(57)【要約】      （修正有）【課題】スプールとスリーブとの滑り面を介した内部リークを抑制する。【解決手段】スプールは、軸方向に沿って、第１の径を有しフィードバックポート２５に臨む第１ランド部３１と、第１の径よりも小さい第２の径を有し出力ポート２３と排出ポート２４との間を開閉する第２ランド部３２と、第１の径よりも小さい第３の径を有し出力ポートと入力ポートとの間を開閉する第３ランド部３３と、を有し、第１ランド部のソレノイド側の端面３１aと、第２ランド部のバネ部材８０側の端面３２aまたは第３ランド部のバネ部材側の端面とが軸方向に対向配置し、リーク量が比較的少ない小径の第２ランド部および第３ランド部を用いてポートを開閉する構成とする。【選択図】図１
2019019899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流通する複数のポートを有し中心軸に沿って配置されるスリーブと、
前記スリーブに収容され軸方向の移動に伴い前記ポートを開閉するスプールと、
前記スプールを軸方向の一方側へ押すバネ部材と、
前記バネ部材の弾性力に対抗して前記スプールを押すソレノイドと、
を備え、
前記スリーブは、軸方向に沿って、入力ポートと、出力ポートと、排出ポートと、前記スリーブの外側で前記出力ポートと繋がるフィードバックポートと、を有し、
前記スプールは、軸方向に沿って、第１の径を有し前記フィードバックポートに臨む第１ランド部と、前記第１の径よりも小さい第２の径を有し前記出力ポートと前記排出ポートとの間を開閉する第２ランド部と、前記第１の径よりも小さい第３の径を有し前記出力ポートと前記入力ポートとの間を開閉する第３ランド部と、を有し、
前記第１ランド部の前記ソレノイド側の端面と、前記第２ランド部の前記バネ部材側の端面または前記第３ランド部の前記バネ部材側の端面とが軸方向に対向配置される、
電磁弁。
【請求項２】
軸方向に沿って前記ソレノイド側から順に、前記入力ポート、前記出力ポート、前記排出ポートが配置され、
軸方向に沿って前記ソレノイド側から順に、前記第３ランド部、前記第２ランド部が配置される、
請求項１に記載の電磁弁。
【請求項３】
軸方向に沿って前記ソレノイド側から順に、前記排出ポート、前記出力ポート、前記入力ポートが配置され、
軸方向に沿って前記ソレノイド側から順に、前記第２ランド部、前記第３ランド部が配置される、
請求項１に記載の電磁弁。
【請求項４】
前記フィードバックポートの開口部の径は、前記出力ポートの開口部の径よりも小さい、請求項１から３のいずれか１項に記載の電磁弁。
【請求項５】
前記バネ部材は前記スリーブ内のスプリング室に収容され、
前記スリーブは前記スプリング室に繋がる呼吸ポートを有し、
前記呼吸ポートの開口部の径は、前記排出ポートの開口部の径よりも小さい、請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁弁。
【請求項６】
前記第２の径と前記第３の径は同等の大きさである、請求項１から５のいずれか１項に記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、径の異なる３つのランドを有するスプールを用いた電磁弁が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−７０７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電磁弁では、フィードバック機構により出力ポートの流体圧力を調整可能であった。しかし、多数のポートを有しているために、スプールとスリーブとの滑り面を介した内部リークを生じやすかった。
【０００５】
