JP2009203992A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気特性の悪化を防止し得る電磁弁を提供する。
【解決手段】ステータコア２３は、ヨーク部３１とコア部３２とが薄肉部３３により連結されて一体に形成されている。このステータコア２３のコア部３２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の中心孔２４ａには、非磁性材料からなるシャフト２６が同軸的に圧入されている。そして、このシャフト２６は、その外周面２６ａにて、ステータコア２３のコア部３２側の内周面３５により摺動自在に支持されている。
【選択図】図１

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に示す電磁弁装置が知られている。この電磁弁装置は、コイルに電流を供給することにより、ヨーク、収容部、吸引部およびプランジャによって構成された磁気回路に磁束を流す。これにより、吸引部とプランジャとの間に磁気吸引力が発生する。このとき、コイルに供給する電流値が制御されることでプランジャがスプールを反リニアソレノイド方向へ押す力を調整し、出力ポートから流出する作動油の油圧が調整される。
特開２００２−３１０３２２号公報

ところで、プランジャの外周面やこのプランジャを収容する収容部の内周面にはニッケル・リンの非磁性材料によるめっきや窒化処理等の表面処理が施されている。これにより、プランジャが、ヨーク、収容部および吸引部を有するステータコアに吸着されることなく当該ステータコア内を滑らかに摺動できるように収容部に支持される。

しかしながら、例えば、ステータコアに窒化処理を施すと窒素が不純物となり磁気特性（磁気ヒステリシス）が悪化する場合があり、この場合ヒステリシスの増加を招くという問題がある。また、表面処理をプランジャやステータコアに施すことから、コスト低減の阻害要因ともなっている。

また、プランジャのスプール側端部とステータコアの吸引部との間に生じる径方向の磁気吸引力により、プランジャがそのスプール側外周面にてステータコアに押し付けられて支持されることとなる。このようにプランジャがそのスプール側外周面のみで支持されるため、磁気吸引力が大きくなるとプランジャの摺動不良（ヒステリシス大）が生じるという問題がある。

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、磁気特性の悪化を防止し得る電磁弁を提供することにある。別の目的は、プランジャの摺動不良を防止し得る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、コイル（２２）への通電により磁気回路の一部を構成するヨーク部（３１）とコア部（３２）とを有するステータコア（２３）であって、前記ヨーク部と前記コア部とを連結する薄肉部（３３）により前記磁気回路における磁路断面積を低減するステータコアと、前記ステータコア内に配置されて前記コア部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、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、前記プランジャには、非磁性材料からなるシャフト（２６）が同軸的に固定され、前記シャフトの外周面の一部（２６ａ）は、前記ステータコアのコア部側の内周面（３５）により摺動自在に支持されることを技術的特徴とする。

請求項１の発明では、コア部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には、非磁性材料からなるシャフトが同軸的に固定されている。そして、このシャフトは、その外周面の一部にて、ステータコアのコア部側の内周面により摺動自在に支持される。

このように、プランジャは、非磁性材料からなるシャフトによりステータコアのコア部側の内周面にて摺動自在に支持されることとなるので、支持部であるシャフトからコア部への磁束の漏れを防止することができる。

さらに、プランジャの外周面やステータコアの内周面にニッケル・リンの非磁性材料によるめっきや窒化処理等の表面処理を施す必要がないので、磁気特性が改善されてヒステリシスを低減することができる。
したがって、ステータコアへの表面処理等による磁気特性の悪化を防止することができる。また、プランジャやステータコアへの表面処理を廃止することができるので、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、プランジャは、同軸的に固定されるシャフトの外周面の一部がステータコアのコア部側の内周面に支持されることにより、ステータコアに摺動自在に支持される。このため、プランジャが上述のようにスプール側外周面のみでステータコアに支持される場合と比較して、ステータコアによるプランジャが支持される接触面積を容易に増加させることができる。これにより、径方向の磁気吸引力によるプランジャをステータコアに押し付ける力が軸方向に分散して作用することとなり、プランジャの摺動不良を防止することができる。

特に、ステータコアは、ヨーク部とコア部とが薄肉部により連結されて一体に形成されているので、ヨーク部とコア部とが磁気抵抗部となる隙間を介して対向するように別体で形成される場合と比較して同軸度が小さくなり、さらにプランジャの摺動不良が抑制される。

請求項２の発明では、上記シャフトは、磁性材料からなるシャフトであって、その外周面の一部に非磁性材料からなる非磁性膜が設けられている。このため、シャフトの一部をプランジャに形成される孔に圧入等して同軸的に固定させる場合、圧入等されたシャフトの部位が磁気回路構成材として使用できる。これにより、シャフトからコア部への磁束の漏れを防止するとともに磁気吸引力を増加させることができ、電磁弁の小型化を図ることができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図１を参照して説明する。図１は、本発明の第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。
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、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、磁性材料により一体に成型されたヨーク部３１、コア部３２および薄肉部３３を備えている。ステータコア２３は、コイル２２を、ヨーク部３１、コア部３２および薄肉部３３と、ヨーク部３１の反スプール側の外周に嵌合される溝部２５とでもって覆うようにして構成されている。当該ステータコア２３は、ヨーク部３１に嵌合された溝部２５の外周がカバー２１の底部に嵌合し、コア部３２の外周がカバー２１の開口端に嵌合することで、カバー２１内に収容されている。

コイル２２への通電により、カバー２１と、ステータコア２３のヨーク部３１およびコア部３２と、プランジャ２４でもって磁気回路が構成される。薄肉部３３は、上記磁気回路において、ヨーク部３１とコア部３２との間の磁束の漏れを低減してコア部３２とプランジャ２４との間の磁気吸引力を増加させる磁気抵抗部としての役割を果たす（図１参照）。

