JP6909805B2 - ソレノイドバルブ - Google Patents

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Description

本発明は、ソレノイドバルブ、特に油圧回路の油圧制御に用いられるソレノイドバルブに関する。
従来の油圧制御用のソレノイドバルブとして、スリーブに収納されたスプールを有するバルブ部と、スプールを軸方向に駆動させるプランジャ及びソレノイドが樹脂により覆われたソレノイド成形体を収容するソレノイドケースを有するソレノイド部とを具備し、ポンプやアキュムレータの圧力源と負荷側との間に配置され、スプールを駆動することにより圧力や流量が調整された制御油を負荷側に供給するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、スプールはその駆動ストロークが比較的大きいため、ソレノイド部を駆動する場合、プランジャを収容する収容部内の空間の流体が抵抗となってプランジャの迅速な移動を阻害する虞がある。そのため、従来のソレノイドバルブにおいては、外部と連通する呼吸孔を設けるとともに、収容部と呼吸孔とを連通させ、収容部と外部とで空気又は油等の流体(以下、単に流体とする。)を外部と呼吸させることで、プランジャの移動方向の流体を排出して流体による抵抗に対処する必要性がある。
しかしながら、プランジャのオフ操作時にプランジャの移動により排出された流体の分だけ呼吸孔を通して外部から新規の流体が収容部内に流れ込むこととなるため、ソレノイドバルブの外部の周囲に存在するコンタミがソレノイドバルブの内部に侵入しやすい構造であった。そこで、特許文献2に示すように、プランジャの軸方向に貫通孔を設け、プランジャの移動時に貫通孔を通してプランジャの軸方向両側の空間に存在する流体を収容部内で互いに移動させることで、呼吸孔を通して外部から流れ込む流体の流量を抑制し、収容部へのコンタミの浸入を少なくしたものがある。
このようなソレノイドバルブにあっては、スプールはプランジャとの間に配置されたシャフト(ロッド)を介して移動されるようになっており、シャフトは軸方向に一端に開口し他方が閉塞された略筒状、かつ周方向に貫通孔が設けられている。そして、プランジャがスリーブとは反対側に移動する際には、プランジャに設けられた貫通孔から流れてきた流体をシャフト内の開口、筒状内部及び貫通孔を通して収容部におけるスリーブ側の空間に流す構造となっている。
国際公開第2011/052371号公報(第7頁、第1図) 特開2009‐63022号公報(第3頁、第9図)
しかしながら、特許文献2のようなソレノイドバルブにあっては、スプールがプランジャとの間に配置されたシャフトを介して移動されるようになっており、シャフトには軸方向の応力がかかる構造であるにも関わらず、シャフトは中空の略筒状に形成されているため耐久性が十分でなく、シャフトが変形してしまう虞があった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、プランジャの移動による流体の移動をスムーズに行え、かつロッドの耐久性が高いソレノイドバルブを提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明のソレノイドバルブは、
スプールと、
内部に前記スプールが軸方向に移動可能に配置されるスリーブと、
前記スプールの一端側に配置され、前記スプールを移動させる円柱状プランジャと、
前記スプールの他端側に配置され、前記円柱状プランジャによる移動に対抗してスプールを付勢するスプリングと、
前記円柱状プランジャの外周に配置されるソレノイド成形体と、
前記円柱状プランジャ及び前記ソレノイド成形体を収容するソレノイドケースと、
前記ソレノイドケースに収容され、ソレノイド成形体の内側に配置され、内側の空間内に前記円柱状プランジャを収容する収容部と、
前記収容部の内側の空間内に配置され、前記スプールと前記円柱状プランジャとの間に前記円柱状プランジャの径方向の中心の延長線上に配置されるロッドと、を具備し、
