電磁比例絞り弁
【課題】最大流量がプランジャやベース等の磁路部材の寸法公差に影響されない電磁比例絞り弁を提供すること。
【解決手段】コイル１２に発生する磁界によってプランジャ４を駆動し、このプランジャ４に結合されたシャフト５を軸方向に移動させて弁開度が調整される電磁比例絞り弁１であって、作動油が流通するバルブシート３７と、このバルブシート３７との間で作動油の流れを絞るポペット１７と、このポペット１７がシャフト５と共に開弁方向（図において右方向）に変位するときにポペット１７の一部を当接させてポペット１７のバルブシート３７に対するストロークを規制するストローク規制手段とを備える構成とした。
【解決手段】コイル１２に発生する磁界によってプランジャ４を駆動し、このプランジャ４に結合されたシャフト５を軸方向に移動させて弁開度が調整される電磁比例絞り弁１であって、作動油が流通するバルブシート３７と、このバルブシート３７との間で作動油の流れを絞るポペット１７と、このポペット１７がシャフト５と共に開弁方向（図において右方向）に変位するときにポペット１７の一部を当接させてポペット１７のバルブシート３７に対するストロークを規制するストローク規制手段とを備える構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励磁電流に応じて可変絞り部の開口面積を調整して作動流体の流量を制御する電磁比例絞り弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両に設けられるパワーステアリング装置の作動を電気制御するのに電磁比例絞り弁（電磁比例流量制御弁）がひろく用いられている。
【０００３】
従来、この種の電磁比例絞り弁は、圧力源側と負荷側を連通するバルブ穴と、このバルブ穴に対して軸方向に変位可能に支持されるシャフトと、このシャフトを軸方向に付勢するスプリングと、ソレノイド推力によってスプリングに抗してシャフトを駆動するコイルとを備え、シャフトの変位に伴ってバルブ穴に画成される可変絞り部の開口面積が変えられる。
【０００４】
特許文献１に開示されたものは、バルブ穴との間に可変絞り部を画成するポペットがシャフトと別体で形成されている。
【０００５】
これによると、要求される最大制御流量に応じて、ポペットの外径およびバルブ穴の開口径を大きく設定して、可変絞り部の開口面積が拡大される。ポペットがシャフトと別体で形成されることにより、ポペットの外径を大きくしても、シャフトおよびその軸受をはじめとする各部で径方向の寸法を大きくする必要がなく、電磁弁の大型化を避けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１４７６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来の電磁比例絞り弁が最大弁開度となるとき、シャフトが移動してプランジャがベース等の部材に当接し、可変絞り部の開口面積がそれ以上に拡大しない構成となっている。
【０００８】
しかしながら、従来の電磁比例絞り弁にあっては、最大弁開度がポペット、シャフト、プランジャやベース等からなる多数の部品の寸法によって決まる構成のため、最大弁開度で得られる最大流量の精度を確保するうえでこれらの各部品の寸法公差を厳しく管理する必要があり、製品のコストアップを招くという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、最大流量がプランジャやベース等の磁路部材の寸法公差に影響されない電磁比例絞り弁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】
【００１０】
本発明は、コイルに発生する磁界によってプランジャを駆動し、このプランジャに結合されたシャフトを軸方向に移動させて弁開度が調整される電磁比例絞り弁であって、作動油が流通するバルブシートと、このバルブシートとの間で作動油の流れを絞るポペットと、このポペットがシャフトと共に開弁方向に変位するときにポペットの一部を当接させてポペットのバルブシートに対するストロークを規制するストローク規制手段とを備える構成としたことを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、最大弁開度を決める部品が主としてポペットとバルブシートであるため、従来装置のようにシャフト等の部品の寸法精度に影響されることがなく、製品毎に生じる最大流量のバラツキを小さく抑えられ、品質の向上がはかられる。そして、ベース、シャフト等の他の部品は、最大弁開度に影響しないため、シャフトの中心軸方向の寸法公差を大きく設定することが可能となり、製品のコストダウンがはかれる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態を示す電磁比例絞り弁の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１に示す電磁比例絞り弁（電磁比例流量制御弁）１は、図示しない油圧機器の母機に取り付けられ、母機に備えられるポンプから吐出される作動油（作動流体）の流れを絞り、負荷側に導かれる作動油の流量を調節するものである。
【００１５】
なお、作動油としてオイルの代わりに例えば水溶性代替液等の作動流体を用いても良い。
【００１６】
電磁比例絞り弁１は、その構成部品として、ケース９、ベース２、プランジャ４、シャフト５、第一、第二軸受７、８、コイルアッシ１０等を備える。
【００１７】
コイルアッシ１０は、プランジャ４のまわりに配置される電磁コイル１２を備え、このコイル１２に発生する磁界によってプランジャ（可動鉄心）４を駆動する電磁アクチュエータを構成する。
【００１８】
コイルアッシ１０は、両端に鍔部を有する円筒状のボビン１１と、このボビン１１にマグネットワイヤが巻回して形成されるコイル１２と、このコイル１２のマグネットワイヤの両端部に結合される対のターミナル１３と、コイル１２を包囲するモールド樹脂１４とを備える。
【００１９】
モールド樹脂１４は、ボビン１１及びコイル１２が収まる円筒状の抱囲部１６と、この抱囲部１６の一端から突出してターミナル１３が臨むコネクタ部１５を有する。このコネクタ部１５に図示しない相手コネクタが差し込まれる。この相手コネクタを介してコイル１２が通電されると、コイル１２のまわりに磁界が発生する。これに限らず、リード線を介してコイル１２が通電される構成としてもよい。
【００２０】
コイル１２の磁束を導く磁路構成部材として、ケース９、ベース２、プランジャ４を備え、これらがそれぞれ磁性材によって形成される。
【００２１】
ケース９は、有底円筒状に形成され、その開口端部から突出する複数のフランジ部９１を有し、このフランジ部９１にはボルト穴９８が開口する。ケース９は、各ボルト穴９８を挿通する図示しないボルトによって母機の取付座に締結される。
【００２２】
ケース９の内側にコイルアッシ１０が収容される。ケース９の側面に開口する切り欠き部９７が形成される。コネクタ部１５は、この切り欠き部９７からケース９の外側に突出する。
【００２３】
図において、Ｏはシャフト５の中心線である。コネクタ部１５に収容されるターミナル１３は、中心線Ｏと同方向に延び、相手コネクタが中心線Ｏと同方向に挿抜される。これに限らず、ターミナル１３が延びる方向は、電磁比例絞り弁１が取り付けられる母機の形状に対応して任意に配置される。
【００２４】
ケース９の奥側に円筒状のスリーブ３が一体的に形成される。なお、これに限らず、スリーブ３はケース９と別体で形成してもよい。
【００２５】
ベース２はケース９の開口端側に配置され、スリーブ３はケース９の奥側に配置される。円筒状のベース２及びスリーブ３は、ケース９の内側に並んで中心線Ｏと同軸上に配置され、それぞれの内側にシャフト５及びプランジャ４が配置される。
【００２６】
