CN1592048A - 螺线管驱动装置以及螺线管阀 - Google Patents

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Abstract

一种螺线管驱动装置，具有通过在由非磁性体构成的线圈架(15)上卷装绕组(16)而形成的线圈(17)，与该线圈(17)的两端邻接设置、由磁性体构成的端部(58、59)，包围上述线圈(17)和端部(58、59)而设置、由磁性体构成的轭铁(20)，和在上述线圈架(15)以及端部(58、59)的径向内方形成的中空部(22)中滑动自如地设置的柱塞(54)。而且，该柱塞(54)具有由磁性体构成的基体、由非磁性体构成的第1层、和比第1层的摩擦系数小的由非磁性体构成的第2层。能够在柱塞(54)和端部(58、59)之间进行磁隔离。由此，柱塞可以顺畅地进退，可以提高螺线管阀的特性。

Description

螺线管驱动装置以及螺线管阀
技术领域
本发明涉及螺线管驱动装置以及螺线管阀。
背景技术
以往，例如在自动变速器的油压回路中，设置了各种螺线管阀，该螺线管阀带有构成螺线管驱动装置的螺线管部以及阀部，通过向螺线管部的线圈提供电流而使阀部动作，开闭油路、调整油的流量、调整油压。
下面，对上述螺线管阀内的线性螺线管阀进行说明。
图2是以往的线性螺线管阀的截面图。
在图中，11是螺线管部，12是构成通过驱动该螺线管部11而动作的阀部的调压阀部。上述螺线管部11带有线圈部件13、相对于该线圈部件13而自由进退(在图中是向左右方向移动)地设置的柱塞14，以及包围上述线圈部件13设置的轭铁20。还有，上述线圈部件13带有在线圈架15上绕线16而形成的线圈17、在该线圈17的两端设置的端部18，19、及向上述线圈17提供电流的接线柱21，上述线圈架15和端部18，19用焊接、锡焊、烧结结合或者粘结等一体组装。
在上述线圈架15的调压阀部12侧，形成了内周面是锥形状并有厚度的柱塞部28。还有，在上述端部19的内周边缘附近，和上述柱塞部28的内周面相对应，向后方(在图的右方)突出地形成锥状边缘部31。
上述线圈部件13除了上述接线柱21的部分外，都是圆筒状，在线圈部件13内(线圈架15以及端部18，19的径向内方)形成在轴向有同样直径的中空部22，上述柱塞14滑动自由地嵌入在该中空部22内。该柱塞14的外周面在轴向有同样的直径，在轴向比线圈17长。
上述柱塞14在前端面(图中的左端面)S1的中心和调压阀部12的线轴26的后端(在图中的右端)接触，在远离调压阀部12侧的端面、也即后端面(图中的右端面)S2上和规定高度的球面状接触部27形成一体。
另外，上述线圈架15是用非磁性体构成，在上述螺线管部11中，向线圈17提供电流时，产生磁通，形成依次从轭铁20到端部18、柱塞14以及端部19、再回到轭铁20的磁路，由此而在该磁路的边缘部31和柱塞14之间形成吸引部S。
因此，线圈17以一定的吸引力吸引柱塞14，使柱塞14产生推力。结果，推力传到线轴26，使得调压阀部12动作，调整油压。
这样由向线圈16提供电流，对柱塞14发生推力，使得该柱塞14在中空部22中进退。但是因为柱塞14在嵌入中空部22内的状态下由线圈部件13支持，所以柱塞14的外周面和线圈部件13的内周面之间会产生摩擦。因而，对柱塞14的外周面进行表面处理使得形成摩擦系数μ小的外层。另外，为了使铁粉等微小的异物不能进入柱塞14的外周面和线圈部件13的内周面之间，上述外层用非磁性体形成(例如参照专利文献1)。
专利文献1：特开2003-134781号公报
但是，在上述以往的线性螺线管阀中，作为摩擦系数μ小的非磁性体，必须使用氟树脂(PTFE：聚四氟乙烯)、二硫化钼，非晶碳(DLC)等，因此增大外层的膜厚受到局限。
