JPH0364748B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、プランジヤ型式のソレノイド弁組
立体に関する。

従来のソレノイド弁は、典型的には、ソレノイ
ドコイル内に配した細長い移動可能なプランジヤ
を採用しており、このプランジヤはばねの力に抗
してソレノイドコイルによつて駆動される。プラ
ンジヤの端部にはプラグ状のシール部材が位置す
る凹部があつて、このシール部材はプランジヤ内
に装着されることによつて実質的に拘束されてい
るが、露出した端面を、流体供給オリフイスとは
取り囲む関係に配置された対向する座面とシール
係合するように適合させているのが典型的な構成
である。このオリフイスは圧力流体のための供給
ポートと連通しており、通常はハウジング板に直
接に形成されているか、又はオリフイス板にしつ
かりと固定された別個のオリフイス部材に形成さ
れている。オリフイスは、その排出端において、
弁座面によつて囲まれており、この弁座面は凸状
の円錐形状をなしている金属面が典型的である。
この典型的なソレノイド弁は、広範囲に利用され
ているが、最適には至らない構造上および作動上
の特徴を有している。

この公知のソレノイド弁についての欠点の一つ
は、その電気的エネルギーの消費と、それに基づ
いて弁作動中に発生する熱の問題である。この型
式のソレノイド弁は、典型的には約0.0794cm
（１／32in）のプランジヤストロークがある。そ
れゆえこのストロークが必要なために、プランジ
ヤの移動を生じさせるにはソレノイドに必要な電
力が増大し、復帰ばねによつてもたらされるよう
なプランジヤ上への復帰力がこのストロークの増
大に応じて比例的に増大するために更に大きな電
力を必要とすることになる。この型式のソレノイ
ド弁を作動させるのに必要な電気的エネルギー
は、それゆえ望ましからざる、しかしやむを得な
い、作動上の特徴であつた。

この型式のソレノイド弁のもう一つの欠点は、
弁を組み立てた時に、プランジヤとオリフイス弁
座との間に所望の間隙を生じさせるのに大きな影
響を与える個々の部品の従来の製造によつて公差
が蓄積することである。蓄積した公差はしばしば
所望のストロークを越えるために、この間隙を小
さい値に維持することは実質上不可能であつた。
この理由のため、製造業者の多くは、各個々のソ
レノイド弁を予め組み立ててみてストロークを正
確に測定できるようにし、その後弁を分解して、
シムの装填のような、適当な調節を施して、スト
ロークを許容できる公差内に抑えていた。この製
造工程は時間を使い且つコストが高くつく。同様
に、多くの弁には、弁ハウジングの一部を形成す
る下側板上に直接にか、またはその代わりにハウ
ジング板に圧入嵌合されるか或はそうでなければ
固定される別個の金属オリフイス部材上に、円錐
形のオリフイス弁座が設けられる。このことは明
らかに時間を浪費し、機械加工作業が高くつく。

この型式のソレノイド弁の更にもう一つの重大
な欠点は、殆んどの場合プランジヤの端部に形成
された凹部内に装着され且つ拘束されたシール部
材の相当な量に達する摩耗である。このシール部
材は、弁の作動寿命を大いに減じる割合で摩耗す
ることが観測されている。シール部材がこのよう
に過大に摩耗するとまた、確実にシールするのに
必要な弁ストロークが増大しようとすることにな
り、これによつて最初の電力必要量が増大する。
このため、シール部材の摩耗を見過ごしてこれを
補償しようとすると弁の当初の設計において電力
（そしてたぶん許容できるストロークもまた）は
普通無視できない程に増大する。シール部材のよ
り早い摩耗は充分には理解されていないが、しか
し今日ではこの加速した摩耗は、プランジヤが円
錐形の弁座と係合してオリフイスを閉じる時はい
つでもシール部材の弾性材料が繰返して圧縮にさ
らされ、そしてシール部材がプランジヤ内にぴつ
たりと拘束されているので、このため円錐形弁座
がシール部材の中央部分を貫通する時に弾性材料
が自由に変形、即ち、円錐形弁座から外側へ広が
ることができないという事実によるものと考えら
れている。

従つて、この発明は、上述の欠点を克服すると
信じられる改良したプランジヤ型式のソレノイド
弁に関する。この改良されたソレノイド弁では、
ストロークを最小にすることができるので、弁を
作動するのに必要な電気的エネルギー、そして熱
発生量は大きく減少される。このソレノイド弁に
よればまた、プランジヤとオリフイスとの間で協
働する改良されたシール構造があたえられ、この
シール構造は、減少したストロークと相まつて、
シール摩耗をできるだけ少なくしそして弁の作動
寿命を大きく増長するものである。このことはま
た効率良く弁を製造し且つ組立てることを可能に
する。

