(57)【要約】【課題】可動鉄心が変位する際のヒステリシス特性を向上させ、且つ、その製造コストの低減と軽量化を図る。【解決手段】ソレノイド部１２を構成する固定コア３８は、拡径部６６が弁ボディ１８に対して連結され、該拡径部６６に対して可動コア３６側へと延在した本体部６４に第１及び第２凹部６８、７０が設けられる。この第１及び第２凹部６８、７０の間には、可動コア３６に嵌合されたシャフト２８の挿通される貫通孔５６が軸線方向に沿って形成され、該貫通孔５６には第２軸受５８が装着されシャフト２８を変位自在に支持している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイド部の励磁作用下に可動鉄心を吸引することにより、圧力流体が流通する一方のポートと他方のポートとの連通状態を切り換えるリニアソレノイドバルブにおいて、
圧力流体が流通する一方及び他方のポートを有する弁ボディとハウジングとを含むバルブ本体部と、
前記ハウジングに設けられ、ボビンに巻回されたコイルと、軸線方向に沿って変位自在に設けられる可動鉄心と、該可動鉄心と弁ボディとの間に設けられ、該可動鉄心と対向配置されると共に、前記コイルに対する通電作用下に該可動鉄心を吸引する固定鉄心と、前記可動鉄心の外周面を囲繞するヨークとを有するソレノイド部と、
前記弁ボディに設けられ、前記可動鉄心の変位作用下に一体的に変位し、前記一方のポートと他方ポートとの連通状態を切り換える弁体を有する弁機構部と、
を備え、
前記固定鉄心は、前記可動鉄心に対して軸線方向に沿って固定されたシャフトが挿通される貫通孔と、前記弁ボディと対向した凹部とを備え、前記凹部が前記貫通孔に対して拡径して形成されることを特徴とするリニアソレノイドバルブ。
【請求項２】
請求項１記載のリニアソレノイドバルブにおいて、
前記貫通孔には、前記シャフトを軸線方向に沿って変位自在に支持する軸受が設けられることを特徴とするリニアソレノイドバルブ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のリニアソレノイドバルブにおいて、
前記固定鉄心は、鍛造成形又はプレス加工により形成されることを特徴とするリニアソレノイドバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソレノイド部の励磁作用下に弁体を変位させ、圧力流体の流通状態を切換可能なリニアソレノイドバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ソレノイドコイルの励磁作用下に発生する電磁力によって可動鉄心を固定鉄心に吸引することにより、弁体を変位させる電磁弁が使用されている。
【０００３】
この種の電磁弁として、本出願人は、例えば、特許文献１に示されるように、可動コアの磁力に対する正確な応答性を得ることが可能な電磁装置を提案している。また、本出願人は、特許文献１の電磁弁に関連し、可動コアの側面とハウジングの内部壁面とが部分的に重なり合う位置関係とすることにより、前記可動コアに対する吸引力をより一層向上させることが可能な電磁弁を提案している（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】登録実用新案第２５３０２６８号公報
【特許文献２】特開２００５−２８６２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記提案に関連してなされたものであり、可動鉄心が変位する際のヒステリシス特性を向上させると共に、製造コストの低減及び軽量化を図ることが可能なリニアソレノイドバルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するために、本発明は、ソレノイド部の励磁作用下に可動鉄心を吸引することにより、圧力流体が流通する一方のポートと他方のポートとの連通状態を切り換えるリニアソレノイドバルブにおいて、
圧力流体が流通する一方及び他方のポートを有する弁ボディとハウジングとを含むバルブ本体部と、
前記ハウジングに設けられ、ボビンに巻回されたコイルと、軸線方向に沿って変位自在に設けられる可動鉄心と、該可動鉄心と弁ボディとの間に設けられ、該可動鉄心と対向配置されると共に、前記コイルに対する通電作用下に該可動鉄心を吸引する固定鉄心と、前記可動鉄心の外周面を囲繞するヨークとを有するソレノイド部と、
前記弁ボディに設けられ、前記可動鉄心の変位作用下に一体的に変位し、前記一方のポートと他方ポートとの連通状態を切り換える弁体を有する弁機構部と、
を備え、
