JPH0343511B2

JPH0343511B2 -

Info

Publication number: JPH0343511B2
Application number: JP60144424A
Authority: JP
Inventors: Jei Myurarii Chaaruzu
Original assignee: ESU PII ETSUKUSU CORP
Current assignee: ESU PII ETSUKUSU CORP
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1985-07-01
Publication date: 1991-07-02
Also published as: EP0167933A3; US4570904A; BR8503132A; EP0167933A2; AU577385B2; JPS6141090A; DE3567520D1; EP0167933B1; KR890000075B1; MX158534A; KR860001308A; AU4337685A; BE902833A; CA1269021A; IN162905B

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば自動変速装置に用いられるよ
うなソレノイドバルブに関する。

〔従来の技術〕

従来から、車両に利用されているような流体変
速装置のバルブをマイクロプロセツサにより制御
することが提案されている。このマイクロプロセ
ツサにはセンサが備えられており、該センサは路
上での速度やスロツトルの位置、及びエンジンの
回転数のような変数を検出すると共に、パルス幅
変調されるバルブに対してパルスを供給する。こ
のバルブが次に変速機中のクラツチを操作し、或
いはクラツチを直接に制御するスプール弁を制御
するようになつている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この種のパルス幅変調バルブにおいては、流体
の圧力を正確に制御できることが望まれている。
しかし、利用可能なスペースは極めて小さいこと
から、パルス幅変調モード或いは定常状態指向性
モードにおいて効率的に作動し、流体を一定の圧
力で供給することのできる小型のバルブが要求さ
れる。

それゆえ本発明の目的は、小型で、所望の圧力
及び流れの制御を行うために最小の数の部品のみ
を使用し、パルス幅変調モード或いは定常状態指
向性モードにおいて使用できるソレノイドバルブ
を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、パルス幅変調バルブたるソレ
ノイドバルブは、バルブハウジングを備え、この
ハウジングには第一の横壁と、この横壁から軸方
向に延びる一体の延長部と、及び第一の横壁の周
縁から軸方向に、且つ延長部が延長するのとは反
対の方向に延びる周縁壁を含んでいる。ソレノイ
ドバルブはさらに、ハウジングの内方へ軸方向に
延びるポール片を含むポール部材と、周縁壁に係
合するように半径方向外方へと延びる第二の横壁
とを含んでいる。ポール片は貫通する軸方向開口
を有すると共に、第一の円錐の座を定めている。
ハウジングの軸方向延長部は、ポールの開口と整
合する軸方向開口を有する。また、軸方向延長部
の軸方向開口内にはインサートが配置され、この
インサートは第二の座を画定する。第一と第二の
座の間にはボールが挿入されて、これらの座の間
で限定された移動を行い得るようになつている。
このボールは、スプリング装置により、第二の座
との係合への弾性的かつ強制的に押圧されてい
る。さらに、円周方向に間隔を置いた複数の管路
が、ボールの周縁に隣接する位置から、ハウジン
グの軸方向延長部を通つて、該延長部の軸方向開
口に対して鋭角をなして、ハウジングの周縁にま
で延びている。ハウジングとポール部材とは環状
の空間を画定しており、コイル装置がこの環状空
間に配置されてい。これによつて、流体がインサ
ートの軸方向開口に加えられ、コイルが消勢され
ている時に、スプリング装置によつてボールを第
二の座に保持し、インサートの軸方向開口を通る
流れを阻止すると共に、ボールの周囲と第一の座
との間をポールの軸方向開口を通して連通させる
ことができる。また、ソレノイドが付勢された時
には、ポールは第一の座に誘引されるため、ポー
ルの軸方向開口への連通状態は閉鎖され、他方イ
ンサートの軸方向開口から、第二の座を通り、且
つ環状に配置された通路を介して軸方向延長部の
外部への流れを許容する。

〔発明の効果〕

本発明においては、円周方向に間隔を置いた複
数の管路が、ボールの周縁に隣接する位置から、
ハウジングの軸方向延長部を通つて、該延長部の
軸方向開口に対して鋭角をなして、ハウジングの
周縁にまで延びている。前述したように、できる
だけ小型のバルブを構成するという見地からする
と、このような鋭角な配置を行うことは極めて重
要である。なぜなら、このような配置によつて、
流体の流入路の径やその他の管路の径を大きく形
成することができるからである。これにより、ソ
レノイドバルブに多量の流体を供給できると共に
その応答速度を促進できるようになる。従つて、
本発明のソレノイドバルブは、制御装置を備えた
パルス幅変調バルブとして好適に用いることがで
きる。このような適用においては、バルブはマイ
クロプロセツサにより制御されるものであり、マ
イクロプロセツサはセンサからの信号を受信する
ようになつている。このセンサは冒頭で述べたよ
うに、路上における車両の速度、スロツトル位置
及びエンジン回転数のような変数をモニタする。
それと共にマイクロプロセツサへと信号を送り、
これを基にしてソレノイドバルブが制御されるよ
うになる。このソレノイドバルブは、パイロツト
作動型のスプール弁を制御するためのパイロツト
弁として、またクラツチのような変速装置中での
油圧要素に対して直接作用する制御弁として用い
ることができる。さらに本発明のソレノイドバル
ブは、パルス幅変調することなしに、オン−オフ
型の定常状態バルブとして用いることもできる。

