JP4260697B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

この発明は、例えば自動車の自動変速機の油圧制御回路に設けられる電磁弁に関するものである。

従来、弁ハウジング内に往復移動可能に収納されたスプールが、スプールをリニアソレノイド方向に付勢するコイルスプリングの付勢力と、コイルに供給される電流によりプランジャが吸引部に吸引されシャフトがスプールを押す駆動力と、フィードバック室の油圧からスプールが受ける力とが釣り合う位置で静止する電磁弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１３９２６１号公報（図１）

しかしながら、スプールの軸線に直交するようにハウジングには入力ポートが形成されているので、入力ポートを通過した作動油はスプールに垂直に衝突しながら電磁弁のハウジングの内部へ導かれているため、スプールには作動油の衝突動圧による横力が作用し、スプール作動時の摺動抵抗の増加や作動油遮断時のシール不良が発生するという問題点があった。

また、作動油はスプールとの衝突点からその外周面に沿って分離され、これらの流れが反流入ポート側で再び衝突して合流するという複雑な流れが生じ、そのため作動油は著しい減速と流体抵抗の増大により、作動油の排出孔からの排出効率が低下するとともに、作動油と共にハウジングの内部に侵入した含有異物（コンタミネーション）も作動油の減速と共に失速し、スプールの周辺で滞留し易くなり、スプールとハウジングとの摺動面への異物噛み込みの原因になるという問題点もあった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、第１の弁の軸線に対して垂直方向に作用する、流入孔からの流体による力が低減して第１の弁の摺動抵抗が低減し、また流入孔から流入した流体が内部流路内部で円滑に流れ、排出孔からの排出効率が向上した電磁弁を提供することを目的とする。

この発明に係る電磁弁は、流体が流入する流入孔、この流入孔に連通した内部流路、及び前記流体を外部に排出する排出孔を有するハウジングと、このハウジングの内部に固定されたバルブシートと、このバルブシートの一面に当接して前記流入孔を通じて前記内部流路に流入する流体を遮断する第１の弁と、この第１の弁の軸線と同軸線上に設けられ前記バルブシートの他面との隙間寸法の調整により前記排出孔を通じて前記ハウジングの外部に流出する前記流体の量を制御する第２の弁とを備え、前記ハウジングには、円形に形成された前記内部流路の壁面と、この壁面に対して接線方向に延設された前記流入孔とを有した、前記内部流路に流入した前記流体を一方向に旋回させる旋回手段が設けられ、前記第１の弁は、前記バルブシートの内壁面に対向して形成され前記排出孔に連通する孔、この孔に連通し軸線方向に沿って形成され前記流入孔から孔を通じて流入した前記流体を軸線方向に設けられた出力孔を通じて外部に排出する通路を有する。

この発明に係る電磁弁によれば、第１の弁の軸線に対して垂直方向に作用する、流入孔からの流体による力が低減して第１の弁の摺動抵抗が低減し、また流入孔から流入した流体が内部流路内部で円滑に流れ、排出孔からの排出効率が向上する。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、同一または相当の部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の圧力制御用比例電磁弁を示す正断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。
この圧力制御用比例電磁弁（以下、電磁弁と略称する）は、自動変速機において油圧制御に使用される３方弁タイプの比例電磁弁のノーマリーロータイプのものである。
この電磁弁では、磁気回路を構成するヨーク１及びプレート２の内部にコイル３が設けられている。このコイル３の内側にはプランジヤ４が設けられている。このプランジヤ４にはロッド５が貫通している。このロッド５の両端部には、ロッド５を軸線方向に移動可能に支持する第１の滑り軸受け６及び第２の滑り軸受け７が設けられている。プランジヤ４に対して軸線方向に対向し、かつロッド５を囲ったコア８がヨーク１に固定されている。

コア８の下部にはフランジ２２に係止されたハウジング１０が固定されている。ハウジング１０には、流体である作動油が流入する流入孔１１、この流入孔１１に連通した内部流路１２、作動油を外部に排出する排出孔１３及び出力孔１４がそれぞれ形成されている。
ハウジング１０の内部には、中心軸線に沿って貫通孔２５が形成されたバルブシート１５が固定されている。このバルブシート１５の下側でハウジング１０の内部には、円筒形状のスリーブ１８が固定されている。このスリーブ１８の内側にはロッド５と同軸線上でスリーブ１８に対して上下に摺動可能な第１の弁である遮断弁１６が設けられている。この遮断弁１６は、スプリング１９の弾性力によりバルブシート１５側に付勢されている。遮断弁１６は、中心軸線に沿って通路２０が形成されているとともに、通路２０の上端部にはバルブシート１５の内壁面と対向した一対の孔２４が形成されている。
コア８の下部には遮断弁１６側に延びたガイド部２３が設けられている。このガイド部２３で案外される球状の第２の弁である調圧弁１７がロッド５と遮断弁１６との間に設けられている。

