(57)【要約】【課題】本発明は、バルブ体の自励振動領域を低減し、耐発振性を向上させることができる比例電磁弁を得ることを目的とするものである。【解決手段】ドレン側通路１５ｄは、バルブシート部材１５の周方向に互いに等間隔をおいて配置された４つ以上の偶数のエグゾースト通路孔１５ｅにより構成されている。各エグゾースト通路孔１５ｅの断面積は互いに等しい。また、全てのエグゾースト通路孔１５ｅの断面積の合計は、シート部１５ｂのシート面積の１〜２倍に設定されている。【選択図】        図１
2004324740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が供給される入力ポート、
上記入力ポートに連通された出力ポート、
上記入力ポートに供給された流体の一部が排出されるドレンポート、
上記入力ポート及び上記出力ポートと上記ドレンポートとの間に設けられた入出力側通路と、上記入出力側通路の端部に設けられたシート部と、上記シート部と上記ドレンポートとの間に設けられたドレン側通路とを有する円筒状のバルブシート部材、
上記シート部に接離するボール状のバルブ体、
コイルを有し、上記コイルへの通電電流に応じて上記バルブ体を変位させ、上記入出力側通路から上記ドレン側通路を経て上記ドレンポートへ流れる流体の量を変化させ上記出力ポートからの出力圧を変化させるバルブ駆動部
を備え、上記ドレン側通路は、上記バルブシート部材の周方向に互いに等間隔をおいて配置された４つ以上の偶数のエグゾースト通路孔により構成されていることを特徴とする比例電磁弁。
【請求項２】
全ての上記エグゾースト通路孔の断面積の合計は、上記シート部のシート面積の１〜２倍に設定されていることを特徴とする請求項１記載の比例電磁弁。
【請求項３】
流体が供給される入力ポート、
上記入力ポートに連通された出力ポート、
上記入力ポートに供給された流体の一部が排出されるドレンポート、
上記入力ポート及び上記出力ポートと上記ドレンポートとの間に設けられた入出力側通路と、上記入出力側通路の端部に設けられたシート部と、上記シート部と上記ドレンポートとの間に設けられたドレン側通路とを有する円筒状のバルブシート部材、
上記シート部に接離するボール状のバルブ体、
コイルを有し、上記コイルへの通電電流に応じて上記バルブ体を変位させ、上記入出力側通路から上記ドレン側通路を経て上記ドレンポートへ流れる流体の量を変化させ上記出力ポートからの出力圧を変化させるバルブ駆動部、及び
上記バルブシート部材内に挿入され、上記バルブ体の変位を案内する円筒状のバルブガイド部
を備え、上記バルブ体が上記シート部に接したときに上記バルブガイド部の先端部が上記バルブ体の中心よりも上記シート部側へ上記バルブ体の直径の４〜１４％突出しているように上記バルブガイド部の長さが設定されていることを特徴とする比例電磁弁。
【請求項４】
流体が供給される入力ポート、
上記入力ポートに連通された出力ポート、
上記入力ポートに供給された流体の一部が排出されるドレンポート、
上記入力ポート及び上記出力ポートと上記ドレンポートとの間に設けられた入出力側通路と、上記入出力側通路の端部に設けられたシート部とを有する円筒状のバルブシート部材、
上記シート部に接離するボール状のバルブ体、
コイルを有し、上記コイルへの通電電流に応じて上記バルブ体を変位させ、上記入出力側通路から上記ドレンポートへ流れる流体の量を変化させ上記出力ポートからの出力圧を変化させるバルブ駆動部
を備え、上記入力ポートには、入力ポートオリフィスが設けられており、上記入出力側通路には、上記入力ポートオリフィスの断面積の２〜６倍の断面積を持つ入出力側通路オリフィスが設けられていることを特徴とする比例電磁弁。
【請求項５】
流体が供給される入力ポート、
上記入力ポートに連通された出力ポート、
上記入力ポートに供給された流体の一部が排出されるドレンポート、
上記入力ポート及び上記出力ポートと上記ドレンポートとの間に設けられた入出力側通路と、上記入出力側通路の端部に設けられたシート部とを有する円筒状のバルブシート部材、
上記シート部に接離するボール状のバルブ体、
コイルを有し、上記コイルへの通電電流に応じて上記バルブ体を変位させ、上記入出力側通路から上記ドレンポートへ流れる流体の量を変化させ上記出力ポートからの出力圧を変化させるバルブ駆動部
を備え、上記入力ポートには、入力ポートオリフィスが設けられており、上記出力ポートには、上記入力ポートオリフィスの断面積の２〜６倍の断面積を持つ出力ポートオリフィスが設けられていることを特徴とする比例電磁弁。
