JPH0612883U

JPH0612883U - ソレノイドバルブ

Info

Publication number: JPH0612883U
Application number: JP5692392U
Authority: JP
Inventors: 延由記岡
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1992-07-21
Filing date: 1992-07-21
Publication date: 1994-02-18

Abstract

(57)【要約】【目的】ソレノイド本体の小型化を図り、かつ制御圧
特性のばらつきをなくして品質の向上を図る。【構成】圧力導入室６を閉塞するプラグ９０を、固定
部材９と可動部材１０とに分割構成し、付勢手段１１を
固定部材９と可動部材１０間に装着し、可動部材１０と
スプール５間に圧力導入室６を形成したことを特徴とす
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、たとえば各種油空圧制御等に用いられるソレノイドバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のこの種のソレノイドバルブとしては図２に示すようなものがある。すなわち、このソレノイドバルブ１００は、軸方向に所定間隔だけ離間させて流入ポート１０１，流出ポート１０２，ドレインポート１０３を設けたスリーブ１０４と、スリーブ１０４の内周に往復動自在に挿入されるスプール１０５と、スプール１０５の一端側に設けられる圧力導入室１０６と、スプール１０５を駆動させるソレノイド本体１０７と、から構成されている。

【０００３】スプール１０５には、スリーブ１０４の内周に摺接する第１ランド部１０８と第２ランド部１０９を軸方向に離間させて設け、またスプール１０５内には、流入ポート１０１からの制御流体を圧力導入室１０６に導入する通路１１０を設けており、さらにスプール１０５の圧力導入室１０６側の端部は流入ポート１０１からの制御圧を受ける受圧部１１１となっている。

【０００４】また、圧力導入室１０６は、スプール１０５とスリーブ１０４の圧力導入室１０６側開口端部を閉塞するプラグ１１４間によって形成されている。

【０００５】そして、ソレノイド本体１０７の電磁吸引力を利用することによってスプール１０５をソレノイド本体１０７内のロッド１１２を介してストロークさせ、第１ランド部１０８により流入ポート１０１を開閉して圧力導入室１０６内の圧力とソレノイド本体１０７の吸引力とバランスさせつつ圧力制御し、その制御圧Ｐ_C を第２ポート１０２を介してアクチュエータ側に出力している。

【０００６】また、制御圧Ｐ_C を下げるためソレノイド本体１０７に電流を印加するとスプール１０５はソレノイド本体１０７側へ移動する。すなわち、第１ランド部１０８によって流入ポート１０１を閉じ、第２ランド部１０９によってドレインポート１０３が開く方向に移動する。この際、アクチュエータ側への必要制御圧Ｐ_C が０（流入ポート１０１全閉、ドレインポート１０３全開）以外ならば圧力導入室１０６内にも圧力がかかるため、スプール１０５もソレノイド本体１０７側へ押し付けられてソレノイド本体１０７内のロッド１１２と当接している。しかし、制御圧Ｐ_C が０の場合、スプール１０５が外力等により共振や微振動により不安定となるため、プラグ１１４とスプール１０５間に設けられるソレノイド本体１０７側へ付勢する付勢手段としてのスプリングＢ１１３でスプール１０５をロッド１１２の端部に押し付けて共振や微振動を抑制し、スプール１０５位置を固定していた。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、この場合、常時スプール１０５にスプリングＢ１１３の付勢力であるスプリング力が加わるため以下に示す数式５からもわかるように、スプリングＢ１１３のスプリング常数×ストローク相当のソレノイド本体１０７の吸引力が必要となり、その分ソレノイド本体１０７の大きさが大きくなっていた。また、そのスプリングＢ１１３のセット荷重及び定数のばらつきが、製品の制御圧特性のばらつき要因の一部となっていた。

【０００８】以下にスプール１０５にスプリングＢ１１３のスプリング力が加わっていることによるソレノイド本体１０７の吸引力を求める式を示す。尚、ソレノイド本体１０７内にはロッド１１２を介してスプール１０５を圧力導入室１０６側に付勢するスプリングＡ１１４が設けられている。さらに、制御圧特性は図３のグラフのようにソレノイド本体１０７に印加される電流がＯＡの時は制御圧Ｐ_C が流入ポート１０１への供給圧としての圧力源であるポンプ（図示せず）のポンプ圧Ｐ _P で、電流が１Ａの時は制御圧Ｐ_C は０となる電流比例となっている。

