JP2006112620A - ダイヤフラム、及びそれを備えたソレノイドバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】 弾性変形した際に生じる反力を低減することが可能なダイヤフラムを提供する。
【解決手段】 リニアソレノイドバルブ２は、コイルアッセンブリ１７により駆動されるプランジャ１１を有するソレノイド部１０と、プランジャ１１により押圧されて移動制御されるスプール２１を有するバルブ部２０とにより構成されている。ダイヤフラム１は、ソレノイド部１０を隔離するように、外周部１ａがヨーク１３に、内周部１ｃがスプール２１に取付けられ、スプール２１の移動に伴い膜部１ｂが弾性変形するようになっている。この膜部１ｂの外径側に、スプール２１の移動方向に向けて比較的大きい曲率ｒ１の凸状に形成された外径側環状凸部１ｄを設け、また、膜部１ｂの内径側に、外径側環状凸部１ｄと反対方向に向けて比較的小さい曲率ｒ２の凸状に形成された内径側環状凸部１ｅを設けて、該膜部１ｂを波状に形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば車輌用自動変速機の油圧制御装置などに備えられるソレノイドバルブに用いられ、該ソレノイドバルブのソレノイド部に異物が流入することを防止するダイヤフラム及びそれを備えたソレノイドバルブに関する。

従来、例えば車輌用自動変速機の油圧制御装置などに用いられるソレノイドバルブは、制御部（ＥＣＵ）などからの指令信号に基づきプランジャを駆動するソレノイド部と、該プランジャによりスプールが押圧移動されてポートの開閉を行うバルブ部とにより構成されている。このバルブ部には、例えば自動変速機内を循環するＡＴＦ（オートマチックトランスミッションオイル）がポートに供給されており、各種部品から生じた鉄粉などの異物が流入する虞がある。

一般に、ソレノイド部のプランジャは、コイルにより該コイルの中心軸方向に駆動制御されるようになっており、その移動駆動するプランジャを軸方向に位置決め支持する部材（例えばブッシュ、或いはコイルアッセンブリに直接支持される場合は当該コイルアッセンブリなど）によって移動自在に支持されている。しかしながら、上述のようにバルブ部に流入した異物がソレノイド部に流入してしまうと、上記位置決め支持する部材とプランジャとの隙間に異物が入り込む虞があり、プランジャの駆動に影響を与える虞がある。そのため、ソレノイド部とバルブ部との間にフィルタを設け、異物流入の防止を図るものが提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、ソレノイド部のプランジャはバルブ部のスプールに当接する必要があり、上述のようにソレノイド部とバルブ部との間にフィルタを設けると、プランジャ（又はスプール）がフィルタを貫通して設けられることになる。このフィルタの貫通孔はプランジャとの間に間隙があっては無意味であるので、プランジャが移動駆動する際は、フィルタの貫通孔との間で摺動することになり、フィルタとの間に摺動抵抗を生じてしまうと共に、異物が喰い込んでしまう虞もあった。

そこで、例えば図６に示すリニアソレノイドバルブ２のように、ソレノイド部１０を隔離するため、ダイヤフラム１０１を用いることが考えられる。該ダイヤフラム１０１は、外周部１０１ａがケース（ヨーク）１３に対して位置決めされてシールするように取付けられていると共に、内周部１０１ｃがスプール２１の環状溝２１ｆに対してシールするように取付けられており、コイル１２に通電されてプランジャ１１が矢印Ｘ１方向に駆動され、バルブ２０のスプール２１が矢印Ｘ１方向に押圧された際に、膜部１０１ｂが弾性変形することで、内周部１０１ｃがスプール２１と共に移動するように構成されている。これにより、上述のような摺動する部分がなくなり、摺動抵抗がなくなると共に異物の流入や食い込みを防ぐことが可能となっている。なお、図６は従来のダイヤフラムを備えたリニアソレノイドバルブを示す断面図である。

特開２００４−９２７９５号公報

ところで、近年、例えば車輌用自動変速においては、動力伝達を行うクラッチを係合直前に制御するニュートラル制御を行ったり、変速ショックを軽減を図るため、クラッチやブレーキをより精度良く制御することが求められており、それに伴って、それらクラッチやブレーキの油圧サーボに供給する油圧を制御するリニアソレノイドバルブの制御性の向上、つまり油圧応答性の向上が求められている。

しかしながら、上記ダイヤフラム１０１は、図７（ａ）に示すように、内周部１０１ｃがスプール２１と共に移動した際に膜部１０１ｂが引張られないように弛み部分１０１ｄが形成されているものの、図７（ｂ）に示すように、内周部１０１ｃが移動した際に弾性変形すると、特にＡ部分に応力集中を生じ、矢印Ｘ２方向へ比較的大きな反力を生じてしまう。このような比較的大きな反力が生じると、プランジャ１１の駆動に対する抵抗となってしまい、スプール２１の移動が遅れてしまうため、リニアソレノイドバルブ２の油圧応答性が良好でなくなってしまうという問題があった。

