JP7302514B2 - ソレノイドバルブ - Google Patents
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Description
本開示は、ソレノイドバルブに関する。
従来から、通電により磁力を発生するコイルの内側において、ステータコアの内側をプランジャが摺動するソレノイド部と、スプールが挿入されたスリーブを備えるバルブ部と、を備えるソレノイドバルブが知られている。特許文献1に記載のソレノイドバルブでは、スリーブに形成された鍔部とソレノイド部が有するヨークとがかしめ固定されることで、ソレノイド部とバルブ部とが締結されている。
特許文献1に記載の技術では、スリーブに鍔部を形成することにより、ソレノイドバルブの製造コストが増加するという問題がある。そのため、ソレノイドバルブの製造コストを抑制することが可能なソレノイド部とバルブ部とを締結させる新規な技術が望まれる。
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
本開示の第1の形態によれば、バルブ部(200、200b)とソレノイド部(100、100a)とを備えるソレノイドバルブ(300、300a、300b)が提供される。前記バルブ部は、軸方向(AD)に沿って延びた筒状のスリーブ(210、210b)と、前記スリーブに挿入されて前記軸方向に摺動し、前記軸方向における前記ソレノイド部側の端部には、前記ソレノイド部の推力を前記バルブ部に伝達するためのシャフト(90)が配置されている、スプール(220)と、を備え、前記ソレノイド部は、通電により磁力を発生する筒状のコイル部(20)と、前記軸方向に沿った側面部(12)と、前記軸方向と交差する方向に沿って形成された底部(14)と、を有し、前記コイル部を収容する磁性体のヨーク(10)と、前記軸方向に摺動する柱状のプランジャ(30)と、ステータコア(40)であって、前記軸方向において前記プランジャの先端面(32)と対向して配置されて前記コイル部が発生する磁力により前記プランジャを磁気吸引する磁気吸引コア(50)と、前記軸方向と直交する径方向において前記コイル部の内側に配置されて前記プランジャを収容する筒状のコア部(61)と、前記コア部の前記軸方向の端部であって前記底部と対向するコア端部(62)から前記径方向の外側に向かって形成され、前記ヨークと前記コア部との間における磁束の受け渡しを行う磁束受渡部(65)と、を有する摺動コア(60)と、前記摺動コアと前記磁気吸引コアとの間における磁束の通過を抑制する磁束通過抑制部(70)と、を有するステータコアと、前記径方向における内径が第1の内径である第1内径部(81)と、前記第1内径部よりも前記軸方向における前記底部側に位置し前記第1内径部よりも内径の小さい第2内径部(82)と、前記第1内径部と前記第2内径部とを接続し前記径方向に略平行な接続面(83)と、を備える磁性体の筒状のベース部であって、前記第1内径部は前記スリーブの前記軸方向における前記ソレノイド部側の端部の第1外周面(211)に締結され、前記第2内径部は前記磁気吸引コアの前記軸方向における前記バルブ部側の端部の第2外周面(52)の前記径方向の外側に配置され、前記ヨークの内側において前記ヨークと当接するベース部(80、80a)と、を備え、前記接続面と前記スリーブの前記軸方向における前記ソレノイド部側の端面であるスリーブ端面(213)とは、前記軸方向において離間している。
本開示の第2の形態によれば、バルブ部(200、200b)とソレノイド部(100、100a)とを備えるソレノイドバルブ(300、300a、300b)の製造方法が提供される。この形態のソレノイドバルブにおいて、前記バルブ部は、軸方向(AD)に沿って延びた筒状のスリーブ(210、210b)と、前記スリーブに挿入されて前記軸方向に摺動し、前記軸方向における前記ソレノイド部側の端部には、前記ソレノイド部の推力を前記バルブ部に伝達するためのシャフト(90)が配置されている、スプール(220)と、を備え、前記ソレノイド部は、通電により磁力を発生する筒状のコイル部(20)と、前記軸方向に沿った側面部(12)と、前記軸方向と交差する方向に沿って形成された底部(14)と、を有し、前記コイル部を収容する磁性体のヨーク(10)と、前記軸方向に摺動する柱状のプランジャ(30)と、ステータコア(40)であって、前記軸方向において前記プランジャの先端面(32)と対向して配置されて前記コイル部が発生する磁力により前記プランジャを磁気吸引する磁気吸引コア(50)と、前記軸方向と直交する径方向において前記コイル部の内側に配置されて前記プランジャを収容する筒状のコア部(61)と、前記コア部の前記軸方向の端部であって前記底部と対向するコア端部(62)から前記径方向の外側に向かって形成され、前記ヨークと前記コア部との間における磁束の受け渡しを行う磁束受渡部(65)と、を有する摺動コア(60)と、前記摺動コアと前記磁気吸引コアとの間における磁束の通過を抑制する磁束通過抑制部(70)と、を有するステータコアと、前記径方向における内径が第1の内径である第1内径部(81)と、前記第1内径部よりも前記軸方向における前記底部側に位置し前記第1内径部よりも内径の小さい第2内径部(82)と、前記第1内径部と前記第2内径部とを接続し前記径方向に略平行な接続面(83)と、を備える磁性体の筒状のベース部であって、前記第1内径部は前記スリーブの前記軸方向における前記ソレノイド部側の端部の第1外周面(211)に締結され、前記第2内径部は前記磁気吸引コアの前記軸方向における前記バルブ部側の端部の第2外周面(52)の前記径方向の外側に配置され、前記ヨークの内側において前記ヨークと当接するベース部(80、80a)と、を備える。前記方法は、前記ベース部に前記スリーブを挿入して、前記接続面と前記スリーブの前記軸方向における前記ソレノイド部側の端面であるスリーブ端面とが前記軸方向において離間するように、前記ベース部に対する前記スリーブの位置を定める第1工程(S10)と、前記スリーブと前記ベース部とを締結する第2工程(S20)と、前記ベース部と前記ヨークとを当接して固定する第3工程(S50)と、を備える。
この形態のソレノイドバルブによれば、スリーブの軸方向におけるソレノイド部側の端部の第1外周面に締結され、磁気吸引コアの軸方向におけるバルブ部側の端部の第2外周面の径方向の外側に配置された、ベース部を備える。そのため、ベース部により、ソレノイド部とバルブ部とを締結させることができる。したがって、バルブ部のスリーブに鍔部を形成して、鍔部とヨークとをかしめ固定することによりソレノイド部とバルブ部とを締結する構成と比較して、スリーブの構造を簡易化することができ、ソレノイドバルブの製造コストを抑制することができる。