【０００９】ソレノイド本体１０７の吸引力Ｆ_sol と、ソレノイド本体１０７内のスプリングＡ１１４のスプリング力Ｆ_sp・Aと、スプール１０５の受圧部１１１に制御圧Ｐ _C を受けるスプール１０５受圧力Ｆ_s （制御圧Ｐ_C ×スプール１０５の断面積）と、圧力導入室１０６側に設けられるスプリングＢ１１３のスプリング力Ｆ_sp・B との関係は次の数式１に示される通りである。

【００１０】

【数式１】Ｆ_sol ＋Ｆ_sp・B＋Ｆ_s ＝Ｆ_sp・A スプール１０５のストロークが０の時、すなわちソレノイド本体１０７に印加される電流が０Ａの時、上記数式１は次の数式２となる。

【００１１】

【数式２】Ｏ＋ｆ_sp・B＋Ｆ_s(０) ＝ｆ_sp・A また、スプール１０５のストロークが最大（Ｘmm）の時、すなわちソレノイド本体１０７に印加される電流が最大の時、上記数式１は次の数式３となる。

【００１２】

【数式３】Ｆ_sol (x) ＋ｆ_sp・B−Ｋ_B・X ＋０＝ｆ_sp・A＋Ｋ_A・X 尚、スプリングＡ１１４、スプリングＢ１１３のスプリング力Ｆ_spは次の数式４から求まっている。

【００１３】

【数式４】Ｆ_sp(x) ＝ｆ_sp＋Ｋ・Ｘ上記数式４においてｆ_spはスプリングＡ１１４，スプリングＢ１１３のセット長（ストローク：０）でのセット荷重、ＫはスプリングＡ１１４，スプリングＢ１１３のスプリング常数、Ｘはストロークである。

【００１４】そして、上記数式３に数式２に代入して整理すると次の数式５になる。

【００１５】

【数式５】Ｆ_sol(x)＝Ｆ_s(０) ＋（Ｋ_A ＋Ｋ_B ）Ｘしたがって、上記数式５からわかるようにソレノイド本体１０７の吸引力Ｆ_so _l はスプリングＢ１１３のスプリング常数Ｋ_A ×ストロークＸ分の力が必要となり、そのためソレノイド本体１０７が大きくなっていた。

【００１６】本考案は上記した従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ソレノイド本体の小型化を図り、かつ制御圧特性のばらつきをなくして品質の向上を図り得るソレノイドバルブを提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案にあっては、流出入ポートを設けたスリーブ内周にスプールを往復動自在に挿入すると共に、スプールの一端に圧力導入室を設け、前記スプール内には、前記流出入ポートからの圧力を前記圧力導入室に導入する通路を設け、前記圧力導入室に導入される圧力と、前記スプールを駆動させるソレノイド本体の力とバランスさせつつ圧力制御するもので、前記圧力導入室側に前記スプールをソレノイド本体側に付勢する付勢手段を備えたソレノイドバルブにおいて、前記圧力導入室を閉塞するプラグを、固定部材と可動部材とに分割構成し、前記付勢手段を固定部材と可動部材間に装着し、可動部材とスプール間に圧力導入室を形成したことを特徴とする。

【００１８】

【作用】

上記構成のソレノイドバルブにあっては、付勢手段を固定部材と可動部材間に装着していることから、圧力導入室内の制御圧が０以外のときは、圧力導入室内に導入されている制御圧により、可動部材が付勢手段の付勢力に抗して固定部材側に移動されるため、スプールに付勢手段の付勢力が加わらない。

【００１９】また、制御圧が０のときは、圧力導入室内の圧力も０となるため、可動部材が付勢手段の付勢力によってスプール側に移動し、可動部材の端部がスプールの端部に当接することによりスプール位置が固定される。