スリーブ３は、その外周面３１がボビン１１の内周面に嵌合して組み付けられる。ベース２は、その外周面２５がボビン１１の内周面に嵌合する。
【００２７】
シャフト５は、非磁性材からなり、中空の円筒状に形成される。シャフト５は、スリーブ３及びベース２を貫通し、第一、第二軸受７、８を介して中心線Ｏ方向に摺動可能に支持される。
【００２８】
プランジャ４は、磁性材からなり、中空の円筒状に形成される。プランジャ４は、その内周面がシャフト５の外周面に嵌合し、シャフト５に溶接またはカシメ等によって結合される。プランジャ４は、第一、第二軸受７、８の間に配置される。
【００２９】
スリーブ３は、その内周に小径のスリーブ内周面３４と大径のスリーブ内周面３３とを有する。
【００３０】
小径のスリーブ内周面３４に第二軸受８の外周面８１が嵌合して取り付けられる。
【００３１】
大径のスリーブ内周面３３とプランジャ外周面４１と間に環状の間隙５５が形成される。
【００３２】
ベース２は、その内周にそれぞれの径が異なるベース内周面２６〜２９を有する。
【００３３】
径が２番目に小さいベース内周面２６に第一軸受７の外周面７１が嵌合して取り付けられる。
【００３４】
ベース内周面２７、２８は、シャフト５の外周面５１との間に間隙５６を画成する。
【００３５】
径が最も大きいベース内周面２９は、プランジャ外周面４１と間に環状の間隙５５を画成する。
【００３６】
ベース２とプランジャ４の間にはコイル状のスプリング２４が圧縮して介装される。スプリング２４の一端は、ベース内周面２７とベース内周面２８の間に形成される環状段部に当接する。スプリング２４の他端は、プランジャ４の前端面４７に当接する。スプリング２４は、プランジャ４を図において右方向（開弁方向）に付勢し、シャフト５を引き込む。
【００３７】
ベース２にはプランジャ４を磁力により吸着するベース吸着面４６が形成される。このベース吸着面４６は、ベース内周面２８とベース内周面２９の間に環状段部として形成される。ベース吸着面４６は中心線Ｏと直交する平面状に形成され、プランジャ前端面４７に平行に対峙する。
【００３８】
ベース２は、中心線Ｏに対して傾斜する環状テーパ端面４５を有する。この環状テーパ端面４５の位置及び形状（中心線Ｏに対する傾斜角度）を任意に設定し、ベース２からプランジャ４に向かう磁束密度を調整する。
【００３９】
一方、スリーブ３は、中心線Ｏに対して直交する環状端面３５を有する。なお、環状端面３５は中心線Ｏに対して直交させず、傾斜させてもよい。
【００４０】
第一、第二軸受７、８は非磁性材によって形成される。
【００４１】
コイル１２の内側に生じる磁束は、ケース９、ベース２、プランジャ４、スリーブ３によって導かれる。ベース２とスリーブ３との間を通る磁束は、磁気ギャプによって遮られるため、プランジャ４を経由して導かれ、ベース２からプランジャ４に向かう。
【００４２】
ベース２からプランジャ４に向かう磁束密度は、磁気ギャプの形状、位置によってかわる。磁気ギャプの形状、位置は、プランジャ４が中心線Ｏ方向に移動するストロークに応じたソレノイド推力が得られるように、任意に設定される。
【００４３】
電磁比例絞り弁１は、シャフト５、プランジャ４のまわりに、プランジャ前室７４、プランジャ背後室７５、第二軸受背後室７６が設けられ、これらに母機からの作動油が導かれる。
【００４４】
プランジャ前室７４は、第一軸受７とプランジャ前端面４７の間に画成される。
【００４５】
第一軸受７は、これを貫通する流路を持たず、母機に対してプランジャ前室７４の連通する最短経路を遮断する機能を果たす。
【００４６】
プランジャ背後室７５は、プランジャ４の端面４８と第二軸受８との間に画成される。
【００４７】
プランジャ前室７４とプランジャ背後室７５との間にプランジャ４が介在する。プランジャ外周面４１のまわりに環状の間隙５５が画成され、スリーブ３とプランジャ４の磁気吸着を防止する。この間隙５５は、プランジャ前室７４とプランジャ背後室７５とを連通するプランジャ外周路６３を構成する。
【００４８】
プランジャ外周路６３として、プランジャ外周面４１には複数の溝４２が形成される。作動油は、これらの溝４２を通ってプランジャ前室７４とプランジャ背後室７５との間を流れるように構成される。
【００４９】
複数の溝４２によってプランジャ外周路６３を画成することにより、間隙５５のクリアランスを小さくすることが可能になる。間隙５５のクリアランスを小さくすることによって、プランジャ４を駆動する磁気効率が高めれらる。
【００５０】
第二軸受背後室７６は、第二軸受８の背後に設けられ、第二軸受８とケース９の底面９３との間に画成される。
【００５１】
プランジャ背後室７５と第二軸受背後室７６との間に第二軸受８が介在する。第二軸受８の外周面８１には複数の溝８２が形成される。これらの溝８２によっては、プランジャ背後室７５と第二軸受背後室７６とを連通する第二軸受貫通路６４を構成する。
【００５２】
シャフト５を中心線Ｏ方向に貫通する縦貫通孔５３と、シャフト５を中心線Ｏと直交する径方向に貫通する横貫通孔５４とが形成される。この縦貫通孔５３と横貫通孔５４とによって弁室６１と第二軸受背後室７６とを連通するシャフト貫通路６５が構成される。
【００５３】
スリーブ３とケース９の外周に渡って嵌合するフィラーリング６が設けられる。フィラーリング６は、非磁性材からなる薄肉円筒状に形成される。フィラーリング６は、ベース２とスリーブ３間の磁気ギャプを覆い、スリーブ３とケース９とによってプランジャ４とシャフト５を収容する圧力容器を構成する。電磁比例絞り弁１は、母機からシャフト貫通路６５を通って作動油が流入するが、スリーブ３とフィラーリング６とケース９とによって構成される圧力容器によってこの作動油が電磁比例絞り弁１の外部に洩れ出すことが防止される。
【００５４】
電磁比例絞り弁１は、母機に備えられるポンプから吐出される作動油の流れを絞る部位として、バルブ穴３８が開口するバルブシート３７と、シャフト５の先端部に取り付けられるポペット１７とを備える。
【００５５】
ポペット１７は、シャフト５と別体として有底円筒状に形成され、シャフト５の先端部に嵌合して取り付けられる。シャフト貫通路６５の一端は、ポペット１７によって閉塞される。シャフト貫通路６５の他端は、第二軸受背後室７６に連通している。
【００５６】
ポペット１７は、ベース２側に対峙する基端面１９を有し、この基端面１９が中心線Ｏと直交する平面状に形成される。
【００５７】
ポペット１７の内周に環状の凹部５９が形成されるとともに、この凹部５９とポペット基端面１９に渡って開口する複数の切り欠き部６０が形成される。この切り欠き部６０は、弁室６１とシャフト貫通路６５とが連通するポペット内外連通路６６を構成する。図示したように、ポペット基端面１９がベース端面５８に当接した全開状態にあっても、バルブシート３７内の弁室６１と切り欠き部６０、凹部５９を介して横貫通孔５４とが連通され、作動油が弁室６１とシャフト貫通路６５との間で流通する。
【００５８】
ポペット１７は、その先端にバルブ穴３８内に向けて突出するポペット先端面１８が中心線Ｏを中心とする円錐面状に形成される。
【００５９】
バルブシート３７は、円筒状に形成され、ベース２に嵌合して取り付けられる。
【００６０】
ベース２は、バルブシート３７の外周面３６を嵌合させるインロー部５７と、バルブシート３７の基端面４３を当接させるベース端面５８とを有する。インロー部５７は、中心線Ｏを中心とする円筒面状に形成される。ベース端面５８は、中心線Ｏと直交する平面状に形成される。
【００６１】
バルブシート３７は、バルブ穴３８とポペット収容穴３９とが中心線Ｏを中心として形成されるとともに、複数の通孔４０が中心線Ｏと直交する方向に形成される。
【００６２】
バルブシート３７の内側にはバルブシート壁部７９が環状の段部として形成される。バルブシート壁部７９は、バルブ穴３８とポペット収容穴３９の間に中心線Ｏと直交する平面状に形成される。
【００６３】
