JP2009250426A - 電磁弁およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接に伴う電力消費量を低減するとともに、溶接設備の長寿命化を図る。
【解決手段】ガイド１４に対するスリーブ１１の位置を調整してプランジャ１３および弁部材１５、１６の開弁時の停止位置を設定する電磁弁において、ガイド１４に、スリーブ１１の円筒部１１０における開口部側の端部が挿入される環状溝の凹部１４３を設け、ガイド１４における凹部１４３の外周側の端面１４２と円筒部１１０の外周面とによって形成される隅部にて、ガイド１４とスリーブ１１とをレーザ溶接する。このようにガイド１４とスリーブ１１を隅肉溶接可能にすれば、重ね溶接する場合よりも低出力でレーザ溶接することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電磁弁およびその製造方法に関し、例えば車両に用いられるブレーキ液圧制御用アクチュエータ（ＡＢＳ用、横滑り制御用等）の電磁弁に適用可能である。

ＡＢＳ等に用いられる従来の電磁弁は、コイルへの通電時に吸引されるプランジャが、有底円筒状のスリーブ内に摺動自在に収容され、プランジャに追従作動して通路を開閉する弁部材が、ガイドに摺動自在に保持されている。また、ガイドの小径筒部をスリーブの円筒部に挿入して、小径筒部と円筒部とが重なった部位で重ね溶接している（例えば、特許文献１参照）。例えば、ガイドの小径筒部とスリーブの円筒部との溶接にはレーザ溶接機が多用され、強度および気密性に拘わる溶け込み寸法はレーザ出力で管理している。
特開２００１−２８０５３３号公報

しかしながら、従来の電磁弁は、ガイドの小径筒部とスリーブの円筒部とを重ね溶接するため、外周側に位置する円筒部が溶けた後に内周側に位置する小径筒部が溶け始め、したがって、ガイドの小径筒部における溶け込み寸法を所定量確保するためには、溶接機は大出力が要求される。その結果、溶接に伴う電力消費量が嵩んでしまうとともに、例えばレーザ溶接機においてはレーザ出射ランプの寿命が短くなるという問題があった。

本発明は上記点に鑑みて、溶接に伴う電力消費量を低減するとともに、溶接設備の長寿命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、円筒部（１１０）および底面（１１１）を有し、一端側が開口部となったスリーブ（１１）と、スリーブ（１１）の外周側に配置され、通電時に磁界を形成するコイル（１０）と、スリーブ（１１）内に摺動自在に収容され、コイル（１０）への通電により吸引されるプランジャ（１３）と、プランジャ（１３）の摺動動作に伴って移動して通路を開閉する弁部材（１５、１６）と、弁部材（１５、１６）を摺動自在に保持するとともに、小径筒部（１４０）がスリーブ（１１）の円筒部（１１０）に挿入されたガイド（１４）とを備え、プランジャ（１３）が底面（１１１）に当接することにより、プランジャ（１３）および弁部材（１５、１６）の移動が制限されるとともに、ガイド（１４）に対するスリーブ（１１）の位置を調整することでプランジャ（１３）および弁部材（１５、１６）の停止位置が設定可能な電磁弁において、ガイド（１４）は、円筒部（１１０）における開口部側の端部が挿入される環状溝の凹部（１４３）を備え、ガイド（１４）において凹部（１４３）の外周側で同部（１４３）に隣接する端面（１４２）と円筒部（１１０）の外周面とによって形成される隅部にて、ガイド（１４）とスリーブ（１１）とが溶接されていることを特徴とする。

これによると、凹部（１４３）に円筒部（１１０）を挿入して円筒部（１１０）の外周側に隅部を形成することにより、ガイド（１４）とスリーブ（１１）を隅肉溶接することが可能となる。したがって、重ね溶接する場合よりも低出力で溶接することができ、溶接に伴う電力消費量を低減することができるとともに、レーザ出射ランプなど、溶接設備の長寿命化を図ることができる。