このソレノイド弁における他の改良点は、プラ
ンジヤの構造と該プランジヤのオリフイスを密封
的に閉じるためのオリフイス部材との協働関係に
関している。オリフイス部材に対向して配置され
たプランジヤ上には半球形の突出部のような突出
部を設けることが好ましく、かかる半球形の突出
部は、プランジヤの端部に形成された浅い凹部内
にしつかりと座着されたボールによつて与えられ
るのが好ましい。この突出部又はボールは、オリ
フイス直径の約1.5倍が好ましいが、オリフイス
は直径よりも僅かに大きい直径を有しているの
で、ボールは、オリフイスの外端を取り囲む丸み
を帯びた縁部に対して座着することになる。ボー
ルは球形をなしているので、プランジヤが僅かに
不整列となつている時でさえ、ボールは有効的に
自己整列し、それでもつてオリフイスを密封的に
閉じ切ることができる。突出部又はボールの寸法
は、オリフイス部材とこの自己整列性があり且つ
密封的な関係を作り上げるものでなくてはなら
ず、そしてこのためオリフイス直径よりも僅かに
大きくなくてはならないが、非常に大きい寸法と
することは、所望の自己整列性があり且つ密封的
な関係を大きくこわしてしまう又は制限してしま
うであろうから、これを採用することはできな
い。しかしながら、ボールの寸法は、このボール
がオリフイスの中へ実質的に何ら貫通を生じるこ
とがなく、それゆえオリフイス部材の期待される
長い寿命を短くしない寸法とされる。

第１図には、本発明による、３方弁型式のソレ
ノイド弁組立体１０が図示されている。この弁組
立体１０は、圧力流体、特に空気の流量を制御す
るための弁部分１１と、この弁部分１１の開閉動
作を制御するための作動部分１２とを含んでい
る。この組立体はまた、これら部分１１及び１２
が装着されているハウジング１４を含んでいる。

ハウジング１４は、下側ハウジング部分１７に
固定的に連結可能な上側ハウジング部分１６を含
んでおり、下側ハウジング部分１７は従来ハウジ
ング副ベースと称されていたものである。従来か
ら使われている弾性Ｏ−リング１８が両ハウジン
グ部分１６及び１７との間で密封係合されてい
る。

作動部分１２にはソレノイド副組立体２１が含
まれているが、この副組立体２１が含んでいるス
プール２２は、このスプールの管状コアを貫通し
て伸びる長尺のシリンダ状開口２３を有してい
る。電気コイル２４がスプールコア２２のまわり
に、上側と下側の端部フランジ２６及び２７の内
側にあるように巻かれている。スプール２２は通
常ガラスが充填されたナイロンから構成されてい
る。

下側のフレーム板２８は下側のスプールフラン
ジ２７の下側に位置しているが、しかし該フラン
ジ２７と静止的に係合維持している。このフレー
ム板は、その両端が、下側に開口したＵ形の上側
フレーム部材２９の下側自由端と固定的に係合す
るまで外に向つて突出している。このフレーム部
材２９はその脚部がコイル２４の直径方向の互い
に反対側上にあるように配置されており、しかも
このフレーム部材２９は、上側のスプールフラン
ジ２６の上を覆うと共に該スプールフランジ２６
と静止係合状態に維持されている上側湾曲板３１
を有している。フレーム部材２８及び２９は、鉄
のような磁気伝導性材料からなつているので、電
気コイル２４を励磁した時に発生する磁場のため
の経路を定めている。コイル２４とフレーム部材
２８及び２９は、プラスチツク樹脂のような電気
的絶縁材料３２の中に埋設されている。

内側環状室３６がハウジング内において両ハウ
ジング部分１６及び１７間の境界部のところで形
成されており、フレーム板２８の下面３７と副ベ
ース１７上の上面３８との間に広がつている。

次に弁部分１１を考えると、この弁部分１１は
長尺のシリンダ状ステム４２を有する磁気伝導性
弁プランジヤ４１を含んでおり、このシリンダ状
ステム４２の下側端には拡大した板状の弁ヘツド
４３が設けられている。この弁ヘツド４３は室３
６内に配されており、そして面３７に対しては反
対関係に位置している上面又は後面４４をこの弁
ヘツド４３上に画定している。この弁ヘツド４３
は、その下側自由端上に、実質的にシリンダ状の
形状をなしていると共に下側に向く弁の面又は弁
座４７を定めている中央突出部４６を有してお
り、この弁の面４７は拡大された平板形状をなし
ていて、弁プランジヤ４１が金属のような剛性の
ある変形不可能な材料で構成されているために変
形不可能となつている。弁プランジヤの移動方向
はソレノイドコイルの長手方向軸線と同軸状に整
合してプランジヤの長手方向に伸びているが、こ
の弁の面４７はこのプランジヤの移動方向とは実
質的に垂直に伸びている平面内にある。輪郭がテ
ーパ状となつた圧縮型のコイルばね４８は、その
大径端部が面３７に当衝する一方で、このばね４
８の小径端部が弁ヘツド４３上に形成された段付
き肩部に座着して通常は弁プランジヤ４１を弁−
閉成方向に付勢するように、内部室３６内に位置
されている。

