(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧側流路と低圧側流路との間の連通路に形成された弁座に高圧側から対向して進退自在に主弁が配置され、前記高圧側流路から前記弁座から見て前記主弁の裏側部分に形成された調圧室および前記主弁に形成されたパイロット孔を通じて前記低圧側流路へと連通し、電磁コイルから発生する磁力によって動作されるパイロット弁により前記パイロット孔を前記調圧室側から開閉させることで前記主弁をパイロット作動により開閉駆動するようにしたソレノイド駆動パイロット弁において、
前記調圧室から前記電磁コイルを貫通して前記主弁の軸線と同じ軸上に配置されたスリーブと、
軸線方向に進退自在に前記スリーブ内に嵌挿配置されたコアと、
前記コアと前記主弁との間にて一部が前記スリーブ内に軸線方向に進退自在に嵌挿配置され、前記主弁側には前記パイロット弁を収納すると共に前記調圧室と連通孔で連通されていて前記主弁に設けられたパイロット孔に開口している中空部を有し、前記主弁とは分離して配置され、前記電磁コイルが通電されることにより前記コアに吸着されるプランジャと、
前記主弁側に前記主弁に穿設されたパイロット孔に対向して配置された前記パイロット弁を有し、前記プランジャの軸線位置に前記プランジャを貫通して進退自在に嵌挿配置されたシャフトと、
前記プランジャの前記中空部に配置されて前記電磁コイルが非通電時に前記シャフトの前記コア側の端面を前記プランジャの端面より所定長突出させて前記パイロット弁が前記主弁に取り付けられたパイロット弁座から離れるよう前記シャフトを付勢するスプリングと、
を備え、前記主弁は、前記パイロット弁座の取り付け面と反対側の前記弁座と対向する側に弁体がその内周部にクリアランスを設けるようにして外周をかしめ加工することによって取り付けられていることを特徴とするソレノイド駆動パイロット弁。
【請求項２】
前記パイロット弁は、ボールバルブとしたことを特徴とする請求項１記載のソレノイド駆動パイロット弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はソレノイド駆動パイロット弁に関し、特に主弁に形成されたパイロット孔をソレノイドに磁気連結されたパイロット弁で開閉させることにより主弁をパイロット作動により開閉駆動するようにしたノーマルオープンタイプのソレノイド駆動パイロット弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ソレノイド駆動パイロット弁は一般に、高圧側流路と低圧側流路との間の連通路に形成された弁座に高圧側から対向して主弁が配置され、弁座から見て主弁の裏側にあたる位置に形成された調圧室が、主弁に形成されたパイロット孔を通じて低圧側流路と連通すると共にリーク路を通じて高圧側流路と連通し、電磁コイルから発生する磁力によって軸線方向に進退駆動される可動鉄芯に連結されたパイロット弁によってパイロット孔を調圧室側から開閉させて、主弁をパイロット作動により開閉駆動するようになっている。
【０００３】
このようなソレノイド駆動パイロット弁としては、ソレノイドが通電されていないときに、主弁が閉じているタイプと開いているタイプとがある。ソレノイドの非通電時に主弁が開いているノーマルオープンタイプのソレノイド駆動パイロット弁として、本出願人によるたとえば特開平１１−２３０３９８号公報に見ることができる。
【０００４】
この公報に記載のノーマルオープンタイプのソレノイド駆動パイロット弁によれば、弁座に対向して環状に形成された主弁が主弁保持筒に固着されていて、その主弁保持筒に固定鉄芯が一体的に連結され、固定鉄芯は主弁と共に移動するようにスリーブ内に軸線方向に進退自在に嵌挿配置されている。その固定鉄芯は、その軸線位置にパイロット孔が貫通形成されており、その一端側はスリーブ内に開口して調圧室内と直接連通し、他端側は低圧側流路と直接連通されている。また、主弁から見て固定鉄芯の後方位置に可動鉄芯がスリーブ内に軸線方向に進退自在に嵌挿配置されており、固定鉄芯のパイロット孔の開口と対向する端面にパイロット弁が取り付けられている。そして、可動鉄芯および固定鉄芯は、コイルスプリングによって互いに係止されていて、可動鉄芯に電磁力が作用しない非通電状態においては、可動鉄芯と固定鉄芯との間の間隔がコイルスプリングの自然長によって所定長に保持されている。
