DE10146126A1 - Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

In einem Solenoidabschnitt (23) eines Solenoidventils ist ein fester Kern zum axialen Anziehen eines Kolbens (7) aufgrund einer durch eine Magnetspule (3) erzeugten Magnetkraft in zwei Teile geteilt. Eins ist ein zylindrisches Joch (5) mit einer Öffnung an einem axialen Ende und einer Unterseite an dem anderen axialen Ende. Der andere Teil ist ein zylindrischer Statorkern (6) mit einem Flansch (62), der an einem axialen Ende davon radial nach außen vorspringt. Die Unterseite des Jochs ist mit einem dicken Körperabschnitt (51) mit einer mittleren Aussparung versehen. Eine innere Oberfläche (57) der Öffnung des Jochs ist in eine äußere Oberfläche (64) des Flansches eingepasst, und eine innere Oberfläche (56) der Aussparung des dicken Körperabschnitts ist in eine innere Oberfläche (63) des Statorkerns eingepasst. Dementsprechend sind die Konstruktionen für Gießformen zur Herstellung des Jochs und des Stators einfach. Weiterhin erfordern nur begrenzte Oberflächen des Jochs und des Statorkerns, die einander angepasst werden, genaue Abmessungen, so dass der Magnetluftspalt minimiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Betäti­ gungsvorrichtung mit einem Spulenkörper, eine Magnetspu­ le, einem Joch, einem fest eingestellten Kern und einen sich bewegenden Kern, bei der es sich um ein Solenoidven­ til handelt, das insbesondere auf ein Hydrauliksteue­ rungsgerät eines automatischen Getriebes für Fahrzeuge anwendbar ist.

In herkömmlicher Weise ist in einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung zum Antrieb einer Spindel (Ventilkolben), die zur axialen Bewegung in einem in ei­ ner Hydrauliksystemschaltung eines Automatikgetriebes für ein Fahrzeug vorgesehenen Gehäuse untergebracht ist, ge­ mäß Fig. 9 ein Solenoidabschnitt 100 aus einem Statorkern 101, einem Spulenkörper 102, der an dem radial äußeren Umfang des Statorkerns 101 befestigt ist, einer Magnet­ spule (Solenoidspule) 103, die um den Spulenkörper 102 gewickelt ist, einem sich bewegenden Kern, der innerhalb des Statorkerns 101 untergebracht ist, und einem Joch 105 zusammengesetzt, der an einer äußeren umlaufenden Seite der Magnetspule 103 positioniert ist. Der sich bewegende Kern 104 wird axial in dem Statorkern 101 durch eine bei Erregung der Magnetspule 103 ausgeübten magnetischen Kraft angezogen.

Der Spulenkörper 102 und die magnetische Spule 103 bilden eine Spulenanordnung 106. Der Statorkern 101, der an ei­ ner inneren umlaufenden Seite der Spulenanordnung 106 an­ geordnet ist, weist erste und zweite Flansche 111 und 112 auf, zwischen denen die Spulenanordnung 106 axial sand­ wichartig angeordnet ist. Der Spulenkörper 102 weist ers­ te und zweite Flanschabschnitte 121 und 122 auf, zwischen denen die Magnetspule 103 gewickelt ist. Das Joch 105 ist als ein Zylinder geformt, der eine untere Seite 151 an einem axialen Ende davon aufweist.

Bei dem herkömmlichen Solenoidabschnitt 100 wird der Sta­ torkern 101 durch plastisches Verformen (Kaltverformung) unter Verwendung trennbarer Gussformen hergestellt, deren Konstruktionen kompliziert sind, da der Statorkern 101 an dessen axialen gegenüberliegenden Enden mit den ersten und zweiten Flanschen 111 und 112 versehen ist. Daher weist der herkömmliche Statorkern 101, dessen Herstellung im Hinblick auf dessen Konstruktion nicht einfach ist, den Nachteil auf, dass die Herstellungskosten hoch sind. Weiterhin ist bei dem herkömmlichen Solenoidabschnitt 100 eine Abmessungsgenauigkeit jeweils des inneren Durchmes­ sers des Jochs 105 und des äußeren Durchmessers des Sta­ torkerns 101 über die gesamte axiale Länge davon erfor­ derlich, wenn der Stator 101 mit dem Joch 105 zusammenge­ baut wird, da es zur Gewährleistung einer besseren Pro­ duktleistungsfähigkeit wichtig ist, einen Magnetluftspalt zwischen dem äußeren Umlauf des Statorkerns 101 und dem Inneren Umlauf des Jochs 105 zu minimieren. Dies führt zu einer niedrigeren Arbeitseffizienz und niedrigerer Her­ stellungsproduktivität.

Im Hinblick auf das vorstehend beschriebene Problem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektromagneti­ sche Betätigungsvorrichtung, die erste und zweite magne­ tische Elemente aufweist, derart auszugestalten, dass die Herstellungskosten der elektromagnetischen Betätigungs­ vorrichtung verringert werden. Weiterhin soll ein Verfah­ ren zur Herstellung einer elektromagnetischen Betäti­ gungsvorrichtung derart ausgestaltet werden, dass eine verbesserte Zusammenbaueffizienz und Herstellungsproduk­ tivität erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angege­ bene elektromagnetische Betätigungsvorrichtung sowie durch ein in Patentanspruch 3 angegebenes Verfahren zur Herstellung einer elektromagnetischen Betätigungsvorrich­ tung gelöst.

Es ist ein Gesichtspunkt der Erfindung, die elektromagne­ tische Betätigungsvorrichtung derart auszugestalten, dass ein Magnetluftspalt zwischen dem ersten und dem zweiten magnetischen Element minimiert wird, so dass die Produkt­ leistungsfähigkeit der Betätigungsvorrichtung verbessert wird.

