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ソレノイドバルブ - エヌオーケー株式会社
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発明の名称 ソレノイドバルブ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−165344(P2001−165344A)
公開日 平成13年6月22日(2001.6.22)
出願番号 特願平11−351969
出願日 平成11年12月10日(1999.12.10)
代理人 【識別番号】100085006
【弁理士】
【氏名又は名称】世良 和信 (外1名)
【テーマコード(参考)】
3H106
【Fターム(参考)】
3H106 DA03 DA23 DB02 DB12 DB23 DB32 DC09 DC18 DD09 DD10 EE24 KK02 KK17 
発明者 村田 直樹 / 上村 訓右 / 新田 幹夫 / 東堂園 英樹 / 平田 一朗 / 渡辺 孝樹
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】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往復動自在に配置された磁性体製の可動部材と、該可動部材と対向して同軸上に設けられる磁性体製の固定部材と、該固定部材の内側で軸方向に貫通形成される貫通孔と、該貫通孔内で往復動自在に配置されて前記可動部材に作動連結されたロッドと、該ロッドと連動する弁体を有する弁装置と、を備えたソレノイドバルブにおいて、前記ロッドと前記弁体との間に球状部材を備え、該球状部材と当接する前記弁体の当接部を、前記弁体の移動方向に対し垂直な平面に設けたことを特徴とするソレノイドバルブ。
【請求項2】前記球状部材と当接する前記ロッド先端に凹みを設け、前記球状部材と当接した際に前記ロッドを調芯させることを特徴とする請求項1に記載のソレノイドバルブ。
【請求項3】前記球状部材は、前記ロッド及び前記弁体がガイドされるガイド部材に保持されたことを特徴とする請求項2に記載のソレノイドバルブ。
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、自動車等の制御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】従来、この種のソレノイドバルブとしては、例えば図4に示すようなものがある。図4において、ソレノイドバルブ101は、ソレノイド101Aに弁装置としてのスプールバルブ101Bが一体的に設けられた構成である。
【0003】ソレノイド101Aは、内部中空のソレノイド本体102と、そのソレノイド本体102の中空内部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103と、プランジャ103に対向して同軸上に設けられる磁性体製の固定部材としてのセンタポスト104と、プランジャ103に作動連結されてセンタポスト104の内側に貫通形成された貫通孔105に往復動自在に挿入されるロッド106と、を備えている。
【0004】一方、スプールバルブ101Bは、円筒状のバルブスリーブ112と、バルブスリーブ112の円筒内部に装填されて軸方向に移動可能とされた弁体としてのスプール113と、スプール113をソレノイド101A側へ押圧するスプリング114と、ソレノイド101Aと反対側の端部(図において左側)に開口して制御流体が流入する流入路115と、バルブスリーブ112の側壁面部に設けられた第1、第2流路116,117と、を備えている。
【0005】このソレノイドバルブ101はソレノイド101Aが非励磁の時はスプリング114の付勢力でスプール113をソレノイド101A側へ押圧し、さらにスプール113に先端を当接させたロッド106を介してプランジャ103をセンタポスト104から離間させている。この状態ではスプール113によって流入路115と第1流路116が連通されている。
【0006】そして、ソレノイド101Aを励磁してプランジャ103をセンタポスト104に吸引することによって、プランジャ104に作動連結されたロッド106の推力によってスプール113をスプリング114の付勢力に抗して流入路115側に押し付け、ソレノイド101Aの通電量を変えることによって流入路115と第1流路116の連通を遮断し、第1、第2流路116,117を連通するように開度を調整していた。
【0007】このプランジャ103の磁気吸引力とスプリング114の付勢力は、図5に示すようにスプール113のロッド当接面113aとロッド106の先端の当接面106aとの面同士を当接させて力の伝達を図っていた。また、ロッド106のずれを防止するため、ロッド106はセンタポスト104に設けられた軸受け104aによって支持されていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、軸受け104aとロッド106の間には隙間があるため、図6に示すようにロッド106が傾くと(角度α)、スプール113とロッド106の当接部分がスプール113の当接面113aに対して軸中心からずれてしまう。
