JP2010505066A - 直動式パイロット圧制御ソレノイド - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくともその一部を通って延在する流体通路を有するバルブ本体を有するソレノイドバルブに関する。供給ポートが、バルブ本体を通って設けられるとともに、流体通路に動作可能に接続されている。供給ポートは、油圧油、変速機油または他の適切な流体などの流体媒体を、ポンプなどの圧力源から導く。制御ポートも、バルブ本体を通って設けられるとともに、流体通路に動作可能に接続されている。排出ポートも、バルブ本体を通って設けられるとともに、流体通路に動作可能に接続されている。制御ポートと供給ポートと排出ポートとの間には、流体通路内に動作可能に設けられたバルブ部材がある。この構成は、少なくとも部分的にバルブ部材を通って延在するボアにより達成されている。絞りオリフィスが、流体通路または排出ポートをバルブ部材のボアと接続する。

Description

関連出願の相互参照
本願は、２００６年９月２６日に出願された米国仮特許出願第６０／８４７，２２２号明細書に基づく優先権を主張する。上記出願の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、自動変速機においてパイロット圧を制御するための可変力ソレノイドに関する。

ソレノイドは、自動車においてクラッチ機構や他の伝達用構成部品など数多くの装置を制御するために使用されている。ソレノイドはさらに、事実上その他いずれの油圧作動式または空気圧作動式の車両システムにも使用することが可能である。

従来技術によるバルブ１００を示す図３を参照して、ある種のソレノイドでは、バルブ１００のバルブ部１０６のボア１０４内を移動するスプール１０２が使用されている。典型的には、バルブ１００はスプール１０２上に絞りエッジ１０３を有し、それにより流体が供給ポート１０５から制御ポート１０７へ、そして制御ポート１０７から排出ポート１０９へと流れるようになっている。この種のバルブ１００を作動させると、下向きの力１０８が加えられ、スプール１０２がボア１０４内で下方に移動する。流体が供給ポート１０５から制御ポート１０７へ流れる際１１０、流体は供給ポート１０５と制御ポート１０７との間で加速し１１２、スプール１０２に作用する一過的な流れ力を生じさせる。この一過的流れ力は、スプール１０２を供給ポート１０５に対してさらに開放するように作用し、それにより流体のさらなる加速や下向きの一過的流れ力１１４の増加などが引き起こされる。このため、バルブ１００が不安定化し、望ましくない。従って、バルブが供給または排出するために開放した結果生じる一過的流れ力が、バルブを閉じるように作用するため、不安定化でなく、むしろ安定化させる効果をもたらすスプールバルブ設計を有することが望ましい。

本発明は、少なくともその一部を通って延在する流体通路を有するバルブ本体を有するソレノイドバルブに関する。供給ポートが、バルブ本体を通って設けられるとともに、流体通路に動作可能に接続されている。供給ポートは、油圧油、変速機油または他の適切な流体などの流体媒体を、ポンプなどの圧力源から導く。制御ポートも、バルブ本体を通って設けられるとともに、流体通路に動作可能に接続されている。制御ポートおよび供給ポートとの間には、流体通路内に動作可能に設けられたバルブ部材があり、バルブ部材は、少なくともバルブ部材の一部を通って延在するとともに、流体が供給ポートから制御ポートへ流れることを可能にするボアを有する。２つ以上の絞りオリフィスが、流体通路をバルブ部材のボアと接続する。ソレノイドバルブ本体はまた、絞りオリフィスに動作可能に係合する絞りランドを有する。バルブ部材は、絞りランドに対して摺動することにより、ボアへの、およびボアからの、絞りオリフィスを通る流体流を制御する。以下の詳細な説明から、本発明の適用可能性のさらなる領域が明らかになろう。本発明の好適な実施形態を示す詳細な説明および特定の例は、例示のみを目的とすることを意図したものであって、本発明の範囲の限定を意図したものではないことは言うまでもない。

詳細な説明および以下の添付の図面から、本発明がより深く理解されよう。

絞りオリフィスが第１の位置にある状態のソレノイドバルブの断面図を示す。 絞りオリフィスが第２の位置にある状態のソレノイドバルブの断面図を示す。 絞りオリフィスおよび絞りランドの分解図を示す。 不安定化を促す一過的流れ力を示す注記付きで、従来技術によるスプールバルブの一例を示す。 安定化を促す一過的流れ力を示す注記付きで、バルブ部材およびバルブ本体の分解図を示す。

