JP5687267B2 - ソレノイドバルブ - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動変速機の油圧制御等に用いられるソレノイドバルブに関する。

側面にポートが形成されたスリーブの内周面に沿ってスプールを摺動可能に配設し、ソレノイドによる電磁力とばね等の機械的な力によりスプールの位置を制御し、これにより作動流体の圧力を制御するスプール弁式のソレノイドバルブが広く使用されている。この種のソレノイドバルブにおいては、スリーブとスプールとの間にクリアランスを設ける必要があり、両者間からの漏れを完全に防止するのは難しい。この漏れを低減する方法として、摺動部分の長さを長くする、あるいは、クリアランスを極小さくする等の対応が考えられるが、いずれも高精度な加工が必要となり加工コストが増大することになる。

シール性が良好でこのような課題を解決するものとして、例えば日本国特許第３９９４８７１号公報（特許文献１）及びＰＣＴ国際公開ＷＯ２００９／０２５３６６号公報（特許文献２）に記載されているようなポペット弁を用いたソレノイドバルブが知られている。
日本国特許第３９９４８７１号公報に記載されている圧力比例制御弁は、入力ポートと出力ポートとの間に形成された連通室に配設された仕切板に設置される第１のポペット弁と、出力ポートに連通する連通室の入力ポートに連通する側とは反対側に設置される第２のポペット弁とを有し、仕切板の内周孔のシール摺動径（第１のポペット弁の弁体のシール摺動径、第１シール摺動径）と、第１のポペット弁の弁部の着座径と、第２のポペット弁の着座径（当接径）とを等しくすることにより、ソレノイドの出力に対して比例的に流体の圧力を制御することができるようにしたものである。

また、ＰＣＴ国際公開ＷＯ２００９／０２５３６６号公報に記載されている制御弁は、第１のポペット弁の弁部と第２のポペット弁の弁部とを一体に形成し、この弁部体をベローズにより構成した第１感圧ばね装置により支持するとともに、第２のポペット弁の弁座体をベローズにより構成した第２感圧ばね装置により支持する構成を有し、第１感圧ばね装置の受圧面積と、第２感圧ばね装置の受圧面積と、第１のポペット弁の弁部の着座径と、第２のポペット弁の弁部の着座径とをほぼ等しくすることにより、制御特性を良好にするようにしたものである。

日本国特許第３９９４８７１号公報 ＰＣＴ国際公開ＷＯ２００９／０２５３６６号公報

しかしながら、例えば日本国特許第３９９４８７１号公報に記載のソレノイドバルブにおいては、等しく形成された仕切板の内周孔の弁体のシール摺動面径、第１のポペット弁の弁部の着座径、及び、第２のポペット弁の着座径（当接径）に対して、第２のポペット弁の弁座体のシール摺動径（第２シール摺動径）を大きく設定する構成となっており、その結果、第２のポペット弁が出力圧の影響を受けてしまい、ソレノイド力のみで開口量を制御できなくなる場合がある。

また、ＰＣＴ国際公開ＷＯ２００９／０２５３６６号公報に記載の制御弁においては、ベローズを用いており、部品コストが増大するという問題がある。
また、このような制御弁では、高圧に耐え得るソレノイドバルブを形成する場合にはベローズの耐圧性を上げる必要があり、ベローズの板厚を厚くする必要があるが、そのような構成にするとベローズのばね定数が大きくなり、ソレノイド全体を大きくする必要があるという課題が生じる。
また、ベローズを用いるこのような構成の制御弁では、ベローズの傾きに起因する弁の着座時の傾きを補正し切れない場合に、弁の開閉が適切にできない可能性もある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、流量制御を確実かつ高精度に行うことができ、コストが低減でき、小型で高耐圧のソレノイドバルブを提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１に係る本願発明は、流体の流量を制御するソレノイドバルブであって、
内部が軸方向に貫通した弁空間室に形成され、当該弁空間室が内周径が周囲より細径に形成された第１仕切部、第２仕切部及び第３仕切部により軸方向に順に第１感圧室、第１弁室、第２弁室及び第２感圧室に仕切られた本体、
前記本体の前記第１弁室に貫通して前記本体の外部との間で所望の供給圧力の流体が流入出される供給ポート、
前記本体の前記第２弁室に貫通して前記本体の外部との間で所望の制御圧力の流体が流入出される出力ポート、
前記本体の前記第１感圧室又は前記第２感圧室の一方あるいは両方に各々貫通して前記本体の外部との間で所望の排出圧力の流体が流入出される排出ポート、
前記本体の前記第１感圧室、前記第１弁室及び前記第２弁室の内部に軸方向に移動自在に配置される部材であって、当該部材を軸方向に貫通し前記第１感圧室側と前記第２弁室側とを連通する第１連通路を内部に有する第１弁部材、
前記第２弁室及び前記第２感圧室の内部に軸方向に移動自在に配置される部材であって、当該部材を軸方向に貫通し前記第２弁室側と前記第２感圧室側とを連通する第２連通路を内部に有する第２弁部材、
前記第１弁室と前記第２弁室を仕切る前記第２仕切部に形成される弁体又は弁座体のいずれか一方と、前記第１弁部材に形成される前記弁体又は弁座体のいずれか他方とを有し、前記供給ポートを介して流体が流される前記第１弁室と前記出力ポートを介して流体が流される前記第２弁室との間を開閉する第１ポペット弁、
前記第１弁部材の前記第２弁室側の端部であって当該第２弁室内に形成される弁体又は弁座体のいずれか一方と、前記第２弁部材の前記第２弁室側の端部であって当該第２弁室内に形成される弁体又は弁座体のいずれか他方とを有し、開弁状態においては前記第１連通路及び前記第２連通路と当該第２弁室とを連通し、閉弁状態においては前記第１連通路と前記第２連通路とを連通させる第２ポペット弁、
前記第１弁部材に一体に形成され、前記第１感圧室と前記第１弁室を仕切る前記第１仕切部の内周に摺動可能に配置される第１感圧部、
前記第２弁部材に一体に形成され、前記第２弁室と前記第２感圧室とを仕切る前記第３仕切部の内周に摺動可能に配置される第２感圧部、
印加される電流に応じて所定方向の磁力を発生し、当該磁力を前記第２弁部材に連結されたソレノイドロッドを介して前記第２弁部材に作用させるソレノイド部、
前記本体と第１弁部材との間に設置され前記第１弁部材に前記第２弁部材方向の弾性力を作用させる第１スプリング、及び
前記本体と第２弁部材との間に設置され前記第２弁部材に前記ソレノイド部により作用される磁力と反対方向の弾性力を作用させる第２スプリングを有し、
前記第１ポペット弁の着座面積である第１受圧面積と、前記第２ポペット弁の着座面積である第２受圧面積と、前記第１感圧部の受圧面積である第３受圧面積と、前記第２感圧部の受圧面積である第４受圧面積とをほぼ等しくしたことを特徴とする。

このような構成の制御弁によれば、第１弁座面と第１弁部面とが接合する内径面の第１受圧面積と、第２弁座面と第２弁部面とが接合する内径面の第２受圧面積と、第１感圧部の第３受圧面積と、第２感圧部の第４受圧面積とをほぼ等しくしたので、各ポペット弁が作動するときに、流入する圧力流体から受ける不釣り合いの力は、全てキャンセルされる。つまり、圧送ポンプ等から生じる変動圧力の流体が第１弁室に流入しても、この流体の変動圧力は、ほぼ同一の受圧面積に受けるので、受ける力は同一となって相反する力はキャンセルされる。第１ポペット弁及び第２ポペット弁に変動圧力が作用しても、スプリングのばね力と電流の大きさに応じたソレノイド部により移動するソレノイドロッドにより第１ポペット弁及び第２ポペット弁の開度は制御されるので、流量制御を確実に行うことができる。

また、請求項２に係る本発明のソレノイドバルブは、前記第１仕切部及び前記第３仕切部の少なくともいずれか一方において、当該仕切部の内周と、当該内周と摺動する前記第１感圧部又は前記第２感圧部の外周とのいずれか一方又は両方に、Ｏリング等のシール部材が配設されていることを特徴とする。