【００２０】以上のことから、付勢手段の付勢力が常時スプールに加わることがないため、従来技術のように付勢手段の付勢力に応じてソレノイド本体の吸引力を大きくする必要がなくなり、ソレノイド本体を小型化にすることができる。

【００２１】また、スプールがストロークして制御圧を制御しているときに、付勢手段の付勢力がスプールに加わらないため、従来技術のように付勢手段のセット荷重及び定数のばらつきが、スプールのストロークに影響することがなく、制御圧特性がばらつくことがない。

【００２２】

【実施例】

以下に本考案の一実施例に係るソレノイドバルブを示す図１において、１はソレノイドバルブ全体を示しており、このソレノイドバルブ１の概略構成は、流入ポート２と流出ポート３とを設けたスリーブとしてのバルブスリーブ４と、バルブスリーブ４の内周に往復動自在に挿入されるスプール５と、スプール５の一端に設けられる圧力導入室６と、バルブスリーブ４と一対的に組付けられるスプール５を駆動するソレノイド本体７と、から成っている。

【００２３】バルブスリーブ４は円筒状で、軸方向に所定間隔だけ離間させて流入ポート２と流出ポート３とが設けられており、さらに流出ポート３より軸方向ソレノイド本体７側に所定間隔離間してドレインポート８が設けられている。そして、バルブスリーブ４の内部にはガイド穴４１が設けられ、そのガイド穴４１の内周に、スプール５が往復動自在に挿入されている。またバルブスリーブ４のソレノイド本体７と反対側の開口部内周はガイド穴４１の径より大径となっている。

【００２４】上記大径部４２には、圧力導入室６を閉塞するプラグ９０が、固定部材９と可動部材１０とに分割構成されて配設されている。固定部材９は、断面コ字状で開口部をスプール５側としてバルブスリーブ４の開口端部を閉塞すべく開口端部に挿入固定されており、固定部材９の開口部の内径はガイド穴４１の径とほぼ同じとなっている。そして、固定部材９の内周には円柱状の可動部材１０が摺動自在に挿入されて、その可動部材１０と固定部材９間に付勢手段としてのスプリングＢ１１が介装されている。このスプリングＢ１１の一端は固定部材９の閉塞部の端面に当接し、他端は可動部材１０の端面に当接してスプリングＢ１１の付勢力であるスプリング力によって可動部材１０をスプール５側に付勢している。尚、可動部材１０のスプリングＢ１１が当接する端面には、スプリングＢ１１内周に入り込む同軸の円柱状の突出部１０Ａが設けられている。そして、スプール５と可動部材１０間で圧力導入室６が形成され、スプール５の一端が受圧部５Ａとなっている。

【００２５】一方、スプール５には、軸方向に離間させてガイド穴４１内周に摺接する第１ランド部５１と第２ランド部５２が設けられており、その第１ランド部５１と第２ランド部５２との間に流入ポート２と流出ポート３間を連通させる環状の流路５３が設けられている。そして、第１ランド部５１が流入ポート２を開閉し、第２ランド部５２がドレインポート８を開閉するようになっている。また、スプール５内にはスプール５のストロークＸによって第１ランド部５１が流入ポート２の開口量を変えて制御された制御圧Ｐ_C を上記圧力導入室６内に導入する制御圧導入通路５４が設けられている。この制御圧導入通路５４は、第１ランド部５１と第２ランド部５２間の環状の流路５３を貫通する貫通孔５４Ａと、その貫通孔５４Ａの径方向中央部より軸方向圧力導入室６側に伸び、圧力導入室６に開口する穴５４Ｂとから構成されている。

【００２６】そして、スプール５を駆動させるためのソレノイド本体７は、鉢状のケース１２内周に収納されるコイル１３と、コイル１３の一方の開口部内周に挿入される磁性体製のセンタポスト１４と、ケース１２の一方の開口端部を閉塞してケース１２とセンタポスト１４とを連結固定するワッシャ状の固定プレート１５と、ケース１２の他方の開口部内周に挿入固定される環状部材１６と、環状部材１６の内周にセンタポスト１４と同軸的で往復動自在に軸受１７を介して挿入される磁性体製のプランジャ１８と、から構成されている。そして、ケース１２の他方の開口端部に挿入固定されている環状部材１６の開口端部によりバルブスリーブ４に設けられるフランジ部４３をカシメ込んで、バルブスリーブ４とソレノイド本体７が同軸的に一体的に組付けられている。

