JP2004069069A - ソレノイド作動圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】　ソレノイド作動圧力制御バルブにおいて、過渡状態における不安定及びバルブフラッタを解消する。
【解決手段】　バルブアセンブリ10は、排出圧力ブリードタイプのソレノイド作動3ポート圧力制御バルブアセンブリである。入口ポート14のバルブは、入口ポート14の閉塞具42が取付けられた圧力応答ダイアフラム40を含む。ダイアフラム40のブリードオリフィス46は、閉塞具42の運動に粘性による減衰を付与して、バルブフラッタを最小限にする。本発明のバルブアセンブリは、常閉及び常開の両方の構造で開示されている。
【選択図】　　　　図１

Description

　本発明は、供給ポートすなわち入口ポートと、圧力制御出口ポートと、流体が油だめ又は圧力源戻りに放出される排出ポートとを有するタイプのソレノイドによって作動されるバルブに関するものである。このようなバルブは、入口ポートから圧力制御ポートに連通する弁室への流体の流れを制御すること、及び、排出ポートへの流体の流出量を制御して圧力信号出口ポートを所望の圧力に維持することによって、流体圧力信号を電気的に制御するために用いられる。

　前述のタイプのソレノイドバルブは、自動車用自動変速機の油圧流体の流れを制御するために広く利用されている。このような変速機において、変速比のシフトは、変速比の切換えに有効な圧力応答アクチュエータに流体圧力信号を供給するソレノイド作動バルブに電気信号を供給する電気コントローラによって制御される。

　自動変速機のシフト制御に使用される公知のバルブは、弁室内に配置されたボール弁部材を利用し、ソレノイドアーマチュアに連結された作動ロッドによって、ボールを弁座に対して移動させて、供給ポートから弁室への流量を制御している。しかしながら、このタイプのバルブは、システムの油圧過渡状態及び変速機による振動が生じたとき、ボール弁部材の不安定及びフラッタが生じる。ソレノイド作動変速機シフト制御バルブにおいて、このような不安定及びバルブフラッタに対処する努力は、ボール弁に対して作用するより硬い付勢スプリングを利用することであった。その結果、ソレノイドに、より大きな力及び増大された電力が要求されることになった。複数のシフト制御バルブを必要とする用途に対して、これらのバルブは、非常の大きな電力を消費することになる。

　ボール弁部材を利用する上述のソレノイドバルブは、ボール弁部材が流量を略制限する位置、すなわち、弁座上の流速が増大する閉弁位置付近にあるとき、特にフラッタの影響を受け易いことがわかっている。このため、ソレノイド作動圧力制御バルブにおいて、フラッタを減少又は解消するシンプルで比較的ローコストな方法又は手段、及び、特に自動車において広く使用される低電圧電源のソレノイドオフ作動に用いるバルブを提供することが長年望まれてきた。

　本発明は、ダイアフラム等の圧力応答部材の突出した表面によって開閉される供給入口ポートを有し、突出した表面が弁座に対して移動可能な閉塞具を形成するソレノイド作動圧力制御バルブを提供する。この閉塞具は、弁室内の排出ポートの弁座を通って延びる作動部材に当接し、作動部材は、ソレノイドアーマチュアによって作動される。圧力応答部材は、好ましくはその中央領域の剛性インサートによって形成された閉塞具を有するエラストマーのダイヤフラムのかたちであることが望ましい。ブリードオリフィスは、圧力応答部材を横切る制限された流れを生じて、閉塞具の運動に粘性による減衰を与える。圧力応答部材及び閉塞具の運動の粘性による減衰は、バルブの供給ポートが過渡状態にあるとき、弁体が振動を受けたとき又はバルブが閉弁状態付近にあるときの不安定及びフラッタに対して、バルブを充分に鈍感にする。

　図1及び図2を参照して、本発明のバルブアセンブリは、全体として符号10で示され、好ましくは円周上に間隔をもって配置された複数のポートからなる供給圧力入口すなわち入口ポート14を有するバルブ本体12を含み、これらの入口ポート14は、バルブ本体12の下端部に形成された弁室16に連通し、この弁室16は、圧入、かしめ又は溶接等の適当な手段によってバルブ本体12に取付けられた閉止部材18によって閉じられている。
　弁室16は、弁通路20に連通し、この弁通路20の下端部が弁座22を形成し、上端部が拡径ボア24に連通し、この拡径ボア24が圧力制御ポート26(制御圧力出口)に連通している。

