JP6539171B2 - ソレノイドバルブ - Google Patents

Description

本発明は、ソレノイドバルブに関するものである。

一般的に、油圧によって作動する建設機械や産業機械では、電磁力に応じて作動油の流量を制御するソレノイドバルブが用いられる。

特許文献１には、第１ポートと第２ポートとの連通開度を変化させる主弁と、第１ポートから作動油が導かれ、主弁を閉弁方向に付勢する制御圧室と、制御圧室と第２ポートとを連通することにより制御圧室内の圧力を制御するソレノイド部と、を備えるソレノイドバルブが記載されている。このソレノイドバルブは、第１ポートと第２ポートとの圧力差に関わらずソレノイド部の駆動電流を一定にするための圧力補償部をさらに備える。

特開２００７−２３９９９６号公報

特許文献１に開示されるソレノイドバルブでは、圧力補償部を構成するピストンや皿バネが主弁に設けられている。このため、主弁の構造が複雑になり、ソレノイドバルブの製造コストが上昇するおそれがある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、圧力補償部を有するソレノイドバルブの構造を簡素化することを目的とする。

第１の発明は、第１ポートと第２ポートとの連通開度を変化させる主弁と、主弁に形成される連通路を開閉する副弁と、主弁を閉弁方向に付勢する制御圧室に連通し副弁を閉弁方向に付勢する背圧室と、背圧室内の圧力に応じて副弁に作用する第１付勢部材の付勢力を変化させる圧力補償部と、を備え、圧力補償部は、背圧室内に移動自在に収容されるピストンと、背圧室内の圧力及び第１付勢部材の付勢力に抗してピストンを付勢する第２付勢部材と、を有し、第１付勢部材は、背圧室内において副弁とピストンとの間に圧縮して介装されることを特徴とする。

第１の発明では、圧力補償部は、主弁に部材を設けることなく、背圧室内の圧力に応じて副弁に作用する第１付勢部材の付勢力を変化させる。

第２の発明は、第２付勢部材は、第１付勢部材の初期荷重を調整する調整部材とピストンとの間に介装されることを特徴とする。

第２の発明では、ピストンは、第１付勢部材の初期荷重を調整するために調整部材によって変位されるとともに、制御圧室内の圧力に応じて副弁に作用する付勢力を変化させるという二つの機能を有する。このため、圧力補償部を有するソレノイドバルブの構造を簡素化することができる。

第３の発明は、圧力補償部が、第２付勢部材の収縮量を規制する規制部を有することを特徴とする。

第３の発明では、規制部により第２付勢部材が最収縮状態となることが抑制される。このため、第２付勢部材が破損することを防止することができる。

本発明によれば、圧力補償部を有するソレノイドバルブの構造を簡素化することができる。

本発明の第１実施形態に係るソレノイドバルブの断面図である。 本発明の第２実施形態に係るソレノイドバルブの断面図である。 本発明の第３実施形態に係るソレノイドバルブの断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るソレノイドバルブ１００について説明する。図１に示されるソレノイドバルブ１００は、建設機械や産業機械等に設けられ、図示しない流体圧力源からアクチュエータ（負荷）に供給される作動流体の流量やアクチュエータからタンク等へ排出される作動流体の流量を制御する。

ソレノイドバルブ１００は、バルブブロック２００に設けられる非貫通の挿入孔２１０に挿入固定される。バルブブロック２００には、一端が挿入孔２１０の底面に開口し、他端がバルブブロック２００の外面に開口して図示しない配管等を通じて流体圧力源に接続される第１ポート２２０と、一端が挿入孔２１０の側面に開口し、他端がバルブブロック２００の外面に開口して図示しない配管等を通じてアクチュエータに接続される第２ポート２３０と、を有する。

ソレノイドバルブ１００では、作動流体として作動油が用いられる。作動油は、第１ポート２２０から第２ポート２３０へと流れる。作動流体は、作動油に限定されず、他の非圧縮性流体または圧縮性流体であってもよい。

ソレノイドバルブ１００は、第１ポート２２０と第２ポート２３０との連通開度を変化させる主弁２２と、挿入孔２１０内に固定され主弁２２が摺動自在に挿入される中空円筒状のスリーブ１２と、第１ポート２２０から作動油が導かれ、主弁２２を閉弁方向に付勢する制御圧室４２と、制御圧室４２と第２ポート２３との連通開度を変化させる副弁３１と、供給される電流に応じて副弁３１を変位させるソレノイド部６０と、副弁３１に作用する付勢力を制御圧室４２内の圧力に応じて変化させる圧力補償部７０と、を備える。

スリーブ１２は、主弁２２の外周面を摺動自在に支持する摺動支持部１２ａと、主弁２２が着座するシート部１３と、を有する。

シート部１３の内周には、第１ポート２２０側から順に、円孔状の第１シート部１３ａと、円錐台状の第２シート部１３ｂと、の２つのシート部が形成される。第１シート部１３ａの中心軸と第２シート部１３ｂの中心軸とは、スリーブ１２の中心軸と一致している。

スリーブ１２には、第２シート部１３ｂと摺動支持部１２ａとの間に、スリーブ１２内の空間と第２ポート２３０とを連通する連通孔１２ｂが周方向に間隔をあけて複数形成される。

シート部１３の外周と摺動支持部１２ａの外周とには、連通孔１２ｂを挟むようにして、それぞれＯリング５１，５２が配置される。連通孔１２ｂと第２ポート２３０との接続部は、スリーブ１２と挿入孔２１０との間で圧縮されるこれら二つのＯリング５１，５２によって封止される。特にシート部１３の外周に設けられるＯリング５１によって、スリーブ１２と挿入孔２１０との間の隙間を通じて第１ポート２２０と第２ポート２３０とが連通することが防止される。