このような構成のソレノイドバルブにおいては、摺動部からの流体の漏れ低減することができ、より適切な流量制御が可能となる。

図１は、本発明の第１実施形態のソレノイドバルブの構成を示す図である。 図２は、本発明の第２実施形態のソレノイドバルブの構成を示す図である。 図３は、本発明の第３実施形態のソレノイドバルブの構成を示す図である。 図４は、本発明の第４実施形態のソレノイドバルブの構成を示す図である。 図５は、本発明の第５実施形態のソレノイドバルブの構成を示す図である。 図６は、本発明の第６実施形態のソレノイドバルブの構成を示す図である。

第１実施形態
本発明の第１実施形態について図１を参照して説明する。
本実施形態においては、本発明に係るノーマルクローズ型のソレノイドバルブの基本的な構成について図１を参照して説明する。本実施形態のソレノイドバルブは、例えばオートマチックトランスミッションの油圧ブレーキ等の用途に用いられるものである。
図１は、本発明に係るソレノイドバルブ１００の断面図である。
図１に示すように、ソレノイドバルブ１００は、制御弁部１０１とソレノイド部１０２とを結合して一体に形成したものである。

制御弁部１０１は、外枠としての本体１１０と、本体１１０の内部に軸方向に貫通した弁空間室１２０とを有する。弁空間室１２０は、第１〜第３仕切部１１１〜１１３により分断されることにより、第１感圧室１２１，第１弁室１２２，第２弁室１２３及び第２感圧室１２４に分室される。
なお、本体１１０は、鉄、真鍮、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属、工業プラスチック、特殊樹脂等の合成樹脂材で製作される。

本体１１０には、第１感圧室１２１から軸方向の外方へ貫通する排出ポート１３１と、外周面から第１弁室１２２に貫通する供給ポート１３２と、外周面から第２弁室１２３へ貫通する出力ポート１３３が形成されている。供給ポート１３２及び出力ポート１３３は、外周面に沿って複数個設ける。供給ポート１３２には供給圧力Ｐｏの流体が流入し、出力ポート１３３においては制御圧力Ｐｃの流体が流出又は流入し、排出ポート１３１からは排出圧力Ｐｄの流体が排出される。

本体１１０のソレノイド部１０２側の端部の外面は、ソレノイド部１０２が取り付けられる取付面１１４に形成されており、その端部、すなわち第２感圧室１２４のソレノイド部１０２側の端部には、当該端部を軸方向へ貫通するソレノイドロッド１８６用の貫通孔１３４が設けられている。
本体１１０の第１仕切部１１１の第１感圧室１２１と第１弁室１２２とを連通する孔の周面は、第１摺動面１１１Ａに形成されている。第１摺動面１１１Ａには、後述する弁体１４０の円筒形状を有する第１感圧部１４５の外周面が僅かなクリアランスを持って貫通され、軸方向に摺動される。

第２仕切部１１２の第１弁室１２２と第２弁室１２３とを連通する孔の周面には、弁孔面１１２Ａが形成され、弁孔面１１２Ａの第１弁室１２２側の端部には、第１ポペット弁１０３を構成する第１弁座面１１２Ｂが形成される。

第３仕切部１１３の第２弁室１２３と第２感圧室１２４とを連通する孔の周面は、第２摺動面１１３Ａに形成されている。第２摺動面１１３Ａには、後述する弁座体１５０の円柱形状の胴体部１５１の外周面が僅かなクリアランスを持って貫通され、軸方向に摺動される。

弁体１４０（特許請求の範囲における第１弁部材に相当する。）は、円柱状の胴体部１４１の一方の端部に筒状の第１感圧部１４５と第１弁体１４２が形成され、他方の端部に第２弁体１４３が形成された部材である。換言すれば、弁体１４０は、第１弁体１４２と第２弁体１４３、及び、第１感圧部１４５が一体化された部材である。弁体１４０は、第２弁体１４３側の端部をソレノイド部１０２側にして、第１弁体１４２と第２弁体１４３との間に第２仕切部１１２が介在されるような配置で、制御弁部１０１の本体１１０の弁空間室１２０内に配置される。
なお、弁体１４０は、例えば、第１弁部１４２の端部に設けた嵌合孔に胴体部１４１の端部外周面を嵌着して連結する等して組み立てられ、上記の配置に配される。
弁体１４０の材質は、例えば、真鍮、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属、あるいは合成樹脂材等である。

弁体１４０において、第１弁室１２２内には、第１弁体１４２が配置される。第１弁体１４２には、胴体部１４１に向かって小径になった、換言すれば本体１１０の第２仕切部１１２に向かって小径になったテーパ面である第１弁部面１４２Ａが形成されている。第１弁部面１４２Ａは、弁体１４０がソレノイド部１０２の向きに移動してテーパ面が弁孔面１１２Ａ内に移動すると、第１弁座面１１２Ｂと接合して閉弁する。また、弁体１４０がソレノイド部１０２から離れる向きに移動してテーパ面が第１弁座面１１２Ｂから離れると、開弁する。

このように、第１弁部面１４２Ａと第１弁座面１１２Ｂとは、円筒面が嵌合しない形の第１ポペット弁１０３に構成される。ポペット弁は、弁座面に弁部面が微少な幅で接触する（着座する）ものであるから、開閉弁時に摺動抵抗を伴わないようにできる。
なお、第１弁部面１４２Ａと第１弁座面１１２Ｂとが接合する（着座する）内径部分の断面積（着座面積）は、作動流体の圧力を受ける第１受圧面積Ｓ１となる。

弁体１４０の胴体部１４１は、本体１１０の第２仕切部１１２の弁孔面１１２Ａの内側に遊嵌合に配置される。第１弁部面１４２Ａが第１弁座面１１２Ｂから離れて第１ポペット弁１０３が開弁した状態において、弁体１４０の胴体部１４１と弁孔面１１２Ａとの間は第１流通路１２５になる。従って、第１ポペット弁１０３が開弁すると、供給圧力Ｐｏの流体は第１弁室１２２から第１流通路１２５を流れて第２弁室１２３へ供給される。

このように、弁体１４０の胴体部１４１は、本体１１０の第２仕切部１１２の弁孔面１１２Ａの内側に遊嵌合に配置されるため、弁体１４０が移動する場合も胴体部１４１と弁孔面１１２Ａとの間は空間に成されて接触しない。従って、弁体１４０の移動は摺動抵抗を伴わない。また、胴体部１４１に付着物が付着しても胴体部１４１と弁孔面１１２Ａとは摺動しないから、ソレノイドバルブ１００が作動不良を生じることもない。

弁体１４０において、第２弁室１２３内には、第２弁体１４３が配置される。第２弁体１４３は、弁体１４０のソレノイド部１０２側の端部に形成される。第２弁体１４３には、先端に向かって小径になった、換言すれば後述する弁座体１５０に向かって小径になったテーパ面である第２弁部面１４３Ａが形成されている。第２弁部面１４３Ａは、弁座体１５０が弁体１４０に向かって移動して第２弁体１４３のテーパ面が弁座体１５０の弁体１４０側の端部に形成された弁座部１５２の円筒形状の弁孔面１５２Ａ内の位置となると、第２弁座面１５２Ｂと接合して閉弁する。また、弁座体１５０が弁体１４０から離れる向きに移動してテーパ面が第２弁座面１５２Ｂから離れると、開弁する。

このように、第２弁部面１４３Ａと第２弁座面１５２Ｂとは、円筒面が嵌合しない形の第２ポペット弁１０４に構成される。第２ポペット弁１０４も、第１ポペット弁１０３と同様に、弁座面に弁部面が微少な幅で接触する（着座する）ものであるから、開閉弁時に摺動抵抗を伴わないようにできる。
なお、第２弁部面１４３Ａと第２弁座面１５２Ｂとが接合する（着座する）内径部分の断面積（着座面積）は、作動流体の圧力を受ける第２受圧面積Ｓ２となる。

また、この弁体１４０の内部には、第１感圧部１４５から第２弁体１４３へ貫通する第１連通路１４６が形成されている。

弁体１４０において、ソレノイド部１０２とは反対側の端部には第１感圧部１４５が配置される。第１感圧部１４５は、端部側が第１感圧室１２１に開口した有底円筒形状の部分であって、その外周面は本体１１０の第１仕切部１１１の第１摺動面１１１Ａに軸方向に摺動自在に嵌合されている。円筒形状の第１感圧部１４５の底面となる第１弁体１４２側の面には、第２弁体１４３へ貫通する第１連通路１４６の端部開口が形成されている。

