JP2020041685A - ソレノイドバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】摺動部分の動作の信頼性が高いソレノイドバルブを提供する。【解決手段】プランジャ４の移動力を受けて駆動されるスプール２２が収納されるスリーブ２１がソレノイド部３に締結されるソレノイドバルブ１であって、スプール２２のソレノイド部３側端部の外径側に配置され、スプール２２の外径側に環状の内空間Ｓ１を形成する接続部３２ｅと、接続部３２ｅの外径側に配置され、接続部３２ｅの外径側に環状の外空間Ｓ２を形成するカバー３３と、を備え、接続部３２ｅには、径方向に貫通する内貫通孔３２ｊが形成され、カバー３３には径方向に貫通する外貫通孔３３ｄが形成されており、両貫通孔は異なる位相に配置されている。【選択図】図７

Description

本発明は、液圧回路の液圧制御に用いられる液浸形のソレノイドバルブに関する。

従来の油圧（液圧）回路の油量や油圧を制御するためにソレノイドバルブが用いられている。例えば、スプール形式のソレノイドバルブとしては、筒状のスリーブに収納されたスプールを有するバルブ部と、スプールを軸方向に駆動させるプランジャおよびコイルが樹脂により覆われたソレノイド成形体を収容するソレノイドケースを有するソレノイド部と、を具備し、ポンプやアキュムレータの圧力源と負荷との間に配置され、スプールを駆動することにより圧力や流量が調整された制御油を負荷に供給できるようになっている。

ところで、スプールは、プランジャ側の端部がプランジャ側に延設されており、プランジャの移動力をスプールに伝達することができるようになっているが、スプールが駆動されて移動するとスプールの端部を収容するスリーブ内の空間の容積が変化し、作動油の圧力が変化してスプールやプランジャの迅速な移動を阻害する虞がある。そのため、従来の油浸形のソレノイドバルブにおいては、スリーブに外部と連通する開口を設け、スリーブ内部の作動油を外部と流出入（以下呼吸とも呼ぶ。）させることで、作動油の圧力の変化を抑制している。

特許文献１に開示されている油浸形のソレノイドバルブは、リニアソレノイド（ソレノイド部）と、バルブ（バルブ部）とから構成されており、バルブは、バルブボディ（スリーブ）と弁体（スプール）とで構成されている。バルブボディのリニアソレノイド側の端部には、径方向に貫通するスリットが形成されており、弁体の駆動時には、バルブボディ内の作動油がスリットを通じて外部のオイルリザーバと呼吸することで、弁体の駆動によるバルブボディ内の容積の変化に伴って生じる作動油の圧力の変化を抑制している。

特開２０１４−１６３４７８号公報（第６頁、第１図）

しかしながら、特許文献１のソレノイドバルブにおいては、弁体の駆動時にオイルリザーバからスリットを通じてバルブボディ内に直接作動油が流出入することから、作動油内に混入したコンタミがバルブボディ内に流入し、摺動部分、例えば弁体とバルブボディとの間やプランジャとプランジャ収容ケースとの間に噛み込み、弁体やプランジャの動作不良が発生する虞があった。尚、本願において、「コンタミ」とはコンタミネーション（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏ）の略称であり、多細粒子状の導電性異物などの「粒子状異物」を意味する。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、摺動部分の動作の信頼性が高いソレノイドバルブを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のソレノイドバルブは、
プランジャの移動力を受けて駆動されるスプールが収納されるスリーブがソレノイド部に締結されるソレノイドバルブであって、
前記スプールのソレノイド部側端部の外径側に配置され、該スプールの外径側に環状の内空間を形成する接続部と、前記接続部の外径側に配置され、該接続部の外径側に環状の外空間を形成するカバーと、を備え、
前記接続部には、径方向に貫通する内貫通孔が形成され、前記カバーには径方向に貫通する外貫通孔が形成されており、両貫通孔は異なる位相に配置されていることを特徴としている。
この特徴によれば、接続部とカバーとの間の外空間を作動油の呼吸通路として利用できるとともに、内貫通孔と外貫通孔とが異なる位相に設けられているため、作動油の呼吸通路をラビリンス構造として長く確保することができ、作動油中に混入したコンタミを呼吸通路の途中で沈殿させることができるので、内空間へのコンタミの侵入が抑制され、内空間につながる摺動部分の動作信頼性が高い。

好適には、前記内貫通孔と前記外貫通孔とがそれぞれ１つ設けられ、両貫通孔は周方向に異なる位相に配置されている。
これによれば、小さいスペースで作動油の呼吸通路を長く確保することができる。