【0009】そのため、図7に示すように、プランジャ103の磁気吸引力により発生したロッド106の推力Fは、スプール113の軸方向移動に用いられる軸方向荷重(ロッド軸方向荷重Ff)とスプール113を傾けようとするモーメント(ロッド垂直方向荷重Fs)に分散される。この時に発生するモーメントがスプール113に伝わりスプール113の摺動抵抗が増大し、制御圧力のヒステリシスも増大するという問題があった。
【0010】本発明は上記従来技術の問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、弁体の摺動抵抗を低減させ、制御圧力のヒステリシスを減少させた高い制御性能を得るソレノイドバルブを提供することにある。
【0011】
【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、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往復動自在に配置された磁性体製の可動部材と、該可動部材と対向して同軸上に設けられる磁性体製の固定部材と、該固定部材の内側で軸方向に貫通形成される貫通孔と、該貫通孔内で往復動自在に配置されて前記可動部材に作動連結されたロッドと、該ロッドと連動する弁体を有する弁装置と、を備えたソレノイドバルブにおいて、前記ロッドと前記弁体との間に球状部材を備え、該球状部材と当接する前記弁体の当接部を、前記弁体の移動方向に対し垂直な平面に設けたことを特徴とする。
【0012】したがって、弁体の当接部の平面に対し垂直(つまり移動方向)に荷重が伝わるため、弁体の摺動抵抗を小さく抑えることができ、制御圧のヒステリシスを減少させることができる。
【0013】前記球状部材と当接する前記ロッド先端に凹みを設け、前記球状部材と当接した際に前記ロッドを調芯させることが好ましい。
【0014】これにより、ロッドが球状部材と当接した際にロッドを調芯させることができ、球状部材がロッドの軸受けとなりロッドを規制することができる。また、球状部材にロッド垂直方向荷重が伝わり摺動抵抗が発生するが、球状部材の表面粗さは非常に高精度であるので、ヒステリシスを発生させるほどの摺動抵抗ではなくスムーズな摺動が可能となる。
【0015】前記球状部材は、前記ロッド及び前記弁体がガイドされるガイド部材に保持されたことが好ましい。
【0016】これにより、ロッドの傾きによらず、ロッド垂直方向荷重が伝わった球状部材はガイド部材に摺動してロッドと弁体との間に介される。
【0017】
【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限りは、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。
【0018】図1は、本発明の実施の形態に係るソレノイドバルブ1を説明する断面構成説明図である。ソレノイドバルブ1の概略構成としては、図において左側より、弁装置としてのスプールバルブ1Bとソレノイド1Aとから構成されている。
【0019】ここでは、一例として弁装置がスプールバルブである場合について説明するが、その他の弁装置であってもよく、これに限定されるものではない。
【0020】ソレノイド1Aは、内部中空のソレノイド本体2と、そのソレノイド本体2の中空内部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に対向して同軸上に設けられる磁性体製の固定部材としてのセンタポスト4と、プランジャ3に作動連結されてセンタポスト4の内側に貫通形成された貫通孔5に往復動自在に挿入されるロッド6と、を備えている。
【0021】ソレノイド本体2は、樹脂製のボビン7と、このボビン7に絶縁被覆した一本の導線を巻いて形成されたコイル8と、を備えており、コイル8に電流を流すと起磁力が発生する。
【0022】ボビン7のスプールバルブ1B側半部にセンタポスト4が嵌着され、残りの半部にプランジャ3が往復動可能に配置されたプランジャ室9が設けられている。
【0023】また、コイル8外周はケース10で覆われており、プランジャ3とセンタポスト4と共に磁束回路を形成している。
【0024】ロッド6は、プランジャ3に作動連結されてセンタポスト4の貫通孔5内でスプールバルブ1B側先端を略円錐形状に凹ませており、その先端に球状部材としての鋼球11を有している。
【0025】この鋼球11によりロッド6が鋼球11と接触する際、ロッド6先端の鋼球11接触位置は鋼球中心に調芯される。なお、ロッド6のスプールバルブ1B側先端の凹み形状は略円錐形状に限られず、例えば多角錐形状、半球形状等ロッド6先端を鋼球中心に調芯する形状であればよい。
【0026】また、鋼球11はセンタポスト4の貫通孔5内幅にある程度の隙間をもつ径に設けられて、ガイド部材としての貫通孔5内に保持されている。この鋼球11の径はロッド6の径よりも大きく設けられている。また、鋼球11の表面粗さは非常に高精度となっている。
【0027】一方、スプールバルブ1Bは、円筒状のバルブスリーブ12と、バルブスリーブ12の内筒内部に装填されて軸方向に移動可能とされた弁体としてのスプール13と、スプール13をソレノイド1A側へ押圧するスプリング14と、ソレノイド1Aと反対側の端部(図において左側)に開口して制御流体が流入する流入路15と、バルブスリーブ2の側壁面部に設けられた第1、第2流路16,17と、を備えている。
【0028】流入路15はバルブスリーブ12に設けられており、流入路15にはスプール13を内筒内部に保持するための環状の保持リング18が固定されている。
【0029】バルブスリーブ12のソレノイド1A側には、ソレノイド1Aのケース10が嵌合固定されて一体化されている。