【０００５】
この非通電状態では、高圧の流体が供給されると、その流体は主弁保持筒に設けられたリーク孔を介して調圧室に入り、さらに、調圧室から固定鉄芯とスリーブとの間の隙間を通り、固定鉄芯のパイロット孔を通って低圧側流路へ流れるようになる。これにより、流体は調圧室に止まることができないため、主弁は供給される流体の一次圧によって上方に押し上げられ、開弁する。
【０００６】
ソレノイドの電磁コイルが通電されると、可動鉄芯は固定鉄芯に吸着されることにより、パイロット弁がパイロット孔を閉塞する。これにより、リーク孔を通じて高圧側流路側から調圧室内に漏入する流体によって調圧室内が高圧になり、低圧側流路側との差圧によって主弁保持筒が弁座側に移動し、主弁が弁座に押し付けられて閉弁状態で静止する。
【０００７】
この閉弁状態で電磁コイルを非通電にすると、スリーブ内ではコイルスプリングの付勢力によって可動鉄芯を固定鉄芯から所定間隔だけ離れた位置に戻す。これにより、パイロット孔が低圧側と連通するので、調圧室内が低圧になり、主弁保持筒に作用する高圧側流路側の圧力（調圧室内との差圧）により、主弁が弁座から離れる方向に主弁保持筒が移動し、開弁状態になる。
【０００８】
また、主弁には、弁座に対向する側に弁体が取り付けられているが、高圧側流路に高圧が導入されている状態で主弁が急開弁すると、その主弁と弁体との隙間に入り込んだ圧力により弁体が変形して主弁から脱落することがある。それを防ぐために、主弁に圧力逃し孔を穿設し、主弁と弁体との隙間に入り込んだ圧力を圧力逃し孔を介して逃してやることで、圧力による弁体の変形を防ぎ、主弁からの脱落を防止するようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のようなノーマルオープンタイプのソレノイド駆動パイロット弁では、主弁保持筒と固定鉄芯とが一体的に連結され、主弁保持筒はシリンダ孔内を、固定鉄芯はスリーブ内をそれぞれ摺動する構成になっているため、主弁保持筒および固定鉄芯が同心ずれを起こした場合、弁動作がスムーズに行われなくなるという問題点があった。また、スリーブ内に嵌挿された固定鉄芯が傾いたり同心ずれを起こした場合には、パイロット弁が閉弁状態にあるとき可動鉄芯側に設けられた弁体との合わせ面が全周で同じように密着されなくなり、内部漏れの原因になる。
【００１０】
また、主弁保持筒に設けられたリーク孔を介して調圧室に入った流体は、調圧室から固定鉄芯とスリーブとの間の隙間を通り、固定鉄芯のパイロット孔を通って低圧側流路へ流れる構成であるため、流体が固定鉄芯の摺動部である、固定鉄芯とスリーブとの間の隙間を通ることになる。このため、流体に異物が含まれていた場合、異物が固定鉄芯とスリーブとの間の隙間に入り込んで可動鉄芯が作動不良になるという問題点があった。
【００１１】
さらに、従来では、高圧流体の切り換え動作時に弁体が主弁から脱落するのを防止するため、主弁には、圧力逃し孔のための穴あけ加工が必要であった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、パイロット弁の同心ずれによる作動性悪化が防止され、異物による摺動性悪化が防止され、圧力逃し孔のための穴あけ加工が不要なソレノイド駆動パイロット弁を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、高圧側流路と低圧側流路との間の連通路に形成された弁座に高圧側から対向して進退自在に主弁が配置され、前記高圧側流路から前記弁座から見て前記主弁の裏側部分に形成された調圧室および前記主弁に形成されたパイロット孔を通じて前記低圧側流路へと連通し、電磁コイルから発生する磁力によって動作されるパイロット弁により前記パイロット孔を前記調圧室側から開閉させることで前記主弁をパイロット作動により開閉駆動するようにしたソレノイド駆動パイロット弁において、前記調圧室から前記電磁コイルを貫通して前記主弁の軸線と同じ軸上に