JP3671411B2

JP3671411B2 - 流体圧力制御用の三方電磁弁

Info

Publication number: JP3671411B2
Application number: JP27788996A
Authority: JP
Inventors: 兼久長崎; 雅通渡辺
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-10-21
Filing date: 1996-10-21
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2016-10-21
Also published as: JPH10122413A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧等の流体圧力を制御する流体圧力制御用の三方電磁弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、流体圧力制御用の三方電磁弁は、例えば自動車の自動変速機の油圧制御装置に用いられており、その一例が特開平４−２５８５８０号公報に示されている。このものは、図６に示すように、筒状の弁ハウジング１１と筒状のソレノイドコイル１２とを同軸上に配置し、それらの内周側に筒状弁体１３（可動鉄心）と固定鉄心１４とを同軸上に配置し、更に、筒状弁体１３の内周側には流路形成用の内筒１５を配置している。弁ハウジング１１の下端中心部に入力ポート１６が形成され、後述するソレノイドコイル１２のＯＦＦ時には、入力ポート１６から内筒１５の内部に流入した油が該内筒１５の周壁に形成された流出口１７と筒状弁体１３の穴１８を通って、弁ハウジング１１の外周部に形成された出力ポート１９から流出する。そして、内筒１５の流出口１７の上方には仕切壁２０と流入口２１が形成され、後述するソレノイドコイル１２のＯＮ時には、弁ハウジング１１内に存在する油が筒状弁体１３の穴１８から流入口２１を通して内筒１５内に流入し、固定鉄心１４の上端中央部に形成された排出ポート２２から排出される。
【０００３】
この場合、出力ポート１９の圧力の制御は、ソレノイドコイル１２のＯＮ／ＯＦＦのデューティ比をＰＷＭ(Pulse Width Modulation)方式で制御することにより行われる。つまり、ソレノイドコイル１２のＯＦＦ時には、筒状弁体１３がスプリング２３によって下方に移動され、入力ポート１６から出力ポート１９への流路が開放されると共に、排出ポート２２への流路が閉鎖される。一方、ソレノイドコイル１２のＯＮ時には、筒状弁体１３が上方に吸引され、入力ポート１６から出力ポート１９への流路が閉鎖されると共に、排出ポート２２への流路が開放される。従って、ソレノイドコイル１２のＯＮ／ＯＦＦのデューティ比を制御することで、出力ポート１９における平均油圧を制御できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成では、ソレノイドコイル１２のＯＮ／ＯＦＦに同期して筒状弁体１３が高速度で往復動作し、急激な油の流通／遮断が繰り返される。これにより、弁ハウジング１１内で脈動圧が発生し、その脈動圧が弁ハウジング１１の内周面２４で直接受けられる。このため、弁ハウジング１１に伝達される脈動エネルギ（脈動圧×受圧面積）が大きくなり、それによって電磁弁部品の振動や作動音が大きくなる欠点がある。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、流体圧力制御中の電磁弁部品の振動や作動音を小さくすることができる流体圧力制御用の三方電磁弁を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の流体圧力制御用の三方電磁弁は、弁ハウジングの内周部に非磁性材製のスリーブを嵌着し、このスリーブの内周側に筒状弁体を摺動自在に嵌合し、前記弁ハウジングの外周部に入力ポートを形成すると共に、該弁ハウジングの側壁中央部に、前記筒状弁体の端面開口に対向する出力ポートを形成している。この場合、筒状弁体の往復動作に伴う脈動圧が筒状弁体内で発生するが、その脈動圧の受圧面となる筒状弁体の内周面は、その外周側に位置する弁ハウジングの内周面（従来の受圧面）と比較して面積が小さいため、筒状弁体に伝達される脈動エネルギ（脈動圧×受圧面積）が従来よりも小さくなり、その分、電磁弁部品の振動や作動音が小さくなる。しかも、入力ポートを弁ハウジングの外周部に形成しているため、従来のように入力ポートを中心側に配置する構成とは異なり、電磁弁自体の外径寸法を大きくすることなく、入力ポートの開口面積を容易に拡大でき、流入流量増大ひいては流体圧力の制御幅拡大が容易である。更に、筒状弁体を摺動自在に嵌合するスリーブは、入力ポートから出力ポートへの流路と排出ポートへの流路とを仕切る仕切り部材としても機能し、電磁弁の構成も簡単である。
