JP2004028198A

JP2004028198A - Solenoid valve

Info

Publication number: JP2004028198A
Application number: JP2002184832A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Shimono; 下野　祐一; Takuya Kudo; 工藤　卓也; Eiji Okamoto; 岡本　英司
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2004-01-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solenoid valve installed in such a state as compatibly attaining optimal operation characteristics from viewpoints of responsiveness and stability when changing a control pressure of operating fluid. <P>SOLUTION: This solenoid valve 1 is provided with a housing 10 having an approximately cylindrical linear passage 10a in its inside, three types of oil passages P1, P2 and P3 connecting the outside of the housing 10 to the linear passage 10a, and a spool 20 constituted by stretching from a large diameter part 20b, a small diameter part 20a, to a large diameter part 20c and reciprocating the inside of the linear passage 10a. The circumferential surface of the spool 20 is provided with a semicircular notch 21 and a semicircular notch 22 smaller than the notch 21. The semicircular notches 21 and 22 continue from the end part outer edge of the small diameter part toward the circumferential surface of the large diameter part 20b to form a notch having a staged external shape as a whole. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧制御に用いられる作動油の流路調整を行う電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電磁弁は、例えば自動車のブレーキや自動変速機等を駆動する作動油の油圧を調整するために、作動油が流れる複数の通路の連通状態を同時に調整することにより、各通路を流れる作動油の圧力や流量を制御する機能を有する。
【０００３】
図６は、従来の電磁弁の一例を示す略図である。
【０００４】
電磁弁１００は、その内部に直線通路を有するスリーブ（ハウジング）１１０と、ハウジング１１０外部と直線通路１１０ａとを連通する３種の油通路Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３と、直線通路１１０ａ内を往復摺動可能に設けられたスプール１２０とを備える。スプール１２０の動作方向両端には、コイルバネ１３０とロッド１４０とが設けられている。また、ロッド１４０を囲むように構成された電磁ソレノイド１５０は、電流が付与されることにより、ロッド１４０を矢印方向に動作させる電磁力を発生する。
【０００５】
すなわち、コイルバネ１３０が直線通路１１０ａに沿って一方の方向（矢印Ａの方向）にスプール１２０を付勢する一方、コイルバネ１３０とは反対の側に設けられたロッド１４０は、電磁ソレノイド１５０の電磁力に応じてスプール１２０を反対方向（矢印Ｂの方向）に押圧する。したがって、スプール１２０にかかる電磁ソレノイド１５０の電磁力とコイルバネ１３０の付勢力との釣り合い（若しくは、スプール１２０にかかる油圧（制御圧）、電磁ソレノイド１５０の電磁力、及び電磁コイルバネ１３０の付勢力間の釣り合い）によって、スプール１２０の位置が決定づけられる。
【０００６】
スプール１２０は、その軸方向に沿って外径の異なる部位（周面）が連続する形状を有する。このようなスプール１２０の形状に基づき、直線通路１１０ａの内周面とスプール１２０の周面との間には、間隙（接続空間）Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３が形成される。
【０００７】
スプール１２０が移動することによって、各ポートＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３と接続空間Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３との間の連通状態が変化する。これにより、所定のポートが相互に連通及び遮断されるようになる。また、このような連通・遮断動作と併せて、相互に連通するポートＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３の間を接続空間Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３を介して移動する作動油の実質的な流路断面（以下、電磁弁の開口面積という）も制御される。
【０００８】
つまり、電磁弁１００では、電磁ソレノイド１５０に付与される電流値を調整することによりスプール１２０を直線通路１１０ａ内の所望の位置に移動させ、各ポートを通じて供給される作動油の圧力（流量）、或いは各ポートを通じて排出される作動油の圧力（流量）とを併せて制御する。例えば、制御対象であるブレーキや自動変速機等の装置に対しポートＰ１１を通じて供給されている作動油の油圧（制御圧）を目標値に合致させるべく、ポンプ等から圧送される作動油を必要に応じてポートＰ１２から電磁弁１００に供給し制御圧を上昇させるか、或いは所定量の作動油をポートＰ１３から排出し制御圧を下降させて、目標値と実際の制御圧との偏差をなくす制御を行うことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような電磁弁１００では、作動油の制御圧を目標値の変動に追従させる上で、目標値の変化に対して十分な制御圧の応答性を確保する必要がある一方、制御圧の応答性が高くなりすぎると作動油に脈動が発生しやすくなるといった懸念が生じることになる。