Erfindungsgemäß kann somit die elektromagnetische Betäti­ gungsvorrichtung ohne Verwendung trennbarer komplizierter Gussformen hergestellt werden, so dass die Herstellungs­ kosten der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung verringert werden. Weiterhin werden bei der Herstellung der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung deren Tei­ le und Komponenten von derselben Seite her eingebaut wer­ den, was zu einer verbesserten Zusammenbaueffizienz und Herstellungsproduktivität führt.

Zur Lösung der Aufgabe weist die elektromagnetische Betä­ tigungsvorrichtung eine Magnetspule zur Erzeugung einer magnetischen Kraft bei Erregung, ein zylindrisches Harz­ formteil mit ersten und zweiten Flanschabschnitten, zwi­ schen denen die Magnetspule gewickelt ist, einen sich be­ wegenden Kern, der an einer radialen Innenseite des Harz­ formteils positioniert ist und axial aufgrund der bei Er­ regung der Magnetspule erzeugten magnetischen Kraft be­ wegbar ist, und erste und zweite durch die bei Erregung der Magnetspule erzeugten magnetischen Kraft zu magneti­ sierenden magnetischen Elementen auf.

Bei der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung ist das erste magnetischen Element an einer radialen Außen­ seite der Magnetspule positioniert und an einem inneren Umlauf eines axialen Endes davon mit einem ersten vor­ springenden Abschnitt versehen, der radial nach innen verläuft. Das zweite magnetische Element ist zwischen ei­ ner radialen Außenseite des beweglichen Kerns und einer radialen Innenseite der Magnetspule angeordnet und ist an einem äußeren Umlauf eines axialen Endes davon an einer Seite gegenüber zu dem axialen Ende des ersten magneti­ schen Elements mit einem zweiten Vorsprungsabschnitt ver­ sehen, der radial nach außen verläuft. Die ersten und zweiten Flanschabschnitte sind axial zwischen den ersten und zweiten vorspringenden Abschnitten sandwichartig an­ geordnet und gestützt.

Vorzugsweise ist erste magnetische Element an dem anderen axialen Ende davon mit einer Öffnung versehen, deren in­ nerer Umlauf an einem äußeren Umlauf des zweiten vor­ springenden Abschnitts eingepasst ist, und ist der erste vorspringende Abschnitt in der Mitte davon mit einer in­ neren Aussparung versehen, dessen innerer Umfang in den äußeren Umfang des zweiten magnetischen Elements einge­ passt ist. Dementsprechend erfordern zur Minimierung des Magnetluftspalts nur begrenzte Oberflächen der ersten und zweiten magnetischen Elemente, die zum Zusammenbau anein­ ander angepasst werden, genaue Abmessungen.

Weiterhin werden zur Lösung der vorstehend genannten Auf­ gabe bei einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung mit einer Magnetspule, einem Joch, einem sich bewegenden Kern und einem festen Kern, während das aus einem magne­ tischen Material hergestellte in Form eines Zylinders mit einer Unterseite an einem axialen Ende und einer Öffnung an dem anderen axialen Ende gebildet wird, der sich bewe­ gende Kern und der feste Kern jeweils in einer gegebenen Form gebildet. Dann wird der bewegliche Kern in das Joch durch axiales Bewegen und Einfügen des sich beweglichen Kern in die Innenseite des Jochs von der Öffnung des Jochs zu dessen Unterseite eingebaut. Demgegenüber wird nach Bilden eines primären Harzteils, mit ersten und zweiten Flanschabschnitten an einem äußeren Umlauf des festen Kerns durch einstückiges Harzformen, und darauf­ folgendes Wickeln der Magnetspule an dem primären Harz­ teil zwischen den ersten und zweiten Flanschabschnitten ein sekundäres Harzteils über einem äußeren Umlauf der Magnetspule durch einstückiges Harzformen gebildet. Dementsprechend wird eine Spulenanordnung, in der die Mag­ netspule und die primären und sekundären Harzteile mit dem festen Kern integriert sind, vervollständigt. Dann wird die Spulenanordnung in das Joch durch axiales Bewe­ gen und Einfügen der Spulenanordnung in einen Raum zwi­ schen einem inneren Umlauf des Jochs und einem äußeren Umlauf des sich bewegenden Kern von der Öffnung des Jochs zu dessen Unterseite eingebaut.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Solenoidabschnitts eines Solenoidventils gemäß einem ersten Ausführungsbei­ spiel,

Fig. 2 eine Gesamt-Querschnittsansicht des Solenoidven­ tilflusses gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3A eine Querschnittsansicht eines Statorkerns des Solenoidabschnitts gemäß Fig. 1,

Fig. 3B eine Querschnittsansicht eines Jochs des Solenoi­ dabschnitts gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht des Solenoidabschnitts des Solenoidventils gemäß Fig. 1,

Fig. 5A eine Vorderansicht des Solenoidabschnitts gemäß Fig. 1,

Fig. 5B eine Querschnittsansicht des Solenoidabschnitts gemäß Fig. 1,

Fig. 5C eine rückwärtige Ansicht des Solenoidabschnitts gemäß Fig. 1,

Fig. 5D eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie VD-VD gemäß Fig. 5B genommen ist,

Fig. 6A bis 6D Darstellungen aufeinanderfolgender Verar­ beitungen, die die Herstellung eines Solenoidventils ge­ mäß einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulichen,

Fig. 7A bis 7C andere Darstellungen von Verarbeitungen, die eine Herstellung des Solenoidventils gemäß dem zwei­ ten Ausführungsbeispiel veranschaulichen,

Fig. 8A bis 8C weitere Darstellungen von Verarbeitungen, die eine Herstellung des Solenoidventils gemäß dem zwei­ ten Ausführungsbeispiel veranschaulichen, und

Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik.

