JP2012154389A - スプールバルブ - Google Patents

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Abstract

【課題】 スプール6の自励振動の発生を抑制してスプール6の作動を安定させる。また、スプール6の第1ランド41に対する軸線方向精度を出し易くし、且つ微妙な油圧制御を行い得ると共に、加工コスト面においても有利なスプールバルブを提供する。
【解決手段】 電磁油圧制御弁は、スリーブのスプール孔内にスプール6を往復摺動可能に収容したスプールバルブと、スプール6を動作させるソレノイドとによって構成されている。そして、スプール6の第1ランド41と第1グルーブ44との間の第1段差側に斜めノッチ61を設け、また、この斜めノッチ61よりも第1段差側に対して反対側にザグリノッチ62を設けたことにより、スプール6の自励振動の発生を抑制できるので、スプール6の作動を安定させることができる。また、斜めノッチ61を基本としたことにより、加工コスト面においても非常に有利なスプールバルブとなる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、作動油(オイル)が流出入する複数のポート間の連通状態を制御するスプールバルブに関するもので、特にスプールのランドの端縁にノッチが形成されたスプールバルブに係わる。
[従来の技術]
従来より、図3に示したように、アクチュエータのコイル101に供給される駆動電流に応じたプランジャ102の移動位置によってスプールバルブを動作させて圧力制御を行う電磁弁が公知である(例えば、特許文献1参照)。
スプールバルブは、内部にスプール孔が形成された円筒状のスリーブ103と、スプール孔内に摺動自在に嵌合するスプール104とを備えている。
スリーブ103には、入力ポート111、出力ポート112、ドレンポート113およびフィードバックポート114が形成されている。
スプール104には、各ポート間の連通状態を制御する複数の第1〜第3ランド115〜117を有している。
第1ランド115と第2ランド116とは、小径部である第1グルーブ118によって連結されている。また、第2ランド116と第3ランド117とは、小径部である第2グルーブ119によって連結されている。
スプール104の第1グルーブ118は、スプール104の軸線方向に対して垂直な第1段差121を介して第1ランド115の図示右端に接続すると共に、スプール104の中心軸線CLに対して垂直な第2段差122を介して第2ランド116の図示左端に接続している。
第1段差121には、複数のノッチが形成されており、これらのノッチは、図4に示したように、スプール104の軸線方向に対して垂直なザグリノッチ123で構成される。あるいは図5に示したように、スプール104の中心軸線CLに対して30°傾斜した斜めノッチ124で構成される。
なお、複数のノッチ123、124は、スプールバルブにおいて入力ポート111と第1ランド115とがオーバーラップする遮断状態から開放状態へ移行する際に、入力ポート111の開口面積の急変を抑制することができる。
[従来の技術の不具合]
ところが、従来のスプールバルブにおいては、ノッチの形状によりスプール104の移動に伴う入力ポート111の開口面積の変化が異なり、ノッチ領域での流体力が不安定となると、スプール104の動作も不安定となり、自励振動が発生するという問題がある。 ノッチがザグリノッチ123の場合には、図6および下記表1に示したように、ノッチ領域の加工精度は出し易い(寸法精度が良い)が、加工コストでは不利である。また、入力ポート111の開口面積は、図6に示したように、スプール104のストローク変化に対して比例して急激に増加するため、スプール104の動作が不安定となり易い。
斜めノッチ124では、下記表1に示したように、加工コストにおいては良好であるが、加工精度が悪化する(寸法精度が悪い)という問題がある。但し、入力ポート111の開口面積は、図6に示したように、スプール104のストローク変化に対して緩やかに変化し、自励振動はザグリノッチ123よりも有利である。
ここで、図4(b)および図5(b)に示す実線は、第1ランド115の端縁を切削する切削工具であるエンドミルの切削軌跡を示している。
