JP3696195B2

JP3696195B2 - 電磁弁

Info

Publication number: JP3696195B2
Application number: JP2002318447A
Authority: JP
Inventors: 雄太一ノ瀬; 善彦大西
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: KR100523370B1; KR20040040317A; DE10325103A1; US7367542B2; US20050051747A1; DE10325103B4; JP2004150584A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車用電子制御式自動変速機の各作動部の作動油圧を変更するために用いられる電磁弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば比例電磁弁として、ソレノイドコイルと、このソレノイドコイルの軸線上に軸線方向に移動可能に設けられたロッドと、このロッドに中間部で固着されたプランジャと、このプランジャの一方の側に前記ロッドを囲って設けられ前記ソレノイドコイルへの通電でプランジャを吸引するコアと、前記プランジャの他方の側に前記ロッドを囲って設けられたヨークと、前記プランジャの両側にそれぞれ設けられ前記ロッドを前記移動可能に支持した一対の軸受とを備え、一方の前記軸受は前記ヨークに圧入され、他方の前記軸受は前記コアに圧入されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１８８７４４号公報（図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の比例電磁弁では、一対の軸受は、ロッドを軸線方向に摺動可能に支持しており、そのうちの一方の軸受はヨークに圧入され、他方の軸受はコアに圧入されている。そのため、部品加工のばらつき、組立時のばらつきが等により、それぞれの軸受の中心軸線が一致せず、その結果軸受とロッドとの摺動部には径方向の偏荷重が作用し、ロッドに対する摺動抵抗が増大し、ソレノイドコイルに流れる通電量に対して所定の開弁度が得られないという問題点があった。
また、前記偏荷重を低減するためには、軸受の内径面とロッドの外周面との間の隙間を大きくすることも考えられるが、この結果プランジャの中心軸線と、コアおよびヨークのそれぞれの中心軸線とがそれぞれ大幅にずれ、プランジャとコアとの間の磁力、プランジャとヨークとの間のそれぞれの径方向の磁力のバランスが崩れ、軸受とロッドとの摺動部には径方向の磁力の差により径方向の偏荷重が作用し、上記と同様の問題点があった。
また、軸受の内径面とロッドの外周面との摺動部に異物（金属粉、埃等）が噛み込みロッドは動作不能になってしまうおそれがあるという問題点もあった。
【０００５】
この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、性能が向上し、また異物の噛み込みによる動作不能を防止できる電磁弁を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電磁弁では、一対の軸受の少なくとも一方は、コアの内径面、またはヨークの内径面に対して隙間ばめで設けられ、前記軸受の内、前記コアの内径面、または前記ヨークの内径面に対して隙間ばめで設けられた軸受と、前記プランジャとの間にスプリングが設けられ、前記軸受は前記スプリングの弾性力で保持されており、前記スプリングと、前記プランジャとの間には、スプリングの荷重がプランジャに及ぶのを阻止するホルダが設けられている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態および参考例について説明するが、同一、同等部材、部位については同一符号を付して説明する。