Ein Solenoidventil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 5D be­ schrieben.

Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, weist ein Hydrauliksteue­ rungsgerät eines in einem Fahrzeug eingebauten Automatik­ getriebes, eine Systemhydraulikschaltung auf, durch die ein Ausgangshydraulikdruck äquivalent zum Versorgungs­ druck einer Hydraulikversorgungsquelle (Versorgungsquelle) 10 einem Solenoidventil 1 zugeführt wird. Die Systemhydraulikschaltung ist weiterhin mit ei­ ner Hydraulikleitung 13 versehen, durch dass das Solenoid­ ventil 1 mit einem Hydraulikservo 12 zum Antrieb eines Hydraulikdruckeingriffselements des Automatikgetriebes kommuniziert. Eine Reibungskupplung der Mehrplattenbauart wird als Hydraulikdruckeingriffselement zur wahlweisen Änderung eines Getriebeübersetzungsverhältnisses einer Eingangswelle zu einer Ausgangswelle des Automatikgetrie­ bes verwendet. Eine Ölpumpe wird als die Hydraulikdruck­ quelle 10 verwendet. Eine Maschine treibt die Ölpumpe derart an, dass Betriebsöl aus einem Ölsammelbehälter über ein Ölsieb zu einer Versorgungsdruck-(Leitungsdruck-)Hy­ draulikleitung 11 ausgestoßen wird. Ab­ fluss-(Niedrigdruck-)Hydraulikleitungen 14 und 15 kommunizie­ ren jeweils mit ersten und zweiten Abflüssen 16 und 17 wie beispielsweise Ölsammelbehälter, die in einer Ölwanne vorgesehen wird.

Das Solenoidventil 1 ist aus einem angenäherten zylindri­ schen Gehäuse (das nachstehend als "Hülse" bezeichnet ist) 20, das in einer Aussparung eines (nicht gezeigten Ventilkörpers) untergebracht ist, in dem die Systemhyd­ raulikschaltung des Automatikgetriebes ausgebildet ist, einer angenäherten säulenförmigen Spindel 21, die in der Hülse 20 verschiebbar angeordnet ist, einer Feder 22, die die Spindel 21 zu einer Anfangsposition vorspannt, und einem Solenoidabschnitt 23 aufgebaut, der die Spindel 21 axial antreibt. Die Hülse 20 ist gemäß Fig. 2 an deren linken Ende mit einem ringförmigen Einstellelement 24 zur Einstellung einer Anfangsfederlast der Feder 22 versehen. Das Einstellelement 24 weist eine Stoppeinrichtung zur Beschränkung der Bewegung der Spindel 21 in die gemäß Fig. 2 linke Richtung auf.

Die Hülse 20 ist weiterhin mit ersten und zweiten Ab­ flussanschlüssen 31 und 32, die mit den Abflusshydraulik­ leitungen 14 und 15 der ersten und zweiten Abflüsse 16 und 17 jeweils kommunizieren, einem Versorgungsdruckan­ schluss (Eingangsanschluss) 33, der mit der Versorgungs­ druckhydraulikleitung 11 der Hydraulikdruckquelle 10 kom­ muniziert, einem Kupplungsdruckausgangsanschluss 34, der mit der Hydraulikleitung 13 des Hydraulikdruckservos 12 kommuniziert, und einem Rückführanschluss 35 versehen. Eine Abflusshydraulikkammer 36, eine Ausgangsdruckhydrau­ likkammer 37 und eine Rückführhydraulikkammer 39 sind zwischen der Hülse 20 und der Spindel 21 jeweils ausge­ bildet.

Die Spindel 21 und die Hülse 20 bilden ein Drei- Anschluss-Schaltventil zur Änderung der Kommunikation zwischen der Versorgungsdruckhydraulikleitung 11, der Hydraulikdruckquelle 10 und der Hydraulikdruckleitung des Hydraulikdruckservos 12 von oder auf die Kommunikation zwischen der Versorgungsdruckhydraulikleitung 11 der Hyd­ raulikdruckquelle 10 und der Abflusshydraulikleitung 15 des zweiten Abflusses 17. Die Spindel 21 bewegt sich ge­ mäß Fig. 2 in die linke Richtung, wenn eine Schubkraft des Solenoidabschnitts 23, die auf einem rechten Ende der Spindel 21 gemäß Fig. 2 wirkt, die Vorspannkraft der Fe­ der 22 überschreitet. Weiterhin ist die Spindel 21 an dem äußeren Umlauf mit einer Phase mit kleinem Durchmesser 27 und Phasen 28 und 29 mit großem Durchmesser versehen, die in dieser Reihenfolge von einem axialen Ende bis zu dem anderen axialen Ende angeordnet sind.

Die Ausgangsdruckhydraulikkammer 37 ist eine durch eine innere Wand der Hülse 20 und eine zwischen den Phasen 28 und 29 mit großem Durchmesser sich befindenden umlaufen­ den Nut der Spindel 21 ausgebildet. Die Rückführhydrau­ likkammer 39 ist eine Ölkammer, die durch eine innere Wand der Hülse 20 und eine sich zwischen der Phase mit kleinem Durchmesser 27 und der Phase mit großem Durchmes­ ser 28 befindlichen Nut der Spule 21 gebildet ist. Die Rückführhydraulikkammer 39 übt auf die Phase mit kleinem Durchmesser 27 eine Rückführkraft aus, deren Vorspann­ richtung dieselbe wie die der Feder 22 ist. Die Feder 22 ist eine Spulenfeder (Vorspannungseinrichtung) bei der ein Ende durch ein Ende der Spindel 21 gehalten wird, und bei der das andere Ende durch eine ringförmige Nut 26 des Einstellelements 24 gehalten wird. Die Feder 22 übt auf die Spindel 21 eine Vorspannkraft in entgegengesetzter Richtung (gemäß Fig. 2 in die rechte Richtung) zu der Schubkraft des Solenoidabschnitts 23 aus.

