JP5498945B2

JP5498945B2 - ソレノイドバルブ

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Publication number: JP5498945B2
Application number: JP2010526737A
Authority: JP
Inventors: 博幸西ノ薗; 好成笠置
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2029-08-26
Also published as: EP2317192A1; US8382064B2; WO2010024282A1; US20110057133A1; EP2317192A4; JPWO2010024282A1; CN102016374A; CN102016374B; EP2317192B1

Description

本発明は、油圧装置等の油圧制御に適用して好適なスプールタイプのソレノイドバルブに関する。

従来のソレノイドバルブとしては、下記の特許文献１にも示すように、リテーナをバルブ本体内に入れ、リテーナと重なる部分のバルブ本体を薄肉にし、その薄肉部を径方向にカシメて、リテーナを固定するものがある。

このような構成のソレノイドバルブでは、リテーナをカシメる際に径方向に力が加わるために、バルブ本体が径方向に潰れ、バルブ本体の内周壁が変形することがあった。そのため、バルブ本体内部において軸方向に摺動するスプールのスムーズな作動が阻害され、ヒステリシス増加の要因になる場合があり、最悪の場合、スプールが動かなくなる。

また、特許文献１のソレノイドバルブは、リテーナを固定するためにバルブ本体にねじ切りがされ、所定の位置までねじ回しをする必要があり、組み立て性が悪く、更には、ねじ加工をする場合、部品制作上の工数が多く、コストが高くなるという問題点もある。

特開２０００−１０４８４７号公報

本発明は、このような問題点に鑑みてなされ、その目的は、リテーナを取り付ける際にバルブ本体の変形をなくし、しかも組み立て性のよいソレノイドバルブ、及びその製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るソレノイドバルブは、
内部にスプールが軸方向移動自在に配置されるバルブ本体と、
前記バルブ本体の軸方向に沿って一端に装着されるソレノイド部と、
前記バルブ本体の軸方向に沿って他端に装着されるリテーナとを有するソレノイドバルブであって、
前記リテーナを、前記バルブ本体の軸方向端部に設けられたカシメ部によって、軸方向からカシメて固定される。

このような構成とすることで、リテーナをカシメる際の押圧力が軸方向にのみ作用する（バルブ本体の径方向には押圧力が作用しない）ので、バルブ本体のスプール摺動部に押圧力が作用することがなくなり、変形をバルブ本体のスプール摺動部に及ぼさない。そのため、バルブ本体の内部においてスプールの摺動は妨げられず、スプールは軸方向にスムーズに移動することができる。

本発明において、好ましくは、前記カシメ部の軸方向近傍には、カシメ受け治具が入り込む溝が形成されている。

このような構成とすることで、リテーナをカシメる際に、溝にカシメ受け治具を配置することができる。そのため、リテーナをカシメる際に軸方向に沿って作用する押圧力をカシメ受け治具に受けさせることができるので、バルブ本体は、バルブ本体の軸方向にも変形しない。つまり、バルブ本体の変形をより好適に防止することができ、バルブ本体の内部において軸方向移動自在に配置されるスプールの摺動は妨げられない。

本発明において、好ましくは、前記リテーナが筒体で構成され、
前記筒体の一方の軸方向開口端部には、径方向外側に突出するフランジ部が形成され、
前記バルブ本体のカシメ部が、当該バルブ本体の他端から軸方向に突出しているカシメ片で構成してある。

このような構成とすることで、リテーナのフランジ部をバルブ本体のカシメ片の径方向内側に当接させ、フランジ部をカシメ片で覆うようにカシメることができる。そのため、バルブ本体にねじ切りをする必要がなく、リテーナをバルブ本体に固定することができるので、ソレノイドバルブの組み立て工程を簡略化でき、ソレノイドバルブの組み立て性がよい。

また、上記目的を達成するために、本発明に係るソレノイドバルブの製造方法は、バルブ本体の軸方向端部にカシメ部を設ける工程と、
前記カシメ部の軸方向近傍には、カシメ受け治具が入り込む溝を形成する工程と、
前記バルブ本体の内部にスプールを軸方向移動自在に配置する工程と、
前記バルブ本体の軸方向に沿って一端に、ソレノイド部を装着する工程と、
前記カシメ受け治具を前記溝に配置する工程と、
前記バルブ本体の軸方向に沿って他端に、リテーナを前記カシメ部によって軸方向からカシメて装着する工程とを有する。

