JP3409760B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁弁に係り、詳
しくはその摺動部内に球体が挿入された軸受構造を有す
る電磁弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、軸受は回転，滑り，振動する部
分を支持する機械部品として種々の装置の中に組み込ま
れており、電磁弁の中にもこの軸受が装着されている。

【０００３】電磁弁は、コイルに発生する磁界で作動す
る弁によって、例えばパイプ等の液体通路内においてそ
の中を流れるガスや液体の流量を制御するものである。
通常、その弁に連結した摺動部は、円柱状に形成され、
その外周面には軸受が摺接されているが、電磁弁のコス
トダウン及び部品点数の低減等の理由からこの軸受を削
除することが提案されている。

【０００４】電磁弁において、この軸受を削除する方法
が、例えば特公昭６２−１５７９６号公報（特開昭５４
−１５８７２３号公報）に記載されている。この電磁弁
は、筒状に形成されたケースを備え、その内側にはコイ
ルが配設されている。このコイルには電流が流され、そ
の内側に磁界を発生させる。また、このコイルの内側に
は案内管が設けられている。案内管の内周面には薄板リ
ングが設けられている。この薄板リングは筒に形成さ
れ、その内側には可動子が配設されている。

【０００５】この可動子は、円柱状に形成された磁性体
であって、その外周面には周方向に２個の環状溝が離間
して形成されている。その環状溝の底面には薄板片が固
着されている。この薄板片の表面は、平面に形成されて
いる。また、環状溝内の側面には保持器が装着されてい
る。更に、環状溝内には、例えば６個の球体（玉）が回
転可能に挿入されている。これらの球体の球面の一部は
可動子の外周面から突出し、前記薄板リングの内周面と
接している。即ち、これらの球体は環状溝内の薄板片及
び保持器によって形成される空間内に保持されるととも
に、薄板リングの内周面上を転動する。

【０００６】したがって、コイルによって発生した磁界
によって、可動子はこの薄板リングの内周面を軸方向に
摺動できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、可動子の外
周面に形成された環状溝内には公知の軸受におけるイン
ナーレースとして機能する薄板片及び球体を保持するた
めの保持器が設けられている。更に、可動子の環状溝内
に挿入した複数の球体と公知の軸受におけるアウターレ
ースとして機能する前記薄板リングの内周面とを常に摺
接させるためには球体を環状溝内の全周にわたって配設
する必要がある。この場合、６個以上の球体が必要であ
る。即ち、これら環状溝，薄板片，保持器，複数の球体
及び薄板リングからなる軸受は部品点数において、通常
の軸受とほぼ同一である。

【０００８】したがって、軸受の部品点数を減らすとと
もに、コストダウンを図るには更なる工夫が必要であ
る。また、球体は薄板片上に載置されており、球体と薄
板片は点で接しているため、球体に生じる応力はその点
に集中する。

【０００９】したがって、球体及び薄板片は摩耗し易
い。その結果、電磁弁の品質は安定しない。本発明の目
的は、部品点数を削減し、コストダウンを図るととも
に、品質の安定した電磁弁を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、駆動軸に連結されてス
リーブに摺接される摺動部を備える電磁弁において、前
記摺動部には大径部及び小径部が形成されるとともに、
前記小径部の外周面に前記摺動部の軸方向に形成された
複数の溝と、前記複数の溝内にそれぞれ転動可能に挿入
されて前記スリーブの内面に接触される少なくとも一つ
の移動体と、前記移動体を前記溝内に保持するための保
持部とを備えることをその要旨とする。

【００１１】請求項２に記載の発明は、駆動軸に連結さ
れてスリーブに摺接される摺動部を備える電磁弁におい
て、前記摺動部の外周面に同摺動部の軸方向に形成され
た複数の溝と、前記複数の溝内にそれぞれ転動可能に挿
入されて前記スリーブの内面に接触される少なくとも一
つの移動体と、前記移動体を前記溝内に保持するための
保持部とを備え、前記摺動部の周囲には油が充填されて
なり、前記摺動部には、その内部から前記溝の底部に連
通して前記油を前記移動体と前記スリーブとの間に流出
せしめる油通路が形成されてなることをその要旨とす
る。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３
のいずれかに記載の発明において、前記移動体は、球体
であって、前記溝の底面は円弧面に形成されてなること
をその要旨とする。

【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４
のいずれかに記載の発明において、前記保持部は、前記
溝の側部、及び同溝の長手方向端部にそれぞれ形成され
てなることをその要旨とする。

【００１４】請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５
のいずれかに記載の電磁弁において、前記摺動部は、前
記溝が形成されて前記移動体が挿入された第１の部分と
前記スリーブに直接摺接される外周面を有する第２の部
分とを有し、前記第２の部分の前記外周面には、同摺動
部の軸方向に対し差交する角度で周溝が形成されてなる
ことをその要旨とする。

【００１５】請求項１に記載の発明によれば、移動体は
摺動部の外周面に形成した複数の溝内にそれぞれ少なく
とも１個ずつ挿入される構成とすることで、例えば溝の
数を３個にすることによって移動体の数量を全体で最低
３個のみにすることができる。これは公知の球体軸受と
比べて移動体の数量がはるかに低減している。また、各
溝を形成するときに、溝の周囲が変形して盛り上がって
も、小径部の外周面を大径部の外周面より突出しないよ
うにすることができる。

【００１６】

【００１７】請求項２に記載の発明によれば、前記摺動
部の摺動に際し、摺動部の摺動方向とは逆方行に流動し
ようとする油が、前記油通路を介して流動しようとす
る。この油通路に流入した油が前記移動体と前記スリー
ブとの間に流出するように、油通路の形状を定めること
で、スリーブと移動体との間に油圧ダンパを形成するこ
とができる。したがって、このダンパによって、移動体
とスリーブとの衝突による衝撃を緩和することができ
る。