【請求項６】
流体が供給される入力ポート、
上記入力ポートに連通された出力ポート、
上記入力ポートに供給された流体の一部が排出されるドレンポート、
上記入力ポート及び上記出力ポートと上記ドレンポートとの間に設けられた入出力側通路と、上記入出力側通路の端部に設けられたシート部とを有する円筒状のバルブシート部材、
上記シート部に接離するボール状のバルブ体、
コイルを有し、上記コイルへの通電電流に応じて上記バルブ体を変位させ、上記入出力側通路から上記ドレンポートへ流れる流体の量を変化させ上記出力ポートからの出力圧を変化させるバルブ駆動部
を備えた比例電磁弁の制御方法であって、
上記流体の温度が予め設定された温度以上となったとき、上記出力ポートからの出力圧と上記入力ポートへの供給圧との圧力差が、上記バルブ体が自励振動する圧力差よりも大きくなるように、上記供給圧を調整することを特徴とする比例電磁弁の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ソレノイドへの通電によりバルブ体を変位させ、電流値に比例した出力圧を得る比例電磁弁及びその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の比例電磁弁においては、バルブ体は、円筒状のバルブガイド部に案内されて変位し、シート部に接離する。また、バルブ体は、コイルに通電される電流値に応じて変位し、出力ポートからは、電流値に比例した出力圧が得られる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特表２００２−５２５５２４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成された従来の比例電磁弁では、使用温度及び脈動等の外乱によってバルブ体が自励振動する。特に近年では、比例電磁弁自体の小形化、トランスミッションの小形化、及び狭いスペースへの配置による油温の上昇等の理由により、バルブ体の動きが不安定になる温度範囲まで制御せざるを得ない状況となっている。即ち、油温が高く（例えば１２０℃以上）、バルブ体がシート部に近接しているときに、バルブ体に自励振動が生じる恐れがある。このように、自励振動が生じると、制御圧力が発振して制御不能となる。また、バルブ体とシート部との間に摩擦が生じ、シート部が摩耗する恐れがあった。
【０００５】
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してなされたものであり、バルブ体の自励振動領域を低減し、耐発振性を向上させることができる比例電磁弁及びその制御方法を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る比例電磁弁は、バルブシート部材の周方向に互いに等間隔をおいて配置された４つ以上の偶数のエグゾースト通路孔によりドレン側通路を構成したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
実施の形態１における比例電磁弁は、自動車用電子制御式自動変速機（以下、単に自動変速機と称す）の油圧回路で、自動変速機の作動部の作動油圧を変更するために使用される。
【０００８】
図１はこの発明の実施の形態１による比例電磁弁の断面図である。なお、この例では、ノーマリハイタイプの比例電磁弁を示している。図において、コイル１は、金属製の円筒状のケース２内に収容されている。ケース２外には、コイル１を電源に接続するためのターミナル３が配置されている。コイル１とターミナル３とは、樹脂部４によりモールドされている。樹脂部４には、コイル１の軸方向に延びコイル１の内側を貫通するプランジャ収容孔４ａが設けられている。
【０００９】
樹脂部４の一端部には、金属製のコア５が結合されている。コア５は、プランジャ収容孔４ａの一端部に挿入された円筒部５ａと、樹脂部４の端面に当接されたフランジ部５ｂとを有している。フランジ部５ｂは、ケース２との接合面外周でケース２に溶接されている。
【００１０】
円筒部５ａ内には、第１の滑り軸受６が挿入されている。また、円筒状のアジャスタ７が圧入されている。
【００１１】
樹脂部４の他端部には、金属製のガイド部材８が結合されている。ガイド部材８は、樹脂部４の端面に当接された円環状のフランジ部８ａと、フランジ部８ａから突出した円筒状の嵌合部８ｂと、嵌合部８ｂの一端部から延びる円筒状のバルブガイド部８ｃとを有している。フランジ部８ａは、ケース２との接合面外周でケース２に溶接されている。バルブガイド部８ｃの径は、嵌合部８ｂの径よりも小さくなっている。