主弁２２は、円柱状部材であり、一端面２２ｅがシート部１３側に位置し、摺動部２２ｃが摺動支持部１２ａに摺動支持されるようにスリーブ１２内に配置される。

主弁２２の一端面２２ｅ側には、第１シート部１３ａに摺動自在に挿入される円柱状のスプール弁２２ａが形成され、スプール弁２２ａと摺動部２２ｃとの間には、第２シート部１３ｂに着座する円錐台状のポペット弁２２ｂが形成される。

主弁２２の一端面２２ｅには、第１ポート２２０に連通する凹部２２ｇがスプール弁２２ａと同軸上に形成される。スプール弁２２ａには、一端が第１シート部１３ａと摺動する面に開口し、他端が凹部２２ｇの内周面に開口する貫通孔２２ｄが周方向に間隔をあけて複数形成される。

第１シート部１３ａにより閉塞される各貫通孔２２ｄは、ポペット弁２２ｂと第２シート部１３ｂとが離れる方向にスプール弁２２ａが移動するのに伴って、徐々に開口する。つまり、第１シート部１３ａから露出する各貫通孔２２ｄの面積は、スプール弁２２ａの移動量に応じて変化する。このように、各貫通孔２２ｄの開口面積を変化させることによって、第１ポート２２０から第２ポート２３０へ流れる作動油の流量を制御することができる。

各貫通孔２２ｄは、ポペット弁２２ｂが第２シート部１３ｂに当接するときであっても、第１シート部１３ａによって完全に閉塞されないように配置される。つまり、各貫通孔２２ｄの開口面積は、ポペット弁２２ｂが第２シート部１３ｂに当接する閉弁位置において最小値となり、ポペット弁２２ｂが開弁方向に変位するにつれて漸次増大する。

なお、各貫通孔２２ｄは、ポペット弁２２ｂが第２シート部１３ｂからある程度離れるまで第１シート部１３ａによって閉塞されるように配置されてもよい。この場合、主弁２２がある程度変位するまで作動油の流量をほぼゼロに設定することができる。

主弁２２の他端面２２ｆは、主弁２２と、スリーブ１２と、ソレノイド部６０と、により画定される制御圧室４２に臨んでいる。

バルブブロック２００には、第１ポート２２０と制御圧室４２とを接続する圧力導入通路２４０が形成される。圧力導入通路２４０は、スリーブ１２に形成されオリフィスとして機能する導入孔４１を通じて制御圧室４２に連通する。圧力導入通路２４０には、制御圧室４２に導入された作動油が第１ポート２２０に逆流することを防止する逆止弁が設けられてもよい。

このため、第１ポート２２０の圧力が制御圧室４２内の圧力よりも高い場合には、第１ポート２２０の作動油が圧力導入通路２４０、逆止弁２４１及び導入孔４１を通じて制御圧室４２へと導かれる。一方、制御圧室４２内の圧力が第１ポート２２０の圧力よりも高い場合には、逆止弁２４１によって制御圧室４２から第１ポート２２０への作動油の流れが遮断される。

制御圧室４２内には、主弁２２とソレノイド部６０との間に、メインリターンスプリング２４が圧縮して設けられる。

メインリターンスプリング２４の付勢力は、主弁２２を閉弁させる方向に作用する。また、第１ポート２２０の圧力は、主弁２２の第２シート部１３ｂにおける断面に相当する開弁受圧面Ａ１に作用し、主弁２２を開弁させる方向に作用する。また、制御圧室４２内の圧力は、摺動部２２ｃにおける断面に相当する閉弁受圧面Ａ２に作用し、主弁２２を閉弁させる方向に作用する。このため、主弁２２は、開弁受圧面Ａ１に作用する第１ポート２２０の圧力による推力が、閉弁受圧面Ａ２に作用する制御圧室４２内の圧力による推力とメインリターンスプリング２４の付勢力との合力を上回ると開弁方向に変位し、下回ると閉弁方向に変位する。

主弁２２は、さらに、制御圧室４２と第２ポート２３０とを連通させる連通路としての第１連通路２３ａ及び第２連通路２３ｂを有する。

第１連通路２３ａは、その中心軸が主弁２２の中心軸に一致するように主弁２２に形成される貫通孔であり、一端が他端面２２ｆに開口し、他端が凹部２２ｇに開口する。このため、第１連通路２３ａの加工は、主弁２２の凹部２２ｇ等を加工する際に併せて行うことができる。第１連通路２３ａの凹部２２ｇ側の開口端には、プラグ２５が埋め込まれるため、第１連通路２３ａと第１ポート２２０とが連通することはない。

第２連通路２３ｂは、主弁２２の径方向に形成され、一端が第１連通路２３ａに連通し、他端が主弁２２の外周面に開口する。第２連通路２３ｂの他端は、主弁２２が軸方向に変位する範囲において、連通孔１２ｂと常に連通するように配置される。

第１連通路２３ａの制御圧室４２側の開口端には、円錐台状のサブシート部２３ｃが形成される。サブシート部２３ｃには、ソレノイド部６０によって駆動される副弁３１が着座する。

副弁３１は、円柱状部材であり、一端にはサブシート部２３ｃに当接する形状を有するサブポペット弁３１ａが形成される。また、他端は、円環状のスプリングシート３６に結合される。

サブポペット弁３１ａとサブシート部２３ｃとが当接すると、制御圧室４２と第１連通路２３ａとの連通は遮断された状態となる。一方、サブポペット弁３１ａがサブシート部２３ｃから離れ、サブポペット弁３１ａとサブシート部２３ｃとの間に隙間が形成されると、制御圧室４２と第１連通路２３ａとが連通される。このため、制御圧室４２内の作動油は、第１連通路２３ａ及び第２連通路２３ｂを通じて第２ポート２３０へと排出される。制御圧室４２には、圧力導入通路２４０を通じて作動油が導かれるが、導入孔４１によって制御圧室４２への作動油の流入が制限されるため、結果として、制御圧室４２内の圧力は低下する。

