JP2007198415A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁弁１において、油圧の高低に係わらずスプール２の変位に対する応答性および安定性を両立させることにある。
【解決手段】電磁弁１によれば、ダンパ室１８からの作動油の流出入は、スリーブ３を貫通する絞り１９を介して行われ、絞り１９は、油圧が高いほど、有効流路面積が小さくなるように設けられている。これにより、油圧が高いほど絞り通過流量が小さくなる。このため、スプール２の安定性が低下する油圧高圧時には、絞り通過流量が小さくなってスプール２の安定性の低下を補い、逆に、スプール２の応答性が低下する油圧低圧時には、絞り通過流量が大きくなってスプール２の応答性の低下を補う。この結果、油圧の高低に係わらずスプール２の変位に対する応答性および安定性を両立させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁アクチュエータにより駆動力を得るとともに、この駆動力によりスプールを変位させ流体の流れを制御する電磁弁に関する。

〔従来の技術〕
従来から、自動変速機における油圧回路の切替や、バルブ可変タイミング装置における油圧の供給等に電磁弁が用いられている。

この電磁弁は、電磁アクチュエータから駆動力を伝達され軸方向一方側に変位するスプールと、スプールを軸方向に摺動自在に収容するスリーブとを備え、作動油等の流体の流れを制御する。また、スリーブの一方側の内部空間は、スプールにより封鎖され、スプールの変位に伴い作動油が流出入するダンパ室をなす（例えば、特許文献１参照）。そして、このダンパ室からの作動油の流出入は、スリーブを貫通する絞りを介して行われる。

〔従来技術の不具合〕
ところで、この絞りは、スプールの変位に対する応答性および安定性を決めるチューニング要素となっている。つまり、絞りの設置位置、絞り径などにより、スプールの応答性および安定性が決まる。そして、応答性の向上を優先して安定性を低下させると、油圧が高圧の場合に油圧の脈動が大きくなり油振が発生する虞がある。逆に、安定性の向上を優先して応答性を低下させると、油圧が低圧の場合に応答性の低下が顕著になり、応答遅れが大きくなってしまう。さらに、極低温では作動油の流動性が低下するため、応答性の低下が顕著になる。
特開２０００−２２０７６２号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、電磁弁において、流体圧の高低に係わらずスプールの変位に対する応答性および安定性を両立させることにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の電磁弁は、電磁アクチュエータにより駆動力を得て作動し、流体の流れを制御するものであり、電磁アクチュエータから駆動力を伝達され軸方向一方側に変位するとともに、流体圧に応じて変位量を可変するスプールと、スプールを軸方向に摺動自在に収容するスリーブとを備える。また、スリーブの一方側の内部空間は、スプールにより封鎖され、スプールの変位に伴い流体が流出入するダンパ室をなす。そして、ダンパ室からの流体の流出入は、スリーブを貫通する絞りを介して行われ、絞りは、絞りを介する流体の流出入における有効流路面積を、スプールの変位量に応じて可変できるように設けられている。

この手段によれば、有効流路面積がスプールの変位量に応じて可変され、さらにスプールの変位量が流体圧に応じて可変されるので、有効流路面積が流体圧に応じて可変される。すなわち、絞りは、絞りを通過する流体の流量（絞り通過流量）が流体圧に応じて可変されるように設けられている。例えば、絞りは、流体圧が高いほど絞り通過流量が小さくなるように設けられている。

ここで、スプールの変位に対する応答性（スプール応答性）は、絞り通過流量が大きいほど向上し、絞り通過流量が小さいほど低下する。一方、スプールの変位に対する安定性（スプール安定性）は、絞り通過流量が小さいほど向上し、絞り通過流量が大きいほど低下する。

これに対し、上記のように絞りが設けられていれば、流体圧が高いほど絞り通過流量が小さくなってスプール安定性が向上し、逆に流体圧が低いほど絞り通過流量が大きくなってスプール応答性が向上する。つまり、流体圧高圧時には、絞り通過流量が小さくなってスプール安定性の低下を補い、逆に、流体圧低圧時には、絞り通過流量が大きくなってスプール応答性の低下を補う。この結果、流体圧の高低に係わらずスプール応答性およびスプール安定性を両立させることができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の電磁弁によれば、絞りの内部開口部の周縁およびスプールの外周の少なくとも一方を加工することで、有効流路面積とスプールの変位量との相関を可変する。
これにより、有効流路面積とスプールの変位量との相関を、簡便に変更することができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の電磁弁によれば、流体は、油圧を得るための作動油であり、油圧に応じて、スプールの変位量が可変される。
この手段は、電磁弁の一適用例を示すものである。

