JPH06137453A - 電磁ニードルバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 開閉作動の応答性および低温時における作動
安定性を向上させた電磁ニードルバルブを提供する。 【構成】 電磁ニードルバルブ１０は、ボディ１１の内
部に、長手方向下端側に延びるニードルスプール１３を
備え、そのニードルスプール１３の上端部を一体的に保
持するプランジャ１４を上下方向に摺動自在に備えてい
る。そして、ソレノイドコイル１２の励磁・非励磁によ
りプランジャ１４を上下動させることによって油路２
１，２２を開閉する。プランジャ１４が下動するとその
プランジャ１４とボティ１１の上部に形成された当接面
１７間には二次空間Ｓ２が形成され、その二次空間Ｓ２
は、プランジャ１４の下方に形成される一次空間Ｓ１に
連通している。さらに、ソレノイドコイル１２の非励磁
時にプランジャ１４が当接する当接面１７には、一次空
間Ｓ１に連通する凹部１７ａが形成されいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧油の流量制御を行う
電磁ニードルバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車の無段変速比機に取り付
けられる油圧サーボユニットの作動を制御するために、
その油圧サーボユニットに供給する圧油の流量を電磁ニ
ードルバルブを用いて制御することが多い。図６に示す
ように、その電磁ニードルバルブ５０は、円筒状に形成
されたボディ５１の外周上にソレノイドコイル５２が取
り付けられてなる。ボディ５１の内周面に囲まれた内周
空間には、そのボディ５１の上下方向の下端側（長手方
向先端側）に延びるニードルスプール５３が配置されて
おり、そのニードルスプール５３の上端部（基端部）に
は、プランジャ５４が一体的に取り付けられている。こ
のプランジャ５４は、ボディ５１に対して上下方向に摺
動が自在となっており、プランジャ５４の下端面とボデ
イ５１の下部間に取り付けられたリターンスプリング５
６により上方に付勢されている。

【０００３】このため、ソレノイドコイル５２が非励磁
状態のときは、プランジャ５４がリターンスプリング５
６の付勢力により上動され、ボディ５１の上部に取り付
けられたストローク調整ネジ５７の下端面（当接面）に
当接する。一方、ソレノイドコイル５２が励磁状態のと
きは、その励磁力によりプランジャ５４がリターンスプ
リング５６の付勢力に抗して下方に移動する。こうして
プランジャ５４とともに上下に移動するニードルスプー
ル５３の下端部は、ボディ５１の下端部に形成された油
吸入路６１の弁座部６１ａに対して離脱・当接し、その
油吸入路６１を開閉する。なお、ニードルスプール５３
の上動により開放された油吸入路６１から吸入された圧
油は、ボディ５１の下端部両側面に形成された油排出路
６２，６２を通って外部（油圧サーボユニット等）に供
給される。

【０００４】ところで、この電磁ニードルバルブ５０で
は、ボディ５１の内周空間においてプランジャ５４より
も下部に形成される一次空間Ｓ１′が、油排出路６２に
連通している。このため、一次空間Ｓ１′には常時圧油
が満たされており、各摺動部の潤滑や冷却等を行ってい
る。また、プランジャ５４の外側面には、図７に示すよ
うに、６箇所に連通路形成面５４ｂ，５４ｂ，…が形成
されており、各連通路形成面５４ｂとボディ５１の内壁
間には、一次空間Ｓ１′につながる連通路６４，６４，
…が形成されている。これら各連通路６４は、ソレノイ
ドコイル５２が励磁されてプランジャ５４が下動する際
に、プランジャ５４の上端面とストローク調整ネジ５７
の下端面との間に形成される二次空間Ｓ２′にも連通
し、一次空間Ｓ１′から二次空間Ｓ２′に圧油を導入す
る。一方、ソレノイドコイル５２が非励磁となってプラ
ンジャ５４が上動する際には、二次空間Ｓ２′から一次
空間Ｓ１′に圧油を逃がす。これにより、プランジャ５
４の上下動に対する圧油の抵抗を少なくすることができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような電磁ニードルバルブ５０では、ソレノイドコイル
５２が励磁された際、プランジャ５４の上端面がストロ
ーク調整ネジ５７の下端面から離れるまでは、プランジ
ャ５４が一次空間Ｓ１′内の圧油から上動方向に一方的
に圧力を受けるためにプランジャ５４がスムーズに下動
を開始できないおそれがあるという問題がある。このこ
とは、電磁ニードルバルブ５０における閉弁作動遅れに
つながる。