このような構成のソレノイドバルブの製造方法によれば、リテーナをカシメる際の押圧力が軸方向にのみ作用する（バルブ本体の径方向には押圧力が作用しない）と共に、リテーナをカシメる際の押圧力をカシメ受け治具に受けさせることができるので、バルブ本体はバルブ本体の径方向には変形しない。そのため、バルブ本体内部において軸方向移動自在に配置されるスプールの摺動は妨げられない。

また、リテーナをカシメ部によって軸方向からカシメてバルブ本体に固定することができるので、バルブ本体にねじ切りをする必要がない。そのため、ソレノイドバルブの組み立て工程を簡略化でき、ソレノイドバルブの組み立て性が向上する。

本発明によれば、リテーナを取り付ける際にバルブ本体の変形をなくし、しかも組み立て性のよいソレノイドバルブ、及びその製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るソレノイドバルブの断面図である。図１に示すソレノイドバルブにおけるリテーナをカシメる前の要部断面図である。図１に示すソレノイドバルブにおけるリテーナをカシメる際の要部断面図である。図２Ｂの要部拡大図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態に係るソレノイドバルブの断面図、図２Ａは図１に示すソレノイドバルブにおけるリテーナをカシメる前の要部断面図、図２Ｂは図１に示すソレノイドバルブにおけるリテーナをカシメる際の要部断面図、図３は図２Ｂの要部拡大図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るソレノイドバルブ１０は、スプールタイプのソレノイドバルブであって、例えば自動車の自動変速機等の油圧の制御を行うためのものである。

ソレノイドバルブ１０は、電磁駆動部としてのソレノイド部（リニアソレノイド）２０と、弁部としてのバルブ本体４０と、リテーナ４５とを有する。バルブ本体４０の軸方向Ｚに沿って一端にソレノイド部２０が装着され、バルブ本体４０の軸方向Ｚに沿って他端にリテーナ４５が装着される。

ソレノイド部２０は、ケース２１の内部に、ロッド２４とプランジャ２３とコイル２２とを有する。

ケース２１は有底筒体で構成され、ケース２１の略中心には軸方向Ｚに沿ってロッド２４が配置されている。ロッド２４は軸方向Ｚの一端において、バルブ本体４０内部に配置されるスプール６０に当接している。

ロッド２４の外周面には、プランジャ２３がロッド２４と一体的に移動可能に配置されている。また、プランジャ２３の外周側には、コイル２２が配置され、コイル２２は制御回路（図示しない）から供給される制御電流により所望の強さで所望の向きの磁界を発生する。ケース２１の材質は特に限定されないが、たとえば、ＳＰＣＣ、ＳＰＣＥ、ＳＵＹ等の磁性材を用いて製作される。

バルブ本体４０は、バルブスリーブ４１の内部に、スプリング４２とスプール６０とを有する。

バルブスリーブ４１は筒体で構成され、バルブスリーブ４１の略中心には、軸方向Ｚに沿って、スプリング４２とスプール６０とが配置されている。スプール６０は軸方向Ｚの一端においてスプリング４２に当接し、軸方向Ｚの他端においてロッド２４に当接している。

バルブスリーブ４１には周壁を貫通する開口として入力ポート５１、出力ポート５２、フィードバックポート５３及び第１のドレインポート５４が形成されている。なお、入力ポート５１、出力ポート５２、フィードバックポート５３及び第１のドレインポート５４は周方向に複数形成されている。

入力ポート５１は、図示しないタンクからポンプによって供給される制御流体（例えば作動油）が流入するポートである。

出力ポート５２は、図示しない自動変速機等の流体要求先（負荷）に、所望の圧力に制御された流体を供給するポートである。

出力ポート５２とフィードバックポート５３とはソレノイドバルブ１０の外部で連通しており、出力ポート５２から流出する制御流体の一部がフィードバックポート５３に流入する。

第１のドレインポート５４は、出力ポート５２側の制御流体をドレインに排出するポートである。

スプリング４２は、スプール６０と後述するリテーナ４５の内周面との間に軸方向Ｚに沿って取り付けられ、スプール６０を軸方向Ｚに押圧する。

スプール６０は、バルブスリーブ４１の略中心に軸方向Ｚに沿って移動自在に配置されており、スプール軸６１と円柱状に形成された第１〜第３のランド６３〜６５とから構成されている。

第１〜第３のランド６３〜６５は、スプール６０のスプリング４２側端部から軸方向Ｚに沿って順に所定の間隔で、スプール軸６１に一体的に形成されている。

第１〜第３のランド６３〜６５の外径は、スプール軸６１の外径よりも大きい。また、第１のランド６３と第２のランド６４の外径は略同じであるが、第３のランド６５の外径は、第１のランド６３と第２のランド６４の外径に比べて小さい。

