JP6484042B2 - ソレノイドバルブ - Google Patents

Description

本発明は、ソレノイドバルブに関するものである。

特許文献１には、円筒壁に複数の流体流路を有するスリーブと、ボディを介してスリーブに一体的に係合する固定鉄心と、スリーブ内を往復動することにより流体流路を切り換えるスプールと、スプールの軸心方向に直列に配置されボディに摺動自在に嵌挿されたプランジャと、プランジャを支持する円筒形状のコア及び電磁力を付与するコイルを保持するケースと、を備えたソレノイドバルブが開示されている。

特開２０１２−２２９７３８号公報

特許文献１に開示のソレノイドバルブでは、流体流路から導かれる作動流体がスリーブの壁面と衝突することにより、スリーブ内の一部で渦流が発生し圧力が高まることがある。スリーブ内の一部で圧力が高まると、高圧部から低圧部へ向かうようにスプールに対して中心軸と垂直方向の横力が作用する。スプールに横力が作用することにより、スプールがスリーブ内を軸方向に摺動する際の摩擦力が大きくなるため、ソレノイドバルブのヒステリシスが大きくなり、制御性が低下するおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ソレノイドバルブにおける制御性を向上させることを目的とする。

第１の発明は、ソレノイドバルブであって、中央に貫通孔を有する仕切壁によって内部に第一圧力室及び第二圧力室が区画されるバルブボディと、第一圧力室へ作動流体を導く流入通路と、第二圧力室の作動流体をバルブボディ外へ導く流出通路と、仕切壁の貫通孔を摺動自在に挿通し第一圧力室及び第二圧力室にわたってバルブボディ内に設けられ、仕切壁の貫通孔を開閉することで第一圧力室から第二圧力室へ向かう作動流体の流れを制御する弁体と、コイルが発生する磁力によってプランジャを進退させて弁体を軸方向に移動させるソレノイドと、バルブボディに開口しバルブボディ外に作動流体を排出するドレン通路と、第一圧力室と第二圧力室との少なくとも一方とドレン通路とを接続し、弁体を収容するバルブボディ内部を介することなく第一圧力室及び第二圧力室の少なくとも一方とドレン通路とを接続し、作動流体の一部をバルブボディ外へ排出する逃がし通路と、を備えることを特徴とする。

第１の発明では、逃がし通路によって第一圧力室及び第二圧力室のうち少なくとも一方の圧力が逃がされて高圧部と低圧部との圧力差が減少し、高圧部から低圧部へ向かうように弁体に作用する横力が低減される。よって、弁体が摺動する際の摩擦力が低減されて、ヒステリシスが低減される。

第２の発明は、弁体が、それぞれ円筒面状の外周面を有し互いに同軸的に設けられる第一小径部及び第二小径部と、第一小径部及び第二小径部よりも外径が大きく形成され第一小径部及び第二小径部とを接続すると共に貫通孔を摺動するランド部と、を有し、第一圧力室及び第二圧力室は、第一小径部及び第二小径部と同軸に形成される円筒面状の内周面を有し、流入通路が第一圧力室の内周面に開口する流入ポートを通じて第一圧力室へ作動流体を導き、流出通路が第二圧力室の内周面に開口する流出ポートを通じて第二圧力室の作動流体をバルブボディ外へ導き、第一圧力室内又は第二圧力室内であって、弁体の第一小径部又は第二小径部の外周面に対する接平面であって流入ポート又は流出ポートの中心を通り弁体の中心軸に垂直な線と直交する接平面のうち流入ポート又は流出ポートに近い接平面を挟んで流入ポート又は流出ポートと対向する領域内において、第一圧力室及び第二圧力室の一方に連通して設けられることを特徴とする。

第３の発明は、逃がし通路が、流入ポート又は流出ポートの中心を通り弁体の中心軸に垂直な線と直交し弁体の中心軸を含む平面を挟んで流入ポート又は流出ポートと対向する領域内において、第一圧力室及び第二圧力室の一方に連通することを特徴とする。

第４の発明は、逃がし通路が、弁体における第一小径部又は第二小径部の外周面に対する接平面のうち流入ポート又は流出ポートの中心を通る弁体の２つの接平面によって形成される領域であって、弁体を挟んで流入ポート又は流出ポートと対向する領域内において、第一圧力室及び第二圧力室の一方に連通することを特徴とする。

第５の発明は、流入通路が、第一圧力室に開口する単一の流入ポートを通じて第一圧力室へ作動流体を導き、流出通路が、第二圧力室に開口する単一の流出ポートを通じて第二圧力室の作動流体をバルブボディ外へ導き、逃がし通路が、第一圧力室に連通して設けられる第一逃がし通路と、第二圧力室に連通して設けられる第二逃がし通路と、を有することを特徴とする。

第２から第５の発明では、渦流が発生しやすい場所に逃がし通路が連通するため、より確実に高圧部の圧力が逃がされて、弁体が摺動する際の摩擦力がさらに低減される。よって、ヒステリシスがさらに低減される。

本発明によれば、ソレノイドバルブの制御性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るソレノイドバルブの断面図であり、コイルに電流が流れない非通電状態を示す図である。 本発明の実施形態に係るソレノイドバルブの断面図であり、スプールの移動量が最大の状態を示す図である。 図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明の実施形態に係るソレノイドバルブのバルブボディ内部を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るソレノイドバルブの変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るソレノイドバルブの比較例を示す図であり、バルブボディの中心軸に沿った断面図である。 本発明の実施形態に係るソレノイドバルブの比較例を示す図であり、流入ポートの中心を通りバルブボディの中心軸に垂直な断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るソレノイドバルブ１００について説明する。

