JP2009030800A - 電磁弁およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】圧力センサによる正確な圧力検出を可能にしつつ、電磁弁の小型化を図る。
【解決手段】圧力センサ11を一体化した電磁弁において、ステータコア6は、ヨーク5の一端側の端面よりも圧力センサ11側に、磁束の流れを抑制する磁束制限部6cを備える。これによると、磁束制限部6cにより圧力センサ11側への磁束の流れが抑制されるため、圧力センサ11とコイル9を近接させても圧力センサ11内で発生する磁気ノイズが減少し、したがって、圧力センサによる正確な圧力検出を可能にしつつ、電磁弁の小型化を図ることができる。
【選択図】図1
【解決手段】圧力センサ11を一体化した電磁弁において、ステータコア6は、ヨーク5の一端側の端面よりも圧力センサ11側に、磁束の流れを抑制する磁束制限部6cを備える。これによると、磁束制限部6cにより圧力センサ11側への磁束の流れが抑制されるため、圧力センサ11とコイル9を近接させても圧力センサ11内で発生する磁気ノイズが減少し、したがって、圧力センサによる正確な圧力検出を可能にしつつ、電磁弁の小型化を図ることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、センサを一体化した電磁弁およびその製造方法に関するものである。
従来のセンサを一体化した電磁弁として、圧力センサをステータコアの端面に装着したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−351410号公報
しかしながら、従来の電磁弁は、圧力センサとコイルが近接しているとコイルへの通電により磁気ノイズが圧力センサ内に発生して圧力が正確に測れなくなるため、圧力センサ取付部をコイルから十分離していた。そのため、電磁弁が大きくなってしまうという問題があった。
本発明は上記点に鑑みて、センサによる正確な検出を可能にしつつ、電磁弁の小型化を図ることを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、通電時に磁界を形成するコイル(9)と、コイル(9)を収納する磁性材料製のヨーク(5)と、一部がコイル(9)の内周側に配置されるとともに、残部がヨーク(5)の一端側から外部に突出する磁性材料製のステータコア(6)と、コイル(9)の内周側に、同コイルの軸方向に往復動自在に配置されて、コイル(9)への通電時にステータコア(6)側に吸引される磁性材料製のアーマチャ(7)と、を含んでなる電磁弁本体(5、6、7、9)と、ステータコア(6)における外部突出側の端面に装着されて、電磁弁本体の状態、及び電磁弁本体内の流体の状態の少なくとも一方を検出するセンサ(11)とを備え、さらに、ステータコア(6)は、ヨーク(5)の一端側の端面よりもセンサ(11)側に、磁束の流れを抑制する磁束制限部(6c)を備えることを特徴とする。
これによると、磁束制限部(6c)によりセンサ(11)側への磁束の流れが抑制されるため、センサ(11)とコイル(9)を近接させてもセンサ(11)内で発生する磁気ノイズが減少し、したがって、センサ(11)による正確な検出を可能にしつつ、電磁弁の小型化を図ることができる。
また、センサ(11)側への流れが阻止された磁束はアーマチャ(7)側に流れるため、電磁弁の性能(例えば、応答性や吸引力)を向上させることができる。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の電磁弁において、磁束制限部(6c)は、ステータコア(6)の外周面に形成された溝であることを特徴とする。これによると、加熱により非磁性化して磁束制限部を形成する態様に比べて、加熱・急冷により割れが発生しやすい材料よりなるステータコア(6)に対して容易に磁束制限部(6c)を形成することができる。
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の電磁弁において、溝は環状に形成されていることを特徴とする。これによると、溝を周方向の一部のみに形成する態様に比べて、センサ(11)側への磁束の流れをより確実に抑制することができる。