【０００６】また、連通路６４の流路面積または流路幅
ｈ″、即ち、ボディ５１の内周面とプランジャ５４にお
ける連通路形成面５４ｂ間の最大距離がそれぞれ十分に
ないと、その連通路６４がオリフィス的に働くため、例
えば、ソレノイドコイル５２が非励磁となった際に、二
次空間Ｓ２′内の圧油が一次空間Ｓ１′に抜けきれずに
プランジャ５４の上動に対する抵抗となる場合がある。
このことは、電磁ニードルバルブ５０における開弁作動
遅れにつながり、特に、圧油の温度が低く粘度が高い場
合には顕著となる。

【０００７】その一方、連通路６４の流路面積や流路幅
ｈ″をあまり大きくすれば、そのようなオリフィス的作
用が解消されるが、流路面積等を大きくした分プランジ
ャ５４におけるボディ５１との摺動面５４ａにおける円
周方向接触長さｌ″（ソレノイドコイル５２から発生す
る磁束数は、該接触長さに比例する。）が小さくなって
しまうことが多く、プランジャ５４の下動力の低下につ
ながる。

【０００８】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、開閉作動の応答性および低温時における
作動安定性を向上させた電磁ニードルバルブを提供する
ことを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の電磁ニードルバルブでは、ボディの基端
側に形成された当接面に、プランジャがその当接面に当
接したときに、プランジャに形成された連通路に連通す
る凹部を形成している。なお、プランジャの外側面を、
それぞれボディの内周面に対して摺動する３つの摺動面
と、それぞれボディの内周面との間で上記連通路を形成
する連通路形成面とにより構成し、各摺動面におけるボ
ディ内周面の円周方向接触長さの合計を、この内周面の
全円周長の半分以上にするのが望ましい。

【００１０】

【作用】このような電磁ニードルバルブでは、ソレノイ
ドコイルが非励磁状態となってプランジャが当接面に接
近する際に、二次空間内の圧油は、プランジャに形成さ
れた凹部および連通路を通じてスムーズに一次空間に排
出されるため、プランジャの当接面への接近動の抵抗と
なることはない。また、プランジャが当接面に当接した
ときは、一次空間に連通する凹部に溜った圧油が、プラ
ンジャに対して背圧として作用するため、次にソレノイ
ドコイルが励磁されたときに、一次空間内の圧油から圧
力を受けるプランジャであってもスムーズに当接面から
離脱することができる。

【００１１】なお、上記のようにプランジャの外側面を
構成することにより、連通路の流路面積および流路幅を
十分確保して、粘度の高い圧油でも連通路を容易に通過
させることができる。これとともに、プランジャのボデ
ィに対する接触面積（円周方向接触長さ）も十分に大き
くでき、低温時においても安定した開閉作動を得ること
ができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について図面
を参照しながら説明する。図１には、本発明に係る電磁
ニードルバルブ１０を示している。この電磁ニードルバ
ルブ１０は、円筒状に形成されたボディ１１の上部側外
周面上にソレノイドコイル１２を取り付けてなる。ソレ
ノイドコイル１２は、樹脂等により形成されたボビン１
２ａの外周にコイル１２ｂが巻き付けられたものであ
り、その外側は、コイルハウジング１２ｃにより覆われ
ている。

【００１３】ボディ１１の内周面に囲まれた内周空間に
は、ボディ３１の上下方向下端側（長手方向先端側）に
延びるようニードルスプール１３が配置されており、そ
のニードルスプール１３の上端部（基端部）には、プラ
ンジャ１４が一体的に取り付けられている。プランジャ
１４は、ボディ１１の内周面に取り付けられた環状の軸
受け部材（巻きブッシュ）１５ａに対して上下方向に摺
動が自在となっている。また、ボディ１１の内周面の下
部には、プランジャ１４とともに上下動するニードルス
プール１３を保持するブシュ１５ｂが取り付けられてお
り、プランジャ１４の下端面とブシュ１５ｂの上端面間
には、リターンスプリング１６が取り付けられている。
このリターンスプリング１６により、プランジャ１４は
上方に付勢される。

【００１４】ここで、リターンスプリング１６は、下方
に向かって径が広がる円錐状に形成されたものであり、
その上端部がニードルスプール１３の外周に接する一
方、その下端部はボディ１１の内周面に接している。こ
れにより、リターンスプリング１６の下端部が、ニード
ルスプール１３とブシュ１５ｂとの隙間に挟み込まれ
て、ニードルスプール１３の上下動が邪魔されないよう
になっている。