因此，柱塞14和端部18、19之间很困难实行充分的磁隔离，不能很好地抑制对柱塞14施加径向力(side force)。
这样，柱塞14和线圈部件13之间会发生滑动不良，柱塞14不能顺畅地进退，导致调压阀部12不能以良好的精度调整油压，降低了线性螺线管阀的特性。
发明内容
本发明为了解决上述以往的线性螺线管阀的问题，提供一种能够使柱塞顺畅地进退、能够提高螺线管阀的特性的螺线管驱动装置以及螺线管阀。
本发明的螺线管驱动装置具有通过在由非磁性体构成的线圈架上卷装绕组而形成的线圈，与该线圈的两端邻接设置、由磁性体构成的端部，包围上述线圈和端部设置、由磁性体构成的轭铁，和在上述线圈架以及端部的径向内方形成的中空部中滑动自如地设置的柱塞。
而且，该柱塞具有由磁性体构成的基体、在该基体的径向外方形成的由非磁性体构成的第1层、和在该第1层的径向外方形成的比第1层的摩擦系数小的由非磁性体构成的第2层。
本发明的其它螺线管驱动装置中，进而上述第1层比第2层厚地形成。
本发明的其它螺线管驱动装置中，进而上述第1层通过电镀处理形成。
本发明的其它螺线管驱动装置中，进而上述第2层是用氟树脂、二硫化钼以及非晶碳(DLC)中的任意一种形成的。
本发明的螺线管阀具有通过在由非磁性体构成的线圈架上卷装绕组而形成的线圈，与该线圈的两端邻接设置、由磁性体构成的端部，包围上述线圈和端部设置、由磁性体构成的轭铁，在上述线圈架以及端部的径向内方形成的中空部中滑动自如地设置的柱塞，与上述轭铁一体组装的阀本体，和在该阀本体内进退自如地设置、一端与上述柱塞接触的线轴。
而且，上述柱塞具有由磁性体构成的基体、在该基体的径向外方形成的由非磁性体构成的第1层、和在该第1层的径向外方形成的比第1层的摩擦系数小的由非磁性体构成的第2层。
根据本发明，在螺线管驱动装置中具有通过在由非磁性体构成的线圈架上卷装绕组而形成的线圈，与该线圈的两端邻接设置、由磁性体构成的端部，包围上述线圈和端部设置、由磁性体构成的轭铁，和在上述线圈架以及端部的径向内方形成的中空部中滑动自如地设置的柱塞。
而且，上述柱塞具有由磁性体构成的基体、在该基体的径向外方形成的由非磁性体构成的第1层、和在该第1层的径向外方形成的比第1层的摩擦系数小的由非磁性体构成的第2层。
这种情况下，由于柱塞具有由磁性体构成的基体、在该基体的径向外方形成的由非磁性体构成的第1层、和在该第1层的径向外方形成的比第1层的摩擦系数小的由非磁性体构成的第2层，因此柱塞和端部之间可以进行磁隔离，抑制径向力施加在柱塞上的情况。这样，柱塞和线圈架以及端部之间的滑动良好，因而柱塞可以顺畅地退，能够提高螺线管阀的特性。
附图说明
图1是本发明的实施方式的线性螺线管阀的截面图。
图2是以往的线性螺线管阀的截面图。
图3是表示本发明的实施方式的柱塞的主要部分的截面图。
图中：10-线性螺线管阀，11-螺线管部，15-线圈架，16-绕组，17-线圈，20-轭铁，22-中空部，26-线轴，54-柱塞，58、59-端部，62-阀本体，83-基体，84-中间层，85-最外层。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的实施方式。这里，作为螺线管阀，对线性螺线管阀进行说明。
图1是本发明的实施方式的线性螺线管阀的截面图，图3是表示本发明的实施方式的柱塞主要部分的截面图。
图中，10是线性螺线管阀，该线性螺线管阀10通过图中没有表示出来的调制管和自动变速器的油压回路中的线压油路等连接，以调制管中发生的规定油压，也即，以调节器压力作为输入压力提供给线性螺线管阀10。这样，线性螺线管阀10根据电流动作，以和电流对应的油压作为规定的输出压力(引导压力)向图中没有表示的控制阀输出。