そこで本発明は、弾性変形した際に生じる反力を低減することが可能なダイヤフラム及びそれを備えたソレノイドバルブを提供することを目的とするものである。

請求項１に係る本発明は、コイル（１２ａ）を備えたコイルアッセンブリ（１７，４７）と該コイル（１２ａ）により駆動される可動部（１１，３０，４１，４５）とをケース（１３、４３）内に有するソレノイド部（１０）と、前記可動部（１１，３０，４１，４５）により押圧されて移動されるスプール（２１）を有するバルブ部（２０）と、を備えるソレノイドバルブ（２）に用いられ、
前記ソレノイド部のコイルアッセンブリ（例えば１７，４７）、前記ケース（例えば１３）、及び前記バルブ部の本体（例えば２２）の少なくとも１個に取付けられる外周部（１ａ）と、前記スプール（２１）又前記可動部（例えば３０，４１）に取付けられる内周部（１ｃ）と、該外周部（１ａ）と該内周部（１ｃ）との間に膜状に設けられ、前記スプール（２１）の移動に伴い弾性変形する膜部（１ｂ）と、を有して前記ソレノイド部（１０）を隔離するダイヤフラム（１）において、
前記膜部（１ｂ）は、
該膜部（１ｂ）の外径側にて、環状に、かつ前記可動部（１１）が前記スプール（２１）を押圧する方向（Ｘ１方向）に向けて凸状に形成された外径側環状凸部（１ｄ）と、
該膜部（１ｂ）の内径側にて、環状に、かつ前記外径側環状凸部（１ｄ）と反対方向（Ｘ２方向）に向けて凸状に形成された内径側環状凸部（１ｅ）と、を有し、前記外径側環状凸部（１ｄ）の曲率（ｒ１）よりも前記内径側環状凸部（１ｅ）の曲率（ｒ２）が小さい曲率となるような波状に形成された、
ことを特徴とするダイヤフラム（１）にある。

請求項２に係る本発明は、前記コイル（１２ａ）に非通電状態である際に、前記膜部（１ｂ）が変形していない状態となるように、前記外周部（１ａ）が前記ケース（１３）に、前記内周部（１ｃ）が前記スプール（２１）に、それぞれ取付けられる、
ことを特徴とする請求項１記載のダイヤフラム（１）にある。

請求項３に係る本発明は、前記内径側環状凸部（１ｅ）の曲率（ｒ２）は、前記外径側環状凸部（１ｄ）の曲率（ｒ１）に対して略々半分の値である、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のダイヤフラム（１）にある。

請求項４に係る本発明は、コイル（１２ａ）を備えたコイルアッセンブリ（１７，４７）と該コイル（１２ａ）により駆動される可動部（１１，３０，４１，４５）とをケース（１３、４３）内に収容するソレノイド部（１０）と、
前記可動部（１１，３０，４１，４５）により押圧されて移動されるスプール（２１）を有するバルブ部（２０）と、
前記ソレノイド部のコイルアッセンブリ（１７，４７）、前記ケース（例えば１３）、及び前記バルブ部の本体（例えば２２）の少なくとも１個に取付けられる外周部（１ａ）と、前記スプール（２１）又前記可動部（例えば３０，４１）に取付けられる内周部（１ｃ）と、該外周部（１ａ）と該内周部（１ｃ）との間に膜状に設けられ、前記スプール（２１）の移動に伴い弾性変形する膜部（１ｂ）と、を有して前記ソレノイド部（１０）を隔離するダイヤフラム（１）と、を備えるソレノイドバルブ（２）において、
前記膜部（１ｂ）は、
該膜部（１ｂ）の外径側にて、環状に、かつ前記可動部（１１）が前記スプール（２１）を押圧する方向（Ｘ１方向）に向けて凸状に形成された外径側環状凸部（１ｄ）と、
該膜部（１ｂ）の内径側にて、環状に、かつ前記外径側環状凸部（１ｄ）と反対方向（Ｘ２方向）に向けて凸状に形成された内径側環状凸部（１ｅ）と、を有し、前記外径側環状凸部（１ｄ）の曲率（ｒ１）よりも前記内径側環状凸部（１ｅ）の曲率（ｒ２）が小さい曲率となるような波状に形成された、
ことを特徴とするソレノイドバルブ（２）にある。

請求項５に係る本発明は、前記コイル（１２ａ）に非通電状態である際に、前記膜部（１ｂ）が変形していない状態となるように、前記外周部（１ａ）が前記ケース（１３）に、前記内周部（１ｃ）が前記スプール（２１）に、それぞれ取付けられる、
ことを特徴とする請求項４記載のソレノイドバルブ（２）にある。

請求項６に係る本発明は、前記内径側環状凸部（１ｅ）の曲率（ｒ２）は、前記外径側環状凸部（１ｄ）の曲率（ｒ１）に対して略々半分の値である、
ことを特徴とする請求項４又は５記載のソレノイドバルブ（２）にある。

請求項７に係る本発明は、前記スプール（２１）は、前記ソレノイド部（１０_１）内に突出するように形成されてなり、
前記ダイヤフラム（１）の内周部（１ｃ）は、前記スプール（２１）に取付けられてなる、
ことを特徴とする請求項４乃至６の何れか記載のソレノイドバルブ（２_１）にある。

請求項８に係る本発明は、前記可動部は、前記コイル（１２ａ）の通電により駆動制御されるプランジャ（１１）と、前記プランジャ（１１）と前記スプール（２１）との間に介在されるシャフト（３０）と、からなり、
前記ダイヤフラム（１）の内周部（１ｃ）は、前記シャフト（３０）に取付けられてなる、
ことを特徴とする請求項４乃至６の何れか記載のソレノイドバルブ（２_２）にある。

請求項９に係る本発明は、前記可動部は、前記コイル（１２ａ）の通電により駆動制御されるプランジャ（４５）と、前記プランジャ（４５）に固着されたシャフト（４１）と、からなり、
前記ダイヤフラム（１）の内周部（１ｃ）は、前記シャフト（４１）に取付けられてなる、
ことを特徴とする請求項４乃至６の何れか記載のソレノイドバルブ（２_３）にある。

