JPH0226379A - 電磁ソレノイドバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電磁ソレノイドによるプランジャの作動でパ
イロット液圧を切換えてバルブスプールをオン、オフ駆
動させる電磁ソレノイドバルブに関する。

［従来の技術］ 従来、この種の電磁ソレノイドバルブとしては、例えば
第４図のものが知られている。

第４図において、１はバルブボディであり、バルブボデ
ィ１内にはスプール２が）習動自在に設けられ、図示の
スプール２の切換位置で入口ポート３と出口ポート４と
を遮断したオフ状態におり、スプール２をリターンスプ
リング５に抗して左方向に移動させると、入口ポート３
と出口ポート４が連通してオン状態となる。

スプール２のオン、オフ切換えはバルブボディ１の右側
に装着されたパイロット液圧切換機構６と電磁ンレノイ
ド７によって行なわれる。

即ち、スプール２の右端にはパイロット液室８が形成さ
れ、パイロット液室８には固定スプール１０が組込まれ
、固定スプール１０の両側にゴム製のバルブシート１１
．１２がジヨイントピン１３により連結されて１雪動自
在に組込まれ、右側のバルブシート１１にはプランジャ
１４の一端が固着され、これによって液圧切換機構６が
構成される。

電磁ソレノイド７はパイロット液圧切換機構６の外側に
ネジ込みにより装着され、電磁吸引力を発生する電磁コ
イル１５と、プランジャ１４に相対する磁極面１６を備
え磁性体１７を有し、磁性体１７の磁極面１６に対しリ
ターンスプリング１８を介してプランジャ１４を相対さ
せている。

このような電磁ソレノイドバルブの動作は次のようにな
る。

まず電磁ソレノイド７の電磁コイル１５に対する非通電
状態にあっては、プランジャ１４はリターンスプリング
１８によって図示の第１位置（オフ位置〉に保持されて
おり、バルブシート１１が固定スプール１０の右端に当
接して内部流路１９からのパイロット液圧の供給を遮断
している。このときパイロット液室８はドレインポート
２０に連通し、スプール２はリターンスプリング５によ
り右側に押されてストッパリング２１で係止されたオフ
状態にある。

次に電磁ソレノイド７の電磁コイル１５に通電すると、
磁性体１７の磁極面１６から発生する電磁、吸引力によ
ってプランジャ１４が右側にストロークし、バルブシー
ト１１で固定スプール１０の内部流路１９を開くと同時
にバルブシート１２で内部流路２２を閉じる（第２位置
）。このためパイロット液圧は固定スプール１０の内部
流路１９から軸方向に形成した内部流路２３を通ってパ
イロット液室８に供給され、同時にバルブシート１２に
よってドレインポート２０への連通が遮断されているこ
とからスプール２の右側にパイロット液圧が加わる。こ
のためスプール２はパイロット液圧に押されて左方向に
ストロークし、入口ポート２と出口ポート４が連通した
オン状態に切換えられる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の電磁ソレノイドバルブ
にあっては、電磁ソレノイドの電磁コイルをオン状態か
らオフ状態に切換えたときのオフセット電流によってス
プールがオフ位置に戻るのに時間遅れを生ずる問題があ
った。

第５図は第４図のプランジャ１４、リターンスプリング
１８、磁性体１７及び電磁コイル１５を取り出して模式
的に示したもので、電磁コイル１５を第６図に示すよう
にオン、オフ制御した場合、コントローラの回路特性、
例えば温度やドリフト等に依存して駆動信号をオフして
も直ちに駆動電流はオフとならず、ある大きざのオフセ
ットが残る場合がある。

第７図は第５図の電磁コイル１５の通電により発生する
プランジャ１４の電磁吸引力ＦとストロークＬの関係を
示した特性グラフであり、電磁吸引力Ｆは曲１ｉｊｌＡ
に示すように、距離の２乗に略反比例して減少する関係
にある。

曲線Ａで示す電磁吸引力Ｆに対しリターンスプリング１
８のスプリング力は直線Ｂに示すように、電磁吸引力の
曲線Ａを下回るように設定されている。

このため電磁コイル１５０通電時には、プランジャ１４
は磁性体１７の磁極面１６に吸着されてストロークＬ＝
Ｏとなることから、電磁吸引力Ｆは無限大となり（実際
にはある決った力となる）、そのときのスプリング力Ｆ
Ｓを電磁吸引力から差し引いた力でプランジャ１４は吸
引保持される。