サブポペット弁３１ａとサブシート部２３ｃとの間の隙間の大きさは、副弁３１の軸方向における位置を変更することによって調節される。副弁３１の軸方向の位置はソレノイド部６０によって制御されるので、この隙間の大きさはソレノイド部６０によって制御されることとなる。

ソレノイド部６０は、電流が供給されることにより磁気吸引力を生じるコイル６２と、コイル６２が外周に設けられる有底筒状のソレノイドチューブ１４と、を有する。

ソレノイドチューブ１４は、バルブブロック２００の挿入孔２１０内に挿入される挿入部１４ａと、挿入部１４ａよりも外径が小さく挿入孔２１０の外側に配置される小径部１４ｂと、を有する。ソレノイドチューブ１４は、挿入部１４ａにおいてスリーブ１２と螺合される。ソレノイドチューブ１４とスリーブ１２との結合は、ネジ結合に限定されず、嵌合結合であってもよい。

挿入部１４ａの外周には、シール部材としてのＯリング５３が配置される。ソレノイドチューブ１４と挿入孔２１０との間で圧縮されるＯリング５３によって、挿入孔２１０内と外部との連通は遮断される。このため、挿入孔２１０内の作動油が外部に漏れることが防止されるとともに、外部から水や粉塵等が挿入孔２１０内に侵入することが防止される。

小径部１４ｂの外周には、締結部材１６が遊びを有して嵌めこまれる。締結部材１６は、内周側の部分が挿入部１４ａに係止された状態で図示しないボルトを介してバルブブロック２００に締結される。締結部材１６がバルブブロック２００に締結されることによって、ソレノイドバルブ１００は、バルブブロック２００に対して固定される。

ソレノイドチューブ１４内には、コイル６２に吸引されるプランジャ３３と、後述の圧力補償部７０を構成するピストン７１と、が摺動自在に収容される。プランジャ３３は、その一端３３ａが制御圧室４２に臨むように配置される。そして、プランジャ３３の他端３３ｂとピストン７１とによりソレノイドチューブ１４内には、背圧室４４が区画される。

プランジャ３３は、軸心を貫通する貫通孔３３ｃと、貫通孔３３ｃの周囲に形成され、軸方向に貫通する複数の連通孔３３ｄと、を有する。このため、複数の連通孔３３ｄにより、背圧室４４と制御圧室４２とが接続される。また、貫通孔３３ｃには、他端３３ｂ側から副弁３１が遊びをもって挿通し、スプリングシート３６を介してプランジャ３３に係止される。

また、背圧室４４内には、スプリングシート３６とピストン７１との間に圧縮して介装される第１付勢部材としてのサブリターンスプリング３５が配置される。このため、副弁３１とプランジャ３３とは、サブリターンスプリング３５の付勢力と背圧室４４内の圧力とにより、サブポペット弁３１ａがサブシート部２３ｃに着座する方向へと付勢される。

また、ソレノイドチューブ１４の内周面には、Ｃ字状のストッパリング３７が係止される。ストッパリング３７は、プランジャ３３をソレノイドチューブ１４内に組み付けた後に、サブリターンスプリング３５によってプランジャ３３が押し戻されて抜け出ることを防止するために設けられる。

次に、圧力補償部７０の構成について説明する。

圧力補償部７０は、ソレノイドチューブ１４内に設けられるピストン７１と、ピストン７１に当接してピストン７１を押圧する押圧部材７３と、押圧部材７３をピストン７１に向けて付勢する第２付勢部材としての皿バネ７４と、押圧部材７３との間に皿バネ７４を介して配置される調整部材７５と、を有する。

押圧部材７３は、円盤状の本体部７３ａと、本体部７３ａから延設され本体部７３ａより小径のロッド部７３ｂと、ロッド部７３ｂとは反対側に本体部７３ａから突出する突起部７３ｃと、を有する。ロッド部７３ｂは、ソレノイドチューブ１４の端部１４ｃに形成される貫通孔１４ｄによって摺動支持され、その先端は、ピストン７１に当接する。突起部７３ｃの外周には、複数の皿バネ７４が軸方向に重ねて配置されており、これらの皿バネ７４は、押圧部材７３の本体部７３ａと調整部材７５との間に挟まれた状態となる。

調整部材７５は、円盤状部材であり、外周面に形成される雄ねじ部７５ａと、突起部７３ｃに対向する位置に形成される凹部７５ｂと、を有する。凹部７５ｂの深さは、突起部７３ｃの先端部が凹部７５ｂの底面に当接したときであっても、押圧部材７３と調整部材７５との間に配置される皿バネ７４が最収縮状態にならないように設定される。つまり、押圧部材７３の突起部７３ｃは、皿バネ７４の収縮量を規制する規制部として機能する。

ロッド部７３ｂが支持されるソレノイドチューブ１４の端部１４ｃには、押圧部材７３を囲むようにして中空円筒状のスリーブ７２が軸方向に沿って固定される。スリーブ７２の内周面には、調整部材７５が雄ねじ部７５ａを介して軸方向に移動自在に螺合される。スリーブ７２内には、皿バネ７４が押圧部材７３と調整部材７５との間に挟持された状態で収容される。

調整部材７５の軸方向位置を変化させると、皿バネ７４及び押圧部材７３を介してピストン７１が軸方向に変位する。この変位に伴って、サブリターンスプリング３５の圧縮量が変化し、副弁３１に作用するサブリターンスプリング３５の初期荷重を調整することができる。このように、調整部材７５は、副弁３１に作用するサブリターンスプリング３５の初期荷重を調整する調整部材としても機能する。

なお、皿バネ７４のばね定数は、サブリターンスプリング３５のばね定数よりも大きく設定されているため、初期荷重を調整する際に、サブリターンスプリング３５よりも先に皿バネ７４が圧縮することはない。サブリターンスプリング３５よりも大きいばね定数を有していれば、皿バネ７４に代えて、コイルスプリング等、種々の弾性部材を用いてよい。

