WO2014125991A1

WO2014125991A1 - ソレノイドバルブ

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Publication number: WO2014125991A1
Application number: PCT/JP2014/052752
Authority: WO
Inventors: 亮介鎌倉; 聡近松; 萩平　慎一; 泰弘稲垣; 義史小林; 俊廣森; 友泰安部
Original assignee: カヤバ工業株式会社
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2014-02-06
Publication date: 2014-08-21
Also published as: KR101754010B1; CN105008780A; EP2957800A1; JP6130684B2; US20160003320A1; KR20150107813A; JP2014156884A; ES2758732T3; EP2957800A4; EP2957800B1; CN105008780B; US10495177B2

Abstract

　ソレノイドバルブは、弁座と主流路を開閉する主弁体とを有する主弁と、主流路から分岐されるパイロット流路と、パイロット流路に設けたオリフィスと、内部圧力によって主弁体を閉じる方向に附勢する背圧室と、背圧室内の圧力を制御するパイロット弁と、パイロット弁の開弁圧を調節するソレノイドと、を備える。主弁の開弁時期がパイロット弁の開弁時期より遅くなるように、主弁の開弁時期とパイロット弁の開弁時期との間に時間差を設けた。

Description

ソレノイドバルブ

　本発明は、ソレノイドバルブに関する。

　車両の車体と車軸との間に介装される緩衝器の減衰力を可変にする可変減衰弁にソレノイドバルブを使用することが知られている。ＪＰ２００９－２２２１３６Ａは、このようなソレノイドバルブを開示している。ソレノイドバルブは、緩衝器のシリンダからリザーバへ通じる主流路の途中に設けた環状弁座と、環状弁座に離着座して主流路を開閉する主弁体と、主流路から分岐されるパイロット流路と、パイロット流路の途中に設けたオリフィスと、主弁体の反弁座側の背面側に設けた背圧室と、パイロット流路の下流に設けたパイロット弁と、パイロット弁の開弁圧を調節するソレノイドと、を備える。

　背圧室にはパイロット流路のオリフィスよりも下流の二次圧力が導入され、主弁体はこの二次圧力によって押圧される。パイロット弁が背圧室よりも下流に設けられているため、ソレノイドの推力でパイロット弁の開弁圧を調節すると、背圧室へ導かれる二次圧力がパイロット弁の開弁圧に制御される。

　主弁体の背面には、二次圧力が作用して主弁体が弁座側に押しつけられる方向に力が作用する。主弁体の正面には、主流路の上流から圧力が作用して主弁体が撓んで弁座から離座する方向に力が作用する。よって、主流路の上流側の圧力によって主弁体を弁座から離座させる力が、二次圧力によって主弁体を弁座へ押しつける力を上回ると、主弁体が開弁する。

　つまり、二次圧力を制御することで主弁体の開弁圧を調節することができる。したがって、ソレノイドバルブは、パイロット弁の開弁圧をソレノイドで調節することで、主流路を通過する液体の流れに与える抵抗を変化させることができ、所望の減衰力を緩衝器に発生させることができる。

　上記従来のソレノイドバルブは、パイロット流路を開く方向にパイロット弁を附勢するばねを備える。ソレノイドは、パイロット流路を閉じる方向の推力をパイロット弁に与える。つまり、ソレノイドへ与える電流量を大小させることで、パイロット弁の開弁圧が調節される。

　ソレノイドバルブは、パイロット弁が開弁すると、パイロット流路の上流側の圧力をリザーバへ逃がす。これにより、背圧室はパイロット弁の開弁圧に制御される。しかし、パイロット弁が閉弁状態から開弁する際には遅れが生じるため、背圧室内の圧力は、一瞬だけパイロット弁の開弁圧を超えて上昇する。その後、パイロット弁が開弁して圧力が逃げると背圧室内の圧力は開弁圧まで低下する。

　このように、パイロット弁が開弁する際における背圧室内の圧力の急激な変動によって、主弁体の主流路の開度も急変するので、緩衝器が発生する減衰力が急変する。これにより、車体の振動や車室内の異音が発生する可能性がある。

　本発明の目的は、減衰力の急変を緩和することができるソレノイドバルブを提供することである。

　本発明のある態様によれば、ソレノイドバルブは、主流路の途中に設けた弁座と、弁座に離着座して主流路を開閉する主弁体と、を有する主弁と、主流路から分岐されるパイロット流路と、パイロット流路の途中に設けたオリフィスと、パイロット流路のオリフィスよりも下流に接続され内部圧力によって主弁体を閉じる方向に附勢する背圧室と、パイロット流路の背圧室への接続点よりも下流に配置され背圧室内の圧力を制御するパイロット弁と、パイロット弁の開弁圧を調節するソレノイドと、を備え、主弁の開弁時期がパイロット弁の開弁時期より遅くなるように、主弁の開弁時期とパイロット弁の開弁時期との間に時間差を設けた。

図１は、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る。図２は、図１のソレノイドバルブが適用された緩衝器の断面図である。図３は、主弁体の正面側受圧面積と背面側受圧面積との関係を示す断面図である。図４は、ソレノイドへの供給電流とソレノイドバルブが適用された緩衝器の減衰力との関係を示す図である。

