(57)【要約】【課題】スリーブの材質を変更して油の消費流量の低減を図る。【解決手段】スリーブ１５を、スプール１６に比して熱線膨張係数の低い材質で形成し、バルブクリアランスの油温による変化量を、低温状態においてはバルブクリアランスを大きく保ち、高温状態ではバルブクリアランスを小さくして、油の粘度低下による油漏れの増加を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される電力に応じてプランジャを駆動するソレノイド部と、
スリーブ及び該スリーブに摺動自在に嵌挿したスプールを有し、前記プランジャの移動により該スプールを移動して入力ポートの所定油圧を調圧して出力ポートから出力するバルブ部と、を備えてなるリニアソレノイドバルブにおいて、
前記スリーブは、前記スプールに比して熱線膨張係数が所定値低い材質からなり、
前記所定値に基づくスリーブ内径とスプール外径との差からなるバルブクリアランスの油温による変化量が、低温状態において前記バルブクリアランスを所定量に保持すると共に、油温が高温になることによる油の粘度の低下に基づく油漏れの増加を抑制する値からなる、
ことを特徴とするリニアソレノイドバルブ。
【請求項２】
前記バルブクリアランスの油温による変化量は、０．０５〜０．１２［μｍ／℃］の範囲内である、
請求項１記載のリニアソレノイドバルブ。
【請求項３】
前記スリーブは、Ｓｉを１３［％］以上含有するシリコンリッチなアルミ合金からなる、
請求項１又は２記載のリニアソレノイドバルブ。
【請求項４】
前記スリーブのバルブボディへの装着部分の外周面は、同一径の円筒形状からなり、
前記入力ポート及び前記出力ポートを挟むように、前記スリーブの装着部分外周面にシールリング取付け用凹溝を形成し、
前記取付け用凹溝に、シールリングを装着してなる、
請求項１ないし３のいずれか記載のリニアソレノイドバルブ。
【請求項５】
前記シールリングは、合い口を有する有端シールリングである、
請求項４記載のリニアソレノイドバルブ。
【請求項６】
前記スリーブとバルブボディが同じ材質からなる、
請求項１ないし３のいずれか記載のリニアソレノイドバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動変速機等に用いられるリニアソレノイドバルブに関する。リニアソレノイドバルブは、ソレノイド部とバルブ部とからなり、ソレノイド部に入力される電力に応じて、バルブ部が入力ポートからの所定油圧を調圧して出力ポートから出力する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動変速機には多くのリニアソレノイドバルブが用いられており、これらリニアソレノイドバルブのバルブ部は、スプールを摺動自在に嵌挿したスリーブを有し、該スリーブが、油圧回路を構成するバルブボディに装着されている。制御部からの電力信号（電流値）がソレノイド部に入力することにより、該電力信号に応じてスプールが移動し、スリーブに形成された入力ポートの所定油圧（ライン圧又はモジュレータ圧）が調圧されて出力ポートから出力する。
【０００３】
上記スリーブとスプールとの間にはスプールを摺動するために所定隙間（バルブクリアランス）があり、またスリーブとバルブボディとの間にも、装着及び熱膨張吸収のために隙間があり、これら隙間から油が漏れることを含めて、自動変速機全体でのオイルの消費流量の約２０％を前記リニアソレノイドバルブが占めている。
【０００４】
該消費流量を抑える対策として、上記スリーブとスプールとの間のバルブクリアランスを小さくすることが考えられ、また上記スリーブとバルブボディとの間にＯリングを介在することが案出されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４７６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自動変速機は、始動直後の状態では油が低温であり、特に寒冷地にあってはマイナス数十度になり、また使用により油温が上昇すると、百数十度になる、温度環境変化の大きい状態で用いられる。上述したスリーブとスプールとの間のバルブクリアランスを小さくすると、例えば低温環境において、スリーブとスプールの熱膨張係数の差によりスプールの摺動性が悪化し、滑らかなスプールの移動が阻害されて油圧異常による自動変速機の不具合を発生する虞がある。
【０００７】