バルブスリーブ４１の内部において、第２のランド６４と第３のランド６５との間には、フィードバック室６７が形成されている。第２のランド６４の外径と第３のランド６５の外径には差があるため、フィードバック室６７にフィードバックされた制御流体がスプール６０に作用する面積が異なる。そのため、面積の差（ランド６４とランド６５との外径差）により発生するフィードバック力、スプリング４２によるスプリング力、および電流の大きさにより変化する電磁力の３つの力のバランスで所望の出力圧Ｐｃを得ることができる。たとえば、ソレノイド部２０に供給する電流を増大させるほど出力圧が減少するタイプの制御弁の場合、３つの力のバランスは、次の式（１）で表すことができる。
［スプリング力］＝［出力圧（＝ランドの外径差に発生するフィードバック力）］＋［電磁力］・・・（１）
また、ソレノイド部２０に供給する電流を減少させるほど出力圧が増大するタイプの制御弁の場合には、３つの力のバランスは、次の式（２）で表すことができる。
［スプリング力］＋［出力圧（＝ランドの外径差に発生するフィードバック力）］＝［電磁力］・・・（２）

スプール６０の軸方向Ｚに沿って一端はスプリング４２に当接しており、軸方向Ｚに沿って他端はロッド２４に当接している。そのため、スプール６０には、フィードバック室６７における制御流体の押圧力（フィードバック力）の他に、スプリング４２の押圧力（スプリング力）と、ロッド２４を介してプランジャ２３の動きによる押圧力（電磁力）とが伝達される。これらの押圧力によりスプール６０はバルブスリーブ４１内を軸方向Ｚに摺動する。

このような構成のソレノイドバルブ１０において、スプール６０は、スプリング４２の押圧力（スプリング力）と、コイル２２に供給される電流により発生する磁界の磁器吸引力でプランジャ２３がスプール６０を押圧する力（電磁力）とフィードバック室６７の制御流体の圧力によりスプール６０が受ける押圧力（フィードバック力）とがつり合う位置で静止する。細かくは、静的にはつり合う位置でつり合っているが、実際には入力ポート５１と第１のドレインポート５４を頻繁に開閉して制御している。

スプール６０のバルブスリーブ４１内部での位置は、上述した力により制御され、入力ポート５１および／または第１のドレインポート５４が所望の状態に開閉される。

また、入力ポート５１から出力ポート５２へ流れる制御流体の量は、入力ポート５１の開口量によって決定される。入力ポート５１の開口量は、バルブスリーブ４１内部でのスプール６０の位置によって決定される。

バルブスリーブ４１内部でのスプール６０の位置を変化させ、入力ポート５１の開口量を大きくすることで、入力ポート５１から出力ポート５２へ流れる制御流体の量が増大する。また、入力ポート５１の開口量を小さくすることで、入力ポート５１から出力ポート５２へ流れる制御流体の量が減少する。

同様に、出力ポート５２から第１のドレインポート５４へ流れる制御流体の量は、第１のドレインポート５４の開口量によって決定される。バルブスリーブ４１内部でのスプール６０の位置を変化させ、第１のドレインポート５４の開口量を大きくすることで、出力ポート５２から第１のドレインポート５４へ流れる制御流体の量が増大する。また、第１のドレインポート５４の開口量を小さくすることで、出力ポート５２から第１のドレインポート５４へ流れる制御流体の量が減少する。

つまり、本実施形態のソレノイドバルブ１０では、出力圧Ｐｃ（＝ランドの外径差に発生するフィードバック力）が所望の圧力より小さい場合には、スプール６０は軸方向Ｚに沿ってソレノイド部２０側に移動して入力ポート５１を開く。そのため、入力ポート５１を通して入力圧Ｐｏがバルブ本体４０内に供給される。逆に、出力圧Ｐｃが所望の圧力より大きい場合には、スプール６０は軸方向Ｚに沿ってスプリング４２側に移動して第１のドレインポート５４が開き、第１のドレインポート５４を通して圧力Ｐｃが放出される。

バルブスリーブ４１の軸方向Ｚに沿ったリテーナ側端部には、カシメ部７０が形成されている。カシメ部７０は、バルブスリーブ４１から軸方向Ｚに沿って延びるカシメ片７１を有し、カシメ部７０の軸方向Ｚ近傍には、溝７２が形成されている。

カシメ片７１は、バルブスリーブ４１の周方向に沿って全周に形成されていてもよいし、バルブスリーブ４１の周方向に沿って所定の間隔毎に断続的に形成されていてもよい。また、バルブスリーブ４１の周方向に沿って不規則な間隔で断続的に形成されていてもよい。