　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は、本実施形態におけるソレノイドバルブＶの断面図である。ソレノイドバルブＶは、主流路１の途中に設けた弁座２と弁座２に離着座して主流路１を開閉する主弁体としての環状のリーフバルブ３とを有する主弁Ｍと、主流路１から分岐されるパイロット流路４と、パイロット流路４の途中に設けたオリフィス５と、パイロット流路４のオリフィス５よりも下流に接続されて内部圧力でリーフバルブ３を閉じる方向に附勢する背圧室Ｐと、パイロット流路４の背圧室Ｐへの接続点よりも下流に配置されて背圧室Ｐ内の圧力を制御するパイロット弁６と、パイロット弁６の開弁圧を調節するソレノイドＳｏｌと、を備える。ソレノイドバルブＶは、緩衝器Ｄに適用される。

　図２は、図１のソレノイドバルブＶが適用された緩衝器の断面図である。緩衝器Ｄは、主として伸縮時に主流路１を通過する流体に抵抗を与えることによって減衰力を発生する。

　緩衝器Ｄは、シリンダ１０と、シリンダ１０内に摺動自在に挿入されるピストン１１と、シリンダ１０内に移動自在に挿入されてピストン１１に連結されるロッド１２と、シリンダ１０内にピストン１１によって区画されるロッド側室１３及びピストン側室１４と、シリンダ１０の外周を覆ってシリンダ１０との間に排出通路１５を形成するパイプ１６と、パイプ１６の外周を覆ってパイプ１６との間にリザーバ１７を形成する外筒１８と、を備える。

　ロッド側室１３、ピストン側室１４及びリザーバ１７内には流体として作動油が充填され、リザーバ１７には作動油の他に気体が充填される。なお、流体は、減衰力を発揮可能な流体であれば作動油以外であってもよい。

　緩衝器Ｄはさらに、リザーバ１７からピストン側室１４へ向かう作動油の流れのみを許容する吸込通路１９と、ピストン１１に設けられてピストン側室１４からロッド側室１３へ向かう作動油の流れのみを許容するピストン通路２０と、を備える。排出通路１５はロッド側室１３とリザーバ１７とを連通する。ソレノイドバルブＶは、主流路１が排出通路１５に接続されるように排出通路１５の途中に設けられる（図１）。

　緩衝器Ｄが圧縮作動する際には、ピストン１１が図２中下方へ移動してピストン側室１４が圧縮され、ピストン側室１４内の作動油がピストン通路２０を介してロッド側室１３へ移動する。圧縮作動時には、ロッド１２がシリンダ１０内に侵入するためシリンダ１０内でロッド侵入体積分の作動油が過剰となる。よって、過剰分の作動油がシリンダ１０から押し出されて排出通路１５を介してリザーバ１７へ排出される。緩衝器Ｄは、排出通路１５を通過してリザーバ１７へ移動する作動油の流れにソレノイドバルブＶで抵抗を与えることによって、シリンダ１０内の圧力を上昇させて圧側減衰力を発揮する。

　緩衝器Ｄが伸長作動する際には、ピストン１１が図２中上方へ移動してロッド側室１３が圧縮され、ロッド側室１３内の作動油が排出通路１５を介してリザーバ１７へ移動する。伸長作動時には、ピストン１１が上方へ移動してピストン側室１４の容積が拡大する。よって、この拡大分に見合った作動油が吸込通路１９を介してリザーバ１７から供給される。緩衝器Ｄは、排出通路１５を通過してリザーバ１７へ移動する作動油の流れにソレノイドバルブＶで抵抗を与えることによって、ロッド側室１３内の圧力を上昇させて伸側減衰力を発揮する。

　緩衝器Ｄは、伸縮作動時、作動油を必ずシリンダ１０内から排出通路１５を介してリザーバ１７へ排出する。つまり、緩衝器Ｄは、作動油が、ピストン側室１４、ロッド側室１３、リザーバ１７を順に一方通行で循環するユニフロー型の緩衝器であり、伸圧両側の減衰力を単一のソレノイドバルブＶによって発生する。

　なお、ロッド１２の断面積をピストン１１の断面積の二分の一に設定しておくと、同振幅であればシリンダ１０内から排出される作動油量を伸圧両側で等しくすることができるため、ソレノイドバルブＶが流れに与える抵抗を一定にすれば伸側と圧側の減衰力を同じ値に設定することができる。

　ソレノイドバルブＶは、パイプ１６の開口部に設けたスリーブ１６ａに嵌合され主流路１、環状の弁座２及びオリフィス５を有するシート部材２１と、シート部材２１の外周に装着されて弁座２に離着座する主弁体としてのリーフバルブ３と、シート部材２１に連結される中空なバルブハウジング２２と、バルブハウジング２２内に軸方向に移動自在に挿入されるパイロット弁６と、パイロット弁６におけるパイロット弁体３８に推力を与えるソレノイドＳｏｌと、バルブハウジング２２の外周に摺動自在に装着されてリーフバルブ３の背面である図１中右面に当接してリーフバルブ３の背面側に背圧室Ｐを画成する主スプール２３と、を備える。シート部材２１とバルブハウジング２２の内部とには、パイロット流路４が形成される。

　シート部材２１は、スリーブ１６ａ内に嵌合される大径の基部２１ａと、基部２１ａから図１中右方へ突出する軸部２１ｂと、基部２１ａと軸部２１ｂとを軸方向に貫くように形成されてパイロット流路４の一部を形成する中空部２１ｃと、軸部２１ｂの外周面に開口して中空部２１ｃまで連通される貫通孔２１ｄと、中空部２１ｃの途中であって貫通孔２１ｄの接続点より上流である排出通路１５側に設けたオリフィス５と、基部２１ａを図１中左端から右端へ貫く複数のポートから構成される主流路１と、基部２１ａの図１中右端であって主流路１の出口に設けられる環状の弁座２と、を備える。

