JP4338498B2 - 磁気駆動装置、ソレノイドバルブ及び磁気駆動装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁気駆動装置、ソレノイドバルブ及び磁気駆動装置の製造方法に関するものである。

従来、例えば、自動変速機の油圧回路には、各種のソレノイドバルブが配設され、該ソレノイドバルブは、磁気駆動装置を構成するソレノイド部及びバルブ部を備え、ソレノイド部のコイルに電流を供給することによってバルブ部を作動させ、油路を開閉したり、油の流量を調整したり、油圧を調整したりするようになっている。

次に、前記ソレノイドバルブのうちのリニアソレノイドバルブについて説明する。

図２は従来のリニアソレノイドバルブの断面図である。

図において、１０はリニアソレノイドバルブ、１１はソレノイド部、１２は該ソレノイド部１１を駆動することによって作動させられるバルブ部を構成する調圧バルブ部である。前記ソレノイド部１１は、コイルアッセンブリ１３、該コイルアッセンブリ１３に対して進退（図において左右方向に移動）自在に配設されたプランジャ１４、前記コイルアッセンブリ１３を包囲して配設されたヨーク２０及びターミナル２１を備える。また、前記コイルアッセンブリ１３は、第１の部材としてのボビン１５に巻線１６を巻装することによって形成され、前記ターミナル２１を介して電流が供給されるコイル１７、及び該コイル１７の両端に配設された第２の部材としてのエンド部１８、１９を備え、前記ボビン１５とエンド部１８、１９とは、溶接、ロー付け等によって一体的に組み付けられる。

前記ボビン１５の調圧バルブ部１２側に、内周面がテーパ状の形状を有するフランジ部２８が肉厚に形成される。そして、前記エンド部１９の内周縁の近傍に、前記フランジ部２８の内周面に対応させて、テーパ状の縁部３１が後方（図において右方）に向けて突出させて形成される。

前記コイルアッセンブリ１３内（ボビン１５及びエンド部１８、１９の径方向内方）には、軸方向において同じ径を有する中空部２２が形成され、該中空部２２に前記プランジャ１４が摺（しゅう）動自在に嵌（かん）入される。該プランジャ１４は、軸方向においてコイル１７より長くされる。

前記プランジャ１４において、前端面（図において左端面）Ｓ１の中央に、調圧バルブ部１２のスプール２６の後端（図において右端）が当接させられる。

ところで、前記プランジャ１４、エンド部１８、１９及びヨーク２０は強磁性体から成り、前記ボビン１５は非磁性体から成り、エンド部１８、１９が磁気的に切り離される。したがって、前記ソレノイド部１１において、コイル１７に電流が供給されると、磁束が生じ、ヨーク２０からエンド部１８、プランジャ１４及びエンド部１９を順に通ってヨーク２０に戻る磁路が形成され、これに伴って、該磁路における縁部３１とプランジャ１４との間に吸引部Ｐが形成される。

そして、コイル１７がプランジャ１４を所定の吸引力で吸引し、プランジャ１４に推力を発生させる。その結果、推力はスプール２６に伝達され、調圧バルブ部１２が作動させられ、油圧が調整される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１２０８４１号公報

しかしながら、前記従来のリニアソレノイドバルブ１０においては、前記エンド部１８、１９が強磁性体から成るのに対して、ボビン１５が非磁性体から成るので、前述されたように、ボビン１５とエンド部１８、１９とを溶接、ロー付け等によって組み付けようとすると、組付けのための作業が煩雑になり、ソレノイド部１１のコストが高くなってしまう。

本発明は、前記従来のリニアソレノイドバルブの問題点を解決して、第１、第２の部材の組付けのための作業を簡素化することができ、コストを低くすることができる磁気駆動装置、ソレノイドバルブ及び磁気駆動装置の製造方法を提供することを目的とする。

そのために、本発明の磁気駆動装置においては、磁路内に配設され、焼結材によって形成され、非磁性体から成るボビンと、前記磁路内に配設され、溶製材によって形成され、磁性体から成るエンド部とを有する。

そして、前記ボビン及びエンド部は焼結材を焼結させることによって接合される。

本発明のソレノイドバルブにおいては、焼結材によって形成され、非磁性体から成るボビンに巻線を巻装することによって形成されたコイルと、溶製材によって形成され、前記コイルに隣接させて配設され、磁性体から成るエンド部と、前記コイル及びエンド部を包囲して配設され、磁性体から成るヨークと、前記ボビン及びエンド部の径方向内方に形成された中空部に、摺動自在に配設されたプランジャと、前記ヨークと一体的に組み付けられたバルブ本体と、該バルブ本体内において進退自在に配設され、一端が前記プランジャに当接させられたスプールとを有する。

そして、前記ボビン及びエンド部は焼結材を焼結させることによって接合される。

本発明の磁気駆動装置の製造方法においては、第１の材料の粉体を所定の圧力で成形することによって非磁性体から成るボビンの圧粉体を形成し、該圧粉体と、あらかじめ第２の材料によって形成され、磁性体から成るエンド部とを組み付けて予備成形品を形成し、該予備成形品を加熱して、前記ボビンを収縮させて本焼結を行う。