ソレノイドバルブ１００は、流体圧供給源（図示省略）から流体圧機器等（図示省略）に導かれる作動流体の流量を制御するものである。以下の実施形態では、作動流体が作動油である場合について説明する。作動流体は、作動油に限らず、他の非圧縮性流体または圧縮性流体であってもよい。

まず、図１から図３を参照して、ソレノイドバルブ１００の全体構成について説明する。なお、図１及び図３における矢印は、作動油の流れを模式的に示すものである。

図１に示すように、ソレノイドバルブ１００は、有底筒状のバルブボディ１と、バルブボディ１内に摺動自在に設けられる弁体としてのスプール１０と、バルブボディ１内に設けられスプール１０を付勢する付勢部材としてのコイルばね９と、を備える。

バルブボディ１内は、中央に貫通孔２Ａを有する仕切壁２によって、第一圧力室３と第二圧力室４とに区画される。第一圧力室３と第二圧力室４とは、仕切壁２の貫通孔２Ａを通じて連通する。

バルブボディ１には、作動油が流れるバルブ通路としての流入通路５及び流出通路６が軸方向に並んで形成される。

流入通路５は、第一圧力室３に開口する単一の流入ポート５Ａを通じて第一圧力室３に連通する。流入通路５は、図示しない配管等を介して流体圧供給源と連通して、作動油を第一圧力室３に導く。

流出通路６は、第二圧力室４に開口する単一の流出ポート６Ａを通じて第二圧力室４に連通する。流出通路６は、図示しない配管等を介して油圧機器等と連通して、第二圧力室４から流出する作動油を油圧機器等に導く。

スプール１０は、バルブボディ１のボディ開口部１Ａに摺動自在に挿入される第一ランド部１１と、バルブボディ１の底部に形成される凹部１Ｂに摺動自在に挿入される第二ランド部１２と、第一ランド部１１と第二ランド部１２との間に形成される第三ランド部１３と、を有する。また、スプール１０は、第一ランド部１１及び第三ランド部１３よりも小径に形成されて第一ランド部１１と第三ランド部１３とを連結する第一小径部１４と、第二ランド部１２及び第三ランド部１３よりも小径に形成されて第二ランド部１２と第三ランド部１３とを連結する第二小径部１５と、を有する。

第一ランド部１１の端部には、後述するソレノイド２０のシャフト２４が接触する。第二ランド部１２には、コイルばね９の一部が収容されるばね収容凹部１６が形成される。

第三ランド部１３は、仕切壁２の貫通孔２Ａに沿って摺動可能に形成されると共に、スプール１０の移動に伴い、仕切壁２の貫通孔２Ａを開閉するように形成される。図１に示すように、第三ランド部１３が仕切壁２の貫通孔２Ａを閉じた状態では、第一圧力室３と第二圧力室４との連通が遮断される。スプール１０が移動すると、第三ランド部１３によって貫通孔２Ａが開かれ、第一圧力室３と第二圧力室４とが連通する（図２参照）。このように、スプール１０は、第三ランド部１３によって仕切壁２の貫通孔２Ａを開閉して、第一圧力室３から第二圧力室４へ向かう作動油の流れを制御する。

コイルばね９は、スプール１０における第二ランド部１２のばね収容凹部１６とバルブボディ１の底部１Ｃとの間に圧縮状態で介装される。コイルばね９は、第三ランド部１３が仕切壁２の貫通孔２Ａを閉じる方向（図１中右方向）にスプール１０を付勢する。

バルブボディ１には、作動油の一部をバルブボディ１外に排出するドレン通路が設けられる。具体的には、ドレン通路は、バルブボディ１のボディ開口部１Ａとバルブボディ１の外部のタンク４０とを連通させ、バルブボディ１のボディ開口部１Ａに浸入した作動油をタンク４０へ排出する第一ドレン通路７と、バルブボディ１の凹部１Ｂとタンク４０とを連通させ、バルブボディ１の凹部１Ｂに浸入した作動油をタンク４０へ排出する第二ドレン通路８と、を有する。バルブボディ１のボディ開口部１Ａ及び凹部１Ｂに浸入した作動油が第一ドレン通路７及び第二ドレン通路８を通じて排出されることにより、ボディ開口部１Ａ及び凹部１Ｂに浸入した作動油の圧力によってスプール１０が押圧されることが防止される。よって、ソレノイドバルブ１００の制御性の低下を防止することができる。

ソレノイドバルブ１００は、スプール１０を軸方向に移動させるソレノイド２０をさらに備える。

ソレノイド２０は、電流が流れると磁力を発生するコイル２１と、磁性体によって形成されコイル２１を囲う筒状のヨーク２２と、コイル２１の内側に設けられコイル２１が発生する磁力によって励磁されるステータコア２３と、スプール１０と共に軸方向に沿って移動可能なシャフト２４と、シャフト２４の外周に固定されるプランジャ２５と、を有する。

コイル２１は、筒状のボビン２１Ａに電線を巻付けることにより形成される。コイル２１は、端子（図示省略）を通じて供給される電流が流れることによって磁力を発生する。ボビン２１Ａとコイル２１とは、樹脂材（図示省略）によってモールド成形され、一体化される。

ヨーク２２は、有底円筒状に形成され、バルブボディ１におけるボディ開口部１Ａ側の端面に当接して固定される。バルブボディ１と当接するヨーク２２の端面には、ステータコア２３が挿通するヨーク開口部２２Ａが形成される。