次に、斜めノッチ124の加工精度(軸線方向精度:L寸法精度)が悪い理由を簡単に説明する。
斜めノッチ124を形成する場合、スプール104の第1段差121の垂直面に対して所定角度分だけ斜めに切削加工するので、加工代のバラツキが軸線方向精度に大きく影響する。
また、スプール104の第2ランド115の外径面(外周面)は、スリーブ103の内径面(内周面)と摺接するので、ノッチ加工後、ランド外径を研磨する研磨加工等を実施している。これにより、ランド外径加工バラツキも軸線方向精度に影響する。
ただし、実施例1のザグリノッチ62の径方向寸法は、ランド外径加工代分あれば良い。
次に、軸線方向精度がスプールバルブの特性に与える影響を簡単に説明する。
ザグリノッチ123よりも斜めノッチ124の方が、図7に示したように、スプール104のストローク変化に対する入力ポート111の開口面積の変化ばらつきが大きい。これにより、特許文献1に記載の電磁弁を、オイルポンプによって発生した油圧を調圧して自動変速機に組み込まれる摩擦係合要素へ送るソレノイドバルブに適用した場合、スプール104のストローク変化に対する開口面積のばらつきが油圧特性に大きく影響する。よって、微妙な油圧制御が困難になるという問題がある。
Figure 2012154389
特開2002−130494号公報
本発明の目的は、スプールの自励振動の発生を抑制してスプールの作動を安定させることのできるスプールバルブを提供することにある。また、スプールのランドに対する軸線方向精度を出し易くし、且つ微妙な流量制御または圧力制御を行うことのできるスプールバルブを提供することにある。また、加工コスト面においても有利なスプールバルブを提供することにある。
請求項1に記載の発明(スプールバルブ)は、内部と外部とを連通する複数のポートを有する筒状のスリーブと、複数のポート間の連通状態を制御する複数のランドを有するスプールとを備えている。
スリーブは、内部に軸線方向に延びるスプール孔を有している。
スプールは、スプールの軸線方向に対して垂直な段差、および段差の垂直面からランドの外面(凸曲面)まで切り欠くことで形成されるノッチ領域を有している。
スプールは、スリーブ内に挿入されている。
段差は、複数のランドのうちの少なくとも1つのランドの端縁に設けられている。
ノッチ領域は、段差の垂直面に対して所定角度傾斜した斜めノッチ、およびこの斜めノッチよりも段差側に対して反対側に設けられて、段差の垂直面と平行なザグリノッチを有している。
請求項1に記載の発明によれば、スプールのランドの端縁(段差側端縁)に斜めノッチを設け、また、この斜めノッチよりも段差側に対して反対側にザグリノッチを設けたことにより、斜めノッチの効果とザグリノッチの効果とを両立させることができる。
斜めノッチを基本としたことにより、スプールのストローク変化に対して開口面積が緩やかに変化する特性(ストローク−開口面積特性)を備えたスプールバルブを構成できる。これにより、スプールの自励振動の発生を抑制できるので、スプールの作動を安定させることができる。また、斜めノッチを基本としたことにより、加工コスト面においても非常に有利なスプールバルブとなる。
ザグリノッチを、斜めノッチよりも段差側に対して反対側に、つまりランドの外面と繋がる部分に設けることにより、スプールのランドに対するノッチ領域の加工精度(軸線方向精度)を出し易くすることができる。また、微妙な流量制御または圧力制御を行うことができる。
請求項2に記載の発明によれば、スプールは、段差を介して、ランドに連なるグルーブを有している。
なお、複数のランドは、スプール孔の内径と略同一の外径を有し、また、グルーブは、複数のランドよりも小さい外径を有している。また、グルーブは、複数のランドのうちの隣設する2つのランドを連結するものである。
請求項3に記載の発明によれば、複数のポートは、スリーブの外部からスリーブの内部へ流体を入力する入力ポート、スリーブの内部からスリーブの外部へ流体を出力する出力ポート、および流体をドレンするドレンポートを有している。
請求項4に記載の発明によれば、ノッチ領域は、ランドの端縁を切削する切削工具を用いて形成されている。