好適には、前記外貫通孔は鉛直下方に配置されている。
これによれば、作動油の呼吸通路に外部からコンタミが流入し難く、且つ沈殿したコンタミを外貫通孔に誘導して外部に排出しやすい。

好適には、前記接続部は前記ソレノイド部のステータに形成された円筒部である。
これによれば、ソレノイド部のステータの円筒部を利用して接続部を構成しているため、部品点数を少なくできる。

好適には、前記カバーは前記スリーブと前記ソレノイド部を締結する円筒状の部材である。
これによれば、スリーブとソレノイド部との締結部材であるカバーを利用して外空間を形成しているため、部品点数を少なくできる。

本発明の実施例におけるソレノイドバルブの斜視図である。 ソレノイドバルブをハウジングに装着した状態を示す側断面図である。 ステータの構造を示す斜視図である。 スリーブのステータ側の端部の構造を示す斜視図である。 カバーの構造を示す斜視図である。 スリーブとステータとの接続箇所を示す要部拡大側断面図である。 図６のＡ−Ａ断面図である。 ソレノイドバルブの変形例１の形態を示す要部拡大側断面図である。 ソレノイドバルブの変形例２の形態を示す要部拡大側断面図である。

本発明に係るソレノイドバルブを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例に係るソレノイドバルブにつき、図１から図７を参照して説明する。以下、図２の紙面左側をソレノイドバルブの軸方向一端側とし、図２の紙面右側をソレノイドバルブの軸方向他端側として説明する。

図１に示されるように、本実施例のソレノイドバルブ１は、スプールタイプのソレノイドバルブであって、例えば車両の自動変速機等の油圧により制御される装置に用いられるものである。尚、ソレノイドバルブ１は、バルブハウジング８の装着穴８ａ（図２参照）に水平方向に取付けられ、バルブハウジング８内の作動油（液体）に浸漬される、いわゆる油浸形（液浸形）のソレノイドバルブとして使用される。尚、図２は、バルブハウジング内の作動油がソレノイドバルブ１全体を浸漬させる所定高さ位置に油面Ｌ１が維持された状態を示すものである。

図１および図２に示されるように、ソレノイドバルブ１は、流体（オイル等の制御流体）の流量を調整するバルブ部２が電磁駆動部としてのソレノイド部３に一体に取付けられて構成されている。尚、図２は、ソレノイド成形体３１のコイル３４に通電されていないソレノイドバルブ１のオフ状態を示すものである。

先ず、バルブ部２の構造について説明する。図１及び図２に示されるように、バルブ部２は、バルブハウジング８の装着穴８ａ内に設けられた流路と接続される入力ポート２４、出力ポート２５、排出ポート２６ａ，２６ｂ、フィードバックポート２８等の各種ポートの開口が設けられたスリーブ２１と、スリーブ２１の内径側において軸方向に形成される貫通孔２１ａに液密に収容されるスプール２２と、スプール２２を軸方向一端側に付勢するコイル状のスプリング２９と、スプリング２９を保持するリテーナ２３と、から構成されている。

スリーブ２１には、軸方向一端側から軸方向他端側に向けて、フィードバックポート２８、入力ポート２４、出力ポート２５、排出ポート２６ａ，２６ｂの順に形成されている。後述のように、スプール２２は、軸方向に往復移動可能となっており、スプール２２を軸方向に往復移動させることにより、各種ポートの連通状態を変化させ、作動油の圧力や流量を制御するようになっている。尚、スリーブ２１、スプール２２、リテーナ２３は、アルミ、鉄、ステンレス、樹脂等の材料により形成されている。

次に、ソレノイド部３の構造について説明する。図２に示されるように、ソレノイド部３は、鉄等の磁性を有する金属材料から形成されるソレノイドケース３０と、ソレノイドケース３０に収容されるソレノイド成形体３１と、ソレノイド成形体３１の内側に配置されるステータ３２（固定鉄心）と、から主に構成されている。

ソレノイド成形体３１は、コイル３４を樹脂３５によりモールド成形することにより形成され、ソレノイドケース３０の径方向下方側に設けられる開口部３０ｊから外部に延び出ているコネクタ部３５ａのコネクタから制御電流がコイル３４へ供給されるようになっている。尚、ソレノイド成形体３１はステータ３２の外径側に一体に形成されている。