【００１５】一方、ボディ１１の上端部内側には、スト
ローク調整ネジ１７がボディ１１に上下方向に位置調整
が可能なようにねじ込まれている。このストローク調整
ネジ１７の下端面（請求項にいう「当接面」に相当す
る。）には、リターンスプリング１６により付勢された
プランジャ１４の上端面が当接し、プランジャ１４のそ
れ以上の上動を阻止している。また、ストローク調整ネ
ジ１７の内側には、荷重調整ネジ１８がストローク調整
ネジ１７に対して上下に位置調整が可能にねじ込まれて
おり、この荷重調整ネジ１８の下端面とプランジャ１４
（ニードルバルブ１３の上端部）間には、閉弁力調整ス
プリング１９が取り付けられており、リターンスプリン
グ１６の上動付勢力よりも小さな付勢力によりプランジ
ャ１４を下方に付勢している。

【００１６】ボディ１１の下端部には、下方に向かって
開口する油吸入路２１が形成されている。そして、この
油吸入路２１の上端部回りには弁座部２１ａが形成され
ている。また、弁座部２１ａの上方からボディ１１の両
側面に向かって油排出路２２が形成されている。

【００１７】このように形成された電磁ニードルバルブ
１０では、ソレノイドコイル１２が非励磁状態のとき
は、プランジャ１４がリターンスプリング１６の付勢力
により上動され、ストローク調整ネジ３７の下端面（当
接面）に当接する。このとき、ニードルスプール１３の
下端部は、油吸入路２１の弁座部２１ａから離脱してお
り、油吸入路２１と油排出路２２とが連通される。した
がって、油吸入路２１から吸入された圧油は、油排出路
２２，２２を通って外部に供給される。

【００１８】一方、図２に示すように、ソレノイドコイ
ル１２が励磁されたときは、その励磁力によりプランジ
ャ１４がリターンスプリング１６の付勢力に抗して下方
に移動する。このときニードルスプール３３の下端部
は、弁座部２１ａに当接し、油吸入路２１を閉止する。
これにより、油吸入路２１と油排出路２２とが遮断され
る。

【００１９】ところで、ボディ１１の内周空間における
プランジャ１４よりも下部には、図１及び図２に示すよ
うに、一次空間Ｓ１が形成される。この一次空間Ｓ１
は、ボティ１１の内壁に沿って形成された油導入路２５
を介して油吸入路２１および油排出路２２に連通してい
る。このため、一次空間４１には常時圧油が満たされて
いる。一方、ソレノイドコイル１２が励磁されてプラン
ジャ１４が下動すると、図２に示すように、プランジャ
１４の上端面とストローク調整ネジ１７の下端面との間
に二次空間Ｓ２が形成される。

【００２０】ここで、プランジャ１４の外側面の一部と
軸受け部材１５ａ（ボディ１１）の内周面間には、一次
空間Ｓ１につながる連通路２４が形成されている。この
連通路２４は、一次空間Ｓ１と二次空間Ｓ２とを連通さ
せており、プランジャ１４の下動時に、一次空間Ｓ１か
ら二次空間Ｓ２に圧油を導入する。その一方、ソレノイ
ドコイル１２が非励磁となってプランジャ１４が上動す
る際には、二次空間Ｓ２から一次空間Ｓ１に圧油を排出
させる。こうして、プランジャ１４が、上下動する際に
圧油から受ける抵抗を少なくすることができる。

【００２１】ただし、低温時のように圧油の粘度が高い
ときに、連通路２４の流路面積および流路幅が小さ過ぎ
ると、プランジャ１４の上下動に対する圧油の流れ抵抗
が大きくなる。このため、ある程度の大きさの流路面積
および流路幅を確保する必要がある。その一方、流路面
積を必要以上に大きするために、ソレノイドコイル１２
の励磁により生じた磁速の通り路となるプランジャ１４
の摺動面１４ａの円周方向接触長さｌを短くしてしまう
と、プランジャ１４の下動力を低下させてしまう不都合
が生ずる。このため、連通路２４の流路面積を、低温時
でも問題となるような流れ抵抗を生じさせない最小限
（最小流路面積）に設定し、流路幅としては最小限以上
の適当な幅を確保できるようにしたプランジャ１４が求
められる。