【００１０】
ところが、目標値の変化に対する電磁弁の動作特性として、このように相反する性能を兼ね備えることは困難であった。
【００１１】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、作動油の制御圧を変更する際、応答性及び安定性等の観点から最適な動作特性を両立して設定することのできる電磁弁を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、直線通路を内部に備えたハウジングと、前記ハウジングの外面から前記直線通路の内周面にかけて貫通する複数の通路と、前記直線通路内を往復動するスプールと、電磁力を用いて前記スプールを駆動する電磁駆動手段と、を備え、前記直線通路内における前記スプールの位置を変更することにより、前記複数の通路を、前記スプールと前記直線通路の内周面との間に形成される所定の接続空間を介して相互に接続及び遮断するとともに、該接続空間を通じて相互に接続される通路間を流れる流体の実効流路面積を制御する機能を有する電磁弁であって、前記接続空間を介して相互に接続される通路間を流れる流体の実効流路面積が、前記直線通路内における前記スプールの定常的な動作に対し段階的に変化することを特徴とする。
【００１３】
ここで、「前記接続空間を介して相互に接続される通路間を流れる流体の実効流路面積」とは、流体の流れを許容する流路の実質的な断面積、或いは、所定の流体の流路途中に設けられて当該流路を開閉する制御弁の開口面積等に相当する。
【００１４】
また、「前記スプールの定常的な動作」には、例えば等速運動や等加速度運動が含まれる。そして、「実効流路面積が、前記直線通路内における前記スプールの定常的な動作に対し段階的に変化する」とは、例えば前記直線通路内の所定範囲をスプールが等速運動や等加速運動をする間、実効流路面積の速度や加速度が切り替わること等を意味する。
【００１５】
なお、例えば以下の構成を適用することにより、前記接続空間を介して相互に接続される通路間を流れる流体の実質的な流路の断面積（実効流路面積）は、前記直線通路内における前記スプールの定常的な動作に対し段階的に変化するようになる。すなわち、前記スプールの周面に、前記接続空間の一部をなす凹部を設け、その凹部の周縁から前記スプールの動作方向に向かって切り欠いたかたちのノッチを設ける。ノッチの外形が段状をなすようにする。さらに、前記複数の通路のうち一本の通路は、前記スプールの動作に応じ、その通路開口端が前記ノッチに対して接続及び遮断されるように配置する。すると、前記ノッチから離間した状態にある前記通路開口端が前記ノッチに接続される際、或いは前記ノッチに接続された状態にある前記通路開口端が前記ノッチから離間される際、前記ノッチの外形（段状）が、前記接続空間の一部をなすノッチを介して相互に接続される通路間を流れる実効流路面積の変化に反映されるようになる。その結果、前記接続空間を介して相互に接続される通路間を流れる流体の実効流路面積が、前記直線通路内における前記スプールの定常的な動作に対し異なる変化特性を示すようになる。
【００１６】
そこで、他の発明は、以下の構成を備える。
【００１７】
直線通路を内部に備えたハウジングと、前記ハウジングの外面から前記直線通路の内周面に貫通する複数の通路と、前記直線通路内を往復動するスプールと、電磁力を用いて前記スプールを駆動する電磁駆動手段と、を備え、前記直線通路内における前記スプールの位置を変更することにより、前記複数の通路を、前記スプールと前記直線通路の内周面との間に形成される所定の接続空間を介して相互に接続及び遮断するとともに、該接続空間を通じて相互に接続される通路間を流れる流体の実効流路面積を制御する機能を有する電磁弁であって、前記接続空間の一部をなすように前記スプールの周面に形成された凹部と、前記凹部の周縁から前記スプールの動作方向に向かって切り欠いたかたちに設けられ、その外形が段状をなすノッチと、前記複数の通路のうち何れかの通路の端部をなし、前記スプールの動作に応じ、前記ノッチに対して接続及び遮断されるように配置された通路開口端と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、上記構成において、前記凹部の端部外縁に形成される第１のノッチと、前記第１のノッチの端部外縁に形成され該第１のノッチよりも小さな幅を有する第２のノッチと、を備え、前記第１のノッチ及び前記第２のノッチが連なって、前記外形が段状をなすノッチを形成するのが好ましい。
【００１９】
また、前記第１のノッチ及び前記第２のノッチの形状は、半円形状若しくは半楕円形状とするのが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、前記ノッチの外形が前記スプールの動作方向に沿って段状をなす構成を容易に且つ低コストで具現できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、車両のブレーキ装置を駆動する作動油の圧力調整を行う電磁弁に具体化した一実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本実施の形態にかかる電磁弁の内部構造を概略的に示す側断面図である。同図に示すように、電磁弁１は、その内部に略円筒状の直線通路１０ａを有するスリーブ（ハウジング）１０と、ハウジング１０外部と直線通路１０ａとを連通する３種の油通路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３と、直線通路１０ａ内を往復摺動可能に設けられたスプール２０とを備える。スプール２０の動作方向両端には、コイルバネ３０とロッド４０とが設けられている。また、ロッド４０を囲むように構成された電磁ソレノイド５０は、電流が付与されることにより、ロッド１４０を矢印Ｂ方向に動作させる電磁力を発生する。
【００２３】
すなわち、コイルバネ３０が直線通路１０ａに沿って一方の方向（矢印Ａの方向）にスプール２０を付勢する一方、コイルバネ１３０とは反対の側に設けられたロッド４０は、電磁ソレノイド５０の電磁力に応じてスプール２０を反対方向（矢印Ｂの方向）に押圧する。したがって、電磁ソレノイド５０のの電磁力とコイルバネ３０の付勢力との釣り合いによってスプール２０の位置が決定づけられる。
【００２４】
スプール２０は、その軸方向に沿って外径の異なる部位（周面）が連続する形状を有する。このようなスプール２０の形状に基づき、直線通路１０ａの内周面とスプール２０の周面との間には、間隙（接続空間）Ｃ１が形成される。
【００２５】
