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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2001−248753(P2001−248753A)
公開日 平成13年9月14日(2001.9.14)
出願番号 特願2000−60417(P2000−60417)
出願日 平成12年3月1日(2000.3.1)
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)】
3H056
3H106
【Fターム(参考)】
3H056 AA09 BB50 CA02 CB02 CC12 DD03 
3H106 DA05 DA23 DA35 DB02 DB12 DB23 DB32 DC06 DD09 EE07
発明者 工藤 卓也
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】オリフィスの設けられた隔壁と、該隔壁により分離され両端部を各々開口する、開弁時に制御流体を流出可能な流体室及び該流体室に前記オリフィスを介して連通するパイロット室と、を有するスプールをバルブスリーブの内筒部に配置したスプールバルブと、前記バルブスリーブの前記パイロット室が開口した側に配置された弁座と、該弁座を開閉するためにソレノイドにより駆動される弁体と、を有するパイロットバルブと、を備え、前記パイロットバルブにより前記パイロット室の圧力を制御し、前記パイロット室と前記流体室との圧力差により、前記スプールを軸方向に移動制御するソレノイドバルブにおいて、前記バルブスリーブに、前記スプールの前記流体室側のスプールランドに対して排出された制御流体の圧力を付与する圧力付与ポートを設けたことを特徴とするソレノイドバルブ。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば大流量を制御するソレノイドバルブに関し、制御特性を向上させる技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来技術のソレノイドバルブ101を説明する断面構成説明図である。ソレノイドバルブ101の概略構成としては、図において左側より、スプールバルブSV、パイロットバルブPV、ソレノイドSLとから構成されている。
【0003】このソレノイドバルブ101は、電流が通電されたソレノイドSLによって、パイロットバルブPVのニードルバルブ113がソレノイドSLに通電された電流値に応じて閉弁方向に移動し、オリフィス112aからの制御流体の流出量が規制される。
【0004】この動作に伴い、スプールバルブSVのパイロット室103bの圧力が昇圧するので、パイロット室103bと流体室103cとの圧力差がバランスする位置までスプール103を軸方向に移動させて、流出ポート105からの流出量を絞り、制御ポート102bに流入する制御流体の圧力を昇圧させている。
【0005】この時のスプール103の軸方向移動を良好に行なわせるために、一般に、スプール103のスプールランド(外周面)に、圧力が加わった際にかかるスプール103の自動調心作用を利用するグルーブ(溝)103iを設けていた。
【0006】そして、このグルーブ103iによってスプール103の作動性を向上させて、高圧制御時のヒステリシスを良好にする(小さくする)ようにしていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スプール103の自動調心作用は差圧が大きいほど効果を発揮するが、図2のようなソレノイドバルブ101では、流体室103cのスプールランドには同じ制御圧だけしかかかっておらず差圧がなく、自動調心作用の有効が小さい。
【0008】このため、グルーブ103iを設けてもスプール103の作動性を向上させることはできず、高圧制御時のヒステリシスは大きいままで改善されないという問題があった。
【0009】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、大流量を制御するソレノイドバルブのスプールの作動性を向上させ、制御性能の向上を図るソレノイドバルブを提供することにある。
【0010】
【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、オリフィスの設けられた隔壁と、該隔壁により分離され両端部を各々開口する、開弁時に制御流体を流出可能な流体室及び該流体室に前記オリフィスを介して連通するパイロット室と、を有するスプールをバルブスリーブの内筒部に配置したスプールバルブと、前記バルブスリーブの前記パイロット室が開口した側に配置された弁座と、該弁座を開閉するためにソレノイドにより駆動される弁体と、を有するパイロットバルブと、を備え、前記パイロットバルブにより前記パイロット室の圧力を制御し、前記パイロット室と前記流体室との圧力差により、前記スプールを軸方向に移動制御するソレノイドバルブにおいて、前記バルブスリーブに、前記スプールの前記流体室側のスプールランドに対して排出された制御流体の圧力を付与する圧力付与ポートを設けたことを特徴とする。
