JP2012186444A - 電磁ソレノイド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電磁ソレノイドは、フロントステータ8の外側角部に設けられた外側角面8c(テーパ面)と、プランジャガイド10の内側角部に設けられた内側角面10c(テーパ面)とが全周に亘って当接(面接触)することにより、フロントステータ8の中心とプランジャガイド10の中心とが径方向に偏心することなく調心される。すなわち、プランジャガイド10とフロントステータ8とを同心に配置できるので、フロントステータ8の軸方向コア部8bとプランジャガイド10の円筒スリーブ10aとの間に形成されるクリアランスC2を周方向に均一に保つことができる。これにより、プランジャガイド10とフロントステータ8との芯ずれを抑制できるので、コイル6への通電時にプランジャ11に働くサイドフォースを低減することが出来る。
【選択図】図1
Description
この電磁弁は、図8に示す様に、コイル(図示せず)の外周に磁気通路を形成するヨーク100と、コイルへの通電により磁化されてプランジャ(図示せず)を吸引するステータ110と、このステータ110の内周に嵌め込まれてプランジャの外周を摺動自在に保持する筒状のカップガイド120と、ヨーク100の内周に形成された段差130とステータ110の外周部とにより軸方向に挟まれて、ヨーク100とステータ110との間で磁気の受け渡しを行う磁気受渡部材140とを有し、カップガイド120の外周面とステータ110の内周面との間で径方向に形成される内周側隙間βより、ヨーク100の内周面とステータ110の外周面との間で径方向に形成される外周側隙間αの方が大きく形成されている。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、ステータとカップガイドとの軸心を一致させることで、ステータとプランジャとの間に生じる芯ずれを抑制できる電磁ソレノイドを提供することにある。
本発明は、通電によって磁力を発生するコイルと、このコイルの外周を覆って軸方向に延設される筒状のヨークと、このヨークと協働してコイルの周囲に磁気回路を形成するステータと、このステータの内周を軸方向に配設されるプランジャガイドと、このプランジャガイドの内部に挿入されて軸方向に可動するプランジャとを有し、コイルへの通電によりステータが磁化されて電磁石が形成され、その電磁石の磁力によってプランジャを吸引する電磁ソレノイドであって、軸方向の一端側をフロント側、軸方向の他端側をリヤ側と定義した時に、ステータは、コイルに対してフロント側に配置されるフロントステータと、リヤ側に配置されるリヤステータとに分割して設けられている。
これにより、フロントステータとプランジャガイドとの芯ずれを抑制できるので、プランジャに働くサイドフォースを低減することが出来る。その結果、プランジャガイドの内部をプランジャが移動する際に、プランジャガイドとプランジャとの摺動抵抗が小さくなるため、プランジャのスムーズな移動が可能となり、且つ、摺動面を成すプランジャガイドの内周面およびプランジャの外周面の摩耗を低減できる。
請求項1に記載した電磁ソレノイドにおいて、外側角面と内側角面は、両方ともテーパ面によって形成され、外側角面と内側角面とが全周に亘って面接触していることを特徴とする。
フロントステータとプランジャガイドは、共にテーパ面によって形成される外側角面と内側角面とを全周に亘って面接触させることにより、フロントステータの軸心とプランジャガイドの軸心とが径方向に偏心することなく調心される。その結果、フロントステータの軸方向コア部とプランジャガイドの円筒スリーブとの間に設けられるクリアランスが径方向に片寄ることはなく、周方向に均一なクリアランスを保つことができる。