上記特許文献１のように、スリーブの外周に軸方向に複数個のＯリングを装着するには、スリーブの外周を、Ｏリング取付け用の環状凹溝毎に段付き形状にする必要があり、リニアソレノイドバルブの形状及びバルブボディの装着孔形状が複数になり、リニアソレノイドバルブのバルブボディへの装着作業が面倒になることと相俟って、コストアップの原因になる。
【０００８】
そこで、本発明は、スリーブの材質を変更して、油消費流量の低減を図ったリニアソレノイドバルブを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、例えば図１，図２，図３を参照して、供給される電力に応じてプランジャ（１０）を駆動するソレノイド部（２）と、
スリーブ（１５）及び該スリーブに摺動自在に嵌挿したスプール（１６）を有し、前記プランジャ（１０）の移動により該スプールを移動して入力ポート（２０ｃ）の所定油圧（Ｐｉｎ）を調圧して出力ポート（２０ｂ）から出力するバルブ部（３）と、を備えてなるリニアソレノイドバルブにおいて、
前記スリーブ（１５）は、前記スプール（１６）に比して熱線膨張係数が所定値低い材質からなり、
前記所定値に基づくスリーブ内径（Ｃ）とスプール外径（Ａ）との差からなるバルブクリアランスの油温による変化量（Ｅ）が、低温状態において前記バルブクリアランスを所定量に保持すると共に、油温が高温になることによる油の粘度の低下に基づく油漏れの増加を抑制する値からなる。
【００１０】
例えば図３を参照して、前記バルブクリアランスの油温による変化量（Ｅ）は、０．０５〜０．１２［μｍ／℃］の範囲内である。
【００１１】
前記スリーブ（１５）は、Ｓｉを１３［％］以上含有するシリコンリッチなアルミ合金からなる。
【００１２】
前記スリーブ（１５）のバルブボディ（５）への装着部分の外周面（１５ａ）は、同一径の円筒形状からなり、
前記入力ポート（２０ｃ）及び前記出力ポート（２０ｂ）を挟むように、前記スリーブの装着部分外周面（１５ａ）にシールリング取付け用凹溝（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）を形成し、
前記取付け用凹溝に、シールリング（２５）を装着してなる。
【００１３】
前記シールリングは、合い口を有する有端シールリングである。
【００１４】
前記スリーブとバルブボディが同じ材質からなる。
【００１５】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲に記載の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１又は２に係る本発明によると、スリーブが、スプールに比して熱線膨張係数の低い材質からなり、スプールとスリーブとの間のバルブクリアランスの油温による変化量を大きく設定でき、低温時にあってはバルブクリアランスを大きく保ってスプールの摺動性を向上して、調圧性能を適正に保持し、かつ高温時にはバルブクリアランスを小さくして、油の粘度低下による油漏れの増加を抑制して油の消費流量を低減することができる。
【００１７】
請求項３に係る本発明によると、Ｓｉは熱線膨張係数が小さく、該Ｓｉの含有量を調整することによりアルミ合金の熱膨張係数を正確にかつ容易に選定することができ、上記バルブクリアランスの油温による変化量を適正に設定することができる。
【００１８】
請求項４に係る本発明によると、リニアソレノイドバルブを、シールリングを介在してバルブボディに装着するので、スリーブとバルブボディの装着孔との隙間からの油漏れを低減することができる。この際、スリーブのバルブボディ装着部分外周面を、同一径の円筒形状から構成することにより、スリーブ及びシールリング取付け用凹溝の構造を単純化して、リニアソレノイドバルブの構成を簡単化できる。
【００１９】
請求項５に係る本発明によると、上記シールリングに合い口を有する有端シールリングを用いるので、同一径の円筒形状のスリーブに該有端シールリングを容易に装着することができ、バルブボディの構成及びリニアソレノイドバルブのバルブボディ装着孔への装着の簡単化が相俟って、コストダウンを図ると共に信頼性を向上できる。
【００２０】
請求項６に係る本発明によると、バルブボディに、スリーブと同じ材質のものを用いることにより、スリーブとバルブボディが同じ熱線膨張係数となって、油温による寸法変化がなくなり、シールリングを介在することなくスリーブとバルブボディ装着孔との隙間からの油漏れを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るリニアソレノイドバルブを示す断面図。
【図２】各スリーブ及びスプールの温度による径寸法の変化を示す図。
