JP6657790B2 - 油圧制御弁 - Google Patents

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Description

本発明は、自動変速機等に用いられる油圧制御弁に関する。
従来、ポートの連通および遮断を切り替えるスプールと、スプールを往復摺動可能に支持する筒状のスリーブと、を備えた油圧制御弁が自動変速機に用いられることが知られている。スリーブの内部に流入するオイルは、自動変速機の変速機構の摩耗により金属粉等の異物を含むことがある。このため、特許文献1に開示されるように、オイルに含まれる異物がスリーブの内部に流入しないように、フィルタを設置している。
特開2013−092228号公報
特許文献1に開示された油圧制御弁は、網目部分と回り止め形状を有するフィルタにスリーブのポートが覆われている。また、フィルタが円弧状で嵌合され、ポートに対応する部位に回り止め形状により回転を防止している。このような構成では、嵌合部分が少なく、スリーブとフィルタとの密着力は小さいと考えられる。
油圧による周方向の圧力、もしくは、作動時の振動によって回転力がフィルタに生じるとき、密着力が小さいため、フィルタが回転してしまうことがある。フィルタが回転することによって、フィルタはスリーブから脱落する虞がある。また、フィルタをスリーブに組付けるとき、もしくは、油圧制御弁を輸送するとき、フィルタがスリーブから脱落する可能性もある。
ところで、フィルタが回転することを防ぐために、スリーブの外側に矩形の凹部を設け、凹部に対応する凸部をフィルタに設ける油圧制御弁の構成が考えられる。実際に、スリーブに凹部を加工する場合、エンドミル加工等の切削加工で行われる。しかしながら、エンドミル加工等において、凹部を長方形等の矩形に加工するとき、エンドミルの径を小さくしなければならない。エンドミルの径が小さいとき、エンドミルの移動距離が大きくなるため、加工時間が長くなる。
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、フィルタが回転することを防止しつつ、スリーブの加工時間を短縮可能にする油圧制御弁を提供することである。
本発明は、自動変速機等に用いられる油圧制御弁である。
油圧制御弁は、スリーブ(50)、スプール(40)、および、フィルタ(70、71)を備える。
スリーブは、流体が流入出可能なポート(51、5)を含む周方向の溝部(91、92)、および、溝部の内壁(57)から軸方向に凹む少なくとも1つの円弧状または軸方向に長径を有する楕円弧状の凹部(60、120)を有する。
スプールは、スリーブに往復摺動可能に収容され、ポートの連通および遮断を切り替え可能である。
フィルタは、ポートを覆うように溝部に沿って巻回されて異物の混入を防止し、溝部の内壁に対向する側壁(73)に、凹部に嵌合可能な凸部(160)を有する。また、フィルタは、凸部の周方向の両側に、側壁を構成する周方向に延びる直線部を有する。凸部は、中心軸(O)を対称軸とする二等辺三角形の三角形形状である。
本発明の油圧制御弁において、スリーブは、溝部の内壁(57)から軸方向に凹む少なくとも1つの円弧状または軸方向に長径を有する楕円弧状の凹部を有し、フィルタは、凹部に嵌合可能な凸部を有する。このような構成にすることによって、フィルタに回転力が生じるとき、凹部と凸部とで嵌合されるため、フィルタの回転防止をすることができる。
また、凹部が円弧状または軸方向に長径を有する楕円弧状であるため、エンドミル加工等によりスリーブを加工するときに、エンドミルの径を大きくすることができる。エンドミルの径を大きくできるため、エンドミルの移動距離を小さくすることができる。したがって、スリーブの加工時間を短縮することができる。
本発明の第1実施形態による油圧制御弁の断面図。 本発明の第1実施形態による油圧制御弁の外形図。 本発明の第1実施形態による油圧制御弁のフィルタの展開図。 図2のIV部拡大図。 本発明の第2実施形態による油圧制御弁のスリーブおよびフィルタのV部拡大図。 本発明の第3実施形態による油圧制御弁のスリーブおよびフィルタのVI部拡大図。 本発明の第4実施形態による油圧制御弁のスリーブおよびフィルタのVII部拡大図。
