JP5347165B2 - ソレノイドバルブ - Google Patents

Description

本発明は、例えば油圧装置等の油圧制御に適用して好適なソレノイドバルブに関する。

従来のソレノイドバルブは、例えば日本国特許出願公開２００２−２２８０３６号公報（特許文献１）にも示すように、バルブスリーブをソレノイドケースへ固定する際に、バルブスリーブにフランジ状凸部を形成し、ソレノイドケースに設けられたカシメ片をフランジ状凸部にカシメることで固定している。

このような構成のソレノイドバルブでは、バルブスリーブにフランジ状凸部を形成するために、バルブスリーブの径が大きくなり、バルブスリーブの材料体積・重量が大きくなるという問題があった。また、カシメ片をフランジ状凸部にカシメることでバルブスリーブとソレノイドケースとを固定するために、周方向に回転するおそれがあり、その周方向の固定強度に問題があった。

そのため、従来の構造のように電磁部へ固定するためにフランジ部を形成すると、アルミニウム素材径が大きくなり、また加工の面からも切削する部分が多くなることから加工工数が増加し、部品製作コストの面からも不利であった。このことから、一般的にはフランジ部を持つアルミニウム製バルブスリーブはダイキャストで大体の形状を作成し、必要な部分は切削加工で仕上げるという形で製作されているものが多くみられる。

また、日本国特許出願公開２００５−０５４９７４号公報（特許文献２）にも示されるように、係止部材を用いてバルブスリーブとソレノイドケースとを固定するソレノイドバルブもある。

このような構成のソレノイドバルブでは、係止部材を用いるために、部材の数が多くなるために、製造コストの増大および組み立て工程の複雑化という問題があった。
日本国特許出願公開２００２−２２８０３６号公報 日本国特許出願公開２００５−０５４９７４号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、バルブスリーブとソレノイドケースとを同軸上に組み立てすることが容易であり、製造コストが低減されるソレノイドバルブを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るソレノイドバルブは、内部にスプールが軸方向移動自在に配置されるバルブスリーブと、前記バルブスリーブの軸方向に沿って後端近傍に形成されたケース取付溝に装着されるソレノイドケースと、前記ソレノイドケースの内部に装着され、コイルを内蔵するモールド成形体とを有するソレノイドバルブであって、前記ケース取付溝には、前記ソレノイドケースの軸方向に沿って先端に形成されたケース開口部が嵌合し、前記モールド成形体の軸方向に沿って先端には、前記バルブスリーブの後端が嵌合する凹部が形成してある。

本発明に係るソレノイドバルブは、バルブスリーブの軸方向に沿って後端に形成されたケース取付溝に、ソレノイドケースの軸方向に沿って先端に形成されたケース開口部を嵌合させることにより、バルブスリーブがソレノイドケースから抜けなくなる。また、ソレノイドケースの内部において、バルブスリーブの後端がモールド成形体の軸方向に沿って先端に形成された凹部に嵌合するために、バルブスリーブとソレノイドケースとモールド成形体との同軸性が確保されると共に、バルブスリーブが回転方向に対して固定され、回転位置決めされる。さらにまた、このような構成とすることで、係止部材等を用いることなくバルブスリーブとソレノイドケースとを固定することができるので、材料費が削減できるために製造コストを低減することができ、ソレノイドバルブの組み立てが容易になる。

好ましくは、前記ケース開口部は、第１方向に径が長く、第２方向で径が短い形状で形成され、前記バルブスリーブの後端は、前記ケース開口部に入り込む形状に形成され、前記ケース取付溝は、前記ケース開口部における前記第２方向の縁部が嵌合する溝である。

このような形状のケース開口部とバルブスリーブの後端とを形成し、ケース取付溝をケース開口部における第２方向の縁部が嵌合する溝にすることで、バルブスリーブをソレノイドケースに対して、例えば９０°回転させたときに、ケース開口部における第２方向の縁部がケース取付溝に嵌合し、バルブスリーブがソレノイドケースから抜けなくなる。

好ましくは、前記モールド成形体の外周にはコネクタ部が形成されており、前記コネクタ部は前記ソレノイドケースに形成されている切欠部に嵌合されている。また、好ましくは、前記コネクタ部は、前記モールド成形体と一体に成形されている。

