JP6259821B2 - 液圧スリーブを介して汚染保護してソレノイドモータを通気するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、ソレノイド弁、特に液圧制御流体の制御に利用されるソレノイド弁、及び液圧流体に沈めて機能することができるような弁に関する。

自動車の自動変速機は、典型的に、トルクコンバータ及びクラッチを含む複数の構成要素を有し、ここで、係合及び解放の状態を制御しなければならない。当初、このような構成要素は、流体圧力ロジック構成要素によって制御された。１９８０年代にほぼ始まる時代に、ますます多くの自動車変速機が生産されており、トルクコンバータ及びクラッチの制御は、電子ロジック制御に引き継がれ、この制御では、ソレノイド弁（線形作用の電磁モータによって作動される弁と称されることもある）を利用して、流体圧力によって作動される変速機の様々な構成要素の動作を作動させるか又は解除する液圧制御流体を制御する。現在、これらのソレノイド弁の多くは、変速機流体内に設置されている。

自動車の変速機に利用される大部分のソレノイド弁は、非磁性のボビンに巻き付けられたコイルを有する。コイルを包囲して、ソレノイド弁の磁気ループの部分を提供するのは、ケーシングである。ボビンの内径に、典型的に、磁束管及び極片がある。磁束管及び極片の内側に、弁部材に接触するアーマチュアが摺動可能に装着される。磁束管と極片とを整列させるために、また磁束管と極片との間の近接した軸方向分離を維持するために、非磁性材料の整列チューブが設けられる。このようなソレノイド弁の例は、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／米国特許出願公開第２０１０／０２１９２４号明細書の精査によって確認することができる。

様々な製造のため、個々のソレノイド弁の電流／力動作は僅かに変化し得る。変速機の最適性能を達成するために、ソレノイド弁を校正することが望ましい。以前には、校正は機械的に行われたが、米国特許第７，４７４，９４８号明細書に明らかにされているように、ソレノイド弁の校正はソフトウェア方法を利用して達成されることが好ましいことが確認されている。ソレノイドが電子的に校正されるとき、ソレノイドの動作は、可能な限り変速機内のその動作の寿命にわたって一貫していることが望ましい。前述したように、自動車の変速機のソレノイドは、変速機流体内に沈められることが多い。車両の運転中及び変速機の様々なギヤ、シャフト及び軸受の摩耗のため、金属粒子が汚染物質として変速機流体に発生される。これらの汚染物質は、ソレノイド弁を透過する磁場に引きつけられるので、ソレノイド弁内に頻繁に留まる可能性が高い。前に言及したように、大部分のソレノイド弁は、ケーシング及び別個の磁束管と極片を有する。様々な構成要素の間に境界面がある箇所では、時間の経過につれて、金属成分が様々な構成要素の間の境界面内に留まり得る。金属成分が様々な構成要素の境界面内に留まった場合、様々な構成要素の磁束効率又は密度を修正し、これによって、ソレノイド弁の校正された初期設定からソレノイド弁の動作を変更することができる。特に沈められた環境において、ソレノイド弁が沈められる液圧流体からの金属汚染物質の存在にもかかわらず、時間の経過にわたってより一定の動作を有するソレノイド弁を提供することが望ましい。

ソレノイドの内部への金属汚染物質の吸い込みを阻止するために、ソレノイド弁に延長通気経路が設けられている。従来の通気経路の構造には、典型的に、それらが曲線及び直線状のセグメントから生成されるという問題がある。さらに、いくつかの例では、これらの構造は、ソレノイド弁のコイルボビン組立体に隣接する重要な間隔を取り除いており、このことは望ましくない。さらに、少なくとも１つの構成では、経路の幅と比較して非常に細いシール幅を提供するスプールそれ自体に経路が生成されており、横断漏洩の可能性に経路はさらされる。従来のソレノイド弁の構造の前述の不都合なしに、汚染物質の吸い込みを最小にするか又は排除するための措置を有するソレノイド弁を提供することが望ましい。

上記及び他の要求を明らかにするために、本発明の構想が提案される。本発明の好ましい実施形態では、油圧弁本体に設けられる拡張アーテリを有するソレノイド弁が提供される。したがって、ソレノイド弁のコイルボビン領域用の構造空間を犠牲にする必要がなく、シール幅を大幅に強化することができる。その上、ソレノイド弁の内部への金属汚染物質の吸い込みをもたし得る流体交換を阻止するために、起伏が拡張アーテリにさらに設けられる。