前記ソレノイド成型体への通電により前記円柱状プランジャを移動させるソレノイドバルブであって、
前記スプールが、前記ロッドを介して移動され、
前記スリーブの前記ソレノイドケース側には、当該スリーブを径方向に貫通し、少なくとも前記円柱状プランジャが所定の領域にあるときに前記収容部の内側の空間を外部に連通させる呼吸孔を備え、
前記円柱状プランジャの径方向の中心には軸方向に貫通孔が形成されており、
前記ロッドは、中実に形成されており、前記円柱状プランジャとの対向端部に径方向外方に向けてそれぞれ対称方向に延出する鍔部を有し、それぞれの前記鍔部と軸方向視で直交する径方向両側にそれぞれ前記収容部の内周との間に通路を形成する切欠部が軸方向に亘り形成され、かつ前記対向端部に前記円柱状プランジャの径方向の中心を通り該ロッドの前記切欠部が形成された径方向両側を貫通する対向溝部が形成され、前記対向溝部の内面が径方向視対称な円弧形状に形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、円柱状プランジャが移動する際に、プランジャに形成された貫通孔と、ロッドに形成された対向溝部とを通して円柱状プランジャの両側の空間に存在する流体が収容部内の円柱状プランジャの移動方向の両側で互いに移動させることができるとともに、ロッドの切欠部及びスリーブの呼吸孔を介して円柱状プランジャが収容される収容部内と外部とが連通しているため、流体の移動する空間を大きく確保でき、流体の移動が滞留することなく行え、流体の移動が遅滞することによる円柱状プランジャの移動を阻害する恐れが無い。また、ロッド自体を中実に形成し、径方向に貫通する対向溝部の内面が径方向視対称な円弧形状に形成されていることで、円柱状プランジャの移動をスプールに伝えるロッドの耐久性を高めつつ、移動によりロッドにかかる応力が対向溝部の内面の一部に集中することなくロッドを形成することができる。
前記収容部内の空間と前記呼吸孔とが常時連通していることを特徴としている。
この特徴によれば、ソレノイドバルブのオフの状態でも呼吸路と収容部内とが連通しているため、プランジャの移動始めにおいて収容部内の空間と外部とで呼吸を行うことができ、ソレノイドバルブの応答性に優れる。
実施例におけるソレノイドバルブを示す斜視図である。 ソレノイドバルブ及びバルブハウジングのA−A線断面図である。 ソレノイドバルブを構成するスリーブ及びソレノイドケースを示す斜視図である。 ソレノイドバルブ及びバルブハウジングのB−B線断面図である。 ロッドを示す斜視図である。 ソレノイドバルブがオフからオンに切り替わる状態における呼吸路を説明するB−B線断面図である。 ソレノイドバルブがオンからオフに切り替わる状態におけるソレノイドバルブの呼吸路を説明するB−B線断面図である。
本発明に係るソレノイドバルブを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
実施例に係るソレノイドバルブにつき、図1から図7を参照して説明する。
ソレノイドバルブ3は、スプールタイプのソレノイドバルブであって、例えば車両の自動変速機等の油圧により制御される装置に用いられるものである。図2及び図3に示されるようにソレノイドバルブ3がバルブハウジング2に組み込まれたものをソレノイドバルブ装置1という。
図1に示されるように、ソレノイドバルブ3は、バルブとして流体の流量を調整するバルブ部5が電磁駆動部としてのソレノイド部(リニアソレノイド)10に一体に取り付けられて構成されている。このバルブ部5の取り付けの詳細については後述する。
図2及び図3に示されるように、バルブ部5は、外周にバルブハウジング2内に設けられた流路(図示しない)と接続される図示しない入力ポートや出力ポート等の開口が設けられたスリーブ6と、スリーブ6の貫通孔6bに液密に収容され複数のランド7aを有するスプール7と、スプール7を軸方向下方に付勢するコイル状のスプリング8と、スプリング8を保持するリテーナ9から構成されている。この構成はスプールバルブとして良く知られた構成であるため詳細な説明は省略する。なお、スリーブ6、スプール7、リテーナ9は、アルミ、鉄、ステンレス、樹脂などの材料により形成されている。