最良の形態１の電磁弁は、電磁アクチュエータにより駆動力を得て作動し、流体の流れを制御するものであり、電磁アクチュエータから駆動力を伝達され軸方向一方側に変位するとともに、流体圧に応じて変位量を可変するスプールと、スプールを軸方向に摺動自在に収容するスリーブとを備える。また、スリーブの一方側の内部空間は、スプールにより封鎖され、スプールの変位に伴い流体が流出入するダンパ室をなす。そして、ダンパ室からの流体の流出入は、スリーブを貫通する絞りを介して行われ、絞りは、絞りを介する流体の流出入における有効流路面積を、スプールの変位量に応じて可変できるように設けられている。
さらに、この電磁弁によれば、流体は、油圧を得るための作動油であり、油圧に応じて、スプールの変位量が可変される。

〔実施例１の構成〕
実施例１の電磁弁１の構成を、図１ないし図３を用いて説明する。
電磁弁１は、電磁アクチュエータ（図示せず）により駆動力を得て作動し、流体の流れを制御するものであり、例えば、自動変速機における油圧回路の切替や、バルブ可変タイミング装置における油圧の供給等に用いられる。つまり、この電磁弁１は、油圧を得るための作動油の流れを制御する。

電磁弁１は、軸方向に変位して作動油の流れを制御するスプール２と、スプール２を軸方向に摺動自在に収容するスリーブ３と、スプール２を軸方向他方側に付勢する復元バネ４とを備える。

スプール２は、軸方向一方側から順に、スリーブ３の内周面に摺接する大径部６、７、８を有する。また、スプール２は、電磁アクチュエータに駆動力が発生すると、この駆動力により軸方向一方側に付勢される。そして、スプール２は、この駆動力、および復元バネ４による付勢力等が均衡する位置まで変位する。

スリーブ３は、インポート１０、アウトポート１１、フィードバックポート１２、ドレインポート１３等の各種のポートを有する。
インポート１０は、作動油の流入側外部流路に通じてスリーブ３内への作動油の流入口をなし、大径部７により開閉される。ここで、大径部７は、大径部８とともにスリーブ３内で作動油が流動する内部流動室１５を形成し、軸方向に変位して内部流動室１５とインポート１０との連通度を調節する。

アウトポート１１は、作動油の流出側外部流路に通じてスリーブ３内からの作動油の流出口をなし、内部流動室１５に対して、常時、開口する。
これにより、流入側外部流路の作動油は、連通度が調節された流路を経由して内部流動室１５に流入することで、油圧が所定の目標値に制御される。そして、油圧制御された作動油が、内部流動室１５から流出側外部流路に供給される。

なお、油圧の目標値が高いほど、内部流動室１５とインポート１０との連通度は大きくする必要がある。よって、油圧の目標値が高いほど、電磁アクチュエータが発生する駆動力が強くなり、スプール２の軸方向一方側への変位量が大きくなる。つまり、スプール２の変位量は、油圧に応じて可変される。

フィードバックポート１２は、流出側外部流路に供給された作動油の一部をフィードバック室１６に供給するための流入口をなす。ここで、フィードバック室１６は、大径部６と大径部７とにより形成され、スプール２の変位量を補正するため、油圧制御された作動油が導かれる空間である。そして、フィードバック室１６の作動油は、大径部６と大径部７との軸方向に垂直な断面積の差に基づき、油圧による付勢力を大径部７に対し軸方向他方側に及ぼし、スプール２の変位量を補正している。

ドレインポート１３は、内部流動室１５の作動油を排出するための流出口をなす。ドレインポート１３は、インポート１０が閉鎖され流入側外部流路から内部流動室１５への油圧の供給がなくなると、大径部８により開放される。つまり、電磁アクチュエータにおいて駆動力の発生が停止すると、大径部７が、軸方向他方側に変位してインポート１０を閉鎖するとともに、大径部８が、軸方向他方側に変位してドレインポート１３を開放する。これにより、内部流動室１５の作動油は、ドレインポート１３を介して排出される。

〔実施例１の特徴〕
実施例１の電磁弁１によれば、スリーブ３の一方側の内部空間は、大径部６により封鎖され、スプール２の変位に伴い作動油が流出入するダンパ室１８をなす。そして、ダンパ室１８からの作動油の流出入は、スリーブ３を貫通する絞り１９を介して行われる。ここで、絞り１９は、絞り１９を介する作動油の流出入における有効流路面積（以下、単に有効流路面積と呼ぶ）を、スプール２の変位量に応じて実質的に可変できるように設けられている。