このような構成とすることで、モールド成形体がソレノイドケースに対して回り止めされる。

好ましくは、前記モールド成形体の内側にはセンターポストが配置され、前記センターポストの先端が、前記バルブスリーブの内部に軸方向に沿って形成された内径孔に入り込む。

このような構成とすることで、バルブスリーブとモールド成形体とソレノイドケースとに同軸性を確保できると共に、がたつきを防止することができる。

好ましくは、前記モールド成形体には、ロアプレートが一体成形され、前記ロアプレートに形成された位置合せ用孔に、前記センターポストの先端が入り込む。

このような構成とすることで、バルブスリーブとモールド成形体とソレノイドケースとに、より好適に同軸性を確保し、がたつきを防止することができる。

また、上記目的を達成するために、本発明に係るソレノイドバルブの製造方法は、バルブスリーブの軸方向に沿って後端近傍に形成されたケース取付溝を、ソレノイドケースの軸方向に沿って先端に形成されたケース開口部に挿入する工程と、前記バルブスリーブを、前記ソレノイドケースに対して相対的に周方向に回転させて、前記ケース取付溝を前記ケース開口部に嵌合させる工程と、前記ソレノイドケースの内部に、モールド成形体を挿入し、前記モールド成形体の軸方向に沿って先端に形成された凹部に、前記バルブスリーブの後端を嵌合する工程とを有する。

このような構成のソレノイドバルブの製造方法によれば、バルブスリーブとソレノイドケースとを同軸上に組み立てすることが容易であり、製造コストが低減される。

本発明の一実施形態に係るソレノイドバルブの断面図である。 図１に示したソレノイドバルブを製造する際のバルブスリーブにソレノイドケースを装着する工程を示す第１の断面図である。 図１に示したソレノイドバルブを製造する際のバルブスリーブにソレノイドケースを装着する工程を示す第２の断面図である。 図２Ａおよび図２Ｂに示したバルブスリーブにソレノイドケースを装着する部分のケース取付溝を詳細に示す要部拡大図である。 図２Ａおよび図２Ｂに示したバルブスリーブにソレノイドケースを装着する部分のケース開口部を詳細に示す要部拡大図である。 図２Ａおよび図２Ｂに示したバルブスリーブにソレノイドケースを装着する部分において、ケース取付溝とケース開口部が嵌合した状態を詳細に示す要部拡大図である。 図１に示したソレノイドバルブを製造する際のソレノイドケースにモールド成形体を装着する工程を示す第１の断面図である。 図１に示したソレノイドバルブを製造する際のソレノイドケースにモールド成形体を装着する工程を示す第２の断面図である。 図４Ａおよび図４Ｂに示すモールド成形体の平面図である。 図１に示したソレノイドバルブを製造する際のモールド成形体にセンターポストを装着する工程を示す第１の断面図である。 図１に示したソレノイドバルブを製造する際のモールド成形体にセンターポストを装着する工程を示す第２の断面図である。 図１に示すセンターポストにサイドリング、スペーサ、ロッド、プランジャおよびエンドプレートを装着する工程を示す断面図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るソレノイドバルブの断面図、図２Ａおよび図２Ｂは図１に示すバルブスリーブにソレノイドケースを装着する工程を示す断面図、図３Ａ〜図３Ｃは図２Ａおよび図２Ｂに示すケース取付溝およびケース開口部の詳細を示す要部拡大図、図４Ａおよび図４Ｂは図１に示すソレノイドケースにモールド成形体を装着する工程を示す断面図、図５は図４Ａおよび図４Ｂに示すモールド成形体の平面図、図６Ａおよび図６Ｂは図１に示すモールド成形体にセンターポストを装着する工程を示す断面図、図７は図１に示すソレノイドバルブのセンターポストにロッド、プランジャおよびエンドプレートを装着する工程を示す断面図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るソレノイドバルブ１０は、スプールタイプのソレノイドバルブであって、例えば自動車の自動変速機等の油圧の制御を行うためのものである。

