JP2008025651A - 電磁弁及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】弁体を開閉させるシャフトに表面処理を施して摩耗を低減して耐久性を向上させる。
【解決手段】コイル３０に対する通電作用下に固定コア部５２に吸引される可動コア４０を有するソレノイド部１２と、前記可動コア４０に連結されて該可動コア４０と一体的に変位するシャフト３６と、前記シャフト３６の変位作用下に供給ポート２０と排出ポート２２との連通路２４を開閉するボール２８とを有する弁機構部１６とを備え、前記シャフト３６の表面には、イオン窒化処理が施されることにより所定厚さの第１被膜層４２が形成され、その後に、熱拡散処理が施されることにより前記第１被膜層４２の厚さが増大する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソレノイドの励磁作用下に発生する電磁力によって可動コアを固定コアに吸引することにより、弁体を変位させることが可能な電磁弁及びその製造方法に関する。

従来から、ソレノイドコイルの励磁作用下に発生する電磁力によって可動鉄心を固定鉄心に吸引することにより、弁体を変位させる電磁弁が使用されている。

例えば、このような電磁弁としては、ケースの内部に設けられ、ボビンに巻回されたコイルを励磁することにより、ボビンの内側に設けられたプランジャがその電磁力によって軸線方向に沿って変位して該プランジャに連結されたシャフトを介して球状の弁子を給入ポートの弁座へと押し付ける。これにより、シャフトによる押圧作用下に給入ポートを弁子によって閉塞し、流体が流通する給入ポートと排出ポートとの連通を遮断している（例えば、特許文献１参照）。

実開昭６３−４９０７４号公報

ところで、特許文献１に係る従来技術においては、シャフトの端部が常に球状の弁子の球面に当接している状態にあるため、例えば、コイルによって発生する電磁力を増大させ、弁子が弁座に当接する際のシール力を増大させる場合に、前記シャフトの端部と弁子の当接面との間に生じる摺動抵抗が大きくなるため、該シャフトの端部に摩耗が生じて耐久性が低下するという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、シャフトに表面処理を施すことにより前記シャフトの摩耗を低減して耐久性を向上させることが可能な電磁弁及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、圧力流体が流通する第１ポート及び第２ポートを有する弁ボディとハウジングとを含む電磁弁本体部と、
前記ハウジングの内部に配設されてコイルボビンに巻回されたコイルと、前記ハウジングの一端に連結されるヨークと、前記コイルに対する通電作用下に固定コア部に吸引される可動コアと、前記固定コア部と可動コアとの間に介装され前記可動コアを初期位置に復帰させるばね部材とを有するソレノイド部と、
前記可動コアに連結されて該可動コアと一体的に変位するシャフトと、前記シャフトの変位作用下に第１ポートと第２ポートとの連通路を開閉する弁体とを有する弁機構部と、
を備え、
前記シャフトは金属製材料から形成され、前記シャフトの外表面には、イオン窒化処理によって所定の厚さからなる第１被膜層が形成され、熱拡散処理によって前記第１被膜層の厚さが増大することを特徴とする。

本発明によれば、可動コアと一体的に変位するシャフトに対してイオン窒化処理を施すことにより、前記シャフトの硬度を該シャフトの端部が当接して押圧される弁体の硬度より高め、前記シャフトの外表面に所定厚さの第１被膜層を形成する。その後、前記シャフトの硬度を弁体の硬度と略同等若しくは低い値に低下させるために熱拡散処理を施し、前記熱拡散処理によってシャフトの硬度を、弁体の硬度より若干低く設定している。

従って、シャフトの硬度を向上させることにより該シャフトと弁体とが当接した際に生じる摩耗を低減することができる。また、シャフトの外表面に、イオン窒化処理による所定厚さの第１被膜層が形成され、この第１被膜層の厚さが熱拡散処理によって増大することにより、前記シャフトに被膜される被膜層の厚さをイオン窒化処理のみを行う場合に比べて厚くすることができる。

