JP7016592B2 - 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は、磁性体から構成されるソレノイドケースの内部に収容されコイルを有するソレノイド成形体と、ソレノイド成形体の内部に配置される円筒状の固定磁極（固定鉄心）および円柱状の可動磁極（可動鉄心）と、を具備し、コイルへの通電によりソレノイドケース、固定磁極、可動磁極により磁気回路が形成され、固定磁極と可動磁極との間に磁力（吸引力）を発生させ、可動磁極を固定磁極側に向けて軸方向に移動させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、このようなソレノイドバルブにおいては、可動磁極の軸方向の移動を円滑にするために、可動磁極と可動磁極が挿入されるソレノイドケースの対向部との間において径方向のクリアランスが設けられている。

特開２０１１－２３３７９０号公報（第７頁、第１図）

しかしながら、特許文献１にあっては、油圧制御ユニット（被取付部材）に対して水平方向に取付けられるソレノイドバルブにおいては、可動磁極はソレノイドケースの対向部内において径方向のクリアランス分だけその自重により鉛直方向下方に片寄って配置されるため、コイルへの通電により磁気回路が形成された際に可動磁極には上方側よりも下方側に作用する磁力が大きくなる。そのため、可動磁極の下方側には上方側よりも固定磁極側に向けて軸方向に強い引っ張り力が作用し、可動磁極の移動方向後退側を下方に押し付ける力が作用し、可動磁極の移動時の摺動摩擦力が大きくなり可動磁極の作動性を低下させてしまうという問題があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、可動鉄心の作動性を高めることができる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、
軸方向に移動可能な可動鉄心と、
前記可動鉄心の外周に配置されるソレノイド成形体と、
前記可動鉄心およ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、
前記ソレノイド成形体の内側に配置され、前記ソレノイド成形体のコイルへの通電により前記可動鉄心との間で磁力を発生させる固定鉄心と、を具備し、
被取付部材に水平方向に取付けられるソレノイドバルブであって、
前記固定鉄心には、鉛直方向下方に磁束の形成を抑制する高磁気抵抗領域が設けられることを特徴としている。
この特徴によれば、固定鉄心には、鉛直方向下方に高磁気抵抗領域が設けられることにより、ソレノイド成形体のコイルへの通電により磁気回路が形成された際に可動鉄心の上方側よりも下方側に形成される磁束が疎となり、可動鉄心の上方側よりも下方側に作用する磁力を小さくすることができるため、被取付部材に水平方向に取付けられるソレノイドバルブにおいて、可動鉄心が自重により鉛直方向下方に片寄って配置されていても、可動鉄心の上方側と下方側に作用する磁力の偏りを小さくして可動鉄心の前進側または後退側を下方に押し付ける力の発生を抑え、摺動摩擦力を小さくして可動鉄心の作動性を高めることができる。

前記高磁気抵抗領域は、前記固定鉄心の鉛直方向下方に設けられる切欠き部であることを特徴としてもよい。
これによれば、固定鉄心の鉛直方向下方に切欠き部が設けられることにより、切欠き部における可動鉄心と固定鉄心との相対距離を大きくすることができるため、可動鉄心の上方側よりも下方側に作用する磁力を小さくすることができるとともに、ソレノイドバルブの外部からソレノイド成形体の内部に侵入するコンタミネーションが切欠き部を通して外部へ排出されやすくなるため、可動鉄心の作動性を高めることができる。

前記固定鉄心は、前記可動鉄心との対向端面に環状の軸方向突出部を備え、
前記高磁気抵抗領域は、前記軸方向突出部の鉛直方向下方に設けられることを特徴としてもよい。
これによれば、固定鉄心の環状の軸方向突出部の鉛直方向下方に高磁気抵抗領域が設けられることにより、可動鉄心が固定鉄心の軸方向突出部に近接した状態において、可動鉄心の上方側と下方側とで固定鉄心の軸方向突出部との間で作用する磁力を調整しやすい。

前記軸方向突出部には、前記可動鉄心の前記固定鉄心側を挿入可能な凹部が設けられることを特徴としてもよい。
これによれば、可動鉄心の固定鉄心側が固定鉄心の軸方向突出部に設けられる凹部に挿入されることにより、可動鉄心の外周面と軸方向突出部の内周面との径方向の距離が近くなるため、軸方向突出部の鉛直方向下方に高磁気抵抗領域を設けることにより、可動鉄心の上方側と下方側に作用する磁力の調整代を大きくすることができる。

