JP6774201B2 - 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、コイルが生じる磁気吸引力によって移動するプランジャと、磁気吸引力とは反対の方向の付勢力をプランジャに付与するスプリングと、プランジャに形成された貫通孔に挿入される弁部材と、弁部材が離着座するシート部材と、を備えたソレノイドバルブが記載されている。このソレノイドバルブでは、弁部材をシート部材に離着座させることによって、制御室内の圧力を制御している。

特開２００７−２３９９９６号公報

一般的に、弁部材やシート部材のように衝突を繰り返す部材は、耐久性を確保するために、硬度の高い材料により形成される。硬度の高い材料は、材料自体の単価が高いとともに、硬度が低い材料と比較して加工に要する時間が長くなる。

このため、特許文献１に開示されるソレノイドバルブのように、弁部材が軸方向に長い円柱状部材である場合、軸方向にある程度の長さを有する材料を用意する必要がある。さらに、プランジャに摺接する外周面には、高精度な加工を施す必要がある。したがって、材料費及び加工費が嵩み、結果としてソレノイドバルブの製造コストが上昇するおそれがある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、ソレノイドバルブの製造コストを低減させることを目的とする。

第１の発明は、プランジャの軸方向端部に保持され、プランジャに対して径方向に変位自在な弁部材と、プランジャの軸方向端部に対向して配置され、弁部材が離着座するシート部材と、プランジャの軸方向端部に螺着され、軸方向に貫通する貫通孔を有する保持部材と、を備え、弁部材は、貫通孔の内径より外径が小さい棒状の本体部と、本体部に連続して形成され貫通孔の内径より外径が大きい大径部と、を有し、本体部は、径方向に遊びを持って貫通孔に挿通し、大径部は、保持部材とプランジャとの間に保持されることを特徴とする。

第１の発明では、弁部材は、プランジャの端部に保持された状態で、プランジャと連動して移動し、プランジャの端部に対向して配置されるシート部材に離着座する。このように、弁部材は、プランジャを貫通することなく設けられるため、その軸方向長さを短くすることが可能となる。また、弁部材は、単にプランジャの端部に保持されるのではなく、径方向に変位自在にプランジャに保持される。このため、弁部材の中心軸がシート部材の中心軸に対して多少ずれていたとしても、弁部材は、シート部材の中心軸に合せて径方向に変位し着座することができる。したがって、第１の発明では、弁部材のシール性を維持しつつ、弁部材を小さくすることが可能となり、結果として弁部材の加工費及び材料費の上昇を抑制することができる。また、第１の発明では、弁部材は、保持部材によって、径方向に変位自在な状態でプランジャの軸方向端部に保持される。このように、弁部材は、プランジャを貫通することなく設けられるため、その軸方向長さを短くすることが可能となる。また、弁部材は、径方向に変位自在な状態でプランジャに保持される。このため、弁部材の中心軸がシート部材の中心軸に対して多少ずれていたとしても、弁部材は、シート部材の中心軸に合せて径方向に変位し着座することができる。したがって、第１の発明では、弁部材のシール性を維持しつつ、弁部材を小さくすることが可能となり、結果として弁部材の加工費及び材料費が抑制され、ソレノイドバルブの製造コストを低減させることができる。

第２の発明は、プランジャと大径部との間に配置され、弁部材をシート部材に向けて付勢する第２付勢部材をさらに備えることを特徴とする。

第２の発明では、弁部材は第２付勢部材によってシート部材に向けて付勢される。このように付勢されることで弁部材は、シート部材に対して傾くことが抑制される。このため、弁部材をシート部材に着座させる際に、弁部材が傾いた状態でシート部材に衝突して弁部材及びシート部材が損傷することを防止することができる。

第３の発明は、シート部材に向かうプランジャの移動を規制する規制部をさらに備え、プランジャは、弁部材がシート部材に着座した状態において規制部に当接することを特徴とする。

第３の発明では、シート部材に向かうプランジャは、弁部材がシート部材に着座した状態となってから、規制部に当接することで停止する。つまり、弁部材とシート部材との当接部には、プランジャの慣性力が作用しない。このため、弁部材とシート部材との当接部に作用する荷重が低減され、弁部材及びシート部材に摩耗等が生じることを抑制することができる。

第４の発明は、第１付勢部材とプランジャとの間に介装される伝達部材をさらに備え、伝達部材に当接するプランジャの当接部及びプランジャに当接する伝達部材の当接部の何れか一方の当接部には他方の当接部に向けて突出する球面状の凸状球面が設けられることを特徴とする。

第４の発明では、プランジャと伝達部材とは、凸状球面を介して接触する。このため、第１付勢部材の傾きに応じて伝達部材が軸方向に対して傾いた場合、伝達部材は凸状球面に対して滑動する。この結果、第１付勢部材の傾きがプランジャに伝達されることが防止される。このように、プランジャが傾くことが防止されることで、プランジャの摺動抵抗が増大することが抑制され、ソレノイドバルブのヒステリシスを低減させることができる。

本発明によれば、ソレノイドバルブの製造コストを低減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を備える流量制御弁の断面図である。 本発明の実施形態に係るソレノイドバルブのプランジャの周辺を拡大して示した拡大図である。 本発明の実施形態の変形例に係るソレノイドバルブのプランジャの周辺を拡大して示した拡大図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係るソレノイドバルブ５０を備える流量制御弁１００について説明する。流量制御弁１００は、建設機械や産業機械等に設けられ、図示しない流体圧力源からアクチュエータ（負荷）に供給される作動流体の流量やアクチュエータからタンク等へ排出される作動流体の流量を制御するものである。流量制御弁１００は、ソレノイドバルブ５０と、ソレノイドバルブ５０により開弁量が制御される弁装置１０と、を備える。

流量制御弁１００は、バルブブロック１１０に設けられる非貫通の挿入孔１１２に挿入固定される。バルブブロック１１０には、一端が挿入孔１１２の底面に開口し、他端がバルブブロック１１０の外面に開口して図示しない配管等を通じて流体圧力源に接続される第１ポート１１４と、一端が挿入孔１１２の側面に開口し、他端がバルブブロック１１０の外面に開口して図示しない配管等を通じてアクチュエータに接続される第２ポート１１６と、が設けられる。