　主流路１は、基部２１ａを貫いている。主流路１における基部２１ａの図１中左端側の開口は、パイプ１６で形成した排出通路１５を介してロッド側室１３内に連通されている。主流路１における基部２１ａの図１中右端側の開口は、リザーバ１７に連通されている。また、中空部２１ｃの図１中左端側の開口は、主流路１と同様に、排出通路１５を介してロッド側室１３内に連通されている。

　さらに、基部２１ａの図１中右端には、主流路１を形成する各ポートが連通される環状溝で形成した窓２１ｅが設けられる。窓２１ｅの外周は弁座２によって取り囲まれる。窓２１ｅの内周には内周シート部２１ｆが形成される。

　なお、シート部材２１の基部２１ａの外周には、シールリング２４が装着される。これにより、基部２１ａの外周とスリーブ１６ａの内周との間がシールされ、基部２１ａの外周を介して排出通路１５がリザーバ１７へ連通することが防止される。

　シート部材２１の基部２１ａの図１中右端には、弁座２に離着座して主流路１を開閉する環状のリーフバルブ３が積層される。この弁座２とリーフバルブ３とが主弁Ｍを構成する。リーフバルブ３の内周は、内周シート部２１ｆとバルブハウジング２２とによって挟持され軸部２１ｂの外周に固定される。したがって、リーフバルブ３は外周を自由端として撓むことができる。リーフバルブ３は、主流路１の上流から図１中左面である正面に作用する圧力を受けて撓むと、弁座２から離座して主流路１を開放する。なお、リーフバルブ３は、複数の環状板を積層した積層リーフバルブであるが、環状板の枚数は任意である。また、弁座２に着座する環状板の外周には切欠オリフィス３ａが設けられている。

　図３に示すように、リーフバルブ３が主流路１の上流の圧力を受ける面の面積である正面側受圧面積Ａｓは、リーフバルブ３の弁座２と内周シート部２１ｆとの間の窓２１ｅに対向する部位の面積に相当する。正面側受圧面積Ａｓは、リーフバルブ３に接触する弁座２の端面の内周径（シート径）を変えることで、任意の大きさに設定することができる。同様に、正面側受圧面積Ａｓは、リーフバルブ３に接触する内周シート部２１ｆの端面の外周径を変えることによっても変更することができる。

　バルブハウジング２２は筒状であって、中央内周に設けた小径部で形成される環状のパイロット弁座２２ａを有する。バルブハウジング２２は、パイロット弁座２２ａより図１中左方にシート部材２１の軸部２１ｂが挿入され螺着されることでシート部材２１に連結される。これにより、リーフバルブ３の内周がシート部材２１の基部２１ａとバルブハウジング２２の図１中左端とによって挟持される。なお、バルブハウジング２２の図１中左端外径は、リーフバルブ３が撓んだ際にリーフバルブ３の撓みを邪魔しないように小径に形成される。

　バルブハウジング２２の図１中左端開口部内径は、軸部２１ｂが螺着される部位よりも大径とされ、シート部材２１の軸部２１ｂが挿入された際にシート部材２１との間に環状隙間Ｒが形成される。バルブハウジング２２の図１中左端には、径方向に伸びる切欠溝２２ｅが設けられ、バルブハウジング２２の左端がリーフバルブ３に当接した際、バルブハウジング２２の外周側が切欠溝２２ｅを介して環状隙間Ｒに連通される。環状隙間Ｒは、シート部材２１の軸部２１ｂに形成された貫通孔２１ｄにも連通される。なお、切欠溝２２ｅは、バルブハウジング２２の図１中左端に形成される溝であるが、これに代えてバルブハウジング２２を貫く孔であってもよい。

　バルブハウジング２２は、外周にフランジ２２ｂを備える。フランジ２２ｂは、外筒１８の側部に設けた開口１８ａに取付けた筒１８ｂの内周に嵌合され、筒１８ｂの内周に設けた段部１８ｃに当接される。なお、筒１８ｂは、端部外周に螺子部（符示せず）を備える。筒１８ｂには、ソレノイドＳｏｌを内包した有底筒状のケース２５が螺着される。ケース２５を筒１８ｂに螺着することで、バルブハウジング２２のフランジ２２ｂが筒１８ｂに固定され、バルブハウジング２２に螺着されるシート部材２１も筒１８ｂ内の所定の位置に固定される。

　なお、シート部材２１の外周に装着されたシールリング２４にてスリーブ１６ａとシート部材２１との間がシールされるので、シート部材２１の基部２１ａはスリーブ１６ａ内に遊びをもって挿入される。これにより、筒１８ｂとスリーブ１６ａとの間に軸芯のずれがあっても、バルブハウジング２２のフランジ２２ｂの筒１８ｂに対して容易に嵌合させることができる。

　バルブハウジング２２は、フランジ２２ｂ及びパイロット弁座２２ａよりも図１中右方に径方向に設けられて内外を連通する透孔２２ｃを備える。透孔２２ｃよりも図１中右方の外周には、筒状のフェール弁２６のフェール弁体４２が摺動自在に装着されるフランジ状の摺接部２２ｄが設けられる。フランジ２２ｂには、軸方向に貫通する透孔２２ｆが設けられ、フランジ２２ｂの図１中右方側の空間と左方側のリザーバ１７とが連通される。