(a)はスプールのノッチ領域を示した縦断面図で、(b)は(a)の拡大図で、(c)はスプールのノッチ領域を示した横断面図である(実施例1)。 電磁油圧制御弁を示した断面図である(実施例1)。 (a)は電磁弁を示した断面図で、(b)は(a)の拡大図である(従来の技術)。 (a)、(b)はスプールのザグリノッチを示した縦断面図、横断面図である(従来の技術)。 (a)、(b)はスプールの斜めノッチを示した縦断面図、横断面図である(従来の技術)。 各種ノッチ形状(ザグリノッチ、斜めノッチ(60°)、斜めノッチ(45°)、斜めノッチ(30°))における、スプールのストローク変化に対する開口面積の変化を示したグラフである(従来例1)。 各種ノッチ形状(ザグリノッチ、斜めノッチ(45°))における、スプールのストローク変化に対する開口面積の変化ばらつきを示したグラフである(従来例1)。
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
本発明は、スプールの自励振動の発生を抑制してスプールの作動を安定させ、スプールのランドに対する軸線方向精度を出し易くし、且つ微妙な流量制御または圧力制御(油圧制御)を行い得ると共に、加工コスト面においても有利なスプールバルブを提供するという目的を、スプールのランドとグルーブとの間の段差側に斜めノッチを設け、この斜めノッチよりも段差側に対して反対側にザグリノッチを設けたことで実現した。
[実施例1の構成]
図1および図2は本発明の実施例1を示したもので、図1はスプールのノッチ領域を示した図で、図2は電磁油圧制御弁を示した図である。
本実施例の油圧制御装置は、自動車に搭載される自動変速機(オートマチックトランスミッション)の変速制御に使用されるものである。
油圧制御装置は、複数の油路を有するバルブボディ1と、このバルブボディ1に取り付けられて、バルブボディ1の油路L1〜L4と共に油圧回路を構成する複数の電磁油圧制御弁と、ドライバー等から要求された変速状態を実現するように複数の電磁油圧制御弁を制御する制御ユニット(TCU)とを備えている。
バルブボディ1は、複数の電磁油圧制御弁を保持するバルブ保持部材であって、複数の電磁油圧制御弁を挿入する複数のバルブ挿入溝、およびこのバルブ挿入溝にそれぞれ連通する油路L1〜L4を有している。
TCUは、バルブボディ1に搭載されて、複数の電磁油圧制御弁を駆動することで、自動変速機の変速制御等を行う。
バルブボディ1およびTCUは、トランスミッションケースの下部に取り付けられるオイルパン内に設置されている。
複数の電磁油圧制御弁のうちの少なくとも1つの電磁油圧制御弁は、内燃機関(エンジン)により駆動されるオイルポンプ(図示せず)によって発生した油圧(ライン圧)を調圧して自動変速機に組み込まれる摩擦係合要素(クラッチまたはブレーキ)へ送るソレノイドバルブである。
電磁油圧制御弁は、図2に示したように、電磁アクチュエータであるソレノイドと、このソレノイドにより駆動されてライン油圧を入力すると共に、入力したライン油圧を調圧して出力するスプールバルブとを備えている。
ソレノイドは、電力の供給を受けると磁力を発生するコイル2、およびこのコイル2と外部回路(外部電源や外部制御回路:TCU)との接続を行うための外部接続用コネクタ3を有している。
スプールバルブは、バルブボディ1のバルブ挿入溝内に嵌合配置される円筒状のスリーブ4と、このスリーブ4のスプール孔5内に往復移動(摺動)可能に嵌合配置されるスプール6と、スリーブ4の軸線方向の一端(前端)にネジ締結されるエンドプレート(プラグ)7と、スプール6とエンドプレート7との間に設置されたコイルスプリング8とを備えている。
ここで、本実施例では、バルブボディ1とスリーブ4とが別パーツ化されているが、バルブボディ1とスリーブ4とを一体化することで、バルブボディ1のバルブ挿入溝の周縁をスプール6を収容するスリーブとして使用しても良い。
ソレノイドは、円筒形状に巻回されたコイル2と、このコイル2の磁力によって磁化される有底円筒状のヨーク(磁性体)10と、内部に摺動孔が形成される第1、第2コア(磁性体)11、12と、第2コア12の開口端部の外周側に配置される円環状の第3コア(磁性体)13と、第1、第2コア11、12の各摺動孔内を軸線方向に摺動可能なプランジャ14と、このプランジャ14の先端面に当接し、第1コア11の摺動孔内を軸線方向に摺動可能なシャフト15とを備えている。