弁室６１は、バルブシート壁部７９とポペット収容穴３９とによって画成され、ポペット１７を収容する。
【００６４】
ベース２の一端に円盤状のベース鍔部２１とベース嵌合部２２とが形成される。ベース２は、ベース鍔部２１がケース９の開口端部に結合され、中心線Ｏと同軸上に配置される。
【００６５】
ケース９の端面９６は、図示しない母機の取付座に当接する。
【００６６】
電磁比例絞り弁１が母機に組み付けられると、円筒状のベース嵌合部２２が図示しない母機のインロー部に嵌合する。ベース嵌合部２２の外周にはシールリング２３が介装される。このシールリング２３によって母機に対する電磁比例絞り弁１の取付部が密封され、母機の作動油が外部に洩れ出すことが防止される。
【００６７】
電磁比例絞り弁１が母機に組み付けられた後、母機からの作動油が以下の経路を通って電磁比例絞り弁１内に充填される。
【００６８】
・母機からの作動油は、弁室６１、シャフト貫通路６５（横貫通孔５４、縦貫通孔５３）を通って第二軸受背後室７６に充填される。
【００６９】
・第二軸受背後室７６の作動油は、第二軸受貫通路６４（溝８２）を通ってプランジャ背後室７５に充填される。
【００７０】
・プランジャ背後室７５の作動油は、プランジャ外周路６３（間隙５５、溝４２）を通ってプランジャ前室７４に充填される。
【００７１】
電磁比例絞り弁１は、コイル１２の磁力によってプランジャ４を駆動し、プランジャ４に結合されたシャフト５を軸方向に摺動させ、ポペット１７を移動する。
【００７２】
コイル１２の非通電時、シャフト５は、スプリング２４の付勢力によってポペット１７の全開位置に保持される。
【００７３】
コイル１２の通電時、コイル１２の内側に発生する磁界によりベース２のベース吸着面４６にプランジャ４を吸着するソレノイド推力によって、プランジャ４をベース２に近づける方向に駆動し、シャフト５を前方（図において左方向）に摺動させ、ポペット１７を閉方向に移動する。
【００７４】
シャフト５が前方に摺動するとき、シャフト５が第二軸受背後室７６から退出する体積分の作動油が、弁室６１からシャフト貫通路６５を通って第二軸受背後室７６に流入する。
【００７５】
このとき、プランジャ４が前方に移動することにより、プランジャ４の移動体積分の作動油が、収縮するプランジャ前室７４からプランジャ外周路６３を通って拡張するプランジャ背後室７５に流入する。
【００７６】
コイル１２の通電が止められると、シャフト５は、スプリング２４の付勢力によって後方（図において右方向）に摺動し、ポペット１７が全開位置に移動する。
【００７７】
シャフト５が後方に摺動するとき、シャフト５が第二軸受背後室７６に入る体積分の作動油が、第二軸受背後室７６からシャフト貫通路６５、弁室６１を通って母機に流出する。
【００７８】
このとき、プランジャ４が後方に移動することにより、プランジャ４の移動体積分の作動油が、収縮するプランジャ背後室７５からプランジャ外周路６３を通って拡張するプランジャ前室７４に流入する。
【００７９】
ところで、母機から電磁比例絞り弁１に導かれる作動油は、母機内に発生する摩耗粉等からなるコンタミが含まれる。このコンタミのうち磁性を有する鉄粉等は、電磁比例絞り弁１のプランジャ前室７４、プランジャ背後室７５に入ると、ベース２とプランジャ４の端部との間にて磁束が集中する強磁界部Ｂに集まる。多くのコンタミが強磁界部Ｂを構成する磁性材（ベース２、プランジャ４）の表面に付着し、堆積すると、以下の不具合が生じる。
【００８０】
・コイル１２のまわりに発生する磁界によりベース２のベース吸着面４６にプランジャ４を吸着するソレノイド推力が変化する。
【００８１】
・プランジャ４の摺動抵抗が増え、電磁比例絞り弁１のヒステリシス特性が増大したり、プランジャ４が摺動するストローク範囲が狭まる。
【００８２】
電磁比例絞り弁１は、これに対処して、第一軸受７によって弁室６１とプランジャ前室７４間の連通を遮断し、母機の作動油がシャフト貫通路６５と第二軸受背後室７６と第二軸受貫通路６４を通ってプランジャ背後室７５に導かれる構成とした。これにより、作動油のコンタミがプランジャ４まわりの強磁界部Ｂに到達する経路を長くして、コンタミが強磁界部Ｂを構成する磁性材（ベース２、プランジャ４）の表面に付着し、堆積することを抑えられる。これにより、作動油のコンタミに起因する電磁比例絞り弁１の作動不良を防止し、電磁比例絞り弁１が安定作動する可動時間を延長できる。
【００８３】
また、シャフト５の摺動によって拡縮される第二軸受背後室７６は、第二軸受貫通路６４を介してプランジャ背後室７５に連通しているため、母機からの圧力変動が第二軸受背後室７６に伝わっても、第二軸受背後室７６の圧力変動が第二軸受貫通路６４を通ってプランジャ背後室７５に伝わり、第二軸受８が第二軸受背後室７６とプランジャ背後室７５の圧力差によって移動（脱落）することを防止できる。
【００８４】
プランジャ外周路６３として、プランジャ外周面４１のまわりに画成される環状の間隙５５を備えて、スリーブ３とプランジャ４の磁気吸着を防止し、かつ、プランジャ外周面４１に開口する複数の溝４２を備えたので、プランジャ４が移動する際にプランジャ４まわりにおける作動油の流速が抑えられ、プランジャ４に付与される作動油の粘性抵抗を小さくし、電磁比例絞り弁１の作動応答性を高められる。こうしてプランジャ４が高速で移動することにより、プランジャ４に堆積したコンタミが払い落とされる。これにより、作動油のコンタミに起因する電磁比例絞り弁１の作動不良を防止できる。
【００８５】
プランジャ外周路６３として、プランジャ外周面４１に形成される複数の溝４２を備えたため、これらの溝４２によってプランジャ外周路６３の流路断面積が拡大される。これによって、プランジャ４が移動する際にプランジャ４まわりにおける作動油の流動が抑えられ、プランジャ４に付与される作動油の粘性抵抗を小さくし、電磁比例絞り弁１の作動応答性を高められる。
【００８６】
母機に備えられるポンプから吐出される作動油は、図に矢印で示すように、電磁比例絞り弁１の通孔４０、弁室６１、可変絞り部３０、バルブ穴３８を通って、負荷側に導かれる。なお、これに限らず、図に矢印で示す方向と逆方向に流れる構成としてもよい。
【００８７】
電磁比例絞り弁１は、作動油の流れを絞る可変絞り部３０として、ポペット先端面１８とバルブ穴３８のバルブシート壁部７９に対する環状の開口縁部（エッジ部）７７との間に環状の間隙を画成する。電磁比例絞り弁１は、可変絞り部３０がポンプから吐出される作動油の流れに抵抗を付与することによって、負荷側に導かれる作動油の流量を調節する。
【００８８】
ポペット１７が図において左方向に移動してポペット先端面１８がバルブ穴３８の開口縁部７７に当接すると、可変絞り部３０の開口面積が零となり、可変絞り部３０が全閉（閉塞）される。
【００８９】
ポペット１７が図において右方向に移動すると、ポペット先端面１８がバルブ穴３８の開口縁部７７から離れ、ポペット１７のバルブシート３７に対するストロークに応じて可変絞り部３０の開口面積が次第に大きくなる。
【００９０】
作動油が図に矢印で示すように流れる状態にて、ポペット１７に働く力として以下の４つが挙げられる。
Ｆｓｏｌ：プランジャ４に働くコイル１２のソレノイド推力
Ｆｋ：スプリング２４のバネ力
ＦΔＰ：可変絞り部３０の前後差圧ΔＰによる力
Ｆｆ：可変絞り部３０に発生する流体力
【００９１】
ポペット１７に働く力の関係について、次式が成立する。
Ｆｓｏｌ＝Ｆｋ−ＦΔＰ−Ｆｆ …（１）
【００９２】
上式が成立する位置にポペット１７が移動し、これによって得られた可変絞り部３０の開口面積Ａｖおよび可変絞り部３０の前後差圧ΔＰに比例した制御流量Ｑｃが流れる。
【００９３】
要求される最大制御流量Ｑｃｍａｘに応じてポペット１７の外径およびバルブ穴３８の開口径を大きく設定して可変絞り部３０の開口面積Ａｖが設定される。
【００９４】