【図３】温度によるスリーブとスプールとの間のバルブクリアランスの変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に沿って本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態によるリニアソレノイドバルブ１は、図１に示すように、ソレノイド部２とバルブ部３とからなり、バルブ部３がバルブボディ５に装着されて、自動変速機に多数個用いられる。ソレノイド部２は、ボビンに巻回されたコイル６と、該コイルを被嵌するように装着した第１コア７及び第２コア９と、第２コア９の中空部に摺動自在に嵌挿したプランジャ１０と、第１コア７の中空部に摺動自在に嵌挿したロッド部材１１と、上記各部材を覆うようにかつバルブ部３と一体に連結するヨーク１２と、を有する。
【００２３】
上記第１及び第２コア７，９、プランジャ１０及びヨーク１２は、強磁性体からなり、ロッド部材１１並びに第１及び第２コア７，９の間部分は非磁性体からなり、制御部からの電力信号（電流）がターミナル１３からコイル６に供給されると、ヨーク１２、第２コア９、プランジャ１０を介して第１コア７の順で流れる磁束回路が形成され、該磁束回路に基づくプランジャ１０の押圧力がロッド部材１１を介してバルブ部３のスプールに伝えられる。
【００２４】
バルブ部３は、スリーブ１５とスプール１６とからなり、スリーブ１５は、略々全長に亘って円筒形状からなり、該スリーブ１５の外周面１５ａがバルブボディ５の貫通孔５ａに嵌合することにより該バルブボディ５に装着される。上記スリーブ１５の内周面１５ｂにスプール１６が摺動自在に嵌挿されている。スリーブ１５の一端側は膨径しており、該膨径部１５ｃに上記ヨーク１２の先端がカシメられて、ソレノイド部２とバルブ部３とが一体に組付けられる。上記スリーブ１５の他端側には雌ネジ孔１５ｄが形成されており、該雌ネジ孔に螺合したエンドプレート１７とスプール１６の先端との間にスプリング１９が縮設されている。スプール１６の先端は、前記ソレノイド部２のロッド部材１１に当接しており、スプール１６は、上記プランジャ１０の押圧力と上記スプリング１９の付勢力（及び後述するフィードバック圧）とが釣り合った位置に制御される。
【００２５】
前記スリーブ１５には、その外周面１５ａから内周面１５ｂに貫通する各ポートが形成されており、各ポートは、バルブボディ５の各油路に連通する。上記ポートは、ソレノイド部２側から順次ドレーンポート２０ａ、出力ポート２０ｂ、入力ポート２０ｃ、フィードバックポート２０ｄであり、各ポートは、それぞれバルブボディ５の油路を介してドレーンＥＸ、油圧サーボ等の出力圧Ｐｏｕｔ、ライン圧等の入力圧Ｐｉｎ、フィードバック圧ＦＢが連通する。また、出力ポート２０ｂ及び入力ポート２０ｃには、フィルター２１が巻かれており、塵埃等がスプール１６側に侵入することを防いでいる。
【００２６】
前記スプール１６は、その外周にランド部、小径部及びテーパ部が形成されており、スプール１６の軸方向位置の制御により、出力ポート２０ｂが入力ポート２０ｃ及びドレーンポート２０ａと所定割合で連通し、入力ポート２０ｃの入力圧（ライン圧）を調圧して出力ポート２０ｂから出力圧（Ｐｏｕｔ）を出力する。また、出力圧Ｐｏｕｔは、フィードバック圧ＦＢとしてフィードバックポート２０ｄに供給され、該フィードバック圧ＦＢがスプール１６の第１ランド部１６ａと第２ランド部１６ｂとに作用し、両ランド部の面積差によりスプール１６をソレノイド部側方向に付勢する。
【００２７】
前記スリーブ１５のバルブボディ５に装着される部分の外周面１５ａは、同一径の円筒形状からなる。該外周面１５ａにおいて、前記出力ポート２０ｂ，入力ポート２０ｃ及びフィードバックポート２０ｄを挟むように、シールリング取付け用の環状の凹溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが軸方向に４箇所形成されている。これら凹溝も、上記外周面１５ａが同一径であるため同一径からなる。上記各凹溝に取付けられるシールリング２５は、例えば合い口を有する有端シールリングからなる。該シールリングは、合い口（切断部）を有するため、同一径の上記凹溝２２ａ〜２２ｄに順次取付けることができる。上記シールリング２５は、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂等の摩擦係数が小さくかつ耐摩耗性に優れた樹脂又はその他の材料からなり、かつ合い口形状は、どのようなものでもよいが、装着された状態で油漏れの少ない形状が好ましい。
【００２８】
