断面図である。 図３の電磁弁の動作を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本発明の実施形態における電磁弁１００の分解斜視図である。図２は、図１の電磁弁１００を組み立てた状態を示す全体構成図である。図２（ａ）は、電磁弁１００の斜視図である。図２（ｂ）は、電磁弁１００の平面図である。図３は、図２（ｂ）の電磁弁１００のＡ－Ａ断面図である。

電磁弁１００は、弁の開度に応じて油の流量を調整できる比例弁であって、通常時には弁が閉じていて駆動時に開くノーマルクローズ型である。なお図３は、弁が閉の状態（非励磁の状態）を示している。

電磁弁１００は、図１に示すように、筒状のスリーブ１０２と、スリーブ１０２の内側に摺動可能に支持されるスプール１０４と、スプール１０４を駆動し往復動させる電磁部１０６とを備える。スリーブ１０２は、図２（ａ）に示すように、円筒壁１０８を有する。この円筒壁１０８には、複数（ここでは３つ）のポート、すなわち２つの供給ポート１１０、１１２と１つのドレンポート１１４とが形成されている。

またスリーブ１０２は、その内部に軸方向に貫通した貫通穴１１６（図３参照）を有する。図１に示すスリーブ１０２の一端部１１８には、貫通穴１１６を塞ぐようにストレーナ１２０が例えばカシメて固定され、これにより、作動油の異物が除去される。

供給ポート１１０、１１２は、図２（ａ）に示すように周方向に１８０°ずれて形成されている。また、供給ポート１１０、１１２とドレンポート１１４は、周方向に９０°ずれて交互配置されている。さらに、供給ポート１１０、１１２とドレンポート１１４は、貫通穴１１６に交差して形成されている（図３参照）。

さらにスリーブ１０２は、図１に示すように円筒壁１０８から径方向に張り出したフランジ部１２２を有する。スリーブ１０２のフランジ部１２２は、図３に示すように、電磁部１０６のストッパ１２４に突き当てられた状態で電磁部１０６に取り付けられる。

スプール１０４は、図１に示すように有底中空円筒であって、その内部に軸方向に延びる中央穴１２６によって形成される中空形状を有する。またスプール１０４の底部１２８には止め輪１３０が取り付けられている。さらにスプール１０４の中央穴１２６は、先端１３２において開口している。スプール１０４は、その開口した先端１３２が制御ポート１３４となっている。

またスプール１０４には、スリーブ１０２の各ポートを開閉するための異径の段差が形成されている。なお大径部はランドという。図１に示すランド１３６は、２つの供給ポート１１０、１１２とドレンポート１１４を開閉する。さらにスプール１０４の外周面には、ランド１３６よりも小径となる第１溝１３８および第２溝１４０と、供給穴１４２と、ドレン穴１４４とが形成されている。

第１溝１３８は、図１に示すようにランド１３６に隣接して配置され、ランド１３６よりも底部１２８側に位置し、スリーブ１０２の供給ポート１１０、１１２に連通される。供給穴１４２は、第１溝１３８に形成されていて第１溝１３８と中央穴１２６を貫通し、これにより、第１溝１３８と制御ポート１３４を連通する。

第２溝１４０は、図１に示すようにランド１３６に隣接して配置され、ランド１３６よりも先端１３２側に位置し、スリーブ１０２のドレンポート１１４に連通される。ドレン穴１４４は、第２溝１４０に形成されていて第２溝１４０と中央穴１２６を貫通し、これにより、第２溝１４０と制御ポート１３４を連通する。

電磁弁１００はさらに、スプリング１４６を備える。スプリング１４６は、図３に示すようにスプール１０４のランド１４８と、スリーブ１０２の収容部１５０との間に収容されている。収容部１５０は、スリーブ１０２のフランジ部１２２側に形成されていて、貫通穴１１６に連続し貫通穴１１６よりも大径となる部位である。

またスプリング１４６は、図３に示すように、その一端部１５２が収容部１５０の壁部１５４に当接し、他端部１５６がスプール１０４の止め輪１３０に当接している。これによりスプリング１４６は、スプール１０４を電磁部１０６に向かって付勢している。

電磁部１０６は、ソレノイドコイル（コイル１５８）と、プランジャ１６０と、プッシャ１６２とを有する。また、スプール１０４の電磁部１０６側には、電磁部１０６のプッシャ１６２に押される小径軸１６４が設けられている。

電磁部１０６は、コイル１５８が励磁されることで生じる吸引力によって、プランジャ１６０を移動させ、プッシャ１６２を介し小径軸１６４が、スプール１０４の底部１２８を押し付けて、スプール１０４をスリーブ１０２の一端部１１８（図中右側）に向かって移動させる。

図４は、図３の電磁弁１００の動作を説明する図である。なお図中では図３の電磁部１０６を省略している。図４（ａ）は、弁が開の状態（励磁の状態）を示している。図４（ｂ）は、弁が閉の状態（非励磁の状態）を示している。

電磁弁１００では、電磁部１０６のコイル１５８が励磁されることで吸引力が生じると、図４（ａ）に示すようにスプール１０４がスプリング１４６の付勢力に抗して電磁部１０６から遠ざかるように移動する（矢印Ｂ参照）。このため、スリーブ１０２の供給ポート１１０は、スプール１０４のランド１３６による遮断が解除されて開かれる。そして、スリーブ１０２の供給ポート１１０と、スプール１０４の第１溝１３８および供給穴１４２と、スプール１０４の中央穴１２６とが連通する。これにより、供給ポート１１０と制御ポート１３４との矢印Ｃに示す油路が連通する。