コイル2は、磁力によってスプール6、プランジャ14およびシャフト15を、スリーブ4とスプール6の軸線方向の一方側(前方側)へ駆動するものである。このコイル2は、絶縁性を有する合成樹脂製のボビン16に、絶縁被膜を施した導線を複数回巻装したソレノイドコイルである。また、コイル2は、ボビン16に巻装されたコイル部、およびこのコイル部より引き出された一対のコイル端末リードを有している。
一対のコイル端末リードは、外部接続用コネクタ3のターミナル(外部接続端子)17を介して、外部回路(外部電源や外部制御回路:TCU)と接続されている。なお、コイル2の外周部、およびコイル2とターミナル17との導通接合部は、絶縁性を有する合成樹脂(モールド樹脂成形体18)により被覆されて保護されている。モールド樹脂成形体18は、ターミナル17の先端を露出して収容する外部接続用コネクタ3のハウジングを形成している。
ヨーク10、第1〜第3コア11〜13およびプランジャ14は、例えば鉄等の磁性材料により形成されている。
第1コア11は、ヨーク10の開口端部に外周部が固定されたフランジ21、およびこのフランジ21からコイル2の内周面に沿って軸線方向に延長された円筒部22を有している。この円筒部22の内周部には、シャフト15を摺動自在に収容する筒状のシャフトガイド23が設けられている。円筒部22の環状端面は、プランジャ14の先端面との間に所定の軸線方向距離を隔てて対向する吸引部24となっている。
第2コア12は、コイル2の内周面に沿って軸線方向に延長されて、第1コア11の円筒部22との間に所定の距離隔てて配置されている。この第2コア12の内周部には、プランジャ14を摺動自在に収容する筒状のプランジャガイド25が設けられている。
なお、第2コア12と第1コア11の円筒部22とが非磁性材を挟んで連結していても良い。
プランジャ14には、プランジャガイド25内での変位に伴うプランジャ前後空間の空気の流動を確保するために、プランジャ両端面を連通する呼吸孔26が軸線方向に設けられている。
以上のように構成されたソレノイドでは、ターミナル17を介してコイル2が通電されると、ヨーク10、第1コア11、プランジャ14、第2コア12、第3コア13、ヨーク10の順にコイル2の周囲を周回するように磁束が流れる磁気回路が形成される。これにより、第1コア11の吸引部24とプランジャ14との間に磁気吸引力が作用してプランジャ14が吸引される。ここで、プランジャ14の先端面には、第1コア11の円筒部22の摺動孔を軸線方向に摺動可能なシャフト15が当接しているので、プランジャ14の吸引に伴ってシャフト15が軸線方向の前方側(図示左方向)に押し出される。この結果、スプールバルブのスプール6がソレノイドにより駆動される。
スプールバルブは、フランジ27がヨーク10の開口端部および第1コア11のフランジ21に取り付けられた円筒状のスリーブ4と、ソレノイドのシャフト15の先端に連結されたスプール6と、スリーブ4の軸線方向の一端側開口部を塞ぐエンドプレート7と、スプール6を軸線方向の他方側(後方側、ソレノイド側)へ付勢するコイルスプリング8とを備えている。なお、エンドプレート7は、スリーブ4に対する捩じ込み位置を調整することで、コイルスプリング8の付勢力(バネ荷重)を調整することが可能である。
スリーブ4は、例えばアルミニウム合金等の金属材料によって円筒形状に形成されており、スプール6を摺動自在に支持するスプール支持部材である。このスリーブ4の内部には、軸線方向に延びるスプール孔5が形成されている。
スリーブ4には、作動油(オイル)が流出入する複数のポートとして、バルブボディ1の油路L1に連通する入力(IN)ポート31と、バルブボディ1の油路L2に連通する出力(OUT)ポート32と、バルブボディ1の油路L3に連通するドレン(DRAIN)ポート33と、バルブボディ1の油路L4に連通するフィードバック(FB)ポート34が形成されている。
スリーブ4の軸線方向の中央部では、オイルポンプから圧送された作動油を、スリーブ4の外部(油路L1)からスリーブ4の内部(連通空間40)に流入させるための入力ポート31が形成されている。この入力ポート31の図示右隣には、スリーブ4の外部(油路L2)を介して、クラッチ(またはブレーキ)へ作動油を吐出する出力ポート32が形成されている。この出力ポート32の図示右隣には、スリーブ4の外部(油路L3)を介して、作動油をドレンするドレンポート33が形成されている。
