JP4056289B2 - ソレノイド弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はソレノイド弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のソレノイド弁は、ソレノイドのコイルを励磁するとソレノイドの可動部であるプランジャが作動してこのプランジャに駆動されるボール弁体が供給ポートを開放し排出ポートを閉鎖することで開放した供給ポートと出力ポートと連通させ、そしてコイルを消磁するとプランジャがスプリング等の付勢手段によって付勢され押し戻されて供給ポートを閉鎖し排出ポートを開放することで、開放した排出ポートと出力ポートとを連通させている。逆にコイルを励磁すると供給ポートを閉鎖し排出ポートを開放し、コイルを消磁すると供給ポートを開放し排出ポートを閉鎖するというように構成することも可能である。
【０００３】
いずれにせよ、ソレノイド弁は、弁体によって供給ポートが閉鎖され排出ポートが開放しているときは排出ポートと出力ポートとが連通して作動流体が排出ポートから排出されて作動流体の圧力が出力されず、供給ポートが開放され排出ポートが閉鎖されているときは供給ポートと出力ポートとが連通して作動流体が供給ポートから供給された作動流体の圧力が出力されるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようにボール弁体が移動することで開放された供給ポートと出力ポートとを連通させたり、あるいは開放された排出ポートと出力ポートとを連通させたりした場合には、以下のような問題が発生していた。
【０００５】
ここで従来のソレノイド弁において、駆動空間内部における作動流体の流れを図３に示す。
【０００６】
従来のソレノイド弁においては、ボール弁体Ａが移動して駆動空間Ｆを区画する壁面に設けられた排出ポートＢと出力ポートＣとが連通したり、供給ポートＤと出力ポートＣとが連通したりする。即ち図３において実線の円で示されたボール弁体Ａは、駆動空間Ｆ内を移動して供給ポートＤを閉鎖し、排出ポートＢを開放している。このとき出力ポートＣと排出ポートＢとは連通している。従って出力ポートＣの内部に充填されていたオイル等の作動流体は出力ポートＣからボール弁体Ａと駆動空間Ｆを区画する壁面との間に設けられた側道Ｅを通って排出ポートＢに至り、排出ポートＢから外部に排出されることになる。この状態においては、出力ポートＣの内部に作動流体が充填されていないので、作動流体の圧力は出力されない。
【０００７】
そしてこのボール弁体Ａを駆動空間Ｆ内を反対側に移動させる。このとき図３においてボール弁体Ａ’は２点鎖線の円で示される。ボール弁体Ａ’は供給ポートＤを開放し、排出ポートＢを閉鎖する。このとき出力ポートＣと供給ポートＤとは連通している。従って供給ポートから導入された作動流体は側道Ｅを通り、出力ポートＣの内部に充填されることになる。この状態においては出力ポートＣの内部の作動流体の圧力が出力される。
【０００８】
しかしこのようにボール弁体Ａが駆動される駆動空間Ｆや出力ポートＣ、供給ポートＤ、排出ポートＢを構成すると、ボール弁体Ａと駆動空間Ｆの壁面との間隙から構成される側道Ｅを作動流体が通過することになる。そのために側道Ｅを通過する作動流体がボール弁体Ａに絡まって、ボール弁体の移動に抵抗が生じることになる。また作動流体が通過する側道Ｅ等の通路から異物が外れて作動流体の通路以外の箇所に挟まったりことが生じる。また出力ポートＣは、排出ポートＢが開放されているときは作動流体が流出する通路となり、供給ポートが開放されているときは作動流体が流入する通路となるというように、作動流体の流れる向きが反対となる。従って作動流体の流れが不安定である。このことはボール弁体Ａの移動を不安定にする。
【０００９】
またこのように側道Ｅを有する駆動空間Ｆを設ける加工は難しく、また作動流体が流れる側道Ｅ、出力ポートＣ等の作動流体の流れる通路のバランスも考慮する必要がある。
【００１０】