参考例１．
図１はこの発明の参考例１の比例電磁弁の断面図である。
この比例電磁弁は、自動車用電子制御式自動変速機の各作動部の作動油圧を変更するために用いられる、ノーマリーハイタイプ（非通電時に出力圧が高く、電流増加に伴い出力圧が減少するタイプ）の電磁弁であり、円筒形状のケース１と、このケース１内に設けられたソレノイド装置２と、ソレノイド装置２に通電することで作動する弁装置３とを備えている。
【０００８】
ソレノイド装置２は、ボビン１９に導線が巻回されたソレノイドコイル４と、ケース１の下側の内径面に嵌着されたヨーク５と、ボビン１９の上側の内径面に嵌着されたコア６と、ソレノイドコイル４の中心軸線上に移動可能に設けられたプランジャ７と、このプランジャ７の上端面に下端部が当接しプランジャ７を押圧した第１のスプリング８ａと、ソレノイドコイル４の導線に接続された端子１１とを備えている。
弁装置３は、球状のバルブ１６と、ヨーク５に固定されたハウジング１７と、プランジャ７に圧入され一体化されたロッド１８とを備えている。ハウジング１７には、バルブ１６が当接するバルブシート１２、液体の流入口１３、液体の流出口１４および液体の排出口１５がそれぞれ形成されている。
【０００９】
コア６の内径面とロッド１８の外周面との間には、コア６の内径面およびロッド１８の外周面に対して隙間ばめで第１のすべり軸受９ａが設けられている。この第１のすべり軸受９ａの下端面にはロッド１８を囲った第１のスプリング８ａの上端部が当接している。コア６の内径部にはＣ形状のスプリングピン１０が圧入されている。このスプリングピン１０の下端部が第１のすべり軸受９ａの上端面に当接し、スプリングピン１０の圧入量を調整することで第１のスプリング８の荷重が調整されるようになっている。
また、ロッド１８の外周面とヨーク５の内径面との間には、ロッド１８の外周面およびヨーク５の内径面に対して隙間ばめで第２のすべり軸受９ｂが設けられている。この第２のすべり軸受９ｂの上端面にはロッド１８を囲った第２のスプリング８ｂの下端部が当接しており、第２のすべり軸受９ｂは第２のスプリング８ｂの圧縮荷重によって確実に保持されるようになっている。
第１のすべり軸受９ａおよび第２のすべり軸受９ｂは、内径面側および外径面側のそれぞれの両端部でテーパを設けた形状であり、また非磁性体で耐摩耗性のある黄銅で構成されている。なお、すべり軸受は、非磁性体で耐摩耗性のりん青銅で構成してもよいし、また焼結材料で構成してもよい。
【００１０】
第２の軸受９ｂは、ロッド１８の外周面とヨーク５の内径面との間で、ロッド１８の外周面およびヨーク５の内径面に対して隙間ばめで設けられており、ロッド１８の軸線に対して傾斜可能になっており、またロッド１８に対して摺動可能になっている。
【００１１】
第２のすべり軸受９ｂを保持するための第２のスプリング８ｂの圧縮荷重Ｆは、比例電磁弁に許容されている、出力圧Ｐ（流出口１４での自動変速機液の圧力）のヒステリシス差をΔＰ、バルブ１６とバルブシート１２により決定されるシート径をφｄ、第２のすべり軸受９ｂとロッド１８との間の動摩擦係数をμ、動摩擦係数μによって決定される係数をＣとしたときに、下式によって得られる。
Ｆ＝Ｃ×ΔＰ×π(φd)^２/４
そして、例えばμ＝０．１の場合、係数Ｃがとり得る範囲は０＜Ｃ≦３の範囲内であり、第２のスプリング８ｂの圧縮荷重Ｆは、その係数Ｃの値に応じた範囲内の値が設定される。
【００１２】
なお、図２に示すように、ソレノイドコイル４に流れる電流値Ｉと、出力圧Ｐとの関係において、電流値Ｉがゼロから所定値に上昇したときの行き方向出力圧曲線Ａと、所定値からゼロに降下したときの戻り方向出力圧曲線Ｂとは異なる曲線を描き、同じ電流値Ｉでも異なる出力圧Ｐであり、この出力圧Ｐの差ΔＰがヒステリシス差ΔＰである。
【００１３】