円筒形状の第１感圧部１４５の内周部には、第１のスプリング１６１が設置されている。第１のスプリング１６１の一方の端部は、円筒形状の第１感圧部１４５の底面に接続されており、第１のスプリング１６１の他方の端部は、第１感圧室１２１の排出ポート１３１が形成されている端面に接続されている。第１のスプリング１６１は、弁体１４０を、ばね力Ｆ１により弾発にソレノイド部１０２の方向へ押圧する。

第１感圧室１２１は、弁体１４０の第２弁体１４３の第２弁部面１４３Ａが弁座体１５０の第２弁座面１５２Ｂから離れて開弁したときに、第１連通路１４６を介して第２弁室１２３と連通する。また、第１感圧室１２１は、第２弁体１４３の第２弁部面１４３Ａが弁座体１５０の第２弁座面１５２Ｂに密着して閉弁したときには、第１連通路１４６及び第２連通路１５６を介して第２感圧室１２４と連通する。
なお、第１感圧部１４５が供給圧力Ｐｏを受ける面積は、第３受圧面積Ｓ３である。

本体１１０の内部の弁体１４０のソレノイド部１０２側には、弁座体１５０が、軸方向に移動可能に配設されている。
弁座体１５０（特許請求の範囲における第２弁部材に相当する。）は、円柱状の胴体部１５１の弁体１４０側の端部に筒状の弁座部１５２が形成され、胴体部１５１のソレノイド部１０２側に第２感圧部１５５が形成されている。また、弁座体１５０のさらにソレノイド部１０２側の端部には、ソレノイドロッド１８６の端部が連結されている。また、弁座体１５０のソレノイド部１０２側の端部は、外径方向にフランジ部１５３が形成されており、フランジ部１５３と第３仕切部１１３のソレノイド部１０２側の環状側面との間に第２のスプリング１６２が設置されている。第２のスプリング１６２はソレノイドロッド１８６を図示右側、すなわちソレノイド部１０２側に付勢する伸長ばねである。
なお、第２感圧部１５５の受圧面積は、第４受圧面積Ｓ４である。

弁座体１５０の弁座部１５２の弁体１４０側の端部の内周角部に設けた第２弁座面１５２Ｂは、弁体１４０の第２弁体１４３の第２弁部面１４３Ａと離接して開閉弁を形成する。前述したように、この第２弁座面１５２Ｂと第２弁部面１４３Ａとは、接合幅が小さく接合して開閉する第２ポペット弁１０４を構成する。また、第２弁座面１５２Ｂと第２弁部面１４３Ａとの接合する内径部の断面における制御圧力Ｐｃの流体を受圧する面積は、第２受圧面積Ｓ２である。
本実施形態においては、前述した第１受圧面積（第１ポペット弁１０３の着座面積）Ｓ１、第２受圧面積（第２ポペット弁１０４の着座面積）Ｓ２、第３受圧面積（第１感圧部１４５の受圧面積）Ｓ３及び第４受圧面積（第２感圧部１５５の受圧面積）Ｓ４は、いずれもほぼ等しく形成する。なお、ほぼ等しいとは、±６％の範囲内であれば、ほぼ同一の作用効果が達せられる。

また、弁座体１５０には、円筒状の弁座部１５２の底部と第２感圧室１２４とを連通させる第２連通路１５６が形成されている。第２連通路１５６は、第２ポペット弁１０４が開弁したときに、第２弁室１２３の流体を第２のスプリング１６２が配置される第２感圧室１２４に導入できるようにする。同時に、第２連通路１５６は、第２感圧室１２４と第１連通路１４６、第１感圧室１２１及び排出ポート１３１とを常に連通する。
第２感圧室１２４に流入した流体は、連通するソレノイド部１０２内の各部材に作用して流体の圧力が一方の面にのみ作用しないように圧力をバランスさせる（第２感圧室１２４からソレノイド部１０２の内部にも流体は流入する）。

このような構成の弁座体１５０により、ソレノイド部１０２が作動しないときには、第２のスプリング１６２のばね力Ｆ２により弁座体１５０は弁体１４０から離されて、第２ポペット弁１０４は開弁する。第２ポペット弁１０４が開弁すると、第２弁室１２３と第２感圧室１２４とが第２連通路１５６を介して連通し、第２弁室１２３から第２感圧室１２４に制御圧力Ｐｃの流体を流すことができる。

ソレノイド部１０２は、前述したように制御弁部１０１の取付面１１４に連結する。
ソレノイド部１０２は、内部に可動芯１８１を設けるとともに、可動芯１８１にはソレノイドロッド１８６を結合する。また、可動芯１８１の対向した位置には固定芯１８２を設け、可動芯１８１と固定芯１８２の周囲には電磁コイル１８３を配置して電磁回路を構成する。この電磁コイル１８３に電流が印可されると、その電流の大きさに応じて電磁回路に発生する磁力Ｆにより、可動芯１８１は固定芯１８２に吸引される。可動芯１８１が固定芯１８２に吸引されると、可動芯１８１と一体のソレノイドロッド１８６は可動芯１８１とともに移動して、第２のスプリング１６２を圧縮させながら弁座体１５０を押圧する。弁座体１５０が移動すると、弁座体１５０は弁体１４０と閉弁しながら弁体１４０を図示左方へ移動させ、第１弁部面１４２Ａを第１弁座面１１２Ｂから離脱させて第１ポペット弁１０３を開弁する。このとき、第１のスプリング１６１も圧縮される。

次に、このような構成のソレノイドバルブ１００の動作を説明する。
まず、ソレノイド部１０２に電流が印加されていない状態においては、ソレノイド部１０２の可動芯１８１と固定芯１８２との間には磁力Ｆは作用せず、可動芯１８１と固定芯１８２とは離間した状態になり、弁座体１５０は、第２のスプリング１６２のばね力Ｆ２の伸長力によりソレノイド部１０２側へ押動された状態となる。その結果、弁座部１５２の第２弁座面１５２Ｂは弁体１４０の第２弁部面１４３Ａから離間して、第２ポペット弁１０４はストローク（開口量）が最大の開弁状態となる。

第２ポペット弁１０４が開弁状態のときは、第２弁室１２３から第１連通路１４６へ流体が流れ得る状態であり、制御圧力Ｐｃの流体は、第２弁室１２３から第１連通路１４６と第１感圧室１２１とを通して排出ポート１３１へ排出され、制御圧力Ｐｃは低下する。すなわち、ソレノイド部１０２への電流が停止した状態においては、制御圧力Ｐｃは低下した状態となる。

また、第２ポペット弁１０４が開弁状態のときは、第２感圧室１２４は第２連通路１５６を介して第２弁室１２３と連通し、第２感圧室１２４、第２弁室１２３及び第１感圧室１２１はいずれも同一圧力状態となる。
また、第２ポペット弁１０４が開弁状態のときは、弁体１４０は、第１感圧室１２１に配置される第１のスプリング１６１のばね力Ｆ１により押圧され、第１弁部面１４２Ａが第１弁座面１１２Ｂと接合した状態とされる。すなわち、第１弁部面１４２Ａと第１弁座面１１２Ｂからなる第１ポペット弁１０３は、ストローク（開口量）がゼロの閉弁状態となる。このため、供給ポート１３２から供給される供給圧力Ｐｏの流体は、第１ポペット弁１０３により遮断され、第２弁室１２３への流入は停止される。

なお、前述したように、本実施形態のソレノイドバルブ１００においては、第１受圧面積Ｓ１、第２受圧面積Ｓ２、第３受圧面積Ｓ３及び第４受圧面積Ｓ４はいずれも同一面積に構成されているから、作動流体から受ける互いの力はキャンセルされる。

このような状態からソレノイド部１０２に電流を印加すると、ソレノイド部１０２の可動芯１８１と固定芯１８２との間には磁力Ｆが作用し、可動芯１８１と固定芯１８２とは近接した状態になり、弁座体１５０は、第２のスプリング１６２のばね力Ｆ２の伸長力に抗してソレノイド部１０２側から離れた位置に移動する。その結果、弁座部１５２の第２弁座面１５２Ｂは第２弁部面１４３Ａに近接し、第２ポペット弁１０４のストローク（開口量）は小さくなる。

