JP2020197289A - リニアソレノイドバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】スプールの挙動不安定化を抑制するリニアソレノイドバルブを提供する。【解決手段】スリーブ２１は、スプール２２を軸方向に移動可能に保持している。スプリング２３は、スプール２２を軸方向一方に付勢している。アジャスタ４０は、スプリング２３に対して軸方向他方側に設けられ、スプリング２３の初期荷重を調節する。ソレノイド部３０は、電磁力を発生させて、スプール２２を軸方向他方に押圧する。アジャスタ４０は、軸方向に移動可能であるアジャスタ回り止め部４２と、スリーブ２１にねじ込まれているアジャスタねじ部４１とを有する。アジャスタ回り止め部４２は、スプール２２の軸心まわりの回動が規制され、スプリング２３の一端を係止している。アジャスタねじ部４１は、ねじ込みによりアジャスタ回り止め部４２を介してスプリング２３に圧縮荷重を付加する。【選択図】図１

Description

本発明は、リニアソレノイドバルブに関する。

従来、油圧を制御するためのリニアソレノイドバルブでは、弁体を微振動させることにより、弁体の動作時における摩擦を低減し制御精度および応答性を向上させている。このときソレノイドの電流に加えられる微小振幅の信号はディザと呼ばれる。

しかし、バルブが全開・全閉に近い状態では、制御特性に変化が生じてしまい、制御精度が低下する。これに対して、特許文献１には、バルブが全開・全閉に近い状態での供給電流が所定値以上である場合に、ディザの周波数を高めるリニアソレノイドバルブが記載されている。

特開平１１−２８７３５１号公報

しかしながら、ディザによる制御では、いくら周波数を高めてもストローク方向の切り替わりに静止タイミングがある。そのタイミングでは静止摩擦力が作用するため、高い動き出しエネルギーが必要であり、動作が安定しない。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、スプールの挙動不安定化を抑制するリニアソレノイドバルブを提供することである。

本発明は、ソレノイドの電磁力とスプリングの付勢力とスプールに作用する油圧力とのつり合いによりスプールのストロークを制御するリニアソレノイドバルブである。本発明は、スプール（２２）、スリーブ（２１）、スプリング（２３）、アジャスタ（４０）およびソレノイド部（３０）を備える。スリーブは、スプールを軸方向に移動可能に保持している。スプリングは、スプールを軸方向一方に付勢している。アジャスタは、スプリングに対して軸方向他方側に設けられ、スプリングの初期荷重を調節する。ソレノイド部は、電磁力を発生させて、スプールを軸方向他方に押圧する。アジャスタは、軸方向に移動可能であるアジャスタ回り止め部（４２）と、スリーブにねじ込まれているアジャスタねじ部（４１）とを有する。アジャスタ回り止め部は、スプールの軸心まわりの回動が規制され、スプリングの一端を係止している。アジャスタねじ部は、ねじ込みによりアジャスタ回り止め部を介してスプリングに圧縮荷重を付加する。

本発明によれば、圧縮荷重付加時にねじ部をねじ込み回転させても、回り止め部は回動せずに軸方向へ移動する。そのため、スプリングを所定の位置に回り止めしたまま圧縮することができる。これにより、スプールに働く油圧力による偏荷重と、スプリングの付勢力の傾きによる横力とが相殺するようにスプリングを設定することができる。そのため、スプールとスリーブとの金属接触等によるスプールの挙動不安定化を抑制することが可能となる。

一実施形態のリニアソレノイドバルブの断面図。 図１のアジャスタねじ部の拡大図。 図１のアジャスタ回り止め部の拡大図。 図３の矢印ＩＶ方向から見た矢視図。 図１のスプリングの側面図。 図５のスプリングを矢印ＶＩ方向から見た矢視図。 図１のスリーブのＶＩＩ部分拡大図。 図７のスリーブの矢印ＶＩＩＩ方向から見た矢視図。