流量制御弁１００では、作動流体として作動油が用いられ、第１ポート１１４から第２ポート１１６へと流れる作動油の流量が制御される。作動流体は、作動油に限定されず、他の非圧縮性流体または圧縮性流体であってもよい。

弁装置１０は、第１ポート１１４と第２ポート１１６との連通開度を変化させる主弁２２と、主弁２２が摺動自在に挿入される中空円筒状のバルブスリーブ１２と、第１ポート１１４から作動油が導かれ、主弁２２を閉弁方向に付勢する制御圧室４２と、主弁２２に摺動自在に挿入され、制御圧室４２と第２ポート１１６とを連通させるスリーブ貫通孔２６ｃが形成される圧力補償スリーブ２６と、を備える。なお、圧力補償スリーブ２６には、後述のソレノイドバルブ５０の副弁７０が着座するサブシート部２６ｄが設けられており、圧力補償スリーブ２６は、ソレノイドバルブ５０のシート部材を兼ねている。

バルブスリーブ１２は、主弁２２の外周面を摺動自在に支持する摺動支持部１２ａと、主弁２２が着座するシート部１３と、を有する。

シート部１３には、第１ポート１１４側から順に、円孔状の第１シート部１３ａと、円錐台状の第２シート部１３ｂと、の２つのシート部が形成される。第１シート部１３ａの中心軸と第２シート部１３ｂの中心軸とは、バルブスリーブ１２の中心軸と一致している。

バルブスリーブ１２には、第２シート部１３ｂと摺動支持部１２ａとの間に、バルブスリーブ１２内の空間と第２ポート１１６とを連通する連通孔１２ｂが周方向に間隔をあけて複数形成される。

シート部１３の外周と摺動支持部１２ａの外周とには、連通孔１２ｂを挟むようにして、それぞれＯリング３１，３２が配置される。連通孔１２ｂと第２ポート１１６との接続部は、バルブスリーブ１２と挿入孔１１２との間で圧縮されるこれら二つのＯリング３１，３２によって封止される。また、シート部１３の外周に設けられるＯリング３１によって、バルブスリーブ１２と挿入孔１１２との間の隙間を通じて第１ポート１１４と第２ポート１１６とが連通することが防止される。

主弁２２は、柱状部２２ｃと、柱状部２２ｃの両端に形成される端面２２ｅ，２２ｆと、を有する円柱状部材である。主弁２２は、一端面２２ｅがシート部１３側に位置し、柱状部２２ｃが摺動支持部１２ａに摺動支持されるようにバルブスリーブ１２内に配置される。

主弁２２の一端面２２ｅ側には、第１シート部１３ａに摺動自在に挿入される円柱状のスプール弁２２ａが形成され、スプール弁２２ａと柱状部２２ｃとの間には、第２シート部１３ｂに着座する円錐台状のポペット弁２２ｂが形成される。

主弁２２の一端面２２ｅには、第１ポート１１４に連通する凹部２２ｇがスプール弁２２ａと同軸上に形成される。スプール弁２２ａには、一端が第１シート部１３ａと摺動する面に開口し、他端が凹部２２ｇの内周面に開口する貫通孔２２ｄが周方向に間隔をあけて複数形成される。

第１シート部１３ａにより閉塞される各貫通孔２２ｄは、ポペット弁２２ｂと第２シート部１３ｂとが離れる方向にスプール弁２２ａが移動するのに伴って、徐々に開口する。つまり、第１シート部１３ａから露出する各貫通孔２２ｄの面積は、スプール弁２２ａの移動量に応じて変化する。このように、各貫通孔２２ｄの開口面積を変化させることによって、第１ポート１１４から第２ポート１１６へ流れる作動油の流量を制御することができる。

各貫通孔２２ｄは、ポペット弁２２ｂが第２シート部１３ｂに当接するときであっても、第１シート部１３ａによって完全に閉塞されないように配置される。つまり、各貫通孔２２ｄの開口面積は、ポペット弁２２ｂが第２シート部１３ｂに当接する閉弁位置において最小となり、ポペット弁２２ｂが開弁方向に変位するにつれて漸次増大する。

なお、各貫通孔２２ｄは、ポペット弁２２ｂが第２シート部１３ｂから所定距離だけ離れるまで第１シート部１３ａによって閉塞されるように配置されてもよい。この場合、主弁２２が所定距離だけ変位するまでの間、作動油の流量をほぼゼロに設定することができる。

主弁２２の他端面２２ｆは、主弁２２と、バルブスリーブ１２と、ソレノイドバルブ５０と、により画定される制御圧室４２に臨んでいる。

バルブブロック１１０には、制御圧室４２と第１ポート１１４とを接続する圧力導入通路１１８が形成される。圧力導入通路１１８は、バルブスリーブ１２に形成されオリフィスとして機能する導入孔４１を通じて制御圧室４２に連通する。

なお、圧力導入通路１１８には、制御圧室４２に導入された作動油が第１ポート１１４に逆流することを防止する逆止弁が設けられてもよい。この場合、第１ポート１１４の圧力が制御圧室４２内の圧力よりも高い場合には、第１ポート１１４の作動油が圧力導入通路１１８、逆止弁及び導入孔４１を通じて制御圧室４２へと導かれる。一方、制御圧室４２内の圧力が第１ポート１１４の圧力よりも高い場合には、逆止弁によって制御圧室４２から第１ポート１１４への作動油の流れが遮断される。

制御圧室４２内には、主弁２２に対して付勢力を付与するメインリターンスプリング２４が圧縮された状態で配置される。主弁２２は、メインリターンスプリング２４によって、シート部１３に着座する方向に付勢される。