図示した実施例では、弁ヘツド４３は通常弁座
又はオリフイス部材５１と密封係合した状態に維
持されており、このオリフイス部材５１は、弁ス
テム４２と同軸芯状に整列して副ベース１７を直
交するように貫通して伸びているために圧力流体
が室３６へ供給され得るようにした供給ポート又
は供給開口５２内に静止して位置されている。別
のポート又は開口５３がまた副ベース１７を貫通
していて室３６と連通しているが、このポート５
３は、圧力流体が主流れ制御弁のパイロツトのよ
うな外部装置へ供給し得るか又はかかる外部装置
から排出され得るための負荷ポートとして機能し
ている。

この発明では、オリフイス部材５１は、全体が
弾性材料で構成されていると共に、内部を同軸的
に貫通する開口５４（第２図）を有する長尺のシ
リンダ形状をなしている。この開口５４は、内部
即ち排出端部では縮径となつたオリフイス５６で
終つており、このオリフイス５６によつて圧力源
から室３６へ至る圧力流体の流量が制御される。
このオリフイス部材５１は、凸形形状、特に円錐
形状をなした内端部分５７を有しており、この内
端部分５７は、室３６の端壁３８を越えて外側に
突出して室３６内に入り込み、これによつてこの
突出端部部分５７は、周囲の拘束から逃れてい
る。この端部部分５７の表面には、オリフイス５
６を同心的に取り囲む実質的に円錐形をなす端壁
５８が定められており、この端壁５８によつてオ
リフイス５６との接合箇所において適当な丸みを
付けた角部５９が画定されている。この円錐端面
５８は、特に丸みを付けた角部５９の近くでは、
弁プランジヤ４１が第１図によつて図示された閉
じ位置にある時に弁表面４７と密封係合を生じる
ための弁座として機能している。

オリフイス部材５１は、主として部材５１の周
縁部分の弾性変形によつて、開口５２内に静止的
且つ密封的に座着している。開口５２の寸法は、
弁組立体の残余部分が組み立てられてしまつた後
で、開口５２の開口外端からオリフイス部材５１
を挿入することができる大きさとなつている。オ
リフイス部材５１を開口５２内に静止的且つ密封
的に座着させるために、開口５２には、該開口５
２の軸線方向に伸びると共に円周方向には互いに
離間した関係に位置する複数個のリブ６１（第３
図及び第４図）が設けられている。これらのリブ
６１は、第４図に図示されているように、断面が
実質的にＶ形をなしているので、リブの先端は内
径６２で定められるが、リブの基部はより大きい
外径６３で定められている。このリブの内径６２
は、非変形状態にある時のオリフイス部材５１の
外径６４よりも小さい。更に、オリフイス部材の
非変形時のこの外径６４は外径６３より僅かに小
さくするのが好ましいが、この外径６３と等しく
することもできる。

開口５２にはまた、その壁上に環状リブ６６が
形成されており、このリブ６６は開口５２を取り
囲むと共に、開口５２の両開放端の中間に位置し
ている。このリブ６６は、断面がＶ形をなしてい
て、６２及び６３にそれぞれ対応する先端及び基
部の径を有している点で、リブ６１に似ている。
このリブ６６は、開口５２取り囲むと共に軸線方
向のリブ６１を垂直に横切つて伸びる連続的なリ
ングを形成しているので、オリフイス部材が開口
５２内に嵌め込まれる時に、密封リブとして有効
に機能する。

弾性オリフイス部材５１は、供給ポート５２の
外端（第１図における下端）から該供給ポートの
中へ押し嵌められることにより、該供給ポート５
２内にもたらされる。オリフイス部材５１の非圧
縮状態での外径６４はリブの径６２より大きいの
で、軸線方向に長くなつているリブ６１によつて
オリフイス部材５１は圧縮されることになるが、
軸線方向の溝６７が存在することによつて、リブ
６１によるオリフイス部材５１に対する圧縮効果
は、摩擦がそうであるように最小となり、オリフ
イス部材５１を滑動させて供給ポート５２内へ挿
入することができる。もちろん、環状リブ６６
は、オリフイス部材５１に対して該部材５１の全
周縁において圧縮をもたらすが、この圧縮は単一
の周縁帯域のように場所が限定されているので、
この帯域を通り越えると、オリフイス部材の周縁
弾性材料は再び弾性的に膨張して、溝６７を実質
的に充填して埋めてしまう。挿入に先立つて、供
給ポート５２の壁部材又はオリフイス部材５１の
周壁部には、商品名“ロツクタイト（Locktite）”
接着剤のような、適当な接着剤が被覆され、オリ
フイス部材が供給ポート５２内に静止的且つ密封
的に嵌着するのを助ける。また、接着剤が固まる
前にオリフイス部材を挿入すれば、オリフイス部
材を供給ポート内へ挿入するのに必要な力はこの
接着剤によつて小さくなる。環状リブ６６と、オ
リフイス部材５１に対する該オリフイス部材の全
円周における環状リブ６６の干渉嵌合によつて、
このリブ６６はオリフイス部材５１を副ベース１
７上に静止的に密封し且つ保持する働きをする。