还有，11是构成螺线管驱动装置的螺线管部，12是通过驱动该螺线管部11而动作的作为阀部的调压阀部。上述线性螺线管阀10以螺线管部11为上方、调压阀部12为下方，安装在图中没有表示出来的自动变速器机壳内。上述螺线管部11带有线圈部件13、相对于该线圈部件13进退(在图1中向左右方向移动)自由地设置的柱塞54以及包围上述线圈部件13设置的作为筒状的壳体的轭铁20。
上述线圈部件13中具有通过在线圈架15上卷绕绕组16而形成的线圈17、与该线圈17的后端(在图1的右端)相邻设置的作为第1端轭的环状端部58、与上述线圈17的前端(在图1的左端)相邻设置的作为第2端轭的环状端部59以及向上述线圈17供给电流的接线柱21。
上述线圈部件13除了上述接线柱21的部分外都是圆筒状，在线圈部件13内(线圈架15以及端部58、59的径向内方)，轴向形成有同样直径的中空部22，上述柱塞54滑动自由地嵌入在该中空部22内。因此，柱塞54在嵌入中空部22的状态下由线圈部件13支撑。
上述线圈架15由非磁性体构成，非磁性体可以使用例如不锈钢(SUS)等非磁性金属，或使用合成树脂。上述线圈架15具有筒状部51、在该筒状部51的后端向径向外方形成的环状凸缘部52以及在筒状部51的前端向径向外方形成的环状凸缘部53。横截面形成コ字形。还有，上述线圈架15和端部58、59用焊接、锡焊、烧结结合或者粘结等形成一体地组装。
上述端部58、59由磁性体，也即，强磁性体构成，作为强磁性体，例如，可以使用电磁软铁等。该电磁软铁使用含纯铁95％以上的材料，最好使用含量大致99％以上(小数点第1位四舍五入的99％以上)的材料，即实质上使用纯铁。
另外，上述轭铁20用有底的筒状体构成，带有筒状体55以及圆形的底部56，用深拉伸、冷锻等金属塑性加工方法一体化形成。在上述筒状部55的前端的圆周方向的规定的部分形成缺口57，通过该缺口57，在线圈部件13上安装接线柱21。
上述轭铁20由磁性体，也即，强磁性体构成，作为强磁体，最好用容易进行塑性金属加工的含碳量少的低碳钢，例如使用和上述端部58、59同样的电磁软铁。
在上述轭铁20中，在筒状部55的前端形成铆接部81，线圈部件13嵌入轭铁20内，安放了调压阀部12的阀本体62后，用铆接部81和在阀本体62的后端形成的凸缘部63铆接，从而使螺线管部11和调压阀部12一体化构成。
上述柱塞54的外周面在轴方向具有同样的直径，在轴方向比线圈17长。这样，上述柱塞54在前端面(图1中的左端面)S1的中心和调压阀部12的线轴26的后端接触、在后端面(图1中的右端面)S2和规定的高度的球面状的接触部27形成一体。对该接触部27的表面进行表面处理，形成由非磁性体构成的外层。
另外，在上述柱塞54上，在轴向贯穿地形成规定直径的油路30。通过该油路30使得柱塞54的前端侧和后端侧连通。这样，随着柱塞54的进退，中空部22内的柱塞54的前端侧的油流向后方(图1中的右方)，或者中空部22内的柱塞54的后端侧的油流向前方(图1中的左方)。
由于在柱塞54上形成了接触部27，并且在该接触部27的表面形成由非磁性体构成的外层，所以在接触部27接触轭铁20的状态下，可以抑制在轭铁20和接触部27之间产生磁通，实现磁隔离。
在本发明的实施方式中，上述接触部27有球面形状，但是也可以是圆柱形，棱柱形，环状等各种形状。还有，在本发明的实施方式中，在柱塞54上形成接触部27，但是也可以使柱塞的后端面S2为平坦形状，在轭铁20上，向柱塞54侧突出地形成接触部，或在柱塞54和轭铁20上形成接触部。
还有，在上述凸缘部52、53中，设置在调压阀12侧的凸缘部53以一定厚度地形成，并且凸缘部53的内周面形成锥形状。也即，凸缘部53的内径在凸缘部53的前端处为最大，随着靠向后方而减小，在凸缘部53的后端和筒状部51的内径相等。