〔実施例〕

この発明のソレノイドバルブはハウジング１０
を備えており、その横壁１１には軸方向延長部１
２と一体周縁壁１３が設けられている。このバル
ブはさらに、軸方向ポール片１５を有するポール
部材１４と、横壁１６とを包含しており、この横
壁１６は周縁壁１３へ延びると共に、それに対し
て、好ましくは周縁壁１３の端部１７ａを横壁１
６の周縁上に折り曲げることにより連結されてい
る。あるいは横壁１６は端部１７において溶接す
ることにより、周縁壁１３に連結することができ
る。

ポール１５は軸方向開口１７と、その下端に第
一の円錐バルブ座１８とが設けられている。ポー
ル１５の端部はテーパが設けられている。軸方向
延長部１２には開口１９が設けられており、そこ
にはインサート２０が装着されると共に、適切な
手段例えば圧力嵌合、溶接又はピン止めにより所
定位置に固定される。開口１９は横壁１１を通つ
て延びている。インサート２０は軸方向開口３４
を有すると共に、一端に第二の円錐バルブ座２１
を画定している。ボール２２が座１８，２１間に
挿入配置されて、限定された移動を行うようにな
つている。壁１１及び延長部１２の座２１に隣接
する軸方向溝２３は、ボール２２の周囲の流動を
容意にしている。

圧縮スプリング２４の形態を有するスプリング
装置及び部材２５が開口内において、開口に圧力
嵌合されると共に溶接されたピン２６と、開口の
狭い部分との間に挿入配置されて、ポールを第二
座に向けて弾性的に押圧するようになつている。

ハウジング１０とポール部材１４とが環状空所
２７を画定しており、そこにコイルホルダー２８
及び環状コイル２９を包含するコイル装置が配置
されている。図示のように、ボール２２の大部分
はハウジングの横壁１１に存在している。

使用時、Ｏ−リング３０，３１が延長部１２の
周囲に設けられて、このバルブをそれが利用され
る装置、例えば伝動装置内の適切な位置に挿入で
きるようにしている。

円周方向に隔置された複数の管路３３がハウジ
ング１０に設けられると共に、ボール２２に隣接
する部位から、軸心方向延長部の軸方向流入開口
に対して鋭角をなして、ハウジングの軸方向延長
部を通り、ハウジングの周縁で軸方向にＯ−リン
グ３０，３１の間の部位まで延長している。

コイルが消勢されると、スプリング２４がボー
ル２２を第二座２１へ押圧し、従つて流入口３４
から通路３３を通る流動は生じない。しかし、管
路３３、ボール２２の周囲の溝２３、そして第一
座１８を通過し、通路１７を介して開口２０ａか
ら、通常は流体貯溜部又はドレーンに連結される
外部への連通状態がもたらされている。

コイルが付勢されると、ボール２２は第一座１
８に向けて、第１図において上方へ引き寄せられ
て、流体が流入口３４からボール２２、第二座２
１及び管路３３を通して外部へ流動できるように
なる。流体は、ボール２２が座１８に着座するこ
とにより、開口１７から流出することが防止され
る。

軸方向開口３４に対して鋭角をなすように通路
３３をハウジング１０に設けることにより、軸方
向開口３４を大径に形成することができ、かつ完
全に流動方向を逆転させるような流出通路が軸方
向開口に平行に設けられる場合より、流動抵抗が
小さくなる。

コイル２９により誘導される磁束は中央ポール
１５を通りフランジ１６へ、壁部分１３及び横壁
１１を通り、ボール２２と中央ポール１５との間
の空隙を横断して、中央ポール１５へ向かう経路
を通つている。なお、座２１、そしてここではイ
ンサート体２０全体は非磁性体であり、従つて磁
束を保有することはない。