配置されたスリーブと、軸線方向に進退自在に前記スリーブ内に嵌挿配置されたコアと、前記コアと前記主弁との間にて一部が前記スリーブ内に軸線方向に進退自在に嵌挿配置され、前記主弁側には前記パイロット弁を収納すると共に前記調圧室と連通孔で連通されていて前記主弁に設けられたパイロット孔に開口している中空部を有し、前記主弁とは分離して配置され、前記電磁コイルが通電されることにより前記コアに吸着されるプランジャと、前記主弁側に前記主弁に穿設されたパイロット孔に対向して配置された前記パイロット弁を有し、前記プランジャの軸線位置に前記プランジャを貫通して進退自在に嵌挿配置されたシャフトと、前記プランジャの前記中空部に配置されて前記電磁コイルが非通電時に前記シャフトの前記コア側の端面を前記プランジャの端面より所定長突出させて前記パイロット弁が前記主弁に取り付けられたパイロット弁座から離れるよう前記シャフトを付勢するスプリングと、を備え、前記主弁は、前記パイロット弁座の取り付け面と反対側の前記弁座と対向する側に弁体がその内周部にクリアランスを設けるようにして外周をかしめ加工することによって取り付けられていることを特徴とするソレノイド駆動パイロット弁が提供される。
【００１３】
このようなソレノイド駆動パイロット弁によれば、非通電時は、パイロット弁がパイロット弁座から離れた状態、すなわち、パイロット弁を閉じることができない状態を保持したまま、プランジャを主弁に当接させる構成にした。これにより、高圧側流路の流体が導入されると、調圧室は低圧側流路に開放されているため、高圧流体は、主弁を閉じる方向には作用せず、主弁を弁座から離れる方向に作用して開弁する。電磁弁が通電状態になると、プランジャがコアに吸着することで、パイロット弁がプランジャの中空部より押し出され、パイロット弁が閉じられる。これにより、高圧側流路より漏出してきた流体により調圧室の圧力が上昇し、主弁を弁座の方向へ移動させ、主弁を閉じるようになる。
【００１４】
プランジャが主弁と分離されているため、プランジャの同心ずれによる作動性の悪化が防止される。また、調圧室を介してパイロットポートに至る流体はプランジャの摺動部を通ることがないため、異物によるプランジャの摺動性悪化が防止される。
【００１５】
また、本発明によれば、パイロット弁座と弁体とが分離して取り付けられた構造を有する主弁において、弁体はその内周部にクリアランスを設けるようにして外周をかしめ加工によって取り付けられている。これにより、弁体の内周部に形成される隙間が圧力逃し通路となり、主弁には、圧力逃し孔を穿設する必要がなくなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明によるノーマルオープンタイプのソレノイド駆動パイロット弁の構成を示す断面図である。この図１では、非通電時で差圧がないときの状態を示している。
【００１７】
ボディ１は、その側面に流体が送られて来る上流側の流体配管が接続される高圧側流路２が形成され、下面には流体が送り出される下流側の流体配管が接続される低圧側流路３が形成されている。この低圧側流路３の上方には低圧側流路３と同心のシリンダが形成されている。このシリンダの底面には短筒状の弁座４が形成されている。
【００１８】
シリンダ内には、弁座４に対向して主弁５がシリンダの軸線方向に進退自在に配置されている。この主弁５は、弁座４の対向面に形成された環状溝の中にリング状の弁体６が嵌入され、その外周をかしめ加工することによって弁体６を取り付けている。なお、リング状の弁体６は、環状溝に嵌入されたときに、その内周部にクリアランスを設けるようにしてある。このクリアランスが、圧力逃し通路として作用する。
【００１９】
主弁５の軸線位置には、パイロット孔７が穿設されており、そのパイロット孔７の、弁体６が取りつけられている側と反対側の開口端には、ワッシャ８を介してパイロット弁座９がかしめ加工により取り付けられている。主弁５の外周に周設された溝には、ピストンリング１０が嵌め込まれている。なお、ピストンリング１０には、適当な間隔の割りがあり、その割りを介して高圧側流路２の流体が調圧室に流れるようになっている。パイロット弁座９のある側の主弁５の中央部は、調圧室の一部を構成するような空間が形成されている。