【0030】また、バルブスリーブ12の側壁面部には、第1、第2流路16,17を流入路15から所定距離離れて順に備えている。
【0031】スプール13は、内周側の流入路15側から軸方向略中央部が空洞で、外周面に第1、第2流路16,17を連通させる凹部19を設けた略円筒形状を呈する部材である。
【0032】スプール13の軸方向略中央部の空洞はソレノイド1A側に径方向の孔20を有しており、ソレノイド1A内部を流入路15と同圧に保つようにしてある。
【0033】また、スプール13は、スプリング14によりソレノイド1A側へ付勢された構成となっている。そして、スプール13のソレノイド1A側先端の端部は軸方向と垂直な平面からなる当接面13aとなっており、この当接面13aがソレノイド1Aのセンタポスト4の貫通孔5内で鋼球11と当接している。
【0034】このソレノイドバルブ1はソレノイド1Aが非励磁の時はスプリング14の付勢力でスプール13をソレノイド1A側へ押圧し、さらにスプール13に先端を当接させた鋼球11とロッド6を介してプランジャ3をセンタポスト4から離間させている。この状態ではスプール13によって流入路15と第1流路16が連通されている。
【0035】そして、ソレノイド1Aを励磁してプランジャ3をセンタポスト4に吸引することによって、プランジャ3に作動連結されたロッド6の推力によって鋼球11を介してスプール13をスプリング14の付勢力に抗して流入路15側に押し付け、ソレノイド1Aの通電量を変えることによって流入路15と第1流路16の連通を遮断し、第1、第2流路16,17を連通するように開度を調整している。
【0036】このソレノイドバルブ1では、図2に拡大して示すように、スプール13とロッド6との間に鋼球11が挟まれた構成となっている。この鋼球11によりロッド6が調芯されるので、従来の様なロッド6の軸受けは必要がなくなり、鋼球11がロッド6の軸受けとなっている。
【0037】また、スプール13及びロッド6と鋼球11は共にセンタポスト4の貫通孔5にガイドされるようになっている。
【0038】このように本実施の形態では、貫通孔5を有するセンタポスト4をガイド部材としてスプール13及びロッド6と鋼球11をガイドしているが、その他の部材からなるガイド部材であってもよい。
【0039】さらに、スプール13の鋼球11との当接面13aは軸方向と垂直な平面となっている。このため、鋼球11から加わる荷重は鋼球11接触部の法線上、即ちスプール13の当接面13aの平面に対し垂直(つまり軸方向)に荷重が伝わるようになっている。
【0040】なお、スプール13の鋼球11との当接する端部が当接面13aのように端面で形成されていなくても、当接部のみが軸方向と垂直な平面となっていればよい。
【0041】以上の構成のため、図3に示すようにロッド6に傾きが発生しても従来のようにスプール13を傾けようとするモーメントが発生せず、スプール13の当接面13aの平面に対し垂直(つまり軸方向)に荷重が伝わる(図7のロッド軸方向荷重Ffのみが伝わる)ため、スプール13の摺動抵抗を小さく抑えることができ、制御圧のヒステリシスを減少させることができる。
【0042】ここで、鋼球11の径がロッド6の径よりも大きく、ロッド6のスプールバルブ1B側先端は貫通孔5に当接せずロッド6が鋼球11によって姿勢を保持するので、鋼球11には図7に示すロッド垂直方向荷重Fsが伝わり、センタポスト4の貫通孔5内周面との摺動抵抗が発生するが、鋼球11の表面粗さは非常に高精度であるので、ヒステリシスを発生させるほどの摺動抵抗ではない。
【0043】また、鋼球11は、ロッド6及びスプール13がガイドされるセンタポスト4の貫通孔5に保持されているので、ロッド6の傾きによらず、ロッド垂直方向荷重Fsが伝わった鋼球11はセンタポスト4の貫通孔5に摺動してロッド6とスプール13の間に介される。
【0044】なお、本実施の形態では、鋼球11をロッド6と別体構成としてあり、鋼球11によってロッド6先端の調芯を行なっていたが、例えば溶接等で鋼球11をロッド6と一体構成としてあってもよい。
【0045】また、本実施の形態では、球状部材として鋼球11を例に挙げて説明したが、球状部材は剛性を有してロッド6とスプール13の間に備えられるものであればよい。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ロッドと弁体との間に球状部材を備え、球状部材と当接する弁体の当接部を、弁体の移動方向に対し垂直な平面に設けたことで、弁体の当接部の平面に対し垂直(つまり移動方向)に荷重が伝わるため、弁体の摺動抵抗を小さく抑えることができ、制御圧のヒステリシスを減少させることができる。
【0047】球状部材と当接するロッド先端に凹みを設け、球状部材と当接した際にロッドを調芯させることで、球状部材がロッドの軸受けとなりロッドを規制することができる。また、球状部材にロッド垂直方向荷重が伝わり摺動抵抗が発生するが、球状部材の表面粗さは非常に高精度であるので、ヒステリシスを発生させるほどの摺動抵抗ではなくスムーズな摺動が可能となる。
【0048】球状部材は、ロッド及び弁体がガイドされるガイド部材に保持されたことで、ロッドの傾きによらず、ロッド垂直方向荷重が伝わった球状部材はガイド部材に摺動してロッドと弁体との間に介される。




 

 


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