請求項１０に係る本発明は、前記ダイヤフラム（１）の外周部（１ａ）は、前記コイルアッセンブリ（１７，４７）と前記バルブ部（２０）の本体（２２）との間に取付けられてなる、
ことを特徴とする請求項４乃至９の何れか記載のソレノイドバルブ（２）にある。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る本発明によると、ダイヤフラムの膜部が、膜部の外径側にプランジャがスプールを押圧する方向に向けて凸状に形成された外径側環状凸部と、膜部の内径側に外径側環状凸部と反対方向に向けて凸状に形成された内径側環状凸部と、を有して外径側環状凸部の曲率よりも内径側環状凸部の曲率が小さい曲率となるような波状に形成されているので、内周部がスプールと共に移動して弾性変形した際に生じる反力を低減することができる。それにより、リニアソレノイドバルブの油圧応答性を向上することができる。

請求項２に係る本発明によると、ダイヤフラムが、コイルに非通電状態である際に膜部が変形していない状態となるように取付けられるので、コイルの非通電状態、つまり可動部が駆動していない状態で、ダイヤフラムの膜部に負荷が生じることを防ぐことができ、ダイヤフラムの耐久性の向上を図ることができる。

請求項３に係る本発明によると、内径側環状凸部の曲率は、外径側環状凸部の曲率に対して略々半分の値であるので、弾性変形した際に生じる反力を低減することを可能とすることができる。

請求項４に係る本発明によると、ダイヤフラムの膜部が、膜部の外径側にプランジャがスプールを押圧する方向に向けて凸状に形成された外径側環状凸部と、膜部の内径側に外径側環状凸部と反対方向に向けて凸状に形成された内径側環状凸部と、を有して外径側環状凸部の曲率よりも内径側環状凸部の曲率が小さい曲率となるような波状に形成されているので、内周部がスプールと共に移動して弾性変形した際に生じる反力を低減することができ、リニアソレノイドバルブの油圧応答性を向上することができる。

請求項５に係る本発明によると、ダイヤフラムが、コイルに非通電状態である際に膜部が変形していない状態となるように取付けられるので、コイルの非通電状態、つまり可動部が駆動していない状態で、ダイヤフラムの膜部に負荷が生じることを防ぐことができ、ダイヤフラムの耐久性の向上を図ることができて、ソレノイドバルブとしての耐久性の向上も図ることができる。

請求項６に係る本発明によると、内径側環状凸部の曲率は、外径側環状凸部の曲率に対して略々半分の値であるので、弾性変形した際に生じる反力を低減することを可能とすることができる。

請求項７に係る本発明によると、ダイヤフラムの内周部が、ソレノイド部に突出するように形成されたスプールに取付けられるので、スプールを可動部により押圧可能に構成できるものでありながら、ダイヤフラムによってソレノイド部を隔離することができる。

請求項８に係る本発明によると、ダイヤフラムの内周部が、プランジャとスプールとの間に配置されるシャフトに取付けられるので、シャフトを介してスプールをプランジャにより押圧可能に構成できるものでありながら、ダイヤフラムによってソレノイド部を隔離することができる。

請求項９に係る本発明によると、ダイヤフラムの内周部が、プランジャに固着されたシャフトに取付けられるので、スプールをシャフトにより押圧可能に構成できるものでありながら、ダイヤフラムによってソレノイド部を隔離することができる。

請求項１０に係る本発明によると、ダイヤフラムの外周部が、コイルアッセンブリとバルブ部の本体との間に取付けられるので、ダイヤフラムによってソレノイド部を隔離することができる。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係るダイヤフラムを備えたリニアソレノイドバルブを示す断面図、図２は本発明に係るダイヤフラムを示す断面図で、（ａ）は変形前を示す図、（ｂ）は変形後を示す図、図３はダイヤフラムの膜厚と抵抗との関係を示す図である。

リニアソレノイドバルブ２_１は、図１に示すように、ソレノイド部１０_１及びバルブ部２０_１とからなり、該ソレノイド部１０_１は、プランジャ（可動部）１１、コイルアッセンブリ１７及びヨークとしての機能を有するケース（以下、「ヨーク」という）１３を備えている。コイルアッセンブリ１７は、ステンレススチール（ＳＵＳ）等の非磁性金属製（必ずしも金属に限らず合成樹脂等の非磁性体であってもよい）のボビン１２ｂと、マグネットワイヤ（不図示）と、電磁軟鉄等の強磁性体からなり強磁性体部を構成するエンド部１５，１６と、前記ボビン１２ｂに前記マグネットワイヤが巻付けられているコイル１２ａと、該コイル１２ａに電流を供給するターミナル１８とを備えており、上記エンド部１５，１６は、ボビン１２ｂの軸方向両端部に配置されている。上記両エンド部１５，１６及びボビン１２ｂは、焼結接合により一体に形成されて、コイル１２ａのコアを形成している。なお、上記エンド部を構成する電磁軟鉄は、純鉄を９５［％］以上、好ましくは略々９９［％］以上（小数点第１位で四捨五入して９９［％］以上）含むものが望ましい。また、両エンド部１５，１６及びボビン１２ｂは、焼結結合により一体に形成するものを一例として説明しているが、溶接、ロー付け、接着等により一体に形成してもよい。

コイルアッセンブリ１７は、上記ターミナル１８部分を除いて円筒状に形成されており、該アッセンブリ１７の中心には、軸方向に同一径からなる中空部１７ａが形成されている。そして、該中空部１７ａには上記プランジャ１１が摺動自在に嵌挿している。該プランジャ１１は、外周面が軸方向に同一径からなり、かつコイル１２ａより軸方向に長く構成されている。

