| 【発明の名称】 |
磁束分路を持つソレノイド式圧力制御弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】ブラッドリー・シー・エリクソン
【氏名】ガレット・アール・ホームズ
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| 【要約】 |
【課題】ハウジング内に位置決めされた電磁コイル及び弁本体内に位置決めされたスプール弁を含むソレノイド式制御弁を開示する。
【解決手段】アーマチュア４０がコイル３０内に軸線方向に位置決めされ、コイルが賦勢されない場合にアーマチュアばね５２がアーマチュアを中央穴７０の開口部に押付ける。スプール弁７２は内部チャンバと弁本体２０内で供給ポート９２及び制御ポート９４を選択的にシールするシーリングランド部（９８、１００）とを含む。環状磁束分路部分６２を含む磁極片２６がハウジング１６と螺合しており、磁極片２６とアーマチュア間の作用空隙６０を制御する。磁束分路部分は、アーマチュアが磁極片に近付くように移動するとき、磁力を弱くするように電磁界線を更に半径方向に差向ける。磁束チューブ６４及びハウジングがクリンプ連結部２２により取付けられる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ソレノイド式制御弁（１０）において、内部チャンバを内部に画成するハウジング（１６）と、ボビン（３２）に巻き付けてあり、前記ハウジング（１６）内に前記内部チャンバと同軸に取り付けられた電磁コイル（３０）と、前記内部チャンバ内の前記ボビン（３２）内に位置決めされた、第１端及び第２端を持つ移動自在のアーマチュア（４０）と、前記アーマチュア（４０）の前記第１端と接触したアーマチュアばね（５２）であって、前記アーマチュア（４０）を前記内部チャンバ内の第１位置に押圧し、前記アーマチュア（４０）が、前記電磁コイル（３０）の賦勢時に前記ばね（５２）の押圧力に抗して前記第１位置から第２位置まで移動できる、アーマチュアばね（５２）と、前記ハウジング（１６）に取り付けられており且つ前記アーマチュア（４０）の前記第１端と隣接して位置決めされており、前記第１端との間に空隙（６０）を画成する磁極片（２６）であって、前記アーマチュア（４０）に向かって延びる環状フランジである磁束分路部品（６２）を含み、この磁束分路部品（６２）は、前記アーマチュア（４０）が前記磁極片（２６）に向かって前記第２位置まで移動するときに前記アーマチュア（４０）に作用する磁力を弱くするように、前記電磁コイル（３０）を賦勢したときに前記コイル（３０）からの電磁界線を前記アーマチュア（４０）から半径方向に延ばす、磁極片（２６）と、供給ポート（９２）、排出ポート（９６）、及び制御ポート（９４）を含む弁本体アッセンブリ（２０）であって、前記アーマチュア（４０）と軸線方向に整合しており且つ前記供給ポート（９２）、前記排出ポート（９６）、及び前記制御ポート（９４）と流体連通した中央穴（７０）を含み、前記中央穴（７０）内に配置されたスプール弁（７２）を含み、且つ前記スプール弁（７２）を前記アーマチュア（４０）に向かって押圧するスプール弁ばね（１１４）を含む、弁本体アッセンブリ（２０）とを備えるソレノイド式制御弁（１０）。
【請求項２】 前記アーマチュア（４０）の前記第１端は、前記アーマチュア（４０）が前記第２位置にあるとき、前記磁束分路部品（６２）が画成する開口部内に位置決めされる、請求項１に記載の制御弁（１０）。
【請求項３】 前記磁極片（２６）は、前記磁極片（２６）と前記アーマチュア（４０）との間の空隙（６０）の距離を制御するように前記ハウジング（１６）に螺着されている、請求項１に記載の制御弁（１０）。
【請求項４】 前記磁極片（２６）及び前記磁束分路部品（６２）は、金属部品から製造された単一の部材である、請求項１に記載の制御弁（１０）。
【請求項５】 前記ボビン（３２）及び前記ハウジング（１６）に固定されており、前記電磁コイル（３０）からの前記電磁界線を画成するように作用する磁束チューブ（６４）を更に含む、請求項１に記載の制御弁（１０）。