溝７２は、バルブスリーブ４１の周方向に沿って全周に形成されていてもよいし、バルブスリーブ４１の周方向に沿って所定の間隔毎に形成されていてもよい。また、バルブスリーブ４１の周方向に沿って不規則な間隔で断続的に形成されていてもよい。

図２Ａに示すように、カシメ片７１の軸方向Ｚに沿った幅Ｗ１は特に限定されないが、０．５〜３．０ｍｍが好ましく、特に好ましくは１．５〜２．０ｍｍである。

また、溝７２からカシメ片７１までの軸方向Ｚの幅Ｗ２は、０．５ｍｍ以上が好ましく、特に好ましくは１．０〜４．０ｍｍである。

また、溝７２の軸方向Ｚに沿った幅Ｗ３は、１．５ｍｍ以上が好ましく、特に好ましくは２．０〜３．０ｍｍである。

また、カシメ片７１の外径からの溝７２の径方向内側に沿った深さＤ１は、リテーナ４５をカシメる際に軸方向Ｚにのみ作用する押圧力を確実に受けられる深さが好ましく、特に好ましくは１．０〜３．０ｍｍである。

また、溝７２から第１のドレインポート５４までの軸方向Ｚの幅Ｗ４は、特に限定されない。

バルブスリーブ４１の材質は特に限定されないが、例えば、アルミニウム等を用いて製作される。

リテーナ４５は、有底筒体で構成され、筒体の軸方向Ｚに沿って一方の開口端部には、径方向外側に突出するフランジ部４５Ｆが形成されている。また、筒体の軸方向Ｚに沿った他方の端部（有底部）には、第２のドレインポート５５が形成されている。筒体の軸方向Ｚに沿った他方の端部（有底部）とスプール６０との間には、スプリング４２が取り付けられており、スプリング４２はスプール６０を押圧している。

フランジ部４５Ｆは、リテーナ４５の周方向に沿って全周に形成されていてもよいし、リテーナ４５の周方向に沿って所定の間隔毎に形成されていてもよい。また、リテーナ４５の周方向に沿って不規則な間隔で断続的に形成されていてもよい。

リテーナ４５の材質は特に限定されないが、例えば、鉄等を用いて製作される。

図２Ｂに示すように、リテーナ４５をカシメる際には、フランジ部４５Ｆをカシメ片７１の径方向内側に当接させる。その後、溝７２にはカシメ受け治具７６が配置され、カシメ具７５を用いて、軸方向Ｚからカシメ片７１に力を加えることにより、フランジ部４５Ｆはカシメ片７１に覆われるようにしてカシメられ、リテーナ４５はバルブスリーブ４１に固定される。

カシメ具７５は、有底筒体で構成され、筒体の軸方向Ｚに沿って一方の開口端部の径方向内側には、テーパ面７７が形成されている。リテーナ４５は、カシメ具７５の筒体内部７８に嵌着され、カシメ具７５を軸方向Ｚに押圧することにより、カシメ片７１とテーパ面７７とが当接し、カシメ片７１はテーパ面７７に沿って径方向内側に曲げられる。カシメ具７５の押圧力は、カシメ受け治具７６により効果的に受け止められるため、バルブスリーブ４１の変形は防止される。

また、図３に示すように、カシメ具７５による押圧力は、フランジ部４５Ｆとカシメ片７１とが当接する部分にかかる。この押圧力を効果的に受け止めるために、溝７２の径方向内側に沿った深さＤ１を、フランジ部４５Ｆとカシメ片７１とが当接する部分よりも深くすることが好ましい。

このように構成されたソレノイドバルブ１０においては、図示せぬ制御回路からソレノイド部２０のコイル２２に電流が供給されることにより、コイル２２は所望の強さで所望の向きの磁界を発生し、この磁界による磁気吸引力によりプランジャ２３が移動される。

コイル２２に供給される電流量を大きくし、プランジャ２３に対して大きな磁気吸引力を作用させると、スプール６０がバルブ本体４０のバルブスリーブ４１中を、スプリング４２側に移動する。

スプール６０がバルブスリーブ４１中をスプリング４２側に移動すると、入力ポート５１が閉口し、第１のドレインポート５４が開口する。そのため、入力ポート５１から出力ポート５２へ制御流体が流れなくなり、出力ポート５２から第１のドレインポート５４へ制御流体が流れるようになる。その結果、出力ポート５２から流出する制御流体の圧力Ｐｃは低下する。

一方、コイル２２に供給される電流量を相対的に小さくし、プランジャ２３に対して作用する磁気吸引力を減少させると、スプール６０がバルブスリーブ４１中を、ソレノイド部２０側に移動する。