図3に示されるように、スリーブ6の端部は、軸方向から見て一対の直線と一対の円弧とからなるスタジアム形に形成されており、円筒の両側を軸方向に沿って形成された軸カット面6f,6f、径方向に沿って形成された径カット面6g,6g、軸カット面6fが形成された端部の端面から離れた箇所に周方向に形成されたスリット6dが形成されている。このように、スリーブ6の端部には、つば6cが形成され、スリット6dの内径側には円弧形状の係合面6eが形成され、更に軸カット面6fはその面が略H字状に形成されている。また、軸カット面6fには径方向に貫通するドレンポートである呼吸孔6hが形成され、呼吸孔6hは貫通孔6bに連通されている。
図2及び図4に示されるように、スプール7のプランジャ(円柱状プランジャ)34側の端部にはセンターポスト33の貫通孔に突出する小径の突出部7b、突出部7bよりもスプリング8側に設けられセンターポスト33の上端面に当接する肩部7cの外周に径方向に延在する切り欠き7dが形成されている。また、図2に示す、ソレノイドバルブ3がオフの状態において、切り欠き7dを介して呼吸孔6hと、プランジャ34とロッド35とが収容される収容部30の内側の空間Sと、が連通されている。
ソレノイド部10は、ソレノイドケース11と、ソレノイドケース11に収容されるソレノイド成形体12と、ソレノイド成形体12に収容される収容部30、ソレノイドケース11にカシメ固定されるエンドプレート36とから主に構成されている。
図3に示されるように、ソレノイドケース11は円板状の板部11aにパイプ状の円筒部11bが接続されたカップ形状である。円板状の板部11aには、中央にスリーブ6の端部よりも外形が僅かに大きい直線部11eと円弧部11fからなるスタジアム形の開口11dが形成され、円筒部11bの端部にはコネクタ部16が挿通される切り欠き11gが形成されている。
図2に示されるように、ソレノイド成形体12は、コイル13とロアプレート14を樹脂15によりモールド成形し一体に形成され、ソレノイドケース11の外部に延び出ているコネクタ部16のコネクタから制御電圧が供給されるようになっている。コイル13は、制御電圧に応じた磁界を発生させ、この磁界によりプランジャ34に軸方向の駆動力(磁気吸引力)を発生させる。その駆動力により、プランジャ34及びロッド35を介してスプール7をスプリング8の付勢力に抗して軸方向に移動させる。
収容部30は、ソレノイド成形体12の内周側に設けられ、エンドプレート36側から順に配置される、径方向に延びるフランジが形成された環状のサイドリング31及びサイドリング31の内周側に配置された環状のスペーサ29と、リング形のスペーサ32と、センターポスト33とにより主に構成されている。
収容部30の内側の空間S内には、プランジャ34とロッド35が軸方向移動可能に配置されている。プランジャ34は、円柱状に形成され、その外周面が環状のスペーサ29の内周面に案内されて軸方向移動可能となっており、ロッド35は、プランジャ34の径方向の中心の延長線上に配置され、後に詳述する鍔部35bがセンターポスト33の太径部の内周33aに、後に詳述する本体部35aがセンターポスト33の小径部の内周33bに案内されて軸方向移動可能となっている。また、プランジャ34とロッド35とは一体的に移動可能になっている。なお、ロッド35とスプール7の突出部7bとは固定されていてもよい。
次にソレノイドバルブ3の組み立て手順の一例について説明する。先ず、スリーブ6にリテーナ9をカシメ固定し、その後、スプリング8及びスプール7をスリーブ6内に挿入することによりバルブ部5を組み立てる。次いで、スリーブ6のつば6cをソレノイドケース11の開口11dに挿入し、スリット6dが開口11dに対応する位置でスリーブ6を軸回りに90度回転させることにより、スリット6dに開口11dの直線部11eが挟まれた状態でスリーブ6とソレノイドケース11とが抜け止めされる(図1に示される状態。)。スリット6dの内側の円周面により形成される係合面6eの外径と開口11dの両直線部11e、11e間の距離はほぼ等しく、図1に示される状態では、両直線部11e,11eの内側面と係合面6eは一部当接している。
