專利名稱：螺線管驅動裝置以及螺線管閥的制作方法
技術領域：
本發明涉及螺線管驅動裝置以及螺線管閥。
背景技術：
以往，例如在自動變速器的油壓回路中，設置了各種螺線管閥，該螺線管閥帶有構成螺線管驅動裝置的螺線管部以及閥部，通過向螺線管部的線圈提供電流而使閥部動作，開閉油路、調整油的流量、調整油壓。
下面，對上述螺線管閥內的線性螺線管閥進行說明。
圖2是以往的線性螺線管閥的截面圖。
在圖中，11是螺線管部，12是構成通過驅動該螺線管部11而動作的閥部的調壓閥部。上述螺線管部11帶有線圈部件13、相對于該線圈部件13而自由進退(在圖中是向左右方向移動)地設置的柱塞14，以及包圍上述線圈部件13設置的軛鐵20。還有，上述線圈部件13帶有在線圈架15上繞線16而形成的線圈17、在該線圈17的兩端設置的端部18，19、及向上述線圈17提供電流的接線柱21，上述線圈架15和端部18，19用焊接、錫焊、燒結結合或者粘結等一體組裝。
在上述線圈架15的調壓閥部12側，形成了內周面是錐形狀并有厚度的柱塞部28。還有，在上述端部19的內周邊緣附近，和上述柱塞部28的內周面相對應，向后方(在圖的右方)突出地形成錐狀邊緣部31。
上述線圈部件13除了上述接線柱21的部分外，都是圓筒狀，在線圈部件13內(線圈架15以及端部18，19的徑向內方)形成在軸向有同樣直徑的中空部22，上述柱塞14滑動自由地嵌入在該中空部22內。該柱塞14的外周面在軸向有同樣的直徑，在軸向比線圈17長。
上述柱塞14在前端面(圖中的左端面)S1的中心和調壓閥部12的線軸26的后端(在圖中的右端)接觸，在遠離調壓閥部12側的端面、也即后端面(圖中的右端面)S2上和規定高度的球面狀接觸部27形成一體。
另外，上述線圈架15是用非磁性體構成，在上述螺線管部11中，向線圈17提供電流時，產生磁通，形成依次從軛鐵20到端部18、柱塞14以及端部19、再回到軛鐵20的磁路，由此而在該磁路的邊緣部31和柱塞14之間形成吸引部S。
因此，線圈17以一定的吸引力吸引柱塞14，使柱塞14產生推力。結果，推力傳到線軸26，使得調壓閥部12動作，調整油壓。
這樣由向線圈16提供電流，對柱塞14發生推力，使得該柱塞14在中空部22中進退。但是因為柱塞14在嵌入中空部22內的狀態下由線圈部件13支持，所以柱塞14的外周面和線圈部件13的內周面之間會產生摩擦。因而，對柱塞14的外周面進行表面處理使得形成摩擦系數μ小的外層。另外，為了使鐵粉等微小的異物不能進入柱塞14的外周面和線圈部件13的內周面之間，上述外層用非磁性體形成(例如參照專利文獻1)。
專利文獻1特開2003-134781號公報但是，在上述以往的線性螺線管閥中，作為摩擦系數μ小的非磁性體，必須使用氟樹脂(PTFE聚四氟乙烯)、二硫化鉬，非晶碳(DLC)等，因此增大外層的膜厚受到局限。
因此，柱塞14和端部18、19之間很困難實行充分的磁隔離，不能很好地抑制對柱塞14施加徑向力(side force)。
這樣，柱塞14和線圈部件13之間會發生滑動不良，柱塞14不能順暢地進退，導致調壓閥部12不能以良好的精度調整油壓，降低了線性螺線管閥的特性。
發明內容
本發明為了解決上述以往的線性螺線管閥的問題，提供一種能夠使柱塞順暢地進退、能夠提高螺線管閥的特性的螺線管驅動裝置以及螺線管閥。
本發明的螺線管驅動裝置具有通過在由非磁性體構成的線圈架上卷裝繞組而形成的線圈，與該線圈的兩端鄰接設置、由磁性體構成的端部，包圍上述線圈和端部設置、由磁性體構成的軛鐵，和在上述線圈架以及端部的徑向內方形成的中空部中滑動自如地設置的柱塞。
而且，該柱塞具有由磁性體構成的基體、在該基體的徑向外方形成的由非磁性體構成的第1層、和在該第1層的徑向外方形成的比第1層的摩擦系數小的由非磁性體構成的第2層。