【００２２】そこで、この電磁ニードルバルブ１０で
は、図３（Ａ）に示すように、プランジャ１４の外側面
を、それぞれプランジャ１４の長手軸を中心として円周
方向等間隔になるように形成配置された３つの摺動面１
４ａと、これら３つの摺動面１４ａのうち２つに挟まれ
るようにそれぞれ形成配置された３つの連通路形成面１
４ｂとから構成している。なお、各摺動面１４ａは、軸
受け部材１５ａに内接するよう曲面に形成されており、
また、連通路形成面１４ｂは平面に形成されている。

【００２３】ここで、プランジャ１４の外側面を上記の
ように構成した理由を説明する。まず、図４のグラフに
は、各連通路の流路面積を最小流路面積とした場合にお
ける連通路形成面の数と連通路の流路幅ｈとの関係を示
している。このグラフから分かるように、連通路形成面
の数が増加するほど流路幅ｈは小さくなる。そして、最
小流路幅ｈmin.の値と比較して連通路形成面の数は、流
路幅ｈ3 （＞ｈmin.）となる３個または２個が適当と考
えられる。ただし、本例では、軸受け部材１５ａが巻き
ブッシュであること等実施上の理由から連通路形成面の
数を３個とした。また、連通路形成面１４ｂを平面とし
たのは、加工のし易さを考慮するからである。

【００２４】こうして、連通路形成面１４ｂを３つに設
定することにより、本プランジャ１４では、摺動面１４
ａの円周方向接触長さｌの合計３×ｌを、軸受け部材１
５ａの内周面の全周長さの半分以上確保している。この
ため、磁路面積を大きくとることができ、プランジャ１
４の下動力を十分大きくすることができる。

【００２５】なお、図３（Ａ）に示したプ_ランジャ１４
では、連通路形成面１４ｂを平面としたが、（Ｂ）に示
すように、凹面としてもよい。これにより、若干加工性
が低下するが、連通路２４′の流路幅ｈ3′および流路
面積を平面の場合よりも小さくすることなく、摺動面１
４ａ′の円周方向接触長さｌ′を増加させることができ
る。

【００２６】しかし、このように連通路２４の流路面積
が確保されても、プランジャ１４がストローク調整ネジ
１７に接近する際に、二次空間Ｓ２内にあった圧油が一
次空間Ｓ１に完全に抜け出せずに二次空間Ｓ２内に溜っ
てしまい、プランジャ１４の上動を制動してしまうおそ
れがある。そこで、この電磁ニードルバルブ１０では、
最も効果的な手段として、図４に示すように、ストロー
ク調整ネジ１７の下端面に凹部１７ａを形成している。
この凹部１７ａは、ストローク調整ネジ１７の下端面の
外縁部に設けられた円状の溝と、ストローク調整ネジ１
７の下端面の中心で交差する十字状の溝とが一体となっ
て形成されている。

【００２７】このように凹部１７ａが形成されることに
より、プランジャ１４がストローク調整ネジ１７に接近
する際に、ニ次空間Ｓ２内の圧油はスムーズに連通路２
４に流入し、一次空間Ｓ１に排出される。したがって、
プランジャ１４はスムーズに上動し、ストローク調整ネ
ジ１７に当接することができる。

【００２８】そして、プランジャ１４がストローク調整
ネジ１７に当接すると、二次空間Ｓ２は消滅するが、プ
ランジャ１４の上端面と凹部１７ａにより囲まれた空間
（背圧空間という）２７が残存する。この背圧空間２７
は、各連通路２４を通じて一次空間Ｓ１に連通するた
め、この内部に溜った圧油の圧力は、一次空間Ｓ１内の
圧油から上動方向に圧力を受けるプランジャ１４に対し
て背圧として作用することになる。また、背圧空間２７
の存在によって、低温時等において、プランジャ１４と
ストローク調整ネジ１７間に挟まった油の粘性により、
プランジャ１４がストローク調整ネジ１７に張り付くの
を防止できる。このため、次にソレノイド１２を励磁し
たときに、プランジャ１４は、スムーズにストローク調
整ネジ１７から離脱し下動を開始することができる。