これにより、弁体と当接するシャフトの硬度が適正に設定されるため摩耗が低減し、且つ、厚さが増大した第１被膜層によって靭性が得られるため弁体に当接する際の衝撃吸収性が得られ、前記シャフトの耐久性を向上させることができ、前記シャフトを介して開閉される弁体による圧力流体の高精度な流量制御が可能となり、長期にわたって安定した流量制御を行うことができる。

また、弁ボディに、弁体が着座する着座部に臨み、該弁体を軸線方向に沿って変位自在に支持する弁体支持部を形成するとよい。これにより、弁体が着座部より離間する際、又は、前記着座部より離間している弁体が再び着座部に着座する際に、前記弁体支持部によって弁体を軸線方向に沿って確実且つ好適に変位させることができる。その結果、弁体による弁開状態と弁閉状態との切り換えを円滑に行うことができると共に、前記弁体が軸線と略直交する方向に変位することがないために弁体に対するシャフトの当接位置が一定となり、前記シャフトと弁体によって安定した弁開・弁閉動作を行うことが可能となる。

さらに、弁ボディに、シャフトを軸線方向に沿って変位自在に支持するガイド部材を設けることにより、前記シャフトを軸線方向に沿って高精度に変位させることが可能となると共に、前記ガイド部材が弁ボディの内部に設けられているため、前記シャフトを弁体に近い位置でガイドすることができる。その結果、シャフトをガイドする機構をもたない従来技術の電磁弁と比較して、前記シャフトの端部を弁体に対して常に安定した位置で当接させることができる。

さらにまた、シャフトの硬度は、イオン窒化処理を施すことによって弁体の硬度より高く設定し、熱拡散処理を施すことにより前記弁体の硬度より低く設定するとよい。これにより、シャフトをイオン窒化処理によって硬度を高めることができると共に、前記イオン窒化処理が施された後に熱拡散処理を施すことによりその硬度を低下させることができる。すなわち、シャフトの硬度を、弁体の硬度に応じて適正な値に設定することが可能となる。

またさらに、本発明は、圧力流体が流通する第１ポート及び第２ポートを有する弁ボディとハウジングとを含む電磁弁本体部と、
前記ハウジングの内部に配設されてコイルボビンに巻回されたコイルと、前記ハウジングの一端に連結されるヨークと、前記コイルに対する通電作用下に固定コア部に吸引される可動コアと、前記固定コア部と可動コアとの間に介装され前記可動コアを初期位置に復帰させるばね部材とを有するソレノイド部と、
前記可動コアに連結されて該可動コアと一体的に変位するシャフトと、前記シャフトの変位作用下に第１ポートと第２ポートとの連通路を開閉する弁体とを有する弁機構部と、
を備え、
前記シャフトは金属製材料から形成され、前記シャフトの外表面には、イオン窒化処理によって所定の厚さからなる第１被膜層が形成され、熱拡散処理によって前記第１被膜層の厚さが増大すると共に、第２被膜層が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、可動コアと一体的に変位するシャフトに対してイオン窒化処理を施すことにより、前記シャフトの硬度を該シャフトの端部が当接して押圧される弁体の硬度より高め、前記シャフトの外表面に所定厚さの第１被膜層を形成する。その後、前記シャフトの硬度を弁体の硬度と略同等若しくは低い値に低下させるために熱拡散処理を施し、前記第１被膜層の厚さを増大させる共に、第２被膜層を形成している。

従って、シャフトの硬度を向上させることにより該シャフトと弁体とが当接した際に生じる摩耗を低減することができる。また、シャフトの外表面に、イオン窒化処理による所定厚さの第１被膜層が形成され、この第１被膜層の厚さが熱拡散処理によって増大することにより、前記シャフトに被膜される被膜層の厚さをイオン窒化処理のみを行う場合に比べて厚くすることができる。

これにより、弁体と当接するシャフトの硬度が適正に設定されるため摩耗が低減し、且つ、厚さが増大した第１被膜層によって靭性が得られるため弁体に当接する際の衝撃吸収性が得られ、前記シャフトの耐久性を向上させることができ、前記シャフトを介して開閉される弁体による圧力流体の高精度な流量制御が可能となり、長期にわたって安定した流量制御を行うことができる。