本發明的其它螺線管驅動裝置中，進而上述第1層比第2層厚地形成。
本發明的其它螺線管驅動裝置中，進而上述第1層通過電鍍處理形成。
本發明的其它螺線管驅動裝置中，進而上述第2層是用氟樹脂、二硫化鉬以及非晶碳(DLC)中的任意一種形成的。
本發明的螺線管閥具有通過在由非磁性體構成的線圈架上卷裝繞組而形成的線圈，與該線圈的兩端鄰接設置、由磁性體構成的端部，包圍上述線圈和端部設置、由磁性體構成的軛鐵，在上述線圈架以及端部的徑向內方形成的中空部中滑動自如地設置的柱塞，與上述軛鐵一體組裝的閥本體，和在該閥本體內進退自如地設置、一端與上述柱塞接觸的線軸。
而且，上述柱塞具有由磁性體構成的基體、在該基體的徑向外方形成的由非磁性體構成的第1層、和在該第1層的徑向外方形成的比第1層的摩擦系數小的由非磁性體構成的第2層。
根據本發明，在螺線管驅動裝置中具有通過在由非磁性體構成的線圈架上卷裝繞組而形成的線圈，與該線圈的兩端鄰接設置、由磁性體構成的端部，包圍上述線圈和端部設置、由磁性體構成的軛鐵，和在上述線圈架以及端部的徑向內方形成的中空部中滑動自如地設置的柱塞。
而且，上述柱塞具有由磁性體構成的基體、在該基體的徑向外方形成的由非磁性體構成的第1層、和在該第1層的徑向外方形成的比第1層的摩擦系數小的由非磁性體構成的第2層。
這種情況下，由于柱塞具有由磁性體構成的基體、在該基體的徑向外方形成的由非磁性體構成的第1層、和在該第1層的徑向外方形成的比第1層的摩擦系數小的由非磁性體構成的第2層，因此柱塞和端部之間可以進行磁隔離，抑制徑向力施加在柱塞上的情況。這樣，柱塞和線圈架以及端部之間的滑動良好，因而柱塞可以順暢地退，能夠提高螺線管閥的特性。
圖1是本發明的實施方式的線性螺線管閥的截面圖。
圖2是以往的線性螺線管閥的截面圖。
圖3是表示本發明的實施方式的柱塞的主要部分的截面圖。
圖中10-線性螺線管閥，11-螺線管部，15-線圈架，16-繞組，17-線圈，20-軛鐵，22-中空部，26-線軸，54-柱塞，58、59-端部，62-閥本體，83-基體，84-中間層，85-最外層。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細說明本發明的實施方式。這里，作為螺線管閥，對線性螺線管閥進行說明。
圖1是本發明的實施方式的線性螺線管閥的截面圖，圖3是表示本發明的實施方式的柱塞主要部分的截面圖。
圖中，10是線性螺線管閥，該線性螺線管閥10通過圖中沒有表示出來的調制管和自動變速器的油壓回路中的線壓油路等連接，以調制管中發生的規定油壓，也即，以調節器壓力作為輸入壓力提供給線性螺線管閥10。這樣，線性螺線管閥10根據電流動作，以和電流對應的油壓作為規定的輸出壓力(引導壓力)向圖中沒有表示的控制閥輸出。
還有，11是構成螺線管驅動裝置的螺線管部，12是通過驅動該螺線管部11而動作的作為閥部的調壓閥部。上述線性螺線管閥10以螺線管部11為上方、調壓閥部12為下方，安裝在圖中沒有表示出來的自動變速器機殼內。上述螺線管部11帶有線圈部件13、相對于該線圈部件13進退(在圖1中向左右方向移動)自由地設置的柱塞54以及包圍上述線圈部件13設置的作為筒狀的殼體的軛鐵20。
上述線圈部件13中具有通過在線圈架15上卷繞繞組16而形成的線圈17、與該線圈17的后端(在圖1的右端)相鄰設置的作為第1端軛的環狀端部58、與上述線圈17的前端(在圖1的左端)相鄰設置的作為第2端軛的環狀端部59以及向上述線圈17供給電流的接線柱21。
上述線圈部件13除了上述接線柱21的部分外都是圓筒狀，在線圈部件13內(線圈架15以及端部58、59的徑向內方)，軸向形成有同樣直徑的中空部22，上述柱塞54滑動自由地嵌入在該中空部22內。因此，柱塞54在嵌入中空部22的狀態下由線圈部件13支撐。