本開示は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、ソレノイドバルブを用いた車両用自動変速機等の形態で実現することができる。
A.第1実施形態
図1に示す第1実施形態のソレノイドバルブ300は、リニアソレノイドバルブであり、図示しない車両用自動変速機に供給する作動油の油圧を制御するために用いられ、図示しないトランスミッションケースの外側面に設けられたバルブボディに搭載されている。図1では、中心軸AXに沿ってソレノイドバルブ300を切断した断面を模式的に示している。ソレノイドバルブ300は、中心軸AXに沿って互いに並んで配置されたソレノイド部100とバルブ部200とを備える。図1及び以降の図に示す軸方向ADは、中心軸AXと平行な方向である。なお、図1及び図2では、非通電状態のソレノイドバルブ300を示しており、図2では、ソレノイドバルブ300における後述するベース部80近傍の詳細構成を示している。本実施形態のソレノイドバルブ300は、ノーマリクローズタイプであるが、ノーマリオープンタイプであってもよい。
図1に示す第1実施形態のソレノイドバルブ300は、リニアソレノイドバルブであり、図示しない車両用自動変速機に供給する作動油の油圧を制御するために用いられ、図示しないトランスミッションケースの外側面に設けられたバルブボディに搭載されている。図1では、中心軸AXに沿ってソレノイドバルブ300を切断した断面を模式的に示している。ソレノイドバルブ300は、中心軸AXに沿って互いに並んで配置されたソレノイド部100とバルブ部200とを備える。図1及び以降の図に示す軸方向ADは、中心軸AXと平行な方向である。なお、図1及び図2では、非通電状態のソレノイドバルブ300を示しており、図2では、ソレノイドバルブ300における後述するベース部80近傍の詳細構成を示している。本実施形態のソレノイドバルブ300は、ノーマリクローズタイプであるが、ノーマリオープンタイプであってもよい。
図1に示すバルブ部200は、後述する複数のオイルポート214の開口面積を調整する。バルブ部200は、筒状のスリーブ210と、スプール220と、バネ230と、バネ荷重調整部240とを備える。バルブ部200はスプール弁とも呼ばれる。
スリーブ210は、略円筒状の外観形状を有する。スリーブ210には、中心軸AXに沿って貫通する挿入孔212と、挿入孔212と連通して径方向に開口する複数のオイルポート214とが形成されている。径方向とは、軸方向ADに直交する方向を意味している。スリーブ210には、外周面が径方向内側に窪んだ窪み部219が設けられている。窪み部219は、ソレノイドバルブ300をバルブボディに搭載する際の位置決め孔として用いられる。挿入孔212には、スプール220が挿入されている。挿入孔212のソレノイド部100側の端部は、拡径して形成され、弾性部材収容部218として機能する。弾性部材収容部218には、後述する弾性部材320が収容される。複数のオイルポート214は、軸方向ADに沿って互いに並んで形成されている。複数のオイルポート214は、例えば、図示しないオイルポンプと連通して油圧の供給を受ける入力ポート、図示しないクラッチピストン等と連通して油圧を供給する出力ポート、出力される油圧に応じてスプール220に負荷荷重を付与するフィードバックポート、作動油を排出するドレインポート等として機能する。スリーブ210の軸方向ADにおけるソレノイド部100側の端部の外周面(以下、「第1外周面211」とも呼ぶ)は、後述するベース部80の内側に締結されている。また、詳細は後述するが、スリーブ210の軸方向ADにおけるソレノイド部100側の端面であるスリーブ端面213は、軸方向ADにおいてベース部80と離間している。
スプール220は、軸方向ADに沿って複数の大径部222と小径部224とが並んで配置された略棒状の外観形状を有する。スプール220は、挿入孔212の内部において軸方向ADに沿って摺動し、大径部222と小径部224との軸方向ADに沿った位置に応じて、複数のオイルポート214の開口面積を調整する。スプール220のソレノイド部100側の端部には、ソレノイド部100の推力をスプール220に伝達するためのシャフト90が配置されている。スプール220の他端には、バネ230が配置されている。バネ230は、圧縮コイルスプリングにより構成され、スプール220を軸方向ADに押圧してソレノイド部100側へと付勢している。バネ荷重調整部240は、バネ230と当接して配置され、スリーブ210に対するねじ込み量が調整されることにより、バネ230のバネ荷重を調整する。
図1及び図2に示すソレノイド部100は、図示しない電子制御装置によって通電制御されて、バルブ部200を駆動する。ソレノイド部100は、ヨーク10と、コイル部20と、プランジャ30と、ステータコア40と、ベース部80と、弾性部材320とを備える。
ヨーク10は、磁性体の金属により形成され、ソレノイド部100の外郭を構成している。ヨーク10は、有底筒状の外観形状を有し、コイル部20とプランジャ30とステータコア40とを収容する。ヨーク10は、側面部12と、底部14と、薄肉部17と、開口部18と、を有する。
側面部12は、軸方向ADに沿った略円筒状の外観形状を有し、コイル部20の径方向外側に配置されている。薄肉部17は、側面部12におけるバルブ部200側の端部に接続され、側面部12よりも厚みが小さい部位である。薄肉部17は、ヨーク10の開口部18を構成する。薄肉部17は、詳細を後述するベース部80の外周面84に当接し、かつ、ベース部80に固定されている。
底部14は、側面部12のバルブ部200側とは反対側の端部に連なって軸方向ADと垂直に形成され、側面部12の端部を閉塞している。なお、底部14は、軸方向ADと垂直に限らず、略垂直に形成されてもよく、後述する磁束受渡部65の形状に応じて軸方向ADと交差して形成されてもよい。底部14は、後述するプランジャ30の基端面34と対向している。