図２及び図３に示されるように、ステータ３２は、軸方向他端部（図２の紙面右側）に底部３２ｆ（ロッド側端部）を有する断面Ｕ字状の第１円筒部３２ａと、第１円筒部３２ａの軸方向他端部において径方向に延びる無端環状に形成されたフランジ部３２ｃと、フランジ部３２ｃの軸方向他端部に延出される該フランジ部３２ｃよりも小径の第２円筒部３２ｅ（接続部）と、から構成されるフランジ付き円筒状に構成されており、第１円筒部３２ａの収容部３２ｄには、プランジャ４（可動鉄心）が配置され、第１円筒部３２ａの底部３２ｆには、ロッド５を収容可能な貫通孔３２ｇが形成されている。ロッド５は、スプール２２よりも小径に形成されている。第１円筒部３２ａの軸方向一端側（図２の紙面左側）の開口端には、樹脂等から構成されるホルダ３６が取付けられている。また、第１円筒部３２ａの底部３２ｆには、非磁性体から成るシム３７が固着されており、第２円筒部３２ｅには、径方向に貫通する貫通孔３２ｊ（内貫通孔）が形成されている。

また、ステータ３２の第１円筒部３２ａには、外周面の軸方向略中央が内径側に周方向に亘って断面視等脚台形状に凹むことにより板厚が薄く形成される薄肉部３２ｂが設けられている。

次に、バルブ部２とソレノイド部３との接続態様について説明する。図４及び図６に示されるように、スリーブ２１の軸方向一端側の無端環状の端部２１ｂは、ステータ３２の第２円筒部３２ｅよりも小径に形成されており、端部２１ｂの端面よりも軸方向他端側には、外径方向に張り出すフランジ部２１ｃが形成されている。このフランジ部２１ｃは、軸方向視においてスタジアム型を成している。スリーブ２１の端部２１ｂは、ステータ３２の第２円筒部３２ｅ内に挿入され、フランジ部２１ｃが第２円筒部３２ｅの端面に当接することで軸方向の位置決めがされている。また、スリーブ２１の外周面におけるフランジ部２１ｃの軸方向他端側には、環状の溝部２１ｄが形成されている。

第２円筒部３２ｅ内には、スプール２２の軸方向一端側（ソレノイド部３側）の端部が配置され、該スプール２２と第２円筒部３２ｅとの間には、環状の第１空間Ｓ１（内空間）が形成されている。

図５及び図６に示されるように、ステータ３２の第２円筒部３２ｅの外側には、筒状のカバー３３が配置されている。このカバー３３は、軸方向かつ周方向に延びる筒状部３３ａと、筒状部３３ａの軸方向一端側から外径方向に放射状に複数張り出す片部３３ｂ（本実施例では４つ）と、筒状部３３ａの軸方向他端側から内径方向に張り出す環状の係止部３３ｃと、から構成されている。筒状部３３ａには径方向に貫通する貫通孔３３ｄ（外貫通孔）が形成されており、片部３３ｂの外径側端部は内径側に折り返されて折返部３３ｅが形成されている。また、係止部３３ｃは軸方向視においてスタジアム形を成している。

スリーブ２１とステータ３２とは、カバー３３により離脱不能に接続されている。具体的には、スタジアム形のスリーブ２１のフランジ部２１ｃをスタジアム形のカバー３３の係止部３３ｃ内に挿入し、カバー３３の係止部３３ｃをスリーブ２１の溝部２１ｄ内に配置した後、スリーブ２１及びカバー３３を所定角度（例えば４５度）相対回動させることでスリーブ２１及びカバー３３が接続される。これにより、カバー３３の係止部３３ｃの直線部３３ｆは、スリーブ２１のフランジ部２１ｃの曲線部２１ｆにおける軸方向他端側の端面に係止され、スリーブ２１及びカバー３３の軸方向の離脱が防止される。尚、係止部３３ｃの曲線部３３ｇとフランジ部２１ｃの直線部２１ｇとの隙間は、図示しないシール部材により密封されてもよい。また、各片部３３ｂは、ステータ３２のフランジ部３２ｃに押し付けられた状態で、ソレノイドケース３０の軸方向他端側に設けられた爪状のかしめ部３０ａを内径側にかしめることにより固定されている。

すなわち、カバー３３内には、ステータ３２の第２円筒部３２ｅが配置され、カバー３３と第２円筒部３２ｅとの間には環状の第２空間Ｓ２（外空間）が形成されている。また、かしめ部３０ａをかしめる際の押圧力は、片部３３ｂの折返部３３ｅに作用し、折返部３３ｅが当該押圧力を吸収するため、カバー３３やステータ３２等が変形することが防止されている。

