JP3666246B2 - ソレノイドバルブ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はソレノイドバルブに関し、制御流体に含まれるコンタミにより起因するプランジャの不安定な作動状態を解消して安定した作動特性を達成する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4は、従来より各種流体の制御等に利用されているソレノイドバルブ101の断面構成を示した図である。
【0003】
ソレノイドバルブ101の構成を説明すると、この図4において上側がソレノイド部101Aであり、下側にバルブ部101Bが配置されている。
【0004】
ソレノイド部101Aは、コイル102aを巻き付けたコイルボビン102bの周囲をモールド部102cで覆うように一体成形した略円筒形状のモールドコイル102と、モールドコイル102のバルブ部101Bの反対側の内筒部に挿嵌されるセンタポスト103と、モールドコイル102のバルブ部101B側の内筒部をプランジャ室PR1とし、このプランジャ室PR1内に軸方向に往復動可能に収容されたプランジャ104と、を主要な構成として備えている。
【0005】
モールドコイル102の軸方向両側には、コイル102aにより発生する磁束を収束させるためのサイドリング105及びアッパープレート106が配置され、外周部はケース107により覆われている。
【0006】
センタポスト103は円筒状であり、その内筒部にプランジャ104を付勢するスプリング108の付勢力を調整可能としているアジャストボルト109が備えられている。また、センタポスト103のバルブ部101B側の内筒部にはプランジャ104が突き当たるシム110が嵌めこまれている。
【0007】
111はソレノイドバルブ101を相手側取り付け部に固定するためのブラケットであり、112は、コイル102aへの通電を行なうコネクタ部である。
【0008】
次に、バルブ部101Bの構成を説明する。バルブ部101Bはコイルボビン102bと一体的に形成されているプラグ部102b1を有している。
【0009】
プラグ部102b1の内側はプランジャ室PR1となっており、プランジャ104の弁体部104aと対向し当接するシート部102b2がインサート成形により一体的に備えられている。
【0010】
シート部102b2には流入ポート120が接続し、プランジャ104の弁体部104aがシート部102b2から離れて開弁することによって弁室として機能するプランジャ室PR1へと制御流体を流入させる。
【0011】
そして、プランジャ室PR1へと流入した制御流体は、プランジャ室PR1の周壁面に接続する流出ポート121や、プランジャ室PR1の内周壁面とプランジャ104の外周壁面の間の隙間または溝G1を流路としてセンタポスト103側に制御流体を流し、アジャストボルト109の中央部の流出ポート122から排出される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成のソレノイドバルブ101において、制御流体にコンタミ(主に鉄等の磁性体)が多く含まれる場合、プランジャ104やセンタポスト103の吸引部や、プランジャ室PR1の内周壁面とプランジャ104の外周壁面の間の隙間または溝等のクリアランスG1に磁性コンタミが付着した場合には、流路面積、制御流体の圧力、プランジャ104の推力特性等が変わり、ソレノイドバルブ101の制御特性が変化するという問題がある。
【0013】
このような問題を抑制するために、プランジャ104の外周壁面等に所定の膜厚を有するコーティング膜を施すことは、従来技術として周知であるが、コーティング膜の膜厚の公差分がクリアランスG1の公差に加わるためにクリアランスG1の公差設定を大きくせざるを得なくなってしまう。
【0014】
従って、流路面積の精度の低下や、プランジャの往復挙動や姿勢の悪化に伴う漏れの発生、クリアランスG1の寸法をコンタミの平均粒径に対応させて最適なものとすることが困難となること、等の複合的な問題の発生に関係してしまうことが懸念されている。