ポペット１７がシャフト５と別体で形成されることにより、ポペット１７の外径を大きくしても、シャフト５の外径を大きくする必要がなく、第一、第二軸受７、８をはじめとする各部で径方向の寸法が拡大することが回避され、電磁比例絞り弁１の大型化が避けられる。
【００９５】
電磁比例絞り弁１は、ポペット１７が開弁方向（図において右方向）に変位するときに、ポペット１７の一部を当接させてポペット１７のバルブシート３７に対するストローク（変位量）を規制するストローク規制手段を備える。
【００９６】
このストローク規制手段は、ポペット基端面１９をベース２のベース端面５８に当接させ、ポペット１７がそれ以上に変位することを止める構成とする。
【００９７】
電磁比例絞り弁１は、ポペット基端面１９がベース２のベース端面５８に当接し、ポペット１７のバルブシート３７に対するストロークが規制されることにより、可変絞り部３０の開口面積が最大になる全開状態となる。
【００９８】
電磁比例絞り弁１は、全開状態にてポペット１７の基端面１９がバルブシート３７の基端面４３とベース２のベース端面５８上に並ぶ構成のため、可変絞り部３０の最大開口面積が、ポペット１７とバルブシート３７の２つの部品の寸法精度によって決まる。
【００９９】
これに対して、従来の電磁比例絞り弁が最大弁開度となるとき、シャフトが移動してプランジャがベース等の部材に当接し、可変絞り部の開口面積がそれ以上に拡大しない構成となっている。
【０１００】
以上のとおり、本実施の形態では、コイル１２に発生する磁界によってプランジャ４を駆動し、このプランジャ４に結合されたシャフト５を軸方向に移動させて弁開度が調整される電磁比例絞り弁１であって、作動油が流通するバルブシート３７と、このバルブシート３７との間で作動油の流れを絞るポペット１７と、このポペット１７がシャフト５と共に開弁方向（図において右方向）に変位するときにポペット１７の一部を当接させてポペット１７のバルブシート３７に対するストロークを規制するストローク規制手段とを備える構成とした。
【０１０１】
上記構成に基づき、電磁比例絞り弁１は、最大弁開度を決める部品が主としてポペット１７とバルブシート３７であるため、従来装置のようにシャフト５等の部品の寸法精度に影響されることがなく、製品毎に生じる最大流量のバラツキを小さく抑えられ、品質の向上がはかられる。そして、ベース２、シャフト５等の他の部品は、最大弁開度に影響しないため、中心軸Ｏ方向の寸法公差を大きく設定することが可能となり、製品のコストダウンがはかれる。
【０１０２】
本実施形態では、バルブシート３７とポペット１７との間に画成される弁室６１と、シャフト５をプランジャ４を挟んで摺動可能に支持する第一軸受７及び第二軸受８と、第一軸受７とプランジャ４との間に画成されるプランジャ前室７４と、プランジャ４と第二軸受８との間に画成されるプランジャ背後室７５と、プランジャ前室７４とプランジャ背後室７５とを連通するプランジャ外周路６３と、第二軸受８の背後に画成されシャフト５の摺動によって拡縮される第二軸受背後室７６と、第二軸受８を貫通してプランジャ背後室７５と第二軸受背後室７６とを連通する第二軸受貫通路６４と、シャフト５を軸方向に貫通して弁室６１と第二軸受背後室７６とを連通するシャフト貫通路６５とを備え、弁室６１の作動油がシャフト貫通路６５と第二軸受背後室７６と第二軸受貫通路６４を通ってプランジャ背後室７５に導かれる構成とした。
【０１０３】
上記構成に基づき、作動油のコンタミがプランジャ４まわりの強磁界部Ｂに到達する経路を長くして、強磁界部Ｂを構成する磁性材（ベース２、プランジャ４）の表面に付着し、堆積することを抑えられる。これにより、電磁比例絞り弁１が安定作動する可動時間を延長できる。
【０１０４】
シャフト５の摺動によって拡縮される第二軸受背後室７６は、第二軸受貫通路６４を介してプランジャ背後室７５に連通しているため、弁室６１からの圧力変動が第二軸受背後室７６に伝わっても、第二軸受背後室７６の圧力変動が第二軸受貫通路６４を通ってプランジャ背後室７５に伝わり、第二軸受１０８が第二軸受背後室７６とプランジャ背後室７５の圧力差によって正規の位置から移動して脱落することを防止でき、電磁比例絞り弁１の耐圧性を高められる。
【０１０５】
プランジャ外周面４１のまわりにプランジャ外周路６３が環状の間隙５５として画成されるため、プランジャ４に付与される作動油の粘性抵抗を小さくすることによって、プランジャ４が移動する速度を高められる。これにより、電磁比例絞り弁１の作動応答性を高められるとともに、プランジャ４が高速で移動することによって、プランジャ４に堆積したコンタミが払い落とされ、作動油のコンタミに起因する電磁比例絞り弁１の作動不良を防止できる。
【０１０６】
本実施形態では、コイル１２の磁路を構成するベース２を備え、ストローク規制手段はポペット２の基端面１９をベース２に当接させる構成とし、このポペット２の基端面１９がベース２に当接した状態にて弁室６１とシャフト貫通路６５とが連通するポペット内外連通路６６を備える構成とした。
【０１０７】
上記構成に基づき、ポペット２の基端面１９がベース端面５８に当接して最大弁開度になる状態にて、ポペット内外連通路６６によってシャフト貫通路６５が閉塞されることがなく、作動油が弁室６１とシャフト貫通路６５との間で流通し、シャフト５及びプランジャ４が円滑に移動し、電磁比例絞り弁１の作動性が維持される。
【０１０８】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明の電磁比例絞り弁は、油圧機器、他の機械、設備に有用である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 電磁比例絞り弁
２ ベース
３ スリーブ
４ プランジャ
５ シャフト
７ 第一軸受
８ 第二軸受
９ ケース
１０ コイルアッシ
１７ ポペット
１８ ポペット先端面
１９ ポペット基端面
２４ スプリング
３０ 可変絞り部
３７ バルブシート
３８ バルブ穴
６０ 切り欠き部
６１ 弁室
６３ プランジャ外周路
６４ 第二軸受貫通路
６５ シャフト貫通路
６６ ポペット内外連通路
７４ プランジャ前室
７５ プランジャ背後室
７６ 第二軸受背後室
７７ 開口縁部（エッジ部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励磁電流に応じて可変絞り部の開口面積を調整して作動流体の流量を制御する電磁比例絞り弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両に設けられるパワーステアリング装置の作動を電気制御するのに電磁比例絞り弁（電磁比例流量制御弁）がひろく用いられている。
【０００３】
従来、この種の電磁比例絞り弁は、圧力源側と負荷側を連通するバルブ穴と、このバルブ穴に対して軸方向に変位可能に支持されるシャフトと、このシャフトを軸方向に付勢するスプリングと、ソレノイド推力によってスプリングに抗してシャフトを駆動するコイルとを備え、シャフトの変位に伴ってバルブ穴に画成される可変絞り部の開口面積が変えられる。
【０００４】
特許文献１に開示されたものは、バルブ穴との間に可変絞り部を画成するポペットがシャフトと別体で形成されている。
【０００５】
これによると、要求される最大制御流量に応じて、ポペットの外径およびバルブ穴の開口径を大きく設定して、可変絞り部の開口面積が拡大される。ポペットがシャフトと別体で形成されることにより、ポペットの外径を大きくしても、シャフトおよびその軸受をはじめとする各部で径方向の寸法を大きくする必要がなく、電磁弁の大型化を避けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１４７６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来の電磁比例絞り弁が最大弁開度となるとき、シャフトが移動してプランジャがベース等の部材に当接し、可変絞り部の開口面積がそれ以上に拡大しない構成となっている。