本発明の他の磁気駆動装置の製造方法においては、第１の材料の粉体を所定の圧力で成形することによって非磁性体から成るボビンの圧粉体を形成し、該圧粉体を第１の温度で加熱して仮焼結を行うことによって前記ボビンの仮焼品を形成し、該仮焼品と、あらかじめ第２の材料によって形成され、磁性体から成るエンド部とを組み付けて予備成形品を形成し、該予備成形品を第２の温度で加熱して、前記ボビンを収縮させて本焼結を行うことを特徴とする磁気駆動装置の製造方法。

本発明によれば、磁気駆動装置においては、磁路内に配設され、焼結材によって形成され、非磁性体から成るボビンと、前記磁路内に配設され、溶製材によって形成され、磁性体から成るエンド部とを有する。

そして、前記ボビン及びエンド部は焼結材を焼結させることによって接合される。

この場合、前記ボビン及びエンド部が焼結材を焼結させることによって接合されるので、ボビン及びエンド部を溶接、ロー付け等によって組み付ける必要がない。したがって、ボビン及びエンド部の組付けのための作業を簡素化することができ、磁気駆動装置を製造する工数を少なくすることができる。その結果、磁気駆動装置のコストを低くすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、ソレノイドバルブのうちのリニアソレノイドバルブについて説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態におけるリニアソレノイドバルブの断面図、図３は本発明の第１の実施の形態におけるボビン・エンド部ユニットの製造方法を示す工程図である。

図１において、１０はリニアソレノイドバルブであり、該リニアソレノイドバルブ１０は、自動変速機の油圧回路におけるライン圧の油路等に図示されないモジュレータバルブを介して接続され、モジュレータバルブにおいて発生させられた所定の油圧、すなわち、レギュレータ圧が入力圧としてリニアソレノイドバルブ１０に供給される。そして、リニアソレノイドバルブ１０は、電流が供給されることによって駆動され、電流に対応する油圧を所定の出力圧（パイロット圧）として図示されないコントロールバルブに対して出力する。

また、１１は磁気駆動装置を構成するソレノイド部、１２は該ソレノイド部１１を駆動することによって作動させられるバルブ部としての調圧バルブ部であり、前記リニアソレノイドバルブ１０を実際に図示されない自動変速機ケースに取り付ける場合、ソレノイド部１１が上方に、調圧バルブ部１２が下方に置かれる。前記ソレノイド部１１は、コイルアッセンブリ１３、該コイルアッセンブリ１３に対して進退（図１において左右方向に移動）自在に配設されたプランジャ１４、前記コイルアッセンブリ１３を包囲して配設された筒状の筐（きょう）体としてのヨーク２０及びターミナル２１を備える。

また、前記コイルアッセンブリ１３は、第１の部材としてのボビン５４に巻線１６を巻装することによって形成され、前記ターミナル２１を介して電流が供給されるコイル１７、該コイル１７の後端（図１において右端）に隣接させて配設された第１のエンドヨークとしての環状のエンド部５８、及び前記コイル１７の前端（図１において左端）に隣接させて配設された第２のエンドヨークとしての環状のエンド部５９を備える。前記エンド部５８、５９によって第２の部材が構成される。

前記コイルアッセンブリ１３内（ボビン５４及びエンド部５８、５９の径方向内方）には、軸方向において同じ径を有する中空部２２が形成され、該中空部２２に前記プランジャ１４が摺動自在に嵌入される。したがって、プランジャ１４は中空部２２に嵌入された状態でコイルアッセンブリ１３によって支持される。

前記エンド部５８、５９及びヨーク２０は、磁性体、本実施の形態においては、強磁性体から成り、該強磁性体として電磁軟鉄等を使用することができる。該電磁軟鉄としては、純鉄を９５〔％〕以上、好ましくは、ほぼ９９〔％〕以上（小数点第１位で四捨五入して９９〔％〕以上）含むもの、すなわち、実質的に純鉄が使用される。

そして、前記エンド部５８、５９を磁気的に切り離すために、前記ボビン５４は非磁性体から成り、該非磁性体としてはステンレススチール（ＳＵＳ）等の非磁性金属材料を使用することができる。前記ボビン５４は、筒状部５１、該筒状部５１の後端において径方向外方に向けて形成された環状のフランジ部５２、及び筒状部５１の前端において径方向外方に向けて形成された環状のフランジ部５３を備え、断面がほぼ「コ」字の形状を有する。そして、前記ボビン５４とエンド部５８、５９とは焼結によって隙間なく接合され、一体的に組み付けられる。

また、前記ヨーク２０は、有底の筒状体から成り、筒状部５５及び円形の形状を有する底部５６を備え、深絞り、冷間鍛造等の塑性金属加工によって一体に形成される。前記筒状部５５の前端の円周方向における所定の部分に切欠５７が形成され、該切欠５７を介してコイルアッセンブリ１３にターミナル２１が取り付けられる。

前記ヨーク２０は強磁性体から成り、強磁性体として、塑性金属加工が容易な炭素量の少ない低炭素鋼、例えば、前記エンド部５８、５９と同様の電磁軟鉄等を使用するのが好ましい。