このときの磁力Ｆ、可動芯１８１と固定芯１８２との近接状態、弁座体１５０の移動位置及び第２ポペット弁１０４のストローク（開口量）は、ソレノイド部１０２に印加する電流量により決まる。すなわち、ソレノイド部１０２に印加する電流量が大きいほどソレノイド部１０２の可動芯１８１と固定芯１８２との間に作用する磁力Ｆは大きくなり、可動芯１８１と固定芯１８２とはより近接した状態になり、弁座体１５０はソレノイド部１０２側からより離れた位置に移動し、第２ポペット弁１０４のストローク（開口量）はより小さくなり、その結果として、第２弁室１２３と第１連通路１４６との流体の流れはより抑制される状態となる。

ソレノイド部１０２に印加する電流量がある値に達すると、弁座体１５０は、第２弁座面１５２Ｂが弁体１４０の第２弁部面１４３Ａに接合する位置にまで移動し、第２ポペット弁１０４のストローク（開口量）はゼロとなり、第２ポペット弁１０４は閉弁状態となる。この状態においては、第２弁室１２３から第１連通路１４６への流体の流れは遮断され、出力ポート１３３を流れる制御圧力Ｐｃの流体の排出ポート１３１側への流出は停止される。
なお、この状態、すなわち弁座体１５０が単に第２弁座面１５２Ｂが第２弁部面１４３Ａに接合する位置に移動した状態においては、第１ポペット弁１０３も未だストローク（開口量）がゼロの閉弁状態であり、第１ポペット弁１０３及び第２ポペット弁１０４が共に閉じた状態となる。

この状態よりさらにソレノイド部１０２に印加する電流量を大きくすると、第２弁部面１４３Ａが弁座部１５２の第２弁座面１５２Ｂと接合することにより弁座体１５０と一体的となった弁体１４０は、第１感圧室１２１の第１のスプリング１６１のばね力Ｆ１に抗して第１感圧室１２１側に移動され、第１ポペット弁１０３の第１弁部面１４２Ａが第１弁座面１１２Ｂから離間した状態となる。その結果、供給ポート１３２から供給される供給圧力Ｐｏの流体が第１弁座面１１２Ｂと第１弁部面１４２Ａとの間の第１流通路１２５を流れて第２弁室１２３へ流入し始め、出力ポート１３３側の制御圧力Ｐｃの流量を増大させる。

このときの第１ポペット弁１０３のストローク（開口量）も、ソレノイド部１０２に印加する電流量により決まる。すなわち、ソレノイド部１０２に印加する電流量が大きいほど、弁体１４０が第１のスプリング１６１のばね力Ｆ１に抗して第１感圧室１２１側に移動する距離が長くなり、第１ポペット弁１０３の第１弁部面１４２Ａと第１弁座面１１２Ｂとの離間状態が大きくなり、第１ポペット弁１０３のストローク（開口量）は大きくなる。

ソレノイド部１０２に最大の電流が印加された場合は、可動芯１８１と固定芯１８２との間には最大の磁力Ｆが作用し、可動芯１８１と固定芯１８２とは互いに最大の近接状態になる。可動芯１８１に連結したソレノイドロッド１８６は、第２感圧室１２４の第２のスプリング１６２及び第１感圧室１２１の第１のスプリング１６１を圧縮させながら、弁座体１５０と弁体１４０を一体に感圧室１２１側へ移動させる。
この状態においては、前述したように第２弁座面１５２Ｂが第２弁部面１４３Ａに接合し第２ポペット弁１０４が閉じた状態なので、第２弁室１２３と第１連通路１４６との流体の流れは遮断され、出力ポート１３３を流れる制御圧力Ｐｃの流体の排出ポート１３１側への流出は停止される。

一方、第１ポペット弁１０３は開弁状態となり、供給ポート１３２から供給される供給圧力Ｐｏの流体は、第１弁座面１１２Ｂと第１弁部面１４２Ａとの間の第１流通路１２５を流れて第２弁室１２３へ流入する。その結果、出力ポート１３３側の（例えば、油圧ブレーキの）制御圧力Ｐｃの流量を増大させる。

このように、第２ポペット弁１０４が閉弁した状態では、ソレノイド部１０２に流される制御された電流に応じて弁体１４０が移動し、第１ポペット弁１０３が開閉作動をする。この際、ソレノイドバルブ１００においては、第１受圧面積Ｓ１と第２受圧面積Ｓ２及び第３受圧面積Ｓ３と第４受圧面積Ｓ４をほぼ等しくしているので、供給圧力Ｐｏの流体からの変動圧力による不釣り合いな力がキャンセルされ、油圧ポンプから供給される供給圧力Ｐｏの流体が変動しても、供給圧力Ｐｏによって弁体１４０が変動するのを効果的に防止でき、第１ポペット弁１０３の開閉の開度をソレノイドロッド１８６のストロークに応じて設定通りに開閉させることができる。すなわち、第１ポペット弁１０３は、ソレノイド部１０２の磁力Ｆによるソレノイドロッド１８６の移動と、第１感圧室１２１の第１のスプリング１６１のばね力Ｆ１と第２感圧室１２４の第２のスプリング１６２のばね力Ｆ２との力のみで開閉が成されることとなり、これにより制御圧力Ｐｃの流体の流量が制御される。

つまり、第１弁体１４２の（第１ポペット弁１０３）の受圧面積Ｓ１、第２弁体１４３（第２ポペット弁１０４）の受圧面積Ｓ２、第１感圧部の受圧面積Ｓ３及び第２感圧部の受圧面積Ｓ４はそれぞれ同一面積に構成されているから、流体の各圧力Ｐｏ，Ｐｃがそれらの各受圧面積Ｓ１〜Ｓ４に作用しても、それらの相反する力はキャンセルされる。
第１のスプリング１６１と第２のスプリング１６２のばね力Ｆ１，Ｆ２とソレノイド部１０２の磁力Ｆにより制御された可動芯１８１は、固定芯１８２との距離が制御されるから、可動芯１８１と一体のソレノイドロット１８６も制御されて所望の距離だけ移動される。

その結果、ソレノイドロッド１８６と連結した弁座体１５０の第２弁座面１５２Ｂは、第１のスプリング１６１と第２のスプリング１６２を弾性的に伸縮させながら、弁体１４０の第２弁部面１４３Ａと閉弁に接合した状態で、第１ポペット弁１０３の開閉の開度を制御することができる。つまり、この場合の弁体１４０の応動は、第１弁座面１１２Ｂと第１弁部面１４２Ａとの間の開閉弁の開度を、供給圧力Ｐｏの変動に左右されることなく制御することができる。このような第１ポペット弁１０３の制御された開閉により第１弁室１２２から第２弁室１２３へ流れる供給圧力Ｐｏの流体を流量比例制御することができる。

なお、ソレノイドバルブ１００においては、第２ポペット弁１０４の閉弁と第１ポペット弁１０３の開弁、あるいは第１ポペット弁１０３の閉弁と第２ポペット弁１０４の開弁は、ソレノイド部１０２に印加する電流量に対して連続的に切り替わるものではない。

弁体１４０の第２弁部面１４３Ａが弁座体１５０の第２弁座面１５２Ｂと接合されて弁体１４０と弁座体１５０とが一体に第１感圧室１２１の第１のスプリング１６１のばね力Ｆ１及び第２感圧室１２４の第２のスプリング１６２のばね力Ｆ２に抗して移動する状態と、弁体１４０と分離した弁座体１５０のみが第２感圧室１２４の第２のスプリング１６２のばね力Ｆ２のみに抗して移動する状態とでは、ソレノイドロッド１８６の駆動にかかる負荷は非連続に増減する。そのため、これらの駆動のためにソレノイド部１０２に求められる磁力Ｆの大きさも非連続に変化する。

従って、その切り替わりの状態、すなわち、第１ポペット弁１０３が閉弁し第２ポペット弁１０４が開弁した状態と、第１ポペット弁１０３が開弁し第２ポペット弁１０４が閉弁した状態との間で状態が切り替わる際には、ソレノイド部１０２に印加する電流量を変化させてもソレノイドロッド１８６が移動せず、第１ポペット弁１０３及び第２ポペット弁１０４が共に閉弁状態となる状態が生じる。すなわち、ソレノイド部１０２に印加する電流量には、電流量を増減しても第１ポペット弁１０３及び第２ポペット弁１０４の両方が閉弁状態となったままとなる所定の電流量の範囲を存在させる。