以下、本発明の実施形態による油圧制御弁1を図面に基づいて説明する。複数の実施形態の説明において、第1実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明する。また、「本実施形態」という場合、第1〜第4実施形態を包括する。第3実施形態の凸部を有する実施形態が請求項に係る発明を実施するための形態に相当する。これらの実施形態の油圧制御弁は、例えば、自動変速機の油圧制御装置に用いられる。
(第1実施形態)
図1および図2に示すように、油圧制御弁1は、リニアソレノイド10、スプール40、スリーブ50、および、フィルタ70、71を備える。
リニアソレノイド10は、コイルアッセンブリ11、プランジャ12、ヨーク13、および、コアステータ14を有する。
コイルアッセンブリ11は、ボビン15、コイル16、ターミナル17、および、モールド樹脂18を含む。
ボビン15は、筒状の樹脂部材である。
コイル16は、絶縁被覆された導線がボビン15に巻回されたものであり、通電されるとき磁界を発生させ、プランジャ12、ヨーク13、および、コアステータ14を通る磁気回路を形成する。
ターミナル17は、外部機器に接続され、コイル16に電力を供給する。
モールド樹脂18は、コイル16の外側をモールドしている2次成形樹脂であり、ターミナル17を保持するコネクタ19を形成している。
プランジャ12は、円柱状の磁性体で形成され、ボビン15の内側で軸方向へ移動可能に設けられている。プランジャ12は、軸方向に貫通する呼吸孔20を含む。また、プランジャ12は、シャフト21およびスプール40を介してスプリング22によりヨーク13の底部23側に付勢されている。
ヨーク13は、カップ状の磁性体であり、コイル16の外側に被せられている。ヨーク13の筒部24は、ターミナル17を外部に取り出すための切欠き25を含む。また、筒部24は、加締められることによってスリーブ50に固定されている。
コアステータ14は、筒状の磁性体であり、案内部26、吸引部27、および、磁気遮断部28を含む。
案内部26は、筒状であり、コイル16の内側であってヨーク13の底部23側に設けられる。案内部26は、プランジャ12の外側に嵌合しており、プランジャ12を軸方向へ往復摺動可能に案内する。案内部26の端は、ヨーク13の底部23に対向している。
吸引部27は、コイル16の通電時に磁気吸引力を発生させてプランジャ12を吸引する。吸引部27は、吸引されたプランジャ12が嵌合する嵌合穴29を有し、磁気的に結合するフランジ30が形成されている。
磁気遮断部28は、案内部26と吸引部27との間に設けられ、案内部26と吸引部27との間で磁気を遮断する。
スプール40は、プランジャ12に当接しており、スリーブ50の内径寸法と等しい外径寸法を有する。スプール40は、スリーブ50が有するポート51、52、53、54の連通および遮断を切り替え可能で、ポート51、52、53、54の連通状態を制御する。
スリーブ50は、非磁性体により形成される。非磁性体は、例えば、ステンレス鋼やアルミニウムが用いられる。スリーブ50は、スプール40を内側面55で往復摺動可能に収容し、フィルタ70、71が巻回される溝部91、92、および、後述で説明する凹部60を有する。
スリーブ50は、リニアソレノイド10側からスプリング22側へ向けて軸方向に延びる円筒状の内側面55を有する。スリーブ50の内側面55の内部に、スプール40をスリーブの軸方向へ往復摺動可能に支持する。スプール40の外周面41は、スリーブ50の内側面55と摺動する摺動面となっている。
溝部91、92、93、94は、スリーブ50の外壁56の周方向に形成され、段つき形状となっており、オイルが流入出可能なポート51、52、53、54を含む。
ポート51〜54は、スリーブ50の径方向外側に設置され、円周方向に円弧状に開口している。ポート51〜54は、入力ポート51、出力ポート52、排出ポート53、および、フィードバックポート54を含み、内側面55の内部と外部とをスリーブ50の径方向に連通し、流体が流入出可能である。本実施形態において、流体としてオイルを用いる。
入力ポート51は、溝部91に形成され、オイルポンプ等の供給源からオイルが供給される流路孔である。入力ポート51は、リニアソレノイド10の動作時に、スリーブ50の内側面55の内部とオイルとが流通可能に接続される。
