(57)【要約】【課題】衝突時の騒音を低減すると同時に、吸引力の低下を防止し、ソレノイドバルブの切換性能の向上をはかる。【解決手段】固定鉄芯２と、固定鉄芯の回りに設けられたソレノイドコイル３と、固定鉄芯とソレノイドコイルの吸引力により可動する可動鉄芯４と、可動鉄芯により流体の流れを制御するようにされた弁部５と、を有するソレノイドバルブ１において、固定鉄心と可動鉄心との間に磁性体からなる板ばね部材３１が設けられており、板ばね部材は固定鉄心と可動鉄心とを板ばね部材の厚み方向に離隔するようなばね力を有するようにする。また、板ばね部材は中央部３２と外周部３３とを有する略円盤状とし、中央部と外周部とで段差３４を設ける。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定鉄芯と、前記固定鉄芯の回りに設けられたソレノイドコイルと、前記固定鉄芯とソレノイドコイルの吸引力により可動する可動鉄芯と、前記可動鉄芯により流体の流れを制御するようにされた弁部と、を有するソレノイドバルブにおいて、前記固定鉄心と前記可動鉄心との間に磁性体からなる板ばね部材が設けられており、前記板ばね部材は前記固定鉄心と可動鉄心とを板ばね部材の厚み方向に離隔するようなばね力を有していることを特徴とするソレノイドバルブ。
【請求項２】
前記板ばね部材は中央部と外周部とを有する略円盤状であり、前記中央部と外周部とは段差が設けられていることを特徴とする請求項１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、産業機械や、輸送機械等に用いられるソレノイドバルブの作動音の低減および切換性能の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ソレノイドバルブは、流体音の他、固定鉄芯と可動鉄芯とが衝突する衝突音が発生する。自動車の低騒音化が進み、ＡＴ又はＣＶＴ等の自動車の自動変速機用ソレノイドバルブにおいては、かかる衝突音の低減も必要である。衝突音は可動鉄芯の移動に伴い発生し、可動鉄芯が弁座へ当接するとき、あるいは弁座から離れて固定鉄芯と当接するときに、衝突音が発生する。そこで、実開平３−１３０９７６号公報、実開平５−９６６５６号公報、特開平７−２２４９６２号公報では、弁座に当接する可動鉄芯側のシート部にゴム等の弾性部材を用い、さらに弾性部材を固定鉄芯側まで延長して固定鉄芯との当接面に弾性部材を介在させるようにしている。
【０００３】
一方、ソレノイドバルブの固定鉄芯と可動鉄芯の間には、ソレノイドに通電して固定鉄芯に可動鉄芯を吸着させる際に、固定鉄芯と可動鉄芯との密着を防止し、ソレノイド非通電時の固定鉄芯と可動鉄芯とを離れ易くするため、非磁性体のワッシャ状のスペーサが設けられている。そこで、特開平８−２１０５４７号公報では、固定鉄芯と可動鉄芯の間のスペーサを非磁性体の板ばねとすることにより、板ばねの弾性力による衝撃力および騒音低減と固定鉄芯と可動鉄芯との密着の防止を一つの部材で兼ねるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スペーサのない構造のソレノイドバルブに比べ、スペーサのあるものは厚み分だけ固定鉄芯と可動鉄芯間の距離が大きくなり、ソレノイド通電時の吸引力が低下する。さらに、前述の特開平８−２１０５４７号公報のものでは、板ばねの弾性力により騒音は低下するものの、逆に、スペーサの厚みに加え、板ばねの弾性力による抵抗が加わるため、さらなる吸引力の低下が生じるという問題があった。
【０００５】