ハウジング１０には、流入孔１１から内部流路１２に流入した作動油を一方向に旋回させる旋回手段が設けられている。この実施の形態では、旋回手段は、図２に示すように、内部流路１２の円形形状の壁面１２ａと、ロッド５の軸線に対して垂直面上で、かつ壁面１２ａに対して接線方向に延設された流入孔１１である。

次に、上記構成の電磁弁の動作について説明する。
先ず、非通電時、即ちコイル３に電流が流れていないときには、調圧弁１７は最大リフト位置にあり、遮断弁１６の肩部２６はスプリング１９の弾性力によりバルブシート１５の下面に当接している。従って、この時は流入孔１１を通じてハウジング１０内には流体である作動油は遮断弁１６により遮断され、かつ出力孔１４と排出孔１３とは遮断弁１６の通路２０及び孔２４を通じて連通しており、出力孔１４側の圧力は排出孔１３側の圧力と等しい。

ターミナル２１を通じてコイル３に電流が流れると、コイル３には磁力線が生じ、プランジヤ４，プレート２、ヨーク１、コア８によって構成された磁気回路に磁束が流れ、プランジヤ４とコア８との間に磁気吸引力が発生する。その結果、プランジャ４はコア８側に吸引され、プランジヤ４と一体のロッド５は下動し、ロッド５に当接した調圧弁１７も遮断弁１６からの反発力に逆らって下動する。この時、調圧弁１７には、コア８からの磁気吸引力、スプリング１９の弾性力及び出力孔１４を通じての流体力が作用し、これらの力が釣り合う位置まで調圧弁１７は下動する。
同時に、調圧弁１７に押圧された遮断弁１６も下動し、遮断弁１６の肩部２６はバルブシート１５の下面から離間し、その結果作動油は、流入孔１１から内部流路１２を通じて排出孔１３に導かれるとともに、流入孔１１から内部流路１２、通路２０を通過して出力孔１４へも導かれる。
バルブシート１５の下面と遮断弁１６の肩部２６との隙間寸法は、コイル３に流れる電流に比例し、出力孔１４を通じての出力圧は、リニアに制御される。

さらに、調圧弁１７に押圧された遮断弁１６が下動すると、調圧弁１７はバルブシート１５の肩部２７に当接し、作動油は流入孔１１から内部流路１２、通路２０を通過して出力孔１４のみに導かれる。

この実施の形態の電磁弁によれば、ロッド５の軸線に対して垂直面上で、かつ内部流路１２の壁面１２ａに対して接線方向に流入孔１１を設けたので、作動油は、遮断弁１６の中心軸線を中心に旋回流となって流れ、遮断弁１６に対する横力が低減される。そのため、スリーブ１８内での遮断弁１６の摺動抵抗が低減され、摺動不良による作動油遮断時のシール不良や、特性不良、あるいはスリーブ１８内面への固着を防止することができる。
また、流入孔１１を通過した供給油は、内部流路１２内では、供給油が内部流路１２の壁面１２ａに沿って滑らかに流れ、内部流路１２内での速度低下と圧力損失が低減される。そのため、排出孔１４からの作動油の排出効率が向上するので、作動油とともに流入孔１１を通過してハウジング１０の内部に侵入する異物は作動油とともに排出孔１３から円滑に排出され、遮断弁１６の近傍での異物の滞留量は低減される。

実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２の圧力制御用比例電磁弁を示す要部正断面図、図４は図３のＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図である。
この実施の形態では、内部流路１２の底面部２８が螺旋状に形成されている点が実施の形態１と異なり、他の構成は実施の形態１と同様である。
この実施の形態では、旋回手段は、円形に形成された内部流路１２の壁面１２ａと、軸線に対して垂直面上でかつ壁面１２ａに対して接線方向に延設された流入孔１１と、螺旋状に形成された内部流路１２の底面部２８とから構成されている。

この実施の形態では、内部流路１２の底面部２８は螺旋状であるので、流入孔１１から流入した作動油は壁面１２ａに沿って一周したときに、新たに流入孔１１から流入した作動油と衝突する量を低減することができ、内部流路１２内での作動油の旋回流をより安定化させることができる。
なお、軸線に対する垂直面からの底面部２８の傾斜角度αが、図５に示す、tanα＝ｄ/π×Ｄ（ｄは流入孔の内径、Ｄは内部流路１２の内径）で得られた値よりも大であるときには、内部流路１２の一周当たりのリードが流入孔１１の内径寸法よりも大きいので、内部流路１２内での作動油の旋回流をさらに安定化させることができる。
なお、この実施の形態２のハウジング１０では、加工性の点から樹脂材料を用いることが好ましい。