請求項1に記載した電磁ソレノイドにおいて、外側角面と内側角面は、両方とも円弧面によって形成され、且つ、外側角面を形成する円弧面の曲率より、内側角面を形成する円弧面の曲率の方が大きく設定され、外側角面と内側角面とが全周に亘って線接触しているいことを特徴とする。
フロントステータとプランジャガイドは、共に円弧面によって形成される外側角面と内側角面とを全周に亘って当接させることにより、フロントステータの軸心とプランジャガイドの軸心とが径方向に偏心することなく調心される。なお、本発明では、外側角面と内側角面とが円弧面同士であり、且つ、両円弧面の曲率が異なるので、外側角面と内側角面とが面接触ではなく、全周に亘って線接触する構成となる。
上記の結果、フロントステータの軸方向コア部とプランジャガイドの円筒スリーブとの間に設けられるクリアランスが径方向に片寄ることはなく、周方向に均一なクリアランスを保つことができる。
請求項1に記載した電磁ソレノイドにおいて、外側角面と内側角面は、一方がテーパ面によって形成され、他方が円弧面によって形成され、外側角面と内側角面とが全周に亘って線接触していることを特徴とする。
上記の構成では、フロントステータの外側角面がテーパ面によって形成され、プランジャガイドの内側角面が円弧面によって形成される。あるいは、フロントステータの外側角面が円弧面によって形成され、プランジャガイドの内側角面がテーパ面によって形成される。
上記の結果、フロントステータの軸方向コア部とプランジャガイドの円筒スリーブとの間に設けられるクリアランスが径方向に片寄ることはなく、周方向に均一なクリアランスを保つことができる。
請求項1〜4に記載した何れか一つの電磁ソレノイドにおいて、プランジャガイドは、フランジ部が径方向コア部よりフロント側にギャップを有して配置され、且つ、フランジ部が反ギャップ側よりリヤ側へ付勢されていることを特徴とする。
上記の構成では、フランジ部がリヤ側へ付勢されることにより、プランジャガイドの内側角面がフロントステータの外側角面に押し付けられるので、フロントステータの軸心とプランジャガイドの軸心とが径方向にずれることはない。すなわち、プランジャガイドの内側角面とフロントステータの外側角面とが全周に亘って常時当接しているので、フロントステータとプランジャガイドとの芯ずれを防止できる。
請求項5に記載した電磁ソレノイドにおいて、フランジ部の反ギャップ側にシール用のOリングが配置され、プランジャガイドは、フランジ部がOリングの弾力を受けることによってリヤ側へ付勢されていることを特徴とする。
上記の構成では、シール部品であるOリングの弾力を利用してフランジ部をリヤ側へ付勢するので、専用の付勢手段を設ける必要はない。従って、部品点数が増加することはなく、組み付け工数が増えることもないので、専用の付勢手段を必要とする構成と比較してコストダウンが可能である。
請求項1〜4に記載した何れか一つの電磁ソレノイドにおいて、プランジャガイドは、フランジ部が径方向コア部よりフロント側にギャップを有して配置され、且つ、フランジ部の外径側が反ギャップ側より径方向コア部のフロント側端面に押し付けられて、フランジ部が弾性変形した状態で組み付けられていることを特徴とする。
上記の構成では、フランジ部の弾性変形によって生じる弾力を利用して、プランジャガイドの内側角面をフロントステータの外側角面に押し付けることができる。この場合、専用の付勢手段を設ける必要はないので、部品点数が増加することはなく、専用の付勢手段を必要とする構成と比較してコストダウンが可能である。
請求項1〜7に記載した何れか一つの電磁ソレノイドにおいて、ヨークの内周面に径方向コア部のリヤ側端面と軸方向に対向する段差面が形成され、この段差面と径方向コア部のリヤ側端面との間に挟み込んで配置される磁性部材を有し、この磁性部材を介してヨークと径方向コア部との間が磁気的に結合されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、ヨークの内周面と径方向コア部の外周面との間に径方向ギャップが形成される場合でも、ヨークの内周面に形成された段差面と径方向コア部のリヤ側端面との間に磁性部材を挟み込んで配置することで、その磁性部材を介してヨークと径方向コア部との間が磁気的に結合されるので、上記の径方向ギャップの大きさに係わらず、磁性部材を介してヨークと径方向コア部との間に磁束を良好に通すことができる。