【００１８】

【００１９】請求項３に記載の発明によれば、スリーブ
付近のシール性を高めることができる。したがって、電
磁弁内部からの作動油の漏洩、及び電磁弁外部から内部
への水の侵入を確実に防止することができる。また、ゴ
ムをスリーブに焼き付けることで、部品点数を削減する
ことができ、コストダウンを図ることができるととも
に、組付工数を削減することもできる。請求項４に記載
の発明によれば、各溝の底面は円弧面に形成されている
ので、移動体である球体は円弧面と広い面積で接するこ
とができる。したがって、球体及び円弧面に生じる応力
は分散され、球体及び溝の摩耗が減少する。請求項５に
記載の発明によれば、各溝には保持部を形成したので、
移動体は溝外へ脱落することはない。一方、スリーブと
摺動部に備えられる移動体との当接位置は、摺動部の摺
動により略線分上を移動する。したがって、スリーブの
うち、同線分上の部分の摩耗が激しくなることが懸念さ
れる。この点、請求項６に記載の発明によれば、摺動部
の移動に際し、上記周溝を介して流動する油によって、
同摺動部には回転力が加わるようになる。このため、摺
動部の摺動に対して、移動体がスリーブとの当接により
描く図形は、線分ではなくむしろ面となる傾向にあり、
スリーブの摩耗を抑制することができるようになる。

【００２０】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明を具体化した電磁弁の第１の実施形態を図１〜図３に
したがって説明する。

【００２１】図１に示すように、電磁弁は弁本体２及び
弁駆動部３から構成されている。弁本体２は、ボディ４
を備えている。ボディ４は、筒状に形成されるととも
に、その外周面には作動油が出入りするポート５が形成
されている。また、ボディ４の一端は閉塞され、他端は
開口に形成されている。その開口側の外周面には係合面
４ａが形成されるとともに、その開口側の端面には当接
面４ｂが形成されている。ボディ４の開口側にはコア部
６が配設されている。コア部６は、円筒に形成され、フ
ランジ部６ａ及び筒部６ｂからなっている。

【００２２】フランジ部６ａは、筒部６ｂの一端部を外
側に向かって直角に屈曲させて形成されている。そし
て、フランジ部６ａの一側面を前記ボディ４の当接面４
ｂに当接させている。筒部６ｂは、円筒であって、その
両端は開口している。筒部６ｂの外側にはスリーブ７が
配設されている。

【００２３】スリーブ７は、筒状に形成され、大径部７
ａ及び小径部７ｂからなっている。大径部７ａは、円筒
であって、その両端が開口している。大径部７ａの内径
は、前記筒部６ｂの外径と同一に形成され、大径部７ａ
の内周面は筒部６ｂの外周面に圧入等により固定されて
いる。したがって、大径部７ａと筒部６ｂとの間にシー
ル性を持たせることができる。小径部７ｂは、円筒であ
って、大径部７ａ側の一端は開口し、他端は閉塞してい
る。小径部７ｂの内径Ｒ１は、本実施形態では前記コア
部６の筒部６ｂの内径と同一にしている。スリーブ７の
外側には、ケース８が配設されている。

【００２４】ケース８は、筒状に形成され、内筒部８ａ
及び外筒部８ｂからなっている。内筒部８ａは、ケース
８の一端部を内側にコの字状に屈曲させて形成されてい
る。内筒部８ａの内径は、スリーブ７の小径部７ｂの外
径と同一にしている。

【００２５】そして、内筒部８ａを小径部７ｂの外周面
に圧入等により固定させている。これにより、内筒部８
ａと小径部７ｂとの間にシール性を持たせることができ
る。外筒部８ｂは、円筒であって、その一端は開口し、
先端には突起部９が折り曲げ可能に形成されている。そ
して、この突起部９は、かしめられ、前記ボディ４に形
成された係合面４ａに当接してボディ４とケース８を固
定している。

【００２６】また、内筒部８ａ，外筒部８ｂ及び大径部
７ａに囲まれた空間内にはコイル１０が配設されてい
る。このコイル１０は、図示しない電源に接続され、電
流が流されるとその内側に磁界を発生させるようになっ
ている。

【００２７】ボディ４、筒部６ｂ及びスリーブ７の小径
部７ｂにて形成された空間内には、スプール弁１１が配
設されている。スプール弁１１は、弁部１２，駆動軸１
３及び摺動部としてのプランジャ１４からなっている。

【００２８】スプール弁１１の一方には弁部１２が設け
られている。弁部１２には弁体１２ａが４個離間して設
けられている。各弁体１２ａは、円柱状に形成され、そ
の外周面はボディ４の内周面にボディ４の軸方向に移動
可能に内接している。

【００２９】したがって、各弁体１２ａはボディ４の軸
方向に移動して各ポート５を開閉する。また、図１にお
いてスプール弁１１の左端部とボディ４の間にはバネ１
５が配設され、スプール弁１１を弁駆動部３方向（右方
向）に付勢している。弁部１２には駆動軸１３が当接さ
れている。

【００３０】駆動軸１３は、筒部６ｂの内周面に設けた
軸受１６に軸方向に摺動可能に支持されている。駆動軸
１３の弁部１２と反対側にはプランジャ１４が固定され
ている。

【００３１】なお、このプランジャ１４は磁性体で形成
されているため、前記コイル１０に流された電流により
発生する磁界によって、同プランジャ１４共々、駆動軸
１３及びスプール弁１１をボディ４の端部に設けたバネ
１５のバネ力に抗して、その軸方向に移動させることが
できる。そして、前記コイル１０に流される電流量を調
整することで、バネ力と磁界によるプランジャ１４の吸
引力とが釣り合う位置を可変制御することができる。

【００３２】次に、上記プランジャ１４を中心とする同
電磁弁の軸受構造について、図２及び図３に基づいて詳
細に説明する。図２（ａ），（ｂ）に示すように、プラ
ンジャ１４は円柱状に形成され、その一側面には軸穴１
７が形成され、その軸穴１７に駆動軸１３が嵌着され、
連結されている。プランジャ１４は、大径部１４ａ及び
小径部１４ｂからなっている。プランジャ１４の大径部
１４ａの外径Ｒ２は、前記スリーブ７の小径部７ｂの内
径Ｒ１より小さく形成されている。