以下、リニアソレノイドバルブの実施形態を図面に基づき説明する。

［一実施形態］
一実施形態のリニアソレノイドバルブは、自動車用ドライブトレインの油圧を制御するために用いられる。先ず、リニアソレノイドバルブの基本構成について説明する。図１に示すようにリニアソレノイドバルブ１０は、スプール弁部２０およびソレノイド部３０を備える。

スプール弁部２０は、各種ポート２４〜２７を有するスリーブ２１と、スリーブ２１内で軸方向へ移動可能なスプール２２と、スプール２２に軸方向に作用するバネ力を発生させ、スプール２２を軸方向の一方へ付勢する「スプリング」としてのコイルばね２３とを有する。供給圧ポート２４には、図示しないオイルポンプから圧送された作動油が流入する。制御圧ポート２５は油圧制御対象に接続される。フィードバックポート２６には、制御圧ポート２５から出力された作動油の一部が流入する。排出ポート２７はドレン空間に接続される。供給圧ポート２４、制御圧ポート２５、および、排出ポート２７における油圧力により、スプール２２は偏荷重Ｐ１を受けている。このうち、供給圧ポート２４における油圧力からの偏荷重が最も大きい。一実施形態では、偏荷重Ｐ１は、供給圧ポート２４が位置するスリーブ２１側からスプール２２の方に作用する。以下の説明において、スプール２２の軸方向の一方、すなわちコイルばね２３がスプール２２を付勢する方を「軸方向一方」と記載する。また、スプール２２の軸方向の他方を「軸方向他方」と記載する。

ソレノイド部３０は、スプール２２の軸心ＡＸ１上であってスプール２２に対して軸方向一方側に設けられているプランジャ３１と、プランジャ３１とスプール２２との間に設けられているシャフト３２と、プランジャ３１に作用する電磁力を発生させるソレノイド３３とを有する。ソレノイド３３は、電磁力によりプランジャ３１を軸方向他方へ移動させ、シャフト３２を介してスプール２２に軸方向の押圧力を作用させて、スプール２２を軸方向他方へ押圧する。電磁力は、ソレノイド３３の電流に応じて変わる。

スプール２２は、プランジャ３１およびシャフト３２と共に軸方向へ移動して、供給圧ポート２４と制御圧ポート２５との連通度合い、および、排出ポート２７と制御圧ポート２５との連通度合いを変化させる。供給圧ポート２４は、スプール２２のＩＮランド２８に開閉される。排出ポート２７は、スプール２２のＥＸランド２９に開閉される。出力油圧は、スプール２２のストロークに応じて変化する。

スプール２２のストロークは、シャフト３２の押圧力（すなわちソレノイド３３の電磁力）と、コイルばね２３の付勢力（すなわちコイルばね２３のバネ力）と、フィードバックポート２６に流入する作動油によりスプール２２に作用するフィードバック力（すなわち油圧力）とが釣り合う位置になる。油圧制御対象には、スプール２２のストロークに応じた油圧が供給される。リニアソレノイドバルブ１０は、上記の力の釣り合いによりスプール２２のストロークを制御し、供給圧力を制御する。

次に、リニアソレノイドバルブ１０の特徴構成について説明する。図１に示すように、リニアソレノイドバルブ１０は、軸方向他方側にアジャスタ４０を備える。アジャスタ４０は、コイルばね２３の初期荷重を調整している。アジャスタ４０は、アジャスタ回り止め部４２およびアジャスタねじ部４１を有する。アジャスタねじ部４１は、スリーブ２１の軸方向他方側の端部に設けられている。アジャスタ回り止め部４２は、コイルばね２３とアジャスタねじ部４１との間に設けられている。

