JP2566109B2 - 電磁ソレノイド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電磁ソレノイドに係わ
り、詳しくは電磁ソレノイドのプランジャ又はコアの表
面硬化処理に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電磁弁等に応用される電磁ソレノ
イドには、実開昭５６−１１７５１８に、そのコア及び
プランジャの表面全体を窒化処理したものが提案されて
いる。この窒化処理はプランジャの摩擦係数の低減、錆
の発生防止及び表面の磨耗の防止等を目的として施され
ている。特に、コア及びプランジャの対向面同士は、プ
ランジャの駆動により互いに強い衝突を繰り返すため、
磨耗防止のためにその対向面全体に窒化処理が行われ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、コア及びプ
ランジャの対向面全体に耐磨耗性向上のための窒化処理
を施した場合、窒化層の存在によって強磁性特性が弱ま
ってしまう。この場合、窒化層部分の磁気抵抗が大きく
なり、コアとプランジャで形成される磁路を通る磁束が
効率よく伝達されない。この結果、磁束によりプランジ
ャを保持する力が弱くなるという問題があった。

【０００４】又、プランジャの衝突によるコアの対向面
の磨耗状態を調べた結果、図１０に示すように、コア１
０の対向面は、その外周部が大きく磨耗し、内周部は磨
耗しにくいことが判明した。尚、説明の便宜上、図１０
はコア１０の磨耗のみを図示した。これは、プランジャ
１１が電磁ソレノイドの内部で摺動筒１２に一定の隙間
を持って支持されているため、両者間の摩擦等によりプ
ランジャ１１が二点鎖線で示すように傾いた状態で衝突
する。すなわち、プランジャ１１の対向面の外周部がコ
ア１０の対向面の外周部に集中的に衝突するようになる
ためである。従って、プランジャ及びコアの対向面の磨
耗を防止するためには、対向面の外周部に窒化処理を施
せば足りることになる。

【０００５】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的はプランジャの保持力を損
なうことなくプランジャ及びコアの対向面の耐磨耗性を
向上させることのできる電磁ソレノイドを提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、コアとプランジャが同一軸線上に配設され
るとともに、その外側に励磁コイルが配設され、励磁コ
イルを通電制御することによりプランジャをコアに吸引
させるようにした電磁ソレノイドにおいて、コアとプラ
ンジャとが互いに当接するコアとプランジャの対向面の
うち少なくともいずれか一方の対向面の外周部にのみ表
面硬化処理をしたことをその要旨とする。

【０００７】又、コアとプランジャが同一軸線上に配設
されるとともに、その外側に励磁コイルが配設され、励
磁コイルを通電制御することによりプランジャをコアに
吸引させるようにした電磁ソレノイドにおいて、コアと
プランジャとが互いに当接するコアとプランジャの対向
面のうち少なくともいずれか一方の対向面に表面硬化処
理をその対向面の外周部ほど硬化処理膜厚が厚くなるよ
うにしたことをその要旨とする。

【０００８】又、コアとプランジャが同一軸線上に配設
されるとともに、その外側に励磁コイルが配設され、励
磁コイルを通電制御することによりプランジャをコアに
吸引させるようにした電磁ソレノイドにおいて、コアと
プランジャとが互いに当接するコアとプランジャの対向
面のうち少なくとも何れか一方の対向面に環状の溝部を
形成するとともに、この溝部の外周部に表面硬化処理を
したことをその要旨とする。

【０００９】又、表面硬化処理を窒化表面処理とするこ
とが好ましい。

【００１０】

【作用】従って、請求項１に記載の発明では、コア又は
プランジャの対向面にはその外周部に表面硬化処理が施
されているため、コアの対向面にプランジャの対向面が
傾斜した状態で衝突されても、その衝突部位の磨耗が抑
制される。又、コア及びプランジャの対向面のうち外周
部を除く部分には表面硬化処理が施されていないため、
プランジャを保持する磁束が対向面の内周部を抵抗なく
通る。

【００１１】又、請求項２に記載の発明では、コア又は
プランジャの対向面にはその外周部に表面硬化処理が施
されているため、コアの対向面にプランジャの対向面が
傾斜した状態で衝突されても、その衝突部位の磨耗が抑
制される。又、コア及びプランジャの対向面のうち外周
部よりも内周側の方が硬化処理膜厚が薄くなっているた
め、プランジャを保持する磁束が対向面の内周部を比較
的良く通る。

