JP2016128704A - 電磁スプール弁およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スプール弁を短縮可能な電磁スプール弁を提供する。
【解決手段】スプリング５とアジャスタ６をスリーブ１と電磁アクチュエータ４の結合部の内側で、且つスリーブ１と電磁アクチュエータ４で囲まれる空間αの内部に配置する。このように、スリーブ１の内部の空間αを利用してスプリング５とアジャスタ６を配置するため、従来技術においてスリーブ１の先端に設けていた螺合用筒部（スリーブ１の先端にアジャスタ６を螺合させるための筒部）を廃止でき、スプール弁３の全長Ｌを短縮できる。また、スリーブ１の先端がアジャスタ６の制約を受けないため、薄板状の閉塞部材１９によってスリーブ１の先端を閉塞することができる。これにより、従来技術で用いていたシール部（アジャスタ６とスリーブ１の重なり代）を廃止できるため、スプール弁３の全長Ｌを短縮できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スプリングがスプールに付与するバネ荷重をアジャスタによって調整する電磁スプール弁およびその製造方法に関する。

（従来技術）
スプリングがスプールに付与するバネ荷重をアジャスタによって調整する電磁スプール弁の具体例として、特許文献１に開示される技術が知られている。
特許文献１の技術を、図４を参照して説明する。なお、符合は後述する［実施例］と同一機能物に対して同一符号を付したものである。

特許文献１の電磁スプール弁は、スリーブ１の先端に設けた螺合用筒部Ｊ１の内側に雌ネジを設け、この雌ネジにアジャスタ６をねじ込むものであり、アジャスタ６のねじ込み量によってスプリング５のバネ荷重の調整を行うものである。

また、特許文献１の電磁スプール弁は、スリーブ１の先端にシール性が求められる。このため、図４の電磁スプール弁は、スリーブ１の内部に円筒穴Ｊ２（筒状内周壁）を設けるとともに、アジャスタ６に円筒部Ｊ３を設け、アジャスタ６の円筒部Ｊ３をスリーブ１の円筒穴Ｊ２に挿し入れて、円筒穴Ｊ２と円筒部Ｊ３の重なりによるシール部を設けている。

（従来技術の問題点１）
特許文献１の技術は、スリーブ１の先端にアジャスタ６を螺合する技術を採用していた。このため、スリーブ１の先端に、アジャスタ６を螺合するための螺合用筒部Ｊ１を設ける必要があり、螺合用筒部Ｊ１の軸方向寸法Ｌ１によってスリーブ１の全長（軸方向寸法）が長くなってしまう。即ち、スプール弁３の全長が長くなる不具合がある。

（従来技術の問題点２）
特許文献１の技術は、円筒穴Ｊ２と円筒部Ｊ３によるシール部を設けており、シール部のシール性を確保する目的でシール部のシール長Ｌ２（円筒穴Ｊ２と円筒部Ｊ３の軸方向の重なり範囲）を長く設ける必要がある。このため、シール長Ｌ２によってスリーブ１の全長が長くなってしまい、スプール弁３の全長が長くなる不具合がある。

特開平１０−２３１９４６号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スプール弁の全長を短縮可能な電磁スプール弁の提供にある。

本発明は、スリーブと電磁アクチュエータの結合部の内側で、且つスリーブと電磁アクチュエータで囲まれる空間の内部にスプリングとアジャスタを配置する構成を採用する。即ち、スリーブと電磁アクチュエータで囲まれる空間にスプリングとアジャスタを配置する。
これにより、従来技術で用いていた螺合用筒部を廃止することができるため、スリーブの軸方向寸法を短縮でき、スプール弁を短縮することができる。

また、本発明は、上述したように、スリーブと電磁アクチュエータで囲まれる空間にアジャスタを配置するため、スリーブの先端にシール性が求められる場合、アジャスタの制約を受けることなくスリーブの先端を閉塞することができる。
これにより、従来技術で用いていた円筒穴と円筒部によるシール部を廃止することができるため、スリーブの軸方向寸法を短縮でき、スプール弁を短縮することができる。

（ａ）電磁スプール弁の断面図、（ｂ）アジャスタとスリーブの螺合箇所の断面図である（実施例１）。 （ａ）螺合工程とカシメ工程の説明図、（ｂ）Ａ視図、（ｃ）Ｂ視図である（実施例１）。 スプール弁と電磁アクチュエータの組付図である（実施例１）。 スプール弁の要部断面図である（従来例）。