本発明の一態様は、内部リークが抑制された電磁弁を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、流体が流通する複数のポートを有し中心軸に沿って配置されるスリーブと、前記スリーブに収容され軸方向の移動に伴い前記ポートを開閉するスプールと、前記スプールを軸方向の一方側へ押すバネ部材と、前記バネ部材の弾性力に対抗して前記スプールを押すソレノイドと、を備え、前記スリーブは、軸方向に沿って、入力ポートと、出力ポートと、排出ポートと、前記スリーブの外側で前記出力ポートと繋がるフィードバックポートと、を有し、前記スプールは、軸方向に沿って、第１の径を有し前記フィードバックポートに臨む第１ランド部と、前記第１の径よりも小さい第２の径を有し前記出力ポートと前記排出ポートとの間を開閉する第２ランド部と、前記第１の径よりも小さい第３の径を有し前記出力ポートと前記入力ポートとの間を開閉する第３ランド部と、を有し、前記第１ランド部の前記ソレノイド側の端面と、前記第２ランド部の前記バネ部材側の端面または前記第３ランド部の前記バネ部材側の端面とが軸方向に対向配置される、電磁弁が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、内部リークが抑制された電磁弁が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態の電磁弁を示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態の電磁弁における励磁状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施形態の電磁弁を示す断面図である。図２は、本実施形態の電磁弁における励磁状態を示す断面図である。
【００１０】
本実施形態において、中心軸Ｊは、図１および図２における左右方向に延びる。以下の説明においては、中心軸Ｊの軸方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。
【００１１】
本実施形態の電磁弁１は、スプールバルブ１０と、スプールバルブ１０を駆動するソレノイド７０とを有する。電磁弁１は、ソレノイド７０のコイルへの通電を遮断しているときに弁が開いた状態となるノーマルオープン型のソレノイドバルブである。
【００１２】
スプールバルブ１０は、スリーブ２０と、スプール３０と、固定部５０と、バネ部材８０と、を有する。スリーブ２０は、図示左側の一方の端部においてソレノイド７０に接続される。スリーブ２０内にスプール３０およびバネ部材８０が収容される。固定部５０は、スリーブ２０のソレノイド７０とは反対側の端部に固定される。
【００１３】
スリーブ２０は、中心軸Ｊを中心として軸方向に延びるスプール穴部２１を有する。スプール穴部２１は、スリーブ２０の軸方向両側に開口する。スプール穴部２１の軸方向と直交する断面形状は、円形状である。
スリーブ２０は、入力ポート２２と、出力ポート２３と、排出ポート２４と、フィードバックポート２５と、呼吸ポート２６と、を有する。入力ポート２２、出力ポート２３、排出ポート２４、フィードバックポート２５、および呼吸ポート２６は、スリーブ２０の径方向外側面からスプール穴部２１の径方向内側面まで貫通する孔であり、スリーブ２０の外部とスプール穴部２１の内部とを繋ぐ。スリーブ２０の周方向において各ポートが開口する位置は、適宜変更可能である。
【００１４】
入力ポート２２、出力ポート２３、排出ポート２４、フィードバックポート２５、および呼吸ポート２６は、軸方向において、ソレノイド７０側から固定部５０側に向かってこの順に配置される。出力ポート２３とフィードバックポート２５とは、スリーブ２０の外部で繋げられる。出力ポート２３から流出する流体の一部がフィードバックポート２５に流入する。
【００１５】