本発明の課題は上記問題点に鑑みて、衝突時の騒音を低減すると同時に、吸引力の低下を防止し、ソレノイドバルブの切換性能の向上をはかることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、固定鉄芯と、前記固定鉄芯の回りに設けられたソレノイドコイルと、前記固定鉄芯とソレノイドコイルの吸引力により可動する可動鉄芯と、前記可動鉄芯により流体の流れを制御するようにされた弁部と、を有するソレノイドバルブにおいて、前記固定鉄心と前記可動鉄心との間に磁性体からなる板ばね部材が設けられており、前記板ばね部材は前記固定鉄心と可動鉄心とを板ばね部材の厚み方向に離隔するようなばね力を有するソレノイドバルブを提供することにより上記課題を解決した。
【０００７】
即ち、いわゆるスペーサを非磁性体でなく、磁性体の板ばね部材としたので、固定鉄芯とスペーサ（板ばね部材）は一体の磁性体になるため可動鉄芯との距離は非磁性体のスペーサを用いるよりも小さくなる。そのためソレノイド通電時の吸引力が大きくなり作動性が向上する。一方、スペーサとしての板ばね部材は弾性力を有するので固定鉄芯と可動鉄芯との衝突時の衝撃を緩和し、衝突音も低減する。さらに、ソレノイド通電状態から非通電状態にした場合、板ばね部材のもつばね力により板ばね部材の厚み方向に可動鉄芯を固定鉄芯から離隔するようにばね力が働くので、固定鉄芯から可動鉄芯が離れ易くなり、ソレノイドバルブの非通電時の復帰性が向上する。
【０００８】
本発明においては、前述した特開平８−２１０５４７号公報の非磁性体の弾性部材を磁性体にすることにより、容易に得られる。従って、同公報の図２、図５，６のものと同様でもよいが、同公報の図２のものは歯付座金のような形状であり、構造が複雑である。また、同公報の図５，６のものは一枚の平板で簡単な形状であるが、固定鉄芯側に、板ばねをばね作用をさせるための曲面あるいは円錐面の逃げ加工が必要となる。そこで、請求項２に記載の本発明においては、前記板ばね部材は中央部と外周部とを有する略円盤状とし、前記中央部と外周部とは段差を設けるようにした。これによれば、固定鉄芯、可動鉄芯は従来と同様でよく、従来のスペーサと置き換えることにより容易に本発明のソレノイドバルブを提供することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を示すソレノイドバルブの縦断面図であり、中心線より左側がソレノイドコイル通電時、右側がソレノイドコイル非通電時の状態を示す縦断面図、図２は図１の楕円Ａで囲んだ本発明の板ばね部材を示す部分拡大断面図であり、中心線より左側がソレノイドコイル通電時、右側がソレノイドコイル非通電時の状態を示す。図１に示すように、固定鉄芯２は、断面凹状の空間部６を有する円筒部７と、空間部の開口端８に設けられた鍔部９と、空間部の底部１０に設けられた貫通穴１１とが設けられている。固定鉄芯２の円筒部７の外側７ａ及び鍔部９の円筒部外周面９ａに接するようにソレノイドコイル３が嵌挿されている。ソレノイドコイル３はプラスチック製のボビン３ａに巻き線３ｂが巻かれている。ボビン３ａの上端３ｃが鍔部９に対向して配設され、ボビン３ａの内径３ｄが円筒部外周面７ａに嵌挿されている。ボビン３ａの下端には断面Ｌ字で円筒状の鉄製のヨーク１６が固定されている。ボビン３ａの下方から端子部１７が半径方向に突出し外部から電力が供給される。固定鉄芯２の下端２ａ及びボビン３ａの内径３ｅに沿って移動可能に可動鉄芯４が設けられている。
【００１０】
特に本発明においては、図２に示すように、固定鉄芯２と可動鉄芯４の間には磁性体の板ばね部材（スペーサ）３１が設けられている。板ばね部材３１は中央部３２と外周部３３とを有する略円盤状にされ、中央部と外周部とは段差３４が設けられている。中央部３２は固定鉄芯２の下端２ａに接しており、外周部３３の中心側３５が後述するスプリング１９に接するようにされ、スプリング１９と固定鉄芯２間に挟持されている。中央部３２の中心にはドレーン穴３６が開けられている。
【００１１】