ソレノイドケース11にソレノイド成形体12を挿入し、スリーブ6の断面スタジアム形のつば6cに略同形のスタジアム形の凹部(図示略)を嵌合させ、ロアプレート14のスリーブ6側の面をつば6cの対向面に当接させる。ついで、収容部30をソレノイド成形体12内に挿入すると、センターポスト33の肩部と、つば6cと、によりロアプレート14を挟むようにそれぞれ当接させるとともに、ロアプレート14のスリーブ6側の面がスプール7の肩部7cの対向面に当接しスプール7をスプリング8の付勢力に抗して軸方向に僅かに移動させる。最後に、エンドプレート36をソレノイドケース11のスリーブ6の対極側の端部にカシメ固定することによりソレノイドバルブ3が組み立てられる。この状態(図2)では、スプール7はスプリング8により下方に付勢された状態とされている。
次に、ソレノイドバルブ3の動作について説明する。図2に示されるオフ状態において、制御電源が供給されると、コイル13による磁気吸引力により、図6に示されるように、プランジャ34及びロッド35がバルブ部5側へ移動し、ロッド35のバルブ部5側の端部35cがスプール7の突出部7bを押し、スプール7をリテーナ9方向に移動させる。バルブ部5の図示しない入力ポートから出力ポートへ流れる制御流体の量は、スリーブ6内部でのスプール7(のランド7a)の位置によって決まる。すなわちコイル13に供給される電流を大きくすると、制御流体の量は増大する。
また、コイル13による磁気吸引力が相対的に弱まると、図7に示されるように、スプリング8の付勢力によりスプール7がソレノイド部10側へ移動し、スプール7の肩部7cがセンターポスト33の対向端面33c(収容部30の開口端部)に当接しスプール7は移動を規制され、プランジャ34及びロッド35はエンドプレート36側に移動する。
図2及び図4に示されるように、呼吸孔6hは、スプール7に形成された切り欠き7dを介してプランジャ34及びロッド35が収容される空間Sに連通しており、スプール7がソレノイド部10側に移動されたとき(非通電時)においても、空間Sと呼吸孔6hとを連通可能に接続している。スリーブ6に形成される呼吸孔6hは、ソレノイドバルブ3の外部に連通している。
図2及び図4に示されるように、プランジャ34には、その軸心に軸方向に貫通する貫通孔34aが形成されており、貫通孔34aが空間Sにおけるエンドプレート36とプランジャ34との間の空間S1と、プランジャ34とロッド35との間の空間S2とを連通している。
図5に示されるように、ロッド35は、外周面に平行に対向する切欠部35d,35d(片側のみ図示)が形成され、径方向の断面形状が略スタジアム形に形成された中実の本体部35aと、本体部35aの軸方向の一方端から外方にそれぞれ対称方向に延出する鍔部35b,35bとを有している。本体部35aの切欠部35d,35dは、それぞれ本体部の円弧状の外周面より径方向内側に位置するように形成されている。図2に示されるように、これら切欠部35d,35d(片側のみ図示)とセンターポスト33の小径部の内周33bとの間に、ロッド35の軸方向における両端の空間を連通する通路P,P(片側のみ図示)が構成されている(図2参照)。
また、本体部35aの軸方向の一方端の略中央には、本体部35aの切欠部35d,35d同士を貫通する直線状の対向溝部35eが形成されている。この対向溝部35eは、軸方向視において対向するプランジャ34の径方向の中心すなわち貫通孔34aを通るように形成されており、プランジャ34に形成された貫通孔34aと対向し流体の流路とて機能する。