また、図７に示されるように、ステータ３２の貫通孔３２ｊと、カバー３３の貫通孔３３ｄとは、異なる位相に配置されている。具体的には、ステータ３２の貫通孔３２ｊは、軸方向視において第２円筒部３２ｅの鉛直上方に形成されており、カバー３３の貫通孔３３ｄは、軸方向視においてカバー３３の鉛直下方に配置されており、周方向に１８０度異なる位相に配置されている。

次いで、ソレノイドバルブ１の動作について説明する。図２及び図６の実線部分に示されるように、ソレノイドバルブ１のオフ状態においては、スプリング２９の付勢力によりスプール２２が軸方向一端側へ移動し、スプール２２の軸方向他端側の端面がステータ３２における第２円筒部３２ｅの底部３２ｈに当接しスプール２２の移動が規制され、プランジャ４およびロッド５が軸方向一端側に位置する。

また、ソレノイドバルブ１のオフ状態において、コイル３４への通電によりソレノイドケース３０、ステータ３２、プランジャ４により磁気回路を形成し、ステータ３２の底部３２ｆとプランジャ４との間に電磁力を発生させることにより、プランジャ４はステータ３２の底部３２ｆ側に向けて軸方向他端側へ駆動される。これにより図６の仮想線部分に示されるように、ロッド５及びスプール２２が軸方向他端側に移動してスリーブ２１の各種ポートの連通状態を変更することができる。

図６に示されるように、ソレノイドバルブ１のオフ状態では、ロッド５全体がステータ３２の貫通孔３２ｇ内に収容され（図６実線部分参照）、ソレノイドバルブ１のオン状態ではロッド５の軸方向他端側の一部が第１空間Ｓ１内に配置される（図６仮想線部分参照）ため、スプール２２の移動により第１空間Ｓ１内の容積が変化する。

スプール２２が移動する際には、第１空間Ｓ１内の作動油と、スプール２２の外側の作動油とが、第２円筒部３２ｅの貫通孔３２ｊ、第２空間Ｓ２、カバー３３の貫通孔３３ｄとを通じて流出入（図７の破線矢印を参照）することで、第１空間Ｓ１内の容積が変化に伴って生じる作動油の圧力の変化を抑制している。すなわち、第２空間Ｓ２は作動油の呼吸通路として機能している。尚、図７の破線矢印は、作動油の流入のみを示しており、作動油の流出は図示を省略しているが作動油の流れ方向は反対となる。

以上説明したように、ステータ３２の貫通孔３２ｊと、カバー３３の貫通孔３３ｄとは、異なる位相に配置されているため、作動油の呼吸通路である第２空間Ｓ２をラビリンス構造として長く確保することができる。これによれば、作動油中に混入したコンタミを第２空間Ｓ２の途中で沈殿させることができるので、ソレノイドバルブ１の外部から第１空間Ｓ１へのコンタミの侵入が抑制され、第１空間Ｓ１につながる摺動部分の動作信頼性が高い。換言すれば、ロッド５とステータ３２の貫通孔３２ｇとの間や、スプール２２とスリーブ２１の貫通孔２１ａとの間にコンタミが噛み込むことを抑制できるので、ロッド５及びスプール２２を確実に動作させることができる。

また、ステータ３２には貫通孔３２ｊが１つ設けられ、カバー３３には、貫通孔３３ｄが１つ設けられ、貫通孔３２ｊ及び貫通孔３３ｄは周方向に異なる位相に配置されているため、小さいスペースで作動油の呼吸通路を長く確保することができ、貫通孔３２ｊ及び貫通孔３３ｄが軸方向に異なる位相に配置される形態に比べてソレノイドバルブ１の構造をコンパクトに構成できる。

また、ステータ３２の貫通孔３２ｊは、軸方向視において第２円筒部３２ｅの鉛直上方に形成されており、カバー３３の貫通孔３３ｄは、軸方向視においてカバー３３の鉛直下方に配置されており、周方向に１８０度異なる位相に配置されているため、作動油の呼吸通路を効率よく長く確保することができるとともに、作動油の第２空間Ｓ２に外部からコンタミが流入し難く、且つ第２空間Ｓ２内で沈殿したコンタミを貫通孔３３ｄに誘導して外部に排出しやすい。

また、第１空間Ｓ１は、ソレノイド部３のステータ３２の第２円筒部３２ｅにより形成されている。これによれば、スリーブ２１とステータ３２とを接続する該ステータ３２の第２円筒部３２ｅを利用して第１空間Ｓ１を形成できるため、第１空間Ｓ１を形成するために別個の部材を用意する必要がなく、部品点数を少なくできる。