また、重ね溶接する場合は、ガイド（１４）の小径筒部（１４０）まで溶かすため弁部材（１５、１６）に対する溶接時の熱影響が大きくなるのに対し、請求項１に係る発明では、ガイド（１４）の小径筒部（１４０）まで溶かす必要はないため、弁部材（１５、１６）に対する溶接時の熱影響を低減することができる。

さらに、凹部（１４３）の深さ（すなわちスリーブの位置調整方向寸法）を適宜量確保しておくことにより、ガイド（１４）に対するスリーブ（１１）の位置を調整する際にガイド（１４）とスリーブ（１１）との干渉を回避することができる。

さらにまた、ガイド（１４）に対するスリーブ（１１）の位置に拘わらず溶接位置（例えばレーザ溶接機ではレーザ光照射位置）である前記隅部の位置はガイド（１４）において一定であるため、個体毎に溶接位置を調整する必要がない。

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、ガイド（１４）において凹部（１４３）の外周側で同部（１４３）に隣接する端面（１４２）と円筒部（１１０）の外周面とによって形成される隅部は、円筒部（１１０）の全周にわたって連続して溶接されていることを特徴とする。これによると、溶接部の強度および気密性を確保することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電磁弁において、スリーブ（１１）の円筒部（１１０）における開口部側の先端と、これに対向するガイド（１４）の凹部（１４３）の底面との間には隙間が存在することを特徴とする。

これによると、仮に、スリーブ（１１）やこれに収容されるプランジャ（１３）、弁部材（１５、１６）等に電磁弁軸方向における寸法のばらつきが生じ、これによってスリーブ（１１）を凹部（１４３）に対して正規よりも深めに挿入する必要が生じても、上記構成のように、溶接後の状態においてスリーブ（１１）の上記先端と凹部（１４３）の上記底面との間に隙間が生じるほどの寸法設定がなされていれば、例えば上記底面とこれに隣接する周面との角隅部にスリーブ（１１）の先端を当接させるようなことなく十分な位置調整範囲を確保することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電磁弁の製造方法であって、ガイド（１４）に対するスリーブ（１１）の位置を調整して、プランジャ（１３）および弁部材（１５、１６）の開弁時の停止位置を設定する位置調整工程と、ガイド（１４）において凹部（１４３）の外周側で同部（１４３）に隣接する端面（１４２）と円筒部（１１０）の外周面とによって形成される隅部にて、位置調整工程の後に、ガイド（１４）とスリーブ（１１）とを溶接機（Ｌ）にて隅肉溶接する溶接工程とを有することを特徴とする。

これによると、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電磁弁を製造することができ、請求項１ないし３のいずれか１項に係る発明と同様の効果を得ることができる。

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において、小径筒部（１４０）と円筒部（１１０）のはめあいはしまりばめであり、溶接工程の際、小径筒部（１４０）と円筒部（１１０）のしまりばめによってガイド（１４）とスリーブ（１１）とが仮結合されていることを特徴とする。

これによると、位置調整工程で調整したガイド（１４）に対するスリーブ（１１）の位置を確実に維持したまま、ガイド（１４）とスリーブ（１１）を溶接することができる。

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。

本発明の一実施形態について説明する。図１は一実施形態に係る電磁弁の構成を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態の電磁弁１は、例えば車両用ＡＢＳアクチュエータに用いられ、その場合、車両用ＡＢＳアクチュエータのハウジングＨに形成されたブレーキ液の通路Ｈ１、Ｈ２中に配設され、コイル１０への通電状態に応じて通路を開閉する。

電磁弁１は、ハウジングＨに形成された凹部内にかしめ固定される。ハウジングＨに形成された凹部は段差形状で構成されており、入口側が底部側よりも大径になっている。この凹部の底部側が通路Ｈ１を介してＡＢＳ制御に使用されるポンプに接続され、凹部の内周壁が通路Ｈ２を介して車両のマスタシリンダに連通されている。