弁組立体１０の他端には磁気的に伝導性のある
頂部キヤツプ７１があり、このキヤツプ７１は第
１図に図示されているように、弁プランジヤ４１
と実質的に同軸線的に整列し且つ該弁プランジヤ
４１の他方端に対抗するように配置された長尺な
管状要素からなつている。このキヤツプ７１は上
側ハウジング部分１６の端壁に形成された中央開
口部内に配置されている拡大ヘツド部分７２を含
んでおり、このヘツド部分７２は、直径が小さく
なつている長尺な管状部分７３と同軸線状に一体
的に結合しており、この管状部分７３はスプール
開口２３内に同軸線的に突出している。この管状
部分７３は、屈曲板３１内の開口を貫通して伸び
ており、この板３１と管状部分７３とは節連結７
４のような連結によつて一緒に固定されている。

頂部キヤツプ７１を同軸線的に貫通して伸びる
ように長尺な開口７６が定められており、この開
口７６は圧力流体のための排出ポート又は排出開
口としての働きをしている。この開口７６は、管
状部分７３の内端において、７７で示されるよう
に減少したと径なつており、弾性弁座又はオリフ
イス部材７８がこの開口７７内に静止的且つ密封
的に座着している。オリフイス部材７８は、内部
を貫通する開口を有する長尺な円筒管であると共
に該開口の下端には小径のオリフイス７９が定め
られている点で、オリフイス部材５１と同じ概観
構造を有している。オリフイス部材７８の下端は
管状部分７３の下端面を越えて外側に突出してい
て円錐形状をなしている。それゆえオリフイス部
材のこの下端部分は、周囲の管状部分７３によつ
ては拘束されていなく、該下端部分上にはオリフ
イス７９を取り囲む実質的に円錐形の弁座８１が
定められている。部材７８の下側突出端部は弁ス
テム４２の上端８２に対向するように配置されて
おり、この上端８２は拡大した平板状で変形不可
能な金属製の弁座を定めている。

弾性オリフイス部材７８は開口７７の径に対し
てオーバーサイズであり、適当な接着剤によつて
この嵌着も同じく助けられているために、弾性オ
リフイス部材７８は、該部材の弾性圧縮によつて
開口７７内に密封的に座着されている。

排出流体が室３６からオリフイス７９へ流れ得
るようにするために、弁ステム４２を取り囲む関
係でスプールコア２２内に適当な流体通路が設け
られている。この通路を形成することは、スプー
ルコア２２と一体であつて、該コアの半径方向内
側に突出する複数個の軸線方向に長尺なリブ８６
（第１図及び第５図）をスプールコア２２に設け
ることによつて達成される。これらのリブ８６の
上には、弁ステム４２の外径よりも２〜３千分の
１インチだけ大きい径で形成された内側面８７が
定められている。このため、これらのリブ面８７
は、そのうちの最小数のものが広い間隔をもつて
離間した関係に配置されているが、弁ステム４２
を緊密に案内するが滑動可能に拘束しているので
弁ステム４２はその許容された限界内で軸線方向
に自由に動くことができ、この間同時には殆んど
滑り摩擦を受けることはない。弁ステム４２がこ
のように緊密に拘束されていることによつてま
た、弁ステムは適正に整列して維持することがで
きる。リブ８６間には、下端で内部室３６と連通
し、そして上端でステムの上端に隣接する領域８
９と連通して圧力流体がオリフイス７９を介して
排出ポート７６内へと排出し得る通路８８が定め
られている。

