JP3975941B2 - 電磁駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スプール弁のスプールなどの作動部材を直線的に往復動させるための電磁駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スプール弁のスプールなどを往復動させるための電磁駆動装置には、磁性体からなる第１のソレノイドハウジング（コア）と第２のソレノイドハウジング（ヨーク）を、間に非磁性部（エアギャップまたは非磁性体）をおいて同軸的に配置してステータを形成し、このステータに形成した嵌合孔内にプランジャを進退可能に支持し、ソレノイドハウジングをソレノイドにより磁化させてプランジャをスプリングに抗して軸線方向に移動させることにより、ソレノイドハウジングに取り付けられたスプール弁のスプールを往復動させるようにしたものがある。このようなプランジャを嵌合孔内に摺動可能に案内支持するステータでは、ヨークとコアの内径はきわめてシビアな同軸度が必要となるので、ヨークとコアは非磁性体からなるスリーブの両端に嵌合固定した後に、その内径を加工するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
またこのようなプランジャを摺動可能に案内支持するステータを磁性体により一体成形された筒状の固定コアとし、この固定コアの中間部でプランジャと径方向に対向する位置の外壁を機械的強度を損なわない程度に切削して薄肉の環状部位を形成し、この環状部位にはさらに複数の貫通孔を形成することにより、磁路面積を減少させ磁気抵抗を増大させて、非磁性部に相当する部分を形成する技術がある（例えば、特許文献２参照）。あるいはまた、圧造により磁性材としたＳＵＳパイプの一部を部分焼き入れすることにより、中間部に非磁性部を有するステータを形成することも考えられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−２４２８８４号公報（第１頁右下欄第１０行〜第２頁右上欄第１４行目、第１図および第２図）。
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−２６３５２１公報（段落〔００１７〕、〔００１８〕、段落〔００２６〕、図１、図２）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特許文献１の技術は、部品点数が多くなり、また嵌合部の加工や圧入嵌合などの加工、および嵌合固定後のプランジャ嵌合孔の仕上げ加工を必要とするので、生産コストが上昇するという問題がある。特許文献２に記載の技術によれば生産コストの問題は解決できるが、環状部位は薄肉とし複数の貫通孔を設けて磁気抵抗を増大させてはいるものの、環状部位を通って磁束が漏洩することは避けられないのでプランジャに作用する磁気的吸引力が低下するという問題が生じる。また磁性材としたＳＵＳパイプの一部を部分焼き入れする技術は、特殊な加工を必要とするので、生産コストの上昇を避けることはできない。
【０００７】
本発明は、生産性の高いプレス加工により成形できる複数の環状素板を同軸的に重ねて電磁駆動装置のステータを形成することにより、このような各問題を解決することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このために、本発明による電磁駆動装置は、非磁性部を間において互いに同軸的に直列配置されたコア部およびヨーク部を有するステータ本体と、このステータ本体内であってヨーク部もしくはコア部の少なくとも一方に形成された内孔により摺動自在に案内支持されて一方向に弾性的に付勢されたプランジャと、ステータ本体を励磁してプランジャを弾性的付勢力に抗して軸線方向に移動させる電磁コイルよりなる電磁駆動装置において、ステータ本体は、磁性材よりなりコア部を形成する複数のコア部環状素板と、磁性材よりなりヨーク部を形成する複数のヨーク部環状素板と、非磁性材よりなり非磁性部を形成する複数の非磁性部環状素板を、各環状素板が互いに同軸的となるように重ねて一体的に連結したものであることを特徴とする
ものである。
