CN105874253B

CN105874253B - 电磁阀

Info

Publication number: CN105874253B
Application number: CN201480072062.1A
Authority: CN
Inventors: 竹内亨
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2017-12-15
Anticipated expiration: 2034-12-03
Also published as: EP3098493A4; JP5966094B2; EP3098493A1; US9841111B2; WO2015104923A1; US20160327166A1; JPWO2015104923A1; CN105874253A; EP3098493B1

Abstract

电磁阀(100)包括：主提升阀部(50)，其用于与先导压力相对应地控制在阀通路(2)中流动的工作流体的流量；副提升阀部(10)，其与电磁力相对应地调节先导压力；以及第1座部(11)和第2座部(12)，该第1座部(11)和第2座部(12)设于阀通路(2)。主提升阀部(50)具有：提升阀(51)，其落位于第1座部(11)；以及滑阀(61)，其相对于第2座部(12)滑动自由。滑阀(61)具有：外周面(63)，其相对于第2座部(12)滑动自由；以及通孔(62)，其在外周面(63)开口，且自第2座部(12)露出的面积随着滑阀(61)的移动而变化。

Description

电磁阀

技术领域

本发明涉及一种用于与电磁力相对应地控制工作流体的流量的电磁阀。

背景技术

通常，在利用液压进行工作的建筑机械、产业机械中，使用与电磁力相对应地控制工作油的流量的阀。

在日本JP2002-39429A中记载了一种二级先导式电磁阀，该二级先导式电磁阀包括：主阀座，其能够连通入口孔和出口孔；主阀体，其用于开闭主阀座；第1先导阀座，其能够连通主阀体的背压室和出口孔；第1先导阀体，其用于开闭第1先导阀座；第2先导阀座，其能够连通第1先导阀体的背压室和出口孔；以及第2先导阀体，其利用电磁力来开闭第2先导阀座。

在该二级先导式电磁阀中，利用被调节为两阶段的先导压力来开闭驱动大型的主阀体，进行流量控制。

发明内容

发明要解决的问题

然而，在日本JP2002-39429A所记载的二级先导式电磁阀中，由于在提升阀状的主阀体与主阀座之间划成的开口面积相对于主阀体的行程变化的程度较大，因此，难以提高流量控制的精度。

本发明的目的在于提高电磁阀的流量控制的精度。

用于解决问题的方案

根据本发明的一方式，提供一种电磁阀，其用于与电磁力相对应地控制在阀通路中流动的工作流体的流量，其中，该电磁阀包括：主提升阀部，其与先导压力相对应地移动而控制在上述阀通路中流动的工作流体的流量；副提升阀部，其与上述电磁力相对应地移动而调节上述先导压力；以及第1座部和第2座部，该第1座部和第2座部呈环状且设于上述阀通路，上述主提升阀部具有：提升阀，其落位于上述第1座部而封闭上述第1座部；以及滑阀，其以滑动自由的方式设于上述第2座部的内周，上述滑阀具有：外周面，其相对于上述第2座部的内周面滑动自由；以及节流部，其在上述外周面开口，且自上述第2座部露出的面积随着上述滑阀的移动而变化。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的电磁阀的剖视图。

图2是电磁阀的将图1中的一部分放大了的剖视图。

图3是表示在线圈中流动的电流值与电磁阀的开口面积之间的关系的特性图。

图4是将本发明的第2实施方式的电磁阀的一部分放大了的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。

第1实施方式

参照图1说明本发明的第1实施方式的电磁阀100。

电磁阀100设于建筑机械、产业机械等，用于调节自未图示的流体压力源供排到致动器(负荷)的工作流体的流量。

电磁阀100具有：入口15，其通过未图示的配管等与流体压力源相连通；出口16，其通过未图示的配管等与致动器相连通；以及阀通路2，其连通入口15和出口16。

在电磁阀100中，使用工作油作为工作流体。另外，工作流体并不限定于工作油，也可以是其他的非压缩性流体或压缩性流体。如图1和图2中箭头所示，工作油在阀通路2中自入口15向出口16流动。

