(57)【要約】【課題】ニードルおよびニードルシートの偏摩耗を抑制する。【解決手段】流入出口４、５の連通および遮断を司るメインバルブ６と、メインバルブ６のバルブボディに７設けたパイロット流路１３の開閉を司るパイロットバルブ８と、パイロットバルブ８のニードル１４の変位をもたらすコイルばね２５および電磁コイル２と、ニードルの１４収納側に設けた背圧室１９とを具えるものであり、パイロットバルブ８を、ニードル１４とニードルシート１５とで構成し、バルブボディ７に、ニードルシート１５に隣接して位置して、ニードル１４の変位を案内するニードルガイド１６を設け、バルブボディ７およびニードルガイド１６のそれぞれに、バルブハウジング１の流入口４の、パイロット流路１３への連通をもたらすブリード孔１７および貫通孔１８のそれぞれを設けるとともに、そのブリード孔１７を背圧室１９に常時連通させる間隙路２０を、そのブリード孔１７と貫通孔１８との間を経て形成してなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブハウジングに設けた流入口および流出口と、それらの流入出口の連通および遮断を司るメインバルブと、メインバルブのバルブボディに設けたパイロット流路の開閉を司るパイロットバルブと、パイロットバルブのニードルの、パイロット流路に対する接近および離隔変位をもたらすばね部材および電磁コイルと、ニードルの収納側に設けた背圧室とを具えるパイロット式電磁弁であって、
パイロットバルブを、前記ニードルと、パイロット流路の入口の周りに形成したニードルシートとで構成し、前記バルブボディに、ニードルシートに隣接して位置して、ニードルの変位を案内するニードルガイドを設け、バルブボディおよびニードルガイドのそれぞれに、相互の協働下で、バルブハウジングの流入口の、パイロット流路への連通をもたらすブリード孔および貫通孔のそれぞれを設けるとともに、バルブボディに設けたブリード孔を背圧室に常時連通させる間隙流路を、そのブリード孔と貫通孔との間を経て形成してなるパイロット式電磁弁。
【請求項２】
パイロット流路およびニードルシートを形成した流路構成部材およびニードルガイドのそれぞれを、全体としてほぼ筒状をなすバルブボディに、相互の接触下で一体的に固定してなる請求項１に記載のパイロット式電磁弁。
【請求項３】
パイロット流路およびニードルシートを形成した流路構成部材をバルブボディに一体形成するとともに、ニードルガイドを、流路構成部材への接触下でバルブボディに固定してなる請求項１に記載のパイロット式電磁弁。
【請求項４】
パイロット流路およびニードルシートを形成した流路構成部材およびニードルガイドのそれぞれを、相互の接触下でバルブボディに一体形成してなる請求項１記載のパイロット式電磁弁。
【請求項５】
ニードルの頭部を支持するとともに、それの摺動変位を案内する可動磁性体を電磁コイルの間に配設した固定磁性体に対向させて配置し、ニードルを進出方向に付勢するばね部材を、磁性材料よりなるニードルと固定磁性体との間に介装してなる請求項１〜４のいずれかに記載のパイロット式電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パイロット式電磁弁の改良に関するのであり、とくには、パイロットバルブを、ニードルと、パイロット流路の周りのニードルシートとで構成した場合の、それら両者の芯出し精度を向上させる技術を提案するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ニードルの作用の下で流体の微小流動を許容するこの種のパイロット式電磁弁としては、図４に縦断面図で例示するものが提案されている。
図中５１はバルブハウジングを、５２はバルブハウジング５１の上部に取付けた電磁コイルを、そして５３は電磁コイルの間に配設した固定磁性体をそれぞれ示す。
【０００３】
