JP7463356B2 - ソレノイドバルブ - Google Patents

Description

本発明は、例えば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円柱状のスプールを有するスプール弁部と、ステータ、プランジャおよびコイル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しスプールを軸方向に駆動させるソレノイド部と、を具備し、ポンプやアキュムレータ等の圧力源と供給先との間に配置され、スプールを駆動させることにより圧力や流量が調整された流体を供給先に供給できるようになっている。

例えば、特許文献１に開示されているソレノイドバルブは、プランジャにおけるスプール側の端部には、軸方向に向けて延びる凹部が形成されており、該凹部にロッドの端部が嵌入接続されている。コイルに通電して励磁すると、プランジャおよびロッドがステータに引き寄せられてスプールを軸方向に移動させることができ、スリーブに形成された各種ポートの連通状態を切り換えるようになっている。

特開２００９－２０３９９１号公報（第６頁、第１図）

しかしながら、特許文献１のソレノイドバルブにあっては、プランジャ自身の容積を大きくして磁束を効率的に作用させることで小型とすることができるものの、プランジャの凹部にロッドの端部を嵌入した際に、凹部に空気が圧縮された状態で残存することとなる。これにより、温度の上昇により凹部の圧縮された空気が膨張してロッドが凹部から抜け出し方向に移動してしまう虞があるだけでなく、液中で用いる場合には凹部に残存した空気によって浮力が生じ、ソレノイドバルブの所期の精度が得られない虞があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、小型かつ精度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、
電磁力によりステータに接離するプランジャによりロッドを移動させて弁を開閉する弁体を往復移動させるソレノイドバルブであって、
前記プランジャには凹部が形成されており、前記凹部には前記プランジャと前記弁体との間に配置される前記ロッドの端部が嵌入されており、
前記ロッドと前記凹部との間には、該凹部内の空間と前記プランジャの外部空間とを連通する連通路が形成されている。
これによれば、連通路により凹部内の空間がプランジャの外部空間と連通するので、凹部とロッドとの間に組み立て雰囲気の流体が残存することを回避でき、プランジャを小型にしつつ動作の精度を高めることができる。

前記連通路は前記ロッドの切欠きにより区画されていてもよい。
これによれば、プランジャにおける磁束の有効領域をバランスよく形成できる。

前記切欠きは周方向に等配されていてもよい。
これによれば、凹部に流体を流出入させやすく、組立て雰囲気の流体が凹部内に残存しにくい。

前記ロッドの嵌入側端部は先細り形状を成していてもよい。
これによれば、ロッドを凹部に嵌入させやすく、且つ凹部とロッドとの間の空間とプランジャの外部空間とで流体を円滑に移動させることができる。

前記ロッドには、前記プランジャに接触する大径部が形成されていてもよい。
これによれば、大径部がプランジャの端面に接触することで凹部に対するロッドの嵌入深度を決定できる。

前記凹部の縁部は、前記凹部の中心部に向けて傾斜するテーパ面となっていてもよい。
これによれば、テーパ面に沿って凹部内にロッドを嵌入させやすい。

前記連通路は、前記凹部の前記テーパ面と前記ロッドの切欠きとにより区画されていてもよい。
これによれば、ロッドの切欠きとプランジャのテーパ面により連通路が区画されるので、切欠きとテーパ面との大きさを小さくすることができ、ロッドとプランジャの強度を確保できる。

本発明の実施例１におけるソレノイドバルブを示す斜視図である。 実施例１におけるソレノイドバルブを示す断面図である。尚、説明の便宜上、スプールおよびロッドについては側面図で図示する。 （ａ）は、実施例１におけるロッドの構造を示す側面図であり、（ｂ）は、ロッドの凸部を軸方向から見た図である。 実施例１におけるロッドの変形例を示す図である。 本発明の実施例２におけるソレノイドバルブを示す断面図である。尚、説明の便宜上、スプールおよびロッドについては側面図で図示する。

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１に係るソレノイドバルブにつき、図１から図３を参照して説明する。以下、図２の紙面右側をソレノイドバルブの軸方向一端側とし、図２の紙面左側をソレノイドバルブの軸方向他端側として説明する。