前記固定鉄心は、前記可動鉄心に対して軸線方向に沿って固定されたシャフトが挿通される貫通孔と、前記弁ボディと対向した凹部とを備え、前記凹部が前記貫通孔に対して拡径して形成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、ソレノイド部を構成する固定鉄心に貫通孔と凹部とを設け、前記凹部を弁ボディと対向させ且つ前記貫通孔から離間させる方向に延在させている。また、凹部を貫通孔に対して拡径するように形成している。従って、固定鉄心に対して凹部を設けることにより、該固定鉄心における弁ボディ側を好適に肉抜きすることができ、それに伴って、前記固定鉄心の軽量化を図ることができる。そのため、固定鉄心を含むリニアソレノイドバルブの軽量化が可能となる。
【０００８】
また、固定鉄心に設けられた凹部により、シャフトを支持可能な貫通孔の長さが短くなるため、該貫通孔に対して施される加工量が低減される。そのため、固定鉄心における加工コストの低減によりリニアソレノイドバルブの製造コストを削減することができる。
【０００９】
さらに、凹部を可動鉄心とは反対側となる固定鉄心の弁ボディ側に設けているため、該凹部と可動鉄心との間に設けられた貫通孔を、前記可動鉄心により近接させて配置することができる。そのため、長尺な貫通孔におけるシャフト支持位置と環状鍔部とが離間した従来技術に比べて、貫通孔と環状鍔部との互いの位置精度を向上させることが可能となる。その結果、環状鍔部と可動鉄心との相対的な位置精度を向上させ、該可動鉄心を円滑且つ高精度に変位させることができる。従って、シャフトと共に変位する可動鉄心のヒステリシス特性を向上させることができる。
【００１０】
さらにまた、貫通孔に、シャフトを軸線方向に沿って変位自在に支持する軸受を設けることにより、前記シャフトが変位する際に確実且つ高精度に支持することができるため、該シャフトと共に変位する可動鉄心のヒステリシス特性をより向上させることが可能となる。
【００１１】
またさらに、固定鉄心を鍛造成形又はプレス加工により形成することにより、固定鉄心に対して簡便に前記凹部を設けることが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１３】
すなわち、ソレノイド部を構成する固定鉄心に凹部を設けることによって該固定鉄心の軽量化を図ると共に、貫通孔に対して施される加工を低減させることにより製造コストの削減を図ることができる。
【００１４】
また、貫通孔を可動鉄心側により近い位置に設けることができ、前記貫通孔を環状鍔部に近接して配置することができるため、それに伴って、前記可動鉄心が変位する際のヒステリシス特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係るリニアソレノイドバルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１６】
図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係るリニアソレノイドバルブとして用いられる油圧制御弁を示す。
【００１７】
この油圧制御弁１０は、図１〜図３に示されるように、磁性材料によって有底円筒状に形成され、内部にソレノイド部１２が設けられたハウジング１４と、前記ハウジング１４に連結され、弁機構部１６が内部に設けられた弁ボディ１８とを含む。なお、ハウジング１４及び弁ボディ１８は、バルブ本体部として機能するものである。
【００１８】
ハウジング１４は、円筒部２０と、該円筒部２０の内周側に所定間隔離間して略平行に形成されるヨーク２２と、前記円筒部２０とヨーク２２とを接続する底部２４と、前記底部２４に対して該ハウジング１４の軸線方向に所定長だけ突出した突部２６とからなる。なお、突部２６の内部には、後述するシャフト２８の一端部が臨む穴部３０が形成される。
【００１９】
ソレノイド部１２は、ハウジング１４の内部に囲繞されるように配設され、外周面にコイル３２が巻回されたボビン３４と、前記ボビン３４の内部に軸線方向に沿って変位自在に設けられる可動コア（可動鉄心）３６と、前記可動コア３６と対向して弁ボディ１８側（矢印Ａ方向）に配設される固定コア（固定鉄心）３８と、前記可動コア３６の中心に嵌合されるシャフト２８とからなる。
【００２０】
ボビン３４は、その内周面の一部がハウジング１４のヨーク２２に当接するように設けられ、軸線方向に沿った一端部及び他端部には半径外方向へと拡径したフランジ４２ａ、４２ｂがそれぞれ形成される。そして、一組のフランジ４２ａ、４２ｂの間にコイル３２が巻回される。