电磁阀100的阀通路2包括利用主提升阀部50进行开闭的主通路3和利用副提升阀部10进行开闭的副通路4。

电磁阀100包括：具有入口15和出口16的外壳31、收纳在外壳31内的壳体32。

壳体32具有内周面33，主提升阀部50以滑动自由的方式插入该内周面33。主提升阀部50被壳体32的内周面33支承为滑动自由，该主提升阀部50沿轴线方向滑动而开闭主通路3。

在壳体32形成与内周面33位于同一中心线上的环状的第1座部11和第2座部12。第1座部11和第2座部12设于主通路3。如图2所示，第1座部11的直径与第2座部12的直径设定为大致相同的直径D1。

主提升阀部50具有通过落位于第1座部11而封闭第1座部11的截头圆锥状的提升阀51、以滑动自由的方式设于第2座部12的内周的圆柱状的滑阀61。

提升阀51具有母线相对于主提升阀部50的中心线倾斜的锥形形状的外周面53。通过外周面53与第1座部11相抵接，从而封闭主通路3。由此，主提升阀部50能够无间隙地切断主通路3。

滑阀61具有相对于主提升阀部50的中心线平行地延伸的圆筒状的外周面63。外周面63相对于第2座部12的内周面滑动自由。

在滑阀61的顶端形成环状部65，该环状部65以滑动自由的方式设于第2座部12的内周。环状部65形成为以主提升阀部50的中心线为中心的圆筒状，并具有在该环状部65的顶端面开口的凹部64。

在滑阀61沿周向排列形成多个通孔62。通孔62用于连通环状部65的内周和外周，该通孔62的一端在滑阀61的外周面63开口，另一端在凹部64的内表面开口。各通孔62以主提升阀部50的中心线为中心沿径向形成为放射状。

通孔62的在滑阀61的外周面63开口的开口端的形状能够任意设定。根据通孔62的开口端的形状来决定阀通路2相对于滑阀61的行程的开口面积。

各通孔62构成自第2座部12露出的面积随着滑阀61的移动而变化的节流部。具体而言，各通孔62随着滑阀61的移动而在第2座部12的下游端侧逐渐开口。另外，各通孔62配置为即使提升阀51与第1座部11相抵接时也不会被第2座部12完全封闭。也就是说，如图1所示，各通孔62的开口面积在提升阀51与第1座部11相抵接的闭阀位置成为最小值，且随着提升阀51向开阀方向位移而逐渐增大。另外，各通孔62也可以配置为自提升阀51与第1座部11相抵接的位置到位移一定程度为止被第2座部12封闭。该情况下，能够将在主通路3中流动的工作油的流量设定为大致零直到主提升阀部50位移一定程度为止。

在阀通路2中，第1座部11设于第2座部12的下游侧。因此，在电磁阀100中流动的工作油在滑阀61的通孔62与第2座部12之间的间隙被节流之后，在主提升阀部50与第1座部11之间的间隙被节流。另外，在滑阀61的通孔62与第2座部12之间形成的开口面积相对于主提升阀部50的行程变化的程度设定为小于在提升阀51的外周面53与第1座部11之间形成的开口面积相对于主提升阀部50的行程变化的程度。因此，在主通路3中流动的工作油的流量被在滑阀61的通孔62与第2座部12之间形成的开口面积控制。另外，第1座部11设于第2座部12的下游侧，但第1座部11也可以设于第2座部12的上游侧。在该情况下，在主通路3中流动的工作油的流量也被在滑阀61的通孔62与第2座部12之间形成的开口面积控制。

另外，为了确保使通过了滑阀61的工作油向提升阀51流动的流路，在主提升阀部50的位于滑阀61与提升阀51之间的部分形成向径向内侧凹陷的环状凹部50a，另外，在壳体32的位于第1座部11与第2座部12之间的部分形成向径向外侧凹陷的环状凹部32a。

在主提升阀部50的背后划成先导压室7。主提升阀部50在其背面所承受的先导压室7的先导压力和主复位弹簧8的弹簧力的作用下被向闭阀方向施力。在先导压力与被导入到入口15的供给压力之间的压力差的作用下，主提升阀部50克服主复位弹簧8的弹簧力在图1、图2中向左方滑动，于是，提升阀51离开第1座部11。

