JP2004293763A - Electromagnetic driving device and flow control device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁駆動装置およびそれを用いた流量制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、可動子と固定子とにより磁気回路を形成し、可動子を往復駆動する電磁駆動装置が知られている。この電磁駆動装置として、例えば可動子を固定子の収容部の内周側に直接支持させ、固定子の吸引部と可動子との間に働く磁気吸引力により可動子を往復移動方向の一方側へ吸引する装置がある(特許文献1参照)。このような電磁駆動装置では、可動子の外周壁または固定子の内周壁に例えば無電解NiPめっきなどのめっき処理が施されている(特許文献2参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−222710号公報
【特許文献2】
特開2001−227669号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
可動子の外周壁または固定子の内周壁にNiPによるめっきを施すことにより、可動子の外周壁または固定子の内周壁の硬度を高め、可動子と固定子の収容部との間に生じる摺動抵抗を低減している。しかしながら、可動子または固定子の施されたNiPめっきの硬度および摺動性をさらに向上するためには、熱処理などの後工程を必要とする。さらに、めっきにより形成される被覆層は形状精度が低い。そのため、めっきの形成後、熱処理までの間に研磨などの精度を確保するための工程を必要とする。また、摺動抵抗のさらなる低減を図るためには、NiPめっきの表面に例えばフッ素含有樹脂などのコーティングをさらに施す必要がある。これらの結果、加工工数の増大を招くという問題がある。
【0005】
そこで、本発明の目的は、摺動抵抗が小さく、かつ形状精度の確保が容易であり、加工工数が低減される電磁駆動装置およびそれを用いた流量制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1または2記載の発明では、可動子の外周壁または収容部の内周壁のいずれか一方にダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部を備えている。被膜部をダイヤモンドライクカーボンで形成することにより、硬度が高くなり、可動子と収容部との間の摺動抵抗が低減される。また、ダイヤモンドライクカーボンは、めっきと比較して可動子または固定子に薄く形成される。そのため、ダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部を形成した後、形状精度を高めるための研磨などの後処理が不要である。さらに、ダイヤモンドライクカーボンは、めっきと比較して硬度が高く耐久性が高い。そのため、被覆部の形成後における熱処理は不要である。したがって、形状精度の確保が容易であり、加工工数を低減することができる。
【0007】
本発明の請求項3記載の発明では、可動子は被膜部との間に非磁性材料からなる非磁性層部を有している。非磁性層部は、可動子と固定子との間において密着を防止するために形成される。非磁性層部は、軸直角方向の吸引力を低減するため、層の厚さを比較的大きく設定している。めっきにより、非磁性層部が形成されると、形状精度を高める加工が実施され、ダイヤモンドライクカーボンにより被膜部が形成される。これにより、被膜部の形成後は形状精度高めるための加工、ならびに表面を硬化させるための熱処理が不要となる。したがって、形状精度の確保が容易であり、加工工数を低減することができる。
【0008】
本発明の請求項4記載の発明では、請求項1、2または3記載の電磁駆動装置を備えている。そのため、可動子とともに往復移動する可動部材の往復移動位置の制御性が向上する。したがって、可動部材の往復移動により流体流路を流れる流体の流量または圧力を高精度に制御することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による流量制御装置を図1に示す。流量制御装置10は、例えば車両などの自動変速機の油圧制御装置に供給する作動油の油圧を制御するスプール型油圧制御弁である。
電磁駆動装置としてのリニアソレノイド20は、ヨーク21、ステータコア30、プランジャ40およびコイル22などを有する。ヨーク21およびステータコア30は、磁性材料で形成され、固定子を構成している。プランジャ40は、可動子を構成している。
【0010】
ステータコア30は、円筒状に形成され、収容部31、吸引部32および磁気抵抗部33を有している。収容部31は円柱状のプランジャ40を内周側に同軸上に収容し支持している。ステータコア30の収容部31とプランジャ40との間には、わずかなクリアランスが形成されている。これにより、プランジャ40はステータコア30の収容部31と軸方向へ往復摺動可能である。
【0011】
吸引部32は、収容部31の軸方向の一方側に配設されている。吸引部32は、プランジャ40をその軸方向である往復移動方向の一方側へ吸引する磁気吸引力をプランジャ40との間に発生する。収容部31と吸引部32との間には、収容部31および吸引部32よりも肉厚の小さな磁気抵抗部33が形成されている。磁気抵抗部33は、収容部31と吸引部32との間における磁束の流れを制限する。
【0012】
ヨーク21は円筒状に形成され、ステータコア30、コイル22および樹脂ケーシング23を内周側に収容している。また、ヨーク21は、ハウジング50の端部にかしめ固定されることにより、ハウジング50との間にステータコア30、コイル22および樹脂ケーシング23を固定している。
【0013】
樹脂ケーシング23は、ボビン24および固定部25を有している。ボビン24は円筒状に形成され、ステータコア30の収容部31、吸引部32および磁気抵抗部33の外周側に固定されている。ボビン24の外周側にコイル22が巻回されている。固定部25は、コイル22の外周側に固定され、ボビン24とともにコイル22を覆っている。固定部25は、コイル22へ電力を供給するための図示しないコネクタを形成している。
【0014】
コイル22と電気的に接続されている図示しないターミナルからコイル22に電流が供給されると、ヨーク21、ステータコア30およびプランジャ40には磁気回路が形成される。これにより、ヨーク21、ステータコア30およびプランジャ40からなる磁気回路に磁束が流れ、ステータコア30の吸引部32とプランジャ40との間には磁気吸引力が発生する。これにより、プランジャ40は、往復移動方向のうち収容部31側から吸引部32へ向かう方向、すなわち図1の左方へ移動する。
