JP2013144999A

JP2013144999A - 電磁弁

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Publication number: JP2013144999A
Application number: JP2012004786A
Authority: JP
Inventors: Naoki Mitsumata; 直樹三俣; Hayashi Nonoyama; 林野々山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2032-01-13
Also published as: CN103206571A; JP5494681B2; US20130181795A1; DE102013100126A1; CN103206571B

Abstract

【課題】電磁弁において、ハウジングの強度を保ちつつ、磁気吸引力の低下を抑制することを目的とする。
【解決手段】減圧弁１は、ステータコア１０、アーマチャ１１、磁性プレート１４、ハウジング２、ヨーク１２、ナット２３を通る閉磁路内において、磁性プレート１４の軸方向一端部１４ａが、摺動孔２ａの内周面よりも外周側で径方向にハウジング２と当接する構造となっている。すなわち、ヨーク１２が当接するハウジング２の軸方向他端面よりも軸方向一端側で磁性プレート１４が径方向にハウジング２と当接する構造となっている。これによれば、従来例と比較して、磁束がハウジング２内を通過する距離を短縮することが可能となる。このため、ハウジング２に非磁性材料を用いても、磁束密度を高く維持することができる。すなわち、ハウジング２の強度を保ちつつ、磁気吸引力の低下を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気吸引力により移動するアーマチャを有する電磁弁に関する。

従来の電磁弁として、例えば、図４に示すコモンレール内の高圧燃料を排出して減圧する減圧弁がある（特許文献１参照）。
この電磁弁１００は、ハウジング１０１と、ハウジング１０１内で軸方向に摺動自在に支持されるロッド１０２と、ロッド１０２を駆動する電磁アクチュエータ１０５とを有する。そして、ロッド１０２の先端に設けられた弁体がロッド１０２の移動に応じて、ハウジング１０１に形成された弁孔を開閉する。

なお、電磁アクチュエータ１０５は、通電時に磁界を形成する筒状のコイル１０７と、コイル１０７の内側に配されるとともにコイル通電時に磁化されるステータコア１０８と、コイル１０７の外周に配されてステータコア１０８とともに磁気回路を形成するヨーク１０９と、ステータコア１０８に吸引されるアーマチャ１１０とを備える。
また、ハウジング１０１の軸方向端面１０１ａには、ヨーク１０９及び磁性プレート１１２が当接している。磁性プレート１１２は、アーマチャ１１０とヨーク１０９との間の磁気回路の一部を形成するものであって、内周面がアーマチャ１１０の外周面に対向し、外周面がヨーク１０９に対向している。
なお、磁性プレート１１２とステータコア１０８との間には非磁性体のカラー１１３が介在している。

ところで、電磁弁１００では、ステータコア１０８、磁性プレート１１２、カラー１１３、ハウジング１０１が溶接等によって一体化されて内部にアーマチャ１１０、ロッド１０２を収容した１つのサブアッシー（第１アッシー１１７と呼ぶ）を形成しており、コイル１０７、ヨーク１０９、コネクタ１１５が別の１つのサブアッシー（第２アッシー１１８と呼ぶ）を形成している。
そして、コイル１０７内にステータコア１０８が挿入されるように、第１アッシー１１７に対して、第２アッシー１１８を組みつける工程の後、第２アッシー１１８を回転させてコネクタ１１５が任意の位置になるように設定し、最後にナット１２０によって第１アッシー１１７と第２アッシー１１８とが締結されている。

このため、第２アッシー１１８を第１アッシー１１７に対して回転可能とするために、コイル１０７の内周面とステータコア１０８の外周面との間、及び、ヨーク１０９と磁性プレート１１２の外周面との間にわずかな隙間Ｃが設けられている。
しかし、ヨーク１０９と磁性プレート１１２の外周面との間の隙間Ｃは空隙であるため、磁束が流れにくく、ヨーク１０９と磁性プレート１１２との間の磁束の流れは、互いが当接するハウジング１０１を通ることになる。
すなわち、コイル１０７の通電によって、ステータコア１０８、アーマチャ１１０、磁性プレート１１２、ハウジング１０１、ヨーク１０９、ナット１２０を通る閉磁路が形成される（図４（ｂ）の一点鎖線参照）。

ここで、ハウジング１０１が磁性材料である場合には、閉磁路内での磁束密度を高く保つことができる。
しかし、ハウジング１０１は強度確保の観点で磁性材料ではなく焼入れ鋼を用いることが好ましい。そして、ハウジング１０１が焼入れ鋼（例えばＳＣＭ４１５）等の非磁性材料である場合には、ハウジング１０１内で磁束密度が低下してしまい、磁気吸引力が低下するという問題点が生じる。