【請求項６】 前記磁束チューブ（６４）及び前記ハウジング（１６）は、クリンプ連結部（２２）によって前記弁本体アッセンブリ（２０）に連結されている、請求項５に記載の制御弁（１０）。
【請求項７】 前記磁束チューブ（６４）は、絞り金属部材である、請求項５に記載の制御弁（１０）。
【請求項８】 前記ボビン（３２）は成形プラスチック部材である、請求項１に記載の制御弁（１０）。
【請求項９】 前記弁本体アッセンブリ（２０）は、前記中央穴（７０）と流体連通した開口部（１１６）を含み、前記スプール弁（７２）は、前記弁本体アッセンブリ（２０）の中央穴（７０）と流体連通した中央チャンバ（７４）を含み、前記アーマチュア（４０）の前記第２端は、前記アーマチュア（４０）が前記第１位置にあるとき、前記弁本体アッセンブリ（２０）に着座して前記中央穴（７０）をシールする、請求項１に記載の制御弁（１０）。
【請求項１０】 前記供給ポート（９２）は、圧力源の圧力が前記供給ポート（９２）に供給されたとき、前記スプール弁（７２）が前記弁ばね（１１４）の押圧力に抗して前記電磁コイル（３０）から遠ざかる方向に移動するように、前記スプール弁（７２）の前記中央チャンバ（７４）と流体連通している、請求項９に記載の制御弁（１０）。
【請求項１１】 前記制御弁（１０）は、車輛のトランスミッションで使用される制御弁である、請求項１に記載の制御弁（１０）。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全体として流体制御弁に関し、更に詳細には、現存の制御弁に比較して磁束分路磁極片及び特別のクリンプ止めハウジング等の改良を施した比例可変力ソレノイド式制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】最新型の車輛は、一般的には、幾つかのソレノイド作動式流体制御弁を含むオートマチックトランスミッション制御装置を使用する。ソレノイド作動式流体制御弁は、車輛のトランスミッション内のトランスミッション流体の圧力を制御してトランスミッションの様々な構成要素を作動するように個々に作動する。例えば、ソレノイドに供給された電気入力信号に応じてトランスミッションのクラッチを係合させたり係合解除したりするのにトランスミッション流体の圧力を使用するソレノイド作動式流体制御弁が周知である。一つの特定の種類のソレノイド式制御弁は、可変力ソレノイド式制御弁と呼ばれる。代表的には、可変力ソレノイド式制御弁は、ステム及び半径方向に延びる二つのローブ即ちランド部を持つスプールを含む流体制御構成要素を含む。スプール弁は、圧力の調整を行うための流れ制限部を形成するため、弁本体内に移動可能に収容されている。弁本体には、スプール弁の様々な表面と連通する流体通路が設けられている。入口圧力の流体が、二つのスプール弁ランド部間に形成された流れ制限部に送出される。この流れ制限部により、流体圧力を所望の出口制御圧力まで減少させることができる。
【０００３】マッキャーブ（ＭｃＣａｂｅ）に賦与された米国特許第５，２７７，３９９号には、車輛のオートマチックトランスミッションの制御システムで使用するためのソレノイド作動式流体制御弁が開示されている。この制御弁は、ハウジング内に位置決めされた電磁コイル及び弁本体内に位置決めされたスプール弁を含む。アーマチュアはコイル内に軸線方向に位置決めされており、コイルが賦勢されていない場合には、アーマチュアばねがアーマチュアをスプール弁に向かって押圧する。スプール弁は、内部チャンバと、弁本体内で供給ポート及び制御ポートを選択的にシールする一連のシーリングランド部とを含む。磁極片がハウジング内に螺合しており磁極片とアーマチュアとの間の作用空隙を制御する。コイルを賦勢することによって、穴及び弁本体内の圧力を制御する。