実施例1では、本発明の電磁ソレノイドを内燃機関のバルブタイミング調整装置に使用される油圧制御弁に適用した一例を説明する。
バルブタイミング調整装置は、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の位相を進角側または遅角側に変化させる油圧駆動部(図示せず)と、この油圧駆動部に対する作動油の供給および排出を制御する油圧制御弁1とを備える。
油圧制御弁1は、図1に示す様に、内周に円筒の摺動孔を形成するスリーブボルト2と、このスリーブボルト2の摺動孔に収容されるスプール3と、このスプール3を一方向(図示右方向)に付勢するコイルスプリング4と、このコイルスプリング4の付勢力に抗してスプール3を他方向に駆動するアクチュエータとで構成され、このアクチュエータに本発明の電磁ソレノイド5が使用される。
スプール3は、進角ポート2bが供給ポート2aに連通する進角位置と、遅角ポート2cが供給ポート2aに連通する遅角位置との間で軸方向に移動可能に設けられている。つまり、スプール3が進角位置に移動して供給ポート2aと進角ポート2bとが連通すると、油圧ポンプより供給される作動油が油圧制御弁1を通じて油圧駆動部の進角室に供給され、スプール3が遅角位置に移動して供給ポート2aと遅角ポート2cとが連通すると、油圧ポンプより供給される作動油が油圧制御弁1を通じて油圧駆動部の遅角室に供給される。
電磁ソレノイド5は、通電によって磁力を発生するコイル6と、このコイル6の外周を覆って軸方向に延設されるヨーク7と、このヨーク7と協働してコイル6の周囲に磁気回路を形成するステータ8、9と、このステータ8、9の内周を軸方向に配設されるプランジャガイド10と、このプランジャガイド10の内部に挿入されるプランジャ11と、プランジャガイド10の内周に嵌合してプランジャ11と軸方向に対向するカラー12等より構成される。なお、以下の説明では、電磁ソレノイド5の軸方向の一端側(図示左側)をフロント側、軸方向の他端側をリヤ側と定義する。
ヨーク7は、図2に示す様に、フロント側の内周面に段差面7aが形成され、この段差面7aよりフロント側(図示左側)の方がリヤ側(図示右側)より内径が大きく、肉厚が薄く形成されている。以下、ヨーク7の肉厚が薄く形成された部分をフロント薄肉部7bと呼ぶ。このヨーク7は、図1に示す様に、フロント薄肉部7bの端部をスリーブボルト2の後端部にかしめて固定される。
フロントステータ8は、図2に示す様に、コイル6の軸心方向(図示左右方向)と直交して径方向に配置される円環状の径方向コア部8aと、この径方向コア部8aの内径端からリヤ側(図示右側)へ筒状に延設される軸方向コア部8bとを有し、径方向コア部8aと軸方向コア部8bとが交わる外側角部の全周にテーパ面(以下、外側角面8cと呼ぶ)が形成されている。径方向コア部8aは、ヨーク7の内周面に形成される段差面7aとの間にスペーサ部材16(後述する)を軸方向に挟み込んで配置され、且つ、径方向コア部8aの外周面とヨーク7のフロント薄肉部7bの内周面との間に若干のクリアランスC1を有している。軸方向コア部8bは、リヤ側に向かって外径が次第に小さくなるテーパ状に形成されている。
上記のスペーサ部材16は、本出願の請求項8に記載した磁性部材であり、リング状に形成されて、ヨーク7と径方向コア部8aとの間を磁気的に結合している。このスペーサ部材16は、独立した一部品として設けることもできるが、図1に示す様に、油圧制御弁1の取付けブラケット17と一体に設けることもできる。