【０００９】
前項に記載の電磁駆動装置は、ステータ本体の各環状素板は、環状の本体部と、この本体部から表面側が突出し裏面側が凹むように打ち出し成形された複数の打ち出し部よりなるものとし、互いに当接する各環状素板は、一方の環状素板の打ち出し部の突出した表面側が他方の環状素板の打ち出し部の凹んだ裏面側内に嵌着されて互いに一体的に連結されるようにすることが好ましい。
【００１０】
前２項に記載の電磁駆動装置は、一体的に連結された各環状素板よりなるステータ本体の内孔に仕上げ加工を施すことが好ましい。
【００１１】
【発明の作用および効果】
上述のように、本発明によれば、ステータ本体を形成する複数の環状素板は、板材をプレスにより打ち抜き加工することにより得られるので低コストであり、また磁性体よりなるコア部とヨーク部の間の非磁性部は、磁性材よりなる複数のコア部環状素板と複数のヨーク部環状素板の間に非磁性材よりなる複数の非磁性部環状素板を挟んで重ねるだけで簡単かつ完全に形成でき、これによりコア部とヨーク部の間の磁束の漏洩は防止される。従って非磁性部を間において互いに同軸的に直列配置されたコア部およびヨーク部を有するステータ本体の製造コストが低下されるので、電磁駆動装置の製造コストも低下され、またコア部とヨーク部の間の磁束の漏洩により、プランジャに対する磁気的吸引力が低下することもない。
【００１２】
請求項２の発明によれば、突出した表面側と凹んだ裏面側が互いに嵌着されて各環状素板を同軸的に一体的に連結する打ち出し部は、プレスによる打ち抜き加工で環状素板を形成する際に同時に成形することが可能であるので、この打ち出し部の成形は実質的に余分のコストを生じることなく行うことができ、これにより製造コストが増大することはない。
【００１３】
また請求項３の発明によれば、内孔に仕上げ加工を施すことにより、内孔に対するプランジャの摺動を円滑にできるとともにプランジャとの隙間を最少にして、電磁駆動装置の性能を向上させることができる。しかもプレスによる打ち抜きで得られる環状素板の内孔は、元々ある程度の精度を有しており、この仕上げ加工に必要な取り代は僅かで足りるので、これに要する加工費の増加は僅かである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、図１〜図５に示す実施の形態により、本発明による電磁駆動装置の説明をする。この実施の形態は、本発明を車両の電子制御式自動変速機のオイルパンの内部に設ける電磁弁に適用したものであり、電磁駆動装置１０は、同軸的に設けられた弁部（作動装置）２０のスプール（作動部材）２４を直線的に往復動させるものである。
【００１５】
主として図１および図２に示すように、電磁駆動装置１０は、多数の環状素板１５ａ１〜１５ａ３，１５ｂ，１５ｃを同軸的に重ねて一体的に連結したステータ本体１１と、このステータ本体１１を覆うとともにその両端を磁気的に接続する磁性体のカバー１６と、プランジャ１７と、電磁コイル１８よりなるものである。ステータ本体１１は、非磁性部１４を間において互いに同軸的に直列配置されたコア部１２およびヨーク部１３よりなるもので、その外形はヨーク部１３の後端から非磁性部１４を通ってコア部１２の前端部近くまでは一定の直径であり、コア部１２の前端部にはフランジ部１１ｄが形成されている。またステータ本体１１には、中心線に沿って、ヨーク部１３の後端から非磁性部１４を通ってコア部１２の途中までは一定直径の内孔１１ａが形成され、それからコア部１２の前端までは内孔１１ａよりも小径の中心孔１１ｃが同軸的に形成されている。
【００１６】
プランジャ１７は全体が磁性体よりなるもので、ステータ本体１１の内孔１１ａ内に摺動自在に案内支持され、弁部２０側となる前端面１７ａが内孔１１ａの内端面１１ｂにワッシャ１９を介して当接する前進位置（図１の下半部参照）と、後端面１７ｂがカバー１６の内底面に当接する後退位置（図１の上半部参照）との間で移動可能である。プランジャ１７の前端面１７ａとステータ本体１１の内孔１１ａにより電磁部液室Ｂが形成され、また後端面１７ｂとステータ本体１１の内孔１１ａとカバー１６の内底面により後端液室Ａが形成されている。後端液室Ａと電磁部液室Ｂは、プランジャ１７に形成された連通孔１７ｃにより連通されている。