【0011】したがって、排出された制御流体の圧力を付与されたスプールランドとそれ以外のパイロット室側の部分とでスプールに差圧を生じさせて、グルーブによるスプールの自動調心作用を高めるので、スプールランドの油膜を安定に保持することができ、スプールバルブの作動性の向上を図り、ソレノイドバルブの制御特性を向上させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】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、スプールバルブSV、パイロットバルブPV、ソレノイドSLとから構成されており、以下各構成について説明する。
【0013】スプールバルブSVは、円筒状のバルブスリーブ2と、バルブスリーブ2の内筒部2aに装填されて軸方向に移動可能とされたスプール3を備えている。
【0014】バルブスリーブ2のソレノイドSLと反対側の端部(図において左側)は開口され、制御流体が導入されると共に圧力が制御される制御ポート2bとされている。
【0015】制御ポート2bにスプール3を内筒部2aに保持するための環状の保持リング4がねじ込み固定されている。また、バルブスリーブ2のソレノイドSL側には、パイロットバルブPVのバルブハウジング11が嵌合固定されている。
【0016】さらに、バルブスリーブ2の側壁面部には、圧力付与ポート2cとスプールバルブSVのドレンとなる流出ポート5とパイロットバルブPVのドレンとなる流出ポート6を制御ポート2bから所定距離離れて順に備えている。
【0017】スプール3は、一方の側をスプリング7によりソレノイドSL側から付勢され、かつ、他方の側を開弁方向に付勢するスプリング8を備えた構成となっている。
【0018】このため、スプール3は2つのスプリング7,8により閉弁側でバランスし、スプール3に作用する荷重は閉弁時にほぼ0となり、軸方向の移動がスムーズなものとなる。
【0019】したがって、低流量から高流量までの制御特性をリニアで作動ヒステリシスの少ないものとすることが可能となっている。
【0020】スプール3は、内周側の軸方向略中央部に隔壁3aと、隔壁3aを挟むようにスプール3の両端部に開口する、パイロット室3bと制御流体の流入する流体室3cとを備えた略円筒形状を呈する部材である。
【0021】また、パイロット室3bと流体室3cの外周側には、スプール3のスプールランド(外周面)を有する両端部に拡径されたフランジ部3d,3eと、フランジ部3d,3eの間にくびれ部3fと、が備えられている。
【0022】そして、隔壁3aにはオリフィス3gが設けられ、パイロット室3bと流体室3cとを流体の通過量を制限させながら接続している。
【0023】くびれ部3fには孔3hが複数箇所設けられ、スプール3が開弁している状態でくびれ部3fを介して流体室3cから流出ポート5へと制御流体を流出可能としている。
【0024】このスプール3の流体室3c側のスプールランドであるフランジ部3e外周面に対して排出された制御流体の圧力であるドレン圧を付与するように、流出ポート5又は流出ポート6と通じる圧力付与ポート2cをバルブスリーブ2に設けている。
【0025】また、バルブスリーブ2の圧力付与ポート2cを介してドレン圧が付与された外周面とそれ以外のパイロット室側の部分との間のスプールランド(外周面)に、自動調心作用を利用するグルーブ(溝)3iが従来技術と同様に設けられている。
【0026】これにより、フランジ部3eでは、バルブスリーブ2の圧力付与ポート2cを介してドレン圧が付与された外周面とそれ以外のパイロット室側の部分とで差圧が生じ、スプール3の自動調心効果の向上を図っている。
【0027】即ち、図1に示すように、圧力付与ポート2cにはP2cのドレン圧が付与され、圧力付与ポート2cよりもパイロットバルブPV側のくびれ部3fには圧P3fがかかり、流体室3cには圧P3cがかかっており、バルブスリーブ2の圧力付与ポート2cを介してドレン圧が付与された外周面とそれ以外のパイロット室3b側の部分とで差圧が生じている(P3c>P2c>P3f)。
【0028】これにより、バルブスリーブ2の圧力付与ポート2cに対向する外周面とそれ以外のパイロット室3b側の部分との間に設けられたグルーブ3iには大きな差圧がかかるので、グルーブ3iは効果を発揮してスプール3の自動調心作用が向上する。
【0029】パイロットバルブPVは、バルブスリーブ2のソレノイドSL側に嵌合固定されるバルブハウジング11の内筒部11aに、パイロット室3bに開口する側に配置された弁座としてのバルブシート12と、内筒部11aの軸方向中央部を弁室11bとして摺動する弁体としてのニードルバルブ13とを備えた流量制御弁である。バルブシート12にはニードルバルブ13の先端が進入するオリフィス12aが形成されている。