【００２９】このように構成された電磁ニードルバルブ
１０は、特に低温時におけるプランジャ１４の上下動の
スムーズさ、即ち、ニードルスプール１３による油吸入
路２１および油排出路２２の開閉の確実性が高いので、
温度に対して高い作動安定性を有し、例えば、ソレノイ
ドコイル１２を小さなデューティ比で励磁制御する場合
でも、安定した圧油の流量制御を行うことができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明の電磁ニードルバル
ブでは、ボティ基端部の当接面に凹部が形成され、この
凹部が連通路に連通しているので、ソレノイドコイルが
非励磁状態となってプランジャが当接面に接近する際に
は、二次空間内の圧油が一次空間に排出され易くなる。
このため、プランジャはスムーズに当接面に当接するこ
とができる。一方、プランジャが当接面に当接したとき
は、上記凹部に溜った圧油の圧力が、一次空間内の圧油
から圧力を受けるプランジャに対して適当な背圧として
作用するため、次にソレノイドコイルが励磁されたとき
は、スムーズにプランジャを当接面から離脱させること
ができる。こうして本電磁ニードルバルブでは開閉作動
の遅れを少なくすることができるので、本電磁ニードル
バルブを用いれば、広範囲のデューティ比での励磁制御
において安定した圧油の流量制御を行うことができる。

【００３１】それに加えて、一次空間と二次空間とを連
通させる連通路をプランジャの外側面を構成する３つの
連通路形成面により形成し、連通路の流路面積を最小限
確保する一方、ボディとの摺動面の円周方向接触長さを
ボディ内周面の全周長さの半分以上確保することによ
り、いわゆる磁路面積を大きくとることができ、プラン
ジャに十分大きな作動力を発生させることができる。こ
のため、特に圧油の粘土が高くなる低温時の作動安定性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電磁ニードルバルブ（非励磁状
態）の側面断面図である。

【図２】上記電磁ニードルバルブ（励磁状態）の側面断
面図である。

【図３】（Ａ）は、上記電磁ニードルバルブにおけるプ
ランジャの平面図（図１におけるＩＩＩ方向矢視図）で
ある。（Ｂ）は、上記プランジャの第２例の平面図であ
る。

【図４】上記プランジャに形成される連通路形成面の数
と、これにより形成される連通路の流路幅との関係を示
グラフ図である。

【図５】上記電磁ニードルバルブにおける当接面の平面
図（図１におけるＩＶ方向矢視図）である。

【図６】従来の電磁ニードルバルブの側面断面図であ
る。

【図７】従来の電磁ニードルバルブにおけるプランジャ
の平面図（図５におけるＶＩ方向矢視図）である。

【符号の説明】

１０，５０ 電磁ニードルバルブ １１，５１ ボディ １２，５２ ソレノイドコイル １３，５３ ニードルスプール １４，５４ プランジャ １４ａ，５４ａ 摺動面 １４ｂ，５４ｂ 連通路形成面 １６，５６ リターンスプリング １７，５７ ストローク調整ネジ １７ａ 凹部 ２１，６１ 油吸入路 ２２，６２ 油排出路 ２４，６４ 連通路 Ｓ１，Ｓ１′一次空間 Ｓ２，Ｓ２′二次空間 ｌ，ｌ′，ｌ″ 円周方向接触長さ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状に形成されたボディの外周面上に
   ソレノイドコイルが取り付けられ、前記ボディの内周面
   に囲まれた内周空間には、前記ボディの長手方向先端側
   に延びるよう配置されたニードルスプールの基端部を一
   体に保持するプランジャが前記内周面に対して前記長手
   方向に摺動自在に嵌入されており、 前記ソレノイドコイルが非励磁状態のときに、前記プラ
   ンジャが付勢手段の付勢力により前記ボディの基端部に
   形成された当接面に当接する一方、前記ソレノイドコイ
   ルが励磁状態のときに、その励磁力により前記プランジ
   ャが前記付勢手段の付勢力に抗して前記長手方向先端側
   に移動することによって、前記ニードルスプールが前記
   ボディの先端側に形成された油路を開閉するようにした
   電磁ニードルバルブにおいて、 前記ボディの前記内周空間における前記プランジャより
   も前記長手方向先端側に形成される一次空間は前記油路
   に連通しており、前記プランジャの側面には、このプラ
   ンジャが前記長手方向先端側に移動したときにそのプラ
   ンジャと前記当接面間に形成される二次空間を前記一次
   空間に連通させる連通路が形成されており、 前記当接面には、前記プランジャが前記当接面に当接し
   たときに、前記連通路に連通する凹部が形成されている
   ことを特徴とする電磁ニードルバルブ。
2. 【請求項２】 前記プランジャの外側面を、それぞれ前
   記ボディの内周面に対して摺動する３つの摺動面と、そ
   れぞれ前記内周面との間で前記連通路を形成する３つの
   連通路形成面とにより構成し、 前記各摺動面における前記内周面の円周方向接触長さの
   合計を、前記内周面の全円周長の半分以上にしたことを
   特徴とする請求項１に記載の電磁ニードルバルブ。