Der Solenoidabschnitt 23, bei dem es sich um die elektro­ magnetische Betätigungsvorrichtung gemäß dem Ausführungs­ beispiel handelt, besteht aus einer Spulenanordnung 2, einem Joch 5, das als Zylinder mit einer Unterseite ge­ formt ist und an einem Ende der Hülse 20 des Solenoidven­ tils 1 durch Einstecken befestigt ist, einem Statorkern 6, der an einer inneren umlaufenden Seite des Jochs 5 an­ geordnet ist, und einem sich bewegenden Kern (der nach­ stehend als Kolben bzw. "Plungerkolben" bezeichnet ist) 7, der als eine Einheit die Spindel 21 antreibt.

Die Spulenanordnung 2 weist eine Magnetspule (Solenoidspule) 3 zur Ausübung einer magnetischen Anzie­ hungskraft bei Erregung, einen Spulenkörper (ein primäres Formharzteil) 4, das aus einem elektrisch isolierenden Harz hergestellt ist und an dessen äußerem Umlauf (einem zylindrischen Abschnitt 40) die Magnetspule 3 gewickelt ist, und ein Harzelement (sekundäres Formharzteil) auf, das an einem äußeren Umlauf der Magnetspule 3 und des zy­ lindrischen Abschnitts 40 gebildet ist. Der Spulenkörper 4 ist an einer radialäußeren Seite des Statorkerns 6 an­ geordnet und ist in einer angenäherten zylindrischen Form durch Harzgießen derart gebildet, dass er ein Paar Flanschabschnitte 41 und 42 an axial gegenüberliegenden Enden davon aufweist. Die Magnetspule 3 ist zwischen den Flanschabschnitten 41 und 42 gewickelt. Ein (nicht ge­ zeigtes) Anschlussstück ist durch Harzformen integral (einstückig) mit dem Harzelement 8 an einer Position des Jochs 5 gebildet, das teilweise nach außen vorspringt. Das Anschlussstück weist Anschlüsse zum Anschluss der Magnetspule 3 und einer Fahrzeugbatterie auf, die durch Einsetzformen (insert molding) gebildet werden, wenn das Anschlussstück gebildet wird.

Das Joch 5, das eine erste magnetische Komponente ist, ist aus einem eisenbasierten magnetischen Material herge­ stellt und in Form eines Zylinders mit einer Unterseite an einer axialen Seite und einer Öffnung an der anderen axialen Seite gebildet (ungefähr in U-Form oder einer viereckige Form, bei der eine Seite entfernt ist). Das Joch 5 weist eine zylindrische äußere Wand 50 auf, die an einer radialäußeren Seite der Magnetspule 3 angeordnet ist, einen ringförmigen dicken Körperabschnitt 51, das in Kontakt mit dem Flanschabschnitt 41 des Spulenkörpers 4 in Kontakt steht und um diesen zu stoppen, und eine ring­ förmige untere Wand 52 zum Schließen eines axialen Endes der äußeren Wand 50 auf. Der dicke Körperabschnitt 51 ist einstückig mit der äußeren Wand 50 an einem inneren Um­ lauf der äußeren Wand 50 an einem axialen Ende davon ge­ bildet. Die untere Wand 52 ist mit einer Entlüftung 53 zur Ventilation versehen.

Eine mittlere Oberfläche der unteren Wand 52 bildet eine Stoppeinrichtung 54 zur Beschränkung einer Bewegung des Kolbens 7 in die rechte Richtung gemäß Fig. 1. Der dicke Körperabschnitt 51, bei dem es sich um einen ersten Vor­ sprungsabschnitt handelt, ist einstückig mit der äußeren Wand 50 an einem inneren Umlauf an dem axialen Ende der äußeren Wand 50 gebildet. Ein dünner Wandabschnitt 55 ist an dem anderen axialen Ende der zylindrischen äußeren Wand 50 zur Befestigung des Jochs 5 an einem Ende der Hülse 20 durch Einstecken gebildet. Die Wanddicke der zy­ lindrischen äußeren Wand 50 ist dünner als die des dünnen Wandabschnitts 55 und kleiner als die des dicken Körper­ abschnitts 51.

Der Statorkern 6, der eine zweite magnetische Komponente und einen festen Kern bildet, ist aus einem eisenbasier­ ten magnetischen Material hergestellt und annähernd in zylindrischer Form durch plastisches Verformen (Kaltverformung oder Pressen) gebildet. Der Statorkern 6 ist mit einem zylindrischen inneren Wandabschnitt 60, der an einer radialinneren Seite der Magnetspule 3 angeordnet ist, und einem ringförmigen Flansch 62 versehen, bei dem es sich um einen zweiten Vorsprungsabschnitt handelt, der in Kontakt mit dem Flanschabschnitt 42 des Spulenkörpers 4 steht und dadurch gestoppt wird. Der zylindrische inne­ re Wandabschnitt 60 ist an einem äußeren Umlauf davon mit einer Nut 61 versehen, in dem ein in zwei Hälften teilba­ rer Permanentmagnet 6a untergebracht ist, ohne dass er den zylindrischen Abschnitt 40 des Spulenkörpers 4 stört, das heißt, ohne dass er nach außerhalb der äußeren Ober­ fläche des zylindrischen inneren Wandabschnitts 60 vor­ springt. Der ringförmige Flansch 62 ist einstückig mit dem inneren Wandabschnitt 60 an einem axialen Ende davon gebildet. Eine äußere umlaufende Oberfläche des inneren Wandabschnitts 60 an dessen anderem axialen Ende bildet einen ringförmigen Passabschnitt 63 (konvexer oder Vor­ sprungsabschnitt), der in einem Passabschnitt 56 (konkaver Abschnitt oder Aussparungsabschnitt) gepasst ist, der an einer inneren umlaufenden Oberfläche des di­ cken Körperabschnitts 51 des Jochs 5 gebildet ist. Ein äußerer umlaufender Abschnitt des Flanschs 62 des Stator­ kerns 6 bildet einen Passabschnitt 64 (konvexen oder vor­ springenden Abschnitt), der in einem Passabschnitt 56 (konkaven Abschnitt oder Aussparungsabschnitt) gepasst ist, der an einer inneren umlaufenden Oberfläche des äu­ ßeren Wandabschnitts 50 des Jochs 5 gebildet ist.