【0030】ニードルバルブ13のソレノイドSL側は拡径されたフランジ部13aとなっており、付勢手段としてのスプリング14によってソレノイドSL側へと付勢されている。また、プランジャ22には、付勢手段としてのスプリング15がスプリング14と逆方向に付勢されている。
【0031】したがって、ソレノイドSLが通電されていない状態では、ニードルバルブ13がバルブシート12から離間して開弁状態となっていると共に、プランジャ22は、スプリング14,15による2つの付勢手段によって、異なる軸方向(この実施の形態では向かい合う方向)に付勢されることで付勢力のバランスがほぼ保たれた状態にある。
【0032】これにより、印加される電流の大きさに比例して発生するソレノイドSLの推力を効率良く使用することができ、パイロットバルブPVのニードルバルブ13をより比例的に移動させ流量制御を行なうことが可能となっている。
【0033】これは、プランジャ22に働くばね定数Kがスプリング14とスプリング15とのばね定数KaとKbの合わさったものKa+Kbとなり、系のばね定数KとソレノイドSLの推力との関係でより比例的にニードルバルブ13の位置を変化させることが可能となるからである。
【0034】バルブハウジング11には弁室11bと流出ポート6を接続する孔11cが設けられている。そして、パイロットバルブPVは、パイロット室3bから制御流体を所定量流出させてパイロット室3bの圧力を制御することを可能としている。
【0035】ソレノイドSLは、コイル21に印加される電流の大きさによってプランジャ22の推力を変えることができる印加電流可変タイプのものであり、プランジャ22とニードルバルブ13とをロッド23により接続している。
【0036】ソレノイドSLに所定の値の電流をコイル21に印加すると、スプリング14,15の付勢力により釣り合う開弁位置にニードルバルブ13を位置させてパイロット室3bからオリフィス12aを介して制御流体の流出量を規制し、オリフィス3gからの制御流体の流入量(及びオリフィス3gとの径寸法)の関係によって、パイロット室3bの圧力が制御される。
【0037】次に、図1を参照しながら、ソレノイドバルブ1の作動を説明する。
【0038】制御流体が、制御ポート2bから流体室3cに導入されると、スプール3がソレノイドSL側に付勢され、流体室3cから孔3hとくびれ部3fを通過して流出ポート5へと制御流体が流れるので、圧力の昇圧はない。
【0039】この状態では、パイロットバルブPVは開弁し、パイロット室3bの圧力も低く維持されている。
【0040】そして、ソレノイドSLに所定の値の電流を通電すると、電流値に応じてパイロットバルブPVのニードルバルブ13が閉弁方向に移動し始め、オリフィス12aからの制御流体の流出量を規制する。
【0041】この動作に伴い、パイロット室3bの圧力が昇圧して流体室3cとの圧力差においてバランスの取れた位置までスプール3を軸方向に移動させて、流出ポート5からの流出量を絞り、制御ポート2bに流入する制御流体の圧力を昇圧させることが可能となる。
【0042】したがって、ソレノイドSLによって制御されたパイロットバルブPVによりスプール3の隔壁3aの両側におけるパイロット室3bと流体室3cに圧力差が生じ、スプール3が軸方向に移動してスプールバルブSVが駆動されるので、ソレノイドSLの力を実質的に増幅することができ、ソレノイドバルブ1は小さなソレノイドSLでより大流量、高圧力な制御流体の制御が可能となる。
【0043】そして、上記したように、本実施の形態のソレノイドバルブ1においては、圧力付与ポート2cをバルブスリーブ2に設け、フランジ部3e外周面に対して排出された制御流体の圧力であるドレン圧を付与するようにしたことを特徴としている。
【0044】したがって、フランジ部3eには、バルブスリーブ2の圧力付与ポート2cを介してドレン圧が付与された外周面とそれ以外のパイロット室側の部分とで差圧が生じ(P3c>P2c>P3f)、この差圧がグルーブ3iの両側で働き、差圧が大きいほどスプール3の自動調心作用の効果があるので、この差圧によりグルーブ3iが効果的に働き、スプール3の自動調心作用を高めることができる。
【0045】これにより、フランジ部3e外周面の油膜を安定に保持することができ、スプールバルブSVの作動性の向上が図れるので、高圧制御時のヒステリシスを良好にする(小さくする)ことができる。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、バルブスリーブに、スプールの流体室側のスプールランドに対して排出された制御流体の圧力を付与する圧力付与ポートを設けたことで、排出された制御流体の圧力を付与されたスプールランドとそれ以外のパイロット室3b側の部分とでスプールに差圧を生じさせて、グルーブによるスプールの自動調心作用を高めるので、スプールランドの油膜を安定に保持することができ、スプールバルブの作動性の向上を図り、ソレノイドバルブの制御特性を向上させることができる。




 

 


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