【０００８】
しかしながら、従来の電磁比例絞り弁にあっては、最大弁開度がポペット、シャフト、プランジャやベース等からなる多数の部品の寸法によって決まる構成のため、最大弁開度で得られる最大流量の精度を確保するうえでこれらの各部品の寸法公差を厳しく管理する必要があり、製品のコストアップを招くという問題点があった。
【０００９】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、最大流量がプランジャやベース等の磁路部材の寸法公差に影響されない電磁比例絞り弁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】
【００１０】
本発明は、コイルに発生する磁界によってプランジャを駆動し、このプランジャに結合されたシャフトを軸方向に移動させて弁開度が調整される電磁比例絞り弁であって、作動油が流通するバルブシートと、このバルブシートとの間で作動油の流れを絞るポペットと、このポペットがシャフトと共に開弁方向に変位するときにポペットの一部を当接させてポペットのバルブシートに対するストロークを規制するストローク規制手段とを備える構成としたことを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、最大弁開度を決める部品が主としてポペットとバルブシートであるため、従来装置のようにシャフト等の部品の寸法精度に影響されることがなく、製品毎に生じる最大流量のバラツキを小さく抑えられ、品質の向上がはかられる。そして、ベース、シャフト等の他の部品は、最大弁開度に影響しないため、シャフトの中心軸方向の寸法公差を大きく設定することが可能となり、製品のコストダウンがはかれる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態を示す電磁比例絞り弁の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１に示す電磁比例絞り弁（電磁比例流量制御弁）１は、図示しない油圧機器の母機に取り付けられ、母機に備えられるポンプから吐出される作動油（作動流体）の流れを絞り、負荷側に導かれる作動油の流量を調節するものである。
【００１５】
なお、作動油としてオイルの代わりに例えば水溶性代替液等の作動流体を用いても良い。
【００１６】
電磁比例絞り弁１は、その構成部品として、ケース９、ベース２、プランジャ４、シャフト５、第一、第二軸受７、８、コイルアッシ１０等を備える。
【００１７】
コイルアッシ１０は、プランジャ４のまわりに配置される電磁コイル１２を備え、このコイル１２に発生する磁界によってプランジャ（可動鉄心）４を駆動する電磁アクチュエータを構成する。
【００１８】
コイルアッシ１０は、両端に鍔部を有する円筒状のボビン１１と、このボビン１１にマグネットワイヤが巻回して形成されるコイル１２と、このコイル１２のマグネットワイヤの両端部に結合される対のターミナル１３と、コイル１２を包囲するモールド樹脂１４とを備える。
【００１９】
モールド樹脂１４は、ボビン１１及びコイル１２が収まる円筒状の抱囲部１６と、この抱囲部１６の一端から突出してターミナル１３が臨むコネクタ部１５を有する。このコネクタ部１５に図示しない相手コネクタが差し込まれる。この相手コネクタを介してコイル１２が通電されると、コイル１２のまわりに磁界が発生する。これに限らず、リード線を介してコイル１２が通電される構成としてもよい。
【００２０】
コイル１２の磁束を導く磁路構成部材として、ケース９、ベース２、プランジャ４を備え、これらがそれぞれ磁性材によって形成される。
【００２１】
ケース９は、有底円筒状に形成され、その開口端部から突出する複数のフランジ部９１を有し、このフランジ部９１にはボルト穴９８が開口する。ケース９は、各ボルト穴９８を挿通する図示しないボルトによって母機の取付座に締結される。
【００２２】
ケース９の内側にコイルアッシ１０が収容される。ケース９の側面に開口する切り欠き部９７が形成される。コネクタ部１５は、この切り欠き部９７からケース９の外側に突出する。
【００２３】
図において、Ｏはシャフト５の中心線である。コネクタ部１５に収容されるターミナル１３は、中心線Ｏと同方向に延び、相手コネクタが中心線Ｏと同方向に挿抜される。これに限らず、ターミナル１３が延びる方向は、電磁比例絞り弁１が取り付けられる母機の形状に対応して任意に配置される。
【００２４】
ケース９の奥側に円筒状のスリーブ３が一体的に形成される。なお、これに限らず、スリーブ３はケース９と別体で形成してもよい。
【００２５】
ベース２はケース９の開口端側に配置され、スリーブ３はケース９の奥側に配置される。円筒状のベース２及びスリーブ３は、ケース９の内側に並んで中心線Ｏと同軸上に配置され、それぞれの内側にシャフト５及びプランジャ４が配置される。
【００２６】
スリーブ３は、その外周面３１がボビン１１の内周面に嵌合して組み付けられる。ベース２は、その外周面２５がボビン１１の内周面に嵌合する。
【００２７】
シャフト５は、非磁性材からなり、中空の円筒状に形成される。シャフト５は、スリーブ３及びベース２を貫通し、第一、第二軸受７、８を介して中心線Ｏ方向に摺動可能に支持される。
【００２８】
プランジャ４は、磁性材からなり、中空の円筒状に形成される。プランジャ４は、その内周面がシャフト５の外周面に嵌合し、シャフト５に溶接またはカシメ等によって結合される。プランジャ４は、第一、第二軸受７、８の間に配置される。
【００２９】
スリーブ３は、その内周に小径のスリーブ内周面３４と大径のスリーブ内周面３３とを有する。
【００３０】
小径のスリーブ内周面３４に第二軸受８の外周面８１が嵌合して取り付けられる。
【００３１】
大径のスリーブ内周面３３とプランジャ外周面４１と間に環状の間隙５５が形成される。
【００３２】
ベース２は、その内周にそれぞれの径が異なるベース内周面２６〜２９を有する。
【００３３】
径が２番目に小さいベース内周面２６に第一軸受７の外周面７１が嵌合して取り付けられる。
【００３４】
ベース内周面２７、２８は、シャフト５の外周面５１との間に間隙５６を画成する。
【００３５】
径が最も大きいベース内周面２９は、プランジャ外周面４１と間に環状の間隙５５を画成する。
【００３６】
ベース２とプランジャ４の間にはコイル状のスプリング２４が圧縮して介装される。スプリング２４の一端は、ベース内周面２７とベース内周面２８の間に形成される環状段部に当接する。スプリング２４の他端は、プランジャ４の前端面４７に当接する。スプリング２４は、プランジャ４を図において右方向（開弁方向）に付勢し、シャフト５を引き込む。
【００３７】
ベース２にはプランジャ４を磁力により吸着するベース吸着面４６が形成される。このベース吸着面４６は、ベース内周面２８とベース内周面２９の間に環状段部として形成される。ベース吸着面４６は中心線Ｏと直交する平面状に形成され、プランジャ前端面４７に平行に対峙する。
【００３８】
ベース２は、中心線Ｏに対して傾斜する環状テーパ端面４５を有する。この環状テーパ端面４５の位置及び形状（中心線Ｏに対する傾斜角度）を任意に設定し、ベース２からプランジャ４に向かう磁束密度を調整する。
【００３９】
一方、スリーブ３は、中心線Ｏに対して直交する環状端面３５を有する。なお、環状端面３５は中心線Ｏに対して直交させず、傾斜させてもよい。
【００４０】
第一、第二軸受７、８は非磁性材によって形成される。
【００４１】
コイル１２の内側に生じる磁束は、ケース９、ベース２、プランジャ４、スリーブ３によって導かれる。ベース２とスリーブ３との間を通る磁束は、磁気ギャプによって遮られるため、プランジャ４を経由して導かれ、ベース２からプランジャ４に向かう。
【００４２】
