JP6250927B2

JP6250927B2 - 電磁弁

Info

Publication number: JP6250927B2
Application number: JP2012275280A
Authority: JP
Inventors: 精一杉山; 智宏安田
Original assignee: Nidec Tosok Corp
Current assignee: Nidec Tosok Corp
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2017-12-20
Anticipated expiration: 2032-12-18
Also published as: CN203703240U; JP2014119048A

Description

本発明は、スプールを備えた電磁弁に関する。

従来、スプールを備えたスプールタイプの電磁弁が知られている（例えば、特許文献１）。

このようなスプールタイプの電磁弁の構造としては、図３に示すものが知られており、当該電磁弁８０１は、電磁弁本体８０２と、該電磁弁本体８０２より延出したノズル部８０３とによって構成されている。該ノズル部８０３内には、前記電磁弁本体８０２より延出したスプール８０４が収容されており、該スプール８０４は、長さ方向へ移動自在に保持に設けられている。

前記ノズル部８０３には、入力ポート８１１や出力ポート８１２や排出ポート８１３が設けられており、前記ノズル部８０３の内側面には、前記各ポート８１１〜８１３に連通した凹部８１５〜８１７が全周に渡って凹設されている。

また、前記スプール８０４は、小径の軸部８２１と、該軸部８２１に設けられた大径の弁部とにより構成されており、当該弁部は、前記電磁弁本体８０２側から順位に配置された第一弁部８２２と第二弁部８２３と第三弁部８２４とで構成されている。

前記第二弁部８２３は、前記入力ポート８１１と前記出力ポート８１２との連通状態を制御するように構成されており、前記第三弁部８２４は、前記出力ポート８１２と前記排出ポート８１３との連通状態を制御し、前記出力ポート８１２に加えられた圧力を前記排出ポート８１３から排出できるように構成されている。

このような電磁弁８０１では、通流するオイルの圧力が前記スプール８０４に加えられ、横方向の押し付け力として作用してしまう。このため、その防止策として、第一弁部８２２及び第二弁部８２３にラビリンス溝８３１，８３１をその周面に沿って形成する方法が知られている。

特開２０１１−２３６９６４号公報

しかしながら、このような従来の電磁弁８０１にあっては、制御するオイルが高圧力高流量とになるに連れて油圧回路内での流体乱れが発生し流体力が大きくなる。

具体的に説明すると、図４に示すように、前記排出ポート８１３に近い凹部８１７を通るオイルの通流経路８４１では、第三弁部８２４の上流空間から前記凹部８１７を介して前記排出ポート８１３より排出される一方、前記排出ポート８１３から離れた位置における凹部８１７を通るオイルの通流経路８４２では、前記第三弁部８２４の外周部に沿って前記排出ポート８１３へ流れた後、当該排出ポート８１３より排出されることとなる。

これにより、この排出ポート８１３から近い位置での凹部８１７の内圧と、前記排出ポート８１３から離れて位置する凹部８１７の内圧とで圧力差が生じ、流体乱れが発生する。

これにより、前記スプール８０４を横方向へ押し付ける力が強くなり、摺動フリクションが大きくなる。

この場合、出力特性としては、ヒステリシスが増加したり、スティックスリップによる階段波形が生ずる恐れがある。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、高圧高流量を制御する場合であっても、出力特性の低下を防止することができる電磁弁を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために本発明の請求項１の電磁弁にあっては、
基端側から先端側へ向って軸方向に伸びる円筒状のスリーブと、
前記スリーブ内に軸方向に移動可能に収容されるスプールと、
前記スリーブの側面に設けられる、所定ポートおよび排出ポートと、
を備え、
前記スプールは、
円柱状の軸部と、
前記軸部より大径の弁部と、
を有し、
前記弁部は、
全周に渡って凹設された油路溝と、
該油路溝より前記基端側に位置する上流側構成部と、
該油路溝より前記先端基端側に位置する下流側構成部と、
を有し、
前記スリーブの内側面は、
全周に渡って形成され、前記排出ポートと連通する凹部と、
前記上流側構成部の周面と対向し、前記所定ポートと前記排出ポートとの間に位置する
シール面と、
を有し、
前記スプールが前記基端側へと移動した際には、
前記上流側構成部の周面の一部が、前記シール面と摺接して前記所定ポートと前記排出ポ
ートとの間をシールし、前記所定ポートと前記排出ポート間が閉鎖された閉弁状態となり、
前記スプールが前記先端側へ移動した際には、
前記上流側構成部が前記凹部側へ移動して、前記油路溝と前記凹部とが連通し、
前記上流側構成部より上流側の空間と、前記排出ポートとが、前記凹部及び前記油路溝を
介して連通して、前記所定ポートと前記排出ポートとの間が連通する開弁状態となるとと
もに、
前記開弁状態において、前記排出ポートと前記油路溝とがラップして形成する開口面積
が、前記上流側構成部の上流側端部と前記凹部の上流側端部との間に形成され、前記油路
溝を介して前記排出ポートへの連通する開口面積以上となるようにした。