ソレノイドバルブ１０は、電動駆動部としてのソレノイド部（リニアソレノイド）２０と、バルブ本体４０と、リテーナ４５とを有する。バルブ本体４０の軸方向Ｚに沿って一端(後端)にソレノイド部２０が装着され、バルブ本体４０の軸方向Ｚに沿って他端（先端）にリテーナ４５が装着される。ソレノイド部２０は、ソレノイドケース２１の内部に、コイル２２を内蔵するモールド成形体２３、センターポスト２７、スペーサ３６、サイドリング３７、ロッド２６およびプランジャ２４を有する。

コイル２２は、ソレノイドケース２１の内周側に装着されるモールド成形体２３の内部に埋め込まれるように一体成形され、ソレノイドケース２１の外部に突き出ているコネクタ２８からコイル２２に制御電圧が供給されるようになっている。コイル２２は、制御電圧に応じて所望の強さで所望の向きの磁界を発生し、プランジャ２４に軸方向Ｚの駆動力を発生させ、その駆動力は、ロッド２６を介してスプール６０に伝達され、スプール６０を軸方向に移動させる力となる。

モールド成形体２３の内周側には、軸方向に沿ってサイドリング３７、スペーサ３６およびセンターポスト２７が固定されている。これらのサイドリング３７の内周には、プランジャ２４が軸方向移動自在に配置され、センターポスト２７の内周には、ロッド２６が軸方向移動自在に配置されている。プランジャ２４とロッド２６とは、着脱自在に連結され、ロッド２６の先端がスプール６０のスプール軸６１の後端に接触している。スペーサ３６は、磁気ギャップを形成するための非磁性体で形成された部材である。

スプール６０の先端には、リテーナ４５の内部に装着してあるスプリング４２の後端が装着してあり、スプリング４２の弾性力により、スプール６０は、常に、プランジャ２４のロッド２６方向に押圧されている。なお、リテーナ４５は、バルブ本体４０のバルブスリーブ４１の先端に対してカシメ止めされている。

バルブスリーブ４１の材質は特に限定されないが、例えば、アルミニウム、鉄、樹脂等が例示される。リテーナ４５の材質は特に限定されないが、例えば、鉄、ステンレス、樹脂等が例示される。

バルブスリーブ４１には、周壁を貫通する開口として、スリーブ４１の先端側から後端側に向けて順に、図示しない入力ポート、制御ポート、ドレインポートおよびフィードバックポートが形成されている。

入力ポートは、図示しないタンクからポンプによって供給される制御流体（例えば作動油）が流入するポートである。制御ポートは、図示しない自動変速機等の流体要求先（負荷）に制御流体を供給するポートである。フィードバックポートと制御ポートとはソレノイドバルブ１０の外部で連通しており、制御ポートから流出する制御流体の一部がフィードバックポートに流入する。

スプール６０は、バルブスリーブ４１の略中心に軸方向Ｚに沿って移動自在に配置されており、スプール軸６１と円柱状に形成された第１〜第３のランド６３〜６５とから構成されている。

第１〜第３のランド６３〜６５は、スプール６０のスプリング４２側端部から軸方向Ｚに沿って順に所定の間隔で、スプール軸６１に一体的に形成されている。

第１〜第３のランド６３〜６５の外径は、スプール軸６１の外径よりも大きい。また、第１のランド６３と第２のランド６４の外径は略同じであるが、第３のランド６５の外径は、第１のランド６３と第２のランド６４の外径に比べて小さい。

バルブスリーブ４１の内部において、第２のランド６４と第３のランド６５との間には、フィードバック室６７が形成されている。第２のランド６４の外径と第３のランド６５の外径には差があるため、フィードバック室６７にフィードバックされた制御流体がスプール６０に作用する面積が異なる。そのため、面積の差（ランド６４とランド６５との外径差）により発生するフィードバック力、スプリング４２によるスプリング力、および電流の大きさにより変化する電磁力の３つの力のバランスで、制御ポートから流出する制御流体について所望の出力圧を得ることができる。たとえば、ソレノイド部２０に供給する電流を増大させるほど出力圧が減少するタイプの制御弁の場合、３つの力のバランスは、次の式（１）で表すことができる。
［スプリング力］＝［出力圧（＝ランドの外径差に発生するフィードバック力）］＋［電磁力］ ・・・（１）
また、ソレノイド部２０に供給する電流を減少させるほど出力圧が増大するタイプの制御弁の場合には、３つの力のバランスは、次の式（２）で表すことができる。
［スプリング力］＋［出力圧（＝ランドの外径差に発生するフィードバック力）］＝［電磁力］ ・・・（２）