　バルブハウジング２２内は、シート部材２１に設けた中空部２１ｃを介して排出通路１５に連通され、排出通路１５を介してロッド側室１３に連通される。バルブハウジング２２内は、透孔２２ｃ及び透孔２２ｆを通じて、リザーバ１７に連通される。すなわち、バルブハウジング２２は、シート部材２１の中空部２１ｃと協働して主通路１から分岐してロッド側室１３とリザーバ１７とを連通するパイロット流路４を形成する。

　バルブハウジング２２のフランジ２２ｂより図１中左方外周には、外周に鍔２３ａを有する筒状の主スプール２３が摺動自在に装着される。主スプール２３の鍔２３ａとフランジ２２ｂとの間には附勢機構としてのばね２７が介装される。ばね２７は、主スプール２３を図１中左方のリーフバルブ３へ向けて附勢し、主スプール２３をリーフバルブ３の背面である図１中右面に当接させる。なお、附勢機構は、コイルばねや皿ばねといった種々のばねの他、ゴム等のような圧縮されるとこれに反発する力を発揮する弾性体を用いてもよい。

　主スプール２３がリーフバルブ３の背面に当接した状態では、リーフバルブ３の背面に主スプール２３によって背圧室Ｐが画成される。背圧室Ｐは、上述した切欠溝２２ｅ、環状隙間Ｒ及び貫通孔２１ｄを通じてパイロット流路４の中空部２１ｃに連通される。これら切欠溝２２ｅ、環状隙間Ｒ及び貫通孔２１ｄは、連絡流路Ｐｒを構成する。背圧室Ｐには、パイロット流路４内の圧力が連絡流路Ｐｒを介して伝播する。

　背圧室Ｐは、バルブハウジング２２の外周と主スプール２３との間の環状の空間であり、リーフバルブ３の背面に内部圧力を作用させる。内部圧力が作用するリーフバルブ３の面の面積である背面側受圧面積Ａｈは、リーフバルブ３の背面であって背圧室Ｐに対向する部位の面積に相当する。背面側受圧面積Ａｈは、主スプール２３のリーフバルブ３への接触端面の内縁と、バルブハウジング２２のリーフバルブ３への接触端面の外縁と、で切り取った環状面の面積である。背面側受圧面積Ａｈは、主スプール２３のリーフバルブ３への接触端面における内径を変えることで、任意の大きさに設定することができる。同様に、背面側受圧面積Ａｈは、バルブハウジング２２のリーフバルブ３に接触端面における外径を変えることによっても変更することができる。

　環状隙間Ｒは、貫通孔２１ｄと切欠溝２２ｅとが互いに径方向に対向していなくても、貫通孔２１ｄと切欠溝２２ｅとを確実に連通させるために設けられているが、貫通孔２１ｄと切欠溝２２ｅとが互いに径方向に対向するのであれば環状隙間Ｒを省略してもよい。

　リーフバルブ３の背面には、主スプール２３を附勢するばね２７による附勢力以外に、背圧室Ｐの内部圧力が作用し、リーフバルブ３が弁座２へ向けて附勢される。すなわち、緩衝器Ｄが伸縮作動する場合、リーフバルブ３には、正面側から主流路１を介してロッド側室１３内の圧力が作用し、背面側から背圧室Ｐの内部圧力とばね２７による附勢力とが作用する。

　このとき、リーフバルブ３の正面側に作用してリーフバルブ３の外周を図１中右方へ撓ませようとする力は、ロッド側室１３内の圧力に正面側受圧面積Ａｓを乗じた力である。この力が、リーフバルブ３自身の撓み剛性と背圧室Ｐの内部圧力にリーフバルブ３の背面の背面側受圧面積Ａｈを乗じた力とばね２７の附勢力とを合計した合力に打ち勝つと、ばね２７が圧縮されて主スプール２３が基部２１ａから後退してリーフバルブ３が撓んで主流路１が開放される。

　ケース２５は、筒部２５ａと、筒部２５ａの開口端を加締め固定される底部２５ｂと、筒部２５ａの内周側に固定されてソレノイドＳｏｌにおける巻線２８が巻回されたソレノイドボビン２９を保持する環状のストッパ２５ｃと、を備える。ストッパ２５ｃと筒１８ｂにおける段部１８ｃとによってバルブハウジング２２のフランジ２２ｂ及び非磁性体のスペーサ３５が挟持される。これにより、バルブハウジング２２とシート部材２１とが緩衝器Ｄに固定される。なお、フランジ２２ｂには、透孔２２ｆが設けられるので、パイロット流路４とリザーバ１７との連通は保たれる。

　ソレノイドＳｏｌは、有底筒状のケース２５と、巻線２８が巻回されケース２５の底部に固定される環状のソレノイドボビン２９と、有底筒状であってソレノイドボビン２９の内周に嵌着される第一固定鉄心３０と、ソレノイドボビン２９の内周に嵌着される筒状の第二固定鉄心３１と、ソレノイドボビン２９の内周に嵌着され第一固定鉄心３０と第二固定鉄心３１との間に介装される非磁性体のリング３２と、第一固定鉄心３０の内周側に配置される有底筒状の可動鉄心３３と、バルブハウジング２２の摺接部２２ｄの外周に摺動自在に装着され可動鉄心としても機能する筒状のフェール弁２６と、を備える。