特開２０１１−２０２７７０号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、電磁弁において、ハウジングの強度を保ちつつ、磁気吸引力の低下を抑制することを目的とする。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の電磁弁は、通電により磁力を発生するコイルと、コイルの内周側に配され、磁気回路を形成するステータコアと、ステータコアの軸方向一端側に対向して配され、磁気吸引力によってステータコア側へ駆動するアーマチャと、コイルの外周側に配されるとともに、磁気回路の一部を形成するヨークと、ヨークの軸方向一端側に配されて、ヨークに当接して磁気回路の一部を形成するとともに、アーマチャを摺動可能に支持する摺動孔を有するハウジングと、内周面がアーマチャの外周面と対向し、外周面がヨークと隙間を介して対向するように配されるリング状の磁性プレートとを備える。
そして、磁性プレートは、ヨークがハウジングに当接する位置よりも軸方向一端側、且つ、摺動孔の内周面よりも外周側で、ハウジングに径方向に当接している。

これによれば、コイルの通電によって、ステータコア、アーマチャ、磁性プレート、ハウジング、ヨークを通る閉磁路が形成される際に、ハウジング内を経由する距離を従来例と比較して短くすることが可能となる。
このため、ハウジングに高強度の非磁性材料を用いた場合でも、磁気吸引力の低下を抑制することができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の電磁弁によれば、ハウジングは、摺動孔の軸方向他端側に連通するとともに摺動孔よりも径大な大径孔を有し、磁性プレートは、軸方向一端部が大径孔に挿入されることで、ハウジングに組み付けられる。
本手段は、磁性プレートの組み付け態様の一態様を示すものである。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の電磁弁によれば、大径孔と摺動孔との間には段部が形成され、磁性プレートの軸方向一端面は段部に係止されている。
これによれば、磁性プレートの軸方向の位置決めが行いやすくなる。

〔請求項４〜７の手段〕
請求項４〜７に記載の電磁弁によれば、磁性プレートが、圧入固定、溶接固定、かしめ固定、ロー付け固定によってハウジングに固定されている。これらは、磁性プレートとハウジングとの固定態様の一態様を示すものである。
また、圧入固定に加えて、溶接固定、かしめ固定、ロー付け固定のいずれか１つを採用することによって、より強固に固定することができる。

減圧弁の構成を示す断面図である（実施例１）。（ａ）は従来例の減圧弁の要部拡大断面図であり、（ｂ）は実施例１の減圧弁の要部拡大断面図である。隙間の距離と吸引力の関係を示す図である（実施例１）。（ａ）は従来の減圧弁の全体構成を示す断面図であり、（ｂ）は減圧弁の要部拡大断面図である（従来例）。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例の構成〕
実施例の電磁弁を、図１、図２を用いて説明する。
本実施例の電磁弁は、内部に高圧の燃料を蓄圧するコモンレール（図示せず）内のレール圧の減圧に用いられる減圧弁１である。

減圧弁１は、ハウジング２、ハウジング２内を摺動するロッド３、ロッド３の先端に配置される弁体（図示せず）、ロッド３を駆動するための駆動手段等により構成されている。
以下、図示下方を軸方向一端側、図示上方を軸方向他端側という。

駆動手段は、ロッド３を介して弁体を駆動するものであり、スプリング７と電磁アクチュエータ８で構成される。
電磁アクチュエータ８は、通電により磁力を発生するコイル９と、コイル９の内周側に配され、磁気回路を形成するステータコア１０と、ステータコア１０の軸方向一端側に対向して配され、磁気吸引力によってステータコア１０側へ駆動するアーマチャ１１と、コイル９の外周側に配されるとともに、磁気回路の一部を形成するヨーク１２とを備える。

コイル９は、コイル本体９ａと、コイル本体９ａを外部に接続するためのコネクタ９ｂとを有する。コネクタ９ｂは、例えば、コイル本体９ａをモールドする樹脂の一部によってコイル本体９ａから径方向外側に突出するように形成されている。

ステータコア１０は、磁性部材（例えば、鉄などの強磁性材料）で形成されており、軸方向一端側に開口するスプリング収容孔１０ａを有する有底円筒状を呈しており、コイル９内に配されている。
アーマチャ１１は、磁性部材（例えば、鉄などの強磁性材料）で形成されており、ステータコア１０と軸方向に対向するように配されるとともに、ロッド３に固定されている。

