JP2006177491A

JP2006177491A - 電磁バルブ

Info

Publication number: JP2006177491A
Application number: JP2004373239A
Authority: JP
Inventors: Yoshitsugu Soeno; 喜嗣添野
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2006-07-06

Abstract

【課題】スプールおよび可動子の移動による中間室の体積変化により、中間室内に異物が侵入するのを防止して異物による可動子およびスプールのロックを防止することを目的とする。
【解決手段】中空室を構成する弁孔開口端室７２では、体積が減少すると、弁孔開口端室７２から押し出された作動油は、凹溝７３に流入し、弁孔開口端室７２から凹溝７３に流入した流量の作動油は外部に排出される。逆に、弁孔開口端室７２の体積が増加すると、凹溝７３から弁孔開口端室７２に作動油が流入し、凹溝７３から弁孔開口端室７２に流入した分の作動油は外部から凹溝７３に供給される。この結果、可動子１７およびスプール２０が移動して弁孔開口端室７２の体積が変化したとき、凹溝７３から弁孔開口端室７２に体積変化分の作動油が供給され、外部の作動油は凹溝７３に流入するだけで、直接弁孔開口端室７２に流入しないため、異物が弁孔開口端室７２することを防止して異物によるスプールのロックを防止できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、オートマチックトランスミッションの電磁油圧制御バルブのように油中で使用される電磁バルブに関するものである。

油中で使用される電磁バルブは、例えば特許文献１に記載されるものが知られている。この種の電磁バルブは、特許文献１の第１図に示されるように、ソレノイド（電磁コイル）４２により励磁される第１，第２ソレノイドハウジング（固定子）４０，４４がスプールハウジング（弁スリーブ）１０に固定され、このスプールハウジング１０がミッションハウジング（バルブボディ）Ｈに嵌合されている。第１，第２ソレノイドハウジング４０，４４に設けられた中空孔（軸孔）４９にプランジャ（可動子）４８が遊嵌されてリニアソレノイド部２が構成され、第１，第２ソレノイドハウジング４０，４４がソレノイド４２により励磁されるとプランジャ４８がばね力に抗して第１，第２ソレノイドハウジング４０，４４に吸引されて軸線方向に移動される。出力油圧を制御するスプール弁１においては、スプールハウジング１０に穿設された滑動孔（弁孔）１１に弁スプール１２が摺動可能に嵌合され、プランジャ４８に当接されている。プランジャ４８により弁スプール１２が圧縮コイルばね３９のばね力に抗して軸線方向に移動されると、弁スプール１２に設けられた第１〜第４ランド部２８，３０，３２，３４がスプールハウジング１０に設けられた第１〜第４環状溝１５〜１８の開度を制御して出力油圧を制御する。そして、中空孔４９開口端部と滑動孔１１の開口端部とが連通する大径穴部（中間室）１４内の体積が、プランジャ４８と弁スプール１２の移動により変化するのを許容するために、大径穴部１４を外部に連通する第１ドレン通路２０が外部に開口されている。
実開平３−１１７１７８号公報（第３頁から第５頁、第１図）

しかしながら、上記特許文献１では、大径穴部１４に開口する第１ドレン通路２０が外部に直接開口しているので、プランジャ４８と弁スプール１２が移動するごとに大径穴部１４の油の一部が切粉等の異物を含んだ外部の油と入れ替わる。このため、大径穴部１４内に異物が侵入してプランジャ４８と中空孔４９の間、滑動孔１１と弁スプール１２の間に付着し、プランジャ４８および弁スプール１２にロックが発生する問題があった。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、異物が中間室内に侵入するのを防止して異物による可動子およびスプールのロックを防止することを目的とする。

上記の課題を解決するための請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、電磁コイルにより励磁される固定子を弁スリーブに固定し、固定子が電磁コイルにより励磁されるとスプリング力に抗して吸引されて移動される可動子を固定子に設けられた軸孔に移動可能に遊嵌し、スプールを弁スリーブに設けられた弁孔に摺動可能に嵌合し、スプールの端面に突設されたバルブ軸を弁孔から軸孔内に延在して可動子に当接し、軸孔と弁孔との間に中間室を形成し、弁スリーブをバルブボディに嵌着し、可動子によるスプールの軸線方向移動によりスプールに設けられた各ランドが弁孔に設けられバルブボディに形成された連通路に連通する各ポートの開度を制御する電磁バルブにおいて、可動子とスプールの移動による中間室内の体積の変化を吸収可能な体積を有する凹溝をバルブボディと弁スリーブの間に弁スリーブを円周方向に包囲して刻設し、凹溝の一端が中間室に開口する通路と連通し、他端が外部に開口する通路と連通したことである。