Die Passabschnitte 63 und 64 sowie die Passabschnitte 56 und 57 bilden jeweils Referenzoberflächen für den Zusam­ menbau, wenn der Statorkern 6 mit dem Joch 5 zusammenge­ baut wird. Der Flansch 62 des Statorkerns 6 ist einstü­ ckig an einem inneren umlaufenden Ende davon mit einem zylindrischen Anziehungsabschnitt 65 versehen, zu dem der Kolben 7 durch eine bei Erregung mit der Magnetspule 3 erzeugten magnetischen Kraft angezogen wird. Der Anzie­ hungsabschnitt 65 springt radial nach innen aus der inne­ ren umlaufenden Oberfläche des inneren Wandabschnitts 60 vor und ist an einer Innenseite davon mit einer axialen Durchgangsöffnung 66 versehen, durch die ein Endteil der Spindel 21 gelangt, ohne dass er eine innere Wand der Durchgangsöffnung 66 durchführt.

Der Kolben 7, der ein bewegliches Teil und ein Magnetteil ist, ist aus einem eisenbasierten magnetischen Material hergestellt und in einer Säulenform (das heißt, die Quer­ schnittsform ist kreisförmig) durch plastisches Verformen (Kaltverformung oder Pressen) gebildet. Der Kolben 7 wird durch die Magnetspule 3 magnetisiert, die die Magnetkraft ausübt, und wird zu dem Anziehungsabschnitt 65 des Sta­ torkerns 6 angezogen. Der Kolben 7 ist mit einem Seiten­ wandabschnitt 70 versehen, der an einem Abschnitt ange­ ordnet ist, der der inneren Wand 60 des Statorkerns 6 ge­ genüberliegt. Der Seitenwandabschnitt 70 wird gleitfähig durch eine axiale Öffnung 67 gehalten, die an dem inneren Wandabschnitt 60 gebildet ist und deren Querschnittsform kreisförmig ist. Ein axiales Ende (die linke Endoberflä­ che gemäß Fig. 1) des Kolbens 7 steht in Punktkontakt mit einem sphärischen Ende der Spindel 21 des Solenoidventils 1. Eine äußere umlaufende Oberfläche des Seitenwandab­ schnittes 70 des Kolbens 7 und/oder eine innere umlaufen­ de Oberfläche des inneren Wandabschnitts 60 des Stator­ kerns 6 sind/ist mit einem nichtmagnetischen Material (beispielsweise eine Nickel-Phosphor-Abdeckung, die nicht gezeigt ist) zur Gewährleistung eines gewissen Magnet­ luftspalts zwischen der äußeren umlaufenden Oberfläche des Seitenwandabschnitts 70 und der inneren umlaufenden Oberfläche des inneren Wandabschnitts 60 versehen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die gesamte äußere umlau­ fende Oberfläche der Seitenwand 70 des Kolbens 7 mit dem nichtmagnetischen Material bedeckt.

Nachstehend ist ein Betrieb des Solenoidventils 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 5 beschrieben.

Wenn der Magnetspule 3 kein Strom zugeführt wird, ver­ bleibt die Spindel an einer Anfangsposition, wobei bei­ spielsweise das axiale Ende des Kolbens 7 sich in Kontakt mit einer unteren Oberfläche des unteren Wandabschnitts 52 des Jochs 5 befindet, in einem Zustand, in der die Vorspannkraft der Feder 22 mit einer Hydraulikrückführ­ kraft ausgeglichen ist, die über den Rückführungsan­ schluss 35 auf die Rückführungshydraulikkammer 35 wirkt. Dabei ist der Druck des dem Hydraulikservo 12 zugeführten Betriebsöls maximal, da die Versorgungsdruckhydrauliklei­ tung 11 der Hydraulikdruckquelle 10 mit der Hydraulik­ schaltung 13 über den Versorgungsdruckanschluss 33, der Ausgangsdruckhydraulikkammer 37 und dem Kupplungsdruck­ ausgangsanschluss 34 kommuniziert.

Wenn der Magnetspule 3 Strom zugeführt wird, übt die Mag­ netspule 3 die magnetische Kraft derart aus, dass der magnetische Fluss in die aus dem Kolben 7 und dem Anzie­ hungsabschnitt 65 des Statorkerns 6 bestehende Magnet­ schaltung fließt. Dementsprechend bewegt sich der Kolben 7 vorwärts und schiebt die Spindel 21 derart, dass die Spindel 21 sich vorwärts gegen die Vorspannkraft der Fe­ der 22 bewegt (wobei die Feder 22 zusammengerückt wird).

Die Spindel 21 und der Kolben 7 bewegen sich vorwärts, bis sie an einer Position zum Halten kommen, an der ein führendes Ende der Spindel 21 in Kontakt mit dem Ein­ stellelement 24 gelangt. Dabei ist der dem Hydraulikservo 12 über die Hydraulikschaltung 13 zugeführte Druck des Betriebsöls minimal, da die Versorgungsdruckhydrauliklei­ tung 11 der Hydraulikdruckquelle 10 mit dem zweiten Ab­ fluss 17 über den Versorgungsdruckanschluss 33, der Aus­ gangsdruckhydraulikkammer 37, dem zweiten Abflussan­ schluss 32 und der Abflusshydraulikleitung 15 kommuni­ ziert.