ベース２からプランジャ４に向かう磁束密度は、磁気ギャプの形状、位置によってかわる。磁気ギャプの形状、位置は、プランジャ４が中心線Ｏ方向に移動するストロークに応じたソレノイド推力が得られるように、任意に設定される。
【００４３】
電磁比例絞り弁１は、シャフト５、プランジャ４のまわりに、プランジャ前室７４、プランジャ背後室７５、第二軸受背後室７６が設けられ、これらに母機からの作動油が導かれる。
【００４４】
プランジャ前室７４は、第一軸受７とプランジャ前端面４７の間に画成される。
【００４５】
第一軸受７は、これを貫通する流路を持たず、母機に対してプランジャ前室７４の連通する最短経路を遮断する機能を果たす。
【００４６】
プランジャ背後室７５は、プランジャ４の端面４８と第二軸受８との間に画成される。
【００４７】
プランジャ前室７４とプランジャ背後室７５との間にプランジャ４が介在する。プランジャ外周面４１のまわりに環状の間隙５５が画成され、スリーブ３とプランジャ４の磁気吸着を防止する。この間隙５５は、プランジャ前室７４とプランジャ背後室７５とを連通するプランジャ外周路６３を構成する。
【００４８】
プランジャ外周路６３として、プランジャ外周面４１には複数の溝４２が形成される。作動油は、これらの溝４２を通ってプランジャ前室７４とプランジャ背後室７５との間を流れるように構成される。
【００４９】
複数の溝４２によってプランジャ外周路６３を画成することにより、間隙５５のクリアランスを小さくすることが可能になる。間隙５５のクリアランスを小さくすることによって、プランジャ４を駆動する磁気効率が高めれらる。
【００５０】
第二軸受背後室７６は、第二軸受８の背後に設けられ、第二軸受８とケース９の底面９３との間に画成される。
【００５１】
プランジャ背後室７５と第二軸受背後室７６との間に第二軸受８が介在する。第二軸受８の外周面８１には複数の溝８２が形成される。これらの溝８２によっては、プランジャ背後室７５と第二軸受背後室７６とを連通する第二軸受貫通路６４を構成する。
【００５２】
シャフト５を中心線Ｏ方向に貫通する縦貫通孔５３と、シャフト５を中心線Ｏと直交する径方向に貫通する横貫通孔５４とが形成される。この縦貫通孔５３と横貫通孔５４とによって弁室６１と第二軸受背後室７６とを連通するシャフト貫通路６５が構成される。
【００５３】
スリーブ３とケース９の外周に渡って嵌合するフィラーリング６が設けられる。フィラーリング６は、非磁性材からなる薄肉円筒状に形成される。フィラーリング６は、ベース２とスリーブ３間の磁気ギャプを覆い、スリーブ３とケース９とによってプランジャ４とシャフト５を収容する圧力容器を構成する。電磁比例絞り弁１は、母機からシャフト貫通路６５を通って作動油が流入するが、スリーブ３とフィラーリング６とケース９とによって構成される圧力容器によってこの作動油が電磁比例絞り弁１の外部に洩れ出すことが防止される。
【００５４】
電磁比例絞り弁１は、母機に備えられるポンプから吐出される作動油の流れを絞る部位として、バルブ穴３８が開口するバルブシート３７と、シャフト５の先端部に取り付けられるポペット１７とを備える。
【００５５】
ポペット１７は、シャフト５と別体として有底円筒状に形成され、シャフト５の先端部に嵌合して取り付けられる。シャフト貫通路６５の一端は、ポペット１７によって閉塞される。シャフト貫通路６５の他端は、第二軸受背後室７６に連通している。
【００５６】
ポペット１７は、ベース２側に対峙する基端面１９を有し、この基端面１９が中心線Ｏと直交する平面状に形成される。
【００５７】
ポペット１７の内周に環状の凹部５９が形成されるとともに、この凹部５９とポペット基端面１９に渡って開口する複数の切り欠き部６０が形成される。この切り欠き部６０は、弁室６１とシャフト貫通路６５とが連通するポペット内外連通路６６を構成する。図示したように、ポペット基端面１９がベース端面５８に当接した全開状態にあっても、バルブシート３７内の弁室６１と切り欠き部６０、凹部５９を介して横貫通孔５４とが連通され、作動油が弁室６１とシャフト貫通路６５との間で流通する。
【００５８】
ポペット１７は、その先端にバルブ穴３８内に向けて突出するポペット先端面１８が中心線Ｏを中心とする円錐面状に形成される。
【００５９】
バルブシート３７は、円筒状に形成され、ベース２に嵌合して取り付けられる。
【００６０】
ベース２は、バルブシート３７の外周面３６を嵌合させるインロー部５７と、バルブシート３７の基端面４３を当接させるベース端面５８とを有する。インロー部５７は、中心線Ｏを中心とする円筒面状に形成される。ベース端面５８は、中心線Ｏと直交する平面状に形成される。
【００６１】
バルブシート３７は、バルブ穴３８とポペット収容穴３９とが中心線Ｏを中心として形成されるとともに、複数の通孔４０が中心線Ｏと直交する方向に形成される。
【００６２】
バルブシート３７の内側にはバルブシート壁部７９が環状の段部として形成される。バルブシート壁部７９は、バルブ穴３８とポペット収容穴３９の間に中心線Ｏと直交する平面状に形成される。
【００６３】
弁室６１は、バルブシート壁部７９とポペット収容穴３９とによって画成され、ポペット１７を収容する。
【００６４】
ベース２の一端に円盤状のベース鍔部２１とベース嵌合部２２とが形成される。ベース２は、ベース鍔部２１がケース９の開口端部に結合され、中心線Ｏと同軸上に配置される。
【００６５】
ケース９の端面９６は、図示しない母機の取付座に当接する。
【００６６】
電磁比例絞り弁１が母機に組み付けられると、円筒状のベース嵌合部２２が図示しない母機のインロー部に嵌合する。ベース嵌合部２２の外周にはシールリング２３が介装される。このシールリング２３によって母機に対する電磁比例絞り弁１の取付部が密封され、母機の作動油が外部に洩れ出すことが防止される。
【００６７】
電磁比例絞り弁１が母機に組み付けられた後、母機からの作動油が以下の経路を通って電磁比例絞り弁１内に充填される。
【００６８】
・母機からの作動油は、弁室６１、シャフト貫通路６５（横貫通孔５４、縦貫通孔５３）を通って第二軸受背後室７６に充填される。
【００６９】
・第二軸受背後室７６の作動油は、第二軸受貫通路６４（溝８２）を通ってプランジャ背後室７５に充填される。
【００７０】
・プランジャ背後室７５の作動油は、プランジャ外周路６３（間隙５５、溝４２）を通ってプランジャ前室７４に充填される。
【００７１】
電磁比例絞り弁１は、コイル１２の磁力によってプランジャ４を駆動し、プランジャ４に結合されたシャフト５を軸方向に摺動させ、ポペット１７を移動する。
【００７２】
コイル１２の非通電時、シャフト５は、スプリング２４の付勢力によってポペット１７の全開位置に保持される。
【００７３】
コイル１２の通電時、コイル１２の内側に発生する磁界によりベース２のベース吸着面４６にプランジャ４を吸着するソレノイド推力によって、プランジャ４をベース２に近づける方向に駆動し、シャフト５を前方（図において左方向）に摺動させ、ポペット１７を閉方向に移動する。
【００７４】
シャフト５が前方に摺動するとき、シャフト５が第二軸受背後室７６から退出する体積分の作動油が、弁室６１からシャフト貫通路６５を通って第二軸受背後室７６に流入する。
【００７５】
このとき、プランジャ４が前方に移動することにより、プランジャ４の移動体積分の作動油が、収縮するプランジャ前室７４からプランジャ外周路６３を通って拡張するプランジャ背後室７５に流入する。
【００７６】
コイル１２の通電が止められると、シャフト５は、スプリング２４の付勢力によって後方（図において右方向）に摺動し、ポペット１７が全開位置に移動する。
【００７７】
シャフト５が後方に摺動するとき、シャフト５が第二軸受背後室７６に入る体積分の作動油が、第二軸受背後室７６からシャフト貫通路６５、弁室６１を通って母機に流出する。
【００７８】
このとき、プランジャ４が後方に移動することにより、プランジャ４の移動体積分の作動油が、収縮するプランジャ背後室７５からプランジャ外周路６３を通って拡張するプランジャ前室７４に流入する。