ここで、バルブハウジング５１には、相互に直交する延在態様をもって連通する流入口５４および流出口５５のそれぞれを設けるとともに、そのハウジング５１内に、メインバルブ５６のバルブボディ５７を上下方向に摺動可能に配設し、このバルブボディ５７と、流出口５５の入口周囲に設けたバブルシート５８とからなるメインバルブ５６によって、流入出口５４、５５の相互の連通および遮断を司る。
【０００４】
そしてここでは、全体として円筒状をなすバルブボディ５７の、バルブハウジング５１に摺接する大径部５９をスリーブ状に長く形成して、バルブハウジング５１に対するバルブボディ５７の位置精度、ひいては、小径の開閉機能部６０の、バルブシート５８に対する位置精度を十分に高めることとしている。
【０００５】
また、この図に示すところでは、バルブボディ５７の、小径の開閉機能部６０の内側に、たとえば、流出口５５と同一の軸線上に位置するパイロット流路６１を設けた流路構成部材６２を、圧入その他によって固定し、この流路構成部材６２の入口の周りに、パイロットバルブ６３のニードル６４の先端部と協働するニードルシート６５を設けている。
【０００６】
ニードル６４と、その先端部の密着を許容するニードルシート６５とで構成されるこのようなパイロットバルブ６３における、ニードルシート６５に対するニードル６４の進退変位を円滑かつ確実ならしめるべく、ここでは、バルブボディ５７の大径部５９内に、流路構成部材６２から離隔して位置するニードルガイド６６を、これも圧入その他によって、十分な長さにわたって固定する。
【０００７】
ここで、ニードル６４は、固定磁性体５３に対向させて配置した可動磁性体６７によってそれの大径頭部６８を支持されて、ガイドスリーブ６９内に収容したその可動磁性体６７と一体的に図の上下方向に変位することができる他、可動磁性体６７に形成した中央穴７０内で、その可動磁性体６７に対して上下方向に相体変位することもできる。
【０００８】
またここでは、大部分が中央穴７０内に存在するコイルばね７１を、ニードル６４の大径頭部６８と固定磁性体５３との間に介装して、可動磁性体６７を、固定磁性体５３から離隔する方向に付勢するとともに、ニードル６４を、それの先端が可動磁性体６７の下方側へ突出する方向に付勢する。
【０００９】
さらに、バルブボディ５７の小径開閉機能部６０に、その壁面に貫通して、流路構成部材６２の上方位置で、ハウジング流入口５４をバルブボディ５７の内側に連通させるブリード孔７２を設け、これにより、バルブボディ５７の内側からガイドスリーブ６９の内側にわたって密に区画した、空間部としての背圧室７３への供給流体の充填を可能とし、またそのブリード孔７２を経てバルブボディ内へ流入した供給流体の、パイロット流路６１からの流出をも可能とする。
【００１０】
以上のように構成してなる常閉タイプの電磁弁の使用にあたっては、電磁コイル５２を作用させて、可動磁性体６７を固定磁性体５３に吸着させることおよび、固定磁性体５３をもって、磁性材料よりなるニードル６４を、コイルばね７１のばね力に抗して磁気吸引することのそれぞれにより、ニードル６４を、ニードルシート６５から上昇変位させて、背圧室７３内の流体を、パイロット流路６１からハウジング流出口５５へ流出させ、背圧室７３の内圧を解放する。
【００１１】
このことによって背圧室内圧が十分に解放されると、バルブボディ５７の内外側に大きな圧力差が生じ、そのバルブボディ５７は、流入口５４に達した流体圧力をもってバルブシート５８から上昇され、これにより、流入口５４が流出口５５に連通することになるため、流入口５４に達した流体は、バルブボディ５７の上昇量、いいかえれば、流路開放量に応じた流量で、流出口５５から流出することになる。
【００１２】
なお、この場合の、バルブボディ５７の上昇量は、流入口５４に達する流体圧力に直接的に影響されることになるので、その流体圧力が比較的小さく、バルブボディ５７の内外側の圧力差が、バルブボディ５７の全体を上昇変位させるほど大きくならないときは、流入口５４に達した流体は、ニードル６４の上昇下で、ブリード孔７２からパイロット流路６１を経て、流出口５５から微小流量で流出することになる。