なお、第１のすべり軸受９ａについても、ロッド１８の外周面およびコア６の内径面に対して隙間ばめで設けられているが、この第１のすべり軸受９ａに作用する第１のスプリング８ａは、比例電磁弁の出力圧Ｐを調整するために設けられたものである。従って、この第１のスプリング８ａの圧縮荷重は、第２のすべり軸受９ａを保持するための第２のスプリング８ｂの圧縮荷重に比べて非常に高いため、第１のすべり軸受９ａは、コア６に対して固定されているとみなすことができる。
【００１４】
自動変速機では、その油圧回路のオイルパン内に蓄えられた作動液は、エンジンに同期して駆動するオイルポンプにより吸引され、レギュレータ等で所定の圧力に調圧された後、各電磁弁の流入口まで圧送される。
このうち、比例電磁弁では、自動車の走行状態に応じて自動変速機制御ユニットからの信号により比例電磁弁のソレノイドコイル４に与える電流値が制御され、バルブ１６に加える力は制御され、それに応じてバルブ１６とバルブシート１２との間の隙間寸法が変動する。流入口１３から一定の入力圧で流入した作動液は、ハウジング１７内に流入するが、上記隙間寸法に応じて排出口１５からの作動液の排出流量が定められ、例えばその排出流量の増加に伴い、流出口１４からの液体の流出流量は減少し、流出口１４での出力圧Ｐは減少する。
その出力圧Ｐにより、自動変速機の油圧回路内に装着されるコントロールバルブの開閉が制御されることで変速がなされる。なお、排出口１５から排出された自動変速機液はオイルパンに回収される。
【００１５】
次に、上記構成のノーマリーハイタイプの比例電磁弁の動作について説明する。
ソレノイドコイル４が非通電状態では、プランジャ７の端面を押圧した第１のスプリング８ａの圧縮荷重により、プランジャ７と一体のロッド１８はバルブ１６をバルブシート１２側に押圧する。流入口１３からハウジング１７を通って流出口１４に流れてくる作動液の出力圧Ｐは、バルブ１６の押圧力をシート径φｄで定まるシート面積で割った値と平衡した圧力となるように、バルブ１６はバルブシート１２から離間して排出口１５から作動液を排出する。このとき、最大の出力圧Ｐを示す。
ソレノイドコイル４に通電すると、磁界が発生し、磁気回路を構成する、ケース１、コア６、プランジャ７およびヨーク５には磁束が流れ、励磁されたコア６とプランジャ７との間にロッド１８の摺動方向に対し電流に比例した磁気吸引力が発生する。磁気吸引力は第１のスプリング８ａの弾性力に抗する方向に発生し、バルブ１６の押圧力を減少させる。例えば、ソレノイドコイル４の通電量で定められた磁気吸引力に応じてバルブ１６の押圧力を制御することで流出口１４に流れてくる作動液の出力圧Ｐは制御される。そして、ソレノイドコイル４に通電する電流値を増加させた場合、バルブ１６の押圧力が減少することで、出力圧Ｐは減少し、ソレノイドコイル４に第１のスプリング８ａによる押圧力と平衡する磁気吸引力が発生したときに、最小の出力圧Ｐを示す。
【００１６】
その後、ソレノイドコイル４への通電が遮断されると、コア６の磁気吸引力はゼロとなり、プランジャ７は第１のスプリング８ａの弾性力により反コア６側に移動し、プランジャ７と一体のロッド１８はバルブ１６を押圧し、バルブ１６はバルブシート１２に着座して、比例電磁弁は閉弁される。
【００１７】
上記構成の比例電磁弁では、第２のすべり軸受９ｂは、ロッド１８の外周面およびヨーク５の内径面に対して隙間ばめで設けられており、ロッド１８の軸線に対して傾斜可能になっており、またロッド１８に対して摺動可能になっている。そのため、部品加工や組立のばらつきに起因して発生する第２のすべり軸受９ｂとロッド１８との摺動部の偏荷重は、第２のすべり軸受９ｂのヨーク５に対する摺動および傾きにより緩和され、偏荷重によるヒステリシス差ΔＰの増大を防止でき、各比例制御弁間における出力圧Ｐの性能のばらつきが低減する。
また，部品寸法公差の拡大による加工性の向上および組立作業性の向上を図ることができる。
さらに、異物の噛み込みによりロッド１８が第２のすべり軸受９ｂに固着した場合でも、第２のすべり軸受９ｂの外周面がヨーク５の内径面に対する摺動面となるため、ロッド１８は第２のすべり軸受９ｂと共に移動可能となり、所定の出力圧Ｐを得ることができる。