【００７９】
ところで、母機から電磁比例絞り弁１に導かれる作動油は、母機内に発生する摩耗粉等からなるコンタミが含まれる。このコンタミのうち磁性を有する鉄粉等は、電磁比例絞り弁１のプランジャ前室７４、プランジャ背後室７５に入ると、ベース２とプランジャ４の端部との間にて磁束が集中する強磁界部Ｂに集まる。多くのコンタミが強磁界部Ｂを構成する磁性材（ベース２、プランジャ４）の表面に付着し、堆積すると、以下の不具合が生じる。
【００８０】
・コイル１２のまわりに発生する磁界によりベース２のベース吸着面４６にプランジャ４を吸着するソレノイド推力が変化する。
【００８１】
・プランジャ４の摺動抵抗が増え、電磁比例絞り弁１のヒステリシス特性が増大したり、プランジャ４が摺動するストローク範囲が狭まる。
【００８２】
電磁比例絞り弁１は、これに対処して、第一軸受７によって弁室６１とプランジャ前室７４間の連通を遮断し、母機の作動油がシャフト貫通路６５と第二軸受背後室７６と第二軸受貫通路６４を通ってプランジャ背後室７５に導かれる構成とした。これにより、作動油のコンタミがプランジャ４まわりの強磁界部Ｂに到達する経路を長くして、コンタミが強磁界部Ｂを構成する磁性材（ベース２、プランジャ４）の表面に付着し、堆積することを抑えられる。これにより、作動油のコンタミに起因する電磁比例絞り弁１の作動不良を防止し、電磁比例絞り弁１が安定作動する可動時間を延長できる。
【００８３】
また、シャフト５の摺動によって拡縮される第二軸受背後室７６は、第二軸受貫通路６４を介してプランジャ背後室７５に連通しているため、母機からの圧力変動が第二軸受背後室７６に伝わっても、第二軸受背後室７６の圧力変動が第二軸受貫通路６４を通ってプランジャ背後室７５に伝わり、第二軸受８が第二軸受背後室７６とプランジャ背後室７５の圧力差によって移動（脱落）することを防止できる。
【００８４】
プランジャ外周路６３として、プランジャ外周面４１のまわりに画成される環状の間隙５５を備えて、スリーブ３とプランジャ４の磁気吸着を防止し、かつ、プランジャ外周面４１に開口する複数の溝４２を備えたので、プランジャ４が移動する際にプランジャ４まわりにおける作動油の流速が抑えられ、プランジャ４に付与される作動油の粘性抵抗を小さくし、電磁比例絞り弁１の作動応答性を高められる。こうしてプランジャ４が高速で移動することにより、プランジャ４に堆積したコンタミが払い落とされる。これにより、作動油のコンタミに起因する電磁比例絞り弁１の作動不良を防止できる。
【００８５】
プランジャ外周路６３として、プランジャ外周面４１に形成される複数の溝４２を備えたため、これらの溝４２によってプランジャ外周路６３の流路断面積が拡大される。これによって、プランジャ４が移動する際にプランジャ４まわりにおける作動油の流動が抑えられ、プランジャ４に付与される作動油の粘性抵抗を小さくし、電磁比例絞り弁１の作動応答性を高められる。
【００８６】
母機に備えられるポンプから吐出される作動油は、図に矢印で示すように、電磁比例絞り弁１の通孔４０、弁室６１、可変絞り部３０、バルブ穴３８を通って、負荷側に導かれる。なお、これに限らず、図に矢印で示す方向と逆方向に流れる構成としてもよい。
【００８７】
電磁比例絞り弁１は、作動油の流れを絞る可変絞り部３０として、ポペット先端面１８とバルブ穴３８のバルブシート壁部７９に対する環状の開口縁部（エッジ部）７７との間に環状の間隙を画成する。電磁比例絞り弁１は、可変絞り部３０がポンプから吐出される作動油の流れに抵抗を付与することによって、負荷側に導かれる作動油の流量を調節する。
【００８８】
ポペット１７が図において左方向に移動してポペット先端面１８がバルブ穴３８の開口縁部７７に当接すると、可変絞り部３０の開口面積が零となり、可変絞り部３０が全閉（閉塞）される。
【００８９】
ポペット１７が図において右方向に移動すると、ポペット先端面１８がバルブ穴３８の開口縁部７７から離れ、ポペット１７のバルブシート３７に対するストロークに応じて可変絞り部３０の開口面積が次第に大きくなる。
【００９０】
作動油が図に矢印で示すように流れる状態にて、ポペット１７に働く力として以下の４つが挙げられる。
Ｆｓｏｌ：プランジャ４に働くコイル１２のソレノイド推力
Ｆｋ：スプリング２４のバネ力
ＦΔＰ：可変絞り部３０の前後差圧ΔＰによる力
Ｆｆ：可変絞り部３０に発生する流体力
【００９１】
ポペット１７に働く力の関係について、次式が成立する。
Ｆｓｏｌ＝Ｆｋ−ＦΔＰ−Ｆｆ …（１）
【００９２】
上式が成立する位置にポペット１７が移動し、これによって得られた可変絞り部３０の開口面積Ａｖおよび可変絞り部３０の前後差圧ΔＰに比例した制御流量Ｑｃが流れる。
【００９３】
要求される最大制御流量Ｑｃｍａｘに応じてポペット１７の外径およびバルブ穴３８の開口径を大きく設定して可変絞り部３０の開口面積Ａｖが設定される。
【００９４】
ポペット１７がシャフト５と別体で形成されることにより、ポペット１７の外径を大きくしても、シャフト５の外径を大きくする必要がなく、第一、第二軸受７、８をはじめとする各部で径方向の寸法が拡大することが回避され、電磁比例絞り弁１の大型化が避けられる。
【００９５】
電磁比例絞り弁１は、ポペット１７が開弁方向（図において右方向）に変位するときに、ポペット１７の一部を当接させてポペット１７のバルブシート３７に対するストローク（変位量）を規制するストローク規制手段を備える。
【００９６】
このストローク規制手段は、ポペット基端面１９をベース２のベース端面５８に当接させ、ポペット１７がそれ以上に変位することを止める構成とする。
【００９７】
電磁比例絞り弁１は、ポペット基端面１９がベース２のベース端面５８に当接し、ポペット１７のバルブシート３７に対するストロークが規制されることにより、可変絞り部３０の開口面積が最大になる全開状態となる。
【００９８】
電磁比例絞り弁１は、全開状態にてポペット１７の基端面１９がバルブシート３７の基端面４３とベース２のベース端面５８上に並ぶ構成のため、可変絞り部３０の最大開口面積が、ポペット１７とバルブシート３７の２つの部品の寸法精度によって決まる。
【００９９】
これに対して、従来の電磁比例絞り弁が最大弁開度となるとき、シャフトが移動してプランジャがベース等の部材に当接し、可変絞り部の開口面積がそれ以上に拡大しない構成となっている。
【０１００】
以上のとおり、本実施の形態では、コイル１２に発生する磁界によってプランジャ４を駆動し、このプランジャ４に結合されたシャフト５を軸方向に移動させて弁開度が調整される電磁比例絞り弁１であって、作動油が流通するバルブシート３７と、このバルブシート３７との間で作動油の流れを絞るポペット１７と、このポペット１７がシャフト５と共に開弁方向（図において右方向）に変位するときにポペット１７の一部を当接させてポペット１７のバルブシート３７に対するストロークを規制するストローク規制手段とを備える構成とした。
【０１０１】
上記構成に基づき、電磁比例絞り弁１は、最大弁開度を決める部品が主としてポペット１７とバルブシート３７であるため、従来装置のようにシャフト５等の部品の寸法精度に影響されることがなく、製品毎に生じる最大流量のバラツキを小さく抑えられ、品質の向上がはかられる。そして、ベース２、シャフト５等の他の部品は、最大弁開度に影響しないため、中心軸Ｏ方向の寸法公差を大きく設定することが可能となり、製品のコストダウンがはかれる。
【０１０２】