スプール２０が移動することによって、ポートＰ２，Ｐ３と接続空間Ｃ１との間の連通状態が変化する。これにより、所定のポートが相互に連通及び遮断されるようになる。また、このような連通・遮断動作と併せて、相互に連通するポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３の間を接続空間Ｃ１を介して移動する作動油の実質的な流路断面も制御される。
【００２６】
つまり、電磁弁１は、制御対象であるブレーキ装置に対しポートＰ１を通じて所望の油圧（制御圧）を付与するために、ポンプ等から圧送される作動油を必要に応じてポートＰ２から電磁弁１に供給し制御圧を上昇させる一方、所定量の作動油を必要に応じてポートＰ３から排出し制御圧を下降させるといった制御を行う。
【００２７】
図２（ａ）は、スプール２０の外周面の一部であって、直線通路１０ａの内周面との間に接続空間Ｃ１を形成する部位（ポート１が配置される部位の付近）を拡大して示す平面図である。また、図２（ｂ）は図２（ａ）のＩＩａ−ＩＩａ断面を示す断面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）のＩＩｃ−ＩＩｃ断面を示す断面図である。
【００２８】
各図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、スプール２０は、接続空間Ｃ１を形成する部位の近傍において、直線通路１０ａの内径と略等しい外径を有する大径部２０ｂ及び大径部２０ｃの間に、これら大径部２０ｂ，２０ｃに比べ外径の小さな小径部２０ａが形成され、大径部２０ｂ、小径部２０ａ、大径部２０ｃが軸方向に連なるかたちで形成されている。すなわち、小径部２０ａ及び大径部２０ｂ間の段差と、小径部２０ａ及び大径部２０ｃ間の段差とによって、スプール２０の周面に凹型断面形状の溝（凹部）が形成され、この溝と直線通路１０ａの内周面との間に筒状の接続空間Ｃ１が形成される。
【００２９】
大径部２０ｂと小径部２０ａの境界には、小径部２０ａの周面（端部外縁）から大径部２０ｂの周面に向かって切り欠かれたかたちで半円形状のノッチ２１が設けられている。さらにノッチ２１の端部外縁からコイルバネ３０側に向かって切り欠かれたかたちで、ノッチ２１よりも小さな半円形状のノッチ２２が設けられている。これらノッチ２１，２２は、小径部２０ａの周面から大径部２０ｂの周面に向かって連なることで、全体として段状の外形を有するノッチを形成する。
【００３０】
また同様に、大径部２０ｃと小径部２０ａの境界には、小径部２０ａの周面から大径部２０ｃの周面に向かって切り欠かれたかたちで半円形状のノッチ２３が設けられている。さらにノッチ２１の端部外縁からロッド４０側に向かって切り欠かれたかたちで、ノッチ２３よりも小さな半円形状のノッチ２４が設けられている。これらノッチ２３，２４は、小径部２０ａの周面から大径部２０ｃの周面に向かって連なることで、全体として段状の外形を有するノッチを形成する。
【００３１】
次に、このように構成された電磁弁１の機能について説明する。
【００３２】
図３には、電磁弁１の直線通路１０ａ内におけるスプール２０の配置と、各ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３を介して移送される作動油の状態とを模式的に説明する略図である。
【００３３】
先ず、スプール２０の配置が図３（ａ）に示す状態にある場合、ポートＰ１は凹型断面形状の溝（接続空間Ｃ１）と遮断された状態になる一方で、ポートＰ２とポートＰ３とが接続空間Ｃ１を介して相互に接続された状態になる。このような条件下では、ポンプ等からポートＰ２を通じて供給される作動油の圧力（ポンプ圧）が制御圧としてポートＰ１内に伝達されることはない。また、ポートＰ１からポートＰ３に向かう（排出される）作動油の流路が形成される。この結果、ポートＰ１内の制御圧は下降する。
【００３４】
次に、スプール２０の配置が図３（ｂ）に示す状態にある場合、ポートＰ１のみが接続空間Ｃ１に接続され、ポートＰ２及びポートＰ３が何れも接続空間と遮断された状態になる。このような条件下では、ポートＰ２からのポンプ圧が制御圧としてポートＰ１内に伝達されることはないが、ポートＰ１とポートＰ３との間が遮断されるため制御圧が下降することもない。すなわち、ポートＰ１内の制御圧が略一定の値に保持される。
【００３５】
また、スプール２０の配値が図３（ｃ）に示す状態にある場合、ポートＰ１とポートＰ２とが接続空間Ｃ１を介して相互に接続された状態になる一方で、ポートＰ３は接続空間Ｃ１と遮断された状態になる。このような条件下では、ポートＰ２からのポンプ圧が制御圧としてポートＰ１内に伝達される。また、作動油がポートＰ３を通じて排出されることもない。すなわち、ポートＰ１内の制御圧が上昇する。
【００３６】
このようにして、電磁弁１は、直線通路１０ａ内におけるスプール２０の配置を制御し、制御圧を適宜上昇、下降、若しくは保持することができる。
【００３７】
ところで、電磁弁１の機能を活用して、例えば作動油の制御圧を目標値に合致させる制御を行う場合、電磁弁１への指令信号（例えば電磁ソレノイド５０に付与される電流値）に対応する制御圧の変化速度（応答性）は、スプール２０の動作量（ストローク）に対する電磁弁の開口面積の変化量によって決定づけられる。
【００３８】
図４（ａ）は、スプール２０の外周面に半円形状のノッチ２１，２２を連ねて形成され、全体として段状の外形を有するノッチを、ハウジング１０（直線通路１０ａ）に対する位置関係と併せて示す略図である。なお、図４（ａ）に示す配置を基準として矢印の方向に移動するスプール２０のストロークとして、ノッチ２２の先端部Ｑ１がポートＰ２の外縁（基準位置）Ｑ０に達するまでのストローク、言い換えれば、図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態へ移行するためのスプール２０のストロークをＳ１と定義する。また、ノッチ２１の先端部Ｑ２が基準位置Ｑ０に達するまでのストロークをＳ２と定義する。さらに、ノッチ２１の基端部Ｑ３が基準位置Ｑ０に達するまでのストロークをＳ３と定義する。ちなみに図４（ｂ）は、従来構造の一例として、単一の半円形状からなるノッチを外周面に備えたスプールを示す略図である。
【００３９】
図４（ｃ）において実線で示すように、スプール２０が図４（ａ）の矢印方向に動作する場合、そのストロークがＳ１に達したところで、ポートＰ１及びポートＰ２が接続空間Ｃ１を介して接続されるようになる。そして、そのストロークが増大するにつれ、電磁弁１の開口面積も単調に増大する。ただし、Ｓ１及びＳ２間でストロークが変化する場合と、Ｓ２及びＳ３間でストロークが変化する場合とでは、ストロークの変化に応答する電磁弁１の開口面積の変化量が異なる。
【００４０】
すなわち、Ｓ１及びＳ２間でストロークが変化する場合、ストロークの変化に対応する電磁弁１の開口面積の変化量は比較的小さい（応答性が低い）。一方、Ｓ２及びＳ３間でストロークが変化する場合、ストロークの変化に対応する電磁弁１の開口面積の変化量が大きくなる（応答性が高くなる）。
