JPH0914482A - 制御弁及びソレノイドバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁体の耐久性と安定した制御圧特性の両立を
図る。 【構成】 弁体４を、弁座１７に接離して弁座１７に開
口する流路１８を開閉し、流路１８に入力される流体圧
を制御するもので、弁体４の先端に流路１８内に向って
縮径となるテーパ部４１を有する制御弁において、弁体
４のテーパ部４１の外周縁に弁座１７の弁座面１７Ａに
接離する平面部４２を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば各種油，空圧機
器等の制御に用いられる制御弁及びソレノイドバルブに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の制御弁としては、例えば
図２及び図３に示すようなものがある。この制御弁はソ
レノイドバルブであり、図２に示すソレノイドバルブ１
００は、弁体の弁座とのシール部を成すロッド１０３Ａ
の先端が平面タイプのもので、図３に示すソレノイドバ
ルブ２００は、弁体の弁座とのシール部を成すロッド１
０３Ａの先端がポペットタイプのものである。

【０００３】即ち、ソレノイドバルブ１００とソレノイ
ドバルブ２００とは、ロッド１０３Ａの先端の形状が違
うだけで、その他の構成は同一である。このことから、
ソレノイドバルブ１００，２００について、同一の符号
を付して以下に説明する。

【０００４】まず、ソレノイドバルブ１００、２００
は、ソレノイド本体１０１と弁本体１０６とから構成さ
れている。

【０００５】ソレノイド本体１０１は、内部に有する中
空部１０２と、中空部１０２に摺動自在に挿入される磁
性体製の可動部材としてプランジャ１０３と、プランジ
ャ１０３と対向して同軸的に中空部１０２内に挿入固定
された磁性体製の固定部材としてのセンターポスト１０
４と、センターポスト１０４とプランジャ１０３間に設
けられ、プランジャ１０３をセンターポスト１０４から
離間する方向に付勢する付勢手段としてのスプリング１
０５とを備えている。

【０００６】また、センターポスト１０４には、スプリ
ング１０５のセット荷重を変化させるためのアジャスト
スクリュー１０４Ａが設けられている。

【０００７】そして、ソレノイド本体１０１には弁本体
１０６が一体的に設けられている。この弁本体１０６
は、プランジャ１０３に一体的に作動連結された弁体と
してのロッド１０３Ａと対向して設けられる弁座１０７
と、弁座１０７に開口する流路としての流体圧を入力す
るための入力ポート１０８と、流体圧を外部に排出する
ため排出ポート１０９とを備えている。

【０００８】ロッド１０３Ａの先端は、ソレノイドバル
ブ１００は、図３に示すように平面であり、ソレノイド
バルブ２００は、図４に示すようにロッド１０３Ａの外
径が弁座１０７の入力ポート１０８内に向って縮径とな
るテーパ部、いわゆるポペット部１０３Ｂを有してい
る。

【０００９】ソレノイド本体１０１の非通電時は、スプ
リング１０５のスプリング力によってプランジャ１０３
が押圧され、そのプランジャ１０３に作動連結されたロ
ッド１０３Ａの先端が、弁本体１０６内の弁座１０７に
接してシールされることになり、入力ポート１０８が閉
じられ、外部の制御部の制御圧が保持される。

【００１０】一方、ソレノイド本体１０１の通電時は、
スプリング１０５のスプリング力に抗してプランジャ１
０３がセンターポスト１０４側に磁気吸引されるので、
プランジャ１０３に作動連結されているロッド１０３Ａ
は弁座１０７から離間し、入力ポート１０８が開かれ
る。これにより、入力ポート１０８と排出ポート１０９
が連通し、入力ポート１０８からの制御流体が排出され
る。

【００１１】このように、ソレノイド本体１０１に電流
を印加することによって、外部の制御部の制御圧を制御
している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術のソ
レノイドバルブ１００においては、ロッド１０３Ａのシ
ール部の形状が平面であるため、耐久性については十分
である。しかしながら、平面であることから、その平面
に入力ポート１０８からの流体が当たるようになり、ロ
ッド１０３Ａと入力ポート１０８との同軸が出にくくな
る。このため、制御圧特性が不安定になり易い。