実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３の圧力制御用比例電磁弁を示す要部正断面図、図７は図６のＣ−Ｃ線に沿った矢視断面図である。
この実施の形態では、流入孔１１が軸線に対する垂直面から傾斜している点が実施の形態１と異なり、他の構成は実施の形態１と同様である。
この実施の形態では、旋回手段は、円形に形成された内部流路１２の壁面１２ａと、軸線の垂直面に対して傾斜し、かつ壁面に対して接線方向に延設された流入孔１１である。

この実施の形態では、実施の形態１と同様の効果を得ることができるとともに、流入孔１１は垂直面に対して傾斜しているので、流入孔１１から流入した作動油は壁面１２ａに沿って一周したときに、新たに流入孔１１から流入した作動油と衝突する量を低減することができ、内部流路１２内での作動油の旋回流をより安定化させることができる。
なお、軸線に対する垂直面からの流入孔１１の傾斜角度βが、tanβ＝ｄ/π×Ｄ（ｄは流入孔の内径、Ｄは内部流路１２の内径）で得られた値よりも大であるときには、内部流路１２の一周当たりのリードが流入孔１１の内径寸法よりも大きいので、内部流路１２内での作動油の旋回流をさらに安定化させることができる。
なお、この実施の形態３のハウジング１０では、加工性の点から金属材料を用いることが好ましい。

なお、上記各実施の形態では、自動変速機において油圧制御に使用される３方弁タイプの比例電磁弁であるノーマリーロータイプの電磁弁について説明したが、通電時のプランジャの作動方向が逆であるノーマリーハイタイプの電磁弁であってもよい。
また、この発明は、所謂、流量切り換え弁であっても適用することができる。
さらに、各実施の形態では、流入孔１１は、円形に形成された内部流路１２の壁面１２ａに対して接線方向に延設されているが、勿論このものに限定されない。例えば、遮断弁の径方向における軸線と内部流路の壁面との間に、流入孔が指向するようにハウジングに流入孔を形成することで、流入孔から内部流路に流入した作動油を一方向に旋回させることができる。

この発明の実施の形態１の圧力制御用比例電磁弁を示す正断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。 この発明の実施の形態２の圧力制御用比例電磁弁を示す要部正断面図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図である。 一周当たりのリードと流入孔の内径との関係図である。 この発明の実施の形態３の圧力制御用比例電磁弁を示す要部正断面図である。 図６のＣ−Ｃ線に沿った矢視断面図である。

符号の説明

１０ ハウジング、１１ 流入孔、１２ 内部流路、１２ａ 壁面、１３ 排出孔、１５ バルブシート、１６ 遮断弁（第１の弁）、１７ 調圧弁（第２の弁）、２８ 底面部。

Claims (5)

1. 流体が流入する流入孔、この流入孔に連通した内部流路、及び前記流体を外部に排出する排出孔を有するハウジングと、
   このハウジングの内部に固定されたバルブシートと、
   このバルブシートの一面に当接して前記流入孔を通じて前記内部流路に流入する流体を遮断する第１の弁と、
   この第１の弁の軸線と同軸線上に設けられ前記バルブシートの他面との隙間寸法の調整により前記排出孔を通じて前記ハウジングの外部に流出する前記流体の量を制御する第２の弁とを備え、
   前記ハウジングには、円形に形成された前記内部流路の壁面と、この壁面に対して接線方向に延設された前記流入孔とを有した、前記内部流路に流入した前記流体を一方向に旋回させる旋回手段が設けられ、
   前記第１の弁は、前記バルブシートの内壁面に対向して形成され前記排出孔に連通する孔、この孔に連通し軸線方向に沿って形成され前記流入孔から孔を通じて流入した前記流体を軸線方向に設けられた出力孔を通じて外部に排出する通路を有する電磁弁。
2. 前記旋回手段は、前記内部流路の螺旋状に形成された底面部を有している請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記軸線の垂直面に対する前記底面部の傾斜角度αは、tanα＝ｄ/π×Ｄ（ｄは流入孔の内径、Ｄは内部流路の内径）で得られた値よりも大である請求項２に記載の電磁弁。
4. 前記旋回手段の前記流入孔は、前記軸線の垂直面に対して傾斜している請求項１に記載の電磁弁。
5. 前記流入孔の前記垂直面に対する傾斜角度βは、tanβ＝ｄ/π×Ｄ（ｄは流入孔の内径、Ｄは内部流路の内径）で得られた値よりも大である請求項４に記載の電磁弁。

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