本実施形態では、バルブシート３７とポペット１７との間に画成される弁室６１と、シャフト５をプランジャ４を挟んで摺動可能に支持する第一軸受７及び第二軸受８と、第一軸受７とプランジャ４との間に画成されるプランジャ前室７４と、プランジャ４と第二軸受８との間に画成されるプランジャ背後室７５と、プランジャ前室７４とプランジャ背後室７５とを連通するプランジャ外周路６３と、第二軸受８の背後に画成されシャフト５の摺動によって拡縮される第二軸受背後室７６と、第二軸受８を貫通してプランジャ背後室７５と第二軸受背後室７６とを連通する第二軸受貫通路６４と、シャフト５を軸方向に貫通して弁室６１と第二軸受背後室７６とを連通するシャフト貫通路６５とを備え、弁室６１の作動油がシャフト貫通路６５と第二軸受背後室７６と第二軸受貫通路６４を通ってプランジャ背後室７５に導かれる構成とした。
【０１０３】
上記構成に基づき、作動油のコンタミがプランジャ４まわりの強磁界部Ｂに到達する経路を長くして、強磁界部Ｂを構成する磁性材（ベース２、プランジャ４）の表面に付着し、堆積することを抑えられる。これにより、電磁比例絞り弁１が安定作動する可動時間を延長できる。
【０１０４】
シャフト５の摺動によって拡縮される第二軸受背後室７６は、第二軸受貫通路６４を介してプランジャ背後室７５に連通しているため、弁室６１からの圧力変動が第二軸受背後室７６に伝わっても、第二軸受背後室７６の圧力変動が第二軸受貫通路６４を通ってプランジャ背後室７５に伝わり、第二軸受１０８が第二軸受背後室７６とプランジャ背後室７５の圧力差によって正規の位置から移動して脱落することを防止でき、電磁比例絞り弁１の耐圧性を高められる。
【０１０５】
プランジャ外周面４１のまわりにプランジャ外周路６３が環状の間隙５５として画成されるため、プランジャ４に付与される作動油の粘性抵抗を小さくすることによって、プランジャ４が移動する速度を高められる。これにより、電磁比例絞り弁１の作動応答性を高められるとともに、プランジャ４が高速で移動することによって、プランジャ４に堆積したコンタミが払い落とされ、作動油のコンタミに起因する電磁比例絞り弁１の作動不良を防止できる。
【０１０６】
本実施形態では、コイル１２の磁路を構成するベース２を備え、ストローク規制手段はポペット２の基端面１９をベース２に当接させる構成とし、このポペット２の基端面１９がベース２に当接した状態にて弁室６１とシャフト貫通路６５とが連通するポペット内外連通路６６を備える構成とした。
【０１０７】
上記構成に基づき、ポペット２の基端面１９がベース端面５８に当接して最大弁開度になる状態にて、ポペット内外連通路６６によってシャフト貫通路６５が閉塞されることがなく、作動油が弁室６１とシャフト貫通路６５との間で流通し、シャフト５及びプランジャ４が円滑に移動し、電磁比例絞り弁１の作動性が維持される。
【０１０８】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明の電磁比例絞り弁は、油圧機器、他の機械、設備に有用である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 電磁比例絞り弁
２ ベース
３ スリーブ
４ プランジャ
５ シャフト
７ 第一軸受
８ 第二軸受
９ ケース
１０ コイルアッシ
１７ ポペット
１８ ポペット先端面
１９ ポペット基端面
２４ スプリング
３０ 可変絞り部
３７ バルブシート
３８ バルブ穴
６０ 切り欠き部
６１ 弁室
６３ プランジャ外周路
６４ 第二軸受貫通路
６５ シャフト貫通路
６６ ポペット内外連通路
７４ プランジャ前室
７５ プランジャ背後室
７６ 第二軸受背後室
７７ 開口縁部（エッジ部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルに発生する磁界によってプランジャを駆動し、
このプランジャに結合されたシャフトを軸方向に移動させて弁開度が調整される電磁比例絞り弁であって、
作動油が流通するバルブシートと、
このバルブシートとの間で作動油の流れを絞るポペットと、
このポペットが前記シャフトと共に開弁方向に変位するときに前記ポペットの一部を当接させて前記ポペットの前記バルブシートに対するストロークを規制するストローク規制手段と、
を備えたことを特徴とする電磁比例絞り弁。
【請求項２】
前記バルブシートと前記ポペットとの間に画成される弁室と、
前記シャフトを前記プランジャを挟んで摺動可能に支持する第一軸受及び第二軸受と、
前記第一軸受と前記プランジャとの間に画成されるプランジャ前室と、
前記プランジャと前記第二軸受との間に画成されるプランジャ背後室と、
前記プランジャ前室と前記プランジャ背後室とを連通するプランジャ外周路と、
前記第二軸受の背後に画成され前記シャフトの摺動によって拡縮される第二軸受背後室と、
前記第二軸受を貫通して前記プランジャ背後室と前記第二軸受背後室とを連通する第二軸受貫通路と、
前記シャフトを軸方向に貫通して前記弁室と前記第二軸受背後室とを連通するシャフト貫通路とを備え、
前記弁室の作動油が前記シャフト貫通路と前記第二軸受背後室と前記第二軸受貫通路を通って前記プランジャ背後室に導かれる構成としたことを特徴とする請求項１に記載の電磁比例絞り弁。
【請求項３】
前記コイルの磁路を構成するベースを備え、
前記ストローク規制手段は前記ポペットの基端面を前記ベースに当接させる構成とし、
前記ポペットの前記基端面がベースに当接した状態にて前記弁室と前記シャフト貫通路とが連通するポペット内外連通路を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁比例絞り弁。
【請求項１】
コイルに発生する磁界によってプランジャを駆動し、
このプランジャに結合されたシャフトを軸方向に移動させて弁開度が調整される電磁比例絞り弁であって、
作動油が流通するバルブシートと、
このバルブシートとの間で作動油の流れを絞るポペットと、
このポペットが前記シャフトと共に開弁方向に変位するときに前記ポペットの一部を当接させて前記ポペットの前記バルブシートに対するストロークを規制するストローク規制手段と、
を備えたことを特徴とする電磁比例絞り弁。
【請求項２】
前記バルブシートと前記ポペットとの間に画成される弁室と、
前記シャフトを前記プランジャを挟んで摺動可能に支持する第一軸受及び第二軸受と、
前記第一軸受と前記プランジャとの間に画成されるプランジャ前室と、
前記プランジャと前記第二軸受との間に画成されるプランジャ背後室と、
前記プランジャ前室と前記プランジャ背後室とを連通するプランジャ外周路と、
前記第二軸受の背後に画成され前記シャフトの摺動によって拡縮される第二軸受背後室と、
前記第二軸受を貫通して前記プランジャ背後室と前記第二軸受背後室とを連通する第二軸受貫通路と、
前記シャフトを軸方向に貫通して前記弁室と前記第二軸受背後室とを連通するシャフト貫通路とを備え、
前記弁室の作動油が前記シャフト貫通路と前記第二軸受背後室と前記第二軸受貫通路を通って前記プランジャ背後室に導かれる構成としたことを特徴とする請求項１に記載の電磁比例絞り弁。
【請求項３】
前記コイルの磁路を構成するベースを備え、
前記ストローク規制手段は前記ポペットの基端面を前記ベースに当接させる構成とし、
前記ポペットの前記基端面がベースに当接した状態にて前記弁室と前記シャフト貫通路とが連通するポペット内外連通路を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁比例絞り弁。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−１６３４３３（Ｐ２０１１−１６３４３３Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６２８７（Ｐ２０１０−２６２８７）
【出願日】平成２２年２月９日（２０１０．２．９）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月９日（２０１０．２．９）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
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