スプール６０は、軸方向Ｚに沿って一端はスプリング４２に当接しており、軸方向Ｚに沿って他端はロッド２４に当接している。そのため、スプール６０には、フィードバック室６７における制御流体の押圧力（フィードバック力）の他に、スプリング４２の押圧力（スプリング力）と、ロッド２４を介してプランジャ２４の動きによる押圧力（電磁力）とが伝達される。これらの押圧力によりスプール６０はバルブスリーブ４１内を軸方向Ｚに摺動する。

このような構成のソレノイドバルブ１０において、スプール６０は、スプリング４２の押圧力（スプリング力）と、コイル２２に供給される電流により発生する磁界の磁器吸引力でプランジャ２４がスプール６０を押圧する力（電磁力）とフィードバック室６７の制御流体の圧力によりスプール６０が受ける押圧力（フィードバック力）とがつり合う位置で静止する。細かくは、静的にはつり合う位置でつり合っているが、実際には入力ポートとドレインポートを頻繁に開閉して制御している。

スプール６０のバルブスリーブ４１内部での位置は、上述した力により制御され、入力ポートおよび／またはドレインポートが所望の状態に開閉される。

また、入力ポートから出力ポートへ流れる制御流体の量は、入力ポートの開口量によって決定される。入力ポートの開口量は、バルブスリーブ４１内部でのスプール６０の位置によって決定される。

そして、このように構成されたソレノイドバルブ１０においては、図示せぬ制御回路からソレノイド部２０のコイル２２に電流が供給されることにより、コイル２２は所望の強さで所望の向きの磁界を発生し、この磁界による電磁力によりプランジャ２４が移動し、スプール６０がバルブ本体４０のバルブスリーブ４１中を移動する。

従って、コイル２２に供給される電流量を大きくし、プランジャ２４に対して大きな電磁力を作用させると、スプール６０がバルブ本体４０のバルブスリーブ４１中を、スプリング４２側に移動する。スプール６０がバルブスリーブ４１内をスプリング４２側に移動すると、制御ポートからドレインポートへ流れる制御流体の量が増大する。

一方、コイル２２に供給される電流量を相対的に小さくし、プランジャ２４に対して作用する電磁力を減少させると、スプール６０がバルブスリーブ４１内を、ソレノイド部２０側に移動する。スプール６０がバルブスリーブ４１内をソレノイド部２０側に移動すると、入力ポートから制御ポートへ流れる制御流体の量が増大する。

次に、ソレノイドバルブ１０の製造方法について説明する。
図２Ａに示すように、バルブスリーブ４１の軸方向Ｚに沿って後端近傍には、ケース取付溝４３が形成されている。また、図３Ａに示すように、ケース取付溝４３は周方向に延びる溝である。ケース取付溝４３は、図２Ｂに示すように、ソレノイドケース２１の軸方向Ｚに沿って先端に形成されたケース開口部２５に嵌合する。

図３Ｂに示すように、ソレノイドケース２１の軸方向Ｚに沿って先端には、第１方向Ｘに径が長く、第２方向Ｙに径が短い形状のケース開口部２５が形成される。また、図３Ａに示すように、バルブスリーブ４１の軸方向Ｚに沿って後端４１ａの形状は、ケース開口部２５と略同じに形成される。そのため、図３Ｃに示すように、バルブスリーブの後端４１ａを、ケース開口部２５に入り込ませることができる。そして、バルブスリーブ４１をソレノイドケース２１に対して相対的に周方向に９０°回転させることで、ケース開口部２５における第２方向の縁部２５ａがケース取付溝４３に嵌合し、バルブスリーブ４１がソレノイドケース２１から抜けなくなる。

