JP2011099486A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】径方向の溝８５を設けて、外側クリアランス８２が液密的な密閉空間とはならず、非磁性プレートの内周との連通空間となり、外側クリアランス８２に作動油（潤滑油）が流れ込み、プランジャがコアステータから離脱する際に、プランジャの作動遅延が防止する。
【解決手段】 コアステータ５とプランジャ６との間には、非磁性の金属で形成された円環板状の非磁性体プレート８が介装されている。非磁性体プレート８は、外周面８１がシリンダ部５３の内周面から所定の外側クリアランス８２を有する寸法に設定され、内周面８３は所定の内側クリアランス８４を有してシャフト７の一端部外周に遊嵌している。非磁性体プレート８には、等間隔に４つの径方向の溝８５が形成されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、内燃機関に装着される自動変速機の油圧制御などの用途に使用されるプランジャ式の電磁弁に関する。

プランジャ式の電磁弁は、ポートを有する筒状バルブハウジングと、このバルブハウジング内に摺動自在に挿入されて、前記ポートの開度を調整するスプールと、バルブハウジングの一端側に連結され前記スプールを駆動する電磁ソレノイドとを有する（特許文献１参照）。電磁ソレノイド内には、電磁コイル内に筒状のコアステータ（固定鉄心）と、電磁コイルへの通電により付勢され変位するプランジャ（可動鉄心）とが収容されている。プランジャは、コアステータ内に配されたシャフト（またはスプール軸の延長部）を介してスプールを押圧する。コアステータとプランジャとの間には、プランジャが吸引されたときにコアステータに当接して磁気ショートが生じることを防止するため、非磁性体プレートが介装されている。

図４に示す従来のプランジャ式の電磁弁１０では、電磁ソレノイド４内のコアステータ５の一端側に、同軸的にプランジャ６を列設している。この構造のものでは、脱落を防止するため円環板状の非磁性プレート８をコアステータ５またはシャフト７に固定する必要があった（この従来例では、コアステータ５の凹所５０に非磁性プレート８の外周を嵌め込んでいる。）。この固定を確実に行うため非磁性プレート８は、圧入代の精密な寸法管理が必要であり、かつ圧入に手間がかかるなど、いずれも製造および組み付けコストが増大する問題であった。

これに対し、図１に示す比較例としてのプランジャ式の電磁弁１は、電磁ソレノイド４内に、他端側（図示左側）が径小の内孔５２、一端側が径大のシリンダ部５３となっている筒状のコアステータ５が固定されている。内孔５２内にはシャフト７が軸方向への往復動自在に保持され、シリンダ部５３内にはシャフト７に当接して連動するプランジャ６が摺動可能に挿入されている。内孔５２とシリンダ部５３との間は、軸に直行する環状平面の奥壁５４が形成されている。この奥壁５４とプランジャ６の他端側の端面６１との間には、円環板状の非磁性プレート８が、固定されずに介装されている。すなわち、この構成では、プランジャ６がコアステータ５のシリンダ部５３内に保持され直接摺動するため、非磁性プレート８はシャフト７から脱落する恐れがない。この結果、非磁性プレート８は固定が不要で、圧入代の精密な寸法管理による部品コスト増大、圧入の手間などのコスト増大が解消している。

実開平６−２００８９号公報

このシリンダ部５３内にプランジャ６が保持され直接摺動する形式のプランジャ式の電磁弁１では、上述の如く、非磁性プレート８は脱落する恐れがなく、嵌め合いなどで固定する必要がない。よって非磁性プレート８は、内径または外径などの精密な寸法管理が不要であり部品製造コストを低減するとともに、組み付け工程の簡素化が可能となっている。
しかるに、図３の（ロ）に示す如く、シリンダ５３の内周壁と非磁性プレート８の外周壁との間には外側クリアランス８２が設定されている。このため、プランジャ６が作動して非磁性プレート８に圧接すると、シリンダーの奥壁５４および内周壁、プランジャ６の他端側の端面、および非磁性プレート８の外周面８１で形成される円環状の液密的空間８０が形成される。