ステータコア２３は、ボビン２１Ａの内側に設けられる円筒状部材である。ステータコア２３は、ヨーク２２のヨーク開口部２２Ａを挿通する第一ステータコア２３Ａと、第一ステータコア２３Ａと隙間を空けて直列に配置される第二ステータコア２３Ｂと、第一ステータコア２３Ａと第二ステータコア２３Ｂとの外周を連結する連結部材２３Ｃと、から構成される。第一ステータコア２３Ａ及び第二ステータコア２３Ｂは磁性体によって形成され、連結部材２３Ｃは非磁性体によって形成される。

シャフト２４は、第一ステータコア２３Ａの内周に設けられる第一軸受２６及び第二ステータコア２３Ｂの内周に設けられる第二軸受２７によって、軸方向に摺動自在に支持される。シャフト２４の先端は、スプール１０の第一ランド部１１と接触する。これにより、シャフト２４の移動に伴いスプール１０が移動する。

プランジャ２５は、磁性体によって形成され、シャフト２４に対してずれが生じないように、かしめ等の方法によりシャフト２４に固定される。プランジャ２５には、コイル２１の磁力によって第一ステータコア２３Ａへ向かうように吸着力が作用して、進退する。

ソレノイドバルブ１００は、第一圧力室３及び第二圧力室４内の作動油の一部をバルブボディ１外へ排出する逃がし通路をさらに備える。

逃がし通路は、第一圧力室３と第一ドレン通路７とを連通させる第一逃がし通路３０と、第二圧力室４と第二ドレン通路８とを連通させる第二逃がし通路３１と、を有する。つまり、第一逃がし通路３０及び第二逃がし通路３１は、それぞれ第一圧力室３と第二圧力室４とにおける作動油を第一ドレン通路７及び第二ドレン通路８を通じてバルブボディ１外へ排出する。

図３は、図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、流入ポート５Ａの中心を通りスプール１０の中心軸に直交する断面図である。図３では、第一圧力室３及び流入ポート５Ａのみを示し、第二圧力室４及び流出ポート６Ａは図示を省略する。第二圧力室４及び流出ポート６Ａの構成は、図３に括弧内の符号で示す。

第一逃がし通路３０は、第一圧力室３に開口する第一ポート３０Ａを通じて第一圧力室３に連通する。第一ポート３０Ａは、周方向の位置がバルブボディ１の中心軸を挟んで流入ポート５Ａと対向するように離間して設けられる。即ち、図３に示すように、第一ポート３０Ａは、周方向の位置が流入ポート５Ａとは周方向に１８０°離間して設けられる。また、第一ポート３０Ａは、図１に示すように、バルブボディ１のボディ開口部１Ａ側における第一圧力室３の角部３Ａ付近に開口するように設けられる。角部３Ａは、バルブボディ１の中心軸に垂直な第一圧力室３の壁面とバルブボディ１の中心軸を中心とする第一圧力室３の円筒面とによって形成される。

第二逃がし通路３１は、第二圧力室４に開口する第二ポート３１Ａを通じて第二圧力室４に連通する。第二ポート３１Ａは、周方向の位置がバルブボディ１の中心軸を挟んで流出ポート６Ａと対向するように離間して設けられる。即ち、第二ポート３１Ａは、周方向の位置が流出ポート６Ａとは周方向に１８０°離間して形成される。また、第二ポート３１Ａは、バルブボディ１の凹部１Ｂ側における第二圧力室４の角部４Ａ付近に開口するように設けられる。角部４Ａは、バルブボディ１の中心軸に垂直な第二圧力室４の壁面とバルブボディ１の中心軸を中心とする第二圧力室４の円筒面とによって形成される。

次に、ソレノイドバルブ１００の動作について説明する。

図１に示すように、コイル２１に電流が流れない非通電状態においては、プランジャ２５には吸着力が作用せず、スプール１０は、第三ランド部１３が仕切壁２の貫通孔２Ａを閉じる方向（図１中右方向）へコイルばね９の付勢力によって付勢される。このため、第一圧力室３と第二圧力室４との連通が遮断され、作動油の通過は遮断される。このように、ソレノイドバルブ１００は、コイル２１に通電しない状態においては、流入通路５と流出通路６との連通が遮断されるノーマルクローズ型である。

コイル２１に電流が流れて磁力が発生すると、プランジャ２５が励磁され、プランジャ２５に第一ステータコア２３Ａへ向かう方向（図１中左方向）の吸着力が作用する。つまり、スプール１０には、シャフト２４を介してコイルばね９を圧縮する方向へ向かう力が作用する。

スプール１０は、シャフト２４を介して作用する吸着力とコイルばね９による付勢力とが釣り合う位置まで移動する。コイル２１に通電する通電量が大きくなる程、プランジャ２５と第一ステータコア２３Ａとの吸着力は大きくなる。よって、コイル２１に通電する通電量が大きくなる程、スプール１０はコイルばね９の付勢力に抗してコイルばね９を圧縮する方向へ移動する。

コイル２１に通電する通電量を大きくしてコイルばね９の付勢力に抗してスプール１０を移動させると、第三ランド部１３が仕切壁２の貫通孔２Ａから抜け出て、第一圧力室３と第二圧力室４とが連通する。コイル２１に通電する通電量をさらに大きくすると、第一圧力室３と第二圧力室４との開口面積が徐々に増大する。このため、流入通路５から第一圧力室３及び第二圧力室４を通じて流出通路６へ導かれる作動油の流量が増加する。

コイル２１に通電する通電量をさらに大きくして第一ステータコア２３Ａへ向かうプランジャ２５の移動量を増大させると、図２に示すように、第二ランド部１２がバルブボディ１における凹部１Ｂの底に当接する。これにより、第一圧力室３と第二圧力室４との間の開口面積が最大となり、流入通路５から流出通路６へ導かれる作動油の流量が最大となる。

