JP4466555B2 - ソレノイドバルブおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、流体の流量を制御するためのソレノイドバルブとその製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕
従来より、例えば燃料や作動油等の流体が通過する弁孔（ポート）を開閉する弁体（スプール）と、このスプールを開弁方向または閉弁方向に駆動するソレノイド部と、スプールを閉弁方向または開弁方向に付勢するばね等の付勢手段とを備えたソレノイドバルブがある（例えば、特許文献１参照）。このようなソレノイドバルブは、例えば車両の自動変速機等の油圧制御装置に供給する作動油の流量や圧力を制御するために使用され、作動油の流量や圧力を制御するためにスプールを開弁方向または閉弁方向に駆動するソレノイド部が同軸に設けられている。電磁気的駆動手段であるソレノイド部は、コイルボビンに導線の表面に薄い絶縁性の被膜を有する被覆導線（巻線）を整列多層に巻回したソレノイドコイルの上に樹脂モールド成形を施して、絶縁性と防食性を図り、同時に外部接続端子であるコネクタと一体的にモールド成形して、電気的接続を得る構造が一般的に採用されている。

図５（ａ）は、従来のソレノイドコイルのコイルボビンの軸方向断面図を、図５（ｂ）はコイルボビンのＸ−Ｘ断面図を示す（従来例１）。
図５（ａ）に示すように、コイルボビン１３０は非磁性の樹脂材料等で前後端が鍔付きの中空円筒状に一体成形される。前後端に備えた鍔部１３５、１４５は、整列多層に巻いた巻線（コイル）が崩れないように保持する側壁であり、鍔部１３５、１４５の外径は多層に巻いたコイルの外径と略一致するか、少し大きな寸法になっている。

樹脂成形されるコイルボビン１３０には、成形型の型割りがコイルボビン１３０の軸方向に設けられ、型抜き方向が軸直角（図示上下方向）である理由から、型割りの境界部に発生するバリ１３９がコイルボビン１３０の円筒部１３６の外周部を軸方向に繋がって形成され易い。そして、軸方向に形成された連続するバリ１３９と直交するように被覆導線（巻線）が巻かれ、その上をさらに樹脂モールド成形がされてソレノイドコイル１１３が構成される。

〔従来技術の不具合〕
しかし、特許文献１（従来例１）のソレノイドコイルは、巻線時に被覆導線がバリと直交するように張力をかけて巻かれるので、被覆導線がバリに当たり、被膜が損傷したり、伸ばされて薄くなったりする。
図６はコイルボビンに巻かれた被覆導線とバリとの当接部の拡大模式図である（従来例２）。図６に示すように、被覆導線１３１の被膜１３３はバリ１３９のエッジ状の先端で集中的な応力を受け、さらに大きな張力を受けることによって損傷を受け、絶縁性、防食性が低下し、ショートや断線の懸念が生じる。これは、絶縁性、防食性を図るためにコイルの上に樹脂モールド成形を加えるものの、樹脂モールド成形が、多層に巻かれたコイルの内部、特にコイルボビン１３０の円筒部１３６に接する一層目まで浸透して成形されにくく、ために、例えば燃料や作動油等の流体中での使用では、流体が僅かながら浸み込むこともあって、被膜１３３の損傷部１５０から導線１３２を腐食させるためである。
特開２００２−３１０３２２号公報

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、樹脂成形で製作したコイルボビンに被覆導線を巻回してなるソレノイドコイルを有するソレノイドバルブにおいて、バリによる被覆導線の被膜の損傷を生じないソレノイドコイルを有するソレノイドバルブと、簡単で製造コストのかからないソレノイドバルブの製造方法を提供することを目的とする。

〔請求項１の手段〕
本発明では、一端にソレノイド部の駆動により摺動するスプールと、スプールの他端には、スプールを閉弁方向または開弁方向に付勢する付勢手段を有し、スプールの往復摺動による流体通路の開閉によって流量を制御するスプール弁部と、
両端に鍔付きの円筒状のコイルボビンに巻線を巻回して形成されるソレノイドコイルと、ソレノイドコイルの外周に磁気回路の一部を形成するヨークと、内周に磁気回路の一部を形成するステータコアを有し、ステータコアの内部は往復移動可能に収容され、ソレノイドコイルへの通電時にステータコアとの間に生じる磁気吸引力を受けて移動するプランジャとからなるソレノイド部とを備えたソレノイドバルブにあって、ソレノイドコイルは、インナボビンにアウタボビンを同軸に嵌着させて二重構造と為すコイルボビンの円筒部に、巻線を巻回して形成されたことを特徴としている。

これによれば、少なくとも巻線が巻回されるボビンの円筒部にはバリなどのエッジの全くない平坦で滑らかな外周面を備えることができるので、巻線とバリとの接触がなく、巻線の被膜の損傷の発生を抑制でき、絶縁性や防食性の向上が可能となる。

