(57)【要約】【課題】スプールの移動方向と逆向きに作用するフローフォースを低減することで応答性を高めることの可能な電磁弁を提供する。【解決手段】筒状のスリーブ１０の内側に軸方向に往復移動可能に設けられるスプール２０は、入力ポート１２を開閉する第１ランド２１、及び排出ポート１４を開閉する第２ランド２２を有する。電磁アクチュエータ４０はスプール２０を軸方向の他方に移動させることで入力ポート１２と排出ポート１４との連通又は遮断を切り替え、出力ポート１３から出力される油圧を制御する。スプール２０の第１ランド２１と第２ランド２２とを接続する軸部２４の径外側に突出する案内部６０は、入力ポート１２から流入する作動油を出力ポート１３へ案内する。これにより、入力ポート１２から入力される作動油の動圧が第２ランド２２の軸方向の第１ランド２１側の外壁２９に作用することが抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧の入力される入力ポート、流体圧を出力する出力ポート、及び流体を排出する排出ポートを有する筒状のスリーブと、
前記スリーブの内壁に摺動し前記入力ポートを開閉する第１ランド、前記スリーブの内壁に摺動し前記排出ポートを開閉する第２ランド、及び前記第１ランドと前記第２ランドとを接続する軸部を有し、前記スリーブの内側に軸方向に往復移動可能に設けられるスプールと、
前記スプールを軸方向に移動することで前記入力ポートと前記排出ポートとの連通又は遮断を切り替え、前記出力ポートから出力される流体圧を制御する電磁アクチュエータと、
前記スプールの前記軸部の径外側に突出し、前記入力ポートから流入する流体を前記出力ポートへ案内する案内部と、を備えることを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記案内部の径方向の外壁は、前記第２ランド側から前記第１ランド側に向かい、径方向内側に傾斜するテーパ状であることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
【請求項３】
前記入力ポートから流入する流体が前記第２ランドの軸方向の前記第１ランド側の外壁に直接当たることを抑制することが可能な程度に、前記案内部は、前記第２ランド側の外径が前記スリーブの内径より僅かに小さく形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。
【請求項４】
前記案内部の径方向の外壁は、径方向内側及び軸方向前記第２ランド側に凹む曲面状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電磁弁。
【請求項５】
前記案内部の径方向の外壁は、径方向外側及び軸方向前記第１ランド側に突出する曲面状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電磁弁。
【請求項６】
流体圧の入力される入力ポート、及び流体圧を出力する出力ポートを有する筒状のスリーブと、
前記スリーブの内壁に摺動し前記入力ポートを開閉する第１ランド、前記スリーブの内壁に摺動する第２ランド、及び前記第１ランドと前記第２ランドとを接続する軸部を有し、前記スリーブの内側に軸方向に往復移動可能に設けられるスプールと、
前記スプールを軸方向に移動させることで前記入力ポートと前記出力ポートとの連通状態を切り替え、前記出力ポートから出力される流体圧を制御する電磁アクチュエータと、
前記スプールの前記軸部の径外側に突出し、前記入力ポートから流入する流体を前記出力ポートへ案内する案内部と、を備えることを特徴とする電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプール式の電磁弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用の自動変速機の油圧制御を行う電磁弁が公知である。この種の電磁弁は、筒状のスリーブの内側にスプールを軸方向に往復移動可能に備えている。スリーブは、軸方向の一方から順に入力ポート、出力ポート、及び排出ポートを有している。また、スプールは、入力ポートを開閉する第１ランド、排出ポートを開閉する第２ランド、及び第１ランドと第２ランドとを接続する軸部を有している。電磁アクチュエータがスプールを軸方向の一方へ移動し、第１ランドにより入力ポートを開くとともに、第２ランドにより排出ポートを閉塞すると、出力ポートから油圧が出力される。
【０００３】
ところで、電磁アクチュエータがスプールを軸方向の一方へ移動するとき、入力ポートから軸方向の他方へ流れる作動油の動圧が第２ランドの軸方向の第１ランド側の外壁に作用すると、スプールの移動方向と逆向きの力を生じる。この力をフローフォースと称する。フローフォースによってスプールの移動が妨げられると、入力ポートの開口が目標とする面積となるまでの時間が長くなり、電磁弁の応答性が悪化することが懸念される。