プランジャ34及びロッド35が収容される空間Sを呼吸孔6hに連通する呼吸路として、プランジャ34に形成された貫通孔34a、ロッドに形成された対向溝部35e、通路P,P、スリーブ6の貫通孔6bが流体の大部分が通過する主要な経路を形成している。
続いて、ソレノイドバルブ3のオン・オフによるプランジャ34の移動時における空間S内の流体の移動について図6及び図7を用いて説明する。図6に示されるように、非通電状態から、制御電源が供給されると、プランジャ34がバルブ部5側に吸引され、センターポスト33の対向端面33dに近づくように移動し、これによりプランジャ34がロッド35を介してスプール7をリテーナ9側に移動させる。
このとき、プランジャ34とセンターポスト33の対向端面33dとの間の空間S2に存在する流体は、図6に示されるように、ロッド35に形成された対向溝部35eを通り、一部がプランジャ34に形成された貫通孔34aからプランジャ34とエンドプレート36との間の空間S1に流れ、その他の空間S1の容量を超過する分は通路P,Pとスリーブ6の貫通孔6bとを通って呼吸孔6hから外部に排出される。これによりソレノイドバルブ3の応答性を向上させることができる。このように、ロッド35の鍔部35b,35bとセンターポスト33の対向端面33dとの間に存在する流体は、一部が通路P,Pに直接流れ、その他は対向溝部35eに流れ込んだ後、貫通孔34aからプランジャ34とエンドプレート36との間の空間S1と、通路P,Pに分岐して流れる。
また、スプール7のプランジャ34側の端部には切り欠き7dが形成され、ソレノイドバルブ3がオフの状態においても切り欠き7dを介して呼吸孔6hと空間Sとが連通されているため、プランジャ34のバルブ部5側への移動始めにおいてプランジャ34とセンターポスト33の対向端面33dとの間の空間S2に存在する流体の一部を呼吸路から外部に排出でき、プランジャ34を迅速に移動させることができる。
一方、コイル13に供給される電力が停止又は減少され、プランジャ34がバルブ部5から離れる方向に移動すると、図7に示されるように、プランジャ34とエンドプレート36との間の空間S1に存在する流体がプランジャ34に形成された貫通孔34aからロッド35に形成された対向溝部35eを通り、プランジャ34及びロッド35とセンターポスト33の対向端面33dとの間の空間S2に流れ込むことになり、この場合もソレノイドバルブ3の応答性を向上させることができる。なお、ソレノイドバルブ3がオフの状態においても切り欠き7dを介して呼吸孔6hと空間Sとが連通されているため、プランジャ34の移動による外部への流体の排出に応じて、呼吸孔6hからスリーブ6の貫通孔6bと通路P,Pとを通って外部の流体が空間Sに適宜流れ込むようになっており、呼吸孔6hを通して流体の出し入れ、すなわち呼吸が行われる。
このように、プランジャ34に形成された貫通孔34aとロッド35の対向溝部35eとが対向しており、これら貫通孔34aと対向溝部35eとを通して収容部30内において、プランジャ34の移動方向の両側の空間S1,S2間で流体を互いに移動させることができることから、流体による抵抗が小さくプランジャ34を迅速に移動させることができるとともに、呼吸孔6hを通して外部から流れ込む流体の流量を抑制し、収容部30へのコンタミの浸入を少なくすることができる。
また、ロッド35には、プランジャ34側との対向部から外方にそれぞれ対称方向に延出する鍔部35b,35bとを有しているため、呼吸孔6hに連通する呼吸路として機能する対向溝部35eをロッド35のプランジャ34側との対向部に有していながら、鍔部35b,35bによりプランジャ34との当接面積を広く確保することができ、プランジャ34の移動を確実にスプール7に伝えることができる。更に、鍔部35b,35bが本体部35aの径方向の外側に延出されて形成されているため、対向溝部35eの幅を大きく確保でき、大量の流体を対向溝部35e内で迅速に案内することができる。