〔請求項２の手段〕
請求項１に記載のソレノイドバルブの製造方法において、円筒状の、前端に鍔部を有し、後端にスリットと止め部を備えたインナボビンを、軸方向に型割りする成形型で成形し、円筒状の、前端は開口して、後端に鍔部を備えたアウタボビンを、軸直角に型割りする成形型で成形し、インナボビンにアウタボビンを同軸に嵌着させて組付けし、二重構造のコイルボビンを製造し、二重構造のコイルボビンに巻線を巻回してソレノイドコイルを製造することを特徴とするソレノイドバルブの製造方法を採用している。

これによれば、従来の軸方向に型割りする成形型で成形することに加えて、軸直角に型割りする成形型で成形する工程が必要となるが、軸直角に型割りする成形型は汎用的であり、比較的簡単な型構造で製作でき、アウタボビンの円筒部は勿論、型割り部でのバリの発生も、型割り精度が確保し易い理由から殆ど発生しない。よって、次工程にバリ取り工程を追加して、例えば手作業にてバリ取りをしたり、あるいは、従来の軸方向に型割りする成形型に代るコイルボビンの円筒部の外周にバリ発生の生じない新たな型割り方法があったとしても大規模となり、大型化は避けられず、これら他の手段と比較すれば、製造コストも含め簡単で迅速な製造が可能なものとなる。

本発明の最良の実施形態を、図に示す実施例１とともに説明する。

〔実施例１の構成〕
図１は本発明の実施例１におけるソレノイドバルブの軸方向断面図である。図２ないし４は本発明によるコイルボビンの断面図である。図２は二重構造のコイルボビンの断面図であり、図３はインナボビンの断面図であり、図４はアウタボビンの断面図である。

本実施例のソレノイドバルブ１は、例えば車両の自動変速機等の油圧制御装置などに用いられ、自動変速機の適正な作動のために作動油の流量や圧力を所定の値に制御し、供給するものである。このソレノイドバルブ１は、図１に示すように、ソレノイド部１０とスプール弁部２０とから構成される。

スプール弁部２０は、可動部材としてのスプール２１が固定部材であるスリーブ２２内を軸方向に往復移動自在に収容され、ソレノイド部１０の駆動によって、このスプール２１の位置を調整することにより、作動油の流量や圧力を制御するようになっている。なお、本実施例の棒状の形状を有するソレノイドバルブ１において、軸方向のスプール弁部２０側（図示左側）を前方と称し、ソレノイド部１０側（図示右側）を後方と称して、以下前後方向はこれに従うものとする。

スプール２１は、複数の異径の段差部を備えており、スリーブ２２の内周面に挿入される。また、スリーブ２２の内周面には複数のポートが備えられ、スプール２１の各段差部との間に空間を構成し、ソレノイド部１０の駆動によるスプール２１の移動によって、各空間と各ポートをそれぞれ遮断あるいは連通させて、作動油の流入および流出量を変えて、作動油の流量や圧力を制御するようになっている。作動油に含まれる異物がソレノイド部１０内に侵入することを防止するダイアフラム２６がスプール２１後端の軸部２５の略中央に備えられた円環状の溝部に嵌着されている。また、スプール弁部２０の前端部には、スプール２１に突出軸部が形成されて、突出軸部にスプール２１もしくはプランジャ１２を図示右方向に付勢する付勢手段であるばね２４が装着されている。

スプール２１の移動（ストローク）のための推力は、ソレノイド部１０のプランジャ１２に作用する磁気吸引力により駆動され、ストロークがソレノイド部１０に印加する電流によって制御される。

図１において、ソレノイド部１０は、磁気吸引力を生じるプランジャ１２と、プランジャ１２を収容するステータコア１１と、ステータコア１１の外周には励磁のためのソレノイドコイル１３と、ソレノイドコイル１３に電気的通電を図るコネクタ１５と、ソレノイドコイル１３に生じる磁束の通り道（磁路）を形成するヨーク１４によって構成される。また、ステータコア１１の内周には磁気抵抗を大きくした薄肉部が設けられている。ソレノイド部１０は、この吸引力によって駆動される。通電によりソレノイドコイル１３を励磁することで発生する磁束は、この磁気回路を流れるが、ステータコア１１の薄肉部にて遮断されてプランジャ１２側へ流れを変え、プランジャ１２には磁気吸引力が発生する。

ヨーク１４は、前端が開口し、後端が有底の筒型の中空筒体で、その前端の開口筒部には後述するステータコア１１のフランジ部とスリーブ２２の鍔部とをかしめ加工により固定するための肉盗みが設けられている。また、ヨーク１４の後端の有底筒部は段差が設けられて径小の筒状部を形成し、ステータコア１１の円筒後端部と嵌着可能に形成されて、磁気回路としてのリングコアを兼ねている。