前記高磁気抵抗領域は、前記軸方向突出部の径方向下方側に１８０°未満の範囲で設けられることを特徴としてもよい。
これによれば、高磁気抵抗領域は、軸方向突出部の径方向下方側に１８０°未満の範囲で設けられるため、可動鉄心が固定鉄心の軸方向突出部に設けられる凹部に挿入された状態から下方側に脱落しないようにすることができる。

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、
軸方向に移動可能な可動鉄心と、
前記可動鉄心の外周に配置されるソレノイド成形体と、
前記可動鉄心およ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、
前記ソレノイド成形体の内側に配置され、前記ソレノイド成形体のコイルへの通電により前記可動鉄心との間で磁力を発生させる固定鉄心と、を具備し、
被取付部材に水平方向に取付けられるソレノイドバルブであって、
前記可動鉄心の軸心は、前記固定鉄心の軸心よりも上方に配置されていることを特徴としている。
この特徴によれば、可動鉄心の軸心は、固定鉄心の軸心よりも上方に配置されていることにより、ソレノイド成形体のコイルへの通電により磁気回路が形成された際に可動鉄心の上方側よりも下方側に形成される磁束が疎となり、可動鉄心の上方側よりも下方側に作用する磁力を小さくすることができるため、被取付部材に水平方向に取付けられるソレノイドバルブにおいて、可動鉄心が自重により鉛直方向下方に片寄って配置されていても、可動鉄心の上方側と下方側に作用する磁力の偏りを小さくして可動鉄心の前進側または後退側を下方に押し付ける力の発生を抑え、摺動摩擦力を小さくして可動鉄心の作動性を高めることができる。

本発明の実施例１におけるソレノイドバルブのオフ状態を示す一部切欠断面図であり、拡大部分は磁束を模式した説明図である。 ステータの構造を示す斜視図である。 コイルへの通電によりプランジャがステータ側に移動するソレノイドバルブのオン状態を示す一部切欠断面図である。 実施例２におけるソレノイドバルブの構造を示す一部切欠断面図である。 実施例３におけるソレノイドバルブの構造を示す一部切欠断面図である。 実施例４におけるソレノイドバルブの構造を示す一部切欠断面図である。 実施例５におけるソレノイドバルブの構造を示す一部切欠断面図である。

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１の紙面左側をソレノイドバルブの上方側、図１の紙面右側をソレノイドバルブの下方側として説明する。

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、図示しないバルブハウジング等の被取付部材に水平方向に取付けられる。

図１に示されるように、ソレノイドバルブ１は、バルブとして流体の流量を調整するバルブ部２が電磁駆動部としてのソレノイド部３に一体に取り付けられて構成されている。尚、図１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。

図１に示されるように、バルブ部２は、外周に図示しないバルブハウジング内に設けられた流路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２１と、スリーブ２１の貫通孔２１ａに液密に収容され図示しない複数のランドを有するスプール２２と、スプール２２を軸方向左方に付勢する図示しないコイル状のスプリングと、スプリングを保持するリテーナ２３と、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。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。

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固定鉄心３２と、ソレノイドケース３０の円筒部３０ａの軸方向左端部にカシメ固定されるエンドプレート３３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とロアプレート３５を樹脂３６によりモールド成形することにより一体に形成され、ソレノイドケース３０の外部に延び出ているコネクタ部３６ａのコネクタから制御電圧がコイル３４へ供給されるようになっている。

固定鉄心３２は、ソレノイド成形体３１の内側に設けられ、エンドプレート３３側から順に、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３７と、段付き円筒状のステータ３８と、から構成されている。尚、サイドリング３７の内周側には環状のスペーサ３７ａが固定されている。

固定鉄心３２の内側の空間には、プランジャ４（可動鉄心）とロッド５が軸方向移動可能に配置されている。プランジャ４は、円柱状に形成され、その外周面がサイドリング３７の内周側に配置される環状のスペーサ３７ａの内周面に案内されて軸方向移動可能となっている。尚、プランジャ４の外周面とスペーサ３７ａの内周面との間には、径方向のクリアランスが設けられており、プランジャ４は軸方向に円滑に移動できるようなっている。ロッド５は、プランジャ４と略同軸すなわち径方向の中心の延長線上に配置され、ステータ３８の径方向の中心に設けられる貫通孔３８ｃの内部を軸方向移動可能となっている。また、プランジャ４とロッド５とは、円板状の連結部材４０を介して一体的に移動可能になっており、ロッド５の軸方向右側（バルブ部２側）の先端はスプール２２の軸方向左側（ソレノイド部３側）の環状面部２２ａから軸方向左方に突出する突出部２２ｂに当接している。尚、ロッド５の軸方向右側の先端とスプール２２の突出部２２ｂとは固定されていてもよい。