一方、電磁コイル１５の通電を遮断すると、曲線Ａで示
す電磁吸引力Ｆが無くなるため、プランジャ１４は直線
Ｂで示すスプリング力によって第４図に示す位置に押し
戻される。

しかし、第６図に示すように、電磁コイル１５の駆動信
号をオフしてもオフセット電流が残っていた場合には、
第７図の破線Ｃに示すように、電磁吸引力もオフセット
電流に応じて残ることとなり、このときストロークＬ＝
Ｏとなるオン位置でのオフセットによる電磁眼力ＦＯが
リターンスプリング１８のスプリング力Ｆｓを上回って
いたとすると、リターンスプリング１８によってプラン
ジャ１４をオフ位置に戻すことができない。

その結果、電磁ソレノイドをオフした時にオフセット電
流によってスプールがオフ位置に戻るＱに時間遅れを生
じ、バルブの応答性が著しく悪化する問題があった。

勿論、電磁ソレノイドをオフしたときにオフセットを発
生しないようにコントローラの回路を改善すればよいが
、必然的に回路構成の複雑化とコストアップを招く問題
がある。

更に、第４図において、バルブボディ１にパイロット液
圧切換機構６を組付けた状態で、外側から電磁ソレノイ
ド７をネジ込みにより組付けるときに、第８図に取出し
て示すように、プランジャ１４のスプリング収納穴に組
込んだリターンスプリング１８の先端が電磁ソレノイド
側の磁性体１７の回転でよじれ、プランジャ１４の先端
と磁極面１６との間に図示のように挾み込まれ、液圧切
換機能が失われる組立不良を発生する問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、ソレノイドオフ時のオフセット電流による応答遅
れとソレノイド組付は時の組立不良の発生を確実に防止
するようにした電磁ソレノイドバルブを提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するため本発明にあっては、パイロット
液圧切換機構のプランジャと電磁ソレノイドの磁性体と
の間に設けるリターンスプリングの中にガイドロッドを
配置し、このガイドロッドの長さを、電磁コイルを通電
状態から非通電状態に切換えたときのオフセット電流に
よる電磁吸引力がリターンスプリングのスプリング力以
下となる所定距離だけ磁極面から離れた位置にプランジ
ャを停止させる長さとしたものである。

［作用］ このような構成を備えた本発明の電磁ソレノイドバルブ
にあっては、電磁コイルの通電時に、ガイドロッドによ
ってプランジャが磁極面の手前の所定距離離れた位置に
停止して吸着保持されているため、電磁コイルの通電を
遮断した時にオフセット電流が残っていても、プランジ
ャの吸引力は必ずリターンスプリングのスプリング力以
下に低下し、確実にプランジャをオフ位置に戻してバル
ブをオフさせることができる。

またリターンスプリングの中にガイドロッドを通してい
るため、電磁ソレノイドをボディに対しネジ込んで装着
しても、リターンスプリングの先端が電磁ソレノイド側
の磁性体の回転でよじられてプランジャと磁極面の間に
挟み込まれてしまう組立不良を発生することがない。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を第４図に示した電磁ソレノ
イドバルブのパイロット液圧切換機構におけるプランジ
ャと電磁ソレノイド側の磁極面部分について取り出して
示した説明図である。

第１図において、１４は液圧パイロット切換機構に設け
られたプランジャであり、プランジャ１４には右側に開
口してスプリング収納穴２４が設けられ、スプリング収
納穴２４の中にリターンスプリング１８を組み込んでい
る。プランジャ１４の先端側には所定のプランジャスト
ロークＬまたけ離して電磁ソレノイドに設けた磁性体１
７の磁極面１６が位置し、磁性体１７は外側に模式的に
示す電磁コイル１５の通電により磁極面１６にプランジ
ャ１４を吸引するための磁界を発生する。

このような構造は第４図に示した従来の電磁ソレノイド
バルブと同じであるが、これに加えて本発明にあっては
、プランジャ１４と磁性体１７のｒａｗ面１６との間に
組み込んだリターンスプリング１８の中に所定の長ざＬ
Ｏをもったガイドロッド２５を配置している。