ここで、第１ポート１１４の圧力は、主弁２２の第２シート部１３ｂにおける断面に相当する開弁受圧面Ａ１に作用し、主弁２２を開弁させる方向に作用する。また、制御圧室４２内の圧力は、柱状部２２ｃにおける断面に相当する閉弁受圧面Ａ２に作用し、主弁２２を閉弁させる方向に作用する。このため、主弁２２は、開弁受圧面Ａ１に作用する第１ポート１１４の圧力による推力が、閉弁受圧面Ａ２に作用する制御圧室４２内の圧力による推力とメインリターンスプリング２４の付勢力との合力を上回ると開弁方向に変位し、下回ると閉弁方向に変位する。

主弁２２は、さらに、制御圧室４２と第２ポート１１６とを連通させる連通路としての第１連通路２３ａ及び第２連通路２３ｂを有する。

第１連通路２３ａは、その中心軸が主弁２２の中心軸に一致するように主弁２２に形成される非貫通孔であり、一端が他端面２２ｆに開口する。第１連通路２３ａには、圧力補償スリーブ２６が摺動自在に挿入される。

なお、第１連通路２３ａは、一端が他端面２２ｆに開口し、他端が凹部２２ｇに開口する貫通孔として形成されてもよい。この場合、第１連通路２３ａの加工は、主弁２２の凹部２２ｇ等を加工する際に併せて行うことができる。また、この場合、第１連通路２３ａの凹部２２ｇ側の開口端には、プラグが埋め込まれ、第１連通路２３ａと第１ポート１１４との連通は、確実に遮断される。

第２連通路２３ｂは、主弁２２の径方向に形成され、一端が第１連通路２３ａに連通し、他端が主弁２２の外周面に開口する。第２連通路２３ｂの他端は、主弁２２が軸方向に変位する範囲において、連通孔１２ｂと常に連通するように配置される。

圧力補償スリーブ２６は、第１連通路２３ａ内に摺動自在に挿入される摺動部２６ａと、制御圧室４２に臨むように設けられ、摺動部２６ａよりも外径が大きい鍔部２６ｂと、鍔部２６ｂから摺動部２６ａにかけて軸方向に貫通して形成されるスリーブ貫通孔２６ｃと、を有する。

圧力補償スリーブ２６の鍔部２６ｂと主弁２２の他端面２２ｆとの間には、複数の皿バネからなる圧力補償スプリング２８が介装される。圧力補償スプリング２８は、圧力補償スリーブ２６が主弁２２内に進入すると圧縮されて変形し、復元力を生じる。圧力補償スプリング２８は、圧力補償スリーブ２６とともに、後述の圧力補償作用を生じる。

圧力補償スリーブ２６の鍔部２６ｂに開口するスリーブ貫通孔２６ｃの開口端には、円錐台状のサブシート部２６ｄが形成される。サブシート部２６ｄには、ソレノイドバルブ５０の副弁７０が離着座する。つまり、圧力補償スリーブ２６は、副弁７０が離着座するシート部材に該当する。

次に、図１及び図２を参照して、ソレノイドバルブ５０の構成について説明する。

ソレノイドバルブ５０は、電流が供給されることにより磁気吸引力を生じるコイル５２と、コイル５２が外周に設けられる有底筒状のスリーブとしてのソレノイドスリーブ５１と、ソレノイドスリーブ５１内に摺動自在に収容され、コイル５２が生じる磁気吸引力によって軸方向に移動するプランジャ６０と、磁気吸引力とは反対の方向の付勢力をプランジャ６０に付与する第１付勢部材としてのサブリターンスプリング６５と、プランジャ６０とサブリターンスプリング６５との間に介装される伝達部材としてのスプリングシート６８と、プランジャ６０に保持され、プランジャ６０に対して径方向に変位自在な弁部材としての副弁７０と、プランジャ６０に対向して配置され、副弁７０が離着座するサブシート部２６ｄが形成されたシート部材としての圧力補償スリーブ２６と、を有する。

ソレノイドスリーブ５１は、バルブブロック１１０の挿入孔１１２内に挿入される挿入部５１ａと、挿入部５１ａよりも外径が小さく挿入孔１１２の外側に配置される小径部５１ｂと、を有する。ソレノイドスリーブ５１は、挿入部５１ａにおいてバルブスリーブ１２と螺合される。ソレノイドスリーブ５１とバルブスリーブ１２との結合は、ネジ結合に限定されず、嵌合結合であってもよい。

挿入部５１ａの外周には、シール部材としてのＯリング３３が配置される。ソレノイドスリーブ５１と挿入孔１１２との間で圧縮されるＯリング３３によって、挿入孔１１２内と外部との連通は遮断される。このため、挿入孔１１２内の作動油が外部に漏れることが防止されるとともに、外部から水や粉塵等が挿入孔１１２内に侵入することが防止される。

小径部５１ｂの外周には、締結部材５４が遊びを有して嵌めこまれる。締結部材５４は、内周側の部分が挿入部５１ａに係止された状態で図示しないボルトを介してバルブブロック１１０に締結される。締結部材５４がバルブブロック１１０に締結されることによって、流量制御弁１００は、バルブブロック１１０に対して固定される。

また、ソレノイドスリーブ５１には、プランジャ６０が摺動自在に挿入される摺動孔５１ｅが形成される。

プランジャ６０は、円柱状の部材であり、外周面６０ｅが摺動孔５１ｅに摺接し、一端面６０ａ側が制御圧室４２に臨むように摺動孔５１ｅ内に配置される。プランジャ６０の一端面６０ａには、凹部としての第１凹部６０ｃが形成され、他端面６０ｂには、第２凹部６０ｇが形成される。第１凹部６０ｃ及び第２凹部６０ｇの周囲には軸方向に貫通する複数の連通孔６０ｄが形成される。第１凹部６０ｃには、内周面に雌ねじ部が加工されており、第１凹部６０ｃの内周面には副弁７０を保持する保持部材６１が螺着される。

保持部材６１は、外周面に雄ねじ部が加工された筒状部材であり、軸心を貫通する貫通孔６１ａと、第１凹部６０ｃの底面と対向する端面６１ｂと、を有する。

副弁７０は、円柱状部材であり、軸方向に延び外径が保持部材６１の貫通孔６１ａの内径よりも小さい本体部７０ａと、本体部７０ａの一端側に円錐台状に形成された弁部７０ｂと、本体部７０ａの他端側に設けられ外径が保持部材６１の貫通孔６１ａの内径よりも大きい大径部７０ｃと、を有する。弁部７０ｂは、プランジャ６０の一端面６０ａに対向して配置される圧力補償スリーブ２６のサブシート部２６ｄに着座し、スリーブ貫通孔２６ｃを閉塞する。