また、前記ヨーク２０において、筒状部５５の前端にかしめ部８１が形成され、ヨーク２０内にコイルアッセンブリ１３を嵌入し、調圧バルブ部１２のバルブ本体６２をセットした後、かしめ部８１とバルブ本体６２の後端に形成されたフランジ部６３とをかしめることによって、ソレノイド部１１と調圧バルブ部１２とが一体的に組み付けられる。

前記プランジャ１４は、軸方向においてコイル１７より長くされる。そして、前記プランジャ１４において、前端面（図１において左端面）Ｓ１の中央に、調圧バルブ部１２のスプール２６の後端が当接させられ、後端面（図１において右端面）Ｓ２に、プランジャ１４とヨーク２０とを磁気的に切り離すために表面処理が施され、非磁性体から成る図示されない外層が形成される。したがって、プランジャ１４がヨーク２０に当接した状態において、プランジャ１４とヨーク２０との間に磁束が生じるのを抑制することができる。

また、前記プランジャ１４には、軸方向に所定の径の油路３０が貫通させて形成され、該油路３０を介してプランジャ１４の前端側（図１において左端側）と後端側（図１において右端側）とが連通させられる。したがって、プランジャ１４が進退させられるのに伴って、中空部２２内におけるプランジャ１４の前端側の油が後方（図１において右方）に流れたり、中空部２２内におけるプランジャ１４の後端側の油が前方（図１において左方）に流れたりする。

ところで、前記フランジ部５３は、肉厚に形成され、かつ、内周面がテーパ状に形成される。すなわち、フランジ部５３の内径は、フランジ部５３の前端において最も大きく、後方になるに従って小さくなり、フランジ部５３の後端において筒状部５１の内径と等しくなる。

そして、前記エンド部５９の内周縁の近傍に、前記フランジ部５３の内周面に対応させて、テーパ状の外周面を備え、断面が直角三角形の形状を有する縁部６１が後方に向けて突出させて形成され、フランジ部５３の内周面と縁部６１の外周面とが接触させられる。そのために、縁部６１の外径は、前端において最も大きく、後方になるに従って小さくなり、エンド部５９の内径と等しくなる。この場合、縁部６１は後方に向けて先細に形成されるので、縁部６１において磁気飽和が形成される。

なお、本実施の形態において、前記縁部６１の外周面及びフランジ部５３の内周面はテーパ状にされるが、外周面及び内周面を、凸状又は凹状に湾曲させたり、異なる傾斜角の多段傾斜面にしたりすることもできる。

また、前記プランジャ１４は、エンド部５８、５９及びヨーク２０と同様に強磁性体から成り、強磁性体として、例えば、電磁軟鉄等を使用することができる。

そして、前記プランジャ１４の外周面には、表面処理が施されて層構造が形成される。したがって、前記プランジャ１４は、強磁性体から成るベース、該ベースの径方向外方に形成された外層を備える。該外層は、摩擦係数μの小さい材料であり、かつ、非磁性体から成り、例えば、コーティング処理によって形成される。

また、軸方向において、プランジャ１４とエンド部５９とは、常にオーバラップしていて、所定の磁束引渡し部が確保される。そして、プランジャ１４及びヨーク２０の各磁束通過断面積をいずれもほぼ一定にすると、エンド部５８とプランジャ１４とのオーバラップ量をプランジャ１４のストロークによらず前記磁束通過断面積以上に設定することができるので、ソレノイド部１１を小型化することができるだけでなく、磁気効率を向上させることができる。

一方、調圧バルブ部１２は、前記バルブ本体６２、該バルブ本体６２に対して進退自在に嵌入されたスプール２６、前記バルブ本体６２の前端にスナップ止めされ、スプール２６がバルブ本体６２から抜け出すのを防止する抜止め用のエンドプレート６４、及び該エンドプレート６４とスプール２６の前端との間に配設され、スプール２６をソレノイド部１１側に向けて所定のスプリング荷重で付勢する付勢部材としてのスプリング４４を備える。

前記スプール２６は、前端に形成され、スプリング４４内に挿入されるばね座６０、該ばね座６０の後方に隣接させて形成された大径のランド６６、該ランド６６の後方に隣接させて形成された小径のグルーブ６７、該グルーブ６７の後方に隣接させて形成された大径のランド６８、該ランド６８の後方に隣接させて形成された小径のグルーブ６９、該グルーブ６９の後方に隣接させて形成された中径のランド７１、及び該ランド７１の後方に隣接させて形成された小径のプランジャ当接部７２を備える。

前記バルブ本体６２は、前記モジュレータバルブから供給された入力圧が供給される入力ポートｐ１、出力圧をコントロールバルブに対して出力するための出力ポートｐ２、密閉されたフィードバックポートｐ３及びドレーンポートｐ４を備え、前記フィードバックポートｐ３は、図示されないフィードバック油路を介して前記出力ポートｐ２と連通させされ、出力圧がフィードバック圧として供給され、ランド６８、７１の面積差に対応する付勢力を発生させ、該付勢力でスプール２６を前方に付勢する。なお、前記入力ポートｐ１には切欠ｋが形成される。

したがって、前記スプール２６は、プランジャ１４による推力、スプリング４４のスプリング荷重及びフィードバック圧による付勢力を受け、プランジャ当接部７２をプランジャ１４に当接させた状態で、プランジャ１４と一体的に進退させられる。