このように、本実施形態のソレノイドバルブ１００は、ソレノイド部１０２のソレノイドロッド１８６を電流の大きさに応じて作動させ、第１及び第２のスプリング１６１、１６２のばね力Ｆ１，Ｆ２と協働して第１ポペット弁１０３及び第２ポペット弁１０４の開閉度（開口量）を制御し、この弁の開閉度に応じて制御圧力Ｐｃの流体を流して流量制御する。このとき、ソレノイドバルブ１００の第１ポペット弁１０３及び第２ポペット弁１０４を作動させる構成は、Ｓ１＝Ｓ２＝Ｓ３＝Ｓ４であるから、第１ポペット１０３及び第２ポペット弁１０４には流体圧力による不釣り合いな力が作用しない。このため、ソレノイド部１０２の磁力Ｆのみでソレノイドロッド１８６を設定通りに移動して第１ポペット弁１０３及び第２ポペット弁１０４の開閉度を制御することができる。

また、本実施形態のソレノイドバルブ１００においては、弁体１４０の胴体部１４１と第２仕切部１１２の弁孔面１１２Ａとの間に関しては摺動部が形成されないように構成されており、また、第１ポペット弁１０３と第２ポペット弁１０４の弁面は、線接触の状態で当接する狭い幅の接触である。従って、第１ポペット弁１０３と第２ポペット１０４は、摩擦抵抗を低減することができ、摺動面も少ないので摺動面間に粉末が付着して摺動抵抗を増大させる可能性を低減することができる。

また、弁部をポペット弁で構成することにより、各弁における漏れ量を減らすことができ、結果として弁全体の内部漏れを低減することができる。

また、本実施形態のソレノイドバルブ１００においては、ベローズを使用せずに弁体が僅かなクリアランスを持って摺動している。従って、ベローズの傾きに起因して弁の着座時に傾きが生じるのを防ぐことができ、弁の開閉を適切に行うことができる。
また、ベローズを使用する場合と比較して高圧に耐え得るソレノイドバルブを構成することができる。換言すれば、ソレノイドバルブを小型の状態で、流量を確保することができる。
また、部品コストを低減することができ、装置を小型化することも可能となる。

第２実施形態
本発明の第２実施形態について図２を参照して説明する。
本実施形態においては、本発明に係るノーマルオープン型のソレノイドバルブの基本的な構成について図２を参照して説明する。本実施形態のソレノイドバルブも、第１実施形態と同様に、例えばオートマチックトランスミッションの油圧ブレーキ等の用途に用いられるものである。

図２は、本発明に係るソレノイドバルブ２００の断面図である。
図２に示すように、ソレノイドバルブ２００は、制御弁部２０１とソレノイド部２０２とを結合して一体に形成したものである。

制御弁部２０１は、外枠としての本体２１０と、本体２１０の内部に軸方向に貫通した弁空間室２２０とを有する。弁空間室２２０は、第１〜第３仕切部２１１〜２１３により分断されることにより、第１感圧室２２１，第１弁室２２２，第２弁室２２３及び第２感圧室２２４に分室される。
なお、本体２１０は、鉄、真鍮、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属、工業プラスチック、特殊樹脂等の合成樹脂材で製作される。

本体２１０には、第２感圧室２２４から軸方向の外方へ貫通する排出ポート２３１と、外周面から第１弁室２２２に貫通する供給ポート２３２と、外周面から第２弁室２２３へ貫通する出力ポート２３３が形成されている。供給ポート２３２及び出力ポート２３３は、外周面に沿って複数個設ける。供給ポート２３２には供給圧力Ｐｏの流体が流入し、出力ポート２３３においては制御圧力Ｐｃの流体が流出又は流入し、排出ポート２３１からは排出圧力Ｐｄの流体が排出される。

本体２１０のソレノイド部２０２側の端部の外面は、ソレノイド部２０２が取り付けられる取付面２１４に形成されており、その端部、すなわち第１感圧室２２１のソレノイド部２０２側の端部には、当該端部を軸方向へ貫通するソレノイドロッド２８６用の貫通孔２３４が設けられている。

本体２１０の第１仕切部２１１の第１感圧室２２１と第１弁室２２２とを連通する孔の周面は、第１摺動面２１１Ａに形成されている。第１摺動面２１１Ａには、後述する弁体２４０の円筒形状を有する第１感圧部２４５の外周面が僅かなクリアランスを持って貫通され、軸方向に摺動される。

第２仕切部２１２の第１弁室２２２と第２弁室２２３とを連通する孔の周面には、弁孔面２１２Ａが形成され、弁孔面２１２Ａの第１弁室２２２側の端部には、第１ポペット弁２０３を構成する第１弁座面２１２Ｂが形成される。

第３仕切部２１３の第２弁室２２３と第２感圧室２２４とを連通する孔の周面は、第２摺動面２１３Ａに形成されている。第３摺動面２１３Ａには、後述する弁座体２５０の円柱形状の胴体部２５１及び第２感圧部２５５の外周面が僅かなクリアランスを持って貫通され、軸方向に摺動される。

弁体２４０（特許請求の範囲における第１弁部材に相当する。）は、円柱状の胴体部２４１の一方の端部に筒状の第１感圧部２４５と第１弁体２４２が形成され、他方の端部に第２弁体２４３が形成された部材である。換言すれば、弁体２４０は、第１弁体２４２と第２弁体２４３、及び、第１感圧部２４５が一体化された部材である。弁体２４０は、第１感圧部２４５側の端部をソレノイド部２０２側にして、第１弁体２４２と第２弁体２４３との間に第２仕切部２１２が介在されるような配置で、制御弁部２０１の本体２１０の弁空間室２２０内に配置される。
なお、弁体２４０は、例えば、第１弁部２４２の端部に設けた嵌合孔に胴体部２４１の端部外周面を嵌着して連結する等して組み立てられ、上記の配置に配される。
弁体２４０の材質は、例えば、真鍮、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属、あるいは合成樹脂材等である。

弁体２４０において、第１弁室２２２内には、第１弁体２４２が配置される。第１弁体２４２には、胴体部２４１に向かって小径になった、換言すれば本体２１０の第２仕切部２１２に向かって小径になったテーパ面である第１弁部面２４２Ａが形成されている。第１弁部面２４２Ａは、弁体２４０がソレノイド部２０２とは反対側に移動してテーパ面を弁孔面２１２Ａ内に移動すると、第１弁座面２１２Ｂと接合して閉弁する。また、弁体２４０がソレノイド部２０２に近づく向きに移動してテーパ面が第１弁座面２１２Ｂから離れると、開弁する。

このように、第１弁部面２４２Ａと第１弁座面２１２Ｂとは、円筒面が嵌合しない形の第１ポペット弁２０３に構成される。ポペット弁は、弁座面に弁部面が微少な幅で接触する（着座する）ものであるから、開閉弁時に摺動抵抗を伴わないようにできる。
なお、第１弁部面２４２Ａと第１弁座面２１２Ｂとが接合する（着座する）内径部分の断面積（着座面積）は、作動流体の圧力を受ける第１受圧面積Ｓ１となる。

弁体２４０の胴体部２４１は、本体２１０の第２仕切部２１２の弁孔面２１２Ａの内側に遊嵌合に配置される。第１弁部面２４２Ａが第１弁座面２１２Ｂから離れて第１ポペット弁２０３が開弁した状態において、弁体２４０の胴体部２４１と弁孔面２１２Ａとの間は第１流通路２２５になる。従って、第１ポペット弁２０３が開弁すると、供給圧力Ｐｏの流体は第１弁室２２２から第１流通路２２５を流れて第２弁室２２３へ供給される。

このように、弁体２４０の胴体部２４１は、本体２１０の第２仕切部２１２の弁孔面２１２Ａの内側に遊嵌合に配置されており、換言すれば弁体２４０が移動する場合も胴体部２４１と弁孔面２１２Ａとの間には間隙が確保されており、これらは接触しない。従って、弁体２４０の移動は摺動抵抗を伴わない。また、胴体部２４１に付着物が付着しても胴体部２４１と弁孔面２１２Ａとは摺動しないから、ソレノイドバルブ２００が作動不良を生じることもない。