保持部材６１は、端面６１ｂ側から副弁７０が貫通孔６１ａに挿入された状態で第１凹部６０ｃに螺合される。つまり、外径が貫通孔６１ａの内径よりも大きい大径部７０ｃが、第１凹部６０ｃ内に配置される。このため、大径部７０ｃが保持部材６１の端面６１ｂによって係止されることで、副弁７０がプランジャ６０から抜け出ることは防止される。このように、副弁７０は、プランジャ６０の一端面６０ａ側の端部である軸方向端部に保持部材６１によって保持されることとなる。

また、本体部７０ａと貫通孔６１ａとの間には、所定の隙間が設けられる。このため、副弁７０はプランジャ６０に対して径方向に変位することが可能となる。したがって、副弁７０の中心軸がサブシート部２６ｄの中心軸に対して多少ずれていたとしても、副弁７０はサブシート部２６ｄの位置に合せて径方向に変位する。この結果、副弁７０をサブシート部２６ｄに確実に着座させることができる。

なお、大径部７０ｃは、副弁７０に一体的に形成されたものに限定されず、外径が貫通孔６１ａの内径よりも大きい環状またはＣ字状の部材を副弁７０の本体部７０ａに嵌合することによって形成されてもよい。

また、第１凹部６０ｃ内には、一端が第１凹部６０ｃの底面に係止され、他端が大径部７０ｃに係止される保持スプリング６２が設けられる。保持スプリング６２の付勢力は副弁７０に対して大径部７０ｃを保持部材６１の端面６１ｂに当接させる方向に作用する。

ここで、上述のように、本体部７０ａと貫通孔６１ａとの間には所定の隙間が設けられているため、プランジャ６０の中心軸に対して副弁７０の中心軸が傾く可能性がある。このように副弁７０が傾いた状態でサブシート部２６ｄに弁部７０ｂが着座すると、サブシート部２６ｄと弁部７０ｂとの間に隙間が生じてしまったり、サブシート部２６ｄに弁部７０ｂが密接するまでに時間がかかってしまったりするおそれがある。さらに、副弁７０が傾くことで弁部７０ｂの先端がサブシート部２６ｄに衝突し、サブシート部２６ｄが変形したり損傷したりするおそれがある。

これに対して本実施形態では、弁部７０ｂがサブシート部２６ｄから離れると、副弁７０の大径部７０ｃが保持スプリング６２によって保持部材６１の端面６１ｂに押し付けられる。このため、副弁７０は、サブシート部２６ｄに対して傾くことが抑制され、副弁７０の中心軸は、プランジャ６０の中心軸及びサブシート部２６ｄの中心軸とほぼ平行となる。この結果、副弁７０の弁部７０ｂを、サブシート部２６ｄに確実に着座させることが可能となる。

プランジャ６０の第２凹部６０ｇには、球体状の球面部６３が嵌入されており、他端面６０ｂから球面部６３の一部が凸状球面として突出している。なお、球面部６３の形状は球体に限定されず、他端面６０ｂから突出している部分が球面であれば、第２凹部６０ｇ内に挿入される部分はどのような形状であってもよい。あるいは、プランジャ６０の他端面６０ｂに凸状球面を直接的に形成してもよい。

スプリングシート６８は、サブリターンスプリング６５の一端を支持する支持部６８ａと、球面部６３と当接する部分に形成される凹状円錐面としての円錐面部６８ｂと、を有する。円錐面部６８ｂは、軸方向に凹んだ円錐状に形成される。つまり、球面部６３には、スプリングシート６８を介してサブリターンスプリング６５の付勢力が作用する。

ここで、球面部６３に接触する円錐面部６８ｂは、円錐状に形成されているため、円錐面部６８ｂと球面部６３とは、線接触状態、すなわち、互いに滑動自在な状態にある。したがって、サブリターンスプリング６５の傾きに応じてスプリングシート６８が軸方向に対して傾いたとしても、スプリングシート６８は、球面部６３に対して滑動するため、サブリターンスプリング６５の傾きがプランジャ６０に伝達されることが防止される。

なお、円錐面部６８ｂの形状は、円錐状に限定されず、球面部６３に対してスプリングシート６８が滑動可能であればどのような形状であってもよく、例えば、球面部６３以上の半径を有する球面状であってもよい。

ソレノイドスリーブ５１内には、サブリターンスプリング６５の他端を支持し、軸方向に移動自在な円柱状のリテーナ６４がさらに設けられる。

プランジャ６０の他端面６０ｂとリテーナ６４とにより区画され、サブリターンスプリング６５が配置されるスプリング室６９は、プランジャ６０の連通孔６０ｄを通じて制御圧室４２に連通される。このため、スプリング室６９内の圧力は、制御圧室４２内の圧力と同等となる。

ソレノイドスリーブ５１の端部５１ｄには、調節ネジ６６が軸方向に貫通して螺着される。調節ネジ６６の一端は、スプリング室６９内のリテーナ６４に当接しており、調節ネジ６６が回転されるとリテーナ６４の軸方向における位置が変更され、サブリターンスプリング６５の付勢力が変化する。このように、調節ネジ６６を回転することによって、プランジャ６０に作用するサブリターンスプリング６５の初期荷重を変更することができる。ソレノイドスリーブ５１から突出する調節ネジ６６の他端は、ソレノイドスリーブ５１に取り付けられるカバー５３によって覆われる。

また、ソレノイドスリーブ５１の摺動孔５１ｅには、Ｃ字状のストッパリング６７が係止される。ストッパリング６７は、サブシート部２６ｄに向かうプランジャ６０の移動を規制する規制部として機能する。ストッパリング６７は、副弁７０がサブシート部２６ｄに着座した後、保持スプリング６２が最大圧縮状態となる前にプランジャ６０の移動を規制する位置に配置される。また、ストッパリング６７は、プランジャ６０をソレノイドスリーブ５１内に組み付けた後に、サブリターンスプリング６５の付勢力によってプランジャ６０が押し戻されて抜け出ることを防止する抜止め部材としても機能する。