請求項4に記載の発明では、請求項1に記載の電磁弁において、磁束制限部(6c)は、非磁性化された領域であることを特徴とする。このように、ステータコア(6)の一部を非磁性化して磁束制限部(6c)としても、センサ(11)側への磁束の流れを抑制することができる。
請求項5に記載の発明では、請求項4に記載の電磁弁の製造方法であって、ステータコア(6)は加熱により非磁性化される特性の材料よりなり、レーザ照射により加熱して磁束制限部(6c)を形成することを特徴とする。
これによると、レーザ照射により加熱するため、非磁性化すべき狭い範囲のみを加熱することが容易である。また、切削により溝を形成して磁束制限部とする態様に比べて、磁束制限部(6c)を形成するための加工時間を短くすることができる。
請求項6に記載の発明では、請求項4に記載の電磁弁の製造方法であって、ステータコア(6)の外周面に非磁性材料製の異種金属(15)を巻き、ステータコア(6)の母材と異種金属(15)とを溶融させて磁束制限部(6c)を形成することを特徴とする。これによると、加熱しても非磁性化されない材料よりなるステータコア(6)に対して容易に磁束制限部(6c)を形成することができる。
請求項7に記載の発明のように、請求項6に記載の電磁弁の製造方法において、異種金属(15)としてニッケル箔を用いることができる。
請求項8に記載の発明では、請求項7に記載の電磁弁の製造方法において、レーザ照射によりステータコア(6)の母材と異種金属(15)とを加熱して溶融させることを特徴とする。これによると、切削により溝を形成して磁束制限部とする態様に比べて、磁束制限部(6c)を形成するための加工時間を短くすることができる。
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。図1は第1実施形態に係る電磁弁1の全体構成を示す断面図、図2は図1のスリーブ3、ステータコア6および圧力センサ11の断面図である。
本発明の第1実施形態について説明する。図1は第1実施形態に係る電磁弁1の全体構成を示す断面図、図2は図1のスリーブ3、ステータコア6および圧力センサ11の断面図である。
電磁弁1は、例えば車両用ABSアクチュエータのハウジング2に形成されたブレーキ液の管路A中に配設されて、コイルへの通電状態に応じて管路Aを開閉するブレーキ液圧制御弁として用いられる。
電磁弁1は、円筒状に形成されたスリーブ3を備えている。このスリーブ3は、複合磁性体金属よりなり、後述するコイル9の内周側に位置する部位の少なくとも一部が、熱処理されて非磁性化されている。
スリーブ3は、その一端側がハウジング2の凹部2a内に嵌入されている。そして、凹部2aの開口端近傍をかしめることにより、ハウジング2の一部をスリーブ3の窪み内に入り込ませて、スリーブ3をハウジング2に固定するようになっている。
スリーブ3の一端側には、金属にて円筒状に形成されたバルブシート4が圧入されている。スリーブ3の他端側には、磁性体金属にて形成された有底円筒状のステータコア6が溶接にて接合され、このステータコア6によりスリーブ3の内部の空間Sの一端が閉塞されている。
空間Sは、スリーブ3における軸方向中間部に形成された連通穴3aや、バルブシート4における径方向中心部に形成された連通穴4aを介して、管路Aと連通している。また、空間Sには、磁性体金属にて円柱状に形成されたアーマチャ7が配置されており、このアーマチャ7はスリーブ3に摺動自在に保持されている。
アーマチャ7におけるバルブシート4側の端部に、球状の弁体7aが固定されている。また、バルブシート4の連通穴4aにおける空間S側の端部には、アーマチャ7の弁体7aが接離するテーパ状の弁座4bが形成されている。また、アーマチャ7には通路20が形成されており、空間Sにおける管路A側とステータコア6側とが連通される。
ステータコア6に形成されたスプリング穴6aにはスプリング8が設置され、このスプリング8により、アーマチャ7はバルブシート4側に向かって付勢されている。
スリーブ3およびステータコア6の外周側には、通電時に磁界を形成するコイル9が配置されている。コイル9は、磁性体金属よりなるヨーク5内に収納されている。コイル9からはターミナル10が引き出されており、このターミナル10を介して外部からコイル9への通電が行えるようになっている。ヨーク5は、円筒部5aと、この円筒部5aの一端側(アーマチャ7吸引向きX側)に位置する鍔部5bとを備えている。