弁体２４０において、第２弁室２２３内には、第２弁体２４３が配置される。第２弁体２４３は、弁体２４０のソレノイド部２０２とは反対側の端部に形成される。第２弁体２４３には、先端に向かって小径になった、換言すれば後述する弁座体２５０に向かって小径になったテーパ面である第２弁部面２４３Ａが形成されている。第２弁部面２４３Ａは、弁座体２５０が弁体２４０に向かって移動して第２弁体２４３のテーパ面が弁座体２５０の弁体２４０側の端部に形成された有底円筒形状の弁座部２５２の内周面である弁孔面２５２Ａ内の位置となると、円筒形状の弁孔面２５２Ａの開口部の環状の内周角部である第２弁座面２５２Ｂと接合して閉弁する。また、弁座体２５０が弁体２４０から離れる向きに移動してテーパ面が第２弁座面２５２Ｂから離れると、開弁する。

このように、第２弁部面２４３Ａと第２弁座面２５２Ｂとは、円筒面が嵌合しない形の第２ポペット弁２０４に構成される。第２ポペット弁２０４も、第１ポペット弁２０３と同様に、弁座面に弁部面が微少な幅で接触する（着座する）ものであるから、開閉弁時に摺動抵抗を伴わない。
なお、第２弁部面２４３Ａと第２弁座面２５２Ｂとが接合する（着座する）内径部分の断面積（着座面積）は、作動流体の圧力を受ける第２受圧面積Ｓ２となる。

また、この弁体２４０の内部には、第１感圧部２４５から第２弁体２４３へ貫通する第１連通路２４６が形成されている。この第１連通路２４６にソレノイド部２０２からソレノイドロッド２８６が貫通され、その端部は弁座体２５０のソレノイド部２０２側の端部と連結される。具体的には、ソレノイドロッド２８６の端部は、弁座体２５０の有底円筒形状の弁座部２５２の底面の中央部に連結される。

弁体２４０において、第１弁体２４２のソレノイド部２０２側には、第１感圧部２４５が形成される。第１感圧部２４５は、第１弁体２４２のソレノイド部２０２側の端部から第１仕切部２１１の内側を貫通して第１感圧室２２１まで延伸しており、その内部には、前述した第１連通路２４６が形成されている。また、第１感圧部２４５のソレノイド部２０２側の端部はフランジ状に形成されており、そのフランジ状の端面の中央部に第１連通路２４６の端部開口が形成されている。

また、第１感圧部２４５のフランジ状の端面の周辺部には、第１のスプリング２６１の一方の端部が設置されている。第１のスプリング２６１の他方の端部は、第１感圧室２２１のソレノイド部２０２側の端面に接続されている。第１のスプリング２６１は、弁体２４０を、ばね力Ｆ１により弾発にソレノイド部２０２とは反対方向へ押圧する。

第１感圧室２２１に流入した流体は、連通するソレノイド部２０２内の各部材に作用して流体の圧力が一方の面にのみ作用しないように圧力をバランスさせる（第１感圧室２２１からソレノイド部２０２の内部にも流体は流入する）。

第１感圧室２２１は、弁体２４０の第２弁体２４３の第２弁部面２４３Ａが弁座体２５０の第２弁座面２５２Ｂから離れて第２ポペット弁２０４が開弁したときに、第１連通路２４６を介して第２弁室２２３と連通する。また、弁体２４０の第２弁部面２４３Ａが弁座体２５０の第２弁座面２５２Ｂに密着して第２ポペット弁２０４が閉弁したときには、第１連通路２４６を介して第２感圧室２２４と連通する。
なお、第１感圧部２４５が供給圧力Ｐｏを受ける面積は、第３受圧面積Ｓ３である。

本体２１０の内部のソレノイド部２０２とは反対側には、弁座体２５０が、軸方向に移動可能に配設されている。
弁座体２５０（特許請求の範囲における第２弁部材に相当する。）は、円柱状の胴体部２５１の弁体２４０側の端部に筒状の弁座部２５２が形成され、また、その弁体２４０側（ソレノイド部２０２側）の端部にソレノイドロッド２８６の端部が連結されている。また、弁座体２５０のソレノイド部２０２とは反対側の端部は、その端部側に開口した有底円筒形状に形成されており、第２感圧部２５５を形成している。その、円筒形状の第２感圧部２５５の内側に、第２のスプリング２６２が設置されている。第２のスプリング２６２はソレノイドロッド２８６を図示左側、すなわちソレノイド部２０２側に付勢する伸長ばねである。

なお、第２のスプリング２６２のばね力は、前述した第１のスプリング２６１のばね力よりも大きく、ソレノイド部２０２により何ら磁力（Ｆ）が作用していないときは、第１のスプリング２６１のばね力に抗して第２のスプリング２６２のばね力により、弁座体２５０及び弁体２４０はソレノイド部２０２方向に押動されるものである。
なお、第２感圧部２５５の受圧面積は、第４受圧面積Ｓ４である。

弁座体２５０の弁座部２５２の弁体２４０側の端部の内周角部に設けた第２弁座面２５２Ｂは、弁体２４０の第２弁体２４３の第２弁部面２４３Ａと離接して開閉弁を形成する。前述したように、この第２弁座面２５２Ｂと第２弁部面２４３Ａとは、接合幅が小さく接合して開閉する第２ポペット弁２０４を構成する。また、第２弁座面２５２Ｂと第２弁部面２４３Ａとの接合する内径部の断面における制御圧力Ｐｃの流体を受圧する面積は、第２受圧面積Ｓ２である。
本実施形態においては、前述した第１受圧面積（第１ポペット弁２０３の着座面積）Ｓ１、第２受圧面積（第２ポペット弁２０４の着座面積）Ｓ２、第３受圧面積（第１感圧部２４５の受圧面積）Ｓ３及び第４受圧面積（第２感圧部２５５の受圧面積）Ｓ４は、いずれもほぼ等しく形成する。

また、弁座体２５０には、円筒状の弁座部２５２の底部と第２感圧室２２４とを連通させる第２連通路２５６が形成されている。第２連通路２５６は、第２ポペット弁２０４が開弁したときに、第２弁室２２３の流体を第２のスプリング２６２が配置される第２感圧室２２４に導入できるようにする。同時に、第２連通路２５６は、第２感圧室２２４と第１連通路２４６、第１感圧室２２１及び排出ポート２３１とを常に連通する。
なお、第２連通路２５６の弁体２４０側の端部開口は、弁座体２５０の有底円筒形状の弁座部２５２の底面の中央部に形成されているが、ここには前述したようにソレノイドロッド２８６が連結されている。しかし第２連通路２５６の開口部は、図２に示すように、その一部がソレノイドロッド２８６の外径よりもさらに外周部に拡径され、あるいはそのような位置まで溝が形成され、ソレノイドロッド２８６により開口が閉塞されず、第２弁室２２３との間で十分な流体の流量が確保できるようにその流路が確保されている。

このような構成の弁座体２５０により、ソレノイド部２０２が作動しないときには、第２のスプリング２６２のばね力Ｆ２により弁座体２５０は弁体２４０側に移動される。弁座体２５０が移動すると、弁座体２５０は弁体２４０と閉弁しながら弁体２４０を図示右方へ移動させ、第１弁部面２４２Ａを第１弁座面２１２Ｂから離脱させて第１ポペット弁２０３を開弁する。このとき、第１のスプリング２６１も圧縮される。

ソレノイド部２０２の構成は、ソレノイド部１０２の構成と同じなので、説明は省略する。

次に、このような構成のソレノイドバルブ２００の動作を説明する。
ソレノイド部２０２に電流が印加されていない状態において、ソレノイド部２０２の磁力Ｆは作用せず、弁座体２５０は、第２のスプリング２６２のばね力Ｆ２の伸長力により、弁体２４０側へ移動し、弁座体２５０の第２弁座面２５２Ｂが第２弁体２４３の第２弁部面２４３Ａと接合して第２ポペット弁２０４をストローク（開口量）がゼロの閉弁状態にする。その結果、第２弁室２２３と第２連通路２５６との流体の流れは遮断され、出力ポート２３３を流れる制御圧力Ｐｃの流体は、排出ポート２３１側へ流出させることができなくなる。