コイル部20は、筒状を呈し、ヨーク10の側面部12の径方向内側に配置されている。コイル部20は、コイル21とボビン22とを有する。コイル21は、絶縁被覆が施された導線により形成されている。ボビン22は、樹脂により形成され、コイル21が巻回されている。ボビン22は、ヨーク10の外周部に配置されたコネクタ26と連結されている。コネクタ26の内部には、コイル21の端部が接続された接続端子24が配置されている。コネクタ26は、図示しない接続線を介してソレノイド部100と電子制御装置との電気的な接続を行う。コイル部20は、通電されることにより磁力を発生し、ヨーク10の側面部12と、ヨーク10の底部14と、ステータコア40と、プランジャ30と、ベース部80とを通るループ状の磁束の流れ(以下、「磁気回路C1」とも呼ぶ)を形成させる。図1及び図2に示す状態では、コイル部20への通電が実行されず磁気回路が形成されていないが、説明の便宜上、コイル部20への通電が実行された場合に形成される磁気回路C1の一部を、図2において太線の矢印で模式的に示している。
プランジャ30は、略円柱状の外観形状を有し、磁性体の金属により構成されている。プランジャ30は、後述するステータコア40のコア部61の内周面を軸方向ADに摺動する。プランジャ30のバルブ部200側の端面(以下、「先端面32」とも呼ぶ)には、上述したシャフト90の端面が接している。これにより、プランジャ30は、図1に示すスプール220に伝達されるバネ230の付勢力により、軸方向ADに沿ってヨーク10の底部14側へと付勢されている。図2に示すように、プランジャ30の先端面32とは反対側の端面(以下、「基端面34」とも呼ぶ)は、ヨーク10の底部14と対向している。プランジャ30には、軸方向ADに貫通する、図示しない呼吸孔が形成されている。呼吸孔は、例えば、作動油や空気等の、プランジャ30の基端面34側及び先端面32側に位置する流体を流通させる。
ステータコア40は、磁性体の金属により構成され、コイル部20とプランジャ30との間に配置されている。ステータコア40は、磁気吸引コア50と、摺動コア60と、磁束通過抑制部70とが一体化された部材により構成されている。
磁気吸引コア50は、シャフト90を周方向に取り囲んで配置されている。磁気吸引コア50は、ステータコア40のうちバルブ部200側の部分を構成し、コイル部20が発生する磁力によりプランジャ30を磁気吸引する。磁気吸引コア50のうちプランジャ30の先端面32と対向する面には、ストッパ55が配置されている。ストッパ55は、非磁性体により構成され、プランジャ30と磁気吸引コア50とが直接当接することを抑制し、磁気吸引により磁気吸引コア50からプランジャ30が離れなくなることを抑制する。本実施形態において、磁気吸引コア50の軸方向ADにおけるバルブ部200側の端部の外周面(以下、「第2外周面52」とも呼ぶ)は、ベース部80と嵌合されている。
摺動コア60は、ステータコア40のうち底部14側の部分を構成し、プランジャ30の径方向外側に配置されている。摺動コア60は、コア部61と、磁束受渡部65とを有する。
コア部61は、略円筒状の外観形状を有し、径方向においてコイル部20とプランジャ30との間に配置されている。コア部61は、プランジャ30の軸方向ADに沿った移動をガイドする。これにより、プランジャ30は、コア部61の内周面を直接摺動する。コア部61とプランジャ30との間には、プランジャ30の摺動性を確保するための図示しない摺動ギャップが存在している。摺動コア60の端部であって磁気吸引コア50側とは反対側の端部(以下、「コア端部62」とも呼ぶ)は、底部14と対向して当接している。
磁束受渡部65は、コア端部62の全周に亘って、コア端部62から径方向外側に向かって形成されている。このため、磁束受渡部65は、軸方向ADにおいて、ボビン22とヨーク10の底部14との間に位置している。磁束受渡部65は、コア部61を介してヨーク10とプランジャ30との間における磁束の受け渡しを行う。より具体的には、本実施形態の磁束受渡部65は、ヨーク10の底部14とプランジャ30との間における磁束の受け渡しを行う。なお、磁束受渡部65は、ヨーク10の側面部12とプランジャ30との間における磁束の受け渡しを行ってもよい。本実施形態の磁束受渡部65は、コア部61と一体に成形されている。なお、磁束受渡部65とコア部61とは、互いに別体として形成された後に一体化されてもよい。例えば、リング状に形成された磁束受渡部65の貫通孔に、コア部61が圧入されてもよく、コア部61が挿入された後に溶接等により固定されてもよい。
磁束通過抑制部70は、軸方向ADにおいて、磁気吸引コア50とコア部61との間に形成されている。磁束通過抑制部70は、コア部61と磁気吸引コア50との間で直接的に磁束が流れることを抑制する。本実施形態の磁束通過抑制部70は、ステータコア40の径方向の厚みが薄肉に形成されることにより、磁気吸引コア50及びコア部61よりも磁気抵抗が大きくなるように構成されている。
ベース部80は、径方向における内径が第1の内径である第1内径部81と、第1内径部81よりも内径の小さい第2内径部82と、第1内径部81と第2内径部82とを接続し径方向に略平行な接続面83とを備える、略筒状の磁性体部材である。第1内径部はスリーブ210の第1外周面211に締結されている。第2内径部は、磁気吸引コア50の第2外周面52の径方向の外側に配置されている。ベース部80は、ヨーク10の内側においてヨーク10と当接する。図1及び図2に示すように、接続面83とスリーブ端面213とは、軸方向ADにおいて離間している。
本実施形態において、ベース部80の軸方向ADにおける端部のうち、ヨーク10の底部14側の端部は、端面85と端面86とを含む。端面85と端面86は、底部14側を向き、径方向に略平行な面である。端面85は、径方向外側の外周面84に接続され、端面86よりも径方向外側に位置する。本実施形態において、端面85を「第1端面」とも呼ぶ。端面86は、第2内径部82に接続され、端面85よりも径方向内側に位置する。端面86は、軸方向ADにおいて端面85よりも底部14側に位置する。端面85の面積は、端面86の面積よりも大きい。端面85及び端面86の軸方向ADにおける底部14側には、コイル部20が配置されている。本実施形態では、ベース部80は、第1内径部81において第1外周面211に圧入されて締結されている。また、ベース部80は、第2内径部82において第2外周面52に嵌合されている。また、ベース部80は、外周面84においてヨーク10の薄肉部17に当接しており、径方向外側かつ軸方向ADにおけるソレノイド部100側において、軸方向ADにヨーク10の側面部12と当接している。ベース部80は、ステータコア40の磁気吸引コア50とヨーク10の側面部12との間における磁束の受け渡しを行う。
