JPH0648217Y2

JPH0648217Y2 - ソレノイドバルブ

Info

Publication number: JPH0648217Y2
Application number: JP1988036224U
Authority: JP
Inventors: 正直鈴木
Original assignee: エヌオーケー株式会社
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2003-03-18
Also published as: JPH01140080U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、例えば油圧制御装置の制御弁等に用いられる
ソレノイドバルブに関し、特に閉弁時の弁体と弁座間の
シール部構造に関する。

（従来の技術）従来、この種のソレノイドバルブのシール部としては、
例えば第４図に示すようなものがある。

すなわち、図示しないソレノイドの電磁吸引力を利用し
て弁体101を弁座100に対して接離させて、流路103を開
閉するようになっている。

弁座100の座面は平坦面となっていて、閉弁時には、同
じく先端を平坦に形成した弁体101を弁座100に密接して
圧力油等の制御流体をシールするようになっている。

この例では、弁体101はスプリング102によって弁座100
側に付勢されており、図示しないソレノイドで吸引する
ことによって開弁するようになっている。

（考案が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来技術の場合には、制御流
体の圧力が高い時（20〜30kg/cm²程度以上）に閉弁しづ
らいという欠点があった。

すなわち、閉弁時における流体の流れを検討すると、流
体は弁座100面の流路103を開口部を通じて流通してお
り、弁体101はこのような流れの抵抗を受けながら弁座1
00に向かって移動することになる。

ところが、従来は弁体101と弁座100との当接面が平坦な
状態になっていたので、弁体101が弁座100に近接した状
態では、流体は弁体101と弁座100の間に入り込み、流路
開口部において周囲方向から互いにぶつかりあうように
合流して流路内に流れ込むことになる。

特に、流体の圧力が高いときに顕著になる。

閉弁を確実にするためには、スプリング102のばね力を
大きくすればよいが、その分開弁時のソレノイドの吸引
力を大きくしなければならなくなる。

それに対して、ソレノイドの吸引力を大きくしようとす
ると、勢いソレノイドの大型化を招き、バルブ自体も大
型化してしまう。

そのため、スプリング102のばね力を大きくするにも自
ずと制限されてしまう。

これは、ソレノイドの吸引力で直接閉弁する場合でも同
様である。

本考案は上記した従来技術の問題点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、弁体と弁座と
のシール部を閉弁し易い形状にして、高圧時においても
確実に閉弁し得るソレノイドバルブを提供することにあ
る。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するために、本考案にあっては、ソレ
ノイドの電磁吸引力を利用して弁体を弁座に対して接離
させて流路を開閉するソレノイドバルブにおいて、前記
弁座の弁体と対向する部分に、前記弁体の作動ストロー
ク長さより浅く且つ前記弁体の先端部一部分のみが挿入
できる深さの凹部を設け、該凹部は、前記弁体の先端が
密接可能な底部と、前記底部に連続して形成され、閉弁
状態で前記弁体外周に近接し且つ前記弁体の軸線とほぼ
平行に延びる内周壁と、該内周壁の上端から拡開するテ
ーパー面と、からなり、前記底部に流路を開口してなる
ものである。

（作用）上記構成のソレノイドバルブにあっては、閉弁動作時に
おいて弁体が凹部内に入り込んだ際には、弁体と弁座間
の作動流体はスムーズに流通する。

特に、流体が弁体の外周部と凹部の内周壁との隙間を通
じて軸線と平行に流れ、弁体に作用する流体の抵抗はよ
り小さくなり、弁体はスムーズに移動する。

また、閉弁時において、弁体は弁座に設けた凹部内に入
り込み、底部に密接して流路が完全に閉塞される。

（実施例）以下に、本考案を図示の実施例に従って説明する。

本考案の一実施例に係るソレノイドバルブを示す第１図
および第２図において、１はバルブ全体を示しており、
概略バルブ本体２と、このバルブ本体２に一体に組み付
けられるソレノイド３とから構成されている。