出力ポート52は、溝部92に形成され、入力ポート51と並列するように離間して設置され、スリーブ50の内側面55の内部から、例えば、図示しないが自動変速機にオイルを出力する流路孔である。出力ポート52は、リニアソレノイド10の動作時に、入力ポート51と流通可能に接続される。
排出ポート53は、溝部93に形成され、出力ポート52と並列するように離間して設置され、出力ポート52と連通し、スリーブ50の内側面55から出力ポート52に逆流してきたオイルを排出する。
フィードバックポート54は、溝部94に形成され、スプリング22側に設置され、出力ポート52からのオイルが供給される流路孔である。出力ポート52からの出力される圧力を調整する。
図3のように、フィルタ70、71は、複数のフィルタ孔72、および、後述で説明する凸部80を有する。フィルタ70、71は、例えば、銅またはステンレス鋼により形成され、スリーブ50に装着される。
フィルタ70は、入力ポート51を覆い、溝部91に沿って巻回する。また、フィルタ70は、溝部91を取り囲むように嵌合されている。フィルタ71は、入力ポート51を覆うフィルタ70と同様に、出力ポート52を覆っている。径方向外側から内側に向かうオイルの圧力がフィルタ70、71に作用し、フィルタ70、71の内周面が、スリーブ50に密着する。
複数のフィルタ孔72は、オイル中に含まれる異物の粒径よりも小さく、オイルが流通可能な小孔である。複数のフィルタ孔72は、エッチング処理またはプレス加工により形成されている。フィルタ孔72の形成範囲は、フィルタ70、71の長手方向(円周方向)で、入力ポート51および出力ポート52の円周方向の幅以上となるように形成されている。
(作用)
本実施形態の油圧制御弁1の作用について説明する。
コイル16に電力が供給されていないとき、スプール40は、スプリング22の付勢力によって、リニアソレノイド10側の位置で停止する。スプール40がリニアソレノイド10側の位置で停止するとき、スプール40が入力ポート51を塞ぎ、出力ポート52および排出ポート53を連通する。
オイルポンプ等の供給源からオイルが吐出されてフィルタ70のフィルタ孔72を通過したオイルは、入力ポート51まで到達する。スプール40が入力ポート51を塞いでいるため、入力ポート51に到達するオイルは、スリーブ50の内部に流入されずに留まる。
また、出力ポート52から自動変速機に流出したオイルはフィルタ71を通過する。フィルタ71を通過したオイルは、自動変速機から出力ポート52に逆流する。出力ポート52にオイルが戻るとき、オイル中に含まれる金属粉等の異物がスリーブ50の内部に混入することをフィルタ71は阻止する。出力ポート52に戻ったオイルは、スリーブ50の内側面55の内部を介して排出ポート53からスリーブ50の内側面55の外部に流出する。
このように、コイル16に電力が供給されていないとき、入力ポート51と出力ポート52との連通が遮断されるため、ノーマリクローズタイプの油圧制御弁1として機能する。
一方、コイル16に電力が供給されるとき、コイル16を流れる電流の大きさに対応して、コアステータ14にプランジャ12が吸引される。プランジャ12が吸引されることで、シャフト21に連結されたスプール40をスリーブ50側にシャフト21が押し出す。シャフト21がスプール40を押し出すことによって、スプール40がスリーブ50側に移動する。
スプール40がスリーブ50側に移動するとき、プランジャ12の磁気吸引力と、スプリング22の付勢力と、出力ポート52からフィードバックポート54に流入するオイルの圧力によってスプール40に作用するフィードバック力と、がつり合う。これらの力がつり合う位置でスプール40は停止する。
スプール40がスリーブ50側に移動することで、入力ポート51の開口面積を拡大し、排出ポート53の開口面積を縮小する。フィルタ70を通過したオイルは、入力ポート51内に流入する。入力ポート51に圧送供給されるオイル中に含まれる異物がスリーブ50の内部に混入することをフィルタ70は阻止する。
(特徴構成)
本実施形態の特徴構成である凹部60および凸部80について、図2および図4を参照して説明する。図4において、凹部60および凸部80は、特徴構成をわかりやすくするために、誇張して記載する。