すなわち、スプールの弁部を構成する上流側構成部をスリープの内側面に設けられた凹部側へ移動して所定ポートと排出ポートとを連通し開弁状態を形成した際には、前記弁部の全周に渡って形成された油路溝と前記凹部とが連通している。

このとき、前記油路溝は、前記弁部の全周に渡って形成されており、前記上流側構成部の上流側空間に流入した流体は、前記上流側構成部の外周部に設けられた前記凹部を経由して前記油路溝へ流入し、該油路溝を介して前記排出ポートより排出される。

このため、前記上流側構成部の上流側空間からの流体が弁部の外周部を通って排出ポートから排出される場合と比較して、その流れが全周に渡って均一となり、整流効果が得られる。

また、油路溝が形成する開口面積は、開弁状態において上流側構成部と凹部の端部間に
形成される弁開口面積以上となるように設定されており、前記開弁時において、油路溝が
形成する開口部での通流量が、前記上流側構成部と前記凹部の端部間での通流量より大き
くなるように設定される。

さらに、請求項２の電磁弁では、前記閉弁状態から前記開弁状態に渡って前記油路溝が
前記排出ポートに常時連通するように構成した。

さらに、請求項３の電磁弁では、前記凹部の前記基端側には、前記凹部より小径の小径
凹部が全周に渡って設けられる。

さらに、請求項４の電磁弁では、複数の前記弁部を備え、
少なくとも１つの前記弁部は、二方向に開口し、ラビリンス溝が全周に渡って形成されて
いる。

以上説明したように本発明の請求項１の電磁弁にあっては、弁部に形成された油路溝は、前記弁部の全周に渡って形成されており、上流側構成部の上流側空間に入力した流体を、前記上流側構成部の外周部に設けられた凹部を経由して前記油路溝へ流入し、該油路溝を介して排出ポートより排出することができる。

このため、弁部の上流側空間からの流体が弁部の外周部を通って排出ポートから排出される場合と比較して、流体の流れを全周に渡って均一とすることができる。これにより、整流効果を得ることができ、流体力を抑制することができる。

したがって、高圧高流量を制御する場合であっても、出力特性の低下を防止することができる。

また、スプールを変更するだけで前記効果を得ることができるので、スリーブの設計変更等を要さず、レイアウトに自由度を持たせることができる。

また、前記開弁時において、油路溝が形成する開口部での排出量が、前記上流側構成部
と前記凹部の端部間の排出部からの通流量より大きくなり、前記開口部の通流が前記排出
部で絞られてしまうといった不具合を未然に防止することができる。

さらに、請求項２の電磁弁では、閉弁状態から開弁状態に渡って油路溝が排出ポートに
常時連通するようにすることにより、閉弁時での油路溝内での圧力溜まりを防止すること
ができ、開弁時での流体の円滑な排出が可能となる。

さらに、請求項３の電磁弁では、凹部の前記基端側には、前記凹部より小径の小径
凹部が全周に渡って設けられることにより、スリーブ内の流体としてのオイルは、排
出側小径凹部で通流量が制限された後、前記排出側凹部を介して大気開放された排出
ポートより排出される。

さらに、請求項４の電磁弁では、複数の前記弁部を備え、少なくとも１つの前記弁部は、
二方向に開口し、ラビリンス溝が全周に渡って形成されることにより通流するオイルの圧
力が当該スプールに加えられ、横方向の押し付け力として作用しても、その力を抑制でき
る。