スプール３０は、中心軸Ｊを中心として軸方向に延びる円柱状である。スプール３０は、中心軸Ｊに沿ってスプール穴部２１内に軸方向に移動可能に配置される。スプール３０のソレノイド７０側の端部は、ソレノイド７０のピン７１と接する。スプール３０の固定部５０側の端部は、バネ部材８０と接する。スプール３０は、固定部５０側から順に、第１ランド部３１と、第１グルーブ部３０ａと、第２ランド部３２と、第２グルーブ部３０ｂと、第３ランド部３３と、を有する。
【００１６】
第１ランド部３１は、第１の径Ｌ１を有する。第２ランド部３２は、第１の径Ｌ１よりも小さい第２の径Ｌ２を有する。第３ランド部３３は、第１の径Ｌ１よりも小さい第３の径Ｌ３を有する。本実施形態の場合、第２の径Ｌ２と第３の径Ｌ３は同等の大きさである。スプール３０におけるランド部の外径を２種類とすることで、スプール３０およびスリーブ２０の製造が容易になる。
第１グルーブ部３０ａは、第１の径および第２の径よりも小さい径を有する。第２グルーブ部３０ｂは、第２の径および第３の径よりも小さい径を有する。
【００１７】
第１ランド部３１、第２ランド部３２、および第３ランド部３３の外径は、それぞれが収容される位置におけるスプール穴部２１の内径とほぼ同じである。スプール穴部２１は、第１ランド部３１、第２ランド部３２、および第３ランド部３３により軸方向に区画されるフィードバック室２１ａ、調圧室２１ｂ、およびスプリング室２１ｃを有する。フィードバック室２１ａはフィードバックポート２５に繋がる。調圧室２１ｂは、入力ポート２２、出力ポート２３および排出ポート２４に繋がる。スプリング室２１ｃは呼吸ポート２６に繋がる。
【００１８】
第１グルーブ部３０ａは、第１ランド部３１と第２ランド部３２との間に位置し、第２の径よりも小さい径を有する。第１グルーブ部３０ａは、フィードバック室２１ａ内に位置する。
【００１９】
第２グルーブ部３０ｂは、第２ランド部３２と第３ランド部３３との間に位置し、第２の径および第３の径よりも小さい径を有する。第２グルーブ部３０ｂは、調圧室２１ｂ内に位置する。第２グルーブ部３０ｂは、第２ランド部３２側の部分において、出力ポート２３と排出ポート２４とを通じさせる。第２グルーブ部３０ｂは、第３ランド部３３側の部分において、入力ポート２２と出力ポート２３とを通じさせる。
【００２０】
固定部５０は、スリーブ２０のソレノイド７０と反対側の端部に固定され、スプール穴部２１の開口部を閉塞する。
バネ部材８０は、本実施形態ではコイルスプリングである。バネ部材８０は、スプリング室２１ｃに収容される。バネ部材８０は、スプール穴部２１内のスプール３０と固定部５０との間に圧縮された状態で収容され、スプール３０をソレノイド７０側へ押す。
【００２１】
ソレノイド７０は、軸方向に移動可能なピン７１と、ピン７１を駆動する駆動部７２と、駆動部７２とスリーブ２０とを固定するハウジング７３と、駆動部７２に接続されるコネクタ７５と、を有する。
【００２２】
ピン７１は、非磁性材料からなる円柱状のピンである。ピン７１は、中心軸Ｊに沿って配置され、一部が駆動部７２内に挿入される。ピン７１の駆動部７２から突出する部分は、スリーブ２０のスプール穴部２１に挿入される。スプール穴部２１内において、ピン７１とスプール３０とが軸方向に接触する。
【００２３】
駆動部７２は、図示しないプランジャ、コイルおよびコアを有する。プランジャは強磁性材料からなる円柱状の部材であり、円筒状のコアの内側に配置され、駆動部７２内で軸方向に移動可能である。プランジャは、ピン７１のスプール３０と反対側の端部に接触または連結される。コネクタ７５は、駆動部７２のコイルと電気的に接続される。
【００２４】
駆動部７２において、コネクタ７５を介して供給される電力によりコイルが通電されると、コイルにより発生する磁力により、プランジャが軸方向に沿ってスプール３０側へ移動し、ピン７１をスプール３０側へ押す。ピン７１は、バネ部材８０のバネ力に対抗してスプール３０を固定部５０側へ移動させる。
【００２５】
スプール３０がスリーブ２０に対して軸方向に移動することで、入力ポート２２、出力ポート２３、および排出ポート２４の連結状態が変化する。
