JP4100373B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、電磁力を利用してスプールを駆動するスプール弁型の電磁弁に関する。

従来、自動車等に搭載される自動変速機の油圧制御装置に供給される油圧（作動油の圧力）を制御するための油圧制御弁として、例えば、特許文献１に記載された電磁弁が公知である。この電磁弁は、以下に述べるスプール弁と、ソレノイドを内蔵する駆動装置とで構成される。
スプール弁は、中空円筒状のスプール室が形成されると共に、このスプール室に通じる入力ポート、出力ポート、およびドレンポート等が形成されたスリーブと、スプール室に摺動可能に挿入されたスプールとで構成され、このスプールの位置を調整することで、出力ポートより流出する作動油の圧力（出力圧）を制御している。
特開２００１−２２７６６９号公報

ところが、上記の電磁弁は、スプール室から作動油を排出するためのドレンポートが、スプール弁の取付け方向と同一方向に形成されている。このため、例えば、図１０に示す様に、スプール弁１００の取付け面１１０が、水平面に対し直立している場合には、ドレンポート１２０が水平方向に配置されるため、油の抜け性が悪くなり、スプール室１３０に残った油が駆動装置の内部に入ると、抵抗が増大して応答性が悪化する。特に、油に含まれる異物が駆動装置の摺動部に入り込むと、摺動不良となる問題が生じる。

また、図１０に示した様に、排出用の油路１４０を共通とする他のスプール弁１５０が上流側（天地方向の天方側）に配置されている場合には、上流から流れてきた油がドレンポート１２０内へ流入する可能性があり、応答性が悪化する要因となっている。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、ドレンポートから作動液を流出し易くする、あるいは作動液がドレンポートを逆流することを防ぐことで、応答性の悪化を防止できる電磁弁を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、スプール弁と駆動手段とを備え、スプール弁の取付け面が、水平面に対し所定角度の傾きを有して相手側に取り付けられる電磁弁であって、スプール室の径方向中心を通ってスプール弁の取付け面と直角に交わる垂直線を仮想し、その垂直線がスプール室の内周面と交差する位置をＡ位置と仮定すると、ドレンポートは、スプール室に接続される入口側開口部の中心が、Ａ位置より天地方向の地方側に位置する様に設けられていることを特徴とする。
上記の構成によれば、スプール室に対してドレンポートの入口をより低い位置に接続できるので、スプール室からドレンポートへ作動液が流出しやすくなる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した電磁弁において、ドレンポートは、スプール室に対し天地方向の地方側へオフセットした位置に設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、スプール室に対してドレンポート全体をより低い位置に配置できるので、スプール室からドレンポートへ作動液が流出しやすくなる。

（請求項３の発明）
請求項１に記載した電磁弁において、ドレンポートは、スプール弁の取付け方向に対し、スプール室に接続される入口側から排出通路に接続される出口側に向かって、天地方向の地方側へ傾斜して設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、ドレンポートがスプール弁の取付け方向と同一方向に設けられた場合（図１０に示した場合）と比較すると、ドレンポートの出口側がより低い位置に設けられるので、作動液の排出性が良くなる。

（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れかの電磁弁において、ドレンポートは、スプール室の接線方向に接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、スプール室の最も低い位置にドレンポートを接続できるので、スプール室に作動液が溜まり難く、且つスプール室からドレンポートへ作動液が流出しやすくなる。

（請求項５の発明）
本発明は、スプール弁と駆動手段とを備え、スプール弁の取付け面が、水平面に対し所定角度の傾きを有して相手側に取り付けられる電磁弁であって、ドレンポートは、排出通路の上流側より流れてきた作動液が、ドレンポートを逆流してスプール室へ流入することを防止する逆流防止構造を有していることを特徴とする。
この構成によれば、ドレンポートを逆流する作動液の流れを防止できるので、作動液の排出性が向上する。

（請求項６の発明）
請求項５に記載した電磁弁において、ドレンポートは、逆流防止構造として、排出通路に接続される出口側開口部の上端より下端の方がスプール室方向に後退して設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、排出通路の上流側より流れてきた作動液が、ドレンポートの出口側開口部の下端側に受け止められることがなく、ドレンポート内部への流入を抑制できる。