【００２７】センタポスト１４は筒状で、その内周にはロッド１９がロッド軸受２０を介して摺動自在に挿入されている。このロッド１９は大径部１９Ａと、小径部１９Ｂとから成り、大径部１９Ａがセンタポスト１４の内周に挿入されている。そして、小径部１９Ｂがプランジャ１８に設けられている貫通孔１８Ａに挿入されて大径部１９Ａと小径部１９Ｂとの段部１９Ｃがプランジャ１８の端面に当接してロッド１９がプランジャ１８に対して作動連結されている。

【００２８】またロッド１９の大径部１９Ａの端面にはスプリングリテーナ２１を介してスプリングＡ２２が設けられている。このスプリングＡ２２は一端はスプリングリテーナ２１の端面に当接し、他端がセンタポスト１４の開口端部に固定される断面凹形状のばね力調整部材２３の凹部内の端面に当接してスプリングＡ２２のスプリング力によってロッド１９をスプール５側に付勢している。このため、ロッド１９の小径部１９Ｂの端面はスプール５の端面に当接している。

【００２９】そして、ソレノイド本体７オフ時は、ロッド１９の他端に設けられるスプリングＡ２２のスプリング力によって、ロッド１９がスプール側に移動する。そのためロッド１９の先端が当接するスプール５は可動部材１０側に移動する。このようにスプール５の第１ランド部５１が可動部材１０側に移動して、流入ポート２が開口される。したがって、流入ポート２から圧力源としてのポンプ（図示せず）のポンプ圧Ｐ_P が流路５３と制御圧導入通路５４を介して圧力導入室６内にポンプ圧Ｐ_P が導入され、制御圧Ｐ_C はポンプ圧Ｐ_P となって流出ポート３へ出力される。このとき、可動部材１０は、ポンプ圧Ｐ_P によってスプリングＢ１１のスプリング力に抗して固定部材９の閉塞部側に移動し、スプール５の端部より離間している。

【００３０】次に、ソレノイド本体７オンすると、プランジャ１８がセンタポスト１４に磁気吸引されるため、プランジャ１８に作動連結されるロッド１９が、スプリングＡ２２のスプリング力に抗してばね力調整部材２３側に移動する。そのため、スプール５が、圧力導入室６内に導入されている圧力によりソレノイド本体７側に移動する。このようにスプール５がソレノイド本体７側に移動することによって、スプール５の第１ランド部５１がソレノイド本体７側に移動して流入ポート２が閉じると共に、第２ランド部５２がソレノイド本体７側に移動してドレインポート８を開き、圧力導入室６内の制御流体がドレインポート８を介して排出される。

【００３１】そして制御圧Ｐ_C は、スプール５内の制御圧導入通路５４を通って圧力導入室６に導入され、その導入された圧力と、ソレノイド本体７の吸引力，スプリングＡ２２のスプリング力とバランスしつつ制御圧Ｐ_C を制御している。

【００３２】以上のことからソレノイド本体７に印加される電流の値の大きさによってスプール５のストロークＸが変化して、制御圧Ｐ_C が制御される。すなわち、この制御圧特性は電流比例となっており、従来技術で示した図３の制御圧特性と同じになっている。

【００３３】上記構成のソレノイドバルブにあっては、スプリングＢ１１を固定部材９と可動部材１０間に組込むことにより、制御圧Ｐ_C が０以外の時、圧力導入室６内に制御圧Ｐ_C が導入されていることから、その制御圧Ｐ_C によって可動部材１０は固定部材９の閉塞部側へ押されるため、スプール５にスプリングＢ１１のスプリング力が加わらなくなる。

【００３４】また、制御圧Ｐ_C ＝０の場合は、圧力導入室６内の制御流体が全てドレインポート８を介して排出されることから、可動部材１０がスプリングＢ１１のスプリング力によってスプール５の端部と当接するため、スプール５の位置を固定できる。そのため、スプール５が外力等により共振や微振動するのを抑制することができる。