In dem Solenoidabschnitt 23 des Solenoidventils 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein festes Magnetteil, dass die Magnetspule 3 und den Spulenkörper 4 hält, in zwei Komponenten unterteilt. Eine der Komponenten ist das zylindrische Joch 5 mit der Unterseite, dass aus dem zy­ lindrischen äußeren Wandabschnitt 50, dem ringförmigen dicken Körperabschnitt 51 und dem ringförmigen unteren Wandabschnitt 52 zusammengesetzt ist. Die andere der Kom­ ponenten ist der zylindrische Statorkern 6, der aus dem ringförmigen Flansch 62 und dem zylindrischen Anziehungs­ abschnitt 65 zusammengesetzt ist. Die ersten und zweiten Flanschabschnitte 41 und 42 befinden sich in Kontakt mit dem Joch 5 und dem Statorkern 6 und werden von gegenüber­ liegenden Seiten davon von diesen gestützt, so dass die Struktur und die Form des festen magnetischen Teils das durch Erregung der Magnetspule 3 magnetisiert wird, opti­ miert sind. Folglich sind keine teueren und komplizierten trennbaren Gussformen zur Herstellung des Statorkerns 6 erforderlich, da der Aufbau des Statorkerns 6 einfach ist, so dass die Herstellungskosten des Stators 6 verrin­ gert werden, ohne dass die Herstellungskosten des Jochs 5 erhöht werden.

Falls weiterhin der Passabschnitt 56 des Jochs 5 und der Passabschnitt des Statorteils 6, die erste Passabschnitte oder Kontaktabschnitte sind, und der Passabschnitt 57 des Statorkerns 6 und der Passabschnitt 64 des Jochs 5, die zweite Passabschnitte oder Kontaktabschnitte sind, mit genauen Abmessungen fertiggestellt werden, wird der Mag­ netluftspalt zwischen der inneren umlaufenden Oberfläche des Jochs 5 und der äußeren umlaufenden Oberfläche des Statorkerns 6 derart beschränkt, dass die Produktleis­ tungsfähigkeit des Solenoidabschnitts 23 des Solenoidven­ tils 1, das heißt der magnetische Wirkungsgrad, verbes­ sert wird.

Ein Verfahren zur Herstellung des Solenoidventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist unter Bezugnahme auf Fig. 6A bis 8C beschrieben.

Wie es in Fig. 6A gezeigt ist, wird das zylindrische Joch 5 mit der Unterseite und der Öffnung 58, das die zylind­ rische äußere Wand 50, den ringförmigen dicken Körperab­ schnitt 51 und die ringförmige untere Wand 52 aufweist, durch plastisches Verformen (Kaltverformung oder Pressen) des magnetischen Materials hergestellt, das aufgrund ei­ ner bei Erregung der elektromagnetischen Spule 3 ausgeüb­ ten magnetischen Kraft zu magnetisieren ist. Das heißt, dass das Joch 5 hergestellt wird, indem das magnetische Material zwischen den oberen und unteren Gussformen ge­ bracht wird, die gegebene Hohlraumformen aufweisen (erster Herstellungsprozess). Die ringförmige Seitenwand 52 ist mit der ringförmigen Entlüftung 53 zur Ventilation versehen. Die zylindrische äußere Wand 50 ist mit einem Schlitz 59 versehen, um das elektrisch isolierende Harz­ anschlussstück 9 nach außen zeigen zu lassen, indem ein Außenanschluss 91 zum Anschluss eines Verdrahtungsendes der Magnetspule 3 und einer Fahrzeugenergiequelle wie ei­ ner Batterie eingebettet ist.

Danach wird der säulenförmige Kolben 7 mit dem Seiten­ wandabschnitt 70, dessen Querschnitt ringförmig ist, durch plastisches Verformen (Kaltverformung oder Pressen) des magnetischen Materials, das aufgrund der durch die elektromagnetische Spule 3 ausgeübten magnetischen Kraft zu magnetisieren ist, das heißt, indem das magnetische Material zwischen oberen und unteren Gussformen einge­ bracht wird, die gegebene Hohlraumformen aufweisen (zweiter Herstellungsprozess). Der Kolben 7 ist an einem axialen Ende davon mit einem stiftförmigen Loch 71 zur Positionierung versehen.

Weiterhin wird der angenähert zylindrische Statorkern 6, der den zylindrischen inneren Wandabschnitt 60 und den ringförmigen Flanschabschnitt 62 aufweist, durch plasti­ sches Verformen (Kaltverformung oder Pressen) des magne­ tischen Materials, das aufgrund der durch die elektromag­ netische Spule 3 ausgeübten magnetischen Kraft zu magne­ tisieren ist, hergestellt. Das heißt, dass der Statorkern 6 hergestellt wird, indem das magnetische Material zwi­ schen unteren und oberen Gießformen gebracht wird, die gegebene Hohlraumformen aufweisen (dritter Herstellungs­ prozess). Der zylindrische innere Wandabschnitt 60 ist an einem äußeren Umlauf davon mit der umlaufenden Nut 61 versehen, um darin den in zwei Hälften teilbaren Perma­ nentmagneten (der nicht gezeigt ist) unterzubringen, oder um einen Vorsprungsabschnitt 43, der an der inneren umlau­ fenden Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 40 des Spulkörpers 4 gebildet ist, fest zuhalten. Der Vor­ sprungsabschnitt 43 kann gesamt oder teilweise an der in­ neren umlaufenden Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 40 gebildet sein. Die aufeinanderfolgende Reihenfolge der ersten bis dritten Herstellungsprozesse, die vorstehend beschrieben worden sind, kann in geeigneter Weise geän­ dert werden.