次に、図１及び図２を参照し、上記構成のソレノイドバルブ５０を備える流量制御弁１００の作動について説明する。なお、図１は、コイル５２に電流が供給されておらず、弁部７０ｂがサブシート部２６ｄに着座した状態を示しており、図２は、コイル５２に電流が供給され、弁部７０ｂがサブシート部２６ｄから離座した状態を示している。

ソレノイドバルブ５０のコイル５２に電流が供給されていないとき、プランジャ６０は、図１に示されるように、サブリターンスプリング６５の付勢力によって押圧され、ストッパリング６７に当接する。一方、副弁７０は、保持スプリング６２の付勢力と制御圧室４２に連通する第１凹部６０ｃ内の圧力によって弁部７０ｂがサブシート部２６ｄに着座するように付勢される。このように、弁部７０ｂがサブシート部２６ｄに着座することで、制御圧室４２は閉塞された状態となる。このため、制御圧室４２内の圧力は第１ポート１１４の圧力と同等となり、閉弁受圧面Ａ２には、第１ポート１１４の圧力と同等の圧力が作用する。

ここで、閉弁受圧面Ａ２の面積は、開弁受圧面Ａ１の面積よりも大きく設定される。したがって、閉弁受圧面Ａ２に作用する制御圧室４２内の圧力による推力とメインリターンスプリング２４の付勢力との合力が、開弁受圧面Ａ１に作用する第１ポート１１４の圧力による推力を上回り、主弁２２は、シート部１３を閉塞する方向に付勢される。このように、コイル５２が非通電状態にあるときには、第１ポート１１４から第２ポート１１６への作動油の流れが遮断される。

一方、コイル５２に電流が供給されると、コイル５２が生じる磁気吸引力によってプランジャ６０がコイル５２側へと吸引される。プランジャ６０がサブリターンスプリング６５を圧縮させる方向へと変位すると、やがて副弁７０の大径部７０ｃが保持部材６１の端面６１ｂに当接し、副弁７０もコイル５２側へと変位し始める。このようにプランジャ６０に連動して副弁７０が変位することで、弁部７０ｂはサブシート部２６ｄから離座し、弁部７０ｂとサブシート部２６ｄとの間に隙間が形成される。制御圧室４２内の作動油は、この隙間を通じてスリーブ貫通孔２６ｃ、第１連通路２３ａ、第２連通路２３ｂ及び連通孔１２ｂを通過し第２ポート１１６へと排出される。

第１ポート１１４から制御圧室４２への作動油の流入は、オリフィスとして機能する導入孔４１によって制限される。このため、制御圧室４２内の圧力は、制御圧室４２と第２ポート１１６とが連通することによって低下する。そして、閉弁受圧面Ａ２に作用する制御圧室４２内の圧力による推力とメインリターンスプリング２４の付勢力との合力と、開弁受圧面Ａ１に作用する第１ポート１１４の圧力による推力と、がバランスするまで主弁２２はシート部１３を開放する方向へと変位する。この結果、作動油は、貫通孔２２ｄと第１シート部１３ａとの間、ポペット弁２２ｂと第２シート部１３ｂとの間及び連通孔１２ｂを通じて、第１ポート１１４から第２ポート１１６へと流れる。

コイル５２に供給される電流が増加されると、副弁７０はサブシート部２６ｄからさらに離れる。この結果、制御圧室４２から第２ポート１１６へと排出される作動油の量が増加し、制御圧室４２内の圧力はさらに低下する。そして、制御圧室４２内の圧力の低下に応じて主弁２２はシート部１３を開放する方向へとさらに移動し、スプール弁２２ａの貫通孔２２ｄが第１シート部１３ａから露出される面積が大きくなる。この結果、第１ポート１１４から第２ポート１１６へと流れる作動油の流量が増加する。

このように、コイル５２に供給される電流を増減すると、副弁７０とサブシート部２６ｄとの間の隙間の大きさが変化し、主弁２２の変位量が変化する。つまり、第１ポート１１４から第２ポート１１６へと流れる作動油の流量は、コイル５２に供給される電流を増減することで制御される。

また、コイル５２に供給される電流が増加するにつれてプランジャ６０がコイル５２側へと移動するため、サブリターンスプリング６５はさらに圧縮される。ここで、一般的にスプリングは、圧縮方向に対してわずかな傾きを有しており、圧縮されるほどその傾きは大きくなる。このため、圧縮されたサブリターンスプリング６５の傾きがプランジャ６０に伝達されると、プランジャ６０が摺動方向に対して傾き、摺動抵抗が増大してしまう。

これに対して、本実施形態では、上述のように、サブリターンスプリング６５に傾きが生じたとしても、サブリターンスプリング６５を支持するスプリングシート６８が球面部６３に対して滑動するため、サブリターンスプリング６５の傾きがプランジャ６０に伝達されることは防止される。

このように、本実施形態では、サブリターンスプリング６５の傾きがプランジャ６０に伝達されることが防止されるため、プランジャ６０の摺動抵抗の増大を抑制することができる。この結果、ソレノイドバルブ５０のヒステリシスが低減され、流量制御弁１００による作動油の流量制御の精度を向上させることができる。

一方、コイル５２への通電が停止されると、プランジャ６０を吸引する磁気吸引力が消失するため、プランジャ６０は、サブリターンスプリング６５の付勢力によって副弁７０がサブシート部２６ｄに着座する方向へと押圧される。

ここで、副弁７０は、プランジャ６０に対して径方向に変位自在に保持されている。このため、副弁７０の中心軸がサブシート部２６ｄの中心軸に対して多少ずれていたとしても、副弁７０はサブシート部２６ｄの位置に合せて径方向に変位する。この結果、副弁７０をサブシート部２６ｄに確実に着座させることができる。