【００３３】プランジャ１４の小径部１４ｂの外径Ｒ３
は、プランジャ１４の大径部１４ａの外径Ｒ２（＜Ｒ
１）より小さく形成されている。プランジャ１４の小径
部１４ｂの外周面には、溝１８がプランジャ１４の軸方
向に形成されている。

【００３４】この溝１８は、プランジャ１４の周方向に
５個等角度間隔に形成されている。各溝１８の底面１８
ａは、曲率半径Ｒ４を有した同一形状の円弧面に形成さ
れるとともに、溝１８の底はプランジャ１４の小径部１
４ｂの中心軸から半径Ｒ６の円周上に形成されている。

【００３５】また、各溝１８の両側面１８ｂは平面に形
成され、両側面１８ｂ間は距離Ｗ１を有している。これ
らの両側面１８ｂは、小径部１４ｂの外周面側に保持部
としての側部ボール抜け止め部（保持部）１９を備えて
いる。

【００３６】この側部ボール抜け止め部１９は、溝１８
の両側面１８ｂが溝１８の内側に肉厚に形成され、両側
部ボール抜け止め部１９間は幅Ｗ２（＜Ｗ１）を有して
いる。また、各溝１８の長手方向端部には端部ボール抜
け止め部（保持部）２０が形成されている。図３に示す
ように、この端部ボール抜け止め部２０は、溝１８の側
面の一部をかしめて溝１８の内側に突出させている。

【００３７】溝１８の内側に突出した対向する端部ボー
ル抜け止め部２０の先端間は幅Ｗ３（＜Ｗ１）を有して
いる。更に、溝１８の両端の端部ボール抜け止め部２０
間は長さＬを有している。

【００３８】各溝１８内には、移動体としての球体２１
が一つずつ挿入されている。各球体２１は、それぞれ同
一の直径Ｒ５を有し、この直径Ｒ５は溝１８の両側面１
８ｂ間の幅Ｗ１（＞Ｗ２）より小さく設定されるととも
に、両側部ボール抜け止め部１９間の幅Ｗ２（＜Ｗ１）
及び両端部ボール抜け止め部２０の先端間の幅Ｗ３（＜
Ｗ１）より大きく設定される。また、直径Ｒ５は溝１８
の両端の端部ボール抜け止め部２０間の長さＬより小さ
く設定される。更に、球体２１の半径Ｒ５／２は各溝１
８底面１８ａを形成する円弧面の曲率半径Ｒ４より小さ
く設定される。更にまた、球体２１の直径Ｒ５はスリー
ブ７の内径Ｒ１から小径部１４ｂの中心軸から溝１８の
底までの長さＲ６を引いた値に設定される。

【００３９】したがって、球体２１は溝１８内に格納さ
れるとともに、溝１８外に脱落することはない。更に、
球体２１の表面の一部は溝１８の底及びスリーブ７の小
径部７ｂの内周面に接して溝１８内を転動することがで
きる。

【００４０】プランジャ１４に上記構成にて、球体２１
を設けることで、プランジャ１４は各球体２１の表面で
スリーブ７の小径部７ｂの内周面に接し、各球体２１を
小径部７ｂの内周面に沿って転動させて軸方向に移動可
能になる。なお、これら各球体２１も、プランジャ１４
と同様、磁性体で形成されている。

【００４１】以上説明した本実施形態の電磁弁によれ
ば、以下のような効果を得ることができる。 （１）本実施形態では、プランジャ１４の小径部１４ｂ
の外周面に形成した各溝１８内に格納された球体２１は
それぞれ１個ずつ挿入されたのみである。これは公知の
球体軸受と比べて球体の数量が低減されている。したが
って、部品点数を低減することができる。

【００４２】（２）本実施形態では、プランジャ１４が
各溝１８に設けた球体２１を介してスリーブ７に支持さ
れており、プランジャ１４に径方向荷重の最も強く働く
部分である大径部１４ａに近い位置で球体２１を介して
スリーブ７に支持され、ケース８に設けた軸受１６にか
かる荷重を低減することができる。

【００４３】したがって、軸受１６は、例えば安価な焼
結合金等を用いて形成することができる。その結果、軸
受１６のコストを低減することができる。 （３）本実施形態では、端部ボール抜け止め部２０は、
溝１８の両側面１８ｂの一部を溝１８の内側にかしめた
のみである。

【００４４】したがって、一般のボール軸受に比べ組立
が容易となるため、製造コストを低減することができ
る。 （４）本実施形態では、プランジャ１４に小径部１４ｂ
を形成し、その小径部１４ｂの外周面に溝１８を形成し
た。

【００４５】したがって、各溝１８を形成するときに、
溝１８の周囲が変形して盛り上がっても、小径部の外周
面を大径部の外周面より突出しないようにすることがで
きる。その結果、各溝１８の形成が容易となるので、製
造コストを低減することができる。

【００４６】（５）本実施形態では、各溝１８の底面１
８ａは円弧面に形成されているので、球体２１は円弧面
と広い面積で接することができる。したがって、球体２
１及び円弧面に発生する応力は分散され、球体２１及び
溝１８の摩耗は減少する。その結果、品質が安定する。

【００４７】（６）本実施形態では、両ボール抜け止め
部１９，２０を形成したので、それぞれの球体２１は溝
１８から脱落することはない。その結果、品質が安定す
る。 （７）本実施形態では、球体２１は磁性体からなってい
るので、コイル１０に発生する磁界に基づいて球体２１
にも力が働き、更にスプール弁１１の軸方向の移動を容
易にする。その結果、品質が安定する。

【００４８】（８）本実施形態では、駆動軸１３はプラ
ンジャ１４の側面に形成した軸穴１７に嵌着され、連結
されている。これは、ほぼプランジャ１４の軸方向の長
さだけ駆動軸１３の長さが短縮されている。