【００２１】
ハウジング１４とコイル３２の間には、該コイル３２の外周面及びボビン３４の一部を一体的にモールドする樹脂封止体４４が設けられ、該樹脂封止体４４によって前記コイル３２及びボビン３４が外周側から覆われる。そして、この樹脂封止体４４の一端部及び他端部が、それぞれボビン３４のフランジ４２ａ、４２ｂに対して係合されることにより、コイル３２がボビン３４と樹脂封止体４４によって囲繞されている。
【００２２】
また、樹脂封止体４４には、コイル３２に通電するカプラ部４６が一体成形され、前記カプラ部４６には、ボビン３４を通じてコイル３２に接続されたターミナル４８の端子部５０が露呈している。
【００２３】
可動コア３６は、その略中央部に軸線方向に沿ってシャフト孔５２が貫通し、該シャフト孔５２にシャフト２８が嵌合されて固着される。このシャフト２８の一端部は、ハウジング１４における突部２６の穴部３０に装着された第１軸受５４に支持され、該シャフト２８の他端部が、後述する固定コア３８の貫通孔５６内に装着された第２軸受５８によって支持される。すなわち、シャフト２８は、第１及び第２軸受５４、５８により軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って摺動可能に軸支されている。
【００２４】
第１軸受５４は、ハウジング１４における突部２６の穴部３０に圧入されて固定され、該第１軸受５４の外周面には、軸線方向に沿って第１連通溝６０が形成される。この第１連通溝６０を通じて第１軸受５４の一端面側と他端面側とが連通する。
【００２５】
また、可動コア３６の端面には、固定コア３８と対向して円盤状のプレート体６２が設けられ、前記プレート体６２を非磁性材料から形成することにより、ソレノイド部１２における残留磁気を防止するためのスペーサとして機能させることができる。すなわち、ソレノイド部１２に対する通電遮断時に固定コア３８又は可動コア３６に残留磁気が発生し、前記残留磁気の作用下に可動コア３６が固定コア３８から離間しない場合があるが、前記可動コア３６の端面にシャフト２８を介してプレート体６２を設けることにより前記固定コア３８との間で所定のクリアランスが形成され残留磁気の発生を抑制できる。
【００２６】
固定コア３８は、磁性材料から形成され、ボビン３４の内周面に当接する本体部６４と、該本体部６４の他端部に設けられ、半径外方向に拡径して弁ボディ１８と連結される拡径部６６と、前記本体部６４の一端部に設けられ、外周側に円錐面部６５ａを有する環状鍔部６５とを含む。
【００２７】
本体部６４は、可動コア３６と対向する一端面に、該可動コア３６から離間する方向（矢印Ａ方向）に所定深さだけ窪んだ第１凹部６８が形成される。この第１凹部６８は、可動コア３６と同軸上且つ該可動コア３６に対して若干だけ大径に形成され、前記可動コア３６の変位作用下にその一部が前記第１凹部６８に挿入される。
【００２８】
一方、弁ボディ１８側となる本体部６４の他端面には、該弁ボディ１８から離間する方向（矢印Ｂ方向）に所定深さだけ窪んだ第２凹部（凹部）７０が形成される。この第２凹部７０は、第１凹部６８と同軸上且つ該第１凹部６８より小径に形成され、弁ボディ側（矢印Ａ方向）に向かって開口している。ここで、第２凹部７０は、例えば、鍛造成形やプレス加工によって固定コア３８を製造することにより簡便に形成される。これにより、第２凹部７０を、本体部６４に対して簡便に設けることが可能となる。
【００２９】
また、本体部６４の略中央部には、第１凹部６８と第２凹部７０とを連通する貫通孔５６が軸線方向に沿って形成され、該貫通孔５６には第２軸受５８を介してシャフト２８が挿通され摺動可能に軸支される。
【００３０】
この第２軸受５８は、貫通孔５６に圧入されて固定され、該第２軸受５８の外周面には、軸線方向に沿って第２連通溝７４が形成される。この第２連通溝７４を通じて第１凹部６８と第２凹部７０との連通状態が維持される。この場合、シャフト２８の両端部は、第１及び第２軸受５４、５８を介してそれぞれ支持されることにより、該シャフト２８が嵌合された可動コア３６を両端支持構造とすることができる。これにより、可動コア３６を安定的にリニアに変位させることができる。
【００３１】
換言すれば、この本体部６４は、可動コア３６及び弁ボディ１８側となる該本体部６４の一端部及び他端部が、貫通孔５６に挿通されたシャフト２８から半径方向に離間した筒状に形成され、軸線方向に沿った本体部６４の略中央部位で貫通孔５６を介してシャフト２８を支持している。このように、固定コア３８では、第２凹部７０を設けることにより中心部位を肉抜きして該固定コア３８自体の軽量化が図られている。なお、第１及び第２凹部６８、７０は、貫通孔５６より半径外方向に拡径して形成される。
