JP2009275899A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】規制部材を破損させることなくプランジャの端面吸着を防止し得る電磁弁を提供する。
【解決手段】電磁弁１０は、プランジャ２３のコア部側端面２３ａの挿入穴２３ｂに挿入されたシャフト２４に組み付けられて、コア部４０の端面４７に衝突（当接）することによりプランジャ２４のコア部側への移動を規制するストッパ２５を備えている。シャフト２４のコア部側端面２３ａ近傍の外周面には、ストッパ２５よりも幅が広い環状凹部２４ａが形成されている。ストッパ２５は、その内周部が環状凹部２４ａに軸方向移動可能に係合するとともに、その一側面２５ａがプランジャ２３のコア部側端面２３ａに当接するようにシャフト２４に組み付けられている。
【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て油圧制御を行う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て油圧制御を行う電磁弁として、下記特許文献１に示す電磁弁が知られている。この電磁弁では、コイルの励磁に基づきコアソレノイド（コア部）に発生する吸引力がプランジャに作用することで、プランジャ、シャフトおよびスプールが、コアソレノイド側（先端側）へ移動する。このスプールの移動に応じて各ポートが開閉することにより、出力ポートから出力される圧力が制御される。

プランジャをコアソレノイド側に移動させたときのプランジャとコア部との端面吸着を防止するために、上記シャフトには、コア部に衝突（当接）してプランジャのコアソレノイド側への移動を規制する規制部材としてストッパが設けられている。

また、下記特許文献２に示す電磁弁は、電磁コイルに印加される制御電流が増大するにつれて、プランジャが、スプールおよびロッドとともにスプリングの付勢力に抗してコア部側へ移動する。制御電流が所定値以上となると、ロッドに固定したリングがコア部に衝突（当接）することによりプランジャのコア部側への移動が停止される。
特開２００１−０４１３４２号公報 特開２０００−２９１８１１号公報

ところで、上記特許文献１に示す電磁弁では、ストッパは、その内周部がシャフトに形成された環状凹部等に嵌合することにより当該シャフトに組み付けられている。そのため、コア部とプランジャとの間で発生する磁気吸引力が増減することによりストッパがコア部に繰り返し衝突する場合、ストッパの内周部の嵌合部のみに曲げやせん断等の応力が繰り返し作用することとなる。このような衝突が繰り返し発生する頻度が高くなると、規制部材として機能するストッパが破損してしまうという問題が生じる。また、上記特許文献２に示す電磁弁のリングにおいても同様の問題が生じる。

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、規制部材を破損させることなくプランジャの端面吸着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、互いに同軸的に配置されたヨーク部（３０）およびコア部（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（２１）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（２３）と、前記プランジャのコア部側端面（２３ａ）に形成された挿入穴（２３ｂ）に挿入されて当該プランジャから突出するように支持されるシャフト（２４）と、前記シャフトに組み付けられて前記コア部に当接することにより前記プランジャの前記コア部側への移動を規制する規制部材（２５，２５ｃ）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および前記シャフトの移動に応じて軸方向に移動するスプール（８０）と、を備える電磁弁（１０）であって、前記シャフトの前記コア部側端面近傍の外周面には前記規制部材よりも幅が広い環状凹部（２４ａ）が形成されており、前記規制部材は、その内周部が前記環状凹部に軸方向移動可能に係合するとともにその一側面（２５ａ）が前記コア部側端面に当接するように前記シャフトに組み付けられることを技術的特徴とする。

請求項１の発明では、プランジャのコア部側端面の挿入穴に挿入されたシャフトに組み付けられて、コア部に当接することによりプランジャのコア部側への移動を規制する規制部材が備えられている。シャフトのコア部側端面近傍の外周面には、規制部材よりも幅が広い環状凹部が形成されている。規制部材は、その内周部が環状凹部に軸方向移動可能に係合するとともに、その一側面がコア部側端面に当接するようにシャフトに組み付けられている。