ステータコア6の一端(アーマチャ7吸引向きX側の端部)は、ヨーク5の外に、つまり、ヨーク5とステータコア6との接触部分よりもX側に突出しており、そのステータコア6における外部突出側の端部には、空間Sのブレーキ液圧に応じて変形する薄肉部6bが形成されている。
ステータコア6における外部突出側の端部には、空間S内のブレーキ液圧に応じた電気信号を出力する圧力センサ11が装着されている。この圧力センサ11は、センサゲージ11aと信号処理回路11bとを備えている。センサゲージ11aは、シリコンを主体とする半導体圧力センサを用いている。信号処理回路11bは、ロウパスフィルタ、増幅回路、および特性補正回路を備えている。圧力センサ11の出力信号は、ターミナル12を介してECU13に出力される。ECU13は、ケースまたは基板14に実装されている。
ステータコア6には、磁束の流れを抑制する磁束制限部6cが設けられている。具体的には、磁束制限部6cは、ステータコア6の外周面に環状に形成された溝であり、例えば切削にて加工される。また、磁束制限部6cの少なくとも一部は、ヨーク5の鍔部5bよりも圧力センサ11側に位置している。
上記構成になる電磁弁1は、コイル9に通電されていないときには、図1に示すように、スプリング8の弾性力によってアーマチャ7がバルブシート4側に向かって付勢され、弁体7aがバルブシート4の弁座4bに着座し、管路Aを閉じる。
一方、コイル9に通電されているときには、コイル9が磁界を形成し、ヨーク5、ステータコア6、アーマチャ7等により磁路が形成される。そして、磁気吸引力によりアーマチャ7がステータコア6側に吸引され、アーマチャ7がスプリング8に抗して移動する。これにより、弁体7aがバルブシート4の弁座4bから離れた状態となり、管路Aは、連通穴3a、4a、および空間Sを介して連通状態となる。
そして、本実施形態では、コイル9に通電されているときには、磁束制限部6cにより圧力センサ11側への磁束の流れが抑制されるため、圧力センサ11とコイル9を近接させても圧力センサ11内で発生する磁気ノイズが減少し、したがって、圧力センサ11による正確な圧力検出を可能にしつつ、電磁弁の小型化を図ることができる。
また、圧力センサ11内で発生する磁気ノイズは、圧力センサ11のロウパスフィルタでカットされるため、磁気ノイズの影響が少ない出力信号をECU13に出力することができる。
また、圧力センサ11側への流れが阻止された磁束はアーマチャ7側に流れるため、電磁弁1の性能(例えば、応答性や吸引力)が向上する。
また、磁束制限部6cは切削加工にて形成可能な溝であるため、加熱により非磁性化して磁束制限部を形成する態様に比べて、加熱・急冷により割れが発生しやすい材料よりなるステータコア6に対して容易に磁束制限部6cを形成することができる。
また、磁束制限部6cの溝は環状に形成されているため、溝を周方向の一部のみに形成する態様に比べて、圧力センサ11側への磁束の流れをより確実に抑制することができる。
また、磁束制限部6cとしての溝は、ステータコア6とスリーブ3を接合する際に、ステータコア6のチャッキングに利用することができる。
なお、圧力センサ11の温度特性補正のために温度と圧力センサ11の出力との関係を測定する作業は、圧力センサ11がステータコア6に組み付けられ、ステータコア6とスリーブ3が一体化されていない状態で実施するのが望ましい。これによれば、スリーブ3が一体化されていない分、加熱対象部品が少なくなるため、測定装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
また、ECU13にロウパスフィルタを設けて、圧力センサ11とECU13とを結ぶ結線に入るノイズを除去するようにしてもよい。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。図3は第2実施形態に係る電磁弁1の要部を示す断面図である。本実施形態は、ステータコア6の一部を非磁性化して、その非磁性化された領域を磁束制限部6cとしたものである。なお、その他の部位は第1実施形態と同一もしくは均等である。
本発明の第2実施形態について説明する。図3は第2実施形態に係る電磁弁1の要部を示す断面図である。本実施形態は、ステータコア6の一部を非磁性化して、その非磁性化された領域を磁束制限部6cとしたものである。なお、その他の部位は第1実施形態と同一もしくは均等である。