【0015】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、制御流体に含まれるコンタミにより起因するプランジャの不安定な作動状態を解消することにあり、安定した作動特性の得られるソレノイドバルブを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
コイル部材により発生された磁束によりプランジャ室の内部を軸方向に移動するプランジャと、
前記プランジャと接続された弁体部により開閉制御されるバルブ手段と、
を備え、前記バルブ手段による制御流体を、前記プランジャ室を流路の一部として流すソレノイドバルブであって、
前記プランジャは、軸方向に所定幅の摺動面部と、この摺動面部を除く部位を覆う非磁性のコーティング膜とを有し、
前記プランジャの摺動面部を軸方向に摺動可能に保持する保持手段を備え、
前記バルブ手段による制御流体を、プランジャ室と保持手段との間を軸方向に疎通させて設けられた通路を流路の一部として流すことを特徴とする。
【0017】
この構成により、保持手段によりプランジャをその摺動面部を保持しながら摺動させることができる。
【0018】
また、プランジャの摺動面部以外は、非磁性のコーティング膜が施されているので、制御流体に磁性コンタミが含まれていても、プランジャの磁束が集中する部位に付着しにくくなる。
【0019】
また、プランジャの摺動面部の外側領域においては、プランジャ室と保持手段との間を軸方向に疎通させて設けられた通路が流路の一部となり、プランジャの摺動面部を制御流体が直接的に流れることはないので、磁性コンタミ等の進入が抑制される。
【0020】
従って、プランジャの安定した作動が得られる。
【0021】
前記プランジャと接続された弁体部には、前記非磁性のコーティング膜が形成されないことも好適である。
【0022】
これによって、バルブ手段の弁体部の開閉精度を維持することができる。
【0023】
前記バルブ手段は、筒状のシート部材の内筒部を移動する前記弁体部を備えた滑り弁であることも好適である。
【0024】
これによって、筒状のシート部材と弁体部との隙間精度を維持することができ、漏れ量の低減や、流量精度の向上を図ることができる。
【0025】
前記プランジャの摺動面部と保持手段との隙間を、制御流体に含まれる磁性コンタミが進入しない間隔とすることも好適である。
【0026】
これによって、プランジャの摺動面部への磁性コンタミの進入をより防止することができ、プランジャの安定した作動が得られる。
【0027】
【発明の実施の形態】
図1は本発明を適用した実施の形態におけるソレノイドバルブ1を説明する断面構成説明図である。
【0028】
このソレノイドバルブ1は、図4において上側がソレノイド部1Aであり、下側にバルブ部1Bが配置されている。
【0029】
ソレノイド部1Aは、コイル2aを巻き付けたコイルボビン2bの周囲をモールド部2cで覆うように一体成形した略円筒形状のコイル部材としてのモールドコイル2と、モールドコイル2のバルブ部1Bの反対側の内筒部に挿嵌されるセンタポスト3と、モールドコイル2のバルブ部1B側の内筒部をプランジャ室PRとし、このプランジャ室PR内に軸方向に往復動可能に収容されたプランジャ4と、を主要な構成として備えている。
【0030】
モールドコイル2の軸方向両側には、コイル2aにより発生する磁束を収束させるためのサイドリング5及びアッパープレート6が配置され、外周部はケース7により覆われている。
【0031】
センタポスト3は円筒状であり、その内筒部にプランジャ4を付勢するスプリング8の付勢力を調整可能としているアジャストボルト9が備えられている。アジャストボルト9は外周部の一部に軸方向溝9aを備え流路としている。
【0032】
また、センタポスト3のバルブ部1B側の内筒部にはプランジャ4が突き当たるシム10が嵌めこまれている。
【0033】
図2はプランジャ4の構成を説明する図であり、バルブ部1B側から弁体部4a,首部4b,摺動面部4c,胴部4dと、軸方向に所定幅づつ分割された構成となっている。