　有底筒状の可動鉄心３３は、筒の開口端側を第一固定鉄心３０の内方へ向けて第一固定鉄心３０の内周に摺動自在に挿入される。可動鉄心３３は、第一固定鉄心３０の底部に設けた非磁性体のワッシャ３４に当接するまで第一固定鉄心３０内に進入しても、図１中左方の底部側面が第二固定鉄心３１の内周に対向するか至近に配置されるように寸法が設定される。可動鉄心３３の筒には軸方向に形成される通孔３３ａが設けられており、第一固定鉄心３０と可動鉄心３３とで仕切られる空間は通孔３３ａを介して連通する。

　可動鉄心３３と第一固定鉄心３０との間には、ばね３６が介装される。可動鉄心３３は、ばね３６によって第一固定鉄心３０から離れる方向へ推力が与えられる。ばね３６は、図１中右端が第一固定鉄心３０の軸芯部に螺合されるばね力調整螺子３７の先端に設けたばね受３７ａに支承される。ばね３６の支承位置は、ばね力調整螺子３７を第一固定鉄心３０に対して進退させることで、図１中左右に変更可能である。なお、本実施形態では、ケース２５の底部２５ｂを筒部２５ａの開口端に加締め固定した後は、ばね力調整螺子３７の操作をすることができないが、底部２５ｂの筒部２５ａへの着脱可能な固定方法で固定することで、底部２５ｂを筒部２５ａへ固定した後もばね力調整螺子３７の操作を行うことができるようにしてもよい。

　第二固定鉄心３１は筒状であり、第一固定鉄心３０側の開口端は、第一固定鉄心３０側へ行くほど縮径するようにテーパ状に形成される。これにより、巻線２８に通電した際に発生する磁束が、第二固定鉄心３１の右端内周側に集中する。第二固定鉄心３１と第一固定鉄心３０との間に介装される非磁性体のリング３２は、図１中左端の形状が第二固定鉄心３１のテーパ状の端部に符合する形状となっている。

　ソレノイドＳｏｌでは、磁路が第一固定鉄心３０、可動鉄心３３及び第二固定鉄心３１によって形成される。巻線２８が励磁されると、第一固定鉄心３０寄りに配置される可動鉄心３３が第二固定鉄心３１側に吸引され、可動鉄心３３には図１中左側へ向かう推力が作用する。

　可動鉄心３３の底部は、ばね３６の推力がパイロット弁体３８に伝わるようにパイロット弁６のパイロット弁体３８に当接する。ソレノイドＳｏｌの励磁時には、吸引される可動鉄心３３を介してパイロット弁体３８に図１中左側へ向かう方向の推力が与えられる。なお、ワッシャ３４を合成樹脂等としておくことで、可動鉄心３３の衝突時における衝撃や音の発生を抑制することができる。

　パイロット弁体３８は、バルブハウジング２２の図１中右端内周に摺接する大径部３８ａと、大径部３８ａの左端から伸びてバルブハウジング２２の透孔２２ｃに対向する円柱状の小径部３８ｂと、を備える。パイロット弁体３８は、小径部３８ｂの図１中左端外周をバルブハウジング２２の内周に設けたパイロット弁座２２ａに離着座させることでパイロット流路４を開閉する平弁である。小径部３８ｂはバルブハウジング２２の内周との間に隙間を有するので、パイロット弁体３８が透孔２２ｃを閉塞することはない。

　パイロット弁体３８における大径部３８ａの左端とバルブハウジング２２のパイロット弁座２２ａの外周側との間には、ばね４０が介装される。ばね４０は、パイロット弁体３８をパイロット弁座２２ａから遠ざけてパイロット流路４の流路面積を最大とする方向に推力を発揮する。

　パイロット弁体３８は、可動鉄心３３を介してばね３６とばね４０とで挟み込まれる。パイロット弁体３８には、ばね４０によってパイロット流路４の流路面積を最大とする方向への推力が作用するとともに、ばね３６によってパイロット流路４の流路面積を減らす方向への推力が可動鉄心３３を介して作用する。

　ソレノイドＳｏｌの巻線２８への通電が無い状態では、ばね４０の推力がばね３６の推力以上であり、可動鉄心３３がワッシャ３４へ当接するまで第一固定鉄心３０内に押し込まれる。これにより、パイロット弁体３８は、パイロット流路４の流路面積が最大となる位置までパイロット弁座２２ａから後退する。ソレノイドＳｏｌの巻線２８へ通電がある状態では、可動鉄心３３が吸引されて、パイロット弁体３８がばね４０の附勢力に抗してパイロット弁座２２ａへ着座する。つまり、ソレノイドＳｏｌへの通電量を調節することで、パイロット弁体３８へ与える推力を調節でき、パイロット弁６の開弁圧を制御することができる。

　パイロット弁６は、パイロット弁座２２ａと、パイロット弁座２２ａに離着座するパイロット弁体３８と、パイロット弁体３８を挟持するばね３６、４０と、で構成される。パイロット弁６は、パイロット流路４の背圧室Ｐが接続する接続点である貫通孔２１ｄと中空部２１ｃとの交わる箇所よりも下流に設けられる。

　ばね４０とばね３６とは、直列に配置されるので、ばね力調整螺子３７でばね３６の支承位置を調節すると、ばね３６の圧縮された状態における長さである圧縮長さを変更できるだけでなく、ばね４０の圧縮長さも調節することができる。つまり、ばね３６、４０がパイロット弁体３８に付加する初期荷重を調節することができる。初期荷重を調節することで、ソレノイドＳｏｌへの供給電流量に対するパイロット弁６の開弁圧を調整することができる。初期荷重の調節は、ばね３６の支承位置を軸方向に調節できる構成であれば、ばね力調整螺子３７以外の構成を採用してもよい。