磁束を保有する要素に関する材料は通常、低炭
素軟鋼又は焼結された鉄が用いられ、非磁性材料
は通常、耐久性のゆえにオーステナイト型ステン
レススチールが用いられるが、任意の非磁性材料
を用いることができる。

このバルブは常閉バルブであるから、非付勢状
態では、ボールはスプリングの偏倚力による圧力
により、流入口を密閉していなければならない。
一般に、「ポツプオフ」又は「スタートリーク」
圧力は、バルブの末端利用者により特定される。
「ポツプオフ」圧力のキヤリブレーシヨンは、こ
の圧力を、実際の流体圧力又は機械的な圧力によ
りボールの流入側に適用し、ロールピン２６をス
プリングに対して押圧して、ボールが正に流入口
を離れる位置でスプリングを調整することにより
達成される。それからロールピンは所定位置に溶
接されるか機械的に固定されて、このキヤリブレ
ーシヨン状態が維持される。

ボール２２と開口１９との間には、好ましくは
0.08mm（0.003in）〜0.25mm（0.010in）の間隙が維
持されて、その空隙を最少にすることにより、要
求電力を最少にするように磁気回路を最適な状態
にするようにしている。間隙が非常に小さいこと
から、溝２３は流体を過度に制限することなくボ
ールの周囲を流動させ、かつ排出ポートから流出
できるようにするだけで良く、ボールに作用する
流体圧を最少にすることができる。ボール２２が
一方の座に係合している時のボールと他方の座と
の間隙は、0.08mm（0.003in）〜0.51mm（0.020in）
である。

密閉部材及び電機子の両方としてボールを利用
することは、要求される小型包装サイズから所望
の性能を達成するために基本的に必要なことであ
る。

コイルからのリード線は端部フランジを通過
し、それからマイクロプロセツサからの線をも受
け入れる標準クイツク連結器に取り付けられる。

パルス幅変調モードにおいては、任意の周波数
における各サイクル中の、「オン」から「オフ」
時間への調整により制御された出力圧力が得られ
る。バルブは30〜100ヘルツの作動周波数におい
て利用されるが、それより高い、或いは低い周波
数も利用できる。作動周波数は通常一定であり、
「オン」時間量は適切な出力圧力をもたらすよう
に、サイクル中で変化される。理論的には、バル
ブが「オフ」の時は出力圧力は零で、バルブが
「オン」の時は入力圧力であるが、流体回路中の
摩擦、慣性及び弾性により、出力圧力は「オン」
及び「オフ」時間の比により、零と入力との間で
有効に平均化するようになつている。

代表的な例においては、コイルは100ヘルツ
（毎秒サイクル）の周波数において付勢され、こ
れは各サイクルについて10ｍｓの作動時間を可能
にしている。流出圧力は10ｍｓ時間枠内に付勢信
号の持続時間を維持することにより変更される。
長い時間信号が適用されれば、それだけ平均流出
圧力は流入圧力に接近する。理想的には、流入圧
力と流出圧力との比は、可能なサイクル時間に対
する付勢時間の比に関する直線関数であり、即
ち、３ｍｓの「オン」時間（又は10ｍｓの30％が
可能）に対して、出力圧力は入力圧力の30％にな
る。実際には、ボールを離座させるのに、ほぼ
1.6ｍｓのオン時間がかかる。この遅れは、スプ
リング力とボールの慣性に打ち勝つのに充分な磁
力を生じさせるために必要な時間によるものであ
り、同様に、コイル電流が遮断されてボールが通
常の閉鎖位置に戻るのに、約1.5ｍｓかかる。こ
の装置は油の出力圧力を入力圧力の20％〜100％
において正確に調整することができる。

図示のバルブはパルス幅変調モードにおいて利
用するように特別に設計されているが、オン−オ
フ又は定常状態指向性モードにおいて利用するこ
ともできる。

第３図において、バルブは代表的な伝動装置マ
ニホルド３５に取り付けられた状態を示されてお
り、このマニホルド３５にはバルブからの流体を
場合に応じて、クラツチ又はスプールバルブへ送
る流入マニホルド通路３６及び流出チヤンネル３
７，３８が設けられている。明らかなように、ハ
ウジング１０に軸心方向開口３４に対して鋭角を
なして複数の通路３３を設けることにより、例え
ば1984年２月７日出願の米国特許出願第577853号
明細書に示されるソレノイドバルブにおけるよう
に、流出通路がインサート体２０に形成されると
共に、軸心方向開口３４に対して平行に配置され
ることにより、軸方向開口の径が制限されるもの
に比べて、前記軸方向開口３４は大径に形成する
ことができる。なお、前記米国特許出願は本出願
と共通の譲受人を有している。この結果、所望圧
力において大容量の流量を達成することができ
る。