先导压室7设于副通路4上。在副通路4的先导压室7的上游端设有节流件5。在副通路4的先导压室7的下游端设有副座部14。

在副通路4中，工作油依次流经节流件5、先导压室7、副座部14。通过以使落位于副座部14的副提升阀部10位移的方式使副座部14的开口面积变化来调节先导压室7内的先导压力。

电磁阀100包括用于产生使副提升阀部10位移的推力的螺线管机构20。

螺线管机构20具有连结于外壳31的圆筒状的螺线管箱21、以滑动自由的方式收纳在螺线管箱21内的柱塞22以及设于螺线管箱21的外侧的线圈29。

螺线管箱21的顶端部嵌合于壳体32。另外，在螺线管箱21的外周卡合配置凸缘47。凸缘47借助未图示的多根螺栓固定于外壳31。螺线管箱21和壳体32以互相抵接的状态被固定在凸缘47与外壳31之间。

在凸缘47的靠外壳31侧的侧面形成用于收纳壳体32的端部的凹部34。在凹部34的内周面形成用于嵌入弹性卡环35的内周槽34a。该弹性卡环35与形成于壳体32的端部的凸边部36卡合，而将壳体32的端部保持在凸缘47的凹部34内。这样，壳体32保持于凸缘47，从而使螺线管机构20和壳体32组件化。

副提升阀部10连结于柱塞22，柱塞22收纳于在螺线管箱21的内侧被划成的柱塞室23。柱塞室23与先导压室7相连通，而被导入先导压力。

在螺线管箱21的端部组装调节螺杆24。在螺线管箱21内以滑动自由的方式安装与调节螺杆24相抵接的保持件25。在保持件25与副提升阀部10的端部之间夹设线圈状的副复位弹簧26。通过改变调节螺杆24的螺合位置能够调整副复位弹簧26的弹簧力。调节螺杆24的自螺线管箱21突出的端部利用安装于螺线管箱21的罩19覆盖。

在螺线管箱21的开口端部安装圆筒状的块体28。块体28具有保持副提升阀部10的中心并且将副提升阀部10向副座部14引导的功能，以使副提升阀部10可靠地落位于副座部14。线圈状的对向复位弹簧27夹设在柱塞22与块体28之间。另外，线圈状的主复位弹簧8夹设在块体28与安装于主提升阀部50内的圆筒状的引导件46之间。

副提升阀部10在其背面所承受的先导压力和副复位弹簧26与对向复位弹簧27之间的弹簧力之差的作用下被向闭阀方向(图1中右方向)施力。

励磁电流经由与连接器17相连接的未图示的引线和端子18被导入线圈29。在由线圈29的磁场产生的推力大于由先导压力产生的闭阀力和副复位弹簧26的弹簧力以及对向复位弹簧27的弹簧力的合力时，副提升阀部10在图1中向左方向移动而离开副座部14。

电磁阀100包括用于调节副复位弹簧26的作用力的压力补偿机构40，以便即使被导入到先导压室7的先导压力变化，用于使副提升阀部10移动的推力也能够大致恒定。

压力补偿机构40具有以滑动自由的方式夹设在引导件46内的压力补偿套筒41和对压力补偿套筒41施力的压力补偿弹簧42。

在压力补偿套筒41的基端形成副座部14。如图2所示，设于副提升阀部10的顶端的副提升阀部13落位于副座部14。

在压力补偿套筒41的顶端部连结圆盘状的弹簧支座43。在弹簧支座43与主提升阀部50之间夹设碟形弹簧状的压力补偿弹簧42。压力补偿套筒41在其基端面所承受的先导压力的作用下隔着弹簧支座43对压力补偿弹簧42进行压缩。

副复位弹簧26、副提升阀部10、对向复位弹簧27、压力补偿套筒41、弹簧支座43以及压力补偿弹簧42在同一中心线上排列配置。

如图2所示，弹簧支座43具有自其顶端面突出的圆柱状的凸部49。通过向由两个碟形弹簧构成的压力补偿弹簧42的内周插入凸部49，从而使压力补偿弹簧42与压力补偿套筒41支承在同一中心上。另外，弹簧支座43还具有作为限制压力补偿套筒41在轴线方向上的位移的止挡件的功能。