ここで、ガイドロッド２５の長さＬＯは次のように定め
られる。

まず、プランジャ１４に形成したスプリング収納穴２４
の長さを１１とし、また電磁コイル１５の非通電時にリ
ターンスプリング１４によって押し戻されて、第１位置
（オフ位置）に位置する図示のプランジャ１４の先端と
磁極面１６との間隔をＬ２とする。ここで、間隔Ｌ２は
電磁コイル１５に通電したときの電磁吸引力によるプラ
ンジャ１４のストローク量を与え、通常数ｍｍ程度に設
定される。

このような寸法関係において、ガイドロッド２５の長さ
ｌｏはスプリング収納穴２４の長さＬｌに所定の長さΔ
Ｌを加えたＬＯ＝１１＋ΔＬに設定される。

即ち、電磁コイル１５の通電で磁極面１６の磁界により
電磁吸引力を受けて、プランジャ１４がリターンスプリ
ング１８に抗して右側にストロークすると、リターンス
プリング１８の内部に配置したガイドロッド２５が磁極
面１６に当接してプランジャ１４の先端が磁極面１６か
らΔＬだけ離れた位置に停止して吸引保持するようにな
る。この電磁吸引力によりプランジャ１４をストローク
させたときのガイドロッド２５の長さＬＯで与えられる
磁極面１６との間隔ΔＬは、コントローラによるソレノ
イド駆動信号のオフ時に発生が予想される最大ドリフト
電流による電磁吸引力に応じて決められる。

即ち、電磁コイル１５を通電状態から非通電状態に切換
えたときのオフセット電流による電磁吸引力Ｆがそのと
きのリターンスプリングのスプリングカＦＳ以下となる
所定距離ΔＬを与えるように決められている。

次に、第１図の実施例の構成を備えた電磁ソレノイドバ
ルブの作用を説明する。

第２図は電磁コイル１５に通電したときに、プランジャ
１４に作用する電磁吸引力とプランジャストロークで示
す磁極面１６からの距離との関係を示した特性グラフで
ある。

第２図において、電磁コイル１５に通電したときのプラ
ンジャ１４に作用する電磁吸引力は曲線Ａに示すように
磁極面１６からの距離の略２乗に反比例して減少する関
係にある。

一方、リターンスプリング１８のスプリング荷重は曲線
Ａで与えられる電磁吸引力を下回るように直線Ｂの関係
に設定されている。

これに対し、電磁ソレノイド１５の通電を遮断したとき
のオフセット電流により発生する電磁吸引力が破線の曲
線Ｃにあったものとする。

このような特性関係について、本発明にあっては、電磁
コイル１５の通電によるプランジャ１４の電磁吸着時に
ストロークＬ＝Ｏとなる磁極面１６に対しガイドロッド
２５によってプランジャ１４を所定距離ΔＬだけ離れた
ＰＯ点の電磁吸引力を与える位置に停止させている。

このような磁極面１６に対しΔＬだけ手前にプランジャ
１４の先端を停止させた吸着保持状態で、電磁コイル１
５に対する通電を遮断し、通電遮断後に曲線Ｃに示す特
性を与えるオフセット電流が残ったとすると、プランジ
ャ１４は磁極面１６よりΔＬだけ離れた停止位置に吸着
保持されているため、曲線Ｃのオフセット電流による電
磁吸引力は２２点となって直線Ｂで示すリターンスプリ
ング１８のスプリング力以下となる。このためオフセッ
ト電流を生じてもリターンスプリング１８により確実に
プランジャ１４をオフ位置に押し戻すことができる。

尚、第２図にあっては、曲線Ｃのオフセット電流による
電磁吸引力の特性に対し、２２点の電磁吸引力となるよ
うにΔＬを設定しているが、曲線Ｃの電磁吸引力は直線
Ｂを２１点で下回ることから、ΔＬとしては２１点より
右側であれば適宜の位置に設定することができる。通常
、ΔＬはプランジャストロークＬ２を数ｍｍ程度とする
と、ΔＬ＝０．２１１１ｍ程度に設定すればよい。

第３図は第１図の実施例でリターンスプリング１４の中
に配置したガイドロッド２５による組立時の組立不良の
発生を防止する作用を説明するための組立分解図でおる
。

第３図において、電磁ソレノイド７はバルブボディ１側
に図示のようにパイロット液圧切換機構６のプランジャ
１４を組付けた状、態で電磁ソレノイド７の先端のネジ
部２６をバルブボディ１のネジ穴２７にねじ込むことに
より行なわれる。