【００１３】そこで、制御圧特性を安定させるために
は、入力ポート１０８とロッド１０３Ａが作動連結され
ているプランジャ１０３との同軸及び弁座１０７のシー
ル面である弁座面に対するロッド１０３Ａの平面の平行
度の設定にかなりの精度を要することになる。このとき
のソレノイド本体１０１Ａに通電される電流−制御圧の
特性を図５に示す。

【００１４】一方、ソレノイドバルブ２００において
は、ロッド１０３Ａのシール部の形状がポペット状であ
ることから、入力ポート１０８を開いて制御圧の制御
時、そのポペット部１０３Ｂにより入力ポート１０８を
通る流体の流れが外周面に沿って整えられるため、制御
圧特性は安定する。しかしながら、ポペット状であるこ
とから、弁座１０７とのシール部が線シールとなるた
め、ポペット部１０３Ｂと弁座１０７（特に入力ポート
１０８の周縁）間でかみ込みの可能性があり、耐久性に
ついては問題となる。このときの電流−制御圧の特性を
図６に示す。

【００１５】本発明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、弁
体の耐久性と安定した制御圧特性の両立を図り得る制御
弁及びソレノイドバルブを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、弁体を、弁座に接離して該弁座
に開口する流路を開閉し、該流路に入力される流体圧を
制御するもので、前記弁体の先端に前記流路内に向って
縮径となるテーパ部を有する制御弁において、前記弁体
のテーパ部の外周縁に前記弁座の弁座面に接離する平面
部を設けたことを特徴とする。

【００１７】また、内部中空のソレノイド本体と、該ソ
レノイド本体の中空内部に摺動自在に挿入される磁性体
製の可動部材と、該可動部材と対向して同軸的に設けら
れる磁性体製の固定部材と、前記可動部材に作動連結さ
れる弁体と、該弁体に対向して設けられる弁座と、該弁
座に開口する流路とを備え、前記ソレノイド本体の非通
電・通電することによって、前記可動部材を前記固定部
材に対して往復駆動させ、前記弁体を前記弁座に接離さ
せて前記流路を開閉し、該流路に入力される流体圧を制
御するもので、前記弁体の先端に前記流路内に向って縮
径となるテーパ部を有するソレノイドバルブにおいて、
前記弁体のテーパ部の外周縁に前記弁座の弁座面に接離
する平面部を設けたことを特徴とする。

【００１８】

【作用】上記構成の制御弁にあっては、弁体の先端に弁
座の流路内に向って縮径となるテーパ部を設け、そのテ
ーパ部の外周縁に弁座面に接離する平面部を設けてい
る。

【００１９】即ち、弁体の先端が弁座に接するとき、弁
座面と平面部間でシールされることになるため、弁座に
開口する流路の周縁にかみ込む心配がなく、弁体は耐久
性を有することになる。またその平面部より弁座の流路
内に向って縮径となるテーパ部を有していることから、
流路を開いて流体圧の制御時、その流路を通る流体の流
れがテーパ部の外周面に沿って整えられ、その流れによ
り弁体が自ら流路と同軸となるように働くので、制御圧
特性が安定することになる。

【００２０】以上のことから、弁体の耐久性と安定した
制御圧特性の両立が図れる。

【００２１】また、上記した弁体の先端の形状をソレノ
イドバルブの可動部材に作動連結される弁体に適用する
ことにより、上記したように弁体の耐久性を有すること
になる。また、テーパ部を有していることから、上記し
たように流体圧の制御時、流路を通る流体の流れがテー
パ部の外周面に沿って整えられ、その流れにより弁体が
自ら流路と同軸となるように働く。これにより、弁体に
作動連結されている可動部材と流路とが同軸となるた
め、ソレノイド本体に通電される電流と制御圧との特性
が低ヒステリシスで安定したものとなる。