また、流入通路１７及び流出通路２４が相互に
平行であると共に、コア１０に形成されている米
国特許第3828318号（ハント＝Hunt）明細書も参
照されたい。

バルブが利用される部位のスペースの制限のゆ
えに、可能な限りソレノイドバルブを小型に形成
することが重要であることを心に置くと、前述の
特許出願及び特許明細書に示されるように、流入
及び流出通路が平行関係にある場合は、通路の径
は、一つの通路の径は他方の通路を犠牲によつて
のみ増大され得ることから、必然的に制限される
ものであるのに対して、この発明においては流出
通路３３が平行以外に配置されると共に、流入通
路３４に対して鋭角をなしていることから、いず
れの通路の径も他の通路の径により制限されるこ
とはなく、従つて前述の特許出願及び特許明細書
における通路の場合より、所定サイズのバルブ対
して大径の通路を利用することができる。この点
は、多量の流体流量をもたらすと共に、このソレ
ノイドバルブにより制御される機能が応答する速
度が促進されることから、このソレノイドバルブ
の非常に重要な特徴である。この特徴は、ソレノ
イドバルブが自動伝動装置の制御セツトアツプ装
置の一部として利用される場合に、特に重要であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のソレノイドバルブの垂直断面
図、第２図は第１図の２−２線に沿う概略断面
図、第３図はこの発明のバルブの代表的な伝動装
置マニホルドにおける利用状態を示す部分断面図
である。１０……バルブハウジング、１１……第一の横
壁、１２……軸方向延長部、１３……周縁壁、１
４……ポール部材、１５……ポール片、１６……
第二の横壁、１７……軸方向開口、１８……第一
円錐座、１９……軸方向開口、２０……インサー
ト、２１……第二円錐座、２２……ボール、２４
……スプリング装置、２７……環状空間、２８，
２９……コイル装置、３３……円周方向に隔置さ
れた管路。