また、熱拡散処理によって形成された第２被膜層は、第１被膜層より硬度が低く、且つ、シャフトの母材に対しては硬度が高くなっている。すなわち、この第２被膜層は、第１被膜層とシャフト母材との間の硬度差を緩和することが可能な緩和機能を有している。さらに、シャフトには第１被膜層の厚さに加えて第２被膜層の厚さも加わるため、前記シャフトが弁体に当接する際の衝撃が好適に吸収されることとなる。換言すれば、シャフトの衝撃吸収性を向上させることが可能となる。この結果、シャフトの耐久性をさらに向上させることができる。

さらに、本発明は、圧力流体が流通する第１ポート及び第２ポートを有する弁ボディとハウジングとを含む電磁弁本体部と、
前記ハウジングの内部に配設されてコイルボビンに巻回されたコイルと、前記ハウジングの一端に連結されるヨークと、前記コイルに対する通電作用下に固定コア部に吸引される可動コアと、前記固定コア部と可動コアとの間に介装され前記可動コアを初期位置に復帰させるばね部材とを有するソレノイド部と、
前記可動コアに連結されて該可動コアと一体的に変位するシャフトと、前記シャフトの変位作用下に第１ポートと第２ポートとの連通路を開閉する弁体とを有する弁機構部を備える電磁弁の製造方法において、
前記シャフトの外表面に対してイオン窒化処理を施す工程と、
前記シャフトの外表面に対して熱拡散処理を施す工程と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、シャフトに対してイオン窒化処理を施すことにより、前記シャフトの硬度を該シャフトの端部が当接して押圧される弁体の硬度より高め、前記シャフトの外表面に所定厚さの第１被膜層を形成する。次に、前記イオン窒化処理が施されたシャフトに対して熱拡散処理を施すことにより、前記シャフトの硬度を低下させて弁体の硬度と略同等若しくは低く設定している。

従って、シャフトの硬度を向上させることにより該シャフトと弁体とが当接した際に生じる摩耗を低減することができ、且つ、シャフトの外表面に被膜される第１被膜層の厚さを厚くすることができる。

これにより、弁体と当接するシャフトの硬度が適正に設定されるため摩耗が低減し、且つ、厚さが増大した第１被膜層によって靭性が得られるため弁体に当接する際の衝撃吸収性が得られ、前記シャフトの耐久性を向上させることができ、前記シャフトを介して開閉される弁体による圧力流体の高精度な流量制御が可能となり、長期にわたって安定した流量制御を行うことができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、可動コアと一体的に変位するシャフトに対してイオン窒化処理を施して硬度を増大させ、且つ、外表面に所定厚さの第１被膜層を形成し、その後、前記シャフトに対して熱拡散処理を施して、前記シャフトの硬度を弁体と略同等の硬度としている。その結果、シャフトの硬度を弁体と略同等にすることにより前記シャフトと弁体とが当接した際に生じる摩耗を低減し、厚さが増大した第１被膜層によって弁体に当接する際の衝撃吸収性が得られるため、前記シャフトの耐久性を向上させることができる。

本発明に係る電磁弁についてその製造方法との関連で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る電磁弁の製造方法が適用された電磁弁を示す。

この電磁弁１０は、内部にソレノイド部１２が設けられたハウジング１４と、前記ハウジング１４に一体的に連結され、内部に弁機構部１６が設けられた弁ボディ１８とからなる。前記ハウジング１４は、例えば、ＳＵＭ（ＪＩＳ規格）等の磁性材料によって形成され、前記弁ボディ１８は、例えば、アルミニウム等の非磁性材料によって形成するとよい。

弁ボディ１８は、略円筒状からなり、該弁ボディ１８の下端部に高圧の圧力流体が供給される供給ポート（第１ポート）２０が形成され、前記供給ポート２０より上方の側部には、連通路２４を介して供給ポート２０と連通する排出ポート（第２ポート）２２が形成されている。