装置を始動させる時のように、弁を手動で開く
ことができるようにするために、弁組立体には改
良した手動制御オーバライド９１が設けられてい
る。このオーバライドは、副ベース１１内に形成
された横断ボア９７内に回転可能に支持された長
尺なシリンダ状アクチユエータ９２を含んでい
る。シールリング９５がボア９７の外端をシール
している。このアクチユエータ９２は、内端にお
いて、アクチユエータロツドの約直径のところで
割つた半分を取り除くことによつて形成されたカ
ム面９３を有している。このカムは、変形可能な
弾性材料から構成されたボール９４と協働する。
ボールは開口９６を上に通り抜けて弁ヘツド４３
の下面と係合する位置に至つている。アクチユエ
ータ９２を手動で回転することにより、カム面９
３はボール９４を移動させるのでボールは弁ヘツ
ドに当衝して上に向つて変形せられ、そして充分
な圧力を加えることによつて、ボール９４はばね
４８の付勢力に抗して弁プランジヤ４１を上に向
けて移動させ、供給ポート５２を開くことにな
る。アクチユエータ９２は、直径方向に反対を向
いた平坦部９９を備えた部分９８を含んでおり、
ばねクリツプ１００の両脚がこの部分９８をまた
いでいる。オーバライドを用いない時はボール９
４を下側位置に維持し、そしてアクチユエータ９
２が図で図示された位置から180゜回転された時に
プランジヤを開くためにボールを上側位置に維持
するためのように、このクリツプは、互いに角度
的に180゜離間した２つの位置でアクチユエータを
維持することができるための弾性戻り止めとして
機能している。

第６図には、弁プランジヤのための変形したし
かし好ましい構造が図示されている。この図に
は、弁プランジヤヘツドの一部しか図示されてお
り、この部分は第１図の弁プランジヤヘツド４３
と区別するために４３′の符号が付されている。
この変形した弁プランジヤには、ヘツド４３′の
端面４７からヘツド４３′の内側に開く盲凹部４
５′が設けられており、この盲凹部４５′はオリフ
イス５６の中央に位置すると共にこのオリフイス
５６とは実質的に整列してある。剛性のボール又
は球４５が、圧入によつて行なうようにして、こ
の凹部４５′内に固定的に据え付けられている。
このボール４５は、平担な端面４７を越えて外側
に突出するように配置されている。ボール４５が
このように面４７を越えて外側に突出している長
さはボールの半径より僅かに小さい。更に、ボー
ル４５はオリフイス５６の径よりも実質的に大き
い径を有しており、詳細には、ボール４５の径は
オリフイス５６の径の1.25乃至1.75倍（約1.50倍
が望ましい）の範囲にあるのが好ましい。この倍
率の関係によつて、ストロークを最小に維持しつ
つもオリフイスを適正に閉じさせることができ
る。

第６図に図示された変形弁プランジヤに関して
は、弁組立体の操作において幾つかの付加的な改
良点を見て取ることができた。第６図のこの変形
弁プランジヤに関しては、ボール４５の下側凸面
によつて弁座が定められるので、そのためこの下
側凸面は、オリフイスを閉じている間はオリフイ
スに対してプランジヤを有効的に自己調芯をさせ
ようとして、弾性オリフイス部材と弁プランジヤ
との間に常に適正なシール係合を確実にもたらし
ている。更に、ボール４５によつて定められるよ
うなこの凸面弁座によつて、プランジヤを移動し
て閉位置へもたらす時にオリフイス５６はずつと
早く閉成又は密封し切ることが見られたが、これ
は、上で述べたようなプランジヤの自己調芯にの
みによるのではなく、ボール４５の外面が弾性オ
リフイス部材の突出した丸みを帯びた端部とより
緊密な密封係合を生じる仕方によるものと思われ
る。

第７図及び第８図には、弾性オリフイス部材を
装着するための好ましい座着構造についての変形
副ベースが図示されている。第７図及び第８図に
は同じ参照数字が用いられているが、これらの参
照数字にプライム（′）を加えて第１図乃至第５
図のものから区別している。この副ベース１７′
にはこれを貫通して伸びる供給ポート５２′があ
り、この供給ポート５２′は下側シリンダ状部分
５２Ａと上側シリンダ状部分５２Ｂとを含んでい
る。この上側ボア５２Ｂには第３図及び第４図に
類似した軸線方向にリブを付した壁構造が設けら
れている。ボア部分５２Ｂのリブを付した壁構造
は、断面が概してＶ形をなしていて近接している
がしかし一様に周方向に離間した複数個の軸線方
向に長尺なリブ６１′を含んでいるので、ボア５
２Ｂを定めている壁の断面は、柱の縦溝又は節の
付いた形状に似ている。これらのリブ６１′は、
適当な溝６１″によつて分離されているが、夫々
ベース径６２′及び６３′によつて定められてい
る。先端径６２′は普通、オリフイス部材５１の
通常の非圧縮状態での外径６４より僅かに小さく
なつている（例えば直径で約0.00508cm（0.002in）
乃至約0.0127cm（0.005in）小さい）。逆に、ベー
ス径６３′は非圧縮状態でのオリフイス径６４よ
りも大きい（約0.00508cm（0.002in）乃至約
0.02286cm（0.009in）の程度）。滑らかな壁ボア５
２Ａについては、その径はオリフイス部材５１の
非圧縮状態での径６４に等しいか又は僅かに小さ
くなつている（約0.00254cm（0.001in）乃至
0.00508cm（0.002in）程度）。