また、ロッド35は、一方端に対向溝部35eを備えることで、プランジャ34の貫通孔34aを介してプランジャ34の両側で流れる流体を空間S2に対して出し入れすることができる。そのため、ロッド35を中実に形成することができ、プランジャ34の移動をスプール7に伝えるロッド35の耐久性が高められているとともに、ロッド35の製造時に付着したコンタミの除去等の清掃を行い易くなっている。
また、図5に示されるように、ロッド35の対向溝部35eは、その内面が円弧形状に形成されている。そのため、対向溝部35eの内面の清掃をより行い易くなっている。更に、鍔部35b,35bにそれぞれかかる応力が円弧形状の内面上に分散されるため、鍔部35b,35bの根本に応力が集中することがなく、ロッド35の耐久性を高めることができる。
また、ロッド35の本体部35aの周面に形成された切欠部35d,35dは、ロッド35の一方端に形成された対向溝部35eと連続する位置に形成されているため、対向溝部35eで案内された流体が迅速に切欠部35d,35dにより構成される通路P,Pに流れることになり、ソレノイドバルブ3の応答性を向上させることができる。
また、図5に示されるように、ロッド35の本体部35aが中実に形成されているため、ロッド35の耐久性を高めることができる。
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
1 ソレノイドバルブ装置
2 バルブハウジング
3 ソレノイドバルブ
5 バルブ部
6 スリーブ
6h 呼吸孔
7 スプール
8 スプリング
9 リテーナ
10 ソレノイド部
11 ソレノイドケース
12 ソレノイド成形体
29 スペーサ
30 収容部
31 サイドリング
32 スペーサ
33 センターポスト
33d 対向端面
34 プランジャ
34a 貫通孔
35 ロッド
35a 本体部
35b,35b 鍔部
35d,35d 切欠部
35e 対向溝部
36 エンドプレート
P,P 通路
S,S1,S2 空間

Claims (2)

  1. スプールと、
    内部に前記スプールが軸方向に移動可能に配置されるスリーブと、
    前記スプールの一端側に配置され、前記スプールを移動させる円柱状プランジャと、
    前記スプールの他端側に配置され、前記円柱状プランジャによる移動に対抗してスプールを付勢するスプリングと、
    前記円柱状プランジャの外周に配置されるソレノイド成形体と、
    前記円柱状プランジャ及び前記ソレノイド成形体を収容するソレノイドケースと、
    前記ソレノイドケースに収容され、ソレノイド成形体の内側に配置され、内側の空間内に前記円柱状プランジャを収容する収容部と、
    前記収容部の内側の空間内に配置され、前記スプールと前記円柱状プランジャとの間に前記円柱状プランジャの径方向の中心の延長線上に配置されるロッドと、を具備し、
    前記ソレノイド成型体への通電により前記円柱状プランジャを移動させるソレノイドバルブであって、
    前記スプールが、前記ロッドを介して移動され、
    前記スリーブの前記ソレノイドケース側には、当該スリーブを径方向に貫通し、少なくとも前記円柱状プランジャが所定の領域にあるときに前記収容部の内側の空間を外部に連通させる呼吸孔を備え、
    前記円柱状プランジャの径方向の中心には軸方向に貫通孔が形成されており、
    前記ロッドは、中実に形成されており、前記円柱状プランジャとの対向端部に径方向外方に向けてそれぞれ対称方向に延出する鍔部を有し、それぞれの前記鍔部と軸方向視で直交する径方向両側にそれぞれ前記収容部の内周との間に通路を形成する切欠部が軸方向に亘り形成され、かつ前記対向端部に前記円柱状プランジャの径方向の中心を通り該ロッドの前記切欠部が形成された径方向両側を貫通する対向溝部が形成され、前記対向溝部の内面が径方向視対称な円弧形状に形成されていることを特徴とするソレノイドバルブ。
  2. 前記収容部内の空間と前記呼吸孔とが常時連通していることを特徴とする請求項1に記載のソレノイドバルブ。
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