これにより、規制部材は、磁気吸引力が増大したとき、その一側面がプランジャのコア部側端面に当接した状態でその他側面がコア部に衝突するので、内周部のみで嵌合した規制部材がコア部に衝突する場合と比較して、規制部材に生じる曲げやせん断等の応力を小さくすることができる。その結果、上述のような衝突が高頻度で繰り返される場合であっても、規制部材の破損等を防止することができる。

特に、規制部材は、その内周部が当該規制部材よりも幅が広い環状凹部に軸方向移動可能に係合されている。このため、規制部材が組み付けられたシャフトをプランジャの挿入穴に挿入して組み付けるとき、環状凹部に多少の加工誤差がある場合でも、規制部材の一側面をプランジャのコア部側端面に確実に当接させることができる。
したがって、規制部材を破損させることなくプランジャの端面吸着を防止することができる。

以下、本発明の一実施形態について図１を参照して説明する。図１は、本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、ストッパ２５とシャフト２４およびプランジャ２３との組付け関係を示す拡大断面図である。

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、図１に示すように、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、ステータコア２１と、コイル２２と、プランジャ２３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２１は、磁性材料よりなるヨーク部３０及びコア部４０を備えている。ヨーク部３０は、略円板状の底部３１と、この底部３１の外周縁から円筒状に突出する外筒部３２と、底部３１の径方向略中間部位から外筒部３２と同軸的かつ円筒状に突出する内筒部３３とから構成されている。なお、内筒部３３の底部３１からの突出長さは、外筒部３２の底部３１からの突出長さよりも短くなっている。

コア部４０は、環状のフランジ部４１と、このフランジ部４１の中央から同軸的に突出する円筒部４２とを備えている。この円筒部４２の突出側端部には、プランジャ２３に対して磁気吸引力を発揮する役割を果たす吸引部４３が設けられており、この吸引部４３には、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テーパ部４３ａが形成されている。

コア部４０には、反スプール側から、吸引部４３の内周側を構成する第１内周穴４４と、この第１内周穴４４よりも径の小さな第２内周穴４５と、この第２内周穴４５よりも径の大きな第３内周穴４６とが同軸的に形成されている。

図１に示すように、ヨーク部３０およびコア部４０は、外筒部３２の開口端近傍に設けられる段部３２ａにフランジ部４１の外周側端部が嵌合されるとともに内筒部３３と円筒部４２の吸引部４３とが磁気抵抗部（エアギャップ）５１により磁気的に分離された状態にて、互いに同軸的に配置されている。その際、ボビンに巻回されたコイル２２は、ヨーク部３０の外筒部３２、底部３１および内筒部３３とコア部４０の円筒部４２およびフランジ部４１とに囲まれるように配置されている。

磁性材料からなるプランジャ２３は、その外径がヨーク部３０の内筒部３３の内径およびコア部４０の第１内周穴４４の内径よりも僅かに小さくなるように形成されている。このプランジャ２３のコア部側端面２３ａ中央には当該プランジャ２３を貫通する挿入穴２３ｂが形成されている。

プランジャ２３の挿入穴２３ｂには、非磁性材料にて形成されるシャフト２４がその一部の圧入によりプランジャ２３を貫通するように同軸的に固定されている。プランジャ２３から突出するシャフト２４の部位は、その外径がコア部４０の第２内周穴４５の内径よりも小さくなるように形成されている。なお、挿入穴２３ｂは、プランジャ２３を貫通しないように形成されてもよい。このとき、シャフト２４は、その軸方向長さが挿入穴２３ｂの深さに応じて形成される。

シャフト２４には、コア部４０に当接することによりプランジャ２３のコア部側への移動を規制する機能を有する非磁性のストッパ２５が組み付けられている。このストッパ２５は、シャフト２４への組付けを容易にするために略Ｃ字状に形成されている。このストッパ２５の厚さは、コア部４０とプランジャ２３との間に生じる磁気吸引力により端面吸着が起きない距離に応じて設定されている。

ここで、ストッパ２５とシャフト２４およびプランジャ２３との組付け関係を、図２を用いて詳細に説明する。
図２に示すように、シャフト２４には、当該シャフト２４をプランジャ２３に固定したときのコア部側端面２３ａ近傍の外周面に、ストッパ２５よりも幅が広い環状凹部２４ａが形成されている。