第７図及び第８図のこの改良した嵌着構造によ
つて、弾性オリフイス部材５１は供給ポート５
２′の下端から該ポート５２′内へ滑動可能に挿入
されるので、このオリフイス部材５１は最初は滑
らかな壁ボア５２Ａに滑動可能に押し込まれて軸
線方向に長尺なリブ６１′と係合するに至る。こ
れらのリブによつてオリフイス部材には、近接し
て離間した周方向の複数個の箇所でかなりの軸線
方向長さにわたつて局所的な圧縮が生じてオリフ
イス部材を確実に保持及び嵌着させるが、その一
方で同時に、オリフイス部材がリブ間で溝６１′
内へ広がることができるために、オリフイス部材
の圧縮はこのオリフイス部材の周辺部分のまわり
のみに限定されたものとなつている。このように
して、小オリフイス５６又は円錐形端部弁座５７
は乱されたり曲げられることがない。オリフイス
部材を挿入する前に、供給ポート５２′の壁部又
はオリフイス材の周壁には、オリフイスをポート
５２′内に適正に嵌着させた後で、オリフイス部
材をその取り囲む壁に対してしつかりと固定する
のに助けとなり、そしまたオリフイス部材とその
取り囲む壁との間に流体漏れのないシールを形成
して両者の間を通る漏れを防止する適当な接着剤
を被覆する。この環状シールは、第２図及び第３
図に図示されたリブ６６に似た仕方で果たす滑ら
かな壁ボア５２Ａを設けることで確実に達成され
る、というのもこの滑らかな壁ボアはオリフイス
部材の環状周辺のまわりに完全なシールを生じる
からである。

次に、本発明のバルブの作動について説明す
る。

図示した実施例では、弁１０は第１図に示され
ているように通常は閉じている。この位置では、
負荷ポート５３は、弁プランジヤがばね４８によ
つて下側に向つて付勢されていて上側の弁座８２
がオリフイス部材７８から離れているために、排
出ポート７６と連続的に連通している。この閉位
置では、ばね４８は下側の弁座（即ちボール４５
又は面４７）をオリフイス部材５１の突出端部と
係合するように付勢して供給オリフイス５６を密
封的に閉じている。この閉じ位置において、第１
図の弁座４７（又は第６図のボール４５）は丸み
を帯びた角度５９の領域において円錐形の端面５
８と係合し、このオリフイス部材５１は有限の弾
性変形を受けるために供給オリフイス５６に対し
て取り囲む関係で面４７（又はボール４５）と係
合した狭い環状シール領域を形成する。部材５１
の端部部分５７はその周りが近接して取り囲まれ
たり又は拘束されておらず、そして剛性の弁表面
４７（又はボール４５）がより大きくそれゆえ部
材５１の弾性材料を貫通することがないので、オ
リフイス部材の材料５１は弁表面４７（又はボー
ル４５）によつて圧縮させられるために半径方向
外側に向つて広がつて弾性材に対する圧縮効果を
最小にしている。このため、弾性材の摩耗や悪化
が非常に小さくなり、100psi（7.03Kg/cm²）にまで
も至る圧力での作動の時でさえ、弁組立体の作動
サイクル数（そしてそれ故寿命）が非常に増大す
る一方で、なおも弁プランジヤとオリフイス部材
との間に非常に望ましい密封関係を与えることが
できる。

オリフイス部材５１及び７８は、比較的硬い弾
性材料で形成するのが好ましい。例えば、弾性材
料５１又は７８は通常少なくとも80のジユロメー
タ（durometer）硬度、好ましくは90と100との
間の硬度を有している。実験での評価によれば、
ジユロメータでの硬度で約95あれば充分望ましい
ものであることがわかつている。オリフイス部材
用の弾性材料は、ブナゴム又は“ヴイトン”の名
前で販売されているようなフツ素エラストマーか
らなるのが好ましい。

圧力流体を負荷ポート５３へ供給すべき時に、
次にソレノイドコイル２４が励磁されると、弁プ
ランジヤ４１はばね４８に抗して上に向つて移動
し、それによつて上側の弁表面８２が弁座８１と
係合して排出ポート７６を密封的に閉め切つてし
まう。同時に供給シート５１は上を覆われなくな
るので圧力流体は供給ポート５２を通つて室３６
内へ流れ込み次に負荷ポート５３を通り抜ける。