【０００７】
この場合、請求項２のように、固定鉄心に、筒状弁体の内周面に微小隙間を介して対向する筒状壁を形成し、この筒状壁に、流体を通過させるスリット又は孔を形成するようにしても良い。このようにすれば、固定鉄心→筒状壁→筒状弁体の経路で磁気抵抗の少ない磁気回路を構成することができ、筒状弁体を効率良く駆動できる。
【０００８】
また、請求項３のように、スリーブに、排出ポートに連通する流路を有する嵌合壁部を前記固定子鉄心と同心状に形成し、この嵌合壁部の内周側に、筒状弁体の排出ポート側の開口縁に対向する円筒状の弁座を嵌着し、この弁座の内周側に固定鉄心を嵌着した構成としても良い。このようにすれば、スリーブに対して弁座と固定子鉄心との双方を組み付けることができ、部品点数削減・組付性向上を実現できると共に、これら３部品の同心性の確保が容易であり、組付精度も向上できる。
【０００９】
また、請求項４のように、筒状弁体の内部から排出ポートへの流路は、その途中部の流路断面積をその前後の流路断面積よりも拡大するようにしても良い。このようにすれば、筒状弁体の内部から排出ポートへの流路がマフラ（消音器）の如き構造となり、流体噴出及び流体脈動に対する消音効果を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１乃至図５に基づいて説明する。ここで、図１はソレノイドコイル３３のＯＦＦ時の状態を示す三方電磁弁の縦断面図、図２はソレノイドコイル３３のＯＮ時の状態を示す三方電磁弁の縦断面図、図３は弁ハウジング３４の主要部の正面図、図４は図１のＡ線に沿って部分的に破断して示す右側面図、図５はソレノイドコイル３３のＯＮ／ＯＦＦデューティ比と出力ポート３７の圧力との関係を示す図である。
【００１１】
磁性材製のコイルハウジング３１内には、絶縁性樹脂製のコイルボビン３２に巻装されたソレノイドコイル３３を収納し、該コイルボビン３２の左側面に磁性材製の筒状の弁ハウジング３４のフランジ部３５を宛がった状態で、コイルハウジング３１の縁部を弁ハウジング３４のフランジ部３５にかしめ付けることで、これら各部品を一体化している。この場合、弁ハウジング３４の内径寸法とコイルボビン３２の内径寸法とが同一寸法に形成され、これら両者が同軸上に連結されている。弁ハウジング３４の外周部には、複数の入力ポート３６が同一円周上に形成され、該弁ハウジング３４の左側壁中央部には出力ポート３７が形成されている。一方、コイルハウジング３１の右側壁には、複数の排出ポート３８がコイルボビン３２の内周部に沿って形成されている。
【００１２】
弁ハウジング３４の内周部には、耐摩耗性のある非磁性材製のスリーブ３９が圧入固定されている。このスリーブ３９の左側部分には、入力ポート３６に対応する位置に切欠部４０が形成され、該切欠部４０の左端と弁ハウジング３４の右側壁との間に、非磁性材製の円環状の弁座４１が挟着されている。また、スリーブ３９の内周側には、可動鉄心を兼ねる磁性材製の筒状弁体４２が摺動自在に嵌合されている。この筒状弁体４２の左端開口縁は、弁座４１とその内周側に突出する弁ハウジング３４の環状リブ４３とに対向している。筒状弁体４２内の左側部分には、非磁性材製のスプリング４４が弁ハウジング３４の左側壁との間に収納され、このスプリング４４の弾発力によって筒状弁体４２が右方向（固定鉄心４８側）に付勢されている。
【００１３】
一方、スリーブ３９の右側部分には、排出ポート３８に連通するスリット状の流路４５を有する嵌合壁部４６が一体に形成され、この嵌合壁部４６がコイルボビン３２の内周部に嵌合されている。この嵌合壁部４６の内周側には、非磁性材製の円筒状の弁座４７が圧入固定され、ソレノイドコイル３３のＯＮ／ＯＦＦに応じて筒状弁体４２の右端開口縁が弁座４７に当接／離間するようになっている。この弁座４７の内周側には固定鉄心４８が圧入固定され、この固定鉄心４８の左側部分には、筒状弁体４２の内周面に微小隙間を介して対向する筒状壁４９が一体に形成され、この筒状壁４９には、流体を弁座４７側へ通過させるスリット５０が形成されている。