電磁弁１は、通電時に磁界を形成するコイル１０がスリーブ１１の外周側に配置され、磁性体金属よりなるヨーク１２がコイル１０の外周側に配置されている。スリーブ１１は、非磁性体であるステンレスで形成されており、円筒状の円筒部１１０及び半球状の底面１１１を有し、一端側が開口部となっている。スリーブ１１内には、磁性体金属よりなり、コイル１０への通電によってガイド１４側に吸引される可動子としてのプランジャ１３が摺動自在に収容されている。

電磁弁１は、ガイド１４を利用してハウジングＨにかしめ固定される。ガイド１４は、ハウジングＨの材質であるアルミ合金よりも硬度の高い磁性体金属（炭素鋼等）よりなり、プランジャ１３を吸引する固定子を構成している。ガイド１４は、円筒状の小径筒部１４０、およびこの小径筒部１４０よりも大径の円筒状の大径筒部１４１を有する、段付き形状になっている。

大径筒部１４１における小径筒部１４０側の端面１４２は、電磁弁軸線に対して直交する平面になっている。この端面１４２に環状溝の凹部１４３が形成され、この凹部１４３に、スリーブ１１の円筒部１１０における開口部側の端部が挿入されるようになっている。

そして、ガイド１４は、大径筒部１４１の大部分がハウジングＨの凹部内に挿入されて、ハウジングＨにかしめ固定されている。また、小径筒部１４０がスリーブ１１の円筒部１１０における開口部側に挿入された状態で、スリーブ１１とガイド１４とがレーザ溶接されている（詳細後述）。

ガイド１４は、その径方向中心部にガイド孔１４４および中空部１４５が直列に形成されている。ガイド孔１４４は、小径筒部１４０側に位置し、中空部１４５はガイド孔１４４よりも反小径筒部側に位置している。

そして、ガイド孔１４４にピストン１５が摺動自在に挿入されている。ピストン１５は、非磁性体金属（例えばステンレス）で円柱状に形成されており、このピストン１５の先端にボール１６が溶接されている。ピストン１５は、バネ１７によってプランジャ１３側に向かって付勢されており、これにより、ピストン１５とボール１６とからなる弁部材は、プランジャ１３の摺動動作に伴ってプランジャ１３と一体的に移動するようになっている。

ガイド１４の中空部１４５は、ガイド１４の大径筒部１４１に形成された連通孔１４６を介して通路Ｈ２に連通している。また、中空部１４５には、円柱状のシート１８が圧入固定されている。このシート１８は、通路Ｈ１、Ｈ２を連通させる第１連通路１８０が径方向中心部に形成され、この第１連通路１８０の端部に、ボール１６が接離するテーパ状の第１弁座１８１が形成されている。また、シート１８には、通路Ｈ１、Ｈ２を連通させる第２連通路１８２が第１連通路１８０と並列に形成され、この第２連通路１８２の端部に、球状の逆止弁１９が接離するテーパ状の第２弁座１８３が形成されている。

逆止弁１９は、中空部１４５の端部側に圧入されたフィルタ２０にて、第２弁座１８３と対向する位置に保持されている。また、ガイド１４の大径筒部１４１の外周にも、連通孔１４６を囲むようにしてフィルタ２１が配置されている。これらのフィルタ２０、２１により、ブレーキ液に混入した異物が電磁弁１内に入り込むことを防止するようになっている。

上記の電磁弁１は、コイル１０に通電されていないときには、プランジャ１３とピストン１５とボール１６は、バネ１７によってスリーブ１１の底面１１１側に向かって付勢される。したがって、ボール１６がシート１８の第１弁座１８１から離れて、通路Ｈ１、Ｈ２間が第１連通路１８０を介して連通（開弁）する。なお、プランジャ１３が底面１１１に当接することにより、プランジャ１３とピストン１５とボール１６の開弁向きへの移動が制限される。

コイル１０に通電されると、プランジャ１３がガイド１４側に吸引され、プランジャ１３とピストン１５とボール１６はシート１８側に向かって移動し、ボール１６がシート１８の第１弁座１８１に当接して第１連通路１８０が閉じられ、通路Ｈ１、Ｈ２間が遮断される。