【００２２】以上のことから、ソレノイドバルブにおい
て弁体の耐久性と安定した電流−制御圧の特性の両立が
図れる。

【００２３】

【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。本発明の一実施例に係る制御弁としてのソレノイ
ドバルブを示す図１において、１はソレノイドバルブの
全体を示しており、いわゆるポペットタイプとなってい
る。

【００２４】このソレノイドバルブ１は、概略、内部に
中空部２を有するソレノイド本体１Ａと、ソレノイド本
体１Ａの中空部２に往復動自在に挿入される磁性体製の
可動部材としてのプランジャ３と、プランジャ３に作動
連結された弁体としてのロッド４と、プランジャ３と対
向して同軸的に設けられる磁性体製の固定部材としての
センターポスト５と、センターポスト５とプランジャ３
との間に設けられ、プランジャ３をセンターポスト５か
ら離間する方向に付勢する付勢手段としてのスプリング
６と、ソレノイド本体１Ａと一体的に設けられている弁
本体７とを備えている。

【００２５】ソレノイド本体１Ａは、両端を開口するケ
ース８と、そのケース８内に収納される軸方向に貫通す
る中空部２を有するボビン９に巻つけられたコイル１０
と、コイル１０に通電するためのリード線２０と、コイ
ル１０の図中上端部にボビン９を介して設けられるリー
ド線２０をコイル１０に接続すべく保持するためのスペ
ーサリテーナ２３と、ケース８の一方の開口端部側に設
けられたケース８からの磁路をプランジャ３に案内する
ロアプレート１１と、ケース８の他方の開口端部側に設
けられたセンターポスト５からの磁路をケース８に案内
するためのアッパープレート１２とを備えている。

【００２６】ボビン９の中空部２は、段付で弁本体７の
反対側の方の径が大となっており、その大径部２１にセ
ンターポスト５が挿入固定され、弁本体７側の小径部２
２にプランジャ３が摺動自在に挿入される。

【００２７】ボビン９の図中上端面にはスペーサリテー
ナ２３が設けられており、このスペーサリテーナ２３
は、ボビン９の反対側を開口する環状凹部を有する形状
で、その環状凹部内にリード線２０が保持される。

【００２８】アッパープレート１２は、環状で、その内
径は中空部２の大径部２１の径とほぼ同一となってい
る。このアッパープレート１２は、スペーサリテーナ２
３上に波ワッシャ２４を介して設けられており、ケース
８の開口端部にてかしめ固定されている。

【００２９】ロアプレート１１は、径方向外向きのフラ
ンジ部１１Ｂを有する円筒状部材で、その円筒部１１Ａ
は中空部２の小径部２２の内周部に埋設され、フランジ
部１１Ｂの外周面はケース８の内周面に当接するように
なっている。

【００３０】このロアプレート１１の図中下側に弁本体
７が設けられている。

【００３１】弁本体７は、中心軸線上に中空部２側を開
口する凹部７１を有し、その外周部は径方向外方に伸び
ており、外向きフランジ部７２を有した断面略Ｔ字状と
なっている。この弁本体７の外向きフランジ部７２のソ
レノイド本体１Ａ側端面は、ロアプレート１１の図中下
端面の形に沿った形状となっている。そして、その端面
がロアプレート１１のフランジ部１１Ｂの下端面に当接
するように弁本体７が配置され、ケース８の開口端部の
折曲部８１にてソレノイド本体１Ａに対して弁本体７が
取付けられている。

【００３２】また、弁本体７の外向きフランジ部７２に
は、凹部７１と外部とを連通するドレインポート１９を
有しており、またケース８の折曲部８１にはスリット８
２を有しており、流体がドレインポート１９，スリット
８２を介して排出されるようになっている。

【００３３】そして、ソレノイド本体１Ａの中空部２の
小径部２２に摺動自在に挿入されているプランジャ３
は、断面略コ字状で、その閉塞部には中心軸線上に弁本
体７の凹部７１内に臨んで伸びる弁体を成すロッド４が
一体的に設けられている。

