JP2002310326A

JP2002310326A - ソレノイドバルブ

Info

Publication number: JP2002310326A
Application number: JP2001109348A
Authority: JP
Inventors: Haruki Yamamoto; 晴樹山本; Katsuya Tanaka; 克弥田中; Hiroyuki Yoshida; 浩之吉田; Tomohiro Fukushima; 智博福島
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2002-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】ソレノイドへの異物の侵入によるソレノイド
バルブの応答性の低下を防ぐ。【解決手段】ソレノイドバルブは、スプールバルブＡ
と、そのスプール１をプランジャ７を介して付勢するソ
レノイドＢとを備える。スプールバルブに、スプール摺
動孔１ａの端部に連続させてプランジャ摺動孔６ｂ方向
に拡開する拡開孔１ｃと、拡開孔の外端部を外部に連通
させるドレン開口１ｄとを形成した。スプール摺動孔か
ら漏れ出す流体の流れが拡開孔で拡散され、ドレン孔か
ら排出されるため、直接のプランジャ摺動孔への侵入が
生じ難くなり、流れに乗った異物の侵入も減少する。こ
れにより、異物の摺動部への噛み込みによるプランジャ
の摺動抵抗の増加が防がれ、当初のソレノイドバルブの
応答性が長期に渡り保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ソレノイドバルブ
に関し、特に、ソレノイドバルブから異物を排出する技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ソレノイドバルブの一形態としてスプー
ル形ソレノイドバルブがある。スプール形ソレノイドバ
ルブは、スプールバルブと、該スプールバルブのスプー
ルをプランジャを介して付勢するソレノイドとを備える
構成とされ、スプールバルブは、それが３ポート形とさ
れる場合、スプール摺動孔に形成した溝に連通する入出
力ポートとドレンポートとを、スプール摺動孔内を摺動
するスプールのランドで開閉して弁内の流れを方向制御
する構成とされる。ソレノイドは、コイルを巻装したコ
アと、それに吸引されるプランジャとから構成される。
そして、スプールとプランジャは互いに当接状態とすべ
く、同軸上に整列させて配置され、スプールの端部に配
置したスプリングによりプランジャ方向に付勢される。

【０００３】こうした構成からなるソレノイドバルブ
は、種々の用途に使用されるが、中でも自動変速機のバ
ルブボディに組込んで、変速制御のための信号圧の調圧
バルブとして使用される場合、複雑に入組んだ回路構成
の油路に入力ポートを連通させて配置されることになる
ため、バルブボディの機械加工時の切削粉等で特に極微
細なものが洗浄後にも油路中に異物として残存すること
があり、これが長期に渡るバルブ作動でソレノイド側に
入り込み、摺動部に蓄積してソレノイドバルブの応答性
を悪くすることがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような異物のソ
レノイド側への侵入の要因となるものにソレノイドのポ
ンプ作用がある。このポンプ作用は、ソレノイドの構造
が、スプールバルブ側にプランジャ摺動孔で連通する密
封状態のケースに対してプランジャが出入りする構造で
あることで、ケース内がプランジャの動きにより減圧状
態と加圧状態を繰り返すことで生じる。こうしたポンプ
作用による流体の吸引を減少させるべく、従来のソレノ
イドバルブでは、スプールとプランジャのシャフト部の
軸径を略同様のものとしている。しかしながら、この構
造では、スプールとその摺動孔との間から漏れ出す流体
がある程度の速度を持って直接プランジャのシャフト部
とシャフト摺動孔との間の隙間に向かって放出されるこ
とになるので、この流れに乗って、異物がソレノイド側
に侵入しやすいと考えられ、特に精密な調圧に使用され
るリニアソレノイドバルブにあっては、こうした流れの
面からの異物侵入阻止対策が必要となる。また、特に異
物を鉄紛のような磁性体に限った場合、ソレノイドの持
つ磁力が吸引力となって、そのソレノイドへの侵入を促
進しているとも考えられ、これに対する対策も必要であ
る。

【０００５】上記のような流体の流れによる異物の侵入
に対する対策として、スプールの摺動部に段差を設け、
段差部にドレンポートを設けて、その部分から流体を排
出させることで、ソレノイド側への流体の流れを阻止し
ようとする構造のものがある。しかしながら、こうした
構造では、バルブ形状が複雑になり、摺動部への異物の
噛み込みよって、バルブスティックを生じ易くなる新た
な問題点が生じる。