ソレノイドチューブ１４から軸方向に突出して配置される押圧部材７３等は、スリーブ７２に取り付けられるカバー６３によって覆われる。このように、圧力補償部７０を構成する部材がソレノイドチューブ１４の外側に設けられているため、カバー６３を取り外すことによって皿バネ７４の交換やサブリターンスプリング３５の初期荷重の調整を容易に行うことができる。

次に、ソレノイドバルブ１００の動作について説明する。

コイル６２に電流が供給されていないときには、サブリターンスプリング３５の付勢力によって、副弁３１及びプランジャ３３が押圧され、副弁３１のサブポペット弁３１ａがサブシート部２３ｃに着座し、制御圧室４２は閉塞された状態となる。このため、制御圧室４２内の圧力は第１ポート２２０の圧力と同等となり、閉弁受圧面Ａ２には、第１ポート２２０の圧力と同等の圧力が作用する。

ここで、閉弁受圧面Ａ２の面積は、開弁受圧面Ａ１の面積よりも大きく設定されるので、閉弁受圧面Ａ２に作用する制御圧室４２内の圧力による推力とメインリターンスプリング２４の付勢力との合力が、開弁受圧面Ａ１に作用する第１ポート２２０の圧力による推力を上回り、主弁２２は、シート部１３を閉塞する方向に付勢される。このように、コイル６２が非通電状態にあるときには、第１ポート２２０から第２ポート２３０への作動油の流れが遮断される。

一方、コイル６２に電流が供給されると、ソレノイド部６０が発生する推力によってプランジャ３３がサブリターンスプリング３５の付勢力に打ち勝ってコイル６２側へと吸引される。そして、プランジャ３３とともに副弁３１が変位することで、サブポペット弁３１ａはサブシート部２３ｃから離座し、サブポペット弁３１ａとサブシート部２３ｃとの間に隙間が形成される。制御圧室４２内の作動油は、この隙間を通じて第１連通路２３ａ、第２連通路２３ｂ及び連通孔１２ｂを通過し第２ポート２３０へと排出される。

第１ポート２２０から制御圧室４２への作動油の流入は、オリフィスとして機能する導入孔４１によって制限されるため、制御圧室４２内の圧力は、制御圧室４２と第２ポート２３０とが連通することによって低下する。そして、閉弁受圧面Ａ２に作用する制御圧室４２内の圧力による推力とメインリターンスプリング２４の付勢力との合力と、開弁受圧面Ａ１に作用する第１ポート２２０の圧力による推力と、がバランスするまで主弁２２はシート部１３を開放する方向へと変位する。この結果、作動油は、貫通孔２２ｄと第１シート部１３ａとの間、ポペット弁２２ｂと第２シート部１３ｂとの間及び連通孔１２ｂを通じて、第１ポート２２０から第２ポート２３０へと流れる。

コイル６２に供給される電流が増加されると、サブポペット弁３１ａはサブシート部２３ｃからさらに離れる。この結果、制御圧室４２から第２ポート２３０へと排出される作動油の量が増加し、制御圧室４２内の圧力はさらに低下する。そして、制御圧室４２内の圧力の低下に応じて主弁２２はシート部１３を開放する方向へとさらに移動し、スプール弁２２ａの貫通孔２２ｄが第１シート部１３ａから露出される面積が大きくなる。この結果、第１ポート２２０から第２ポート２３０へと流れる作動油の流量が増加する。

このように、コイル６２に供給される電流を増減し、主弁２２の変位量を制御することによって、第１ポート２２０から第２ポート２３０へと流れる作動油の流量が制御される。

コイル６２への通電が停止されると、プランジャ３３を吸引する推力が消失するため、プランジャ３３は、サブリターンスプリング３５の付勢力によってサブポペット弁３１ａがサブシート部２３ｃに着座する方向へと押圧される。そして、副弁３１のサブポペット弁３１ａがサブシート部２３ｃに着座すると、制御圧室４２内には導入孔４１を通じて第１ポート２２０の作動油が導かれ、制御圧室４２内の圧力は、第１ポート２２０の圧力と同等となるまで上昇する。

制御圧室４２内の圧力が第１ポート２２０の圧力と同等になると、上述のように、開弁受圧面Ａ１に作用する第１ポート２２０の圧力による推力が、閉弁受圧面Ａ２に作用する制御圧室４２内の圧力による推力とメインリターンスプリング２４の付勢力との合力を下回るため、主弁２２は、シート部１３を閉塞する方向に付勢される。この結果、主弁２２は、シート部１３を閉塞する方向へと変位し、第１ポート２２０から第２ポート２３０への作動油の流れが遮断される。

続いて、圧力補償部７０の動作について説明する。

コイル６２が非通電状態にあるときに制御圧室４２内の圧力が上昇すると、制御圧室４２に連通する背圧室４４の圧力も上昇する。このとき、ピストン７１に作用する背圧室４４の圧力による付勢力が皿バネ７４の付勢力を上回ると、ピストン７１は背圧室４４を拡張する方向へと変位する。

ピストン７１が変位することでサブリターンスプリング３５が伸張するため、副弁３１に作用するサブリターンスプリング３５の付勢力は伸張量に応じて低下する。つまり、背圧室４４の圧力が高くなるほど副弁３１に作用するサブリターンスプリング３５の付勢力は小さくなる。ここで、皿バネ７４のばね特性は、副弁３１に作用する背圧室４４の圧力による付勢力が増加した分だけサブリターンスプリング３５の付勢力が低下するように、すなわち、これらの付勢力の合力が常に一定となるように設定される。このため、副弁３１に作用する閉弁方向の付勢力は常に一定の大きさとなる。