次いで、固定鉄心３２を構成するステータ３８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、ステータ３８は、段付き円筒状に形成され、軸方向左側の太径部３８ａと、軸方向右側の小径部３８ｂと、径方向の中心にロッド５を挿通可能な貫通孔３８ｃと、を備え、太径部３８ａには、太径部３８ａよりも小径に形成され軸方向左方へ突出する下向きＣ字状の軸方向突出部３８ｄが設けられている。詳しくは、軸方向突出部３８ｄには、内径側にプランジャ４よりも大径に形成され軸方向右方に凹む凹部３８ｅが設けられるとともに、鉛直方向下方を所定範囲切欠かれることにより高磁気抵抗領域としての切欠き部３８ｆが設けられている。尚、切欠き部３８ｆは形状を意味するのであって切欠いて形成するもののみを意味しない。

また、ステータ３８は、小径部３８ｂがソレノイド成形体３１を構成するロアプレート３５に挿通された状態で軸方向右端部をスリーブ２１の開口２１ｂに挿嵌されることにより、相対移動不可に固定されている。尚、図１に示されるように、ソレノイドバルブ１のオフ状態においては、ステータ３８は、小径部３８ｂの軸方向右側の開口端部３８ｇがスリーブ２１に収容されるスプール２２の軸方向左側の環状面部２２ａと当接することにより、スプール２２の軸方向左方への移動を規制している。

次いで、ソレノイドバルブ１の動作について説明する。図１に示されるソレノイドバルブ１のオフ状態において、コイル３４への通電によりソレノイドケース３０、固定鉄心３２、プランジャ４により磁気回路を形成し、ステータ３８とプランジャ４との間に磁力を発生させることにより、図３に示されるように、プランジャ４をステータ３８側に向けて軸方向右方へ移動させることができる。このとき、プランジャ４の駆動力を利用してロッド５を一体的に軸方向右方へ移動させることにより、ロッド５の軸方向右側の先端がスプール２２の突出部２２ｂを押し、スプール２２を図示しないスプリングの付勢力に抗して軸方向右方に移動させることにより、スリーブ２１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を変化させることができる。

また、コイル３４への通電が遮断され、ステータ３８とプランジャ４との間に発生していた磁力が相対的に弱まると、図示しないスプリングの付勢力によりスプール２２が軸方向左方へ移動し、スプール２２の軸方向左側の環状面部２２ａがステータ３８の軸方向右側の開口端部３８ｇに当接しスプール２２の移動が規制され、プランジャ４およびロッド５が軸方向左側（エンドプレート３３側）の図１に示される所定の位置まで移動する。

次に、ソレノイドバルブ１のオン状態においてステータ３８とプランジャ４との間で発生する磁力について図１を参照して詳しく説明する。図１に示されるように、ステータ３８の軸方向突出部３８ｄは、鉛直方向下方が所定範囲切欠かれ高磁気抵抗領域としての切欠き部３８ｆが設けられることにより、切欠き部３８ｆにおけるステータ３８とプランジャ４との間の相対距離が大きくなるため、切欠き部３８ｆが設けられる軸方向突出部３８ｄの鉛直方向下方において磁束の形成が抑制される。これによれば、コイル３４への通電により磁気回路が形成された際に、図１の拡大部分に矢印で示されるように、プランジャ４の上方側よりも下方側に形成される磁束が疎となり、ステータ３８との間においてプランジャ４の上方側よりも下方側に作用する磁力を小さくすることができる。

以上説明したように、本実施例のソレノイドバルブ１は、プランジャ４の軸方向右端部が外嵌されるステータ３８の軸方向突出部３８ｄの鉛直方向下方に高磁気抵抗領域としての切欠き部３８ｆが設けられ、コイル３４への通電により磁気回路が形成された際に、ステータ３８との間においてプランジャ４の上方側よりも下方側に作用する磁力を小さくすることができるため、バルブハウジングに水平方向に取付けられるソレノイドバルブ１において、プランジャ４が自重により鉛直方向下方に片寄って配置されていても、プランジャ４の上方側と下方側に作用する磁力の偏りを小さくしてプランジャ４の前進側または後退側を下方に押し付ける力の発生を抑え、プランジャ４の移動時の摺動摩擦力を小さくしてプランジャ４の作動性を高めることができる。