上述線圈架15由非磁性體構成，非磁性體可以使用例如不銹鋼(SUS)等非磁性金屬，或使用合成樹脂。上述線圈架15具有筒狀部51、在該筒狀部51的后端向徑向外方形成的環狀凸緣部52以及在筒狀部51的前端向徑向外方形成的環狀凸緣部53。橫截面形成コ字形。還有，上述線圈架15和端部58、59用焊接、錫焊、燒結結合或者粘結等形成一體地組裝。
上述端部58、59由磁性體，也即，強磁性體構成，作為強磁性體，例如，可以使用電磁軟鐵等。該電磁軟鐵使用含純鐵95％以上的材料，最好使用含量大致99％以上(小數點第1位四舍五入的99％以上)的材料，即實質上使用純鐵。
另外，上述軛鐵20用有底的筒狀體構成，帶有筒狀體55以及圓形的底部56，用深拉伸、冷鍛等金屬塑性加工方法一體化形成。在上述筒狀部55的前端的圓周方向的規定的部分形成缺口57，通過該缺口57，在線圈部件13上安裝接線柱21。
上述軛鐵20由磁性體，也即，強磁性體構成，作為強磁體，最好用容易進行塑性金屬加工的含碳量少的低碳鋼，例如使用和上述端部58、59同樣的電磁軟鐵。
在上述軛鐵20中，在筒狀部55的前端形成鉚接部81，線圈部件13嵌入軛鐵20內，安放了調壓閥部12的閥本體62后，用鉚接部81和在閥本體62的后端形成的凸緣部63鉚接，從而使螺線管部11和調壓閥部12一體化構成。
上述柱塞54的外周面在軸方向具有同樣的直徑，在軸方向比線圈17長。這樣，上述柱塞54在前端面(圖1中的左端面)S1的中心和調壓閥部12的線軸26的后端接觸、在后端面(圖1中的右端面)S2和規定的高度的球面狀的接觸部27形成一體。對該接觸部27的表面進行表面處理，形成由非磁性體構成的外層。
另外，在上述柱塞54上，在軸向貫穿地形成規定直徑的油路30。通過該油路30使得柱塞54的前端側和后端側連通。這樣，隨著柱塞54的進退，中空部22內的柱塞54的前端側的油流向后方(圖1中的右方)，或者中空部22內的柱塞54的后端側的油流向前方(圖1中的左方)。
由于在柱塞54上形成了接觸部27，并且在該接觸部27的表面形成由非磁性體構成的外層，所以在接觸部27接觸軛鐵20的狀態下，可以抑制在軛鐵20和接觸部27之間產生磁通，實現磁隔離。
在本發明的實施方式中，上述接觸部27有球面形狀，但是也可以是圓柱形，棱柱形，環狀等各種形狀。還有，在本發明的實施方式中，在柱塞54上形成接觸部27，但是也可以使柱塞的后端面S2為平坦形狀，在軛鐵20上，向柱塞54側突出地形成接觸部，或在柱塞54和軛鐵20上形成接觸部。
還有，在上述凸緣部52、53中，設置在調壓閥12側的凸緣部53以一定厚度地形成，并且凸緣部53的內周面形成錐形狀。也即，凸緣部53的內徑在凸緣部53的前端處為最大，隨著靠向后方而減小，在凸緣部53的后端和筒狀部51的內徑相等。
因此，在上述端部59的內周邊緣附近，對應于上述凸緣部53的內周面，向后方突出形成帶有錐形的外周面并且橫截面是直角三角形形狀的邊緣部61，凸緣部53的內周面和邊緣部61的外周面接觸。這樣，邊緣部61的外徑在繞組16的前端最大，隨著靠向后方而減小，直至和端部59的內徑相等。這樣，邊緣部61朝向后方逐漸變細地形成，在邊緣部61形成磁飽和。
在本發明的實施方式中，上述邊緣部61的外周面以及凸緣部53的內周面是錐形，但是也可以使外周面和內周面彎曲成凸狀或者是凹狀、或者形成有不同傾斜角的多段傾斜面。
還有，上述柱塞54和端部58、59以及軛鐵20同樣用強磁性體構成，作為強磁性體，可以使用例如電磁軟鐵等。
在上述柱塞54的外周面上，進行了表面處理，并形成多層結構，在本實施方式中是2層結構。因此，上述柱塞54帶有由磁性體，也即強磁性體構成的基體83、在該基體83的徑向外方形成的作為第1層的中間層84、以及在該中間層84的徑向外方形成的作為第2層的最外層85。還有，用中間層84和最外層85構成外層70。