特許文献１では、スプールの軸部に径方向に凹む凹部を形成し、この凹部によってスプールに作用する作動油の動圧を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０２６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、作動油が入力ポートから第２ランド側へ流れ、第２ランドの軸方向の第１ランド側の外壁に作動油の動圧が作用することを軸部に形成した凹部によって排除することは困難である。このため、フローフォースが十分に低減されないおそれがある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スプールの移動方向と逆向きに作用するフローフォースを低減することで応答性を高めることの可能な電磁弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明によると、筒状のスリーブは、流体圧の入力される入力ポート、流体圧を出力する出力ポート、及び流体を排出する排出ポートを有する。スリーブの内側に軸方向に往復移動可能に設けられるスプールは、スリーブの内壁に摺動し入力ポートを開閉する第１ランド、スリーブの内壁に摺動し排出ポートを開閉する第２ランド、及び第１ランドと第２ランドとを接続する軸部を有する。電磁アクチュエータは、スプールを軸方向に移動させることで入力ポートと排出ポートとの連通又は遮断を切り替え、出力ポートから出力される流体圧を制御する。スプールの軸部の径外側に突出する案内部は、入力ポートから流入する流体を出力ポートへ案内する。
電磁アクチュエータがスプールを移動し、第１ランドにより入力ポートが開くとともに、第２ランドにより排出ポートが閉塞されると、出力ポートから流体圧が出力される。このとき、入力ポートから流入する流体は、スプールの軸部の径外側に突出する案内部によって出力ポートへ案内される。このため、入力ポートから流入する流体の動圧が第２ランドの軸方向の第１ランド側の外壁に作用することが抑制される。これにより、スプールの移動方向と逆向きに作用するフローフォースを低減することができる。したがって、目標とする位相にスプールを速やかに移動させることが可能となり、電磁アクチュエータの通電に対し出力ポートから出力される流体圧の応答性を高めることができる。
【０００７】
請求項２に係る発明によると、案内部の径方向の外壁は、第２ランド側から第１ランド側に向かい、径方向内側に傾斜するテーパ状である。これにより、入力ポートから流入する流体は、案内部の径方向の外壁に沿って出力ポートに案内される。このため、入力ポートから流入する流体の動圧が第２ランドの軸方向の第１ランド側の外壁に作用することが抑制されるので、フローフォースを低減することができる。
【０００８】
請求項３に係る発明によると、入力ポートから流入する流体が第２ランドの軸方向の第１ランド側の外壁に直接当たることを抑制することが可能な程度に、案内部は、第２ランド側の外径がスリーブの内径より僅かに小さく形成される。このため、入力ポートから流入する流体の動圧が第２ランドの軸方向の第１ランド側の外壁に作用することが抑制され、フローフォースを確実に低減することができる。
【０００９】
請求項４に係る発明によると、案内部の径方向の外壁は、径方向内側及び軸方向第２ランド側に凹む曲面状である。これにより、入力ポートから流入する流体を出力ポートに案内し易くなる。このため、入力ポートから流入する流体の動圧が第２ランドの軸方向の第１ランド側の外壁に作用することが抑制され、フローフォースを確実に低減することができる。
【００１０】
請求項５に係る発明によると、案内部の径方向の外壁は、径方向外側及び軸方向第１ランド側に突出する曲面状である。これにより、入力ポートから入力される流体の動圧を案内部の径方向の外壁が受け難くなる。したがって、フローフォースを低減することができる。
【００１１】
請求項６に係る発明によると、筒状のスリーブは、流体圧の入力される入力ポート、及び流体圧を出力する出力ポートを有する。スリーブの内側に軸方向に往復移動可能に設けられるスプールは、スリーブの内壁に摺動し入力ポートを開閉する第１ランド、スリーブの内壁に摺動する第２ランド、及び第１ランドと第２ランドとを接続する軸部を有する。電磁アクチュエータは、スプールを軸方向に移動させることで入力ポートと出力ポートとの連通状態を切り替え、出力ポートから出力される流体圧を制御する。スプールの軸部の径外側に突出する案内部は、入力ポートから流入する流体を出力ポートへ案内する。
電磁アクチュエータがスプールを移動し、第１ランドにより入力ポートが開くと、出力ポートから流体圧が出力される。このとき、入力ポートから流入する流体は、スプールの軸部の径外側に突出する案内部によって出力ポートへ案内される。このため、入力ポートから流入する流体の動圧が第２ランドの軸方向の第１ランド側の外壁に作用することが抑制される。したがって、フローフォースを低減し、電磁弁の応答性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態による電磁弁の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による電磁弁の断面図である。