【００２０】
シリンダの上部は、キャップ１２によって閉止され、外周はＯリング１３によってシールされている。このキャップ１２においても、主弁５に対向する中央部が調圧室の一部を構成するよう空間が形成されており、主弁５の中央部の空間と共に調圧室１４を形成している。
【００２１】
キャップ１２の軸線位置には、電磁コイル１５を貫通して軸線方向に延びるスリーブ１６が設けられている。このスリーブ１６には、その軸線方向にプランジャ１７が進退自在に嵌挿配置されている。このプランジャ１７は、その軸線位置にシャフト１８が嵌挿配置されている。シャフト１８の下端部にはボール１９がかしめ加工により取り付けられ、ボールバルブを構成している。プランジャ１７の主弁５側の内部は、スプリング２０を収容することができるよう拡開形成された中空部を有している。このスプリング２０は、シャフト１８の縮径段差部に係止されたリングとプランジャ１７の下端部に固定されるリングとの間に配置され、ボール１９がパイロット弁座９から離れるようにシャフト１８を押し上げ、シャフト１８のコア２２側端面がプランジャ１７のコア２２側端面より所定長だけ突出するように作用する。プランジャ１７のスプリング２０が収納されている中空部には、連通孔２１が設けられており、調圧室１４からパイロット弁への流体流路を形成している。
【００２２】
スリーブ１６の上端側には、その軸線方向にコア２２が進退自在に嵌挿配置されており、このコア２２はスプリング２３によって主弁５の方向に常時付勢されている。
【００２３】
コア２２、プランジャ１７、シャフト１８は、主弁５と軸線を合致させてスリーブ１６内に配置されていて、スリーブ１６を囲んで配置された電磁コイル１５から発生される電磁力と、主弁５を軸線方向に作用して開閉する力と、スプリング２０，２３の力とによって軸線方向に移動される。
【００２４】
ここで、主弁５の外径寸法、すなわちシリンダ孔の内径寸法は、弁座４の径より大きく形成されており、主弁５が流体から圧力を受ける総受圧面積が弁座４の内面積より大きくしてある。これにより、調圧室１４内の圧力が低圧側流路３内と同じ圧力の場合には、高圧側流路２の圧力が主弁５を弁座４から遠ざける方向に移動させるように作用する。
【００２５】
パイロット弁の流路は、高圧側流路２の流体がピストンリング１０、調圧室１４、連通孔２１、パイロット弁座９、パイロット孔７を介して低圧側流路３へ流れるよう形成されている。
【００２６】
次に、以上のように構成されたソレノイド駆動パイロット弁の作用について、順次説明する。
図２はソレノイド駆動パイロット弁の非通電時で差圧があるときの状態を示す断面図である。
【００２７】
高圧側流路２と低圧側流路３とに差圧がない場合には、スプリング２３による付勢力によって主弁５は図１に示したように閉じた位置にあるが、高圧側流路２に流体が導入されると、高圧側流路２の圧力により弁座４から離れる方向に移動され、開弁される。
【００２８】
このとき、パイロット弁のボール１９は、スプリング２０によりパイロット弁座９から離れている状態を保持しているので、調圧室１４と低圧側流路３との圧力が等しい。このため、高圧側流路２の圧力により主弁５がその弁座４から離れる方向に移動すると、主弁５がその上に載っているプランジャ１７を押し上げるよう作用する。なお、シャフト１８を付勢するスプリング２０はコア２２を付勢するスプリング２３よりも付勢力が強いため、図２に示したように、シャフト１８の上部先端がプランジャ１７の上部端面より突出した状態が保持されたままシャフト１８およびプランジャ１７が上方へ移動し、スプリング２３の付勢力に抗してコア２２を押し上げている。
【００２９】
図３はソレノイド駆動パイロット弁の通電直後の状態を示す断面図である。
電磁コイル１５が通電されると、プランジャ１７とコア２２とが瞬間的に吸着される。このとき、スプリング２３の力により、コア２２、プランジャ１７およびシャフト１８は、主弁５の方向に移動するよう作用している。これにより、シャフト１８の先端に取り付けられたボール１９がプランジャ１７の主弁５側の端面よりワッシャ８の厚さ以上に露出することで、パイロット弁座９がボール１９によって閉塞される。
