JP4144531B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、電磁アクチュエータにより駆動されて、外部流路の連通状態を切り替える電磁弁に関する。

〔従来の技術〕
従来より、複数の外部流路の連通状態を切り替える流路切替のため、電磁アクチュエータにより弁体が駆動される電磁弁が用いられている。従来の電磁弁１００は、図２に示すように、複数の外部流路（図示せず）に通じる流体の流動部１０１が内部に形成される略筒状のスリーブ１０２、スリーブ１０２の内部で軸方向に変位することで流路切替を行う弁体としてのスプール１０３、スリーブ１０２およびスプール１０３の軸方向一方側に配置されて、スプール１０３を軸方向他方側へ駆動するための軸力を発生させる電磁アクチュエータ１０４を備える。

電磁アクチュエータ１０４は、ソレノイド１０５による磁力を受けて軸方向他方側へ変位することにより、磁力を軸力に変換してスプール１０３へ伝達するプランジャ１０６、プランジャ１０６を軸方向に摺動自在に収容するプランジャ収容部材１０７を有する。
このような電磁弁１００は、例えば自動車用自動変速機の油圧制御装置に用いられ、外部流路である油路の流路切替を行う。

プランジャ収容部材１０７は、プランジャ１０６との間に磁気回路を構成するためのコアステータとしての機能を備える。このため、電磁弁１００のように、プランジャ１０６の外周面１０８とプランジャ収容部材１０７の内周面１０９との間にギャップを設けずに、外周面１０８が内周面１０９を摺動するように構成すると、より高い磁力を発生させることができる。

しかし、このような利点を確保するために、外周面１０８および内周面１０９のような摺動面は極めて高精度に加工されている。このため、これらの摺動面が異物によって傷付くと、プランジャ１０６の変位に障害が生じて流路切替制御に対する信頼性が低下するばかりでなく、プランジャ１０６自体が変位不能となる虞もある。
このため、電磁アクチュエータ１０４の内部、特に、上記の摺動面が存在するプランジャ収容部１１０へ異物が侵入するのを防止する必要がある。

ところで、電磁弁１００が自動車用自動変速機の油圧制御装置に用いられるとき、作動油の中には多数の異物が存在する。異物を含んだ作動油は、図２の漏出流路Ａに示すように、流動部１０１の一端を液密的に封止する封止部１１１の外周面と、封止部１１１の外周面が摺動するスリーブ１０２の内周面との微小な隙間から軸方向一方側へ向けて漏出する。漏出した作動油は、プランジャ１０６から軸力が伝達されるシャフト部１１２を伝ってプランジャ収容部１１０へ到達する虞がある。そこで、図２に示すように、スリーブ１０２の一端と電磁アクチュエータ１０４の他端とで膜状のダイヤフラム１１３を挟み込み、ダイヤフラム１１３の略中央にシャフト部１１２を貫通させて取り付け、プランジャ収容部１１０を封止する技術が採用されている（例えば特許文献１参照）。

〔従来技術の不具合〕
ダイヤフラム１１３には、シャフト部１１２の変位とともに伸縮できるゴムのような弾性素材を用いる必要がある。しかし、このような素材は、一般的に耐熱性や耐油性に不安があるため、これらの特性が十分に確認された上で使用されなければならない。また、電磁弁１００の部品点数が増加するとともに組付工数も増加する。
特開２００２−３１０３２２号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、耐熱性や耐油性に不安がある弾性素材を用いることなく、かつ部品点数や組付工数を増やすことなく、電磁アクチュエータの内部へ異物が侵入するのを防止することができる電磁弁を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１の手段によると、電磁弁の弁体としてのスプールは、スリーブの内部に形成される流動部の一端を液密的に封止する封止部と、封止部の一端から軸方向一方側へ同軸的に突設されてプランジャから軸力を伝達されるシャフト部と、シャフト部の外周面から径方向に膨出した膨出部とを一体的に有する。封止部と膨出部との間のシャフト部は、膨出部の径よりも径小となる部分を有し、膨出部の径は、スリーブの内径よりも小さい。また、スリーブは、流動部および封止部よりも軸方向一方側に、下方へ開口する開口部を有し、開口部により大気圧に開放されており、シャフト部および膨出部は、常時、開口部により大気圧に開放されている。
異物を含む流動部の流体は、封止部の外周面とスリーブの内周面との微小な隙間から軸方向一方側へ向けて漏出し、シャフト部の外周面を伝って電磁アクチュエータの方に流れる。これに対し、シャフト部の外周面に膨出部を設けると、流体は膨出部より軸方向一方側へ伝うことができなくなる。この結果、電磁アクチュエータへ向かう流体の流れは、膨出部により遮断される。
これにより、耐熱性や耐油性に不安がある弾性素材を用いることなく、かつ部品点数や組付工数を増やすことなく、電磁アクチュエータの内部へ異物が侵入するのを防止することができる。