Claims

【特許請求の範囲】１第一の横壁を有するバルブハウジングと、該
第一の横壁から軸方向に延びる延長部と、該第一
の横壁の周縁から前記延長部とは反対の軸方向に
延びる周縁壁と、半径方向外方に拡がり前記周縁
壁に係合し連結される第二の横壁を有すると共に
前記ハウジング内で軸方向に延びるポール片を有
するポール部材と、該ポール片に設けられた軸方
向開口と、該ポール片に形成された第一の座と、
前記ハウジングの延長部に開口する軸方向開口で
あつてポール片の軸方向開口と整合する軸方向開
口と、非磁性材料からなり前記延長部の軸方向開
口内に位置すると共に軸方向開口を備えるインサ
ートと、該インサートに形成された第二の座と、
前記第一の座及び第二の座の間に配置されこれら
の座の間で限定された移動を行なうボールと、該
ボールを前記第二の座との係合へと弾性的に押圧
するスプリング装置と、前記ハウジング及び前記
ポール部材により画定される環状空間と、該環状
空間に配置されたコイル装置と、前記インサート
から間隔を置いて前記ハウジング内に円周方向に
間隔を置いて配置された複数の管路であつて前記
ボールの周囲に隣接する部分から前記ハウジング
の延長部内を該延長部の軸方向開口に対して鋭角
でもつて該ハウジングの周縁へと延長する管路と
からなり、流体が前記インサートの軸方向開口に供給され
て、前記コイル装置が消勢された際には前記スプ
リング装置が前記ボールを前記第二の座に保持し
前記インサートの軸方向開口を通る流れを阻止し
つつ前記第一の座を介しての前記ボール周囲の管
路と前記ポール片の軸方向開口との間の連通を許
容するようになつており、前記コイル装置が付勢
された際には前記ボールが前記第一の座に誘引さ
れて前記ポール片の軸方向開口への連通を閉じる
と共に前記インサートの軸方向開口から前記第二
の座及び円周方向に間隔を置いて配置された複数
の管路を通り前記延長部の外部へ通ずる流れを許
容するようになつている、ソレノイドバルブ。２前記ソレノイドバルブは前記延長部外面に間
隔を置いて配置された環状シールを有し、前記円
周方向に間隔を置いて配置された複数の管路の外
端部は軸方向に前記環状シールと環状シールの間
の位置で終端している、特許請求の範囲第１項記
載のソレノイドバルブ。３第一の横壁を有するバルブハウジングと、該
ハウジング内で軸方向に延びるポール片を有する
ポール部材と、該ポール片に設けられた軸方向開
口と、該ポール片に形成された第一の座と、前記
ハウジングの第一の横壁に開口する軸方向開口で
あつてポール片の軸方向開口と整合する軸方向開
口と、非磁性材料からなり前記第一の横壁の軸方
向開口内に位置すると共に軸方向開口を備えるイ
ンサートと、該インサートに形成された第二の座
と、前記第一の座及び第二の座の間に配置されこ
れらの座の間で限定された移動を行なうボール
と、該ボールを前記第二の座との係合へと弾性的
に押圧するスプリング装置と、前記ハウジングに
配置されたコイル装置と、前記インサートから間
隔を置いて前記ハウジング内に円周方向に間隔を
置いて配置された複数の管路であつて前記ボール
の周囲に隣接する部分から前記ハウジング内を前
記第一の横壁の軸方向開口に対して鋭角でもつて
該ハウジングの周縁へと延長する管路とからな
り、流体が前記インサートの軸方向開口に供給され
て、前記コイル装置が消勢された際には前記スプ
リング装置が前記ボールを前記第二の座に保持し
前記インサートの軸方向開口を通る流れを阻止し
つつ前記第一の座を介しての前記ボール周囲の管
路と前記ポール片の軸方向開口との間の連通を許
容するようになつており、前記コイル装置が付勢
された際には前記ボールが前記第一の座に誘引さ
れて前記ポール片の軸方向開口への連通を閉じる
と共に前記インサートの軸方向開口から前記第二
の座及び前記円周方向に間隔を置いて配置された
複数の管路を通り前記第一の横壁の外部へ通ずる
流れを許容するようになつている、ソレノイドバ
ルブ。４前記ソレノイドバルブは前記第一の横壁外面
に間隔を置いて配置された環状シールを有し、前
記円周方向に間隔を置いて配置された複数の管路
の外端部は軸方向に前記環状シールと環状シール
の間の位置で終端している、特許請求の範囲第３
項記載のソレノイドバルブ。５第一の横壁を有するバルブハウジングと、該
ハウジング内で軸方向に延びるポール片を有する
ポール部材と、該ポール片に設けられた軸方向排
出路と、該ポール片に形成された第一の座と、前
記ハウジングの第一の横壁に開口する軸方向開口
と、非磁性材料からなり前記第一の横壁の軸方向
開口内に位置するインサートと、該インサートに
形成された第二の座及び前記ポール片の軸方向排
出路と整合する軸方向導入路と、前記第一の座及
び第二の座の間に配置されこれらの座の間で限定
された移動を行なうボールと、前記ハウジングに
配置されたコイル装置と、前記インサートから間
隔を置いて前記ハウジングの第一の横壁内に円周
方向に間隔を置いて配置された複数の管路であつ
て前記ボールの周囲に隣接する部分から前記ハウ
ジングの第一の横壁内を前記インサートの軸方向
導入路に対して鋭角でもつて該ハウジングの周縁
へと延長する管路とからなり、圧力流体が前記インサートの軸方向導入路に供
給されて、前記コイル装置が消勢された際には前
記ボールは前記第二の座に着座し前記インサート
の軸方向導入路を通る流れを阻止しつつ前記第一
の座を介しての前記ボール周囲の管路と前記ポー
ル片の軸方向排出路との間の連通を許容するよう
になつており、前記コイル装置が付勢された際に
は前記ボールが前記第一の座に誘引されて前記ポ
ール片の軸方向排出路への連通を閉じると共に前
記インサートの軸方向導入路から前記第二の座及
び前記円周方向に間隔を置いて配置された複数の
管路へ通ずる流れを許容するようになつている、
ソレノイドバルブ。６前記ソレノイドバルブは前記第一の横壁外面
に軸方向に間隔を置いて配置された環状シールを
有し、前記円周方向に間隔を置いて配置された複
数の管路の外端部は前記環状シールと環状シール
の間に配置されている、特許請求の範囲第５項記
載のソレノイドバルブ。７ソレノイドバルブにおいて、圧力流体を受容
するための真直ぐな導入路と、該導入路の端部に
設けられた弁座と、該弁座と組み合わさるボール
弁であつて前記導入路と、該ボールに隣接する位
置から前記導入路に対して鋭角に延伸する一以上
の排出路とを閉塞可能とするボール弁とからなる
ソレノイドバルブ。８前記ソレノイドバルブは、前記真直ぐな導入
路が設けられる第一の横壁を有するハウジング
と、該導入路の内側の端部に形成される弁座と、
前記第一の横壁に設けられ前記導入路の内側の端
部に隣接する位置から該導入路に対して鋭角に延
伸する一以上の排出路を有している、特許請求の
範囲第７項記載のソレノイドバルブ。