プランジャ６が非磁性プレート８から離れるさいに作動油ないし潤滑油に満たされている液密的空間８０が真空となり、この真空破壊に一定の付勢力を要する。この発明者は、プランジャ６の非磁性プレート８からの離脱、当接に幾分の遅延が生じることを見いだした。このプランジャ６の離脱の遅延等は、作動油（潤滑油）の粘性の大きい低温環境下で特に問題となる。
この発明の目的は、プランジャの離脱等に遅延が生じることを防止し、油圧の調整が迅速かつ正確にできるプランジャ式の電磁弁の提供にある。

この発明のプランジャ式の電磁弁は、ポートを有する筒状バルブハウジングと、該バルブハウジング内に摺動自在に挿入されて、ポートの開度を調節するスプールと、バルブハウジングの一端側に連結された電磁ソレノイドとからなる。電磁ソレノイドは、ケーシングと、該ケーシングに内包された電磁コイルと、該電磁コイル内に固定されるとともに、一端側が径大のシリンダ、他端側は径小の内孔、シリンダと内孔との間は軸に直行する環状の奥壁となっている筒状のコアステータ（固定鉄心）とを備えている。シリンダには電磁コイルへの通電により他端側に吸引されるプランジャ（可動鉄心）が嵌め込まれ、内孔にはプランジャおよびスプールに連動するシャフトが嵌め込まれている。奥壁とプランジャの他端側の端面との間には、磁気ショートすることを防止する円環板状の非磁性プレートが介装されており、シリンダの内径と非磁性プレートの外径との間には外側クリアランスが設定されている。この発明は、このプランジャ式の電磁弁において、非磁性プレートに該非磁性プレートの外周と内周とを連通する連通路を設けたことを特徴とする。

この発明では、非磁性プレートに、その外周と内周とを連通する連通路を設けているので、外側クリアランスは非磁性プレートの内周との連通空間となっている。このため、プランジャが非磁性プレートから離脱する際に、図３の（ロ）に示す如く、連通路を通じて非磁性プレートの内周側から外側クリアランスへ作動油が迅速に供給される。図３の（ロ）に記載の比較例に示す液密的空間８０が存在せず、プランジャが非磁性プレートから離脱する際に、真空破壊が生じない。この結果、プランジャの作動遅延が確実に防止でき、低コストに油圧調整の応答性が向上できる。

この発明の電磁弁の断面図である。 図１の要部拡大図である。 （イ）図１の要部拡大図であり、（ロ）比較例の要部拡大図である。 従来の電磁弁の断面図である。 （イ）非磁性プレートの正面図および断面図であり、（ロ）他の実施例の非磁性プレートの正面図および断面図である。

発明を実施するための形態を、図に示す実施例とともに説明する。

図１は、この発明にかかるプランジャ式の電磁弁１を示す。電磁弁１は、複数のポート２１を有する筒状バルブハウジング２と、このバルブハウジング２内に摺動自在に挿入されて、前記ポート２１の開度を調整する複数のランド３１を備えたスプール３とを備える。バルブハウジング２の一端側（図示右側）には、フランジ部２２が設けられ、このフランジ部２２に前記スプール３を駆動する電磁ソレノイド４が連結されている。このプランジャ式の電磁弁１は、車両用自動変速機の作動油圧の調整に使用される。

