JP2004360914A

JP2004360914A - 流体制御電磁弁

Info

Publication number: JP2004360914A
Application number: JP2004159864A
Authority: JP
Inventors: David Mills; デービッド・ミルズ; Ryan True; リャン・トゥルー; Aaron Biefer; アーロン・ビーファー
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2004-12-24
Also published as: US7240894B2; US20040238775A1; DE102004026586A1; US20080185546A1

Abstract

【課題】新規且つ改良された電磁制御弁を提供する。
【解決手段】中央空洞１６と、圧力供給通路１８と、圧力制御通路２０とを有する流体制御本体１２と、前記中央空洞１６に配置された送給管２２と、金属材料で出来且つ前記流体制御本体１２内に圧力嵌めされる弁座部分３４と、弁座４０と前記圧力制御通路２０との間に連通する通路と、圧力供給通路１８と前記圧力制御通路２０との間に連通遮断する弁３８と、信号に応答して前記弁３８を開くソレノイド１４とを備えた流体制御電磁弁。
【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照

本出願は、その明細書の全体を参考として引用し、本明細書に明示的に含めた、２００３年５月３０日付けで出願した米国仮特許出願第６０／４７４，７７４号及び２００４年４月１３日付けで出願した、米国非仮特許出願第１０／８２３，４６６号の優先権を主張するものである。

本発明は、全体として、ソレノイド制御弁すなわち電磁制御弁、より具体的には、車の変速機の液圧機能を制御するパルス幅変調型電磁制御弁に関する。

自動変速システムと共に使用されるものを含んで、いろいろな設計のソレノイドが自動車業界で使用されている。例えば、自動変速機制御システムは、全体として、変速機流体の圧力及び流れを制御し得るようにソレノイドを採用する。このようにして、変速機流体の圧力を制御することでソレノイドに供給された電気入力信号に応答して変速機クラッチの係合及び係合解除を行うことができ、又は変速機流体圧力の制御を使用して変速機ラインの圧力を維持することができる。

全体として、ソレノイドは、ソレノイドによる流体の流れの調節を助け得るように電磁制御弁を採用する。電磁制御弁の一例は、その明細書の全体を参考として引用し本明細書に含めた、マックオーリフェ（ＭｃＡｕｌｉｆｆｅ）及びその他の者に対する米国特許第４，９９８，５５９号に見ることができる。最近、パルス幅変調式ソレノイドを使用することが特定の自動車分野にて優勢となっている。

パルス幅変調型の従来の電磁制御弁は、自動車業界の要求を満たすのに多少、成功しているが、これらのパルス幅変調式電磁制御弁は、例えば、コスト、品質、性能等の点にて更に改良することが可能である。
従って、新規且つ改良されたパルス幅変調式電磁制御弁が必要とされている。

本発明の全体的な教示に従って、新規且つ改良された電磁制御弁が提供される。より具体的には、本発明による１つの実施の形態に従って新規且つ改良されたパルス幅変調型電磁制御弁が提供される。

前記電磁制御弁は、供給管部分の強度を増す区分化した流路を有することが好ましいプラスチックの制御弁本体を採用する。本発明の１つの好ましい実施の形態によれば、段付きコイル部分が提供されることが好ましい。本発明の別の好ましい実施の形態によれば、磁束の短絡を少なくし且つ作動特性を向上させ得るように、アーマチャに隣接してテーパーが付けられ且つアーマチャに接触する作動ロッドが提供されることが好ましい。従って、本発明の電磁制御弁は、ある性能特性曲線を提供することが好ましい。

本発明の第一の実施の形態によれば、（１）流体ハウジング内に受け入れ得るようにされた流体制御本体であって、中央キャビティイすなわち空洞と、第一の端部の圧力供給通路と、半径方向に伸びる圧力制御通路とを有する流体制御本体と、（２）上記中央空洞内に配置された送給管であって、圧力制御通路と連通した外径部と、上記圧力供給通路に作用可能に接続された内側ボアとを有し、半径方向に且つ軸方向に伸びる壁を介して上記流体制御本体の上記中央空洞内に支持され、前記壁が、長手方向に伸びる複数の流動チャンバに区分化され、弁受け入れチャンバ領域を有する送給管と、（３）金属材料で出来ており且つ上記流体制御本体内に圧力嵌めされる弁座部分であって、弁座と、前記弁座と上記圧力制御通路との間で連通する通路とを有する弁座部分と、（４）上記弁受け入れチャンバ領域内に保持され、上記圧力供給通路と上記圧力制御通路との間の連通を選択的に遮断するように作用可能である弁と、（５）信号に応答して上記弁を開くソレノイドとを備える、流体制御電磁弁が提供される。