前記各凹溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに上記合い口を有するシールリング２５が取付けられた状態で、ソレノイドバルブ１のバルブ部３がバルブボディ５の貫通孔５ａに装着される。この際、バルブ部３の外周面は同一径からなる円筒形状であり、バルブボディ５の貫通孔も同様に同一径の円筒形であり、両方とも加工が容易であると共に、装着作業も容易である。また、バルブボディの貫通孔５ａとバルブの外周面１５ａとは、上記シールリング２５が介在しているので、少々の隙間があっても各ポート２０ｂ，２０ｃ，２０ｄから油圧（オイル）が漏れることを抑えられる。
【００２９】
なお、上記シールリング２５が断面Ｏ形状のシールリング（Ｏリング）である場合、環状凹溝とのスリーブの外周側にある部材（バルブボディ）との間で該Ｏリングを圧縮して潰す必要があり、スリーブ外周を段付き形状とする必要がある。そのため、上述したように、スリーブ外周面を同一径の円筒形状とする場合、シールリングは、合い口を有する有端シールリングを用いているが、断面が非円形からなる異形シールリングの場合、組付け時にシールリングを必ずしも潰す必要がない。該異形シールリングを用いて、上記同一径の円筒形状のスリーブに組付けることが可能であり、組付け後に環状凹溝に油を注入し、その油圧にて該シールリングを押付けることによりシール機能が発揮される。従って、同一径の円筒形状のスリーブであっても、必ずしも合い口を有する有端シールリングに限らず、無端状のシールリングを用いることも可能である。
【００３０】
従来、前記スリーブ１５及びスプール１６は、同じ材料、例えばＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系のＡＤＣ１２（ＪＩＳＨ５３０２；２００６）により形成されるか、又はスリーブ１５が、上記ＡＤＣ１２により、スプール１６が、Ａ６０６１アルミ合金により形成される。上記ＡＤＣ１２の熱線膨張係数は、２１［１０−６／℃］、Ａ６０６１の熱線膨張係数は、２３．６［１０−６／℃］であり、共に大きい。
【００３１】
図２は、温度による径寸法の変化を示す図であり、破線（Ａ）は、スプール１６の外径を示し、細実線（Ｂ）は、上記ＡＤＣ１２からなるスリーブ１５の内径（材質変更前）を示す。該従来（材質変更前）のスプールの変化（Ａ）がスリーブ（Ｂ）に比して僅かに大きいが、両者は、温度変化により略々同じ勾配により径寸法が変化する。なお、スプールとスリーブの径寸法の違いは、スプールが摺動するための嵌合公差である。
【００３２】
従って、上記従来（材質変更前）のスリーブ（Ｂ）及びスプール（Ａ）の場合、環境温度の相違に拘らず、略々一定の嵌合公差（バルブクリアランス）によりスプールはスリーブ内を摺動する。リニアソレノイドバルブ１は、ＡＴＦ等のオイル環境下で用いられ、該オイル温度（油温）の変化、特に自動変速機にあってはオイルの温度変化は大きく、該オイルは、始動時等の低温にあっては粘度は高く、使用により高温になると粘度が低くなる。スプールの摺動不良による油圧異常により自動変速機に不具合を生じることを防止するため、オイルが低温状態にあってもスプールの滑らかな摺動を保持するようにバルブクリアランスが設定されているが、上記温度に拘らず略々一定のバルブクリアランスからなると、高温になってオイルの粘度が低い状態では、上記バルブクリアランスからのオイル（油）漏れ量が増加してオイル（油）消費流量が増加する。
【００３３】
本発明にあっては、スプールは、従来の同様なＡＤＣ１２又はＡ６０６１等の一般材料を用いるが、スリーブは、熱線膨張係数の小さな特殊合金が用いられる。熱線膨張係数［１０−６／℃］は、Ａｌが２３，Ｃｕが１６．８に対し、Ｓｉは２．４と桁違いに小さい。本実施の形態にあっては、スリーブにシリコンリッチなアルミ合金を用いる。Ｓｉが１０％以上、好ましくは１３％以上含有するアルミ合金が用いられる。一例として上記スリーブは、Ｓｉが１６［％］のアルミ合金が用いられ、その線熱膨張係数は、１６．６［１０−６／℃］である。
【００３４】
図２において、太実線（Ｃ）が本実施の形態による材質変更後のスリーブ内径を示す。該スリーブは、温度による径寸法の勾配が従来（材質変更前）のスリーブ（細実線）に比して小さい。即ち、材質変更前のスリーブ（Ｂ）に対して、本実施の形態による材質変更後のスリーブ（Ｃ）の勾配は、両者の線熱膨張係数の差であり、１６．６−２１＝−４．４［×１０−６／℃］であり、少なくとも−２、好ましくは−４［×１０−６／℃］以上の差を有する。
【００３５】