また、入力ポート31の図示左隣には、出力ポート32から吐出された作動油を外部に形成された油路L4を介して入力してスプール6をフィードバックするフィードバックポート34が形成されている。
また、スリーブ4の軸線方向の両端には、スプール6の摺動に伴ってスリーブ4の内周面とスプール6の外周面との間から漏れ出た作動油を排出するための排出孔35、36が形成されている。
なお、入力ポート31、出力ポート32およびドレンポート33には、スリーブ4の内周側に設けられる切欠き溝(凹部、凹溝)である円環状のリセス37〜39がそれぞれ形成されている。
スプール6は、例えばアルミニウム合金等の金属材料によって円柱形状に形成されており、スリーブ4のスプール孔5内に往復移動可能に挿入されている。このスプール6は、複数のポート間の連通状態を制御する複数の第1〜第3ランド41〜43と、第1ランド41と第2ランド42とを連結すると共に、スリーブ4の内径よりも小さい外径を有する第1グルーブ44と、第1ランド41と第3ランド43とを連結すると共に、スリーブ4の内径よりも小さい外径を有する第2グルーブ45とを備えている。
複数の第1〜第3ランド41〜43は、スリーブ4の内径と略同一の外径を有している。これらの第1〜第3ランド41〜43の外周面は、スリーブ4のスプール孔5の孔壁面と摺動する摺動部(摺動面)となっている。なお、複数の第1〜第3ランド41〜43の摺動面とスリーブ4のスプール孔5の孔壁面との間には、スプール6の往復摺動を可能とするための摺動クリアランスが形成されている。
ここで、第3ランド43の外径は、2つの第1、第2ランド41、42の外径よりも小さい。また、第1、第3ランド41、43の外周面には、作動油が浸入してスプール孔5の孔壁面との間に油膜を形成する周方向溝である調芯溝46、47が形成されている。
スリーブ4のスプール孔5の孔壁面と第1グルーブ44の外周との間には、スプール6のストローク量が第1所定値以下の時、出力ポート32とドレンポート33とを連通する円筒状の連通空間40が形成される。また、スリーブ4のスプール孔5の孔壁面と第1グルーブ44の外周との間には、スプール6のストローク量が第1所定値よりも大きい第2所定値以上の時、入力ポート31と出力ポート32とを連通する連通空間40が形成される。
本実施例のスプール6の第1ランド41の端縁(第1グルーブ側の端縁)には、スプール6の軸線方向に対して垂直な第1段差51が設けられている。また、スプール6の第2ランド42の端縁(第1グルーブ側の端縁)には、スプール6の軸線方向に対して垂直な第2段差52が設けられている。これにより、第1グルーブ44の軸線方向の一端が第1段差51を介して第1ランド41に接続し、また、第1グルーブ44の軸線方向の他端が第2段差52を介して第2ランド42に接続している。
本実施例のスプール6の第1ランド41の端縁(第2グルーブ側の端縁)には、スプール6の軸線方向に対して所定角度傾斜した第3段差53が設けられている。また、スリーブ4のスプール孔5の孔壁面と第3ランド43および第2グルーブ45との間には、フィードバックポート34に連通するフィードバック室54が設けられている。フィードバックポート34には、フィードバック室54に最適なフィードバック油圧を発生させるためのオリフィスが設けられている。これにより、第3段差53は、フィードバック室54内の圧力であるフィードバック油圧を受ける。そして、フィードバック室54に供給されるフィードバック油圧が大きくなるに従ってスプール6をその軸線方向の他方側に変位させる軸力(フィードバック力)が発生する。
本実施例のスプール6の第1ランド41には、その円周方向に所定の間隔(例えば180°の角度間隔)で複数のノッチ領域が形成されている。これらのノッチ領域は、スリーブ4のリセス37を伴って油路L1および入力ポート31から連通空間40へ流入する作動油の流量(特に微少流量)を制御するものである。
複数のノッチ領域は、加工コスト面で有利で、且つ耐自励振動に有効な斜めノッチ(凹溝)61を基本として、第1ランド41の外径面と繋がる部分のみザグリ加工と同様な加工方法で形成されるザグリノッチ62としている。