連通路２４には、弁ボディ１８の内壁に形成された着座部２６に着座することにより連通路２４を遮断し、前記着座部２６から離間することにより前記連通路２４を開成する弁体として機能するボール２８が設けられる。このボール２８は、例えば、ＳＵＪ（ＪＩＳ規格）等のベアリング鋼によって形成され、その表面硬度がＨｍｖ８００〜９００の範囲内となるように設定されている。そして、ソレノイド部１２のコイル３０（後述する）が非通電状態にある場合、前記ボール２８は、後述するリターンスプリング３２の弾発力によって押圧されたシャフト３６を介して着座部２６に着座した弁閉状態にある。

弁ボディ１８の内部には、着座部２６からハウジング１４側に向かって軸線方向に延在するボールガイド（弁体支持部）３４が形成され、前記ボールガイド３４はボール２８の外周径と略同一径で形成されている。

また、弁ボディ１８の内部には、ボールガイド３４に臨むように空間部３８が形成され、前記空間部３８には、軸線方向に沿って変位可能なシャフト３６が配設されている。このシャフト３６は、一端部３６ａがボール２８の球面に当接すると共に、他端部が後述する可動コア４０に連結されている。このシャフト３６の一端部３６ａは平面状に形成されている（図３参照）。なお、シャフト３６は、可動コア４０に対して加締め成形等によって一体としてもよい。

また、このシャフト３６は、例えば、ＳＵＳ３０４（ＪＩＳ規格）等の非磁性材料から形成され、その表面硬度を増大させる目的でイオン窒化処理（例えば、６００℃で６時間）が施され、前記イオン窒化処理によって前記シャフト３６の全表面に対して所定厚さで第１被膜層４２が形成される（図３Ａ参照）。詳細には、イオン窒化処理によって表面硬度がＨｍｖ１１５０まで増大し、前記第１被膜層４２の厚さｔ１が、例えば、約６２μｍに形成される。これにより、イオン窒化処理を施す前の非磁性材料の状態と比較して、約５倍の表面硬度を得ることができる。

しかしながら、イオン窒化処理が施されたシャフト３６は、その表面硬度がボール２８の表面硬度（Ｈｍｖ８００〜９００）より高くなってしまうため、該ボール２８とシャフト３６とが当接した際に前記ボール２８側に摩耗が生じることとなる。そのため、シャフト３６の表面硬度とボール２８の表面硬度と略同等とするために前記イオン窒化処理が施されたシャフト３６に対して熱拡散処理（例えば、７００℃で２時間）を施し、シャフト３６の表面硬度を意図的に低下させる。この熱拡散処理を行うことによりシャフト３６の表面硬度をＨｍｖ６５０まで低下させることが可能となり、前記ボール２８の表面硬度（Ｈｍｖ８００〜９００）より若干低く設定することができる。

換言すると、イオン窒化処理を施す前の非磁性材料の状態と比較して、シャフト３６の表面硬度を約３倍にすることができる。

その際、図３Ａに示されるように、イオン窒化処理によって第１被膜層４２が形成されたシャフト３６に対してさらに熱拡散処理を施すことにより、第１被膜層４２の厚さが増大する（図３Ｂ中、ｔ１´参照）。詳細には、熱拡散処理を施すことにより、シャフト３６の表面に形成された第１被膜層４２の厚さが増大すると共に、前記第１被膜層４２の内周側から前記シャフト３６の内部に染み込むように第２被膜層４４が形成される。すなわち、シャフト３６の外表面は、第１及び第２被膜層４２、４４からなる２層で被覆される。この場合、図３Ｂに示されるように、第１被膜層４２の厚さｔ１は、熱拡散処理によってさらに厚くなる（図３Ｂ中、ｔ１´）と共に、第２被膜層４４の厚さｔ２は、第１被膜層４２より薄く形成される（ｔ１´＜ｔ２）。例えば、第２被膜層４４の厚さｔ２は、第１被膜層４２の厚さｔ１´の約１/１０程度で形成される。