また、封止部と膨出部との間のシャフト部に、膨出部の径よりも径小となる部分がないと、流体は膨出部を越えて電磁アクチュエータの方へ流れることができるため、シャフト部を伝って電磁アクチュエータへ向かう流体の流れを、遮断することができない。
封止部と膨出部との間のシャフト部に、膨出部の径よりも径小となる部分を設けると、確実に、電磁アクチュエータへ向かう流体の流れを遮断することができる。

また、膨出部により遮断された流体は、スリーブの内部で下方に向かって滴下し、開口部から外部に排出される。

最良の形態の電磁弁は、スプールが、スリーブの内部で軸方向へ摺動自在に支持され、スリーブの内部に形成される流動部の一端を液密的に封止する封止部と、封止部の一端から軸方向一方側へ同軸的に突設されて、プランジャから軸力が伝達されるシャフト部と、シャフト部の外周面から径方向に膨出した膨出部とを一体的に有する。封止部と膨出部との間のシャフト部は、膨出部の径よりも径小となる部分を有し、膨出部の径は、スリーブの内径よりも小さい。また、スリーブは、流動部および封止部よりも軸方向一方側に下方へ開口する開口部を有し、この開口部により大気圧に開放されており、シャフト部および膨出部は、常時、開口部により大気圧に開放されている。

〔実施例１の構成〕
実施例１の電磁弁１を図１に基づいて説明する。
電磁弁１は、電磁アクチュエータ２により駆動される弁体としてのスプール３を備え、外部流路の連通状態を切り替える流路切替を行う。この電磁弁１は、例えば、自動車用自動変速機の油圧制御装置に用いられ、外部流路である油路の流路切替を行う。

電磁弁１は、複数の外部流路（図示せず）に通じる流体の流動部４が内部に形成される略筒状のスリーブ５と、スリーブ５の内部で軸方向に変位することで流路切替を行うスプール３と、スリーブ５およびスプール３の軸方向一方側に配置されて、スプール３を軸方向他方側へ駆動するための軸力を発生させる電磁アクチュエータ２とを備える。

スリーブ５は、スプール３を軸方向に摺動自在に支持する筒状部６、スリーブ５と電磁アクチュエータ２との連結に用いられるフランジ部７を有する。筒状部６は、後記する封止部８とともに作動油の流動部４を形成する。流動部４は、筒状部６の周壁を貫通して設けられたポート９を介して外部の油路と連通している。また、流動部４および封止部８よりも軸方向一方側の周壁には、下方へ開口する開口部１０が設けられている。そして、この開口部１０により、封止部８よりも軸方向一方側の筒状部６の内部は、大気圧に開放されている。なお、筒状部６の他端側には、スプール３を軸方向一方側へ付勢するスプリング１１が装着されている。

スプール３は、スリーブ５の内周壁を摺動する複数の径大部１２が軸方向に列設されている。また、最も一端側に設けられた径大部１２が、流動部４の一端を液密的に封止する封止部８をなす。径大部１２は、軸方向に変位することにより、ポート９の開閉状態を切り替える。そして、ポート９の開閉状態が切り替わることにより流路切替が行われる。

封止部８の一端には、シャフト部１３が軸方向一方側へ同軸的に突設されている。シャフト部１３の一端は、シャフト１４の他端に当接しており、シャフト１４を介してプランジャ１５から軸力を伝達される。また、シャフト部１３の外周面から、径方向に膨出部１６が膨出している。なお、封止部８と膨出部１６との間のシャフト部１３は、膨出部１６の径よりも径小になっている。

電磁アクチュエータ２は、通電により磁力を発生させるソレノイド１７、ソレノイド１７による磁力を軸力に変換し、軸方向他方側へ変位することによりスプール３へ伝達するプランジャ１５、プランジャ１５を軸方向へ摺動自在に収容するとともに、プランジャ１５との間に磁気回路を構成するコアステータ１８、ソレノイド１７やコアステータ１８などを包囲して収容するヨーク１９、ソレノイド１７とコアステータ１８およびヨーク１９との間を絶縁する樹脂部２０、プランジャ１５の他端面に当接してプランジャ１５から軸力が伝達されるとともに、この軸力をスプール３へ伝達するシャフト１４などを有する。

コアステータ１８の一端部は、プランジャ１５を摺動自在に収容するプランジャ収容部材として機能するプランジャ収容部２１をなす。プランジャ収容部２１の内部には、摺動面として高精度に加工されたプランジャ１５の外周面２２およびプランジャ収容部２１の内周面２３が存在する。なお、プランジャ１５には、プランジャ収容部２１での変位に伴う空気の移動を確保するために、呼吸路２４が軸方向に貫通して設けられている。

コアステータ１８の他端部は、シャフト１４を軸方向へ摺動自在に保持する軸受部２５をなす。軸受部２５の一端面は、コアステータ１８とプランジャ１５との間の磁力を安定させるため、プランジャ１５の他端面と対向するように形成されている。なお、軸受部２５にも、プランジャ１５の変位に伴う空気の移動を確保するために、呼吸路２６が軸方向に貫通して設けられている。また、軸受部２５には、スリーブ５と電磁アクチュエータ２との連結に用いられるフランジ部２７が径方向に形成されている。そして、ヨーク１９の他端側の先端が、コアステータ１８のフランジ部２７およびスリーブ５のフランジ部７の外周を包囲するとともにかしめられることにより、スリーブ５と電磁アクチュエータ２とが連結されている。