【００１２】又、請求項３に記載の発明では、前記請求
項１に記載の発明と同等の作用をなすとともに、表面硬
化層を溝部の外側外周部に形成することができる。又、
請求項４に記載の発明では、表面硬化層が安価に形成で
きる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜
図７に従って説明する。図１は電磁ソレノイドの要部縦
断面図であって、ボビン１の外周には励磁コイル２が巻
装され、そのボビン１内にはヨーク３を介して円柱状の
コア４が嵌装されている。又、コア４の先端外側には摺
動筒５が連結され、その下方に延びる摺動筒５内にはプ
ランジャ６が上下動可能に配設されている。前記コア４
及びプランジャ６はそれぞれ鉄等の強磁性体により形成
されている。コア４とプランジャ６との間にはコイルバ
ネ７が配設されている。コイルバネ７の上端部はコア４
の対向面としての下面４ａの中央部に形成した凹部４ｂ
に装着されている。コイルバネ７の下端部はプランジャ
６の対向面としての上面６ａの中央部に形成した孔６ｂ
に装着されている。そして、このコイルバネ７によりコ
ア４の下面４ａとプランジャ６の上面６ａとが所定間隔
に保持されている。そして、励磁コイル２を通電する
と、ヨーク３、コア４、プランジャ６とで閉磁路が形成
され、プランジャ６はコイルバネ７の弾性力に抗してコ
ア４に吸引される。

【００１４】前記コア４の下面４ａ及びプランジャ６の
上面６ａには窒化処理部４ｃ，６ｃが形成されている。
その窒化処理部４ｃ，６ｃは図２及び図３に示すよう
に、各面４ａ，６ａの外周部にのみ形成されている。こ
の窒化処理部４ｃ，６ｃの範囲は、プランジャ６がコア
４に吸引された時、真先に互いに衝突する部分を含む範
囲である。

【００１５】次に、コア４及びプランジャ６の各面４
ａ，６ａの外周部のみに窒化処理をする方法について説
明する。本実施例では、コア４及びプランジャ６の対向
面４ａ，６ａに対して、図４に示すグロー放電の正規グ
ロー領域を使用したプラズマ処理を行っている。正規グ
ロー領域によるプラズマ処理では、スパッタリング作用
が被処理体の角部等に集中して行われる。本実施例では
この特性を利用しており、コア４又はプランジャ６の対
向面４ａ，６ａに対して正規グロー領域によるプラズマ
処理を行った場合、スパッタリング作用が対向面４ａ，
６ａの外周部に集中的に行われる。そして、対向面４
ａ，６ａの外周部に環状の窒化処理部４ｃ，６ｃが形成
される。本実施例では窒化処理部の厚さが１０〜２０μ
ｍ程度になるように形成している。尚、この方法では、
対向面４ａ，６ａの外周部に続く側面にも窒化処理が行
われるが、コア４及びプランジャ６の防錆、プランジャ
６の摩擦係数の低減のために利用できる。

【００１６】又、対向面４ａ，６ａの外周部にのみ窒化
処理層４ｃ，６ｃを形成するために、異常グロー領域を
使用してプラズマ処理を行うこともできる。すなわち、
図５に示すように、予め対向面４ａ，６ａの外周部を除
く面及び側面にマスキング８を施しておく。その状態で
異常グロー領域によるプラズマ処理を施すようにする。
その後、マスキング８を除去することにより、対向面４
ａ，６ａの外周部にのみ窒化処理部４ｃ，６ｃが形成さ
れる。尚、マスキング材としては塗布材を用いたり、鉄
板などの邪魔板を置くことが行われる。