　拡径ボア24の上端部は、排出室28に連通し、この排出室28は、その中に形成された排出ポート30(排出出口)を有して、油だめ又は供給源戻りへ放出する。圧力制御ポート26は、一対の弾性シールリング32、34によって、排出ポート30及び入口ポート14から隔離されており、弾性シールリング32、34は、圧力制御ポート26の両側に間隔をもって配置され、バルブボディ12の外表面に形成された環状溝36、38内に設けられている。
　圧力応答部材(隔壁部分)は、好ましくは可撓性のエラストマーのダイアフラム40のかたちで、弁室16内に配置されて、ダイアフラム40の周囲の下面に当接する閉止部材18によって、その内部にシールされて保持されている。

　図2乃至図4を参照して、ダイアフラム40は、その上部側に、好ましくは中央に配置された突出した表面を有しており、この表面は、入口の弁座22に着座する可動閉塞具42を形成する。本発明の好ましい実施形態においては、図3及び図4に示されるように、閉塞具42は、ダイアフラム40の中央領域に配置された剛性インサート44上に形成され、ダイアフラム40には、小さな開口すなわちブリードオリフィス46が形成されている。本発明の好ましい実施形態においては、インサート44は、その用途によって生じる圧力に耐えるのに要求すべく、プラスチック又は金属で形成することができる。閉塞具42は、弁座22に着座する球面状又は円錐面上の弁表面を有するものとすることができる。
　付勢手段であるスプリング48は、その下端が閉止部材18の内表面に当接し、その上端がインサート44に当接して、閉塞具42を入口の弁座22に着座させて閉弁させる方向に付勢するように配置され、これにより、常閉のバルブアセンブリ10を形成する。

　図1を参照して、全体として符号50で示されるソレノイドオペレータ(ソレノイド)は、コイル54が巻装され、磁束コレクタすなわち磁束リング56を受入れてバルブ本体12の上端に取付けられたコイルボビン52を有しており、コイルボビン52の下端がバルブ本体12に受止められ係止されている。上方の磁束コレクタすなわち磁束リング58は、一部がコイルボビン52内に受入れられ、そして、磁束リング56、58及びボビン52は、径方向内側に延びる端部フランジ61、63を有するアウタケーシング60によって、アセンブリとしてバルブ本体12上に保持されている。

　可動アーマチュア62は、上方の磁束リング58内に摺動可能に配置され、その下端部が下方の磁束リング56の上端部と作動エアギャップを形成している。
　作動部材すなわちロッド64は、アーマチュア62に挿通されて、これと共に移動するように固定され、上端部がベアリング66に摺動可能に挿通され、下方へ延びて、下方の磁束リング56内に配置された摺動ベアリング66に挿通されている。ロッド64は、下方へ、排出室28内及び拡径ボア24内に延びている。ロッド64の下端部には、縮径ピン部70が形成され、このピン部70は、弁通路20を通って下方へ延びて、その端部が閉塞具42に当接している。

　作動部材すなわちロッド64の排出室28に延びる部分には、環状フランジ72(以下、ポペット72ともいう)が一体に形成され、この環状フランジ72は、拡径ボア24の上端部に形成された環状排出弁表面74(以下、弁座74という)に着座するポペットとして作用するように形成された下面73(環状表面)を有している。

　作動状態において、常閉のバルブアセンブリ10は、ソレノイドオペレータ50(ソレノイド)が非励磁状態で、閉塞具44が弁座22に着座し、そして、ピン70が閉塞具42に当接して、ポペット72の表面73が弁座74から持上がって、圧力制御ポート26を排出ポート30へ開通させ、これにより、圧力制御ポート26には圧力信号が生じない。ソレノイドオペレータ50が励磁されると、磁束リング58及び56の構造により、下方の磁束リング56がアーマチュア62に取付けられた磁極片として作用し、そして、アーマチュア62の下部表面と下方の磁束リング56との間のエアギャップを閉じようとする力がスプリング48の付勢力に打勝つことにより、アーマチュア62が下方へ移動して、ピン70が、閉塞具42を徐々に移動させて弁座22から離間させ、また、ポペット72を移動させ、弁座74に近づけて、排出ポート30への流量を減少させ、これにより、圧力制御ポート26への圧力を増大させる。ポペット72の下面73が弁座74に着座して、排出ポート30が圧力制御ポート26から遮断されたとき、閉塞具42は、弁座22から離間されて保持され、圧力制御ポート26に作用する供給圧力を最大にする。