【００３０】
主弁５のパイロット孔７がボール１９によって閉塞されることにより、調圧室１４の低圧側流路３への通路が閉じられる。この結果、高圧側流路２からピストンリング１０を介して調圧室１４へ流入された流体は行き場がなくなるため、調圧室１４内の圧力が上昇する。この調圧室１４内の圧力と低圧側流路３の圧力との差圧により、主弁５は弁座４の方向へ移動していくようになる。
【００３１】
図４はソレノイド駆動パイロット弁の通電時の状態を示す断面図である。
調圧室１４と低圧側流路３との差圧により主弁５が降下して弁体６が弁座４に圧接されることで、このソレノイド駆動パイロット弁は閉弁状態になる。このとき、プランジャ１７はコア２２に吸引された状態が保持されているため、ボール１９がプランジャ１７より露出されている。このため、主弁５が弁座４の方へ移動するとき、スプリング２３の付勢力によりボール１９がパイロット弁座９を閉塞した状態のまま、閉弁方向へ移動していく。弁体６が弁座４に圧接されて閉弁された後は、調圧室１４と低圧側流路３との差圧が主弁５を継続的に弁座の方向へ押圧するように作用することで、閉弁状態が維持される。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、主弁とプランジャとを別体にし、プランジャを主弁に当接する構成とし、パイロット弁をボールバルブで構成するようにした。プランジャが主弁と分離されたことによりプランジャの同心ずれによる作動性の悪化が防止され、プランジャに同心ずれがあったとしてもボールがパイロット弁座に密着状態で着座するため、パイロット弁の垂直度に対するシール性が向上し、パイロット弁による内部漏れを防止することができる。しかも、プランジャと主弁とが分離していることにより、組立性を向上させることができる。
【００３３】
また、高圧側流路から調圧室、パイロットポートへと流れる流体はプランジャの摺動部を通ることがないため、異物によりプランジャの摺動性が悪化することが防止される。
【００３４】
また、パイロットポートを主弁に形成したことによりパイロットポート長を短くすることができ、これにより、パイロットポートでの圧力損失が低減し、作動性が向上するため、電磁コイルを小型化、低消費電力化することができる。
【００３５】
また、非通電時にパイロットポートを常に開いておくためのスプリングをプランジャとコアとの吸着部分ではなく、磁気通路以外の部位であるプランジャの中に収納する構成にした。これにより、プランジャとコアとの吸着部分の磁気通路を大きく確保することができるため、電磁コイルを小型化でき、低消費電力化することができる。
【００３６】
さらに、主弁に取り付けられる弁体は、その周囲をかしめ加工により固定するようにした。これにより、圧力に曝される弁体の内周部のクリアランスが圧力逃し通路として作用することになるため、圧力逃し孔を穿設する必要がなくなり、ソレノイド駆動パイロット弁のコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるノーマルオープンタイプのソレノイド駆動パイロット弁の構成を示す断面図である。
【図２】ソレノイド駆動パイロット弁の非通電時で差圧があるときの状態を示す断面図である。
【図３】ソレノイド駆動パイロット弁の通電直後の状態を示す断面図である。
【図４】ソレノイド駆動パイロット弁の通電時の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ボディ
２  高圧側流路
３  低圧側流路
４  弁座
５  主弁
６  弁体
７  パイロット孔
８  ワッシャ
９  パイロット弁座
１０  ピストンリング
１２  キャップ
１３  Ｏリング
１４  調圧室
１５  電磁コイル
１６  スリーブ
１７  プランジャ
１８  シャフト
１９  ボール
２０  スプリング
２１  連通孔
２２  コア
２３  スプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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