ヨーク１２は、磁性部材（例えば、鉄などの強磁性材料）で形成されており、コイル９の外周を覆う外周壁１２ａと、外周壁１２ａの軸方向一端から内周側に延設されてコイル９の軸方向一端面を囲う延設部１２ｂとを有する。

スプリング７は、圧縮コイルバネであり、ロッド３に固定されたアーマチャ１１を閉弁方向（軸方向一端側）に付勢することで、ロッド３を介して弁体に閉弁方向の付勢力を与えるものであり、スプリング収容孔１０ａ内に収容されている。

ハウジング２は、アーマチャ１１及びロッド３を収容するものであって、焼入れ鋼（例えば、ＳＣＭ４１５）等の非磁性材料によって形成されており、ヨーク１２の軸方向一端側に溶接等で固定されている。
ハウジング２には、軸方向他端側に開口してアーマチャ１１を摺動自在に支持する摺動孔２ａと、摺動孔２ａの軸方向他端側に連通するとともに摺動孔２ａよりも径大な大径孔２ｂが形成されている。摺動孔２ａと大径孔２ｂとは同軸上に形成されており、その径差によって、摺動孔２ａと大径孔２ｂとの間には軸方向他端側を臨む面を有する段部２ｃが形成されている。

大径孔２ｂには、リング状の磁性プレート１４の軸方向一端部１４ａが挿入されて固定されている。
磁性プレート１４は、磁性部材（例えば、鉄などの強磁性材料）で形成されており、大径孔２ｂから軸方向他端側に突出した部分において、内周面がアーマチャ１１の外周面に対向し、外周面が延設部１２ｂに隙間Ｃを介して径方向に対向するように配される。
これにより、磁性プレート１４の軸方向一端部１４ａが、摺動孔２ａの内周面よりも外周側で、径方向にハウジング２と当接する構造となる。

なお、磁性プレート１４は、段部２ｃに当接するまで大径孔２ｂに圧入されるとともに、軸方向一端部１４ａと大径孔２ｂの内面とが溶接により接合されることで、ハウジング２に固定されている。
また、磁性プレート１４は、非磁性体のカラー１６を介してステータコア１０に溶接等によって固定されている。
すなわち、ステータコア１０、カラー１６、磁性プレート１４、ハウジング２は、溶接により一体化され１つのサブアッシーを構成している。このサブアッシーを、第１アッシー２１と呼ぶ。

また、コイル９とヨーク１２とは１つのサブアッシーとして構成されている。このサブアッシーを第２アッシー２２と呼ぶ。
そして、コイル９内にステータコア１０が挿入されるように、第１アッシー２１に対して、第２アッシー２２を組みつける工程の後、第２アッシー２２を回転させてコネクタ９ｂが第１アッシー２１に対して任意の位置になるように設定し、最後にナット２３によって第１アッシー２１と第２アッシー２２とが締結されている。

なお、隙間Ｃは、第２アッシー２２を第１アッシー２１に対して回転可能にするために設けられるものである。
ナット２３は、第２アッシー２２をハウジング２との間で挟持固定するためにステータコア１０に締め付けられており、ステータコア１０及びヨーク１２に当接して磁束回路の一部を形成する。
以上の構造によって、コイル９の通電により、ステータコア１０、アーマチャ１１、磁性プレート１４、ハウジング２、ヨーク１２、ナット２３を通る閉磁路が形成される。

〔実施例の効果〕
本実施例では、ステータコア１０、アーマチャ１１、磁性プレート１４、ハウジング２、ヨーク１２、ナット２３を通る閉磁路内において、磁性プレート１４の軸方向一端部１４ａが、摺動孔２ａの内周面よりも外周側で径方向にハウジング２と当接する構造となっている。
従来例では、図２（ａ）に示すように、ヨーク１０９と磁性プレート１１２は、共にハウジング１０１の軸方向他端面に当接する構造であった。しかし、本実施例では、磁性プレート１４を軸方向一端側へ延長し、磁性プレート１４が径方向にもハウジング２と当接する構造となっている（図２（ｂ）参照）。

これによれば、従来例と比較して、磁束がハウジング２内を通過する距離を短縮することが可能となる。
すなわち、従来例では、ヨーク１０９と磁性プレート１１２がハウジング１０１の軸方向他端面のみに当接する構造であるため、磁性プレート１１２を出た磁束は、軸方向一端側へ進んでハウジング１０１内に入った後、Ｕターンして、軸方向他端側へ進んでヨーク１０９へ入らなければならない。これに対して、本実施例では、磁性プレート１４を出た磁束は、径方向外側へ進んでハウジング２内に入った後、滑らかにヨーク１２側へ進むことができる。