（請求項７の発明）
請求項５に記載した電磁弁において、ドレンポートは、逆流防止構造として、排出通路に接続される出口側開口部の上端が、スプール室に接続される入口側開口部の下端より低い位置に設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、ドレンポートの出口側開口部の上端と入口側開口部の下端との間に高低差を付けることができるので、排出通路の上流側より流れてきた作動液がドレンポートの内部に流入した場合でも、前記高低差によってスプール室への作動液の流入を抑制できる。

（請求項８の発明）
請求項５に記載した電磁弁において、ドレンポートは、逆流防止構造として、排出通路に接続される出口側開口部の上端側に排出通路内へ突き出る庇部が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、ドレンポートの出口側開口部の上端側に設けた庇部の作用により、排出通路の上流側より流れてきた作動液がドレンポートの内部へ流入することを抑制できる。

（請求項９の発明）
請求項１〜４に記載した何れかの電磁弁において、ドレンポートは、請求項５〜８に記載した何れかの逆流防止構造を有していることを特徴とする。
この場合、スプール室からドレンポートへ作動液が流出しやすく、且つ排出通路の上流側より流れてきた作動液がドレンポートを逆流してスプール室へ流入することを防止できるので、作動液の排出性を向上できる。

（請求項１０の発明）
請求項１〜９に記載した何れかの電磁弁において、スプール弁は、排出通路を共通とする他のスプール弁の下流側（天地方向の地方側）に配置されていることを特徴とする。
この場合、上流側のスプール弁より排出される作動液が、本発明のスプール弁に設けられるドレンポートを通ってスプール室へ流入することを防止できるので、複数のスプール弁が排出通路を共通として天地方向に配設される多連構成において、下流側に配置されるスプール弁を備えた電磁弁の応答性悪化を防止できる。

（請求項１１の発明）
請求項１〜１０に記載した何れかの電磁弁は、車両に搭載される自動変速機の油圧制御弁として使用することができる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１はスプール室とドレンポートとを示すスプール弁の断面図（図２のＡ−Ａ断面図）であり、図２は油圧制御弁（電磁弁）の断面図である。
本実施例の電磁弁は、例えば、自動車に搭載される自動変速機（図示せず）の多板ブレーキや多板クラッチ等に直接または間接的に供給される油圧（作動油の圧力）を制御するための油圧制御弁１として用いられる。

この油圧制御弁１は、図２に示す様に、駆動装置２とスプール弁３とで構成され、そのスプール弁３の取付け面３ａが、水平面に対し所定角度の傾きを有して相手側４（例えばトランスミッション）に取り付けられる（図１参照）。
駆動装置２は、円筒形状に樹脂モールドされたソレノイド５と、このソレノイド５の周囲に磁気回路を形成するヨーク６と固定鉄心７およびプランジャ８等より構成される。
ソレノイド５は、図示しないエンジン制御装置（ＥＣＵと呼ぶ）により、ソレノイド５に通電される電流がデューティ比制御される。

ヨーク６は、ソレノイド５の外側を覆う円筒形の外周部６ａと、この外周部６ａの一端側に環状の底面部６ｂとを形成して、駆動装置２のハウジングを兼ねている。
固定鉄心７は、ヨーク６の開口部側（図示左側）よりソレノイド５の内側に軸方向中程まで挿入されるコア部７ａと、このコア部７ａと一体に設けられて、ヨーク６の開口部側を閉塞するフランジ部７ｂとを有し、ヨーク６と共に固定磁路を形成している。この固定鉄心７には、径方向の中央部を軸方向に貫通する貫通孔７ｃが形成されている。