次に、前記構成のリニアソレノイドバルブ１０の動作について説明する。

プランジャ１４の初期位置において、プランジャ１４の後端が底部５６と当接させられ、ターミナル２１を介してコイル１７に電流が供給されると、磁束が生じるが、ボビン５４が非磁性体で形成され、ボビン５４とエンド部５８、５９とが磁気的に切り離されているので、ボビン５４を迂（う）回し、ヨーク２０からエンド部５８、プランジャ１４及びエンド部５９を順に通ってヨーク２０に戻る磁路が形成され、これに伴って、該磁路における縁部６１とプランジャ１４との間に吸引部Ｐが形成される。

そして、コイル１７がプランジャ１４を所定の吸引力で吸引し、プランジャ１４に推力を発生させる。その結果、前記スプリング４４によるスプリング荷重に抗して、推力は前記フィードバック圧と共にスプール２６に伝達され、調圧バルブ部１２が作動させられ、スプール２６を前進（図１において左方向に移動）させる。この場合、プランジャ１４のストローク量に基づいて、スプール２６がスプリング荷重に抗してプランジャ１４と一体に前進させられ、スプール２６の位置が制御される。これにより、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、リニアに油圧が調整され、出力ポートｐ２から調整された油圧が前記出力圧として出力される。

この場合、前述されたように、ボビン５４の後端面Ｓ２の表面には表面処理が施され、非磁性体から成る外層が形成されているので、プランジャ１４の後端から磁束が漏れることがない。また、エンド部５８、５９の内周面とプランジャ１４の外周面との間のクリアランスが十分小さくされるので、磁路の磁気抵抗を小さくすることができる。

そして、前記吸引部Ｐにおいて、縁部６１は後方に向けて先細に形成され、縁部６１において、磁路の断面積が小さくされるので、コイル１７に供給される電流の値、すなわち、電流値、及びプランジャ１４のストローク量に応じて、磁気飽和が形成される。したがって、各電流値におけるプランジャ１４のストローク量に対する吸引力の変化量を比較的少なくすることができる。

そして、前記コイル１７への電流の供給を切断すると、スプリング荷重によって、スプール２６及びプランジャ１４は、後退（図１において右方向に移動）させられ、初期位置に戻る。

ところで、前記エンド部５８、５９が強磁性体から成るのに対して、ボビン５４が非磁性体から成るので、ボビン５４とエンド部５８、５９とを溶接、ロー付け等によって組み付けようとすると、組付けのための作業が煩雑になり、ソレノイド部１１のコストが高くなってしまう。

そこで、本実施の形態においては、前述されたように、ボビン５４とエンド部５８、５９とを焼結によって接合し、組み付けて、ボビン・エンド部ユニットを形成するようにしている。なお、本実施の形態においては、ボビン５４及びエンド部５８、５９を構成する二つの異なる材料間での接合、すなわち、異材接合を行うようにしている。

そして、接合における接合面（接合境界部）における接合強度を高くするために、二つの材料のうちの第１の材料として、焼結に伴って収縮反応を起こす収縮材料、本実施の形態においては、ステンレススチールの焼結材を使用し、第２の材料として、加熱されても収縮しない非収縮材料、本実施の形態においては、電磁軟鉄の溶製材を使用し、焼結拡散による固相反応を利用するようにしている。

そのために、ボビン５４の少なくとも一部によって係止部が、エンド部５８、５９の少なくとも一部によって被係止部が形成され、前記係止部が接合面より径方向外方に、前記被係止部が接合面より径方向内方に置かれ、互いに当接させられる。

すなわち、本実施の形態においては、前記フランジ部５２において、筒状部５１の後端から所定の量だけ径方向外方に延びる第１の環状部分７３、及び該第１の環状部分７３の外周縁から軸方向に後方に向けて延びる第２の環状部分７４が形成され、該第２の環状部分７４が前記係止部とされる。なお、第１、第２の環状部分７３、７４によって段部が形成される。また、前記エンド部５８において、内周縁の近傍の前端部（図１において左端部）に、前記段部に対応させ、かつ、ボビン５４側に突出させて、環状の突起部７５が形成され、該突起部７５が前記被係止部とされる。なお、前記突起部７５の径方向の寸法と第１の環状部分７３の寸法とが等しくされ、突起部７５の軸方向の寸法と第２の環状部分７４の寸法とが等しくされる。

一方、前記フランジ部５３において、前述されたように、内周面がテーパ状に形成されるので、内周面の近傍が前記係止部とされる。また、前記エンド部５９において、前述されたように、縁部６１が形成されるので、縁部６１が前記被係止部とされる。

次に、図３に従って、ボビン・エンド部ユニットの製造方法について説明する。

まず、ステンレススチールの粉体を前記ボビン５４の形状を有する型内に充填（てん）して圧力を加え、圧粉体として成形し、該圧粉体を焼結炉に送り、第１の温度、本実施の形態においては、１０００〔℃〕の焼結温度で仮焼結を行い、焼結時における第１の部材としての仮焼結品を形成する。

なお、前記ステンレススチールによっては、加熱に伴って、マルテンサイト化してわずかな磁性を有することがあるので、確実に非磁性体とするために、オーテスナイト系のＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６等を使用するのが好ましい。