　ブリードオリフィス46は、ダイアフラム40が移動する際に、ダイアフラム40の両側からそこを通って少量の流れが生じるようにする。この粘性流れは、ダイアフラム40が入口ポート14に導入される油圧の過渡状態を減衰できるようにし、また、閉塞具42の運動を減衰する。

　図5及び図6を参照すると、本発明のバルブアセンブリの他の実施の形態が全体として符号80で示されており、図5には非励磁の常開の状態が示され、また、入口が閉じた励磁状態が図6に示されている。

　バルブアセンブリ80は、環状のアーマチュア82に、作動ロッド84が挿通されて共に移動するように固定され、スプリング86の上端部が上方のベアリング88に当接し、スプリング86の下端部がアーマチュア82の上端部に当接して、これらのアーマチュア82及びロッド84を下方へ付勢していることを以外は図1乃至図4のバルブアセンブリと同様である。

　図1乃至図4に示す実施形態のバルブアセンブリ10の場合と同様、図5及び図6の実施形態80は、排出弁座92に接近して排出ポート94への流量を制御する環状弁表面90が設けられた作動ロッド84を有している。ロッド84の下端部には、ピン98が設けられ、ピン98は、下方へ延びて、下面に弁座102が形成された通路100に挿通され、移動して閉塞具104を弁座102に着座させる。閉塞具104は、図3及び図4のダイアフラム40と同様の圧力応答ダイアフラム106に取付けられている。これにより、閉塞具104は、供給圧力入口ポート108と、制御圧力信号出口ポート94(制御圧力ポート)に連通する通路100との間の流れを制御する。

　比較的軽いすなわち低レートのスプリング110は、閉塞具104及びダイアフラム106をピン98のとの当接を維持する方向に上方へ付勢する。
　図5に示されるように、コイル112の非励磁状態で、スプリング86は、スプリング110の力に打勝って、ピン98が閉塞具104を移動させて弁座102から離間させるのに充分な予荷重を付与する。

　図6を参照すると、このバルブアセンブリ80は、コイル112が励磁されて、上方の磁束リング114がアーマチュア82を引きつける磁極片として作用している状態で示されており、アーマチュア82は、スプリング86の予荷重の力に打勝って上方に移動されて、弁表面90を弁座92から持上げて、圧力制御ポート94から排出ポート93への流れを許容し、閉塞具104を弁座102に向かって移動させて、入口ポート108から通路100を通る流れを制限している。コイル112がフルに励磁されたとき、ピン98が充分に持上げられて、スプリング110によって閉塞具104が弁座102へ付勢され、これにより、入口108から通路100への流れが閉止される。入口弁座102が閉じると、圧力制御ポート94の圧力は、排出ポート93を通して放出されて、制御信号の出力圧力がなくなる。

　図3及び図4のダイアフラム40におけるオリフィス46と同様、ブリードオリフィス107がダイアフラム106に設けられており、オリフィス107は、閉塞具104の運動を粘性によって減衰させるように機能し、これにより、バルブフラッタを最小限にすることがわかる。
　このように、本発明は、圧力応答ダイアフラムを利用したシンプルかつ低コストのバルブ構造を提供し、そのダイアフラムは、ブリードオリフィスが貫通され、共に移動可能な入口バルブの閉塞具を有しており、これにより、ブリードオリフィスは、閉塞具の運動を減衰するように作用する。
　以上に本発明を図示の実施の形態に関連して説明してきたが、本発明は、修正及び変形が可能であり、特許請求の範囲によってのみ限定されることを理解されたい。

本発明の一実施形態に係るバルブアセンブリの縦断面図である。 図１のアセンブリのバルブ本体の下部を拡大して示す図である。 図1のアセンブリの圧力応答部材を示す斜視図である。 図３の圧力応答部材を破断してブリードオリフィスを示す図である。 本発明の他の実施形態に係るバルブアセンブリの非励磁状態において入口バルブが常開した状態を示す縦断面図である。 図５のアセンブリの励磁状態において閉弁した状態を示す縦断面図である。