【0015】
ハウジング50は、可動部材としてのスプール60を軸方向へ往復移動可能に収容し支持している。ハウジング50の筒状の周壁には、入力ポート51、出力ポート52、フィードバックポート53および排出ポート54がそれぞれ流体流路として形成されている。入力ポート51には、図示しないタンクから供給される作動油が流入する。出力ポート52は図示しない自動変速機の係合装置へ作動油を供給する。出力ポート52とフィードバックポート53とは流量制御装置10の外部で連通しており、出力ポート52から流出する作動油の一部がフィードバックポート53へ導入される。フィードバック室55はフィードバックポート53と連通している。排出ポート54は上記タンクへ作動油を排出する。
【0016】
スプール60には、第一ランド61、第二ランド62および第三ランド63がこの順でリニアソレノイド20側から軸方向へ並んで形成されている。スプール60は軸方向の一端部に形成されているシャフト64によって、プランジャ40の吸引部32側の端部と当接する。付勢手段としてのスプリング56はスプール60の反プランジャ側に設置されている。スプリング56は、吸引部32にプランジャ40が吸引される方向とは反対方向、すなわち図2の右方へスプール60を付勢している。これのスプリング56の付勢力によりスプール60はプランジャ40側に押し付けられるため、スプール60はプランジャ40とともに往復移動する。
【0017】
フィードバック室55は第一ランド61と第二ランド62との間に形成されている。第一ランド61は第二ランド62よりも外径が小さい。そのため、フィードバック室55の油圧により、スプール60には反プランジャ側へ押圧する力が作用する。流量制御装置において出力される油圧の一部をフィードバックするのは、供給される油圧すなわち入力圧の変動により出力圧が変動することを防止するためである。スプール60は、フィードバック室55の油圧により受ける力と、吸引部32に吸引されるプランジャ40により受ける力と、スプリング56から受ける付勢力とがつり合う位置で停止する。
【0018】
入力ポート51から出力ポート52へ流れる作動油の流量は、ハウジング50の内周壁50aと第二ランド62の外周壁との重なり部分の長さであるシール長によって決定される。シール長が短くなると、入力ポート51から出力ポート52へ流れる作動油の流量は増大する。一方、シール長が長くなると、入力ポート51から出力ポート52へ流れる作動油の流量は減少する。同様に、出力ポート52から排出ポート54へ流れる作動油の流量は、ハウジング50の内周壁50bと第三ランド63の外周壁とのシール長によって決定される。
【0019】
スプール60がスプリング56側すなわち図1の左方へ移動すると、内周壁50aと第二ランド62とのシール長は長くなるとともに、内周壁50bと第三ランド63とのシール長は短くなる。そのため、入力ポート51から出力ポート52へ流れる作動油の流量は減少し、出力ポート52から排出ポート54へ流れる作動油の流量は増大する。その結果、出力ポート52から流出する作動油の油圧は低下する。一方、スプール60がプランジャ40側へ移動すると、内周壁50aと第二ランド62とのシール長は短くなるとともに、内周壁50bと第三ランド63とのシール長は長くなる。そのため、入力ポート51から出力ポート52へ流れる作動油の流量は増大し、出力ポート52から排出ポート54へ流れる作動油の流量は減少する。その結果、出力ポート52から流出する作動油の油圧は増大する。
【0020】
上述のような流量制御装置10では、コイル22に通電する電流値を制御することにより、プランジャ40がスプール60を反リニアソレノイド側へ押す力は変化する。これにより、出力ポート52から流出する作動油の油圧は調整される。具体的には、コイル22に通電する電流値を増大させると、電流値に比例して吸引部32とプランジャ40との間に発生する磁気吸引力は増大する。そのため、プランジャ40がスプール60を押す力は増大する。その磁気吸引力によりプランジャ40からスプール60に作用する力と、スプリング56の付勢力と、フィードバック室55の油圧によりスプール60が押される力とがつり合うとスプール60は静止する。したがって、コイル22に通電する電流値が増加すると、出力ポート52から流出する作動油の油圧は低下する。
【0021】
次に、プランジャ40について詳細に説明する。
プランジャ40は、図2に示すように磁性材料から形成される本体部41を有している。本実施形態の場合、プランジャ40の本体部41には、非磁性層部42および被膜部43が内周側から順に形成されている。被膜部43は、ダイヤモンドライクカーボンからなり、プランジャ40の外壁の少なくとも周壁部分に形成されている。ダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部43は、厚さが数μmである。そのため、プランジャ40の外周壁に均一に形成される。
【0022】
本実施形態の場合、本体部41と被膜部43との間には非磁性層部42が形成されている。非磁性層部42は、非磁性の金属または非金属から形成されている。非磁性層部42は、例えばめっき、コーティングなどにより本体部41に直接形成してもよく、カップ状の非磁性部材を本体部41に装着することにより形成してもよい。非磁性層部42は、収容部31と吸引部32との間でプランジャ40の表面を経由して磁束が短絡するのを防止している。非磁性層部42を形成することにより、プランジャ40とステータコア30の収容部31との間の磁気吸引力は低減される。これにより、磁気吸引力は、ヨーク21、ステータコア30およびプランジャ40に形成される磁気回路によって、プランジャ40とステータコア30の吸引部32との間に発生する。その結果、プランジャ40はステータコア30の吸引部32に吸引される。
【0023】
プランジャ40の外周壁にダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部43を形成する場合、被膜部43の形成に先立って本体部41に非磁性層部42が形成される。非磁性層部42は、例えばめっきなどにより本体部41に形成された後、プランジャ40の形状精度を確保するために例えば研磨などの加工処理が施される。プランジャ40の加工処理が完了すると、その表面に被膜部43が形成される。
【0024】