上述中間層84比最外層85厚很多，用非磁性體構成，例如用電鍍處理形成。在電鍍處理中，形成Ni-P鍍膜，Sn鍍膜，Cu鍍膜等鍍膜。
另外，最外層85由摩擦系數μ比上述中間層84小的材料構成，并且用非磁性體構成，例如用涂敷處理形成，例如使用自潤滑性材料作為摩擦系數μ小的材料。還有，在上述涂敷處理中，形成氟樹脂(PTFE聚四氟乙烯)、二硫化鉬，非晶碳(DLC)等的薄膜。上述最外層85可以用氮化處理(擴散滲氮)、鉻化處理、擴散接合處理(通過接合而在表面形成耐磨性金屬或者低摩擦性金屬的處理)等形成。
另外，調壓閥部12帶有閥主體62、進退自如地嵌入該閥主體62的線軸26、固定在上述閥主體62的前端并防止線軸26從閥主體62脫出的防脫落用端板64、以及在該端板64和線軸26的前端之間設置并以一定的彈簧負荷將線軸26向螺線管部11側推動的作為推動部件的彈簧44。
前述線軸26帶有在前端形成并插入彈簧44內的彈簧座60、和該彈簧座60后面相鄰而形成的大直徑的擋圈66、和該擋圈66后面相鄰而形成的小直徑的溝槽67、和該溝槽67后面相鄰而形成的大直徑的擋圈68、和該擋圈68后面相鄰而形成的小直徑的溝槽69、和該溝槽69后面相鄰而形成的中直徑的擋圈71、以及和該擋圈71后面相鄰而形成的小直徑的柱塞接觸部72。
上述閥主體62帶有提供由上述調制管供給的輸入壓力的輸入孔p1、將輸出壓力輸出給控制閥的輸出孔p2、被密閉的反饋孔p3以及排放孔p4。前述反饋孔p3通過未圖示的反饋油路和前述輸出孔p2連通，將輸出壓力作為反饋壓力提供，產生與擋圈68、71的面積差相對應的推動力，該推動力將線軸26向前方推動。而且在上述輸入孔p1上形成切口k。
這樣，上述線軸26受到柱塞54的推力、彈簧44的彈簧負荷以及由反饋壓力產生的推動力，柱塞接觸部72與柱塞54接觸的狀態下，與柱塞54一起進退。
這樣，因為柱塞54由筒狀部51以及端部58、59直接支撐，所以不需要象以往那樣在線圈17的徑向內方設置定子磁心。因此螺線管部11不僅能夠由此而實現小型化，而且可以增加繞組16的圈數，可以增大磁動勢。
還有，因為線軸15、中間層84以及最外層85是由非磁性體形成的，所以柱塞54的外周面和線圈部件13的內周面之間不會進入鐵粉等微小異物。所以，柱塞54能夠順暢地進退。
另外，對于中間層84來說，不必使用摩擦系數μ小的非磁性體，比如氟樹脂，二硫化鉬，非晶體炭等。因此，可以將比最外層85的摩擦系數μ大的材料作為非磁性體使用，可以用鍍Ni-P、鍍Sn、鍍Cu等電鍍處理形成中間層84，所以可以容易地加厚中間層84的膜厚，增加外層70的膜厚。
其結果，能夠對柱塞54和端部58、59之間進行磁性隔離，抑制徑向力作用到柱塞54上。所以，柱塞54和線圈部件13之間的滑動良好，柱塞54能夠順暢地進退，可以利用調壓閥部12來高精度地調整油壓，提高線性螺線管閥10的特性。
接下來，對以上構成的線性螺線管閥10的動作進行說明。
在柱塞54的初始位置上，使接觸部27與底部56接觸，通過接線柱21，向線圈17供給電流，則產生磁通量，因為線圈架15由非磁性材料形成，所以形成繞過線圈架15，從軛鐵20開始、順次通過端部58、柱塞54及端部59，再回到軛鐵20的磁路，與此同時，在該磁路的邊緣部61和柱塞54之間，形成吸引部S。
這時，在柱塞54的后端面S2和軛鐵20之間形成僅相當于接觸部27的部分的間隙，同時如上所述，因為對接觸部27的表面實施表面處理，形成由非磁體構成的外層70，所以不會從柱塞54的后端泄漏磁通量。另外，因為端部58、59的內周面和柱塞54的外周面之間的間隙被充分地縮小，所以能減小磁路的磁阻。