　ソレノイドＳｏｌにおける第二固定鉄心３１は、ソレノイドボビン２９より図１中左方へ突出している。第二固定鉄心３１の左端外周には、スペーサ３５が嵌合される。スペーサ３５は、筒状であって右端内周にフランジ３５ａを備える。フランジ３５ａの内周は、第二固定鉄心３１の外周に嵌合される。スペーサ３５は、外筒１８に設けた筒１８ｂの内周にも嵌合される。スペーサ３５と筒１８ｂとの間は、スペーサ３５の外周に装着したシールリング４１によってシールされる。

　フェール弁２６は、バルブハウジング２２の摺接部２２ｄの外周に摺動自在に装着されるフェール弁体４２と、フェール弁体４２とスペーサ３５のフランジ３５ａとの間に介装されるばね４３と、を備える。

　フェール弁体４２は筒状であって、外周側に設けた鍔４２ａと、バルブハウジング２２のフランジ２２ｂの図１中右端面に対向する環状突起４２ｂと、フェール弁体４２の内周と外周とを連通するオリフィス通路４２ｃと、図１中右端から開口してオリフィス通路４２ｃへ通じる通孔４２ｄと、を備える。鍔４２ａとスペーサ３５のフランジ３５ａとの間にはばね４３が介装され、フェール弁体４２はばね４３によってバルブハウジング２２のフランジ２２ｂ側へ向けて常に推力が与えられる。

　フェール弁体４２の右端は、第二固定鉄心３１の左端に対向しており、磁路が、第二固定鉄心３１、フェール弁体４２、バルブハウジング２２、筒１８ｂ及びケース２５によって形成される。上述のように、巻線２８が励磁されると、フェール弁体４２が第二固定鉄心３１に吸引され、フェール弁体４２には図１中右側へ向かう推力が作用する。ソレノイドＳｏｌへの供給電流が所定値Ｉ１を超えると、ソレノイドＳｏｌによってフェール弁体４２に作用する推力がばね４３の推力を超える。これにより、フェール弁体４２が第二固定鉄心３１に当接してパイロット流路４が最大開放される。

　ソレノイドＳｏｌへの供給電流が所定値Ｉ１以下である場合、ソレノイドＳｏｌによってフェール弁体４２に作用する推力がばね４３の推力を下回る。これにより、フェール弁体４２は環状突起４２ｂをバルブハウジング２２のフランジ２２ｂへ当接させるフェールポジションに移動し、パイロット流路４の流路面積が制限される。フェールポジションでは、フェール弁体４２のオリフィス通路４２ｃがパイロット流路４に対向し、オリフィス通路４２ｃのみを介してパイロット流路４が連通する。よって、パイロット流路４の流路面積は、オリフィス通路４２ｃの流路面積に制限される。

　したがって、ソレノイドＳｏｌへの供給電流が所定値Ｉ１を超えると、フェール弁２６は、パイロット流路４を開放する開放ポジションに移動し、ソレノイドＳｏｌへの供給電流が所定値Ｉ１以下である場合には、フェール弁２６は、パイロット流路４がオリフィス通路４２ｃのみを介して連通するフェールポジションに移動する。

　なお、フェール弁体４２が第二固定鉄心３１に密着しても、通孔４２ｄが第二固定鉄心３１の端部によって閉塞されず、連通状態を保つ。また、フェール弁体４２が第二固定鉄心３１に密着しても、可動鉄心３３が収容される空間は閉塞されない。これにより、パイロット弁体３８がロックされて移動不能となることはない。

　図４に示すように、ソレノイドＳｏｌへ電流供給を行うことが可能な正常作動時には、ソレノイドＳｏｌへ所定値Ｉ１を超える電流値Ｉ２から電流値Ｉ３の範囲で電流が供給され、フェール時にはソレノイドＳｏｌへの電流供給が停止される。ソレノイドＳｏｌへ電流値Ｉ２から電流値Ｉ３の電流を供給する場合、パイロット弁６のパイロット弁体３８はソレノイドＳｏｌの推力とばね３６の附勢力とによってばね４０の附勢力に抗してパイロット弁座２２ａに押しつけられる。

　パイロット流路４の上流側の圧力がパイロット弁体３８に作用して、パイロット弁体３８をパイロット弁座２２ａから離座させる力とばね４０の附勢力との合力が、ソレノイドＳｏｌの推力とばね３６の附勢力との合力を上回ると、パイロット弁６が開弁してパイロット流路４が開放される。つまり、パイロット流路４の上流側の圧力が開弁圧に達すると、パイロット弁６が開弁してパイロット流路４が開放される。

　このように、ソレノイドＳｏｌへ所定値Ｉ１を超える電流値Ｉ２から電流値Ｉ３の範囲で電流を供給する場合、電流量の大小でソレノイドＳｏｌの推力を調節することで、パイロット弁６の開弁圧を調節することができる。パイロット弁６が開弁すると、パイロット流路４のパイロット弁６の上流側の圧力は、パイロット弁６の開弁圧に等しくなり、背圧室Ｐの圧力も当該開弁圧に制御される。

　以上のように、ソレノイドバルブＶが正常動作する場合、ソレノイドＳｏｌには、所定値Ｉ１を超える電流値の範囲となるＩ２からＩ３の範囲で電流が供給される。これにより、パイロット弁６は開弁圧が制御される一方、フェール弁２６はパイロット流路４を開放した状態に保持される。