例えば無電解NiPめっきを適用した従来の被膜部の場合、被膜部の硬度を高めるためにはめっき後に熱処理などが必要である。また、めっきにより形成される被膜部は数十μm程度の厚さを有している。そのため、プランジャ40の形状精度を確保するためには、研磨などの後処理が必要である。さらに、めっきにより形成される被膜部は摺動抵抗が比較的大きいため、研磨などの後処理の後に、例えばフッ素含有樹脂などによるコーティングが施される。
【0025】
これに対し、ダイヤモンドライクカーボンで被膜部43を形成した本実施形態の場合、被膜部43が上述のように数μmと薄くなる。そのため、被膜部43の形成後に、プランジャ40の形状精度を確保するために研磨などの後処理は不要となる。また、ダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部43は、硬く均一で緻密な層を形成するため、ステータコア30の収容部31との間における摺動抵抗は小さい。
【0026】
一実施形態による流量制御装置10の場合、図3および図4に示すようにコイル22に印加する電流に対する出力油圧の関係は、従来の無電解NiPめっきで被膜部を形成する場合と比較してヒステリシスが小さくなっている。また、摺動抵抗が低減することにより、図5に示すようにコイル22へ電流を印加してから所定の油圧が出力されるまでの応答期間も短縮される。これは、プランジャ40にダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部43を形成することにより、プランジャ40とステータコア30との摺動抵抗が低減されるためである。
【0027】
以上説明した流量制御装置によると、プランジャ40の外周壁にダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部43を形成することにより、プランジャ40とステータコア30の収容部31との間の摺動抵抗が低減される。摺動抵抗が低減されることにより、コイル22への供給電流値とプランジャ40の位置との相関関係は比例関係に近づけられる。したがって、プランジャ40およびスプール60の往復移動位置の制御が容易になり、制御性を高めることができるとともに、ヒステリシスを低減でき、応答性を高めることができる。
【0028】
また、一実施形態では、被膜部43をダイヤモンドライクカーボンから形成している。そのため、被膜部43の厚さは小さく、被膜部43を形成した後にプランジャ40の形状精度を高めるために研磨などの後処理を実施する必要はない。また、ダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部43は、従来のめっきと比較して硬度が高い。そのため、熱処理などの硬度を高めるための処理は不要である。さらに、ダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部43は、ステータコア30との間の摺動抵抗が小さい。そのため、摺動抵抗を低減するためのコーティングは不要となる。これらのように、ダイヤモンドライクカーボンから被膜部43を形成することにより、被膜部43の硬度の向上にともなう耐久性の向上と、摺動抵抗の低減とを一層の被膜部43により両立して達成することができる。したがって、加工工数を低減することができる。
【0029】
以上説明した一実施形態では、ダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部43をプランジャ40の外周壁に形成する例について説明した。しかし、プランジャ40の外周壁ではなく、固定子であるステータコア30の収容部31の内周壁にダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部を形成してもよい。
また、上記の一実施形態では、流量制御装置の電磁駆動部に本発明の電磁駆動装置を適用する例について説明したが、流量制御装置以外の装置の電磁駆動部に本発明の電磁駆動装置を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による電磁駆動装置を適用した流量制御装置を示す断面図である。
【図2】図1のII−II線におけるプランジャの断面図である。
【図3】本発明の一実施形態による電磁駆動装置を適用した流量制御装置において、電流と出力油圧との関係を示す模式図であって、電流の増加とともに出力油圧が低減する場合を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態による電磁駆動装置を適用した流量制御装置において、電流と出力油圧との関係を示す模式図であって、電流の増加とともに出力油圧が増大する場合を示す図である。
【図5】本発明の一実施形態による電磁駆動装置を適用した流量制御装置において、コイルへ通電されてからの応答期間と出力油圧との関係を示す模式図である。
【符号の説明】
10 流量制御装置
20 リニアソレノイド(電磁駆動装置)
21 ヨーク(固定子)
22 コイル
30 ステータコア(固定子)
31 収容部
32 吸引部
40 プランジャ(可動子)
42 非磁性層部
43 被膜部
50 ハウジング
51 入力ポート(流体流路)
52 出力ポート(流体流路)
53 フィードバックポート(流体流路)
54 排出ポート(流体流路)
56 スプリング(付勢手段)
60 スプール(可動部材)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic drive device and a flow control device using the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an electromagnetic driving device that forms a magnetic circuit by a mover and a stator and reciprocates the mover. As this electromagnetic drive device, for example, the mover is directly supported on the inner peripheral side of the housing portion of the stator, and the mover is moved to one side in the reciprocating direction by magnetic attraction force acting between the attracting portion of the stator and the mover. There is a device for suctioning to the surface (see Patent Document 1). In such an electromagnetic drive device, the outer peripheral wall of the mover or the inner peripheral wall of the stator is subjected to a plating treatment such as electroless NiP plating (see Patent Document 2).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2002-222710 A [Patent Document 2]