ストッパ２５は、その内周部が環状凹部２４ａに軸方向移動可能に係合するとともにその一側面２５ａがプランジャ２３のコア部側端面２３ａに当接するように、シャフト２４に組み付けられている。特に、ストッパ２５は、その内周部が当該ストッパ２５よりも幅が広い環状凹部２４ａに軸方向移動可能に係合されるので、環状凹部に多少の加工誤差がある場合でも、一側面２５ａをコア部側端面２３ａに確実に当接させることができる。

プランジャ２３は、その外周面にて、ステータコア２１のヨーク部３０における内筒部３３の内周面にブッシュ５２を介して摺動自在に支持されている。また、シャフト２４は、その先端部の外周面にて、ステータコア２１のコア部４０の第３内周穴４６にブッシュ５３を介して摺動自在に支持されている。これにより、プランジャ２３およびシャフト２４は、ステータコア２１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、ステータコア２１およびプランジャ２３とでもって磁気回路が構成されることとなる。

外筒部３２の開口端側に位置するフランジ部４１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、外筒部３２の開口側筒状端部３２ｂ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４１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２１およびプランジャ２３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に嵌合可能な第１ランド部８１および第２ランド部８２と、第２弁孔７３に嵌合可能な第３ランド部８３が設けられている。

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。第１弁孔７２には、小径部８４に対応して環状溝７２ａが形成されており、この環状溝７２ａには、制御圧としての作動油を出力する出力ポート７５が連通されている。

弁スリーブ７０には、第１弁孔７２に作動油を供給するための供給ポート７６が形成されており、この供給ポート７６は、その開口度が第２ランド部８２の軸方向の移動により制御されるように構成されている。また、弁スリーブ７０には、第１弁孔７２から作動油を排出するための排出ポート７７が形成されており、この排出ポート７７は、その開口度が第１ランド部８１の軸方向の移動により制御されるように構成されている。

第２ランド部８２と第３ランド部８３との間には段差部８５が設けられており、この段差部８５に連通するフィードバックポート７８が弁スリーブ７０に形成されている。このフィードバックポート７８は、図略の連通路を介して出力ポート７５に連通されている。

また、弁スリーブ７０には、ばね収容孔７４に連通するドレンポート７９が形成されている。なお、スプール８０の一端には、シャフト２４のスプール側端面に当接するシャフト部８６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２３に向けて押圧され、これにより、スプール８０のシャフト部８６を介してプランジャ２３に圧入されたシャフト２４が、通常ヨーク部３０の底部３１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２３の初期位置において、プランジャ２３のスプール側端縁は、コア部４０の吸引部４３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２３を反スプール方向に押圧し、プランジャ２３をヨーク部３０の底部３１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７５は、供給ポート７６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７５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、ステータコア２１およびプランジャ２３でもって磁気回路が構成されて、ステータコア２１のコア部４０とプランジャ２３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２３がコア部４０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７６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７５の制御圧は次第に上昇する。

また、出力ポート７５から出力される制御圧に応じた作動油は、上記連通路を介してフィードバックポート７８に供給される。このようにフィードバックポート７８に供給された作動油が段差部８５に作用することにより、第１ランド部８１と段差部８５の面積差を乗じたフィードバック力がばね９１の付勢力と同方向にスプール８０に作用する。

このように本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２１のコア部４０とプランジャ２３との間で発生する磁気吸引力と、ばね９１の付勢力と、段差部８５に作用するフィードバック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。

図３は、ストッパ２５がコア部４０に当接した状態（フルストローク状態）を示す断面図である。
そして、コア部４０とプランジャ２３との間の磁気吸引力がさらに増大すると、図３に示すように、ストッパ２５の他側面２５ｂが、コア部４０の第１内周穴４４と第２内周穴４５を連結する端面４７に衝突（当接）する。このとき、ストッパ２５は、その一側面２５ａがプランジャ２３のコア部側端面２３ａに当接した状態で他側面２５ｂがコア部４０の端面４７に衝突するので、内周部のみで嵌合したストッパが端面４７に衝突する場合と比較して、ストッパ２５に生じる曲げやせん断等の応力が小さくなる。