図３および図４に示すように、アジャスタ回り止め部４２は、外周にスライド突起４３を二つ有する。二つのスライド突起４３は軸心ＡＸ１に対して軸対称に備えられている。スライド突起４３は、スリーブ２１の内周に設けられている２本のスリーブスライド溝４４にはまり、当該溝内をスライドする。図７および図８に示すように、スリーブスライド溝４４は、スリーブ２１の軸方向に延び、軸心ＡＸ１に対して軸対称に備えられている。したがって、アジャスタ回り止め部４２は、スプール２２の軸方向に移動可能である一方、軸心ＡＸまわりに回動規制される。

図１に示すように、アジャスタ回り止め部４２は、スプール２２との間にコイルばね２３を有する。図３および図４に示すように、アジャスタ回り止め部４２は、軸心ＡＸ１に対して径方向に離れた位置に、スプール２２の軸方向に貫通する一つの回り止め孔４５を有する。図５および図６に示すように、コイルばね２３は、アジャスタ回り止め部４２側にスプリングピン４６を有する。スプリングピン４６は、コイルばね２３の一端部であり、アジャスタ回り止め部４２に向かって軸方向に延びる突起形状部分である。スプリングピン４６は、回り止め孔４５に挿入され、軸心ＡＸ１まわりにおいて回り止め孔４５に係止する。スプリングピン４６は、アジャスタ回り止め部４２に対して、所定の位置で回動係止している。

図２に示すように、アジャスタねじ部４１は、外周に雄ねじ部４７を有する。雄ねじ部４７は、スリーブ２１の内周の雌ねじ部４８にねじ込まれる。このように雄ねじ部４７がねじ込まれることによって、アジャスタねじ部４１は、アジャスタ回り止め部４２を同時に押しこみながら軸方向一方へ移動する。つまり、アジャスタねじ部４１は、ねじ込みによりアジャスタ回り止め部４２を介してコイルばね２３に圧縮荷重を付加する。

コイルばね２３の付勢力は、コイルばね２３の端面形状や巻き方により、スプール２２の軸方向に対して傾きを生じる。言い換えると、コイルばね２３の横力が生じる。コイルばね２３の横力をＰ２とする。アジャスタ回り止め部４２に対して、所定の位置で回動係止するコイルばね２３により、横力Ｐ２は一方向に制御されている。横力Ｐ２は、偏荷重Ｐ１と向かい合い、スプールに作用する。つまり、一方向に制御された横力Ｐ２は、油圧力からの偏荷重Ｐ１を相殺している。

（効果）
以上説明したように、一実施形態では、スリーブ２１は、スプール２２を軸方向に移動可能に保持している。スプリング２３は、スプール２２を軸方向一方に付勢している。アジャスタ４０は、スプリング２３に対して軸方向他方側に設けられ、スプリング２３の初期荷重を調節する。ソレノイド部３０は、電磁力を発生させて、スプール２２を軸方向他方に押圧する。アジャスタ４０は、軸方向に移動可能であるアジャスタ回り止め部４２とスリーブ２１にねじ込まれているアジャスタねじ部４１とを有する。アジャスタ回り止め部４２は、スプール２２の軸心まわりの回動が規制され、スプリング２３の一端を係止している。アジャスタねじ部４１は、ねじ込みによりアジャスタ回り止め部４２を介してスプリング２３に圧縮荷重を付加する。

このように、アジャスタ回り止め部４２が、スプール２２の軸方向に移動可能である一方、軸心ＡＸまわりに回動規制されるので、初期荷重付加時にアジャスタねじ部４１をねじ込み回転させても、アジャスタ回り止め部４２は回動せずにスプール２２の軸方向へ移動する。そのため、コイルばね２３を所定の位置に回り止めしたまま、圧縮することができる。

ところで、供給圧ポート２４、制御圧ポート２５、および、排出ポート２７における油圧力により、スプール２２は偏荷重Ｐ１を受けている。このようなリニアソレノイドバルブ１０作動時の油圧力による荷重で、スプール２２は、スリーブ２１の内壁に押し付けられる。そして、スプール２２とスリーブ２１との金属接触等で摩擦力が変化するため、スプール２２の挙動が不安定になる。