これにより、シャフト３６の外表面に被膜される第１被膜層４２の厚さは、イオン窒化処理のみの場合より厚くなり、例えば、約１００μｍとなる。

また、第２被膜層４４の厚さは、例えば、約１０μｍとなり、第１被膜層４２に第２被膜層４４を加えた厚さは約１１０μｍとなる。

さらに、第２被膜層４４の硬度は、第１被膜層４２の硬度より低く、且つ、シャフト３６における母材の硬度に対して高く設定される。すなわち、この第２被膜層４４は、シャフト３６における母材と第１被膜層４２との間の硬度差を緩和可能な緩和機能を有している。さらに、シャフト３６には、第１被膜層４２の厚さに加えて第２被膜層４４の厚さも加わるため、前記シャフト３６がボール２８に当接する際の衝撃が好適に吸収されることとなる。換言すれば、第２被膜層４４を形成することによりシャフト３６の衝撃吸収性を向上させることが可能となる。この結果、シャフト３６の耐久性をさらに向上させることができる。

シャフト３６は、空間部３８に設けられたガイド部材４６のガイド孔４８に挿通されることにより軸線方向に沿って変位自在に保持されている。そのため、ガイド孔４８によってシャフト３６の半径方向への変位が規制され、軸線方向に沿って好適にガイドされる。このガイド部材４６は、例えば、黄銅等の金属製材料によって形成されている。なお、ガイド部材４６は、弁ボディ１８の空間部３８に配設される構成としているが、前記弁ボディ１８の内部にシャフト３６をガイドするガイド孔４８のみを一体的に形成してもよい。

一方、弁ボディ１８の外周面には、軸線方向に沿って所定間隔離間して配置され、環状溝に装着されたシール部材５０が設けられる。

ソレノイド部１２は、シャフト３６の軸線方向に沿って所定長だけ突出した固定コア部５２を有するハウジング１４と、前記ハウジング１４の内部に収納され、コイルボビン５４に巻回されたコイル３０と、略円柱体からなり中央部に軸線方向に沿って貫通する段付き孔部５６が形成された可動コア４０とを含む。

固定コア部５２は、例えば、鍛造成形によってハウジング１４と一体的に形成されている。

可動コア４０には、軸線方向と直交して中央部の段付き孔部５６に連通する通路５８が形成され、前記通路５８は、固定コア部５２と可動コア４０との間のクリアランス６０に充填された圧力流体を逃がす機能を有する。なお、前記コイルボビン５４は、例えば、樹脂製材料によって形成される。

また、ソレノイド部１２は、一端部が前記固定コア部５２の内壁面に係着され、他端部が前記可動コア４０の段付き孔部５６の段部に係着されたリターンスプリング（ばね部材）３２と、前記ハウジング１４の一端に連結され、前記可動コア４０の外周面を囲繞するヨーク６２とを有する。前記リターンスプリング３２の弾発力によって、可動コア４０は、固定コア部５２から離間する方向（矢印Ａ方向）に押圧された状態にあり、ソレノイド部１２のコイル３０が通電されないオフ状態にある場合、可動コア４０と固定コア部５２との間には所定のクリアランス６０が形成される（図１参照）。

可動コア４０は略円筒体からなり、その固定コア部５２に対向する端部外周面には、可動コア４０の他の部分と比較して直径が徐々に拡径し且つ固定コア部５２と略同径からなる拡径部６６を有する。

この場合、可動コア４０に対して固定コア部５２と略同径からなる拡径部６６を形成することにより、コイルボビン５４と可動コア４０との間にヨーク６２を介装させているにも拘わらず、固定コア部５２に対する可動コア４０の対向面積を増大させ、磁気特性を向上させることができる。

ヨーク６２は、可動コア４０の外周面を囲繞して軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って延在する円筒部６８と、前記円筒部６８の外周面から半径外方向に向かって突出する環状フランジ部７０とから構成され、弁ボディ１８の内壁に形成されたインロー部７２に対して円筒部６８の下端部が嵌合される。

そして、ヨーク６２を前記インロー部７２に嵌合することにより、該ヨーク６２の弁ボディ１８に対する組付性を良好に保持することができると共に、組付精度を向上させることができる。なお、ヨーク６２は、例えば、ＳＵＭ（ＪＩＳ規格）等の磁性材料によって一体的に形成される。

