JP4692413B2

JP4692413B2 - 電磁弁

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Publication number: JP4692413B2
Application number: JP2006178541A
Authority: JP
Inventors: 石橋　　亮; 元良安藤; 浩之水井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2026-06-28
Also published as: JP2008008380A

Description

本発明は、気中にて使用され、流体の圧力の制御を行うスプール式の電磁弁に関する。

〔従来の技術〕
従来より、自動車用自動変速機等の油圧制御装置に用いられる、気中にて使用されて流体（例えば、作動油）の圧力の制御を行う電磁弁は、例えば特許文献１に開示されるようなものがある。この電磁弁は、図４に示すように、スプール弁１０１と電磁アクチュエータ１０２とから構成されている。電磁アクチュエータ１０２は、筒状に形成されるソレノイド１１７の磁力により、磁気回路を構成するコアステータ１１８、およびコアステータ１１８との間に生じる磁気吸引力により駆動され、推力を生じてコアステータ１１８内に摺動可能に収容されるプランジャ１１５を備える。また、コアステータ１１８の中心には、プランジャ１１５が生じる推力をスプール１０３に伝達し、スプール１０３を軸方向に変位させるシャフト１３０が装着されている。

スプール弁１０１は、シャフト１３０に連接されて軸方向に摺動可能なスプール１０３と、スプール１０３を内部に収容するスリーブ１０５とを備えている。
スプール１０３は円柱状の弁体で、軸方向に沿って軸部に複数の異径の段差を備え、軸方向前側に向かって順番に、径大に形成される第１ランド１１１ａと第２ランド１１１ｂ、径小に形成される第３ランド１１２ａ、および第１ランド１１１ａと第２ランド１１１ｂ間に形成された第１段差部１１３ａと、第２ランド１１１ｂと第３ランド１１２ａ間に形成された第２段差部１１３ｂと、第１ランド１１１ａの後側に突出する、シャフト１３０と当接する第３段差部１１３ｃとを備える。

スリーブ１０５は、内部にスプール１０３を摺動自在に収容する円筒状の筒体で、その筒壁には、スプール１０３の複数の段差と軸方向に並設して、ドレンポート１０９ａ、１０９ｂと、出力ポート１０９ｃと、入力ポート１０９ｄと、フィードバックポート１０９ｅと、ドレンポート１０９ｆとが軸方向前側に向かって順次、離間して配置される。また、スリーブ１０５の前側には、スプール１０３を軸方向後側へ付勢するスプリング１０６が装着されている。

そして、スリーブ１０５の内周とスプール１０３の外周は互いに摺動するように装着され、径大に形成される第１ランド１１１ａと第２ランド１１１ｂおよび径小に形成される第３ランド１１２ａは液密的に封止される封止部１０８を形成する。一方、第１段差部１１３ａと第２段差部１１３ｂはスリーブ１０５内周と空間を形成して作動油の連通をなす流動部１０４を形成する。スプール１０３の第１段差部１１３ａに形成される流動部１０４は制御圧室１０４ａと呼ばれて、制御圧室１０４ａの前側に形成される封止部１０８によって入力ポート１０９ｄの開口量が調整され、入力ポート１０９ｄから流入する作動油の流量が調量される。また、制御圧室１０４ａの後側に形成される封止部１０８によってドレンポート１０９ｂの開口量が調整され、ドレンポート１０９ｂから流出する作動油の流量を調量することで、所定の油圧に調圧して出力ポート１０９ｃから負荷側に供給する。

また、出力ポート１０９ｃから流出する調圧された作動油は、スリーブ１０５またはスリーブ１０５の外部に設けられる流路にてフィードバックポート１０９ｅに連通し、径大の第２ランド１１１ｂと径小の第３ランド１１２ａの間に形成される流動部１０４（以下、フィードバック室１０４ｂと呼ぶ）に流入し、フィードバック圧を生じる。フィードバック圧はフィードバック室１０４ｂを構成するランド１１１ｂ、１１２ａの径差に相当する面積に作用し、この圧力はプランジャ推力と逆方向にスプール１０３を押圧するように作用する。このフィードバック圧の作用力とスプリング１０６の付勢力との合力が、プランジャ推力と釣合った地点でスプール１０３は停止する。そして、印加する電流を変えることにより推力が変わり、スプール１０３の移動が生じて圧力が調整できるよう構成されている。

このとき、制御圧室１０４ａへの入力ポート１０９ｄからの作動油の流入は、図４の矢印で示すように、スプール１０３の外径側から内径側に流入する構成となる。

上記構成の電磁弁１００において、通電により、ソレノイド１１７に磁力が生じ、磁気回路を構成したプランジャ１１５の磁気吸引による推力が生じ、この推力により、スプール１０３はスプリング１０６の付勢力に抗して軸方向前側、つまり開弁方向への適度な変位を生じる。スプール１０３の変位が、スプール１０３の第２ランド１１１ｂと第１ランド１１１ａの変位となり、スリーブ１０５の入力ポート１０９ｄとドレンポート１０９ｂの開口量を互いに逆比例的に増減させて、入力ポート１０９ｄから流入する作動油の流量を調整して、流動部１０４を介して連通する出力ポート１０９ｃから負荷側に調圧された作動油を供給する。