【００３２】
一方、拡径部６６は、弁ボディ１８の端部に形成されたフランジ部１８ａに当接し、該フランジ部１８ａと共にハウジング１４の端部によって一体的に加締められる。
【００３３】
弁機構部１６は、圧油が流通するインレットポート（ポート）７６、アウトレットポート（ポート）７８、ドレンポート８０、及び、図示しないオイルタンクに連通するブリーザポート８２を有する弁ボディ１８と、前記弁ボディ１８の内部に軸線方向に沿って変位自在に設けられるスプール弁８４とを有する。
【００３４】
弁ボディ１８は、フランジ部１８ａを介して固定コア３８の拡径部６６に当接し、該固定コア３８と共に一体的にハウジング１４の端部によって加締められて連結される。また、弁ボディ１８の内部には、軸線方向に沿って貫通した空間部８６が画成され、該空間部８６の端部は、エンドブロック８８によって閉塞される。そして、前記エンドブロック８８とスプール弁８４との間にリターンスプリング９０が介装され、前記リターンスプリング９０の弾発作用下に前記スプール弁８４がソレノイド部１２側（矢印Ｂ方向）に向かって付勢される。なお、このリターンスプリング９０は、コイルスプリングに限定されるものでなく、例えば、図示しない板ばね等を含む弾性体によって構成してもよい。
【００３５】
スプール弁８４は、弁ボディ１８の空間部８６に設けられ、ソレノイド部１２側からエンドブロック８８側（矢印Ａ方向）に向かって順に形成される第１ランド部８４ａ、第２ランド部８４ｂ及び第３ランド部８４ｃを含む。この第１及び第２ランド部８４ａ、８４ｂは、それぞれ略同一径から形成され、第３ランド部８４ｃは、前記第１及び第２ランド部８４ａ、８４ｂよりも若干だけ縮径して形成される。
【００３６】
また、ソレノイド部１２に近接するスプール弁８４の端面８５は、シャフト２８の他端部２８ｂと当接するように設けられ、前記リターンスプリング９０の弾発力がスプール弁８４及びシャフト２８を介して可動コア３６に付与される。すなわち、可動コア３６は、弁ボディ１８から離間する方向（矢印Ｂ方向）に向かって押圧された状態にある。
【００３７】
本発明の実施の形態に係る油圧制御弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、図１に示されるソレノイド部１２の非通電時（オフ状態）には、スプール弁８４は、リターンスプリング９０の弾発力によって図１中の矢印Ｂ方向に向かって押圧された状態にあり、インレットポート７６とアウトレットポート７８との連通が遮断された状態にある。
【００３８】
この状態から、図示しない電源を付勢してコイル３２に通電することによりソレノイド部１２が励磁されてオン状態となり、電磁力が発生する。この場合、前記コイル３２に対する通電量に比例した電磁力が発生し、前記電磁力が可動コア３６に付与される。従って、前記電磁力の作用下に前記スプール弁８４が、リターンスプリング９０の弾発力に抗して矢印Ａ方向に変位することにより、ドレンポート８０及びアウトレットポート７８間の連通が遮断されると共に、インレットポート７６とアウトレットポート７８とが連通する（図３参照）。
【００３９】
従って、図示しない油圧源から供給された圧油が図示しない通路を介してインレットポート７６及びアウトレットポート７８を通じて図示しない油圧作動機器に供給される。なお、前記ソレノイド部１２に対する通電を停止することによりオフ状態となり図１に示す初期位置に復帰する。
【００４０】
以上のように、本実施の形態では、弁ボディ１８側となる固定コア３８の他端部に、本体部６４に対して中空状となる第２凹部７０を設け、該弁ボディ１８側（矢印Ａ方向）に向かって開口させている。換言すれば、固定コア３８の中心部位が肉抜きされて第２凹部７０が形成されている。そのため、金属製材料からなる固定コア３８の軽量化を図ることができ、それに伴って、油圧制御弁１０の軽量化も可能となる。
【００４１】
この場合、固定コア３８は、その本体部６４に設けられた第２凹部７０によって半径方向に薄肉状となるため、図２に示される固定コア３８に対して第２凹部７０を設けずに長尺な貫通孔５６ａのみを有する従来技術に係る電磁弁（図２中、二点鎖線形状）の場合と比較し、コイル３２の励磁作用下に電磁力を発生させる磁路断面積が減少することとなる。しかしながら、可動コア３６を吸引する際に必要とされる推力（電磁力）に基づいて、固定コア３８における必要最小限の磁路断面積を予め算出し、該磁路断面積に基づいて第２凹部７０の内周径を設定して本体部６４を含む固定コア３８を形成する。これにより、固定コア３８を介して発生される推力（電磁力）を低下させることなく、ソレノイド部１２の励磁作用下に所望の推力が得られる。