続いて、前記仮焼結品と、あらかじめ冷間鍛造によって形成されたエンド部５８、５９とを組み付けて予備成形品を形成し、該予備成形品を焼結炉に送り、還元雰囲気下又は不活性ガス雰囲気下で第２の温度、本実施の形態においては、１１００〜１２００〔℃〕の焼結温度で３０分以上加熱し、本焼結を行う。

これに伴って、仮焼結品とエンド部５８、５９とが接合され、ボビン・エンド部ユニットが形成される。

本実施の形態においては、仮焼結を行うようにしているが、仮焼結品に加工を施す必要がない場合は、強度を大きくする必要がないので、仮焼結を行わず、前記圧粉体をそのまま第１の部材として利用することができる。その場合、圧粉体とエンド部５８、５９とを組み付けて予備成形品を形成し、該予備成形品を焼結炉に送り、還元雰囲気下又は不活性ガス雰囲気下で加熱し、本焼結を行う。

したがって、仮焼結を行わない分、工程を簡素化することができるとともに、ボビン・エンド部ユニットのコストを低くすることができる。

なお、本焼結が行われる際に、エンド部５８、５９が加熱され、焼鈍（なま）し処理手段が同時に行われる。したがって、接合に伴ってエンド部５８、５９内に発生する応力を無くすことができ、エンド部５８、５９の磁気特性を向上させることができる。

ところで、前記仮焼結が行われると、焼結材を構成する粒子間で熱による結合が起こるようになっているが、この場合、焼結温度が比較的に低く、焼結時間も短いので、粒子同士は完全には凝固しておらず、仮焼結品の粒子間に多数の微小な空間が残留している。

続いて、前記予備成形品を加熱して本焼結を行うと、前記仮焼結品において焼結材の収縮反応が起こり、各粒子間の結合が進み、粒子同士が完全に凝固する。このとき、仮焼結品は収縮し、フランジ部５２、５３の径方向の寸法が小さくなり、前記第２の環状部分７４及びフランジ部５３の各内周面の内径が小さくなる。

これに対して、前記エンド部５８、５９は電磁軟鉄から成り、該電磁軟鉄は、溶製材であり、加熱に伴って収縮反応が起こらない。すなわち、突起部７５及び縁部６１の各外周面の外径は小さくならない。

したがって、ボビン５４は、接合面においてエンド部５８、５９に圧力を加え、該エンド部５８、５９を径方向内方に向けて押し付ける。その結果、接合面における接合強度を大きくすることができる。

また、焼結材の材料の成分、焼結材を構成する粒子の寸法等を調整することによって、ボビン５４の熱膨張率、及びエンド部５８、５９の熱膨張率は、通常の使用温度範囲において実質的に等しくされる。したがって、本焼結が行われる際に、仮焼結品及びエンド部５８、５９は、１１００〜１２００〔℃〕の焼結温度に加熱されるが、同じように膨張するので、仮焼結品及びエンド部５８、５９に歪（ひず）みが発生することはない。その結果、通常の使用温度範囲においてボビン５４及びエンド部５８、５９の内径に段差が形成されることがなくなり、ソレノイド部１１を安定させて駆動することができる。

また、リニアソレノイドバルブ１０を使用している間に、自動変速機ケース内、外気、油等の温度が変化しても、ボビン５４及びエンド部５８、５９は同じように膨張したり収縮したりするので、コイルアッセンブリ１３の内周面に歪みが発生することがなくなる。したがって、コイルアッセンブリ１３の内周面とプランジャ１４の外周面との間のクリアランスに局部的なばらつきが発生するのを防止することができるので、磁束を安定させることができ、かつ、プランジャ１４の摺動を妨げることがない。その結果、ソレノイド部１１を安定させて駆動することができる。

このように、ボビン５４の仮焼結品とエンド部５８、５９とを組み付けて予備成形品を形成し、該予備成形品の本焼結を行うだけで、仮焼結品又は圧粉体とエンド部５８、５９とを接合することができる。したがって、ボビン５４とエンド部５８、５９とを溶接、ロー付け等によって組み付ける必要がないので、組付けのための作業を簡素化することができ、ソレノイド部１１を製造する工数を少なくすることができる。その結果、ソレノイド部１１のコストを低くすることができる。

また、本焼結が行われる際に、エンド部５８、５９の焼鈍処理が同時に行われるので、ソレノイド部１１を製造する工数を一層少なくすることができる。

しかも、固相反応が利用されるようになっているので、液相反応とは異なり、形成される溶融相の厚さが極めて小さく１０〔μｍ〕程度である。したがって、接合後のボビン５４及びエンド部５８、５９の寸法を精度よく調整することができるだけでなく、接合面の境界が乱れにくく、接合に伴って第１、第２の材料の特性が変化することがない。その結果、ボビン５４及びエンド部５８、５９の特性、特に、エンド部５８、５９の磁気特性が低下するのを防止することができるので、コイル１７によるプランジャ１４の吸引力を大きくすることができる。

また、固相反応においては、接合面において焼結拡散が均一に行われるので、隙間のない安定した接合面を得ることができる。したがって、ボビン・エンド部ユニットの耐久性、及びソレノイド部１１の耐久性を向上させることができる。