図１に示されるように、本実施例のソレノイドバルブ１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。尚、ソレノイドバルブ１は、装置側のバルブハウジングの装着穴に水平方向に取付けられ、バルブハウジング内の液体である作動油に浸漬される、いわゆる油浸形のソレノイドバルブとして使用される。

図１および図２に示されるように、ソレノイドバルブ１は、流体、すなわち作動油等の制御流体の流量を調整するバルブ部２がソレノイド部３に一体に取付けられて構成されている。尚、図２は、ソレノイド成形体３１のコイル３４に通電されていないソレノイドバルブ１のオフ状態を示すものである。

先ず、バルブ部２の構造について説明する。図１および図２に示されるように、バルブ部２は、バルブハウジングの装着穴内に設けられた流路と接続される入力ポート２４、出力ポート２５、排出ポート２６、ドレンポート２７、フィードバックポート２８等の各種ポートの開口が設けられたスリーブ２１と、スリーブ２１の内径側において軸方向に形成される貫通孔２１ａに液密に収容される弁体としてのスプール２２と、スプール２２を軸方向他方側に付勢するコイル状のスプリング２９と、スプリング２９を保持するリテーナ２３と、から構成されている。

スリーブ２１には、軸方向一端側から軸方向他端側に向けて、排出ポート２６、出力ポート２５、入力ポート２４、フィードバックポート２８、ドレンポート２７の順に形成されている。スプール２２は、軸方向に往復移動可能となっており、スプール２２を軸方向に往復移動させることにより、各種ポートの連通状態を変化させ、作動油の圧力や流量を制御するようになっている。尚、スリーブ２１、スプール２２、リテーナ２３は、アルミ、鉄、ステンレス、樹脂等の材料により形成されている。

次に、ソレノイド部３の構造について説明する。図２に示されるように、ソレノイド部３は、鉄等の磁性を有する金属材料から形成されるソレノイドケース３０と、ソレノイドケース３０に収容されるソレノイド成形体３１と、ソレノイド成形体３１の内側に配置されるステータ３２と、ステータ３２の軸方向他方側に軸方向に移動可能な状態で配置されるプランジャ４と、から主に構成されている。

ソレノイド成形体３１は、コイル３４を樹脂３５によりモールド成形することにより形成され、ソレノイドケース３０の外径側に設けられる開口部３０ｊから外部に延び出ているコネクタ部３５ａのコネクタから制御電流がコイル３４へ供給されるようになっている。このソレノイド成形体３１はステータ３２の外径側に一体に形成されている。また、ソレノイドケース３０は軸方向他端が開口となっており、該開口は蓋部材１０がかしめ固定されることにより閉塞されている。

ステータ３２は、その中央部に軸方向に貫通する貫通孔３２ａを有する筒状体であり、鉄等の磁性を有する金属材料から形成される。ステータ３２は、軸方向他端に軸方向一端側に凹む凹部３２ｂが形成されており、該凹部３２ｂは貫通孔３２ａに連通している。また、ステータ３２の軸方向一端側の端面にはスプール２２の軸方向他端部が接触しており、スプール２２の軸方向他方側への移動が規制されている。

また、ステータ３２の軸方向他端側には非磁性体から構成される第１筒状体７が配設され、第１筒状体７の軸方向他端側には磁性体から構成される第２筒状体８が配設されており、第１筒状体７および第２筒状体８の内側には磁性体から構成される第３筒状体９が第１筒状体７および第２筒状体８に亘って配設されている。第３筒状体９は、内周面が低摩擦加工されており、プランジャ４に対する摺動性が高くなっている。

プランジャ４は、鉄等の磁性を有する金属材料により円柱状に形成されており、第３筒状体９の内周面に摺接可能に配置されている。プランジャ４の外周面と第３筒状体９の内周面との間は僅かに離間しており、その隙間からはほとんど流体が通過しないようになっている。

プランジャ４の軸方向一方側には、プランジャ４の外部空間としての空間Ｓ１が形成され、プランジャ４の軸方向他方側には、空間Ｓ２が形成されている。具体的には、空間Ｓ１は、プランジャ４、ステータ３２の貫通孔３２ａ、凹部３２ｂ、スプール２２により区画されており、空間Ｓ２は、プランジャ４、第２筒状体８、蓋部材１０により区画されている。