上記コイルアッセンブリ１７のエンド部１５には、内周側にて、プランジャ１１に向けて先細形状で断面直角３角形状となる縁部１５ａが形成されている。また、エンド部１５の縁部１５ａの付根部分には環状の段差部１５ｂが形成されており、上記ボビン１２ｂのフランジ部１２ｃに焼結結合する係止部となっている。一方、上記エンド部１６のボビン１２ｂ側（図中左方であるＸ１方向側）には、筒状部１６ａが形成されており、上記ボビン１２ｂの環状部１２ｄに焼結結合する係止部となっている。

即ち、ボビン１２ｂ及びエンド部１５，１６を加熱して焼結を行う際は、例えばステンレススチールからなるボビン１２ｂが収縮すると共に、例えば軟鉄からなり、略収縮しないエンド部１５，１６と該ボビン１２ｂとの間に粒子間の結合が進み、上記フランジ部１２ｃが段差部１５ｂに、上記環状部１２ｄが筒状部１６ａに、それぞれ押し付けられながら接合される。これにより、ボビン１２ｂ及びエンド部１５，１６は、接合強度の高い状態で一体に形成される。

なお、該縁部１５ａは、上述した直角３角形状が好ましいが、内傾面１５ｃを曲面又は異なる傾斜角の多段傾斜面としてもよく、要は、縁部１５ａの先端に向かって磁気飽和が現出する先細形状であればよい。

一方、上記プランジャ１１の一端面１１ｂには、詳しくは後述するバルブ部２０_１のスプール２１の先端２１ｅが当接している。また、該プランジャ１１におけるバルブ部２０_１から離れた側の他端面１１ｃには、非磁性材料のコーティング又は表面処理が施されており、プランジャ１１とヨーク１３とが磁気的に切り離されている。上記ヨーク１３の底部分の内側中心部分には、プランジャ１１側に向けて突起部１３ｃが形成されており、この他端面１１ｃは、部分的にヨーク１３に当接するように構成されている。これにより、プランジャ１１がヨーク１３の底部分に吸着することを防止している。なお、プランジャ端面（他端面１１ｃ）に限らず、ヨーク１３の底部に非磁性体のコーティング又は表面処理を施すようにしてもよく、要は、取付け状態において、ヨーク１３とプランジャ１１の磁極を切り離すことができればよい。

また、プランジャ１１には、一端面１１ｂと他端面１１ｃとの間を貫通する複数の貫通孔１１ａ，１１ａが穿設されており、詳しくは後述するダイヤフラム１により隔たれて形成される油蜜状の空間１９にある油が、該プランジャ１１が駆動されて矢印Ｘ１方向に移動した際に通過して、プランジャ１１の他端面１１ｃとヨーク１３との間に生じる空隙に流入するようになっている。つまり、この貫通孔１１ａ，１１ａによってプランジャ１１の駆動の際に体積変化による抵抗が生じ難くなるように構成されている。

上記ヨーク１３は、強磁性材料からなり、深絞り又は冷間鍛造等の塑性金属加工によりコップ状に形成されており、かつ一部分１３ａが上記ターミナル１８用に切欠かれている。該ヨーク１３の材料は、純鉄を９５［％］以上、好ましくは略々９９［％］以上（小数点第１位で四捨五入して９９［％］以上）含む電磁軟鉄が望ましい。該ヨーク１３は、前記コイルアッセンブリ１７を嵌合して内部に納め、かつ先端部１３ｂを、後述するバルブ部２０_１のバルブ本体２２のフランジ部２２ａと共にカシメることにより、ソレノイド部１０_１がバルブ部２０_１と一体に組付けられる。なお、このカシメの際、バルブ本体２２のフランジ部２２ａとエンド部１５との間に、本発明に係るダイヤフラム１の外周部１ａがヨーク１３に対して位置決めされる形で取付けられる。

一方、バルブ部２０_１は、バルブ本体２２及び該本体内に摺動自在に嵌挿しているスプール２１を有しており、該バルブ本体２２に抜止め・固着されたエンドプレート２３とスプール２１の先端との間にスプリング２４が縮設されている。スプール２１は、２個の大径のランド部２１ａ，２１ｂ及び１個の小径ランド部２１ｃを有しており、また、該小径ランド部２１ｃの上記プランジャ１１側には、先端２１ｅがプランジャ１１の一端面１１ｂに当接する受圧部２１ｄを有している。即ち、このスプール２１は、該受圧部２１ｄが、スプリング２４により付勢された駆動前の状態（即ち図１中のＸ２方向に最も移動した位置）において、上記ソレノイド部１０_１のコイルアッセンブリ１７の中空部１７ａ内に突出するように形成されており、これによりスプール２１がプランジャ１１に当接するように構成されている。この受圧部２１ｄと小径ランド部２１ｃとの間には、詳しくは後述するダイヤフラム１の内周部１ｃが取り付けられる溝部２１ｆが形成されている。

また、バルブ本体２２は、自動変速機の油圧回路におけるライン圧等にモジュレータバルブを介して接続して、所定油圧が供給される入力ポートＰ１、バルブの制御油室等の出力部に連通している出力ポートＰ３、該出力ポートＰ３からの油路に連通しているフィードバックポートＰ２及びドレーンポートＰ４を有している。

従って、上記スプール２１は、上記スプリング２４と、フィードバックポートＰ２からの油圧によるランド部２１ｂ，２１ｃの面積差による付勢力とにより、その先端部２１ｅが前記プランジャ１１の一端面１１ｂに常に当接しており、つまりスプール２１とプランジャ１１とは一体に移動する。

つづいて、本発明の要部となるダイヤフラム１について詳細説明する。なお、本明細書中における「ダイヤフラム」とは、圧力を受けて開閉するダイヤフラム弁とは異なり、隔離（遮蔽）するために用いられる膜状のものをいう。