図１に示す状態では、第３ランド部３３によって出力ポート２３と排出ポート２４との間が閉塞され、第２グルーブ部３０ｂによって入力ポート２２と出力ポート２３とが連結される。入力ポート２２から流入した流体が出力ポート２３に流出する。
図１に示す状態からスプール３０がスリーブ２０に対して右側に移動すると、第３ランド部３３によって入力ポート２２と出力ポート２３との間が閉塞され、第２グルーブ部３０ｂによって出力ポート２３と排出ポート２４とが連結される。出力ポート２３の流体は第２グルーブ部３０ｂを介して排出ポート２４へ流出する。
【００２６】
電磁弁１では、図１に示す状態において、フィードバック室２１ａ内に、第１ランド部３１のソレノイド７０側の端面３１ａと、第２ランド部３２のバネ部材８０側の端面３２ａとが、軸方向に対向して配置される。第１ランド部３１と第２ランド部３２とは外径に差があり、端面３１ａと端面３２ａの面積が異なる。そのため、フィードバックポート２５から流入する流体が端面３１ａ、３２ａを押す力の差によりスプール３０にフィードバック力が生じる。電磁弁１において、出力ポート２３へ流出する流体の圧力は、上記フィードバック力と、バネ部材８０によるバネ力、およびソレノイド７０の電磁力のバランスで決定される。
【００２７】
電磁弁１のフィードバック機構は、入力ポート２２から流入する流体の圧力変動に応じてスプール３０を移動させ、スプールバルブ１０の開度を自動調整する。例えば、入力ポート２２から流入する流体の圧力が大きくなった場合、出力ポート２３から流出する流体の圧力が上昇し、フィードバック室２１ａの圧力が上昇する。そうすると、相対的に面積の大きい端面３１ａを押す力が、端面３２ａを押す力よりも大きくなり、スプール３０がバネ部材８０側へ移動する。スプール３０がバネ部材８０側に移動すると、入力ポート２２と出力ポート２３とを繋ぐ流路が狭くなり、出力ポート２３に流れる流体の圧力が低下する。このようにして、出力ポート２３から流出する流体の圧力が一定に維持される。
【００２８】
電磁弁１では、出力ポート２３と排出ポート２４との間を開閉する第２ランド部３２の外径（第２の径Ｌ２）、および入力ポート２２と出力ポート２３との間を開閉する第３ランド部３３の外径（第３の径Ｌ３）が、第１ランド部３１の外径（第１の径Ｌ１）よりも小さい。この構成により、スプールバルブ１０内における内部リークを低減できる。以下、具体的に説明する。
【００２９】
フィードバック室２１ａにおいて、第１ランド部３１の端面３１ａと、第２ランド部３２の端面３２ａとが対向して配置される。フィードバック室２１ａの内部は、フィードバックポート２５から流入する流体により高圧に維持される。スプール３０の外周面とスプール穴部２１の内周面との間には、スプール３０の軸方向移動を許容する程度の隙間があり、この隙間を介して流体が隣の部屋へリークする。本実施形態では、相対的に小さい外径を有する第２ランド部３２とスプール穴部２１との隙間が、第１ランド部３１とスプール穴部２１との隙間よりも小さいため、第２ランド部３２とスプール穴部２１との滑り面を介した排出ポート２４へのリークは、スプリング室２１ｃ側へのリークよりも少なくなる。
【００３０】
また、調圧室２１ｂにおいても、出力ポート２３と排出ポート２４との間を開閉する第２ランド部３２の外径は、第１ランド部３１の外径よりも小さい。入力ポート２２と出力ポート２３との間を開閉する第３ランド部３３の外径は第１ランド部３１の外径よりも小さい。したがって、本実施形態の調圧室２１ｂでは、第１ランド部３１のような大径のランド部を弁として用いる場合と比較して、第２ランド部３２および第３ランド部３３のいずれにおいても、スプール穴部２１との滑り面を介した流体のリークが少なくなる。
【００３１】