【００４２】
ここで、ソレノイド部１２において発生する推力と可動コア３６の変位量との関係を図４を参照しながら簡単に説明する。なお、図４は、ソレノイド部１２で発生する推力と可動コア３６の軸線方向に沿った変位量との関係を示す特性曲線図であり、実線で示される特性曲線Ｃは、本実施の形態に係る油圧制御弁１０に関する特性を示し、破線で示される特性曲線Ｄが、図２に示される固定コアに第２凹部を設けず長尺な貫通孔５６ａのみを有する従来技術に係る電磁弁に関する特性を示している。
【００４３】
本実施の形態に係る油圧制御弁１０は、固定コア３８に第２凹部７０を設けることによってその磁路断面積が減少しているが、実線で示されるように、可動コア３６の変位量に伴った推力は、従来技術に係る電磁弁の推力（二点鎖線）と略同等の数値が得られていることが諒解される。
【００４４】
このように、可動コア３６を吸引させるために必要な推力を発生可能な磁路断面積で固定コア３８を形成することにより、前記固定コア３８を介して発生される推力（吸引力）を低下させることなく、ソレノイド部１２の励磁作用下に所望の推力を得ることが可能となる。
【００４５】
また、固定コア３８の貫通孔５６を、第１凹部６８と第２凹部７０との間に設ける構成としているため、前記貫通孔５６が環状鍔部６５に近接して配置される。そのため、シャフト２８の他端部２８ｂを、第２軸受５８を介して前記可動コア３６により近い位置で支持することが可能となる。これにより、長尺な貫通孔５６ａにおいてスプール弁側となる端部に配置された軸受位置（シャフト支持位置）と環状鍔部とが離間した従来技術に比べて、貫通孔５６に設けられた第２軸受５８と環状鍔部６５との互いの位置精度を向上させることが可能となる。
【００４６】
その結果、可動コア３６と環状鍔部６５の相対的な位置精度を向上させ、前記可動コア３６を円滑且つ高精度に変位させることができる。これにより、可動コア３６が変位する際のヒステリシス特性を向上させることが可能となる。
【００４７】
さらに、固定コア３８に第２凹部７０を設けることにより、第２軸受５８を介してシャフト２８を支持する貫通孔５６の軸線方向に沿った長さ寸法が短縮されるため、該貫通孔５６に対して施される加工の加工量を低減することができる。すなわち、第２凹部を設けず固定コア３８の中央部に長尺な貫通孔５６ａのみを設け、該貫通孔５６ａに対して加工を行っていた従来技術に係る電磁弁と比較し、前記固定コア３８に対する加工量を減少させることができる。その結果、固定コア３８に対する加工コストが削減され、それに伴って、油圧制御弁１０の製造コストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態に係る油圧制御弁の全体縦断面図である。
【図２】図１の油圧制御弁における固定コア近傍を示す拡大断面図である。
【図３】図１の油圧制御弁においてソレノイド部の励磁作用下にスプール弁がリターンスプリングの弾発力に抗して変位した状態を示す全体縦断面図である。
【図４】図１の油圧制御弁における可動コアのストローク量と推力との関係を示す特性曲線である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…油圧制御弁                    １２…ソレノイド部
１４…ハウジング                    １６…弁機構部
１８…弁ボディ                      ２２…ヨーク
２８…シャフト                      ３２…コイル
３４…ボビン                        ３６…可動コア
３８…固定コア                      ４４…樹脂封止体
４６…カプラ部                      ５４…第１軸受
５８…第２軸受                      ６４…本体部
６５…環状鍔部                      ６８…第１凹部
７０…第２凹部                      ８４…スプール弁
８６…空間部                        ８８…エンドブロック
９０…リターンスプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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