また、副弁７０は、図２に示されるように、保持スプリング６２によって、大径部７０ｃが保持部材６１の端面６１ｂに押し付けられる。このため、副弁７０は、サブシート部２６ｄに対して傾くことはなく接近することになり、弁部７０ｂをサブシート部２６ｄに着座させる際、弁部７０ｂ及びサブシート部２６ｄが損傷することを防止することができる。加えて、保持スプリング６２は、副弁７０がサブシート部２６ｄに着座する際の衝撃を吸収する。このため、副弁７０をサブシート部２６ｄに安定して着座させることができる。

また、プランジャ６０は、副弁７０がサブシート部２６ｄに着座した状態となってから、ストッパリング６７に当接することで停止する。つまり、弁部７０ｂとサブシート部２６ｄとの当接部には、プランジャ６０の慣性力が作用しない。このため、弁部７０ｂとサブシート部２６ｄとの当接部に作用する荷重が低減され、弁部７０ｂ及びサブシート部２６ｄに摩耗等が生じることを抑制することができる。なお、プランジャ６０の慣性力が小さい場合は、プランジャ６０をストッパリング６７に当接させることなく、例えば、副弁７０の大径部７０ｃ側の端面に第１凹部６０ｃの底面を当接させることでプランジャ６０の移動を停止させてもよい。

副弁７０の弁部７０ｂがサブシート部２６ｄに着座すると、制御圧室４２内には導入孔４１を通じて第１ポート１１４の作動油が導かれ、制御圧室４２内の圧力は、第１ポート１１４の圧力と同等となるまで上昇する。

制御圧室４２内の圧力が第１ポート１１４の圧力と同等になると、上述のように、開弁受圧面Ａ１に作用する第１ポート１１４の圧力による推力が、閉弁受圧面Ａ２に作用する制御圧室４２内の圧力による推力とメインリターンスプリング２４の付勢力との合力を下回るため、主弁２２は、シート部１３を閉塞する方向に付勢される。この結果、主弁２２は、シート部１３を閉塞し、第１ポート１１４から第２ポート１１６への作動油の流れが遮断される。

続いて、圧力補償スリーブ２６及び圧力補償スプリング２８による圧力補償作用について説明する。

副弁７０がサブシート部２６ｄに着座した状態において、副弁７０には、スリーブ貫通孔２６ｃを通じて第２ポート１１６の圧力が作用するとともに、制御圧室４２と連通する第１凹部内の圧力、すなわち、第１ポート１１４の圧力が作用している。

このため、プランジャ６０を変位させて副弁７０をサブシート部２６ｄから離座させるためには、第１ポート１１４の圧力と第２ポート１１６の圧力との差圧が副弁７０を閉弁方向に付勢する力と、サブリターンスプリング６５がプランジャ６０を閉弁方向に付勢する力と、の合力に打ち勝つだけの磁気吸引力をコイル５２によって発生させなければならない。

つまり、第１ポート１１４の圧力と第２ポート１１６の圧力との圧力差が大きいほど、副弁７０及びプランジャ６０を開弁方向に駆動させるには、コイル５２に供給される電流を大きくしなければならない。このように、第１ポート１１４の圧力と第２ポート１１６の圧力との圧力差に応じて副弁７０及びプランジャ６０を駆動させるために必要な電流の大きさは変化してしまう。この結果、コイル５２に供給される電流の大きさと、第１ポート１１４から第２ポート１１６へと流れる作動油の流量とは、対応しないことになる。

そこで、第１ポート１１４の圧力と第２ポート１１６の圧力との圧力差に関わらず、副弁７０及びプランジャ６０を駆動させるために必要となる電流の大きさが一定となるように、サブシート部２６ｄが設けられる圧力補償スリーブ２６の位置を圧力差に応じて変化させる。

具体的には、圧力補償スリーブ２６の鍔部２６ｂ側には、制御圧室４２を通じて第１ポート１１４の圧力が作用し、摺動部２６ａ側には、第１連通路２３ａを通じて第２ポート１１６の圧力が作用する。ここで、鍔部２６ｂと主弁２２の他端面２２ｆとの間には、圧力補償スプリング２８が介装されているため、第１ポート１１４の圧力と第２ポート１１６の圧力との圧力差が大きくなると圧力補償スプリング２８が圧力補償スリーブ２６の軸方向において圧縮され、サブシート部２６ｄの位置が主弁２２寄りに変位する。

サブシート部２６ｄに対して押圧される副弁７０は、サブシート部２６ｄの変位に追従して、主弁２２寄りに変位する。このため、副弁７０を離座させるために副弁７０とプランジャ６０とが係合する位置、すなわち、副弁７０の大径部７０ｃが保持部材６１の端面６１ｂに当接する位置も主弁２２寄りに変位する。このように、副弁７０の着座位置が主弁２２寄りに変位した分だけ副弁７０とプランジャ６０とが係合する位置も主弁２２寄りに変位する。つまり、第１ポート１１４の圧力と第２ポート１１６の圧力との圧力差によってサブシート部２６ｄの位置が変化する前と比較して、副弁７０を離座させる際のサブリターンスプリング６５の長さは長くなる。すなわち、副弁７０を離座させる際の抵抗力であるサブリターンスプリング６５の付勢力は低下することとなる。

このように、圧力補償スリーブ２６が設けられることによって、第１ポート１１４の圧力と第２ポート１１６の圧力との圧力差が大きくなったとしても、その分、サブリターンスプリング６５の付勢力が低下する。このため、コイル５２へ供給される電流の大きさを大幅に変更しなくとも副弁７０を離座させることが可能となる。この結果、コイル５２に供給される電流の大きさに対する副弁７０の変位量が安定し、第１ポート１１４から第２ポート１１６へと流れる作動油の流量を正確に制御することができる。