このように、ソレノイドバルブ１００は、コイル２１に通電する通電量を制御して、スプール１０を軸方向に移動させることにより、流入通路５から流出通路６へ導かれる作動油の流量を調整する。

ここで、ソレノイドバルブ１００の理解を容易にするために、図６及び図７を参照して、比較例としてのソレノイドバルブ２００について説明する。図６及び図７では、作動油の流れを矢印で模式的に示す。図７は、流入ポート５Ａの中心５Ｂを通りバルブボディ１の中心軸と直交する断面図である。図３に示すように、第一圧力室３と流入ポート５Ａとの位置関係及び第二圧力室４と流出ポート６Ａとの位置関係は、互いに同一である。このため、図７においても、第一圧力室３及び流入ポート５Ａのみを示し、第二圧力室４及び流出ポート６Ａは図示を省略する。第二圧力室４及び流出ポート６Ａの構成は、図７に括弧内の符号で示す。

図６に示すように、ソレノイドバルブ２００には、第一逃がし通路３０及び第二逃がし通路３１が設けられない。ソレノイドバルブ２００では、流入ポート５Ａを通じて導かれる作動油は、第一圧力室３から仕切壁２の貫通孔２Ａを通じて第二圧力室４に導かれ、流出ポート６Ａを通じてバルブボディ１の外部へ導かれる。

この際、図６中矢印で示すように、第一圧力室３及び第二圧力室４内では、スプール１０やバルブボディ１の壁面への作動油の衝突などにより、作動油の流れに渦流Ｖが発生することがある。

図７に示すように、第一圧力室３内において、流入ポート５Ａの中心線（流入ポート５Ａの中心５Ｂを通りバルブボディ１の中心軸と直交する線）と直交するスプール１０の第一小径部１４における接平面のうち、流入ポート５Ａに近い接平面Ｐ１によって区画される流入ポート５Ａ側の領域Ｒ内には、第一小径部１４が存在しない。第一小径部１４は、接平面Ｐ１を挟んで流入ポート５Ａと対向する第一領域α１内に存在する。このため、第一領域α１内では、流入ポート５Ａから第一圧力室３内に導かれる作動油の一部が、第一小径部１４に衝突する。このように、作動油がスプール１０の第一小径部１４に衝突するため、第一領域α１では渦流Ｖが発生しやすくなる。

また、第一領域α１内であって、流入ポート５Ａの中心線と直交しスプール１０の中心線を含む平面Ｐ２を挟んで流入ポート５Ａと対向する第二領域β１では、バルブボディ１の壁面に衝突しスプール１０における第一小径部１４の周りを回り込む作動油の流れが生じる。このため、作動油の流れが乱れ、第二領域βでは渦流Ｖがより生じ易くなる。第二領域β１は、言い換えると、第一圧力室３内において、スプール１０の中心軸を挟んで流入ポート５Ａと対向する位置を中心とした周方向１８０°の範囲内の領域である。

さらに、第二領域β内であって、流入ポート５Ａの中心５Ｂを通る第一小径部１４の２つの接平面Ｐ３によって形成される領域において、第一小径部１４を挟んで流入ポート５Ａと対向する第三領域γ１では、スプール１０の第一小径部１４やバルブボディ１の壁面に衝突して第一小径部１４を回り込んだ作動油が導かれる。このため、第三領域γ１では渦流Ｖがより生じ易くなる。言い換えると、第三領域γ１は、流入ポート５Ａの中心５Ｂからバルブボディ１内部を見た場合に、スプール１０によって隠れる領域である。

さらに、図７に示すように、スプール１０の中心軸を挟んで流入ポート５Ａと対向する周方向の位置では、周方向の左右に向かってそれぞれ流れる作動油が衝突するため、特に渦流Ｖが発生し易い。

第二圧力室４内では、第一圧力室３と同様に、流出ポート６Ａの中心線と直交する第二小径部１５の接平面のうち、流出ポート６Ａに近い接平面Ｐ４を挟んで流出ポート６Ａと対向する第一領域α２において、渦流Ｖが発生しやすくなる。また、第一領域α２内であって、流出ポート６Ａの中心線と直交しスプール１０の中心線を含む平面Ｐ５を挟んで流出ポート６Ａと対向する第二領域β２では、渦流Ｖがより生じ易くなる。また、第二領域β２内において、流出ポート６Ａの中心６Ｂを通る第二小径部１５の２つの接平面Ｐ６により形成される領域であって、第二小径部１５を挟んで流出ポート６Ａと対向する第三領域γ２では、渦流Ｖがより生じ易くなる。さらに、第二圧力室４内において、スプール１０の中心軸を挟んで流出ポート６Ａと対向する周方向の位置では、第一圧力室３と同様に、周方向に向かって互いに異なる方向に流れる作動油が衝突するため、特に渦流Ｖが発生し易い。

また、第一圧力室３の角部３Ａ及び第二圧力室４の角部４Ａ付近も、作動油が円筒面と中心軸に垂直な壁面との両方と衝突するため、渦流Ｖが発生しやすい。

渦流Ｖが発生した部分は、圧力がこもるため、他の部分と比べて圧力が高い高圧部となる。よって、高圧部から他の部分である低圧部に向かうように力が作用し、スプール１０には図６に示すように中心軸に垂直方向（図６中上方向）の横力Ｆが作用する。