以下の好適な実施形態の説明は、性質上例示的なものにすぎず、本発明、その適用または用途に何らの限定を与えることも意図したものではない。

図１ａおよび図１ｂを参照して、両図は、本発明の本実施形態によるソレノイドバルブ１０の断面図を示している。ソレノイドバルブ１０はバルブ本体１２を有し、バルブ本体１２は、その長手方向に貫通して設けられた流体通路１４を有する。バルブ本体１２内の流体通路１４には、加圧された流体をポンプ（図示せず）などの供給源からバルブ本体１２へ導く供給ポート１６が接続されている。

また、バルブ本体１２の端部には、ソレノイドバルブ１０により制御された圧力を下流の構成部品に伝達する制御ポート１０８が設けられている。かかる構成部品は、いずれの種類の油圧作動式装置でよく、スプールバルブやクラッチを含むがそれらに限定されない。

バルブ本体１２はまた、所望時に制御ポート１８からの圧力を逃がす排出ポート２０を含む。

バルブ本体１２を貫通して、バルブ部材２２が摺動可能に設けられている。バルブ部材２２は、制御ポート１８からの圧力を伝達するボア２４と、２つ以上の絞りオリフィス２６とを含む。絞りオリフィスは、バルブ本体１２の絞りランド２８に係合する。

バルブ部材１２は、絞りランド２８を跨いで流体通路１４または排出ポート２０に対して絞りオリフィス２６を開閉することにより、制御ポート１８における圧力を調整することができる。制御ポート１８における圧力は、バルブ部材２２の全面積に作用し、それにより図中で上方向へのフィードバック力が生じる。

ソレノイド部３２が、バルブ本体１２に接続されるか、またはバルブ本体１２と一体化されている。ソレノイド部３２は、ボビン３６上に巻かれたコイル３４を含む。コイル３４は、ソレノイド部３２に接続されたコネクタ３８を通じて通電させることができる。ソレノイド部３２内には、コイル３４の通電に応じてソレノイド部３２内で移動するアーマチュア４０が設けられている。アーマチュア４０は、磁極片４１により案内されるシャフト４２に接続されている。シャフト４２は、アーマチュア４０を貫通して延在し、バルブ本体１２内でバルブ部材２２に接触している。

図１ａおよび図１ｂを参照して、ソレノイドバルブ１０の動作について説明する。コイル３４およびソレノイド部３２の通電を停止すると、スプリング４６がシャフト４２およびアーマチュア４０に作用して、バルブ部材２２を図１ａに示す第１の位置に移動させる。バルブ部材２２がこの位置にあるときは、供給ポート１６からの圧力は、絞りオリフィス２６により絞られてボア２４内に進入する。ボア２４内の圧力は、制御ポート１８に供給される。制御ポート１８における圧力は、バルブ部材１２の径部全体に前記圧力がかけられた結果生じたフィードバック力がスプリング４６の力に一致するまで上昇する。フィードバック力とスプリング力とが等しくなると、バルブ部材１２が絞りランド２８に対して中立位置に移動する。このような構成は、常時高圧構成として知られるものである。これはつまり、ソレノイドバルブ１０が非通電状態にあるときは、制御ポート１８に高圧がかけられることを意味する。ソレノイドバルブ１０が常時低圧構成を有するように構成することも、本発明の範囲内である。この場合、ピンバルブ２２は非通電時に、供給ポート１６からの圧力が制御ポート１８に供給されない位置に移動する。

ソレノイドバルブ１０が通電されると、アーマチュア４０は第２の方向に移動して図１ｂに示す位置に至る。この位置では、絞りオリフィス２６が、それぞれの絞りランド３０に対して反対側の排出ポート２０に露出されている。オリフィス２６がこの位置にあるときは、ボア２４内の圧力が、絞りオリフィス２６を通じて解放され、排出ポート２０を通じて逃がされる。制御ポート１８における圧力は、フィードバック力がスプリング力からソレノイド部３０の通電により生じる磁力を引いた力に等しくなるまで低減される。

ソレノイド部３０により発生する磁力は、コイル３４に印加される電流の比例関数である。磁極片４１およびアーマチュア４０は、磁極片４１に対するアーマチュア４０の相対位置に磁力があまり左右されないように設計されている。

このため、コイル３４への電流を漸増させると、ソレノイド部３０の磁力は増加し、制御ポート内の圧力は、磁力の増加に比例する分だけ減少し、それによりスプリング荷重、磁力およびフィードバック力のバランスが維持される。

コイル３４への電流を漸減させると、ソレノイド部３０の磁力は同様に減少し、制御ポート内の圧力は、磁力の減少に比例する分だけ増加し、それにより前述の力のバランスが維持される。