【図３】図１のＩＩＩの部分拡大図である。
【図４】図２のＩＶの部分拡大図である。
【図５】本発明の第２実施形態による電磁弁の部分拡大図である。
【図６】本発明の第３実施形態による電磁弁の部分拡大図である。
【図７】本発明の第４実施形態による電磁弁の部分拡大図である。
【図８】本発明の第５実施形態による電磁弁の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明による複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電磁弁を図１〜図４に示す。本実施形態の電磁弁１は、車両の自動変速機に用いられ、流体としての作動油の圧力制御を行うものである。
まず、電磁弁１の基本的構成を説明する。
図１に示すように、電磁弁１は、スリーブ１０、スプール２０、電磁アクチュエータ４０及び案内部６０等を備えている。
スリーブ１０は、筒状に形成され、軸方向のコイルスプリング３０側から順に、フィードバックポート１１、入力ポート１２、出力ポート１３及び排出ポート１４を有している。入力ポート１２は、図示しない油圧ポンプに接続し、油圧ポンプから油圧が入力される。出力ポート１３は、図示しない自動変速機の負荷に接続するとともに、図示しない油圧配管によりフィードバックポート１１に接続している。排出ポート１４は、大気開放されている。
【００１４】
スプール２０は、スリーブ１０の内側に軸方向に往復移動可能に設けられている。スプール２０は、外径がスリーブ１０の内径よりも僅かに小さく形成された第１ランド２１、第２ランド２２及び第３ランド２３を有している。また、スプール２０は、第１ランド２１及び第２ランド２２よりも外径が小さく形成され、第１ランド２１と第２ランド２２とを接続する軸部２４、及び第１ランド２１と第３ランド２３とを接続する接続部２５を有している。軸部２４の外壁には、径外側に突出する案内部６０が設けられている。この案内部６０については後述する。
第１ランド２１と第２ランド２２との間に出力ポート１３又は排出ポート１４と入力ポート１２とを連通する連通室１５が形成されている。また、接続部２５の径外側にフィードバックポート１１から油圧が供給されるフィードバック室１６が形成されている。
【００１５】
第１ランド２１はスリーブ１０の内壁と摺動し、入力ポート１２を開閉する。第２ランド２２はスリーブ１０の内壁と摺動し、排出ポート１４を開閉する。第１ランド２１及び第２ランド２２は、それぞれ、径方向に凹むノッチ２７、２８を有している。第３ランド２３は、外径が第１ランド２１及び第２ランド２２の外径よりも小さく形成されている。スリーブ１０は、第３ランド２３の外径に対応し、フィードバックポート１１のコイルスプリング３０側の内径がフィードバックポート１１の入力ポート１２側の内径よりも小さく形成されている。このため、第３ランド２３は、フィードバックポート１１のコイルスプリング３０側のスリーブ１０の内壁に摺接する。
【００１６】
コイルスプリング３０は、一端がスリーブ１０に固定された蓋部材３１の凹部３２に係止され、他端がスプール２０の電磁アクチュエータ４０と反対側の端部に設けられた凹部２６に係止されている。コイルスプリング３０は、スプール２０を電磁アクチュエータ４０側へ付勢している。
【００１７】
電磁アクチュエータ４０は、ヨーク４１、固定コア４２、可動コア４３及びコイル４４等から構成されている。
ヨーク４１は、磁性体から筒状に形成されている。ヨーク４１は、軸方向の一端がスリーブ１０の径外側に設けられたフランジ１７にかしめられ、軸方向の他端がカバー４５にかしめられている。
固定コア４２は、磁性体から形成されている。固定コア４２は、可動コア４３を収容する円筒状の収容部４６、収容部４６の一方に設けられ可動コア４３を吸引する吸引部４７、及び収容部４６と吸引部４７との間で収容部４６よりも肉厚の薄い磁気絞り部４８を有し、一体に形成されている。
可動コア４３は、磁性体から形成され、固定コア４２の収容部４６の内側に軸方向へ往復移動可能に設けられている。
【００１８】
コイル４４は、固定コア４２とヨーク４１との間で、絶縁体から形成されたボビン４９に巻回され、コネクタ５０の端子５１と電気的に接続している。
固定コア４２の軸方向に形成された孔５２にプランジャ５３が軸方向に往復移動可能に設けられている。プランジャ５３は、一端が可動コア４３に当接し、他端がスプール２０の端部に当接している。