斜めノッチ61は、ザグリノッチ62よりも第1段差側に設けられて、第1段差51の垂直面に対して所定角度(θ:例えば45°)傾斜して延びる傾斜面(底面)を有している。この傾斜面は、エンドミルの刃の側面や先端面の回転形状に沿うように凹曲面形状の断面を有している。
また、斜めノッチ61の幅(凹溝の溝幅)は、第1段差51の垂直面からザグリノッチ62へ向かって徐々に狭くなっている。
ここで、斜めノッチ61の傾斜角度(θ)は、30°〜60°の範囲で自由に変更しても良い。なお、斜めノッチ61の傾斜角度(θ)は、図6に示したように、第1段差51の垂直面に対する角度が小さい程、スプール6のストローク変化に対する開口面積の変化が小さくなる。
ザグリノッチ62は、斜めノッチ61よりも第1段差側に対して反対側に設けられて、第1段差51の垂直面と平行な方向に延びる傾斜面(底面)を有している。この傾斜面は、エンドミルの刃の側面や先端面の回転形状に沿うように凹曲面形状の断面を有している。また、第1段差51の垂直面からザグリノッチ62の位置までの軸線方向距離は、入力ポート31と出力ポート32との連通開始時期を規定する。
[実施例1の製造方法]
次に、本実施例のスプール6の第1ランド41の端縁および第1段差51に対するノッチ加工方法を図1に基づいて簡単に説明する。ここで、図1(b)に示す実線は、エンドミルの切削軌跡を示している。
複数のノッチ領域は、スプール6の第1段差51の垂直面(円環状の段差面)から第1ランド41の外径面まで切削工具としてのエンドミルにより削り加工する(切り欠く)ことで形成される。本実施例では、スプール6の重量バランスをとるため、180°対向する位置にノッチ領域を設けている。ノッチ領域の個数は、1または3つ以上でも構わないが、スプール6の第1ランド41の円周方向に所定間隔(等間隔)で設けることが望ましい。
なお、切削工具として、例えば螺旋状の刃(テーパ状の刃)が形成された円柱状の工具で、この工具を回転させることにより、螺旋状の刃に設けられる側面(外周刃)や先端面(底刃)で第1ランド41の端縁および第1段差51を切削するエンドミルを使用している。また、切削工具として、回転中心軸線の周りに回転するエンドミル本体の先端部に、回転中心軸線の周りの回転軌跡が凸半球形状を成す複数の底刃を有するボールエンドミルを使用しても良い。
スプール6の第1ランド41の第1段差側端縁(一方側)に斜めノッチ61やザグリノッチ62を形成する際には、先ず、切削加工装置の保持具に、第1〜第3ランド41〜43および第1、第2グルーブ44、45を切削加工により形成されたスプール6を取り付ける。ここで、第1、第2ランド41、42の外径はφD1で、第1グルーブ44の外径はφD2である(但し、φD1≒2×φD2)。
次に、スプール6の第1ランド41の端縁、つまりスプール6の第1段差51の垂直面に、回転中心軸線の周りに回転するエンドミルの先端底刃を垂直に当てる。そして、図1(b)に示す実線矢印のように、第1段差51の垂直面に対して所定角度(θ:例えば45°)傾斜する方向にエンドミルを移動させることにより、第1ランド41の端縁を切削加工する。これにより、第1ランド41の端縁に斜めノッチ61が形成される。
したがって、スプール6の自励振動の発生を抑制でき、加工コスト面においても非常に有利なスプールバルブとなる。
そして、スプール6の軸線方向に対するエンドミルの先端底刃の位置が所定位置(Lmm)に到達した時点で、傾斜する方向への移動を終了する。
次に、スプール6の軸線方向精度を規定する所定位置(Lmm)から、第1段差51の垂直面と平行な方向、つまりスプール6の軸線方向に対して垂直な直交方向の第1ランド41の外径面へ向かってエンドミルを移動させることにより、第1ランド41の端縁を切削加工する。これにより、第1ランド41の端縁にザグリノッチ62が形成される。
したがって、スプール6の第1ランド41に対するノッチ領域の加工精度(スプール6の軸線方向精度)を出し易くすることができる。
次に、スプール6を180°反転させて上記と同様に切削加工することで、スプール6の第1ランド41の第1段差側端縁(他方側)に斜めノッチ61やザグリノッチ62を形成する。
[実施例1の作用]
次に、本実施例の油圧制御装置のバルブボディ1に組み込まれる電磁油圧制御弁の作動を図1および図2に基づいて簡単に説明する。