円筒スリーブ10aは、リヤ側の端部に底面を有すると共に、フロント側が開口する有底円筒状に形成されている。この円筒スリーブ10aは、フロントステータ8およびリヤステータ9の内周に挿入されて、円筒スリーブ10aの外周面と両ステータ8、9の内周面との間に所定のクリアランスC2が形成されている。
フランジ部10bは、径方向コア部8aのフロント側(図示左側)に配置され、フランジ部10bと円筒スリーブ10aとが交わる内側角部の全周にテーパ面(以下、内側角面10cと呼ぶ)が形成されている。
なお、Oリング18の弾力を受けるフランジ部10bは、径方向コア部8aのフロント側端面に当接することはなく、フランジ部10bと径方向コア部8aとの間に軸方向のギャップGが残っている。
Oリング18は、ゴム製のシール部品であり、図1に示す様に、スリーブボルト2の後端面に凹設された環状溝に嵌合して装着され、フランジ部10bとスリーブボルト2との間を液密にシールしている。
カラー12は、鉄等の磁性材料によって形成され、プランジャガイド10のフロント側内周に嵌合して、プランジャ11のフロント側端面と対向して配置され、コイル6への通電時に磁化されることで、プランジャ11との間に磁気吸引力を生じる。
実施例1に記載した電磁ソレノイド5は、フロントステータ8に設けられた外側角面8cと、プランジャガイド10に設けられた内側角面10cとが全周に亘って当接する(テーパ面同士が面接触する)ことにより、フロントステータ8の中心とプランジャガイド10の中心とが径方向に偏心することなく調心される。すなわち、プランジャガイド10とフロントステータ8とを同心に配置できるので、フロントステータ8の軸方向コア部8bとプランジャガイド10の円筒スリーブ10aとの間に設定されるクリアランスC2が径方向に片寄ることはなく、周方向に均一なクリアランスC2を保つことができる。
また、実施例1に記載した電磁ソレノイド5は、シール部品であるOリング18の弾力を利用してフランジ部10bをリヤ側へ付勢しているので、専用の付勢手段を設ける必要はない。従って、部品点数が増加することはなく、組み付け工数が増えることもないので、専用の付勢手段を必要とする構成と比較してコストダウンが可能である。
この実施例2に示す電磁ソレノイド5は、フロントステータ8の外側角面8cと、プランジャガイド10の内側角面10cとを、それぞれ円弧面によって形成した一例である。 但し、実施例1に記載したテーパ面を円弧面に変更したこと以外は、実施例1に記載した電磁ソレノイド5と同一構成である。
この実施例2では、図3に示す様に、外側角面8cおよび内側角面10cが共に円弧面によって形成され、且つ、外側角面8cを形成する円弧面の曲率より、内側角面10cを形成する円弧面の曲率の方が大きい。言い換えると、外側角面8cを形成する円弧面の円弧半径をR1、内側角面10cを形成する円弧面の円弧半径をR2とすると、R1<R2の関係が成り立っている。
上記の結果、フロントステータ8の軸方向コア部8bとプランジャガイド10の円筒スリーブ10aとの間に設けられるクリアランスが径方向に片寄ることはなく、周方向に均一なクリアランスを保つことができる。
この実施例3に示す電磁ソレノイド5は、フロントステータ8の外側角面8cと、プランジャガイド10の内側角面10cの一方がテーパ面によって形成され、他方が円弧面によって形成される一例である。
例えば、図4に示す様に、フロントステータ8の外側角面8cを円弧面によって形成し、プランジャガイド10の内側角面10cをテーパ面によって形成する。この場合、外側角面8cと内側角面10cは、図中の黒点にて全周に亘って線接触している。