なお、本実施の形態において、焼結拡散に伴って、第１の材料に第２の材料が浸透するのは許容され、第２の材料に第１の材料が浸透するのが阻止されるように第１、第２の材料が選択される。したがって、エンド部５８、５９の磁気特性が低下するのを防止することができ、ソレノイド部１１の特性が低下するのを防止することができる。なお、第１の材料に第２の材料が浸透しても、ボビン５４はもともと非磁性体から成るので、ソレノイド部１１の特性が低下することはない。

ところで、本実施の形態においては、フランジ部５３の内周面及び縁部６１の外周面がいずれもテーパ状に形成されるので、前記接合が行われるのに伴ってボビン５４が収縮すると、軸方向の力が発生し、エンド部５９が前方に押されてしまう。そこで、エンド部５９が仮焼結品に対して移動することがないように、予備成形品を第２の焼結型内にセットするようにしている。したがって、予備成形品を第２の焼結型内にセットする分だけソレノイド部１１を製造する工数が多くなってしまう。

そこで、予備成形品を第２の焼結型内にセットすることなく本焼結を行うことができるようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図４は本発明の第２の実施の形態におけるリニアソレノイドバルブの断面図である。

この場合、コイルアッセンブリ１３は、第１の部材としてのボビン１５４に巻線１６を巻装することによって形成されたコイル１７、該コイル１７の後端（図において右端）に隣接させて配設された第１のエンドヨークとしての環状のエンド部５８、及び前記コイル１７の前端（図において左端）に隣接させて配設された第２のエンドヨークとしての環状のエンド部１５９を備える。前記エンド部５８、１５９によって第２の部材が構成される。

また、前記ボビン１５４は、筒状部５１、該筒状部５１の後端において径方向外方に向けて形成された環状のフランジ部５２、及び筒状部５１の前端において径方向外方に向けて形成された環状のフランジ部１５３を備える。

そして、該フランジ部１５３は、前端部（図において左端部）を切り欠くことによって、外周縁の近傍に、前方（図において左方）に向けて突出させて環状の突起部１７１が形成され、該突起部１７１が係止部とされる。

また、エンド部１５９の内周縁の近傍に、突起部１７１に対応させて環状の突起部１７２が形成され、該突起部１７２が被係止部とされる。

なお、フランジ部１５３において、前記突起部１７１より後方（図において右方）の内周面がテーパ状に形成され、エンド部１５９において、前記突起部１７２より後方に、前記フランジ部１５３の内周面に対応させて、テーパ状の外周面を備えた縁部６１が後方に向けて突出させて形成され、フランジ部１５３の内周面の一部と縁部６１の外周面とが接触させられる。

本実施の形態においては、フランジ部１５３の内周面の一部及び縁部６１の外周面がいずれもテーパ状に形成されるので、前記接合が行われるのに伴って第１の材料が収縮すると、軸方向の力が発生し、エンド部１５９が前方に押されるが、ボビン１５４は、収縮して突起部１７１、１７２間の接合面においてエンド部１５９に圧力を加え、該エンド部１５９を径方向内方に向けて押し付ける。したがって、エンド部１５９が仮焼結品に対して移動することがないので、予備成形品を第２の焼結型内にセットする必要がなくなり、ソレノイド部１１を製造する工数を少なくすることができる。

ところで、前記第１、第２の実施の形態においては、フランジ部５２において、第２の環状部分７４を軸方向に形成する必要があるので、ボビン・エンド部ユニットの軸方向寸法が大きくなり、ソレノイド部１１の軸方向寸法も大きくなってしまう。

そこで、ボビン・エンド部ユニットの軸方向寸法を小さくし、ソレノイド部１１の軸方向寸法も小さくすることができるようにした本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図５は本発明の第３の実施の形態におけるリニアソレノイドバルブの断面図である。

この場合、コイルアッセンブリ１３は、第１の部材としてのボビン２５４に巻線１６を巻装することによって形成されたコイル１７、該コイル１７より径方向内方において、コイル１７に隣接させて、かつ、コイル１７の所定の箇所、本実施の形態においては、中央の近傍から後方（図において右方）に延在させて配設された第１のエンドヨークとしての筒状のエンド部２５８、及び前記コイル１７の前端（図において左端）に隣接させて配設された第２のエンドヨークとしての環状のエンド部５９を備える。前記エンド部２５８、５９によって第２の部材が構成される。

また、前記ボビン２５４は、筒状部２５１、及び該筒状部２５１の前端において径方向外方に向けて形成された環状のフランジ部２５３を備える。

そして、ヨーク２２０は、有底の筒状体から成り、筒状部５５、円形の形状を有する底部５６、及び筒状部５５と底部５６との接続部分において、筒状部５５より径方向内方に向けて突出させて形成された環状の連結部２２１を備える。さらに、プランジャ２１４において、プランジャ２１４とヨーク２２０とを磁気的に切り離すために、後端面（図において右端面）Ｓ２に半球状の凸部２０１が形成され、該凸部２０１に表面処理が施され、非磁性体から成る図示されない外層が形成される。なお、前記エンド部２５８、５９、プランジャ２１４及びヨーク２２０は強磁性体から成る。