【００１７】次に、上記のように構成された電磁ソレノ
イドの作用について説明する。電磁ソレノイドの励磁コ
イル２が通電されていないとき、プランジャ６はコイル
バネ７の弾性力により下方に位置している。一方、励磁
コイル２が通電されると、磁束がヨーク３及びコア４を
介してプランジャ６に通る。そして、プランジャ６はコ
イルバネ７の弾性力に抗してコア４に吸引され、コア４
の下面４ａとプランジャ６の上面６ａとが衝突する。こ
の時、プランジャ６が傾いた状態でコア４と衝突するた
め、プランジャ６の外周縁がコア４の外周部に真先に衝
突する。この衝突部分は、窒化処理部４ｃ，６ｃなので
衝突による磨耗が起きにくい。

【００１８】また、吸引状態においては、窒化処理部４
ｃ，６ｃは各面４ａ，６ａの外周部のみに形成されてい
るため、両面４ａ，６ａの磁気抵抗が大きくなることは
なくコア４及びプランジャ６を通る磁束は低下しない。
従って、通電時のプランジャ６の保持力の低減を防止す
ることができる。

【００１９】図６に窒化処理しない電磁ソレノイドＡ、
コア４の下面４ａ及びプランジャ６の上面６ａ全面に窒
化処理を行った電磁ソレノイドＢ及び本実施例の電磁ソ
レノイドＣの寿命試験結果を示す。即ち、本実施例の電
磁ソレノイドＣは全面に窒化処理した電磁ソレノイドＢ
とほぼ同じ寿命であって、未処理の電磁ソレノイドＡよ
りはるかに寿命が長いことが確認できた。

【００２０】図７は前記各電磁ソレノイドＡ，Ｂ，Ｃの
保持力の試験結果を示す。本実施例の電磁ソレノイドＣ
は最低保持力における最低保持電圧と最低保持電流が未
処理の電磁ソレノイドＡとほぼ同等であった。そして、
電磁ソレノイドＢの最低保持力における最低保持電圧と
最低保持電流が最も大きかった。従って、本実施例の電
磁ソレノイドＣは未処理の電磁ソレノイドＡと同じ大き
な保持力を有することが確認できた。

【００２１】このように本実施例においては、コア４及
びプランジャ６の各面４ａ，６ａの外周部のみに窒化処
理をしたので、全面窒化処理を施した電磁ソレノイドＢ
と同じ耐磨耗性が得られた。又、未処理の電磁ソレノイ
ドＡと同等の保持力を有する。

【００２２】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で例えば次のよ
うに構成することもできる。 （１） 上記実施例では、コア４又はプランジャ６の対
向面４ａ，６ａの外周部にのみ窒化処理をした。これ
を、同じく正規グロー領域を使用してプラズマ処理を行
うことにより、図８に示すように、例えばプランジャ６
の上面６ａの外周部ほど窒化層が厚くなるように窒化処
理部６ｃを形成してもよい。この場合、窒化処理部を形
成するためのプラズマ処理工程が、外周部のみに形成さ
せる場合に較べて簡単になる。

【００２３】（２） 図９に示すように、例えばコア４
の対向面４ａに環状の溝４ｄを形成するとともに、正規
グロー放電による窒化処理を行うようにする。このよう
に溝４ｄを形成した場合、スパッタリングが対向面４ａ
の外周部に集中的に行われるため、窒化処理部４ｃを外
周部のみに容易に形成することができる。又、このよう
な溝４ｄを設けた場合、図４に示す本案使用領域の異常
グロー放電領域部分においても、マスキング８を施すこ
となく対向面４ａの外周部に集中的に窒化処理部４ａを
形成することができる。

【００２４】（３） 本実施例では表面硬化処理として
窒化処理を行ったが、この他クロム、ホウ素を用いて表
面硬化処理を行うようにしてもよい。この場合もコア４
及びプランジャ６の寿命回数について、窒化処理の場合
と同等の効果を得る。

【００２５】（４） 上記実施例では、コア４の下面４
ａ及びプランジャ６の上面６ａに窒化処理部４ｃ，６ｃ
を形成したが、いずれか一方のみに形成するようにして
もよい。但し、この場合には、コア４及びプランジャ６
の寿命回数は両方に処理した場合よりは劣るが、両者と
もに処理しない場合に較べて良好となることはいうまで
もない。