〔従来技術の不具合〕
自動車用自動変速機等の油圧制御装置における油圧の制御に用いられる場合には、出力ポート１０９ｃの下流にある負荷側にはクラッチやアキュムレータといったボリューム要素が存在し、これらボリューム要素に作動油を速やかに充填し、良好な油圧応答性を得るためには、入力ポート１０９ｄの開口量を速やかに大きくして作動油の流入を増やし、同時にドレンポート１０９ｂを速やかに閉じて作動油の流出（戻り）を減らす必要がある。つまり、スプール１０３の速やかな変位が必要である。

しかし、スプール弁開口初期には、開口量は僅かであるため、入力ポート１０９ｄの開口部の外径側から内径側に向かって流入する作動油の流速主成分は高速となる。この高速の作動油の流速主成分による運動量（または動圧）は無視できないほど大きく、スプール１０３の第１段差部１１３ａの外周面１１３Ａや、第１ランド１１１ａの前端面１１１Ａに直接作用し、プランジャ１１５の推力と逆方向の反力（以下、フローフォースＦと呼ぶ、図４(ｂ)参照）として、つまり、開口量を小さくするよう（閉弁方向）に作用する。このため、十分な開口量が速やかに取れず、良好な油圧応答性が得られないという問題があった。また、入力ポート１０９ｄからの流入流量が不安定になる外的要因に対する耐油振性が確保できないという問題もあった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、スプール弁の開弁時に封止部からの作動油の流入をスプールの内径側から外径側に向かせ、スプールに作用するフローフォースを低減してスプールの速やかな変位を生じさせ、油圧応答性を向上するとともに、安定したスプールの変位を生じさせ、耐油振性を確保した電磁弁の提供を目的とする。

〔請求項１の手段〕
請求項１の手段を採用する電磁弁では、入力ポートに連通する供給圧室の隣りに、供給圧室を挟んで対向する位置に制御圧室として機能する第１弁室と第２弁室を二つ配置して、互いをスリーブの外部に設けた作動油の流路で連通させている。従って、スプールの開弁初期時において、入力ポートから流入した作動油は、供給圧室から第１弁室に僅かに開口した封止部をスプールの内径側から外径側に向けて流入する。このとき作動油の流速主成分は高速であっても、流体はスプールの外径側に向けてスリーブの内周壁に沿って流れるので、スプールの開弁の抵抗となるフローフォースは、外径側から内径側に流れるときと比べ小さくなる。

さらに、第１弁室は第２弁室と連通しているため、作動油は第２弁室に流入し、第１弁室と対向した配置の第２弁室のドレンポートを封止する僅かに閉口した封止部をやはりスプールの内径側から外径側に向けて流出（戻し）し、流出流量を調整して第２弁室に連通する出力ポートから調整された油圧の作動油を負荷側に供給する。この第２弁室からドレンポートに流出する作動油もスプールの内径側から外径側に向けてスリーブの内周壁に沿って流れるので、スプールの開弁の抵抗となるフローフォースは、外径側から内径側に流れるときと比べ小さくなる。よって、スプールは速やかな変位を生じ、油圧応答性が向上する。

また、スプール弁の軸方向前側に、絞り部を有するドレンポートが接続されたスプリング室を配置することによるダンパー効果でスプール弁が制振されるため、流入流量が不安定になる外的要因に対する耐油振性が確保できる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段を採用する電磁弁では、第１弁室と第２弁室とはスリーブまたはスリーブの外部において互いに連通し、第２弁室を形成する軸方向前後側のランドに径差を持たせている。これにより、請求項１と同じ作用・効果を奏する。

〔請求項３の手段〕
請求項３の手段を採用する電磁弁では、第１弁室と第２弁室とはスプールの軸部の内部において互いに連通し、第２弁室を形成する軸方向前後側のランドに径差を持たせる。これにより、請求項１と同じ作用・効果を奏する。なお、このとき、フィードバックポートは開口の必要がないので、封栓またはスリーブの外周部が封止されるか、もしくはスリーブへのフィードバックポートの加工が省略される。