図2に示すように、スリーブ50は溝部91、92に凹部60を有する。また、フィルタ70は、溝部91、92の内壁57に対向する側壁73に凸部80を有する。凹部60の側面64は、凸部80の外側面84に対向するように、凹部60および凸部80は対応して形成されている。
図4のように、凹部60は、スリーブ50の外壁56に形成される溝部91、92のフィルタ70に近接する内壁57に軸方向に凹むように形成されている。フィルタ70、71の側壁73上で凸部80を跨ぎ、基端81および基端83を結ぶ直線を仮想線Ifとする。凹部60および凸部80は同一の中心軸Oを含み、中心軸Oおよび仮想線Ifの交点を中心Osとする。
凹部60は、中心Osから半径Rsを含む円弧状の2次曲線形状に形成されている。
凸部80は、フィルタ70、71の側壁73に形成され、スリーブ50の凹部60に対向する位置に凹部60と嵌合可能に形成されている。凸部80は、中心軸O上の中心Ofとする半径Rfの円弧状である。中心軸Oから端部61、63までの距離をWsとし、中心軸Oから凸部80の外側面84および仮想線Isによって画成される交点85までの距離をWfとする。
凹部60および凸部80は、凹部60の半径Rsが凸部80の半径Rfよりも大きくなるように、すなわち、Rs>Rf となるように、形成されている。
このため、凹部60および凸部80は、距離Wsは、距離Wfよりも大きくなるように、すなわち、Ws>Wf となるように、形成される。
フィルタ70、71に近接する溝部91、92の内壁57と側壁73との間にクリアランス90が形成される。クリアランス90の大きさを内壁57から側壁73までの距離Cとする。また、内壁57から凹部60の最頂点62までの距離をLsとし、側壁73から凸部80の先端点82までの距離をLfとする。
凹部60および凸部80は、側壁73から最頂点62までの距離(C+Ls)が距離Lfよりも大きくなるように、すなわち、C+Ls>Lf となるように、形成されている。また、凹部60および凸部80は、距離Lsが距離Lfよりも大きく、距離Lfは距離Cよりも大きくなるように、すなわち、Ls>Lf>C となるように、形成されている。
凹部60の端部61から凹部60に向かって接線Tsを設ける。また、内壁57上であって、端部61および端部63を結ぶ仮想線Isを設ける。接線Tsおよび仮想線Isによって画成される接線角度をθcとする。また、端部61および最頂点62を結ぶ直線Hsならびに仮想線Isによって画成される凹部角度をθsとする。
凸部80の基端81から凸部80に向かって接線Tfを設け、接線Tfおよび仮想線Ifによって画成される接線角度をθiとする。基端81および先端点82を結ぶ直線Hfならびに仮想線Ifによって画成される凸部角度をθfとする。
凹部60および凸部80は、接線角度θcが接線角度θiよりも大きくなるように、すなわち、θc>θi となるように形成されている。また、凹部60および凸部80は、凹部角度θsが凸部角度θf以上となるように、すなわち、θs≧θf となるように形成されている。
(効果)
(1)本実施形態では、回転力がフィルタ70、71に作用し、フィルタ70、71が回転するとき、凹部60と凸部80とで嵌合されるため、フィルタ70、71が回転することを防止することができる。
(2)凹部60は円弧状であるため、エンドミル加工等を用いてスリーブ50を加工するとき、エンドミルの軸がスリーブ50の軸に対して直交する通常の加工において、エンドミルの径を大きくすることができ、エンドミルの移動距離を小さくすることができる。したがって、スリーブ50の加工時間を短縮することができる。
(3)凹部60および凸部80は、凹部角度θsが凸部角度θf以上となるように形成されているため、先端点82が凹部60の側面64に接触せず、凸部80は凹部60に干渉しない。先端点82が凹部60に干渉しないため、先端点82に生じる応力を小さくすることができる。先端点82の応力を小さくすることによって、凸部80が変形することを抑制し、フィルタ70、71が回転することを防ぐ機能を確保することができる。