【００４９】尚、本実施形態は以下のように変更しても
よい。 ・各溝１８はプランジャ１４の小径部１４ｂの外周面に
等角度間隔で形成したが、任意の間隔で形成してもよ
い。

【００５０】・端部ボール抜け止め部２０は、各溝１８
の両端部の両側面１８ｂに形成されたが、プランジャ１
４の一側面１８ｂにのみ端部ボール抜け止め部２０を形
成してもよい。

【００５１】・側部ボール抜け止め部１９は、プランジ
ャ１４の小径部１４ｂの外周面側にて溝１８の両側面１
８ｂに形成されたが、溝１８の一側面１８ｂにのみ形成
してもよい。また、側部ボール抜け止め部１９は形成し
なくてもよい。

【００５２】・プランジャ１４は磁性体から形成された
が、プランジャ１４の大径部１４ａ又は小径部１４ｂの
みを磁性体から形成してもよい。更に、プランジャ１４
は非磁性体から形成されてもよい。

【００５３】・プランジャ１４は円柱状に形成された
が、角柱等に形成してもよい。上記のようにした場合に
も、前記実施形態に記載の特徴と同様な特徴を得ること
ができる。

【００５４】・溝１８内にはそれぞれ１個ずつの球体２
１を挿入したが、任意の数の球体２１を挿入してもよ
い。 ・球体２１は磁性体から形成されたが、セラミック材料
等の非磁性体から形成してもよい。

【００５５】・溝１８内には球体２１を挿入したが、球
体２１に代えて、軸方向に転がる他の移動体、例えばこ
ろ等を挿入してもよい。 ・溝１８の底面１８ａを円弧面に形成したが、平面等の
他の形状に形成してもよい。

【００５６】・プランジャ１４に大径部１４ａ及び小径
部１４ｂを形成したが、これを形成しなくてもよい。上
記のようにした場合にも、前記実施形態に記載の効果と
ほぼ同様な効果を得ることができる。

【００５７】・各溝１８の底面１８ａ又は両側面１８ｂ
に硬質メッキを施すか、又は焼き入れを行ってもよい。
このようにした場合には、溝１８の底面１８ａ及び側面
１８ｂを硬化させることができるため、摩耗を更に低減
させることができる。

【００５８】・保持部として両ボール抜け止め部１９，
２０を形成したが、保持部は溝１８の両側面１８ｂ間の
距離を狭くすることができ、溝１８内に固着することが
できる物質、例えば樹脂モールド部材、硬化する接着剤
等を溝１８内に固着してもよい。このようにした場合、
更に容易にプランジャ１４を組み立てることができる。

【００５９】（第２の実施形態）以下、本発明を具体化
した第２の実施形態について、主として第１の実施形態
との違いを中心に、図４〜図６に基づいて説明する。

【００６０】上述した第１の実施形態において、電磁弁
には、プランジャ１４の摺動やエンジン動作に伴い振動
が加わる。このとき、スリーブ７とプランジャ１４との
間にクリアランスが存在するために、スリーブ７に球体
２１がぶつかり、打痕が生じるという懸念がある。この
打痕は、プランジャ１４の摺動性の悪化、換言すれば、
電磁弁の特性の悪化を招くおそれがある。したがって、
この問題を回避するために、プランジャに図４に示すよ
うな変更を施してもよい。

【００６１】図４は、本実施形態にかかる電磁弁の全体
図である。本実施形態においては、同図４に示すよう
に、プランジャ１４'に油通路３０が形成されている。
この油通路３０は、プランジャ１４'の先端部を貫通す
る軸方向に平行な通路と、軸方向からＲ方向へ向かって
角度θだけ折れ曲がり、球体２１を収納する溝１８の表
面に貫通している通路とを備える。

【００６２】図５にこのプランジャ１４'の正面図を示
す。本実施形態においては、上述したスリーブ７に球体
２１がぶつかり、打痕が生ずるという問題をこの油通路
３０によって回避するようにしている。以下に、この油
通路３０の機能を、図６を参照して説明する。

【００６３】図６は、プランジャ１４'の摺動に伴う、
油通路３０の機能説明図である。図６（ａ）に、Ｌ方向
にプランジャ１４'が摺動しているときの油の流動状態
を示す。同図に示すように、プランジャ１４'がＬ方向
に摺動しているときには、油がプランジャ１４'とスリ
ーブ７とのクリアランスを介して、Ｒ方向へ流入する。
したがって、スリーブ７の底面に油が溜まるようにな
る。一方、図６（ｂ）に示すように、プランジャ１４'
が図中Ｒ方向へ摺動しているときには、プランジャ１
４'底面の開口端から油通路３０へ油が流入し、この油
は溝１８の表面の開口端から流出する。この油が球体２
１とスリーブ７の内周面との間に流れ込むように、上述
した油通路３０の角度θが設定されている。したがっ
て、球体２１とスリーブ７との間に油によるダンパが形
成され、上述した球体２１とスリーブ７との衝突による
衝撃を緩和することができる。

【００６４】ところで、油通路３０を設けない場合に
は、プランジャ１４'の摺動に際し、油はプランジャ１
４'とスリーブ７とのクリアランスのみを介して流動し
ようとするために、流路面積が小さい。したがって、プ
ランジャ１４'の摺動に対し、油が大きな抵抗となる。
油の粘性係数は、温度が低下するにつれて増大する傾向
にあるため、機関始動時のように、内燃機関の温度、し
たがって油の温度が低い時には、この問題は特に深刻で
ある。

【００６５】また、プランジャ１４'のＲ方向への摺動
に際し、油はプランジャ１４'とスリーブ７とのクリア
ランスのみを介してＬ方向へ流出しようとするために、
この油により球体２１が溝１８のＬ方向の端に押し付け
られる。このため、この部分の消耗が激しくなる。

【００６６】しかしながら、油通路３０をプランジャ１
４'に設けると油の流動に対する流路面積が増大し、油
による抵抗を低減することができる。したがって、プラ
ンジャ１４'の応答性を良好なものとすることができ
る。更に、プランジャ１４'の重量は、油通路３０の体
積に対応する重量だけ軽減されるために、プランジャ１
４'の応答性はよりいっそう良好なものとなる。

