JP2007187292A - 電磁弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブ（スプール弁）をバルブボディにピン４にて固定する電磁弁装置において、コストを増大させることなく、且つ、スリーブ９の欠損を防止するピン固定可能な電磁弁装置を提供することを目的とする。
【解決手段】溝１２は、溝方向（溝１２の延びる方向）の中間部から両端に向かうにつれて、溝幅が溝幅方向の両側に徐々に拡大し、ピン４の軸心線とスリーブ９の外周面９ａとが交わる位置では、中間部に比べて幅が広い。
これにより、平行溝部１９の一方の溝側面２１に接触する場合においても、ピン４とスリーブ９とは、溝側面２１において接触しているだけであり、ピン４の軸心線とスリーブ９の外周面とが交わる位置で、スリーブ９の外周面９ａと溝側面２２との間に形成されるエッジに接触することがなく、応力増加によるスリーブ９の欠損を防止する。また、面取り加工をする場合と比較して、コストを増大させることがない。
【選択図】図２

Description

本発明は、バルブボディとバルブボディに挿入されるバルブとがピンにより固定される電磁弁装置に関する。

従来技術を図５ないし図８を用いて説明する。
電磁弁装置１００は、バルブ１０１がバルブボディ１０２に固定されてなる。
バルブ１０１は、弁部１０３（例えば、スプール弁）と、アクチュエータ部１０４（例えば、電磁アクチュエータ）とからなり、弁部１０３がバルブボディ１０２に挿入されて固定される。
従来、バルブ１０１とバルブボディ１０２の固定には、クランプ固定（特許文献１参照）及びピン固定（特許文献２参照）とが採用されている。

クランプ固定とは、図５に示すように、弁部１０３のハウジング１０５（例えばスリーブ）に対向溝１０６を設けており、弁部１０３をバルブボディ１０２に挿入した状態で、バルブボディ１０２の外側で対向溝にクランプ１０７を嵌め込んで固定するものである。
また、ピン固定とは、図６に示すように、ハウジング１０５にピン溝１０８が設けられており、弁部１０３をバルブボディ１０２に挿入した状態で、バルブボディ１０２に開けられたピン孔１０９に、ピン溝１０８を通過するようにピン１１０を挿入することで固定するものである。

ピン固定は、コストを抑制することができるために、採用されることが多くなっているが、ピン固定では、ピン１１０とハウジング１０５との接触が線接触となり、ハウジング１０５との接触が面接触であるクランプ固定に比べて接触部の応力が大きくなるという問題がある。
特に近年、ＡＴ等の性能の向上要求に対するソレノイド体格・重量の増加、及びエンジン出力向上による振動の増加により、バルブ１０１とバルブボディ１０２との固定部分に作用する応力は増加傾向にあるため、ピン固定において接触部の応力が大きくなるという問題は、無視できないものとなっている。

従来のピン固定では、ハウジング１０５の外周に形成されたピン溝１０８は、溝側面が弁部１０３の軸方向に垂直で互いに平行な平面のみからなっている（図７（ａ）、（ｂ）参照）。ピン１１０が溝側面に接触すると、ピン１１０の軸心とハウジング１０５の外周面とが交わる位置では、溝側面とハウジング１０５の外周面との間に形成されたエッジ部分１１１と接触する（図７（ｂ）、（ｃ）参照）。このため、エッジ部分１１１での接触応力が大きくなり、エッジ部分１１１が欠損する虞がある。そして、欠損により脱落した破片が異物となり電磁弁装置１００や、電磁弁装置１００が取り付けられたエンジンやＡＴの性能に悪影響を及ぼす虞が懸念される。

この問題に対する対応案として、エッジ部分１１１を面取り加工することが考えられる。これによれば、溝側面とハウジング１０５の外周面との間には面取り部が形成される（図８（ａ）、（ｂ）参照）ため、ピン１１０が挿入された際にピン１１０の軸心とハウジング１０５の外周面とが交わる位置で、ハウジング１０５の外周面とピン１１０とが接触することはなく（図８（ｂ）、（ｃ）参照）、ハウジング１０５の一部が欠損する虞が低減する。しかし、面取り加工を施さない従来のピン溝１０８であるならば、図７（ｄ）に示すように、切削工具による加工軌跡は一回の往復動で済んでいたものが、面取り加工を追加することで、切削工具の変更等をしなければならず、加工に時間と手間がかかり、結果としてコストが増大するという問題が発生してしまう。
特開２００２−１５６０６３公報 特開２００３−４９８０２公報