すなわち、絞り１９の内部開口部２１と大径部６の外周面との距離が、内部開口部２１の径よりも十分に小さくなるように、絞り１９および内部開口部２１近傍の内周面を加工する。これにより、大径部６が、スプール２の変位量に応じて、絞り１９を開閉して絞り１９の開口面積を可変する。この結果、有効流路面積は絞り１９の開口面積に略一致する。すなわち、有効流路面積は、スプール２の変位量に応じて実質的に可変される。

ここで、油圧の目標値が高いほどスプール２の変位量が大きくなるので、油圧が高いほど、内部開口部２１に対する大径部６による閉鎖量が大きくなり、有効流路面積が小さくなる。つまり、油圧が高いほど、有効流路面積が小さくなり、絞り１９を通過する作動油の流量（絞り通過流量）が小さくなる。

なお、本実施例では、図１に示すように、絞り１９は、電磁アクチュエータが駆動力を発生していない時でも、内部開口部２１が部分的に閉鎖されるような位置に設けられているが、このような形態に限定されない。例えば、絞り１９の設置位置を軸方向一方側にずらし、大径部７がインポート１０を内部流動室１５に対して開放する時に、大径部６が絞り内部開口部２１の閉鎖を開始するようにしてもよい。また、絞り１９の設置位置をさらに軸方向一方側にずらし、大径部７がインポート１０を内部流動室１５に対して開放する時よりも後に、大径部６が内部開口部２１の閉鎖を開始するようにしてもよい。

さらに、絞り１９を設ける位置は、電磁アクチュエータが発生する駆動力が最大の時の、絞り１９の開口面積を考慮して決めてもよい（図３参照）。また、有効流路面積とスプール２の変位量との相関は、内部開口部２１の周縁および大径部６の外周の少なくとも一方を加工することで、種々に可変することができる。

〔実施例１の効果〕
実施例１の電磁弁１によれば、スリーブ３の一方側の内部空間は、スプール２の変位に伴い作動油が流出入するダンパ室１８をなす。そして、ダンパ室１８からの作動油の流出入は、スリーブ３を貫通する絞り１９を介して行われ、絞り１９は、油圧が高いほど、有効流路面積が小さくなるように設けられている。
これにより、油圧が高いほど絞り通過流量が小さくなる。

ここで、スプール２の変位に対する応答性（スプール応答性）は、絞り通過流量が大きいほど向上し、絞り通過流量が小さいほど低下する。一方、スプール２の変位に対する安定性（スプール安定性）は、絞り通過流量が小さいほど向上し、絞り通過流量が大きいほど低下する。

このため、上記のように絞り１９が設けられていれば、油圧が高いほど絞り通過流量が小さくなってスプール安定性が向上し、逆に油圧が低いほど絞り通過流量が大きくなってスプール応答性が向上する。つまり、スプール安定性が低下する油圧高圧時には、絞り通過流量が小さくなってスプール安定性の低下を補い、逆に、スプール応答性が低下する油圧低圧時には、絞り通過流量が大きくなってスプール応答性の低下を補う。この結果、油圧の高低に係わらずスプール応答性およびスプール安定性を両立させることができる。

（ａ）はインポート全閉時の電磁弁を示す断面図であり、（ｂ）はインポート全閉時の電磁弁の要部を示す要部断面図である。 （ａ）はインポート半開時の電磁弁を示す断面図であり、（ｂ）はインポート半開時の電磁弁の要部を示す要部断面図である。 （ａ）はインポート全開時の電磁弁を示す断面図であり、（ｂ）はインポート全開時の電磁弁の要部を示す要部断面図である。

符号の説明

１ 電磁弁
２ スプール
３ スリーブ
１８ ダンパ室
１９ 絞り
２１ 内部開口部

Claims (3)

1. 電磁アクチュエータにより駆動力を得て作動し、流体の流れを制御する電磁弁において、
   前記電磁アクチュエータから駆動力を伝達され軸方向一方側に変位するとともに、流体圧に応じて変位量を可変するスプールと、このスプールを軸方向に摺動自在に収容するスリーブとを備え、
   このスリーブの一方側の内部空間は、前記スプールにより封鎖され、前記スプールの変位に伴い流体が流出入するダンパ室をなし、
   このダンパ室からの流体の流出入は、前記スリーブを貫通する絞りを介して行われ、
   前記絞りは、前記絞りを介する流体の流出入における有効流路面積を、前記スプールの変位量に応じて可変できるように設けられていることを特徴とする電磁弁。
2. 請求項１に記載の電磁弁において、
   前記絞りの内部開口部の周縁および前記スプールの外周の少なくとも一方を加工することで、前記有効流路面積と前記スプールの変位量との相関を可変することを特徴とする電磁弁。
3. 請求項１または請求項２に記載の電磁弁において、
   流体は、油圧を得るための作動油であり、
   油圧に応じて、前記スプールの変位量が可変されることを特徴とする電磁弁。

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