また、第１のすべり軸受９ａおよび第２のすべり軸受９ｂは、内径面側および外径面側のそれぞれの両端部でテーパを設けた形状であるので、第２のすべり軸受９ｂとロッド１８との摺動部の偏荷重に対して、第２のすべり軸受９ｂはより傾き易く、それだけよりロッド１８の摺動抵抗はより低減される。
【００１８】
参考例２．
図３はこの発明の参考例２の比例電磁弁の断面図であり、この比例電磁弁は、非通電時に出力圧が低く、電流増加に伴い出力圧が増加するタイプのものである。
このノーマリーロウタイプの比例電磁弁は、ノーマリーハイタイプの参考例１の比例電磁弁と比較して、コア６とヨーク５との配置が逆であること、比例電磁弁の出力圧Ｐを調整するための第１のスプリング８ａが無い点で異なる。
また、ロッド１８の外周面およびヨーク５の内径面に対して隙間ばめで第１のすべり軸受２０ａが設けられている。この第１のすべり軸受２０ａの下端面にはロッド１８を囲った第１のスプリング２１ａの上端部が当接している。この第１のスプリング２１ａの弾性力により、第１のすべり軸受２０ａは、ロッド１８の端部に確実に保持されるようになっている。
また、ロッド１８の外周面およびコア６の内径面に対して隙間ばめで第２のすべり軸受２０ｂが設けられている。この第２のすべり軸受２０ｂの上端面にはロッド１８を囲った第２のスプリング２１ｂの下端部が当接している。この第２のスプリング２１ｂの弾性力により、第２のすべり軸受２０ｂは、ロッド１８の中間部に確実に保持されるようになっている。
第１のすべり軸受２０ａおよび第２のすべり軸受２０ｂは、内径面側および外径面側のそれぞれの両端部でテーパを設けた形状であり、また非磁性体で耐摩耗性のある黄銅で構成されている。なお、すべり軸受は、非磁性体で耐摩耗性のりん青銅で構成してもよいし、また焼結材料で構成してもよい。
【００１９】
第１の軸受２０ａおよび第２の軸受２０ｂは、ロッド１８の外周面およびヨーク５の内径面に対して隙間ばめで設けられており、ロッド１８の軸線に対して傾斜可能になっており、またロッド１８に対して摺動可能になっている。
【００２０】
この比例電磁弁では、非通電状態では、プランジャ７と一体のロッド１８に当接するバルブ１６を押圧する力は無く、流入口１３からハウジング１７の内部を通って流出口１４に流れてくる作動液は、バルブ１６を押し上げ、排出口１５から排出される。このとき、最小の出力圧Ｐを示す。
次に、ソレノイドコイル４を通電すると、磁界が発生し、磁気回路を構成する、ケース１、コア６、プランジャ７およびヨーク５には磁束が流れ、励磁されたコア６とプランジャ７との間にロッド１８の摺動方向に対し電流に比例した磁気吸引力が発生する。磁気吸引力はバルブ１６にバルブシート１２を押圧する方向に発生する。流出口１４に流れてくる作動液の出力圧Ｐは、バルブ１６の押圧力をシート径φｄで定まるシート面積で割った値と平衡した圧力となる。例えば、ソレノイドコイル４の通電量で定められた磁気吸引力に応じてバルブ１６の押圧力を制御することで流出口１４に流れてくる作動液の出力圧Ｐは制御される。そして、ソレノイドコイル４に通電する電流値を増加させた場合、バルブ１６の押圧力が増加することで出力圧Ｐは増加し、ソレノイドコイル４に流入口１３の圧力と平衡する磁気吸引力が発生したときに最大の出力圧Ｐを示す。
【００２１】
その後、ソレノイドコイル４への通電が遮断されると、コア６の磁気吸引力はゼロとなり、プランジャ７は第１のスプリング８ａにより反コア６側に移動し、流入口１３からの液体の入力圧により、バルブ１６は、押し上げられ、バルブシート１２から離間した状態が維持され、流入口１３からの作動液はハウジング１７の内部を通って排出口１５から排出されており、比例電磁弁は全開状態となる。
【００２２】