【0034】
そして、図2においてクロスハッチングされた首部4bと胴部4dは非磁性のコーティング膜CFが塗布されている。弁体部4aと摺動面部4cにはコーティング膜CFは塗布されておらず、機械加工寸法が維持されている。
【0035】
コーティング膜CFは、フッ素樹脂(PTFE)を材料とするもので、膜厚は10〜20μmが最も好ましい。膜厚に関しては、10μm以下ではコンタミ付着防止の効果が満足できるものではなく、また、20μm以上では均一な膜厚を形成することが困難であり、不均一な膜厚はプランジャ4のスムーズな動きを阻害する。
【0036】
11はソレノイドバルブ1を相手側取り付け部に固定するためのブラケットであり、12は、コイル2aへの通電を行なうコネクタ部である。
【0037】
次に、バルブ部1Bの構成を説明する。バルブ部1Bはコイルボビン2bと一体的に形成されているプラグ部2b1を有している。
【0038】
プラグ部2b1の内側には、保持手段としてのバルブスリーブ13が嵌めこまれている。
【0039】
バルブスリーブ13は、プラグ部2b1の内側に嵌めこまれる筒状のシート部13aと、シート部13aよりも若干大きい径の筒状の保持部13bから構成されている。保持部13bの下側には通路13cが設けられている。
【0040】
シート部13aは制御流体が流入する流入ポート20でもあり、プランジャ4の弁体部4aが軸方向に移動することによって、弁体部4aの通路4a1の開口を変化させて制御流体の流量/圧力等を制御可能としている。
【0041】
保持部13bの外径側は、プランジャ室PRの内径との間に所定の環状隙間Gを軸方向に疎通する流路として形成するような径寸法に設定されている。
【0042】
また、保持部13bの内径側は、プランジャ4の摺動面部4cを軸方向に摺動可能に保持するが、摺動面部4cとの間隔は制御流体に含まれる磁性コンタミが進入しにくいように設定されている。
【0043】
開弁状態のバルブ部1Bにおいて、流入ポート20から弁体部4aの通路4a1を通過した制御流体は、保持部13b内側から外側へと通路13cを疎通し、さらにプランジャ室PRの周壁面に接続する流出ポート21、または環状隙間Gを図において上方に通過してセンタポスト3の内筒部の軸方向溝9aから流出ポート22へと流出される。
【0044】
このような構成のソレノイドバルブ1において、バルブ部1Bの開閉動作とそれに伴う制御流体の流れを以下に説明する。
【0045】
コイル2aに対し通電されていない状態では、プランジャ4がスプリング8によりバルブ部1B方向に付勢されているので、プランジャ4の弁体部4aの通路4a1がシート部13aに完全に進入して閉ざされた状態となり、従ってバルブ部1Bは閉弁状態となっている。
【0046】
コイル2aに対して通電された場合には、コイル2aにより発生された磁束により、プランジャ4がセンタポスト3側に吸引され、弁体部4aの通路4a1がシート部13aから現れ、プランジャ室PRに接続する位置へと移動してバルブ部1Bを開弁状態とする。
【0047】
プランジャ4の作動は、コイル2aに対して印加される電流の大きさやデューティ比に応じて制御する電流比例制御方式を採用することも可能である。
【0048】
そして、プランジャ4の作動時において、保持部13bによりプランジャ4の摺動面部4cを保持しながら摺動させることができるので、プランジャの安定した作動が得られる。
【0049】
また、プランジャ4の摺動面部4c以外は、非磁性のコーティング膜CFが施されているので、制御流体に磁性コンタミ等が含まれていても、プランジャ4の磁束が集中する部位に付着しにくくなり、制御流体の流れによって流動してプランジャ4に留まることを抑制する。
【0050】
プランジャ4の摺動面部4cの軸方向区間では、プランジャ室PRの保持部13bの外側に環状隙間Gが備えられ、この環状隙間Gを制御流体が流れるので、摺動面部4cを制御流体が直接的に流れることはなく、磁性コンタミ等の摺動面部4cへの進入が抑制される。
【0051】
従って、プランジャ4の安定した作動が得られる。
【0052】
