JP4470538B2

JP4470538B2 - ソレノイドバルブ

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Publication number: JP4470538B2
Application number: JP2004079982A
Authority: JP
Inventors: 直樹村田; 博幸西ノ薗; 秀生小川; 良成笠置
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2024-03-19
Also published as: WO2005036038A1; JP2005133926A

Description

本発明は、自動車等の各種流体圧力制御に用いられるソレノイドバルブに関するものである。

従来、この種のソレノイドバルブとしては、例えば、図４に示すようなものが知られている。このようなソレノイドバルブ１００は、ソレノイド部３００と、バルブ部２００と、から成っている。

ソレノイド部３００は、円筒状に巻かれたソレノイド３０１と、ソレノイド３０１の内周側に同心状に配置されるサイドリング３０２及び軸受け３０３によってその内部に形成されるプランジャ室３０４と、プランジャ室３０４内に軸方向に移動自在に挿入されるプランジャ３０５と、プランジャ３０５の一端側であるバルブ部２００側に連結される弁体３０７と、プランジャ３０５の他端側に前記サイドリング３０２及び軸受け３０３と同心状に配置されるセンターポスト３０６と、センターポスト３０６の内周側に嵌挿されるリテーナ３０８と、プランジャ３０５とリテーナ３０８との間に挿入されプランジャ３０５をバルブ部２００側に対して押圧するスプリング３０９と、リテーナ３０８の中心部に設けられた貫通孔を介してプランジャ室３０４内の流体を排出するドレーンポート３１０と、を備えている。

また、バルブ部２００は、バルブ部２００の筐体側面に開口すると共に、軸方向に貫通する貫通孔に連通する流体の流入ポート２０４と、前記貫通孔の一端に形成される制御圧ポート２０１と、前記貫通孔の他端側に配置されソレノイド部３００の弁体３０７の先端が当接する弁座２０３と、弁座２０３に対して制御圧ポート２０１とは反対側であってバルブ部２００の筐体側面に開口する流出ポート２０２と、を備えている。

このようなソレノイドバルブ１００は、ソレノイド３０１に通電することにより、センターポスト３０６を励磁して、プランジャ３０５をスプリング３０９のバネ力に抗してセンターポスト３０６側に吸引することによって、流入ポート２０４と流出ポート２０２とを連通させる。即ち、弁体３０７は、上記貫通孔内部の流体の圧力、スプリング３０９のバネ力に基づくプランジャ３０５の弁体３０７に対する押圧力、及びソレノイド３０１に通電することにより発生するセンターポスト３０６の励磁磁力を受ける。そして、これら３つの力のバランスをソレノイド３０１の磁力を変化させることにより弁体３０７が開弁する方向にプランジャ３０５を移動させて流体の制御を行う。

また、流出ポート２０２側からプランジャ室３０４のリテーナ３０８側に漏れ出す流体は、ドレーンポート３１０から排出される（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００１−２２７６７２号公報

しかしながら、ソレノイドバルブ１００の制御の仕方によっては、例えば、プランジャ３０５を急激に作動させて、弁体３０７を開弁又は閉弁方向に動作させた場合には、弁体３０７及びプランジャ３０５に加わる前記３つの力のバランス点近傍で、弁体３０７及びプランジャ３０５が自励振動を引き起こす場合がある。また、ソレノイドバルブ１００を取り付けている車両の振動等が弁体３０７やプランジャ３０５に伝わり自励振動を引き起
こす場合が有る。更に、流入ポート２０４に接続される流体通路の圧力脈動や、ソレノイド３０１の励磁電流の固有振動等が原因となり、弁体３０７及びプランジャ３０５が振動する場合がある。