以上説明したように、本第１実施形態に係る電磁弁１０は、プランジャ２３のコア部側端面２３ａの挿入穴２３ｂに挿入されたシャフト２４に組み付けられて、コア部４０の端面４７に衝突（当接）することによりプランジャ２３のコア部側への移動を規制するストッパ２５を備えている。シャフト２４のコア部側端面２３ａ近傍の外周面には、ストッパ２５よりも幅が広い環状凹部２４ａが形成されている。ストッパ２５は、その内周部が環状凹部２４ａに軸方向移動可能に係合するとともに、その一側面２５ａがプランジャ２３のコア部側端面２３ａに当接するようにシャフト２４に組み付けられている。

これにより、ストッパ２５は、磁気吸引力が増大したとき、その一側面２５ａがプランジャ２３のコア部側端面２３ａに当接した状態でその他側面２５ｂがコア部４０の端面４７に衝突するので、内周部のみで嵌合したストッパ２５が端面４７に衝突する場合と比較して、ストッパ２５に生じる曲げやせん断等の応力を小さくすることができる。その結果、上述のような衝突が高頻度で繰り返される場合であっても、ストッパ２５の破損等を防止することができる。

特に、ストッパ２５は、その内周部が当該ストッパ２５よりも幅が広い環状凹部２４ａに軸方向移動可能に係合されている。このため、ストッパ２５が組み付けられたシャフト２４をプランジャ２３の挿入穴２３ｂに挿入して組み付けるとき、環状凹部２４ａに多少の加工誤差がある場合でも、ストッパ２５の一側面２５ａをプランジャ２３のコア部側端面２３ａに確実に当接させることができる。
したがって、ストッパ２５を破損させることなくプランジャ２３の端面吸着を防止することができる。

なお、本発明は上記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、上記実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）図４は、ストッパ２５ｃとシャフト２４およびプランジャ２３との組付け関係の変形例を示す拡大断面図である。
図４に示すように、上述したストッパ２５よりも薄肉のストッパ２５ｃを採用してもよい。この場合、プランジャ２３のコア部側端面２３ａには、挿入穴２３ｂに同軸的に環状突出部２３ｃが突出するように設けられており、ストッパ２５ｃは、その一側面２５ａを環状突出部２３ｃのコア部側端面に当接させた状態でシャフト２４に組み付けられる。
これにより、ストッパ２５ｃの破損を防止しつつ、ストッパ２５ｃの厚さを薄くすることができる。

（２）ストッパ２５は、略Ｃ字状に形成されることに限らず、例えば、その外縁がリング状や方形状に形成されてもよい。

本実施形態に係る電磁弁の構成概要を示す断面図である。 ストッパとシャフトおよびプランジャとの組付け関係を示す拡大断面図である。 ストッパがコア部に当接した状態を示す断面図である。 ストッパとシャフトおよびプランジャとの組付け関係の変形例を示す拡大断面図である。

符号の説明

１０…電磁弁
２１…ステータコア
２３…プランジャ
２３ａ…コア部側端面
２４…シャフト
２４ａ…環状凹部
２５，２５ｃ…ストッパ（規制部材）
２５ａ…一側面
２５ｂ…他側面
３０…ヨーク部
４０…コア部

Claims (1)

1. 互いに同軸的に配置されたヨーク部および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、
   前記プランジャのコア部側端面に形成された挿入穴に挿入されて当該プランジャから突出するように支持されるシャフトと、
   前記シャフトに組み付けられて前記コア部に当接することにより前記プランジャの前記コア部側への移動を規制する規制部材と、
   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および前記シャフトの移動に応じて軸方向に移動するスプールと、
   を備える電磁弁であって、
   前記シャフトの前記コア部側端面近傍の外周面には前記規制部材よりも幅が広い環状凹部が形成されており、
   前記規制部材は、その内周部が前記環状凹部に軸方向移動可能に係合するとともにその一側面が前記コア部側端面に当接するように前記シャフトに組み付けられることを特徴とする電磁弁。

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