以下、発明を実施するための形態を、図面を参照して詳細に説明する。

本発明が適用された具体的な一例（実施例）を、図面を参照して説明する。以下における実施例は具体的な一例を示すものであって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。

［実施例１］
図１〜図３を参照して実施例１を説明する。
この実施例は、車両用自動変速機の油圧制御装置に用いられる油圧制御用の電磁スプール弁に本発明を適用したものである。

電磁スプール弁は、スリーブ１とスプール２を組み合わせたスプール弁３と、このスプール２を駆動する電磁アクチュエータ（リニアソレノイド）４とを結合したものであり、内部に油圧サーキットが形成されるバルブボディＸにスプール弁３を挿入した状態で電磁アクチュエータ４がバルブボディＸに固定される。

スプール弁３は、ノーマリー・クローズ・タイプ（電磁アクチュエータ４の通電停止時に出力油圧が排圧されるタイプ）であっても良いし、ノーマリー・オープン・タイプ（電磁アクチュエータ４の通電停止時に出力油圧が最大となるタイプ）であっても良い。

具体的にスプール弁３は、
・筒状を呈する金属製のスリーブ１と、
・このスリーブ１の内側において軸方向（図１の左右方向）へ摺動自在に支持される金属製のスプール２と、
・スプール２を電磁アクチュエータ４を初期位置へ戻す金属製のスプリング５と、
を備えて構成される。

スプリング５の一例は、筒状に螺旋形成された圧縮コイルスプリングであり、スプール２スプール２に軸力を付与する。具体的には、電磁アクチュエータ４の駆動力に抗してスプール２を図１左側（電磁アクチュエータ４側）へ付勢するバネ力を発生する。

電磁アクチュエータ４は、スプリング５の付勢力に抗してスプール２を図１右側へ駆動するものであり、スリーブ１の端部にカシメ技術等によって結合される。なお、図面に示す電磁アクチュエータ４の断面構造は具体的な一例であり、電磁アクチュエータ４の構造が図面のものに限定されないことは言うまでもない。

電磁アクチュエータ４は、自動変速機を制御する電子制御装置（ＡＴ−ＥＣＵ等）によって通電制御される。
電子制御装置は、デューティ比制御等によって電磁アクチュエータ４へ与える駆動電流を制御するものであり、電磁アクチュエータ４に付与する通電量を制御することによって、スプール２の軸方向位置をコントロールして、各ポートの開閉や連通度合の調整を行ない、出力ポートに所望の出力油圧を発生させる。

このように、スプール弁３は、電磁アクチュエータ４に与えられた駆動電流に応じた出力油圧を発生させる。
電磁アクチュエータ４に与えられた駆動電流に対応した出力油圧を発生させるためには、スプリング５がスプール２に与えるバネ荷重（スプリング５がスプール２を押す力）を予め調整しておく必要がある。具体的には、電磁アクチュエータ４が所定の駆動力を発生した時に、スプール２が所定の位置へスライドするようにバネ荷重を調整する必要がある。

このため、電磁スプール弁には、スプリング５がスプール２に与えるバネ荷重を調整する手段としてアジャスタ６が設けられている。
この実施例では、スプリング５とアジャスタ６を、スリーブ１と電磁アクチュエータ４の結合部の内側で、且つスリーブ１と電磁アクチュエータ４で囲まれる空間αの内部に配置している。
具体的に、アジャスタ６は、スプール２に対する軸方向位置が調整された後に、スプール２の図１の左側（電磁アクチュエータ４側）に固定されるものであり、スプリング５はスリーブ１とアジャスタ６との間に挟まれた状態で配置される。

この実施例の電磁アクチュエータ４には、アジャスタ６が軸方向へ侵入可能な凹部βが設けられている。この凹部βは、アジャスタ６を収容する空間αの一部を成すものであり、電磁アクチュエータ４の構成部品である固定子コア（図面では磁気吸引ステータ７）の内側に形成されている。具体的に凹部βは、電磁アクチュエータ４の磁気特性に影響を及ぼさない範囲で設けられている。

この実施例のアジャスタ６は、中心部がスプール２に螺合する金属製のアジャストスクリュであり、その外周面にはスプリング５の一端が当接する円板状のバネ座８が設けられている。
また、アジャスタ６の軸芯（アジャスタ６の中心で、且つバネ座８に垂直な中心軸）には、軸芯方向へ貫通する貫通穴が形成されている。
この貫通穴の内周には、スプール２に螺合する雌ネジ９の他に、センタリングガイド１０が設けられている。このセンタリングガイド１０は、平滑な円筒面であり、その円筒面の軸芯がアジャスタ６の軸芯と一致して設けられている。