【０００６】本発明は上記のような事情に鑑み案出され
たものであり、従来のような流れを阻止する考え方から
発想を転換し、ソレノイド側への流体の流れがあること
を前提として、その流れを変え、かつ速やかに排出させ
ることで、構造の複雑化を伴わない簡単な手段でソレノ
イドへの異物の侵入を防ぐソレノイドバルブを提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、スプールバルブと、該スプールバルブの
スプールをプランジャを介して付勢するソレノイドとを
備えるソレノイドバルブにおいて、前記スプールバルブ
に、スプール摺動孔の端部に連続させて、スプールの端
部近傍からプランジャ摺動孔方向に拡開する拡開孔と、
該拡開孔の外端部を外部に連通させるドレン開口とを形
成したことを特徴とする。

【０００８】上記の構成において、拡開孔は、孔径が連
続的に変化するテーパ孔とすると更に有効である。

【０００９】上記の構成において、スプール摺動孔に、
前記拡開孔に隣接するドレンポートを形成した構成を採
ると一層有効である。

【００１０】上記の構成において、ソレノイドは、連続
可変の駆動信号が印加されるリニアソレノイドである構
成とすることができる。

【００１１】上記の構成において、スプールは、スプリ
ング負荷に抗するソレノイド負荷の解放で開弁方向に付
勢される構成とすることもできる。

【００１２】

【発明の作用及び効果】請求項１記載の構成では、バル
ブ側からの流体がスプールの端部を出たところから拡開
孔により広がり、プランジャのシャフトから遠ざかるた
め、ソレノイドに侵入し難くなる。また、拡開孔に漏れ
出た流体は、ドレン開口により排出される。したがっ
て、この構成によれば、流体が流速を保持したままシャ
フトに沿ってソレノイドに侵入することがなくなり、そ
れに伴う異物の侵入も防止される。また、流速を失った
流体は、ドレン開口から排出されるため、拡開孔内への
流体の残留も防がれ、ソレノイドのポンプ作用による流
体の吸込みも防止され、一層異物の侵入が減少する。し
たがって、ソレノイドバルブの良好な応答性を長期に渡
り維持することができる。

【００１３】次に、請求項２記載の構成では、拡開孔に
沿い流体が導かれて、滞留することなく大径側に流れる
ため、ドレン開口からの円滑な流体の排出が助長され、
これに伴ってソレノイドのポンプ作用による異物の吸込
みも一層減少する。

【００１４】次に、請求項３記載の構成では、ドレンポ
ートを経ることで減圧されて流勢が衰えた流体が拡開孔
に達するようになるため、拡開孔による流れの拡散効果
が一層有効に発揮され、それにより、異物排除効果も向
上する。また、ドレンポートの形成により、ソレノイド
とスプール摺動孔の端部との間の距離が大きくなるた
め、異物が磁性を持つものである場合のソレノイドの磁
力による吸込みも少なくなる。

【００１５】次に、請求項４記載の構成では、微妙なプ
ランジャの動きを必要とする調圧形のソレノイドバルブ
において、上記の効果を発揮させることで、当初の応答
性を保った調圧作動を長期に渡り維持させることができ
る。

【００１６】次に、請求項５記載の構成では、常開形の
構成を採ることでスプール摺動孔に流体圧がかかった状
態が長くなるソレノイドバルブにおいて、上記の効果を
有効に発揮させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿い、本発明の実施
形態を説明する。図１は本発明を適用した第１実施形態
の油圧制御用のリニアソレノイドバルブの断面を示す。
このバルブは、スプールバルブＡからなる調圧部と、ソ
レノイドＢからなる電磁部とで構成されている。調圧部
を構成するスプールバルブＡは、スプール摺動孔１ａと
各ポートａ〜ｄを形成したスリーブ１と、スプール摺動
孔１ａに摺動自在に嵌挿したスプール２と、スリーブ１
にねじ込んだ調整プラグ３とスプール１とに両端を支持
させて圧縮負荷状態とされたリターンスプリング４とで
構成される。電磁部を構成するソレノイドＢは、励磁コ
イル５を巻装したコア６と、コア６に対向するプランジ
ャ７と、それらを収容するケース８から構成される。ス
リーブ１とコア６は、ともにそれらの一端にフランジ部
１ｂ, ６ａを備えており、それらフランジ部１ａ, ６ａ
を対向当接させて、ケース８のかしめにより相互に連結
させて一体化されている。なお、スリーブ１側のフラン
ジ部１ｂの外端に形成された極浅いテーパ１ｋは、両フ
ランジ部１ｂ, ６ａの最外周部のみでの当接によりスリ
ーブ１とコア６とのがたつきを防ぐものである。