這樣，線圈17以規定的吸引力吸引柱塞54，在柱塞54中產生推力。其結果，克服上述彈簧44的彈簧負荷，推力與上述反饋壓力一起傳遞到線軸26，使調壓閥部12動作，進而使線軸26前進(圖1中向左移動)。這時，按照柱塞54的行程量，線軸26反抗彈簧負荷，與柱塞54一體前進，控制線軸26的位置。這樣，控制輸入孔p1和排放孔p4的流通比例，線性地調整油壓，從輸出孔p2輸出作為上述輸出壓的被調整了的油壓。
在上述吸引部S中，邊緣部61向后方逐漸變細，在邊緣部61磁路的橫截面積減小。因此，在邊緣部61，對應于供給到線圈17的電流的值、即電流值，和柱塞54的行程量，形成磁飽和。其結果，各個電流值下的柱塞54相對于行程量的吸引力比較平坦。
另外，在軸向上，柱塞54和端部59總是交迭在一起，以確保規定的磁通量連通部。這里，如果柱塞54及軛鐵20的各磁通量通過截面積大體上均是一定的話，那么端部58和柱塞54的交迭量就與柱塞54的行程無關，而被設定為超過上述磁通量通過截面積，從而不僅可以使螺線管部11小型化，也可以提高磁效率。
并且，如果切斷對上述線圈17的電流供給，可以利用彈簧負荷使線軸26及柱塞54后退(圖1中向右移動)。這樣，接觸部27撞上底部56。這時，接觸部27具有球面的形狀，另外，軛鐵20由低碳鋼等比較軟的金屬構成，并且由冷鍛等塑性金屬加工而形成，因此使得沖擊變小，柱塞54快速回到初始位置。
再者，本發明不由上述實施方式所限定，可以按照本發明的宗旨，實現種種變形，并不是將這些從本發明的范圍內排除。
權利要求
1.一種螺線管驅動裝置，其特征在于具有通過在由非磁性體構成的線圈架上卷裝繞組而形成的線圈，與該線圈的兩端鄰接設置、由磁性體構成的端部，包圍上述線圈和端部設置、由磁性體構成的軛鐵，和在上述線圈架以及端部的徑向內方形成的中空部中滑動自如地設置的柱塞；并且，該柱塞具有由磁性體構成的基體、在該基體的徑向外方形成的由非磁性體構成的第1層、和在該第1層的徑向外方形成的比第1層的摩擦系數小的由非磁性體構成的第2層。
2.根據權利要求1所述的螺線管驅動裝置，其特征在于上述第1層比第2層厚地形成。
3.根據權利要求1所述的螺線管驅動裝置，其特征在于上述第1層通過電鍍處理形成。
4.根據權利要求1所述的螺線管驅動裝置，其特征在于上述第2層由氟樹脂、二硫化鉬以及非晶碳中的任意一種形成。
5.一種螺線管閥，其特征在于具有通過在由非磁性體構成的線圈架上卷裝繞組而形成的線圈，與該線圈的兩端鄰接設置、由磁性體構成的端部，包圍上述線圈和端部設置、由磁性體構成的軛鐵，在上述線圈架以及端部的徑向內方形成的中空部中滑動自如地設置的柱塞，與上述軛鐵一體組裝的閥本體，和在該閥本體內進退自如地設置、一端與上述柱塞接觸的線軸；并且，上述柱塞具有由磁性體構成的基體、在該基體的徑向外方形成的由非磁性體構成的第1層、和在該第1層的徑向外方形成的比第1層的摩擦系數小的由非磁性體構成的第2層。
全文摘要
一種螺線管驅動裝置，具有通過在由非磁性體構成的線圈架(15)上卷裝繞組(16)而形成的線圈(17)，與該線圈(17)的兩端鄰接設置、由磁性體構成的端部(58、59)，包圍上述線圈(17)和端部(58、59)而設置、由磁性體構成的軛鐵(20)，和在上述線圈架(15)以及端部(58、59)的徑向內方形成的中空部(22)中滑動自如地設置的柱塞(54)。而且，該柱塞(54)具有由磁性體構成的基體、由非磁性體構成的第1層、和比第1層的摩擦系數小的由非磁性體構成的第2層。能夠在柱塞(54)和端部(58、59)之間進行磁隔離。由此，柱塞可以順暢地進退，可以提高螺線管閥的特性。
文檔編號H01F7/08GK1592048SQ20041007514
公開日2005年3月9日 申請日期2004年9月3日 優先權日2003年9月4日
發明者國分隆弘, 笹子俊平 申請人:愛信艾達株式會社