そこで、本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、バルブをバルブボディにピンにて固定する電磁弁装置において、コストを増大させることなく、且つ、ハウジングの欠損を防止するピン固定可能な電磁弁装置を提供することを目的とする。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の電磁弁装置によれば、バルブ挿入孔を有するバルブボディと、バルブ挿入孔に差し込まれる弁部を有するバルブと、バルブをバルブボディに固定するためのピンとを備え、バルブは、筒状のハウジングを有し、ハウジングの外周面に、弁部の軸方向に直交する方向に延びる溝を有し、ピンが、バルブボディに弁部の軸方向に直交する方向に沿って挿入されると共に、溝に係合することによって、バルブがバルブボディに固定される電磁弁装置において、溝は、溝方向の中間部から両端に向かうにつれて、溝幅が溝幅方向の両側に徐々に拡大しており、ピンが挿入された際にピンの軸心線とハウジングの外周面とが交差する位置での溝幅は、中間部での溝幅よりも大きい。

すなわち、ピンが挿入される溝の溝幅が溝の中間部から両端に向けて徐々に拡大して、ピンの軸心線と、ハウジングの外周面が交わる位置での溝幅が、溝の中間部の溝幅よりも大きくなっている。このため、ピンは溝の中間部で溝側面に接触するのみであり、ピンの軸心線とハウジングの外周面とが交わる位置では、溝幅が広いためにピンが溝側面に接触しない。
これにより、ピンの軸心線とハウジングの外周面とが交わる位置で、ピンが、ハウジングの外周面と溝側面との間に形成されるエッジに接触することがなく、応力増加によるハウジングの欠損を防止する。
また、面取り加工をする必要がなく、コストを増大させることがない。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の電磁弁装置によれば、溝は、溝方向の中間部に、溝側面が弁部の軸方向に対して垂直で且つ互いに平行な平面からなる平行溝部を有し、溝方向の両端部に、平行溝部から溝方向の両端に向かうにつれて溝幅がテーパ状に拡大する拡大溝部を有する。
これにより、請求項１の作用効果に加えて、ピンと接触する溝側面が平面であるので、円弧の頂部で支えたり、角で支えたりするのと比較して、接触部での応力集中が生じない。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の電磁弁装置によれば、平行溝部と拡大溝部との境界は、溝方向に垂直な直線でなり、境界と平行溝部の溝方向の中間位置との距離Ｌ１は、ハウジングが周方向に最大限回転した場合における、ピンの軸心線とハウジングの外周面とが交差する位置と、中間位置との距離Ｌよりも小さい。
ピンと溝との間には寸法公差や熱膨張差等を考慮して隙間が形成されることがあるため、ハウジングが回転する場合がある。そこで、ハウジングが回転した場合でも、ピンの軸心線とハウジングの外周面とが交わる位置が拡大溝部の範囲に入るように、平行溝部と拡大溝部との境界線の位置を設定することにより、ピンが、ハウジングの外周面と溝側面との間に形成されるエッジにぶつかることはなく、応力増加によるハウジングの欠損を防止する。

最良の形態１の電磁弁装置は、バルブ挿入孔を有するバルブボディと、バルブ挿入孔に差し込まれる弁部を有するバルブと、バルブをバルブボディに固定するためのピンとを備え、バルブは、筒状のハウジングを有し、ハウジングの外周面に、弁部の軸方向に直交する方向に延びる溝を有し、ピンが、バルブボディに弁部の軸方向に直交する方向に沿って挿入されると共に、溝に係合することによって、バルブがバルブボディに固定される電磁弁装置において、溝は、溝方向の中間部から両端に向かうにつれて、溝幅が溝幅方向の両側に徐々に拡大しており、ピンが挿入された際にピンの軸心線とハウジングの外周面とが交差する位置での溝幅は、中間部での溝幅よりも大きい。
溝は、溝方向の中間部に、溝側面が弁部の軸方向に対して垂直で且つ互いに平行な平面からなる平行溝部を有し、溝方向の両端部に、平行溝部から溝方向の両端に向かうにつれて溝幅がテーパ状に拡大する拡大溝部を有する。
平行溝部と拡大溝部との境界は、溝方向に垂直な直線でなり、境界と平行溝部の溝方向の中間位置との距離Ｌ１は、ハウジングが周方向に最大限回転した場合における、ピンの軸心線とハウジングの外周面とが交差する位置と、中間位置との距離Ｌよりも小さい。