当先导压力上升时，压力补偿套筒41与副提升阀部10一起克服压力补偿弹簧42在图1、图2中向右方移动。此时，副复位弹簧26拉伸，副复位弹簧26产生的作用力减小。这样，由于在先导压力上升了的情况下，副复位弹簧26的作用力下降，因此，能够抑制用于使副提升阀部10移动所需的推力的上升。

另外，如图2所示，在压力补偿套筒41形成构成副通路4的通孔44、通孔45。在通孔44的一端形成上述的副座部14。

在主提升阀部50的比提升阀51靠下游侧的部分形成构成副通路4的通孔54。当副提升阀部10离开副座部14时，先导压室7内的工作油经由这些通孔44、45、54向出口16流动。

在外壳31形成构成副通路4的通孔37、通孔38、通孔39。通孔37与入口15连通。在通孔38夹设单向阀6。单向阀6阻止工作油自副通路4的流出侧向流入侧的逆流。在通孔39夹设节流件5。通孔39经由节流件5与先导压室7连通。

接着，说明电磁阀100的动作。

在线圈29处于非通电状态时，副提升阀部10落位于副座部14而切断副通路4。此时，先导压室7内的压力与供给到入口15的工作油的压力相同。也就是说，在主提升阀部50的背面作用与被供给到入口15的工作油的压力相同的压力。因此，主提升阀部50在先导压力与被导入到入口15的供给压力之间的压力差和主复位弹簧8的弹簧力的作用下被向闭阀方向施力。而且，主提升阀部50的提升阀51落位于第1座部11，从而主通路3被切断。这样，在线圈29处于非通电状态时，利用电磁阀100能够切断工作油的流动。

另一方面，在线圈29处于通电状态时，在螺线管机构20所产生的推力的作用下，副提升阀部10离开副座部14，副通路4开通。由此，自入口15经过节流件5被导入到先导压室7内的工作油经过副座部14向出口16流动。这样，先导压室7与出口16连通，使得先导压室7内的先导压力下降。而且，当先导压力与被导入到入口15的供给压力之间的压力差大于主复位弹簧8的弹簧力时，主提升阀部50的提升阀51离开第1座部11，主通路3开通。其结果，工作油自入口15经过通孔62与第2座部12之间、提升阀51与第1座部11之间，向出口16流动。

当增加流入线圈29的电流而使副提升阀部10进一步离开副座部14时，在副通路4中流动的工作油的流量增加，先导压室7的先导压力进一步下降。而且，主提升阀部50与先导压力的下降相对应地移动，滑阀61的通孔62自第2座部12露出的面积变大，因此，通过主通路3的工作油的流量增加。

如图3所示，电磁阀100被设定为具有副提升阀部10中的阀通路2的开口面积与流入线圈29的电流值成比例地变大的特性。另外，图3所示的特性只是示例，流入线圈29的电流值与副提升阀部10中的阀通路2的开口面积之间的关系能够通过改变通孔62的配置、形状、数量而任意设定。例如设定开口面积以二次曲线增加的区间、维持恒定值的区间等，能够提高电磁阀100的流量特性的设定自由度。

根据以上的第1实施方式，起到以下所示的作用效果。

在上述的电磁阀100中，由于通过提升阀51落位于第1座部11而封闭阀通路2，因此，能够利用主提升阀部50确保阀通路2的密闭性。另外，由于通过滑阀61在第2座部12滑动而使通孔62自第2座部12露出的开口面积变化，因此，能够提高在阀通路2中流动的工作油的流量控制的精度。另外，与以往的二级先导式电磁阀相比，电磁阀100的弹簧的数量较少且滑动部较少，因此，能够降低制造成本，并且能够使性能稳定。