また、コイルばね２３の付勢力は、コイルばねの端面形状や巻き方により、スプール２２の軸方向に対して傾きを生じてしまう。こうしたばね横力Ｐ２のため、スプール２２はスリーブ２１の内壁に押し付けられる。そして、スプール２２とスリーブ２１との金属接触等で摩擦力が変化することで、スプール２２の挙動は不安定になる。

［１］このような偏荷重Ｐ１とばね横力Ｐ２とは、コイルばね２３の回動方向の位置決めが可能となり、ばね横力Ｐ２の方向を設定できることで、相殺可能となる。そのため、スプール２２がスリーブ２１の内壁に押し付けられ、スプール２２とスリーブ２１との金属接触等で摩擦力が変化することを抑制でき、スプール２２の挙動が不安定になることを抑えられる。

［２］スリーブ２１は、軸方向に延びるスライド溝４４を有し、アジャスタ回り止め部４２は、スライド溝４４と係合しているスライド突起４３を有する。そのため、アジャスタねじ部４１のねじ込み回動に関わらず、アジャスタ回り止め部４２は回動せずに軸方向へ移動することができる。

［３］アジャスタ回り止め部４２は、回り止め孔４５を有し、コイルばね２３は、回り止め孔４５に係止しているスプリングピン４６を有する。したがって、コイルばね２３の回動方向の位置決めが可能となる。

［他の実施形態］
他の実施形態では、スライド突起およびスライド溝は、二つに限らず、例えば、一つでもよいし、三つ以上でもよい。要するに、アジャスタ回り止め部が、スリーブの周方向に対して係止する構成であればよい。

他の実施形態では、アジャスタ回り止め部の回り止め孔は、スプールの軸方向に貫通している孔に限らず、例えば、窪みでもよい。また、アジャスタ回り止め部が突起を有し、コイルばねの先端が当該突起に係止するように構成されてもよい。要するに、スプリングの一端が、アジャスタ回り止め部に対して係止する構成であればよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

２１：スリーブ、２２：スプール、２３：スプリング、３０：ソレノイド部、
４０：アジャスタ、４１：アジャスタねじ部、４２：アジャスタ回り止め部。

Claims (3)

1. スプール（２２）と、
   前記スプールを軸方向に移動可能に保持しているスリーブ（２１）と、
   前記スプールを軸方向一方に付勢しているスプリング（２３）と、
   前記スプリングに対して軸方向他方側に設けられ、前記スプリングの初期荷重を調節するアジャスタ（４０）と、
   電磁力を発生させて、前記スプールを軸方向他方に押圧するソレノイド部（３０）と、
   を備え、前記ソレノイドの電磁力と前記スプリングの付勢力と前記スプールに作用する油圧力とのつり合いにより前記スプールのストロークを制御するリニアソレノイドバルブであって、
   前記アジャスタは、アジャスタ回り止め部（４２）とアジャスタねじ部（４１）とを有し、
   前記アジャスタ回り止め部は、軸方向に移動可能であり、前記スプールの軸心まわりの回動が規制され、前記スプリングの一端を係止し、
   前記アジャスタねじ部は、前記スリーブにねじ込まれ、前記ねじ込みにより前記アジャスタ回り止め部を介して前記スプリングに圧縮荷重を付加するリニアソレノイドバルブ。
2. 前記スリーブは、軸方向に延びるスライド溝（４４）を有し、
   前記アジャスタ回り止め部は、前記スライド溝と係合しているスライド突起（４３）を有する請求項１に記載のリニアソレノイドバルブ。
3. 前記アジャスタ回り止め部は、回り止め孔（４５）を有し、
   前記スプリングは、前記回り止め孔に係止しているスプリングピン（４６）を有する請求項１または２に記載のリニアソレノイドバルブ。

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