〔実施例１の構成〕
実施例１の電磁弁装置１の構成を図１ないし図４を用いて説明する。
実施例１の電磁弁装置１は、油圧回路（例えば、車両用自動変速機の油圧制御回路）において、油圧の断続や調整等を行うソレノイドバルブ２と、ソレノイドバルブ２が固定されるバルブボディ３と、ソレノイドバルブ２をバルブボディ３に固定するピン４とを備える。

ソレノイドバルブ２は、スプール弁７（本発明の弁部の一例）と、電磁アクチュエータ８とを有する。
スプール弁７は、アルミ材料にて円筒上に形成されたスリーブ９（本発明のハウジングの一例）と、このスリーブ９の内部で軸方向にスライドして、スリーブ９に形成された複数の入出力ポート（図中省略）の開閉、及び入出力ポートの連通状態を変更してオイルの流れ方向の変更等を行うスプール（図示せず）とからなる。
スリーブ９は、外周面９ａに、スプール弁７の軸方向に直交する方向に伸びる溝１２が形成されている。

電磁アクチュエータ８は、通電によって磁力を発生する電磁ソレノイドと、この電磁ソレノイドの発生する磁力によって軸方向へ変位するプランジャ（図示せず）とを備える。
プランジャは、スプール弁７の内部のスプールと一体的に移動するものであり、電磁ソレノイドの発生する磁力によってプランジャの軸方向の動きを制御することにより、スプールの軸方向の位置を制御する。
本実施例では、電磁アクチュエータ８は、スプール弁７と同軸に設けられている。

バルブボディ３は、アルミダイキャスト製であり、円筒状のスリーブ９を有するスプール弁７を挿入するためのバルブ挿入孔１３が形成されている。
また、バルブボディ３には、バルブ挿入孔１３と交差するようにピン孔１４が設けられている。ピン孔１４には、バルブ挿入孔１３にスプール弁７を挿入して固定するためのピン４が同心上に挿入される。

ピン４は、軸受鋼で形成されている。
ピン４は、バルブ挿入孔１３にスプール弁７を挿入した状態で、スリーブ９に形成された溝１２とピン孔１４とで形成されるスプール弁７の軸方向に直交する方向へ延びる通路に挿入される。これにより、ソレノイドバルブ２をバルブボディ３に固定する。

次に本実施例の特徴である溝１２について詳述する。
溝１２は、スリーブ９の外周面９ａにスプール弁７の軸方向に直交する方向に伸びる。
また、溝１２は、溝方向（溝１２の延びる方向）の中間部から両端に向かうにつれて、溝幅が溝幅方向の両側に徐々に拡大している。

具体的には、溝１２は、溝方向の中間部に平行溝部１９を有し、溝方向の両端部に、平行溝部１９から溝方向の両端側に向かうにつれて溝幅がテーパ状に拡大する拡大溝部２０を有する。平行溝部１９の溝側面２１は、それぞれスプール弁７の軸方向に対して垂直で且つ互いに平行な平面からなる。また、拡大溝部２０の溝側面２２は、平行溝部１９の溝側面２１と鈍角に交差している。また、溝底面２３は、溝側面２１及び溝側面２２と直角に設けられた平面からなる。平行溝部１９と拡大溝部２０との境界２６は、溝方向に垂直な直線でなる。

軸方向からみて、ピン４の軸心線とスリーブ９の外周面９ａとが交差する位置（黒三角印の位置）での溝幅Ｗ２は、平行溝部１９での溝幅Ｗ１よりも大きくなっている（図２参照）。
尚、平行溝部１９での溝幅Ｗ１は、寸法公差や熱膨張差等を考慮して、ピン４の外径よりも大きくなっている。そのため、スリーブ９はわずかに軸方向に動くことが可能であり、ピン４は、常に溝１２の溝幅方向の中心に位置するのではなく、溝幅方向のどちらかの端に位置し、図２（ａ）に示すように、平行溝部１９の一方の溝側面２１に接触することがある。
その場合、図２（ｃ）に示すように、ピン４とスリーブ９とは、溝側面２１において接触しているだけであり、溝側面２１と鈍角に交差する溝側面２２や、溝側面２２と外周面９ａとの間の角にピン４が接触することはない。そのため、スリーブ９が欠損する恐れはない。

また、この溝１２は、図３に示すように、面取り加工を施さない従来の加工と同様に、切削工具による加工軌跡は一回の往復動で済むため、面取り加工の追加する場合と比較して、コストの増大が抑制される。

図４に示すように、スリーブ９は、ピン４と溝底面２３との隙間を利用して、軸周りに回転してしまうことがある。尚、ピン４と溝底面２３との隙間は、寸法公差や熱膨張差等を考慮して設けられている。