図３は、リニアソレノイドバルブにおけるスプールとスリーブとの隙間であるバルブクリアランスの油温による変化量を示す図で、Ｄは、スリーブの材質変更前（ＡＤＣ１２）の従来のものを示し、Ｅは、材質変更後の本実施の形態を示す。スプールは、両者とも同じ図２のＡに示すものが用いられる。即ち、図３は、図２において同じスプール外径Ａに対する材質変更前のスリーブ内径Ｂ（Ｄ）と材質変更後のスプール内径Ｃ（Ｅ）の関係を示す。材質変更後の本実施の形態によるバルブクリアランスの油温による変化量Ｅは、材質変更前の従来のバルブクリアランスの油温による変化量Ｄに比して勾配が大きい。具体的には、材質変更前のバルブクリアランスＤが、０．０４７［μｍ／℃］に対して本実施の形態による材質変更後のバルブクリアランスＥは、０．０８２［μｍ／℃］となり、Ｅ／Ｄ＝１．７４となって、材質変更後のバルブクリアランスの温度変化量Ｅは、材質変更前に比して７４［％］程度、約５０〜１００［％］大きくなる。
【００３６】
−３０［℃］において、材質変更後のバルブクリアランスＥは、材質変更前のバルブクリアランスＤに比して２［μｍ］程度大きく、該極低温状況にあってもバルブの摺動性能を保持でき、１２０［℃］において、材質変更後のバルブクリアランスＥは、材質変更前のバルブクリアランスＤに比して５［μｍ］程度小さく、高温状態で粘度の低いオイルのバルブクリアランスからの漏れを大幅に低減する。本発明に係るリニアソレノイドの温度変化によるバルブクリアランスの変化量は、０．０５〜０．１２［μｍ／℃］、好ましくは０．０６〜０．１［μｍ／℃］にあり、オイルの温度変化による粘度の低下に対応してバルブクリアランスが小さくなる。
【００３７】
本リニアソレノイドバルブ１は、前述した通り、スプール１６に対して熱線膨張係数の小さい材質からなるスリーブ１５を用いるため、一般アルミ合金からなるバルブボディ５との間で熱線膨張係数の差が大きい。このため、本実施の形態にあっては、前述した通り、スリーブ１５の外周面にシールリング２５を装着している。
【００３８】
大気温等の比較的低温時において、バルブボディ５とスリーブ１５との間に隙間の小さい状態でスリーブ１５をバルブボディ５に装着しても、使用によりオイルが高温になると、バルブボディ５のリニアソレノイドバルブ装着用貫通孔の内径寸法が大きくなるのに比し（図２のＡ参照）、スリーブ１５の外径寸法の膨張割合が小さく（図２のＣ参照）、スリーブ１５とバルブボディ装着孔５ａとの隙間が大きくなる。これにより、シールリング２５を介在していないと、上記隙間からのオイルの流出量が大きくなるが、本実施の形態にあっては、上記隙間にシールリング２５が介在しているので、オイルの漏れが低減される。
【００３９】
上記オイルシールの介在によるオイル漏れの低減及び前記スリーブの材質変更によるオイル漏れの低減を合せて、例えば１２０［℃］等の自動変速機の通常使用温度にあって、リニアソレノイドバルブ１本あたりのオイル消費流量の約５５％の低減効果がある。
【００４０】
上述した実施の形態は、バルブボディ５に一般アルミ合金を用いたが、バルブボディをスリーブと同じ材質を用いてもよい。この場合、スリーブとバルブボディの熱線膨張係数が同じとなり、使用状態でオイルが高温になっても、スリーブとバルブボディの装着孔の隙間が大きくなることはなく、オイルシールを介在しなくても、上記隙間からのオイル（油）漏れを抑制することができる。
【００４１】
なお、上記リニアソレノイドバルブは、自動変速機に搭載され、ライン圧を所定油圧に調圧して摩擦係合要素の油圧サーボに直接供給するダイレクトリニアソレノイドバルブに用いて好適であり、かつソレノイド部への非通電時には、非出力状態となるノーマルクローズ型のリニアソレノイドバルブに適用しているが、これに限らず、ライン圧を低圧化したモジュレータ圧を入力ポートに入力するタイプのリニアソレノイドバルブに適用してもよく、また自動変速機以外の油圧機器に用いられるリニアソレノイドバルブにも適用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１      リニアソレノイドバルブ
２      ソレノイド部
３      バルブ部
５      バルブボディ
１０      プランジャ
１５      スリーブ
１５ａ    外周面
１６      スプール
２０ｂ    出力ポート
２０ｃ    入力ポート
２０ｄ    フィードバックポート
２２ａ〜２２ｄ  シールリング取付け用凹溝
２５      シールリング
Ｅ      バルブクリアランスの油温による変化量
【図１】
2015068481.tif 000003
【図２】
2015068481.tif 000004
【図３】
2015068481.tif 000005