そこで本発明が目的とするところは、作動流体の流れる方向の不安定さを解消し、ボール弁体の移動を滑らかにするソレノイド弁を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明者は、ソレノイド弁の内部の作動流体の流れる方向を切り替える駆動空間を検討した結果、従来のソレノイド弁においては、この出力ポートにおいては作動流体が流れる方向が反対になるのは、駆動空間に出力ポートが一つしか開口していないからだと考えた。即ち作動流体が内部に導入されるときも内部から導出されるときも一つの出力ポートを通過させるから、作動流体の流れが不安定になると考えた。
【００１２】
そこで本発明者は、出力ポートを作動流体が主として導入されるポートと作動流体が主として導出されるポートとに分割して、側道を廃止すれば作動流体の流れの不安定さを解消することができるという考えに到達した。
【００１３】
（２）上記目的を達成する本発明のソレノイド弁は、ソレノイドと、ソレノイドに駆動されるボール弁体と、ボール弁体が駆動される駆動空間を区画するとともに壁面に作動流体が供給される供給ポートと作動流体が排出される排出ポートと作動流体の圧力を出力する出力ポートとを有する供給ポート側シートおよび排出ポート側シートを設けたケース本体と、を有し、供給ポートと排出ポートはボール弁体が駆動される駆動軸線上に対向して設けられ、駆動空間はボール弁体が摺動する円柱状であり、出力ポートは、ボール弁体の被駆動範囲の中央位置より供給ポート側の壁面に開口する主として作動流体が導入される導入ポートと中央位置よりも排出ポート側に開口するとともに導入ポートと反対側の壁面に開口する主として作動流体が導出される導出ポートとを有することを特徴とするソレノイド弁である。
【００１４】
（３）即ち本発明のソレノイド弁は、ソレノイドによって駆動されるボール弁体が駆動する駆動空間に開口している供給ポートと排出ポートとをボール弁体が駆動する駆動軸線上の対向する位置に設けた。従って従来のソレノイド弁と同様に、ボール弁体が供給ポートを閉鎖しているときは排出ポートは開放され、ボール弁体が排出ポートを閉鎖しているときは供給ポートは開放されるというように構成されている。
【００１５】
そして出力ポートをボール弁体の被駆動範囲の中央位置より供給ポート側に開口する主として作動流体が導入される導入ポートと中央位置よりも排出ポート側に開口する主として作動流体が導出される導出ポートとに分離した。ボール弁体が供給ポートを閉鎖しているときは供給ポート側に位置する導入ポートの近傍にはボール弁体が存在することになり、ボール弁体が排出ポートを閉鎖しているときは排出ポート側に位置する導出ポートの近傍にボール弁体が存在することになる。
【００１６】
ここで図１を参照しつつ、駆動空間Ｌ内部における作動流体の流れを説明する。実線で示したボール弁体Ｍが供給ポートＮを閉鎖し排出ポートＯを開放しているときはボール弁体Ｍは導入ポートＰの近傍に位置し、導出ポートＱから隔たっている。従って作動流体は導出ポートＱから排出ポートＯに向けて流れやすくなる。逆に２点鎖線で示したボール弁体Ｍ’が排出ポートＯを閉鎖し供給ポートＮを開放しているときは、ボール弁体Ｍは導出ポートＱの近傍に位置し、導入ポートＰから隔たっている。従って供給ポートＮから入った作動流体は導入ポートＰに向けて流れやすくなる。
【００１７】
【作用及び発明の効果】
上述のように本発明のソレノイド弁においては、ボール弁体が供給ポートを閉鎖すると供給ポートの反対側に位置する排出ポートが開放される。このときボール弁体は供給ポートを閉鎖すると共に導入ポートの近傍に位置することになる。従ってボール弁体は導入ポートにおける作動流体の流れを阻害するので、作動流体は主として排出ポート側に位置する導出ポートから流れ出て排出ポートを通過してソレノイド弁の外部に流れ出ることになる。
【００１８】
そしてボール弁体が排出ポートを閉鎖すると排出ポートの反対側に位置する供給ポートが開放される。このときボール弁体は排出ポートを閉鎖すると共に導出ポートの近傍に位置することになる。従ってボール弁体は導出ポートにおける作動流体の流れを阻害するので、供給ポートから入った作動流体は主として供給ポート側に位置する導入ポートに導入されることになる。
【００１９】
このように供給ポートから駆動空間に入った作動流体は供給ポート側に位置する導入ポートに導入され、排出ポート側に位置する導出ポートから導出されて駆動空間に入った作動流体はそのまま排出ポートから排出されるというように作動流体が流れることになる。
【００２０】