スリーブ９の中間位置と境界２６との間の距離をＬ１とすると、距離Ｌ１は、スリーブ９が周方向に最大限回転した場合における、ピン４の軸心線とスリーブ９の外周面とが交差する位置と、スリーブ９の中間位置との距離Ｌよりも小さく設定されている（図４（ｂ）参照）。尚、本実施例では、図４（ａ）に示すように、平行溝部１９の溝方向の中間位置は、溝方向に垂直なスリーブ９の径方向の中心線上に存在する。

距離Ｌは、以下のように算出できる。
スリーブ９の直径をＤ、ピン４の直径をｄとする。そしてスリーブ９の径方向の中心とピン４の軸心線との距離を距離Ａとし、スリーブ９の径方向の中心と溝１２の溝底面２３との距離を距離Ｂとする。
図４（ｂ）に示すように、本実施例では、ピン４の一部が溝底面２３に接触するまで回転した場合が、最大限回転した場合である。以下、図４（ｂ）を用いて距離Ｌの算出方法を解説する。

最大限回転した場合の回転角度をθとする。
そして、ピン４の軸心線と回転後のスリーブ９の外周面とが交差する位置をＰ位置とすると、スリーブ９の中心とＰ位置とを結ぶ線と、溝方向に垂直なスリーブ９の径方向の中心線とのなす角度を角度γとする。
そして、回転後のピン４と溝底面２３との接触位置をＱ位置とすると、スリーブ９の中心とＱ位置とを結ぶ線と、ピン４の軸心線に垂直なスリーブ９の径方向の中心線とのなす角度を角度βとする。
そして、スリーブ９の中心とＱ位置とを結ぶ線と、溝方向に平行なスリーブ９の径方向の中心線とのなす角度を角度αとする。

この場合に、距離Ｌは、幾何学的関係より、
Ｌ＝（Ｄ／２）×ｓｉｎγ
を満たす。ここで角度γは、
γ＝ａｒｃｃｏｓ｛Ａ／（Ｄ／２）｝−θ
を満たす。また、回転角度θは、
θ＝９０°−α−β
であって、角度α及び角度βはそれぞれ、
α＝ａｒｃｓｉｎ｛Ｂ／（Ｄ／２）｝
β＝ａｒｃｃｏｓ｛（Ａ−（ｄ／２））／（Ｄ／２）｝
で求められる。

上記の関係により求められる距離Ｌよりも、距離Ｌ１は小さくなるように設定されている。これにより、スリーブ９が回転してしまった場合でも、ピン４の軸心線とスリーブ９の外周面９ａとが交わる位置が拡大溝部２０の範囲に入ることになる。

本実施例では、スリーブ９が円筒状であるため、上記のように距離Ｌを算出したが、スリーブ９が楕円筒状、多角形柱状であって、この方法で算出されるものに限らず、距離Ｌ１が、スリーブ９が周方向に最大限回転した場合におけるピン４の軸心線とスリーブ９の外周面とが交差するＰ位置と、スリーブ９の中間位置との距離Ｌよりも小さく設定されていればよい。

〔実施例１の効果〕
溝１２は、溝方向（溝１２の延びる方向）の中間部から両端に向かうにつれて、溝幅が溝幅方向の両側に徐々に拡大し、ピン４の軸心線とスリーブ９の外周面９ａとが交わる位置では、中間部に比べて幅が広い。
これにより、平行溝部１９の一方の溝側面２１に接触する場合においても、ピン４とスリーブ９とは、溝側面２１において接触しているだけであり、ピン４の軸心線とスリーブ９の外周面９ａとが交わる位置で、スリーブ９の外周面９ａと溝側面２２との間に形成されるエッジに接触することがなく、応力増加によるスリーブ９の欠損を防止する。
そして、面取り加工をする場合と比較して、コストを増大させることがない。

尚、溝１２は、溝方向（溝１２の延びる方向）の中間部から両端に向かうにつれて、溝幅が溝幅方向の両側に徐々に拡大する構成としては、溝１２の側面を円弧面とする構成等でもよい。
しかし、本実施例のように、溝１２が、平行溝部１９と、テーパ状に溝幅が拡大する拡大溝部２０を有する構成が好ましい。これによれば、平行溝部１９の溝側面２１は互いに平行な平面でなるため面でピン４を支えるので、円弧の頂部で支えたり、角で支えたりするのと比較して、応力集中が生じない。