【００１２】
バルブガイド部８ｃ内には、第２の滑り軸受９が挿入されている。第１及び第２の滑り軸受６，９には、ロッド１０が摺動自在に挿通されている。ロッド１０は、コア５、プランジャ収容孔４ａ及びガイド部材８の内側に配置され、コイル１の軸方向へ往復動可能になっている。
【００１３】
ロッド１０の中間部には、円筒状のプランジャ１１が固定されている。即ち、ロッド１０は、プランジャ１１に圧入されている。プランジャ１１と第１の滑り軸受６との間には、第１のばね１２が配置されている。プランジャ１１と第２の滑り軸受９との間には、第２のばね１３が配置されている。プランジャ１１は、プランジャ収容孔４ａ内でロッド１０と一体に往復動可能になっている。
【００１４】
バルブガイド部８ｃ内には、ボール状（球状）のバルブ体１４が挿入されている。バルブ体１４には、ロッド１０の先端部が当接している。プランジャ１１をバルブ体１４の方向へ付勢する第１のばね１２の荷重は、アジャスタ７の圧入位置により調整されている。バルブガイド部８ｃには、バルブシート部材１５が圧入され固定されている。バルブシート部材１５は、バルブガイド部８ｃに圧入された円筒状の固定部１５ａ、バルブ体１４が接離するシート部１５ｂ、入出力側通路１５ｃ、及びドレン側通路１５ｄを有している。シート部１５ｂは、入出力側通路１５ｃの端部に設けられている。
【００１５】
ガイド部材８には、流体である油の流路を形成するハウジング１６が取り付けられている。ハウジング１６は、フランジ部８ａとの接合面外周でフランジ部８ａに溶接されている。また、ハウジング１６は、油が供給される入力ポート１６ａ、入力ポート１６ａに連通された出力ポート１６ｂ、及び入力ポート１６ａに供給された油の一部が排出されるドレンポート１６ｃを有している。
【００１６】
出力ポート１６ｂは、入出力側通路１５ｃに連通している。ドレンポート１６ｃは、ドレン側通路１５ｄに連通している。また、ハウジング１６には、バルブシート部材１５の端部が挿入されたバルブシート挿入部１６ｄが設けられている。バルブシート挿入部１６ｄの内周面とバルブシート部材１５との間には、所定の大きさの隙間が設けられており、弾性材料からなるＯリング等のシール部材１７が介在されている。
【００１７】
また、ケース２、コア５、ガイド部材８及びプランジャ１１は、磁気回路を構成する。コア５は、プランジャ１１の磁気吸引部となる。実施の形態１におけるバルブ駆動部２０は、コイル１、ケース２、ターミナル３、樹脂部４、コア５、第１の滑り軸受６、アジャスタ７、ガイド部材８、第２の滑り軸受９、ロッド１０、プランジャ１１、第１のばね１２及び第２のばね１３を有している。ハウジング１６には、油圧回路を構成するバルブボディへの取付用のフランジ部材１８が固定されている。
【００１８】
次に、動作について説明する。コイル１が励磁されていない状態では、第１のばね１２のばね力によりプランジャ１１がバルブ体１４側へ押圧されている。これにより、バルブ体１４は、ロッド１０によりシート部１５ｂに押し付けられ、ドレンポート１６ｃへの油の流路は閉じられている。このため、出力ポート１６ｂからは高圧の出力が得られる。
【００１９】
コイル１が励磁され、プランジャ１１を吸引する電磁力が所定の大きさを超えると、プランジャ１１及びロッド１０が第１のばね１２のばね力に抗してシート部１５ｂから開離する方向へ変位する。このとき、バルブ体１４には油圧が作用しているため、バルブ体１４は、バルブガイド部８ｃ内をロッド１０とともに変位する。これにより、バルブ体１４がシート部１５ｂから開離し、開度に応じた油がドレンポート１６ｃ側へ出力され、出力ポート１６ｂから出力される圧力は低下する。バルブ体１４は、コイル１に通電される電流値に応じて変位し、出力ポート１６ｂからは、電流値に比例した出力が得られる。
【００２０】
このような比例電磁弁が配置された自動変速機の油圧回路においては、オイルパン２１内に蓄えられた油、即ち自動変速機液が、オイルポンプ２２により吸引される。オイルポンプ２２は、エンジン２３に同期して駆動される。オイルポンプ２２で吸引された自動変速機液は、レギュレータ（図示せず）等により所定の圧力に調整された後、入力ポート１６ａに圧送される。
【００２１】
そして、出力ポート１６ｂからの出力圧により、コントロールバルブ２４の開閉が制御され、クラッチ２５が制御されて、変速が行われる。また、ドレンポート１６ｃから排出された自動変速機液は、オイルパン２１に回収される。