本発明の第二の実施の形態によれば、（１）流体ハウジング内に受け入れ得るようにされた流体制御本体であって、中央空洞と、第一の端部の圧力供給通路と、半径方向に伸びる圧力制御通路とを有する流体制御本体と、（２）上記中央空洞内に配置された送給管であって、圧力制御通路と連通した外径部と、上記圧力供給通路に作用可能に接続された内側ボアとを有し、半径方向に且つ軸方向に伸びる壁を介して上記流体制御本体の上記中央空洞内に支持され、前記壁が、長手方向に伸びる複数の流動チャンバに区分化され、弁受け入れチャンバ領域を有する送給管と、（３）金属材料で出来ており且つ上記流体制御本体内に圧力嵌めされる弁座部分であって、弁座と、前記弁座と上記圧力制御通路との間で連通する通路とを有する弁座部分と、（４）上記弁受け入れチャンバ領域内に保持され、上記圧力供給通路と上記圧力制御通路との間の連通を選択的に遮断するように作用可能である弁と、（５）信号に応答して上記弁を開くソレノイドであって、中心軸線を有し、また、ボビンの周りに巻かれたコイルを有し、前記コイルが、上記中心軸線から隔てられ且つ中心軸線の周りに配置され、半径方向に段付きとした半径方向内径を有する、ソレノイドと、（６）上記ソレノイドを上記流体制御本体に取り付けるケーシング部材であって、前記ケーシング部材の一部分が上記コイルの段付き部分内に伸びて、その内部に磁束管を形成するケーシング部材と、（７）上記ボビン内で軸方向に可動であるアーマチャとを備える、流体制御電磁弁が提供される。

本発明の第三の実施の形態によれば、（１）流体ハウジング内に受け入れ得るようにされた流体制御本体であって、中央空洞と、第一の端部の圧力供給通路と、半径方向に伸びる圧力制御通路とを有する上記流体制御本体と、（２）上記中央空洞内に配置された送給管であって、圧力制御通路と連通した外径部と、上記圧力供給通路に作用可能に接続された内側ボアとを有し、半径方向に且つ軸方向に伸びる壁を介して上記流体制御本体の上記中央空洞内に支持され、前記壁が、長手方向に伸びる複数の流動チャンバに区分化され、弁受け入れチャンバ領域を有する送給管と、（３）金属材料で出来ており且つ上記流体制御本体内に圧力嵌めされる弁座部分であって、弁座と、前記弁座と上記圧力制御通路との間で連通する通路とを有する弁座部分と、（４）上記弁受け入れチャンバ領域内に保持され、上記圧力供給通路と上記圧力制御通路との間の連通を選択的に遮断するように作用可能である弁と、（５）信号に応答して上記弁を開くソレノイドであって、中心軸線を有し、また、ボビンの周りに巻かれたコイルを有し、前記コイルが、上記中心軸線から隔てられ且つ中心軸線の周りに配置され、半径方向に段付きとした半径方向内径を有する、ソレノイドと、（６）上記ソレノイドを上記流体制御本体に取り付けるケーシング部材であって、前記ケーシング部材の一部分が上記コイルの段付き部分内に伸びて、その内部に磁束管を形成するケーシング部材と、（７）上記ボビン内で軸方向に可動であるアーマチャと、（８）前記アーマチャに隣接しており且つ上記ボビンと上記流体制御本体との間に介在された極片組立体と、（９）上記弁を開くように上記中心軸線に沿って且つ上記極片組立体を通って伸びて、また、テーパー付き端部を有する制御ロッドとを備える、電磁制御弁が提供される。