本発明の一実施の形態を示す断面図である。同実施の形態の要部を示す拡大図である。従来の電磁弁を示す断面図である。同従来例の要部を示す拡大図である。

以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。

図１は、本実施の形態にかかる電磁弁１を示す図であり、該電磁弁１は、自動車の自動変速機に用いられるものである。

この電磁弁１は、電磁弁本体１１を備えており、該電磁弁本体１１のケーシング１２内には、ボビン１３にコイル１４が巻回されてなるソレノイド１５が収容されている。該ソレノイド１５内には、該ソレノイド１５で励磁されるコア１６が収容されており、該コア１６の端部には、連結パイプ１７を介してヨーク１８が連結されている。

前記コア１６と前記ヨーク１８との間には、プランジャー２１が収容されており、該プランジャー２１にはロッド２２が貫通した状態で固定されている。前記プランジャー２１より延出したロッド２２部分は、軸受け２３，２３を介して前記コア１６及び前記ヨーク１８に支持されており、当該プランジャー２１は、軸方向へ移動自在に支持されている。

これにより、前記ソレノイド１５を通電して前記コア１６を励磁した際には、前記プランジャー２１が前記コア１６で吸引され、前記プランジャー２１より延出したロッド２２が先端側３１へ移動できるように構成されている。

この電磁弁本体１１には、前記先端側３１へ延出するスリーブ４１が設けられており、該スリーブ４１は、基端に設けられた鍔部４２が前記ケーシング１２の端部に設けられたカシメ部４３によって前記電磁弁本体１１に固定されている。

前記スリーブ４１は、円筒状に形成されており、その側面には、基端側５１より順にフィードバックポート５２と、入力ポート５３と、所定ポートとしての出力ポート５４と、排出ポート５５とが設けられている。

前記フィードバックポート５２は、図１中上下方向の二方向に開口しており、前記入力ポート５３及び前記出力ポート５４は、図１中下方へ向けて開口している。また、前記排出ポート５５は、単一の開口部で構成されており、図１中上方へ向けて開口している。

前記スリーブ４１の内側面には、前記入力ポート５３に連通する入力側凹部６１が全周に渡って凹設されており、該入力側凹部６１の前記先端側３１には、当該入力側凹部６１より小径の入力側小径凹部６２が全周に渡って凹設されている。前記入力側凹部６１と前記入力側小径凹部６２とは連通しており、前記入力ポート５３からのオイルは、前記入力側小径凹部６２で通流量が制限された後、前記入力側凹部６１を介して当該スリーブ４１内に流入するように構成されている。

また、前記スリーブ４１の内側面には、前記出力ポート５４に連通する出力側凹部７１が全周に渡って凹設されており、前記スリーブ４１内のオイルは、前記出力側凹部７１を介して出力ポート５４から流出するように構成されている。

さらに、前記スリーブ４１の内側面には、前記排出ポート５５に連通する排出側凹部８１が全周に渡って凹設されており、該排出側凹部８１の前記基端側５１には、当該排出側凹部８１より小径の排出側小径凹部８２が全周に渡って凹設されている。前記排出側凹部８１と前記排出側小径凹部８２とは連通しており、当該スリーブ４１内の流体としてのオイルは、前記排出側小径凹部８２で通流量が制限された後、前記排出側凹部８１を介して大気開放された前記排出ポート５５より排出されるように構成されている。

このスリーブ４１内には、スプール１０１が収容されており、該スプール１０１は、軸方向へ移動自在に保持されている。該スプール１０１は、円柱状の軸部１０２と、該軸部１０２より大径の弁部とにより構成されている。この弁部は、前記軸部１０２の基端側５１から順に各々離間して配置された第一弁部１０３と、第二弁部１０４と、第三弁部１０５とで構成されており、各弁部１０３〜１０５は、前記スリーブ４１の内側面に摺接するように構成されている。

前記第一弁部１０３は、前記フィードバックポート５２より基端側５１にて前記スリーブ４１の内周面に摺接するように構成されており、当該第一弁部１０３には、ラビリンス溝１１１が全周に渡って形成されている。これにより、通流するオイルの圧力が当該スプール１０１に加えられ、横方向の押し付け力として作用しても、その力を抑制できるように構成されている。