本発明を実施するための最良の形態は、スプール弁開口初期時に封止部の僅かの開口から流入する作動油によるフローフォースがスプールに直接作用しないように、スプール弁の軸方向に第１、第２弁室を供給圧室に隣り合って対向して設ける。そして、ソレノイドの磁力によりスプールを開弁方向に変位させたときに、供給圧室と第１弁室との間の封止部の開口を経由して供給圧室から第１弁室に作動油を流入させ、同時に、第２弁室とドレンポートとの間の封止部の開口を経由して第２弁室からドレンポートに作動油を流出させる。これにより、供給圧室から第１弁室に流入する作動油の流れ、および第２弁室からドレンポートに流出する作動油の流れは、軸方向に関して互いに逆の方向に向かい、さらに、径方向に関して両方ともスプールの内径側から外径側に向かう。このため、スプールの変位と逆方向のフローフォースを抑制することができる。また、スプール弁の軸方向前側に、絞り部を有するドレンポートが接続されたスプリング室を配置することによるダンパー効果でスプール弁を制振し、スプールの速やかな、かつ安定した変位を生じさせ、油圧応答性と耐油振性を確保することができる。

本発明の最良の実施形態を、図に示す実施例１とともに説明する。なお、以下の説明では電磁弁のスプール弁側を前側といい、電磁アクチュエータ側を後側という。また、入力ポートおよび供給圧室が第１弁室に対して開放される方向を開弁方向とする。

〔実施例１の構成〕
図１は、本発明の実施例１における電磁弁の構成を示す断面図である。
電磁弁１は、電磁アクチュエータ２からの推力によって弁体としてのスプール弁３を駆動することにより、スプール弁３の開口量を変えて、作動油の流量や圧力の調整を行う。この電磁弁１は、例えば、自動車用自動変速機等の油圧制御装置における油圧の制御に用いられる。

電磁弁１は、複数の外部流路（図示せず）に通じる作動油の各ポートを備える略筒状のスリーブ５と、スリーブ５内に摺動自在に収容され、軸方向に異径の段差を備えて封止部８を形成し、軸方向に変位することにより各ポートの開口量を調整するスプール４を備えるスプール弁３と、スプール弁３の軸方向後側に配置されて、スプール４を軸方向前側へ駆動するための推力を発生させる電磁アクチュエータ２と、電磁アクチュエータ２からスプール４に推力を伝達するシャフト３０とを備えている。

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２１、ソレノイド２１による磁力を推力に変換し、軸方向前側へ変位することによりスプール４へ推力を伝達するプランジャ２０、プランジャ２０を軸方向へ摺動自在に収容すると共に、プランジャ２０との間に磁気回路を構成するコアステータ２２、ソレノイド２１やコアステータ２２などを包囲して収容するヨーク２３、ソレノイド２１とコアステータ２２およびヨーク２３との間を絶縁する樹脂部２４とからなる。

また、コアステータ２２には、プランジャ２０の前側に当接してプランジャ２０から推力が伝達されるとともに、この推力をスプール４へ伝達するシャフト３０が備えられている。なお、シャフト３０とプランジャ２０は、各々別体であっても一体に成形されていてもよい。

コアステータ２２の後側は、プランジャ２０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２５をなす。プランジャ収容部２５の内部には、摺動面として高精度に加工された内周面が形成され、同様に摺動面として高精度に加工された外周面を有するプランジャ２０を収容している。プランジャ収容部２５の内周面とプランジャ２０の外周面とは、互いに僅かな隙間（クリアランス）を形成している。なお、プランジャ２０には、プランジャ収容部２５内での変位に伴うプランジャ前後空間の空気の流動を確保するために、呼吸孔２９が軸方向に設けられている。

コアステータ２２の前側は、外周側にてスリーブ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２８が径方向に形成され、また、内周側には、シャフト３０を軸方向へ摺動自在に保持する軸受部２６が形成されている。軸受部２６の後側は、コアステータ２２とプランジャ２０との間の磁力を安定させるため、プランジャ２０の前側と対向するように磁気吸引面２７を形成するように構成されている。また、軸受部２６には、プランジャ前後空間と連通する呼吸孔３１が軸方向に設けられて、後述するドレン室１４を介して外部と連通している。

スリーブ５は、その後側にフランジ部１７を有して、コアステータ２２のフランジ部２８と重ねてヨーク２３により同時にかしめることにより、電磁アクチュエータ２と連結している。また、スリーブ５は、プランジャ２０と同軸的に形成されて、スプール４を軸方向に摺動自在に支持する筒状部１６を有し、筒状部１６には、軸方向に間をおいて、ドレンポート９ａ、９ｂと、出力ポート９ｃと、入力ポート９ｄと、フィードバックポート９ｅおよび絞り部１８ａを有するドレンポート９ｆとがスリーブ５の後側から前側に向けて順次形成されている。そして、スリーブ５の内周と異径の段差を有するスプール４の外周が摺動面を形成して、液密的に封止する封止部８と、摺動面を形成しない段差部では筒状部１６の内周と空間を形成して流動部６をなし、この流動部６を介して各ポートは連通する。