【００１８】こうした構成からなるリニアソレノイドバ
ルブに対して、本発明は、スプールバルブＡに、スプー
ル摺動孔１ａの端部に連続させて、スプール１の端部近
傍からプランジャ摺動孔６ｂ方向に拡開する拡開孔１ｃ
と、拡開孔１ｃの外端部を外部に連通させるドレン開口
１ｄとを形成することで適用されている。この形態にお
ける拡開孔１ｃは、孔径が連続的に変化し、前記テーパ
１ｋより遥かに軸線に対する開角の小さなテーパ孔とさ
れている。

【００１９】次に、細部の構成について説明する。先
ず、スリーブ１は、その一端に径方向フランジ部１ｂを
備え、反フランジ部方向から順次３段階に縮径された弁
孔を有する。各ポートａ〜ｄを構成する周回溝１ｅ〜１
ｈは、弁孔の中間径部に形成されており、フランジ部１
ｂ側から順次、フィードバックポートｄ用、入力ポート
ａ用、出力ポートｂ用及びドレンポートｃ用として設け
られている。また、弁孔の大径部にはスプリング室のド
レン用の周回溝１ｉが設けられ、弁孔の小径部の外端
は、若干拡径された逃げ部１ｊを経て拡開孔１ｃに連通
している。拡開孔１ｃの外端部を外部に連通させるドレ
ン開口１ｄは、径方向フランジ部１ｂに沿って径方向に
延びるフランジ部端面側が開いた溝と、径方向フランジ
部１ｂの外周を軸方向に延びる外周側が開いた溝とで構
成される屈曲溝とされている。なお、出力ポートｂ用の
溝１ｆは、スリーブ１の外周側に形成した切欠き１ｍに
より、同じくスリーブ１に形成したオリフィス１ｎを経
てフィードバックポートｄ用の溝１ｈに連通されてい
る。

【００２０】スリーブ１の弁孔に摺動自在に嵌挿された
スプール２は、弁孔の中間径部に嵌る同径の一対のラン
ド２ａ，２ｂと、小径部に嵌り、弁孔のフランジ部１ｂ
側端部を閉じる小径ランド２ｃとを備え、大径部に面す
るランド２ｂの端面がリターンスプリング４の当接部と
されている。こうしたスリーブ１とスプール２の組合せ
で、スプール２は弁孔内での軸方向摺動により、一対の
ランド２ａ，２ｂの一方２ａによる入力ポートａの開閉
と、他方のランド２ｂによるドレンポートｃの開閉を行
ない、その間の中間位置で、出力ポートｂの入力ポート
ａとドレンポートｃに対する連通度を調整する作動を行
ない、出力ポートｂの油圧を調圧する。この調圧時は、
出力ポートｂの油圧がスリーブ１の切欠き１ｍを経て、
オリフィス１ｎからフィードバックポートｄに印加さ
れ、ランド２ａと小径ランド２ｃの面積差に作用するフ
ィードバック油圧と、これに重畳するソレノイド負荷に
対して、スプリング荷重が対向して均衡することでスプ
ール２の軸方向の摺動位置が定まる。

【００２１】ソレノイドＢを構成するプランジャ７は、
コイル径と同径のフランジ７１と、フランジ７１に固定
一体化された軸方向に延びるシャフト７２を備えてお
り、シャフト７２の両端部近傍の外周が合成樹脂製のブ
ッシュ９を軸受としてコア６のプランジャ摺動孔６ｂ内
に軸方向可動に支持されている。そして、シャフト７２
の先端は、スプール２の先端に当接している。

【００２２】こうした構成からなるリニアソレノイドバ
ルブは、電磁部への駆動信号無印加（信号入力０）の状
態で、リターンスプリング負荷により最大開度（図示の
位置）となり、駆動信号の増加につれてプランジャ７が
コア６に吸引されることでリターンスプリング負荷に抗
して調圧作動を開始し、駆動信号最大（信号入力１００
％）の状態で、ドレン状態となる。したがって、調圧作
動時は、常にプランジャ７のシャフト７２がソレノイド
のケース８に対して出入を繰り返すことになり、押出さ
れた状態では、そのシャフト体積分だけケース内空間の
容積が広がり負圧状態となり、押し戻された状態では、
そのシャフト体積分だけケース内空間の容積が狭められ
て加圧状態となる。こうして負圧と加圧の状態が繰り返
し生じることでポンプ作用が生じる。

【００２３】このポンプ作用に対して、この形態では、
逃げ部１ｊに漏れ出たオイルが、拡開孔１ｃ部で拡散さ
れることで、シャフト摺動孔６ｂに直接入り難くなり、
それによりシャフト摺動孔６ｂへの異物の侵入も生じ難
くなることと相俟って、拡開孔１ｃ部に入ったオイル
は、孔部に滞留することなく、円滑にドレン開口１ｄを
通して弁外に排出される。