また、ステータ３８の軸方向突出部３８ｄの鉛直方向下方に切欠き部３８ｆが設けられることにより、プランジャ４の軸方向右端部が軸方向突出部３８ｄに近接した状態において、プランジャ４の上方側と下方側とでステータ３８の軸方向突出部３８ｄとの間において作用する磁力を調整しやすい。

さらに、プランジャ４の軸方向右端部がステータ３８の凹部３８ｅに挿入され、プランジャ４の軸方向右端部が軸方向突出部３８ｄにより外嵌されることにより、プランジャ４の外周面との軸方向突出部３８ｄの内周面との径方向の距離を近くすることができるため、軸方向突出部３８ｄの鉛直方向下方に高磁気抵抗領域としての切欠き部３８ｆを設けることにより、プランジャ４の上方側と下方側に作用する磁力の調整代を大きくすることができる。

また、高磁気抵抗領域としての切欠き部３８ｆは、軸方向突出部３８ｄの径方向下方側に１８０°未満の範囲で設けられるため、プランジャ４がステータ３８の凹部３８ｅに挿入された状態で軸方向突出部３８ｄにより下方側に脱落しないようにすることができる。

また、高磁気抵抗領域がステータ３８の軸方向突出部３８ｄの鉛直方向下方に設けられる切欠き部３８ｆであることにより、切欠き部３８ｆにおけるプランジャ４とステータ３８との相対距離を大きくすることができるため、プランジャ４の上方側よりも下方側に作用する磁力を小さくすることができるだけでなく、ソレノイドバルブ１の外部からソレノイド成形体３１および固定鉄心３２の内部に侵入するコンタミネーションがステータ３８の軸方向突出部３８ｄに設けられる切欠き部３８ｆを通して外部へ排出されやすくなるため、プランジャ４の作動性を高めることができる。尚、高磁気抵抗領域は、磁束の形成を抑制することができるものであれば、例えば軸方向突出部３８ｄの鉛直方向下方の所定範囲が磁気抵抗の大きい金属や樹脂等の材料から構成されるものや、プランジャ４の外周面との径方向の相対距離が大きくなるように薄肉に構成されるものであってもよい。

次に、実施例２に係るソレノイドバルブにつき、図４を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図４に示されるように、実施例２におけるソレノイドバルブ１０１は、ステータ１３８の鉛直方向下方に設けられる切欠き部１３８ｆが軸方向突出部１３８ｄから凹部１３８ｅの底面までの範囲を切欠かれることにより形成されている。

そのため、ソレノイドバルブ１０１において、ステータ１３８の鉛直方向下方に設けられる切欠き部１３８ｆによりプランジャ４の軸方向右端部に対するステータ１３８の径方向下方側の空間を大きく開放させることができるため、切欠き部１３８ｆにより軸方向突出部１３８ｄの鉛直方向下方における磁束の形成が抑制される。これによれば、コイル３４への通電により磁気回路が形成された際に、ステータ１３８との間においてプランジャ４の上方側よりも下方側に作用する磁力を小さくすることができる。

次に、実施例３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、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図５に示されるように、実施例３におけるソレノイドバルブ２０１は、ステータ２３８の鉛直方向下方に設けられる切欠き部１３８ｆが凹部２３８ｅの底面から貫通孔２３８ｃの軸方向中央付近までの範囲を切欠かれることにより形成されている。

そのため、ソレノイドバルブ２０１において、ステータ２３８の鉛直方向下方に設けられる切欠き部２３８ｆによりプランジャ４の軸方向右端部の下方側に対するステータ２３８の軸方向の相対距離を大きくすることができるため、切欠き部２３８ｆによりプランジャ４の下方側における磁束の形成が抑制される。これによれば、コイル３４への通電により磁気回路が形成された際に、ステータ２３８との間においてプランジャ４の上方側よりも下方側に作用する磁力を小さくすることができる。

次に、実施例４に係るソレノイドバルブにつき、図６を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図６に示されるように、実施例４におけるソレノイドバルブ３０１は、ステータ３３８は切欠き部を有しておらず周方向に対称形状に構成されるとともに、サイドリング３３７の軸方向右端側の鉛直方向下方が切欠かれることにより切欠き部３３７ｂが形成されている。