JP 2001-227669 A
[Problems to be solved by the invention]
By plating the outer peripheral wall of the mover or the inner peripheral wall of the stator with NiP, the hardness of the outer peripheral wall of the mover or the inner peripheral wall of the stator is increased, and the sliding generated between the mover and the housing portion of the stator is performed. Dynamic resistance has been reduced. However, in order to further improve the hardness and slidability of the NiP plating provided with the mover or the stator, a post-process such as heat treatment is required. Furthermore, the covering layer formed by plating has low shape accuracy. Therefore, a process for ensuring accuracy such as polishing is required between the formation of the plating and the heat treatment. Further, in order to further reduce the sliding resistance, it is necessary to further apply a coating such as a fluorine-containing resin on the surface of the NiP plating. As a result, there is a problem that the number of processing steps is increased.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electromagnetic drive device in which sliding resistance is small, shape accuracy is easily ensured, and the number of processing steps is reduced, and a flow control device using the same.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first or second aspect of the present invention, one of the outer peripheral wall of the mover and the inner peripheral wall of the housing portion is provided with a coating portion made of diamond-like carbon. By forming the coating portion with diamond-like carbon, hardness is increased, and sliding resistance between the mover and the housing portion is reduced. Also, diamond-like carbon is formed thinner on the mover or stator than in plating. Therefore, after forming the coating portion made of diamond-like carbon, post-processing such as polishing for improving the shape accuracy is not required. Further, diamond-like carbon has higher hardness and higher durability than plating. Therefore, heat treatment after the formation of the covering portion is unnecessary. Therefore, it is easy to secure the shape accuracy, and the number of processing steps can be reduced.
[0007]