【００１４】
固定鉄心４８の外周面とコイルボビン３２の内周面との間には、スリーブ３９のスリット状の流路４５と排出ポート３８との間を連通させる円筒状の流路５１が形成されている。これにより、弁座４７から排出ポート３８への流路は、その途中の円筒状の流路５１で流路断面積が拡大され、マフラ（消音器）のような構造となっている。また、筒状弁体４２を摺動自在に嵌合するスリーブ３９は、入力ポート３６から出力ポート３７への流路と排出ポート３８への流路とを仕切る仕切り部材としても機能している。
【００１５】
以上のように構成された三方電磁弁は、常開型のシート弁であり、出力ポート３７の出力圧の制御は、ソレノイドコイル３３のＯＮ／ＯＦＦのデューティ比をＰＷＭ制御することにより行われる。ソレノイドコイル３３のＯＦＦ時には、図１に示すように、スプリング２３の弾発力により筒状弁体４２が右方向に移動され、筒状弁体４２の左端が出力ポート３７側の弁座４１から離間して、入力ポート３６から出力ポート３７への流路が開放されると共に、筒状弁体４２の右端が弁座４７に当接して、排出ポート３８への流路４５が閉鎖される。この状態では、入力ポート３６から流入した流体が出力ポート３７へ流れ、出力ポート３７の圧力が上昇する。
【００１６】
一方、ソレノイドコイル３３のＯＮ時には、弁ハウジング３４の環状リブ４３と筒状弁体４２との間で磁気吸引力が働き、筒状弁体４２がスプリング２３の弾発力に抗して左方向に吸引される。これにより、図２に示すように、筒状弁体４２の左端が弁座４１に当接して、入力ポート３６から出力ポート３７への流路が閉鎖されると共に、筒状弁体４２の右端が排出ポート３８側の弁座４７から離間して、排出ポート３８への流路４５が開放される。この状態では、筒状弁体４２内に存在する流体が排出ポート３８へ流れ、出力ポート３７の圧力が低下する。
【００１７】
そして、出力ポート３７の圧力を制御する場合には、ソレノイドコイル３３のＯＮ／ＯＦＦを例えば５０〜７０Ｈｚ程度の周波数で切り換え、図１の状態と図２の状態とを交互に切り換える。この際、ＯＮ時間の比率であるデューティ比をＰＷＭ方式で制御して出力ポート３７の平均圧力を制御するものであり、その制御特性は、図５に示すように、デューティ比を大きくすると、出力ポート３７の圧力が低下し、デューティ比を小さくすると出力ポート３７の圧力が上昇する。
【００１８】
圧力制御中は、ソレノイドコイル３３のＯＮ／ＯＦＦに同期して筒状弁体４２が高速度で往復動作し、急激な油の流通／遮断が繰り返される。これにより、出力ポート３７の圧力を保持する筒状弁体４２内で脈動圧が発生するが、その脈動圧の受圧面となる筒状弁体４２の内周面は、その外周側に位置する弁ハウジング３４の内周面（従来の受圧面）と比較して面積が小さいため、筒状弁体４２に伝達される脈動エネルギ（脈動圧×受圧面積）が従来よりも小さくなり、その分、電磁弁部品の振動や作動音を小さくできて、低騒音化の要求を満たすことができる。
【００１９】
しかも、入力ポート３６を弁ハウジング３４の外周部に形成しているため、従来のように入力ポート３６を中心側に配置する構成とは異なり、電磁弁自体の外径寸法を大きくすることなく、入力ポート３６の開口面積を容易に拡大でき、流入流量増大ひいては流体圧力の制御幅拡大を容易に実現できる。更に、筒状弁体４２を摺動自在に嵌合するスリーブ３９は、入力ポート３６から出力ポート３７への流路と排出ポート３８への流路とを仕切る仕切り部材としても機能するため、他の仕切り部材を設ける必要がなく、部品点数を少なくできて、電磁弁の構成も簡単である。
【００２０】
また、上記実施形態では、固定鉄心４８に、筒状弁体４２の内周面に微小隙間を介して対向するスリット５０付きの筒状壁４９を形成したので、筒状弁体４２内の流体の通過を妨げることなく、固定鉄心４８→筒状壁４９→筒状弁体４２の経路で磁気抵抗の少ない磁気回路を構成することができ、筒状弁体４２を効率良く駆動できて、ソレノイドコイル３３の小型化ひいては電磁弁の小型化も実現できる。但し、本発明は、この構成に限定されず、固定鉄心４８に一体に形成したスリット付きの筒状壁を筒状弁体４２の外周面に対向させるようにした構成としても良い。