また、ヨーク６２の円筒部６８は、その軸線方向に沿った端面は、ソレノイド部１２のオフ状態時に可動コア４０の拡径部６６の近傍まで延在するように形成されている。

このように、ソレノイド部１２のオン／オフ動作に関係がなく、ヨーク６２と可動コア４０間の磁気ギャップが作用する区間の長さを一定に保持することができるので、ソレノイド部１２のオン／オフ動作による吸引力（電磁力）に影響を与えることを防止することができる。

ハウジング１４とコイル３０の間には、該コイル３０の外周面及びコイルボビン５４の一部をモールドする樹脂封止体７４が設けられ、前記樹脂封止体７４は、後述するカプラ部７６に連続して樹脂製材料によって一体成形される。

また、コイルボビン５４に近接する前記樹脂封止体７４とハウジング１４との間、前記ヨーク６２の環状フランジ部７０の上面と樹脂封止体７４との間には、それぞれ、縦断面三角形状の同一形状からなるＯリング７８ａ、７８ｂが装着される。さらに、ヨーク６２の環状フランジ部７０の下面と弁ボディ１８との間にもＯリング８０が装着されている。

この場合、樹脂封止体７４の軸方向に沿った上下端面の中央部には、前記縦断面三角形状のＯリング７８ａ、７８ｂを配置するための環状傾斜面が対称に配置される。従って、同一のＯリング７８ａ、７８ｂを使用することが可能となり、製造コストの低減及び誤組付の防止を図ることができる。

ハウジング１４の端部は、図示しない加締め手段によって加圧されることにより、弁ボディ１８の上部に加締められて一体的に連結される。

また、ハウジング１４の側部には、コイル３０に通電するカプラ部７６が設けられ、前記カプラ部７６には、前記コイル３０に電気的に接続されたターミナル８２の端子部８２ａが露呈するように設けられる。

本発明の実施の形態に係る電磁弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ソレノイド部１２のコイル３０が通電されていないオフ状態では、図１に示されるように、ボール２８が着座部２６に着座した弁閉状態となり、供給ポート２０と排出ポート２２との連通が遮断されている状態にある。

このような弁閉状態で図示しない電源を付勢してコイル３０に通電することによりソレノイド部１２が励磁されてオン状態となり、ハウジング１４、ヨーク６２、可動コア４０及び固定コア部５２を順次経由してハウジング１４に復帰する磁束が生じる。

そして、ソレノイド部１２によって発生する電磁力により、可動コア４０は、リターンスプリング３２の押圧力に打ち勝って固定コア部５２に吸引される。そして、可動コア４０と一体的に連結されたシャフト３６がヨーク６２の円筒部６８によるガイド作用下に上方（矢印Ｂ方向）に向かって変位し、それに伴ってシャフト３６がガイド部材４６によるガイド作用下に上方に向かって変位することにより、前記シャフト３６の一端部３６ａがボール２８から離間する。

従って、ボール２８を着座部２６に付勢した押圧力が消滅し、供給ポート２０から導入された圧力流体の押圧力によってボール２８が着座部２６から離間して供給ポート２０と排出ポート２２とが連通する弁開状態となる（図２参照）。そして、供給ポート２０から導入された圧力流体（例えば、圧油）は、排出ポート２２を介して図示しない外部流体機器に導出される。

一方、反対に、ソレノイド部１２のコイル３０に対する通電を停止することにより、電磁力が消滅し、リターンスプリング３２の弾発力の作用下に可動コア４０及びシャフト３６が下方側に変位し、ボール２８を押圧して該ボール２８が着座部２６に着座した閉弁状態に復帰する。

なお、この電磁弁１０の弁ボディ１８内を流通する圧力流体は、水、燃料、圧油等の液体であれば特に限定されるものではなく、その圧力を例えば、２０〜３０ｋｇｆ／ｃｍ²に設定するとよい。