In the invention according to claim 3 of the present invention, the mover has a nonmagnetic layer portion made of a nonmagnetic material between the mover and the coating portion. The non-magnetic layer is formed to prevent close contact between the mover and the stator. The thickness of the non-magnetic layer portion is set relatively large in order to reduce the attractive force in the direction perpendicular to the axis. When the non-magnetic layer portion is formed by plating, a process for increasing the shape accuracy is performed, and a film portion is formed by diamond-like carbon. This eliminates the need for processing to improve shape accuracy and heat treatment for hardening the surface after the formation of the coating. Therefore, it is easy to secure the shape accuracy, and the number of processing steps can be reduced.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the electromagnetic drive device according to the first, second or third aspect. Therefore, the controllability of the reciprocating position of the movable member that reciprocates with the mover is improved. Therefore, the flow rate or pressure of the fluid flowing through the fluid flow path can be controlled with high precision by the reciprocating movement of the movable member.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a flow control device according to an embodiment of the present invention. The
The
[0010]
The
[0011]
The suction part 32 is disposed on one side of the
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
When current is supplied to the
[0015]
The
[0016]
A
[0017]
The
[0018]
The flow rate of the hydraulic oil flowing from the
[0019]
When the
[0020]
In the
[0021]
Next, the
The
[0022]
In the case of the present embodiment, a
[0023]
When the
[0024]
For example, in the case of a conventional coating portion to which electroless NiP plating is applied, heat treatment or the like is required after plating in order to increase the hardness of the coating portion. The coating formed by plating has a thickness of about several tens of μm. Therefore, in order to secure the shape accuracy of the
[0025]
On the other hand, in the case of the present embodiment in which the
[0026]
In the case of the
[0027]
According to the flow control device described above, by forming the
[0028]
In one embodiment, the
[0029]
In the embodiment described above, an example in which the
Further, in the above-described embodiment, the example in which the electromagnetic drive device of the present invention is applied to the electromagnetic drive unit of the flow control device has been described, but the electromagnetic drive device of the present invention is applied to the electromagnetic drive unit of a device other than the flow control device. May be applied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a flow control device to which an electromagnetic drive device according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a sectional view of the plunger taken along line II-II in FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a relationship between a current and an output hydraulic pressure in the flow control device to which the electromagnetic drive device according to the embodiment of the present invention is applied, and showing a case where the output hydraulic pressure decreases as the current increases. It is.