横力Ｆがスプール１０に作用すると、スプール１０の第一ランド部１１とバルブボディ１のボディ開口部１Ａとの間の摩擦力及びスプール１０の第二ランド部１２とバルブボディ１の凹部１Ｂとの間の摩擦力が増大する。スプール１０の移動を妨げるように作用する摩擦力が増大すると、ソレノイドバルブ１００のヒステリシスが増大するおそれがある。

これに対し、図４に示すように、ソレノイドバルブ１００は、それぞれ第一ドレン通路７及び第二ドレン通路８を通じて第一圧力室３と第二圧力室４とにおける作動油の一部を排出する第一逃がし通路３０及び第二逃がし通路３１を有する。第一逃がし通路３０及び第二逃がし通路３１を通じて作動油の一部をバルブボディ１外に排出することにより、圧力が逃がされて渦流Ｖの発生が抑制され、高圧部と低圧部との圧力差が低減される。よって、高圧部から低圧部へ向かうようにスプール１０に作用する横力Ｆが低減され、スプール１０が摺動する際の摩擦力も低減される。このため、ソレノイドバルブ１００では、ヒステリシスが低減される。

第一逃がし通路３０の第一ポート３０Ａ及び第二逃がし通路３１の第二ポート３１Ａは、渦流Ｖによって圧力が高くなる高圧部が生じる位置に設けられる。具体的には、第一ポート３０Ａは、周方向の位置がスプール１０の中心軸を挟んで流入ポート５Ａと対向するように設けられる。第二ポート３１Ａは、周方向の位置がスプール１０の中心軸を挟んで流出ポート６Ａと対向するように設けられる。

スプール１０への作動油の衝突により渦流Ｖが発生しやすい第一領域α１，α２内に第一ポート３０Ａ及び第二ポート３１Ａがそれぞれ設けられるため、高圧部の圧力を逃がして摩擦力を低減することができる。

また、スプール１０の周りを回り込むことにより作動油の流れが乱れる第二領域β１，β２内に第一ポート３０Ａ及び第二ポート３１Ａがそれぞれ設けられるため、より確実に高圧部の圧力を逃がして摩擦力を低減することができる。

また、スプール１０やバルブボディ１の壁面に衝突してスプール１０を回り込むことによりさらに作動油の流れに乱れが生じ易い第三領域γ１，γ２内に第一ポート３０Ａ及び第二ポート３１Ａがそれぞれ設けられるため、より確実に高圧部の圧力を逃がして摩擦力を低減することができる。

また、周方向に向かって互いに異なる方向に流れる作動油が衝突する位置、即ちスプール１０を挟んで流入ポート５Ａ及び流出ポート６Ａと対向する周方向の位置にそれぞれ第一ポート３０Ａ及び３１Ａが設けられるため、より確実に高圧部の圧力を逃がして摩擦力を低減することができる。

このように、第一ポート３０Ａ及び第二ポート３１Ａが渦流Ｖの発生しやすい位置に設けられるため、より確実に高圧部の圧力を逃がして摩擦力を低減し、ソレノイドバルブ１００のヒステリシスを低減することができる。

第一逃がし通路３０及び第二逃がし通路３１は、ソレノイド２０の磁気特性及びソレノイドバルブ１００を通過する作動油の流量に対して、大きな影響を与えない形状に形成される。このため、ソレノイドバルブ１００の性能やソレノイドバルブ１００を通過して作動油が導かれる流体圧機器等が発揮する性能に対して影響を与えることなく、ソレノイドバルブ１００のヒステリシスを低減することができる。

なお、流入ポート５Ａ及び流出ポート６Ａは、それぞれバルブボディ１に複数設けられてもよい。この場合であっても、第一逃がし通路３０の第一ポート３０Ａ及び第二逃がし通路３１の第二ポート３１Ａは、渦流Ｖが発生しやすい位置に設けることが望ましい。以下、第一圧力室３及び流入ポート５Ａを例にして、具体例を説明する。

例えば、図５に示すように、バルブボディ１の中心軸を挟んで対向する一対の流入ポート５Ａが第一圧力室３に開口して設けられる場合には、第一ポート３０Ａは、一対の流入ポート５Ａから周方向に９０°離れた位置に設けることが望ましい。流入ポート５Ａから周方向に最も離れた位置では、作動油がバルブボディ１の壁面に衝突しやすい。このため、一対の流入ポート５Ａのそれぞれから周方向に最も離れた位置に第一逃がし通路３０の第一ポート３０Ａを設けることにより、より確実に高圧部の圧力を逃がすことができる。

また、例えば、流入ポート５Ａが複数設けられる場合には、一対の流入ポート５Ａは、互いにバルブボディ１の中心軸を挟んで対向せずに、周方向に所定の角度間隔を空けて並んで設けられてもよい。この場合にも、一対の流入ポート５Ａのそれぞれから周方向に最も離れた位置、つまりそれぞれの流入ポート５Ａとの周方向の距離が等しくなる位置に第一ポート３０Ａを設けることが望ましい。一対の流入ポート５Ａから周方向に最も離れた位置に第一ポート３０Ａを設けることにより、より確実に高圧部の圧力を逃がすことができる。

また、例えば、複数の流入ポート５Ａがバルブボディ１の中心軸に沿って並んで設けられる場合には、単一の流入ポート５１が設けられる場合と同様に、第一ポート３０Ａが、渦流Ｖが生じ易い領域、つまり、第一領域α１、第二領域β１、第三領域γ１内のいずれかに設けられることが望ましい。特に、単一の流入ポート５１が設けられる場合と同様に、第一ポート３０Ａは、周方向の位置がバルブボディ１の中心軸を挟んで流入ポート５Ａと対向するように離間して設けられることが望ましい。このように、単一又はバルブボディ１の中心軸に沿って並ぶ複数の流入ポート５Ａが設けられる場合には、第一領域α１、第二領域β１、第三領域γ１内のいずれかに設けられることが望ましい。