【００２４】かくして、この形態によれば、拡開孔１ｃ
部による流れの拡散で、異物の侵入が減少し、ドレン開
口１ｄからの速やかなオイル排出により、ソレノイドＢ
のポンプ作用によるオイルの吸込みも低減される。した
がって、ソレノイドバルブの良好な応答性を長期に渡り
維持することができる。

【００２５】次に、図２は第１実施形態に対して更に電
磁的な影響も考慮した構成を採る第２実施形態のリニア
ソレノイドバルブを断面で示す。この形態における前記
第１実施形態と共通の部分には、同様の符号を付して説
明に代え、以下相違点を主に説明する。この形態では、
スプール１の小径ランド２ｃが嵌る弁孔の小径部に排出
用のドレンポートｅを形成し、その周回溝１ｏに通じる
空気排出孔１ｐとオイルドレン孔１ｑとを設けた構成が
採られている。

【００２６】この形態の場合、上記の構成により、弁孔
の小径部に漏れ出たオイルの圧力がドレンポートｅの空
気排出孔１ｐで解放されることで減圧され、オイルドレ
ン孔１ｑへの流出が円滑になり、ドレンポートｅでドレ
ンされる。したがって、この排出用のドレンポートｅを
越えて拡開孔１ｃに達するオイルが減少し、しかもその
圧力も弱められているため、シャフト摺動孔６ｂに直接
侵入するオイル量は一層少なくなる。また、この形態に
よれば、ソレノイドＢのポンプ作用によるオイルの吸込
みも一層少なくなり、異物の侵入も減少する。したがっ
て、この構成によっても、ソレノイドバルブの良好な応
答性を長期に渡り維持することができる。

【００２７】更に、この構成によると、排出用のドレン
ポートｅを設けることで、スプール摺動孔１ａの端部か
らソレノイドＢの電磁部までの距離が長くなるため、漏
れ出すオイル中の鉄粉に対する吸引力も小さくなる。図
３はコア６端面からドレンポートｅ外端までの距離Ｘと
磁力Ｇの関係を示す。図に示すように、磁力Ｇの強さは
距離Ｘが増加するにつれて急激に減少し、一定の距離以
上では低減量が小さくなり略一定の値になる。したがっ
て、距離Ｘをこの特性に沿った特定の値に設定すること
で、満足な磁力低減効果が得られる。ちなみに、図示の
例では、従来と同じ規格寸法のリニアソレノイドバルブ
について比較したもので、距離Ｘを８．１２ｍｍにする
ことで磁力を約１／５まで低減できる。

【００２８】以上、本発明を２つの実施形態を挙げて詳
説したが、本発明は例示の実施形態に限らず、特許請求
の範囲に記載の事項の範囲内で種々変更して実施可能な
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るリニアソレノイド
バルブの断面図である。

【図２】本発明の第２実施形態に係るリニアソレノイド
バルブの断面図である。

【図３】第２実施形態におけるドレンポート位置と磁力
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

ＡスプールバルブＢソレノイド１スプール１ａスプール摺動孔１ｃ拡開孔１ｄドレン開口１ｏドレンポート４スプリング６ｂプランジャ摺動孔７プランジャ

フロントページの続き (72)発明者吉田浩之愛知県安城市藤井町高根10番地アイシン・エィ・ダブリュ株式会社内 (72)発明者福島智博愛知県安城市藤井町高根10番地アイシン・エィ・ダブリュ株式会社内Ｆターム(参考） 3H106 DA02 DA08 DA23 DB02 DB12 DB22 DB32 DC09 DC19 DD09 EE04 EE42 GA08 GB03 KK03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スプールバルブと、該スプールバルブの
スプールをプランジャを介して付勢するソレノイドとを
備えるソレノイドバルブにおいて、前記スプールバルブに、スプール摺動孔の端部に連続さ
せて、スプールの端部近傍からプランジャ摺動孔方向に
拡開する拡開孔と、該拡開孔の外端部を外部に連通させるドレン開口とを形
成したことを特徴とするソレノイドバルブ。
【請求項２】前記拡開孔は、孔径が連続的に変化する
テーパ孔である、請求項１記載のソレノイドバルブ。
【請求項３】前記スプール摺動孔に、前記拡開孔に隣
接するドレンポートを形成した、請求項１又は２記載の
ソレノイドバルブ。
【請求項４】前記ソレノイドは、連続可変の駆動信号
が印加されるリニアソレノイドである、請求項１、２又
は３記載のソレノイドバルブ。
【請求項５】前記スプールは、スプリング負荷に抗す
るソレノイド負荷の解放で開弁方向に付勢される、請求
項４記載のソレノイドバルブ。