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a relationship between a current and an output hydraulic pressure in the flow control device to which the electromagnetic driving device according to the embodiment of the present invention is applied, and showing a case where the output hydraulic pressure increases with an increase in the current; It is.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a relationship between a response period after energization of a coil and an output oil pressure in a flow control device to which an electromagnetic drive device according to an embodiment of the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
10
21 Yoke (stator)
22
31 accommodation part 32
42
52 Output port (fluid flow path)
53 Feedback port (fluid flow path)
54 Discharge port (fluid flow path)
56 spring (biasing means)
60 spool (movable member)
Claims (4)
前記可動子とともに磁気回路を形成し、前記可動子を内周側に往復移動可能に収容する収容部、ならびに前記可動子を往復移動方向の一方側に吸引する磁気吸引力が前記可動子との間に発生する吸引部を有する固定子と、
前記可動子の外周壁または前記収容部の内周壁のいずれか一方に形成され、ダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部と、
を備えることを特徴とする電磁駆動装置。Mover,
A magnetic circuit is formed together with the mover, an accommodating portion for accommodating the mover reciprocally on the inner peripheral side, and a magnetic attraction force for attracting the mover to one side in the reciprocal movement direction, A stator having a suction part generated therebetween,
A coating portion formed on one of the outer peripheral wall of the mover and the inner peripheral wall of the housing portion and made of diamond-like carbon,
An electromagnetic drive device comprising:
前記可動子とともに磁気回路を形成し、前記可動子を内周側に往復移動可能に収容する収容部、ならびに前記可動子を往復移動方向の一方側に吸引する磁気吸引力が前記可動子との間に発生する吸引部を有する固定子と、
前記可動子の外周壁に形成され、ダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部と、
を備えることを特徴とする電磁駆動装置。Mover,
A magnetic circuit is formed together with the mover, an accommodating portion for accommodating the mover reciprocally on the inner peripheral side, and a magnetic attraction force for attracting the mover to one side in the reciprocal movement direction, A stator having a suction part generated therebetween,
A coating portion formed on the outer peripheral wall of the mover and made of diamond-like carbon,
An electromagnetic drive device comprising:
請求項1、2または3記載の電磁駆動装置と、
前記可動子とともに往復移動することにより前記流体流路を流れる流体の流量を制御する可動部材と、
前記吸引部に前記可動子が吸引される方向とは反対の方向へ前記可動部材を付勢する付勢手段と、
を備えることを特徴とする流量制御装置。A housing having a plurality of fluid flow paths penetrating the cylindrical peripheral wall,
An electromagnetic drive device according to claim 1, 2, or 3,
A movable member that controls the flow rate of the fluid flowing through the fluid flow path by reciprocating with the mover,
Urging means for urging the movable member in a direction opposite to a direction in which the mover is sucked by the suction portion;
A flow control device comprising:
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