ダイヤフラム１は、例えば弾性体の一例であるゴム等により形成されており、図１及び図２（ａ）に示すように、Ｏリング状に形成された外周部１ａと、同じくＯリング状に形成された内周部１ｃとを有していると共に、該外周部１ａと該内周部１ｃとの間におおむね中空円板形状で膜状の膜部１ｂを有している。

該膜部１ｂの外周側には、ダイヤフラム１の外径ｄ１（例えば１８ｍｍ）に対して約３／５程度の径ｄ２（例えば１０．９ｍｍ）の位置に環状となるように、かつ上記プランジャ１１により押圧される方向である矢印Ｘ１方向に向けて曲率ｒ１を有する凸状になるように形成された外径側環状凸部１ｄが形成されている。また、該膜部１ｂの内周側には、ダイヤフラム１の外径ｄ１（例えば１８ｍｍ）に対して約２／５程度の径ｄ３（例えば７．１ｍｍ）の位置に環状となるように、かつ上記外径側環状凸部１ｄとは反対方向である矢印Ｘ２方向に向けて曲率ｒ２を有する凸状になるように形成された内径側環状凸部１ｅが形成されている。即ち、ダイヤフラム１は、膜部１ｂの断面形状が波状となるように形成されている。

なお、外径側環状凸部１ｄの曲率ｒ１は例えば半径０．８ｍｍの曲率に、また内径側環状凸部１ｅの曲率ｒ２は例えば半径０．４ｍｍの曲率に、それぞれ形成されており、つまり内径側環状凸部１ｅの曲率ｒ２は外径側環状凸部１ｄの曲率ｒ１に対して略々半分に形成されている。

ダイヤフラム１は、外周部１ａが上述したバルブ本体２２のフランジ部２２ａとエンド部１５との間に狭持されて取付けられると共に、内周部１ｃがスプール２１の溝部２１ｆに嵌合されて取付けられる。このようにダイヤフラム１がリニアソレノイドバルブ２に取付けられると、該ダイヤフラム１は、エンド部１５に密着する形となって、スプール２１の受圧部２１ｄ及び膜部１ｂによりソレノイド部１０を覆って隔離することになる。これにより、ダイヤフラム１とプランジャ１１との間には、エンド部１５に囲まれた油室１９が形成されると共に、ダイヤフラム１とバルブ本体２２との間には、排出ポートＰ５を有する油室２９が形成される。

なお、ダイヤフラム１は、図１及び図２（ａ）に示すようなプランジャ１１及びスプール２１が矢印Ｘ２方向に移動した状態（プランジャ１１がヨーク１３の底面に当接した状態）で、弾性変形しない無負荷の状態となるように形成されており、つまりコイル１２ａが非通電状態（プランジャ１１が駆動していない状態）で膜部が変形しない状態となるように取付けられている

ついで、上述した構成に基づきリニアソレノイドバルブ２_１の作用について説明する。ターミナル１８からマグネットワイヤに電流が供給されると、非磁性体からなるボビン１２ｂは磁気回路を構成しないので、強磁性体からなる、ヨーク１３、一方のエンド部１５、プランジャ１１、他方のエンド部１６に流れる磁気回路が形成される。該磁気回路に基づき、プランジャ１１の一端面１１ｂとエンド部１５とが吸引部となって、プランジャ１１がエンド部１５に引きつけられて矢印Ｘ１方向に移動する。この際、上記吸引部を構成するエンド部１５は、先細形状（断面直角３角形状）の縁部１５ａが形成されており、磁気流路となる断面積の小さい先細形状の先端部１５ａが、上記コイル１２ａに流れる電流値とプランジャ１１のストローク量に応じて磁気飽和状態となる。これにより、各電流値におけるプランジャ１１のストローク量に対する吸引力特性が、比較的フラットな特性となる。また、プランジャ１１は、常にエンド部１５と軸方向にオーバラップしており、所定の磁束引渡し部を確保している。

そして、上記プランジャ１１のストローク量に基づき、スプール２１がスプリング２４に抗して一体に移動し、該スプール２１の位置が制御される。これにより、出力ポートＰ３は、切欠きを有する入力ポートＰ１と、ドレーンポートＰ４との流通割合が制御され、出力ポートＰ３からの出力圧がリニアに調圧される。

前記コイル１２ａへの電流を切断すると、スプリング２４の付勢力により、スプール２１及びそれと一体のプランジャ１１が矢印Ｘ２方向に移動する。そして、プランジャ１１の他端面１１ｃに設けられている当接部１１ｄがヨーク１３の底面に衝突する。

つづいて、ダイヤフラム１の作用について説明する。上述のように、コイル１２ａへの電流が切断された状態では、プランジャ１１と共にスプール２１は、図１及び図２（ａ）に示すように、スプリング２４の付勢力により矢印Ｘ２方向の位置（プランジャ１１がヨーク１３の底面に当接した位置）にある。この際、ダイヤフラム１は、上述したように弾性変形しない無負荷の状態となっている。

コイル１２ａに電流が供給され、プランジャ１１と共にスプール２１が矢印Ｘ１方向に移動すると、図２（ｂ）に示すように、スプール２１の溝部２１ｆと共にダイヤフラム１の内周部１ｃも矢印Ｘ１方向に移動し、それに伴って膜部１ｂが弾性変形する。この際、ダイヤフラム１の外径側環状凸部１ｄの曲率ｒ１が大きくなる形で延ばされるように変形するが、内径側環状凸部１ｅも曲率ｒ２が大きくなる形で延ばされるように変形するため、スプール２１の溝部２１ｆに嵌合して回転方向に角度が略変化しない（スプール２１の溝部２１ｆに対して回動しない）内周部１ｃが矢印Ｘ１方向に移動しても、外径側環状凸部１ｄや内径側環状凸部１ｅに応力集中が生じることがない。そのため、図３に示すように、本発明に係るダイヤフラム１は、図中破線で示す従来のダイヤフラムに比して、図中実線のような抵抗の小さいものとなる。なお、ダイヤフラム１の膜部１ｂの膜厚に弾性力は略々比例するため、膜厚が厚くなるほどダイヤフラム１の抵抗が増すことになるが、強度的に膜厚の厚いものが必要となる場合ほど、本発明のダイヤフラム１が効果的であるといえる。