このとき、プランジャ１４のスプリング収納穴２４の中
にはガイドロッド２５を挿入した状態でリターンスプリ
ング１８が組み込まれ、ネジ穴２７にネジ部２６を回し
込んで電磁ソレノイド７を組付けるときに磁極面１６に
リターンスプリング１８の先端が当たってねじ回されて
も、リターンスプリング１８の中にガイドロッド２５が
配置されているため、ガイドロッド２５によってリター
ンスプリング１８のたわみが規制され、リターンスプリ
ング１８の先端がプランジャ１４の先端と磁極面１６と
の間に挟み込まれてしまうような組立不良を確実に防止
できる。尚、リターンスプリング１８の中にガイドロッ
ド２５を配置した以外の構成は第４図の従来例と同じで
ある。

［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明によれば、電磁コイルに
通電したときにプランジャはリターンスプリングの中に
配置したガイドロッドによってソレノイド側の磁極面に
対し所定距離離れた位置に停止した状態で吸着保持され
ており、電磁ソレノイドの通電を遮断したときにオフセ
ット電流が発生しても、オフセット電流によるプランジ
ャの電磁吸引力は必ずリターンスプリングのスプリング
力以下に下がることでオフセット電流があっても確実に
プランジャをオフ位置に押し戻すことができ、応答遅れ
を生ずることなくバルブスプールをオフ位置に切換える
ことができる。

また、バルブボディ側にリターンスプリングを組み込ん
だ状態で設けたプランジャに対し電磁ソレノイドをねじ
込みにより装着する際に、リターンスプリング先端がソ
レノイドの回し込みを受けてよじられても、内部に配置
したガイドロッドによりスプリング先端のたわみが規制
され、プランジャ先端と電磁ソレノイドの磁極面との間
にリターンスプリングの先端が挟み込まれてしまう組立
不良を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を電磁ソレノイドバルブのプ
ランジャと電磁コイル部分について取出して模式的に示
した説明図； 第２図は本発明によるプランジャの電磁吸引力の特性説
明図： 第３図はガイドロッドによる組立不良の防止作用を示し
た組立分解図； 第４図は従来例を示した断面図； 第５図は従来のプランジャと電磁コイル部分を取出して
模式的に示した説明図： 第６図は電磁ソレノイドのオン、オフ時に生ずるオフセ
ット電流の説明図； 第７図は従来の電磁吸引力の特性説明図：第８図は電磁
ソレノイド組付は時の組立不良の発生を示した説明図で
ある。 １：バルブボディ ２ニスプール ３：入口ポート ４：出口ポート ５．１８：リターンスプリング ６：パイロット液圧切換機構 ７：電磁ソレノイド ８：パイロット液室 １０：固定スプール １１．１２：バルブシート １３　ジヨイントピン １４　プランジャ １６、磁極面 １７：磁性体 ２４ニスプリング収納穴 ２５°ガイドロツド ２６、ネジ部 ２７：ネジ穴 特許出願人　株式会社富士鉄工所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）バルブボディ内に摺動自在に設けられ入口ポート
   と出口ポートをオン、オフ切換えするスプールと、該ス
   プールの一端に形成されたパイロット液室と、プランジ
   ャの第１位置への切換えで前記パイロット液室に対する
   パイロット液圧の供給を遮断してドレインポートに連通
   させると共に前記プランジャの第２位置への切換えで前
   記パイロット液室をドレインポートから遮断すると同時
   にパイロット液圧を供給するパイロット液圧切換機構と
   、該パイロット液圧切換機構のプランジャをリターンス
   プリングを介して磁極面に相対させ、電磁コイルの非通
   電時にリターンスプリングにより前記プランジャを前記
   第１位置に保持させると共に電磁コイルの通電時に前記
   プランジャを前記第２位置にストロークさせる電磁ソレ
   ノイドとを備えた電磁ソレノイドバルブに於いて、 前記リターンスプリング内にガイドロッドを配置し、該
   ガイドロッドの長さを、前記電磁コイルを通電状態から
   非通電状態に切換えたときのオフセツト電流による吸引
   力が前記リターンスプリングのスプリング力以下となる
   所定距離だけ磁極面から離れた位置に前記プランジャを
   停止させる長さとしたことを特徴とする電磁ソレノイド
   バルブ。