ステータコア２３には、ヨーク部３１側に内周面３４を有するヨーク部側内周穴と、コア部３２側に内周面３５を有するコア部側内周穴とが形成されており、ヨーク部側内周穴の内径は、コア部側内周穴の内径よりも大きくなるように形成されている。

磁性材料からなるプランジャ２４のスプール側端面中央には中心孔２４ａが形成されており、この中心孔２４ａには、非磁性材料からなるシャフト２６の一部が圧入によりプランジャ２４に対して同軸的に固定されている。

シャフト２６は、プランジャ２４に圧入されない部位の外周面２６ａにて、ステータコア２３のコア部３２の内周面３５に摺動自在に支持されている。これにより、プランジャ２４は、ステータコア２３内に同軸的であって摺動自在に支持されることとなる。

このプランジャ２４は、ステータコア２３のコア部３２との間に生じる磁気吸引力により、当該コア部３２に近接する軸方向（スプール側）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。

このとき、プランジャ２４は、非磁性材料からなるシャフト２６によりステータコア２３のコア部３２側の内周面３５にて摺動自在に支持されることとなるので、支持部であるシャフト２６からコア部３２へ磁束が漏れることもない。

カバー２１の開口端側に位置するコア部３２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とコア部３２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、プランジャ２４のシャフト２６のスプール側端面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３２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、ステータコア２３のコア部３２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がコア部３２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ステータコア２３のコア部３２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３２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の中心孔２４ａには、非磁性材料からなるシャフト２６が同軸的に圧入されている。そして、このシャフト２６は、その外周面２６ａにて、ステータコア２３のコア部３２側の内周面３５により摺動自在に支持されている。

このように、プランジャ２４は、非磁性材料からなるシャフト２６によりステータコア２３のコア部３２側の内周面３５にて摺動自在に支持されることとなるので、支持部であるシャフト２６からコア部３２への磁束の漏れを防止することができる。

さらに、プランジャ２４の外周面やステータコア２３の内周面にニッケル・リンの非磁性材料によるめっきや窒化処理等の表面処理を施す必要がないので、磁気特性が改善されてヒステリシスを低減することができる。
したがって、ステータコア２３への表面処理等による磁気特性の悪化を防止することができる。また、プランジャ２４やステータコア２３への表面処理を廃止することができるので、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、プランジャ２４は、同軸的に固定されるシャフト２６の外周面２６ａがステータコア２３のコア部３２側の内周面３５に支持されることにより、ステータコア２３に摺動自在に支持される。このため、プランジャ２４が上述のようにスプール側外周面のみでステータコア２３に支持される場合と比較して、ステータコア２３によるプランジャ２４が支持される接触面積を容易に増加させることができる。これにより、径方向の磁気吸引力によるプランジャ２４をステータコア２３に押し付ける力が軸方向に分散して作用することとなり、プランジャ２４の摺動不良を防止することができる。

特に、ステータコア２３は、ヨーク部３１とコア部３２とが薄肉部３３により連結されて一体に形成されているので、ヨーク部とコア部とが磁気抵抗部となる隙間を介して対向するように別体で形成される場合と比較して同軸度が小さくなり、さらにプランジャ２４の摺動不良が抑制される。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図２を参照して説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係る電磁弁１０の要部を示す拡大断面図である。
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シャフト２６に代えて、シャフト２７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。

図２に示すように、シャフト２７は磁性材料からなり、その外周面のうちコア部３２の内周面３５に摺動自在に支持される部位には、窒化処理が施されることにより非磁性材料である非磁性膜２８が形成されている。なお、この非磁性膜２８は、シャフト２７をプランジャ２４の中心孔２４ａに圧入する前に表面処理して形成される。

そして、本第２実施形態では、シャフト２７が非磁性膜２８を介してステータコア２３のコア部３２の内周面３５に摺動自在に支持されることにより、プランジャ２４は、ステータコア２３内に同軸的であって摺動自在に支持されることとなる。

これにより、プランジャ２４に圧入等された磁性材料からなるシャフト２７の部位が磁気回路構成材として使用できる。これにより、シャフト２７からコア部３２への磁束の漏れを防止するとともに磁気吸引力を増加させることができ、電磁弁１０の小型化を図ることができる。

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）シャフト２６，２７は、プランジャ２４の中心孔２４ａに圧入されて固定されることに限らず、同軸的に固定される方法であればどのような固定方法であってもよい。

（２）上記第２実施形態における非磁性膜２８は、シャフト２７の外周面に窒化処理を施すことにより形成されることに限らず、例えば、非磁性材料であるニッケル・リンによるめっきがシャフト２７の外周面に施されることにより形成されてもよい。

本発明の第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。 本発明の第２実施形態に係る電磁弁の要部を示す拡大断面図である。

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…プランジャ
２６，２７…シャフト
２６ａ…外周面
２８…非磁性膜
３１…ヨーク部
３２…コア部
３３…薄肉部
３５…内周面
６０…スプール部
７０…弁スリーブ
８０…スプール

Claims (2)

1. コイルへの通電により磁気回路の一部を構成するヨーク部とコア部とを有するステータコアであって、前記ヨーク部と前記コア部とを連結する薄肉部により前記磁気回路における磁路断面積を低減するステータコアと、
   前記ステータコア内に配置されて前記コア部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、
   前記プランジャには、非磁性材料からなるシャフトが同軸的に固定され、
   前記シャフトの外周面の一部は、前記ステータコアのコア部側の内周面により摺動自在に支持されることを特徴とする電磁弁。
2. 前記シャフトは、磁性材料からなるシャフトであって前記外周面の一部に非磁性材料からなる非磁性膜が設けら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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