【００３５】以上のことから、スプリングＢ１１のスプリング力が常時スプール５に加わることがないため、従来技術のようにスプリングＢ１１のスプリング力に応じてソレノイド本体７の吸引力を大きくする必要がなくなる。したがって、ソレノイド本体７の小型化を図ることができる。

【００３６】また、スプール５がストロークＸとして制御圧Ｐ_C の制御時に、スプリングＢ１１のスプリング力がスプール５に加わらないため、従来技術のようにスプリングＢ１１のセット荷重及び定数のばらつきが、スプール５のストロークに影響するということがない。したがって、製品の制御圧特性がばらつくということがないので、品質の向上を図ることができる。

【００３７】ここで、ソレノイド本体７の吸引力Ｆ_sol ′を従来技術のソレノイド本体１０７の吸引力Ｆ_sol と従来技術で示した数式に基づいて比較する。

【００３８】まず、スプール５のストロークＸが０の時、すなわちソレノイド本体７に印加される電流が０Ａの時、スプリングＡ２２のセット荷重ｆ_sp・A′は下記の数式６となります。

【００３９】

【数式６】ｆ_sp・A′＝Ｆ_s(０) また、従来技術のスプリングＡ１１４のセット荷重ｆ_sp・Aはというと、前記数式２で示したように、下記のとおりである。

【００４０】

【数式２】ｆ_sp・A＝Ｆ_s(０) ＋ｆ_sp・B 尚、本考案に係るスプール５の断面積と、従来技術で示したスプール１０５の断面積は変わらないため、スプール５，１０５の受圧部５Ａ，１１１に受ける受圧力Ｆ_s （制御圧Ｐ_C ×スプール５，１０５の断面積）が変わらない。したがってＦ_s （０）は同等となることから、上記数式２は下記の数式７となる。

【００４１】

【数式７】ｆ_sp・A＝ｆ_sp・A′＋ｆ_sp・B また、ストローク５のストロークＸが最大（Ｘmm）の時、すなわちソレノイド本体７に印加される電流が０Ａの時スプリングＢ１１の荷重は共振や振動を抑制するため、スプリングＢ１１のスプリング力Ｆ_sp・B′とスプリングＡ２２のスプリング力Ｆ_sp・A′とも等しくなるようにしているため、下記の数式８となる。

【００４２】

【数式８】Ｆ_sol ′(X) ＋ｆ_sp・B′−Ｋ_B ′（ｌ＋Ｘ）＝ｆ_sp・A′＋Ｋ_A ′・Ｘ上記数式８において、ｌは、スプール５のストロークＸが０の時のスプール５と可動部材１０間の移動距離、ｆ_sp・B′はスプリングＢ１１のセット長（ストロークＸ：０）でのセット荷重、Ｋ_B ′はスプリングＢ１１のスプリング常数である。

【００４３】そこで、従来技術の関係式である数式３と比較すると上記数式８は下記の数式９のように本考案に係るスプリングＢ１１のスプリング力Ｆ_sp・B′と従来技術のスプリングＢ１１３のスプリング力Ｆ_sp・Bが同等となることから、下記の数式１０となる。

【００４４】

【数式９】Ｆ_sp・B′−Ｋ_B ′（ｌ＋Ｘ）＝ｆ_sp・B＋Ｋ_B ・Ｘ

【００４５】

【数式１０】ｆ_sol ′(X) ＋（ｆ_sp・A＋Ｋ_A ・Ｘ−Ｆ_sol(X)）＝ｆ_sp・A′＋Ｋ_A ′・Ｘそして、上記数式１０を整理すると、下記の数式１１となる。

【００４６】

【数式１１】Ｆ_sol(X)＝Ｆ_sol ′(X) ＋（ｆ_sp・A−Ｋ_A ・Ｘ） −（ｆ_sp・A′＋Ｋ_A ′・Ｘ）ここで、上記数式７より、従来技術のスプリングＡ１１４のセット荷重ｆ_sp・A と本考案に係るスプリングＡ１１のセット荷重ｆ_sp・A′との関係は下記の数式１２となる。