本実施形態のステータコア6は、磁性体であるマルテンサイト系ステンレスを用い、その一部をレーザ照射により加熱後冷却してオーステナイト化(すなわち非磁性化)している。具体的には、レーザ照射により加熱された部位は、レーザ照射終了後加熱部周囲の母材に吸熱されて冷却され、非磁性化される。その非磁性化された領域が磁束制限部6cであり、この磁束制限部6cの少なくとも一部が、ヨーク5の鍔部5bよりも圧力センサ11側に位置するようにしている。
本実施形態においても、磁束制限部6cにより圧力センサ11側への磁束の流れが抑制されるため、圧力センサ11とコイル9を近接させても圧力センサ11内で発生する磁気ノイズが減少し、したがって、圧力センサ11による正確な圧力検出を可能にしつつ、電磁弁の小型化を図ることができる。
また、レーザ照射により加熱するため、非磁性化すべき狭い範囲のみを加熱することが容易である。また、切削により溝を形成して磁束制限部とする態様に比べて、磁束制限部6cを形成するための加工時間を短くすることができる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。図4は第3実施形態に係る電磁弁1の要部を示す断面図である。本実施形態は、ステータコア6の一部を非磁性化して、その非磁性化された領域を磁束制限部6cとしたものである。なお、その他の部位は第1実施形態と同一もしくは均等である。
本発明の第3実施形態について説明する。図4は第3実施形態に係る電磁弁1の要部を示す断面図である。本実施形態は、ステータコア6の一部を非磁性化して、その非磁性化された領域を磁束制限部6cとしたものである。なお、その他の部位は第1実施形態と同一もしくは均等である。
本実施形態のステータコア6は、ニッケル合金等の磁性体金属よりなる。具体的には、その線膨張係数が、シリコンを主体とするセンサゲージ11aの線膨張係数と同等の金属を用いている。
そして、ステータコア6の一部を非磁性化するために、まず、図4(a)に示すように、ステータコア6の外周面にニッケル箔等の非磁性材料製の異種金属15を巻く。続いて、異種金属15を巻いた部位にレーザ照射を行って、異種金属15とその周辺のステータコア6の母材とを溶融させる。その母材と異種金属とが溶融した領域は非磁性化され、図4(b)に示すように、その非磁性化された領域が磁束制限部6cとなる。そして、この磁束制限部6cの少なくとも一部が、ヨーク5の鍔部5bよりも圧力センサ11側に位置するようにしている。
本実施形態においても、磁束制限部6cにより圧力センサ11側への磁束の流れが抑制されるため、圧力センサ11とコイル9を近接させても圧力センサ11内で発生する磁気ノイズが減少し、したがって、圧力センサ11による正確な圧力検出を可能にしつつ、電磁弁の小型化を図ることができる。
また、レーザ照射により加熱するため、非磁性化すべき狭い範囲のみを加熱することが容易である。また、切削により溝を形成して磁束制限部とする態様に比べて、磁束制限部6cを形成するための加工時間を短くすることができる。
また、本実施形態のようにステータコア6の母材と異種金属15とを溶融させて非磁性化する方法は、加熱しても非磁性化されない材料よりなるステータコア6に対して容易に磁束制限部6cを形成することができる。
なお、圧力センサ11がステータコア6に組み付けられる前に、ステータコア6の母材と異種金属15とを溶融させて非磁性化することにより、熱歪みによるセンサ出力の異常なオフセットを防止することができる。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。図5(a)は第4実施形態に係る電磁弁1の要部の断面図、図5(b)は図5(a)のB−B線に沿う断面図である。
本発明の第4実施形態について説明する。図5(a)は第4実施形態に係る電磁弁1の要部の断面図、図5(b)は図5(a)のB−B線に沿う断面図である。
第1実施形態では磁束制限部6cは環状の溝であったが、本実施形態の磁束制限部6cは、図5に示すように、周方向の一部のみに形成されている。より詳細には、磁束制限部6cとして、切り欠き状の溝が対称位置に2つ形成されている。
磁束制限部6cをこのような形状および配置にすることにより、磁束制限部6cを、電磁弁1の製造時の組み付け基準とすることができる。具体的には、ステータコア6に圧力センサ11を組み付ける際、および、ステータコア6をハウジング2に組み付ける際に、磁束制限部6cを基準にして周方向の位置決めを行うことができる。これにより、圧力センサ11のターミナル12の位置を、基板14におけるターミナル挿入穴の位置に容易かつ正確に一致させることができる。