コイル2へ電力が供給されていない場合、スプール6は、コイルスプリング8の付勢力によりソレノイド側の初期位置に止まっている(図1の状態)。
つまりスプール6のストローク量が第1所定値以下のとき、スプール6の第1ランド41が入力ポート31を塞ぐ(全閉する)。また、第1、第2ランド41、42間に形成される連通空間40が出力ポート32とドレンポート33とを連通する。
したがって、オイルポンプからバルブデボィ1の油路L1を経て入力ポート31に流入している作動油は、スリーブ4のスプール孔5の内部への流入が阻止される。また、クラッチ(またはブレーキ)から油路L2を経て出力ポート32まで戻された作動油は、連通空間40およびリセス39を介してドレンポート33から油路L3へ排出されて、クラッチ(またはブレーキ)に作用している油圧が下降する。
このように、本実施例の電磁油圧制御弁は、コイル2への電力の供給が成されない時に、入力ポート31と出力ポート32との連通が遮断されるため、ノーマリクローズタイプのソレノイドバルブ(電磁スプールバルブ)として機能する。
一方、コイル2へ電力が供給されると、コイル2を流れる電流の大きさに対応した磁気吸引力で第1コア11の吸引部24にプランジャ14が吸引される。これに伴って、先端にスプール6が連結されたシャフト15が軸線方向の前方側へ押し出されることにより、スプール6がエンドプレート7側へ移動する。このとき、スプール6は、プランジャ14の推力(磁気吸引力)とコイルスプリング8の付勢力と出力ポート32からフィードバックポート34へ入力される作動油の圧力(フィードバック油圧)によりスプール6に作用するフィードバック力(軸力)とが釣り合う位置で停止し、スプール6がエンドプレート7側に移動する程、入力ポート31の開口面積を拡げると共に、ドレンポート33の開口面積を狭める。
ここで、スプール6がエンドプレート7側に移動してスプール6のストローク量が第1所定値よりも大きい第2所定値以上となったとき、第2ランド42によりドレンポート33を完全に塞ぐ(全閉する)。また、スプール6のストローク量が第2所定値以上となると、ザグリノッチ62、斜めノッチ61を介して、第1、第2ランド41、42間に形成される連通空間40と入力ポート31とが連通する。これにより、連通空間40を介して、入力ポート31と出力ポート32とを連通する。
したがって、オイルポンプから油路L1を経て入力ポート31に流入している作動油は、リセス37、ザグリノッチ62、斜めノッチ61を介してスリーブ4のスプール孔5の内部(連通空間40)へ流入する。さらに、連通空間40からリセス38を介して出力ポート32から油路L2へ出力されて、クラッチ(またはブレーキ)に作用する油圧が上昇する。
さらに、スプール6のストローク量がより大きくなると、スプール6のストローク量の増加に伴って入力ポート31の開口面積が大きくなる。これに伴って出力ポート32から油路L2へ出力されて、クラッチ(またはブレーキ)に作用する油圧が大きくなる。つまりスプール6の第1ランド41と入力ポート31とのオーバーラップ量に応じてクラッチ(またはブレーキ)に出力される油圧が調圧される。
[実施例1の効果]
以上のように、本実施例の油圧制御装置のバルブボディ1に組み込まれる電磁油圧制御弁は、バルブボディ1に保持されるスリーブ4のスプール孔5内にスプール6を往復摺動可能に収容したスプールバルブと、スプール6を動作させる電磁アクチュエータとしてのソレノイドとによって構成されている。そして、スプール6の第1ランド41と第1グルーブ44との間の第1段差側に斜めノッチ61を設け、また、この斜めノッチ61よりも第1段差側に対して反対側にザグリノッチ62を設けたことにより、斜めノッチ61の効果とザグリノッチ62の効果とを両立させることができる。
つまりスプール6の第1ランド41の第1段差側端縁に設けるノッチ領域に、加工コスト面で有利で、且つ耐自励振動に有効な斜めノッチ(凹溝)61と、加工精度に有利なザグリノッチ62とを設けている。
すなわち、耐自励振動に有効な斜めノッチ61を基本としたことにより、スプール6のストローク変化に対して開口面積が緩やかに変化する特性(ストローク−開口面積特性:耐油圧振動特性)を備えたスプールバルブを構成することが可能となる。これにより、スプール6の自励振動の発生を抑制できるので、スプール6の作動を安定させることができる。また、斜めノッチ61を基本としたことにより、加工コスト面においても非常に有利なスプールバルブとなる。