そして、封止部８よりも軸方向後側の筒状部１６の内部はドレン室１４を形成し、このドレン室１４はドレンポート９ａにより略大気圧に解放される。また、筒状部１６の前側には、最も前側の封止部８と筒状部１６の内部にスプリング室１８を形成し、スプール４を軸方向後側へ付勢するスプリング１５が装着されている。以上の構成は、図４で説明したもの（従来例）と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。

本発明のスプール４は、スリーブ５の内径に略一致する外径を有した複数（本例では４個、図１（ｂ）参照）の異径の段差を備える弁体で、スリーブ５の内周面を摺動する径大に形成される第１ランド１１ａと第２ランド１１ｂと第３ランド１１ｃ、および径小に形成される第４ランド１２ａとを備えており、従来のスプールに比べて径大の第３ランド１１ｃが一つ増えた構成となっている。また、第１ランド１１ａと第２ランド１１ｂ間に形成された第１段差部１３ａと、第２ランド１１ｂと第３ランド１１ｃ間に形成された第２段差部１３ｂ、および、第３ランド１１ｃと第４ランド１２ａ間に形成された第３段差部１３ｃと、第１ランド１１ａの後側に突出する、シャフト３０と当接する第４段差部１３ｄとを備える。各段差部１３ａ〜１３ｄの外径は径小に形成される第４ランド１２ａよりさらに小径に形成されており、従来のスプールに比べて、段差部構造においても、第２段差部１３ｂが一つ増えた構成となっている。

そして、各径大の第１ランド１１ａ〜第３ランド１１ｃ、および径小の第４ランド１２ａの外周面とスリーブ５の筒状部１６の内周面は液密的に封止する封止部８をなし、各段差部１３ａ〜１３ｃとスリーブ５の筒状部１６の内周面は円環状の空間を形成して流動部６をなす。つまり、本実施例では、スプール４の径大のランドを一つ増やすことにより、流動部６も一つ増えることとなり、入力ポート９ｄと連通する流動部６を供給圧室６ｂとなし、この供給圧室６ｂの前側に隣り合って、フィードバックポート９ｅと連通する流動部６を第１弁室６ｃとなし、供給圧室６ｂの後側に隣り合って、出力ポート９ｃと連通する流動部６を第２弁室６ａとなして、第１弁室６ｃと第２弁室６ａは供給圧室６ｂを挟んで互いに対向するように配置されている。そして、第１弁室６ｃと第２弁室６ａはスリーブ側もしくは図示しない外部流路側にて互いに連通する。

第１弁室６ｃでは封止部８の軸方向の開口量の増減によって流入する作動油の流量を調整し、第２弁室６ａでは封止部８のドレンポート９ｂとの開口量の増減によって流出（戻り）する作動油の流量を調整して、所定の油圧に調圧した作動油を第２弁室６ａに連通する出力ポート９ｃから負荷側に供給する。このとき、第１弁室６ｃおよび第２弁室６ａの二つが供給圧室６ｂを挟んで対向して配置しているので、供給圧室６ｂからの作動油はスプール４の内径側から外径側への流れとなり、また第１弁室６ｃには開弁方向に、第２弁室６ａには閉弁方向にそれぞれ逆向した流れとなる。

スプール４の軸方向後側の第４段差部１３ｄはシャフト状の段差構造をなし、ドレン室１４へ同軸的に突設されている。また、第４段差部１３ｄの後側終端部は、シャフト３０の前端部に当接しており、シャフト３０を介してプランジャ２０から推力が伝達される。この推力を受けてスプール４が軸方向に変位することにより、封止部８での各ポートとの開口量が増減する。

〔実施例１の作用〕
本実施例の電磁弁１の作用を説明する。
ソレノイド２１への通電が行われると、磁気回路を構成するプランジャ２０の前側とコアステータ２２の軸受部２６の後側の磁気吸引面２７にて磁気吸引力が発生する。そして、プランジャ２０はこの磁気吸引力によって軸方向前側に吸引され、変位する。このとき生じる推力は、シャフト３０を介してスプール４に直接伝達される。この推力により、スプール４はスプリング１５の付勢力に抗して軸方向前側、つまり開弁方向へ変位する。

スプール４のこの開弁方向への変位により、封止部８で開口量の増減が生じ、第１弁室６ｃでは供給圧室６ｂからの作動油が、スプール４の内径側から外径側に向かって流れ、開口量に比例した流量調整がおこなわれる。このとき流れる作動油の流速主成分は、高速となるがスリーブ５の内周壁に沿って流れるので、スプール４の開弁の抵抗となるフローフォースは外径側から内径側に向かって流れるときと比べて小さくなる。