ソレノイド３は円筒状のケース４内に収納されており、
一方側の端面に上記バルブ本体２が組み付けられてい
る。

ソレノイド３内周には可動鉄心５が中心軸方向に移動自
在に装着され、バルブ本体２側端部には、固定鉄心６が
嵌着固定されている。

この固定鉄心６とバルブ本体２との間に弁室７が形成さ
れている。

固定鉄心６には、中心軸方向に貫通する貫通孔８が設け
られ、弁としての円筒状のプランジャ９が環状のガイド
部材10を介して中心軸方向に移動自在に案内保持されて
いる。

プランジャ９の一端は上記可動鉄心５に固定されてい
て、他端が弁室７内に挿入される。

一方、バルブ本体２側にはプランジャ９と対向して弁座
11が設けられている。

そして、可動鉄心５と固定鉄心６のガイド部材10の間に
は、スプリング12が圧縮状態で装着されていて、プラン
ジャ９を弁座11に対して離れる方向に常時付勢してい
る。

また、プランジャ９には、弁室７内の制御流体をソレノ
イド３内周側に導入する導入路13が設けられていて、可
動鉄心５に閉弁方向の背圧を加えて、弁室７内のプラン
ジャ９に作用する開弁方向の圧力とのバランスをとるよ
うになっている。

さらに、このプランジャ９には、閉弁状態にて固定鉄心
６が挿入されるソレノイド３内周側の圧力を導入路13を
通じて弁座11下流側の第１流路14に逃がす連通路30が設
けられている。

バルブ本体２には、外部から上記弁室７まで貫通する第
1,第２流路14、15が設けられている。

第１流路14は、中心軸線に沿って貫通形成されており、
一方、第２流路15は第１流路14を挟んで平行に形成され
ている。

この、第１流路14の弁室７側の開口部に、バルブ本体２
とは別体に構成した弁座11が設けられている。

弁座11には、プランジャ９と対向する部分にプランジャ
９が出し入れ可能な凹部20が掘り下げられている。

凹部20は円形状で、プランジャ９の外径よりも若干大き
い内径を備える。

そして、底部21は中心軸線と直交する平坦面となってお
り、閉弁時において、同じく平坦なプランジャ９の端面
が流体密に密接して第１流路14と第２流路15との連通を
遮断するようになっている。

また、凹部20の内周壁24は中心軸線と平行に延びる円筒
面となっており、その長さは閉弁した状態において、プ
ランジャ９の先端部外周の一部分とでオーバーラップす
る程度である。

プランジャ９の作動で説明すると、閉弁する直前（スト
ロークエンド）でプランジャ９の先端部外周の一部分が
内周壁24とオーバーラップすることになる。

または、プランジャ９の作動ストローク長さは内周壁24
の長さに比べて十分に大きく設定されていてもよく、つ
まりプランジャ９の先端部を介して流路14,15を通過す
る流体の流通抵抗とならないように設定されていること
が必要となる。

また、この実施例では、弁座11の凹部20の開口端部の角
部は、面取りされて弁室７側に向かって徐々に拡径され
る逆円錐状のテーパー面22が形成されている。

また、底部21に開口する第１流路14の開口端部の角部も
面取りされていて、弁室７側に向かって徐々に拡径され
る逆円錐状のテーパー面23となっている。

このテーパー面22,23は直線状に面取りして形成されて
いるが、テーパー形状であればよく、アール（Ｒ）を付
けたなだらかな円弧状、流線形状等の滑らかな曲面で形
成するようにしてもよい。

また、テーパー面22,23の角度は本実施例では略45度に
なっている。

もっとも、45度付近に限るものではなく、凹部径、第１
流路の大きさ、制御流体の種類、粘度、圧力等の様々な
条件によって最適な角度、形状等が選択されるものであ
る。