【００６７】また、プランジャ１４'のＲ方向への摺動
に際し、油通路３０から流出する油は、Ｒ方向への速度
成分をも付与される。したがって、プランジャ１４'の
Ｒ方向への摺動の間中、球体２１が溝１８のＬ方向の端
に押し付けられることもなく、上述した消耗の問題も回
避することができる。

【００６８】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、先の第１の実施形態による前記（１）〜（８）の効
果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。 （９）プランジャ１４の摺動により流動する油が、スリ
ーブ７とぶつかり、球体２１とスリーブ７との間に流れ
込むようにしたことにより、球体２１とスリーブ７との
衝突による衝撃を緩和することができる。

【００６９】（１０）スリーブ７とぶつかり、球体２１
とスリーブ７との間に流れ込む油は、油通路３０を設け
ない場合に、球体２１とスリーブ７との間のクリアラン
スを介して流動する油の進行方向と逆方向の力を球体２
１に加える。したがって、球体２１が一方向の力によ
り、溝１８の特定個所に押圧され続けることで、その部
分の消耗が激しくなるという問題を回避することができ
る。

【００７０】（１１）油通路３０のために油の流路面積
が増大し、プランジャ１４'の摺動の際に生ずる油の抵
抗を低減することができる。したがって、プランジャ１
４'の応答性を高めることができる。

【００７１】（１２）プランジャ１４'の重量が油通路
３０の体積に対応する重量だけ軽減されるために、プラ
ンジャ１４'の応答性を良好なものとすることができ
る。なお、以上説明した本実施形態は、以下のように変
更してもよい。

【００７２】・上記実施形態では、油通路３０を図４あ
るいは図６に示す形状にて形成したが、同油通路３０の
形状はこうした形状に限られることなく任意である。要
は、油通路から流出する油が、スリーブ７とぶつかり、
球体２１とスリーブ７との間に流れ込むように設定され
たものであればよい。

【００７３】・上記実施形態においては、球体２１とス
リーブ７との衝突を緩和すべく上記油通路３０を設けた
が、プランジャに球体２１を設けない電磁弁において
も、プランジャの摺動時にスリーブとプランジャの軸受
部との当接部、スリーブの軸受部とプランジャとの当接
部等に対して、油を流出させるべく、上記油通路を設け
てもよい。これによっても、上記当接部における耐摩耗
性を向上させたり、プランジャの応答性を高めることが
できる等の効果を得ることはできる。

【００７４】（第３の実施形態）以下、本発明を具体化
した第３の実施形態について、主として上記第１及び第
２の実施形態との違いについて図７に基づいて説明す
る。

【００７５】上述した各実施形態においては、プランジ
ャ１４、１４'の摺動は軸方向への変位であり、この摺
動に際し、スリーブ７と球体２１との当接部分は、ほぼ
軸方向に平行な線分となる。したがって、その部分のス
リーブの摩耗が、他の部分と比較して著しいものとなる
ことが懸念される。こういった懸念を克服するために、
プランジャに、図７に示すような変更を施してもよい。

【００７６】図７は、本実施形態にかかる電磁弁の断面
図である。図７に示すように、プランジャ１４"の大径
部１４ａ"の表面には、軸方向と差交する方向に偏倚さ
れた、換言すればスクリュー状の溝４０が形成されてい
る。このように、軸方向と差交する溝４０を設けたこと
により、プランジャ１４"の摺動に際し、油はスリーブ
７とプランジャ１４"とのクリアランスを介してのみで
はなく、溝４０を介しても流動するようになる。このと
き、溝４０が軸方向と差交するために、プランジャ１
４"は、油から軸方向だけではなく、軸方向と直交する
方向にも力を受ける。したがって、プランジャ１４"に
は、軸方向に対して回転モーメントが生じ、回転しなが
ら軸方向に摺動するようになる。

【００７７】ところで、電磁弁の作動は、これが例えば
内燃機関等に用いられる場合には、同機関の運転状態に
依存するものであり、プランジャ１４"の摺動も、軸方
向に対して絶えず対称に行なわれるとは限らない。した
がって、プランジャ１４"の各変位位置に対して摺動方
向を逆にしたとき、溝４０を介して油がプランジャ１
４"に与える力は、逆向きではあるが、必ずしも等しい
大きさとはならない傾向にある。このため、各プランジ
ャ１４"の変位位置と、プランジャ１４"の軸方向の回転
角度との間には一対一の関係は成立しない。よって、球
体２１は、プランジャ１４"の摺動に際し、スリーブ７
の内周面全体と当接する傾向となる。これにより、上述
したスリーブ７と球体２１との当接部分がほぼ軸方向に
平行な線分となり、その部分のスリーブの摩耗が他の部
分と比較して著しいものとなるという問題を回避するこ
とができるようになる。

【００７８】また、上述した溝４０を設けることで、ス
リーブ７によって囲まれプランジャ１４"によって２分
される空間の間の油通路の流路面積が増大し、プランジ
ャ１４"の応答性を更に向上させることができるように
もなる。すなわち、溝４０を設けない場合には、プラン
ジャ１４"の摺動に際し、上記２つの空間に満たされて
いる油は該２つの空間の間のクリアランスのみを介して
移動する。しかしながら、溝４０を設けることで、この
油の移動が溝４０を介しても行なわれるようになる。

【００７９】更には、先の第２の実施形態においても述
べたように、低温になるほど油の粘性係数が大きくなる
ために、油の抵抗によるプランジャ１４"の応答性の低
下は、低温時において特に深刻である。この問題を回避
するために、単にスリーブ７とプランジャ１４"との間
のクリアランスを増大すると別の問題が生ずる。すなわ
ちこの場合、クリアランスが磁気的な抵抗となるため、
こうしたクリアランスの増大は電磁弁の吸引力の低下を
招き、ひいては、プランジャ１４”の応答性の低下を招
く。よって、電磁気的な観点からはスリーブ７とプラン
ジャ１４”との間のクリアランスを減少させる方が好ま
しい。この点、本実施形態では、溝４０を設けることで
スリーブ７とプランジャ１４"との間のクリアランスの
増加を極力抑え、上述した油の流路面積を増加させるた
めに、低温時においてもプランジャ１４"の応答性を高
めることができる。