(4)凹部60および凸部80は、側壁73から最頂点62までの距離(C+Ls)は距離Lfよりも大きくなるように形成されているため、クリアランス90を確保することができる。クリアランス90が確保されていることによって、フィルタ70、71をスリーブ50に組付けるとき、ロボットハンド等がフィルタ70、71をつかむ位置を確保することができる。また、軸方向の組付け位置誤差もしくはフィルタの幅の部品公差を吸収できるため、組付けが容易になる。
(5)凹部60および凸部80は、距離Wsが距離Wfよりも大きくなるように形成されているため、フィルタ70、71が回転しないとき、端部61、63が凸部80の外側面84に干渉しない。フィルタ70、71が無回転のときに端部61、63が凸部80に干渉しないため、凹部60もしくは凸部80が変形することを抑制し、フィルタ70、71の回転防止機能をより確保することができる。
第2実施形態では、凹部の形態を除き、第1実施形態と同様である。
(第2実施形態)
図5に示すように、凹部120は、端部121および端部123を結ぶ仮想線Isと共通する短軸ならびに中心軸Oと共通する長軸を含む。また、凹部120は、中心軸Oと仮想線Isとの交点を中心Obとする楕円弧状である。中心軸Oから端部121までの距離を短径Laとし、最頂点122から仮想線Isまでの距離を長径Lbとする。
凹部120および凸部80は、短径Laが凸部80の半径Rfよりも大きくなるように、すなわち、La>Rf となるように形成されている。このため、端部121、123から中心軸Oまで距離(La)は、凸部80の外側面84および仮想線Isによって画成される交点85から中心軸Oまでの距離Wfよりも大きい。
凹部120および凸部80は、側壁73から最頂点122までの距離(C+Lb)が距離Lfよりも大きくなるように、すなわち、C+Lb>Lf となるように、形成されている。また、凹部120および凸部80は、長径Lbは距離Lfよりも大きく、距離Lfは距離Cよりも大きくなるように、すなわち、L>Lf>C となるように、形成されている。
端部121における接線Tsならびに端部121および端部123を結ぶ仮想線Isによって画成される接線角度をθqとする。端部121および最頂点122を結ぶ直線Hbならびに仮想線Isによって画成される凹部角度をθbとする。
凹部120および凸部80は、接線角度θqが接線角度θiより大きくなるように、すなわち、θq>θi となるように形成されている。また、凹部120および凸部80は、凹部角度θbが凸部角度θf以上となるように、すなわち、θb≧θf となるように形成されている。
第2実施形態においても、凹部120が楕円弧状であるため、エンドミルをスリーブ50に対して傾けて加工する場合、スリーブ50の加工を容易にすることができる。このため、スリーブ50の加工時間を短縮することができる。また、スリーブ50およびフィルタ70、71が干渉しない構成であるため、第1実施形態と同様の効果を奏する。
第3実施形態および第4実施形態において、凸部の形態を除き、それ以外は第1実施形態と同様である。
(第3実施形態)
図6に示すように、凸部160は、中心軸Oを対称軸とする二等辺三角形の三角形形状に形成されている。凸部160の外側面164および仮想線Isによって画成される交点165から中心軸Oまでの距離をWtとする。また、基端11および基端13を結ぶ仮想線Ifから凸部160の先端点162までの距離をLtとする。
凸部160および凹部60は、距離Wsは距離Wtよりも大きくなるように、すなわち、Ws>Wt となるように、形成されている。
また、凸部160および凹部60は、側壁73から最頂点62までの距離(C+Ls)は距離Ltよりも大きくなるように、すなわち、C+Ls>Lt となるように、形成されている。さらに、凸部160は、距離Lsは距離Ltよりも大きく、距離Lは距離Cよりも大きくなるように、すなわち、Ls>Lt>C となるように、形成されている。
二等辺三角形の頂点に相当する先端点162および基端161、163を結ぶ直線Htならびに仮想線Ifによって画成される凸部角度をθtとする。凸部160および凹部60は、接線角度θcが凸部角度θtより大きくなるように、すなわち、θc>θt となるように形成されている。
また、凸部160および凹部60は、凹部角度θsが凸部角度θt以上となるように、すなわち、θs≧θt となるように形成されている。第4実施形態においても、凸部160が凹部60に干渉しない構成であり、第1実施形態と同様の効果を奏する。