また、ヨーク１４はソレノイドコイル１３を収容し磁路を形成するヨーク筒部と、ステータコア１１の後方に嵌着して同様に磁路を形成するリングコア筒部の二段の段差筒型構造を備えている。また、リングコア筒部とヨーク筒部にはそれぞれ一条の溝部が備えられ互いに連続して折れ曲がった呼吸経路１８，１９を形成している。そして、ヨーク筒部の開口端部から外部に開放されている。これにより、ヨーク１４の内部と外部が連通して、呼吸可能となっている。

ステータコア１１は、内部にプランジャ１２を往復自在に移動支持する円筒部と、スプール弁部２０にダイアフラム２６を挟装するフランジ部を有し、フランジ部と円筒部は磁路を構成している。また、ステータコア１１の円筒部の磁路内には、その前端近傍に、薄肉部からなる磁気遮断部が形成されている。磁気遮断部は磁気抵抗が大きく、磁束が磁気遮断部を流れる代りに内部に収容されるプランジャ１２側にバイパスして流れる。

また、プランジャ１２はステータコア１１の内周に所定の隙間（磁気クリアランス）を確保して滑らかな往復移動可能な中実の円筒体であり、その前後面に貫通する連通穴１６が設けられている。この連通穴１６は、ステータコア１１の内部をプランジャ１２が往復移動するに際し、プランジャ１２の移動方向の前後に形成される空間を連通して、プランジャ１２が移動しても空間がダンパとして作用しないための呼吸通路である。

ソレノイドコイル１３は、樹脂製の二重構造のコイルボビン３０に導線の表面に薄い絶縁性の被膜を有する被覆導線３１を整列多層に巻き付けて形成され、その上に円筒形状に樹脂モールド成形されて絶縁性、防食性を備えると共に、同時にソレノイドコイル１３に給電するコネクタ１５と一体的に成形されている。ソレノイドコイル１３の被覆導線３１とコネクタ１５のターミナルは電気的に接続され、コネクタ１５での通電によりソレノイドコイル１３を励磁するようになっている。

しかるに、本発明になる二重構造のコイルボビン３０は、図２に示すようにインナボビン３４にアウタボビン４４を軸方向に嵌着させて二重構造に組付けし、少なくとも被覆導線３１が巻回されるボビン円筒部４６にはバリなどのエッジの全くない平坦で滑らかな外周面を構成している。
この二重構造のコイルボビン３０の製作手順（工程）を図２〜４を参照して説明する。

（１）インナボビン３４は樹脂製のコイルボビンであり、従来例と同様に樹脂成形で形成される。インナボビン３４の成形型は、軸方向の半割り型で、軸心上に型割りを持った軸直角（図示上下方向）が抜き方向の構造である。よって、成形されるコイルボビン形状は、前端に鍔部３５を有して巻線の崩れを防ぐ側壁となし、後端には止め部３８とスリット３７を有して次工程（２）で成形されるアウタボビン４４との節度ある嵌着ができるように変形性を高めた薄肉の円筒部３６を備えた構造となっている。なお、図３ではスリット３７は軸心の型割り位置に設けているが、これに限ることなく円周上の任意の位置に、型抜きが可能であればどこにあってもよい。また、同様に、型割りの境界部にはその型精度次第ではバリ３９が残ることがあるが、本実施例では残ったバリ３９は次工程（２）で成形されるアウタボビン４４によって覆われる構成であるため、全く問題とはならない。

（２）アウタボビン４４もインナボビン３４と同様に樹脂製のコイルボビンであり、樹脂成形で形成される。アウタボビン４４の成形型は、インナボビン３４とは異なって、軸直角の型割りを持った軸方向（図示左右方向）が抜き方向の構造である。よって、成形される形状は、前端が開口した薄肉のボビン円筒部４６であり、後端が鍔部４５を有して被覆導線３１の崩れを防ぐ側壁となっている。そして、型割りの境界部にバリ３９が生じるとすれば、鍔部後面の最外周部に放射状に発生し、ボビン円筒部４６の外周面に発生することは全くない。なお、軸直角の型割りを持った軸方向（図示左右方向）が抜き方向のこの型構造は、インナボビン３４の成形型で説明した軸方向の半割り型で、軸心上に型割りを持った軸直角（図示上下方向）が抜き方向の型構造に比べて型精度が確保し易いため、バリ３９の発生は少ないことが期待される。