電磁ソレノイド４は、円筒状のケーシング４１と、このケーシング４１内の中間部分に収容された電磁コイル４２とを備える。ケーシング４１の一端側には内周壁４３が設けられ、さらにその一端側には円盤状の蓋体４４が当接して配され、ケーシング４１の一端部４５をかしめて固定されている。電磁コイル４２は、ボビン４６とコイル本体４７とからなり、一端側が内周壁４３に当接して保持されている。電磁コイル４２内には、他端側につば部５１が設けられた筒状のコアステータ（固定鉄心）５が嵌め込まれている。コアステータ５は、一端が内周壁４３に保持され、つば部５１がケーシング４１の他端に嵌め込まれている、つば部５１は、ボビン４６の他端を保持するとともに、ケーシング４１の他端４８をかしめることによりバルブハウジング２のフランジ部２２とともにケーシング４１に固定されている。

コアステータ５は、軸孔を有し、軸孔の他端側が径小の内孔５２となっており、一端側には径大のシリンダ部５３が設けられ、内孔５２とシリンダ部５３との間は軸に直行する平面内に形成された円環状の奥壁５４となっている。シリンダ部５３内には電磁コイル４２への通電により付勢されて軸方向に摺動する中空のプランジャ（可動鉄心）６が収容されている。内孔５２には、プランジャ６に連動するシャフト７が軸方向への変位自在に収容されている。コアステータ５の内部は、作動油で満たされており、作動油は潤滑油となっている。

バルブハウジング２の他端側には、スプール３を一端側に付勢するスプリング３２が収容されている。コアステータ５のシリンダ部５３が形成されている部分の外周には、一端側に向かって縮径する（磁路となっている断面積が他端側に向かって漸増する）テーパー面５５、磁路となっている断面積が小さい磁束の絞り部を形成する径小筒面５６、逆テーパー面５７からなる外周溝５８が設けてある。電磁コイル４２への通電がないとき、コアステータ５に磁力が発生しないため、スプリング３２の付勢力によりスプール３、シャフト７、およひプランジャ６は、一端側（図示右側）に設定されている。この状態で、プランジャ６の他端６１の軸方向の位置は、ほぼテーパー面５５と径小筒面５６との境界に位置するよう設定されている。

コアステータ５とプランジャ６との間には、黄銅、銅、アルミニウムなど非磁性の金属で形成された円環板状の非磁性体プレート８が介装されている。非磁性体プレート８は、プランジャ６が吸引されたときに、円環状の奥壁５４とプランジャ６の他端６１とが接触して磁気ショートすることを防止する作用を有する。この非磁性体プレート８は、外周面８１がシリンダ部５３の内周面から所定の外側クリアランス８２を有する寸法に設定され、内周面８３は所定の内側クリアランス８４を有してシャフト７の一端部外周に遊嵌している。

電磁コイル４２に設定値以上の通電がなされると、プランジャ６が磁力で吸引されてスプリング３２を圧縮し、図３の（イ）に示す如く他端側（図示左側）に位置する。このとき、非磁性体プレート８は、図５の（イ）に示す如く、プランジャ６の他端６１面に当接する一端側面（または奥壁５４に当接する他端側面でも可）に等間隔に４つの径方向の溝８５が形成されている。この結果、非磁性体プレート８の内周側と外周側とが連通している。径方向の溝８５の数および形状は適宜に選定される設計事項である。

電磁コイル４２への通電が停止または通電量が低減すると、スプリング３２の付勢力で、図３の（イ）に示す如く、プランジャ６は一端側に変位を開始する。この際に、外側クリアランス８２には溝８５を通じて矢印の如く作動油が内周側から外周側に流れる。すなわち、外側クリアランス８２は液密的空間ではなく、プランジャ６の移動は迅速かつ円滑になされる。

これに対し、図３の（ロ）に示す如く、非磁性体プレート８に密閉空間と非磁性プレートの内周とを連通する連通手段として、径方向の溝８５など液密空間防止手段が形成されていない場合は、外側クリアランス８２が液密的空間となっている。この場合は、プランジャ６は外側クリアランス８２に面した部分が液密的空間である外側クリアランス８２に面している。プランジャ６がスプリング３２の付勢力で一端側に変位を開始する際には、真空破壊が必要となり、非磁性体プレート８からの離脱に大きな力を必要とする。このため、プランジャ６の始動に幾分の遅延が生じ、電磁弁による正確かつ迅速な油圧調整の妨げとなる。