【００３４】このロッド４に対向して、弁本体７に弁座
１７が設けられている。つまり、弁本体７には凹部７１
に開口し、中心軸線上に貫通形成されるポート７３を有
しており、そのポート７３の凹部７１側開口端部の内周
に弁座１７が嵌着固定されている。

【００３５】この弁座１７には、流路として、ポート７
３を介して流体圧が入力される入力ポート１８が中心軸
線上に貫通形成されている。また、弁座１７の弁座面１
７Ａは平坦面となっている。

【００３６】そして、弁座１７に接離するロッド４の先
端は、次のような形状となっている。即ち、弁座１７の
入力ポート１８内に向って縮径となるテーパ部としてポ
ペット部４１を有しており、そのポペット部４１の外周
縁に、いわゆるポペットエンド部に平面部４２を設けた
ものである。つまり、平面部４２の外径がロッド４の径
となっており、それより径方向内側がポペットエンド部
となって入力ポート１８内に向うポペット部４１が設け
られているのである。

【００３７】そして、ポペットエンド部の径φＡと弁座
１７の入力ポート１８の孔径φＢとの寸法関係は、φＢ
の方がわずかに大きくなっている。

【００３８】また、プランジャ３に対向して設けられる
センターポスト５は、筒状で、その外周面には外周ねじ
部５１を有している。一方、アッパープレート１２，ス
ペーサリテーナ２３の内周面にもねじ部を有しており、
そのねじ部にセンターポスト５の外周ねじ部５１を螺合
することで、センターポスト５が中空部２の大径部２１
に挿入固定される。

【００３９】またセンターポスト５の内周面にも内周ね
じ部５２を有しており、その内周ねじ部５２を介して、
スプリング６のセット荷重を変化させるためのアジャス
トスクリュー１３が設けられている。

【００４０】そして、センターポスト５とプランジャ３
間、即ちアジャストスクリュー１３とプランジャ３間に
スプリング６が設けられている。このスプリング６は、
一端がアジャストスクリュー１３の端部に有する外周溝
１３Ａの端面に当接し、他端がプランジャ３の凹部内の
底面に当接してプランジャ３をセンターポスト５から離
間する方向に付勢している。つまり、スプリング６のス
プリング力により、プランジャ３に一体的に作動連結さ
れるロッド４の平面部４２が弁座１７の弁座面１７Ａに
押し付けられてシールされるのである。

【００４１】またセンターポスト５には、プランジャ３
側に開口する凹部５３を有しており、その凹部５３内に
収納される環状のシム１４を介して、プランジャ３の端
部が凹部５３内に入り込むようになっている。

【００４２】このように構成されたソレノイドバルブ１
は、図１（ｃ）に示す油圧回路に用いられる。この油圧
回路は、元圧Ｐ₀ をオリフィス１５（例えばプレートオ
リフィス）に通した制御圧Ｐｃをソレノイドバルブ１に
て制御するようになっている。

【００４３】次にソレノイドバルブ１の作用について説
明する。

【００４４】ソレノイド本体１Ａの非通電時は、スプリ
ング６のスプリング力によってプランジャ３が押圧さ
れ、そのプランジャ３に作動連結されたロッド４の先端
が、弁本体７内の弁座１７に接することになり、入力ポ
ート１８が閉じられ、外部の制御部の制御圧が保持され
る。

【００４５】一方、ソレノイド本体１Ａのコイル１０に
リード線２０を介して通電した時は、センターポスト５
→アッパープレート１２→ケース８→ロアプレート１１
→プランジャ３→センターポスト５から成る磁路により
磁気回路が形成され、スプリング６のスプリング力に抗
してプランジャ３がセンターポスト５側に磁気吸引され
る。これにより、プランジャ３に作動連結されているロ
ッド４は弁座１７から離間し、入力ポート１８が開かれ
る。これにより、入力ポート１８と排出ポート１９が連
通し、入力ポート１８からの制御流体がケース８のスリ
ット８２を介して排出される。