弾性部材320は、バルブ部200のスリーブ210に形成された弾性部材収容部218に収容され、ステータコア40を底部14側へと付勢する。弾性部材320は、磁気吸引コア50における軸方向ADの端面であってプランジャ30側とは反対側の端面と当接して配置されている。本実施形態において、弾性部材320は、略円筒状の外観形状を有する圧縮コイルバネにより構成されている。弾性部材320の径方向内側には、スプール220が挿入されている。弾性部材320により、ステータコア40がヨーク10の底部14側へと軸方向ADに付勢されるので、磁束受渡部65が底部14へと圧接され、ヨーク10の底部14から磁束受渡部65へと伝達される磁束の損失が抑制される。
本実施形態において、ベース部80の主材料とスリーブ210の主材料とは互いに異なる。そのため、ソレノイドバルブ300の製造の自由度を高めることができる。主材料とは、50重量%以上の含有率を占める材料である。また、本実施形態において、ベース部80の主材料は磁性体の鉄(Fe)系材料である。磁性体の鉄系材料としては、純鉄、低炭素鋼、磁性体ステンレス等が挙げられる。低炭素鋼とは、炭素の含有率が0.025重量%以下の鋼である。また、本実施形態において、スリーブ210の主材料はアルミニウム(Al)である。このような主材料で構成されるため、スリーブ210を軽量化しつつ、ベース部80の強度を確保することができる。また、本実施形態では、スリーブ210の表面は、アルマイト処理されている。そのため、スリーブ210の表面強度を高めることができ、耐摩耗性を向上させることができる。他の実施形態において、ベース部80の主材料は、ニッケルやコバルト等、任意の磁性体により構成されてもよい。また、スリーブ210の主材料はアルミニウム(Al)以外の任意の材料により構成されていてもよい。
本実施形態において、ヨーク10と、プランジャ30と、ステータコア40とは、それぞれ鉄により構成されている。なお、鉄に限らず、ニッケルやコバルト等、任意の磁性体により構成されてもよい。また、本実施形態において、プランジャ30の外周面には、めっき処理が施されている。かかるめっき処理により、プランジャ30の硬度を高めることができ、また、摺動性の悪化を抑制できる。また、本実施形態において、ヨーク10はプレス成形により形成され、ステータコア40は鍛造により形成されているが、それぞれ任意の成形方法により形成されてもよい。例えば、ヨーク10は、側面部12と底部14とが互いに別体に形成された後に、かしめ固定や圧入固定等により一体化されてもよい。
図1及び図2に示す状態とは異なり、コイル21への通電が行われると、ソレノイド部100の内部に磁気回路C1が形成される。プランジャ30は、磁気回路C1の形成によって磁気吸引コア50側へと引き寄せられて、コア部61の内周面を軸方向ADに摺動する。コイル部20に流される電流が大きいほど、磁気回路C1の磁束密度が増加し、プランジャ30のストローク量が増加する。
プランジャ30の先端面32に当接するシャフト90は、プランジャ30が磁気吸引コア50側へとストロークすると、図1に示すスプール220をバネ230側へと押圧する。これにより、オイルポート214の開口面積が調整され、コイル21に流される電流値に比例した油圧が出力される。
図3に示すように、本実施形態のソレノイドバルブ300の製造では、ステップS10において、ベース部80の第1内径部81にスリーブ210が挿入されて、スリーブ210の軸方向ADにおける位置が決定される。ステップS10を「第1工程」とも呼ぶ。ステップS10では、ベース部80の接続面83とスリーブ端面213とが軸方向ADにおいて離間するように、スリーブ210の軸方向ADにおける位置が決定される。
具体的には、ステップS10では、図4に示すように、治具400上に、ベース部80が配置される。本実施形態において、治具400は、径方向外側の第1凸部401と、第1凸部401よりも径方向内側に位置し、第1凸部401よりも軸方向ADにおけるスリーブ210側に突出する第2凸部402とを有する。第1凸部401の先端面である第1当接面411は、治具400上にベース部80が配置された場合に、ベース部80の端面85に当接するように構成されている。第2凸部402は、ベース部80の端面85と第1当接面411とが当接した場合に、ベース部80の端面86の側から第1内径部81にまで突出し、かつ、第2凸部402の先端面である第2当接面412が、第1内径部81の径方向内側に位置するように構成されている。さらに、治具400は、第1当接面411と第2当接面412との軸方向ADにおける距離L1が、ベース部80とスリーブ210とが締結されたときに、ベース部80の接続面83とスリーブ端面213とが軸方向ADにおいて離間するように、予め定められている。本実施形態では、距離L1は、ベース部80の端面85と接続面83との軸方向ADにおける距離L2よりも大きくなるように構成されている。本実施形態では、治具400は、第2当接面412とスリーブ端面213とが接触する部分の面積が、ベース部80の接続面83の面積よりも大きくなるように構成されている。
第1当接面411上にベース部80の端面85が接するように、治具400上にベース部80が配置されると、ベース部80の第1内径部81にスリーブ210が挿入される。図5に示すように、スリーブ210は、スリーブ端面213が第2当接面412に接するまで挿入される。つまり、治具400は、スリーブ210を第1内径部81に挿入する際に、スリーブ端面213の軸方向ADの位置決めの機能を発揮する。本実施形態において、端面85を「第1端面」とも呼び、スリーブ端面213を「第2端面」とも呼ぶ。本実施形態では、スリーブ210の第1外周面211がベース部80の第1内径部81に圧入されることで、スリーブ210とベース部80とが締結される(図3、ステップS20参照)。本実施形態では、スリーブ210の位置を定める第1工程(ステップS10)と、スリーブ210とベース部80とを締結する工程(ステップS20)とが同時に行われる。ステップS20を「第2工程」とも呼ぶ。
ステップS30では、ステップS20で形成されたスリーブ210とベース部80とが締結された中間体に対し、ソレノイド部100が形成される。例えば、側面部12に対し略平行な薄肉部17を有するヨーク10が用意され、当該ヨーク10内にプランジャ30、ステータコア40、コイル部20、シャフト90が配置される。スリーブ210と締結されたベース部80は、磁気吸引コア50の第2外周面52の径方向外側に配置される。本実施形態では、ベース部80が、第2外周面52に嵌合される。ベース部80は、第2外周面52に対して摺動可能であってもよい。