スプール６０がバルブスリーブ４１中をソレノイド部２０側に移動すると、第１のドレインポート５４が閉口し、入力ポート５１が開口する。そのため、入力ポート５１から出力ポート５２へ制御流体が流れるようになり、出力ポート５２から第１のドレインポート５４へ制御流体が流れなくなる。その結果、出力ポート５２から流出する制御流体の圧力Ｐｃが上昇する。

すなわち、本実施形態のソレノイドバルブ１０においては、コイル２２に供給する電流を増大させるほど出力ポート５２から出力する制御流体の圧力Ｐｃは減少し、コイル２２に供給する電流が小さいほど出力ポート５２から出力する制御流体の圧力Ｐｃは増大することとなる。

このようなソレノイドバルブ１０においては、コイル２２に供給する電流値を制御することにより、ソレノイド部２０がスプール６０を押す力を調整し、バルブ本体４０のバルブの開閉を調整し、出力ポート５２から流出する制御流体の圧力を制御する。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。たとえば、バルブ本体４０における入力ポート５１、出力ポート５２、フィードバックポート５３及び第１のドレインポート５４の配置は、図１に示す形態に限られるものではなく、出力ポート５２とフィードバックポート５３とを入れ替えた構成のソレノイドバルブであってもよい。

このような構成のソレノイドバルブにおいては、ソレノイド部のコイルに供給する電流と制御流体の出力圧との関係が、上述したソレノイドバルブ１０とは反対になる。すなわち、このソレノイドバルブは、コイル２２に供給する電流を増大させるほど出力ポートから出力する制御流体の圧力Ｐｃは増大し、コイルに供給する電流が小さいほど出力ポートから出力する制御流体の圧力Ｐｃは減少する。つまり、図１に示すソレノイドバルブ１０とは逆の特性を持つソレノイドバルブとなる。

また、上述した実施形態においては、溝７２にカシメ受け治具７６を配置してからリテーナ４５をカシメているが、溝７２にカシメ受け治具７６を配置せずにリテーナ４５をカシメてもよい。

１０ソレノイドバルブ
２０ソレノイド部
４０バルブ本体
４５リテーナ
６０スプール
７０カシメ部

Claims

内部にスプールが軸方向移動自在に配置されるバルブ本体と、
前記バルブ本体の軸方向に沿って一端に装着されるソレノイド部と、
前記バルブ本体の軸方向に沿って他端に装着されるリテーナとを有するソレノイドバルブであって、
前記バルブ本体には、周壁を貫通しており、前記スプールの位置に応じて開口量が決定される複数のポートが形成されており、
前記リテーナを、前記バルブ本体の軸方向端部に設けられたカシメ部によって、軸方向からカシメて固定され、
前記カシメ部の軸方向近傍に、複数の前記ポートの内最も前記リテーナ側の前記ポートから軸方向に所定の幅（Ｗ４）を設けて、外径から径方向内側に沿った所定の深さを有し、前記カシメ部をカシメる際に軸方向に沿って作用する押圧力を受け止めるカシメ受け治具が入り込む溝が形成されるソレノイドバルブ。
前記リテーナが筒体で構成され、
前記筒体の一方の軸方向開口端部には、径方向外側に突出するフランジ部が形成され、
前記バルブ本体の前記カシメ部が、当該バルブ本体の他端から軸方向に突出しているカシメ片で構成してある請求項１に記載のソレノイドバルブ。
前記リテーナの内部には、スプリングが保持されており、
前記スプリングが前記スプールを軸方向に沿って前記ソレノイド部側に押圧する請求項１又は請求項２に記載のソレノイドバルブ。
周壁を貫通しており、スプールの位置に応じて開口量が決定される複数のポートが形成されたバルブ本体の軸方向端部にカシメ部を設ける工程と、
前記カシメ部の軸方向近傍に、複数の前記ポートの内最も前記リテーナ側の前記ポートから軸方向に所定の幅（Ｗ４）を設けて、外径から径方向内側に沿った所定の深さを有し、前記カシメ部をカシメる際に軸方向に沿って作用する押圧力を受け止めるカシメ受け治具が入り込む溝を形成する工程と、
前記バルブ本体の内部に前記スプールを軸方向移動自在に配置する工程と、
前記バルブ本体の軸方向に沿って一端に、ソレノイド部を装着する工程と、
前記カシメ受け治具を前記溝に配置する工程と、
前記バルブ本体の軸方向に沿って他端に、リテーナを前記カシメ部によって軸方向からカシメて装着する工程とを有するソレノイドバルブの製造方法。