このように、弁体３０７及びプランジャ３０５が振動した場合には、その振動が収束するまではソレノイドバルブ１００による流体の制御が困難となる。

本発明は、上記した従来技術の課題を解決し、ソレノイドバルブに備えられたプランジャの移動に伴って流動する流体に流動抵抗を与えて減衰力を発生させることにより、弁体及びプランジャの振動を抑制することを可能とするソレノイドバルブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のソレノイドバルブにあっては、円筒状のソレノイドを有するソレノイド部と、流体の流入ポートと流出ポートを有するバルブ部と、を備えるソレノイドバルブにおいて、前記ソレノイド部は、前記ソレノイドの内周側に形成されるプランジャ室と、可動鉄芯であって、前記ソレノイドにより発生された磁束により前記プランジャ室内部を軸方向に移動する有底円筒状のプランジャと、前記プランジャの底側に配置され、前記プランジャと連動して前記流入ポートと前記流出ポートとの間の流路の開閉動作を行う弁体と、固定鉄芯であって、前記プランジャの他端側に配置される円筒状のセンターポストと、前記センターポストの内周側に嵌挿される有底円筒状のリテーナと、前記プランジャ底面と前記リテーナ底面との間に挿入され前記プランジャを前記バルブ部に対して押圧するスプリングと、前記リテーナ底面とは反対側の面を底面として前記センターポストの内周面で囲まれた空間に形成されるドレーン室と、前記ドレーン室内の流体を排出するドレーンポートと、を備え、前記バルブ部は、前記流入ポートと前記排出ポートに連通し、該バルブ部内部を軸方向に貫通する貫通孔と、前記貫通孔の一端に形成される制御圧ポートと、前記貫通孔の他端側に配置され前記ソレノイド部の前記弁体の先端が当接する弁座と、を備えたソレノイドバルブであって、前記プランジャの外周円筒面には、軸方向に前記弁体側から前記リテーナ側に連通する連通溝が形成され、前記リテーナ底面の中心には、前記プランジャ室と前記ドレーン室とを連通する絞り通路が設けられ、前記絞り通路から流出する流体は、一時、前記ドレーン室に溜まり、前記プランジャ及び前記弁体に自励振動が発生した場合、前記プランジャの前記プランジャ室内での移動に伴い前記プランジャ室と前記ドレーン室との間で流出したり流入したりする流体に、前記絞り通路によって流動抵抗を与えて、前記プランジャに接する流体に該プランジャの振動に対する減衰力を発生させることによって、前記プランジャ及び前記弁体の自励振動を抑制すると共に、前記センターポストは、頂面を有する有底の筒状であって、その内部空間にドレーン室が形成され、側面にドレーンポートが形成されていることを特徴とする。

以上説明したように、本発明のソレノイドバルブによれば、弁体及びプランジャの振動を抑制することを可能とするソレノイドバルブを提供することができる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（参考例）
図１は、参考例に係るソレノイドバルブを示す断面図である。

図１に示すように、ソレノイドバルブ１は、ソレノイド部３と、バルブ部２と、から成っている。

ソレノイド部３は、円筒状に銅線が巻かれたソレノイド４と、ソレノイド４の内周側に同心状に配置されるサイドリング５及び軸受け６によってその内部に形成されるプランジャ室７と、プランジャ室７内に軸方向に移動自在に挿入される可動鉄芯であるプランジャ８と、プランジャ８の一端側であるバルブ部２側に配置される弁体９と、プランジャ８の他端側に前記サイドリング５及び軸受け６と同心状に配置される固定鉄芯であるセンターポスト１０と、センターポスト１０の内周側に嵌挿される減衰力発生部材であるところの
リテーナ１１と、プランジャ８とリテーナ１１との間に挿入されプランジャ８をバルブ部２側に対して押圧するスプリング１２と、リテーナ１１のスプリング１２が配置された側とは反対側の面を底面としてセンターポスト１０の内周面で囲まれた空間に形成されるドレーン室１３と、ドレーン室１３内の流体を排出するドレーンポート１４と、を備えている。