【００８０】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、先の第１及び第２の実施形態による前記（１）〜
（１２）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるよ
うになる。

【００８１】（１３）プランジャ１４"の各変位位置に
おいて、同プランジャ１４"の回転角度が様々な値をと
るため、球体２１がスリーブ７の内周面全体と当接する
ようになり、プランジャとスリーブ７とが特定部分で当
接することによる摩耗の増加を抑制することができる。

【００８２】（１４）プランジャ１４"に溝４０を設け
ることで、油の流路面積を増加させ、プランジャ１４"
の応答性を更に向上させることができる。なお、本実施
形態は、以下のように変更して実施してもよい。

【００８３】・プランジャ１４”の各変位位置におい
て、同プランジャ１４”の回転角度がより様々な値をと
るようにするために、溝の幅を不均一に形成してもよ
い。 ・溝４０の形状及び、プランジャに形成する溝４０の数
は任意である。要は、プランジャの摺動に際し、プラン
ジャに回転する力が加わるような形状とすればよい。

【００８４】・上記実施形態においては、溝４０をプラ
ンジャ１４"の外周面に形成したが、プランジャ内部を
貫通する孔を設け、この孔の形状を軸方向に差交するよ
うに形成するなどしてもよい。これによっても、油の流
動を利用してプランジャに回転力を付与することができ
る。更にこの場合には、スリーブとプランジャとの間の
クリアランスを増加させる事がないため、磁気抵抗の増
加を招くことが無く、油の流路面積を増加させることが
できる。したがって、プランジャ１４"の応答性をより
一層良好なものとすることができる。

【００８５】・図７では、油通路３０を備える第２の実
施形態に上記実施形態の構造が適用される場合について
図示したが、同実施形態の構造は図１に例示した第１の
実施形態の電磁弁に、すなわち油通路３０を備えない電
磁弁にも同様に適用することができる。

【００８６】・上記実施形態においては、プランジャに
球体が挿入された電磁弁に上記構造（溝４０）を適用し
た場合について例示したが、こうした球体の挿入されな
い通常のプランジャであっても、これに上記溝４０を設
けることで、そのスリーブとの摺動位置を変化させるこ
とができ、ひいてはプランジャの摩耗を抑制することが
できる。

【００８７】（第４の実施の形態）以下、本発明を具体
化した第４の実施形態について、図８〜図１１に基づい
て説明する。

【００８８】一般的に、電磁弁においては、作動油が弁
駆動部内にも流入するが、この流入した作動油が、弁作
動部の外部に漏洩したり、コイルの収納された空間に侵
入したりするおそれがある。更に、電磁弁を例えば内燃
機関に取り付けた場合において、当該機関の作動中に高
温化した水蒸気が冷却されることにより、水滴が電磁弁
に付着し、この水滴が弁駆動部に侵入するおそれもあ
る。

【００８９】そこで、上記各実施形態においては、例え
ば図１に示されるように、スリーブ７の大径部７ａの内
周面をコア部６の筒部６ｂの外周面に圧入等により固定
することとした。これにより、弁本体２のポート５を介
して弁駆動部３の内部に侵入した作動油が、スリーブ７
とコア部６との間を伝ってコイル１０に侵入することを
防ぐことができた。同様に、ケース８の内筒部８ａをス
リーブ７の小径部７ｂの外周面に圧入等により固定する
ことにより、スリーブ７とケース８との間を伝って、コ
イル１０に外部から水が侵入することを防ぐこともでき
た。しかも、特別なシール部材を設けることなくこれら
シール構造を実現しているため、部品点数を削減すると
ともに組付け性の向上を図ることもできた。

【００９０】しかしながら、上述した水滴や作動油の侵
入、及び作動油の外部への漏洩を防ぐべく更にシール性
を高めるために、以下のような構成としてもよい。図８
は、上記コア部との接合部にＯ−リングを用いたシール
構造を有する電磁弁の全体図である。同図８に示す電磁
弁において、ケース８'は第１の実施形態のように筒状
に形成されるのではなく、コア部６'のフランジ部６ａ'
の延長として形成されたブラケット６０が同図８に示す
ように弁駆動部３から外部に突き出る構造となってい
る。なお、このブラケット６０は、例えば内燃機関６１
本体に同電磁弁を取り付けるためのものである。

【００９１】更に、同図８においては、スリーブ７'の
小径部７ｂ'の外周面とコア部６’の筒部６ｂ'の内周面
との間を介して作動油が外部に流出するのを防ぐべく、
Ｏ−リング５２がスリーブ７'の先端部に取り付けられ
ている。図９に、このシール構造の拡大図を示す。

【００９２】同図９に示すように、このＯ−リング５２
によれば、前述した作動油の通路ｘからの流出のみなら
ず、外部から通路ｙを介して弁駆動部３内へ水が流入す
ることを防ぐこともできる。

【００９３】しかしながら、こうしたシール構造では、
コイル１次モールド５３とスリーブ７'との境界面Ｔで
の接着性が悪いと、通路ｚを介して外部から侵入した水
が境界面Ｔから流出することが懸念される。また、コイ
ル１次モールド５３とコイル２次モールド５４との境界
面Ｓでの接着性が悪いと、同境界面Ｓを介してコイル１
０へ水が侵入することが懸念される。このような水が侵
入するという事態は、コイルの抵抗を変化させ、また漏
れ電流を発生させるという問題を生じさせる。

【００９４】図１０に、上記の問題を防ぐためにＯ−リ
ングを２つ用いたシール構造を示す。同図１０において
は、第２のＯ−リング５５を併せて用いることにより、
上述したコイル１次モールド５３とスリーブ７'との境
界面Ｔ、及びコイル１次モールド５３とコイル２次モー
ルド５４との境界面Ｓのシール性を補強している。