【００１７】
弁部２０は、弁スリーブ２１と、この弁スリーブ２１に同軸的に形成した弁孔２２に摺動自在に嵌合支持されたスプール２４よりなるもので、弁スリーブ２１はその後端部のフランジ部がステータ本体１１の前端部のフランジ部１１ｄに当接され、カバー１６の開放側端部によりかしめられてステータ本体１１と同軸的に固定されている。スプール２４は、弁スリーブ２１の前端にねじ込まれた栓部材との間に介装したスプリング（図示省略）により電磁駆動部１０側に向けて弾性的に付勢されて、その後端から突出して形成された軸部２４ａはステータ本体１１の中心孔１１ｃ内を通ってプランジャ１７の前端面１７ａに当接され、これにより不作動状態では、プランジャ１７は後端面１７ｂがカバー１６の内底面に当接する後退位置（前述）となっている。ステータ本体１１と弁スリーブ２１の間の中央に形成された中間液室Ｃは、ステータ本体１１の中心孔１１ｃとスプール２４の軸部２４ａの間に形成される環状の隙間を介して電磁部液室Ｂに連通され、また、環状溝２３ａと切欠き２３ｂ，２３ｃよりなる給排通路２３を介して外部に連通されている。
【００１８】
ステータ本体１１は、図１および図２に示すように、非磁性部１４を間において互いに同軸的に直列配置されたコア部１２およびヨーク部１３よりなるもので、各部１２，１３，１４何れも薄い（例えば０．５mm）金属板を打ち抜き加工により成形した多数の環状素板１５を同軸的に重ねて一体的に連結したものである。
【００１９】
図２の範囲Ｆで示す非磁性部１４は、非磁性材（例えばオーステナイト系ステンレス鋼）よりなる複数の非磁性部環状素板１５ｃを重ね合わせたもので、各非磁性部環状素板１５ｃの内径および外径は、それぞれステータ本体１１のフランジ部１１ｄを除く部分の外径および内孔１１ａの径である。この非磁性部環状素板１５ｃは、環状の本体部Ｓの円周方向で３等分した位置に、図３〜図５に示すような一定幅で断面円弧状の打ち出し部Ｔを、せん断打ち出し成形により形成したものである。この打ち出し部Ｔの表面Ｔａと裏面Ｔｂの間の、本体部Ｓの板面と直交する方向における厚さｄは、本体部Ｓの板厚とほゞ同じである。打ち出し部Ｔのせん断打ち出し加工は、本体部Ｓの打ち抜き加工と同時に行うものである。全ての非磁性部環状素板１５ｃは、各非磁性部環状素板１５ｃの突出した表面Ｔａ側を、これと重ね合わされる非磁性部環状素板１５ｃの打ち出し部Ｔの凹んだ裏面Ｔｂ側内に嵌着することにより、互いに同軸的に一体的に連結されて非磁性部１４が形成される。
【００２０】
図２の範囲Ｅで示すヨーク部１３は、磁性材（例えば冷間圧延鋼板、なるべく純度の高いもの）よりなる複数（非磁性部環状素板１５ｃよりも多数）のヨーク部環状素板１５ｂを重ね合わせたもので、このヨーク部環状素板１５ｂの形状寸法は非磁性部環状素板１５ｃと同一である。各ヨーク部環状素板１５ｂは、非磁性部環状素板１５ｃと同様に打ち出し部Ｔを嵌着することにより互いに同軸的に一体的に連結されてヨーク部１３が形成される。ヨーク部１３と非磁性部１４は、最も非磁性部１４側となるヨーク部１３の環状素板１５ｂの突出した表面Ｔａ側または凹んだ裏面Ｔｂ側と、最もヨーク部１３側となる非磁性部１４の環状素板１５ｃの凹んだ裏面Ｔｂ側または表面Ｔａ側とを嵌着することにより、互いに同軸的に一体連結される。
【００２１】
コア部１２は、図２に示すように３つの範囲Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３に分かれており、各範囲Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３のコア部環状素板１５ａ１，１５ａ２，１５ａ３は何れも磁性材よりなるものである。各第１コア部環状素板１５ａ１は、打ち出し部Ｔを含めヨーク部環状素板１５ｂと全く同一であり、各第２コア部環状素板１５ａ２は、内径が中心孔１１ｃの径である点を除いては、打ち出し部Ｔの形成位置を含め第１コア部環状素板１５ａ１と同じであり、また各第３コア部環状素板１５ａ３は、外径がフランジ部１１ｄの外径である点を除いては、打ち出し部Ｔの形成位置を含め第２コア部環状素板１５ａ２と同じである。各第１〜第３コア部環状素板１５ａ１，１５ａ２，１５ａ３は、ヨーク部環状素板１５ｂおよび非磁性部環状素板１５ｃの場合と同様、打ち出し部Ｔを嵌着することにより互いに同軸的に一体的に連結されてコア部１２が形成される。またこのコア部１２と非磁性部１４は、範囲Ｄ１の先端の第１コア部環状素板１５ａ１の打ち出し部Ｔと、非磁性部１４の他側の非磁性部環状素板１５ｃの打ち出し部Ｔを、前述と同様に互いに嵌着することにより、互いに同軸的に一体連結される。