このように作動流体が駆動空間を供給ポートから入り導入ポートから出ていき、導出ポートから入り排出ポートから出ていくので作動流体の流れが一方向となり、従来のソレノイド弁のような不安定さを解消することができる。
【００２１】
また作動流体がボール弁の回りを絡むということがないので、ボール弁が滑らかに移動することができるようになる。
【００２２】
更に従来のソレノイド弁のように作動流体が通過する側道を設ける必要がないので、それだけ加工が簡素化する。
【００２３】
【実施の形態】
本発明のソレノイド弁の実施の形態について説明する。ここでは本発明のソレノイド弁の特徴的な部分を中心に説明し、従来のソレノイド弁と基本的に同一な部分の説明は省略する。
【００２４】
従来のソレノイド弁が、ボール弁体が駆動し供給ポートから供給され排出ポートから排出されるオイル等の作動流体が流れる駆動空間に出力ポートを一つ設けていた。これに対して本発明のソレノイド弁は、従来のソレノイド弁と同様に供給ポートと排出ポートとはボール弁体が駆動する駆動軸線上に対向して設けられるが、出力ポートを２つに分離してボール弁体が駆動する被駆動範囲の中央位置よりも供給ポート側に主として作動流体が導入される導入ポートを設け、この中央位置よりも排出ポート側に主として作動流体が導出される導出ポートを設けている。なおこの導入ポートと導出ポートは従来の出力ポートを２つに分離したものであって、内部において連通するように構成されている。
【００２５】
本発明のソレノイド弁においては、弁体は従来のソレノイド弁と同様に球の形状をしたボール弁体を用いることができる。そして駆動空間はこのボール弁体が摺動する形状に構成することができ、駆動空間は概ね円柱の形状とすることができる。
【００２６】
従って供給ポートと排出ポートと円柱形状の駆動空間２つの底面にそれぞれ位置することができる。そして導入ポートと導出ポートとは円柱形状の駆動空間の側面を区画する壁面に開口して設けることができる。
【００２７】
また本発明のソレノイド弁においては、従来のソレノイド弁のように駆動空間に作動流体を流すための側道を設けていない。ボール弁体は駆動空間を区画する壁面を摺動する大きさを有することができる。
【００２８】
このようにボール弁体が駆動空間を区画する壁面を摺動する大きさを有すると、供給ポートからソレノイド弁に入った作動流体はボール弁体の存在によってそのまま排出ポートへ向かって流れるのではなく、主として供給ポート側に位置する導入ポートに流れ込むことになる。そして主として排出ポート側に位置する導出ポートから駆動空間に入った作動流体はそのまま排出ポートから流れ出ることになる。
【００２９】
【実施例】
以下本発明のソレノイド弁の実施例を説明する。図１に本実施例のソレノイド弁の要部の断面図を示す。
【００３０】
（１）まず本実施例のソレノイド弁の構成を説明する。本実施例のソレノイド弁は、プランジャ１、排出ポート側シート２、ボール弁体３、スプリング４、コアステータ５、供給ポート側シート６、ベース７、コイル８、ヨーク９、スリーブ１０、プレート１１等を用いて構成されている。ボール弁体３はプランジャ１と連結されており、プランジャ１が移動することによってボール弁体３も移動するように構成されている。このボール弁体３は概ね球の形状をしている。そしてこのプランジャ１はスプリング４によって供給ポート側シート６の方向に付勢されている。またプランジャ１はコイル８が通電することで、排出ポート側シート２の方向に駆動するように構成されている。
【００３１】
排出ポート側シート２と供給ポート側シート６はボール弁体３を挟んで対向するように設けられている。排出ポート側シート２と供給ポート側シート６との間の空間がボール弁体３が駆動する駆動空間３０として構成される。この駆動空間３０はボール弁体３が摺動して移動できる円柱の形状を有している。従って円柱形状の駆動空間３０の直径は駆動空間３０を区画する壁面を摺動するボール弁体３の直径と略同一である。また排出ポート側シート２と供給ポート側シート６は駆動空間を構成する円柱の底面ということができる。
【００３２】
排出ポート側シート２には排出ポート２０が開口しており、供給ポート側シート６には供給ポート２１が開口している。排出ポート側シート２はボール弁体３の弁座部材の役割を果たし、供給ポート側シート６はボール弁体３の弁座部材の役割を果たす。またこの円柱形状の駆動空間３０の側面を区画する壁面には、その中央位置よりも排出ポート２０側には導出ポート２２が開口しており、また側壁面の中央位置よりも供給ポート２１側には導入ポート２３が開口している。