【０００４】従来技術で周知の可変力ソレノイド式制御弁は、一般的には、産業の要求を満たす上で十分であるが、これらの制御弁に更なる改良を施すことができる。制御装置が高度になるにつれて、ソレノイド式制御弁も進歩及び改良を行う必要がある。これに関し、現存の制御弁の作動効率を高め、価格を引下げ、重量を軽減し、複雑さを軽減する等を行うことが重要になる。従って、周知の制御弁の大きさ、部品点数の減少、構成要素の簡略化、等の改良を行うことが有利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、オートマチック制御装置で使用するための改良した可変力制御弁を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の教示に従って、ハウジング内に位置決めされた電磁コイル及び弁本体の中央穴内に位置決めされたスプール弁を含むソレノイド式制御弁を開示する。アーマチュアがコイル内に軸線方向に位置決めされており、コイルが賦勢されていない場合にアーマチュアばねがアーマチュアを中央穴の開口部に押し付ける。スプール弁は、内部チャンバと、弁本体内で供給ポート及び制御ポートを選択的にシールする一対のシーリングランド部とを含む。
【０００７】環状磁束分路部分を含む磁極片がハウジングと螺合しており、磁極片とアーマチュアとの間の作用空隙を制御する。磁束分路部分は、アーマチュアが磁極片に近付くように移動するとき、磁力を弱くするように電磁界線を更に半径方向に差し向ける。深絞り磁束チューブがハウジング内に位置決めされており、磁束チューブ及びハウジングが弁本体に共通の位置でのクリンプ連結部によって取り付けられている。
【０００８】本発明のこの他の目的利点、及び特徴は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を添付図面を参照して読むことにより、明らかになるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】可変力ソレノイド式制御弁に関する好ましい実施例の以下の説明は、単なる例示であって、本発明及びその用途又は使用を限定しようとするものではない。
【００１０】図１は、本発明の一実施例による可変力ソレノイド式制御弁１０の側面図を示し、図２はこのソレノイド式制御弁の平面図を示し、図３は断面図を示す。一実施例では、ソレノイド式制御弁１０は、車輛のオートマチックトランスミッション（図示せず）のトランスミッションギヤ装置の係合及び係合解除用のレギュレータとして使用される流体制御弁である。可変力制御弁をオートマチックトランスミッションの圧力レギュレータとして使用することが当該技術分野で周知である。従って、制御弁１０と関連して使用される特定の液圧連結、圧力源の圧力、及び制御圧力は示さないし以下に説明しない。これは、これらが本発明の部分を形成しないためであり、当業者に周知であるためである。制御弁１０の内部構成要素が本発明を形成し、これを以下に説明する。当業者に理解されるように、本発明の制御弁１０は、車輛のオートマチックトランスミッションでの使用に限定されず、本明細書中に説明する種類のソレノイド弁を使用する任意の制御装置で遙かに大きな用途がある。
【００１１】制御弁１０は磁気部分１２及び液圧部分１４に分けられる。磁気部分１２は、弁１０の磁気構成要素を包囲する外ハウジング即ち缶１６を含む。缶１６は、鋼等の適当な磁性体でできている。缶１６は、液圧部分１４の弁本体２０の環状取り付け部分１８に、一連のタブ２２を取り付け部分１８にクリンプ止めすることによって取り付けられている。タブ２２は、取り付け部分１８の下に曲げられる。缶１６の上方に延びる環状リム２４は、缶１６に取り付けられた磁極片２６を図示のように支持する。一実施例では、磁極片２６は、以下の議論から明らかになる理由のために缶１６内に調節自在に位置決めできるように、延長リム２４に螺合させる。勿論、磁極片２６は、任意の適当な技術で缶１６に取り付けることができる。