このように、圧力補償部７０は、第１ポート２２０に供給される作動油の圧力が上昇するなどして、制御圧室４２に連通する背圧室４４の圧力が上昇した場合であっても、副弁３１に作用する閉弁方向の付勢力を略一定の大きさに維持するように機能する。副弁３１に作用する閉弁方向の付勢力が略一定の大きさに維持されることで、コイル６２に一定の電流が供給されれば、副弁３１は常に駆動され、これに応じて主弁２２も開弁する。つまり、圧力補償部７０を設けることにより、副弁３１を吸引するために要する推力の上昇が抑制され、供給電流に対して安定した作動油流量を得ることができる。

また、制御圧室４２内の圧力が異常に上昇したり、瞬間的に急上昇したりした場合には、皿バネ７４が予め設定された収縮量を超えて圧縮され、破損するおそれがある。本実施形態では、このような場合、押圧部材７３の突起部７３ｃが凹部７５ｂの底面に当接し、皿バネ７４が最収縮状態となることが抑制されるため、皿バネ７４が破損することを防止することができる。なお、皿バネ７４の収縮量を規制する規制部としては、上記構成に限定されず、例えば、ピストン７１の押圧部材７３側への変位を規制するものであってもよく、皿バネ７４が最収縮状態となることが抑制されればどのような構成であってもよい。

以上の第１実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

ソレノイドバルブ１００では、圧力補償部７０は、主弁２２に部材を設けることなく、制御圧室４２内の圧力に応じて背圧室４４を拡縮させるという簡素な動作によって副弁３１に作用するサブリターンスプリング３５の付勢力を変化させることができる。このため、主弁２２をシンプルな形状とすることができるとともに、簡素な構成の圧力補償部７０により副弁３１に作用する付勢力を制御圧室４２内の圧力に応じて変化させることができる。この結果、圧力補償部７０を有するソレノイドバルブ１００の構造を簡素化することができる。

また、比較的外径が大きい皿バネ７４を主弁２２に設ける必要がなくなるため、主弁２２の外径及び制御圧室４２を小さくすることができる。このため、スリーブ１２の外径が小さくなり、ソレノイドバルブ１００の取付け性を向上させることができる。さらに、スリーブ１２の外径が小さくなると、バルブブロック２００に当接するスリーブ１２の面積が減少し、ソレノイドバルブ１００を固定するための軸力が低下する。このため、締結部材１６の剛性や締め付けボルトの強度を低減することができる。加えて、主弁２２内に摺動部材等を配置する必要がなくなるため、主弁２２の加工が容易になり、製造コストを抑制することができる。

また、圧力補償部７０は、ソレノイドチューブ１４の外側に設けられているため、皿バネ７４の交換やサブリターンスプリング３５の初期荷重の調整を容易に行うことができる。また、皿バネ７４を主弁２２に設ける場合と比較し、付勢手段の設置スペースの制約がなくなるため、皿バネ７４に代えて、設計自由度の高いコイルスプリング等の弾性部材を用いることが可能となる。

＜第２実施形態＞
次に、図２を参照して、本発明の第２実施形態に係るソレノイドバルブ１１０について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付し説明を省略する。

ソレノイドバルブ１１０の基本的な構成は、第１実施形態に係るソレノイドバルブ１００と同様である。ソレノイドバルブ１１０では、圧力補償部８０に設けられる第２付勢部材として、ゴム弾性体８４が用いられる点でソレノイドバルブ１００と主に相違する。

ソレノイドバルブ１１０の圧力補償部８０は、ゴム弾性体８４と、ソレノイドチューブ１４内に設けられるピストン８１と、ピストン８１に当接してピストン８１を押圧する押圧部材８３と、押圧部材８３との間にゴム弾性体８４を介して配置される調整部材８５と、を有する。

押圧部材８３は、円盤状の本体部８３ａと、本体部８３ａから延設され本体部８３ａより小径のロッド部８３ｂと、ロッド部８３ｂとは反対側に本体部８３ａから突出する突起部８３ｃと、を有する。ロッド部８３ｂは、ソレノイドチューブ１４の端部１４ｃに形成される貫通孔１４ｄによって摺動支持され、その先端は、ピストン８１に当接する。

押圧部材８３と調整部材８５との間に介装されるゴム弾性体８４は、円環状に形成され、中央には突起部８３ｃが挿入される挿入孔８４ａが形成される。押圧部材８３の突起部８３ｃが挿入孔８４ａに挿入されることによって、ゴム弾性体８４は、径方向に移動することが規制される。突起部８３ｃの長さは、突起部８３ｃの先端部が調整部材８５に当接したときであっても、押圧部材８３と調整部材８５との間に配置されるゴム弾性体８４が最収縮状態にならないように設定される。つまり、押圧部材８３の突起部８３ｃは、ゴム弾性体８４の収縮量を規制する規制部として機能する。

ゴム弾性体８４は、ニトリルゴムやフッ素ゴム、または、圧縮復元力に優れたシリコーンゴムといった弾性を有するエラストマーによって形成される。ゴム弾性体８４は、作動油に接触せず、空気にさらされる部位に設けられるため、耐候性に優れたエラストマーにより形成されることが好ましい。

ロッド部８３ｂが支持されるソレノイドチューブ１４の端部１４ｃには、押圧部材８３を囲むようにして中空円筒状のスリーブ８２が軸方向に沿って固定される。スリーブ８２の内周面には、円盤状の調整部材８５が外周面に形成される雄ねじ部８５ａ介して軸方向に移動自在に螺合される。スリーブ８２内には、ゴム弾性体８４が押圧部材８３と調整部材８５との間に挟持された状態で収容される。

調整部材８５の軸方向位置を変化させると、ゴム弾性体８４及び押圧部材８３を介してピストン８１が軸方向に変位する。この変位に伴って、サブリターンスプリング３５の圧縮量が変化し、副弁３１に作用するサブリターンスプリング３５の初期荷重を調整することができる。このように、調整部材８５は、副弁３１に作用するサブリターンスプリング３５の初期荷重を調整する部材としても機能する。

なお、ゴム弾性体８４のばね定数は、サブリターンスプリング３５のばね定数よりも大きく設定されているため、初期荷重を調整する際に、サブリターンスプリング３５よりも先にゴム弾性体８４が圧縮することはない。