【００２１】
また、上記実施形態では、筒状弁体４２を摺動自在に支持するスリーブ３９に排出ポート３８側に突出する嵌合壁部４６を形成し、この嵌合壁部４６の内周側に円筒状の弁座４７を嵌着し、この弁座４７の内周側に固定鉄心４８を嵌着した構成としたので、スリーブ３９に対して弁座４７と固定子鉄心４８との双方を組み付けることができ、組付のための部品点数を削減できて、組付性を向上できると共に、これら３部品の同心性を容易に確保できて、組付精度も向上できる。
【００２２】
更に、上記実施形態では、固定鉄心４８の外周面とコイルボビン３２の内周面との間に、円筒状の流路５１を形成し、スリーブ３９のスリット状の流路４５と排出ポート３８との間をこの円筒状の流路５１によって連通させるようにしたので、弁座４７から排出ポート３８への流路は、その途中の円筒状の流路５１で流路断面積が拡大し、排出ポート３８で流路断面積が縮小する形態となる。これにより、排出ポート３８への流路がマフラ（消音器）のような構造となり、このマフラ構造によって流体噴出及び流体脈動に対する消音効果を得ることができ、一層の作動音低減が可能となる。
【００２３】
尚、上記実施形態では、常開型のシート弁を例示したが、常閉型のシート弁として構成しても良く、また、シート弁に限定されず、スプール弁として構成しても良い。また、上記実施形態では、嵌合壁部４６にスリットを形成して流路４５を構成したが、嵌合壁部４６の内周面に軸方向に延びる溝を形成して流路を構成しても良い。また、上記実施形態では、筒状壁４９にスリット５０を形成することで、弁座４７側へ流体を通過させるようにしたが、スリット５０に代えて、貫通孔を形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるソレノイドコイルのＯＦＦ時の状態を示す三方電磁弁の縦断面図
【図２】ソレノイドコイルＯＮ時の状態を示す三方電磁弁の縦断面図
【図３】弁ハウジングの主要部の正面図
【図４】図１のＡ線に沿って部分的に破断して示す右側面図
【図５】ソレノイドコイルのＯＮ／ＯＦＦデューティ比と出力ポートの圧力との関係を示す図
【図６】従来の三方電磁弁の一例を示す縦断面図
【符号の説明】
３１…コイルハウジング、３２…コイルボビン、３３…ソレノイドコイル、３４…弁ハウジング、３６…入力ポート、３７…出力ポート、３８…排出ポート、３９…スリーブ、４０…切欠部、４１…弁座、４２…筒状弁体、４３…環状リブ、４４…スプリング、４５…流路、４６…嵌合壁部、４７…弁座、４８…固定鉄心、４９…筒状壁、５０…スリット、５１…流路。

Claims

筒状の弁ハウジングと筒状のソレノイドコイルとを同軸上に配置し、それらの内周側に磁性材製の筒状弁体と固定鉄心とを同軸上に配置して成る流体圧力制御用の三方電磁弁において、
前記弁ハウジングの内周部に非磁性材製のスリーブを嵌着し、このスリーブの内周側に前記筒状弁体を摺動自在に嵌合し、
前記弁ハウジングの外周部に入力ポートを形成すると共に、該弁ハウジングの側壁中央部に、前記筒状弁体の端面開口に対向する出力ポートを形成し、
前記ソレノイドコイルを収納したコイルハウジングの側面部に排出ポートを形成し、
前記入力ポートから前記出力ポートへの流路と前記排出ポートへの流路とを前記スリーブで仕切ったことを特徴とする流体圧力制御用の三方電磁弁。
前記固定鉄心には、前記筒状弁体の内周面に微小隙間を介して対向する筒状壁が形成され、この筒状壁には、流体を通過させるスリット又は孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体圧力制御用の三方電磁弁。
前記スリーブには、前記排出ポートに連通する流路を有する嵌合壁部が前記固定子鉄心と同心状に形成され、この嵌合壁部の内周側に、前記筒状弁体の排出ポート側の開口縁に対向する円筒状の弁座が嵌着され、この弁座の内周側に前記固定鉄心が嵌着されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の流体圧力制御用の三方電磁弁。
前記筒状弁体の内部から前記排出ポートへの流路は、その途中部の流路断面積がその前後の流路断面積よりも拡大されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の流体圧力制御用の三方電磁弁。