JP6040587B2

JP6040587B2 - 電磁弁

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Publication number: JP6040587B2
Application number: JP2012142338A
Authority: JP
Inventors: 敏夫村上
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2032-06-25
Also published as: CN103511709B; JP2014005889A; CN103511709A; US20130341544A1; US9163745B2

Description

本発明は、コイルに供給される励磁電流に応じて作動油を出力する電磁弁に関し、特に異物の侵入を抑制するためのストレーナを備えた電磁弁に関する。

従来、筒状のスリーブ内に軸方向移動可能に収容された軸状のスプール弁を備え、このスプール弁を軸方向移動させることで、作動油の流路及び流路面積が変化するように構成された電磁弁が知られている。この種の電磁弁には、異物の侵入を抑制するためのストレーナが作動油の供給ポートに設けられたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のストレーナは、円弧状のフィルタ部及び一対の係合部を有し、この一対の係合部が、スリーブのストレーナ取付部に形成された係止部に係止されている。ストレーナ取付部は、スプール弁を囲むように形成されたＵ字状を呈している。

特開２００６−２５８１６１号公報

スリーブは、バルブボディに形成された嵌合穴に嵌合し、バルブボディの供給通路を介して供給ポートに作動油が供給される。特許文献１に記載のものでは、ストレーナ取付部がスリーブの中心軸に対して非対称に形成されているので、供給ポートに供給される作動油の油圧によって、スリーブがバルブボディの嵌合穴に対して偏心してしまうおそれがある。

スリーブがバルブボディの嵌合穴に対して偏心すると、作動油の漏れ量が増大し、この漏れ量の増大に応じて作動油を吐出するオイルポンプの負荷が増大してしまう。

そこで、本発明は、スリーブに異物の侵入を抑制するフィルタ部材を設けながら、バルブボディに対するスリーブの偏心を抑制することが可能な電磁弁を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、下記の［１］及び［２］に記載の電磁弁を提供する。

［１］作動油を供給する供給通路、及び作動油を制御対象に導く出力通路を有するバルブボディと、前記バルブボディに形成された嵌合穴に嵌合され、前記供給通路に連通する供給ポート、及び前記出力通路に連通する出力ポートを有する筒状のスリーブと、前記スリーブに形成された弁孔に軸方向移動可能に収容され、その軸方向移動によって前記供給ポートと前記出力ポートとの間の流路面積を変化させるスプール弁と、前記スプール弁を軸方向移動させるソレノイド部とを備え、前記スリーブには、その外周面における前記供給ポートを挟む軸方向の両側に周方向に沿って延びる一対の円弧溝が形成され、前記一対の円弧溝に円弧帯状のフィルタ部材が嵌着されると共に、前記嵌合穴内における前記スリーブの偏心を抑制する圧力を導入する圧力導入部が前記供給ポートに連通して形成され、前記供給ポートと前記圧力導入部とが、前記フィルタ部材の周方向における両端部の間に開口を有して前記スリーブに形成された連通孔により連通し、前記圧力導入部は、前記連通孔の開口から前記スリーブの軸方向に沿って形成された切欠きである、電磁弁。

［２］前記スリーブには、前記供給通路の前記嵌合穴における開口に対して前記弁孔の中心軸を挟んで対向する位置に、前記圧力導入部が形成されている、前記［１］に記載の電磁弁。

本発明によれば、スリーブに異物の侵入を抑制するフィルタ部材を設けながら、バルブボディに対するスリーブの偏心を抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る電磁弁の構成例を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る第１ストレーナを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。本発明の実施の形態に係る第１ストレーナのスリーブへの装着状態を示し、（ａ）はスリーブの上面図、（ｂ）は図１におけるＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はスリーブの下面図である。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１から図３を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係る電磁弁の構成例を示す断面図である。この電磁弁１は、例えば車両に設けられ、電子制御式自動変速装置の変速時におけるシフト操作力を流体圧でアシストするアクチュエータへの流体圧の供給通路に介装して用いられる。

電磁弁１は、励磁電流の供給を受けるソレノイド部２と、ソレノイド部２に連結されたスプール制御弁３と、スプール制御弁３を収容するバルブボディ６とを備えて構成されている。

ソレノイド部２は、電磁コイル２０と、磁性体からなる筒状のカバー部材２１と、同じく磁性体からなるコア部材２２と、カバー部材２１及びコア部材２２に対して軸方向移動するプランジャ２３とを有している。