【００１２】磁気部分１２は、非磁性ボビン３２に巻付けられており且つ缶１６内に同軸に位置決めされたコイル３０を更に含む。ボビン３２は、磁気部分１２内の構成要素と形体が一致するように図示の形体を持つように型成形されたプラスチック製部材である。端子ハウジング３４は、プレス嵌め係合等によって缶１６の外側面に固定されている。端子ハウジング３４は、缶１６内に延びる一対の端子接点３６を含み、これらの接点はボビン３２内に支持される。端子接点３６は、コイル３０を賦勢するための電気接続部を提供する。勿論、電力をコイル３０に提供するための任意の適当な端子接続部を本発明の範疇で使用できる。
【００１３】円筒形形状のアーマチュア４０が缶１６の中央に同軸に位置決めされている。このアーマチュア４０は、ボビン３２によってほぼ完全に包囲されており、そのため、このアーマチュアが缶１６内で上下に移動するとき、ボビン３２の内側面が支承面として作用する。一実施例では、アーマチュア４０は、コイル３０がその賦勢時に発生する磁束線を受け入れるため、磁性粉体金属でできている。しかしながら、当業者には理解されるように、アーマチュア４０は、任意の適当な磁性体で製造できる。アーマチュア４０は、その下端に延長シール部材４４を含む。アーマチュアばね５２は、アーマチュア４０の上端に設けられた穴５４内に位置決めされている。ばね５２の一端は、穴５４の底壁５６に当接しており、ばね５２の反対端は、磁極片２６に螺合させたねじ山を備えた部材５０から延びる中心決め部品５８に取り付けられる。アーマチュアばね５２は、アーマチュア４０に対し、押圧力を液圧部分１４に向かって加える。ねじ山を備えた部材５０は、ばね５２がアーマチュア４０に加える押圧力を調節するため、磁極片２６に対してねじ調節できる。
【００１４】作用空隙６０が磁極片２６の底面とアーマチュア４０の上端との間に画成される。磁極片２６は、この磁極片２６の底面の外周から下方に延びる環状磁束分路部分６２を含む。磁極片２６及び磁束分路部分６２は、単一の金属部品である。空隙間隔を更に制御するため、ワッシャ６８が空隙６０内に位置決めされている。円筒形磁束チューブ６４が図示のようにボビン３２の開口部内に延びており、アーマチュア４０とコイル３０との間に位置決めされている。磁束チューブ６４の環状フランジ６６は、缶１６と取り付け部材１８との間に取り付けられている。その結果、タブ２２のクリンプ止めにより、缶１６及び磁束チューブ６４の両方が弁本体２０にしっかりと固定される。一実施例では、磁束チューブ６４もまた磁性の鋼でできており、費用軽減のため、深絞りプロセスによって形成されている。
【００１５】コイル３０を賦勢すると、コイル３０が発生した磁束線が缶１６に進入し、磁極片２６に至る。次いで、磁束線は、空隙６０を横切ってアーマチュア４０に進入する。磁束線の幾分かは磁束分路部分６２を通ってアーマチュア４０に進入する。磁束線は、アーマチュア４０を下方に移動し、ボビン３２を横切って磁束チューブ６４に進入する。磁束線は、磁束チューブ６４を通って移動して缶１６に戻り、磁路を完成する。空隙６０を横切る磁束線によりアーマチュア４０が磁極片２６に引き付けられ、かくしてアーマチュア４０を上方に磁極片２６に向かって、ばね５２の押圧力に抗して、移動する。
【００１６】コイル３０を賦勢すると、アーマチュア４０がばね５２の押圧力に抗して磁極片２６に引き付けられ、空隙６０が狭くなり、磁束分路部分６２がアーマチュア４０の上部分を包囲する。アーマチュア４０が磁極片２６に向かって移動するにつれて、磁束分路部分６２のため、磁束線がアーマチュア４０に対して更に半径方向に配向されるようになる。これにより磁力の利得が線型になり、アーマチュアを減速する。換言すると、磁束分路部分６２は、空隙６０を横切る磁束の伝達（ｆｌｕｘ ｔｒａｎｓｆｅｒ）の幾分かを更に半径方向に差し向け、これは、アーマチュア４０が上方に移動するにつれて更に半径方向になる。磁束の伝達方向におけるこの変化は、アーマチュア４０が磁極片２６に対して閉鎖するときに磁力を弱くするが、比較的長いストロークでは磁力を強化する。これには、アーマチュアのストロークの使用可能距離についての弁１０の磁力の利得を線型にし且つ減少するという効果がある。磁力の利得がこのように減少することにより、遙かに低グレードのばね５２を使用できる。低い磁力の利得により、キャリブレーションすなわち調整に対する感圧性（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が低下し、従って、調整が更に正確に行われる。磁極片２６を缶１６に対してねじ調節することにより、磁極片２６、磁束分路部分６２、及びアーマチュア４０の間の磁気引力を、様々なシステムで調整を行うために調節できる。