次に、上記構成の電磁弁１の組み付け工程のうち、ガイド１４に対するスリーブ１１の位置を調整する工程（以下、位置調整工程という）、およびスリーブ１１とガイド１４とを溶接する工程（以下、溶接工程という）について説明する。

図２は上記の電磁弁１の溶接工程を示す断面図、図３は図２のＡ部の拡大断面図である。

位置調整工程では、まず、図２に示すように構成部品を組み付けて、仮組み体とする。但し、この時点では、スリーブ１１とガイド１４は溶接されていない。すなわち、小径筒部１４０と円筒部１１０のはめあいはしまりばめになっており、小径筒部１４０と円筒部１１０のしまりばめによってガイド１４とスリーブ１１とが仮結合されている。

そして、ガイド１４とスリーブ１１とが仮結合された仮組み体を治具にセットし、仮組み体に装着した図示しないダミーのコイルへの通電を制御して、プランジャ１３とピストン１５とボール１６の移動量を測定する。そして、プランジャ１３等の移動量が公差から外れている場合には、ガイド１４に対するスリーブ１１の位置を調整してプランジャ１３等の開弁時の停止位置を変更することにより、プランジャ１３等の移動量を調整し、再度プランジャ１３等の移動量を測定する。このような測定および調整を繰り返してプランジャ１３等の移動量が公差内に収まると、位置調整工程が完了する。位置調整工程が完了すると、ダミーのコイルを仮組み体から取り外す。

ここで、ガイド１４の凹部１４３の深さ（すなわちスリーブ１１の位置調整方向寸法）は、ガイド１４に対するスリーブ１１の位置を調整する際に、ガイド１４とスリーブ１１とが干渉しないように、より詳細には、凹部１４３の底部に円筒部１１０の開口端部が当たらないように、設定されている。

また、位置調整工程が完了した状態では、円筒部１１０の開口端部が凹部１４３内に位置するように、すなわちオーバラップ量Ｓが＋になるように、関連する構成部品の各部の寸法が管理されている。

位置調整工程後の溶接工程では、ガイド１４において凹部１４３の外周側で凹部１４３に隣接する端面１４２とスリーブ１１の円筒部１１０の外周面とによって形成される隅部に対して、レーザ溶接機Ｌからレーザ光を斜めに照射することにより、溶け込み部２２を形成してガイド１４とスリーブ１１を隅肉溶接する。この際、円筒部１１０の全周にわたって連続して隅肉溶接して、溶接部の強度および気密性を確保する。また、溶接部の強度確保の点からは、オーバラップ量Ｓは０．１ｍｍ以上が望ましい。

ここで、スリーブ１１やこれに収容されるプランジャ１３、ピストン１５、ボール１６等に電磁弁軸方向における寸法のばらつきが生じ、これによってスリーブ１１を凹部１４３に対して正規よりも深めに挿入した場合でも、溶接後の状態において、スリーブ１１の円筒部１１０における開口部側の先端と、これに対向するガイド１４の凹部１４３の底面との間に隙間が存在するように、凹部１４３の深さ等の寸法が管理されている。このような寸法設定がなされていれば、例えば凹部１４３の底面とこれに隣接する周面との角隅部にスリーブ１１の先端を当接させるようなことなく十分な位置調整範囲を確保することができる。

本実施形態の電磁弁１では、凹部１４３に円筒部１１０を挿入して円筒部１１０の外周側に隅部を形成することにより、ガイド１４とスリーブ１１を隅肉溶接することが可能となる。したがって、重ね溶接する場合よりも低出力でレーザ溶接することができ、レーザ溶接に伴う電力消費量を低減することができるとともに、レーザ出射ランプなど、溶接設備の長寿命化を図ることができる。