【００９５】しかしながら、この図１０に示すシール構
造では、スリーブ７'が両側からＯ−リングにより支持
されるために、スリーブ７'の安定性が悪化するおそれ
がある。また、Ｏ−リングを２つ用いることにより、部
品点数の増加及び、組付工数の増加を招く。したがっ
て、部品点数を低減し、コストダウンを図るためには、
さらなる工夫が必要である。

【００９６】このような実情に鑑み、本実施形態におい
ては、図１１に示すシール構造を採用する。図１１に示
す本実施形態の電磁弁においては、スリーブ７'の先端
にゴム５６を焼き付け、このゴム５６が上述した通路
ｘ、通路ｙ、及び通路ｚからの、作動油若しくは水の侵
入又は流出を防ぐ。このゴム５６は、コア部７'，コイ
ル１次モールド５３、及びコイル２次モールド５４を押
圧するような形状とされる。

【００９７】したがって、図１１に示す接部ａにより、
作動油の外部への漏れを防止し、また外部からの水の侵
入を防ぐことができる。また、同図１１に示す接部ｂに
より、外部から境界面Ｓへの水の侵入を防止することが
できる。更に、図１１に示す接部ｃにより、通路ｚから
の水の侵入を防止することができる。

【００９８】また、このシール構造では、上述したよう
にスリーブ７'にゴム５６を焼き付けることにより、部
品点数を削減でき、ひいては、組付工数の削減にもつな
がる。更に、スリーブ７’にゴム５６を焼き付けること
により、Ｏ−リングを用いた場合のようなねじれの発生
が防止される。このねじれの防止により、ゴム５６を２
次モールド５４のテーパ面に確実に当接させることがで
きるようになる。

【００９９】また、本実施形態においては、図１１
（ｃ）に示されるように、ゴム５６が２次モールド５４
のテーパ面と、接部ｂで面接触されているとともに、接
部ａと接部ｂとの間に位置する形状が、変形に対して柔
軟性のある図１１（ｃ）に示す態様に形成されている。
したがって、個体差等のために、スリーブ７’と２次モ
ールド５４との間などにバラツキが生じても、ゴム５６
の形状が変化することで、接部ｂでの面圧の変化が抑制
され、シール性が確保される。

【０１００】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、以下に記載する効果を得ることができる。 （１）弁駆動部３から外部への作動油の流出を確実に防
止することができる。

【０１０１】（２）外部から弁駆動部３への水の侵入を
確実に防止することができる。 （３）スリーブ７'に焼き付けたゴム５６を用いてシー
ル構造を実現したことにより、Ｏ−リングを用いた場合
と比べて、部品点数を削減することができる。更に、焼
き付けにより、組付け時のねじれが防止される。

【０１０２】（４）ゴム５６の形状を変形に対して柔軟
性のある形状とし、更に２次モールド５４側にテーパ面
を設けることで、電磁弁の各個体差等に影響されずにシ
ール性を確保することができる。

【０１０３】（５）部品点数を削減することができるこ
とから、組付工数を削減することもできるとともに、コ
ンパクト化を図ることができる。なお、本実施形態の一
部を次のように変更して実施してもよい。

【０１０４】・上記実施形態においては、コイル１０を
コイル１次モールド５３及びコイル２次モールドで囲っ
たが、コイル１次モールド５３は、必ずしも必要ではな
く、コイル２次モールド５４とスリーブ７とでコイル１
０を囲うようにしてもよい。この場合、スリーブ７'に
焼き付けるゴムは、コア部６及びコイル２次モールド５
４とに接触する形状とすればよい。

【０１０５】・電磁弁内へのコイル１０の収納態様につ
いては、上記実施形態及び上記変形例に限られない。し
たがって、各電磁弁の構造に応じて、そのシール性を要
する部分に対し適切な形状のゴムをスリーブ等に焼き付
けることにより、上記実施形態に準じたシール構造を得
ることができる。そしてこのシール構造は、先の第１〜
第３の実施形態にも同様に適用することができる。

【０１０６】次に、前記各実施形態及びその変形例から
把握できる技術的思想について、それらの効果と共に以
下に記載する。

【０１０７】（１） 請求項５に記載の電磁弁におい
て、前記溝の側部に形成された保持部は、同溝の曲率を
もった側壁にて形成されてなることを特徴とする電磁
弁。

【０１０８】この（１）に記載の電磁弁によれば、品質
を安定させることができる。 （２） 請求項５に記載の電磁弁において、前記溝の長
手方向の端部に形成された保持部は、同溝の端部の一部
を溝の内側にかしめて形成されてなることを特徴とする
電磁弁。

【０１０９】この（２）に記載の電磁弁によれば、製造
コストを低減し、品質を安定させることができる。 （３） 駆動軸に連結されてスリーブに摺接される摺動
部を備える電磁弁において、前記摺動部の周囲には液体
が充填されてなり、前記摺動部には、その内部から前記
摺動部の外周面に連通して前記液体を前記摺動部と前記
スリーブとの間に流出せしめる通路が形成されてなるこ
とを特徴とする電磁弁。

【０１１０】この（３）に記載の電磁弁によれば、摺動
部の摺動に際し、流動する液体をスリーブと摺動部との
支持部に流出させることで、この液体にダンパとしての
役割を持たせることができる。したがって、スリーブと
摺動部との接触による摩耗を抑制することができる。

【０１１１】（４） 駆動軸に連結されてスリーブに摺
接される摺動部を備える電磁弁において、前記摺動部の
外周面には、同摺動部の軸方向に対し差交する角度で周
溝が形成されてなることを特徴とする電磁弁。