プランジャ４は、軸方向一端に軸方向他端側に凹む凹部４ａが形成されており、ステータ３２の貫通孔３２ａに挿通されるロッド５の軸方向他端側の端部としての凸部５３が嵌入固定されている。凹部４ａの縁部には、凹部４ａの中心部に向けて傾斜するテーパ面４ｂが形成されている。また、ロッド５の軸方向一端側の先端はスプール２２の軸方向他端側の端面に当接している。すなわち、ロッド５は空間Ｓ１内に配置されている。尚、ロッド５の軸方向一端側の先端は、スプール２２の軸方向他端側の端面に固定されていてもよい。さらに尚、ロッド５の軸方向一端側の先端は、スプール２２の軸方向他端側の端面に当接していなくてもよい。

次いで、ロッド５の構造について説明する。図２および図３に示されるように、ロッド５は、樹脂やゴムなどの非磁性体から構成され、ステータ３２の貫通孔３２ａに挿通される円柱状の基部５１と、基部５１の軸方向他端部から外径側に張り出す大径部としての鍔部５２と、基部５１の軸方向他端側の端面の内径部から軸方向他方側に突出する小径の凸部５３が形成されている。

凸部５３の軸方向他端部は、凸部５３の中心軸に向けて傾斜するテーパ面を有する嵌入側端部５３ｂが形成されることにより先細り形状を成している。また、凸部５３の外周には、軸方向に直線状に延びる切欠き５３ｃが周方向に２つ等配されている。尚、切欠き５３ｃは、底面が平面状に形成され、軸方向一端側の端部が凸部５３の外周面５３ａにおいて鍔部５２の軸方向他端側の端面から軸方向他端側に離間した位置に形成されるとともに、軸方向他端部が嵌入側端部５３ｂの一部を切り欠くように形成されている。また、鍔部５２は、切欠き５３ｃ，５３ｃと対応する円板の両側が切り欠かれることにより直線状の側面５２ａ，５２ａ（図３参照）が形成されている。

図２に示されるように、ロッド５の凸部５３は、プランジャ４の凹部４ａに嵌入固定される。すなわち、凸部５３の外周面５３ａとプランジャ４の凹部４ａの内周面とは圧接されている。凸部５３を凹部４ａに嵌入する際には、凸部５３の軸方向他端部は、嵌入側端部５３ｂが形成されることにより先細りしているので、嵌入側端部５３ｂのテーパ面がプランジャ４の凹部４ａの縁部に案内されて凸部５３を凹部４ａに嵌入させやすくなっている。

また、凸部５３を凹部４ａに所定長さ嵌入すると、凸部５３よりも外径側に張り出した鍔部５２の軸方向他端側の端面がプランジャ４の軸方向一端側の端面に接触する（特に図２参照）。このように、鍔部５２の軸方向他端側の端面がプランジャ４の軸方向一端側の端面に接触することで、ロッド５の嵌入が規制されるので、プランジャ４に対するロッド５の嵌入深度を決定でき、プランジャ４に対してロッド５を精度よく固定することができる。また、ロッド５の製作時において、鍔部５２の軸方向他端側の端面と凸部５３の外周面５３ａの軸方向一端部との連続部分に形成される図示しないＲ状部がプランジャ４のテーパ面４ｂよりも内径側に収容されるため、鍔部５２の軸方向他端側の端面をプランジャ４の軸方向一端側の端面に確実に接触させることができ、プランジャ４に対してロッド５をより精度よく固定することができる。

また、コイル３４への通電によってステータ３２とプランジャ４との間に磁力を発生させることにより、プランジャ４およびロッド５をステータ３２へ向けて軸方向一方側に移動させた際には、非磁性体から構成されるロッド５の鍔部５２の軸方向一端側の端面がステータ３２の凹部３２ｂの底面に当接することにより、プランジャ４がステータ３２に張り付くことが防止される。

図２の拡大部に示されるように、プランジャ４の凹部４ａにロッド５の凸部５３が嵌入された状態にあっては、凹部４ａの底部と凸部５３の軸方向他端側の端面との間に空間Ｓ３が形成されている。