ハウジング２は非磁性材料であるため、磁気抵抗が大きく、磁束密度が低下してしまう。このため、従来例では、磁性プレート１１２とヨーク１０９間で磁束密度が低下し、磁束密度が高い領域Ａが狭くなる。一方、本実施例では、ハウジング２内を磁束が通る距離を短くできるため、従来と比較して、磁束密度が高い領域Ａが広くなる。

これにより、磁気吸引力も高く確保することができる。図３に示すように、従来例では、隙間Ｃの距離ｔが大きくなると磁気吸引力も比例して小さくなってしまったが、本実施例では、隙間Ｃの距離ｔが小さい範囲では距離ｔの増加による吸引力の低下が生じず、同じ隙間Ｃの距離ｔに対しても従来例より磁気吸引力を高く確保することができる。
以上のように、本実施例によれば、ハウジング２に非磁性材料を用いても、磁束密度を高く維持することができる。すなわち、ハウジング２の強度を保ちつつ、磁気吸引力の低下を抑制することができる。

〔変形例〕
実施例では、磁性プレート１４を段部２ｃに突き当たるまで大径孔２ｂ内に圧入するとともに、溶接により接合することでハウジング２に固定されていたが、圧入固定のみで固定してもよい。
また、溶接固定、かしめ固定、ロー付け固定のいずれかによって固定されていてもよい。
また、圧入固定と、溶接固定、かしめ固定、ロー付け固定のいずれか１つを組み合わせることによって固定してもよい。
また、磁性プレート１４を段部２ｃに当接させない構造であってもよい。

また、摺動孔２ａは、ロッド３を摺動可能に支持することでアーマチャ１１を支持するものであってもよい。

また、実施例では、減圧弁１に本発明を適用した例を示したが、これに限らず様々な電磁弁に適用することができる。

１減圧弁（電磁弁）
２ハウジング
２ａ摺動孔
９コイル
１０ステータコア
１１アーマチャ
１２ヨーク
１４磁性プレート
Ｃ隙間

Claims

通電により磁力を発生するコイル（９）と、
前記コイル（９）の内周側に配され、磁気回路を形成するステータコア（１０）と、
前記ステータコア（１０）の軸方向一端側に対向して配され、磁気吸引力によって前記ステータコア（１０）側へ駆動するアーマチャ（１１）と、
前記コイル（９）の外周側に配されるとともに、磁気回路の一部を形成するヨーク（１２）と、
前記ヨーク（１２）の軸方向一端側に配されて、前記ヨーク（１２）に当接して磁気回路の一部を形成するとともに、前記アーマチャ（１１）を摺動可能に支持する摺動孔（２ａ）を有するハウジング（２）と
内周面が前記アーマチャ（１１）の外周面と対向し、外周面が前記ヨーク（１２）と隙間（Ｃ）を介して対向するように配されるリング状の磁性プレート（１４）とを備える電磁弁であって、
前記磁性プレート（１４）は、前記ヨーク（１２）が前記ハウジング（２）に当接する位置よりも軸方向一端側、且つ、前記摺動孔（２ａ）の内周面よりも外周側で、前記ハウジング（２）に径方向に当接していることを特徴とする電磁弁。
請求項１に記載の電磁弁において、
前記ハウジング（２）は、前記摺動孔（２ａ）の軸方向他端側に連通するとともに前記摺動孔（２ａ）よりも径大な大径孔（２ｂ）を有し、
前記磁性プレート（１４）は、軸方向一端部が前記大径孔（２ｂ）に挿入されることで、前記ハウジング（２）に組み付けられることを特徴とする電磁弁。
請求項２に記載の電磁弁において、
前記大径孔（２ｂ）と前記摺動孔（２ａ）との間には段部（２ｃ）が形成され、
前記磁性プレート（１４）の軸方向一端面は、前記段部（２ｃ）に係止されていることを特徴とする電磁弁。
請求項２または請求項３に記載の電磁弁において、
前記磁性プレート（１４）は、前記大径孔（２ｂ）に圧入固定されていることを特徴とする電磁弁。
請求項２〜４のいずれか１つに記載の電磁弁において、
前記磁性プレート（１４）は、前記大径孔（２ｂ）内で溶接固定されていることを特徴とする電磁弁。
請求項２〜４のいずれか１つに記載の電磁弁において、
前記磁性プレート（１４）は、前記大径孔（２ｂ）内に挿入された状態でかしめ固定されていることを特徴とする電磁弁。
請求項２〜４のいずれか１つに記載の電磁弁において、
前記磁性プレート（１４）は、前記大径孔（２ｂ）内でロー付け固定されていることを特徴とする電磁弁。