JP2009168100A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】要求される特性に応じたステータコアを低コストで製造可能な電磁弁を提供する。
【解決手段】電磁弁１０は、互いに同軸的に配置されたヨーク部３０とコア部４０とそれらの間に設けられた磁気抵抗部５１とを有するステータコア２３と、ステータコア２３内に摺動自在に支持されてコア部４０の吸引部材４２との間に生じる磁気吸引力により軸方向に移動するプランジャ２４と、ステータコア２３を励磁して上記磁気吸引力を発生させるコイル２２と、ステータコア２３に取り付けられる弁スリーブ７０と、弁スリーブ７０に摺動自在に案内支持されてプランジャ２４の移動に応じて作動するスプール８０とを備えている。ステータコア２３のコア部４０は、プランジャ２４に対して磁気吸引力を発揮する吸引部材４２と、この吸引部材４２を支持する支持部材４１とが別体で形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、コイルに供給される電流に応じたプランジャの移動によりスプールを作動させる電磁弁に関するものである。

従来より、コイルに供給される電流に応じたプランジャの移動によりスプールを作動させる電磁弁として、下記特許文献１に示す電磁弁が知られている。この電磁弁は、ソレノイド（コイル）に電流を供給することにより、コアとこのコアと磁気的に分離されたヨークとこのヨークの内周に摺動可能に設けられたプランジャとカバーとによって構成される磁気回路に磁束を流す。これにより、プランジャとコアとの間に磁気吸引力が発生して、この磁気吸引力に応じてプランジャがスプールを移動させることで、作動油量が制御されて制御圧が調整される。

そして、コアのヨーク側の先端部（吸引部）に、所定の勾配のテーパ部とこのテーパ部の先端に接続される薄肉円筒部とを設けることにより、低電流領域において当該電磁弁から制御圧が供給される装置の応答性を向上させるとともに、高電流領域においてプランジャや当該電磁弁から制御圧が供給される装置の減衰性を向上させている。
特開２００６−０５２８３９号公報

ところで、コア（コア部）とヨーク（ヨーク部）とを有するステータコアのうち、コアの吸引部は、上述のように要求される特性に応じて形成される必要がある。しかも、吸引部の形状には高い加工精度が要求されることから、コアは、鍛造等で基本形状を形成した後に一部切削加工を施すことにより形成されていた。このように、さらに切削加工を施す必要があるため、上述のようなコアを採用する電磁弁におけるコスト低減の障害になっていた。また、要求される特性が変わることに吸引部の形状も変わることから、要求される特性に応じて様々な形状の吸引部を有するコアを用意する必要があり、量産効果によるコスト低減の障害にもなっていた。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、要求される特性に応じたステータコアを低コストで製造可能な電磁弁を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の電磁弁では、互いに同軸的に配置されたヨーク部（３０）とコア部（４０，４０ａ）とそれらの間に設けられた磁気抵抗部（５１）とを有するステータコア（２３）と、前記ステータコア内に摺動自在に支持されて前記コア部の吸引部材（４２）との間に生じる磁気吸引力により軸方向に移動するプランジャ（２４，２４ａ）と、前記ステータコアを励磁して前記磁気吸引力を発生させるコイル（２２）と、前記ステータコアに取り付けられる弁スリーブ（７０）と、前記弁スリーブに摺動自在に案内支持されて前記プランジャの移動に応じて作動するスプール（８０）と、を備える電磁弁（１０）であって、前記コア部は、前記吸引部材と、この吸引部材を支持する支持部材（４１，４３）とが別体で形成されることを技術的特徴とする。

請求項１の発明では、ステータコアのコア部は、プランジャに対して磁気吸引力を発揮する吸引部材と、この吸引部材を支持する支持部材とが別体で形成される。これにより、要求される特性に応じて吸引部材を高精度に加工しても、高い加工精度が要求されない支持部材を切削加工することなく鍛造等で製作してこの支持部材に吸引部材を組み付けることにより、コア部の製造コスト、すなわち、ステータコアの製造コストを低減することができる。また、要求される特性に応じて吸引部材を様々な形状に形成しても、吸引部材を組み付ける支持部材は１種類で対応できるので、量産効果によるステータコアのコスト低減をさらに図ることができる。
したがって、要求される特性に応じたステータコアを低コストで製造することができる。