これによれば、プランジャ４の凹部４ａにロッド５の凸部５３が嵌入された状態で、ロッド５の切欠き５３ｃにより区画される連通路Ｐ１と、プランジャ４の凹部４ａの縁部に形成されるテーパ面４ｂとロッド５の凸部５３の外周面５３ａとの間に区画される連通路Ｐ２と、鍔部５２の軸方向他端側の端面とプランジャ４の軸方向一端側の端面との間の隙間により形成される連通路Ｐ３とによって、プランジャ４の凹部４ａ内の空間Ｓ３とプランジャ４の外部空間Ｓ１とを連通させることができるので、凹部４ａとロッド５の凸部５３との間の空間Ｓ３に組み立て雰囲気の流体（例えば大気）が残存することを回避でき、プランジャ４とロッド５の動作の精度を高めることができる。加えて、連通路Ｐ１と連通路Ｐ２とが両方設けられることで、ロッド５の切欠き５３ｃとプランジャ４のテーパ面４ｂの大きさをそれぞれ小さくすることができ、ロッド５とプランジャ４の強度を確保できる。

また、ロッド５の切欠き５３ｃにより連通路Ｐ１が区画されるため、プランジャ４を均一な形状に形成してプランジャ４における磁束の有効領域をバランスよく形成しながら小型にすることができる。さらに、切欠き５３ｃは周方向に２つ等配されているため、バルブハウジング内の作動油に浸漬される際に、凹部４ａ内の空間Ｓ３に対して一方の切欠き５３ｃにより作動油を流入させるとともに、他方の切欠き５３ｃにより作動油を流出させやすくなり、組立て雰囲気の流体が凹部４ａ内の空間Ｓ３に残存しにくい。

また、ロッド５の凸部５３は、軸方向他端部にテーパ面を有する嵌入側端部５３ｂが形成されることにより先細り形状を成しているため、凹部４ａ内の空間Ｓ３とプランジャ４の外部空間Ｓ１とで作動油または組立て雰囲気の流体を円滑に移動させることができる。

また、鍔部５２は、切欠き５３ｃ，５３ｃと対応する円板の両側が切り欠かれた側面５２ａ，５２ａが形成されることにより、切欠き５３ｃ，５３ｃからプランジャ４の外部空間Ｓ１までの径方向の距離を短くすることができるため、鍔部５２の軸方向他端側の端面とプランジャ４の軸方向一端側の端面との間の隙間により形成される連通路Ｐ３（図２参照）を通してプランジャ４の外部空間Ｓ１との間で作動油または組立て雰囲気の流体を円滑に移動させることができる。

尚、ロッド５の変形例として、図４に示されるように、切欠き５３ｃ，５３ｃと対応して鍔部５２の軸方向他端側の端面に側面５２ａ，５２ａから凸部５３の外周面５３ａ近傍まで延びる溝５２ｂ，５２ｂにより区画される連通路Ｐ４が形成されていてもよい。これによれば、鍔部５２の軸方向他端側の端面とプランジャ４の軸方向一端側の端面との間の隙間により形成される連通路Ｐ３に加えて、溝５２ｂ，５２ｂにより区画される連通路Ｐ４によって流路断面積を拡大することができるため、プランジャ４の外部空間Ｓ１との間で作動油または組立て雰囲気の流体をより円滑に移動させることができる。

次に、実施例２に係るソレノイドバルブにつき、図５を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

本実施例２のソレノイドバルブ１０１において、図５に示されるように、プランジャ１０４の凹部１０４ａの縁部は、プランジャ１０４の軸方向一端側の端面に対して直角に形成されている。また、ロッド１０５の端部としての凸部１５３に形成される切欠き１５３ｃは、軸方向一端部が凸部１５３の外周面１５３ａにおいて大径部としての鍔部１５２の軸方向他端側の端面の位置まで形成されるとともに、軸方向他端部が嵌入側端部１５３ｂを構成するテーパ面の一部を切り欠くように形成されている。