本発明のさらなる適用範囲は、以下に提供する詳細な説明から明らかになるであろう。詳細な説明及び特定の実施例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、説明目的のみを目的とするに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではないことを理解すべきである。

本発明は、詳細な説明及び添付図面からより完全に理解されるであろう。

本発明の通常低い制御圧力の他のソレノイド弁の断面図である。 図１の線２−２に沿った断面図である。 本発明による好ましい代替実施形態の通常高いソレノイド弁の図１と同様の断面図である。 通常低いソレノイド弁である本発明の好ましい他の代替実施形態のソレノイド弁の断面図である。

１つ又は複数の好ましい実施形態の以下の説明は、本質的に単に例示的なものに過ぎず、本発明、その適用、又は使用を限定することを決して目的としない。

図１及び図２を参照すると、本発明による浸漬可能なソレノイド弁７は、強磁性ケーシング１０を有することができる。ケーシング１０は、その下端に沿って、タブ１２に沿ったそれらの曲げを補助するために一連のスロット（図示せず）を有し、タブは、液圧装置本体１６の傾斜部分１４に接触して、この傾斜部分をケーシング１０及び磁束座金１８に捕捉する。ケーシング１０は、その下端に沿って一般に開口し、その頂端２０で閉鎖している。ケーシング１０はほぼ管状の外被を形成する。ケーシング１０は、機械加工、深絞り又は鍛造することが可能である。一般に磁束管２２と称される第１の強磁性の環状部材が、ケーシング内に位置決めされかつケーシングでほぼ軸方向に延びている。磁束管２２は、一般に極片２６と称される第２の強磁性の環状磁気部材によって非磁性の整列管２４と半径方向に整列される。極片２６は、磁束座金１８によってケーシングと磁気的に接続される。他の実施形態（図示せず）では、極片２６は、磁束座金１８を介してケーシング１０と磁気的に接続されるが、磁束座金１８から分離し得る。磁束管２２を極片２６から軸方向に磁気的に分離するのは、間隙２８である。説明する他の実施形態では、磁束管及び極片は、しばしば磁束チョークと称されるその間に薄い部分を有する単一の部材から形成することができる。コイル及びボビン組立体３０は、ケーシング１０から磁束管２２及び極片２６に半径方向に並置している。コイル及びボビン組立体は、銅コイル束３４に典型的に巻き付けられる非磁性の典型的に重合体のボビン３２を含む。コイル３４は、強磁性のアーマチュア３６の運動を作動するために電気的に作動される。電気コネクタ３５は、電流をコイル３４に提供するために設けられる。

強磁性のアーマチュア３６は、磁束管２２及び極片２６内に摺動可能に取り付けられる。ケーシングの頂端２０は、アーマチュア３６とケーシング１０との磁気ラッチの防止を補助するために、頂端から内側に下方に延びるディンプル４２を有する。アーマチュア子３６又は代わりに磁束管２２及び極片２６は、側面ラッチの防止を補助するために、ニッケル又は他の非磁性化合物などの非磁性材料の薄い裏張りを有し得る。アーマチュア３６はまた、ソレノイド弁７内の流体がアーマチュア３６の軸方向側面の間で移動することを可能にするために一連の軸方向通路４６を有する。アーマチュア３６は、アーマチュア３６と接続されたボール５２を介して弁部材５０に運動を付与する。

液圧装置本体１６は、クロスボア５６によって提供される排気入口／出口通路を有する。クロスボア５８は供給圧力と接続される。軸方向ボア６０は制御圧力と接続される。図示したように、ソレノイド７は、通常低い制御圧力ソレノイド弁である。液圧装置本体１６は、金属製の内側ライナ又はスリーブ６４を有する重合体の部材である。スプール部分６６を有する弁部材５０は、スリーブ内に摺動可能に取り付けられる。スプール部分６６は、座金７０に係合するばね６８によってばね付勢される。スプール６６は、一連のクロスボア７４を交差する制御圧力と接続される内部通路７２を有する。クロスボア７４は、制御圧力を排気と連通させるクロスボア５６と流体連通するように典型的に位置決めされる。制御圧力を供給圧力と接続させるために、コイル３４は、ばね６８の付勢に対抗してアーマチュア３６を移動させて、クロスボア７４を液圧装置本体のクロスボア５８と流体連通させるように作動され、クロスボア５８はシステムの液圧を高めるために流体供給と接続される。コイル３４の作動により、磁束座金ケーシング及び磁束管に磁束ループが発生される。間隙２８のため、磁束ループは、アーマチュア３６内にスキップし、次にアーマチュアを通して極片２６に出て、アーマチュア３６が最小の磁気抵抗の点に到達するようにさせ、これによって、アーマチュア３６を下方に移動させる。