請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、凹溝を、弁スリーブを円周方向に略一周する長さに刻設したことである。

請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１または２において、凹溝を弁スリーブの外周に刻設し、弁スリーブをバルブボディに水平に嵌着し、外部に開口する通路を水平より下方側に開口したことである。

請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１乃至３のいずれか１項において、内周がバルブ軸に固定され外周が中間室の内周面に固定されたダイヤフラムによって中間室を可動子収納室と弁孔開口端室とに仕切り、弁孔開口端室に開口する通路と凹溝の一端を連通したことである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、固定子が電磁コイルにより励磁されると軸孔に遊嵌された可動子が吸引されてスプリング力に抗して移動される。弁孔に摺動可能に嵌合され可動子にバルブ軸で当接されたスプールが、可動子の移動により軸線方向移動されると、スプールに設けられた各ランドが弁孔に設けられた各ポートの開度を制御する。このとき、可動子およびスプールの移動によって軸孔と弁孔との間に形成された中間室の体積が増減する。中間室の体積が減少すると、中間室から押し出された作動油は、可動子とスプールの移動による中間室内の体積の変化を吸収可能な体積を有する凹溝が中間室に連通されているので、この凹溝に流入する。中間室から凹溝に流入した量の作動油は凹溝から外部に排出される。逆に、中間室の体積が増加すると、凹溝から中間室に作動油が流入し、凹溝から中間室に流入した量の作動油は外部から凹溝に供給される。このように、可動子およびスプールが移動して中間室の体積が変化したとき、中間室に体積変化分の作動油が凹溝から供給され、外部の作動油は直接中間室に流入しないため、異物が中間室内に侵入することを防止して異物による可動子およびスプールのロックを防止できる。

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、凹溝を弁スリーブの円周方向に略一周に渡る長さに刻設することにより、中間室内の体積の変化を吸収可能な体積を得ることができるので、中間室に異物が流入せず、異物による可動子およびスプールのロックを防止できる。

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、凹溝と連通する外部に開口した通路が水平より下方側に開口していることから、外部にて浮遊する異物が沈殿する際に、前記外部に開口した通路に異物が落下してくることがなく、凹溝内に異物が侵入することを防止できる。

上記のように構成した請求項４に係る発明においては、ダイヤフラムにより中間室を弁孔開口端室と可動子収納室に区画したことにより、電磁コイルの磁力によって異物を吸着しやすい可動子および固定子に隣接する可動子収納室に異物が

侵入することを防止できるので、万一、凹溝から弁孔開口端室に異物が流入したとしても、異物が可動子に達して吸引部に付着し、可動子が異物によりロックし、或いは電磁バルブが作動不良を起すことを防止できる。

以下、請求項１の発明に係る第１の実施の形態の電磁バルブ１０を図１乃至図４に基づいて説明する。電磁バルブ１０は、主として、ソレノイド部１１と、ソレノイド部１１に結合されたスプール部１２とによって構成されている。ソレノイド部１１は、主に図３に示すように、ヨーク１３、コア１４、コイル体１５、カバー１６および、可動子１７等を備えている。スプール部１２は、弁スリーブ１９およびスプール２０等を備えている。

カバー１６は、磁性材より形成され、有底円筒状をなしている。カバー１６の底部側には貫通穴１３ａが穿設された磁性体からなる筒状のヨーク１３が収納され、カバー１６の開口部側には磁性体からなるコア１４が収納されている。コア１４は、貫通穴１４ａが形成された円筒部１４ｂおよび、円筒部１４ｂのカバー１６開口端側に形成されたフランジ部１４ｃから構成されている。ヨーク１３およびコア１４は、貫通穴１３ａ、１４ａの中心を軸線Ｏに一致させ、所定間隔離間して直列に配置されている。貫通穴１３ａ、１４ａより構成される軸孔２１には可動子１７が摺動可能に嵌合されている。

ヨーク１３およびコア１４の円筒部１４ｂの外周面とカバー１６の内周面の間に形成される環状空間には、電磁コイル１８を樹脂部１８ａで被覆したコイル体１５が配置されている。コイル体１５には、カバー１６に形成された切り欠き部１６ａからコネクタ２２が突設されている。コネクタ２２は、図略のコントローラ（ECU）と電磁コイル１８をターミナルピン２３を介して接続している。電磁コイル１８はコントローラからの励磁信号によって励磁され、電磁コイル１８を包囲するコア１４、ヨーク１３、可動子１７およびカバー１６に磁気回路を形成する。