可動鉄芯４は凹状穴４ａを有する中空円筒状であり、底部にピン４ｂが固定されている。凹状穴４ａにはスプリング１９が設けられスプリングの上部が固定鉄芯下端２ａに板ばね部材３１を介して当接可能にされていおり、スプリング１９のスプリング力により可動鉄芯４と固定鉄芯２が離隔するようにされている。可動鉄芯４及びヨーク１６の下部に弁部５が設けられている。弁部５は上部に鍔５ａを有し、弁部の鍔５ａ、ヨーク１６、ソレノイドコイル３、固定鉄芯２の鍔部９がカバー２０の両端部２０ａ，２０ｂで挟持するように加締め固定されている。図１は３方向２位置のノーマルクローズ弁であり、弁部５は下端に圧力ポート穴２１が明けられ上方に開口する圧力ポート側弁座２２、圧力ポート側弁座に離着座するボール２３が設けられている。ボール２３の上側には下方に開口するタンクポート側弁座２４が設けられ、ボールが離着座可能に配置されている。圧力ポート弁座２２とタンクポート側弁座２４間に連通して負荷ポート２５が設けられ、図示しない負荷に接続されている。タンクポート側弁座２４はピン貫通穴２４ａに連接し、タンク穴２４ｂを経由してタンクポート２６に連通し、ソレノイドバルブ外部に排出される。
【００１２】
可動鉄芯４のピン４ｂはその先端がスプリング１９のスプリング力によりボール２３に当接可能にされており、ソレノイド３ｂに通電することにより、固定鉄芯２側に吸引されボールと接触しないようにされる。図１の右側に示すように、ソレノイド非通電磁の場合は、ボール２３はスプリング１９のスプリング力により、ピン４ｂに押され圧力ポート側弁座２２に着座し、圧力ポート２１と負荷ポート２５を遮断し、負荷ポート２５とタンクポート２６を連通させる。一方、図１の左側に示すようにソレノイド３ｂが通電され、ピン４ｂがボール２３と離れているときは、ボールは圧力ポート２１の圧力に押され、タンクポート側弁座２４に着座し、圧力ポート２１と負荷ポート２５を連通し、負荷ポート２５とタンクポート２６を遮断させる。これにより、ソレノイド３ｂのＯＮ−ＯＦＦにより流路を切り換える３方向２位置のノーマルクローズ弁を提供する。なお、固定鉄芯２の開口側がソレノイドバルブ外部に開放されており、また、ソレノイドバルブ１の内部リーク等は板ばね部材３１のドレーン穴３５、固定鉄芯の貫通穴１１等を通ってドレーンとしてソレノイドバルブ外部に排出される。
【００１３】
本発明においては、ソレノイド３ｂの通電時に可動鉄芯４が固定鉄芯２に衝突するが、図２の右側図から左側図に移動する間に板ばね部材３１の弾性力により、衝撃が緩和される。一方、吸着状態では、板ばね部材が磁性体であるので、固定鉄芯と板ばね部材とは一体となり、可動鉄芯を強い吸引力で吸引する。詳述すると、図３は固定鉄芯から可動鉄心までのストロークとソレノイド吸引力の関係４０を示す説明図であり、ソレノイド非通電時において、非磁性体スペーサの場合の可動鉄芯と固定鉄芯とのエアギャップ４１は非磁性体スペーサの厚み４２と可動鉄心のストローク４３の和となる。一方、本発明においては、固定鉄芯と磁性体スペーサは磁気的に一体とされるので可動鉄芯と固定鉄芯とのエアギャップは可動鉄心ストローク４４のみとなり、スペーサの厚みの量だけエアギャップが短くなる。従って、可動鉄心ストロークに対するスプリング１９の許容ばね力４４が従来のスプリング１９の許容ばね力４６より増大する。逆にいえば同じばね力に対してソレノイド吸引力は小さくて良い。従って、ソレノイド通電時の作動電圧は、従来の非磁性体のワッシャ状のスペーサ（ばね力なし）を使用したもので７〜７．５Ｖであるのに対し、本発明の磁性体の板ばね部材では５．５〜６Ｖと低下し、約２０％吸引力が向上した。
【００１４】