あるいは、図5に示す様に、フロントステータ8の外側角面8cをテーパ面によって形成し、プランジャガイド10の内側角面10cを円弧面によって形成することもできる。この場合、テーパ面によって形成される外側角面10cの両角部(稜線)が、円弧面によって形成される内側角面8cに対し、図中に示す2箇所の黒点にて全周に亘って線接触している。
上記の結果、フロントステータ8の軸方向コア部8bとプランジャガイド10の円筒スリーブ10aとの間に設けられるクリアランスが径方向に片寄ることはなく、周方向に均一なクリアランスを保つことができる。
この実施例4に示す電磁ソレノイド5は、プランジャガイド10のフランジ部10bを弾性変形させた状態で組み付けた一例である。
具体的には、図6に示す様に、フランジ部10bの外径側をスリーブボルト2によって径方向コア部8aのフロント側端面に押し付けている。つまり、フランジ部10bの外径側をスリーブボルト2の後端面と径方向コア部8aのフロント側端面との間に挟み込むことで、フランジ部10bを弾性変形させている。
上記の構成によれば、フランジ部10bの弾性変形によって生じる弾力を利用してプランジャガイド10の内側角面10cをフロントステータ8の外側角面8cに押し付けることができる。
なお、この実施例4の構成は、実施例2〜3にも適用できる。つまり、図6に示す実施例4は、実施例1と同じく、プランジャガイド10の内側角面10cとフロントステータ8の外側角面8cとが共にテーパ面によって形成されているが、実施例2に記載した円弧面同士を組み合わせた構成、および、実施例3に記載したテーパ面と円弧面とを組み合わせた構成にも適用できる。
この実施例5は、実施例1に記載したスペーサ部材16を廃止する一例である。
本発明の電磁ソレノイド5は、実施例1に記載した様に、フロントステータ8の軸心とプランジャガイド10の軸心とのずれを小さくできる。つまり、フロントステータ8の軸方向コア部8bとプランジャガイド10の円筒スリーブ10aとの間に均一なクリアランスC2を保つことができるので、特許文献1の従来技術と比較して、ヨーク7と径方向コア部8aとの間に生じる径方向の磁気ギャップ(クリアランスC1)を大きく取る必要はない。言い換えると、磁気ギャップ(クリアランスC1)を小さくできる。
また、スペーサ部材16を廃止することで、取付けブラケット17を単独で設けることが可能であり、例えば、取付けブラケット17をヨーク7の外周面に溶接等によって固定することができる。
実施例1では、シール部品であるOリング18の弾力によってプランジャガイド10のフランジ部10bを付勢しているが、例えば、カラー12に弾力を持たせてフランジ部10bを付勢することも可能である。具体的には、図1に示す様に、カラー12の外径側をプランジャガイド10のフランジ部10bに掛かる様に設けると共に、カラー12に複数の切り起こし片12aを設けて、この切り起こし片12aに弾力を持たせることにより、フランジ部10bに掛かるカラー12を介してフランジ部10bをリヤ側へ付勢することができる。
実施例1では、本発明の電磁ソレノイド5を内燃機関のバルブタイミング調整装置に使用される油圧制御弁1に用いた一例を記載したが、油圧制御弁1に限定されるものではなく、例えば、車両用自動変速機の油圧ソレノイドに適用することもできる。あるいは、弁体を駆動して流体通路等を開閉する電磁弁にも適用できる。
6 コイル
7 ヨーク
7a ヨークの内周面に形成された段差面
8 フロントステータ(ステータ)
8a フロントステータの径方向コア部
8b フロントステータの軸方向コア部
8c フロントステータの外側角面
9 リヤステータ(ステータ)
10 プランジャガイド
10a プランジャガイドの円筒スリーブ
10b プランジャガイドのフランジ部
10c プランジャガイドの内側角面
11 プランジャ
16 スペーサ部材(磁性部材)
18 Oリング
G フランジ部と径方向コア部との間に形成されるギャップ
Claims (8)
- 通電によって磁力を発生するコイルと、
このコイルの外周を覆って軸方向に延設される筒状のヨークと、