請求項２の発明では、支持部材は、プランジャを摺動自在に支持するように形成される。コア部によりプランジャを摺動自在に支持する場合には、プランジャの摺動に対するコア部の耐摩耗性を向上させるために当該コア部に窒化処理等の表面処理を施す必要がある。このとき、コア部は、プランジャを摺動自在に支持する支持部材とプランジャに対して磁気吸引力を発揮する吸引部材とが別体で形成されているので、表面処理を施した支持部材に吸引部材を組み付けることにより、吸引部材が表面処理されることもない。これにより、上述の効果に加えて、コアに表面処理が施されることによる磁気吸引力の低下を防止することができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図１および図２を参照して説明する。図１は、本第１実施形態に係る電磁弁１０の構成概要を示す断面図である。図２は、図１のコア部４０の詳細形状を示す断面図である。
電磁弁１０は、例えば、車両用自動変速機のオイルパン内部において油圧制御に用いられるもので、ソレノイド部２０と、そのソレノイド部２０の一端に設けられたスプール部６０とによって構成されている。ソレノイド部２０は、主に、磁性材料により有底円筒状に形成されるカバー２１、コイル２２、ステータコア２３およびプランジャ２４等を備えており、スプール部６０は弁スリーブ７０とスプール８０等を備えている。

ステータコア２３は、磁性材料よりなるヨーク部３０及びコア部４０を備えており、ヨーク部３０およびコア部４０は、磁気抵抗部（エアギャップ）５１により磁気的に分離された状態にて、非磁性材料よりなるステンレスリング５２を介して互いに同軸的に配置されている。

ヨーク部３０は、環状のフランジ部３１とこのフランジ部３１の中央から円筒状に突出する円筒部３２とを備えている。

図２に示すように、コア部４０は、炭素鋼（例えば、Ｓ１０Ｃ）を鍛造して形成される支持部材４１と、軟磁性材料により略円筒状に形成されてプランジャ２４に対して磁気吸引力を発揮する吸引部材４２とが別体で形成されている。支持部材４１は、環状のフランジ部４１ａとこのフランジ部４１ａの中央から円筒状に突出する円筒部４１ｂとを備えている。円筒部４１ｂの外径はプランジャ２４の外径より僅かに大きくなるように形成されており、内径はプランジャ２４の外径より小さくなるように形成されている（図１参照）。

吸引部材４２には、テーパ部４２ａが要求される吸引力特性等に応じて所定の勾配を有するように高精度な加工（例えば、切削加工）を施されて形成されている。吸引部材４２は、その内周側が円筒部４１ｂの外周に嵌合するとともにその反テーパ側がフランジ部４１ａの側面に当接するように、支持部材４１に組み付けられている（図２参照）。このとき、吸引部材４２が円筒部４１ｂの端部から突出する長さは、プランジャ２４に必要なストロークより僅かに大きく設定されている。

ヨーク部３０は、フランジ部３１がカバー２１の底部に嵌合するようにカバー２１に収納されている。また、コア部４０は、フランジ部４１ａがカバー２１の開口端に嵌合されるようにカバー２１に収納されている。フランジ部３１とフランジ部４１ａとの間であって円筒部３２および吸引部材４２の外周にはボビンに巻回されたコイル２２が配置されている。

ヨーク部３０の円筒部３２とコア部４０の吸引部材４２との内周には、磁性材料からなるプランジャ２４が同軸的であって摺動可能に挿入されており、このプランジャ２４は、吸引部材４２との間に生じる磁気吸引力により当該吸引部材４２に近接する軸方向に移動する。

このようにソレノイド部２０が構成されることにより、コイル２２への通電に応じて、カバー２１、ステータコア２３およびプランジャ２４とでもって磁気回路が構成されることとなる。

カバー２１の開口端側に位置する支持部材４１のフランジ部４１ａの外側面には、スプール８０を摺動可能に嵌装する弁スリーブ７０が配設されている。そして、カバー２１の開口側筒状端部２１ａを、弁スリーブ７０に形成されたフランジ部７１とフランジ部４１ａとを接合させた状態でかしめることにより、ソレノイド部２０とスプール部６０とが一体結合されている。