【００４１】
ここで、例えば車両に用いられるブレーキ装置のように、制御圧の目標値が急激に変化する状況（例えば、車両を急停止させる場合）や、制御圧の目標値が緩やかに変化する状況（例えば、車両速度を徐々に落とす場合）等、その使用状況によって制御圧の目標値の変化率（変化速度）が変動する制御対象では、制御圧を目標値に合致させる制御を行う上で、目標値の急激な変化に対応する制御圧の高い応答性と、ストロークの変化に対する制御圧の安定した動きが保証されるのが好ましい。
【００４２】
ところが、制御圧の応答性を高めると、例えば作動油に脈動等が生じやすくなり、ストロークの変化に対する制御圧の安定した動きを確保することが困難になる。一方、ストロークに対する制御圧の動きを安定させると、制御圧の応答性は低下することになる。
【００４３】
このため、例えば図４（ｂ）に示すように、単一の半円形状からなるノッチを備えた従来構造のスプールでは、ストロークの変化量に対応する電磁弁１の開口面積の変化量が略一定になるため（図４（ｃ）において一点鎖線で示す）、目標値の変化に対応する制御圧の応答性及び安定した動作性能といった相反する特性を両立することが困難となっていた。
【００４４】
この点、本実施の形態にかかる電磁弁１では、スプール２０の外周に、面積の異なるノッチ（例えばノッチ２１，２２）を連ねて段状の外形を有するノッチを形成することにした。このような構成によれば、スプール２０のストロークがＳ１〜Ｓ２の範囲にある場合には、面積の小さなノッチ２２の作用により、制御圧の調整にかかる制御安定性が高められる。一方、スプール２０のストロークがＳ２〜Ｓ３の範囲にある場合には、面積の大きなノッチ２１の作用により、制御圧を目標値に追従させる上での応答性が高められる。
【００４５】
すなわち、電磁弁１の動作の応答性が、スプール２０の動作範囲に応じて段階的に切り替わるため、状況に応じて最適な応答性（制御安定性）の得られる条件（動作範囲）で、制御対象に供給される作動油の圧力（制御圧）を変更することができるようになる。
【００４６】
とくに、本実施の形態では、作動油の流路面積を調整する開閉弁として機能する電磁弁１にとって、開弁動作の初期（Ｓ１〜Ｓ２）においては、制御圧の調整が緻密且つ安定したものとなる。そして、開弁動作の後期（Ｓ２〜Ｓ３）においては、制御圧を目標に合致させる制御を行う上でその追従性が高まるようになる。
【００４７】
なお、スプール２０の外周面に半円形状のノッチ２３，２４を連ねて形成され、全体として段状の外形を有するノッチは、制御圧を下降させる際の制御において（図３（ｂ）及び図３（ｃ）を参照）、ノッチ２１，２２を連ねて形成されるノッチと同様、目標値の変化に対応する制御圧の応答性と、安定した動作性能といった相反する特性の両立に寄与する。
【００４８】
また、スプール２０の周面に形成するノッチは、必ずしも半円形状のノッチを２つ連ねたものに限らず、例えば図５（ａ）に示すノッチ２５や、図５（ｂ）に示すノッチ２６のように、異なる形状のノッチを連ねて形成したものであってもよい。
【００４９】
また、上記実施の形態においては、電磁ソレノイド５０に付与される電流値を変更することにより、スプール２０のストロークを調整して作動油の流量や制御圧を制御するいわゆる流量制御弁として、電磁弁１を機能させるようにした。これに限らず、制御圧が所定値（設定値）まで上昇するとその設定値を保持するといった圧力制御の機能（フィードバック機能）を備えるように電磁弁１を構成することもできる。例えば、ポートＰ１内の制御圧が所定値を上回ると、ハウジング１０内部においてスプール２０をＡ方向に押すような油圧が発生するように電磁弁１を設計する。そして例えば、制御圧を所定値まで上昇させその状態を保持させる場合には、先ず図３（ｃ）に示す状態で制御圧を上昇させる。制御圧が所定値に達するとスプール２０にかかる電磁力、バネ力、及び油圧が釣り合うようになる。また、制御圧が所定値を上回ればＡ方向にかかる油圧が大きくなると、スプール２０は図３（ａ）に示す状態に移行する。そこで、制御圧が上昇し、所定値に達した時点で電磁力を下げ、スプール２０を図３（ｂ）に示す状態に移行させれば、制御圧を所望の値（目標圧力）に保持することができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、油圧制御に用いられる作動油の流路調整を行う電磁弁において、目標値の変化に対応する制御圧の応答性と、安定した動作性能といった相反する特性を両立することができるようになる。
【００５１】
また、このような特性を簡易且つ安価な構成によって兼ね備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である電磁弁の内部構造を概略的に示す側断面図。
【図２】同実施の形態の電磁弁を構成するスプールの一部を示す平面図等。
【図３】同実施の形態の電磁弁の機能を模式的に説明する略図
【図４】同実施の形態にかかるスプールのノッチを、ハウジングに対する位置関係と併せて示す略図。
【図５】同実施の形態にかかるスプールの変形例を示す略図。
【図６】従来の電磁弁の一例を示す略図。
【符号の説明】
１　電磁弁
１０　ハウジング
１０ａ　直線通路
２０　スプール
２０ａ　小径部
２０ｂ，２０ｃ　大径部
２１，２２，２３，２４　ノッチ
３０　コイルバネ
４０　ロッド
５０　電磁ソレノイド
Ｃ１　接続空間（凹部を含む）
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３　ポート（通路又は通路開口端を構成）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solenoid valve for adjusting a flow path of hydraulic oil used for hydraulic control.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of solenoid valve is used to adjust the communication state of a plurality of passages through which hydraulic oil flows, for example, in order to adjust the hydraulic pressure of hydraulic oil that drives a brake or an automatic transmission of an automobile. It has a function to control the pressure and flow rate of the hydraulic oil flowing through the pump.