また、第２弁室６ａでは、調量された作動油は、連通された第１弁室６ｃから同圧にて流入するが、第２弁室６ａではドレンポート９ｂによる開口量がスプール４の変位に伴って減少される、つまりドレンポート９ｂを狭めてドレンポート９ｂからドレンタンク側に逃す作動油を減らすように作動するため、さらに作動油の流量調整が行われ、所定の油圧に調圧した作動油を第２弁室６ａに連通する出力ポート９ｃから負荷側に供給する。この第２弁室６ａからドレンポート９ｂに流れる作動油の流速主成分は、同様にスリーブ５の内周壁に沿って流れるので、外径側から内径側に向かって流れるときと比べてスプール４のフローフォースは小さくなる。よって、スプール４は作動油によるフローフォースが小さいため、速やかに作動（変位）する。

また、ソレノイド２１への通電電流を増せば、磁気吸引力も増して、プランジャ２０の推力は大きくなってスプール４の変位を変えることができる。これにより開口量を変えて、作動油の流量が増えて、圧力が増加できる。このとき、スプール弁３の軸方向前側に、絞り部１８ａを有するドレンポート９ｆが接続されたスプリング室１８を配置することによるダンパー効果でスプール弁３が制振されるため、流入流量が不安定になる外的要因に対する耐油振性が確保でき、スプール４は安定して作動する。

ソレノイド２１への通電が停止すると、プランジャ２０の前側とコアステータ２２の軸受部２６の後側の磁気吸引面２７にて磁気吸引力が消滅する。これによりプランジャ２０による推力も消滅するので、スプール４はスプリング１５の付勢力により軸方向後側へ付勢され、これに連動してプランジャ２０も軸方向後側へ速やかに変位する。これにより初期状態に戻る。

〔実施例１の効果〕
本実施例の電磁弁１において、入力ポート９ｄに連通する供給圧室６ｂの隣りに、供給圧室６ｂを挟んで対向するように第１弁室６ｃおよび第２弁室６ａの二つを配置している。第１弁室６ｃおよび第２弁室６ａはスリーブ５またはスリーブ５の外部に設けた作動油の流路で互いに連通させている。従って、スプール弁３の開弁初期時において、入力ポート９ｄから流入した作動油は、供給圧室６ｂから第１弁室６ｃに僅かに開口した封止部８をスプール４の内径側から外径側に向けて流れる。このとき作動油の流速主成分は高速であっても、作動油はスプール４の外径側に向けてスリーブ５の内周壁に沿って流れるので、スプール４の開弁の抵抗となるフローフォースは、外径側から内径側に向かって流れるときと比べて小さくなる。

さらに、第１弁室６ｃは第２弁室６ａと連通しているため、作動油は第２弁室６ａに流入し、第１弁室６ｃと対向した配置の第２弁室６ａのドレンポート９ｂを封止する僅かに閉口した封止部８をやはりスプール４の内径側から外径側に向けて流出し（戻し）、流出流量を調整して第２弁室６ａに連通する出力ポート９ｃから調整された油圧の作動油を負荷側に供給する。この第２弁室６ａからドレンポート９ｂに流出する作動油もスプール４の内径側から外径側に向けてスリーブ５の内周壁に沿って流れるので、スプール４の開弁の抵抗となるフローフォースは、外径側から内径側に向かって流れるときと比べて小さくなる。よって、作動油の流入時にフローフォースが小さくなるため、スプール４は速やかな変位を生じ、油圧応答性が向上する。

また、スプール弁３の軸方向前側に、絞り部１８ａを有するドレンポート９ｆが接続されたスプリング室１８を配置することによるダンパー効果でスプール弁３が制振されるため、流入流量が不安定になる外的要因に対する耐油振性が確保できる。

〔実施例２の構成〕
図２は、本発明の実施例２における電磁弁の構成を示す断面図である。
実施例２の電磁弁１には、実施例１の電磁弁１と同様に、スリーブ５の内径に略一致する外径を有した複数（本例では４個、図２（ｂ）参照）の異径の段差を備える弁体であるスプール４を備えている。本発明のスプール４は、スリーブ５の内周面を摺動する径大に形成される第１ランド１１ａ、および径小に形成される第２ランド１２ｂと第３ランド１２ｃと第４ランド１２ａとを備えており、ランドの径差が第１ランド１１ａおよび第２ランド１２ｂの間に設けられていることが実施例１と異なる。また、第１ランド１１ａと第２ランド１２ｂ間に形成された第１段差部１３ａと、第２ランド１２ｂと第３ランド１２ｃ間に形成された第２段差部１３ｂ、および、第３ランド１２ｃと第４ランド１２ａ間に形成された第３段差部１３ｃと、第１ランド１１ａの後側に突出する、シャフト３０と当接する第４段差部１３ｄとを備え、各段差部１３ａ〜１３ｄの外径は径小に形成される各径小の第４ランド１２ａ、第２ランド１２ｂ、第３ランド１２ｃよりさらに小径に形成されており、このことは実施例１と変わることはない。