ステップS40では、ベース部80に締結されたスリーブ210内に、スプール220と、バネ230と、バネ荷重調整部240が配置されて、バルブ部200が形成される。
ステップS50では、ベース部80とヨーク10とが締結されて固定される。ステップS50を「第3工程」とも呼ぶ。本実施形態では、ベース部80と、ヨーク10の薄肉部17とがかしめ固定される。なお、かしめ固定に代えて、溶接等の任意の方法が用いられてもよい。また、上記の製造方法は一例であり、適宜変更されてもよい。以上のようにして、ソレノイドバルブ300が製造される。
以上説明した第1実施形態のソレノイドバルブ300によれば、スリーブ210の軸方向ADにおけるソレノイド部100側の端部の第1外周面211に締結され、磁気吸引コア50の軸方向ADにおけるバルブ部200側の端部の第2外周面52の径方向の外側に配置され、ヨーク10の薄肉部17と固定された、ベース部80を備える。そのため、ベース部80により、ソレノイド部100とバルブ部200とを締結させることができる。したがって、バルブ部200のスリーブ210に鍔部を形成して、鍔部とヨーク10とをかしめ固定することによりソレノイド部とバルブ部とを締結する構成と比較して、スリーブ210の構造を簡易化することができ、ソレノイドバルブ300の製造コストを抑制することができる。また、磁性体のベース部80は、磁気吸引コア50の第2外周面52の径方向の外側に配置され、ヨーク10の内側においてヨーク10と当接するので、ベース部80に、磁気吸引コア50とヨーク10との間における磁束の受け渡しを行わせることができる。そのため、製造コストを抑制しつつ、磁気回路を形成することができる。
また、スリーブ210の第1外周面211はベース部80に圧入されているので、ベース部80の第1内径部81の寸法を調整することで、バルブ部200とソレノイド部100との締結強度を容易に調整することができる。
更に、ソレノイド部100において、摺動コア60が、プランジャ30に対して径方向外側に配置された筒状のコア部61と、コア部61のコア端部62から径方向外側に向かって形成されて磁束の受け渡しを行う磁束受渡部65とを有するので、コア部61と磁束受渡部65との間に、径方向の隙間がほぼ存在しない。このため、コア部61と磁束受渡部65とが偏心することを抑制できるので、かかる偏心に起因してコア部61を介して磁束受渡部65からプランジャ30へと伝達される磁束の分布に径方向の偏りが発生することを抑制できる。したがって、磁束の分布の偏りによるサイドフォースの増大を抑制できる。
以下、スリーブ端面213とベース部80の接続面83とを軸方向ADにおいて離間させる構成がもたらす効果を、参考例を参照しつつ説明する。参考例における治具400rは、図6に示すように、第2凸部402を有しておらず、第1凸部401に対しスリーブ210の挿入方向に窪んだ凹部412rを有する点において、第1実施形態における治具400と異なる。参考例では、治具400r上にベース部80が配置されると、図7に示すように、スリーブ210は、スリーブ端面213がベース部80の接続面83に接するまで、ベース部80の第1内径部81に挿入される。参考例では、接続面83が、スリーブ端面213の軸方向ADの位置決めの機能を発揮する。そのため、参考例では、第1工程(図3、ステップS10参照)の際には、ベース部80の接続面83に、スリーブ端面213から荷重がかかる。これに対し、本実施形態では、第1工程において、ベース部80の接続面83とスリーブ端面213とが軸方向ADにおいて離間するように、スリーブ210の軸方向ADにおける位置が決定される(図5参照)。そのため、スリーブ端面213からベース部80の接続面83に荷重がかからないので、ベース部80が変形することを抑制することができる。
また、本実施形態では、治具400は、第2当接面412とスリーブ端面213とが接触する部分の面積が、ベース部80の接続面83の面積よりも大きくなるように構成されている。そのため、スリーブ端面213を接続面83に当接させる参考例の構成と比較して、スリーブ端面213にかかる荷重を低減することができるので、スリーブ端面213が変形することを抑制することができる。
図4及び図5に示した距離L1は、治具400の第1当接面411と第2当接面412との軸方向ADにおける距離である。距離L1は、ベース部80とスリーブ210とが締結されたときに、ベース部80の接続面83とスリーブ端面213とが軸方向ADにおいて離間するように、予め定められている。距離L1は、治具400の製造公差の範囲内でばらつく。図4から図7に示す距離L2は、ベース部80の端面85と接続面83との軸方向ADにおける距離である。図5及び図7に示す距離L3は、スリーブ端面213からスリーブ210の所定の位置までの軸方向ADにおける距離であり、本実施形態及び参考例では、オイルポート214のうちの一つまでの軸方向ADにおける距離として示されている。距離L2は、ベース部80の製造公差の範囲内でばらつき、距離L3は、スリーブ210の製造公差の範囲内でばらつく。参考例では、接続面83がスリーブ端面213の軸方向ADの位置決めの機能を発揮するので、ソレノイドバルブ300の軸方向ADの長さ(以下、寸法)は、距離L2と距離L3の合計値の影響を受ける。つまり、参考例の製造方法により製造されたソレノイドバルブの寸法は、少なくとも、ベース部80の製造公差とスリーブ210の製造公差とを合わせた範囲内でばらつく。
本実施形態では、治具400がスリーブ端面213の軸方向ADの位置決めの機能を発揮するので、ソレノイドバルブ300の寸法は、距離L1と距離L3の合計値により異なり、治具400の製造公差とスリーブ210の製造公差とを合わせた範囲内でばらつく。複数のソレノイドバルブ300を製造する場合には、同じ治具400を用いることができるため、本実施形態では、ソレノイドバルブ300の寸法はスリーブ210の製造公差の範囲内でばらつく。そのため、本実施形態では、参考例に比べて、ソレノイドバルブ300ごとの寸法ばらつきを抑制することができる。その結果、オイルポート214の軸方向ADにおける位置のばらつきを抑制することができるので、ソレノイドバルブ300ごとの排出能力のばらつきを抑制することができる。
B.第2実施形態