また、周方向の一部のみに磁束制限部6cを形成することにより、圧力センサ11側への磁束の流れを抑制して圧力センサ11による正確な圧力検出を可能にしつつ、磁束制限部6cを形成したことによるアーマチャ7側に流れる磁束の変化を抑制することができる。
(他の実施形態)
なお、上記ではセンサ11として電磁弁内部の流体圧力を検出するものを用いたが、これに限らず、例えば電磁弁の温度又はその内部の流体温度を検出するもの、電磁弁やセンサ自身が故障しているか否かを診断するための信号を出力するもの等、他のセンサを用いてもよい。
なお、上記ではセンサ11として電磁弁内部の流体圧力を検出するものを用いたが、これに限らず、例えば電磁弁の温度又はその内部の流体温度を検出するもの、電磁弁やセンサ自身が故障しているか否かを診断するための信号を出力するもの等、他のセンサを用いてもよい。
また、第2実施形態および第3実施形態において、磁束制限部6cの深さ(すなわち、径方向の寸法)を周方向の一部で変えることにより、圧力センサ11側への磁束の流れを抑制して圧力センサ11による正確な圧力検出を可能にしつつ、磁束制限部6cを形成したことによるアーマチャ7側に流れる磁束の変化を抑制することができる。
3…スリーブ、5…ヨーク、6…ステータコア、6c…磁束制限部、7…アーマチャ、9…コイル、11…圧力センサ、S…空間。
Claims (8)
- 通電時に磁界を形成するコイル(9)と、
前記コイル(9)を収納する磁性材料製のヨーク(5)と、
一部が前記コイル(9)の内周側に配置されるとともに、残部が前記ヨーク(5)の一端側から外部に突出する磁性材料製のステータコア(6)と、
前記コイル(9)の内周側に、同コイルの軸方向に往復動自在に配置されて、前記コイル(9)への通電時に前記ステータコア(6)側に吸引される磁性材料製のアーマチャ(7)と、を含んでなる電磁弁本体(5、6、7、9)と、
前記ステータコア(6)における外部突出側の端面に装着されて、前記電磁弁本体の状態、及び電磁弁本体内の流体の状態の少なくとも一方を検出するセンサ(11)とを備え、
さらに、前記ステータコア(6)は、前記ヨーク(5)の一端側の端面よりも前記センサ(11)側に、磁束の流れを抑制する磁束制限部(6c)を備えることを特徴とする電磁弁。 - 前記磁束制限部(6c)は、前記ステータコア(6)の外周面に形成された溝であることを特徴とする請求項1に記載の電磁弁。
- 前記溝は環状に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の電磁弁。
- 前記磁束制限部(6c)は、非磁性化された領域であることを特徴とする請求項1に記載の電磁弁。
- 請求項4に記載の電磁弁の製造方法であって、
前記ステータコア(6)は加熱により非磁性化される特性の材料よりなり、レーザ照射により加熱して前記磁束制限部(6c)を形成することを特徴とする電磁弁の製造方法。 - 請求項4に記載の電磁弁の製造方法であって、
前記ステータコア(6)の外周面に非磁性材料製の異種金属(15)を巻き、前記ステータコア(6)の母材と前記異種金属(15)とを溶融させて前記磁束制限部(6c)を形成することを特徴とする電磁弁の製造方法。 - 前記異種金属(15)はニッケル箔であることを特徴とする請求項6に記載の電磁弁の製造方法。
- レーザ照射により前記ステータコア(6)の母材と前記異種金属(15)とを加熱して溶融させることを特徴とする請求項7に記載の電磁弁の製造方法。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101221 |
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A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120522 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120605 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130108 |