ところで、このときの流体流量は、ニードル６４の昇降変位量によってコントロールされることになって、ニードル６４の変位ストローク量は相対的に大きくなる。
【００１３】
この一方で、電磁弁の、閉止状態への復帰は、電磁コイル５２を不作用状態とすることで、可動磁性体６７およびニードル６４のそれぞれをコイルばね７１の作用下で図示の元位置として、ニードル６４の先端部をニードルシート６５に密着させることによって行うことができ、これによってパイロット流路６１が閉止された後は、ブリード孔７２からバルブボディ５７の内側へ導入された供給流体は背圧室７３の圧力を高めるべく機能し、背圧室７３の内圧に基づくバルブボディ５７の圧下力が、コイルばね７１による流路構成部材６２の圧下力と相俟って、流入口５４に達した供給流体による、バルブボディ押上力に勝ったときにそのバルブボディ５７の閉作動が行われ、バルブシート５８に密着したバルブボディ５７は、流入口５４と流出口５５との連通を遮断する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、このような従来技術にあっては、ニードルガイド６６が流路構成部材６２から大きく離隔した位置でバルブボディ５７の大径部５９に固定されていることにより、そのニードルガイド６６の内径および外径の加工誤差、大径部５９の内径の加工誤差等の他、それら両者の組付け誤差その他に由来して発生する、ニードル６４の中心の、設計上の所定位置に対する芯ずれが、ニードルガイド６６から突出する、ニードル６４の先端で大きく増幅されることになり、この結果として、ニードル６４の開閉ストローク、とりわけ閉ストロークに際してそれがニードルシート６５に偏心して当接することになるため、それらの両者に偏摩耗が発生し易く、それが進行したときにはパイロットバルブ６３の、液密ないしは気密な閉止が不可能になるという問題があった。
【００１５】
そしてこのことは、ニードル６４の昇降変位だけをもって微小流量の流体を流出させるときのように、ニードル６４の変位ストローク量が相対的に大きくなる場合にとくに重大であった。
【００１６】
この発明は従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、各種の加工誤差、組付け誤差等の発生は余儀ないものとして、それらが存在してなお、ニードルおよびニードルシートの偏摩耗を有効に抑制することができるパイロット式電磁弁を提供するにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明のパイロット式電磁弁は、バルブハウジングに設けた流入口および流出口と、それらの流入出口の連通および遮断を司るメインバルブと、メインバルブのバルブボディに、直接的もしくは間接的に設けたパイロット流路の開閉を司るパイロットバルブと、パイロットバルブのニードルの、パイロット流路に対する接近および離隔変位をもたらすばね部材および電磁コイルと、ニードルの収納側に設けた背圧室とを具えるものであり、パイロットバルブを、前記ニードルと、パイロット流路の入口の周りに形成したニードルシートとで構成し、前記バルブボディに、ニードルシートの軸線方向に隣接して位置して、ニードルの変位を案内するニードルガイドを直接的もしくは間接的に設け、バルブボディおよびニードルガイドのそれぞれに、相互の協働下で、バルブハウジングの流入口の、パイロット流路への連通をもたらすブリード孔および貫通孔のそれぞれを設けるとともに、バルブボディに設けたブリード孔を背圧室に常時連通させる間隙流路を、そのブリード孔と貫通孔との間を経て形成したものである。
【００１８】
これによれば、たとえば、パイロット流路およびニードルシートを設けた流路構成部材およびニードルガイドのそれぞれが、バルブボディとは別個に加工されたものであって、それらのいずれもが固有の加工誤差を有し、また、バルブボディに対する固有の組付け誤差を有しているとしても、それらの流路構成部材およびニードルガイドが、バルブボディ内で軸線方向に相互に隣接して、好ましくは相互に接触して位置することから、ニードルガイドによって進退変位を案内されるニードルそれ自体が加工誤差を有することとも併せて、ニードルガイド内のニードルの中心が、設計上の所定位置に対して芯ずれすることがあっても、その芯ずれの、ニードル先端での増幅がニードルガイドをもって有効に抑制されることになる。