符号の説明

　10　バルブアセンブリ、12　バルブ本体、14　入口ポート、16　弁室、26　圧力制御ポート、30　排出ポート、40　ダイアフラム、42　閉塞具、46　ブリードオリフィス、50　ソレノイドオペレータ、62　アーマチュア、64　ロッド、72　ポペット

Claims (15)

1. 　(a)入口ポート、圧力制御ポート及び排出ポートを有する弁室を備え、該弁室が前記入口ポートに対して移動可能な圧力応答部材を含む隔壁部分を有し、さらに、前記排出ポートに対して移動可能なポペットを含むバルブ本体と、
   　(b)前記排出ポートに挿通される部分を含み、前記ポペットと共に移動可能で、前記圧力応答部材を移動させるように作動する作動部材と、
   　(c)アーマチュアを有し、励磁されたとき、前記作動部材及び前記ポペットを移動させて、前記排出ポートを開閉し、また、前記圧力応答部材を移動させて、前記入口ポートを開閉する前記バルブ本体に関連するソレノイドと、を備え、
   　前記圧力応答部材は、これを貫通して前記入口ポートを前記隔壁部分の反対側へ連通させ、これを通る流れを制限して、その運動を減衰するブリードオリフィスを含むことを特徴とするソレノイド作動圧力制御弁。
2. 　前記圧力応答部材は、その上に設けられた閉塞具を含むことを特徴とする請求項1に記載のソレノイド作動圧力制御弁。
3. 　前記圧力応答部材は、可撓性のダイアフラムを含むことを特徴とする請求項1に記載のソレノイド作動圧力制御弁。
4. 　前記可撓性のダイアフラムは、エラストマー材料を含むことを特徴とする請求項3に記載のソレノイド作動圧力制御弁。
5. 　前記閉塞具は、球面状又は円錐面状の弁表面を含むことを特徴とする請求項1に記載のソレノイド作動圧力制御弁。
6. 　前記圧力応答部材は、エラストマーのダイアフラムを含むことを特徴とする請求項1に記載のソレノイド作動圧力制御弁。
7. 　前記圧力応答部材は、これに取付けられた剛性部材を含む前記閉塞具を有し、前記ブリードオリフィスが形成されたエラストマーのダイヤフラムを含むことを特徴とする請求項1に記載のソレノイド作動圧力制御弁。
8. 　前記圧力応答部材は、前記閉塞具を前記入口ポートが閉じる方向に付勢する付勢手段を含むことを特徴とする請求項1に記載のソレノイド作動圧力制御弁。
9. 　前記ポペットの部分は、前記作動部材上に形成された環状表面を有することを特徴とする請求項1に記載のソレノイド作動圧力制御弁。
10. 　(a)供給圧力入口、制御圧力出口及び排出出口に連通する弁室を有するバルブ本体を形成し、
    　(b)前記排出出口に対して開閉運動するポペットを配置し、
    　(c)前記ポペットに作動部材を連結し、該作動部材を前記排出ポートに通して前記弁室内へ延ばし、
    　(d)前記弁室の入口側に、圧力応答部材及びこれと共に移動可能な閉塞具を配置して、該閉塞具によって前記供給圧力入口を開閉し、
    　(e)前記バルブ本体にソレノイドを配置し、該ソレノイドが励磁されたとき、前記ポペット及び前記作動部材が移動するように前記ソレノイドのアーマチュアを連結し、
    　(f)前記閉塞具を前記作動部材に当接させ、該作動部材の移動に応答して、前記閉塞具を移動させ、
    　(g)前記圧力応答部材にブリードオリフィスを形成し、該ブリードオリフィスを通る流れによって、前記閉塞具の運動を減衰することを含むブリードタイプの圧力制御バルブを減衰する方法。
11. 　前記圧力応答部材を配置するステップは、前記圧力応答部材を前記供給圧力入口が閉じるように付勢することを含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
12. 　前記圧力応答部材を配置するステップは、前記供給入口上に可撓性のダイアフラムを配置することを含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
13. 　前記圧力応答部材を配置するステップは、エラストマーのダイアフラムを配置することを含み、前記閉塞具を配置するステップは、前記ダイアフラム上に突出した部分を形成することを含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
14. 　前記作動部材を前記ポペットに連結するステップは、前記作動部材上に前記ポペットを一体に形成することを含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
15. 　前記閉塞具を前記作動部材に当接するステップは、前記作動部材を前記供給圧力入口に通して延ばすことを含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
    

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