なお、スプール２１が矢印Ｘ１方向に移動すると、ダイヤフラム１の内周部１ｃ及び膜部１ｂも矢印Ｘ１方向に移動するため、油室２９の体積が減少することになるが、その際、油室２９にある油（或いは空気）は出力ポートＰ５より排出されるので、大きな抵抗となることはない。

以上のように、本発明に係るダイヤフラム１によると、ダイヤフラム１の膜部１ｂが、膜部１ｂの外径側にプランジャ１１がスプール２１を押圧する方向であるＸ１方向に向けて比較的大きい曲率ｒ１の凸状に形成された外径側環状凸部１ｄと、膜部１ｂの内径側に外径側環状凸部１ｄと反対方向であるＸ２方向に向けて比較的小さい曲率ｒ２の凸状に形成された内径側環状凸部１ｅと、を有して波状に形成されているので、内周部１ｃがスプール２１と共に移動して弾性変形する際に、外径側環状凸部１ｄ及び内径側環状凸部１ｅが略々均一に変形することで応力集中することなく膜部１ｂが変形し、弾性変形する際に生じる反力を低減することができる。それにより、リニアソレノイドバルブ２_１の油圧応答性を向上することができる。

また、ダイヤフラム１が、コイル１２ａに非通電状態である際に膜部１ｂが変形していない状態となるように取付けられるので、コイル１２ａの非通電状態、つまりプランジャ１１が駆動していない状態で、ダイヤフラム１の膜部１ｂに負荷が生じることを防ぐことができ、ダイヤフラム１の耐久性の向上、及びリニアソレノイドバルブとしての耐久性の向上を図ることができる。

また、内径側環状凸部１ｅの曲率ｒ２は、外径側環状凸部１ｄの曲率ｒ１に対して略々半分の値であるので、弾性変形した際に生じる反力を低減することを可能とすることができる。

また、本発明に係るダイヤフラム１を備えることで、油圧応答性が向上したリニアソレノイドバルブ２_１を提供することができるので、車輌用自動変速機における油圧制御の精度向上を図ることができ、特にニュートラル制御の精度向上や変速ショックの低減を可能とすることができる。

更に、ダイヤフラム１の内周部１ｃが、ソレノイド部１０_１に突出するように形成されたスプール２１に取付けられるので、スプール２１をプランジャ１１により押圧可能に構成できるものでありながら、ダイヤフラム１の外周部１ａが、コイルアッセンブリ１７とバルブ部２０の本体２２との間に取付けられるので、ダイヤフラム１によってソレノイド部１０_１を隔離することができる。

ついで、本発明に係る別の実施の形態としてのリニアソレノイドバルブ２_２について図４に沿って説明する。なお、以下の本実施の形態の説明においては、上述した実施の形態と同様な部分に、同符号を付して、その説明を省略する。

本実施の形態に係るリニアソレノイドバルブ２_２は、ソレノイド部１０_２における可動部として、プランジャ１１とシャフト３０とを備えて構成されており、プランジャ１１とスプール２１との間にシャフト３０が介在されて構成されている。該シャフト３０は、コイルアッセンブリ１７の中空部１７ａに嵌合されたフランジ状の支持部材（以下、「コア」という）３１により軸方向（矢印Ｘ１−Ｘ２方向）に摺動自在に支持されている。

該シャフト３０の一端側には、バルブ部２０_２内に突出して形成された当接部３０ｂを有しており、該当接部３０ｂの先端部３０ｃがスプール２１の受圧部２１ｄの先端２１ｅに当接する。また、該シャフト３０の他端側の端部３０ｄは、プランジャ１１の一端面１１ｂに当接する。そして、該シャフト３０には、溝部３０ａが形成されており、該溝部３０ａにダイヤフラム１の内周部１ｃが取付けられる。

一方、上記コア３１の内周側には、例えば周方向に２箇所のＶ溝３１ａが形成されており、該Ｖ溝３１ａによりオイルの流動を可能としている。つまり、貫通孔１１ａ，１１ａ及びＶ溝３１ａによってプランジャ１１及びシャフト３０の駆動の際に、ダイヤフラム１により隔たれた空間の体積変化による抵抗が生じ難くなるように構成されている。また、該コア３１は、エンド部１５に沿って端部がフランジ状に形成されてヨーク１３の内周側まで延設されており、ダイヤフラム１と共にフランジ部２２ａとエンド部１５との間に挟持されて固定される。

なお、本実施の形態におけるリニアソレノイドバルブ２_２のプランジャ１１及びスプール２１は、シャフト３０が介在する分、上述のリニアソレノイドバルブ２_１のプランジャ１１及びスプール２１に比して、短く形成されている。このため、特にプランジャ１１が短く形成されていることにより、エンド部１５，１６の軸方向（矢印Ｘ１−Ｘ２方向）の長さ及びボビン１２ａの位置がプランジャ１１に合せて形成されており、つまりエンド部１５の縁部１５ａがプランジャ１１の端面１１ｂの位置となるように構成されている。