【００１９】
従って、ニードルの変位ストローク量の大小にかかわらず、ニードルの先端を、各種の加工および組付けに不可避の極めて少許の芯ずれの下にバルブシートに当接させることが可能となって、それらへの偏摩耗の発生を効果的に低減させることができ、パイロットバルブの液密性および気密性を長期間にわたって確保することができる。
【００２０】
またここでは、流路構成部材とニードルガイドとを、好ましくは相互に接触させてバルブボディに組付け固定することから、バルブボディおよびニードルガイドのそれぞれに、ブリード孔および貫通孔のそれぞれを設けることで、ハウジング流入口に達した流体の、それらのブリード孔および貫通孔を経た後のパイロット流路からの流出を可能とし、また、貫通孔の作用下で、背圧室内の圧力流体のパイロット流路からの流出を許容する。
【００２１】
なおここで、背圧室内への流体の流入およびそこからの流出は、ブリード孔と貫通孔との境界位置で、たとえば、ニードルガイドの外周面に設けた条溝により形成されて、背圧室に常時連通する間隙流路を介して行わせることができ、これによれば、ニードルガイドにそれ本来の機能をより十分に発揮させることができる。
【００２２】
ところで、かかる電磁弁にあっては、先にも述べたように、パイロット流路およびニードルシートを形成した流路構成部材とニードルガイドとのそれぞれを、全体としてほぼ筒状をなすバルブボディに相互の接触下で一体的に組付け固定することができる他、流路構成部材をバルブボディに一体に形成する一方で、ニードルガイドを流路構成部材への接触下でバルブボディに組付け固定することもでき、これによれは、構成部品の加工点数および組付け点数、ひいては、加工および組付けに起因する誤差を少なくできることにより、前述したようなニードルの芯ずれの発生量をより小さく抑えることが可能となる。
そしてこのことは、流路構成部材およびニードルガイドのそれぞれを、相互の接触下でバルブボディに一体形成した場合にとくに効果的である。
【００２３】
なおここで、ニードルの進退変位をもたらすべく、ニードルの頭部を支持するとともに、それの摺動変位を案内する可動磁性体を、電磁コイルの間に配設した固定磁性体に対向させて配設し、ニードルを進出方向に付勢するばね部材、たとえばコイルばねを、磁性材料よりなるニードルと固定磁性体との間に介装した場合には、ニードルの上昇変位、いいかえれば後退変位は、電磁コイルへの通電に基づく、固定磁性体への可動磁性体の吸着と、その固定磁性体によるニードルの磁気吸引との両者によってもたらすことができる。
【００２４】
この一方で、ニードルの進出変位は、電磁コイルへの通電の停止を原因とするコイルばねの伸長変形による、可動磁性体に対するニードルの相対進出変位および、可動磁性体それ自身の進出変位のそれぞれによってもたらすことができ、ここではとくに、ニードルの先端部の、可動磁性体に対する相対進出変位に基づいて、ニードル先端部をニードルシートに十分な力で確実かつ迅速に当接させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に示すところに基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態を示す縦断面図であり、図２は図１の要部を、メインバルブの開放姿勢で示す拡大図である。
【００２６】
図中１、２および３はそれぞれ、前述したと同様のバルブハウジング、電磁コイルおよび固定磁性体を示し、また４、５はそれぞれ、バルブハウジング１に形成されて相互に連通する流入口および流出口をそれぞれ示す。
【００２７】