【００４６】このように、ソレノイド本体１Ａに電流を
印加することによって、外部の制御部の制御圧Ｐ_C を制
御している。

【００４７】上記構成のソレノイドバルブにあっては、
ロッド４の先端に弁座１７の入力ポート１８内に向って
縮径となるポペット部４１を設け、そのポペットエンド
部に弁座面１７Ａに接離する平面部４２を設けている。

【００４８】即ち、ソレノイド本体１Ａの非通電時に
は、スプリング６のスプリング力によりプランジャ３を
介してロッド４の平面部４２と弁座面１７Ａとでシール
されるため、ロッド４の先端と弁座１７（特に入力ポー
ト１８の周縁）とでかみ込みの心配がなくなり、従来の
ポペット部のみに比べて耐久性が向上する。

【００４９】またその平面部４２より入力ポート１８内
に向って縮径となるポペット部４１を有していることか
ら、ソレノイド本体１Ａの通電時に入力ポート１８が開
かれて制御圧Ｐ_C の制御時、その入力ポート１８を通る
流体の流れがポペット部４１の外周面に沿って整えら
れ、その流れによりロッド４が自ら入力ポート１８と同
軸となるように働く。

【００５０】これにより、ロッド４に作動連結されてい
るプランジャ３と入力ポート１８とが同軸となるため、
ソレノイド本体１Ａのコイル１０に通電される電流と制
御圧との特性が低ヒステリシスで安定したものとなる。

【００５１】このことから、ポペット部４１のポペット
エンド部の寸法φＡが大きい方がよりプランジャ３と入
力ポート１８との同軸になりやすいため、電流−制御圧
の特性がより安定する。但し、大きくし過ぎるとポペッ
ト部４１と弁座１７とが線シールとなってかみ込みの心
配がある。そこで、ポペットエンド部の径φＡと弁座１
７の入力ポート１８の孔径φＢとの寸法関係は、φＢ＝
φＡ＋（０．２〜０．３）mmとするのが好ましい。この
ときの電流−制御圧の特性を図４に示す。

【００５２】以上のことから、ロッド４の耐久性と安定
した電流−制御圧の特性の両立を図ることができる。

【００５３】尚、上記実施例では、制御弁としてソレノ
イドバルブについて説明したが、本発明の特徴は弁体と
弁座に開口する流路との構成に関わることから、弁体の
駆動手段がソレノイドでなく、その他油圧等の流体圧を
利用する制御弁についても同様に適用することができ
る。

【００５４】また、上記実施例では、可動部材としての
プランジャ３に弁体としてのロッド４を一体的に作動連
結されているものを例にとって説明したが、これに限る
ものではなく、可動部材と弁体とが別体であっても作動
連結されている構成であれば、同様に適用することがで
きる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にあって
は、弁体の先端に弁座の流路内に向って縮径となるテー
パ部を設け、そのテーパ部の外周縁に弁座面に接離する
平面部を設けていることから、次に示す効果を奏する。

【００５６】即ち、弁体の先端が弁座に接するとき、弁
座面と平面部間でシールされることになるので、弁座に
開口する流路の周縁にかみ込む心配がなく、弁体は耐久
性を有することになる。またその平面部より弁座の流路
内に向って縮径となるテーパ部を有しているので、流路
を開いて流体圧の制御時、その流路を通る流体の流れが
テーパ部の外周面に沿って整えられ、その流れにより弁
体が自ら流路と同軸となるように働くため、制御圧特性
が安定することになる。

【００５７】以上のことから、弁体の耐久性と安定した
制御圧特性の両立を図ることができる。

【００５８】また、上記した弁体の先端の形状をソレノ
イドバルブのソレノイド本体の可動部材に作動連結され
る弁体に適用することにより、上記したように弁体の耐
久性を有することになる。また、テーパ部を有している
ことから、上記したように流体圧の制御時、流路を通る
流体の流れがテーパ部の外周面に沿って整えられ、その
流れにより弁体が自ら流路と同軸となるように働く。こ
れにより、弁体に作動連結されている可動部材と流路と
が同軸となるため、ソレノイド本体に通電される電流と
制御圧との特性が低ヒステリシスで安定したものとな
る。