また、上述した説明では、一組の供給ポート２０と排出ポート２２を有する高圧用の電磁二方弁について説明したが、三方弁等にこの構成を適用するようにしてもよいし、低圧の圧力流体の流通を制御する際に用いるようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態では、可動コア４０と一体的に変位可能に設けられるシャフト３６に対してイオン窒化処理を施すことにより、前記シャフト３６の表面硬度を該シャフト３６の一端部３６ａが当接して押圧されるボール２８の表面硬度より高めると共に、前記シャフト３６の外表面に所定厚さの第１被膜層４２を形成する。そして、その後に、前記シャフト３６の表面硬度をボール２８の表面硬度と略同等の値に低下させるために熱拡散処理を施すことにより、前記熱拡散処理によってシャフト３６の表面硬度を、ボール２８の表面硬度より若干低く設定することができるため、前記シャフト３６の一端部３６ａとボール２８の球面とが当接した際に生じる摩耗を低減することができる。

また、シャフト３６の外表面には、イオン窒化処理によって形成された第１被膜層４２が熱拡散処理によって厚さの増大した第１被膜層４２となるため、前記シャフト３６に被膜される被膜層の厚さをイオン窒化処理のみを行う場合に比べて厚くすることができる。

このように、イオン窒化処理を施した後に熱拡散処理を行うことにより、表面硬度がボール２８の表面硬度より若干低くなり、且つ、外表面に被膜される第１被膜層４２の厚いシャフト３６が得られる。その結果、ボール２８と当接するシャフト３６の一端部３６ａの表面硬度が適正に設定され、且つ、第１被膜層４２によって靭性が得られるために適度な衝撃吸収性が得られ、前記シャフト３６の耐久性を著しく向上させることができる。

これにより、シャフト３６における一端部３６ａの摩耗を防止することができるため、前記シャフト３６を介して開閉されるボール２８による圧力流体の高精度な流量制御が可能となり、長期にわたって安定した流量制御を行うことができる。

また、弁ボディ１８の連通路２４に臨む位置に、軸線方向に沿って略同一径に形成されてボール２８が配設されるボールガイド３４が形成されている。このボールガイド３４の内周径は、前記ボール２８の直径と略同等若しくは若干大きくなるように形成されている。

これにより、前記ボール２８が着座部２６より離間して上方に変位する際、又は、前記着座部２６より離間しているボール２８が再び着座部２６に着座する際に、前記ボール２８を軸線方向に沿って確実且つ好適に変位させることが可能となる。これにより、ボール２８による弁開状態と弁閉状態との切り換えを円滑に行うことができると共に、半径方向に変位することがないため常にボール２８に対するシャフト３６の当接位置が一定となり、前記シャフト３６とボール２８とによって安定した弁開・弁閉動作を行うことが可能となる。

さらに、シャフト３６を、イオン窒化処理によって表面硬度を高めることができると共に、前記イオン窒化処理が施された後に熱拡散処理を施すことによりその表面硬度を低下させることができる。このように、シャフト３６の外表面の表面硬度を、ボール２８の表面硬度に応じて適正な値（具体的にはボール２８の表面硬度に比して若干だけ小さな値）に設定することが可能である。

さらにまた、シャフト３６が軸線方向に沿ってガイドされるガイド部材４６を設けることにより、前記シャフト３６を軸線方向に沿って高精度に変位させることが可能となると共に、前記ガイド部材４６が弁ボディ１８の内部に設けられているため、前記シャフト３６を弁体として機能するボール２８に近い位置でガイドすることができる。そのため、シャフト３６をガイドする機構をもたない従来技術の電磁弁と比較して、前記シャフト３６の一端部３６ａをボール２８の表面に対して常に安定した位置で当接させることができる。

本発明の実施の形態に係る電磁弁の製造方法が適用された電磁弁の軸線方向に沿った縦断面図である。 図１に示す電磁弁を励磁することにより、ボールが着座部から離間した弁開状態を示す縦断面図である。 図３Ａは、シャフトの外周面にイオン窒化処理によって第１被膜層が形成された状態を示す拡大縦断面図であり、図３Ｂは、前記シャフトに第１被膜層が形成された後に、熱拡散処理によって前記第１被膜層の厚さが増大すると共に、第２被膜層が形成された状態を示す拡大縦断面図である。