この弁組立体によれば、プランジヤとオリフイ
ス部材５１及び７８の夫々との間のシール係合に
よつて決められるように、閉位置及び開位置との
間で動く時の弁プランジヤのストロークは、非常
に小さい大きさに収めることができる。例えば、
このストロークは0.0254cm（0.010in）及び0.033
cm（0.013in）の間の範囲に維持することができ
る。このようにストロークが極端に小さくなつて
いるために、ソレノイドコイル２４に必要なエネ
ルギーは、弁を約２分の１ワツトのような非常に
低電流と電力で作動できるという程に、最小の値
に抑えることができる。このように必要電力量が
低いとコイル寿命が大きく伸びることになると共
にソレノイド力は最小にすることができ、これに
よつてオリフイス部材５１及び７８によつて定め
られるような弁座の寿命は非常に長くなる。

加えて、弾性部材を変形させて供給ポートの外
端を通して挿入することができるために、オリフ
イス部材以外の弁組立体の残る部品を組み立てて
しまつた後でも弾性のオリフイス部材５１を挿入
し適正な位置に据えられる。このため、製造誤差
によつて弁プランジヤとこれに対向するハウジン
グ表面との間の間隔にかなりのばらつきを生じる
ことになつても、それに拘らず本発明によれば、
オリフイス部材の組立中に、弁プランジヤ上に形
成されたような対向する剛性の高い弁座に対して
単にオリフイス部材の寸法決めと位置決めをする
ことによつてのみこれらの公差を簡単且つ充分に
補償することができる。このため、以前に従来か
ら用いられていたのに比べて相当小さい弁ストロ
ークを利用することが容易になる。