さらに、通電状態から非通電状態での可動鉄心復帰時には、本発明の板ばね部材は磁性体であるので、固定鉄芯と可動鉄芯とが密着しやすく復帰（解除）しにくなる。しかしながら、本発明の板ばね部材は厚み方向（軸方向）のスプリング（弾性）力により可動鉄芯を固定鉄芯から離隔するように作用するので、可動鉄芯が固定鉄芯から磁気的に解放しやすくなり、非通電位置への復帰性能が向上する。詳述すると、図４は固定鉄芯から可動鉄心までのストローク５１とスペーサの厚み５２及びスペーサとスプリング１９とのばね力の和との関係を示す説明図であり、従来のスプリング力５３はスプリング１９のばね力５４のみであるのに対し、本発明のスプリング力５５は特に吸着時近傍のストロークにおいて、板ばね部材の厚み方向のスプリング力が大きく作用し、可動鉄芯の復帰力５６が大きくなる。逆にいえば可動鉄芯の保持電流が高い値で復帰する。従って、ソレノイド通電状態から非通電時の復帰電流は、従来の非磁性体のワッシャ状のスペーサ（ばね力なし）を使用したもので９０〜１００ｍＡであるのに対し、本発明の磁性体の板ばね部材では１１０〜１２０ｍＡと約２０％復帰電流が高くなり、電流遮断時により早く復帰するものとなった。
【００１５】
なお、前述した実施の形態においては、板ばね部材の厚みは従来のスペーサと同様であり、０．１５ｍｍであり、また、段差は０．１５ｍｍとした。また、実施の形態においては、３方向２位置のノーマルクローズ弁について説明したが、ノーマルオープンの場合やその他のソレノイドバルブに適用できることはいうまでもない。また、板ばね部材の形状は、従来の特開平８−２１０５４７号公報の非磁性体の弾性部材と同様でもよく、種々の形状が可能であることはいうまでもない。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、ソレノイドバルブの固定鉄心と可動鉄心との間に板ばね部材を設け、板ばね部材を固定鉄心と可動鉄心とを板ばね部材の厚み方向に離隔するようなばね力を有するソレノイドバルブにおいて、板ばね部材の材質を非磁性体から磁性体にするということで、衝突音を低減するばかりでなく、従来では予想しなかった、高い吸引力と、復帰力を得られるものとなった。従って、ソレノイドバルブの切換性能が向上し、定格を同じとすればソレノイドの出力を小さくして省エネとなり、ソレノイド出力を同じとすれば定格流量等を大きくでき、あるいはゴミや環境に強いものとなった。さらに、スペーサは弾力性をもつので騒音を低減するばかりでなく板ばね部材の耐久性も向上するものとなった。
【００１７】
さらに、板ばね部材を中央部と外周部とを有する略円盤状とし、中央部と外周部とで段差を設けるという簡単な構造であり、加工、組立も容易であり、材料も廉価である。また、従来のスペーサと置き換えることにより容易に本発明のソレノイドバルブを提供できるので、汎用性の高いものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すソレノイドバルブの縦断面図であり、中心線より左側がソレノイドコイル通電時、右側がソレノイドコイル非通電時の状態を示す縦断面図である。
【図２】図１の丸で囲んだ本発明の板ばね部材を示し、中心線より左側がソレノイドコイル通電時、右側がソレノイドコイル非通電時の状態を示す部分拡大断面図である。
【図３】固定鉄芯から可動鉄心までのストロークとソレノイド吸引力の関係を示す説明図である。
【図４】固定鉄芯から可動鉄心までのストロークとスペーサ及びスプリング１９とのばね力の和との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１　　ソレノイドバルブ
２　　固定鉄芯
３　　ソレノイドコイル
４　　可動鉄芯
５　　弁部
３１　板ばね部材（スペーサ）
３２　中央部
３３　外周部
３４　段差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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