【００４７】

【数式１２】ｆ_sp・A＞ｆ_sp・A′ また、従来技術のスプリングＡ１１４のスプリング常数Ｋ_A ×ストロークＸと、本考案に係るスプリングＡ１１のスプリング常数Ｋ_A ′×ストロークＸとの関係は、上記数式１２から本考案に係るスプリングＡ１１のセット荷重ｆ_sp・A′は従来技術のスプリングＡ１１４のセット荷重ｆ_sp・Aより小さいため、本考案に係るスプリング常数Ｋ_A ′を小さくできることから、下記の数式１３となる。

【００４８】

【数式１３】Ｋ_A ・Ｘ≧Ｋ_A ′・Ｘしたがって、上記数式１２と数式１３により、また、本考案に係るスプリング常数Ｋ_A ′は小さいほどソレノイド本体７の吸引力Ｆ_sol ′は小さくできることから、従来技術のソレノイド本体１０７の吸引力Ｆ_sol と本考案に係るソレノイド本体７の吸引力Ｆ_sol ′との関係は、下記の数式１４となる。

【００４９】

【数式１４】Ｆ_sol(X)＞Ｆ_sol ′(X) よって、本考案に係るソレノイド本体７は、従来技術のソレノイド本体１０７に対し必ず小型化が図れる。

【００５０】

【考案の効果】

本考案は、以上の構成および作用を有するもので、スプリングを固定部材と可動部材間に装着することから、制御圧が０以外の時は、圧力導入室内に導入されている制御圧により、可動部材が固定部材側に押されるため、スプールに付勢手段の付勢力が加わらない。

【００５１】また、制御圧が０のときは、圧力導入室内の圧力も０となるため、可動部材が付勢手段の付勢力によってスプール側に移動し、可動部材の端部がスプールの端部に当接することによりスプール位置が固定される。

【００５２】したがって、付勢手段の付勢力が常時スプールに加わることがないため、従来技術のように付勢手段の付勢力に応じてソレノイド本体の吸引力を大きくする必要がなくなることから、ソレノイド本体の小型化を図ることができる。

【００５３】また、スプールがストロークして制御圧を制御している時に、付勢手段の付勢力がスプールに加わらないことから、従来技術のように付勢手段のセット荷重及び常数のばらつきがスプールに影響するということがないため、制御圧特性がばらつくことがなく品質の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の一実施例に係るソレノイドバル
ブの全体縦断面図である。

【図２】図２は従来のソレノイドバルブの全体縦断面図
である。

【図３】図３は図１および図２のソレノイドバルブの制
御圧特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１ソレノイドバルブ２流入ポート３流出ポート４バルブスリーブ４１ガイド穴４２大径部４３フランジ部５スプール５１第１ランド部５２第２ランド部５３流路５４制御圧導入通路（通路）５４Ａ貫通孔５４Ｂ穴５Ａ受圧部６圧力導入室７ソレノイド本体８ドレインポート９固定部材１０可動部材１０Ａ突出部１１スプリングＢ（付勢手段）１２ケース１３コイル１４センタポスト１５固定プレート１６環状部材１７軸受１８プランジャ１８Ａ貫通孔１９ロッド１９Ａ大径部１９Ｂ小径部１９Ｃ段部２０ロッド軸受２１スプリングリテーナ２２スプリングＡ２３ばね力調整部材９０プラグ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】流出入ポートを設けたスリーブ内周にス
プールを往復動自在に挿入すると共に、スプールの一端
に圧力導入室を設け、前記スプール内には、前記流出入ポートからの圧力を前
記圧力導入室に導入する通路を設け、前記圧力導入室に導入される圧力と、前記スプールを駆
動させるソレノイド本体の力とバランスさせつつ圧力制
御するもので、前記圧力導入室側に前記スプールをソレノイド本体側に
付勢する付勢手段を備えたソレノイドバルブにおいて、前記圧力導入室を閉塞するプラグを、固定部材と可動部
材とに分割構成し、前記付勢手段を固定部材と可動部材間に装着し、可動部
材とスプール間に圧力導入室を形成したことを特徴とす
るソレノイドバルブ。