そして、径大の第１ランド１１ａ、および各径小の第４ランド１２ａ、第２ランド１２ｂ、第３ランド１２ｃの外周面とスリーブ５の筒状部１６の内周面は液密的に封止する封止部８をなし、各段差部１３ａ〜１３ｃとスリーブ５の筒状部１６の内周面は円環状の空間を形成して流動部６をなす。本実施例では流動部６は三つ形成され、入力ポート９ｄと連通する流動部６を供給圧室６ｂとなし、この供給圧室６ｂの前側に隣り合って、出力ポート９ｃと連通する流動部６を第１弁室６ｃとなし、供給圧室６ｂの後側に隣り合って、フィードバックポート９ｅと連通する流動部６を第２弁室６ａとなして、第１弁室６ｃと第２弁室６ａは供給圧室６ｂを挟んで互いに対向するように配置されている。そして、第１弁室６ｃと第２弁室６ａはスリーブ５側の連通溝５ａ（図示しない外部流路側でも可）によって互いに連通する。

第１弁室６ｃでは封止部８の軸方向の開口量の増減によって流入する作動油の流量を調整し、第２弁室６ａでは封止部８のドレンポート９ｂへの開口量の増減によって流出（戻り）する作動油の流量を調整して、所定の油圧に調圧した作動油を第１弁室６ｃに連通する出力ポート９ｃから負荷側に供給する。このとき、第１弁室６ｃおよび第２弁室６ａの二つが供給圧室６ｂを挟んで対向して配置しているので、供給圧室６ｂからの作動油はスプール４の内径側から外径側への流れとなり、また第１弁室６ｃには開弁方向に、第２弁室６ａには閉弁方向にそれぞれ逆向した流れとなる。

これにより、フィードバックポート９ｅと出力ポート９ｃが、実施例１と異なって、入れ替わった構成となったが、フィードバックポート９ｅと出力ポート９ｃは互いに連通させているので、作動において変わるところはない。つまり、スプール４の開弁方向への変位により、封止部８では開口量の増減が生じ、第１弁室６ｃでは供給圧室６ｂから作動油が、スプール４の内径側から外径側に向かって流れ、開口量に比例した流量調整がおこなわれる。このとき流れる作動油の流速主成分は、高速となるがスリーブ５の内周壁に沿って流れるので、スプール４のフローフォースは、外径側から内径側に向かって流れるときと比べて小さくなる。

また、第２弁室６ａでは、調量された作動油は、連通された第１弁室６ｃから同圧にて流入するが、第２弁室６ａではドレンポート９ｂによる開口量がスプール４の変位に伴って減少される、つまりドレンポート９ｂを狭めてドレンポート９ｂからドレンタンク側に逃し、作動油を減らすように作動するため、さらに作動油の流量調整が行われ、所定の油圧に調圧した作動油を第２弁室６ａに連通する出力ポート９ｃから負荷側に供給する。この第２弁室６ａからドレンポート９ｂに流出する作動油の流速主成分は、同様にスリーブ５の内周壁に沿って流れるので、スプール４のフローフォースは、外径側から内径側に向かって流れるときと比べて小さくなる。よって、スプール４は作動油によるフローフォースが小さくなるため、速やかに作動（変位）する。図２では、実施例１と共通する構成要素は同一符号を用いている。

〔実施例２の効果〕
本実施例の電磁弁１において、スプール４に異径の段差を備えるに際し、径大の第１ランド１１ａと径小の第２ランド１２ｂの間にランドの径差を持たせ、第１ランド１１ａと第２ランド１２ｂを連結する第１段差部１３ａと第１ランド１１ａおよび第２ランド１２ｂで囲まれる空間を流動部６となし、この流動部６をフィードバックポート９ｅと連通させて第２弁室６ａとしている。これは、実施例１の出力ポート９ｃとフィードバックポート９ｅが入れ替わった配置となるが、出力ポート９ｃとフィードバックポート９ｅは互いに連通されているので、作用は実施例１と変わることなく、効果も実施例１と同じ効果を奏する。さらに、第２弁室６ａはドレンポート９ｂの開口量を調整して作動油の調量を行うが、作動油をドレンポート９ｂからドレンタンク側に流出（戻し）させる流量調整であるため、比較的簡単な手段で済み、ランドに径差をもたせるスプール４の加工が簡単になる。一方、第１弁室６ｃの高精度を必要とする封止部８のランド径の設定が、径小のランドを軸方向に複数個、同径で同時加工ができるため、仕上精度が確保し易く、よって油圧調整精度が向上する効果もある。