ソレノイドチューブ１４から軸方向に突出して配置される押圧部材８３等は、スリーブ８２に取り付けられるカバー６３によって覆われる。このように、圧力補償部８０を構成する部材がソレノイドチューブ１４の外側に設けられているため、カバー６３を取り外すことによってゴム弾性体８４の交換やサブリターンスプリング３５の初期荷重の調整を容易に行うことができる。

ソレノイドバルブ１１０の動作については、上記第１実施形態のソレノイドバルブ１００の動作と同じであるため、その説明を省略する。

続いて、圧力補償部８０の動作について説明する。

コイル６２が非通電状態にあるときに制御圧室４２内の圧力が上昇すると、制御圧室４２に連通する背圧室４４の圧力も上昇する。このとき、ピストン８１に作用する背圧室４４の圧力による付勢力がゴム弾性体８４の付勢力を上回ると、ゴム弾性体８４は、押圧部材８３を介して圧縮されて変形する。そして、ゴム弾性体８４の変形量に応じてピストン８１は背圧室４４を拡張する方向へと変位する。

ピストン８１が変位することでサブリターンスプリング３５が伸張するため、副弁３１に作用するサブリターンスプリング３５の付勢力は伸張量に応じて低下する。つまり、背圧室４４の圧力が高くなるほど副弁３１に作用するサブリターンスプリング３５の付勢力は小さくなる。ここで、ゴム弾性体８４のばね特性は、副弁３１に作用する背圧室４４の圧力による付勢力が増加した分だけサブリターンスプリング３５の付勢力が低下するように、すなわち、これらの付勢力の合力が常に一定となるように設定される。このため、副弁３１に作用する閉弁方向の付勢力は常に一定の大きさとなる。

このように、圧力補償部８０は、第１ポート２２０に供給される作動油の圧力が上昇するなどして、制御圧室４２に連通する背圧室４４の圧力が上昇した場合であっても、副弁３１に作用する閉弁方向の付勢力を略一定の大きさに維持するように機能する。副弁３１に作用する閉弁方向の付勢力が略一定の大きさに維持されることで、コイル６２に一定の電流が供給されれば、副弁３１は常に駆動され、これに応じて主弁２２も開弁する。つまり、圧力補償部８０を設けることにより、副弁３１を吸引するために要する推力が、制御圧室４２の圧力変化に関わらず一定となるため、コイル６２に供給される電流に応じて安定した作動油流量を得ることができる。

また、制御圧室４２内の圧力が異常に上昇したり、瞬間的に急上昇したりした場合には、ゴム弾性体８４が予め設定された収縮量を超えて圧縮され、破損するおそれがある。本実施形態では、このような場合、押圧部材８３の突起部８３ｃが調整部材８５に当接し、ゴム弾性体８４が最収縮状態となることが抑制されるため、ゴム弾性体８４が破損することを防止することができる。なお、ゴム弾性体８４の収縮量を規制する規制部としては、上記構成に限定されず、例えば、ピストン８１の押圧部材８３側への変位を規制するものであってもよく、ゴム弾性体８４が最収縮状態となることが抑制されればどのような構成であってもよい。

以上の第２実施形態によれば、第１実施形態の作用効果に加えて以下に示す作用効果を奏する。

ソレノイドバルブ１１０では、圧力補償部８０に設けられる第２付勢部材として、ゴム弾性体８４が用いられる。ゴム弾性体８４は、形状が自由に設定されるため、押圧部材８３や調整部材８５等の圧力補償部８０の他の部材の設計を自由に行うことが可能となり、ソレノイドバルブ１１０の設計の自由度を向上させることができる。

なお、ゴム弾性体８４は、圧縮による破損等のおそれがなければ、円環状に限定されず、円板状に形成されてもよい。また、ゴム弾性体８４は、異なる弾性特性を有する複数のゴム弾性体が軸方向に積層配置されたものであってもよい。また、ゴム弾性体８４の内部の材質を異ならせたり、内部に空間を設けたりすることによって、弾性特性を変化させてもよい。

＜第３実施形態＞
次に、図３を参照して、本発明の第３実施形態に係るソレノイドバルブ１２０について説明する。以下では、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付し説明を省略する。

ソレノイドバルブ１２０の基本的な構成は、第１実施形態に係るソレノイドバルブ１００と同様である。ソレノイドバルブ１００では、圧力補償部７０を構成するピストン７１は、サブリターンスプリング３５が収容される背圧室４４に沿って摺動するのに対して、ソレノイドバルブ１２０では、ピストン９１は、ソレノイドチューブ１４の端部１４ｃに設けられる摺動孔１４ｅに沿って摺動する点で主に相違する。

次に、ソレノイドバルブ１２０の圧力補償部９０の構成について説明する。

圧力補償部９０は、ソレノイドチューブ１４内に設けられる円柱状のピストン９１と、ピストン９１に当接してピストン９１を押圧する押圧部材９３と、押圧部材９３をピストン９１に向けて付勢する第２付勢部材としての皿バネ９４と、押圧部材９３との間に皿バネ９４を介して配置される調整部材９５と、押圧部材９３を摺動支持するとともに調整部材９５が螺合されるスリーブ９２と、を有する。

ピストン９１は、サブリターンスプリング３５の一端が係止されるばね受部９１ａと、ばね受部９１ａよりも小径に形成され、ソレノイドチューブ１４の端部１４ｃに設けられる摺動孔１４ｅに摺動支持される摺動部９１ｂと、を有する。ピストン９１の摺動部９１ｂを摺動支持する摺動孔１４ｅは、一端が背圧室４４に開口する貫通孔であり、背圧室４４の内径及びサブリターンスプリング３５の外径よりも小さい径を有する。摺動部９１ｂは、先端がソレノイドチューブ１４から露出した状態で配置される。