另外，通过第1座部11之前的工作油被导入到第2座部12，利用滑阀61控制工作油的流量。因此，通过改变形成于以滑动自由的方式设于第2座部12的内周的环状部65的通孔62的数量、形状，能够充分地确保阀通路2的开口面积，并且，能够任意设定阀通路2的开口面积相对于滑阀61的行程变化的程度。

另外，由于第2座部12设于第1座部11的上游侧，因此，贯穿第2座部12的环状部65设于主提升阀部50的顶端侧。因此，能够容易地形成被设于环状部65的通孔62。

另外，先导压室7内的先导压力与副提升阀部10相对于副座部14的位移量相对应地变化。因此，通过控制副提升阀部10的位移量，能够使主提升阀部50的开度变化。另外，由于在副通路4中利用副提升阀部10进行了流量控制的工作油和在主通路3中利用主提升阀部50进行了流量控制的工作油在阀通路2中合流，因此，能够控制在阀通路2中流动的工作油的流量。

另外，由于能够利用单向阀6阻止工作油在副通路4中的逆流，因此，也能够防止工作油在阀通路2中的逆流。

另外，随着向闭阀方向对副提升阀部10施力的先导压力上升，副座部14和压力补偿套筒41与副提升阀部10一起移动。因此，能够抑制用于使副提升阀部10移动所需的推力的上升。另外，即使流入侧压力与流出侧压力之间的压力差变化，副提升阀部10的位移量即副座部14的开口程度也不会变化，因此，能够容易地对电磁阀100进行控制。

另外，压力补偿机构40为在弹簧支座43与主提升阀部50之间串联排列地夹设由多个碟形弹簧构成的压力补偿弹簧42的结构。这样，由于压力补偿机构40的滑动部较少，因此，能够将滞后抑制得较小。

另外，由于第2座部12的直径设定为与第1座部11的直径相同，因此，能够容易地进行座部的加工。另外，相比于将第2座部12的直径设定为小于第1座部11的直径的情况，由于在第2座部12滑动自由的滑阀61的外径较大，因此，能够增加形成于滑阀61的通孔62的数量，或者增大通孔62的直径。因此，能够扩大可控制的流量的范围。

第2实施方式

接着，参照图4来说明本发明的第2实施方式的电磁阀200。以下，以与第1实施方式不同的方面为中心进行说明，对与第1实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略说明。

电磁阀200的基本结构与第1实施方式的电磁阀100相同。在第1座部211的直径与第2座部212直径不同这方面，电磁阀200与电磁阀100不同。以下，一边与第1实施方式的电磁阀100比较一边说明第2实施方式的电磁阀200的具体结构。

如图2所示，在电磁阀100中，第1座部11的直径D1和第2座部12的直径D1设定为相同直径。相对于此，如图4所示，在电磁阀200中，以滑动自由的方式供滑阀261贯穿的第2座部212的直径D4设定为小于供提升阀251落位的第1座部211的直径D3。

另外，在电磁阀100中，为了确保通过了滑阀61的工作油向提升阀51流动的流路，在主提升阀部50的位于滑阀61与提升阀51之间的部分形成向径向内侧凹陷的环状凹部50a，另外，在壳体32的位于第1座部11与第2座部12之间的部分形成有向径向外侧凹陷的环状凹部32a。

相对于此，在电磁阀200的主提升阀部250中，在滑阀261与提升阀251之间不设置凹部，而使提升阀251的外周面253与滑阀261的外周面263连续形成。另外，在壳体232的第1座部211与第2座部212之间不设置凹部，而仅形成因第1座部211与第2座部212的直径不同而产生的台阶部232a。

在电磁阀200中，由于通过了滑阀261的工作油沿着滑阀261的外周面263和提升阀251的外周面253流动到提升阀251，因此，不需要另外设置流路。因此，如上所述，能够使主提升阀部250和壳体232的形状简单化。

另外，在电磁阀200中，由于在主提升阀部250的提升阀251与滑阀261之间未形成流路，因此，自第2座部212的下游侧端到第1座部211的座部间距离L2设定得比电磁阀100中的座部间距离L1短。其结果，在电磁阀200中，能够缩短电磁阀200的全长。