コネクタ５０からコイル４４に電流が供給されると、コイル４４は磁界を発生し、ヨーク４１、固定コア４２及び可動コア４３により形成された磁気回路に磁束が流れる。これにより、固定コア４２の吸引部４７に可動コア４３が磁力によって吸引される。すると、可動コア４３に当接するプランジャ５３が、コイルスプリング３０の付勢力に抗してスプール２０をコイルスプリング３０側に変位させる。
【００１９】
次に、本実施形態の特徴的な構成について説明する。
図３に示すように、軸部２４の外壁には、径外側に突出する案内部６０が設けられている。案内部６０の径方向の外壁６１は、第２ランド２２側から第１ランド２１側へ向かって径方向内側に傾斜し、第２ランド２２側の外径よりも第１ランド２１側の外径の小さいテーパ状に形成されている。案内部６０の径方向の外壁６１のテーパ角は、入力ポート１２から流入する作動油を出力ポート１３へ案内することの可能な角度に形成されている。このため、入力ポート１２から流入する作動油は、案内部６０の径方向の外壁６１に案内され、矢印Ａに示すように、出力ポート１３の内壁に向かって流れる。
案内部６０は、第２ランド側の円筒部分６２の外径がスリーブ１０の内径より僅かに小さく形成されている。円筒部分６２の外径は、第１ランド２１の外径及び第２ランド２２の外径と略同じである。このため、入力ポート１２から流入する作動油が第２ランド２２の軸方向の第１ランド２１側の外壁２９に直接当たることが抑制される。
【００２０】
図１及び図３は、電磁アクチュエータ４０のコイル４４に通電されていない状態を示している。この状態で、案内部６０の円筒部分６２は、出力ポート１３の排出ポート１４側の内壁よりも軸方向の入力ポート１２側に位置している。これにより、入力ポート１２と排出ポート１４との連通状態が維持される。
一方、図２及び図４は、電磁アクチュエータ４０のコイル４４に通電された状態を示している。この状態で、案内部６０の円筒部分６２は、出力ポート１３の入力ポート１２側の内壁よりも軸方向の排出ポート１４側に位置している。このため、入力ポート１２と出力ポート１３との連通状態が維持される。
【００２１】
続いて、電磁弁１の作動について説明する。
電磁アクチュエータ４０のコイル４４に通電されていないとき、図１及び図３に示すように、第２ランド２２は排出ポート１４を開放している。このため、入力ポート１２から供給される油圧は、スリーブ１０の内壁と第１ランド２１との隙間、又は第１ランド２１のノッチ２７から連通室１５を経由し、排出ポート１４から排出される。したがって、出力ポート１３から油圧は出力されない。
【００２２】
電磁アクチュエータ４０のコイル４４に通電されると、図２及び図４に示すように、可動コア４３が固定コア４２の吸引部４７に吸引され、プランジャ５３がスプール２０をコイルスプリング３０側に変位させる。これにより、第１ランド２１は入力ポート１２を開放する。また、第２ランド２２は排出ポート１４を閉塞し、入力ポート１２と排出ポート１４とが連通状態から遮断状態に移行する。このため、入力ポート１２から供給される油圧は、連通室１５を経由し、出力ポート１３から図示しない自動変速機の負荷へ出力される。
電磁アクチュエータ４０のコイル４４に通電されていない状態から、通電された状態に切り替わるとき、入力ポート１２から連通室１５へ流入する作動油は、図３の矢印Ａ及び図４の矢印Ｂに示すように、案内部６０の径方向の外壁６１に案内され、出力ポート１３の排出ポート１４側の内壁に向かって流れる。これにより、入力ポート１２から連通室１５へ流入する作動油が案内部６０よりも第２ランド２２側の連通室１５へ直接流れることが抑制される。
【００２３】
出力ポート１３から図示しない自動変速機の負荷へ出力された油圧は、その一部がフィードバックポート１１からフィードバック室１６に供給される。第１ランド２１と第３ランド２３との外径の差分に相当する面積に作用する油圧と、コイルスプリング３０の付勢力と、電磁アクチュエータ４０の吸引力とのバランスによりスプール２０が所定に位置に定位する。これにより、出力ポート１３から出力される油圧が調節される。
【００２４】
本実施形態では、電磁アクチュエータ４０に通電され、入力ポート１２から連通室１５に流入する作動油は、案内部６０によって出力ポート１３へ案内される。このため、入力ポート１２から流入する作動油の動圧が第２ランドの軸方向の第１ランド側の外壁２９に作用することが抑制される。これにより、電磁アクチュエータ４０がスプール２０を移動する方向と逆向きに作用するフローフォースを低減することができる。したがって、電磁アクチュエータ４０がスプール２０を目標とする位相に速やかに移動させることが可能となり、電磁アクチュエータ４０の通電に対し出力ポート１３から出力される作動油の応答性を高めることができる。
【００２５】
本実施形態では、案内部６０の円筒部分６２の外径は、第１ランド２１の外径及び第２ランド２２の外径と略同じに形成される。これにより、入力ポート１２から流入する作動油が第２ランド２２の軸方向の第１ランド２１側の外壁２９に直接当たることが抑制される。したがって、フローフォースを確実に低減することができる。