一方、スプール２の電磁アクチュエータ４側（図１左端）の外周には、アジャスタ６の雌ネジ９に螺合する雄ネジ１１の他に、センタリングガイド１０の内側に挿入される調芯面１２が形成されている。
この調芯面１２は、センタリングガイド１０との間に微細なクリアランスを介して外嵌する平滑な円筒面であり、調芯面１２の軸芯がスプール２の軸芯と一致して設けられている。
このため、スプール２の調芯面１２にアジャスタ６のセンタリングガイド１０を外嵌することで、スプール２の軸芯と、アジャスタ６の軸芯とを一致させることができる。

スプリング５がスプール２に与えるバネ荷重は、スリーブ１に対するスプール２の位置が所定位置の時に、所定荷重が発生するように調整される。
具体的な一例として、この実施例におけるバネ荷重は、スリーブ１に対するスプール２の位置がデフォルト位置（所定位置の一例）の時に、デフォルト位置に対応したデフォルト荷重（所定荷重の一例）が発生するように調整される。

ここで、図２を参照して電磁スプール弁の製造方法の具体例を説明する。
電磁スプール弁は、スリーブ１と電磁アクチュエータ４を結合する前に、
（ｉ）アジャスタ６に発生する荷重を所定荷重（デフォルト荷重）に設定した状態で、スリーブ１に対してスプール２を所定位置（デフォルト位置）までねじ込む螺合工程と、
（ｉｉ）アジャスタ６を内径方向へ塑性変形させるカシメによりアジャスタ６をスプール２に固定するカシメ工程と、
を実施する。

この製造方法では、螺合工程とカシメ工程で用いられるクランパ装置１３と、螺合工程で用いられるドライバ装置１４とを用いる。

クランパ装置１３は、
（ａ）図２（ｂ）に示すように、アジャスタ６の外周に形成された２つの窪み１５（例えば、Ｖ字溝）に嵌まり合ってアジャスタ６の回転を阻止する一対のクランパ１６と、
（ｂ）一対のクランパ１６の軸方向位置を操作してアジャスタ６を介してスプリング５を圧縮させるスライド機構（図示しない）と、
（ｃ）クランパ１６を介してアジャスタ６にかかる荷重を計測するロードセル（図示しない）と、
（ｄ）カシメ工程時に一対のクランパ１６を接近させてアジャスタ６を内径方向へ塑性変形させる加圧機構（図示しない）と、
を備える。

ドライバ装置１４は、スプール２の先端に係合してスプール２を回転させるものであり、ドライバ装置１４がスプール２を回転させることで、バネ荷重を所定荷重を保ったままで、スプール２を所定位置にスライドすることができる。
具体的な一例として、図２（ｃ）に示すように、スプール２の先端（図２の下に向く面）には、ドライバ装置１４におけるスクリュドライバ１７の先端部が嵌まり合う工具係合穴１８が設けられており、アジャスタ６がクランパ１６によって回止めされた状態で、工具係合穴１８に嵌まり合うスクリュドライバ１７を回転させることにより、スリーブ１に対してスプール２が軸方向へ移動する。

クランパ装置１３とドライバ装置１４を用いた螺合工程とカシメ工程の一例を説明する。
（１）治具により固定されたスリーブ１にスプリング５を組入れる。
（２）スプール２にアジャスタ６を適当に螺合する。
（３）一対のクランパ１６をアジャスタ６の２つの窪み１５に嵌め入れて、クランパ１６によってアジャスタ６を保持する。
（４）スプール２をスリーブ１に挿入する。
（５）ロードセルで計測される荷重が所定荷重（デフォルト荷重）となる位置までクランパ１６の軸方向位置を操作する。即ち、所定荷重が得られるようにアジャスタ６の軸方向位置を調整する。
（６）所定荷重を保ったまま（即ち、アジャスタ６の位置を保ったまま）、工具係合穴１８に嵌まり合うスクリュドライバ１７を回転させ、スリーブ１に対するスプール２の軸方向位置が所定位置（デフォルト位置）となるように調整する。
（７）続いて、一対のクランパ１６を接近させてアジャスタ６を内径方向へ塑性変形させ、アジャスタ６をカシメることでアジャスタ６をスプール２に固定する。
上記（１）〜（７）による螺合工程とカシメ工程により、「スリーブ１に対するスプール２のデフォルト位置」に対して「スプリング５のデフォルト荷重」が設定される。