また、第２のスプリング２６２のばね力は第１のスプリング２６１のばね力よりも大きいので、第２のスプリング２６２はさらに第１感圧室２２１の第１のスプリング２６１を圧縮させながら弁体２４０をソレノイド部２０２側へ移動させ、第１弁部面２４２Ａと第１弁座面２１２Ｂは離されて、第１ポペット弁２０３はストローク（開口量）が最大の開弁状態とされる。その結果、供給ポート２３２から供給される供給圧力Ｐｏの流体は、第１弁座面２１２Ｂと第１弁部面２４２Ａとの間の第１流通路２２５を流れて第２弁室２２３へ流入する。その結果、出力ポート２３３側の（例えば、油圧ブレーキの）制御圧力Ｐｃの流量を増大させる。
つまり、ソレノイド部１０２へ電流が流されないときに、制御圧力Ｐｃを増大させることができる。

このような状態からソレノイド部２０２に電流を印加すると、ソレノイド部２０２の可動芯１８１と固定芯１８２との間に磁力Ｆが作用し、この磁力Ｆと第１のスプリング２６１のばね力を合わせた力が第２のスプリング２６２のばね力より大きくなると、第２のスプリング２６２のばね力に抗して、弁座体２５０はソレノイド部２０２から離れる方向に移動する。このとき、弁体２４０には第１のスプリング２６１が作用しているので、弁体２４０は弁座体２５０に追随して一体的にソレノイド部２０２から離れる方向に移動し、第２ポペット弁２０４の閉弁状態は維持される。
一方で、第２ポペット弁２０４がソレノイド部２０２から離れる方向に移動することで、第１ポペット弁２０３を形成する第１弁体２４２の第１弁部面２４２Ａは第１弁座面２１２Ｂに近接し、第１ポペット弁２０３のストローク（開口量）は小さくなる。

なお、このときの磁力Ｆ、弁体２４０及び弁座体２５０の移動位置及び第１ポペット弁２０３のストローク（開口量）は、第１実施形態と同様にソレノイド部２０２に印加する電流量により決まる。

ソレノイド部１０２に印加する電流量がある値に達すると、弁体２４０の第１弁部面２４２Ａは第１弁座面２１２Ｂに接合する位置に達し、第１ポペット弁２０３のストローク（開口量）がゼロとなり閉弁状態となる。この状態においては、第１弁室２２２から第２弁室２２３への流体の流れは遮断され、供給ポート２３２から出力ポート２３３への制御圧力Ｐｃの流体の流れは停止される。
なお、この第１ポペット弁２０３が閉弁した直後の状態においては、第２ポペット弁２０４も未だストローク（開口量）がゼロの閉弁状態であり、第１ポペット弁２０３及び第２ポペット弁２０４が共に閉じた状態となる。

このような状態でソレノイド部２０２に制御された中間の電流が流される場合は、第２ポペット弁２０４が閉弁した作動状態で、ソレノイド部２０２に流れる電流に応じて弁座体２５０及び弁体２４０が移動し、第１ポペット弁２０３が開閉作動をする。このような第１ポペット弁２０３の制御された開閉により第１弁室２２２から第２弁室２２３へ流れる供給圧力Ｐｏの流体を流量比例制御することができる。

この状態よりさらにソレノイド部２０２に印加する電流量を大きくすると、弁体２４０は、既に第１弁体２４２が第２仕切部２１２により掛止されているので弁座体２５０方向には移動できないが、ソレノイドロッド２８６に直接連結されている弁座体２５０は、さらにソレノイド部２０２とは反対方向に移動する。その結果、第２ポペット弁２０４を構成する弁座体２５０の第２弁座面２５２Ｂが弁体２４０の第２弁部面２４３Ａから離間し、第２ポペット弁２０４は開弁状態となる。その結果、第２弁室２２３の制御圧力Ｐｃの流体は第２連通路２５６及び第２感圧室２２４を通して排出ポート２３１へ排出される状態となり、制御圧力Ｐｃは低下し始める。

ソレノイド部２０２に最大の電流が印加された場合は、ソレノイド部２０２の磁力Ｆは最大となり、ソレノイドロッド２８６は、弁座体２５０をソレノイド部２０２の遠位側の端部へ移動させる。その結果、弁座部２５２の第２弁座面２５２Ｂは第２弁体２４３の第２弁部面２４３Ａから離間して第２ポペット弁２０４はストローク（開口量）が最大の開弁状態になり、例えばオートマチックトランスミッションの油圧ブレーキ用等の制御圧力Ｐｃの流体を第２弁室２２３から第１連通路２４６と第２感圧室２２４とを通して排出ポート２３１へ排出することができる。

このとき、弁体２４０は第１のスプリング２６１のばね力Ｆ１により弁座体２５０方向に押圧されて第１弁部面２４２Ａが第１弁座面２１２Ｂと接合し、第１弁部面２４２Ａと第１弁座面２１２Ｂからなる第１ポペット弁２０３は閉弁している。このため供給ポート２３２から供給される供給圧力Ｐｏの流体は、第１ポペット弁２０３により遮断されて第２弁室２２３へ流入するのが停止される。
つまり、ソレノイド部２０２への十分な電流が流されると、制御圧力Ｐｃを低下させることができる。

このように、本実施形態のソレノイドバルブ２００は、ソレノイド部２０２のソレノイドロッド２８６を電流の大きさに応じて作動させ、第１及び第２のスプリング２６１、２６２のばね力Ｆ１，Ｆ２と協働して第１ポペット弁２０３及び第２ポペット弁２０４の開閉度（開口量）を制御し、この弁の開閉度に応じて制御圧力Ｐｃの流体を流して流量制御する。このとき、ソレノイドバルブ２００の第１ポペット弁２０３及び第２ポペット弁２０４を作動させる構成は、Ｓ１＝Ｓ２＝Ｓ３＝Ｓ４であるから、第１ポペット２０３及び第２ポペット弁２０４には流体圧力による不釣り合いな力が作用しない。このため、ソレノイド部２０２の磁力Ｆのみでソレノイドロッド２８６を設定通りに移動して第１ポペット弁２０３及び第２ポペット弁２０４の開閉度を制御することができる。

また、ソレノイドバルブ２００においても、ソレノイドバルブ１００と同様に、弁体２４０の胴体部２４１と第２仕切部２１２の弁孔面２１２Ａとの間に関しては摺動部が形成されないように構成されており、また、第１ポペット弁２０３と第２ポペット２０４の弁面は、線接触の状態で当接する狭い幅の接触である。従って、第１ポペット弁２０３と第２ポペット２０４は、摩擦抵抗を低減することができ、摺動面も少ないので摺動面間に粉末が付着して摺動抵抗を増大させる可能性を低減することができる。

また、弁部をポペット弁で構成することにより、各弁における漏れ量を減らすことができ、結果として弁全体の内部漏れを低減することができる。

また、ソレノイドバルブ２００においては、ベローズを使用せずに弁体が僅かなクリアランスを持って摺動している。従って、ベローズの傾きに起因して弁の着座時に傾きが生じるのを防ぐことができ、弁の開閉を適切に行うことができる。
また、ベローズを使用する場合と比較して高圧に耐え得るソレノイドバルブを構成することができる。換言すれば、ソレノイドバルブを小型の状態で、流量を確保することができる。
また、部品コストを低減することができ、装置を小型化することも可能となる。

第３実施形態
本発明の第３実施形態について図３を参照して説明する。
本実施形態のソレノイドバルブは、図１に模式的に示した本発明に係るノーマルクローズ型のソレノイドバルブを実際に実現する場合の一構成例を示したものである。
従って、図３に示す第３実施形態のソレノイドバルブ３００は、基本的に第１実施形態のソレノイドバルブ１００と同じ構成であり、実質的に同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のソレノイドバルブ３００においては、本体３１０について、組み立て上の理由から、ソレノイド部１０２側から順に第１本体部分３１１と第２本体部分３１２と第３本体部分３１３とに分割するとともに、互いに端部にねじ部を設け、互いのねじ部をねじ込んで一体に組み立てる構成となっている。