本発明の更なる適用分野は、以下に掲げた詳細な説明から明らかになるであろう。詳細な説明及び特定の実施例は、本発明の好ましい実施の形態を示す一方にて、単に説明のみを目的とするものであり、本発明の範囲を制限することを意図するものではないことを理解すべきである。

本発明は、詳細な説明及び添付図面からより完全に理解されよう。
好ましい実施の形態の以下の説明は、性質上、単に一例であり、本発明、その用途又は使用目的を何ら制限することを意図するものではない。

全体の図面、特に、図１から図８を参照すると、本発明の全体的な教示に従って、全体として参照番号１０で示したソレノイド制御弁すなわち電磁制御弁が提供される。前記電磁制御弁は、全体として参照番号１２で示した流体制御本体と、全体として参照番号１４で示したソレノイド部分とを有している。非限定的な一例として、流体制御本体１２は、変速機の弁箱の流体マニホルドハウジング内に受け入れ得るようにされることが好ましい。

流体制御本体１２は、中央キャビティイすなわち空洞１６を有することが好ましく、前記中央空洞１６は、流体供給通路１８と、流体制御通路２０とを有することが好ましい。これらの通路は、当前記技術分野にて容易に知られるように、マニホルド内の供給管か又は制御管かの何れかと連通していることが好ましい。送給（正方向送り：ｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄ）管２２は、流体制御本体１２と一体に成形されることが好ましい。送給管２２は、制御通路２０に接した外径部２４を有することが好ましく、また、側方向に伸びるポート２８を通じて供給通路１８と連通した内側ボア２６を有することが好ましい。送給管２２は、図６に最も良く示した少なくとも１つ以上の区分化した領域３０によって空洞１６内に支持つれることが好ましい。好ましくは、図６に示すように、送給管２２の各側部に３つの区分化した流路があるようにする。送給管２２は、弁の受け入れ領域３２を有することが好ましい。好ましくは、流体供給通路１８は半径方向に伸びる通路であり、流体制御通路２０は軸方向に伸びる通路である。

弁座形成部分３４は、金属材料で出来ており且つ送給管２２内に圧力嵌めされることが好ましい。弁座形成部分３４の外径部は、弁座受け入れ領域３２内に圧力嵌めされることが好ましい。この配置により、流体路は、区分化した領域３０を通って軸方向に流れるのを許容する一方、区分化した領域を形成するウェブは、弁座部材３４に加わる圧力荷重を吸収する。弁座部材３４の整合状態の適宜な深さを提供し得るように、制御本体には、整合棚状部３６が設けられることが好ましい。弁座４０と弁リテーナ部分３２との間に玉形弁３８が保持されることが好ましい。戻しばね３５が玉形弁３８を弁座４０に向けて偏倚させることが好ましい。弁座部材３４は、制御通路２０への通路４２を提供することが好ましい。弁４０は、供給通路１８から制御通路２０への供給流れを選択的に遮断するように作用可能であることが好ましい。

弁座部材３４は、極片組立体６４を形成する磁束座金６２内に圧力嵌めされることが好ましい。１つの好ましい実施の形態において、磁束座金６２は、押抜き加工部材であることが好ましく、また、弁座部材３４は、ねじ回転部材であることが好ましい。これらの片の組立体は、共に組立体のコストを削減する。

ソレノイド部分１４は、流体制御本体１２に固着されることが好ましい。流体制御本体１２と極片組立体６４との間には、Ｏリング４４が配置されることが好ましい。ソレノイド１４は、中心軸線Ａを有し、また非磁気ボビン部材４８の周りに巻かれたコイル４６を有することが好ましい。ボビン部材４８が、半径方向に段付きとされることが好ましく、また、半径方向外壁５２及び半径方向内壁５４を有する。単一片のケーシング部材５０は、環状部分５６を形成する半径方向へ伸びる磁束管を有することが好ましい。ケーシング５０は、圧着部分５８を介してソレノイド１４を制御本体１２に圧着状態で取り付けることも好ましい。壁５４内に嵌まり且つコイルの電流に応答して軸方向に可動であるアーマチャ６０が設けられることが好ましい。ボビン４８の下側部分と制御本体１２との間に極片組立体６４が固着されることが好ましい。極片組立体６４は、弁座部材３４をその内部に圧力嵌めすることを許容する中央オリフィス６４を有することが好ましい。