ここで、渦流Ｖが発生しやすい位置は、ソレノイドバルブ１００を通過する作動油の圧力や流量に応じて変化することがある。第一圧力室３及び第二圧力室４に開口する流入ポート５Ａ及び流出ポート６Ａの数が多いほど、第一圧力室３及び第二圧力室４内の圧力分布が作動油の圧力や流量の変化による影響を受けやすい。また、流入ポート５Ａ及び流出ポート６Ａの数が多いほど、第一圧力室３及び第二圧力室４内の作動油の流れが複雑化して、渦流Ｖが発生しやすい位置を特定することが難しくなる。これに対して、ソレノイドバルブ１００のバルブボディ１には、単一の流入ポート５Ａ及び単一の流出ポート６Ａが設けられる。このため、作動油の圧力や流量の変化による第一圧力室３及び第二圧力室４内の圧力分布への影響を低減することができ、渦流Ｖが発生する位置が大きく変化しない。また、渦流Ｖが発生する位置の特定も比較的容易になる。よって、バルブボディ１に単一の流入ポート５Ａ及び流出ポート６Ａが設けられる場合には、作動油の圧力や流量の変化する場合であっても、より確実に高圧部の圧力を逃がすことができる。

また、ソレノイドバルブ１００では、複数の第一ポート３０Ａ及び第二ポート３１Ａを設けて、第一逃がし通路３０及び第二逃がし通路３１を複数設けてもよい。第一圧力室３及び第二圧力室４内において、複数の場所で渦流が発生し高圧部が形成される場合には、それぞれ高圧部の圧力を逃がすように第一ポート３０Ａ及び第二ポート３１Ａを設けることが望ましい。これにより、より確実に高圧部の圧力を逃がして、ソレノイドバルブ１００のヒステリシスを低減することができる。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

ソレノイドバルブ１００では、第一逃がし通路３０及び第二逃がし通路３１によって、第一圧力室３及び第二圧力室４内における高圧部の作動油をバルブボディ１外に排出することにより、高圧部の圧力が逃がされて、高圧部と低圧部との圧力差が低減される。よって、高圧部から低圧部へ向かうようにスプール１０に作用する横力Ｆが低減され、スプール１０が摺動する際の摩擦力も低減される。このため、ソレノイドバルブ１００では、ヒステリシスが低減される。したがって、ソレノイドバルブ１００の制御性を向上させることができる。

また、第一逃がし通路３０の第一ポート３０Ａ及び第二逃がし通路３１の第二ポート３１Ａは、スプール１０への作動油の衝突により渦流Ｖが発生しやすい第一領域α１，α２内にそれぞれ設けられる。このため、より高圧部の圧力を逃がして摩擦力を低減することができ、ソレノイドバルブ１００のヒステリシスをより確実に低減することができる。

また、第一ポート３０Ａ及び第二ポート３１Ａは、スプール１０の周りを回り込むことにより作動油の流れが乱れる第二領域β１，β２内にそれぞれ設けられる。このため、より高圧部の圧力を逃がして摩擦力を低減することができ、ソレノイドバルブ１００のヒステリシスをさらに低減することができる。

また、第一ポート３０Ａ及び第二ポート３１Ａは、スプール１０やバルブボディ１の壁面に衝突してスプール１０を回り込むことによりさらに作動油の流れに乱れが生じ易い第三領域γ１，γ２内にそれぞれ設けられる。このため、より高圧部の圧力を逃がして摩擦力を低減することができ、ソレノイドバルブ１００のヒステリシスをさらに低減することができる。

また、第一ポート３０Ａ及び第二ポート３１Ａは、周方向に向かって互いに異なる方向に流れる作動油が衝突する位置、即ちスプール１０を挟んで流入ポート５Ａ及び流出ポート６Ａと対向する周方向の位置にそれぞれが設けられる。このため、より高圧部の圧力を逃がして摩擦力を低減することができ、ソレノイドバルブ１００のヒステリシスをさらに低減することができる。

また、バルブボディ１には、単一の流入ポート５Ａ及び単一の流出ポート６Ａが設けられるため、作動油の流量や圧力の変化により渦流Ｖが発生する位置の変化が小さい。このため、作動油の圧力や流量の変化する場合であっても、より確実に高圧部の圧力を逃がすことができ、ソレノイドバルブ１００のヒステリシスをさらに低減することができる。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

ソレノイドバルブ１００は、バルブボディ１と、バルブボディ１内に区画される第一圧力室３及び第二圧力室４と、第一圧力室３に開口する流入ポート５Ａを通じて第一圧力室３へ作動油を導く流入通路５と、第二圧力室４に開口する流出ポート６Ａを通じて第二圧力室４の作動油をバルブボディ１外へ導く流出通路６と、バルブボディ１内に摺動自在に設けられ第一圧力室３から第二圧力室４へ向かう作動油の流れを制御するスプール１０と、コイル２１が発生する磁力によってプランジャ２５を進退させてスプール１０を軸方向に移動させるソレノイド２０と、第一圧力室３と第二圧力室４との少なくともいずれか一方と連通し、第一圧力室３及び第二圧力室４の少なくともいずれか一方における作動油の一部をバルブボディ１外へ排出する逃がし通路（第一逃がし通路３０、第二逃がし通路３１）と、を備える。

この構成では、逃がし通路（第一逃がし通路３０、第二逃がし通路３１）によって第一圧力室３及び第二圧力室４のうち少なくとも一方の圧力が逃がされて高圧部と低圧部との圧力差が減少し、高圧部から低圧部へ向かうようにスプール１０に作用する横力が低減される。よって、スプール１０が摺動する際の摩擦力が低減されて、ヒステリシスが低減される。