この弁組立体の効率、特に小ストロークと低必
要エネルギーは、弁プランジヤと該プランジヤの
ソレノイドコイルに対する関係との設計によつて
は更に向上される。第１図に図示されているよう
に、弁ヘツド４３は、その後面４４が半径方向に
重なり且つ板２８に対して極めて接近して位置可
能なように配置されている。このことは、板と弁
ヘツド上に形成された後方肩部との間で協働する
小さい円錐形ばね４８を使用することによつて可
能となつており、これによつて弁ヘツド４３は常
に板２８に極めて接近して位置することになり、
弁プランジヤを移動させる際にソレノイド場の有
効性を最大にしている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のソレノイド弁の縦断面図で
ある。第２図は、弾性オリフイス部材と、該オリ
フイス部材のプランジヤに対する関係を示す拡大
断面図である。第３図は、ハウジング副ベースの
拡大断面図である。第４図は、第３図の−線
方向の拡大部分断面図である。第５図は、第１図
の−線方向の拡大部分断面図である。第６図
は、第２図に似ているがプランジヤの好ましい変
形例を図示した図である。第７図は、第３図に似
ているが副ベースの好ましい変形例を図示した部
分図である。第８図は、第７図の−線方向の
部分断面図である。第９図及び第１０図は、第１
図の夫々線−線及び−線方向の部分断面
図である。 １０…ソレノイド弁組立体、１１…弁部分、１
２…作動部分、１４…ハウジング、１６…上側ハ
ウジング部分、１７…下側ハウジング部分、２１
…ソレノイド副組立体、２２…スプール、２４…
ソレノイドコイル、２６，２７…端部フランジ、
３６…内側環状室、４１…弁プランジヤ、４２…
弁ステム、４３…弁ヘツド、４５…ボール、４
５′…凹部、４７…弁座、４８…コイルばね、５
１…オリフイス部材、５２…供給開口、５３…負
荷ポート、５６…オリフイス、５７…円錐形端
部、５８…円錐端壁、５９…角部、６１…リブ、
６１″…溝、６６…環状リブ、７６…排出ポート、
７８…オリフイス部材、７９…オリフイス、８
１，８２…弁座、８６…リブ、９３…カム面、９
５…ボール、９７…横断ボア、９８…ばね、１０
０…ばねクリツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に第一及び第二のポート５２，５３を形
   成したハウジング１４と、前記第一のポート５２
   から前記第二のポート５３への流体の流れを制御
   するための弁１１であつて内部を貫通するオリフ
   イス５６を有して前記両ポート間の流れを調節す
   るオリフイス部材５１を前記ハウジングに静止的
   に装着して含んでいて前記オリフイス５６に対し
   て取り囲む関係で前記オリフイス部材５１上に形
   成された環状弁座５９と係合して前記オリフイス
   ５６を閉じて前記オリフイスを通る流れを阻止す
   る閉位置と前記弁座５９から離れて前記オリフイ
   スを通る流れを許容する開位置との間で移動可能
   であるように前記ハウジングに移動可能に支持さ
   れたプランジヤ手段４１を含んでいる弁１１と、
   前記開位置と前記閉位置との間で前記プランジヤ
   ４１の移動を制御するようになつており、細長い
   中心開口２３を有する細長いスプール２２を取り
   囲む電気巻線２４とを有し、前記プランジヤ手段
   ２４が前記中心開口２３中を軸線方向に移動可能
   になつている弁組立体において： 前記第一のポート５２が、実質的に円筒形状で
   前記プランジヤ４１及び前記中心開口２３と実質
   的に同軸であり、前記ハウジング１４の外壁から
   前記第一及び第二のポート５２，５３の間で前記
   ハウジング１４の内部に位置する内側室３６へ延
   びており、 前記オリフイス部材５１が、軸線方向に細長い
   実質的に円筒形状で弾性材料からなり、前記第一
   のポート５２の軸線方向外側から前記第一のポー
   ト５１中へ軸線方向に摺動させて挿入されるよう
   になつており、 前記オリフイス部材５１が、その内側端におい
   て前記内側室３６内に突出し前記ハウジング１４
   の拘束を受けない環状端部５７を有し、 該環状端部５７が、変形可能な露出端部表面５
   ８を有し、 該端部表面５８が、前記プランジヤ４１の内側
   端部表面と軸線方向に対向して設けられており、 前記環状端部５７の前記変形可能端部表面５８
   が、前記オリフイス５６を同心的に取り囲む変形
   可能弁座を形成しており、 前記第一のポート５２が、軸線方向の細長い実
   質的に円筒形状の内壁を有し、該内壁に半径方向
   内側に突出し軸線方向に延びる複数のリブ６１が
   形成されており、 該リブ６１は、前記オリフイス部材５１の端部
   と前記プランジヤ４１の対向端部との間の軸線方
   向隙間を所定の隙間にするように前記オリフイス
   部材５１の周辺を圧縮弾性変形させて前記ハウジ
   ング中１４に静止的に装着させるようになつてお
   り、該リブ６１は、第一のポートの周りに間隔を
   おいて配置され、その軸線方向長さの少なくとも
   一部で前記オリフイス部材５１の表面を弾性的に
   圧縮変形させるようになつていることを特徴とす
   る、 弁組立体。 ２ 前記第一のポート５２，５２′を画定する壁
   はまた、オリフイス部材の突出する端部部分５７
   から軸線方向後方に向つて離間した位置で該オリ
   フイス部材を取り囲み、オリフイス部材を取り囲
   むと共に密封的に係合する完全なリングを形成す
   るリブ状でない連続的な環状部分６６，５２Ａを
   含んでいることを特徴する特許請求の範囲第１項
   記載の弁組立体。 ３ リブは、オリフイス部材の通常の非圧縮状態
   での外径より小さい先端径とより大きい基部径に
   よつて画定されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項の弁組立体。 ４ オリフイス部材５１はジユロメータ硬度で90
   乃至100の範囲の硬度を有するエラストマーから
   構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項乃至第３項のいずれか一項に記載の弁組立
   体。 ５ プランジヤ４１上の前記端面は凸状球面形状
   部４５を有していてオリフイス５６を取り囲む関
   係にあるオリフイス部材の端部部分５７と密封係
   合することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第４項のいずれか一項に記載の弁組立体。 ６ 前記プランジヤ４１はオリフイス部材の突出
   する端部部分とは対向する関係に配置された実質
   的に平坦な端面４７と、該平坦な端面４７の中心
   から軸線方向に延びる部分球面突起４５とを有
   し、前記突起４５が前記オリフイス５６を閉じる
   ように前記弁座５９と密封係合する凸状外表面を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の弁組立体。 ７ 前記突起４５は剛性の高いボールにより形成
   されており、該ボールは前記平坦な端面４７に固
   定配置され該端面４７を越えて外部に突出してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の
   弁組立体。 ８ 前記ボールは前記オリフイス５６の直径の約
   1.25倍乃至約1.75倍の直径であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第７項記載の弁組立体。 ９ プランジヤ４１はオリフイス部材５１と同軸
   線上に整列し且つ該オリフイス部材と対向して位
   置されている共に、前記整列した方向に沿つて滑
   動可能に移動するように支持されており、プラン
   ジヤは巻線手段２４によつて同心的に取り囲まれ
   た細長いステム部分４２を含んでいて、このステ
   ム部分はその一端において、該一端の露出面上に
   オリフイス部材５１の円錐端部部分とは対向した
   関係にある前記端面４７を画定する拡大した板状
   ヘツド４３で終端しており、そして軸線方向に短
   い圧縮ばね４８の一端が前記プランジヤヘツド４
   ３の後部側と係合し、前記ばね４８の他端が巻線
   手段から軸線方向に離間した位置においてハウジ
   ングと係合していることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第８項のいずれか一項に記載の弁
   組立体。