そのため、ソレノイドバルブ３０１において、プランジャ４の外周側に配置されるサイドリング３３７の軸方向右端部の鉛直方向下方に切欠き部３３７ｂが設けられることにより、プランジャ４の軸方向右端部の下方側を外嵌する固定鉄心３２としてのサイドリング３３７の鉛直方向下方の空間を開放させることができるため、切欠き部３３７ｂによりプランジャ４の下方側における磁束の形成が抑制される。これによれば、コイル３４への通電により磁気回路が形成された際に、ステータ３３８との間においてプランジャ４の上方側よりも下方側に作用する磁力を小さくすることができる。

次に、実施例５に係るソレノイドバルブにつき、図７を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図７に示されるように、実施例５におけるソレノイドバルブ４０１は、ステータ４３８は切欠き部を有しておらず周方向に対称形状に構成されるとともに、プランジャ４の軸心Ａ１がステータ４３８の軸心Ａ２よりもΔｄだけ上方に配置されている。

そのため、プランジャ４の軸心Ａ１は、ステータ４３８の軸心Ａ２よりもΔｄだけ上方に配置されていることにより、コイル３４への通電により磁気回路が形成された際に、ステータ４３８との間においてプランジャ４の上方側よりも下方側に作用する磁力を小さくすることができるため、バルブハウジングに水平方向に取付けられるソレノイドバルブ１において、プランジャ４が自重により鉛直方向下方に片寄って配置されていても、プランジャ４の上方側と下方側に作用する磁力の偏りを小さくしてプランジャ４の前進側または後退側を下方に押し付ける力の発生を抑え、プランジャ４の移動時の摺動摩擦力を小さくしてプランジャ４の作動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。

例えば、前記実施例では、固定鉄心３２を構成するサイドリング３７，３３７およびスペーサ３７ａ，３３７ａと、ステータ３８，１３８，２３８，３３８とが別体に設けられるものとして説明したが、これに限らず、固定鉄心は、サイドリング、スペーサ、ステータが一体に構成されるものであってもよい。

また、実施例４で説明したサイドリング３３７およびスペーサ３３７ａを実施例１～３において用いてもよく、さらに、実施例１～３で説明したステータ３８，１３８，２３８を実施例４において用いてもよい。

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（可動鉄心）
５ ロッド
２１ スリーブ
２２ スプール
３０ ソレノイドケース
３１ ソレノイド成形体
３２ 固定鉄心
３３ エンドプレート
３４ コイル
３５ ロアプレート
３７ サイドリング（固定鉄心）
３７ａ スペーサ
３８ ステータ（固定鉄心）
３８ａ 太径部
３８ｂ 小径部
３８ｃ 貫通孔
３８ｄ 軸方向突出部
３８ｅ 凹部
３８ｆ 切欠き部（高磁気抵抗領域）
３８ｇ 開口端部

Claims (5)

1. 軸方向に移動可能な可動鉄心と、
   前記可動鉄心の外周に配置されるソレノイド成形体と、
   前記可動鉄心およ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、
   前記ソレノイド成形体の内側に配置され、前記ソレノイド成形体のコイルへの通電により前記可動鉄心との間で磁力を発生させる固定鉄心と、を具備し、
   被取付部材に水平方向に取付けられるソレノイドバルブであって、
   前記固定鉄心には、鉛直方向下方に磁束の形成を抑制する高磁気抵抗領域が設けられ、
   前記高磁気抵抗領域は、前記固定鉄心の鉛直方向下方に設けられる切欠き部であることを特徴とするソレノイドバルブ。
2. 前記固定鉄心は、前記可動鉄心との対向端面に環状の軸方向突出部を備え、
   前記高磁気抵抗領域は、前記軸方向突出部の鉛直方向下方に設けられ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。
3. 前記軸方向突出部には、前記可動鉄心の前記固定鉄心側を挿入可能な凹部が設けられることを特徴とする請求項２に記載のソレノイドバルブ。
4. 前記高磁気抵抗領域は、前記軸方向突出部の径方向下方側に１８０°未満の範囲で設けられることを特徴とする請求項２または３に記載のソレノイドバルブ。
5. 軸方向に移動可能な可動鉄心と、
   前記可動鉄心の外周に配置されるソレノイド成形体と、
   前記可動鉄心およ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、
   前記ソレノイド成形体の内側に配置され、前記ソレノイド成形体のコイルへの通電により前記可動鉄心との間で磁力を発生させる固定鉄心と、を具備し、
   被取付部材に水平方向に取付けられるソレノイドバルブであって、
   前記可動鉄心の軸心は、前記固定鉄心の軸心よりも上方に配置されていることを特徴とするソレノイドバルブ。

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