以上の段落では、制御ポート１８における圧力をコイル３４に印加される電流の関数として調整するという、ソレノイドバルブ１０の静的挙動について説明した。電流を段階的に増加または減少させると、一過的な状態がさらに生じる。電流を段階的に変化させると、力のバランスが同様に一過的に破綻し、バルブ部材２２は、バランスを失った力のもとで一方向または他方向に移動する。電流を段階的に増加させた結果、バルブ部材２２が絞りオリフィス２６を排出ポート２０に対して開いた場合は、バルブ部材２２のボア２４内の流体は、静止状態から加速し、制御ポート１８から制御オリフィス２６を通じて排出ポート２０へ流出する。この流体の加速により、バルブの開きを閉じるように作用する反力が生じる。この力が安定化を促し、制御ポート１８から圧力を排出させつつ精密な圧力制御の維持に貢献する。

他方、電流を段階的に減少させた結果、バルブ部材２２が絞りオリフィス２６を流体通路１４に対して開いた場合は、バルブ部材２２のボア２４内の流体は、静止状態から加速し、流体通路１４および上流の供給ポート１６から制御オリフィス２６を通じて制御ポート１８へ流れる。この流体の加速によっても、バルブの開きを閉じるように作用する反力が生じる。この力も安定化を促し、制御ポート１８に圧力を与えつつ精密な圧力制御の維持に貢献する。

この独特な設計思想により、制御ポート１８へ、または制御ポート１８から流れる一方、一過的な流れの力が安定化を促すという特徴が、コンパクトな形態でソレノイドバルブ１０に与えられる。この設計の利点を、より分かりやすく図４で例示する。ソレノイドがバルブ部材２２に下向きの力２００を加えるにつれ、流体２２はオリフィス２６を通過してボア２４に流入する。ボア２４内で流体圧が生じると、反力すなわち上向きの反力２０６が、バルブ部材２２の中心においてバルブ部材２２に加わる。この上向きの反力２０６が、一過的な流れの安定化を促さない下向きの反力１１４を伴う、図３に示す従来技術によるスプールバルブ設計に対する利点である。

本発明の説明は性質上例示的なものにすぎず、従って、本発明の趣旨から逸脱しない変形は、本発明の範囲内にあることを意図する。このような変形は、本発明の趣旨および範囲からの逸脱と見なすべきではない。

Claims (5)

1. 少なくともその一部を通って延在する流体通路を有するバルブ本体と；
   前記バルブ本体を通って設けられるとともに前記流体通路に動作可能に接続された供給ポートと；
   前記バルブ本体を通って設けられるとともに前記流体通路に動作可能に接続された制御ポートと；
   前記バルブ本体を通って設けられるとともに前記流体通路に動作可能に接続された排出ポートと；
   前記流体通路内に動作可能に設けられるとともに、前記供給ポートと前記制御ポートとの間の流体媒体流を制御するためのバルブ部材であって、少なくとも前記バルブ部材の一部を通って延在するとともに、前記供給ポートと前記制御ポートとの間の流れを提供するためのボアを有するバルブ部材と；
   前記バルブ部材を通って前記ボアと前記流体通路との間に延在する２つ以上の絞りオリフィスと；
   前記絞りオリフィスに動作可能に係合する絞りランドであって、前記バルブ部材は、前記絞りランドに対して移動することにより、前記制御ポートと前記供給ポートまたは前記排出ポートのいずれかとの間の流体流を制御する、絞りランドと；を備えるバルブ。
2. 前記絞りオリフィスを通る流体流を絞るための前記絞りランド上の２つの絞りエッジをさらに備える、請求項１に記載のバルブ。
3. アーマチュアを有するコイルと、前記アーマチュアに接続されたシャフトとを有するソレノイド部をさらに備え、前記アーマチュアは、前記コイルの通電に応じて前記ソレノイド部内で移動可能であり、前記シャフトは、前記バルブ本体内に部分的に延在して前記バルブ部材に接触し、前記コイルの通電により、前記シャフトが前記ソレノイド部内で摺動するとともに、前記ソレノイド部内での前記アーマチュアの移動に応じて前記バルブ部材を移動させる；請求項１に記載のバルブ。
4. 前記シャフトに動作可能に接触し、前記コイルの非通電時に前記アーマチュアおよび前記シャフトを一方向に付勢するためのスプリングをさらに備える、請求項５に記載のバルブ。
5. 前記絞りランド上に形成され、前記絞りオリフィスを通る流体流を絞るための２つの絞りエッジをさらに備える、請求項５に記載のバルブ。