前記第二弁部１０４は、前記フィードバックポート５２の開度を制御するとともに前記入力ポート５３を開閉するように構成されており、該入力ポート５３と前記出力ポート５４との連通状態を制御できるように構成されている。この第二弁部１０４にも、ラビリンス溝１２１が全周に渡って形成されてており、前述と同様に当該スプール１０１に加えられる横方向の押し付け力を抑制できるように構成されている。

前記第三弁部１０５は、前記排出ポート５５を開度を制御するように構成されており、前記出力ポート５４と前記排出ポート５５との連通状態を制御できるように構成されている。この第三弁部１０５の先端面と、前記スリーブ４１先端を閉鎖する栓部材１３１との間には、コイルスプリング１３２が弾持されており、当該スプール１０１は、前記軸部１０２の基端面が前記プランジャー２１より延出したロッド２２の先端に当接するように付勢されている。これにより、前記コイルスプリング１３２で前記基端側５１に付勢された前記スプール１０１は、前記プランジャー２１が作動した際に前記先端側３１へ駆動されるように構成されている。

前記第三弁部１０５の下流側には、図２にも示すように、油路溝１４１が全周に渡って形成されており、該油路溝１４１は、前記軸部１０２に到達する深さまで凹設されている。これにより、当該第三弁部１０５は、前記油路溝１４１より上流側を構成する上流側構成部１４２と、前記油路溝１４１より下流側を構成する下流側構成部１４３とによって形成されている。

この第三弁部１０５は、図１に示したように、前記スプール１０１が前記基端側５１に後退した状態で、前記上流側構成部１４２の基端側周面の一部が前記スリーブ４１内側の内側面、具体的には、前記出力ポート５４の前記出力側凹部７１から前記排出ポート５５の前記排出側小径凹部８２までの間に位置する前記スリーブ４１内側に設定されたシール面１５１と摺接するように構成されており、前記出力ポート５４と前記排出ポート５５間をシールできるように構成されている。これにより、前記出力ポート５４と前記排出ポート５５間を閉鎖した閉弁状態１５２を形成できるように構成されている。

一方、前記スプール１０１を前記先端側３１へ移動して、前記第三弁部１０５の前記上流側構成部１４２を前記排出側小径凹部８２及び排出側凹部８１側へ移動した際には、図２にも示したように、前記上流側構成部１４２より上流側の空間が、前記排出側小径凹部８２と前記排出側凹部８１と前記油路溝１４１を介して、前記排出ポート５５に連通するように構成されており、前記出力ポート５４と前記排出ポート５５とを連通した開弁状態１６１を形成できるように構成されている。

すなわち、前記上流側構成部１４２の厚み寸法Ｔは、図１に示したように、前記閉弁状態１５２において、当該上流側構成部１４２の一部が前記シール面１５１とラップするとともに、前記開弁状態１６１において、少なくとも前記油路溝１４１と前記排出側小径凹部８２と前記排出側凹部８１とが連通するように設定されている。

これにより、前記スプール１０１を前記スリーブ４１内で移動して該スリーブ４１に設けられた前記出力ポート５４と前記排出ポート５５との連通状態を制御することで、前記出力ポート５４に加えられた油圧を前記排出ポート５５から排出量を制御できるように構成されている。

さらに、本実施の形態では、図２にも示したように、前記開弁状態１６１であっても、前記油路溝１４１と前記排出側凹部８１とが連通するように前記上流側構成部１４２の厚み寸法Ｔが設定されており、図１に示したように、前記閉弁状態１５２から前記開弁状態１６１に渡って前記油路溝１４１が前記排出ポート５５に常時連通するように構成されている。

また、本実施の形態では、前記開弁状態１６１において、前記排出ポート５５と前記前記油路溝１４１とがラップして形成する開口面積１７１が、前記開弁状態１６１において前記上流側構成部１４２と前記排出側小径凹部８２の端部間に形成される弁開口面積１７２以上となるように設定されている。

以上の構成にかかる本実施の形態において、スプール１０１の第三弁部１０５を構成する上流側構成部１４２をスリープ４１の内側面に設けられた前記排出側小径凹部８２と前記排出側凹部８１側へ移動して出力ポート５４と排出ポート５５とを連通し開弁状態１６１を形成した際には、図２にも示したように、前記第三弁部１０５の全周に渡って形成された油路溝１４１と前記排出側凹部８１とが連通している。