加工精度の出し易いザグリノッチ62を、斜めノッチ61よりも段差側に対して反対側に、第1段差51の垂直面と平行な方向、つまりスプール6の軸線方向に垂直な方向に延びるように形成することにより、スプール6の第1ランド41に対するノッチ領域の加工精度(スプール6の軸線方向精度)を出し易くすることができる。また、微妙な油圧制御を行うことができる。
また、本実施例のスプール6の斜めノッチ61の幅は、第1段差51の垂直面からザグリノッチ62へ向かって徐々に狭くなっている。これにより、スプール6の移動に伴って入力ポート31の開口面積が徐々に増加する、滑らかな開口特性となる。よって、スプールバルブの流量特性は、開口特性に依存するので、滑らかな流量特性を得ることができる。
[変形例]
本実施例では、本発明のスプールバルブを、自動車の自動変速機の油圧制御を行う油圧制御装置に組み込まれるスプールバルブに適用しているが、本発明のスプールバルブを、流体圧制御、流量制御、流路切替制御に用いるスプールバルブに適用しても良い。
本実施例では、本発明のスプールバルブを動作させるアクチュエータを、電磁アクチュエータによって構成しているが、本発明のスプールバルブを動作させるアクチュエータを、電動モータを駆動源とする電動アクチュエータ、電磁式または電動式負圧制御弁を備えた負圧作動式アクチュエータによって構成しても良い。
本実施例では、スプール6の第1ランド41の第1段差側端縁にノッチ領域を設けているが、スプール6の第2ランド42の第2段差側端縁にノッチ領域を設けても良い。
なお、ノッチは断面形状が凹形状の凹みであるが、凹形状として半円形状、楕半円形状、長半円形状であっても、矩形状であっても構わない。
1 バルブボディ
2 コイル
3 外部接続用コネクタ
4 スリーブ
5 スリーブのスプール孔
6 スプール
7 エンドプレート
8 コイルスプリング
31 入力ポート
32 出力ポート
33 ドレンポート
34 フィードバックポート
40 連通空間
41 第1ランド
42 第2ランド
43 第3ランド
44 第1グルーブ
45 第2グルーブ
51 第1段差
52 第2段差
53 第3段差
61 斜めノッチ(ノッチ領域、凹溝)
62 ザグリノッチ(ノッチ領域)

Claims (4)

  1. (a)内部と外部とを連通する複数のポート、および内部に軸線方向に延びるスプール孔を有する筒状のスリーブと、
    (b)このスリーブのスプール孔内に摺動自在に挿入されて、前記複数のポート間の連通状態を制御する複数のランドを有するスプールと
    を備えたスプールバルブにおいて、
    前記スプールは、前記複数のランドのうちの少なくとも1つのランドの端縁に設けられて、前記スプールの軸線方向に対して垂直な段差、およびこの段差の垂直面から前記ランドの外面まで切り欠くことで形成されるノッチ領域を有し、
    前記ノッチ領域は、前記段差の垂直面に対して所定角度傾斜した斜めノッチ、およびこの斜めノッチよりも前記段差側に対して反対側に設けられて、前記段差の垂直面と平行なザグリノッチを有していることを特徴とするスプールバルブ。
  2. 請求項1に記載のスプールバルブにおいて、
    前記スプールは、前記段差を介して、前記ランドに連なるグルーブを有していることを特徴とするスプールバルブ。
  3. 請求項1または請求項2に記載のスプールバルブにおいて、
    前記複数のポートは、前記スリーブの外部から前記スリーブの内部へ流体を入力する入力ポート、前記スリーブの内部から前記スリーブの外部へ流体を出力する出力ポート、および流体をドレンするドレンポートを有していることを特徴とするスプールバルブ。
  4. 請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載のスプールバルブにおいて、
    前記ノッチ領域は、前記ランドの端縁を切削する切削工具を用いて形成されていることを特徴とするスプールバルブ。
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