[0003]
FIG. 6 is a schematic view showing an example of a conventional solenoid valve.
[0004]
The solenoid valve 100 has a sleeve (housing) 110 having a straight passage therein, three types of oil passages P11, P12, P13 communicating the outside of the housing 110 and the straight passage 110a, and reciprocating sliding in the straight passage 110a. And a spool 120 provided so as to be able to be provided. A coil spring 130 and a rod 140 are provided at both ends of the spool 120 in the operation direction. In addition, the electromagnetic solenoid 150 configured to surround the rod 140 generates an electromagnetic force for operating the rod 140 in the direction of the arrow when a current is applied.
[0005]
That is, while the coil spring 130 urges the spool 120 in one direction (the direction of arrow A) along the straight passage 110a, the rod 140 provided on the side opposite to the coil spring 130 is driven by the electromagnetic force of the electromagnetic solenoid 150. , The spool 120 is pressed in the opposite direction (the direction of arrow B). Therefore, the balance between the electromagnetic force of the electromagnetic solenoid 150 applied to the spool 120 and the urging force of the coil spring 130 (or the hydraulic pressure (control pressure) applied to the spool 120, the electromagnetic force of the electromagnetic solenoid 150, and the urging force of the electromagnetic coil spring 130) The position of the spool 120 is determined by the balance.
[0006]
The spool 120 has a shape in which portions (peripheral surfaces) having different outer diameters are continuous along the axial direction. Based on the shape of the spool 120, gaps (connection spaces) C11, C12, and C13 are formed between the inner peripheral surface of the straight passage 110a and the peripheral surface of the spool 120.
[0007]
As the spool 120 moves, the communication between the ports P11, P12, and P13 and the connection spaces C11, C12, and C13 changes. As a result, the predetermined ports are communicated with each other and blocked. In addition to such a communication / shutoff operation, a substantial flow path cross section (hereinafter, referred to as “hereafter”) of hydraulic oil that moves between the ports P11, P12, and P13 that communicate with each other via the connection spaces C11, C12, and C13. The opening area of the solenoid valve is also controlled.
[0008]
That is, in the solenoid valve 100, the spool 120 is moved to a desired position in the linear passage 110a by adjusting the current value applied to the electromagnetic solenoid 150, and the pressure (flow rate) of the hydraulic oil supplied through each port is adjusted. Alternatively, the pressure (flow rate) of the hydraulic oil discharged through each port is also controlled. For example, in order to match the hydraulic pressure (control pressure) of the hydraulic oil supplied through a port P11 to a device to be controlled, such as a brake or an automatic transmission, a hydraulic oil pumped from a pump or the like is required. Accordingly, the control pressure is supplied from the port P12 to the solenoid valve 100 to increase the control pressure, or a predetermined amount of hydraulic oil is discharged from the port P13 to reduce the control pressure, thereby eliminating the deviation between the target value and the actual control pressure. It can be performed.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the solenoid valve 100 as described above, in order to make the control pressure of the hydraulic oil follow the change of the target value, it is necessary to ensure sufficient control pressure responsiveness to the change of the target value. If the pressure responsiveness becomes too high, there is a concern that pulsation is likely to occur in the hydraulic oil.
[0010]
However, it has been difficult to combine such conflicting performances as the operating characteristics of the solenoid valve with respect to changes in the target value.
[0011]
The present invention has been made in view of such circumstances, and a purpose of the present invention is to change the control pressure of the hydraulic oil so as to achieve optimum operating characteristics from the viewpoint of responsiveness and stability. It is an object of the present invention to provide an electromagnetic valve which can be set as desired.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a housing having a straight passage therein, a plurality of passages extending from an outer surface of the housing to an inner peripheral surface of the straight passage, and reciprocating in the straight passage. A spool, and electromagnetic driving means for driving the spool by using an electromagnetic force, and by changing a position of the spool in the linear passage, the plurality of passages are formed between the spool and the linear passage. An electromagnetic device having a function of controlling connection and disconnection with a peripheral surface through a predetermined connection space formed therebetween and an effective flow area of a fluid flowing between passages connected to each other through the connection space. A valve, wherein an effective flow area of the fluid flowing between the paths interconnected via the connection space is stepwise with respect to a steady operation of the spool in the straight path. Characterized in that it changes.
[0013]
Here, the “effective passage area of the fluid flowing between the passages connected to each other via the connection space” refers to a substantial cross-sectional area of the passage that allows the flow of the fluid, or It corresponds to the opening area of a control valve provided in the middle of the flow path to open and close the flow path.
[0014]
In addition, the “steady operation of the spool” includes, for example, constant velocity motion and constant acceleration motion. The phrase "the effective flow path area changes stepwise with respect to the steady operation of the spool in the linear passage" means, for example, that the spool moves at a constant speed or a constant acceleration in a predetermined range in the linear passage. Means that the speed and acceleration of the effective channel area are switched.
[0015]
In addition, for example, by applying the following configuration, the cross-sectional area (effective flow area) of the substantial flow path of the fluid flowing between the paths connected to each other via the connection space is equal to or smaller than the linear flow path. It changes stepwise with respect to the steady operation of the spool. That is, a concave portion forming a part of the connection space is provided on the peripheral surface of the spool, and a notch cut out from the peripheral edge of the concave portion toward the operation direction of the spool is provided. The notch should be shaped like a step. Further, one of the plurality of passages is arranged such that an opening end of the passage is connected to and blocked from the notch according to the operation of the spool. Then, when the passage opening end in a state separated from the notch is connected to the notch, or when the passage opening end in a state connected to the notch is separated from the notch, the outer shape of the notch (Step-like shape) is reflected in a change in the effective flow passage area flowing between the passages connected to each other via the notch forming a part of the connection space. As a result, the effective flow passage area of the fluid flowing between the passages connected to each other via the connection space has a different characteristic from the steady operation of the spool in the straight passage.