【００２６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による電磁弁の部分拡大図を図５に示す。以下、複数の実施形態において上述した第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、案内部７０の径方向の外壁７１は、径方向内側に凹み、かつ、軸方向第２ランド２２側に凹む曲面状に形成されている。このため、入力ポート１２から流入する作動油は、矢印Ｃに示すように、案内部７０の曲面状の外壁７１に沿って出力ポート１３に確実に案内される。このため、入力ポート１２から入力される作動油の動圧が第２ランド２２の軸方向第１ランド２１側の外壁２９に作用することが抑制される。したがって、フローフォースを確実に低減することができる。さらに、案内部７０の外壁７１の形状は、連通室１５を径方向に流れる作動油の動圧を受け難い。したがって、フローフォースを確実に低減することができる。
【００２７】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による電磁弁の部分拡大図を図６に示す。本実施形態では、案内部８０の径方向の外壁８１は、径方向外側に突出し、かつ、軸方向第１ランド２１側に突出する曲面状に形成されている。このため、入力ポート１２から流入する作動油は、矢印Ｄに示すように、案内部８０の曲面状の外壁８１に沿って出力ポート１３の排出ポート１４側の内壁に案内される。さらに、案内部８０の外壁８１の形状は、連通室１５を軸方向に流れる作動油の動圧を受け難い。したがって、フローフォースを確実に低減することができる。
【００２８】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による電磁弁の部分拡大図を図７に示す。本実施形態では、案内部９０は、円筒部分９２よりも第２ランド２２側に第２テーパ部９３を有している。このような構成においても、入力ポート１２から流入する作動油は、矢印Ｅに示すように、案内部９０の外壁９１に沿って出力ポート１３に案内されるので、フローフォースを低減することができる。
【００２９】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による電磁弁の部分拡大図を図８に示す。本実施形態では、スリーブ１０は、入力ポート１２及び出力ポート１３を有し、排出ポートを有していない。スプール２０の第１ランド２１は入力ポート１２を開閉する。第２ランド２２は、出力ポート１３の入力ポート１２と反対側のスリーブ１０の内壁と摺動する。
【００３０】
本実施形態においても、スプール２０が図８の左側に変位し、入力ポート１２が開放されると、出力ポート１３から油圧が出力される。このとき、入力ポート１２から連通室１５へ流入する作動油は、案内部６０の径方向の外壁６１に案内され、矢印Ｆに示すように、出力ポート１３の内壁に向かって流れる。これにより、入力ポート１２から流入する作動油の動圧が第２ランドの軸方向の第１ランド側の外壁２９に作用することが抑制される。したがって、フローフォースを低減し、電磁弁の応答性を高めることができる。
【００３１】
（他の実施形態）
上記複数の実施形態では、車両の自動変速機に用いられる電磁弁について説明した。これに対し、本発明は、油圧式のバルブタイミング調整装置等、作動油の油圧制御を行う種々の機器に用いてもよい。
上記複数の実施形態では、案内部の外径を第１ランドの外径及び第２ランドの外径と略同じに形成した。これに対し、本発明は、案内部の外径を第１ランドの外径及び第２ランドの外径よりも小さく形成しても良い。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記複数の実施形態を組み合わせることに加え、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１                    ・・・電磁弁、
１０                  ・・・スリーブ、
１２                  ・・・入力ポート、
１３                  ・・・出力ポート、
１４                  ・・・排出ポート、
２０                  ・・・スプール、
２１                  ・・・第１ランド、
２２                  ・・・第２ランド、
２４                  ・・・軸部、
３０                  ・・・コイルスプリング、
４０                  ・・・電磁アクチュエータ、
６０、７０、８０、９０・・・案内部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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