電磁コイル２０は、カバー部材２１に形成された環状の収容空間２１ａに収容され、カバー部材２１の外周に固定されたコネクタ部２０１から励磁電流の供給を受けて磁界を発生させる。電磁コイル２０は、軸方向の一端をカバー部材２１の収容空間２１ａにおける底部２１１に対向させ、他端をコア部材２２に対向させて収容空間２１ａに収容されている。

カバー部材２１は、電磁コイル２０を収容する収容空間２１ａの内側に、プランジャ２３を収容する円筒状のシリンダ部２１ｂが形成されている。シリンダ部２１ｂは、底部２１２、及び底部２１２からコア部材２２側に突出した円筒状の突出部２１３から構成されている。突出部２１３の内側には、プランジャ２３の軸方向移動を案内する軸受ブッシュ２１４が配置されている。

コア部材２２は、電磁コイル２０に軸方向に向かい合うフランジ部２２１と、フランジ部２２１からカバー部材２１の底部２１２及び突出部２１３に向かって突出した円筒状の突出部２２２とを一体に有している。コア部材２２には、軸方向の貫通孔２２ａが形成され、この貫通孔２２ａ内に軸受ブッシュ２２３が配置されている。コア部材２２の突出部２２２の先端とカバー部材２１の突出部２１３の先端との間には、空隙２ａが形成されている。

プランジャ２３は、シリンダ部２１ｂ内で軸方向移動可能であり、中心部に貫通孔２３ａが形成されている。この貫通孔２３ａ内には軸状のロッド２４の基端部が固定されている。ロッド２４には、その外周にプランジャ２３のコア部材２２側への移動を規制するストッパ体２４１が固定されている。

ロッド２４は、軸受ブッシュ２２３に案内されてコア部材２２に形成された貫通孔２２ａを挿通し、その先端部がコア部材２２のフランジ部２２１側から突出している。コア部材２２から突出したロッド２４の先端部は、次に述べるスプール制御弁３のスプール弁３０の一端に当接し、スプール弁３０を押圧して軸方向移動させる。

スプール制御弁３は、軸状のスプール弁３０と、スプール弁３０を軸方向移動可能に収容する弁孔４ａが形成された筒状のスリーブ４とを備えて構成されている。スリーブ４は、その一端がコア部材２２のフランジ部２２１と共にカバー部材２１の加締め部２１ｃに加締め固定されている。

スプール弁３０は、ソレノイド部２側から順に、第１ランド部３１と、第１ランド部３１よりも小径の小径部３２と、第２ランド部３３と、第３ランド部３４と、ボス部３５とを一体に有している。スプール弁３０は、ボス部３５に当接するコイルばね４７によって弾性的にソレノイド部２側に付勢されている。第１ランド部３１には、ソレノイド部２側に突出する突起３１１が形成され、この突起３１１の先端部がロッド２４の先端部に当接している。電磁弁１の非作動状態では、図１に示すように、ロッド２４の基端部がカバー部材２１の底部２１２に当接している。

スリーブ４は、図略のオイルポンプの吐出ポートから作動油が供給される供給ポート４１と、電磁弁１の作動状態において供給ポート４１と連通し、作動油を出力する出力ポート４２と、電磁弁１の非作動状態において出力ポート４２と連通し、作動油を排出するドレンポート４３と、後述のバルブボディ６を介して出力ポート４２に連通するフィードバックポート４４と、スプール弁３０のボス部３５及びコイルばね４７を収容するばね室４５とを備えている。

ばね室４５は筒状に形成され、その開口が栓体４６によって塞がれている。栓体４６には、コイルばね４７の一端が当接している。また、栓体４６は、その外周部がばね室４５の内面に螺着している。ばね室４５は、絞り孔４５１によって環状溝４５２に連通し、環状溝４５２は図１の上部においてサブドレン通路６５に連通している。

供給ポート４１には、スリーブ４の弁孔４ａ内への異物の侵入を抑制するフィルタ部材としての第１ストレーナ５１が装着されている。第１ストレーナ５１は、スリーブ４の外周面に形成された円弧状の一対の凹部４１ａ，４１ｂに軸方向の両端部が収容されて嵌着されている。凹部４１ａ，４１ｂは、スリーブ４の外周面における供給ポート４１を挟む軸方向の両側に、スリーブ４の周方向に沿って延びるように形成されている。第１ストレーナ５１の構成については後述する。

また、出力ポート４２には、異物の排出を抑制する第２ストレーナ５２が装着されている。第２ストレーナ５２は、スリーブ４の外周面に形成された円弧状の凹部４２ａ，４２ｂに軸方向の両端部が収容されて嵌着されている。本実施の形態では、第２ストレーナ５２が第１ストレーナ５１と同様に構成されている。ただし、第２ストレーナ５２を省略して電磁弁１を構成してもよい。