これによれば、プランジャ１０４の凹部１０４ａにロッド１０５の凸部１５３が嵌入された状態で、ロッド１０５の切欠き１５３ｃにより区画される連通路Ｐ５と、鍔部１５２の軸方向他端側の端面とプランジャ１０４の軸方向一端側の端面との間の隙間により形成される連通路Ｐ３とによって、プランジャ１０４の凹部１０４ａ内の空間Ｓ３とプランジャ４の外部空間Ｓ１を連通させることができるので、凹部１０４ａとロッド１０５の凸部１５３との間の空間Ｓ３に組み立て雰囲気の流体が残存することを回避でき、プランジャ１０４とロッド１０５の動作の精度を高めることができる。

尚、ロッド１０５の鍔部１５２に対して前記実施例１の変形例のように溝５２ｂ，５２ｂ（図４参照）を形成してもよい。

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。

例えば、前記実施例では、ロッドの凸部形成される切欠きにより連通路の一部が区画される構成について説明したが、これに限らず、プランジャの凹部の内周面に形成される溝により連通路の一部が区画されてもよい。

また、ロッドの凸部に形成される切欠きは、周方向に２つ等配されるものとして説明したが、凸部に形成される切欠きの数は自由に構成されてよく、また、周方向に等配されるものでなくてもよい。また、切欠きの底面は平面状に限らず、例えばＶ字形状やラウンド形状等であってもよい。

また、ロッドの軸方向他端部は、テーパ面を有さない直線状に形成されていてもよい。

また、ロッドの大径部としての鍔部の形状は自由に構成されてよい。

また、ロッドには、大径部としての鍔部が形成されなくてもよく、この場合、例えばステータ３２の凹部３２ｂの底部に樹脂やゴムなどの非磁性体から構成されるリング状のダンパ部材が設けられることが好ましい。

また、プランジャの前後の空間Ｓ１，Ｓ２間がプランジャを軸方向に貫通する貫通孔等の連通手段により連通されていてもよい。

また、前記実施例では、弁体にスプールを用いるスプールタイプのソレノイドバルブとして説明したが、これに限られず、グローブ弁やゲート弁等を用いたソレノイドバルブであってもよい。

１ ソレノイドバルブ
２ バルブ部
３ ソレノイド部
４ プランジャ
４ａ 凹部
４ｂ テーパ面
５ ロッド
７ 第１筒状体
８ 第２筒状体
９ 第３筒状体
１０ 蓋部材
２１ スリーブ
２２ スプール（弁体）
３２ ステータ
５１ 基部
５２ 鍔部（大径部）
５２ａ 側面
５２ｂ 溝
５３ 凸部（端部）
５３ａ 外周面
５３ｂ 嵌入側端部
５３ｃ 切欠き
１０１ ソレノイドバルブ
１０４ プランジャ
１０４ａ 凹部
１０５ ロッド
１５２ 鍔部（大径部）
１５３ 凸部（端部）
１５３ａ 外周面
１５３ｂ 嵌入側端部
１５３ｃ 切欠き
Ｓ１～Ｓ３ 空間
Ｐ１～Ｐ５ 連通路

Claims (6)

1. 電磁力によりステータに接離するプランジャによりロッドを移動させて弁を開閉する弁体を往復移動させるソレノイドバルブであって、
   前記プランジャには凹部が形成されており、前記凹部には前記プランジャと前記弁体との間に配置される前記ロッドの端部が嵌入されており、
   前記ロッドと前記凹部との間には、該凹部内の空間と前記プランジャの外部空間とを連通する連通路が形成されており、
   前記凹部の縁部は、前記凹部の中心部に向けて傾斜するテーパ面となっているソレノイドバルブ。
2. 前記連通路は前記ロッドの切欠きにより区画されている請求項１に記載のソレノイドバルブ。
3. 前記切欠きは周方向に等配されている請求項２に記載のソレノイドバルブ。
4. 前記ロッドの嵌入側端部は先細り形状を成している請求項１ないし３のいずれかに記載のソレノイドバルブ。
5. 前記ロッドには、前記プランジャに接触する大径部が形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載のソレノイドバルブ。
6. 前記連通路は、前記凹部の前記テーパ面と前記ロッドの切欠きとにより区画されている請求項１ないし５のいずれかに記載のソレノイドバルブ。

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