プランジャ８は、固定鉄心７のコア部７ａと軸方向に対向してソレノイド５の内側に摺動可能に挿入され、コア部７ａとの間にエアギャップを有して板バネ９に支持されている。板バネ９は、プランジャ８の反鉄心側端部に設けられた突起部８ａに固定され、板バネ９の外周部がヨーク６の底面部６ｂにカバー１０を介してかしめ固定されている。
また、プランジャ８には、鉄心側（図示左側）の端面中央部に孔部８ｂが穿設され、この孔部８ｂにシャフト１１の一端側端部が圧入固定されている。シャフト１１は、固定鉄心７の貫通孔７ｃに挿通されて、他端側端部が貫通孔７ｃより突出している。
このプランジャ８は、ＥＣＵを通じてソレノイド５に通電されると、コア部７ａとの間に生じる磁力により吸引されて、エアギャップが消滅する方向（コア部７ａ側）に移動する。

スプール弁３は、中空円筒状のスプール室１２を形成するスリーブ１３と、スプール室１２に摺動可能に挿入されるスプール１４等より構成され、スリーブ１３の一端側端部が固定鉄心７のフランジ部７ｂに当接して、ヨーク６の端部にかしめ固定されることで、上記の駆動装置２に組み付けられている。
スリーブ１３には、スプール室１２に作動油を供給するための入力ポート１５と、スプール室１２から調圧された作動油を流出するための出力ポート１６、スプール室１２からドレン油路１７（図１参照）へ作動油を排出するためのドレンポート１８（第１ドレンポート１８ａと第２ドレンポート１８ｂ）、および出力ポート１６から流出する作動油の圧力（出力圧）が作用するフィードバックポート１９等が設けられている。

一方、スプール１４には、軸方向の反駆動装置側（図示左側）から第１ランド１４ａ、第２ランド１４ｂ、および第３ランド１４ｃが順に設けられ、各ランド１４ａ〜１４ｃの外周面とスプール室１２の内周面との間に微小な環状隙間（クリアランス）が形成されている。但し、第１ランド１４ａは、第２ランド１４ｂ及び第３ランド１４ｃより外径が小さく設けられている。また、第１ランド１４ａに対応するスプール室１２の内径は、第２ランド１４ｂ及び第３ランド１４ｃに対応するスプール室１２の内径より小さく形成されている。

第１ランド１４ａと第２ランド１４ｂとの間には、フィードバックポート１９に通じるフィードバック室２０が形成され、このフィードバック室２０に出力圧が導入される。この出力圧は、第１ランド１４ａと第２ランド１４ｂの双方の側面に作用するが、第１ランド１４ａより第２ランド１４ｂの方が外径が大きく、出力圧が作用する受圧面積が大きくなるため、スプール１４を駆動装置２側へ押圧する力として働く。なお、出力圧をフィードバックするのは、入力ポート１５に供給される油圧（入力圧）の変動により出力圧が変動することを防止するためである。

第２ランド１４ｂと第３ランド１４ｃとの間には、入力ポート１５に供給される作動油を出力ポート１６と第１ドレンポート１８ａとに分配するための分配室２１が形成されている。
なお、第２ドレンポート１８ｂは、分配室２１に供給された作動油が第３ランド１４ｃの外周面とスプール室１２の内周面との隙間を通って反分配室側へ流れ込んだ場合に、その作動油を排出するために設けられている。

上記のスプール１４は、第１ランド１４ａの反駆動装置側に配置されるスプリング２２により駆動装置２側へ付勢され、第３ランド１４ｃより前方（駆動装置２側）へ突出する軸部１４ｄの先端が、前記シャフト１１の端面に当接した状態で保持されている。
従って、スプール１４は、ソレノイド５への通電によって発生する電磁吸引力（プランジャ８を図２の左方向へ吸引する力）と、フィードバック室２０に導入される出力圧からスプール１４が受ける力と、前記スプリング２２の付勢力との３つの力が釣り合う位置で静止する。

続いて、スプール室１２とドレンポート１８との関係について説明する。
本実施例の油圧制御弁１は、スプール室１２からドレンポート１８へ作動油を流出しやすくするために、以下の特徴を有している。
スプール室１２の径方向中心を通ってスプール弁３の取付け面３ａと直角に交わる垂直線を仮想し、その垂直線がスプール室１２のドレンポート１８側の内周面と交差する位置をＡ位置と仮定した時に、本実施例のドレンポート１８は、スプール室１２に接続される入口側開口部の中心（Ｂ位置とする）がＡ位置より天地方向の地方側に位置する様に設けられている（図１参照）。