弁スリーブ７０には、径の異なる第１弁孔７２と第２弁孔７３が形成されるとともに、この第２弁孔７３に接続するばね収容孔７４が形成されている。これら各弁孔７２、７３およびばね収容孔７４は、ステータコア２３およびプランジャ２４と同軸上に延びるように形成されている。

スプール８０には、第１弁孔７２に嵌合する第１ランド部８１および第２ランド部８２と、第２弁孔７３に嵌合する第３ランド部８３が設けられており、第２ランド部８２と第３ランド部８３は互いに隣接して設けられている。

第１ランド部８１および第２ランド部８２は軸方向に所定量離間して設けられ、小径部８４によって互いに連結されている。小径部８４に対応して環状溝７５が前記弁スリーブ７０に形成され、この環状溝７５に制御圧を出力する出力ポート７６が連通されている。

また、弁スリーブ７０には、第１ランド部８１および第２ランド部８２の互いに対向する端面にそれぞれ対応して開口する排出ポート７７および供給ポート７８が形成されている。さらに、弁スリーブ７０には、ばね収容孔７４に開口するドレンポート７９が形成されている。なお、スプール８０の一端には、コア部４０の円筒部４１ｂの内周穴を貫通してプランジャ２４に当接するシャフト部８５が突設されている。

ばね収容孔７４の開口端はその内周面に形成されたねじ孔に螺合するプラグ９０によって閉塞され、このプラグ９０とスプール８０の間にばね９１が設けられている。スプール８０は、ばね９１の付勢力によってプランジャ２４に向けて押圧され、これにより、スプール８０のシャフト部８５を介してプランジャ２４が、通常カバー２１の底面に当接する初期位置に保持されている。かかるプランジャ２４の初期位置において、プランジャ２４のスプール側端縁は、コア部４０の吸引部材４２の端部に軸方向にてほぼ一致するように配置されている（図１参照）。

このように構成される本第１実施形態に係る電磁弁１０の作用について、以下に説明する。コイル２２が非励磁状態の場合には、スプール８０は、ばね９１の付勢力によりプランジャ２４を反スプール方向に押圧し、プランジャ２４をカバー２１の底面に当接する初期位置に保持している。この非励磁状態においては、出力ポート７６は、供給ポート７８との連通が遮断されているとともに、排出ポート７７に連通され、これによって出力ポート７６は低圧に保持されている。

一方、コイル２２に通電して励磁すると、カバー２１、ステータコア２３およびプランジャ２４でもって磁気回路が構成されて、コア部４０の吸引部材４２とプランジャ２４との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力により、プランジャ２４が吸引部材４２側へ引き寄せられて、スプール８０がばね９１の付勢力に抗して反プランジャ方向に移動する。この移動により、第２ランド部８２が供給ポート７８を開口し始めるとともに、第１ランド部８１が排出ポート７７の開口面積を制限し始めるので、出力ポート７６の制御圧は次第に上昇される。

このように本第１実施形態に係る電磁弁１０では、コイル２２に通電される電流値に応じてコア部４０の吸引部材４２とプランジャ２４との間で発生する磁気吸引力と、ばね９１の付勢力とがバランスする位置にスプール８０が保持され、これによって上記制御圧はコイル２２に通電された電流値に応じた圧力に制御される。

以上説明したように、本第１実施形態に係る電磁弁１０では、ステータコア２３のコア部４０は、プランジャ２４に対して磁気吸引力を発揮する吸引部材４２と、この吸引部材４２を支持する支持部材４１とが別体で形成される。これにより、要求される特性に応じて吸引部材４２を高精度に加工しても、高い加工精度が要求されない支持部材４１を切削加工することなく炭素鋼（Ｓ１０Ｃ）の鍛造等で製作してこの支持部材４１に吸引部材４２を組み付けることにより、コア部４０の製造コスト、すなわち、ステータコア２３の製造コストを低減することができる。また、要求される特性に応じて吸引部材４２を様々な形状に形成しても、吸引部材４２を組み付ける支持部材４１は１種類で対応できるので、量産効果によるステータコア２３のコスト低減をさらに図ることができる。
したがって、要求される特性に応じたステータコア２３を低コストで製造することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図３を参照して説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る電磁弁１０の構成概要を示す断面図である。
本第２実施形態に係る電磁弁１０は、上記第１実施形態にて述べたコア部４０およびプランジャ２４に代えて、図３に示すコア部４０ａおよびプランジャ２４ａを採用している点が、上記第１実施形態に係る電磁弁と異なる。したがって、第１実施形態の電磁弁と実質的に同一の構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