一方、スリーブ１０２のドレンポート１１４は、スプール１０４のランド１３６によって閉じられる。このため、スリーブ１０２のドレンポート１１４と、スプール１０４の第２溝１４０およびドレン穴１４４とは連通せず、制御ポート１３４とドレンポート１１４との油路が遮断される。このため、電磁弁１００では、供給ポート１１０から制御ポート１３４に作動油が出力される。

電磁弁１００では、電磁部１０６のコイル１５８が非励磁のとき、図４（ｂ）に示すようにスプール１０４がスプリング１４６の付勢力によって電磁部１０６に近づくように移動する（矢印Ｄ参照）。このため、スリーブ１０２のドレンポート１１４は、スプール１０４のランド１３６による遮断が解除されて開かれる。そして、スリーブ１０２のドレンポート１１４と、スプール１０４の第２溝１４０およびドレン穴１４４と、スプール１０４の中央穴１２６とが連通する。これにより、制御ポート１３４とドレンポート１１４との矢印Ｅに示す油路が連通する。

一方、スリーブ１０２の供給ポート１１０は、スプール１０４のランド１３６によって閉じられる。このため、スリーブ１０２の供給ポート１１０と、スプール１０４の第１溝１３８および供給穴１４２とは連通せず、供給ポート１１０と制御ポート１３４との油路が遮断される。このため、制御ポート１３４の圧力は、ドレンポート１１４の圧力と同じになり、常圧となるため、出力側には圧力は伝わらない。

このようにスプール１０４は、スリーブ１０２内をスリーブ１０２の軸方向に往復動することにより、スリーブ１０２の各ポートを切り換える。そして電磁弁１００では、電磁部１０６による吸引力によって、スプール１０４を変位させて所定の制御圧を出力することができるため、比例弁として機能することができる。

また電磁弁１００では、スリーブ１０２の円筒壁１０８に供給ポート１１０、１１２とドレンポート１１４とが周方向にずれて形成されていて、さらにスプール１０４の中央穴１２６がスプール１０４の先端１３２において制御ポート１３４となっている。

このため、スリーブ１０２では、供給ポート１１０、１１２とドレンポート１１４の間で周方向にシール長が取れるため、供給ポート１１０、１１２とドレンポート１１４を軸方向に近づけて配置することができる。したがって電磁弁１００によれば、スリーブ１０２およびスプール１０４を軸方向に短縮することができる。

また電磁弁１００では、図３に示すようにスリーブ１０２の供給ポート１１０とドレンポート１１４とが軸方向に沿った寸法Ｌの分だけ、スリーブ１０２の軸方向で重なっている。このため、スリーブ１０２およびスプール１０４の軸長をより短くすることができる。

また電磁弁１００では、供給ポート１１０、１１２がスリーブ１０２の貫通穴１１６と交差して形成され、スリーブ１０２の周方向に１８０°ずれて、さらに供給ポート１１０、１１２とドレンポート１１４が周方向に９０°ずれて交互配置されている。

これにより、供給ポート１１０、１１２とドレンポート１１４の間で周方向にシール長を最大限に取ることができる。またスリーブ１０２に供給ポート１１０、１１２を周方向に１８０°ずれて形成するため、スプール１０４に作用する径方向の油圧力をキャンセルすることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、複数のポートが形成されたスリーブを有する電磁弁として利用することができる。

１００…電磁弁、１０２…スリーブ、１０４…スプール、１０６…電磁部、１０８…円筒壁、１１０、１１２…供給ポート、１１４…ドレンポート、１１６…スリーブの貫通穴、１１８…スリーブの一端部、１２０…ストレーナ、１２２…フランジ部、１２４…ストッパ、１２６…スプールの中央穴、１２８…スプールの底部、１３０…止め輪、１３２…スプールの先端、１３４…制御ポート、１３６、１４８…ランド、１３８…第１溝、１４０…第２溝、１４２…供給穴、１４４…ドレン穴、１４６…スプリング、１５０…収容部、１５２…スプリングの一端部、１５４…収容部の壁部、１５６…スプリングの他端部、１５８…コイル、１６０…プランジャ、１６２…プッシャ、１６４…小径軸

Claims (3)

1. 円筒壁を有し該円筒壁に複数のポートが形成されたスリーブと、
   前記スリーブ内を該スリーブの軸方向に往復動することにより前記ポートを切り換えるスプールと、
   前記スプールを往復動させる電磁部と、を備えた電磁弁であって、
   前記スリーブの円筒壁には、供給ポートとドレンポートとが周方向にずれて形成されていて、
   前記スプールは、その内部に軸方向に延びる中空形状を有する有底中空円筒であって、該スプールの開口した先端が制御ポートとなっていて、
   前記スプールの外周面には、
   前記供給ポートに連通される第１溝と、
   前記ドレンポートに連通される第２溝と、
   前記第１溝と前記制御ポートを連通する供給穴と、
   前記第２溝と前記制御ポートを連通するドレン穴とが形成されていることを特徴とする電磁弁。
2. 前記供給ポートと前記ドレンポートは、前記スリーブの軸方向で重なっていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記スリーブは、その内部に軸方向に貫通した貫通穴を有し、
   前記供給ポートは、前記スリーブの前記貫通穴と交差して２つ形成されていて、
   ２つの供給ポート同士は、周方向に１８０°ずれていて、
   前記２つの供給ポートと前記ドレンポートは、周方向に９０°ずれて交互配置されてい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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