【００１７】弁本体２０は、液圧部分１４を通って延びる内部穴７０を構成する。スプール弁７２が穴７０内に軸線方向に移動可能に位置決めされている。スプール弁７２は、スプール弁７２の長さに亘って延びる軸線方向スプール弁チャンバ７４を画成する。チャンバ７４の上端はチャンバ７０と流体連通しており、チャンバ７０の上端は、アーマチュア４０のシール部材４４によってシールされている。シール部材４４は、弁本体２０の環状弁座部分７６に着座している。コイル３０を賦勢し、アーマチュア４０が磁極片２６に向かって上方に移動すると、シール部材４４が弁座部分７６から遠ざかる方向に移動し、その結果、チャンバ７０が排出キャビティ７８と流体連通する。排出キャビティ７８は、取り付け部分１８を通して環状排出部分８０と連通している。取り付け部材１８及びシール部材４４に連結されたダイヤフラム８４が排出キャビティ７８の上に位置決めされている。ダイヤフラム８４は、磁性部分１２への液圧流体の進入を阻止する。このダイヤフラムは、過酷な液圧環境に耐え且つ液圧流体による劣化を被らないシリコーン等の適当な可撓性材料でできている。
【００１８】取り付けブラケット（図示せず）を使用して弁１０を主モジュールキャスティング（ｍｏｄｕｌｅ ｃａｓｔｉｎｇ）（図示せず）に取り付け、ソレノイド弁１０をトランスミッション内に固定する。液圧部分１４の下端を主モジュールキャスティングに挿入する。一対のＯ−リング８６が弁１０をキャスティング内にシールする。一実施例では、主モジュールキャスティングは、当業者に理解されるように、車輛用オートマチックトランスミッションの制御で使用される他のソレノイド弁、ステッパモータ、液圧構成要素等を含む。
【００１９】弁本体２０は、供給ポート９２、制御ポート９４、及び排出ポート９６を更に有し、これらのポートは、全て、チャンバ７０と流体連通している。カバー９０によって所定位置に保持されたフィルタ８８は、供給ポート９２及び制御ポート９４に進入する液圧流体を濾過する。スプール弁７２は、上ランド部９８、下ランド部１００、及び上ランド部９８と下ランド部１００との間に位置決めされており且つこれらのランド部を連結する縮径本体部分１０２を含む。本体部分１０２及びランド部９８及び１００は、制御ポート９４と流体連通した制御チャンバ１０４を弁チャンバ７０内に画成する。図示の位置では、上ランド部９８が排出ポート９６を覆い、下ランド部１００が供給ポート９２を覆っている。小さな供給オリフィス１０６が供給ポート９２及びスプール弁チャンバ７４と流体連通している。弁本体２０は、下端キャップ１１０を含む。弁本体チャンバ７０の下チャンバ１１２がスプール弁７２と端キャップ１１０との間に画成される。スプール弁ばね１１４が下チャンバ１１２内に位置決めされており、そのため、このばねはスプール弁７２の下端及び端キャップ１１０と接触し、スプール弁７２に磁性部分１２に向かって上方に押圧力を加える。フィードバックオリフィス１１６が制御チャンバ１０４及び下チャンバ１１２と流体連通している。