符号の説明

１０…電磁弁 １２…ソレノイド部
１４…ハウジング １６…弁機構部
１８…弁ボディ ２０…供給ポート
２２…排出ポート ２４…連通路
２６…着座部 ２８…ボール
３０…コイル ３４…ボールガイド
３６…シャフト ３８…空間部
４０…可動コア ４２…第１被膜層
４４…第２被膜層 ４６…ガイド部材
５２…固定コア部 ５４…コイルボビン
６２…ヨーク ７６…カプラ部
７８ａ、７８ｂ、８０…Ｏリング

Claims (6)

1. 圧力流体が流通する第１ポート及び第２ポートを有する弁ボディとハウジングとを含む電磁弁本体部と、
   前記ハウジングの内部に配設されてコイルボビンに巻回されたコイルと、前記ハウジングの一端に連結されるヨークと、前記コイルに対する通電作用下に固定コア部に吸引される可動コアと、前記固定コア部と可動コアとの間に介装され前記可動コアを初期位置に復帰させるばね部材とを有するソレノイド部と、
   前記可動コアに連結されて該可動コアと一体的に変位するシャフトと、前記シャフトの変位作用下に第１ポートと第２ポートとの連通路を開閉する弁体とを有する弁機構部と、
   を備え、
   前記シャフトは金属製材料から形成され、前記シャフトの外表面には、イオン窒化処理によって所定の厚さからなる第１被膜層が形成され、熱拡散処理によって前記第１被膜層の厚さが増大することを特徴とする電磁弁。
2. 請求項１記載の電磁弁において、
   前記弁ボディには、前記弁体が着座する着座部に臨み、該弁体を軸線方向に沿って変位自在に支持する弁体支持部が形成されていることを特徴とする電磁弁。
3. 請求項１記載の電磁弁において、
   前記弁ボディには、前記シャフトを軸線方向に沿って変位自在に支持するガイド部材が設けられることを特徴とする電磁弁。
4. 請求項１記載の電磁弁において、
   前記シャフトの硬度は、前記イオン窒化処理が施されることによって前記弁体の硬度より高く設定され、前記熱拡散処理が施されることにより前記弁体の硬度より低く設定されることを特徴とする電磁弁。
5. 圧力流体が流通する第１ポート及び第２ポートを有する弁ボディとハウジングとを含む電磁弁本体部と、
   前記ハウジングの内部に配設されてコイルボビンに巻回されたコイルと、前記ハウジングの一端に連結されるヨークと、前記コイルに対する通電作用下に固定コア部に吸引される可動コアと、前記固定コア部と可動コアとの間に介装され前記可動コアを初期位置に復帰させるばね部材とを有するソレノイド部と、
   前記可動コアに連結されて該可動コアと一体的に変位するシャフトと、前記シャフトの変位作用下に第１ポートと第２ポートとの連通路を開閉する弁体とを有する弁機構部と、
   を備え、
   前記シャフトは金属製材料から形成され、前記シャフトの外表面には、イオン窒化処理によって所定の厚さからなる第１被膜層が形成され、熱拡散処理によって前記第１被膜層の厚さが増大すると共に、第２被膜層が形成されることを特徴とする電磁弁。
6. 圧力流体が流通する第１ポート及び第２ポートを有する弁ボディとハウジングとを含む電磁弁本体部と、
   前記ハウジングの内部に配設されてコイルボビンに巻回されたコイルと、前記ハウジングの一端に連結されるヨークと、前記コイルに対する通電作用下に固定コア部に吸引される可動コアと、前記固定コア部と可動コアとの間に介装され前記可動コアを初期位置に復帰させるばね部材とを有するソレノイド部と、
   前記可動コアに連結されて該可動コアと一体的に変位するシャフトと、前記シャフトの変位作用下に第１ポートと第２ポートとの連通路を開閉する弁体とを有する弁機構部を備える電磁弁の製造方法において、
   前記シャフトの外表面に対してイオン窒化処理を施す工程と、
   前記シャフトの外表面に対して熱拡散処理を施す工程と、
   を有することを特徴とする電磁弁の製造方法。

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