可動子１７の外周には、軸線Ｏと平行に複数の連通溝２４が形成され、可動子１７の両端を連通している。可動子１７の後端面とカバー１６の底面の間には後端室２５が形成され、この後端室２５はカバー１６とコイル体１５の間に形成された連通路２６から切り欠き部１６ａを介して外部に連通し、後述する可動子収納室と後端室２５の間において、可動子１７の移動時における作動油の移動を連通溝２４で行うとともに、可動子収納室７１と後端室２５の間の体積変化分の容量の作動油を連通路２６を介して外部との間で吸収する。

一方、スプール弁部１２を構成する弁スリーブ１９は、図略の電子制御式自動変速装置のオイルパン内に収納されたバルブボディ２７の水平方向に穿設された嵌合穴２９に嵌合されている。これにより、電磁バルブ１０を電子制御式自動変速装置に取付けた状態で、弁スリーブ１９の軸線Ｏが水平方向に延びることとなる。弁スリーブ１９は、主に図４に示すように、ソレノイド部１１側外周に形成された切り欠き溝３０に嵌合する板材３１とバルブボディ２７に２本のボルト３２が螺合されることによって固定されている。これにより、バルブボディ２７に対する弁スリーブ１９の軸線Ｏ方向の突出量が決定され、バルブボディ２７の端面とソレノイド部１１との間は所定距離離間され空間Ａが形成される。また、板材３１とバルブボディ２７とをボルト３２によって固定することにより、嵌合穴２９と弁スリーブ１９の位相も固定されている。

弁スリーブ１９のソレノイド部１１側端部にはフランジ部１９ａが形成され、コア１４のフランジ部１４ｃの外端面と弁スリーブ１９のフランジ部１９ａの後端面とを接合させた状態で、カバー１６の開口端部が弁スリーブ１９のフランジ部１９ａにカシメにより結合される。これにより、コア１４と弁スリーブ１９、延いてはソレノイド部１１とスプール部１２とが結合される。

前記弁スリーブ１９には、径の異なる第１弁孔４１と第２弁孔４２とを備えた弁孔４０が穿設され、コア１４の貫通穴１４ａと軸線Ｏと同軸上に設けられている。第１弁孔４１と第２弁孔４２は、弁孔４０のソレノイド部１１側の開口端から第２弁孔４２、第１弁孔４１の順番に配置され、これら第１弁孔４１と第２弁孔４２を備えた弁孔４０には、摺動可能にスプール２０が嵌合されている。スプール２０には、第２弁孔４２より大径の第１弁孔４１に嵌合する第１および第２ランド部４３，４４と、第２弁孔４２に嵌合する第３ランド部４５が設けられている。第２ランド部４４と第３ランド部４５は隣接して設けられ、その間に段差部４６が形成されている。弁孔４０には、第１弁孔４１と第２弁孔４２との境界に段差部４６と対応して環状溝４７が刻設され、環状溝４７にはフィードバックポート４８が開口されている。第１および第２ランド部４３，４４は軸線方向に所定距離へだてて形成され、第１および第２ランド部４３，４４の間には小径部４９が設けられている。第１弁孔４１には小径部４９に対応して環状溝５０が刻設され、環状溝５０に制御圧を出力する出力ポート５１が開口されている。出力ポート５１はバルブボディ２７に形成された出力通路６２に連通している。出力ポート５１は、出力通路６２を介して図略のクラッチ室に連通されるとともに、弁スリーブ１９の外周面に刻設されたフィードバック溝６３を介してフィードバックポート４８に連通されている。第１弁孔４１には、第１および第２ランド部４３，４４に対応して環状溝５２，５３が刻設され、環状溝５２，５３にはドレンポート５４および供給ポート５５が開口されている。ドレンポート５４は、バルブボディ２７に形成された図略のドレンタンクに連通するドレン通路６４に連通され、供給ポート５５は作動油が供給される供給通路６５に連通されている。

弁孔４０には、ばね室５６が第１弁孔４１に続いて設けられている。ばね室５６の開口端に螺合されたプラグ５７とスプール２０の端面との間には、スプリング５８が介在されている。スプール２０はスプリング５８のばね力により可動子１７に向かって付勢され、スプール２０の第３ランド部４５の端面から突出形成されたバルブ軸２０ａが可動子１７に当接し、可動子１７とともに移動される。