また、バルブ部２は、外周に他の流体の配管との接続部が形成された略円筒状の筐体の内周面側に形成される軸方向に貫通する貫通孔１６と、上記筐体側面に開口すると共に、貫通孔１６に連通する流体の流入ポート１５と、貫通孔１６の一端に形成される流体の制御圧ポート１７と、貫通孔１６の他端側に配置されソレノイド部３の弁体９の先端が当接する弁座１８と、弁座１８に対して制御圧ポート１７とは反対側であってバルブ部２の筐体側面に開口する流体の流出ポート１９と、を備えている。

ここで、図１に示すソレノイドバルブ１は、ノーマリークローズタイプであり、ソレノイド部３のソレノイド４に通電すると、バルブ部３の弁体９が開弁するもので、通常時は閉弁しているものである。

従って、ソレノイドバルブ１は、ソレノイド４に通電することにより、センターポスト１０を励磁して、プランジャ８をスプリング１２のバネ力に抗してセンターポスト１０側に吸引する。これにより、弁体９が弁座１８から離れて開弁状態となり、流入ポート１５と流出ポート１９とが連通する。そして、貫通孔１６内部および制御圧ポート１７の圧力は、開弁の程度に応じ連続的に減少する。即ち、ソレノイド４に通電していない時は、弁体９は流入ポート１５に加えられる流体の供給圧力（貫通孔１６内の流体圧力）と、プランジャ８を介して弁体９に伝えられるスプリング１２のバネ力との力のバランスにより、弁体９は弁座１８に着座し、閉弁状態となる。この場合、制御圧ポート１７の圧力は供給圧力に近い値に保持される。また、ソレノイド４への通電時には、プランジャ８がスプリング１２のバネ力に抗してセンターポスト１０側に吸引されるため、弁体９が弁座８から離れる。つまり、貫通孔１６内部の流体圧力とプランジャ８がセンターポスト１０側に向かって吸引される力との和が、スプリング１２のバネ力よりも大きくなって、弁体９が弁座８から離れる。従って、流入ポート１５から流入してくる流体の一部が流出ポート１９へと流れていくため、制御ポート１７の圧力は閉弁時に比べて減少する。このとき、通電電流により励磁磁力、及び開弁の程度は変化するため、制御圧ポート１７の圧力を０〜供給圧力の範囲で制御することができる。

本参考例のソレノイドバルブ１では、弁体９とプランジャ８とは、それぞれが結合されていない状態でソレノイドバルブ１内に配置される。尚、弁体９とプランジャ８とはソレノイドバルブ１の使用条件等により適宜結合することも可能である。

プランジャ８の外周には軸方向に弁体９側からリテーナ１１側に連通する連通溝２０が形成される。

また、弁体９とサイドリング５との間には、弁体９を摺動自在にガイドする軸受け２１がサイドリング５内に嵌挿される。

リテーナ１１のプランジャ８側の端部には、センターポスト１０の端縁に係止するフランジ部１１ａを有するとともに、このフランジ部１１ａのプランジャ８との対向面が該プランジャ８から若干の隙間を有するようにセンターポスト１０内に嵌挿される。

また、リテーナ１１の中心には、プランジャ室７とドレーン室１３とを連通する絞り通路１１ｂが設けられている。

従って、流出ポート１９側から弁体９と軸受け２１との隙間をつたわりプランジャ室７に漏れ出す流体は、プランジャ８の連通溝２０及びプランジャ８と軸受け６との隙間を介してリテーナ１１側のプランジャ室７に流入する。そして、プランジャ室７に流入した流体は、リテーナ１１に設けられた絞り通路１１ｂを介してドレーン室１３に流入し、ドレーンポート１４から排出される。

このため、流出ポート１９側からプランジャ室７のリテーナ１１側に漏れ出す流体はドレーンポート１４から適宜排出されるので、プランジャ８が比較的遅いスピードで動作する場合には、スプリング１２が配置されるプランジャ室７内の圧力が高まることがなく、プランジャ８の移動を妨げることが無い。