(第4実施形態)
図7に示すように、凸部180は、中心軸Oを対称軸とする等脚台形形状の四角形形状に形成されている。凸部180の外側面186および仮想線Isによって画成される交点185から中心軸Oまでの距離をWdとする。また、仮想線Ifから凸部180の先端点182までの距離をLdとする。
凸部180および凹部60は、距離Wsが距離Wdよりも大きくなるように、すなわち、Ws>Wd となるように、形成されている。
また、凸部180および凹部60は、側壁73から最頂点62までの距離(C+Ls)は距離Ldよりも大きくなるように、すなわち、C+Ls>Ld となるように、形成されている。さらに、凸部10は、距離Lsは距離Ldよりも大きく、距離Ldは距離Cよりも大きくなるように、すなわち、Ls>Ld>C となるように、形成されている。
基端181と同一の斜辺上に設けられる先端点182および基端181を結ぶ直線Hdならびに基端181、183を結ぶ仮想線Ifによって画成される凸部角度をθdとする。なお、直線Hdは、先端点184および基端183を結ぶ直線と実質的に同一である。
凸部180および凹部60は、接線角度θcが凸部角度θdよりも大きくなるように、すなわち、θ>θd となるように形成されている。また、凸部180および凹部60は、凹部角度θsが凸部角度θd以上となるように、すなわち、θs≧θd となるように形成されている。第4実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏する。
(その他実施形態)
(ア)凹部をスリーブに複数設けてもよい。また、凹部に対応する凸部をフィルタに複数設けてもよい。また、凸部は、多角形形状であってもよい。第1実施形態と同様の効果を奏する。
(イ)フィルタの側壁に形成される凸部は、フィルタ孔側に設けてもよい。凹部および凸部の位置は限定されるものではなく、第1実施形態と同様の効果を奏する。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
40 ・・・スプール、
50 ・・・スリーブ、
51〜54 ・・・ポート、
91、92 ・・・溝部、 57 ・・・内壁、
60、12 ・・・凹部、
70、71 ・・・フィルタ、 73 ・・・側壁、
80、160、180 ・・・凸部。

Claims (5)

  1. 流体が流入出可能なポート(51、52)を含む周方向の溝部(91、92)、および、前記溝部の内壁(57)から軸方向に凹む少なくとも1つの円弧状または軸方向に長径を有する楕円弧状の凹部(60、120)を有するスリーブ(50)と、
    前記スリーブに往復摺動可能に収容され、前記ポートの連通および遮断を切り替え可能なスプール(40)と、
    前記ポートを覆うように前記溝部に沿って巻回されて異物の混入を阻止し、前記溝部の内壁に対向する側壁(73)に、前記凹部に嵌合可能な凸部(160)を有するフィルタ(70、71)と、
    を備え、
    前記フィルタは、前記凸部の周方向の両側に、前記側壁を構成する周方向に延びる直線部を有し、
    前記凸部は、中心軸(O)を対称軸とする二等辺三角形の三角形形状である油圧制御弁。
  2. 前記凹部の端部(61、63、121、123)および前記凹部の最頂点(62、122)を結ぶ直線(Hs、Hb)ならびに前記端部を結ぶ仮想線(Is)によって画成される凹部角度(θs、θb)は、前記凸部の基端(161、163)および前記凸部の先端点(162)を結ぶ直線(Ht)ならびに前記基端を結ぶ仮想線(If)によって画成される凸部角度(θt)以上である請求項1に記載の油圧制御弁。
  3. 前記側壁から前記最頂点までの距離は、前記側壁から前記先端点までの距離(Lt)よりも大きい請求項2に記載の油圧制御弁。
  4. 前記凹部の中心軸(O)から前記端部までの距離(Ws)は、前記凸部の外側面(164)および前記端部を結ぶ仮想線によって画成される交点(165)から前記中心軸までの距離(Wt)よりも大きい請求項2または3に記載の油圧制御弁。
  5. 前記凹部(60)は円弧状である請求項1〜4のいずれか一項に記載の油圧制御弁。
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