ここでは、流入口４と流出口５との連通および遮断を司るメインバルブ６をバルブハウジング１内に設けるとともに、そのメインバルブ６の、上下方向に変位可能なバルブボディ７の内側にパイロットバルブ８を配設する。
【００２８】
ここにおけるメインバルブ６は、全体としてほぼ円筒状をなすバルブボディ７と、このバルブボディ７が当接する、流出口５の入口周囲に設けたバルブシート９とよりなり、バルブボディ７は、バルブハウジング１の内面に摺接する、前述したと同様のスリーブ状の大径部１０および小径の開閉機能部１１のそれぞれを有する。
【００２９】
また、パイロットバルブ８は、バルブボディ７の内側に、圧入その他によって取付け固定した流路構成部材１２に設けたパイロット流路１３に対して進退変位されるニードル１４と、パイロット流路１３の入口の周りに形成されて、ニードル１４の、ほぼ円錐状の先端部の密着を許容するニードルシート１５とよりなる。
【００３０】
ところでここでは、上述したようなニードルシート１５、より直接的には流路構成部材１２の軸線方向上方側に隣接させて、ニードル１４の進退変位を案内するニードルガイド１６を、バルブボディ７への圧入その他によってそこに固定して、好ましくは、このニードルガイド１６を流路構成部材１２に接触させる。
【００３１】
そしてまた、バルブボディ７の開閉機能部材１１の、ハウジング流入口４に臨む個所に、バルブボディ壁面に水平に貫通するブリード孔１７を設けるとともに、ニードルガイド１６に、ブリード孔１７に開口してその壁面に水平に貫通する貫通孔１８を設け、これらのブリード１７および貫通孔１８により、流入口４の、パイロット流路１３への連通を可能とし、また、ニードルガイド１６とバルブボディ７との間に、たとえば、ニードルガイド１６に設けた条溝によって形成されて、ニードル１４の収納側、いいかえれば、ニードルガイド１６より図の上方側の密閉空間部としての背圧室１９にブリード孔１７を常時連通させる間隙流路２０を設ける。
【００３２】
さらには、ニードル１４の頭部２１を支持するとともに、その頭部２１の摺動変位を案内する可動磁性体２２を、電磁コイル２の間に固定した固定磁性体３に対向させて配置するとともに、その可動磁性体２２を、ガイドスリーブ２３の案内下で、その固定磁性体３に対して接近および離隔する方向に変位可能とし、この一方で、可動磁性体２２の、図の下限位置を、バルブハウジング１に取付けたストッパプレート２４により特定する。
【００３３】
そしてまた、直接的にはニードル１４をその進出方向に付勢し、結果として、可動磁性体２２をストッパプレート２４に押圧するばね部材、ここではコイルばね２５を、磁性材料よりなるニードル１４の頭部２１と固定磁性体３との間に介装する。これがため、図示のコイルばね５は、その大部分が、可動磁性体２２の、ニードル頭部２１の相対変位を許容する中央大径穴２６内に存在することになる。
【００３４】
なお、この図に示す背圧室１９は、バルブボディ７の大径部１０の、ニードルガイド１６より上方の内側空間部から、ストッパプレート２４および、可動磁性体２２の条溝２７を経て、中央大径穴２６および、両磁性体３、２２間の空間に至る領域にわたって存在する。
【００３５】
以上のように構成してなる常閉タイプの電磁弁は、前述したものとほぼ同様に作用することになり、電磁コイル２を作動させて、可動磁性体２２の上昇変位に加えて、ニードル１４のさらなる上昇変位をもたらすことにより、パイロット流路１３が開放されて、背圧室１９内の流体がその流路１３を経てハウジング１の流出口５から流出する。このことによって、背圧室内圧に基づくバルブボディ７の圧下力が、ハウジング流入口４に達した流体によるバルブボディ押上力より小さくなった場合には、バルブボディ７の上昇変位によるメインバルブ６の開放がもたらされ、流入口４の流体は流出口５から直接的に流出することになる。
【００３６】
この一方で、流入口４に達した流体の圧力が、バルブボディ７を押上げるほどに大きくないときは、その流体はブリード孔１７から貫通孔１８を経て、開放状態のパイロット流路１３から流出口５へ流下することになる。
【００３７】