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

ソレノイドバルブ５０では、副弁７０は、プランジャ６０の端部に保持された状態で、プランジャ６０と連動して移動し、プランジャ６０の端部に対向して配置されるサブシート部２６ｄに離着座する。このように、副弁７０は、プランジャ６０を貫通することなく設けられるため、その軸方向長さを短くすることが可能となる。また、副弁７０は、単にプランジャ６０の端部に保持されるのではなく、径方向に変位自在な状態でプランジャ６０に保持される。このため、副弁７０の中心軸がサブシート部２６ｄの中心軸に対して多少ずれていたとしても、副弁７０は、サブシート部２６ｄの中心軸に合せて径方向に変位し着座することができる。したがって、ソレノイドバルブ５０では、副弁７０のシール性を維持しつつ、副弁７０を小さくすることが可能となり、結果として副弁７０の加工費及び材料費が抑制され、ソレノイドバルブ５０の製造コストを低減させることができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、副弁７０の大径部７０ｃは、プランジャ６０の一端面６０ａに形成された第１凹部６０ｃ内に配置される。これに代えて、図３に示される変形例のように、副弁７０の大径部７０ｃを、プランジャ６０の一端面６０ａから突出した環状突部６０ｈに囲まれた空間内に配置した構成としてもよい。

具体的には、プランジャ６０の一端面６０ａには、軸方向に突出した環状の環状突部６０ｈが形成される。環状突部６０ｈには、外周面に雄ねじ部が加工されており、環状突部６０ｈの外周面には、副弁７０を保持する保持部材１６１が螺着される。

保持部材１６１は、軸方向に貫通する貫通孔１６１ｂが形成された円盤部１６１ａと、円盤部１６１ａの一端面１６１ｃ側の外周端から軸方向に突出する円筒部１６１ｄと、を有する。円筒部１６１ｄの内周面には、雌ねじ部が加工されている。

副弁７０は、上記実施形態のものと比べて本体部７０ａの軸方向長さが異なる以外は同じ形状であり、外径が貫通孔１６１ｂの内径よりも小さい本体部７０ａと、外径が貫通孔１６１ｂの内径よりも大きい大径部７０ｃと、を有する。

保持部材１６１は、一端面１６１ｃ側から副弁７０が貫通孔１６１ｂに挿入された状態で環状突部６０ｈに螺合される。つまり、外径が貫通孔１６１ｂの内径よりも大きい大径部７０ｃが、環状突部６０ｈに囲まれた空間内に配置される。このため、大径部７０ｃが保持部材１６１の一端面１６１ｃによって係止されることで、副弁７０がプランジャ６０から抜け出ることは防止される。このように、副弁７０は、プランジャ６０の一端面６０ａ側の端部である軸方向端部に保持部材１６１によって保持されることとなる。

このように、プランジャ６０の軸方向外側に副弁７０が配置されるため、副弁７０の一部をプランジャ６０内に配置した場合と比較し、副弁７０の軸方向長さを短くすることができる。この結果、副弁７０の加工費及び材料費をさらに抑制することができる。加えて、プランジャ６０の一端面６０ａに凹部が設けられていないため、プランジャ６０の磁気特性を向上させることができる。

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５０は、供給される電流に応じて磁気吸引力を生じるコイル５２と、コイル５２が外周に設けられる筒状のソレノイドスリーブ５１と、ソレノイドスリーブ５１内に摺動自在に収容され、コイル５２が生じる磁気吸引力によって軸方向に移動するプランジャ６０と、磁気吸引力とは反対方向の付勢力をプランジャ６０に付与するサブリターンスプリング６５と、プランジャ６０の一端面６０ａ側の端部である軸方向端部に保持され、プランジャ６０に対して径方向に変位自在な副弁７０と、プランジャ６０の軸方向端部に対向して配置され、副弁７０が離着座する圧力補償スリーブ２６と、を備えることを特徴とする。

この構成では、副弁７０は、プランジャ６０の軸方向端部に保持された状態で、プランジャ６０と連動して移動し、プランジャ６０の軸方向端部に対向して配置される圧力補償スリーブ２６に離着座する。このように、副弁７０は、プランジャ６０を貫通することなく設けられるため、その軸方向長さを短くすることが可能となる。また、副弁７０は、単にプランジャ６０の軸方向端部に保持されるのではなく、径方向に変位自在な状態でプランジャ６０に保持される。このため、副弁７０の中心軸が圧力補償スリーブ２６のサブシート部２６ｄの中心軸に対して多少ずれていたとしても、副弁７０は、サブシート部２６ｄの中心軸に合せて径方向に変位し着座することができる。したがって、この構成では、副弁７０のシール性を維持しつつ、副弁７０を小さくすることが可能となり、結果として副弁７０の加工費及び材料費が抑制され、ソレノイドバルブ５０の製造コストを低減させることができる。

また、ソレノイドバルブ５０は、プランジャ６０の軸方向端部に固定され、軸方向に貫通する貫通孔６１ａ，１６１ｂを有する保持部材６１，１６１をさらに備え、副弁７０は、貫通孔６１ａ，１６１ｂの内径より外径が小さい棒状の本体部７０ａと、本体部７０ａに連続して形成され貫通孔６１ａ，１６１ｂの内径より外径が大きい大径部７０ｃと、を有し、本体部７０ａは、径方向に遊びを持って貫通孔６１ａ，１６１ｂに挿通し、大径部７０ｃは、保持部材６１，１６１とプランジャ６０との間に保持されることを特徴とする。

この構成では、副弁７０は、保持部材６１，１６１によって、径方向に変位自在な状態でプランジャ６０の軸方向端部に保持される。このように、副弁７０は、プランジャ６０を貫通することなく設けられるため、その軸方向長さを短くすることが可能となる。また、副弁７０は、径方向に変位自在な状態でプランジャ６０に保持される。このため、副弁７０の中心軸が圧力補償スリーブ２６のサブシート部２６ｄの中心軸に対して多少ずれていたとしても、副弁７０は、サブシート部２６ｄの中心軸に合せて径方向に変位し着座することができる。したがって、この構成では、副弁７０のシール性を維持しつつ、副弁７０を小さくすることが可能となり、結果として副弁７０の加工費及び材料費が抑制され、ソレノイドバルブ５０の製造コストを低減させることができる。

また、ソレノイドバルブ５０は、プランジャ６０と大径部７０ｃとの間に配置され、副弁７０を圧力補償スリーブ２６に向けて付勢する保持スプリング６２をさらに備えることを特徴とする。