更に、ソレノイドバルブ１の制御の仕方によって、例えば、弁体９を素早く開弁又は閉弁するために、プランジャ８を急激に動作させた場合には、弁体９及びプランジャ８が自励振動を引き起こす場合がある。また、ソレノイドバルブ１に車両の振動等が伝わり弁体９やプランジャ８が自励振動を引き起こす場合が有る。また、流入ポート１５に接続される流体通路の圧力脈動や、ソレノイド４の励磁電流の固有振動等が原因となり、弁体９及びプランジャ８が振動する場合がある。

弁体９及びプランジャ８の前記振動発生時には、通常の弁体９の開閉動作制御時に比べて、プランジャ８が速いスピードで動作することになる。

この場合に、プランジャ８のプランジャ室７内での移動により、プランジャ室７とドレーン室１３との間で流出・流入する流体は、リテーナ１１に設けられた絞り通路１１ｂによって流量が制御される。そして、絞り通路１１ｂによって、そこを流動する流体に流動抵抗を与えて減衰力を発生させることにより、弁体及びプランジャの振動を減衰することが可能となる。

また、リテーナ１１とドレーンポート１４との間にドレーン室１３が、形成されているために、絞り通路１１ｂから流出する流体は、一時、ドレーン室１３に溜まることになる。

この為、プランジャ８が、プランジャ室７の空間が広がる方向、即ち、弁体９を閉弁する方向に移動する場合でも、ドレーン室１３に溜まった流体が、絞り通路１１ｂによって、流動抵抗を受けつつ、プランジャ室７内に流入するので、プランジャ８が弁体９を開弁する方向のみならず閉弁する方向に移動した場合でも、そこを流動する流体に流動抵抗を与えて減衰力を発生させることにより、弁体９及びプランジャ８の振動を減衰することが可能となる。

尚、絞り通路１１ｂの形状は、適宜選択することができるが、絞り通路１１ｂの直径をプランジャ８の径方向の断面積に対して、２％〜０．０３％、具体的には絞り通路１１ｂの直径を１．５ｍｍ〜０．２ｍｍとすることが、上記減衰効果を高めるためには好ましい。このように、絞り通路１１ｂを設定することによりプランジャ８が急激に移動した場合でも、絞り通路１１ｂを流出・流入する流体の流量が適度に制御され、高い減衰効果を得ることが可能となる。

（実施の形態）
図２は、実施の形態に係るソレノイドバルブを示す断面図である。

尚、前記参考例に係るソレノイドバルブと同一の構成部分については説明を
省略する。

本実施の形態に係るソレノイドバルブ１は、センターポスト１０が、頂面１０ａを有する有底の筒状とされ、センターポスト１０の内部空間にドレーン室１３が形成される。そして、センターポスト１０の側面にドレーンポート１４ａが、形成される。

この為、ドレーン室１３内に効率よく流体が溜まり、また、ドレーン室１３の流体に外部から埃や塵が混入する恐れがなく、弁体９の確実な開閉動作を担保することが可能となる。

図３は、上記本実施の形態に係るソレノイドバルブ１が適用されるオートマチックトランスミッションの油圧制御の油圧制御システムを示したものである。

図３に示すように、ライン圧Ｌが供給されるライン圧油圧路５０１に減圧弁５０２が接続されており、この減圧弁５０２で一定圧に制御されたソレノイド供給圧Ｓがソレノイド供給圧油路５０３に供給されてソレノイドバルブ１の流入ポート１５に導かれる。

ソレノイドバルブ１には、流入ポート１５の他に、流出ポート１９と制御圧ポート１７（パイロット圧ポート）とが設けられている。そして、流入ポート１５からソレノイドバルブ１で制御されたパイロット圧Ｐがスプール弁５０５に通じるパイロット圧油路５０４に導かれる。