【００５９】以上のことから、ソレノイドバルブにおい
て弁体の耐久性と安定した電流−制御圧の特性の両立を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の一実施例に係る制御弁と
してのソレノイドバルブの断面図であり、同図（ｂ）は
同図（ａ）のプランジャの拡大断面図であり、同図
（ｃ）は本発明の一実施例に係るソレノイドバルブを用
いた油圧回路図である。

【図２】図２（ａ）は従来の制御弁としてのソレノイド
バルブの断面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のプラ
ンジャの拡大断面図である。

【図３】図３（ａ）は他の従来の制御弁としてのソレノ
イドバルブの断面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の
プランジャの拡大断面図である。

【図４】図４は図１の本発明の一実施例に係る制御弁と
してのソレノイドバルブの電流−制御圧の特性のグラフ
である。

【図５】図５は図２の従来のソレノイドバルブの電流−
制御圧の特性のグラフである。

【図６】図６は図３の従来のソレノイドバルブの電流−
制御圧の特性のグラフである。

【符号の説明】

１ ソレノイドバルブ（制御弁） １Ａ ソレノイド本体 ２ 中空部 ２１ 大径部 ２２ 小径部 ３ プランジャ（可動部材） ４ ロッド（弁体） ４１ ポペット部（テーパ部） ４２ 平面部 ５ センターポスト（固定部材） ５１ 外周ねじ部 ５２ 内周ねじ部 ５３ 凹部 ６ スプリング ７ 弁本体 ７１ 凹部 ７２ 外向きフランジ部 ７３ ポート ８ ケース ８１ 折曲部 ８２ スリット ９ ボビン １０ コイル １１ ロアプレート １１Ａ 円筒部 １１Ｂ フランジ部 １２ アッパープレート １３ アジャストスクリュー １３Ａ 外周溝 １４ シム １５ オリフィス １７ 弁座 １７Ａ 弁座面 １８ 入力ポート（流路） １９ ドレインポート ２０ リード線 ２３ スペーサリテーナ ２４ 波ワッシャ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年７月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】ロッド１０３Ａの先端は、ソレノイドバル
ブ１００は、図２に示すように平面であり、ソレノイド
バルブ２００は、図３に示すようにロッド１０３Ａの外
径が弁座１０７の入力ポート１０８内に向って縮径とな
るテーパ部、いわゆるポペット部１０３Ｂを有してい
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】また、プランジャ３に対向して設けられる
センターポスト５は、筒状で、その外周面には外周ねじ
部５１を有している。一方、アッパープレート１２の内
周面にもねじ部を有しており、そのねじ部にセンターポ
スト５の外周ねじ部５１を螺合することで、センターポ
スト５が中空部２の大径部２１に挿入固定される。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図 １】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁体を、弁座に接離して該弁座に開口す
   る流路を開閉し、該流路に入力される流体圧を制御する
   もので、 前記弁体の先端に前記流路内に向って縮径となるテーパ
   部を有する制御弁において、 前記弁体のテーパ部の外周縁に前記弁座の弁座面に接離
   する平面部を設けたことを特徴とする制御弁。
2. 【請求項２】 内部中空のソレノイド本体と、 該ソレノイド本体の中空内部に摺動自在に挿入される磁
   性体製の可動部材と、 該可動部材と対向して同軸的に設けられる磁性体製の固
   定部材と、 前記可動部材に作動連結される弁体と、 該弁体に対向して設けられる弁座と、 該弁座に開口する流路とを備え、 前記ソレノイド本体の非通電・通電することによって、
   前記可動部材を前記固定部材に対して往復駆動させ、前
   記弁体を前記弁座に接離させて前記流路を開閉し、該流
   路に入力される流体圧を制御するもので、 前記弁体の先端に前記流路内に向って縮径となるテーパ
   部を有するソレノイドバルブにおいて、 前記弁体のテーパ部の外周縁に前記弁座の弁座面に接離
   する平面部を設けたことを特徴とするソレノイドバル
   ブ。