〔実施例３の構成〕
図３は、本発明の実施例３における電磁弁の構成を示す断面図である。
実施例３の電磁弁１には、実施例１の電磁弁１と同様に、スリーブ５の内径に略一致する外径を有した複数（本例では４個）の異径の段差を備える弁体であるスプール４を備えている。本発明のスプール４は、軸方向の異径の段差を構成する複数のランド、および各ランド間を連結する段差部は実施例１および実施例２と同じであり、異なるのはスプール４の軸部に軸方向に貫通する連通穴４ａを、第１弁室６ｃと第２弁室６ａとに連通するように軸方向直角に第１弁室６ｃと第２弁室６ａの同位置に貫通させている（図３（ｂ）参照）。実施例３が実施例１と異なるのは、このスプール４に設けた連通穴４ａの有無のみである。図３では、実施例１と共通する構成要素は同一符号を用いている。

なお、連通穴４ａはスプール４の軸方向直角に貫通する必要は必ずしもなく、第１段差部１３ａの外周一方から軸中心まで貫通した連通穴４ａであってもよい。また、連通穴４ａは、穴加工端を塞ぐ封栓４ｂによらず、中子鋳型によって構成される鋳造スプールであってもよい。

〔実施例３の効果〕
本実施例の電磁弁１は、スプール４の軸部に軸方向に貫通する連通穴４ａを、第１弁室６ｃと第２弁室６ａとに連通するように軸方向に直角に第１弁室６ｃと第２弁室６ａの同位置に貫通させている。実施例３が実施例１と異なるのは、このスプール４に設けた連通穴４ａの有無のみであり、実施例１と同じ作用・効果を奏する。また、スプール４側に連通穴４ａを加工するのでスプール４の軽量化が図れ、スプール４の慣性力が低減できて推力に対する変位の応答性を向上させることができる。

〔変形例〕
上述した実施形態では、スプール４の軸部に複数の異径の段差を備え、軸方向に径大のランドと径小のランドを段差部によって連結して封止部８を形成し、ポートを有するスリーブ５の内周に装着することで、ポートに連通する流動部６を構成する。スプール４の変位によって、スプール４の軸方向と直交するランドの封止部端面が、直接ポートの開口量を増減することによって流量を調整する例について説明したが、これに限ることなく、スプール４のランドの外周縁部に、スプール４の径方向に向かうノッチを設けて、スプール弁３開弁初期時の作動油の流入を誘導して、円滑な作動油の流入を図って油圧の調整が可能となるノッチ付のスプール弁３に適用することも可能である。ノッチを設けることによって、円滑に、多量の作動油を得やすくなるが、このようなノッチであっても本発明はさらに安定した作動油の流入を期待できる。

また、本発明は、自動車用自動変速機に使用する電磁弁に限らず、種々の用途の電磁弁に適用することが可能である。

（ａ）は電磁弁の構成を示す断面図であり、（ｂ）はスプールに作用する作動油の流れおよび作用力を示した作用模式図である（実施例１）。（ａ）は電磁弁の構成を示す断面図であり、（ｂ）はスプールに作用する作動油の流れおよび作用力を示した作用模式図である（実施例２）。（ａ）は電磁弁の構成を示す断面図であり、（ｂ）はスプールに作用する作動油の流れおよび作用力を示した作用模式図である（実施例３）。（ａ）は電磁弁の構成を示す断面図であり、（ｂ）はスプールに作用する作動油の流れおよび作用力を示した作用模式図である（従来例）。

符号の説明

１電磁弁
２電磁アクチュエータ
３スプール弁
４スプール
５スリーブ
６流動部
６ａ第２弁室
６ｂ供給圧室
６ｃ第１弁室
８封止部
９ｂドレンポート
９ｃ出力ポート
９ｄ入力ポート
９ｅフィードバックポート
９ｆドレンポート
１１ａ第１ランド
１１ｂ、１２ｂ第２ランド
１１ｃ、１２ｃ第３ランド
１２ａ第４ランド
１３ａ第１段差部
１３ｂ第２段差部
１３ｃ第３段差部
１３ｄ第４段差部
１８スプリング室
１８ａ絞り部
２０プランジャ
２１ソレノイド
２２コアステータ
２３ヨーク
３０シャフト