　これに対して、フェール時は、通電不能である場合は当然のこととして、ソレノイドＳｏｌへ通電可能であっても電流供給を行わない。また、正常作動時の電流値の上限であるＩ３は、ソレノイドＳｏｌの定格によって規定される。さらに、正常作動時の電流値の下限は、フェール弁２６がフェールポジションへ切換わる所定値Ｉ１ではなく所定値Ｉ１より大きい電流値Ｉ２に設定される。これは、電源電圧の変動やノイズによるソレノイドＳｏｌへの供給電流の変動や電流不足等により、正常作動させたい場合にフェール弁２６がフェールポジションに切換わってしまうことを防止するためである。したがって、所定値Ｉ１と正常作動時の下限の電流値Ｉ２との間には、誤動作を防止できる程度のマージンが設けられる。

　次に、ソレノイドバルブＶの作動について説明する。

　ソレノイドバルブＶが正常動作する場合、ソレノイドＳｏｌに、電流値Ｉ２から電流値Ｉ３の範囲で電流が供給され、パイロット弁６の開弁圧が調節される。これにより、パイロット流路４におけるオリフィス５とパイロット弁６との間の圧力が、連絡流路Ｐｒを介して背圧室Ｐに導かれる。

　このように、パイロット弁６の開弁圧を調節することで背圧室Ｐの内部圧力を調節して、リーフバルブ３の背面に作用する圧力を調節することができる。よって、主弁Ｍの主流路１を開放する開弁圧をコントロールすることができる。

　すなわち、ソレノイドＳｏｌに供給する電流量によってリーフバルブ３と弁座２とから成る主弁Ｍにおける開弁圧が調節される。緩衝器Ｄの伸長時には、ロッド側室１３内の圧力を主弁Ｍの開弁圧に制御し、緩衝器Ｄの圧縮時にはシリンダ１０内の圧力を主弁Ｍの開弁圧に制御することができる。

　ソレノイドＳｏｌへの供給電流が電流値Ｉ２である場合、パイロット弁６における開弁圧が最小となって主弁Ｍにおける開弁圧も最小となる。このとき、緩衝器Ｄは、最小のソフトな減衰力を発生する。反対に、ソレノイドＳｏｌへの供給電流が電流値Ｉ３である場合、パイロット弁６における開弁圧が最大となって主弁Ｍにおける開弁圧が最大となる。このとき、緩衝器Ｄは、最大のハードな減衰力を発生する。これにより、ソレノイドＳｏｌへの電流供給量を変更することで、緩衝器Ｄの減衰力をソフトからハードの間で無段階に調節することができる。

　ソレノイドバルブＶでは、主弁Ｍの開弁時期とパイロット弁６の開弁時期との間に時間差を設けており、主弁Ｍの開弁時期がパイロット弁６の開弁時期よりも遅くなるように設定される。つまり、パイロット弁６が開弁圧に達する際のロッド側室１３の圧力では主弁Ｍは開弁しない。主弁Ｍの開弁圧は、パイロット弁６が開弁するのに必要なロッド側室１３の圧力を超える圧力となるように設定される。

　リーフバルブ３の背面側受圧面積Ａｈは、正面側受圧面積Ａｓよりも大きくなるように設定され、その比Ａｓ：Ａｈ＝１：１．５に設定される。つまり、背面側受圧面積Ａｈは、正面側受圧面積Ａｓの１．５倍の大きさに設定されている。これにより、ロッド側室１３の圧力を受けてパイロット流路４の上流側の圧力がパイロット弁６の開弁圧に達しても、その時のロッド側室１３内の圧力は主弁Ｍの開弁圧に到達せず、主弁Ｍは開かない。

　なお、正面側受圧面積Ａｓと背面側受圧面積Ａｈとの比率はＡｓ：Ａｈ＝１：１．５に限らない。ロッド側室１３の圧力を受けてパイロット流路４の上流側の圧力がパイロット弁６の開弁圧に達した際に、その時のロッド側室１３内の圧力が主弁Ｍの開弁圧に到達しないように設定するのであれば、その他の比率であってもよい。上記条件を満たすことで、主弁Ｍの開弁時期とパイロット弁６の開弁時期とに時間差を設けて、主弁Ｍの開弁時期がパイロット弁６の開弁時期よりも遅くなるように設定することができる。その他、主スプール２３を附勢するばね２７の附勢力を変えることで、上記条件を満足する正面側受圧面積Ａｓと背面側受圧面積Ａｈとの関係を変更することができる。

　このように、ソレノイドバルブＶでは、パイロット弁６が開弁する際に、主弁Ｍが開弁しないため、パイロット弁６の開弁に応答遅れが生じても、主弁Ｍの開弁に影響を与えることを抑制することができ、緩衝器Ｄが発生する減衰力の急変を防止することができる。

　このようなソレノイドバルブＶを緩衝器Ｄに使用すると、車体の振動や異音の発生を抑制できるので、車両搭乗者に不快感を与えず、車両における乗り心地を向上させることができる。

　さらに、リーフバルブ３が離着座する弁座２の接触面である図１中右端面は、粗面となるように形成される。これにより、リーフバルブ３の弁座２への貼り付きを防止して、リーフバルブ３を開きやすくすることができる。よって、主弁Ｍの開き遅れを緩和して、緩衝器Ｄの減衰力の急変をより一層緩和することができる。