摺動部９１ｂの外周には、Ｏリング９６が設けられる。摺動部９１ｂと摺動孔１４ｅとによって圧縮されるＯリング９６によって、背圧室４４から外部へ作動油が漏れることが防止される。

摺動部９１ｂが露出するソレノイドチューブ１４の端部１４ｃには、スリーブ９２の一端側が挿入され結合される。スリーブ９２には、摺動部９１ｂと対向する位置に、押圧部材９３を摺動支持するための摺動孔９２ａが設けられる。スリーブ９２は、他端側の内周面に、調整部材９５が螺合されるねじ部を有する。

押圧部材９３は、スリーブ９２内に収容される円盤状の本体部９３ａと、本体部９３ａから延設され本体部９３ａより小径のロッド部９３ｂと、ロッド部９３ｂとは反対側に本体部９３ａから突出する突起部９３ｃと、を有する。ロッド部９３ｂは、スリーブ９２の摺動孔９２ａによって摺動支持され、その先端は、ピストン９１の摺動部９１ｂに当接する。

その他の部材の構造及び機能は、上記第１実施形態に係るソレノイドバルブ１００と同様であるため、その説明を省略する。

続いて、圧力補償部９０の動作について説明する。

コイル６２が非通電状態にあるときに制御圧室４２内の圧力が上昇すると、制御圧室４２に連通する背圧室４４の圧力も上昇する。このとき、ピストン９１に作用する背圧室４４の圧力による付勢力が皿バネ９４の付勢力を上回ると、ピストン９１は図３において左方向へと変位する。

ピストン９１が変位することでサブリターンスプリング３５が伸張するため、副弁３１に作用するサブリターンスプリング３５の付勢力は伸張量に応じて低下する。つまり、背圧室４４の圧力が高くなるほど副弁３１に作用するサブリターンスプリング３５の付勢力は小さくなる。ここで、皿バネ９４のばね特性は、副弁３１に作用する背圧室４４の圧力による付勢力が増加した分だけサブリターンスプリング３５の付勢力が低下するように、すなわち、これらの付勢力の合力が常に一定となるように設定される。このため、副弁３１に作用する閉弁方向の付勢力は常に一定の大きさとなる。

このように、圧力補償部９０は、上記第１実施形態に係るソレノイドバルブ１００の圧力補償部７０と同様に機能する。

ここで、皿バネ９４として既製品を用いる場合、既製品の特性に合わせて皿バネ９４に伝達される力を設定しなければならない。例えば、上記第１実施形態では、皿バネ７４に伝達される力を変更するには、ピストン７１の外径を変更するとともに、非貫通孔である背圧室４４の内径を変更しなければならない。さらに、背圧室４４の内径はサブリターンスプリング３５の外径よりも大きく設定されるため、皿バネ９４に伝達される力を小さくするには、大幅な設計変更が要求される。

これに対して、圧力補償部９０では、皿バネ９４に伝達される力は、背圧室４４の圧力が作用するピストン９１の摺動部９１ｂの断面積によって決定される。つまり、摺動部９１ｂの外径と摺動孔１４ｅの内径とを変更するだけで、皿バネ９４に伝達される力を適宜変更することが可能である。そして、摺動部９１ｂの外径と摺動孔１４ｅの内径とは、背圧室４４のように寸法制限がないため、自由に設定することができる。このため、ソレノイドバルブ１２０の設計の自由度を向上させることができるとともに、安価な既製品を採用することが可能となることでソレノイドバルブ１２０の製造コストを抑制することができる。

上記第３実施形態によれば、第１実施形態の作用効果に加えて以下に示す作用効果を奏する。

ソレノイドバルブ１２０では、皿バネ９４に伝達される力を、ピストン９１の摺動部９１ｂの外径を変更するだけで変更することが可能である。このため、皿バネ９４として既製品を用いた場合であっても、皿バネ９４に作用する力を適正に設定することができる。この結果、ソレノイドバルブ１２０の設計の自由度を向上させることができるとともに、安価な既製品を採用することが可能となることでソレノイドバルブ１２０の製造コストを抑制することができる。

なお、上記第３実施形態では、圧力補償部９０に設けられる第２付勢部材として、皿バネ９４が用いられている。これに代えて、第２実施形態のように第２付勢部材として、ゴム弾性体が用いられてもよい。また、上記第３実施形態では、押圧部材９３の突起部９３ｃが皿バネ９４の収縮量を規制する規制部として機能する。これに代えて、皿バネ９４が所定量以上収縮したときに、ピストン９１のばね受部９１ａがソレノイドチューブ１４の内面に当接することで、皿バネ９４の収縮量を規制してもよい。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

ソレノイドバルブ１００，１１０，１２０は、第１ポート２２０と第２ポート２３０との連通開度を変化させる主弁２２と、第１ポート２２０から作動油が導かれ、主弁２２を閉弁方向に付勢する制御圧室４２と、主弁２２内に形成され、制御圧室４２と第２ポート２３０とを連通させる第１連通路２３ａ及び第２連通路２３ｂと、第１連通路２３ａ及び第２連通路２３ｂを開閉する副弁３１と、供給される電流に応じて副弁３１を変位させるソレノイド部６０と、制御圧室４２に連通し、副弁３１を閉弁方向に付勢する背圧室４４と、背圧室４４に収容され、副弁３１を閉弁方向に付勢するサブリターンスプリング３５と、背圧室４４内の圧力に応じて副弁３１に作用するサブリターンスプリング３５の付勢力を変化させる圧力補償部７０，８０，９０と、を備えることを特徴とする。

この構成では、圧力補償部７０，８０，９０は、主弁２２に部材を設けることなく、背圧室４４の圧力に応じて副弁３１に作用するサブリターンスプリング３５の付勢力を変化させることができる。このため、主弁２２をシンプルな形状とすることができるとともに、簡素な構成の圧力補償部７０，８０，９０により副弁３１に作用する付勢力を変化させることができる。この結果、圧力補償部７０，８０，９０を有するソレノイドバルブ１００，１１０，１２０の構造を簡素化することができる。