【０１１２】上記構成によれば、摺動部の摺動に際し、
摺動部に形成される溝を介して流動する液体が、溝を介
して摺動部に与える力の成分は、摺動部に軸方向に差交
する成分をも有する。この力の成分により、摺動部は回
転しながら摺動するようになる。しかも、摺動部の変位
が左右対称に行われない傾向等のために、摺動部の各変
位位置に対して、摺動部の摺動方向が互いに逆方向のと
き、摺動部に加わる力は逆方向であるが、大きさが等し
くならない傾向にある。したがって、摺動部の摺動に対
して、摺動部とスリーブとの接点がスリーブ若しくは摺
動部に描く図形は、線分ではなくむしろ面となる傾向に
ある。これにより、摺動部とスリーブとの当接位置が狭
い範囲に固定され、スリーブ若しくは摺動部の摩耗を早
めるという問題を回避することができる。

【０１１３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の発
明によれば、部品点数を低減することができる。また、
各溝を容易に形成することができるため、製造コストを
低減することができる。

【０１１４】請求項２に記載の発明によれば、スリーブ
と球体との衝突による衝撃を緩和することができる。請
求項３に記載の発明によれば、部品点数を削減しつつ電
磁弁としてシール性を向上させることができる。

【０１１５】請求項４及び５に記載の発明によれば、品
質を安定させることができる。請求項６に記載の発明に
よれば、スリーブの摩耗を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電磁弁としてその第１の実施形態
を示す断面図。

【図２】（ａ）は同電磁弁のプランジャの側面図であっ
て、（ｂ）はプランジャの正面図。

【図３】同電磁弁のプランジャの要部斜視図。

【図４】本発明に係る電磁弁としてその第２の実施形態
を示す断面図。

【図５】同電磁弁のプランジャの正面図。

【図６】同電磁弁に形成した油通路の機能説明図。

【図７】本発明に係る電磁弁としてその第３の実施形態
を示す断面図。

【図８】従来の電磁弁のシール構造を示す図。

【図９】同シール構造の拡大図。

【図１０】上記シール構造の改良版を示す図。

【図１１】本発明に係る電磁弁について、そのシール構
造を第２の実施形態として実施した図。

【符号の説明】

２…弁本体、３…弁駆動部、４…ボディ、４ａ…係合
面、４ｂ…当接面、５…ポート、６…コア部、７…スリ
ーブ、７ａ…大径部、７ｂ…小径部、８…ケース、８ａ
…内筒部、８ｂ…外筒部、９…突起部、１０…コイル、
１１…スプール弁、１２…プランジャ、１２ａ…弁体、
１３…駆動軸、１４…摺動部としてのプランジャ、１４
ａ…摺動部の小径部、１４ｂ…摺動部の小径部、１５…
バネ、１６…軸受、１７…軸穴、１８…溝、１８ａ…溝
の底面、１８ｂ…溝の側面、１９，２０…保持部として
の側部ボール抜け止め部及び端部ボール抜け止め部、２
１…移動体としての球体、３０…油通路、４０…溝、５
２…Ｏ−リング、５３…コイル１次モールド、５４…コ
イル２次モールド、５５…Ｏ−リング、５６…ゴム。

フロントページの続き (72)発明者 深津 光朗 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車 株式会社 内 (72)発明者 天野 佳治 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車 株式会社 内 (56)参考文献 特開 平９−144929（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−14271（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−172268（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−1377（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−2979（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭62−15796（ＪＰ，Ｂ１) 特表 平８−502338（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 31/06

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動軸に連結されてスリーブに摺接される
   摺動部を備える電磁弁において、 前記摺動部には大径部及び小径部が形成されるととも
   に、前記小径部の外周面に前記摺動部の軸方向に形成さ
   れた複数の溝と、 前記複数の溝内にそれぞれ転動可能に挿入されて前記ス
   リーブの内面に接触される少なくとも一つの移動体と、 前記移動体を前記溝内に保持するための保持部とを備え
   ることを特徴とする電磁弁。
2. 【請求項２】駆動軸に連結されてスリーブに摺接される
   摺動部を備える電磁弁において、 前記摺動部の外周面に同摺動部の軸方向に形成された複
   数の溝と、 前記複数の溝内にそれぞれ転動可能に挿入されて前記ス
   リーブの内面に接触される少なくとも一つの移動体と、 前記移動体を前記溝内に保持するための保持部とを備
   え、 前記摺動部の周囲には油が充填されてなり、前記摺動部
   には、その内部から前記溝の底部に連通して前記油を前
   記移動体と前記スリーブとの間に流出せしめる油通路が
   形成されてなることを特徴とする電磁弁。
3. 【請求項３】駆動軸に連結されてスリーブに摺接される
   摺動部を備える電磁弁において、 前記摺動部の外周面に同摺動部の軸方向に形成された複
   数の溝と、 前記複数の溝内にそれぞれ転動可能に挿入されて前記ス
   リーブの内面に接触される少なくとも一つの移動体と、 前記移動体を前記溝内に保持するための保持部とを備
   え、 前記スリーブの外周には前記摺動部に電磁駆動力を付与
   するコイルが巻回されたコイル収納室が設けられるとと
   もに、同スリーブはその端部が外方に折り曲げられて前
   記コイル収納室の端部を覆い、且つその覆った裏面が当
   該電磁弁のコア部との合せ面となるものであり、 前記コイル収納室にあって前記コイルを覆うモールドと
   前記スリーブの端部、 及び前記スリーブの端部と前記コ
   ア部の合せ面との間には、それら各間隙を塞ぐようにゴ
   ムが焼き付けられて なることを特徴とする電磁弁。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁弁
   において、前記移動体は、球体であって、前記溝の底面は円弧面に
   形成されてなることを特徴とする電磁弁。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の電磁弁
   において、前記保持部は、前記溝の側部、及び同溝の長手方向端部
   にそれぞれ 形成されてなることを特徴とする電磁弁。
6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の電磁弁
   において、前記摺動部は、前記溝が形成されて前記移動体が挿入さ
   れた第１の部分と前記スリーブに直接摺接される外周面
   を有する第２の部分とを有し、前記第２の部分の前記外
   周面には、同摺動部の軸方向に対し差交する角度で周溝
   が形成されて なることを特徴とする電磁弁。