〔実施例１の作用〕
ソレノイド１７への通電が行われると、プランジャ１５の他端面と軸受部２５の一端面との間に磁気回路が構成され磁力が発生する。そして、プランジャ１５は、この磁力を軸力に変換するとともに、軸方向他方側へ変位する。この軸力は、シャフト１４を介してスプール３に伝達される。この軸力により、スプール３は、スプリング１１の付勢力に抗して、軸方向他方側へ駆動される。ソレノイド１７への通電が停止すると、プランジャ１５の他端面と軸受部２５の一端面との間の磁力が消滅する。これによりプランジャ１５による軸力も消滅するので、スプール３はスプリング１１の付勢力により軸方向一方側へ駆動され、これに連動してプランジャ１５も軸方向一方側へ変位する。以上により、ポート９の開閉状態が切り替えられて油路の流路切替が行われる。

〔実施例１の特徴〕
流動部４の作動油は、漏出流路Ｂに示すように、封止部８の外周面とスリーブ５の内周面との微小な隙間から漏出し、シャフト部１３の外周面を伝って軸方向一方側へ流れる。この作動油は、膨出部１６により遮断され、スリーブ５の内部で下方に向かって滴下する。滴下した作動油は、開口部１０から外部に排出される。

〔実施例１の効果〕
実施例１のスプール３は、流動部４の一端を液密的に封止する封止部８と、封止部８の一端から突設されるシャフト部１３と、シャフト部１３の外周面から径方向に膨出した膨出部１６とを一体的に有する。
これにより、流動部４から漏出した作動油は、シャフト部１３を伝って電磁アクチュエータ２へ向かう流れを、膨出部１６により遮断される。この結果、耐熱性や耐油性に不安がある弾性素材を用いることなく、かつ部品点数や組付工数を増やすことなく、高精度に加工された摺動面を有するプランジャ収容部２１の内部へ、異物が侵入するのを防止することができる。

実施例１のシャフト部１３の他端部は、封止部８と膨出部１６との間の径が膨出部１６の径よりも小さくなっている。
これにより、電磁アクチュエータ２へ向かう作動油の流れを確実に遮断することができる。

実施例１のスリーブ５では、流動部４および封止部８よりも軸方向一方側の周壁に、下方へ開口する開口部１０が設けられ、開口部１０により大気圧に開放されている。
これにより、膨出部１６により遮断され下方に滴下した作動油を、電磁弁１の外部に排出することができる。

〔変形例〕
実施例１では、プランジャ１５、シャフト１４およびスプール３が別体であったが、シャフト１４とスプール３とが一体に形成されていてもよく、シャフト１４とプランジャ１５とが一体に形成されていてもよく、プランジャ１５、シャフト１４およびスプール３が全て一体に形成されていてもよい。

電磁弁の構成を示す断面図である（実施例１）。 電磁弁の構成を示す断面図である（従来例）。

符号の説明

１ 電磁弁
２ 電磁アクチュエータ
３ スプール
４ 流動部
５ スリーブ
８ 封止部
１０ 開口部
１３ シャフト部
１５ プランジャ
１６ 膨出部
１７ ソレノイド
１８ コアステータ（プランジャ収容部材）

Claims (1)

1. 複数の外部流路に通じる流体の流動部が内部に形成される略筒状のスリーブ、
   このスリーブの内部で軸方向に変位することで前記外部流路の連通状態を切り替えるスプール、
   前記スリーブおよび前記スプールの軸方向一方側に配置されて、前記スプールを軸方向他方側へ駆動するための軸力を発生させる電磁アクチュエータ
   を備え、
   前記電磁アクチュエータは、
   ソレノイドによる磁力を前記軸力に変換し、軸方向他方側へ変位することにより前記スプールへ伝達するプランジャ、
   このプランジャを軸方向へ摺動自在に収容するプランジャ収容部材
   を有する電磁弁において、
   前記スプールは、
   前記スリーブの内部で軸方向へ摺動自在に支持され、前記流動部の一端を液密的に封止する封止部と、
   前記封止部の一端から軸方向一方側へ同軸的に突設されて、前記プランジャから前記軸力が伝達されるシャフト部と、
   このシャフト部の外周面から径方向に膨出した膨出部とを一体的に有し、
   前記封止部と前記膨出部との間のシャフト部は、前記膨出部の径よりも径小となる部分を有し、
   前記膨出部の径は、前記スリーブの内径よりも小さく、
   前記スリーブは、前記流動部および前記封止部よりも軸方向一方側に、下方へ開口する開口部を有し、この開口部により大気圧に開放されており、
   前記シャフト部および前記膨出部は、常時、前記開口部により大気圧に開放されていることを特徴とする電磁弁。

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