この参考例の比例電磁弁の場合にも、第１のスプリング２１ａによりロッド１８の端部に保持された第１のすべり軸受２０ａは、ロッド１８の外周面およびとヨーク５の内径面に対して隙間ばめで設けられており、ロッド１８の軸線に対して傾斜可能になっており、またロッド１８に対して摺動可能になっている。また、第２のスプリング２１ｂによりロッド１８の中間部に保持された第２のすべり軸受２０ｂは、ロッド１８の外周面およびコア６の内径面に対して隙間ばめで設けられており、ロッド１８の軸線に対して傾斜可能になっており、またロッド１８に対して摺動可能になっている。
そのため、参考例１と同様に、偏荷重によるヒステリシス差ΔＰの増大を防止でき、各比例制御弁間における出力圧Ｐの性能のばらつきが低減する。
また，部品寸法公差の拡大による加工性の向上および組立作業性の向上を図ることができる。
さらに、異物の噛み込みによりロッド１８が第１のすべり軸受２０ａ、第２のすべり軸受２０ｂに固着した場合でも、ロッド１８は第１のすべり軸受２０ａ、第２のすべり軸受２０ｂと共に移動可能となり、所定の出力圧Ｐを得ることができる。
また、第１のすべり軸受２０ａおよび第２のすべり軸受２０ｂは、内径面側および外径面側のそれぞれの両端部でテーパを設けた形状であるので、第１のすべり軸受２０ａおよび第２のすべり軸受２０ｂと、ロッド１８との摺動部の偏荷重に対して、第１のすべり軸受２０ａおよび第２のすべり軸受２０ｂはより傾き易く、それだけよりロッド１８の摺動抵抗はより低減される。
【００２３】
実施の形態１．
図４はこの発明の実施の形態１の比例電磁弁の断面図であり、この比例電磁弁は、参考例２と同様に、非通電時に出力圧がゼロで、電流増加に伴い出力圧が増加するタイプのものである。
このノーマリーロウタイプの比例電磁弁では、ヨーク５の内径面に第１のスプリング２１ａの下端部が当接した第１のホルダ３０ａが固定されている。また、コア６の内径面に第２のスプリング２１ｂの上端部が当接した第２のホルダ３０ｂが固定されている。第１のホルダ３０ａおよび第２のホルダ３０ｂは、ともに円環状で端部に内径側に突出した鍔部を有しており、この鍔部に第１のスプリング２１ａ、第２のスプリング２１ｂの端部が当接している。
他の構成は、参考例２と同様である。
【００２４】
参考例１、２では、すべり軸受９ｂ、２０ａ、２０ｂを保持するためのスプリング８ｂ、２１ａ、２１ｂの端部はプランジャ７に当接していたのに対して、この実施の形態では、スプリング２１ａ、２１ｂの端部はホルダ３０ａ、３０ｂに当接しており、スプリング２１ａ、２１ｂの荷重は、ホルダ３０ａ、３０ｂで受け止められ、プランジャ７を通じてロッド１８に加わることは無く、より安定した出力圧特性が得られる。
なお、他の作用および効果については、参考例２と同様である。
【００２５】
参考例３．
図５はこの発明の参考例３の比例電磁弁の断面図であり、この比例電磁弁は、参考例２と同様に、非通電時に出力圧がゼロで、電流増加に伴い出力圧が増加するタイプのものである。
このノーマリーロウタイプの比例電磁弁では、第１のすべり軸受４０は、ロッド１８の外周面およびヨーク５の内径面に対して隙間ばめで設けられている。この第１のすべり軸受４０は、円環状で端部に外径側に突出した鍔部４０ａを有しており、この鍔部４０ａはプランジャ７の端面に対向している。
他の構成は参考例２と同様である。
【００２６】
この参考例では、プランジャ７の端面に対向した鍔部４０ａを有した第１のすべり軸受４０を備えているので、プランジャ７が異常変位によりヨーク５に磁気吸着して動作不良が生じてしまうといった事態を未然に防止できる。
他の作用および効果は参考例２と同様である。
【００２７】
なお、上記実施の形態および各参考例では、プランジャ７の両側のロッド１８の両端部に、隙間ばめ構造のすべり軸受９ａ、９ｂ、２０ａ、２０ｂ、４０を設けたが、何れか一方に設けてもよい。この場合、すべり軸受９ａ、９ｂ、２０ａ、２０ｂ、４０とロッド１８との摺動面における異物の噛み込みによる動作不良に対しては，異物が混入し易いバルブ１６側のすべり軸受９ｂ、２０ｂに隙間ばめ構造を設ける方が効果的である。