コア１４の貫通穴１４ａに摺動可能に嵌合された可動子１７の前端面とスプール２０の第３ランド部４５との間、バルブ軸２０ａの周囲には、コア１４の貫通穴１４ａおよび弁孔４０を含めて中間室５９が形成されている。中間室５９には貫通穴１４ａと弁孔４０を仕切るダイヤフラム７０が配置されている。ダイヤフラム７０は薄肉の環状に形成され、外周端縁をコア１４のフランジ１４ｃと弁スリーブ１９のフランジ１９ａの間に挟持され、内周端縁をスプール２０のバルブ軸２０ａに形成された環状係止溝に嵌着されている。ダイヤフラム７０は中間室５９を貫通穴１４ａ側と弁孔４０側に仕切り、可動子１７の前端面とダイヤフラム７０との間に可動子収納室７１を区画し、スプール２０の後端面とダイヤフラム７０との間に弁孔開口端室７２を区画する。

弁スリーブ２０の外周面には、フィードバックポート４８とフランジ部１９ａの間で凹溝７３が刻設されている。この凹溝７３は、図２に示すように弁スリーブ１９の軸線Ｏを含む水平面内の水平線Ｈを始点Ｓとして弁スリーブ１９の周囲を略一周、（本実施の形態では約２７０度）周回するように形成され、弁スリーブ１９が弁孔４０内で移動するときの弁孔開口端室７２の体積変化の容量より大きな容量（好ましくは、弁孔開口端室７２の体積変化の容量の2倍以上の容量）の作動油を貯溜させることが可能な体積を有するよう、長さ、幅および深さが形成されている。なお、本実施形態のように、弁スリーブ１９の周囲を略一周に渡って包囲するように形成すれば、凹溝７３の幅を広くすることなく、また凹溝７３の深さを深くすることなく弁孔開口端室７２の体積変化の容量より大きな容量の体積を得ることができ、弁スリーブ１９に必要な体積を有する凹溝７３を効率よく刻設することができる。

凹溝７３の始点S側の一端には、弁スリーブ１９の外周に軸線Ｏ方向に刻設され、バルブボディ２７の端面とソレノイド部１１との間の外部空間Aに開口する通路７４（外部に開口する通路）が連通されている。また、凹溝７３の他端には、中間室５９を構成する弁孔開口端室７２に開口する通路７５（中間室に開口する通路）と連通されている。

以上のような構成で、電磁バルブ１０の作動について説明する。電磁コイル１８に所望の出力圧力に対応する電流が供給されると、ヨーク１３、コア１４およびカバー１６で構成される固定子が励磁され、可動子１７がスプリング５８のばね力に抗してコア１４側に吸引される。可動子１７が吸引されるとバルブ軸２０ａを介してスプール２０が移動され、供給ポート５５、出力ポート５１、およびドレンポート５４の開度がスプール２０の第１，第２ランド４３，４４により制御され、出力ポート５１からの作動油がフィードバックポート４８にフィードバックされて段差４６に作用する。作用する力がバランスした位置に停止して出力ポート３０から所望の油圧の作動油を出力する。

可動子１７、スプール２０およびバルブ軸２０ａが移動すると、これら可動子１７、スプール２０およびバルブ軸２０ａの体積の違いにより、弁孔開口端室７２および可動子収納室７１の体積が変化する。このとき、可動子収納室７１は、後端室２５の間において、可動子１７の移動による作動油の移動を連通溝２４で行うとともに、可動子収納室７１と後端室２５の間の体積変化分の容量の作動油油を連通路２６を介して外部との間で給排する。

弁孔開口端室７２では、体積が減少すると、弁孔開口端室７２から押し出された作動油は、凹溝７３に流入し、弁孔開口端室７２から凹溝７３に流入した流量の作動油は外部に排出される。逆に、弁孔開口端室７２の体積が増加すると、凹溝７３から弁孔開口端室７２に作動油が流入し、凹溝７３から弁孔開口端室７２に流入した分の作動油は外部から凹溝７３に供給される。このように、可動子１７およびスプール２０が移動して弁孔開口端室７２の体積が変化したとき、凹溝７３から弁孔開口端室７２に体積変化分の作動油が供給され、外部の作動油は凹溝７３に流入するだけで、直接弁孔開口端室７２に流入しないため、異物が弁孔開口端室７２内に侵入することを防止して異物によるスプールのロックを防止できる。