より具体的には、図１に示す様に、ドレンポート１８の中心軸Ｐｏが、スプール室１２の中心軸Ｓｏより天地方向の地方側へずれた位置に設けられている。つまり、スプール室１２に対して天地方向の地方側へオフセットした位置にドレンポート１８が接続されている。なお、図１では、スプール１４の軸部１４ｄの断面を省略している。

上記の構成によれば、ドレンポート１８の中心をスプール室１２の中心に合わせると共に、ドレンポート１８がスプール弁３の取付け方向と同一方向に設けられた場合（図１０参照）と比較すると、スプール弁３が水平方向に対し傾斜して配置された場合に、スプール室１２に対してドレンポート１８全体をより低い位置に配置できる。これにより、スプール室１２からドレンポート１８へ作動油が流出しやすくなるため、スプール室１２に残る作動油の量を減らすことができる。その結果、スプール室１２に残った作動油が駆動装置２の内部へ流れ込むことを抑制できるので、作動油が流れ込むことによる駆動装置２の応答性悪化を防ぐことができる。

図３はスプール室１２とドレンポート１８とを示すスプール弁３の断面図（図２のＡ−Ａ断面図）である。
本実施例のドレンポート１８は、実施例１に記載した様に、スプール室１２に接続される入口側開口部の中心（Ｂ位置）がＡ位置より天地方向の地方側に位置する様に設けられ（図１参照）、且つ、図中に矢印で示すスプール弁３の取付け方向に対し、スプール室１２に接続される入口側からドレン油路１７に接続される出口側に向かって、天地方向の地方側へ傾斜して設けられている。

上記の構成によれば、ドレンポート１８の中心をスプール室１２の中心に合わせると共に、ドレンポート１８がスプール弁３の取付け方向と同一方向に設けられた場合（図１０参照）と比較すると、スプール室１２に対してドレンポート１８の入口をより低い位置に設けることができ、且つスプール弁３の取付け方向より、スプール室１２に対するドレンポート１８の傾斜角度を大きくできる。つまり、ドレン油路１７に接続されるドレンポート１８の出口側をより低い位置に設けることができる。これにより、スプール室１２からドレンポート１８へ作動油が流出しやすくなるため、スプール室１２に残る作動油の量を減らすことができ、スプール室１２に残った作動油が駆動装置２の内部へ流れ込むことを抑制できるので、駆動装置２の応答性悪化を防ぐことができる。

図４はスプール室１２とドレンポート１８とを示すスプール弁３の断面図（図２のＡ−Ａ断面図）である。
本実施例のドレンポート１８は、実施例１に記載した様に、スプール室１２に接続される入口側開口部の中心（Ｂ位置）がＡ位置より天地方向の地方側に位置する様に設けられ（図１参照）、且つ、図４に示す様に、スプール室１２の接線方向に接続されている。つまり、ドレンポート１８の周方向底部の内周面がスプール室１２の内周面に対し接線方向に接続されている。

上記の構成によれば、スプール室１２の最も低い位置にドレンポート１８を接続できるので、スプール室１２に作動油が溜まり難くなり、且つスプール室１２からドレンポート１８へ流出した作動油がドレン油路１７へ流れ易くなるため、スプール室１２に残る作動油の量を減らすことができる。その結果、スプール室１２に残った作動油が駆動装置２の内部へ流れ込むことを抑制できるので、作動油が流れ込むことによる駆動装置２の応答性悪化を防ぐことができる。

図６はスプール室１２とドレンポート１８とを示すスプール弁３の断面図（図２のＡ−Ａ断面図）である。
本実施例のスプール弁３は、例えば、図５に示す様に、ドレン油路１７を共通とする他のスプール弁２３の下流側（天地方向の地方側）に配置されている場合の一例であり、上流側から流れてきた作動油がドレンポート１８を逆流してスプール室１２へ流れ込むことを防止する逆流防止構造を有している。