また、上記実施の形態および各参考例では、軸受として簡単な構成であるすべり軸受９ａ、９ｂ、２０ａ、２０ｂ、４０で説明したが、この発明はころがり軸受にも適用できるのは勿論である。
また、すべり軸受９ａ、９ｂ、２０ａ、２０ｂは、内径面側および外径面側のそれぞれの両端部でテーパを設けた形状であるが、何れか一方だけでもよい。
また、上記実施の形態および各参考例では、電磁弁として自動車用電子制御式自動変速機の油圧回路において自動変速機の各作動部の作動液圧を変更する比例電磁弁について説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、各種機械に適用される電磁弁にも適用できる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る電磁弁によれば、一対の軸受の少なくとも一方は、コアの内径面、またはヨークの内径面に対して隙間ばめで設けられ、前記軸受の内、前記コアの内径面、または前記ヨークの内径面に対して隙間ばめで設けられた軸受と、前記プランジャとの間にスプリングが設けられ、前記軸受は前記スプリングの弾性力で保持されており、前記スプリングと、前記プランジャとの間には、スプリングの荷重がプランジャに及ぶのを阻止するホルダが設けられているので、性能が向上し、また異物の噛み込みによる動作不能を防止できる。
また、前記スプリングの荷重は、前記ホルダで受け止められ、前記プランジャを通じてロッドに加わることは無く、より安定した出力特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の参考例１の比例電磁弁の断面図である。
【図２】図１の比例電磁弁において電流と出力圧との関係図である。
【図３】この発明の参考例２の比例電磁弁の断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１の比例電磁弁の断面図である。
【図５】この発明の参考例３の比例電磁弁の断面図である。
【符号の説明】
４ソレノイドコイル、５ヨーク、６コア、７プランジャ、８ａ，２１ａ第１のスプリング、８ｂ，２１ｂ第２のスプリング、９ａ，２０ａ，４０第１のすべり軸受、９ｂ，２０ｂ第２のすべり軸受、１８ロッド、３０ａ第１のホルダ、３０ｂ第２のホルダ，４０ａ鍔部。

Claims

ソレノイドコイルと、このソレノイドコイルの軸線上に軸線方向に移動可能に設けられたロッドと、このロッドに中間部で固着されたプランジャと、このプランジャの一方の側に前記ロッドを囲って設けられ前記ソレノイドコイルへの通電でプランジャを吸引するコアと、前記プランジャの他方の側に前記ロッドを囲って設けられたヨークと、前記プランジャの両側にそれぞれ設けられ前記ロッドの外周面に対して隙間ばめで前記ロッドを前記移動可能に支持した一対の非磁性体である軸受とを備えた電磁弁であって、
一対の前記軸受の少なくとも一方は、前記コアの内径面、または前記ヨークの内径面に対して隙間ばめで設けられ、
前記軸受の内、前記コアの内径面、または前記ヨークの内径面に対して隙間ばめで設けられた軸受と、前記プランジャとの間にスプリングが設けられ、前記軸受は前記スプリングの弾性力で保持されており、
前記スプリングと、前記プランジャとの間には、スプリングの荷重がプランジャに及ぶのを阻止するホルダが設けられている電磁弁。
前記軸受の端部には、前記ヨークと前記プランジャの端面との間に前記ロッドの径方向に延びプランジャがヨークに磁気吸引されるのを防ぐ鍔部が設けられている請求項１に記載の電磁弁。
前記軸受は、内径面および外径面の少なくとも一方が端部にテーパを設けた形状である請求項１または請求項２の何れかに記載の電磁弁。
前記軸受は、黄銅、またはりん青銅で構成されている請求項１ないし請求項３の何れかに記載の電磁弁。
前記軸受は、焼結部材で構成されている請求項１ないし請求項４の何れかに記載の電磁弁。
前記軸受は、すべり軸受である請求項１ないし請求項５の何れかに記載の電磁弁。