| 【発明の名称】 |
ソレノイドバルブ |
| 【発明者】 |
【氏名】比嘉 栄二
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| 【要約】 |
【課題】応答性の向上を図ると共に制御特性の安定化を図ったソレノイドバルブを提供する。
【解決手段】流体収納可能領域Ｒ１内の流体を受けるための流体受け部としての領域Ｒ２を形成して、エア溜りとして機能させており、この領域Ｒ２は、シム８を嵌合させるために貫通孔の一部に形成する大径４１ａ部分を軸方向に延長させることで、その容積を設定することができ、領域Ｒ２の容積を、流体収納可能領域Ｒ１の容積の略２倍に設定している。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】励磁手段が励磁状態の時にセンターポストに吸引されるプランジャと、励磁手段が非励磁状態の時に前記プランジャをセンターポストから離間させる方向に付勢する付勢手段と、前記センターポストに設けられた貫通孔内に往復動自在に配置されると共に、一端側が前記プランジャに固定されて、他端側でバルブの開閉を行うバルブ開閉手段が設けられたロッドと、を備えたソレノイドバルブにおいて、前記センターポストに設けられた貫通孔とロッドとの間にプランジャ側の流体を受ける流体受け部を設けると共に、該流体受け部の容積は、前記プランジャがセンターポストから最も離間した際の、プランジャとセンターポストとの間の流体収納可能容積の少なくとも同容積を備えることを特徴とするソレノイドバルブ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば各種油、空圧機器等に用いられるソレノイドバルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５を参照して従来技術に係るソレノイドバルブについて説明する。図５は従来技術に係るソレノイドバルブの概略構成一部破断断面図である。
【０００３】図に示したソレノイドバルブ１００は、いわゆるスプール弁タイプのソレノイドバルブである。
【０００４】図中、１０１は通電されることにより励磁するコイルであり、１０２はコイル１０１の励磁によりセンターポスト１０３に吸引されるプランジャである。
【０００５】また、１０４はロッドであり、センターポスト１０３の軸心を通るように形成された貫通孔に配置されて、一端がプランジャ１０２に固定されており、プランジャ１０２と共に、往復動することで、バルブ部１０５のバルブ（ポート）の開閉を行なわせるものである。
【０００６】なお、より具体的には、ロッド１０４の他端側に設けられたスプール１０６がポートの開閉を行なう。
【０００７】１０７は、コイル１０１が非励磁状態の際にスプール１０６およびロッド１０４を介してプランジャ１０２をセンターポスト１０３から離間する方向に移動させるためのスプリングである。
【０００８】以上のような構成により、コイル１０１への通電・非通電のタイミング（例えばディザ信号による電流制御）によって、バルブ部１０５のバルブ開閉タイミングを調整して、流体の流量や圧力を制御するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【００１０】以下、図４を参照して問題点について説明する。図４は図５中Ｃ２部分の拡大図である。
【００１１】図４はコイル１０１の非通電時、すなわち、プランジャ１０２がスプリング１０７の付勢力によって、センターポスト１０３から最も離間した状態にある場合の様子を示している。
【００１２】ここで、プランジャ１０２とセンターポスト１０３との間で形成された領域（流体収納可能領域Ｒ３（図中網線領域））内の流体は、プランジャ１０２がセンターポスト１０３に吸引された場合に、プランジャ１０２に押し出されて、センターポスト１０３の外周壁に形成された溝１０３ａを通ってソレノイドバルブ１００の外に流出される。
【００１３】ところで、コイル１０１を通電状態から非通電状態に移行した場合に、プランジャ１０２をセンターポスト１０３から良好に離間させるために、非磁性体であるシム１０６をプランジャ１０２とセンターポスト１０３との間に介在させている。
【００１４】このシム１０６は、上述したプランジャ１０２に形成した貫通孔の一部を大径にして嵌合させる構成としている。
【００１５】ここで、貫通孔のうち大径にした部分の長さはシム１０６が嵌合される長さよりも長く設定しておき、流体を収納可能な領域（空間領域Ｒ４（図中××領域））を形成させている。
【００１６】なお、シム１０６に溝や切欠き等を設けて流体の流路を確保している。
【００１７】したがって、プランジャ１０２がセンターポスト１０３に吸引された場合には、流体収納可能領域Ｒ３の流体の一部は、空間領域Ｒ４に逃げ込むことも可能に構成されている。
【００１８】しかしながら、作動初期状態においては、上述した流体収納可能領域Ｒ３にはエアーが滞留しており、プランジャ１０２が複数回往復移動しなければ、エアーが完全に抜けきらない。
【００１９】したがって、作動初期状態では、エアーの一部は、溝１０３ａあるいは空間領域Ｒ４に逃げ込むものの、エアーの一部は逃げることができずに、流体収納可能領域Ｒ３にエアーが残ったままプランジャ１０２が動作を続けるため、ダンピング現象（チャタリング）が発生してしまい、安定した制御（油圧制御）が得られなかった。