因此，在上述端部59的内周边缘附近，对应于上述凸缘部53的内周面，向后方突出形成带有锥形的外周面并且横截面是直角三角形形状的边缘部61，凸缘部53的内周面和边缘部61的外周面接触。这样，边缘部61的外径在绕组16的前端最大，随着靠向后方而减小，直至和端部59的内径相等。这样，边缘部61朝向后方逐渐变细地形成，在边缘部61形成磁饱和。
在本发明的实施方式中，上述边缘部61的外周面以及凸缘部53的内周面是锥形，但是也可以使外周面和内周面弯曲成凸状或者是凹状、或者形成有不同倾斜角的多段倾斜面。
还有，上述柱塞54和端部58、59以及轭铁20同样用强磁性体构成，作为强磁性体，可以使用例如电磁软铁等。
在上述柱塞54的外周面上，进行了表面处理，并形成多层结构，在本实施方式中是2层结构。因此，上述柱塞54带有由磁性体，也即强磁性体构成的基体83、在该基体83的径向外方形成的作为第1层的中间层84、以及在该中间层84的径向外方形成的作为第2层的最外层85。还有，用中间层84和最外层85构成外层70。
上述中间层84比最外层85厚很多，用非磁性体构成，例如用电镀处理形成。在电镀处理中，形成Ni-P镀膜，Sn镀膜，Cu镀膜等镀膜。
另外，最外层85由摩擦系数μ比上述中间层84小的材料构成，并且用非磁性体构成，例如用涂敷处理形成，例如使用自润滑性材料作为摩擦系数μ小的材料。还有，在上述涂敷处理中，形成氟树脂(PTFE：聚四氟乙烯)、二硫化钼，非晶碳(DLC)等的薄膜。上述最外层85可以用氮化处理(扩散渗氮)、铬化处理、扩散接合处理(通过接合而在表面形成耐磨性金属或者低摩擦性金属的处理)等形成。
另外，调压阀部12带有阀主体62、进退自如地嵌入该阀主体62的线轴26、固定在上述阀主体62的前端并防止线轴26从阀主体62脱出的防脱落用端板64、以及在该端板64和线轴26的前端之间设置并以一定的弹簧负荷将线轴26向螺线管部11侧推动的作为推动部件的弹簧44。
前述线轴26带有在前端形成并插入弹簧44内的弹簧座60、和该弹簧座60后面相邻而形成的大直径的挡圈66、和该挡圈66后面相邻而形成的小直径的沟槽67、和该沟槽67后面相邻而形成的大直径的挡圈68、和该挡圈68后面相邻而形成的小直径的沟槽69、和该沟槽69后面相邻而形成的中直径的挡圈71、以及和该挡圈71后面相邻而形成的小直径的柱塞接触部72。
上述阀主体62带有提供由上述调制管供给的输入压力的输入孔p1、将输出压力输出给控制阀的输出孔p2、被密闭的反馈孔p3以及排放孔p4。前述反馈孔p3通过未图示的反馈油路和前述输出孔p2连通，将输出压力作为反馈压力提供，产生与挡圈68、71的面积差相对应的推动力，该推动力将线轴26向前方推动。而且在上述输入孔p1上形成切口k。
这样，上述线轴26受到柱塞54的推力、弹簧44的弹簧负荷以及由反馈压力产生的推动力，柱塞接触部72与柱塞54接触的状态下，与柱塞54一起进退。
这样，因为柱塞54由筒状部51以及端部58、59直接支撑，所以不需要象以往那样在线圈17的径向内方设置定子磁心。因此螺线管部11不仅能够由此而实现小型化，而且可以增加绕组16的圈数，可以增大磁动势。
还有，因为线轴15、中间层84以及最外层85是由非磁性体形成的，所以柱塞54的外周面和线圈部件13的内周面之间不会进入铁粉等微小异物。所以，柱塞54能够顺畅地进退。
另外，对于中间层84来说，不必使用摩擦系数μ小的非磁性体，比如氟树脂，二硫化钼，非晶体炭等。因此，可以将比最外层85的摩擦系数μ大的材料作为非磁性体使用，可以用镀Ni-P、镀Sn、镀Cu等电镀处理形成中间层84，所以可以容易地加厚中间层84的膜厚，增加外层70的膜厚。
其结果，能够对柱塞54和端部58、59之间进行磁性隔离，抑制径向力作用到柱塞54上。所以，柱塞54和线圈部件13之间的滑动良好，柱塞54能够顺畅地进退，可以利用调压阀部12来高精度地调整油压，提高线性螺线管阀10的特性。
接下来，对以上构成的线性螺线管阀10的动作进行说明。