液圧装置本体１６は、磁束座金１８との係合面８０を有する。液圧装置本体１６は、磁束座金１８によって提供されるシール部材のシール面８１に隣接して位置決めされる。係合面８０は、一連の起伏８４を有する拡張アーテリ８２のようならせん体を有する。拡張アーテリの横幅８６は、典型的に、拡張アーテリの横方向シール面８８、９０の幅の２倍以下である。多くの用途では、拡張アーテリの幅８６は、横方向シール面の幅未満であろう。拡張アーテリ８２は、液圧装置本体及び磁束座金の内部９４とソレノイド弁の外縁９６とを接続する。典型的に、拡張アーテリ８２は、ケーシング１０のかしめられたタブ１２と係合するときに、拡張アーテリの最端部において液圧装置本体の傾斜部分１４の平坦部分によって形成される。

拡張アーテリ８２の体積は、その軸方向の末端位置の間のアーマチュア３６及び弁部材５０によって押し退けられたポンプ容量の好ましくは少なくとも３倍である。ポンプ容量を計算する際に、アーマチュア３６は軸方向通路４６のため無視される。

拡張アーテリ８２の多くの起伏８４のため、流体交換は追加の長さならびに流体が首尾よく回転を行うことの困難さのため最小にされ、これによって、磁束座金１８（一般に「ポンプ室」と称される）の内部にある流体へのソレノイドの外側の流体の交換を完全に排除しないとしても、低減する。液圧装置本体が重合体材料から製造される出願人の発明の実施態様では、潤滑油内にあり得る金属粒子は、拡張アーテリの全長にわたって移動するよりもむしろ、磁束座金１８に固着して付着する傾向を有するであろう。シール面８８と９０の広さのため、潤滑油を拡張アーテリから漏らすであろう圧力脈動中に、クロス汚染が防止される。出願人の発明の別の利点は、拡張アーテリ全体がコイルスプール組立体３０から離れて位置決めされ、したがって、コイル及びボビン組立体３０が、ケーシングの固定サイズ内で所定のソレノイド用に最大の軸方向及び半径方向の寸法を有することを可能にすることである。このことは、強力なソレノイド弁を提供する点で重要であり、一方で、同時に、作動電流を小さく維持し、可能な限り小さなアーキテクチャのソレノイド弁を提供する。

図３を参照すると、代わりの好ましい実施形態の通常高いソレノイド１０７の断面図が示されている。ソレノイド弁１０７は、コイルボビン組立体１３０の外側ケーシング１２０を有する。コイルボビン組立体１３０は、第１の強磁性環状部材１２２を取り囲む。第１の環状の強磁性部材１２２は、磁束チョーク１２８によって一体の第２の強磁性部材１２６から磁気的に分離される。強磁性環状部材１２２と１２６は、共に接合されているので、整列管は必要でない。第２の強磁性部材１２６は、下側シール面１８１を有する磁束座金１１８と一体である。シール面１８１は、液圧装置本体１１６によって提供される係合面１８０に隣接している。液圧装置本体１１６は、図１及び図２のソレノイド７の前述の拡張アーテリ８１のものと同様の拡張アーテリ１８２を有する。

図４は、ソレノイド１０７と同様のソレノイド２０７を示しているが、コイル及びボビン組立体２３０を有する外側ケーシング２２０を有する通常低いソレノイドであり、コイル及びボビン組立体２３０は第２の環状強磁性部材２２６から磁束チョーク２２８によって分離された上部の環状強磁性部材２２２を包囲し、次に第２の環状強磁性部材は磁束座金２１８と一体接続される。磁束座金２１８は、拡張アーテリ２８２を有する液圧装置本体２１６の接触面２８０と接触するシール面２８１を提供する。

本発明の説明は、本質的に例示的なものに過ぎず、したがって、本発明の主旨から逸脱しない変形形態は本発明の範囲内に含まれるように意図される。このような変形形態は、本発明の精神及び範囲からの逸脱とは見なされない。

Claims (11)