次に、電磁スプール弁の先端について説明する。
この実施例の電磁スプール弁は、スリーブ１の先端（電磁アクチュエータ４から離れた側：図１右側）にシール性が求められる。
一方、アジャスタ６は、電磁アクチュエータ４側に配置される。このため、スリーブ１の先端の閉塞方法は、従来技術とは異なり、アジャスタ６によって制約されないため、種々の閉塞方法を採用可能である。以下では、スリーブ１の先端の閉塞方法の具体的な一例を説明する。

この実施例は、スリーブ１の先端を薄板状の閉塞部材１９によって閉塞するものであり、この閉塞部材１９は、スリーブ１の先端部を塑性変形させたカシメによってスリーブ１に固定される。
具体的に、閉塞部材１９は、薄い金属製の円板部材である。また、スリーブ１の先端には、円板形状を呈する閉塞部材１９を嵌め入れる円形凹部が設けられる。そして、この円形凹部に閉塞部材１９を嵌め入れた状態で、スリーブ１の先端部をカシメることで、閉塞部材１９がスリーブ１の先端に固定され、スリーブ１の先端が閉塞部材１９によってシールされる。

このように、スリーブ１に閉塞部材１９を固定する工程は、上述した螺合工程とカシメ工程の後に実施される。
その後、図３に示すように、スプール弁３と電磁アクチュエータ４とを結合することで、電磁スプール弁が完成する。

（実施例１の効果１）
この実施例１の電磁スプール弁は、上述したように、スプリング５とアジャスタ６をスリーブ１と電磁アクチュエータ４の結合部の内側で、且つスリーブ１と電磁アクチュエータ４で囲まれる空間αの内部に配置する構成を採用する。
これにより、従来技術で用いていたスリーブ１から螺合用筒部Ｊ１を廃止することができるため、軸方向寸法Ｌ１を無くすことができる（符合、図４参照）。このため、スリーブ１の軸方向寸法を短縮でき、結果的にスプール弁３の全長Ｌを従来技術に比較して短縮することができる。

（実施例１の効果２）
この実施例１の電磁スプール弁は、スリーブ１の先端にシール性が求められるものであるが、従来技術とは異なり、アジャスタ６がスリーブ１と電磁アクチュエータ４で囲まれる空間αに配置される。これにより、スリーブ１の先端がアジャスタ６の制約を受けないため、薄板状の閉塞部材１９によってスリーブ１の先端を閉塞することができる。
これにより、従来技術で用いていた円筒穴Ｊ２と円筒部Ｊ３によるシール部を廃止することができるため、シール長Ｌ２を無くすことができる（符合、図４参照）。このため、スリーブ１の軸方向寸法を短縮でき、結果的にスプール弁３の全長Ｌを短縮することができる。

（実施例１の効果３）
この実施例１のスリーブ１の先端は、上述したように、薄板状の閉塞部材１９によって閉塞される。
このため、スリーブ１の軸方向寸法の延長を抑えて、スリーブ１の先端を完全にシールすることができる。

（実施例１の効果４）
この実施例１の電磁アクチュエータ４には、上述したように、アジャスタ６が侵入可能な凹部βが設けられており、この凹部βがアジャスタ６を収容する空間αの一部を成す。即ち、アジャスタ６の収容空間α（アジャスタ６を含むバネ室）の一部が、電磁アクチュエータ４と軸方向にオーバーラップして設けられる。
凹部βは、電磁アクチュエータ４の磁気特性に影響を及ぼさない範囲で設けられるため、電磁スプール弁の全長Ｌを短縮することができる。

（実施例１の効果５）
この実施例１のアジャスタ６には、上述したように、センタリングガイド１０が設けられており、このセンタリングガイド１０によってスプール２の軸芯と、アジャスタ６の軸芯とを一致させることができる。即ち、スプール２に設けた調芯面１２にアジャスタ６のセンタリングガイド１０を外嵌することで、スプール２の軸芯と、アジャスタ６の軸芯とを一致させることができる。
具体的に、雌ネジ９と雄ネジ１１は、例えばＪＩＳ等のネジ規格を用いて製造されるため、雌ネジ９と雄ネジ１１の間には螺合のための螺合隙間が形成される。しかるに、この実施例では、調芯面１２とセンタリングガイド１０の嵌め合い構造を採用することにより、スプール２とアジャスタ６を確実に調芯できるとともに、バネ座８をスプール２の軸芯に対し確実に垂直に保つことができる。