Danach wird, wie es in Fig. 6B gezeigt ist, der Kolben 7 in das Innere des Jochs 5 derart eingebaut, dass der Kol­ ben 7 axial bewegt wird und von der Öffnung 58 des Jochs 5 zu dem unteren Wandabschnitt 52 des Jochs 5 durch das Innere des äußeren Wandabschnitts 50 des Jochs 5 einge­ fügt wird (vierter Herstellungsprozess). Der Kolben 7 wird in das Innere des Jochs 5 eingefügt und positioniert derart, dass ein (nicht gezeigter) Stift, der von der Entlüftung 53 zur Ventilation vorspringt, in das stift­ förmige Loch 71 des Kolbens 7 zur Positionierung einge­ passt wird.

Danach wird der angenähert zylindrische Spulenkörper 4 (primäres Formharzteil), der den zylindrischen Abschnitt 40 und das Paar erster und zweiter Flanschabschnitte 41 und 42 aufweist, durch Harzgießen an dem äußeren Umlauf des inneren Wandabschnitts 60 des Statorkerns 6 mit dem ringförmigen Flansch 62 gebildet (primärer Harzformpro­ zess). Dann wird, wie es in Fig. 6C gezeigt ist, nach Wi­ ckeln der Magnetspule 3 an dem äußeren Umlauf des zylind­ rischen Abschnitts 40 zwischen dem Paar erster und zwei­ ter Flanschabschnitte 41 und 42 des Spulenkörpers 4 das Anschlussstück 9 (sekundärer Formharzteil) durch Harzgie­ ßen an dem äußeren Umlauf der Magnetspule 3 derart gebil­ det, dass eine Spulenanordnung 2, in der der Statorkern 6 in einem Körper integriert ist, hergestellt wird (sekundärer Harzformprozess, fünfter Herstellungspro­ zess). Ein Teil des Anschlusses 91, das aus einer inneren Wand des Anschlussstücks 9 vorspringt, bildet einen An­ schlussstift 92, der mit einem (nicht gezeigten) weibli­ chen Anschlussstück an der Fahrzeugenergiequellenseite zu verbinden ist.

Danach wird, wie es in Fig. 6D gezeigt ist, die Spulenan­ ordnung 2 in das Innere des Jochs eingebaut, um den Sole­ noidabschnitt 23 des Solenoidventils 1 derart abzuschlie­ ßen, dass die Spulenanordnung 2, die mit dem Statorkern 6 integriert ist, axial bewegt wird und von der Öffnung 58 des Jochs 5 in einen Raum zwischen den inneren umlaufen­ den Oberflächen des äußeren Wandabschnitts 50 und des di­ cken Körperabschnitts 51 sowie der äußeren umlaufenden Oberfläche des Seitenwandabschnitts 70 des Kolbens 7 ein­ geführt wird, bis das axiale Ende des inneren Wandab­ schnitts 60 des Statorkerns 6 in Kontakt mit der Unter­ seite des unteren Wandabschnitts 51 in Kontakt gelangt (sechster Herstellungsprozess). In der Spulenanordnung 2 wird das Anschlussstück 9 mit dem Anschluss 91, das durch Einsetzformen (insert molding) gebildet ist, aus dem Schlitz 59, der an dem äußeren Wandabschnitt 50 des Jochs 5 vorgesehen ist, nach außen freigelegt.

Danach wird, wie es in Fig. 7A gezeigt ist, ein Endteil der angenähert zylindrischen Hülse 20, das den Versor­ gungsdruckanschluss 33 und den Kupplungsdruckausgangsan­ schluss 34 aufweist, in die Öffnung 58 des Jochs 5 des Solenoidabschnitts 23 eingefügt (siebter Herstellungspro­ zess). Dann wird, wie es in Fig. 7B gezeigt ist, der So­ lenoidabschnitt 23 an die Hülse 20 durch Einstecken eines Endteils des äußeren Wandabschnitts 50 des Jochs 5 in dem Flanschabschnitt 20a der Hülse 20 zusammengebaut (achter Herstellungsprozess). Dabei werden die Abmessungen des Solenoidabschnitts 23 und der Hülse 20 überprüft.

Danach wird, wie es in Fig. 7C gezeigt ist, die polförmi­ ge Spindel 21, die die Phase mit kleinem Durchmesser 27 und die Phase mit großem Durchmesser 28 aufweist, in die Hülse 20 eingefügt (neunter Herstellungsprozess). Dann wird, wie es in Fig. 8A gezeigt ist, die Feder 22 an das andere axiale Endteil der Spindel 21 angebracht (zehnter Herstellungsprozess). Weiterhin wird, wie es in Fig. 8B gezeigt ist, das Einstellelement 24 an den anderen axia­ len Endteil der Hülse 20 zum Erhalt des Solenoidventils 1 angebracht (elfter Herstellungsprozess). Weiterhin wird, wie es in Fig. 8C gezeigt ist, die axiale Abmessung des Solenoidventils 1 überprüft (zwölfter Herstellungspro­ zess). Wie es vorstehend beschrieben worden ist, werden alle Teile und Komponenten des Solenoidventils 1 von der­ selben Seite eingebaut, das heißt von einer Seite der Öffnung 58 des Jochs 5, so dass die Zusammenbauarbeitsef­ fizienz und Produktivität davon verbessert werden.

Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung bei dem Solenoidabschnitt 23 des Solenoidventils 1 angewen­ det, das in dem Ventilkörper untergebracht ist, in dem die Systemhydraulikschaltung für das Automatikgetriebe gebildet ist. Weiterhin kann die elektromagnetische Betä­ tigungsvorrichtung gemäß der Erfindung auf jedes Sole­ noidventil wie ein elektromagnetisches Fluidflusssteue­ rungsventil angewandt werden, durch das Fluid wie Luft, Öl oder Wasser gesteuert wird.