この構成では、副弁７０は保持スプリング６２によって圧力補償スリーブ２６に向けて付勢される。このように付勢されることで副弁７０は、圧力補償スリーブ２６のサブシート部２６ｄに対して傾くことが抑制される。このため、副弁７０の弁部７０ｂをサブシート部２６ｄに着座させる際に、副弁７０が傾いた状態でサブシート部２６ｄに衝突して弁部７０ｂ及びサブシート部２６ｄが損傷することを防止することができる。加えて、副弁７０がサブシート部２６ｄに着座する際の衝撃は、保持スプリング６２によって吸収される。このため、副弁７０をサブシート部２６ｄに安定して着座させることができる。

また、ソレノイドバルブ５０は、圧力補償スリーブ２６に向かうプランジャ６０の移動を規制するストッパリング６７をさらに備え、プランジャ６０は、副弁７０が圧力補償スリーブ２６に着座した状態においてストッパリング６７に当接することを特徴とする。

この構成では、圧力補償スリーブ２６に向かうプランジャ６０は、副弁７０が圧力補償スリーブ２６に着座した状態となってから、ストッパリング６７に当接することで停止する。つまり、副弁７０と圧力補償スリーブ２６との当接部である弁部７０ｂとサブシート部２６ｄとの当接部には、プランジャ６０の慣性力が作用しない。このため、弁部７０ｂとサブシート部２６ｄとの当接部に作用する荷重が低減され、弁部７０ｂ及びサブシート部２６ｄに摩耗等が生じることを抑制することができる。また、弁部７０ｂ及びサブシート部２６ｄの材料として硬度が低く、より安価な材料を採用することができる。この結果、副弁７０の加工費及び材料費が抑制され、ソレノイドバルブ５０の製造コストを低減させることができる。

また、ソレノイドバルブ５０は、サブリターンスプリング６５とプランジャ６０との間に介装されるスプリングシート６８をさらに備え、スプリングシート６８に当接するプランジャ６０の当接部及びプランジャ６０に当接するスプリングシート６８の当接部の何れか一方の当接部には他方の当接部に向けて突出する球面部６３が設けられることを特徴とする。

この構成では、プランジャ６０とスプリングシート６８とは、球面部６３を介して接触する。このため、サブリターンスプリング６５の傾きに応じてスプリングシート６８が軸方向に対して傾いた場合、スプリングシート６８は球面部６３に対して滑動する。この結果、サブリターンスプリング６５の傾きがプランジャ６０に伝達されることが防止される。このように、プランジャ６０が傾くことが防止されることで、プランジャ６０の摺動抵抗が増大することが抑制され、ソレノイドバルブ５０のヒステリシスを低減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。

例えば、上記実施形態では、流量制御弁１００は、第１ポート１１４から第２ポート１１６への作動油の流れを制御するものであるが、これに限定されず、第２ポート１１６から第１ポート１１４への作動油の流れも制御することが可能な双方向流制御弁であってもよい。

また、上記実施形態では、ソレノイドバルブ５０は、作動流体の流量や圧力を制御する主弁２２の開度を間接的に変化させるものであるが、これに限定されず、主弁２２を直接的に駆動するものであってもよい。

１００・・・流量制御弁、５０・・・ソレノイドバルブ、１０・・・弁装置、２２・・・主弁、２４・・・メインリターンスプリング、２６・・・圧力補償スリーブ（シート部材）、２６ｃ・・・スリーブ貫通孔、２６ｄ・・・サブシート部、４２・・・制御圧室、５１・・・ソレノイドスリーブ（スリーブ）、５２・・・コイル、６０・・・プランジャ、６０ａ・・・一端面、６０ｂ・・・他端面、６０ｃ・・・第１凹部（凹部）、６０ｄ・・・連通孔、６０ｅ・・・外周面、６０ｇ・・・第２凹部、６０ｈ・・・環状突部、６１・・・保持部材、６１ａ・・・貫通孔、６１ｂ・・・端面、６２・・・保持スプリング（第２付勢部材）、６３・・・球面部（凸状球面）、６５・・・サブリターンスプリング、６７・・・ストッパリング（規制部）、６８・・・スプリングシート（伝達部材）、７０・・・副弁（弁部材）、７０ａ・・・本体部、７０ｂ・・・弁部、７０ｃ・・・大径部、１６１・・・保持部材、１６１ｂ・・・貫通孔、１６１ｃ・・・一端面

Claims (4)

1. 供給される電流に応じて磁気吸引力を生じるコイルと、
   前記コイルが外周に設けられる筒状のスリーブと、
   前記スリーブ内に摺動自在に収容され、前記コイルが生じる前記磁気吸引力によって軸方向に移動するプランジャと、
   前記磁気吸引力とは反対方向の付勢力を前記プランジャに付与する第１付勢部材と、
   前記プランジャの軸方向端部に保持され、前記プランジャに対して径方向に変位自在な弁部材と、
   前記プランジャの前記軸方向端部に対向して配置され、前記弁部材が離着座するシート部材と、
   前記プランジャの前記軸方向端部に螺着され、軸方向に貫通する貫通孔を有する保持部材と、を備え、
   前記弁部材は、前記貫通孔の内径より外径が小さい棒状の本体部と、前記本体部と連続して形成され前記貫通孔の内径より外径が大きい大径部と、を有し、
   前記本体部は、径方向に遊びを持って前記貫通孔に挿通し、前記大径部は、前記保持部材と前記プランジャとの間に保持されることを特徴とするソレノイドバルブ。
2. 前記プランジャと前記大径部との間に配置され、前記弁部材を前記シート部材に向けて付勢する第２付勢部材をさらに備え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. 前記シート部材に向かう前記プランジャの移動を規制する規制部をさらに備え、
   前記プランジャは、前記弁部材が前記シート部材に着座した状態において前記規制部に当接する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. 前記第１付勢部材と前記プランジャとの間に介装される伝達部材をさらに備え、
   前記伝達部材に当接する前記プランジャの当接部及び前記プランジャに当接する前記伝達部材の当接部の何れか一方の当接部には他方の当接部に向けて突出する球面状の凸状球面が設けられることを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載のソレノイドバルブ。

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