このとき、前記油路溝１４１は、前記第三弁部１０５の全周に渡って形成されており、前記上流側構成部１４２の上流側空間に流入したオイルは、前記上流側構成部１４２の外周部に設けられた前記前記排出側小径凹部８２と前記排出側凹部８１を経由して前記油路溝１４１へ流入し（図２中１８１で図示）、該油路溝１４１を介して前記排出ポート５５より排出される。

このため、前記上流側構成部１４２の上流側空間からのオイルが弁部の外周部を通って排出ポートから排出される場合と比較して、その流れが全周に渡って均一となり、整流効果が得られるので、流体力を抑制することができる。

また、前記スプール１０１を変更するだけで前記効果を得ることができるので、前記スリーブ４１の設計変更等を要さず、レイアウトに自由度を持たせることができる。

また、前記油路溝１４１が形成する開口面積１７１は、開弁状態１６１において上流側構成部１４２と前記排出側小径凹部８２の端部間に形成される弁開口面積１７２以上となるように設定されており、前記開弁状態１６１において、油路溝１４１が形成する開口部での通流量が、前記上流側構成部１４２と前記排出側小径凹部８２の端部間での通流量より大きくなるように設定される。

このため、前記開弁状態１６１において、前記油路溝１４１が形成する開口部での排出量が、前記上流側構成部１４２と前記排出側小径凹部８２の端部間の排出部からの通流量より大きくなり、前記開口部の通流が前記排出部で絞られてしまうといった不具合を未然に防止することができる。

さらに、前記閉弁状態１５２から前記開弁状態１６１に渡って前記油路溝１４１が前記排出ポート５５に常時連通するように構成されている。

このため、閉弁時での前記油路溝１４１内での圧力溜まりを防止することができ、開弁時でのオイルの円滑な排出が可能となる。

１電磁弁
４１スリーブ
５４出力ポート
５５排出ポート
８２排出側小径凹部
１０１スプール
１０２軸部
１０５第三弁部
１４１油路溝
１４２上流側構成部
１４３下流側構成部
１５１シール面
１５２閉弁状態
１６１開弁状態
１７２弁開口面積
Ｔ厚み寸法

Claims

基端側から先端側へ向って軸方向に伸びる円筒状のスリーブと、
前記スリーブ内に軸方向に移動可能に収容されるスプールと、
前記スリーブの側面に設けられる、所定ポートおよび排出ポートと、を備え、
前記スプールは、
円柱状の軸部と、
前記軸部より大径の弁部と、を有し、
前記弁部は、
全周に渡って凹設された油路溝と、
該油路溝より前記基端側に位置する上流側構成部と、
該油路溝より前記先端側に位置する下流側構成部と、を有し、
前記スリーブの内側面は、
全周に渡って形成され、前記排出ポートと連通する凹部と、
前記上流側構成部の周面と対向し、前記所定ポートと前記排出ポートとの間に位置するシール面と、を有し、
前記スプールが前記基端側へと移動した際には、前記上流側構成部の周面の一部が、前記シール面と摺接して前記所定ポートと前記排出ポートとの間をシールし、前記所定ポートと前記排出ポート間が閉鎖された閉弁状態となり、
前記スプールが前記先端側へ移動した際には、前記上流側構成部が前記凹部側へ移動して、前記油路溝と前記凹部とが連通し、前記上流側構成部より上流側の空間と、前記排出ポートとが、前記凹部及び前記油路溝を介して連通して、前記所定ポートと前記排出ポートとの間が連通する開弁状態となるとともに、
前記開弁状態において、前記排出ポートと前記油路溝とがラップして形成する開口面積が、前記上流側構成部の上流側端部と前記凹部の上流側端部との間に形成され、前記油路溝を介して前記排出ポートへの連通する開口面積以上となるようにしたことを特徴とする
電磁弁。
前記閉弁状態から前記開弁状態に渡って前記油路溝が前記排出ポートに常時連通することを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
前記凹部の前記基端側には、前記凹部より小径の小径凹部が全周に渡って設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電磁弁。
複数の前記弁部を備え、
少なくとも１つの前記弁部は、二方向に開口し、ラビリンス溝が全周に渡って形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電磁弁。