次に、図４Ａに示すように、ソレノイドケース２１の内部にモールド成形体２３を挿入する。モールド成形体２３の軸方向Ｚに沿って先端には、凹部２９が形成されている。凹部２９の形状は、図５に示すように、バルブスリーブの後端４１ａと略同じである。また、モールド成形体２３の内側にはロアプレート３５が一体成形され、ロアプレート３５の径方向内側端部において位置合せ用孔３０が形成されている。図４Ｂに示すように、バルブスリーブ４１の後端４１ａが凹部２９に嵌合するために、バルブスリーブ４１とソレノイドケース２１とモールド成形体２３との同軸性が確保されると共に、バルブスリーブが回転方向に対して固定され、回転位置決めされる。

また、ソレノイドケース２１には、切欠部３１が形成される。切欠部３１には、モールド成形体２３の外周に一体に形成されたコネクタ２８が嵌合し、モールド成形体２３がソレノイドケース２１に対して回り止めされる。

その後、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、モールド成形体２３の内側にはセンターポスト２７が配置される。センターポスト２７は軸方向Ｚに突出する突起部２７ａを有し、突起部２７ａは内径孔４４と位置合せ用孔３０とに入り込むために、内径孔４４と位置合せ用孔３０とは略面一となる。そのため、バルブスリーブ４１とソレノイドケース２１とモールド成形体２３との同軸性がより効果的に確保されると共に、がたつきを防止することができる。

最後に、図７に示すように、モールド成形体２３の内側にサイドリング３７、スペーサ３６、ロッド２６、プランジャ２４およびエンドプレート３３を装着し、本実施形態に係るソレノイドバルブ１０が製造される。

本実施形態に係るソレノイドバルブ１０は、上述のような構成とすることで、バルブスリーブ４１とソレノイドケース２１とを同軸上に組み立てすることが容易であり、製造コストが低減される。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

Claims (7)

1. 内部にスプールが軸方向移動自在に配置されるバルブスリーブと、
   前記バルブスリーブの軸方向に沿って後端近傍に形成されたケース取付溝に装着されるソレノイドケースと、
   前記ソレノイドケースの内部に装着され、コイルを内蔵するモールド成形体と、
   を有するソレノイドバルブであって、
   前記ケース取付溝には、前記ソレノイドケースの軸方向に沿って先端に形成されたケース開口部が嵌合し、
   前記モールド成形体の軸方向に沿って先端には、前記バルブスリーブの後端が嵌合する凹部が形成してあるソレノイドバルブ。
2. 前記ケース開口部は、第１方向に径が長く、第２方向で径が短い形状で形成され、前記バルブスリーブの後端は、前記ケース開口部に入り込む形状に形成され、前記ケース取付溝は、前記ケース開口部における前記第２方向の縁部が嵌合する溝である請求項１に記載のソレノイドバルブ。
3. 前記モールド成形体の外周にはコネクタ部が形成されており、前記コネクタ部は前記ソレノイドケースに形成されている切欠部に嵌合されている請求項１または２に記載のソレノイドバルブ。
4. 前記コネクタ部は、前記モールド成形体と一体に成形されている請求項３に記載のソレノイドバルブ。
5. 前記モールド成形体の内側にはセンターポストが配置され、前記センターポストの先端が、前記バルブスリーブの内部に軸方向に沿って形成された内径孔に入り込む請求項１〜４のいずれかに記載のソレノイドバルブ。
6. 前記モールド成形体には、ロアプレートが一体成形され、前記ロアプレートに形成された位置合せ用孔に、前記センターポストの先端が入り込む請求項５に記載のソレノイドバルブ。
7. バルブスリーブの軸方向に沿って後端近傍に形成されたケース取付溝を、ソレノイドケースの軸方向に沿って先端に形成されたケース開口部に挿入する工程と、
   前記バルブスリーブを、前記ソレノイドケースに対して相対的に周方向に回転させて、前記ケース取付溝を前記ケース開口部に嵌合させる工程と、
   前記ソレノイドケースの内部に、モールド成形体を挿入し、前記モールド成形体の軸方向に沿って先端に形成された凹部に、前記バルブスリーブの後端を嵌合する工程と、
   を有するソレノイドバルブの製造方法。

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