図3は、プランジャ4の他の実施の形態であり、非磁性のコーティング膜CFの効果が最も著しいセンタポスト3側の胴部4dのみに施したものであり、コーティング膜CFを形成する際のマスキング工程を省略したり、胴部4dのみをコーティング膜液に浸漬するという工程を採用することによる、製造工程の簡素化を行なうことも可能である。
【0053】
【発明の効果】
上記のように説明された本発明にあっては、制御流体に含まれるコンタミにより起因するプランジャの不安定な作動状態が解消され、安定した作動特性の得られるソレノイドバルブが得られる。
【0054】
プランジャの作動時、保持手段によりプランジャをコーティング膜が施されていない摺動面部を保持しながら摺動させるので、コーティング膜の影響を受けず安定した作動が得られる。
【0055】
プランジャの摺動面部以外は、非磁性のコーティング膜が施されているので、制御流体に磁性コンタミが含まれていても、プランジャの磁束が集中する部位に付着しにくくなる。
【0056】
また、プランジャの摺動面部を制御流体が直接的に流れることはないので、磁性コンタミ等の摺動面部への進入が抑制される。
【0057】
弁体部に前記非磁性のコーティング膜を形成しないことにより、バルブ手段の弁体部の開閉精度を維持することができる。
【0058】
前記バルブ手段が滑り弁であることにより、筒状のシート部材と弁体部との隙間精度を維持することができ、漏れ量の低減や、流量精度の向上を図ることができる。
【0059】
プランジャの摺動面部と保持手段との隙間を、制御流体に含まれる磁性コンタミが進入しない間隔とすることで、プランジャの摺動面部への磁性コンタミの進入をより防止することができ、プランジャの安定した作動が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の実施の形態のソレノイドバルブの断面構成説明図。
【図2】図2は本発明の実施の形態のプランジャの説明図。
【図3】図3は本発明の実施の形態のプランジャの説明図。
【図4】図4は従来のソレノイドバルブの断面構成説明図。
【符号の説明】
1 ソレノイドバルブ
1A ソレノイド部
1B バルブ部
2 モールドコイル
2a コイル
2b コイルボビン
2b1 プラグ部
2c モールド部
3 センタポスト
4 プランジャ
4a 弁体部
4a1 通路
4b 首部
4c 摺動面部
4d 胴部
5 サイドリング
6 アッパープレート
7 ケース
8 スプリング
9 アジャストボルト
9a 軸方向溝
10 シム
11 ブラケット
12 コネクタ部
13 バルブスリーブ(保持手段)
13a シート部
13b 保持部
13c 通路
20 流入ポート
21,22 流出ポート
G 環状隙間
PR プランジャ室
Claims (4)
- コイル部材により発生された磁束によりプランジャ室の内部を軸方向に移動するプランジャと、
前記プランジャと接続された弁体部により開閉制御されるバルブ手段と、
を備え、前記バルブ手段による制御流体を、前記プランジャ室を流路の一部として流すソレノイドバルブであって、
前記プランジャは、軸方向に所定幅の摺動面部と、この摺動面部を除く部位を覆う非磁性のコーティング膜とを有し、
前記プランジャの摺動面部を軸方向に摺動可能に保持する保持手段を備え、
前記バルブ手段による制御流体を、プランジャ室と保持手段との間を軸方向に疎通させて設けられた通路を流路の一部として流すことを特徴とするソレノイドバルブ。 - 前記プランジャと接続された弁体部には、前記非磁性のコーティング膜が形成されないことを特徴とする請求項1に記載のソレノイドバルブ。
- 前記バルブ手段は、筒状のシート部材の内筒部を移動する前記弁体部を備えた滑り弁であることを特徴とする請求項2に記載のソレノイドバルブ。
- 前記プランジャの摺動面部と保持手段との隙間を、制御流体に含まれる磁性コンタミが進入しない間隔とすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のソレノイドバルブ。
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