（３）二重構造のコイルボビン３０は、インナボビン３４を内周に、アウタボビン４４を外周として、上記のインナボビン３４の後端からアウタボビン４４の前端を挿入して節度ある嵌着にて構成される。なお、インナボビン３４の後端には、スリット３７と止め部３８が設けてあることにより、インナボビン３４が径小に変形をしつつアウタボビン４４と無理なく嵌着し、アウタボビン４４は嵌着後決して抜け落ちることなく確実に組付く。
以上の製作手順を経て、二重構造のコイルボビン３０が製作される。

〔実施例１の作用〕
次に、上記した構造および組付けになる本発明によるソレノイドバルブ１の作動について説明する。
コネクタ１５に通電されるとソレノイドコイル１３を励磁することで磁束が発生する。発生した磁束は、ステータコア１１とヨーク１４の磁路を循環して流れる。しかし、ステータコア１１の薄肉部においては磁気抵抗が大きいので、磁束はバイパスしてプランジャ１２に流れ込むこととなる。このときプランジャ１２を吸引する磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力は前方に作用し、プランジャ１２の前後に構成される空間は外部と呼吸可能に連通しているのでプランジャ１２は正確かつ迅速に移動し、スプール２１をばね２４の付勢力に抗して押圧し、スプール２１に推力とストロークを発生させる。このストロークによってスプール２１の各段差部とスリーブ２２の各ポートとの間をそれぞれ遮断あるいは連通させて、流入もしくは流出する作動油の流量を変化させることとなる。

そして、通電がオフされると、スプール２１とプランジャ１２はスプール２１の前端部に備えられた付勢手段であるばね２４の付勢力によって、初期停止位置まで押し戻されることとなる。

以上より、ソレノイド部１０のプランジャ１２の磁気吸引力による円滑な移動によりスプール２１にストロークを与え、このストロークによってポートとの開度を変え、作動油の所望の流量や圧力を簡単に、かつ迅速に設定できる。

〔実施例１の効果〕
本実施例のソレノイドバルブ１では、ソレノイドコイル１３は、インナボビン３４にアウタボビン４４を同軸に嵌着させ組付けることによりボビン円筒部４６にバリのない二重構造のコイルボビン３０を採用しているので、被覆導線３１の被膜には損傷の発生が抑制でき、よって、絶縁性や防食性の向上が可能となる。

ソレノイドバルブの軸方向断面図である（実施例１）。 （ａ）は二重構造のコイルボビンの軸方向断面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である（実施例１）。 （ａ）はインナボビンの軸方向断面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である（実施例１）。 （ａ）はアウタボビンの軸方向断面図であり、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である（実施例１）。 （ａ）はコイルボビンの軸方向断面図であり、（ｂ）はＸ−Ｘ断面図である（従来例１）。 コイルボビンに巻かれた被覆導線とバリとの当接部の拡大模式図である（従来例２）。

符号の説明

１ ソレノイドバルブ
１０ ソレノイド部
１１ ステータコア
１２ プランジャ
１３ ソレノイドコイル
１４ ヨーク
２０ スプール弁部
２４ ばね（付勢手段）
３０ コイルボビン
３１ 被覆導線（巻線）
３４ インナボビン
３５、４５ 鍔部
３６ 円筒部
３７ スリット
３８ 止め部
３９ バリ
４４ アウタボビン
４６ ボビン円筒部（コイルボビンの円筒部）

Claims (2)

1. 一端にソレノイド部の駆動により摺動するスプールと、前記スプールの他端には、前記スプールを閉弁方向または開弁方向に付勢する付勢手段を有し、前記スプールの往復摺動による流体通路の開閉によって流量を制御するスプール弁部と、
   両端に鍔付きの円筒状のコイルボビンに巻線を巻回して形成されるソレノイドコイルと、前記ソレノイドコイルの外周に磁気回路の一部を形成するヨークと、内周に前記磁気回路の一部を形成するステータコアを有し、前記ステータコアの内部は往復移動可能に収容され、前記ソレノイドコイルへの通電時に前記ステータコアとの間に生じる磁気吸引力を受けて移動するプランジャとからなる前記ソレノイド部とを備えたソレノイドバルブにあって、
   前記ソレノイドコイルは、インナボビンにアウタボビンを同軸に嵌着させて二重構造と為す前記コイルボビンの円筒部に、前記巻線を巻回して形成されたことを特徴とするソレノイドバルブ。
2. 請求項１に記載のソレノイドバルブの製造方法において、
   円筒状の、前端に鍔部を有し、後端にスリットと止め部を備えた前記インナボビンを、軸方向に型割りする成形型で成形し、
   円筒状の、前端は開口して、後端に鍔部を備えた前記アウタボビンを、軸直角に型割りする成形型で成形し、
   前記インナボビンに前記アウタボビンを同軸に嵌着させて組付けし、
   二重構造の前記コイルボビンを製造し、
   二重構造の前記コイルボビンに前記巻線を巻回して前記ソレノイドコイルを製造することを特徴とするソレノイドバルブの製造方法。

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