第1実施形態のソレノイドバルブ300では、スリーブ210の第1外周面211がベース部80に圧入されて締結されていた。これに対し、第2実施形態のソレノイドバルブ300aでは、図8に示すように、スリーブ210と、ソレノイド部100aのベース部80aとがかしめ固定されて、第1外周面211とベース部80aとが締結されている点において、第1実施形態と異なる。図8は、第1実施形態の図2に対応している。第2実施形態のスリーブ210とベース部80aとを締結する第2工程(図3、ステップS20)では、ベース部80aのバルブ部200側に位置するかしめ部位88において、ベース部80aが第1外周面211の図示しないかしめ受けにかしめられて、スリーブ210の第1外周面211とベース部80aとがかしめ固定される。かしめ固定の方法として、例えば、ステーキングかしめや包みかしめが用いられてもよい。その他の構成は第1実施形態のソレノイドバルブ300と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。このことは、以降の実施形態においても同様である。
第1実施形態のソレノイドバルブ300では、スリーブ210の第1外周面211がベース部80に圧入されて締結されていた。これに対し、第2実施形態のソレノイドバルブ300aでは、図8に示すように、スリーブ210と、ソレノイド部100aのベース部80aとがかしめ固定されて、第1外周面211とベース部80aとが締結されている点において、第1実施形態と異なる。図8は、第1実施形態の図2に対応している。第2実施形態のスリーブ210とベース部80aとを締結する第2工程(図3、ステップS20)では、ベース部80aのバルブ部200側に位置するかしめ部位88において、ベース部80aが第1外周面211の図示しないかしめ受けにかしめられて、スリーブ210の第1外周面211とベース部80aとがかしめ固定される。かしめ固定の方法として、例えば、ステーキングかしめや包みかしめが用いられてもよい。その他の構成は第1実施形態のソレノイドバルブ300と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。このことは、以降の実施形態においても同様である。
以上説明した第2実施形態のソレノイドバルブ300aによれば、ベース部80aの第1内径部81に圧入による荷重が加わることが抑制されるので、ベース部80aの変形を抑制することができる。また、ベース部80aとスリーブ210の第1外周面211とをかしめ固定する形状や、かしめ荷重を調整することで、バルブ部200とソレノイド部100aとの締結強度を容易に調整することができる。
また、第2実施形態のソレノイドバルブ300aによれば、スリーブ210の第1外周面211がベース部80に圧入されることで奏する効果を除いて、第1実施形態と同様の効果を奏する。
C.第3実施形態
図9に示す本実施形態のソレノイドバルブ300bは、バルブ部200bの備えるスリーブ210bの外周面に、径方向内側に窪んだ2つの窪み部219bが設けられている点において、第1実施形態と異なる。窪み部219bは、軸方向ADにおいてソレノイド部100側を向き、径方向に略平行な面216を備える。ソレノイドバルブ300bのその他の構成は、第1実施形態のソレノイドバルブ300と同様であるため説明を省略する。
図9に示す本実施形態のソレノイドバルブ300bは、バルブ部200bの備えるスリーブ210bの外周面に、径方向内側に窪んだ2つの窪み部219bが設けられている点において、第1実施形態と異なる。窪み部219bは、軸方向ADにおいてソレノイド部100側を向き、径方向に略平行な面216を備える。ソレノイドバルブ300bのその他の構成は、第1実施形態のソレノイドバルブ300と同様であるため説明を省略する。
本実施形態のソレノイドバルブ300bの製造では、第1工程(図3、ステップS10参照)において、第1実施形態と同様に、ベース部80の接続面83とスリーブ端面213とが軸方向ADにおいて離間するように、スリーブ210の軸方向ADにおける位置が決定される。本実施形態では、図10から図12に示す治具400bが用いられる。治具400bは、ベース部80を支持する支持治具410bと、径方向にスライドさせることで支持治具410bの軸方向ADにおけるバルブ部200側の端面416b上に設置可能な、スライド治具420bとを備える。支持治具410bは、径方向内側の面403bと、軸方向ADにおいて面403bよりもスリーブ210b側に位置し、かつ、面403bよりも径方向外側に位置する第1当接面411bとを備える。支持治具410bの端面416bは、軸方向ADにおいて第1当接面411bよりもスリーブ210b側に位置し、かつ、第1当接面411bよりも径方向外側に位置する。
本実施形態では、第1工程において、図10に示すように、ベース部80の端面85と第1当接面411bとが接するように、支持治具410b上にベース部80が配置される。支持治具410b上にベース部80が配置されると、図11に示すように、ベース部80の第1内径部81にスリーブ210bが挿入され、かつ、スライド治具420bが支持治具410bの端面416b上に配置される。図12に示すように、スリーブ210bは、窪み部219bの面216が、スライド治具420bの上面412bに接するまで挿入される。本実施形態において、ベース部80の端面85を「第1端面」とも呼び、スリーブ210bの面216を「第2端面」とも呼ぶ。また、スライド治具420bの上面412bを「第2当接面」とも呼ぶ。治具400bは、第1当接面411bと第2当接面412bとの軸方向ADにおける距離L4が、ベース部80とスリーブ210bとが締結されたときにベース部80の接続面83とスリーブ端面213とが軸方向ADにおいて離間するように、予め定められている。本実施形態では、第1実施形態と同様に、治具400bがスリーブ端面213の軸方向ADの位置決めの機能を発揮する。
図12に示す距離L1bは、スリーブ端面213から第1当接面411bまでの距離である。距離L5は、スリーブ210bの面216からスリーブ端面213までの距離である。距離L1bは、距離L4から距離L5を引いた距離であるため、治具400bの製造公差とスリーブ210bの製造公差とを合わせた範囲内でばらつく。距離L3bは、スリーブ端面213からスリーブ210bの所定の位置までの軸方向ADにおける距離であり、図12では、オイルポート214のうちの一つまでの軸方向ADにおける距離として示されている。距離L3bは、スリーブ210bの製造公差の範囲内でばらつく。本実施形態におけるソレノイドバルブ300bの寸法は、距離L1bと距離L3bの合計値により異なる。つまり、ソレノイドバルブ300bの寸法は、治具400bの製造公差とスリーブ210bの製造公差とを合わせた範囲内でばらつく。第1実施形態と同様に、複数のソレノイドバルブ300bを製造する場合には、同じ治具400bを用いることができるため、本実施形態では、ソレノイドバルブ300bの寸法はスリーブ210bの製造公差の範囲内でばらつく。そのため、本実施形態でも、第1実施形態と同様に、ソレノイドバルブ300bごとの寸法ばらつきを抑制することができる。したがって、オイルポート214の軸方向ADにおける位置のばらつきを抑制することができるので、ソレノイドバルブ300bごとの排出能力のばらつきを抑制することができる。