このヨークと協働して前記コイルの周囲に磁気回路を形成するステータと、
このステータの内周を軸方向に配設されるプランジャガイドと、
このプランジャガイドの内部に挿入されて軸方向に可動するプランジャとを有し、
前記コイルへの通電により前記ステータが磁化されて電磁石が形成され、その電磁石の磁力によって前記プランジャを吸引する電磁ソレノイドであって、
軸方向の一端側をフロント側、軸方向の他端側をリヤ側と定義した時に、
前記ステータは、前記コイルに対してフロント側に配置されるフロントステータと、リヤ側に配置されるリヤステータとに分割して設けられ、
前記フロントステータは、前記コイルの軸心方向と直交して径方向に配置される円環状の径方向コア部と、この径方向コア部の内径側よりリヤ側へ筒状に延設される軸方向コア部とが設けられ、且つ、前記径方向コア部と前記軸方向コア部とが交わる外側角部の全周にテーパ面あるいは円弧面から成る外側角面が形成され、
前記プランジャガイドは、前記プランジャの外周を摺動自在に保持する円筒スリーブと、この円筒スリーブのフロント側端部より径方向の外側へ延設されるフランジ部とが設けられ、且つ、前記円筒スリーブと前記フランジ部とが交わる内側角部の全周にテーパ面あるいは円弧面から成る内側角面が形成され、
前記フロントステータと前記プランジャガイドは、前記円筒スリーブが前記軸方向コア部の内周を通って軸方向に挿入され、前記外側角面と前記内側角面とが全周に亘って面接触または線接触して組み合わされていることを特徴とする電磁ソレノイド。 - 請求項1に記載した電磁ソレノイドにおいて、
前記外側角面と前記内側角面は、両方ともテーパ面によって形成され、前記外側角面と前記内側角面とが全周に亘って面接触していることを特徴とする電磁ソレノイド。 - 請求項1に記載した電磁ソレノイドにおいて、
前記外側角面と前記内側角面は、両方とも円弧面によって形成され、且つ、前記外側角面を形成する円弧面の曲率より、前記内側角面を形成する円弧面の曲率の方が大きく設定され、前記外側角面と前記内側角面とが全周に亘って線接触していることを特徴とする電磁ソレノイド。 - 請求項1に記載した電磁ソレノイドにおいて、
前記外側角面と前記内側角面は、一方がテーパ面によって形成され、他方が円弧面によって形成され、前記外側角面と前記内側角面とが全周に亘って線接触していることを特徴とする電磁ソレノイド。 - 請求項1〜4に記載した何れか一つの電磁ソレノイドにおいて、
前記プランジャガイドは、前記フランジ部が前記径方向コア部よりフロント側にギャップを有して配置され、且つ、前記フランジ部が反ギャップ側よりリヤ側へ付勢されていることを特徴とする電磁ソレノイド。 - 請求項5に記載した電磁ソレノイドにおいて、
前記フランジ部の反ギャップ側にシール用のOリングが配置され、
前記プランジャガイドは、前記フランジ部が前記Oリングの弾力を受けることによってリヤ側へ付勢されていることを特徴とする電磁ソレノイド。 - 請求項1〜4に記載した何れか一つの電磁ソレノイドにおいて、
前記プランジャガイドは、前記フランジ部が前記径方向コア部よりフロント側にギャップを有して配置され、且つ、前記フランジ部の外径側が反ギャップ側より前記径方向コア部のフロント側端面に押し付けられて、前記フランジ部が弾性変形した状態で組み付けられていることを特徴とする電磁ソレノイド。 - 請求項1〜7に記載した何れか一つの電磁ソレノイドにおいて、
前記ヨークの内周面に前記径方向コア部のリヤ側端面と軸方向に対向する段差面が形成され、この段差面と前記径方向コア部のリヤ側端面との間に挟み込んで配置される磁性部材を有し、この磁性部材を介して前記ヨークと前記径方向コア部との間が磁気的に結合されていることを特徴とする電磁ソレノイド。
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