【００２０】ポート９２、９４、及び９６のいずれにも圧力が加えられておらず、且つコイル３０が賦勢されていない休止位置に制御弁１０があるとき、弁ばね１１４がスプール弁７２を上方に弁座部分７６の底面と接触するまで押圧し、アーマチュアばね５２がアーマチュア４０を下方に、シール部材４４が弁座部分７６の上面と接触するように押圧する。スプール弁７２のこの位置について、排出ポート９６が制御チャンバ１０４及び制御ポート９４と流体連通している。作動にあたっては、例えば８２７．３６４kPa （１２０psi ）の供給圧力ＰＳ の液圧流体を供給ポート９２に供給する。供給圧力ＰＳ の液圧流体は供給オリフィス１０６を通ってチャンバ７４に流入する。チャンバ７４内の圧力が増大すると、スプール弁７２がばね１１４の押圧力に抗して下方に移動し、排出ポート９６を上ランド部９８によって制御ポート９４から閉鎖する。スプール弁７２がばね１１４の押圧力に抗して下方に移動し続けるとき、下チャンバ１１２内の圧力が増大する。これにより、制御チャンバ１０４内の圧力がフィードバックオリフィス１１６を通って増大し、かくして制御ポート９４での圧力が増大する。
【００２１】チャンバ７４内の圧力がアーマチュアばね５８によって設定された所定の値に至ったとき、チャンバ７４内の圧力によりアーマチュア４０を上方に移動させることにより、チャンバ７４内の流体を排出ポート８０を通して漏出させることができる。排出キャビティ７８内への漏出圧力により、スプール弁７２はチャンバ７０内で均衡位置に維持され、及びかくして制御ポート圧力ＰＣ が一定値に維持される。この均衡状態では、弁１０は、振動等による変動に対して比較的無反応である。コイル３０を賦勢することによって、アーマチュア４０をばね５２の押圧力に抗して上方に移動し、排出ポート８０を通る流体の流れを増大させることにより、チャンバ７４内の圧力を減少する。チャンバ７４内の圧力が減少すると、スプール弁７２がばね１１４の押圧力によって上昇を開始し、ランド部９８が排出ポート９６を開放し、制御ポート９４での圧力が排出ポート圧力まで減少する。供給オリフィス１０６が非常に小さいため、チャンバ７４内の圧力を、排出ポート８０を通る流体の損失よりも十分迅速に増大させることができず、これにより制御圧力を提供する。
【００２２】以上の議論は、本発明の単なる例示の実施例を開示且つ説明するものである。当業者は、これらの議論から、及び添付図面及び特許請求の範囲から、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明に様々な変形、変更、及び改変を加えることができるということを容易に理解するであろう。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９１００１７０９
【氏名又は名称】ボーグ・ワーナー・オートモーティブ インコーポレーテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｂｏｒｇ−Ｗａｒｎｅｒ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ， Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】３００１ ｗｅｓｔ Ｂｉｇ Ｂｅａｖｅｒ Ｒｏａｄ Ｓｕｉｔｅ ２００ Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ ５０６０ Ｔｒｏｙ， Ｍｉｃｈｉｇａｎ ４８００７−５０６０ Ｕ．Ｓ．Ａ
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| 【出願日】 |
平成１１年１２月１５日（１９９９．１２．１５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８９７０５
【弁理士】
【氏名又は名称】社本 一夫 （外５名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１９３１２５（Ｐ２０００−１９３１２５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年７月１４日（２０００．７．１４） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３５５７６６ |
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