【００３３】
（２）本実施例のソレノイド弁の動作を説明する。本実施例のソレノイド弁は、ソレノイドが消磁されている状態即ちコイル８に通電していない状態ではプランジャ１は供給ポート側シート６が位置する方向に向かってスプリング４によって付勢される。従ってプランジャ１と連結されているボール弁体３は供給ポート側シート６に押し付けられて、供給ポート側シート６に開口している供給ポート２１を閉鎖し、排出ポート２０を開放することができる。
【００３４】
このときボール弁体３は導入ポート２３の近傍に位置し、導出ポート２２からは隔たっている。従って供給ポート２１が閉鎖され排出ポート２０が開放されているので、作動流体は排出ポート２０から外部に排出される。ボール弁体３は導入ポート２３の近傍に位置するので、導入ポート２３における作動流体の流れを阻害し、作動流体は導出ポート２２から排出ポート２０に向かって流れてそのまま外部に排出される。
【００３５】
またソレノイドが励磁している状態即ちコイル８が通電している状態ではプランジャ１はスプリング４の付勢力に抗して排出ポート側シート２の方向に駆動される。従ってプランジャ１に連結されているボール弁体３は排出ポート側シート２に押し付けられて、排出ポート側シート２に開口している排出ポート２０を閉鎖し、供給ポート２１を開放することができる。
【００３６】
このときボール弁体３は導出ポート２２の近傍に位置し、導入ポート２３からは隔たっている。従って排出ポート２０が閉鎖され供給ポート２１が開放されているので、作動流体は供給ポート２１から駆動空間３０に供給される。ボール弁体３は導出ポート２２の近傍に位置するので、導出ポート２２における作動流体の流れを阻害し、駆動空間３０に流れ込んだ作動流体は主として導入ポート２３から内部に流れ込むことになる。
【００３７】
このようにして本実施例のソレノイド弁は、排出ポート２０を閉鎖し供給ポート２１を開放したときは作動流体が供給ポート２１から導入ポート２３に流れ込み、供給ポート２１を閉鎖し排出ポート２０を開放したときは導出ポート２２から排出ポート２０へ流れ出すので作動流体の流れが不安定になることを回避することができる。
【００３８】
また駆動空間３０内の作動流体がボール弁体３を絡んで移動するということが減少するので、それだけボール弁体３の動きが滑らかになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のソレノイド弁におけるボール弁体が駆動する駆動空間における作動流体の流れを説明した図である。
【図２】本発明のソレノイド弁の要部の断面を示した図である。
【図３】従来のソレノイド弁におけるボール弁体が駆動する駆動空間における作動流体の流れを説明した図である。
【符号の説明】
１：プランジャ
２：排出ポート側シート
３：ボール弁体 ４：スプリング
５：コアステート
６：供給ポート側シート
７：ベース ８：コイル
９：ヨーク １０：スリーブ
１１：プレート
２０：排出ポート ２１：供給ポート
２２：導出ポート ２３：導入ポート
３０：駆動空間

Claims (1)

1. ソレノイドと、該ソレノイドに駆動されるボール弁体と、該ボール弁体が駆動される駆動空間を区画するとともに壁面に作動流体が供給される供給ポートと該作動流体が排出される排出ポートと該作動流体の圧力を出力する出力ポートとを有する供給ポート側シートおよび排出ポート側シートを設けたケース本体と、を有し、
   前記供給ポートと前記排出ポートは前記ボール弁体が駆動される駆動軸線上に対向して設けられ、
   前記駆動空間は前記ボール弁体が摺動する円柱状であり、
   前記出力ポートは、前記ボール弁体の被駆動範囲の中央位置より前記供給ポート側の前記壁面に開口する主として前記作動流体が導入される導入ポートと該中央位置よりも前記排出ポート側に開口するとともに該導入ポートと反対側の壁面に開口する主として該作動流体が導出される導出ポートとを有することを特徴とするソレノイド弁。

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