【００２２】
次に、図２は図１の要部を拡大して示す断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図において、ドレン側通路１５ｄは、バルブシート部材１５の周方向に互いに等間隔をおいて配置された４つ以上の偶数のエグゾースト通路孔１５ｅにより構成されている。
【００２３】
さらに、各エグゾースト通路孔１５ｅの断面積（油の流れの方向に直角な断面積）は互いに等しい。さらにまた、全てのエグゾースト通路孔１５ｅの断面積の合計は、シート部１５ｂのシート面積（バルブ体１４とシート部１５ｂとの接線円の面積）の１〜２倍に設定されている。即ち、Ｓ２＝Ｓ３＝Ｓ４＝Ｓ５、かつ（Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４＋Ｓ５）／Ｓ１＝１〜２。
【００２４】
このような比例電磁弁では、４つ以上の偶数のエグゾースト通路孔１５ｅをバルブシート部材１５の周方向に互いに等間隔をおいてバルブシート部材１５に設けたので、バルブ体１４の自励振動領域を低減し、耐発振性を向上させることができる。これにより、シート部１５ｂの摩耗を防止することもできる。このようなエグゾースト通路孔１５ｅの条件は、エグゾースト通路孔１５ｅの配置や数が異なる複数の試料を作成し、油温が高い（１２０℃）状態での制御圧（出力圧）を測定することにより求めたものである。
【００２５】
図４はシート面積に対するエグゾースト通路孔１５ｅの合計断面積の面積比とバルブ体１４の自励振動範囲との関係を示す関係図である。このような面積比と自励振動範囲との関係は、面積比の異なる複数の試料を作成し、油温が高い（１２０℃）状態での制御圧を測定することにより求めたものである。
【００２６】
図４に示すように、全てのエグゾースト通路孔１５ｅの断面積の合計を、シート部１５ｄのシート面積の１〜２倍に設定することにより、バルブ体１４の自励振動領域をさらに低減し、耐発振性をさらに向上させることができる。これにより、シート部１５ｂの摩耗をより確実に防止することができる。
【００２７】
実施の形態２．
次に、図５はこの発明の実施の形態２による比例電磁弁の要部断面図である。図において、バルブ体１４がシート部１５ｂに接したときにバルブガイド部８ｃの先端部がバルブ体１４の中心よりもシート部１５ｂ側へバルブ体１４の直径の４〜１４％突出しているようにバルブガイド部８ｃの長さが設定されている。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００２８】
図６はバルブガイド部８ｃのガイド先端長さ（バルブ体１４がシート部１５ｂに接した状態におけるバルブガイド部８ｃの先端部のバルブ体１４の中心からシート部１５ｂ側への突出長さ）とバルブ体１４の自励振動範囲との関係を示す関係図である。このようなガイド先端長さと自励振動範囲との関係は、ガイド先端長さの異なる複数の試料を作成し、油温が高い（１２０℃）状態での制御圧を測定することにより求めたものである。
【００２９】
図６に示すように、バルブ体１４の直径に対するガイド先端長さの率を従来の１７％よりも短い４〜１４％の範囲に設定することにより、バルブ体１４の自励振動領域をさらに低減し、耐発振性をさらに向上させることができる。これにより、シート部１５ｂの摩耗をより確実に防止することができる。
【００３０】
実施の形態３．
次に、図７はこの発明の実施の形態３による比例電磁弁の要部断面図である。図において、入力ポート１６ａには、入力ポートオリフィス３１が設けられている。入出力側通路１５ｃには、入力ポートオリフィス３１の断面積（油の流れの方向に直角な断面積）の２〜６倍の断面積を持つ入出力側通路オリフィス３２が設けられている。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３１】
このような比例電磁弁では、入力ポート１６ａに入力ポートオリフィス３１を設けるとともに、入出力側通路１５ｃには、入力ポートオリフィス３１の断面積の２〜６倍の断面積を持つ入出力側通路オリフィス３２を設けたので、バルブ体１４の自励振動領域を低減し、耐発振性を向上させることができ、これによりシート部１５ｂの摩耗を防止することができる。このようなオリフィス３１，３２の条件は、オリフィス３１，３２の断面積が異なる複数の試料を作成し、油温が高い（１２０℃）状態での制御圧を測定することにより求めたものである。
【００３２】
実施の形態４．