制御ロッド６６は、テーパー付き上端６７を有し且つ部材３４内で可動であることが好ましい。アーマチャ６０は、制御ロッド６６を移動させることが好ましい。テーパー付きピンが磁束の短絡を減少させ、これにより、強度を犠牲にせずに性能を向上させることが好ましい。

組立体支え（ａｓｓｅｍｂｌｙｓｔａｎｄｏｆｆ）６９が設けられることが好ましい。これらの支えは、軸方向に且つ半径方向に伸びるリブ部材であることが好ましい。これらのリブ部材がケーシング５０を本発明の最後の電磁制御弁内に正確に位置決めする作用を果たすことが好ましい。具体的には、制御弁１０を例えば、変速機の弁箱内で流体マニホルドハウジング内に固着するとき、クリップ部材（図示せず）が係合する保持溝７６が設けられることが好ましい。従来、クリップをスロット７６と整合させるため、流体制御本体１２をマニホルドハウジング内で適正に軸方向に位置決めすることは問題であった。これらのリブは、組み立てる間、クリップがスロット７６と係合するため正確な整合状態を保証する。１つの好ましい実施の形態は、１８０°分離した２つのリブ７６と、これらのリブ７６の間で９０°の位置に配置されたより幅の広いリブ７６ａとを有している。

コイル４６、ボビン４８及びコイル接点７０は、コネクタ７２を形成し得るようオーバーモールドされることが好ましい。このことは、アーマチャケージ組立体７２Ａの部分を有することが好ましい単一片組立体を形成し、前記アーマチャケージ組立体７２Ａの部分はケーシング５０を流体制御本体１２に固着したとき、アーマチャ６０及びその偏倚ばね７４を所要位置に保持することが好ましい。前記極片組立体６４は、好ましくは、押し抜き加工した磁束座金部材５６と、圧力嵌めした弁座部材３４とを備える。また、前記ボビン４８及び前記コイル部材４６は、好ましくは、コネクタ部材７２と一体の装置としてオーバーモールドすなわち覆い成形（ｏｖｅｒｍｏｌｄｅ）される。また、前記流体制御本体（１２）は、好ましくは、半径方向に伸びる上側張り出し部材６９と、前記流体制御本体から伸びる、軸方向に突き出す少なくとも１つの位置決めリブ７６，７６ａとを備える。

供給通路に２．８１、８．４４、１５．１１ｋｇ平方センチ（４０、１２０、２１５ポンド平方インチ）の流体圧力が加わった状態で作動するとき、本発明のソレノイドパルス幅変調の負荷サイクルの性能を示す、伝達機能の進展状態が図９から図１１に示してある。これら図面に示すように、性能特性は、本発明の設計にて最適化される。

本発明の説明は、性質上、単に一例であり、このため本発明の精神から逸脱しない変更例を本発明の範囲に含むことを意図するものである。かかる変更例は本発明の精神及び範囲から逸脱するものと見なすべきではない。

本発明の電磁制御弁の断面図である。本発明の制御弁箱の側面図である。本発明の制御弁箱の頂面図である。図２の線４−４に沿った断面図である。図２の線５−５に沿った断面図である。図２の線６−６に沿った断面図である。図２の線７−７に沿った断面図である。本発明の弁箱の一部切欠き断面図である。２．８１ｋｇｆ／ｃｍ^２（４０ｐｓｉ）にて作動するときにおける本発明の作動特性の性能曲線図である。８．４４ｋｇｆ／ｃｍ^２（１２０ｐｓｉ）にて作動するときにおける本発明の作動特性の性能曲線図である。１５．１１ｋｇｆ／ｃｍ^２（２１５ｐｓｉ）にて作動するときにおける本発明の作動特性の性能曲線図である。