本実施例のドレンポート１８は、逆流防止構造として、図６に示す様に、ドレン油路１７に接続される出口側開口部の上端１８ｃより下端１８ｄの方が、図中矢印で示すスプール弁３の取付け方向に対し、スプール室１２方向（ドレンポート１８の入口方向）に所定量Ｌだけ後退して設けられている。
この場合、ドレン油路１７の上流側より流れてきた作動油が、ドレンポート１８の出口側開口部の下端側に受け止められることはなく、従って、ドレンポート１８の内部へ作動油が流れ込むことを防止できる。

図７はスプール室１２とドレンポート１８とを示すスプール弁３の断面図（図２のＡ−Ａ断面図）である。
本実施例のドレンポート１８は、逆流防止構造として、図７に示す様に、ドレン油路１７に接続される出口側開口部の上端１８ｃが、スプール室１２に接続される入口側開口部の下端１８ｅより低い位置に設けられている。
この構成によれば、ドレンポート１８の出口側開口部の上端１８ｃと入口側開口部の下端１８ｅとの間に高低差ｈを設けることができるので、ドレン油路１７の上流側より流れてきた作動油がドレンポート１８の内部に流入した場合でも、前記高低差ｈによってスプール室１２への作動油の流入を抑制できる。

図８はスプール室１２とドレンポート１８とを示すスプール弁３の断面図（図２のＡ−Ａ断面図）である。
本実施例のドレンポート１８は、逆流防止構造として、図８に示す様に、ドレン油路１７に接続される出口側開口部の上端側にドレン油路１７内へ突き出る庇部２４が設けられている。
この構成によれば、ドレンポート１８の出口側開口部の上端側に設けた庇部２４の作用により、ドレン油路１７の上流側より流れてきた作動油がドレンポート１８の内部へ流入することを抑制できる。なお、庇部２４は、ドレン油路１７内へ突き出るだけでなく、ドレンポート１８の出口側開口部の上端側を覆う様に下方へ突き出る様に設けても良い。

（変形例）
実施例４〜６の油圧制御弁１は、ドレン油路１７を共通とする他のスプール弁２３の下流側（天地方向の地方側）に配置される場合について記載したが、実施例４〜６で述べたドレンポート１８の逆流防止構造については、実施例１〜３に記載した油圧制御弁１にも適用できる。これにより、スプール室１２から作動油が流出しやすくなり、且つ上流側に他のスプール弁２３が配置されている場合でも、上流側から流れてきた作動油が、ドレンポート１８を逆流してスプール室１２へ流れ込むことを抑制できる。その結果、作動油の排出性が向上し、駆動装置２における応答性の悪化を防止できる。

また、実施例４〜６では、ドレン油路１７の上流側に他のスプール弁２３が配置されている場合について説明したが、他のスプール弁２３でなくても、例えば、図９に示す様に、ドレン油路１７の上流側に別のオイル排出ルート２５が設けられている場合にも、実施例４〜６で述べたドレンポート１８の逆流防止構造を適用できる。
実施例１では、本発明の電磁弁を油圧制御弁１として用いた例を記載したが、油圧制御弁１に限定されるものではなく、その他の用途（例えば流量調整弁）にも使用できる。

スプール室とドレンポートを示すスプール弁の断面図である（実施例１）。 油圧制御弁の断面図である。 スプール室とドレンポートを示すスプール弁の断面図である（実施例２）。 スプール室とドレンポートを示すスプール弁の断面図である（実施例３）。 ドレン油路を共通とする多連構成の一例を示す断面図である（実施例４）。 スプール室とドレンポートを示すスプール弁の断面図である（実施例４）。 スプール室とドレンポートを示すスプール弁の断面図である（実施例５）。 スプール室とドレンポートを示すスプール弁の断面図である（実施例６）。 本実施例の変形例を示すスプール弁の断面図である。 従来技術に係わるスプール弁の断面図である。