スプール弁５０５には、ライン圧油路５０１とパイロット圧油路５０４と出力圧油路５０６とが接続されている。そして、基圧であるライン圧Ｌとソレノイドバルブ１で制御された作動信号圧であるパイロット圧Ｐによって、スプール弁５０５で出力圧油路５０６に導かれる出力圧Ｏを制御する。

出力圧油路５０６は、不図示のクラッチ等のピストン油室に接続されており、出力圧の大きさによりクラッチ等の制御を行う。

これによって、パイロット圧油路５０４のパイロット圧Ｐを０〜ソレノイド供給圧Ｓの範囲で制御することが可能となる。

このようなオートマチックトランスミッションの油圧制御の油圧制御システムに、本実施の形態に係るソレノイドバルブ１を適用した場合には、ソレノイドバルブ１を急激に作動させても弁体及びプランジャの振動を抑制することが可能であるので、ソレノイドバルブ１の素早い弁体開閉動作を可能として、オートマチックトランスミッションの応答性を向上させることが可能となる。

図１は、参考例に係るソレノイドバルブを示す断面図である。図２は、実施の形態に係るソレノイドバルブを示す断面図である。図３は、オートマチックトランスミッションの油圧制御の油圧制御システムを示す図である。図４は、従来のソレノイドバルブを示す断面図である。

符号の説明

１ソレノイドバルブ
４ソレノイド
７プランジャ室
８プランジャ
９弁体
１１リテーナ（減衰力発生部材９
１１ｂ絞り通路
１３ドレーン室
１４ドレーンポート
１５流入ポート
１７制御圧ポート
１９流出ポート

Claims

円筒状のソレノイドを有するソレノイド部と、流体の流入ポートと流出ポートを有するバルブ部と、を備えるソレノイドバルブにおいて、
前記ソレノイド部は、
前記ソレノイドの内周側に形成されるプランジャ室と、
可動鉄芯であって、前記ソレノイドにより発生された磁束により前記プランジャ室内部を軸方向に移動する有底円筒状のプランジャと、
前記プランジャの底側に配置され、前記プランジャと連動して前記流入ポートと前記流出ポートとの間の流路の開閉動作を行う弁体と、
固定鉄芯であって、前記プランジャの他端側に配置される円筒状のセンターポストと、
前記センターポストの内周側に嵌挿される有底円筒状のリテーナと、
前記プランジャ底面と前記リテーナ底面との間に挿入され前記プランジャを前記バルブ部に対して押圧するスプリングと、
前記リテーナ底面とは反対側の面を底面として前記センターポストの内周面で囲まれた空間に形成されるドレーン室と、
前記ドレーン室内の流体を排出するドレーンポートと、
を備え、
前記バルブ部は、
前記流入ポートと前記排出ポートに連通し、該バルブ部内部を軸方向に貫通する貫通孔と、
前記貫通孔の一端に形成される制御圧ポートと、
前記貫通孔の他端側に配置され前記ソレノイド部の前記弁体の先端が当接する弁座と、
を備えたソレノイドバルブであって、
前記プランジャの外周円筒面には、軸方向に前記弁体側から前記リテーナ側に連通する連通溝が形成され、
前記リテーナ底面の中心には、前記プランジャ室と前記ドレーン室とを連通する絞り通路が設けられ、
前記絞り通路から流出する流体は、一時、前記ドレーン室に溜まり、
前記プランジャ及び前記弁体に自励振動が発生した場合、前記プランジャの前記プランジャ室内での移動に伴い前記プランジャ室と前記ドレーン室との間で流出したり流入したりする流体に、前記絞り通路によって流動抵抗を与えて、前記プランジャに接する流体に
該プランジャの振動に対する減衰力を発生させることによって、前記プランジャ及び前記弁体の自励振動を抑制すると共に、
前記センターポストは、頂面を有する有底の筒状であって、その内部空間にドレーン室が形成され、側面にドレーンポートが形成されていることを特徴とするソレノイドバルブ。