D.他の実施形態
(1)上記各実施形態の製造方法において、ベース部80、80aの接続面83とスリーブ端面213とが軸方向ADにおいて離間するように位置決めを行い、ベース部80、80aとスリーブ210、210bとが締結されれば、工程の順序は変更されてもよい。また、ベース部80、80aの端面85に治具400、400bを当接するのに替えて、ソレノイド部100、100aに含まれる部材のうち、軸方向ADにおいて、バルブ部200に対して底部14が位置する側を向く他の面に、位置決め用の治具400cを当接させてもよい。
(1)上記各実施形態の製造方法において、ベース部80、80aの接続面83とスリーブ端面213とが軸方向ADにおいて離間するように位置決めを行い、ベース部80、80aとスリーブ210、210bとが締結されれば、工程の順序は変更されてもよい。また、ベース部80、80aの端面85に治具400、400bを当接するのに替えて、ソレノイド部100、100aに含まれる部材のうち、軸方向ADにおいて、バルブ部200に対して底部14が位置する側を向く他の面に、位置決め用の治具400cを当接させてもよい。
図13に示す例では、まず、ヨーク10をベース部80に締結する前のソレノイド部である、中間品100cを形成しておき、次に、ヨーク10の底部14に支持治具410cの第1当接面411cを当接させる。その後、第3実施形態と同様に、スリーブ210bをベース部80に挿入しつつ、スライド治具420cの上面412cをスリーブ210bの面216に当接させる。このようにして、スリーブ210bの位置決めを行ってもよい。この形態において、底部14における第1当接面411c側の面を「第1端面」とも呼び、スリーブ210bの面216を「第2端面」とも呼ぶ。この形態によっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。
(2)上記第1実施形態において、バルブボディに搭載する際の位置決め孔としての窪み部219を、スリーブ210の位置決めに用いてもよい。具体的には、第3実施形態又は上記他の実施形態(1)で用いた治具400b、400cの第2当接面412b、412cを窪み部219の軸方向ADにおける底部14側を向く面に当接させて、第3実施形態又は他の実施形態(1)と同様に、スリーブ210の位置決めを行ってもよい。
(3)上記各実施形態において、ベース部80、80aの主材料とスリーブ210、210bの主材料とは互いに同じであってもよい。この形態によれば、ベース部80とスリーブ210、210bとの熱膨張率をほぼ等しくすることができる。そのため、ベース部80、80とスリーブ210とにおいて、熱膨張率の相違により応力が発生したり、熱収縮率の相違により、圧入又はかしめ固定による応力が喪失したりすることを抑制することができるので、ソレノイドバルブ300、300a、300bの強度を高めることができる。
(4)上記各実施形態において、ベース部80、80aの主材料の硬度とスリーブ210の主材料の硬度とは互いに異なってもよい。この形態によれば、ベース部80、80aをスリーブ210に圧入する際に硬度が低い側が削られるので、圧入により異物が発生する箇所や、異物の主材料を予め特定することができる。そのため、圧入後の処理を適切に行うことができる。
(5)上記各実施形態のソレノイド部100、100a、100bの構成は、一例であり、種々変更可能である。例えば、摺動コア60のコア部61と磁束受渡部65とは、互いに別体に形成される態様であってもよい。かかる態様においては、環状に形成された磁束受渡部65の内孔にコア部61が圧入されていてもよい。また、例えば、弾性部材320は、圧縮コイルバネに限らず、皿バネや板バネ等の任意の弾性部材により構成されていてもよく、弾性部材収容部218に代えて軸方向ADにおいてコイル部20と磁束受渡部65との間に配置されて磁束受渡部65を付勢していてもよい。このような構成によっても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
(6)上記各実施形態のソレノイドバルブ300、300a、300bは、車両用自動変速機に供給する作動油の油圧を制御するためのリニアソレノイドバルブに適用されていたが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、トランスミッションケースの外側面に設けられたバルブボディに搭載されることに限らず、油圧の制御を必要とする任意の装置に搭載されてもよい。
本開示は、上述の各実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した形態中の技術的特徴に対応する各実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
10…ヨーク、12…側面部、14…底部、20…コイル部、30…プランジャ、32…先端面、40…ステータコア、50…磁気吸引コア、52…第2外周面、60…摺動コア、61…コア部、62…コア端部、65…磁束受渡部、70…磁束通過抑制部、80、80a…ベース部、81…第1内径部、82…第2内径部、83…接続面、84…外周面、85…第1端面、90…シャフト、100、100a…ソレノイド部、200、200b…バルブ部、210、210b…スリーブ、211…第1外周面、212…挿入孔、213…スリーブ端面、220…スプール、300、300a、300b…ソレノイドバルブ、320…弾性部材、AD…軸方向、AX…中心軸
Claims (9)
- バルブ部(200、200b)とソレノイド部(100、100a)とを備えるソレノイドバルブ(300、300a、300b)であって、
前記バルブ部は、
軸方向(AD)に沿って延びた筒状のスリーブ(210、210b)と、
前記スリーブに挿入されて前記軸方向に摺動し、前記軸方向における前記ソレノイド部側の端部には、前記ソレノイド部の推力を前記バルブ部に伝達するためのシャフト(90)が配置されている、スプール(220)と、を備え、
前記ソレノイド部は、
通電により磁力を発生する筒状のコイル部(20)と、