[0016]
Therefore, another invention has the following configuration.
[0017]
A housing having a straight passage therein; a plurality of passages penetrating from an outer surface of the housing to an inner peripheral surface of the straight passage; a spool reciprocating in the straight passage; and driving the spool using electromagnetic force A predetermined connection formed between the spool and the inner peripheral surface of the linear passage by changing the position of the spool in the linear passage. A solenoid valve having a function of connecting and blocking each other through a space and controlling an effective flow path area of a fluid flowing between passages connected to each other through the connection space, and a part of the connection space. A concave portion formed on the peripheral surface of the spool so as to form a notch provided in a shape cut out from a peripheral edge of the concave portion toward the operation direction of the spool, and having a stepped outer shape. An end of one of the plurality of passages, and a passage opening end arranged to be connected to and blocked from the notch in accordance with the operation of the spool. .
[0018]
Further, in the above configuration, a first notch formed at an outer edge of an end of the recess, and a second notch formed at an outer edge of an end of the first notch and having a smaller width than the first notch. It is preferable that the first notch and the second notch are continuous with each other to form a notch having a stepped outer shape.
[0019]
Preferably, the shape of the first notch and the shape of the second notch are semicircular or semielliptical.
[0020]
With this configuration, a configuration in which the outer shape of the notch forms a step along the operation direction of the spool can be easily realized at low cost.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a solenoid valve that adjusts the pressure of hydraulic oil that drives a brake device of a vehicle will be described with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 is a side sectional view schematically showing the internal structure of the solenoid valve according to the present embodiment. As shown in the figure, a solenoid (valve) 1 has a sleeve (housing) 10 having a substantially cylindrical linear passage 10a therein, and three types of oil passages P1 and P2 communicating the outside of the housing 10 and the linear passage 10a. , P3 and a spool 20 slidably provided in the linear passage 10a. A coil spring 30 and a rod 40 are provided at both ends of the spool 20 in the operation direction. In addition, the electromagnetic solenoid 50 configured to surround the rod 40 generates an electromagnetic force for operating the rod 140 in the direction of arrow B when a current is applied.
[0023]
That is, while the coil spring 30 urges the spool 20 in one direction (the direction of arrow A) along the straight passage 10a, the rod 40 provided on the side opposite to the coil spring 130 is driven by the electromagnetic force of the electromagnetic solenoid 50. , The spool 20 is pressed in the opposite direction (the direction of arrow B). Therefore, the position of the spool 20 is determined by the balance between the electromagnetic force of the electromagnetic solenoid 50 and the urging force of the coil spring 30.
[0024]
The spool 20 has a shape in which portions (peripheral surfaces) having different outer diameters are continuous along the axial direction. Based on such a shape of the spool 20, a gap (connection space) C1 is formed between the inner peripheral surface of the straight passage 10a and the peripheral surface of the spool 20.
[0025]
The movement of the spool 20 changes the communication state between the ports P2 and P3 and the connection space C1. As a result, the predetermined ports are communicated with each other and blocked. In addition to such a communication / shutoff operation, a substantial flow path cross section of the hydraulic oil moving between the ports P1, P2, and P3 communicating with each other via the connection space C1 is also controlled.
[0026]
That is, in order to apply a desired oil pressure (control pressure) through the port P1 to the brake device to be controlled, the solenoid valve 1 supplies hydraulic fluid pumped from a pump or the like from the port P2 to the solenoid valve 1 as needed. And the control pressure is increased while a predetermined amount of hydraulic oil is discharged from the port P3 as necessary to reduce the control pressure.
[0027]
FIG. 2A is an enlarged view of a part of the outer peripheral surface of the spool 20 that forms a connection space C1 with the inner peripheral surface of the straight passage 10a (near the part where the port 1 is arranged). FIG. FIG. 2B is a cross-sectional view showing a IIa-IIa cross section of FIG. 2A, and FIG. 2C is a cross-sectional view showing a IIc-IIc cross section of FIG. 2A.
[0028]
As shown in FIGS. 2A to 2C, the spool 20 has a large-diameter portion 20b and a large-diameter portion having an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the straight passage 10a in the vicinity of a portion forming the connection space C1. Between the large diameter portions 20b and 20c, a small diameter portion 20a having an outer diameter smaller than those of the large diameter portions 20b and 20c is formed, and the large diameter portion 20b, the small diameter portion 20a, and the large diameter portion 20c are formed so as to be continuous in the axial direction. That is, the step between the small diameter portion 20a and the large diameter portion 20b and the step between the small diameter portion 20a and the large diameter portion 20c form a groove (recess) having a concave cross-sectional shape on the peripheral surface of the spool 20. A cylindrical connection space C1 is formed between the straight passage 10a and the inner peripheral surface.
[0029]
A semicircular notch 21 is provided at the boundary between the large diameter portion 20b and the small diameter portion 20a in a shape cut out from the peripheral surface (outer end edge) of the small diameter portion 20a toward the peripheral surface of the large diameter portion 20b. ing. Further, a notch 22 having a semicircular shape smaller than the notch 21 is provided so as to be cut out from the outer edge of the end of the notch 21 toward the coil spring 30. The notches 21 and 22 are continuous from the peripheral surface of the small-diameter portion 20a toward the peripheral surface of the large-diameter portion 20b, thereby forming a notch having a stepped outer shape as a whole.