また、圧力補償部７０，８０，９０は、背圧室４４内に移動自在に収容されるピストン７１，８１，９１を有し、サブリターンスプリング３５は、背圧室４４内において副弁３１とピストン７１，８１，９１との間に圧縮して介装されることを特徴とする。

この構成では、圧力補償部７０，８０，９０は、主弁２２に部材を設けることなく、背圧室４４内に収容されるピストン７１，８１，９１を変位させるという簡素な動作によって副弁３１に作用するサブリターンスプリング３５の付勢力を変化させることができる。この結果、圧力補償部７０，８０，９０を有するソレノイドバルブ１００，１１０，１２０の構造を簡素化することができる。

また、圧力補償部７０，８０，９０は、背圧室４４の圧力及びサブリターンスプリング３５の付勢力に抗してピストン７１，８１，９１を付勢する皿バネ７４，９４またはゴム弾性体８４を有することを特徴とする。

この構成では、圧力補償部７０，８０，９０は、主弁２２に部材を設けることなく、皿バネ７４，９４またはゴム弾性体８４の付勢力に抗してピストン７１，８１，９１を変位させるという簡素な動作によって副弁３１に作用するサブリターンスプリング３５の付勢力を変化させることができる。この結果、圧力補償部７０，８０，９０を有するソレノイドバルブ１００，１１０，１２０の構造を簡素化することができる。

また、ソレノイドバルブ１００，１１０，１２０は、副弁３１に作用するサブリターンスプリング３５の初期荷重を調整する調整部材７５，８５，９５をさらに備え、皿バネ７４，９４またはゴム弾性体８４は、調整部材７５，８５，９５とピストン７１，８１，９１との間に介装されることを特徴とする。

この構成では、ピストン７１，８１，９１は、サブリターンスプリング３５の初期荷重を調整するために調整部材７５，８５，９５によって変位されるとともに、制御圧室４２内の圧力に応じてサブリターンスプリング３５の付勢力を変化させるという二つの機能を有する。この結果、圧力補償部７０，８０，９０を有するソレノイドバルブ１００，１１０，１２０の構造を簡素化することができる。

また、皿バネ７４，９４またはゴム弾性体８４は、収縮量に応じて付勢力を発揮する部材により形成され、圧力補償部７０，８０，９０は、皿バネ７４，９４またはゴム弾性体８４の収縮量を規制する突起部７３ｃ，８３ｃ，９３ｃをさらに有することを特徴とする。

この構成では、押圧部材７３，８３，９３の突起部７３ｃ，８３ｃ，９３ｃが調整部材７５，８５，９５に当接するため、皿バネ７４，９４またはゴム弾性体８４が最収縮状態となることが抑制される。このため、制御圧室４２内の圧力が異常に上昇したり、瞬間的に急上昇したりした場合であっても、皿バネ７４，９４またはゴム弾性体８４が破損することを防止することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、ソレノイドバルブ１００，１１０，１２０は、第１ポート２２０から第２ポート２３０への作動油の流れを制御するものであるが、これに限定されず、第２ポート２３０から第１ポート２２０への作動油の流れも制御することが可能な双方向流制御弁であってもよい。

１００，１１０，１２０・・・ソレノイドバルブ、１２・・・スリーブ、１４・・・ソレノイドチューブ、１４ｃ・・・端部、１４ｄ・・・貫通孔、２２・・・主弁、２３ａ・・・第１連通路、２３ｂ・・・第２連通路、２３ｃ・・・サブシート部、２４・・・メインリターンスプリング、３１・・・副弁、３１ａ・・・サブポペット弁、３３・・・プランジャ、３５・・・サブリターンスプリング（第１付勢部材）、４２・・・制御圧室、４４・・・背圧室、６０・・・ソレノイド部、７０，８０，９０・・・圧力補償部、７１，８１，９１・・・ピストン、７４，９４・・・皿バネ（第２付勢部材）、７５，８５，９５・・・調整部材、８４・・・ゴム弾性体（第２付勢部材）、２００・・・バルブブロック、２１０・・・挿入孔、２２０・・・第１ポート、２３０・・・第２ポート、２４０・・・圧力導入通路

Claims (3)

1. 第１ポートから第２ポートへ流れる作動流体の流量を制御するソレノイドバルブであって、
   前記第１ポートと前記第２ポートとの連通開度を変化させる主弁と、
   前記第１ポートから作動流体が導かれ、前記主弁を閉弁方向に付勢する制御圧室と、
   前記主弁内に形成され、前記制御圧室と前記第２ポートとを連通させる連通路と、
   前記連通路を開閉する副弁と、
   供給される電流に応じて前記副弁を変位させるソレノイド部と、
   前記制御圧室に連通し、前記副弁を閉弁方向に付勢する背圧室と、
   前記背圧室に収容され、前記副弁を閉弁方向に付勢する第１付勢部材と、
   前記背圧室内の圧力に応じて前記副弁に作用する前記第１付勢部材の付勢力を変化させる圧力補償部と、
   を備え、
   前記圧力補償部は、前記背圧室内に移動自在に収容されるピストンと、前記背圧室内の圧力及び前記第１付勢部材の付勢力に抗して前記ピストンを付勢する第２付勢部材と、を有し、
   前記第１付勢部材は、前記背圧室内において前記副弁と前記ピストンとの間に圧縮して介装されることを特徴とするソレノイドバルブ。
2. 前記副弁に作用する前記第１付勢部材の初期荷重を調整する調整部材をさらに備え、
   前記第２付勢部材は、前記調整部材と前記ピストンとの間に介装されることを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブ。
3. 前記第２付勢部材は、収縮量に応じて付勢力を発揮する部材により形成され、
   前記圧力補償部は、前記第２付勢部材の収縮量を規制する規制部をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載のソレノイドバルブ。

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