符号の説明

１０電磁制御弁１２流体制御本体
１４ソレノイド１６中央空洞
１８流体供給通路２０流体制御通路
２２送給管２４外径部
２６内側ボア２８ポート
３０区分化した領域３２弁の受け入れ領域
３４弁座形成部分３６整合棚状部
３８玉形弁４０弁座
４２通路４４Ｏリング
４６コイル４８非磁気ボビン部材
５０単一片ケーシング部材５２半径方向外壁
５４半径方向内壁５６環状部分
５８圧着部分６０アーマチャ
６２磁束座金６４極片組立体
６６制御ロッド６７テーパー付き上端
６９組立て分離材７０コイル接点
７２コネクタ７２Ａアーマチャケージ組立体
７４偏倚ばね７６リブ
７６ａ幅の広いリブ

Claims

流体ハウジング内に受け入れ得るようにされた流体制御本体（１２）であって、中央空洞（１６）と、第一の端部の圧力供給通路（１８）と、半径方向に伸びる圧力制御通路（２０）とを有する流体制御本体（１２）と、
前記中央空洞（１６）内に配置された送給管（２２）であって、圧力制御通路（２０）と連通した外径部（２４）と、前記圧力供給通路（１８）に作用可能に接続された内側ボア（２６）とを有し、半径方向に且つ軸方向に伸びる壁を介して前記流体制御本体（１２）の前記中央空洞（１６）内に支持され、前記壁が、長手方向に伸びる複数の流動チャンバ（３０）に区分化され、弁受け入れチャンバ領域（３２）を有する送給管（２２）と、
金属材料で出来ており且つ前記流体制御本体（１２）内に圧力嵌めされる弁座部分（３４）であって、弁座（４０）と、前記弁座（４０）と前記圧力制御通路（２０）との間で連通する通路（４２）とを有する弁座部分（３４）と、
前記弁受け入れチャンバ領域（３２）内に保持され、前記圧力供給通路（１８）と前記圧力制御通路（２０）との間の連通を選択的に遮断するように作用可能である弁（３８）と、
信号に応答して前記弁（３８）を開くソレノイド（１４）とを備える、流体制御電磁弁（１０）。
前記ソレノイド（１４）が、中心軸線（Ａ―Ａ）を有し、ボビン（４８）の周りに巻かれたコイル（４６）を備え、前記コイル（４６）が、前記中心軸線（Ａ―Ａ）から隔てられ且つ前記中心軸線（Ａ―Ａ）の周りに配置され、また、半径方向に段付きとされた半径方向内径部（５２，５４）を備える、請求項１に記載の流体制御電磁弁。
前記ソレノイド（１４）を前記流体制御本体（１２）に取り付けるケーシング部材（５０）を更に備え、前記ケーシング部材（５０）の一部分が、磁束管（５６）を内部に画成し得るように前記コイル（４６）の段付き部分内に伸びるようにした、請求項２に記載の流体制御電磁弁。
前記ボビン（４８）内で軸方向に可動であるアーマチャ（６０）を更に備える、請求項３に記載の流体制御電磁弁。
前記アーマチャ（６０）に隣接しており且つ前記ボビン（４８）と前記流体制御本体（１２）との間に介在された極片組立体（６４）を更に備える、請求項４に記載の流体制御電磁弁。
前記弁（３８）を開き得るように前記中心軸線（Ａ―Ａ）に沿って且つ前記極片組立体（６４）を貫通して伸びる、テーパー付き端部（６７）を有する制御ロッド（６６）を更に備える、請求項５に記載の流体制御電磁弁。
流体供給通路（１８）が、半径方向に伸びる通路であり、前記流体制御通路（２０）が、軸方向に伸びるようにした、請求項１に記載の流体制御電磁弁。
前記極片組立体（６４）が、押し抜き加工した磁束座金部材（５６）と、圧力嵌めした弁座部材（３４）とを備える、請求項５に記載の流体制御電磁弁。
前記ボビン（４８）及び前記コイル部材（４６）が、コネクタ部材（７２）と一体の装置としてオーバーモールドされる、請求項２に記載の流体制御電磁弁。
前記流体制御本体（１２）が、半径方向に伸びる上側張り出し部材（６９）と、前記流体制御本体から伸びる、軸方向に突き出す少なくとも１つの位置決めリブ（７６，７６ａ）とを備える、請求項１に記載の流体制御電磁弁。