また、本実施の形態のように、バルブボディ２７に嵌合穴２９を水平に形成し、この嵌合穴２９に弁スリーブ２０を嵌着するようにした場合、凹溝７３と連通する外部に開口した通路７４が水平つまり横向きに開口していることから、外部にて浮遊する異物が沈殿する際に、前記外部に開口した通路７４に異物が落下してくることがなく、凹溝７３内に異物が侵入することを防止できる。なお、この通路７４は、水平より下方側、つまり水平線Ｈよりバルブボディ２７の下方側に形成してもよい。また、通路７４の開口方向自体を外部へ下方向に向かって穿設するようにしてもよい。

さらに、本実施の形態では、可動子１７と貫通穴１４ａの間の寸法公差が小さい場合や電磁コイル１８の励磁の影響によって異物を吸着しやすいことを考え、中間室５９をダイヤフラム７０によって弁孔開口端室７２および可動子収納室７１に区画するようにし、万一、中間室５９に異物が混入したとしても可動子１７と貫通穴１４ａの間に異物が噛み込まないようにしてある。しかしながら、可動子１７と貫通穴１４ａの間の寸法公差の大きさによっては、ダイヤフラム７０は必ずしも設ける必要はなく、中間室５９を弁孔開口端室７２および可動子収納室７１に区画しなくてもよい。

また、凹溝７３および通路７４は、スリーブ１９の外周面でなく、嵌合穴２９の内周面に刻設するようにしてもよい。

第１の実施の形態に係る電磁バルブの断面図である。図１のＩ−Ｉ線での断面図である。図２のＩＩ−ＩＩ線での断面図である。バルブボディとスリーブとの固定状態を示す図面である。

符号の説明

１０…電磁バルブ、１１…ソレノイド部、１２…スプール弁部、１３…ヨーク、１４…コア、１７…可動子、１８…電磁コイル、１９…弁スリーブ、２０…スプール、２０ａ…バルブ軸、２１…軸孔、２７…バルブボディ、２９…嵌合穴、４０…弁孔、４１…第１弁孔、４２…第２弁孔、４３〜４５…第１乃至第３ランド部、４６…段差部、４７，５０，５２，５３…環状溝、４８，５１，５４，５５…ポート、４９…小径部、５８…スプリング、５９…中間室、６２…出力通路、６３…フィードバック通路、６４…ドレン通路、６５…供給通路、７０…ダイヤフラム、７１…可動子収納室、７２…弁孔開口端室、７３…凹溝、７４…通路（外部に開口する通路）、７５…通路（中間室に開口する通路、弁孔開口端室に開口する通路）、Ａ…空間。

Claims

電磁コイルにより励磁される固定子を弁スリーブに固定し、該固定子が電磁コイルにより励磁されるとスプリング力に抗して吸引されて移動される可動子を前記固定子に設けられた軸孔に移動可能に遊嵌し、スプールを前記弁スリーブに設けられた弁孔に摺動可能に嵌合し、前記スプールの端面に突設されたバルブ軸を前記弁孔から前記軸孔内に延在して前記可動子に当接し、前記軸孔と前記弁孔との間に中間室を形成し、前記弁スリーブをバルブボディに嵌着し、前記可動子による前記スプールの軸線方向移動により前記スプールに設けられた各ランドが前記弁孔に設けられ前記バルブボディに形成された連通路に連通する各ポートの開度を制御する電磁バルブにおいて、
前記可動子とスプールの移動による前記中間室内の体積の変化を吸収可能な体積を有する凹溝を前記バルブボディと前記弁スリーブの間に該弁スリーブを円周方向に包囲して刻設し、前記凹溝の一端が前記中間室に開口する通路と連通し、他端が外部に開口する通路と連通したことを特徴とする電磁バルブ。
請求項１において、前記凹溝を、前記弁スリーブを円周方向に略一周する長さに刻設したことを特徴とする電磁バルブ。
請求項１または２において、前記凹溝を前記弁スリーブの外周に刻設し、前記弁スリーブを前記バルブボディに水平に嵌着し、前記外部に開口する通路を水平または水平より下方側に開口したことを特徴とする電磁バルブ。
請求項１乃至３のいずれか１項において、内周が前記バルブ軸に固定され外周が前記中間室の内周面に固定されたダイヤフラムによって該中間室を可動子収納室と弁孔開口端室とに仕切り、前記弁孔開口端室に開口する通路と前記凹溝の一端を連通したことを特徴とする電磁バルブ。