スリーブ４は、バルブボディ６に形成された嵌合穴６ａに嵌合されている。バルブボディ６は、例えば図略の電子制御式自動変速装置のオイルパン内に収納されている。嵌合穴６ａは、軸方向の両端が開口している。

バルブボディ６は、供給ポート４１に連通する供給通路６１と、出力ポート４２に連通する出力通路６２と、ドレンポート４３に連通するドレン通路６３と、出力通路６２に連通するフィードバック通路６４と、嵌合穴６ａの外部に連通するサブドレン通路６５とを有している。供給通路６１は、図略のオイルポンプから吐出された作動油を供給ポート４１に供給する。出力通路６２は、出力ポート４２から出力された作動油を制御対象（例えば電子制御式自動変速装置のクラッチ）に導く。ドレン通路６３は、ドレンポート４３から排出された作動油を導いて図略のドレンタンクに排出する。

上記のように構成された電磁弁１は、電磁コイル２０に励磁電流が供給されると、その磁力によってプランジャ２３がコア部材２２側に移動し、ロッド２４がスプール弁３０を押圧し、スプール弁３０が弁孔４ａの中心軸Ｃに沿って軸方向に移動する。スプール弁３０が軸方向に移動すると、小径部３２を介して供給ポート４１と出力ポート４２とが連通し、作動油が出力ポート４２から出力通路６２を介して制御対象に出力される。また、フィードバック通路６４を介してフィードバックポート４４にフィードバック圧が供給され、このフィードバック圧によってスプール弁３０がソレノイド部２側に押圧される。

スプール弁３０は、その軸方向移動によって、供給ポート４１と出力ポート４２との間の流路面積、及び出力ポート４２とドレンポート４３との間の流路面積を変化させる。スプール弁３０は、電磁コイル２０の磁力によるプランジャ２３の推進力と、コイルばね２７の付勢力及びフィードバック圧とが釣り合う位置に定位する。

また、本実施の形態の特徴として、供給ポート４１に連通し、供給ポート４１に供給された作動油が導入される圧力導入部としての切欠き４１２がスリーブ４の外周面に形成されている。この切欠き４１２には、供給ポート４１と切欠き４１２とを連通させる連通孔４１１を介して作動油の圧力が導入され、切欠き４１２における受圧面４１２ａに作動油の圧力が作用する。受圧面４１２ａは、スリーブ４の外周面の一部として、弁孔４ａの中心軸Ｃに対して平行な平坦な面に形成されている。切欠き４１２及びその周辺部の構成の詳細については後述する。

図２は、第１ストレーナ５１を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。

第１ストレーナ５１は、帯状のステンレス等の金属からなる金属板を円弧状に屈曲して形成された円弧帯状である。第１ストレーナ５１には、その外周側の面と内周側の面との間を貫通する複数の貫通孔５１０が穿設されている。貫通孔５１０の直径は、作動油を流通させると共に、作動油に混じった異物の通過を抑制することが可能な寸法に設定されている。この貫通孔５１０は、第１ストレーナ５１の周方向の両端部５１ａ，５１ｂを除く範囲に設けられている。

第１ストレーナ５１の円弧角（円弧中心に対する一方の端部５１ａから他方の端部５１ｂまでの角度）は１８０°以上（図２に示す例では２７６°）であり、円弧半径は例えば５．８ｍｍ、幅方向（軸方向）の寸法は例えば４．１ｍｍ、厚みは例えば０．３ｍｍである。また、貫通孔５１０の直径は例えば０．４ｍｍである。

図３は、第１ストレーナ５１のスリーブ４への装着状態を示し、（ａ）はスリーブ４の上面図、（ｂ）は図１におけるＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はスリーブ４の下面図である。

図３（ａ）では、第１ストレーナ５１の輪郭を二点鎖線で示し、第１ストレーナ５１の内側におけるスリーブ４の構成を実線で示している。また、図３では、凹部４１ａの周方向における一方の端部４１ａＡ及び他方の端部４１ａＢを結ぶ線分に対して直交し、かつ一方の端部４１ａＡ及び他方の端部４１ａＢを通過する二本の直線Ｓ_１，Ｓ_２を二点鎖線で示している。

供給ポート４１は、図３（ｂ）に示すように、スリーブ４の壁部４０が設けられていない範囲に形成されている。壁部４０は、供給ポート４１を含む断面において、スプール弁３０の外周面の一部を囲む円弧状に形成されている。連通孔４１１は、壁部４０の円弧状断面における底部に設けられている。供給ポート４１には、第１ストレーナ５１の複数の貫通孔５１０を通過した作動油が流入する。