[0030]
Similarly, at the boundary between the large diameter portion 20c and the small diameter portion 20a, a semicircular notch 23 is provided in a shape cut out from the peripheral surface of the small diameter portion 20a toward the peripheral surface of the large diameter portion 20c. I have. Further, a notch 24 having a semicircular shape smaller than the notch 23 is provided in a shape cut out from the outer edge of the end of the notch 21 toward the rod 40. These notches 23 and 24 are continuous from the peripheral surface of the small-diameter portion 20a toward the peripheral surface of the large-diameter portion 20c to form a notch having a stepped outer shape as a whole.
[0031]
Next, the function of the solenoid valve 1 configured as described above will be described.
[0032]
FIG. 3 is a schematic diagram schematically illustrating the arrangement of the spool 20 in the linear passage 10a of the solenoid valve 1 and the state of the hydraulic oil transferred via the ports P1, P2, and P3.
[0033]
First, when the arrangement of the spool 20 is in the state shown in FIG. 3A, the port P1 is cut off from the groove (connection space C1) having the concave cross section, while the port P2 is connected to the port P3. They are connected to each other via the space C1. Under such conditions, the pressure (pump pressure) of the working oil supplied from the pump or the like through the port P2 is not transmitted as the control pressure into the port P1. In addition, a flow path for (discharged) hydraulic oil from port P1 to port P3 is formed. As a result, the control pressure in the port P1 decreases.
[0034]
Next, when the arrangement of the spool 20 is in the state shown in FIG. 3B, only the port P1 is connected to the connection space C1, and both the port P2 and the port P3 are cut off from the connection space. Under such conditions, the pump pressure from the port P2 is not transmitted to the port P1 as the control pressure, but the control pressure does not decrease because the port P1 and the port P3 are shut off. . That is, the control pressure in the port P1 is maintained at a substantially constant value.
[0035]
3C, the port P1 and the port P2 are connected to each other via the connection space C1, while the port P3 is connected to the connection space C1. It is in a state of being cut off. Under such conditions, the pump pressure from port P2 is transmitted as control pressure into port P1. Further, no hydraulic oil is discharged through the port P3. That is, the control pressure in the port P1 increases.
[0036]
In this manner, the solenoid valve 1 can control the arrangement of the spool 20 in the straight passage 10a, and can appropriately increase, decrease, or hold the control pressure.
[0037]
By the way, when control is performed to make the control pressure of the hydraulic oil coincide with a target value by utilizing the function of the electromagnetic valve 1, for example, a command signal to the electromagnetic valve 1 (for example, a current value applied to the electromagnetic solenoid 50) is handled. The change speed (responsiveness) of the control pressure is determined by the change amount of the opening area of the solenoid valve with respect to the operation amount (stroke) of the spool 20.
[0038]
FIG. 4A shows a notch formed by connecting semicircular notches 21 and 22 on the outer peripheral surface of the spool 20 and having a stepped outer shape as a whole, together with a positional relationship with the housing 10 (the straight passage 10a). FIG. The stroke of the spool 20 that moves in the direction of the arrow based on the arrangement shown in FIG. 4A is a stroke until the leading end Q1 of the notch 22 reaches the outer edge (reference position) Q0 of the port P2, in other words, The stroke of the spool 20 for shifting from the state of FIG. 3A to the state of FIG. 3B is defined as S1. Further, a stroke until the leading end Q2 of the notch 21 reaches the reference position Q0 is defined as S2. Further, a stroke until the base end Q3 of the notch 21 reaches the reference position Q0 is defined as S3. FIG. 4B is a schematic view showing a spool having a single semicircular notch on the outer peripheral surface as an example of a conventional structure.
[0039]
As shown by the solid line in FIG. 4C, when the spool 20 operates in the direction of the arrow in FIG. 4A, when the stroke reaches S1, the port P1 and the port P2 are connected via the connection space C1. Will be done. Then, as the stroke increases, the opening area of the solenoid valve 1 monotonically increases. However, when the stroke changes between S1 and S2, and when the stroke changes between S2 and S3, the amount of change in the opening area of the solenoid valve 1 in response to the change in stroke differs.
[0040]
That is, when the stroke changes between S1 and S2, the amount of change in the opening area of the solenoid valve 1 corresponding to the change in the stroke is relatively small (response is low). On the other hand, when the stroke changes between S2 and S3, the amount of change in the opening area of the solenoid valve 1 corresponding to the change in stroke increases (response increases).
[0041]
Here, for example, as in a brake device used for a vehicle, a situation where the target value of the control pressure changes rapidly (for example, when the vehicle is suddenly stopped), or a situation where the target value of the control pressure changes slowly (for example, For a control object in which the rate of change (change speed) of the control pressure target value fluctuates depending on the use condition, such as when the vehicle speed is gradually decreased, the target value is set in order to perform control to match the control pressure to the target value. It is preferable that a high response of the control pressure corresponding to a rapid change of the stroke and a stable movement of the control pressure with respect to the change of the stroke are guaranteed.
[0042]
However, when the responsiveness of the control pressure is enhanced, for example, pulsation or the like is likely to occur in the hydraulic oil, and it becomes difficult to secure a stable movement of the control pressure with respect to a change in stroke. On the other hand, if the movement of the control pressure with respect to the stroke is stabilized, the responsiveness of the control pressure will decrease.
[0043]
Therefore, for example, as shown in FIG. 4B, in a spool having a conventional structure having a single semicircular notch, the amount of change in the opening area of the solenoid valve 1 corresponding to the amount of change in stroke is substantially equal. Because it is constant (indicated by a dashed line in FIG. 4C), it has been difficult to achieve both contradictory characteristics such as responsiveness of the control pressure corresponding to a change in the target value and stable operation performance.