另外，在各实施方式中，第1座部11、211的直径设定为小于主提升阀部50、250的外径D2。这是因为，通过使先导压力所作用的主提升阀部50、250的背面的面积大于第1座部11、211的截面积，从而提高闭阀时的响应性。

根据以上的第2实施方式，起到以下所示的效果。

在电磁阀200中，通过将第2座部212的直径D4设定为小于第1座部211的直径D3，能够缩短第1座部211与第2座部212之间的距离。其结果，能够缩短电磁阀200的全长。

另外，在主提升阀部250和壳体232未形成成为流路的凹部等，而能够使它们的形状简单化。因此，能够降低电磁阀200的制造成本。

以上，说明了本发明的实施方式，但上述实施方式仅示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不在于将本发明的保护范围限定于上述实施方式的具体结构。

例如，对于在滑阀61、261的外周面63、263开口的节流部来说，也可以是，设置孔状的通孔62并且设置在外周面63、263开口的锥形槽状的凹槽。另外，对于在滑阀61、261的外周面63、263开口的节流部来说，也可以是，不设置孔状的通孔62而仅设置在外周面63、263开口的锥形槽状的凹槽。

本申请基于2014年1月9日向日本国特许厅申请的日本特愿2014-2137主张优先权，该申请的全部内容通过参照编入到本说明书中。

附图标记说明

100、200、电磁阀；2、阀通路；3、主通路；4、副通路；5、节流件；6、单向阀；7、先导压室；10、副提升阀部；11、211、第1座部；12、212、第2座部；14、副座部；41、压力补偿套筒；42、压力补偿弹簧；50、250、主提升阀部；51、251、提升阀；61、261、滑阀；62、通孔(节流部)；63、263、外周面；65、265、环状部；D1、第1座部11的直径以及第2座部12的直径；D2、主提升阀部50、250的外径；D3、第1座部211的直径；D4、第2座部212的直径；L1、L2、座部间距离。

Claims

1.一种电磁阀，其用于与电磁力相对应地控制在阀通路中流动的工作流体的流量，其中，

该电磁阀包括：

主提升阀部，其与先导压力相对应地移动而控制在上述阀通路中流动的工作流体的流量；

副提升阀部，其与上述电磁力相对应地移动而调节上述先导压力；以及

第1座部和第2座部，该第1座部和第2座部呈环状且设于上述阀通路，

上述主提升阀部具有：

提升阀，其落位于上述第1座部而封闭上述第1座部；以及

滑阀，其以滑动自由的方式设于上述第2座部的内周，

上述滑阀具有：

外周面，其相对于上述第2座部的内周面滑动自由；以及

节流部，其在上述外周面开口，且自上述第2座部露出的面积随着上述滑阀的移动而变化，

上述第1座部设于上述第2座部的下游侧，

上述滑阀具有以滑动自由的方式设于上述第2座部的内周的环状部，

上述节流部设于上述环状部，是连通上述环状部的内周和外周的通孔。

2.根据权利要求1所述的电磁阀，其中，

上述阀通路具有：

主通路，其利用落位于上述第1座部的上述提升阀进行开闭；以及

副通路，其自上述主通路分支，

在上述副通路设有：

节流件，其对工作流体的流动进行节流；以及

上述副提升阀部，其落位于设在上述节流件的下游侧的副座部且用于开闭上述副通路，

在上述节流件与上述副座部之间设有能够导入上述先导压力的先导压室。

3.根据权利要求2所述的电磁阀，其中，

在上述副通路设有单向阀，该单向阀阻止工作流体自上述副通路的流出侧向流入侧的逆流。

4.根据权利要求2所述的电磁阀，其中，

该电磁阀还包括：压力补偿套筒，其以滑动自由的方式设于上述主提升阀部内，

在上述压力补偿套筒设有上述副座部，

在上述压力补偿套筒与上述主提升阀部之间夹设有压力补偿弹簧。

5.根据权利要求1所述的电磁阀，其中，

上述第2座部的直径设定为与上述第1座部的直径相同。

6.根据权利要求1所述的电磁阀，其中，

上述第2座部的直径设定为小于上述第1座部的直径。