以上のように、本実施形態の電磁弁１では、ランド部の端面の圧力差を利用するフィードバック機構を備えながら、リーク量が比較的少なくなる小径の第２ランド部３２および第３ランド部３３を用いてポートを開閉する構成としたことで、ランド部とスプール穴部２１との滑り面を介したリークを最小限に抑えることができる。
【００３２】
電磁弁１では、フィードバックポート２５の開口部の径が、出力ポート２３の開口部の径よりも小さい。この構成により、出力ポート２３の流体圧力の脈動を抑制可能である。ここで例えば、入力ポート２２に流入する流体の圧力が急激に変動した場合、フィードバック機構によるスプール３０の移動速度が大きくなるため、慣性力によりスプール３０が停止位置の前後を往復し、出力ポート２３の流体圧力が脈動する。
電磁弁１では、フィードバックポート２５の開口部の径が小さいために、フィードバック室２１ａの圧力変動によってスプール３０が移動するときに、フィードバックポート２５を介した流体の出入りが制限される。その結果、スプール３０の移動が緩やかになるため、フィードバック機構に起因するスプール３０の振動が生じにくくなり、液体圧力の脈動を抑制できる。
【００３３】
本実施形態では、スプリング室２１ｃの隣にフィードバック室２１ａが配置され、フィードバック機構を構成する第１ランド部３１および第２ランド部３２のうち、相対的に外径の大きい第１ランド部３１がスプリング室２１ｃ側に配置される。この構成により、出力ポート２３の流体圧力の脈動をさらに抑制できる。
【００３４】
フィードバック室２１ａにおいては、相対的に大きい外径を有する第１ランド部３１とスプール穴部２１との隙間が、第２ランド部３２とスプール穴部２１との隙間よりも大きいため、第１ランド部３１を介して隣り合うスプリング室２１ｃへ多くの流体がリークする。
【００３５】
上記の作用により、フィードバック室２１ａからスプリング室２１ｃに流体が流入し、スプリング室２１ｃに流体が溜まる。これにより、スプリング室２１ｃ内のバネ部材８０と流体とが、スプール３０を減速させるダンパーとして機能する。その結果、入力ポート２２に流入する流体の圧力が急激に変動した場合でも、フィードバック機構によるスプール３０の移動を緩やかにすることができ、出力ポート２３の流体圧力の脈動を抑制できる。
【００３６】
また本実施形態では、スプリング室２１ｃに繋がる呼吸ポート２６の開口部の径が、排出ポート２４の開口部の径よりも小さい。この構成により、流体が呼吸ポート２６から外部へ流出する際の抵抗が大きくなるので、バネ部材８０と流体によるダンピング効果が高まる。その結果、出力ポート２３の流体圧力の脈動をさらに抑制できる。
【００３７】
本実施形態では、スプールバルブ１０において、ソレノイド７０側から順に、入力ポート２２、出力ポート２３、および排出ポート２４がこの順に配置される構成について説明したが、入力ポート２２と排出ポート２４の位置が入れ替わっていてもよい。すなわち、スプールバルブ１０において、ソレノイド７０側から順に、排出ポート２４、出力ポート２３、入力ポート２２がこの順に配置される構成としてもよい。この構成では、スプール３０の第２ランド部３２と第３ランド部３３の位置も入れ替わり、フィードバック室２１ａにおいて、第１ランド部３１のソレノイド７０側の端面３１ａと軸方向に対向する面は、第３ランド部３３のバネ部材８０側の端面となる。
上記の構成においても、先に記載した本実施形態の電磁弁１による作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１…電磁弁、２０…スリーブ、２１ｃ…スプリング室、２２…入力ポート、２３…出力ポート、２４…排出ポート、２５…フィードバックポート、２６…呼吸ポート、３０…スプール、３１…第１ランド部、３１ａ，３２ａ…端面、３２…第２ランド部、３３…第３ランド部、７０…ソレノイド、８０…バネ部材、Ｊ…中心軸、Ｌ１…第１の径、Ｌ２…第２の径、Ｌ３…第３の径
【図１】
2019019899.tif 000003
【図２】
2019019899.tif 000004