この場合、前記プランジャ２１４の初期位置において、前記凸部２０１が底部５６と当接させられ、ターミナル２１を介してコイル１７に電流が供給されると、磁束が生じるが、ボビン２５４が非磁性体で形成され、ボビン２５４とエンド部２５８、５９とが磁気的に切り離されているので、ボビン２５４を迂回し、ヨーク２２０からエンド部２５８、プランジャ２１４及びエンド部５９を順に通ってヨーク２２０に戻る磁路が形成される。

そして、エンド部２５８が、巻線１６の中央の近傍から後方に延在させて配設され、広い範囲にわたってプランジャ２１４と摺動させられるので、ヨーク２２０からエンド部２５８に流れる磁束は、エンド部２５８内の全体にわたって広がった後、プランジャ２１４に送られる。したがって、エンド部２５８内における磁束密度を低くすることができるので、プランジャ２１４とエンド部２５８との間で磁気の切り離しを行うことができ、径方向の力がプランジャ２１４に加わるのを抑制することができる。そして、プランジャ２１４とボビン２５４及びエンド部２５８、５９との間の摺動が良好になるので、プランジャ２１４を円滑に進退（図において左右方向に移動）させることができ、ソレノイド部１１の特性を向上させることができる。

本実施の形態においては、前記ボビン２５４において、筒状部２５１の後端（図において右端）の外周縁部から所定の量だけ後方に向けて突出させて環状部分２７４が形成され、該環状部分２７４が係止部とされる。また、前記エンド部２５８において、前記環状部分２７４と対応させて、かつ、前端の内周縁部から所定の量だけ前方（図において左方）に向けて突出させて環状部分２７５が形成され、該環状部分２７５が被係止部とされる。

一方、前記フランジ部２５３において、内周面がテーパ状に形成されるので、内周面の近傍が前記係止部とされる。また、前記エンド部５９において、前記フランジ部２５３に対応させて、テーパ状の外周面を備えた縁部６１が形成されるので、縁部６１が前記被係止部とされる。

したがって、仮焼結においてボビン２５４の仮焼結品を形成し、該仮焼結品及びエンド部２５８、５９から成る予備成形品を第２の焼結型内にセットし、加熱して本焼結を行うと、仮焼結品において収縮反応が起こり、各粒子間の結合が進み、粒子同士が完全に凝固する。その結果、仮焼結品は収縮し、筒状部２５１及びフランジ部２５３の径方向の寸法が小さくなり、前記環状部分２７４の内周面の内径が小さくなる。

これに対して、前記エンド部２５８、５９は電磁軟鉄から成り、加熱に伴って収縮反応が起こらないので、環状部分２７５及び縁部６１の各外周面の外径は小さくならない。

その結果、ボビン２５４は、収縮して、接合面においてエンド部２５８、５９に圧力を加え、該エンド部２５８、５９を径方向内方に向けて押し付ける。したがって、接合面における接合強度を大きくすることができる。

このように、本実施の形態においては、環状部分２７４、２７５を軸方向にオーバラップさせてボビン２５４及びエンド部２５８を形成することができるので、ボビン・エンド部ユニットの軸方向寸法を小さくすることができる。したがって、ソレノイド部１１の軸方向寸法も小さくすることができる。

ところで、本実施の形態における予備成形品を第２の焼結型内にセットすることなく本焼結を行うことができるようにした本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図６は本発明の第４の実施の形態におけるリニアソレノイドバルブの断面図である。

この場合、コイルアッセンブリ１３は、第１の部材としてのボビン３５４に巻線１６を巻装することによって形成されたコイル１７、該コイル１７より径方向内方において、コイル１７に隣接させて、かつ、コイル１７の所定の箇所、本実施の形態においては、中央の近傍から後方（図において右方）に延在させて配設された第１のエンドヨークとしての筒状のエンド部２５８、及び前記コイル１７の前端（図において左端）に隣接させて配設された第２のエンドヨークとしての環状のエンド部１５９を備える。前記エンド部２５８、１５９によって第２の部材が構成される。

また、前記ボビン３５４は、筒状部３５１、及び該筒状部３５１の前端において径方向外方に向けて形成された環状のフランジ部３５３を備える。

本実施の形態においては、前記ボビン３５４において、筒状部３５１の後端（図において右端）の外周縁部から所定の量だけ後方に向けて突出させて環状部分３７４が形成され、該環状部分３７４が係止部とされる。また、前記エンド部２５８において、前記環状部分３７４と対応させて、かつ、前端の内周縁部から所定の量だけ前方（図において左方）に向けて突出させて環状部分２７５が形成され、該環状部分２７５が被係止部とされる。

一方、前記フランジ部３５３は、前端部（図において左端部）を切り欠くことによって、外周縁の近傍に、前方に向けて突出させて環状の突起部３７１が形成され、該突起部３７１が係止部とされる。

また、エンド部１５９の内周縁の近傍に、前記フランジ部３５３の突起部３７１に対応させて、環状の突起部１７２が形成され、該突起部１７２が被係止部とされる。

なお、フランジ部３５３において、前記突起部３７１より後方の内周面がテーパ状に形成され、エンド部１５９において、前記突起部１７２より後方に、前記フランジ部３５３の内周面に対応させて、テーパ状の外周面を備えた縁部６１が後方に向けて突出させて形成され、フランジ部３５３の内周面の一部と縁部６１の外周面とが接触させられる。