前記軸方向に沿った側面部(12)と、前記軸方向と交差する方向に沿って形成された底部(14)と、を有し、前記コイル部を収容する磁性体のヨーク(10)と、
前記軸方向に摺動する柱状のプランジャ(30)と、
ステータコア(40)であって、
前記軸方向において前記プランジャの先端面(32)と対向して配置されて前記コイル部が発生する磁力により前記プランジャを磁気吸引する磁気吸引コア(50)と、
前記軸方向と直交する径方向において前記コイル部の内側に配置されて前記プランジャを収容する筒状のコア部(61)と、前記コア部の前記軸方向の端部であって前記底部と対向するコア端部(62)から前記径方向の外側に向かって形成され、前記ヨークと前記コア部との間における磁束の受け渡しを行う磁束受渡部(65)と、を有する摺動コア(60)と、
前記摺動コアと前記磁気吸引コアとの間における磁束の通過を抑制する磁束通過抑制部(70)と、
を有するステータコアと、
前記径方向における内径が第1の内径である第1内径部(81)と、前記第1内径部よりも前記軸方向における前記底部側に位置し前記第1内径部よりも内径の小さい第2内径部(82)と、前記第1内径部と前記第2内径部とを接続し前記径方向に略平行な接続面(83)と、を備える磁性体の筒状のベース部であって、前記第1内径部は前記スリーブの前記軸方向における前記ソレノイド部側の端部の第1外周面(211)に締結され、前記第2内径部は前記磁気吸引コアの前記軸方向における前記バルブ部側の端部の第2外周面(52)の前記径方向の外側に配置され、前記ヨークの内側において前記ヨークと当接するベース部(80、80a)と、を備え、
前記接続面と前記スリーブの前記軸方向における前記ソレノイド部側の端面であるスリーブ端面(213)とは、前記軸方向において離間している、
ソレノイドバルブ。 - 請求項1に記載のソレノイドバルブであって、
前記スリーブの前記第1外周面は、前記ベース部の前記第1内径部に圧入されている、ソレノイドバルブ。 - 請求項1に記載のソレノイドバルブであって、
前記スリーブの前記第1外周面は、前記ベース部の前記第1内径部とかしめ固定されている、ソレノイドバルブ。 - バルブ部(200、200b)とソレノイド部(100、100a)とを備えるソレノイドバルブ(300、300a、300b)の製造方法であって、
前記バルブ部は、
軸方向(AD)に沿って延びた筒状のスリーブ(210、210b)と、
前記スリーブに挿入されて前記軸方向に摺動し、前記軸方向における前記ソレノイド部側の端部には、前記ソレノイド部の推力を前記バルブ部に伝達するためのシャフト(90)が配置されている、スプール(220)と、を備え、
前記ソレノイド部は、
通電により磁力を発生する筒状のコイル部(20)と、
前記軸方向に沿った側面部(12)と、前記軸方向と交差する方向に沿って形成された底部(14)と、を有し、前記コイル部を収容する磁性体のヨーク(10)と、
前記軸方向に摺動する柱状のプランジャ(30)と、
ステータコア(40)であって、
前記軸方向において前記プランジャの先端面(32)と対向して配置されて前記コイル部が発生する磁力により前記プランジャを磁気吸引する磁気吸引コア(50)と、
前記軸方向と直交する径方向において前記コイル部の内側に配置されて前記プランジャを収容する筒状のコア部(61)と、前記コア部の前記軸方向の端部であって前記底部と対向するコア端部(62)から前記径方向の外側に向かって形成され、前記ヨークと前記コア部との間における磁束の受け渡しを行う磁束受渡部(65)と、を有する摺動コア(60)と、
前記摺動コアと前記磁気吸引コアとの間における磁束の通過を抑制する磁束通過抑制部(70)と、
を有するステータコアと、
前記径方向における内径が第1の内径である第1内径部(81)と、前記第1内径部よりも前記軸方向における前記底部側に位置し前記第1内径部よりも内径の小さい第2内径部(82)と、前記第1内径部と前記第2内径部とを接続し前記径方向に略平行な接続面(83)と、を備える磁性体の筒状のベース部であって、前記第1内径部は前記スリーブの前記軸方向における前記ソレノイド部側の端部の第1外周面(211)に締結され、前記第2内径部は前記磁気吸引コアの前記軸方向における前記バルブ部側の端部の第2外周面(52)の前記径方向の外側に配置され、前記ヨークの内側において前記ヨークと当接するベース部(80、80a)と、を備え、
前記方法は、
前記ベース部に前記スリーブを挿入して、前記接続面と前記スリーブの前記軸方向における前記ソレノイド部側の端面であるスリーブ端面とが前記軸方向において離間するように、前記ベース部に対する前記スリーブの位置を定める第1工程(S10)と、
前記スリーブと前記ベース部とを締結する第2工程(S20)と、
前記ベース部と前記ヨークとを当接して固定する第3工程(S50)と、を備える、
製造方法。 - 請求項4に記載の製造方法であって、
前記第2工程では、前記第1外周面を前記第1内径部に圧入して前記スリーブと前記ベース部とを締結する、製造方法。 - 請求項4に記載の製造方法であって、
前記第2工程では、前記第1外周面と前記第1内径部とをかしめ固定して前記スリーブと前記ベース部とを締結する、製造方法。 - 請求項4から請求項6までのいずれか一項に記載の製造方法であって、
前記第1工程では、
前記ソレノイド部に含まれる部材における端面のうち、前記軸方向において前記バルブ部に対して前記底部が位置する側を向く第1端面(85、14)に当接する第1当接面(411、411b、411c)と、前記第1端面と前記第1当接面とが当接し前記ベース部に前記スリーブが挿入された場合に、前記スリーブの前記軸方向における前記底部側を向く第2端面(213、216)に当接する第2当接面(412、412b、412c)と、を備える治具であって、前記接続面と前記スリーブ端面とが前記軸方向において離間するように、前記第1当接面と前記第2当接面との前記軸方向における距離(L1、L4)が予め定められた治具(400、400b、400c)を用いて、前記接続面と前記スリーブ端面との前記軸方向における位置を定める、製造方法。 - 請求項7に記載の製造方法であって、
前記ソレノイド部の前記第1端面は、前記ベース部の前記軸方向における端面のうち前記底部側を向く面(85)である、製造方法。 - 請求項7又は請求項8に記載の製造方法であって、
前記スリーブの前記第2端面は、前記スリーブ端面(213)である、製造方法。
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