凹部４１ａ，４１ｂは、第１ストレーナ５１の円弧角に応じた範囲に亘ってスリーブ４の周方向に沿って互いに平行に形成されている。図３（ｂ）では、このうち凹部４１ａのみを示している。凹部４１ａの周方向における中央部４１ａＣは、二本の直線Ｓ_１，Ｓ_２の間に位置している。

連通孔４１１は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１ストレーナ５１の周方向における両端部５１ａ，５１ｂの間に開口４１１ａを有し、この開口４１１ａにおいて切欠き４１２と連通している。供給ポート４１と切欠き４１２とは、スリーブ４の壁部４０の内面とスプール弁３０の外面との間、及び連通孔４１１を介して連通している。すなわち、切欠き４１２における作動油の油圧は、供給ポート４１に供給される作動油の油圧に実質的に等しい。

切欠き４１２は、供給通路６１の嵌合穴６ａにおける開口６１ａに対して、すなわち凹部４１ａの周方向における中央部４１ａＣに対して、弁孔４ａの中心軸Ｃを挟んで対向する位置に形成されている。より詳細には、切欠き４１２は、中心軸Ｃに直交する仮想面における凹部４１ａの中央部４１ａＣの中心軸Ｃに対する点対称の位置を含んで形成されている。また、切欠き４１２は、連通孔４１１の開口４１１ａからスリーブ４の軸方向に沿って中心軸Ｃと平行に、ソレノイド部２側に向かって延びるように形成されている。

凹部４１ａには、供給ポート４１に供給される作動油の油圧が作用する。凹部４１ａは、前述のように円弧状に形成されているので、凹部４１ａ全体に作用する油圧は、スリーブ４の周方向において不均一である。つまり、図３（ｂ）における直線Ｓ_１，Ｓ_２の外側で凹部４１ａに作用する油圧は互いに相殺されるが、直線Ｓ_１，Ｓ_２の間における凹部４１ａに作用する油圧は、スリーブ４をバルブボディ６に対して供給通路６１とは反対側に押し付けるように作用する。また、凹部４１ｂについても同様に、直線Ｓ_１，Ｓ_２の間の範囲で受ける油圧が、スリーブ４をバルブボディ６に対して供給通路６１とは反対側に押し付けるように作用する。

図３（ａ）では、凹部４１ａのうち、直線Ｓ_１，Ｓ_２の間の領域を第１領域４１ａ_１としてクロスハッチングで示し、これ以外の領域を第２領域４１ａ_２として示している。また、凹部４１ｂのうち、直線Ｓ_１，Ｓ_２の間の領域を第１領域４１ｂ_１としてクロスハッチングで示し、これ以外の領域を第２領域４１ｂ_２として示している。図３（ｃ）では、受圧面４１２ａをクロスハッチングで示している。

スリーブ４がバルブボディ６に対して供給通路６１とは反対側に押し付けられ、スリーブ４の中心軸がバルブボディ６の嵌合穴６ａの中心軸に対して径方向にずれると、スリーブ４の外周面と嵌合穴６ａの内周面の間からの作動油の漏れ量が増し、供給ポート４１に作動油を供給するオイルポンプの負荷が増大する。本実施の形態では、凹部４１ａ，４１ｂに作用する油圧の不均一性に起因するスリーブ４のバルブボディ６に対する径方向の位置ずれを、スリーブ４に切欠き４１２を設けることにより緩和している。

つまり、切欠き４１２に作動油の油圧を導入することにより受圧面４１２ａが受ける圧力によって、凹部４１ａの第１領域４１ａ_１及び凹部４１ｂの第１領域４１ｂ_１が受ける圧力の少なくとも一部を相殺し、スリーブ４のバルブボディ６の嵌合穴６ａに対する偏心を抑制する。すなわち、切欠き４１２は、バルブボディ６の嵌合穴６ａ内におけるスリーブ４の偏心を抑制する圧力を導入する。

受圧面４１２ａの面積をＡ_１、凹部４１ａの第１領域４１ａ_１及び凹部４１ｂの第１領域４１ｂ_１の面積の総和をＡ_２とすると、Ａ_１はＡ_２の８０〜１２０％（０．８×Ａ_１≦Ａ_２≦１．２×Ａ_１）であるとよい。より望ましくは、Ａ_１はＡ_２の９０〜１１０％（０．９×Ａ_１≦Ａ_２≦１．１×Ａ_１）であるとよい。本実施の形態では、Ａ_１＝Ａ_２となるように、凹部４１ａ，４１ｂ及び切欠き４１２が形成されている。