【００２０】また、このようにエアーが逃げられないことで、応答性にも影響が出てしまい、応答遅れが生じていた。
【００２１】特に、エアーが残ったままの状態がしばらく続いてしまい、制御が安定するまでに長時間要する場合もあった。
【００２２】本発明は上記の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、応答性の向上を図ると共に制御特性の安定化を図ったソレノイドバルブを提供することにある。
【００２３】
【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、励磁手段が励磁状態の時にセンターポストに吸引されるプランジャと、励磁手段が非励磁状態の時に前記プランジャをセンターポストから離間させる方向に付勢する付勢手段と、前記センターポストに設けられた貫通孔内に往復動自在に配置されると共に、一端側が前記プランジャに固定されて、他端側でバルブの開閉を行うバルブ開閉手段が設けられたロッドと、を備えたソレノイドバルブにおいて、前記センターポストに設けられた貫通孔とロッドとの間にプランジャ側の流体を受ける流体受け部を設けると共に、該流体受け部の容積は、前記プランジャがセンターポストから最も離間した際の、プランジャとセンターポストとの間の流体収納可能容積の少なくとも同容積を備えることを特徴とする。
【００２４】したがって、流体受け部を設けたのでプランジャとセンターポストとの間にある流体中にエアーが滞留した状態で、作動を開始させた場合でも、エアーは流体受け部の中に逃げ込むことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２６】まず、図１を参照して、ソレノイドバルブ１の全体の構成等について説明する。
【００２７】図１は本発明の実施の形態に係るソレノイドバルブの概略構成図であり、図１（ａ）はソレノイドバルブ全体の一部破断断面図であり、図１（ｂ）はソレノイドバルブを構成するセンターポストの平面図（図１（ａ）中右から左方向に見た平面図）であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）中ＡＢ断面図である。
【００２８】なお、図１（ａ）中のセンターポストは図１（ｂ）中ＡＣ断面を示している。
【００２９】また、図１（ａ）においては、説明簡単のため、破断部を所々変えた断面図としており、図中Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４部で破断部を変更している。
【００３０】ソレノイドバルブ１は、大別して、ソレノイド部１ａと、バルブ部１ｂとから構成される。
【００３１】ソレノイド部１ａには、ケース１２内に励磁手段としてのコイル２がモールド内に一体成形された状態で配置されている。
【００３２】このコイル２にコネクタ部１０（１０ａは端子）を介して通電すると、磁性体である、プランジャ３，センターポスト４およびプレート９を通るように磁路が形成されて（励磁状態）、固定されたセンターポスト４に対して、可動に設けられたプランジャ３が吸引される。
【００３３】また、センターポスト４には、その軸心を通るように貫通孔４１が形成されており、この貫通孔４１内にロッド５が往復動自在に配置されている。
【００３４】そして、ロッド５の一端側はプランジャ３に固定（図示の例ではプランジャ３に設けた穴部にロッド５を差し込み固定）されており、プランジャ３の移動と共にロッド５は往復動を行う。
【００３５】また、プランジャ３とセンターポスト４との離間性能を良くするために、これらの間に非磁性体であるシム８が設けられている。
【００３６】このシム８は、上述した貫通孔４１の一部を大径４１ａ（図１（ｃ）参照）として、シム８を嵌合している。
【００３７】さらに、センターポスト４のシム８を嵌合した側と反対側には軸受け１１が備えられてロッド５の位置決めを行っている。
【００３８】一方、バルブ部１ｂには、ソレノイドバルブ１の外部と流体の流通を行うポートとして、入力ポートＰ１，コントロールポートＰ２，ドレインポートＰ３，Ｐ４が設けられている。
【００３９】そして、上述したロッド５の他端側（バルブ部１ｂ）には、バルブ開閉手段を構成するスプール６が固定されており、ロッド５の往復動に伴って往復移動する。
【００４０】すなわち、コイル２に通電して励磁状態とすると、プランジャ３がセンターポスト４に吸引されて、図１（ａ）中左側に移動して、ロッド５を介してスプール６も左側に移動し、入力ポートＰ１とコントロールポートＰ２の流路を連通（開放）し、かつドレインポートＰ３を閉じた状態とし、また、コイル２へ非通電として非励磁状態とすると、付勢手段であるスプリング７の付勢力によりスプール６は図中右側に移動し、入力ポートＰ１を閉じ、かつコントロールポートＰ２とドレインポートＰ３の流路を連通（開放）した状態とする。
【００４１】なお、非励磁状態とした場合には、スプリング７の付勢力によりスプール６が図中右側に移動するのに伴い、ロッド５を介してプランジャ３もセンターポスト４から離間する。
【００４２】以上のように構成されたソレノイドバルブ１においては、コイル２への通電・非通電のタイミングを制御（例えばディザ信号による電流制御）することによって、各ポートの開閉タイミングを制御することで、流体の流量や圧力を制御（コントロールポートＰ２に出力する油圧制御）するものである。