また、本実施の形態におけるリニアソレノイドバルブ２_２のバルブ部２０_２は、上述のリニアソレノイドバルブ２_１のバルブ部２０_１に比して、フィードバックポートＰ２及び出力ポートＰ３の穿設方向が異なるが、特にその方向はどのような方向であっても構わない。

以上のように、ダイヤフラム１の内周部１ｃが、プランジャ１１とスプール２１との間に配置されるシャフト３０に取付けられるので、シャフト３０を介してスプール２１をプランジャ１１により押圧可能に構成できるものでありながら、ダイヤフラム１の外周部１ａが、コア３１を介してコイルアッセンブリ１７とバルブ部２０の本体２２との間に取付けられるので、ダイヤフラム１によってソレノイド部１０_２を隔離することができる。

ついで、本発明に係る更に別の実施の形態としてのリニアソレノイドバルブ２_３について図５に沿って説明する。なお、以下の本実施の形態の説明においては、上述した実施の形態と同様な部分に、同符号を付して、その説明を省略する。

本実施の形態に係るリニアソレノイドバルブ２_３は、ソレノイド部１０_３において、プランジャ４５がヨーク４３の底部分（図中矢印Ｘ２方向）に配置され、該プランジャ４５の縁部４５ａの形状により該プランジャ４５が直接的に磁気駆動されるように構成されると共に、該プランジャ４５にシャフト４１が固着されて、該シャフト４１によりスプール２１を押圧駆動するように構成されている。

コイルアッセンブリ４７は、一本のスリーブ状に形成された強磁性体からなるコア部材４６にコイル１２ａが巻回されて構成されており、該コア部材４６の中心に軸方向の中空部４６ａを有している。また、該中空部４６ａには、シャフト４１との間に２つのブッシュｂ１，ｂ２が配設されており、該シャフト４１はそれらブッシュｂ１，ｂ２を介して軸方向に摺動自在に支持されている。なお、ブッシュｂ１，ｂ２には、図示を省略したＶ溝が形成されており、上述の実施の形態と同様にプランジャ１１及びシャフト３０の駆動の際に、ダイヤフラム１により隔たれた空間の体積変化による抵抗が生じ難くなるように構成されている。

一方、上記プランジャ４５は、略王冠状からなり、外周側において、内傾面４５ｃが外周側に向けて広がるように形成された縁部４５ａが上記コア部材４６に対向するように設けられている。また、プランジャ４５の内周側中心部分は、シャフト４１の取付部分４１ｃに対して該シャフト４１がカシメられた形で固着されている。更に、プランジャ４５には、貫通孔４５ａ，４５ｂが複数箇所に形成されており、プランジャ４５の駆動の際にオイルが通過して該プランジャ４５の駆動を妨げないように構成されている。

上記シャフト４１は、上記ブッシュｂ１，ｂ２に摺動自在に支持される軸状の本体４１ａを有しており、該本体４１ａのスプール２１側の端部には、該スプール２１に当接する端部４１ｄを有する当接部４１ｂが形成されている。一方、本体４１ａのヨーク４３の底部側には、上述のようにプランジャ４５にカシメられて形成された端部４１ａを有しており、該端部４１ａには、後述する底板４４の表面４４ａに当接する端面４１ｄを有している。そして、シャフト４１の本体４１ａと当接部４１ｂとの間には溝部４１ｅが形成されており、該溝部４１ｅにダイヤフラム１の内周部１ｃが取付けられる。

ヨーク４３の底部分には、例えばステンレススチールからなる底板４４が埋設されており、該底板４４によりヨーク４３とプランジャ４５との磁極を切り離している。また、プランジャ４５の内周側にあって、シャフト４１の外周側には、コア部材４６との間に例えばステンレススチールからなる環状の非磁性体リング４２が配設されている。これにより、コイル１２ａに電流が流された際に、コア部材４６、プランジャ４５の縁部４５ａ、ヨーク４３を通る磁気回路が構成される。

なお、本実施の形態におけるリニアソレノイドバルブ２_３のスプール２１は、バルブ部２０_３にシャフト４１の当接部４１ｂが突出している分、上述のリニアソレノイドバルブ２_１のスプール２１に比して、短く形成されている。また、本実施の形態におけるリニアソレノイドバルブ２_３のバルブ部２０_３の本体２２の各ポートは、上記リニアソレノイドバルブ２_２のバルブ部２０_２と同様に構成されている。

以上のように、ダイヤフラム１の内周部１ｃが、プランジャ４５に固着されたシャフト４１に取付けられるので、シャフト４１を介してスプール２１をプランジャ４５により押圧可能に構成できるものでありながら、ダイヤフラム１の外周部１ａが、コイルアッセンブリ４７とバルブ部２０の本体２２との間に取付けられるので、ダイヤフラム１によってソレノイド部１０_３を隔離することができる。

なお、以上説明した実施の形態においては、ソレノイド部１０がプランジャ１１のリニア駆動を行うリニアソレノイドバルブ２について説明したが、これに限らず、ソレノイドバルブであれば、どのようなものであっても本発明のダイヤフラム１を適用することができる。

また、以上説明した実施の形態においては、ダイヤフラム１が弾性変形していない状態でリニアソレノイドバルブ２に取付けられたものについて説明したが、弾性変形させた状態で取付け、プランジャ及びスプールが移動した際に無負荷（変形前）の状態になっていくように取付けてもよい。

また、以上説明した実施の形態においては、内径側環状凸部１ｅの曲率ｒ２を外径側環状凸部１ｄの曲率ｒ１に対して略々半分の値にしたものを説明したが、これは最も好ましい形態を示すものであって、これに限らず、外径側環状凸部や内径側環状凸部を有して、外径側環状凸部の曲率よりも内径側環状凸部の曲率が小さい曲率となるような波状に形成されたダイヤフラムであれば、どのようなものであってもよい。