（実施例１の効果６）
この実施例１のアジャスタ６は、上述したように、スプール２に螺合するアジャストスクリュである。
このため、アジャスタ６とスプール２を相対的に回転させることによって、スプール２に対するアジャスタ６の軸方向位置を調整することができる。

（実施例１の効果７）
この実施例１の電磁スプール弁は、上述した螺合工程とカシメ工程により、電磁アクチュエータ４のデフォルト位置と、スプール弁３におけるスプール２のデフォルト位置とが一致した状態で、バネ荷重が設定される。
また、スプリング５のバネ荷重を直接計測して組付けを行うため、スプリング５のバネ荷重精度を下げても高精度の組付けが可能になる。このため、スプリング５の単品でのバネ荷重精度を下げることができ、部品単価を抑えることが可能になる。

上記の実施例では、アジャスタ６の一例としてアジャストスクリュを用いる例を示したが、螺合タイプに限定するものではなく、スプール２にアジャスタ６を固定する前の状態で、スプール２に対してアジャスタ６を軸方向にスライド可能に設け、調整後にカシメ等によりアジャスタ６をスプール２に固定しても良い。

上記の実施例では、スプール２にアジャスタ６を結合する手段としてカシメ技術を用いる例を示したが、溶接など他の結合技術を用いても良い。

上記の実施例では、スリーブ１の先端を閉塞部材１９により塞ぐ例を示したが、スリーブ１の先端にシール性が求められない場合にはスリーブ１の先端を塞がなくても良い。

上記の実施例では、車両用自動変速機の油圧制御装置に用いられる電磁スプール弁に本発明を適用する例を示したが、自動変速機とは異なる他の電磁スプール弁に本発明を適用しても良い。

１ スリーブ
２ スプール
４ 電磁アクチュエータ
５ スプリング
６ アジャスタ
α 空間

Claims (6)

1. 筒状を呈するスリーブ（１）と、このスリーブ（１）の内側において軸方向へ摺動自在に支持されるスプール（２）と、このスプール（２）を駆動する電磁アクチュエータ（４）とを備え、前記スリーブ（１）と前記電磁アクチュエータ（４）が結合して設けられる電磁スプール弁において、
   この電磁スプール弁は、前記スプール（２）に軸力を付与するスプリング（５）と、このスプリング（５）が前記スプール（２）に付与するバネ荷重を調整するアジャスタ（６）とを備えるものであり、
   前記スプリング（５）と前記アジャスタ（６）は、前記スリーブ（１）と前記電磁アクチュエータ（４）の結合部の内側で、且つ前記スリーブ（１）と前記電磁アクチュエータ（４）で囲まれる空間（α）の内部に配置されることを特徴とする電磁スプール弁。
2. 請求項１に記載の電磁スプール弁において、
   前記スリーブ（１）の先端は、薄板状の閉塞部材（１９）によって閉塞されることを特徴とする電磁スプール弁。
3. 請求項１または請求項２に記載の電磁スプール弁において、
   前記電磁アクチュエータ（４）には、前記アジャスタ（６）が侵入可能な凹部（β）が設けられ、
   この凹部（β）は、前記空間（α）の一部を成すことを特徴とする電磁スプール弁。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の電磁スプール弁において、
   前記アジャスタ（６）には、前記スプール（２）の軸芯と、前記アジャスタ（６）の軸芯とを一致させるセンタリングガイド（１０）が設けられることを特徴とする電磁スプール弁。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の電磁スプール弁において、
   前記アジャスタ（６）は、前記スプール（２）に螺合するアジャストスクリュであることを特徴とする電磁スプール弁。
6. 請求項５に記載の電磁スプール弁は、
   前記スリーブ（１）と前記電磁アクチュエータ（４）を結合する前に、
   前記アジャスタ（６）に発生する荷重を所定荷重に設定した状態で、前記スリーブ（１）に対して前記スプール（２）を所定位置までねじ込む螺合工程と、
   前記アジャスタ（６）を内径方向へ塑性変形させるカシメにより前記アジャスタ（６）を前記スプール（２）に固定するカシメ工程と、
   を用いて製造されることを特徴とする電磁スプール弁の製造方法。

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