在柱塞54的初始位置上，使接触部27与底部56接触，通过接线柱21，向线圈17供给电流，则产生磁通量，因为线圈架15由非磁性材料形成，所以形成绕过线圈架15，从轭铁20开始、顺次通过端部58、柱塞54及端部59，再回到轭铁20的磁路，与此同时，在该磁路的边缘部61和柱塞54之间，形成吸引部S。
这时，在柱塞54的后端面S2和轭铁20之间形成仅相当于接触部27的部分的间隙，同时如上所述，因为对接触部27的表面实施表面处理，形成由非磁体构成的外层70，所以不会从柱塞54的后端泄漏磁通量。另外，因为端部58、59的内周面和柱塞54的外周面之间的间隙被充分地缩小，所以能减小磁路的磁阻。
这样，线圈17以规定的吸引力吸引柱塞54，在柱塞54中产生推力。其结果，克服上述弹簧44的弹簧负荷，推力与上述反馈压力一起传递到线轴26，使调压阀部12动作，进而使线轴26前进(图1中向左移动)。这时，按照柱塞54的行程量，线轴26反抗弹簧负荷，与柱塞54一体前进，控制线轴26的位置。这样，控制输入孔p1和排放孔p4的流通比例，线性地调整油压，从输出孔p2输出作为上述输出压的被调整了的油压。
在上述吸引部S中，边缘部61向后方逐渐变细，在边缘部61磁路的横截面积减小。因此，在边缘部61，对应于供给到线圈17的电流的值、即电流值，和柱塞54的行程量，形成磁饱和。其结果，各个电流值下的柱塞54相对于行程量的吸引力比较平坦。
另外，在轴向上，柱塞54和端部59总是交迭在一起，以确保规定的磁通量连通部。这里，如果柱塞54及轭铁20的各磁通量通过截面积大体上均是一定的话，那么端部58和柱塞54的交迭量就与柱塞54的行程无关，而被设定为超过上述磁通量通过截面积，从而不仅可以使螺线管部11小型化，也可以提高磁效率。
并且，如果切断对上述线圈17的电流供给，可以利用弹簧负荷使线轴26及柱塞54后退(图1中向右移动)。这样，接触部27撞上底部56。这时，接触部27具有球面的形状，另外，轭铁20由低碳钢等比较软的金属构成，并且由冷锻等塑性金属加工而形成，因此使得冲击变小，柱塞54快速回到初始位置。
再者，本发明不由上述实施方式所限定，可以按照本发明的宗旨，实现种种变形，并不是将这些从本发明的范围内排除。

Claims (5)

1.一种螺线管驱动装置，其特征在于：具有
通过在由非磁性体构成的线圈架上卷装绕组而形成的线圈，
与该线圈的两端邻接设置、由磁性体构成的端部，
包围上述线圈和端部设置、由磁性体构成的轭铁，和
在上述线圈架以及端部的径向内方形成的中空部中滑动自如地设置的柱塞；
并且，该柱塞具有由磁性体构成的基体、在该基体的径向外方形成的由非磁性体构成的第1层、和在该第1层的径向外方形成的比第1层的摩擦系数小的由非磁性体构成的第2层。
2.根据权利要求1所述的螺线管驱动装置，其特征在于：上述第1层比第2层厚地形成。
3.根据权利要求1所述的螺线管驱动装置，其特征在于：上述第1层通过电镀处理形成。
4.根据权利要求1所述的螺线管驱动装置，其特征在于：上述第2层由氟树脂、二硫化钼以及非晶碳中的任意一种形成。
5.一种螺线管阀，其特征在于：具有
通过在由非磁性体构成的线圈架上卷装绕组而形成的线圈，
与该线圈的两端邻接设置、由磁性体构成的端部，
包围上述线圈和端部设置、由磁性体构成的轭铁，
在上述线圈架以及端部的径向内方形成的中空部中滑动自如地设置的柱塞，
与上述轭铁一体组装的阀本体，和
在该阀本体内进退自如地设置、一端与上述柱塞接触的线轴；
并且，上述柱塞具有由磁性体构成的基体、在该基体的径向外方形成的由非磁性体构成的第1层、和在该第1层的径向外方形成的比第1层的摩擦系数小的由非磁性体构成的第2层。
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