なお、16はソレノイド３に通電するための接続端子であ
り、17はバルブ取付部のシール部材である。

上記ソレノイドバルブは、次のように作動する。

制御流体は第２流路15から流入して第１流路14から流出
するものとする。

まず、開弁時にあっては、ソレノイド３には通電されて
おらず、スプリング12のばね力によって、プランジャ９
は弁座11から離れた状態に保持される。

したがって、制御流体は第２流路15から弁室７内に流入
し、第１流路14から流出する。

流体の一部はプランジャ９の導入路13を通じて可動鉄心
５側に回り込み、可動鉄心５に閉弁方向の背圧を加えて
いるが、閉弁状態においては、連通路30および導入路13
を通じて弁座11下流側の第１流路14に流出し、閉弁時の
作動応答性を向上させている。

つぎに、閉弁時にあっては、ソレノイド３に通電され、
電磁吸引力によって可動鉄心５が固定鉄心６側に吸引さ
れ、スプリング12のばね力に抗して可動鉄心５が固定鉄
心６側に移動する。

この可動鉄心５の移動にともなって、プランジャ９が弁
座11側に移動し、プランジャ９の先端部が弁座11の凹部
20内に入り込み、底部21に密接して第１流路14が完全に
閉塞される。

ここで、まだ閉弁しきらないで、プランジャ９の先端部
が弁座11の凹部20内に入り込んだ状態では、流体は凹部
20の開口部上端のテーパー面22に沿って凹部20内に流入
し、プランジャ９外周と凹部20内周との隙間を通じて底
部21に達し、底部21に沿って中央に集まって第１流路14
に流入する。

流体は第１流路14開口部で合流するが、凹部20の内周壁
24を、底部21に連続して形成するとともに、閉弁状態で
プランジャ９外周に近接し且つプランジャ９の先端部を
一部分の軸線方向長さにてプランジャ９の軸線とほぼ平
行に形成しているので、流体はプランジャ９の外周部と
凹部20の内周壁24との隙間を通じて軸線と平行に流れ、
プランジャ９に作用する流体の抵抗はより小さくなり、
プランジャ９はスムーズに移動し、閉弁動作が迅速且つ
確実に行われる。

ここでは特に、開口部にテーパー面23を形成して開口面
積を広げているので、流体はさらにスムーズに第１流路
14内に流入する。

したがって、プランジャ９の移動が流体に阻害されるこ
となく底部21に到達し、閉弁が確実になされる。

第３図には、本考案と従来のソレノイドバルブの弁座部
分の流体の流れ状態を模式的に示している。

この時にプランジャ９に作用する力は次の式で表わすこ
とができる。

本考案（第３図（ａ））Ｆ＝ρＱ（u₁cosθ−u₂） −（P₁S₁−P₂S₂）従来（第３図（ｂ））Ｆ′＝ρＱ（u₁′cosθ′−u₂′） −（P₁′S₁′−P₂′S₂′）（ρ；流体の密度,Q;流量,u;流速， P;圧力,S;面積）条件；P₁＝P₁′，P₂＝P₂′ （プランジャに加わる下向きの圧力は同じ） S₁＝S₁′ （プランジャ上部もしくは圧力の加わるところの面積は
同じ）Ｑ＝Ｑ′ （流量は同じ）ここで、本考案の場合は、凹部20の開口部がテーパー形
状になっているので、u₁＝u₁′とするとθ＜θ′とな
る。

また、底部21の流路開口部をテーパー形状にしているの
で、その開口面積S₂が従来の流路開口面積よりも大きく
なっている（S₂＞S₂′）。

したがって、上記，の式に当てはめると、Ｆ＞Ｆ′
となり、閉弁時にプランジャに作用する閉弁方向の流体
圧は大きくなり閉弁が容易になることがわかる。

しかしながら、凹部20の開口部をテーパー形状にしただ
けでは、実際の作動においてはその効果は顕著に表れな
い。

プランジャが閉弁する直前で流体力を受ける軸線方向の
壁（内周壁24）を設けることによって、初めてプランジ
ャの応答性の向上を図ることができる。

第５図には、本考案による第１図に示す実施例および従
来のソレノイドバルブについての圧力の切換えを行った
際の応答波形を示す。

横軸に時間、縦軸に圧力をそれぞれ取り、上部の矩形線
については下段がソレノイドへの通電がOFF、上段がソ
レノイドへの通電がONの状態を示している。

この場合では、時間として0.5秒間、最大圧力として80k
g/cm²にて実施したもので、実線が本考案による特性、
破線が従来のソレノイドバルブによる特性を示してい
る。