また、重ね溶接する場合は、ガイド１４の小径筒部１４０まで溶かすためピストン１５に対する溶接時の熱影響が大きくなるのに対し、本実施形態の電磁弁１では、小径筒部１４０まで溶かす必要はないため、ピストン１５に対する溶接時の熱影響を低減することができる。

さらにまた、ガイド１４に対するスリーブ１１の位置に拘わらず溶接位置（すなわちレーザ光照射位置）である前記隅部の位置はガイド１４において一定であるため、個体毎にレーザ光照射位置を調整する必要がない。

なお、上記の実施形態では、レーザ溶接を用いた例について説明したが、他の融接による溶接を適用してもよい。この溶接としては、例えば、電子ビーム溶接などが挙げられる。

本発明の一実施形態に係る電磁弁の構成を示す断面図である。 図１の電磁弁の溶接工程を示す断面図である。 図２のＡ部の拡大断面図である。

符号の説明

１０ コイル
１１ スリーブ
１３ プランジャ
１４ ガイド
１５ ピストン（弁部材）
１６ ボール（弁部材）
１１０ 円筒部
１１１ 底面
１４０ 小径筒部
１４３ 凹部

Claims (5)

1. 円筒部（１１０）および底面（１１１）を有し、一端側が開口部となったスリーブ（１１）と、
   前記スリーブ（１１）の外周側に配置され、通電時に磁界を形成するコイル（１０）と、
   前記スリーブ（１１）内に摺動自在に収容され、前記コイル（１０）への通電により吸引されるプランジャ（１３）と、
   前記プランジャ（１３）の摺動動作に伴って移動して通路を開閉する弁部材（１５、１６）と、
   前記弁部材（１５、１６）を摺動自在に保持するとともに、小径筒部（１４０）が前記スリーブ（１１）の円筒部（１１０）に挿入されたガイド（１４）とを備え、
   前記プランジャ（１３）が前記底面（１１１）に当接することにより、前記プランジャ（１３）および前記弁部材（１５、１６）の移動が制限されるとともに、前記ガイド（１４）に対する前記スリーブ（１１）の位置を調整することで前記プランジャ（１３）および前記弁部材（１５、１６）の停止位置が設定可能な電磁弁において、
   前記ガイド（１４）は、前記円筒部（１１０）における開口部側の端部が挿入される環状溝の凹部（１４３）を備え、
   前記ガイド（１４）において前記凹部（１４３）の外周側で同部（１４３）に隣接する端面（１４２）と前記円筒部（１１０）の外周面とによって形成される隅部にて、前記ガイド（１４）と前記スリーブ（１１）とが溶接されていることを特徴とする電磁弁。
2. 前記ガイド（１４）において前記凹部（１４３）の外周側で同部（１４３）に隣接する端面（１４２）と前記円筒部（１１０）の外周面とによって形成される隅部は、前記円筒部（１１０）の全周にわたって連続して溶接されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記スリーブ（１１）の円筒部（１１０）における開口部側の先端と、これに対向する前記ガイド（１４）の凹部（１４３）の底面との間には隙間が存在することを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電磁弁の製造方法であって、
   前記ガイド（１４）に対する前記スリーブ（１１）の位置を調整して、前記プランジャ（１３）および前記弁部材（１５、１６）の開弁時の停止位置を設定する位置調整工程と、
   前記ガイド（１４）において前記凹部（１４３）の外周側で同部（１４３）に隣接する端面（１４２）と前記円筒部（１１０）の外周面とによって形成される隅部にて、前記位置調整工程の後に、前記ガイド（１４）と前記スリーブ（１１）とを溶接機（Ｌ）にて隅肉溶接する溶接工程とを有することを特徴とする電磁弁の製造方法。
5. 前記小径筒部（１４０）と前記円筒部（１１０）のはめあいはしまりばめであり、前記溶接工程の際、前記小径筒部（１４０）と前記円筒部（１１０）のしまりばめによって前記ガイド（１４）と前記スリーブ（１１）とが仮結合されていることを特徴とする請求項４に記載の電磁弁の製造方法。

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