また、弁空間室１２０を区切る第２仕切部１１２について、本実施形態のソレノイドバルブ３００においては、第１本体部分３１１の雌ねじに第２本体部分３１２の雄ねじを互いにねじ込んで結合するときに、その間に仕切部材３１２を狭持して固定する構成となっている。

また、ソレノイドバルブ３００においては、弁体３４０は、第１弁部３４１と第２弁部３４２との結合体として構成されている。

ソレノイドバルブ３００のその他の構成については、実質的に第１実施形態のソレノイドバルブ１００と同じである。また、ソレノイドバルブ３００の動作、作用、効果等も第１実施形態のソレノイドバルブ１００と同じである。
本発明に係るソレノイドバルブは、このような構成とすることで実際に適切に実現することができる。

第４実施形態
本発明の第４実施形態について図４を参照して説明する。
本実施形態のソレノイドバルブは、図２に模式的に示した本発明に係るノーマルオープン型のソレノイドバルブを実際に実現する場合の一構成例を示したものである。
従って、図４に示す第４実施形態のソレノイドバルブ４００は、基本的に第２実施形態のソレノイドバルブ２００と同じ構成であり、実質的に同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のソレノイドバルブ４００においては、本体４１０について、組み立て上の理由から、ソレノイド部２０２側から順に第１本体部分４１１と第２本体部分４１２と第３本体部分４１３とに分割するとともに、互いに端部にねじ部を設け、互いのねじ部をねじ込んで一体に組み立てる構成となっている。

また、弁空間室２２０を区切る第２仕切部２１２について、本実施形態のソレノイドバルブ４００においては、第１本体部分４１１の雌ねじに第２本体部分４１２の雄ねじを互いにねじ込んで結合するときに、その間に仕切部材４１２を狭持して固定する構成となっている。

また、ソレノイドバルブ４００においては、弁体４４０は、第１弁部４４１と第２弁部４４２との結合体として構成されている。

ソレノイドバルブ４００のその他の構成については、実質的に第２実施形態のソレノイドバルブ２００と同じである。また、ソレノイドバルブ４００の動作、作用、効果等も第２実施形態のソレノイドバルブ２００と同じである。
本発明に係るソレノイドバルブは、このような構成とすることで実際に適切に実現することができる。

第５実施形態
本発明の第５実施形態について図５を参照して説明する。
本実施形態のソレノイドバルブは、図１に模式的に示した本発明に係るノーマルクローズ型のソレノイドバルブを実際に実現する場合の他の構成例を示したものである。
従って、図５に示す第５実施形態のソレノイドバルブ５００は、基本的に第１実施形態のソレノイドバルブ１００、及び、第３実施形態のソレノイドバルブ３００と同じ構成であり、実質的に同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のソレノイドバルブ５００は、図３に示したソレノイドバルブ３００の構成に加えて、摺動部にシール部材としてのＯリングを配設したものである。すなわち、弁体１４０の第１感圧部１４５の第１仕切部１１１と摺動する外周面にＯリング５０２を配設し、弁座体１５０の第２感圧部１５５の第３仕切部１１３と摺動する外周面にＯリング５０１を配設したものである。

このような構成とすることにより、摺動部からの漏れを低減することができる。
本発明に係るソレノイドバルブは、このような構成により実現してもよい。
なお、このようなＯリングは、第１仕切部１１１及び第３仕切部１１３側、すなわち本体１１０側に設けるようにしてもよい。また、Ｏリング以外の任意のシール部材を用いるようにしてもよい。

第６実施形態
本発明の第６実施形態について図６を参照して説明する。
本実施形態のソレノイドバルブは、図２に模式的に示した本発明に係るノーマルオープン型のソレノイドバルブを実際に実現する場合の他の構成例を示したものである。
従って、図６に示す第６実施形態のソレノイドバルブ６００は、基本的に第２実施形態のソレノイドバルブ２００、及び、第４実施形態のソレノイドバルブ４００と同じ構成であり、実質的に同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のソレノイドバルブ６００は、図４に示したソレノイドバルブ４００の構成に加えて、摺動部にシール部材としてのＯリングを配設したものである。すなわち、弁体２４０の第１感圧部２４５の第１仕切部２１１と摺動する外周面にＯリング６０１を配設し、弁座体２５０の第２感圧部２５５の第３仕切部２１３と摺動する外周面にＯリング６０２を配設したものである。

このような構成とすることにより、摺動部からの漏れを低減することができる。
本発明に係るソレノイドバルブは、このような構成により実現してもよい。
なお、このようなＯリングは、第１仕切部２１１及び第３仕切部２１３側、すなわち本体２１０側に設けるようにしてもよい。また、Ｏリング以外の任意のシール部材を用いるようにしてもよい。

産業上の利用分野

本発明は、車両の油圧系統や、各種動力伝達装置等の油圧・空圧系統へ供給する流体の流量を正確に制御できるようにした制御弁として有用である。また、安価な制御弁として有用であり、さらには、誤作動のない制御弁としても有用である。

Claims (2)

1. 流体の流量を制御するソレノイドバルブであって、
   内部が軸方向に貫通した弁空間室に形成され、当該弁空間室が細径に形成された第１仕切部、第２仕切部及び第３仕切部により順に第１感圧室、第１弁室、第２弁室及び第２感圧室に仕切られた本体、
   前記第１弁室に貫通して流体が流入出される供給ポート、
   前記第２弁室に貫通して流体が流入出される出力ポート、
   前記第１感圧室又は前記第２感圧室の一方あるいは両方に各々貫通して流体が流入出される排出ポート、
   前記第１感圧室、前記第１弁室及び前記第２弁室の内部に軸方向に移動自在に配置され、内部に軸方向に貫通し前記第１感圧室側と前記第２弁室側とを連通する第１連通路を有する第１弁部材、
   前記第２弁室及び前記第２感圧室の内部に軸方向に移動自在に配置され、内部に軸方向に貫通し前記第２弁室側と前記第２感圧室側とを連通する第２連通路を有する第２弁部材、
   前記第１弁室と前記第２弁室を仕切る前記第２仕切部に形成される弁体又は弁座体のいずれか一方と、前記第１弁部材に形成される前記弁体又は弁座体のいずれか他方とを有し、前記第１弁室と前記第２弁室との間を開閉する第１ポペット弁、
   前記第１弁部材の前記第２弁室側の端部に形成される弁体又は弁座体のいずれか一方と、前記第２弁部材の前記第２弁室側の端部に形成される弁体又は弁座体のいずれか他方とを有し、開弁状態においては前記第１連通路及び前記第２連通路と当該第２弁室とを連通し、閉弁状態においては前記第１連通路と前記第２連通路とを連通させる第２ポペット弁、
   前記第１弁部材に一体に形成され、前記第１感圧室と前記第１弁室を仕切る前記第１仕切部の内周に摺動可能に配置される第１感圧部、
   前記第２弁部材に一体に形成され、前記第２弁室と前記第２感圧室とを仕切る前記第３仕切部の内周に摺動可能に配置される第２感圧部、
   印加される電流に応じて所定方向の磁力を発生し、当該磁力を前記第２弁部材に連結されたソレノイドロッドを介して前記第２弁部材に作用させるソレノイド部、
   前記第１弁部材に前記第２弁部材方向の弾性力を作用させる第１スプリング、及び
   前記第２弁部材に前記ソレノイド部により作用される磁力と反対方向の弾性力を作用させる第２スプリングを有し、
   前記第１ポペット弁の着座箇所の内径部分の断面積であって軸方向の受圧面積である第１受圧面積と、前記第２ポペット弁の着座箇所の内径部分の断面積であって軸方向の受圧面積である第２受圧面積と、前記第１感圧部の軸方向断面の面積であって当該第１感圧部の軸方向の受圧面積である第３受圧面積と、前記第２感圧部の軸方向断面の面積であって当該第２感圧部の軸方向の受圧面積である第４受圧面積とをほぼ等しくしたことを特徴とするソレノイドバルブ。
2. 前記第１仕切部及び前記第３仕切部の少なくともいずれか一方において、当該仕切部の内周と、当該内周と摺動する前記第１感圧部又は前記第２感圧部の外周とのいずれか一方又は両方に、シール部材が配設されてい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。

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