したがって、仮焼結においてボビン３５４の仮焼結品を形成し、該仮焼結品及びエンド部２５８、１５９から成る予備成形品を加熱して本焼結を行うと、仮焼結品において収縮反応が起こり、各粒子間の結合が進み、粒子同士が完全に凝固する。その結果、仮焼結品は収縮し、筒状部３５１及びフランジ部３５３の径方向の寸法が小さくなり、前記環状部分３７４の内周面の内径が小さくなる。

これに対して、前記エンド部２５８、１５９は電磁軟鉄から成り、加熱に伴って収縮反応が起こらないので、環状部分２７５及び縁部６１の各外周面の外径は小さくならない。

したがって、ボビン３５４は、収縮して、接合面においてエンド部２５８、１５９に圧力を加え、該エンド部２５８、１５９を径方向内方に向けて押し付ける。その結果、接合面における接合強度を大きくすることができる。

本実施の形態においては、フランジ部３５３の内周面の一部及び縁部６１の外周面がいずれもテーパ状に形成されるので、前記接合が行われるのに伴って第１の材料が収縮すると、軸方向の力が発生し、エンド部１５９が前方に押されるが、ボビン３５４は、前述されたようにエンド部１５９に圧力を加え、該エンド部１５９を径方向内方に向けて押し付ける。したがって、エンド部１５９が仮焼結品に対して移動することがないので、予備成形品を第２の焼結型内にセットする必要がなくなり、ソレノイド部１１を製造する工数を少なくすることができる。

また、本実施の形態においては、環状部分３７４、２７５を軸方向にオーバラップさせてボビン３５４及びエンド部２５８を形成することができるので、ボビン・エンド部ユニットの軸方向寸法を小さくすることができる。したがって、ソレノイド部１１の軸方向寸法も小さくすることができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態におけるリニアソレノイドバルブの断面図である。 従来のリニアソレノイドバルブの断面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるボビン・エンド部ユニットの製造方法を示す工程図である。 本発明の第２の実施の形態におけるリニアソレノイドバルブの断面図である。 本発明の第３の実施の形態におけるリニアソレノイドバルブの断面図である。 本発明の第４の実施の形態におけるリニアソレノイドバルブの断面図である。

符号の説明

１０ リニアソレノイドバルブ
１１ ソレノイド部
１４、２１４ プランジャ
１６ 巻線
１７ コイル
２０、２２０ ヨーク
２２ 中空部
２６ スプール
５４、１５４、２５４、３５４ ボビン
５８、５９、１５９、２５８ エンド部
６１ 縁部
６２ バルブ本体
７４ 第２の環状部分 ７５、１７１、１７２、３７１ 突起部
２７４、２７５、３７４ 環状部分

Claims (7)

1. 磁路内に配設され、焼結材によって形成され、非磁性体から成るボビンと、前記磁路内に配設され、溶製材によって形成され、磁性体から成るエンド部とを有するとともに、前記ボビン及びエンド部は焼結材を焼結させることによって接合されることを特徴とする磁気駆動装置。
2. 前記ボビンの少なくとも一部に係止部が、前記エンド部の少なくとも一部に被係止部が形成される請求項１に記載の磁気駆動装置。
3. 前記係止部は前記ボビンと前記エンド部との接合面より径方向外方に、前記被係止部は前記接合面より径方向内方に形成される請求項２に記載の磁気駆動装置。
4. 前記焼結材を構成する第１の材料、及び溶製材を構成する第２の材料は、前記ボビンと前記エンド部との接合面において隙間なく接合される請求項１に記載の磁気駆動装置。
5. 焼結材によって形成され、非磁性体から成るボビンに巻線を巻装することによって形成されたコイルと、溶製材によって形成され、前記コイルに隣接させて配設され、磁性体から成るエンド部と、前記コイル及びエンド部を包囲して配設され、磁性体から成るヨークと、前記ボビン及びエンド部の径方向内方に形成された中空部に、摺動自在に配設されたプランジャと、前記ヨークと一体的に組み付けられたバルブ本体と、該バルブ本体内において進退自在に配設され、一端が前記プランジャに当接させられたスプールとを有するとともに、前記ボビン及びエンド部は焼結材を焼結させることによって接合されることを特徴とするソレノイドバルブ。
6. 第１の材料の粉体を所定の圧力で成形することによって非磁性体から成るボビンの圧粉体を形成し、該圧粉体と、あらかじめ第２の材料によって形成され、磁性体から成るエンド部とを組み付けて予備成形品を形成し、該予備成形品を加熱して、前記ボビンを収縮させて本焼結を行うことを特徴とする磁気駆動装置の製造方法。
7. 第１の材料の粉体を所定の圧力で成形することによって非磁性体から成るボビンの圧粉体を形成し、該圧粉体を第１の温度で加熱して仮焼結を行うことによって前記ボビンの仮焼品を形成し、該仮焼品と、あらかじめ第２の材料によって形成され、磁性体から成るエンド部とを組み付けて予備成形品を形成し、該予備成形品を第２の温度で加熱して、前記ボビンを収縮させて本焼結を行うことを特徴とする磁気駆動装置の製造方法。

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