Claims

流体の入出力ポートとフィードバックポート並びにドレンポートを備えたスリーブ、および該スリーブ内に摺動自在に収容され、軸方向に異径の段差を備えて封止部と段差部を形成し、軸方向に変位することにより前記各ポートの開口量を変えるスプールを備えて、流体の流量を調整するスプール弁と、
ソレノイドの磁力により、磁気回路を構成するコアステータ、および該コアステータとの間に生じる磁気吸引力により軸方向に駆動され、推力を生じるプランジャを備える電磁アクチュエータと、
前記スプールと前記プランジャとの間に設けられ、前記プランジャが生じる前記推力を前記スプールに伝達し、前記スプールを軸方向に変位させるシャフトとを備えた電磁弁において、
前記スプール弁は、前記スプールの異径の段差が軸方向に複数のランドを備えて前記封止部を形成し、前記各ランドをそれぞれ連結する前記段差部には、前記各封止部に囲まれ、前記各ポートと連通する空間を備えて流動部を形成し、前記入力ポートに連通する前記流動部を供給圧室となし、該供給圧室に隣接して、前記供給圧室を挟んで互いに対向するように、前記フィードバックポートに連通する第１弁室と、前記出力ポートに連通する第２弁室を設けるとともに、前記スプール弁の軸方向前側に、絞り部を有する前記ドレンポートに接続されたスプリング室を配置し、
前記入力ポートが前記第１弁室に対して開放される方向を開弁方向とすると、
前記供給圧室では、流体が前記スプールの開弁方向と同方向に、前記スプールの内径側から外径側に向かって流れ、前記第２弁室では、前記スプールの開弁方向と逆方向に、前記スプールの内径側から外径側に向かって流れ出るように形成し、前記第１弁室と前記第２弁室とは前記スリーブまたは前記スリーブの外部において互いに連通し、前記第１弁室を形成する軸方向前後側のランドに径差を持たせることを特徴とする電磁弁。
流体の入出力ポートとフィードバックポート並びにドレンポートを備えたスリーブ、および該スリーブ内に摺動自在に収容され、軸方向に異径の段差を備えて封止部と段差部を形成し、軸方向に変位することにより前記各ポートの開口量を変えるスプールを備えて、流体の流量を調整するスプール弁と、
ソレノイドの磁力により、磁気回路を構成するコアステータ、および該コアステータとの間に生じる磁気吸引力により軸方向に駆動され、推力を生じるプランジャを備える電磁アクチュエータと、
前記スプールと前記プランジャとの間に設けられ、前記プランジャが生じる前記推力を前記スプールに伝達し、前記スプールを軸方向に変位させるシャフトとを備えた電磁弁において、
前記スプール弁は、前記スプールの異径の段差が軸方向に複数のランドを備えて前記封止部を形成し、前記各ランドをそれぞれ連結する前記段差部には、前記各封止部に囲まれ、前記各ポートと連通する空間を備えて流動部を形成し、前記入力ポートに連通する前記流動部を供給圧室となし、該供給圧室に隣接して、前記供給圧室を挟んで互いに対向するように、前記フィードバックポートに連通する第１弁室と、前記出力ポートに連通する第２弁室を設けるとともに、前記スプール弁の軸方向前側に、絞り部を有する前記ドレンポートに接続されたスプリング室を配置し、
前記入力ポートが前記第１弁室に対して開放される方向を開弁方向とすると、
前記供給圧室では、流体が前記スプールの開弁方向と同方向に、前記スプールの内径側から外径側に向かって流れ、前記第２弁室では、前記スプールの開弁方向と逆方向に、前記スプールの内径側から外径側に向かって流れ出るように形成し、前記第１弁室と前記第２弁室とは前記スリーブまたは前記スリーブの外部において互いに連通し、前記第２弁室を形成する軸方向前後側のランドに径差を持たせることを特徴とする電磁弁。
流体の入出力ポートとフィードバックポート並びにドレンポートを備えたスリーブ、および該スリーブ内に摺動自在に収容され、軸方向に異径の段差を備えて封止部と段差部を形成し、軸方向に変位することにより前記各ポートの開口量を変えるスプールを備えて、流体の流量を調整するスプール弁と、
ソレノイドの磁力により、磁気回路を構成するコアステータ、および該コアステータとの間に生じる磁気吸引力により軸方向に駆動され、推力を生じるプランジャを備える電磁アクチュエータと、
前記スプールと前記プランジャとの間に設けられ、前記プランジャが生じる前記推力を前記スプールに伝達し、前記スプールを軸方向に変位させるシャフトとを備えた電磁弁において、
前記スプール弁は、前記スプールの異径の段差が軸方向に複数のランドを備えて前記封止部を形成し、前記各ランドをそれぞれ連結する前記段差部には、前記各封止部に囲まれ、前記各ポートと連通する空間を備えて流動部を形成し、前記入力ポートに連通する前記流動部を供給圧室となし、該供給圧室に隣接して、前記供給圧室を挟んで互いに対向するように、前記フィードバックポートに連通する第１弁室と、前記出力ポートに連通する第２弁室を設けるとともに、前記スプール弁の軸方向前側に、絞り部を有する前記ドレンポートに接続されたスプリング室を配置し、
前記入力ポートが前記第１弁室に対して開放される方向を開弁方向とすると、
前記供給圧室では、流体が前記スプールの開弁方向と同方向に、前記スプールの内径側から外径側に向かって流れ、前記第２弁室では、前記スプールの開弁方向と逆方向に、前記スプールの内径側から外径側に向かって流れ出るように形成し、前記第１弁室と前記第２弁室とは前記スプールの軸部の内部において互いに連通し、前記第２弁室を形成する軸方向前後側のランドに径差を持たせることを特徴とする電磁弁。