図５の（ロ）は、非磁性体プレート８の他の実施例を示す。この実施例では、非磁性体プレート８の内周側と外周側との連通手段として、非磁性体プレート８の半径方向に中間位置に、等間隔に４つの球面状の膨出部８６を形成している。膨出部８６の形状は、径方向または周方向の凸条であっても良く、非磁性体プレート８がプランジャ６の一端面または奥壁５４に当接したときに安定して接触できるものであれば状膨出部８６の数および形状は適宜に選定される設計事項である。

以上の実施例では、非磁性体プレート８の内周側と外周側との連通手段として、径方向の溝８５ないし膨出部８６を例示したが、いずれもプレス成形することで低コストに形成できる利点がある。このプレス成形は、非磁性体プレート８のプレス成形と同時に行うことが可能であり製造コストの増大はほとんど生じない。

なお、非磁性体プレート８の内周側と外周側との連通路は、非磁性体プレート８に設けてあれば、径方向の溝８５ないし膨出部８６以外の構成であっても、非磁性体プレート８の内周側と外周側との連通する作用を有するものであればよいことは当然である。
さらに、非磁性体プレート８の内周側と外周側との連通路は、プランジャ６の一端面または奥壁５４に形成してもよいが、いずれも部品の加工や設計変更が面倒でコストの増大が大きい。このため、非磁性体プレート８に径方向の溝８５ないし膨出部８６等を形成することが最も低コストで実用的である。

この発明のプランジャ式の電磁弁１は、非磁性体プレート８の内周側と外周側との連通路として、径方向の溝８５ないし膨出部８６を設けているので、低コストに油圧調整の応答性が向上できる。

１ プランジャ型の電磁弁
２ バルブハウジング
３ スプール
４ 電磁ソレノイド
５ コアステータ
６ プランジャ
７ シャフト
８ 非磁性体プレート
８２ 外側クリアランス
８４ 内側クリアランス
８５ 径方向の溝（内周側と外周側との連通路）
８６ 膨出部

Claims (4)

1. ポートを有する筒状バルブハウジングと、該バルブハウジング内に摺動自在に挿入されて、前記ポートの開度を調節を開閉するスプールと、前記バルブハウジングの一端側に連結された電磁ソレノイドとを有し、
   前記電磁ソレノイドは、ケーシングと、該ケーシングに内包された電磁コイルと、該電磁コイル内に固定されるとともに、一端側が径大のシリンダ、他端側は径小の内孔、前記シリンダと前記内孔との間は軸に直行する環状の奥壁となっている筒状のコアステータと、前記シリンダに嵌め込まれるとともに前記電磁コイルへの通電により他端側に吸引されるプランジャと、前記プランジャおよび前記スプールに連動するシャフトとを備えており、
   前記奥壁と前記プランジャの他端側の端面との間には、磁気ショートすることを防止する円環板状の非磁性プレートが介装されており、前記シリンダの内径と非磁性プレートの外径との間には外側クリアランスが設定されているプランジャ式の電磁弁において、
   前記非磁性プレートに該非磁性プレートの外周と内周とを連通する連通路を設けたことを特徴とするプランジャ式の電磁弁。
2. 請求項１に記載のプランジャ式の電磁弁において、前記連通路は、非磁性プレートの表面に設けた径方向の溝であることを特徴とするプランジャ式の電磁弁。
3. 請求項１に記載のプランジャ式の電磁弁において、前記連通路は、非磁性プレートの表面に設けた膨出部により形成されることを特徴とするプランジャ式の電磁弁。
4. 請求項１または２に記載のプランジャ式の電磁弁において、前記径方向の溝または前記膨出部は、非磁性プレートのプレス成形により形成されたことを特徴とするプランジャ式の電磁弁。

Images