この構成によれば、ソレノイドバルブ１００の制御性を向上させることができる。

また、ソレノイドバルブ１００は、流入通路５が、第一圧力室３に開口する流入ポート５Ａを通じて第一圧力室３へ作動油を導き、流出通路６が、第二圧力室４に開口する流出ポート６Ａを通じて第二圧力室４の作動油をバルブボディ１外へ導き、第一圧力室３内又は第二圧力室４内であって、単一の流入ポート５Ａ又は流出ポート６Ａの中心線と直交するスプール１０における第一小径部１４又は第二小径部１５の接平面のうち単一の流入ポート５Ａ又は流出ポート６Ａに近い接平面Ｐ１，Ｐ２を挟んで単一の流入ポート５Ａ又は流出ポート６Ａと対向する第一領域α１，α２内において、第一圧力室３及び第二圧力室４の一方に連通して設けられる。

また、ソレノイドバルブ１００は、逃がし通路（第一逃がし通路３０、第二逃がし通路３１）が、単一の流入ポート５Ａ又は流出ポート６Ａの中心線と直交しスプール１０の中心軸を含む平面を挟んで単一の流入ポート５Ａ又は流出ポート６Ａと対向する第二領域β１，β２内において、第一圧力室３及び第二圧力室４の一方に連通する。

また、ソレノイドバルブ１００は、逃がし通路（第一逃がし通路３０、第二逃がし通路３１）が、単一の流入ポート５Ａ又は流出ポート６Ａの中心５Ｂ，６Ｂを通るスプール１０における第一小径部１４又は第二小径部１５の２つの接平面Ｐ３，Ｐ６によって形成される領域であって、スプール１０を挟んで単一の流入ポート５Ａ又は流出ポート６Ａと対向する第三領域γ１，γ２内において、第一圧力室３及び第二圧力室４の一方に連通する。

また、ソレノイドバルブ１００は、流入通路５が、第一圧力室３に開口する単一の流入ポート５Ａを通じて第一圧力室３へ作動油を導き、流出通路６が、第二圧力室４に開口する単一の流出ポート６Ａを通じて第二圧力室４の作動油をバルブボディ１外へ導き、逃がし通路が、第一圧力室３内であって、流入ポート５Ａの中心線と直交するスプール１０における第一小径部１４の接平面のうち流入ポート５Ａに近い接平面Ｐ１を挟んで流入ポート５Ａと対向する第一領域α１内において、第一圧力室３に連通して設けられる第一逃がし通路３０と、第二圧力室４内であって、流出ポート６Ａの中心線と直交するスプール１０の第二小径部１５の接平面のうち流出ポート６Ａに近い接平面Ｐ４を挟んで流出ポート６Ａと対向する第一領域α２内において、第二圧力室４に連通して設けられる第二逃がし通路３１と、を有する。

また、ソレノイドバルブ１００は、第一逃がし通路３０が、流入ポート５Ａの中心線と直交しスプール１０の中心軸を含む平面Ｐ２を挟んで流入ポート５Ａに対向する第二領域β１内において、第一圧力室３に連通し、第二逃がし通路３１が、流出ポート６Ａの中心と直交しスプールの中心軸を含む平面Ｐ５を挟んで流出ポート６Ａに対向する第二領域β２内において、第二圧力室４の一方に連通する。

また、ソレノイドバルブ１００は、第一逃がし通路３０が、流入ポート５Ａの中心５Ｂを通るスプール１０における第一小径部１４の２つの接平面Ｐ３によって形成される領域であって、スプール１０を挟んで流入ポート５Ａと対向する第三領域γ１内において、第一圧力室３に連通し、第二逃がし通路３１が、流出ポート６Ａの中心６Ｂを通るスプール１０における第二小径部１５の２つの接平面Ｐ６によって形成される領域であって、スプール１０を挟んで流出ポート６Ａと対向する第三領域γ２内において、第二圧力室４に連通する。

これらの構成では、渦流Ｖが発生しやすい場所に逃がし通路（第一逃がし通路３０、第二逃がし通路３１）が連通するため、より確実に高圧部の圧力が逃がされて、スプール１０が摺動する際の摩擦力がさらに低減される。よって、ヒステリシスがさらに低減される。

これらの構成によれば、ソレノイドバルブ１００の制御性をさらに向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

上記実施形態では、ソレノイドバルブ１００は、非通電時において流入通路５と流出通路６との連通が遮断されるノーマルクローズ型である。これに対し、ソレノイドバルブ１００は、非通電時において流入通路５と流出通路６とが連通するノーマルオープン型でもよい。

また、上記実施形態では、ソレノイドバルブ１００は、弁体としてスプール１０を備え、第一圧力室３と第二圧力室４との間の開口面積を調整して作動油の流量を調整するいわゆるスプール式の流量調整弁である。ソレノイドバルブ１００は、これに限らず、例えば弁体がポペットであるポペット式でもよいし、方向切換弁や圧力制御弁などでもよい。

また、上記実施形態では、第一逃がし通路３０の第一ポート３０Ａ及び第二逃がし通路３１の第二ポート３１Ａは、周方向の位置がスプール１０を挟んでそれぞれ流入ポート５Ａ及び流出ポート６Ａと対向するように設けられる。これに対し、渦流Ｖが発生しやすい位置は、バルブボディ１やスプール１０の形状、制御する作動油の圧力などの条件に応じて異なる。したがって、第一ポート３０Ａ及び第二ポート３１Ａは、バルブボディ１やスプール１０の形状、作動油の圧力などの条件に応じて、渦流Ｖが発生しやすい位置に開口することが望ましい。つまり、第一ポート３０Ａ及び第二ポート３１Ａは、条件に応じて第一領域α１，α２外に設けられてもよい。