次に、図８はこの発明の実施の形態４による比例電磁弁の要部断面図である。図において、入力ポート１６ａには、入力ポートオリフィス３１が設けられている。出力ポート１６ｂには、入力ポートオリフィス３１の断面積（油の流れの方向に直角な断面積）の２〜６倍の断面積を持つ出力ポートオリフィス３３が設けられている。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３３】
このような比例電磁弁では、入力ポート１６ａに入力ポートオリフィス３１を設けるとともに、出力ポート１６ｂには、入力ポートオリフィス３１の断面積の２〜６倍の断面積を持つ出力ポートオリフィス３３を設けたので、バルブ体１４の自励振動領域を低減し、耐発振性を向上させることができ、これによりシート部１５ｂの摩耗を防止することができる。このようなオリフィス３１，３３の条件は、オリフィス３１，３３の断面積が異なる複数の試料を作成し、油温が高い（１２０℃）状態での制御圧を測定することにより求めたものである。
【００３４】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５による比例電磁弁の制御方法について説明する。ここでは、図１に示した比例電磁弁を制御する方法について説明する。実施の形態５では、油温が予め設定された温度以上となったとき、出力ポート１６ｂからの出力圧と入力ポート１６ａへの供給圧との圧力差が、バルブ体１４が自励振動する圧力差よりも大きくなるように、供給圧を調整する。
【００３５】
ここで、設定温度は、例えば１２０℃である。また、シート径４ｍｍ、制御圧０〜０．６ＭＰａの比例電磁弁では、圧力差が０．０５ＭＰａよりも大きくなるように調整することにより、バルブ体１４に励振動が生じるのを防止することができる。このように圧力差を大きく保つためには、供給圧をやや過剰に高くすることになり、出力圧も僅かながら高くなるが、自励振動を防止することにより、出力圧の制御性を向上させることができる。また、制御性が向上することにより、比例電磁弁の制御プログラムのコストを低減することもできる。
【００３６】
なお、実施の形態１〜５の構成及び方法は、それぞれ単独で適用しても効果があるが、適宜組み合わせて適用してもよく、より確実に自励振動を抑制することができる。
【００３７】
また、実施の形態１〜３では、非通電時に出力圧が高く、電流増加とともに出力圧が減少するノーマリハイタイプの比例電磁弁について説明した。しかし、非通電時に出力圧が低く、電流増加とともに出力圧が増加するノーマリロータイプの比例電磁弁にもこの発明は適用できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の比例電磁弁は、バルブシート部材の周方向に互いに等間隔をおいて配置された４つ以上の偶数のエグゾースト通路孔によりドレン側通路を構成したので、バルブ体の自励振動領域を低減し、耐発振性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による比例電磁弁の断面図である。
【図２】図２は図１の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】シート面積に対するエグゾースト通路孔の合計断面積の面積比とバルブ体の自励振動範囲との関係を示す関係図である。
【図５】この発明の実施の形態２による比例電磁弁の要部断面図である。
【図６】ガイド先端長さとバルブ体の自励振動範囲との関係を示す関係図である。
【図７】この発明の実施の形態３による比例電磁弁の要部断面図である。
【図８】この発明の実施の形態４による比例電磁弁の要部断面図である。
【符号の説明】
８ｃ  バルブガイド部、１４  バルブ体、１５  バルブシート部材、１５ｂ  シート部、１５ｃ  入出力側通路、１５ｄ  ドレン側通路、１５ｅ  エグゾースト通路孔、１６ａ  入力ポート、１６ｂ  出力ポート、１６ｃ  ドレンポート、２０  バルブ駆動部、３１  入力ポートオリフィス、３２  入出力側通路オリフィス、３３  出力ポートオリフィス。
【図１】
2004324740.tif 000003
【図２】
2004324740.tif 000004
【図３】
2004324740.tif 000005
【図４】
2004324740.tif 000006
【図５】
2004324740.tif 000007
【図６】
2004324740.tif 000008
【図７】
2004324740.tif 000009
【図８】
2004324740.tif 000010