このようにして、所定量の流体を流出させた後は、電磁コイル２への通電を停止することにより、可動磁性体２２およびニードル１４をともに、コイルばね２５の作用下で、図１に示す元位置に復帰させ、ニードル１４の先端部の、ニードルシート１５への再度の密着をもたらす。これによってパイロット流路が閉止された後は、流入口４からブリード孔１７に流入した流体は、間隙通路２０を経て背圧室１９へ流入して、背圧室１９の内圧を高めるべく機能する。
【００３８】
この場合にあってなお開放状態にあるメインバルブ６は、流入口４から流出口５への流体の流下を許容するも、背圧室内圧の増加によって、バルブボディ７の圧下力が流入口４の流体によるバルブボディ押上力より大きくなったときは、そのバルブボディ７の、バルブシート９への密着がもたらされ、結果として、流入口４と流出口５との連通が遮断されることになる。
【００３９】
電磁弁をこのように作用させるに当り、ここでは、流路構成部材１２とニードルガイド１６とを、それら相互の十分なる近接下で、バルブボディ７に固定させていることから、それらのそれぞれが加工誤差を有するものであっても、また、それらの、バルブボディ７への固定に際して組付け誤差が発生しても、それらの誤差の増幅を十分に阻止して、ニードル１４の円錐状先端部の、ニードルシート１５に対する芯ずれを有効に抑制することができ、この結果として、ニードル１４の、ニードルシート１５への当接に起因する、それら両者への大きな偏摩耗の発生を、ニードル１の変位ストローク量がたとえ大きくなっても、長期間にわたって効果的に防止することができる。
【００４０】
図３は他の実施形態を、ニードルの閉止状態で示す図２と同様の拡大図である。
図３（ａ）に示すものは、パイロット流路１３を設けた流路構成部材１２をバルブボディ７に一体形成したものである。
【００４１】
これによれば、流路構成部材１２をバルブボディ７とは別体に構成する場合に比して、加工誤差の累積を防止するとともに、組付け誤差の発生を防止して、ニードル１４と、ニードルシート１５との間の芯ずれを一層有利に抑制することができる。
そしてこのことは、図３（ｂ）に示すように、流路構成部材１２およびニードルガイド１６の両者をともに、バルブボディ７に一体形成した場合にさらに効果的である。
【００４２】
【発明の効果】
以上に述べたところから明らかなように、この発明によれば、流路構成部材とニードルガイドとを軸線方向に隣接させて、より好ましくは相互に接触させて組付け固定等することにより、各種の加工誤差、組付け誤差等に起因して発生する、ニードルの芯ずれの増幅を有利に取り除いて、ニードルおよびニードルシートの偏摩耗を効果的に防止することができ、それら両者の密着を長期間にわたって担保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の要部をバルブボディの開放姿勢で示す拡大断面図である。
【図３】他の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図４】先の提案技術を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１    バルブハウジング
２    電磁コイル
３    固定磁性体
４    流入口
５    流出口
６    メインバルブ
７    バルブボディ
８    パイロットバルブ
９    バルブシート
１０  大径部
１１  開閉機能部
１２  流路構成部材
１３  パイロット流路
１４  ニードル
１５  ニードルシート
１６  ニードルガイド
１７  ブリード孔
１８  貫通孔
１９  背圧室
２０  間隙流路
２１  頭部
２２  可動磁性体
２３  ガイドスリーブ
２４  ストッパプレート
２５  コイルばね
２６  中央大径穴
２７  条溝
【図１】
2004286159.tif 000003
【図２】
2004286159.tif 000004
【図３】
2004286159.tif 000005
【図４】
2004286159.tif 000006