また、第２空間Ｓ２は、スリーブ２１とステータ３２とを締結する円筒状のカバー３３により形成されている。これによれば、スリーブ２１とステータ３２との締結部材であるカバー３３を利用して第２空間Ｓ２を形成しているため、第２空間Ｓ２を形成するために別個の部材を用意する必要がなく、部品点数を少なくできる。

また、ソレノイドバルブの変形例１として次のようなものがある。図８に示されるように、ステータ３２の第２円筒部３２ｅには、軸方向一端側に寄せて貫通孔３２１が形成されており、カバー３３の筒状部３３ａには、貫通孔３２１よりも軸方向他端側に寄せて貫通孔３３１が形成されている。すなわち、貫通孔３２１と貫通孔３３１とは、周方向に１８０度異なり、且つ軸方向に異なる位置に配置されているため、第２空間Ｓ２をラビリンス構造として長く確保することができる。

また、ソレノイドバルブの変形例２として次のようなものがある。図９に示されるように、変形例２におけるステータ３２２の第２円筒部３２２ｅは、実施例の第２円筒部３２ｅよりも軸方向に小寸に形成されている。また、変形例２におけるスリーブ２１１のフランジ部２１１ｃは、実施例のフランジ部２１ｃよりも軸方向に長寸に形成されており、フランジ部２１１ｃに径方向に貫通する貫通孔２００が形成されている。

本変形例２では、フランジ部２１ｃ内にスプール２２の軸方向一端側の端部が配置され、該スプール２２とフランジ部２１ｃとの間に第１空間Ｓ１が形成されているとともに、フランジ部２１ｃの外側にカバー３３が配置され、カバー３３とフランジ部２１ｃとの間に第２空間Ｓ２が形成されている。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例ではステータ３２の第２円筒部３２ｅを、前記変形例２ではスリーブ２１１のフランジ部２１１ｃを、第１空間Ｓ１を形成する接続部として説明したが、ステータとスリーブとの近接する両端部を接続部としてもよいし、ステータとスリーブとは別の部材を接続部としてもよい。

また、前記実施例では、ステータ３２の貫通孔３２ｊ（内貫通孔）と、カバー３３の貫通孔３３ｄ（外貫通孔）とが、軸方向に同じ位置に配置され、周方向に１８０度異なる位相で配置される形態を例示したが、両貫通孔は周方向には同じ位相で配置され、軸方向には異なる位置に配置されていてもよい。さらに、両貫通孔の配置位置（周方向の位相や軸方向の位置）などは自由に設定してもよい。

また、前記実施例では、ステータ３２の貫通孔３２ｊ及びカバー３３の貫通孔３３ｄがそれぞれ１つ設けられる形態を例示したが、異なる位相に形成されていれば、それぞれ複数設けられていてもよい。

１ ソレノイドバルブ
２ バルブ部
３ ソレノイド部
４ プランジャ
５ ロッド
２１ スリーブ
２２ スプール
３２ ステータ
３２ｅ 第２円筒部（接続部、円筒部）
３２ｊ 貫通孔（内貫通孔）
３３ カバー
３３ｄ 貫通孔（外貫通孔）
２００ 貫通孔（内貫通孔）
３２１ 貫通孔（内貫通孔）
３３１ 貫通孔（外貫通孔）

Claims (5)

1. プランジャの移動力を受けて駆動されるスプールが収納されるスリーブがソレノイド部に締結されるソレノイドバルブであって、
   前記スプールのソレノイド部側端部の外径側に配置され、該スプールの外径側に環状の内空間を形成する接続部と、前記接続部の外径側に配置され、該接続部の外径側に環状の外空間を形成するカバーと、を備え、
   前記接続部には、径方向に貫通する内貫通孔が形成され、前記カバーには径方向に貫通する外貫通孔が形成されており、両貫通孔は異なる位相に配置されていることを特徴とするソレノイドバルブ。
2. 前記内貫通孔と前記外貫通孔とがそれぞれ１つ設けられ、両貫通孔は周方向に異なる位相に配置されている請求項１に記載のソレノイドバルブ。
3. 前記外貫通孔は鉛直下方に配置されている請求項１または２に記載のソレノイドバルブ。
4. 前記接続部は前記ソレノイド部のステータに形成された円筒部である請求項１ないし３のいずれかに記載のソレノイドバルブ。
5. 前記カバーは前記スリーブと前記ソレノイド部を締結する円筒状の部材である請求項１ないし４のいずれかに記載のソレノイドバルブ。

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