これに示すように、従来のソレノイドバルブに比べ本考
案による場合においては、ソレノイドへの通電のON・OF
Fに対する圧力切換えが速く、特に通電のOFFからの圧力
降下時間が極めて短い。

つまり、通電のOFFでの閉弁応答性が優れていることを
表している。

なお、上記実施例ではプランジャをソレノイドの電磁吸
引力によって閉弁させるようになっているが、スプリン
グのばね力で閉弁させてソレノイドで開弁させるように
したものについても適用できることはもちろんである。

また、流体の流れ方向としては、第２流路15から第１流
路14に向かって流れる場合について説明したが、逆に第
１流路14から第２流路15に向かって流れるようにしても
よい。

（考案の効果）以上に詳述したように、本考案のソレノイドバルブは、
ソレノイドの電磁吸引力を利用して弁体を弁座に対して
接離させて流路を開閉するソレノイドバルブにおいて、
前記弁座の弁体と対向する部分に、前記弁体の作動スト
ローク長さより浅く且つ前記弁体の先端部一部分のみが
挿入できる深さの凹部を設け、該凹部は、前記弁体の先
端が密接可能な底部と、前記底部に連続して形成され、
閉弁状態で前記弁体外周に近接し且つ前記弁体の軸線と
ほぼ平行に延びる内周壁と、該内周壁の上端から拡開す
るテーパー面と、からなり、前記底部に流路を開口して
なることにより、閉弁動作時における弁体と弁座間の作
動流体の流れは極めてスムーズになる。

特に、凹部の内周壁を、底部に連続して形成するととも
に、閉弁状態で弁体外周に近接し且つ弁体の先端部一部
分の軸線方向長さにて弁体の軸線とほぼ平行に形成して
いるので、流体が弁体の外周部と凹部の内周壁との隙間
を通じて軸線と平行に流れ、弁体に作用する流体の抵抗
はより小さくなり、弁体はスムーズに移動し、閉弁動作
をより迅速且つ確実に行うことができる。

したがって、従来のようにソレノイドの吸引力を高める
必要はなく、小型のバルブでもって高圧流体の制御が可
能となり、汎用性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の一実施例に係るソレノイ
ドバルブを示しており、第１図は弁座部の拡大断面図、
第２図は全体縦断面図、第３図は（ａ）および（ｂ）は
本考案と従来のソレノイドバルブの閉弁動作時の流体の
流れ状態を比較した示した模式的説明図、第４図は従来
のソレノイドバルブのシール部の概略構成図、第５図は
本考案および従来のソレノイドバルブの圧力切換えを行
った際の応答波形を示した特性図である。符号の説明１……ソレノイドバルブ２……バルブ本体、３……ソレノイド４……ケース、５……可動鉄心６……固定鉄心、７……弁室８……貫通孔、９……プランジャ 10……ガイド部材、11……弁座 12……スプリング、13……導入路 14……第１流路、15……第２流路 16……接続端子、17……シール部材 20……凹部、21……底部 22,23……テーパー面 24……内周壁

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ソレノイド（３）の電磁吸引力を利用して
弁体（９）を弁座（11）に対して接離させて流路（14、
15）を開閉するソレノイドバルブ（１）において、前記弁座（11）の弁体（９）と対向する部分に、前記弁
体（９）の作動ストローク長さより浅く且つ前記弁体
（９）の先端部一部分のみが挿入できる深さの凹部（2
0）を設け、該凹部（20）は、前記弁体（９）の先端が密接可能な底
部（21）と、前記底部（21）に連続して形成され、閉弁
状態で前記弁体（９）外周に近接し且つ前記弁体（９）
の軸線とほぼ平行に延びる内周壁（24）と、該内周壁
（24）の上端から拡開するテーパー面（22）と、からな
り、前記底部（21）に流路を開口してなることを特徴とする
ソレノイドバルブ。