　さらに、ソレノイドバルブＶでは、ソレノイドＳｏｌへの供給電流に応じた推力をパイロット弁６に与えることで背圧室Ｐの内部圧力を制御して、主弁Ｍにおける開弁圧を調節することができる。これにより、パイロット流路４を流れる流量に依存することなく背圧室Ｐの内部圧力を所望の値に調節でき、緩衝器Ｄの伸縮速度が低速域にある場合でも、ソレノイドＳｏｌへの供給電流に対して減衰力をほぼ線形に変化させることができ、制御性を向上させることができる。また、ソレノイドＳｏｌへの供給電流に応じた推力をパイロット弁６に与えることで、リーフバルブ３の背面に作用する背圧室Ｐの内部圧力を制御するので、減衰力のばらつきを小さくすることができる。

　フェール時には、ソレノイドＳｏｌに通電されないため、パイロット弁６はパイロット流路４を開放し、フェール弁２６はパイロット流路４における流路面積をオリフィス通路４２ｃにおける流路面積にまで制限する。

　この状態において、緩衝器Ｄが伸縮作動すると、背圧室Ｐの内部圧力は、オリフィス５及びオリフィス通路４２ｃの抵抗によって規定される。これにより、フェール時における緩衝器Ｄの伸縮速度に対する背圧室Ｐの内部圧力の特性を予め設定することができ、主弁Ｍの開弁圧を任意に設定することができる。

　正常作動時には主弁Ｍの開弁圧を調節して緩衝器Ｄの減衰力を調節するにあたり、フェール弁２６を開放ポジションとしてパイロット弁６のみを機能させるので、フェール弁２６の影響を排除し、独立してパイロット弁６の開弁圧を調節することができる。また、フェール時にはパイロット弁６でパイロット流路４を制限することなくフェール弁２６のみによって流路面積を制限する。

　それゆえ、公差等による製品毎のバラツキを補正するために、パイロット弁６のパイロット弁体３８に推力を与えているばね３６、４０の初期荷重を調節しても、フェール弁２６には影響がない。よって、フェール時の減衰力に影響を与えないので、フェール時と正常作動時における製品のバラツキを無くすことができる。

　さらに、ソレノイドバルブＶにおいて、主弁Ｍにおける主弁体は薄いリーフバルブ３であるため、ソレノイドバルブＶが軸方向に大型化することを防止できる。なお、主弁体はリーフバルブに限定されることなく、主弁体の背面に作用する背圧室Ｐの内部圧力で開弁圧を調節できるのであれば、スプールやポペットといった他の形式の弁体を採用してもよい。

　さらに、フェール弁２６は、フェールポジションに切り換わるとパイロット流路４に対向してパイロット流路４を制限するオリフィス通路４２ｃを備えるので、パイロット流路４に別途オリフィスを備えたサブ流路を並列させる必要がなく、ソレノイドバルブＶの構造を簡素化することができる。

　なお、オリフィス通路４２ｃを設ける代わりに、パイロット流路４に並列するようオリフィスを備えたサブ流路を設けておいて、フェール時にパイロット流路４を完全にフェール弁２６で遮断してサブ流路のみを機能させる構成を採用してもよい。

　また、フェール弁２６でパイロット流路４の流路面積を制限する際に、オリフィス通路４２ｃの代わりに、チョークやその他の弁で抵抗を制限してもよい。

　さらに、フェール弁２６は省略することも可能である。また、ソレノイドＳｏｌは、パイロット弁６を駆動することができればよいので、上述した形状、構造及び磁路に限定されるものではない。

　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つを示したに過ぎず、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。

　本願は、２０１３年２月１５日に日本国特許庁に出願された特願２０１３－０２７３９４に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

　ソレノイドバルブであって、
　主流路の途中に設けた弁座と、前記弁座に離着座して前記主流路を開閉する主弁体と、を有する主弁と、
　前記主流路から分岐されるパイロット流路と、
　前記パイロット流路の途中に設けたオリフィスと、
　前記パイロット流路の前記オリフィスよりも下流に接続され内部圧力によって前記主弁体を閉じる方向に附勢する背圧室と、
　前記パイロット流路の前記背圧室への接続点よりも下流に配置され前記背圧室内の圧力を制御するパイロット弁と、
　前記パイロット弁の開弁圧を調節するソレノイドと、
を備え、
　前記主弁の開弁時期が前記パイロット弁の開弁時期より遅くなるように、前記主弁の開弁時期と前記パイロット弁の開弁時期との間に時間差を設けた、
ソレノイドバルブ。
　請求項１に記載のソレノイドバルブであって、
　前記主弁の開弁時期と前記パイロット弁の開弁時期との時間差は、前記主弁体が前記主流路の上流の圧力を受ける正面側受圧面積と前記主弁体が前記背圧室の内部圧力を受ける背面側受圧面積との比によって設定される、
ソレノイドバルブ。
　請求項２に記載のソレノイドバルブであって、
　前記弁座は環状であり、
　前記主弁体は環状のリーフバルブであり、
　前記背圧室は、筒状であって前記リーフバルブの背面側に設けられ前記リーフバルブの背面に当接する主スプールによって画成され、
　前記正面側受圧面積は、前記弁座のシート径により設定され、
　前記背面側受圧面積は、前記主スプールの内径により設定される、
ソレノイドバルブ。
　請求項１に記載のソレノイドバルブであって、
　前記弁座の前記主弁体が着座する接触面は、粗面となるように形成される、
ソレノイドバルブ。