また、上記実施形態では、ソレノイドバルブ１００は、第一圧力室３と連通する第一逃がし通路３０と、第二圧力室４と連通する第二逃がし通路３１と、を備える。ソレノイドバルブ１００は、第一逃がし通路３０と第二逃がし通路３１との両方を備えていなくてもよく、少なくともいずれか一方を備えるものであればよい。

また、上記実施形態では、第一逃がし通路３０は第一ドレン通路７に連通し、第二逃がし通路３１は第二ドレン通路８に連通する。第一逃がし通路３０と第二逃がし通路３１とは、それぞれ第一ドレン通路７と第二ドレン通路８とに連通しなくてもよい。例えば、第一逃がし通路３０と第二逃がし通路３１とは、バルブボディ１外におけるタンク４０などの第一圧力室３及び第二圧力室４よりも低圧側に直接連通し、それぞれ第一圧力室３と第二圧力室４とにおける作動油の一部を排出するように形成してもよい。このように、第一逃がし通路３０と第二逃がし通路３１とは、それぞれ第一圧力室３と第二圧力室４とにおける作動油の一部をバルブボディ１の外部に排出できるものであれば、任意の形状に形成することができる。

１００…ソレノイドバルブ、１…バルブボディ、３…第一圧力室、４…第二圧力室、５…流入通路、５Ａ…流入ポート、６…流出通路、６Ａ…流出ポート、１０…スプール（弁体）、２０…ソレノイド、２１…コイル、２５…プランジャ、３０…第一逃がし通路、３１…第二逃がし通路

Claims (5)

1. バルブボディと、
   中央に貫通孔を有する仕切壁によって前記バルブボディ内に区画される第一圧力室及び第二圧力室と、
   前記第一圧力室へ作動流体を導く流入通路と、
   前記第二圧力室の作動流体を前記バルブボディ外へ導く流出通路と、
   前記仕切壁の前記貫通孔を摺動自在に挿通し前記第一圧力室及び前記第二圧力室にわたって前記バルブボディ内に設けられ、前記仕切壁の前記貫通孔を開閉することで前記第一圧力室から前記第二圧力室へ向かう作動流体の流れを制御する弁体と、
   コイルが発生する磁力によってプランジャを進退させて前記弁体を軸方向に移動させるソレノイドと、
   前記バルブボディに開口し前記バルブボディ外に作動流体を排出するドレン通路と、
   前記第一圧力室と前記第二圧力室との少なくとも一方と前記ドレン通路とを接続し、前記弁体を収容する前記バルブボディ内部を介することなく前記第一圧力室及び前記第二圧力室の少なくとも一方における作動流体の一部を前記バルブボディ外へ排出する逃がし通路と、を備えることを特徴とするソレノイドバルブ。
2. 前記弁体は、それぞれ円筒面状の外周面を有し互いに同軸的に設けられる第一小径部及び第二小径部と、前記第一小径部及び前記第二小径部よりも外径が大きく形成され前記第一小径部及び前記第二小径部とを接続すると共に前記貫通孔を摺動するランド部と、を有し、
   前記第一圧力室及び前記第二圧力室は、前記第一小径部及び前記第二小径部と同軸に形成される円筒面状の内周面を有し、
   前記流入通路は、前記第一圧力室の前記内周面に開口する流入ポートを通じて前記第一圧力室へ作動流体を導き、
   前記流出通路は、前記第二圧力室の前記内周面に開口する流出ポートを通じて前記第二圧力室の作動流体を前記バルブボディ外へ導き、
   前記逃がし通路は、前記第一圧力室内又は前記第二圧力室内であって、前記弁体の前記第一小径部又は前記第二小径部の前記外周面に対する接平面であって前記流入ポート又は前記流出ポートの中心を通り前記弁体の中心軸に垂直な線と直交する接平面のうち前記流入ポート又は前記流出ポートに近い接平面を挟んで前記流入ポート又は前記流出ポートと対向する領域内において、前記第一圧力室及び前記第二圧力室の一方に連通して設けられる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. 前記逃がし通路は、前記流入ポート又は前記流出ポートの中心を通り前記弁体の中心軸に垂直な線と直交し前記弁体の中心軸を含む平面を挟んで前記流入ポート又は前記流出ポートと対向する領域内において、前記第一圧力室及び前記第二圧力室の一方に連通することを特徴とする請求項２に記載のソレノイドバルブ。
4. 前記逃がし通路は、前記弁体における前記第一小径部又は前記第二小径部の前記外周面に対する接平面のうち前記流入ポート又は前記流出ポートの中心を通る２つの接平面によって形成される領域であって、前記弁体を挟んで前記流入ポート又は前記流出ポートと対向する領域内において、前記第一圧力室及び前記第二圧力室の一方に連通することを特徴とする請求項３に記載のソレノイドバルブ。
5. 前記流入通路は、前記第一圧力室に開口する単一の前記流入ポートを通じて前記第一圧力室へ作動流体を導き、
   前記流出通路は、前記第二圧力室に開口する単一の前記流出ポートを通じて前記第二圧力室の作動流体を前記バルブボディ外へ導き、
   前記逃がし通路は、
   前記第一圧力室に連通して設けられる第一逃がし通路と、
   前記第二圧力室に連通して設けられる第二逃がし通路と、を有することを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載のソレノイドバルブ。

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