[0044]
In this regard, in the solenoid valve 1 according to the present embodiment, notches having a stepped outer shape are formed on the outer periphery of the spool 20 by connecting notches (for example, the notches 21 and 22) having different areas. According to such a configuration, when the stroke of the spool 20 is in the range of S1 to S2, the action of the notch 22 having a small area enhances control stability related to control pressure adjustment. On the other hand, when the stroke of the spool 20 is in the range of S2 to S3, the responsiveness in causing the control pressure to follow the target value is enhanced by the action of the notch 21 having a large area.
[0045]
That is, the responsiveness of the operation of the solenoid valve 1 is switched stepwise according to the operating range of the spool 20, so that control is performed under conditions (operating range) under which optimum responsiveness (control stability) can be obtained according to the situation. The pressure (control pressure) of the hydraulic oil supplied to the object can be changed.
[0046]
Particularly, in the present embodiment, for the solenoid valve 1 functioning as an on-off valve for adjusting the flow area of the hydraulic oil, the control pressure is precisely and stably adjusted in the initial stage of the valve opening operation (S1 to S2). It becomes. Then, in the latter period of the valve opening operation (S2 to S3), the follow-up performance is improved in performing control to match the control pressure to the target.
[0047]
The notches 23 and 24 formed by connecting semicircular notches 23 and 24 on the outer peripheral surface of the spool 20 and having a stepped outer shape as a whole are used in the control when the control pressure is reduced (see FIGS. 3B and 3B). 3 (c)), as well as the notch formed by connecting the notches 21 and 22, which contributes to the compatibility between the responsiveness of the control pressure corresponding to the change in the target value and the contradictory characteristics such as stable operation performance.
[0048]
The notches formed on the peripheral surface of the spool 20 are not limited to two semicircular notches connected to each other. For example, the notch 25 shown in FIG. 5A and the notch 26 shown in FIG. The notches may be formed by connecting notches of different shapes.
[0049]
Further, in the above-described embodiment, a solenoid valve is used as a so-called flow control valve that controls the flow rate and control pressure of the hydraulic oil by adjusting the stroke of the spool 20 by changing the current value applied to the electromagnetic solenoid 50. 1 was made to work. Not limited to this, the solenoid valve 1 may be configured to have a pressure control function (feedback function) of maintaining the set value when the control pressure rises to a predetermined value (set value). For example, the solenoid valve 1 is designed such that when the control pressure in the port P1 exceeds a predetermined value, a hydraulic pressure that pushes the spool 20 in the direction A inside the housing 10 is generated. Then, for example, when increasing the control pressure to a predetermined value and maintaining the state, the control pressure is first increased in the state shown in FIG. When the control pressure reaches a predetermined value, the electromagnetic force, spring force, and hydraulic pressure applied to the spool 20 are balanced. If the control pressure exceeds a predetermined value and the hydraulic pressure applied in the direction A increases, the spool 20 shifts to the state shown in FIG. Therefore, when the control pressure increases and reaches a predetermined value, the electromagnetic force is reduced, and the spool 20 is shifted to the state shown in FIG. 3B to maintain the control pressure at a desired value (target pressure). be able to.
[0050]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the solenoid valve which adjusts the flow path of the hydraulic oil used for hydraulic control, it is possible to achieve both contradictory characteristics such as responsiveness of a control pressure corresponding to a change in a target value and stable operation performance. become able to.
[0051]
In addition, such characteristics can be provided by a simple and inexpensive configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view schematically showing an internal structure of a solenoid valve according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a part of a spool constituting the solenoid valve according to the embodiment;
FIG. 3 is a schematic diagram schematically illustrating a function of the solenoid valve according to the embodiment; FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a notch of a spool according to the embodiment together with a positional relationship with respect to a housing;
FIG. 5 is an exemplary diagram showing a modification of the spool according to the embodiment;
FIG. 6 is a schematic view showing an example of a conventional solenoid valve.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solenoid valve 10 Housing 10a Linear passage 20 Spool 20a Small diameter portion 20b, 20c Large diameter portion 21, 22, 23, 24 Notch 30 Coil spring 40 Rod 50 Electromagnetic solenoid C1 Connection space (including recess)
P1, P2, P3 ports (constitute passage or passage open end)

Claims

A housing having a straight passage therein; a plurality of passages penetrating from an outer surface of the housing to an inner peripheral surface of the straight passage; a spool reciprocating in the straight passage; and driving the spool using electromagnetic force Electromagnetic driving means,
By changing the position of the spool in the straight passage, the plurality of passages are connected and disconnected from each other via a predetermined connection space formed between the spool and the inner peripheral surface of the straight passage. And a solenoid valve having a function of controlling the effective flow area of the fluid flowing between the paths interconnected through the connection space,
An electromagnetic valve, wherein an effective flow passage area of a fluid flowing between passages connected to each other via the connection space changes stepwise with respect to a steady operation of the spool in the straight passage.

A housing having a straight passage therein; a plurality of passages penetrating from an outer surface of the housing to an inner peripheral surface of the straight passage; a spool reciprocating in the straight passage; and driving the spool using electromagnetic force Electromagnetic driving means,
By changing the position of the spool in the straight passage, the plurality of passages are connected and disconnected from each other via a predetermined connection space formed between the spool and the inner peripheral surface of the straight passage. And a solenoid valve having a function of controlling the effective flow area of the fluid flowing between the paths interconnected through the connection space,
A concave portion formed on the peripheral surface of the spool so as to form a part of the connection space;
A notch which is provided in a shape cut out from the periphery of the concave portion toward the operation direction of the spool, and has a stepped outer shape;
A passage opening end forming an end of any one of the plurality of passages and being arranged to be connected to and disconnected from the notch in accordance with the operation of the spool;
An electromagnetic valve comprising:

A first notch formed at an outer edge of the end of the recess;
A second notch formed at an end outer edge of the first notch and having a smaller width than the first notch;
3. The solenoid valve according to claim 2, wherein the first notch and the second notch are connected to form a notch having a stepped outer shape.