プランジャ２４ａは、プランジャ本体２５と、このプランジャ本体２５のスプール側端縁に同軸的に形成された穴２５ａに嵌合される非磁性材料からなるシャフト２６とでもって構成されている。シャフト２６は、スプール８０のシャフト部８５に同軸的に当接するようにプランジャ本体２５からスプール側へ突出している。

ステータコア２３のコア部４０ａは、上述した吸引部材４２と、上述した支持部材４１の円筒部４１ｂの内径を大きくした支持部材４３とを備えている。支持部材４３の内径は、その円筒部４３ｂにてプランジャ２４ａのシャフト２６を摺動自在に支持するように、シャフト２６の外径よりも僅かに大きくなるように形成されている。このため、支持部材４３には、シャフト２６の摺動に対する支持部材４３の耐摩耗性を向上させる目的で窒化処理等の表面処理が施されている。コア部４０ａは、吸引部材４２が上述のように表面処理を施した支持部材４３に支持されて構成されている。

このように構成される本第２実施形態に係る電磁弁１０は、コイル２２に通電して励磁すると、カバー２１、ステータコア２３およびプランジャ２４ａでもって磁気回路が構成されて、コア部４０ａの吸引部材４２とプランジャ２４ａとの間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力により、プランジャ２４ａは、そのシャフト２６がコア部４０ａの支持部材４３に対して摺動しながら吸引部材４２側へ引き寄せられて、スプール８０がばね９１の付勢力に抗して反プランジャ方向に移動する。

このとき、コア部４０ａの支持部材４３には耐摩耗性を向上させる目的で表面処理が施されているため、摺動するプランジャ２４ａのシャフト２６による支持部材４３の磨耗が抑制され得る。

以上説明したように、本第２実施形態に係る電磁弁１０では、コア部４０ａの支持部材４３は、プランジャ２４ａのシャフト２６を摺動自在に支持するように形成される。この支持部材４３と、プランジャ２４に対して磁気吸引力を発揮する吸引部材４２とが別体で形成されているので、表面処理を施した支持部材４３に吸引部材４２を組み付けることにより、吸引部材４２が表面処理されることもない。これにより、上記第１実施形態における効果に加えて、コア部４０ａに表面処理が施されることによる磁気吸引力の低下を防止することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）上述した支持部材４１，４３は、Ｓ１０Ｃを鍛造して形成されることに限らず、例えば、プレス加工により形成されてもよい。また、支持部材４１，４３は、Ｓ１０Ｃに限らず、他の炭素鋼でもよいし、同等の特性を有する他の構造材でもよい。

（２）上述した吸引部材４２にはテーパ部４２ａが形成されることに限らず、要求される吸引力特性等に応じて適宜な形状が形成されてもよい。

第１実施形態に係る電磁弁の構成概要を示す断面図である。 図１のコアの詳細形状を示す断面図である。 第２実施形態に係る電磁弁の構成概要を示す断面図である。

符号の説明

１０…電磁弁
２０…ソレノイド部
２２…コイル
２３…ステータコア
２４，２４ａ…プランジャ
２５…プランジャ本体
２６…シャフト
３０…ヨーク部
４０，４０ａ…コア部
４１，４３…支持部材
４２…吸引部材
４２ａ…テーパ部
４３ｂ…円筒部
５１…磁気抵抗部
６０…スプール部
７０…弁スリーブ
８０…スプール

Claims (2)

1. 互いに同軸的に配置されたヨーク部とコア部とそれらの間に設けられた磁気抵抗部とを有するステータコアと、
   前記ステータコア内に摺動自在に支持されて前記コア部の吸引部材との間に生じる磁気吸引力により軸方向に移動するプランジャと、
   前記ステータコアを励磁して前記磁気吸引力を発生させるコイルと、
   前記ステータコアに取り付けられる弁スリーブと、
   前記弁スリーブに摺動自在に案内支持されて前記プランジャの移動に応じて作動するスプールと、
   を備える電磁弁であって、
   前記コア部は、前記吸引部材と、この吸引部材を支持する支持部材とが別体で形成されることを特徴とする電磁弁。
2. 前記支持部材は、前記プランジャを摺動自在に支持するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。

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