【００２６】（５） 窒化処理を塩浴窒化法（タフトラ
イド）により行ってもよい。この場合、図５に示すよう
に、対向面４ａ，６ａの外周部以外にマスキング８を施
す。そして、窒化処理を行った後、マスキング８を除去
すると対向面４ａ，６ａの外周部のみに窒化処理部４
ｃ，６ｃが形成される。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１に記載の発
明によれば、プランジャの保持力を損なうことなくプラ
ンジャ及びコアの対向面の耐磨耗性を向上させることが
できる優れた効果を奏する。

【００２８】又、請求項２に記載の発明によれば、上記
の効果に加えて、プランジャ及びコアの対向面の外周部
に表面硬化処理を容易に施すことができる。又、請求項
３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果
に加えて、正規グロー領域のプラズマ処理によりプラン
ジャ及びコアの対向面の外周部のみに表面硬化処理を容
易に施すことができる。さらに、異常グロー領域のプラ
ズマ処理によってもマスキングを施すことなしにプラン
ジャ及びコアの対向面の外周部のみに表面硬化処理を施
すことができる。

【００２９】又、請求項４に記載の発明によれば、コス
トの安価な表面硬化処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施例としての電磁ソレ
ノイドを示す縦断面図である。

【図２】コア及びプランジャを示す要部縦断面図であ
る。

【図３】（ａ）はコアの窒化処理部を示す底面図であ
り、（ｂ）はプランジャの窒化処理部を示す平面図であ
る。

【図４】グロー放電の電流−電圧特性を示すグラフであ
る。

【図５】対向面及び側面にマスキングをして対向面の外
周部に窒化処理を施すようにした状態を示す要部縦断面
図である。

【図６】対向面の窒化処理の違いによる電磁ソレノイド
の寿命を比較したグラフである。

【図７】対向面の窒化処理の違いによる電磁ソレノイド
のプランシャの保持力を得るために必要な最低電圧及び
最低電流を比較したグラフである。

【図８】別例のプランジャ対向面の窒化状態を示す縦断
面図である。

【図９】同じく、別例のコア対向面の窒化状態を示す縦
断面図である。

【図１０】従来例のコア及びプランジャの対向面の磨耗
状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

２…励磁コイル、４…コア、４ａ…下面、６…プランジ
ャ、６ａ…上面。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コア（４）とプランジャ（６）が同一軸
   線上に配設されるとともに、その外側に励磁コイル
   （２）が配設され、励磁コイル（２）を通電制御するこ
   とによりプランジャ（６）をコア（４）に吸引させるよ
   うにした電磁ソレノイドにおいて、 コア（４）とプランジャ（６）とが互いに当接するコア
   （４）とプランジャ（６）の対向面（４ａ，６ａ）のう
   ち少なくともいずれか一方の対向面（４ａ，６ａ）の外
   周部にのみ表面硬化処理をしたことを特徴とする電磁ソ
   レノイド。
2. 【請求項２】 コア（４）とプランジャ（６）が同一軸
   線上に配設されるとともに、その外側に励磁コイル
   （２）が配設され、励磁コイル（２）を通電制御するこ
   とによりプランジャ（６）をコア（４）に吸引させるよ
   うにした電磁ソレノイドにおいて、 コア（４）とプランジャ（６）とが互いに当接するコア
   （４）とプランジャ（６）の対向面（４ａ，６ａ）のう
   ち少なくともいずれか一方の対向面（４ａ，６ａ）に表
   面硬化処理をその対向面（４ａ，６ａ）の外周部ほど硬
   化処理膜厚が厚くなるようにしたことを特徴とする電磁
   ソレノイド。
3. 【請求項３】 コア（４）とプランジャ（６）が同一軸
   線上に配設されるとともに、その外側に励磁コイル
   （２）が配設され、励磁コイル（２）を通電制御するこ
   とによりプランジャ（６）をコア（４）に吸引させるよ
   うにした電磁ソレノイドにおいて、 コア（４）とプランジャ（６）とが互いに当接するコア
   （４）とプランジャ（６）の対向面（４ａ，６ａ）のう
   ち少なくとも何れか一方の対向面（４ａ，６ａ）に環状
   の溝部（４ｄ）を形成するとともに、この溝部（４ｄ）
   の外周部に表面硬化処理をしたことを特徴とする電磁ソ
   レノイド。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の表面硬化処理を窒化表面
   処理としたことを特徴とする電磁ソレノイド。