Wie es vorstehend ausführlich beschrieben worden ist, ist in einem Solenoidabschnitt 23 eines Solenoidventils ein fester Kern zum axialen Anziehen eines Kolbens 7 aufgrund einer durch eine Magnetspule 3 erzeugten Magnetkraft in zwei Teile geteilt. Eins ist ein zylindrisches Joch 5 mit einer Öffnung an einem axialen Ende und einer Unterseite an dem anderen axialen Ende. Der andere Teil ist ein zy­ lindrischer Statorkern 6 mit einem Flansch 62, der an ei­ nem axialen Ende davon radial nach außen vorspringt. Die Unterseite des Jochs ist mit einem dicken Körperabschnitt 51 mit einer mittleren Aussparung versehen. Eine innere Oberfläche 57 der Öffnung des Jochs ist in eine äußere Oberfläche 64 des Flansches eingepasst, und eine innere Oberfläche 56 der Aussparung des dicken Körperabschnitts ist in eine innere Oberfläche 63 des Statorkerns einge­ passt. Dem entsprechend sind die Konstruktionen für Gieß­ formen zur Herstellung des Jochs und des Stators einfach. Weiterhin erfordern nur begrenzte Oberflächen des Jochs und des Statorkerns, die aneinander angepasst werden, ge­ naue Abmessungen, so dass der Magnetluftspalt minimiert wird.

Claims (3)

1. Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung mit:
einer Magnetspule (3) zur Erzeugung einer magneti­ schen Kraft bei Erregung,
einem zylindrischen Harzformteil (4) mit ersten und zweiten Flanschabschnitten (41, 42), zwischen denen die Magnetspule gewickelt ist,
einem sich bewegenden Kern (7), der an einem radia­ len Inneren des Harzformteils positioniert ist und axial aufgrund der bei Erregung der Magnetspule erzeugten mag­ netischen Kraft bewegbar ist,
einem ersten magnetischen Element (5) das durch die bei Erregung der Magnetspule erzeugte magnetische Kraft zu magnetisieren ist, wobei das erste magnetische Element an einer radialen Außenseite der Magnetspule positioniert ist und an einem inneren Umlauf eines axialen Endes davon mit einem ersten vorspringenden Abschnitt (51) versehen ist, der radial nach innen verläuft, und
einem zweiten magnetischen Element (6), das durch die bei Erregung der Magnetspule erzeugten magnetischen Kraft zu magnetisieren ist, wobei das zweite magnetische Element zwischen einer radialen Außenseite des bewegli­ chen Kerns und einer radialen Innenseite der Magnetspule angeordnet ist und an einem äußeren Umlauf eines axialen Endes davon an einer Seite gegenüber zu dem axialen Ende des ersten magnetischen Elements mit einem zweiten Vor­ sprungsabschnitt (62) versehen ist, der radial nach außen verläuft,
wobei die ersten und zweiten Flanschabschnitte axial zwischen den ersten und zweiten vorspringenden Abschnit­ ten sandwichartig angeordnet und gestützt sind.

2. Elektromagnetische Betätigungsvorrichtung nach An­ spruch 1, wobei das erste magnetische Element an dem an­ deren axialen Ende davon mit einer Öffnung versehen ist, deren innerer Umlauf (55) an einem äußeren Umlauf (64) des zweiten vorspringenden Abschnitts eingepasst ist, und der erste vorspringende Abschnitt in der Mitte davon mit einer inneren Aussparung versehen ist, dessen innerer Um­ fang (56) in den äußeren Umfang (63) des zweiten magneti­ schen Elements eingepasst ist.

3. Verfahren zur Herstellung einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung mit einer Magnetspule (3), einem Joch (5), einem sich bewegenden Kern (7) und einem festen Kern (6), mit den Schritten
plastisches Verformen eines magnetischen Materials, das durch die bei Erregung der Magnetspule ausgeübten magnetischen Kraft zu magnetisieren ist, derart, dass das Joch in Form eines Zylinders mit einer Unterseite (52) an einem axialen Ende und einer Öffnung (58) an dem anderen axialen Ende gebildet wird,
plastisches Verformen eines magnetischen Materials, das mit einer bei Erregung der Magnetspule ausgeübten magnetischen Kraft zu magnetisieren ist, derart, dass der sich bewegende Kern in einer gegebenen Form gebildet wird,
plastisches Verformen eines magnetischen Materials, das durch eine bei Erregung der Magnetspule ausgeübten magnetischen Kraft zu magnetisieren ist, derart, dass der feste Kern in einer gegebenen Form gebildet wird,
axiales Bewegen und Einfügen des sich beweglichen Kern in die Innenseite des Jochs von der Öffnung des Jochs zu dessen Unterseite derart, dass der sich bewegen­ de Kern in das Joch eingebaut wird,
Bilden eines primären Harzteils (4) mit ersten und zweiten Flanschabschnitten (41, 42) an einem äußeren Um­ lauf des festen Kerns durch einstückiges Harzformen,
Wickeln der Magnetspule an dem primären Harzteil zwischen den ersten und zweiten Flanschabschnitten,
Bilden eines sekundären Harzteils (8) über einem äu­ ßeren Umlauf der Magnetspule durch einstückiges Harzfor­ men derart, dass eine Spulenanordnung (2), in dem die Magnetspule und die primären und sekundären Harzteile mit dem festen Kern integriert sind, vervollständigt wird, und
axiales Bewegen und Einfügen der Spulenanordnung in einen Raum zwischen einem inneren Umlauf des Jochs und einem äußeren Umlauf des sich bewegenden Kern von der Öffnung des Jochs zu dessen Unterseite derart, dass die Spulenanordnung in das Joch eingebaut wird.