符号の説明

１ 油圧制御弁（電磁弁）
２ 駆動装置（駆動手段）
３ スプール弁
３ａ スプール弁の取付け面
１２ スプール室
１３ スリーブ
１４ スプール
１５ 入力ポート
１６ 出力ポート
１７ ドレン油路（排出通路）
１８ ドレンポート
２４ 庇部

Claims (11)

1. 中空円筒状のスプール室を形成すると共に、このスプール室に作動液を供給する入力ポート、前記スプール室から調圧された作動液を流出する出力ポート、前記スプール室から排出通路へ作動液を排出するドレンポートが設けられたスリーブと、前記スプール室に摺動可能に挿入されるスプールとを有するスプール弁と、
   電磁力を利用して前記スプールを駆動する駆動手段とを備え、
   前記スプール弁の取付け面が、水平面に対し所定角度の傾きを有して相手側に取り付けられる電磁弁であって、
   前記スプール室の径方向中心を通って前記スプール弁の取付け面と直角に交わる垂直線を仮想し、その垂直線が前記スプール室の内周面と交差する位置をＡ位置と仮定すると、 前記ドレンポートは、前記スプール室に接続される入口側開口部の中心が、前記Ａ位置より天地方向の地方側に位置する様に設けられていることを特徴とする電磁弁。
2. 請求項１に記載した電磁弁において、
   前記ドレンポートは、前記スプール室に対し天地方向の地方側へオフセットした位置に設けられていることを特徴とする電磁弁。
3. 請求項１に記載した電磁弁において、
   前記ドレンポートは、前記スプール弁の取付け方向に対し、前記スプール室に接続される入口側から前記排出通路に接続される出口側に向かって、天地方向の地方側へ傾斜して設けられていることを特徴とする電磁弁。
4. 請求項１〜３に記載した何れかの電磁弁において、
   前記ドレンポートは、前記スプール室の接線方向に接続されていることを特徴とする電磁弁。
5. 中空円筒状のスプール室を形成すると共に、このスプール室に作動液を供給する入力ポート、前記スプール室から調圧された作動液を流出する出力ポート、前記スプール室から排出通路へ作動液を排出するドレンポートが設けられたスリーブと、前記スプール室に摺動可能に挿入されるスプールとを有するスプール弁と、
   電磁力を利用して前記スプールを駆動する駆動手段とを備え、
   前記スプール弁の取付け面が、水平面に対し所定角度の傾きを有して相手側に取り付けられる電磁弁であって、
   前記ドレンポートは、前記排出通路の上流側より流れてきた作動液が、前記ドレンポートを逆流して前記スプール室へ流入することを防止する逆流防止構造を有していることを特徴とする電磁弁。
6. 請求項５に記載した電磁弁において、
   前記ドレンポートは、前記逆流防止構造として、前記排出通路に接続される出口側開口部の上端より下端の方が前記スプール室方向に後退して設けられていることを特徴とする電磁弁。
7. 請求項５に記載した電磁弁において、
   前記ドレンポートは、前記逆流防止構造として、前記排出通路に接続される出口側開口部の上端が、前記スプール室に接続される入口側開口部の下端より低い位置に設けられていることを特徴とする電磁弁。
8. 請求項５に記載した電磁弁において、
   前記ドレンポートは、前記逆流防止構造として、前記排出通路に接続される出口側開口部の上端側に前記排出通路内へ突き出る庇部が設けられていることを特徴とする電磁弁。
9. 請求項１〜４に記載した何れかの電磁弁において、
   前記ドレンポートは、請求項５〜８に記載した何れかの前記逆流防止構造を有していることを特徴とする電磁弁。
10. 請求項１〜９に記載した何れかの電磁弁において、
    前記スプール弁は、前記排出通路を共通とする他のスプール弁の下流側（天地方向の地方側）に配置されていることを特徴とする電磁弁。
11. 請求項１〜１０に記載した何れかの電磁弁は、車両に搭載される自動変速機の油圧制御弁として使用されることを特徴とする電磁弁。
    

Images