1. 浸漬可能なソレノイド弁であって、
   アーマチュアが直線的に移動を行う電磁モータ内に摺動可能に取り付けられた前記アーマチュアを含む電磁モータと、
   概ね平坦なシール面を提供するシール部材と、
   前記アーマチュアの移動の結果として移動される弁部材と、
   前記シール部材のシール面に隣接して位置決めされた前記弁部材を包囲する液圧装置本体であって、前記シール部材のシール面と係合する係合面が、前記液圧装置本体の内部と前記ソレノイド弁の外側の周縁とを接続するらせん体状の波打つ拡張アーテリを有し、前記拡張アーテリが、前記拡張アーテリの横幅の少なくとも半分の大きさの幅を有する横方向シール面を有する液圧装置本体と、
   を備える浸漬可能なソレノイド弁。
2. 浸漬可能なソレノイド弁であって、
   強磁性ケーシングと、
   前記ケーシングと磁気的に接続された第１の環状強磁性部材と、
   前記ケーシングと磁気的に接続されかつ前記第１の環状強磁性部材から磁束チョークによって軸方向に分離された第２の環状強磁性部材と、
   前記第１及び第２の環状強磁性部材及び前記ケーシングに半径方向に並置するコイルと、
   前記第１及び第２の環状強磁性部材内で移動するために摺動可能に取り付けられた前記コイルによって移動されるアーマチュアと、
   概ね平坦なシール面を提供するシール部材と、
   前記アーマチュアの移動の結果として移動される弁部材と、
   前記シール部材のシール面に隣接して位置決めされた前記弁部材を包囲する液圧装置本体であって、前記液圧装置本体が、前記シール部材のシール面と係合する係合面を有し、前記係合面が、前記液圧装置本体の内部と前記ソレノイド弁の外側の周縁とを接続するらせん体状の波打つ拡張アーテリを有し、前記拡張アーテリが、前記拡張アーテリの横幅の少なくとも半分の大きさの幅を有する横方向シール面を有する液圧装置本体と、
   を備える浸漬可能なソレノイド弁。
3. 浸漬可能なソレノイド弁であって、
   強磁性ケーシングと、
   前記ケーシングと磁気的に接続された強磁性磁束管と、
   間隙によって前記磁束管から軸方向に分離された強磁性環状極片と、
   前記極片と前記ケーシングとを磁気的に接続しかつ前記極片と一体接続される磁束座金と、
   前記ケーシングから前記磁束管及び極片に半径方向に並置するボビンに巻き付けられたコイルと、
   前記磁束管及び前記極片内で移動するために摺動可能に取り付けられた前記コイルによって移動されるアーマチュアと、
   前記アーマチュアによって移動されるスプール弁と、
   前記ケーシングによって前記磁束座金に接続されることによって前記磁束座金と接続される前記液圧装置本体を包囲する重合体の液圧装置本体であって、前記液圧装置本体が前記磁束座金に係合する係合面を有し、前記係合面が、前記磁束座金の内部と前記ソレノイド弁の外側の周縁とを接続するらせん体状の波打つ拡張アーテリを有し、前記拡張アーテリが、少なくとも前記拡張アーテリの横幅の幅を有する横方向シール面を有する重合体の液圧装置本体と、
   を備える浸漬可能なソレノイド弁。
4. 前記拡張アーテリの体積が、ストローク極限における前記アーマチュア及び弁部材のポンプ容量よりも少なくとも３倍大きい
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のソレノイド弁。
5. 前記弁部材がスプール弁である
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のソレノイド弁。
6. 前記ケーシングが、前記液圧装置本体と前記磁束座金とを接合するためにかしめられる
   請求項３に記載のソレノイド弁。
7. 前記液圧装置本体が、前記弁部材を取り囲むスリーブを有する
   請求項１〜６のいずれか一項に記載のソレノイド弁。
8. 前記液圧装置本体の係合面が重合体材料によって提供される
   請求項１〜７のいずれか一項に記載のソレノイド弁。
9. 前記弁部材がばね付勢される
   請求項１〜８のいずれか一項に記載のソレノイド弁。
10. 前記拡張アーテリの最端部が、前記液圧装置本体の半径方向の周辺と前記ケーシングとの間に形成される
    請求項１〜９のいずれか一項に記載のソレノイド弁。
11. 前記第１の環状強磁性部材及び前記第２の環状強磁性部材が、磁束チョークによって分離された単一ピースとして形成される
    請求項１２に記載のソレノイド弁。

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