本発明に係るダイヤフラムを備えたリニアソレノイドバルブを示す断面図。 本発明に係るダイヤフラムを示す断面図で、（ａ）は変形前を示す図、（ｂ）は変形後を示す図。 ダイヤフラムの膜厚と抵抗との関係を示す図。 別の実施の形態のリニアソレノイドバルブを示す断面図。 更に別の実施の形態のリニアソレノイドバルブを示す断面図。 従来のダイヤフラムを備えたリニアソレノイドバルブを示す断面図。 従来のダイヤフラムを示す断面図で、（ａ）は変形前を示す図、（ｂ）は変形後を示す図。

符号の説明

１ ダイヤフラム
１ａ 外周部
１ｂ 膜部
１ｃ 内周部
１ｄ 外径側環状凸部
１ｅ 内径側環状凸部
２ ソレノイドバルブ（リニアソレノイドバルブ）
１０ ソレノイド部
１１ 可動部（プランジャ）
１２ａ コイル
１３ ケース（ヨーク）
１７ コイルアッセンブリ
２０ バルブ部
２１ スプール
３０ 可動部（シャフト）
４１ 可動部（シャフト）
４５ 可動部（プランジャ）
４７ コイルアッセンブリ
ｒ１ 外径側環状凸部の曲率
ｒ２ 内径側環状凸部の曲率

Claims (10)

1. コイルを備えたコイルアッセンブリと該コイルにより駆動される可動部とをケース内に有するソレノイド部と、前記可動部により押圧されて移動されるスプールを有するバルブ部と、を備えるソレノイドバルブに用いられ、
   前記ソレノイド部のコイルアッセンブリ、前記ケース、及び前記バルブ部の本体の少なくとも１個に取付けられる外周部と、前記スプール又は前記可動部に取付けられる内周部と、該外周部と該内周部との間に膜状に設けられ、前記スプールの移動に伴い弾性変形する膜部と、を有して前記ソレノイド部を隔離するダイヤフラムにおいて、
   前記膜部は、
   該膜部の外径側にて、環状に、かつ前記可動部が前記スプールを押圧する方向に向けて凸状に形成された外径側環状凸部と、
   該膜部の内径側にて、環状に、かつ前記外径側環状凸部と反対方向に向けて凸状に形成された内径側環状凸部と、を有し、前記外径側環状凸部の曲率よりも前記内径側環状凸部の曲率が小さい曲率となるような波状に形成された、
   ことを特徴とするダイヤフラム。
2. 前記コイルに非通電状態である際に、前記膜部が変形していない状態となるように、前記外周部が前記ケースに、前記内周部が前記スプールに、それぞれ取付けられる、
   ことを特徴とする請求項１記載のダイヤフラム。
3. 前記内径側環状凸部の曲率は、前記外径側環状凸部の曲率に対して略々半分の値である、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のダイヤフラム。
4. コイルを備えたコイルアッセンブリと該コイルにより駆動される可動部とをケース内に収容するソレノイド部と、
   前記可動部により押圧されて移動されるスプールを有するバルブ部と、
   前記ソレノイド部のコイルアッセンブリ、前記ケース、及び前記バルブ部の本体の少なくとも１個に取付けられる外周部と、前記スプール又は前記可動部に取付けられる内周部と、該外周部と該内周部との間に膜状に設けられ、前記スプールの移動に伴い弾性変形する膜部と、を有して前記ソレノイド部を隔離するダイヤフラムと、を備えるソレノイドバルブにおいて、
   前記膜部は、
   該膜部の外径側にて、環状に、かつ前記可動部が前記スプールを押圧する方向に向けて凸状に形成された外径側環状凸部と、
   該膜部の内径側にて、環状に、かつ前記外径側環状凸部と反対方向に向けて凸状に形成された内径側環状凸部と、を有し、前記外径側環状凸部の曲率よりも前記内径側環状凸部の曲率が小さい曲率となるような波状に形成された、
   ことを特徴とするソレノイドバルブ。
5. 前記コイルに非通電状態である際に、前記膜部が変形していない状態となるように、前記外周部が前記ケースに、前記内周部が前記スプールに、それぞれ取付けられる、
   ことを特徴とする請求項４記載のソレノイドバルブ。
6. 前記内径側環状凸部の曲率は、前記外径側環状凸部の曲率に対して略々半分の値である、
   ことを特徴とする請求項４又は５記載のソレノイドバルブ。
7. 前記スプールは、前記ソレノイド部内に突出するように形成されてなり、
   前記ダイヤフラムの内周部は、前記スプールに取付けられてなる、
   ことを特徴とする請求項４乃至６の何れか記載のソレノイドバルブ。
8. 前記可動部は、前記コイルの通電により駆動制御されるプランジャと、前記プランジャと前記スプールとの間に介在されるシャフトと、からなり、
   前記ダイヤフラムの内周部は、前記シャフトに取付けられてなる、
   ことを特徴とする請求項４乃至６の何れか記載のソレノイドバルブ。
9. 前記可動部は、前記コイルの通電により駆動制御されるプランジャと、前記プランジャに固着されたシャフトと、からなり、
   前記ダイヤフラムの内周部は、前記シャフトに取付けられてなる、
   ことを特徴とする請求項４乃至６の何れか記載のソレノイドバルブ。
10. 前記ダイヤフラムの外周部は、前記コイルアッセンブリと前記バルブ部の本体との間に取付けられてなる、
    ことを特徴とする請求項４乃至９の何れか記載のソレノイドバルブ。
    

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