このように、本実施の形態によれば、切欠き４１２をスリーブ４に設けることにより、スリーブ４のバルブボディ６の嵌合穴６ａに対する偏心が抑制されるので、作動油の漏れによるオイルポンプの負荷の増大を抑制することができる。ひいては、電磁弁１が搭載された車両の燃費を改善することができる。

以上、本発明の実施の形態の一例について説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

例えば、本実施の形態では、切欠き４１２を連通孔４１１の開口４１１ａからソレノイド部２側に向かって延びるように形成した場合について説明したが、これに限らず、切欠き４１２を連通孔４１１の開口端からソレノイド部２側とは反対側（コイルばね４７側）に向かって延びるように形成してもよい。また、切欠き４１２を連通孔４１１のソレノイド部２側及びその反対側に延びるように形成してもよい。

また、本実施の形態では、受圧面４１２ａがスリーブ４の軸方向に対して平行な平坦面である場合について説明したが、これに限らず、例えばスリーブ４の中心側に向かって窪んだ凹曲面であってもよい。

また、本実施の形態では、凹部４１ａ，４１ｂが円弧溝として形成された場合について説明したが、凹部４１ａ，４１ｂは、スリーブ４の外周面における全周に亘って形成された円周溝であってもよい。この場合、第１ストレーナ５１は、円筒状であってもよい。なお、凹部４２ａ，４２ｂ及び第２ストレーナ５２についても同様である。

電磁弁１の用途についても、特に制限されることはなく、様々な用途に適用することが可能である。

１…電磁弁、２…ソレノイド部、２ａ…空隙、３…スプール制御弁、４…スリーブ、４ａ…弁孔、６…バルブボディ、６ａ…嵌合穴、２０…電磁コイル、２１…カバー部材、２１ａ…収容空間、２１ｂ…シリンダ部、２１ｃ…加締め部、２２…コア部材、２２ａ…貫通孔、２３…プランジャ、２３ａ…貫通孔、２４…ロッド、３０…スプール弁、３１…第１ランド部、３２…小径部、３３…第２ランド部、３４…第３ランド部、３５…ボス部、４０…壁部、４１…供給ポート、４１ａ，４１ｂ…凹部、４１ａ_１，４１ｂ_１…第１領域、４１ａ_２，４１ｂ_２…第２領域、４１ａＡ，４１ａＢ…端部、４１ａＣ…中央部、４２…出力ポート、４２ａ，４２ｂ…凹部、４３…ドレンポート、４４…フィードバックポート、４５…ばね室、４６…栓体、５１…第１ストレーナ、５１ａ，５１ｂ…端部、５２…第２ストレーナ、６１…供給通路、６１ａ…開口、６２…出力通路、６３…ドレン通路、６４…フィードバック通路、６５…サブドレン通路、２０１…コネクタ部、２１１，２１２…底部、２１３…突出部、２１４…軸受ブッシュ、２２１…フランジ部、２２２…突出部、２２３…軸受ブッシュ、２４１…ストッパ体、３１１…突起、４１１…連通孔、４１１ａ…開口、４１２ａ…受圧面、４５１…絞り孔、４５２…環状溝、５１０…貫通孔、Ｃ…中心軸、Ｓ_１，Ｓ_２…直線

Claims

作動油を供給する供給通路、及び作動油を制御対象に導く出力通路を有するバルブボディと、
前記バルブボディに形成された嵌合穴に嵌合され、前記供給通路に連通する供給ポート、及び前記出力通路に連通する出力ポートを有する筒状のスリーブと、
前記スリーブに形成された弁孔に軸方向移動可能に収容され、その軸方向移動によって前記供給ポートと前記出力ポートとの間の流路面積を変化させるスプール弁と、
前記スプール弁を軸方向移動させるソレノイド部とを備え、
前記スリーブには、その外周面における前記供給ポートを挟む軸方向の両側に周方向に沿って延びる一対の円弧溝が形成され、前記一対の円弧溝に円弧帯状のフィルタ部材が嵌着されると共に、前記嵌合穴内における前記スリーブの偏心を抑制する圧力を導入する圧力導入部が前記供給ポートに連通して形成され、
前記供給ポートと前記圧力導入部とが、前記フィルタ部材の周方向における両端部の間に開口を有して前記スリーブに形成された連通孔により連通し、
前記圧力導入部は、前記連通孔の開口から前記スリーブの軸方向に沿って形成された切欠きである、
電磁弁。
前記スリーブには、前記供給通路の前記嵌合穴における開口に対して前記弁孔の中心軸を挟んで対向する位置に、前記圧力導入部が形成されている、
請求項１に記載の電磁弁。