【００４３】また、図中Ｏ１〜Ｏ５は各部で流体の漏れを防止するＯリングである。
【００４４】また、図中Ｓで示した部分は段差部を示しており、すなわち、スプール６を構成するランド６ａとランド６ｂの径の差異に対応して、内壁の径を異ならせるために段差が設けられている。
【００４５】以下、図２を参照して、ランド６ａとランド６ｂの径に差異を設けた理由を簡単に説明する。
【００４６】図２はスプールと各ポート等の関係を模式化した模式図である。
【００４７】ある電流を流した時のソレノイド推力（ＦK ）に対して、釣合式ＦK ＝ＰS （油圧力）＋ＦS （スプリング力）が成立する。
【００４８】この時、スプール６は２次圧Ｐ2 （Ａポート（図１におけるコントロールポートＰ２に相当）の圧力）を確保すべくＰポート（図１における入力ポートＰ１に相当）を開き、バランスする。
【００４９】なお、スプール６はソレノイドがディザ制御により作動しているため、微振動している。
【００５０】ここで、スプール６に作用する軸方向の力（油圧力）は、ランド６ａの径（Ａ）とランド６ｂの径（Ｂ）との差により決定され、以下の式で表される。
【００５１】ＰS ＝［（Ｂ2 −Ａ2 ）×π／４］×Ｐ2以上の理由からスプール６を構成するランド６ａとランド６ｂの径に差異を設けている（径が等しいと上式よりＰS ＝０となってしまう）。
【００５２】次に、本実施の形態の特徴である、作動初期状態における残留エアーによる悪影響を防止する構成等について、特に、図３を参照して説明する。
【００５３】図３は図１中Ｃ１部の拡大図である。
【００５４】図３はコイル２の非通電時、すなわち、プランジャ３がスプリング７の付勢力によって、センターポスト４から最も離間した状態にある場合の様子を示している。
【００５５】ここで、プランジャ３とセンターポスト４との間で形成された領域（流体収納可能領域Ｒ１（図中網線領域））内の流体は、プランジャ３がセンターポスト４に吸引された場合に、プランジャ３に押し出されて、センターポスト４の外周壁に形成された溝４２（図１（ｂ），（ｃ）参照）を通って、ドレインポートＰ３４を介してソレノイドバルブ１の外に流出される（図１（ａ）中矢印Ｙ方向に流出される）。
【００５６】ここで、本実施の形態においては、流体収納可能領域Ｒ１内の流体を受けるための流体受け部としての領域Ｒ２（図中××領域）を形成して、エア溜りとして機能させている。
【００５７】この領域Ｒ２は、シム８を嵌合させるために貫通孔４１の一部に形成する大径４１ａ部分を軸方向に延長させることで、その容積を設定することができ、本形態例においては、領域Ｒ２の容積は、流体収納可能領域Ｒ１の容積の略２倍に設定している。
【００５８】なお、シム８に溝や切欠き等を設けて流体の流路を確保している。
【００５９】以上のように構成したことによって、流体収納可能領域Ｒ１内にエアーが滞留した状態で作動を開始して、プランジャ３がセンターポスト４に吸引された場合に、溝４２から逃げられなかったエアーについても、領域Ｒ２の容積が流体収納可能領域Ｒ１の容積に比べて十分に大きいことで、エアーは領域Ｒ２に逃げ込むことができ、流体収納可能領域Ｒ１にエアーが残ったままの状態でプランジャ３が動作し続けることを防止でき、立ち上げ時の応答性を向上させると共に、ダンピング現象（チャタリング）の発生を防止して、安定した制御（油圧制御）を得ることが可能となる。
【００６０】なお、上述の説明では、領域Ｒ２の容積を、流体収納可能領域Ｒ１の容積の略２倍に設定した場合について説明したが、理論上では、領域Ｒ２の容積は少なくとも流体収納可能領域Ｒ１の容積と同じだけあれば良いことになる。
【００６１】ただし、実際には、この領域Ｒ２の容積の設定に関して、センターポスト４の長さ寸法・径寸法、ロッド５の径寸法を考慮し、流体中のエアーの状態に合わせて、流体受け部の容積（領域Ｒ２の容積）の設定を最適なものとすることによって、効率良くエアーを逃がすことができる。
【００６２】その一例として、上述のように、流体収納可能領域Ｒ１の容積の略２倍に設定して実施した結果、充分な効果が得られた。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、プランジャとセンターポストとの間にある流体中にエアーが滞留した状態で作動を開始させた場合でも、エアーが滞留したままの状態でプランジャを動作し続けることを防止でき、応答性を向上させると共に制御特性を安定化させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４３８５
【氏名又は名称】エヌオーケー株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１０月１４日（１９９８．１０．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８５００６
【弁理士】
【氏名又は名称】世良 和信 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１２０９１１（Ｐ２０００−１２０９１１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３０７９１２ |
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