また、スリーブ９の中間位置と境界２６との間の距離をＬ１とすると、距離Ｌ１は、スリーブ９が周方向に最大限回転した場合における、ピン４の軸心線とスリーブ９の外周面とが交差する位置と、スリーブ９の中間位置との距離Ｌよりも小さく設定されている。
これにより、スリーブ９が回転してしまった場合でも、ピン４の軸心線とスリーブ９の外周面９ａとが交わる位置が拡大溝部２０の範囲に入ることになり、ピン４がスリーブ９の外周面９ａと溝側面２２との間に形成されるエッジにぶつかることはなく、スリーブ９の欠損を防止する。

〔変形例〕
上記の実施例では、車両用自動変速機の油圧制御回路におけるソレノイドバルブ２を、バルブボディ３に固定するものであったが、カムシャフトの進角量を調整するバルブタイミング可変装置の油圧制御回路のＯＣＶ等、他のソレノイドバルブを固定する際に、本発明を適用しても良い。また弁部（本実施例ではスプール弁）がバルブボディに挿入される全てのバルブに適用しても良い。

電磁弁装置の構成図（実施例１）。 （ａ）は、溝とピンの係合部分の側部拡大図であり、（ｂ）は、（ａ）の横断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）のＥ−Ｅ断面の要部拡大図である（実施例１）。 溝の加工時の加工軌跡の説明図である（実施例１）。 電磁弁装置の横断面図であり、（ａ）は通常状態時、（ｂ）は回転時である（実施例１）。 （ａ）は、クランプ固定が採用された電磁弁装置の側面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部の横断面図である（従来例）。 （ａ）は、ピン固定が採用された電磁弁装置の側面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部の横断面図である（従来例）。 （ａ）は、従来のピン固定における、ピン溝とピンの係合部分の側部拡大図であり、（ｂ）は、（ａ）の横断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）のＥ−Ｅ断面の要部拡大図であり、（ｄ）は、溝の加工時の加工軌跡の説明図である（従来例）。 （ａ）は、従来のピン固定における、ピン溝とピンの係合部分の側部拡大図であり、（ｂ）は、（ａ）の横断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）のＥ−Ｅ断面の要部拡大図である（従来例）。

符号の説明

１ 電磁弁装置
２ ソレノイドバルブ（バルブ）
３ バルブボディ
４ ピン
７ スプール弁（弁部）
８ 電磁アクチュエータ
９ スリーブ（ハウジング）
９ａ スリーブの外周面
１２ 溝
１３ バルブ挿入孔
１９ 平行溝部
２０ 拡大溝部
２１ 溝側面
２６ 境界
Ｌ１ 境界と平行溝部の溝方向の中間位置との距離
Ｌ スリーブが周方向に最大限回転した場合におけるピンの軸心線とスリーブの外周面とが交差する位置と、中間位置との距離

Claims (3)

1. バルブ挿入孔を有するバルブボディと、
   前記バルブ挿入孔に差し込まれる弁部を有するバルブと、
   前記バルブを前記バルブボディに固定するためのピンとを備え、
   前記バルブは、筒状のハウジングを有し、該ハウジングの外周面に、前記弁部の軸方向に直交する方向に延びる溝を有し、
   前記ピンが、前記バルブボディに前記弁部の軸方向に直交する方向に沿って挿入されると共に、前記溝に係合することによって、前記バルブが前記バルブボディに固定される電磁弁装置において、
   前記溝は、溝方向の中間部から両端に向かうにつれて、溝幅が溝幅方向の両側に徐々に拡大しており、
   前記ピンが挿入された際に前記ピンの軸心線と前記ハウジングの外周面とが交差する位置での溝幅は、前記中間部での溝幅よりも大きいことを特徴とする電磁弁装置。
2. 請求項１に記載の電磁弁装置において、
   前記溝は、
   溝方向の前記中間部に、溝側面が前記弁部の軸方向に対して垂直で且つ互いに平行な平面からなる平行溝部を有し、
   溝方向の両端部に、前記平行溝部から溝方向の両端に向かうにつれて溝幅がテーパ状に拡大する拡大溝部を有することを特徴とする電磁弁装置。
3. 請求項２に記載の電磁弁装置において、
   前記平行溝部と前記拡大溝部との境界は、溝方向に垂直な直線でなり、
   前記境界と前記平行溝部の溝方向の中間位置との距離Ｌ１は、
   前記ハウジングが周方向に最大限回転した場合における、前記ピンの軸心線と前記ハウジングの外周面とが交差する位置と、前記中間位置との距離Ｌよりも小さいことを特徴とする電磁弁装置。

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