【００２２】
上述のように多数の環状素板１５ａ１〜１５ａ３，１５ｂ１，１５ｂ２，１５ｃを同軸的に重ねて一体的に連結することにより、非磁性部１４と、その両側に互いに同軸的に直列配置されたコア部１２およびヨーク部１３からなり、内孔１１ａおよび中心孔１１ｃを有するステータ本体１１が形成される。この実施の形態では、プランジャ１７に対する摺動を円滑にし、またプランジャ１７との間の隙間を最少にして磁気的吸引力を向上させるために、このようにして形成されたステータ本体１１の内孔１１ａに仕上げ加工を行い、また外径にも仕上げ加工を行って精度を向上させている。なお、ステータ本体１１の内孔１１ａの内面およびプランジャ１７の外周面の何れか一方または両方には、コーティングによる非磁性の薄膜（例えば２０〜５０μｍのニッケル−燐メッキ、テフロン（登録商標）樹脂系の塗装など）を形成して、磁性体同士が直接接触して摺動が妨げられることを防止している。
【００２３】
電磁駆動装置１０の電磁コイル１８に通電すれば、通電量に応じてステータ本体１１が磁化されてプランジャ１７はコア部１２側に向かって吸引され、作動装置２０のスプール２４をスプリングによる弾性的付勢力に抗して移動させる（図１の下半部参照）。このプランジャ１７の移動により容積が変化される後端液室Ａには、連通孔１７ｃ、電磁部液室Ｂ、中心孔１１ｃと入力部材２４ａの間の隙間、中間液室Ｃおよび給排通路２３を介して周囲のオイルパン内のオイルが出入りされる。
【００２４】
上述した実施の形態によれば、磁性体よりなるコア部１２とヨーク部１３の間の非磁性部１４は、それぞれ磁性材よりなる複数のコア部環状素板１５ａ１，１５ａ２，１５ａ３と複数のヨーク部環状素板１５ｂの間に、非磁性材よりなる複数の非磁性部環状素板１５ｃを挟んで重ねるだけで簡単かつ完全に形成でき、これによりコア部１２とヨーク部１３の間の磁束の漏洩は防止されので、コア部１２とヨーク部１３の間の磁束の漏洩により、プランジャ１７に対する磁気的吸引力が低下することはない。また、電磁駆動装置１０のステータ本体１１を形成する複数の環状素板１５（１５ａ１，１５ａ２，１５ａ３，１５ｂ，１５ｃ）は、板材をプレスにより打ち抜き加工することにより得られるので、電磁駆動装置１０の製造コストを減少させることができる。
【００２５】
また上述した実施の形態では、各環状素板１５に、本体部Ｓから表面Ｔａ側が突出し裏面Ｔｂ側が凹んだ複数の打ち出し部Ｔを形成し、各環状素板１５の打ち出し部Ｔの突出した表面Ｔａ側を、これと重ね合わされる環状素板１５の打ち出し部Ｔの凹んだ裏面Ｔｂ側内に嵌着することにより、全ての環状素板１５を連結しており、このようにすれば各環状素板１５をきわめて容易に互いに同軸的にかつ一体的に連結することができる。しかもこの打ち出し部Ｔは、プレスによる打ち抜き加工で環状素板１５を形成する際に同時に成形することが可能であるので、この打ち出し部Ｔの成形は実質的に余分のコストを生じることなく行うことができ、これにより製造コストが増大することはない。
【００２６】
なお上述した実施の形態では、この打ち出し部Ｔは、図３〜図５に示すような一定幅で円弧状断面のものとしたが、これに限られるものではなく、断面形状は浅い台形など任意である。あるいはまた、円形で同一径のパンチとダイ穴を用いて環状素板１５の本体部Ｓの複数の所定箇所に半抜きせん断加工を行って打ち出し部Ｔを形成し、各環状素板１５の打ち出し部Ｔの突出した表面Ｔａ側を、これと重ね合わされる環状素板１５の打ち出し部Ｔの凹んだ裏面Ｔｂ側内に嵌着するようにして、全ての環状素板１５を連結してもよい。
【００２７】
また上述した実施の形態では、多数の環状素板１５を連結してなるステータ本体１１の内孔１１ａに仕上げ加工を施すことにより、内孔１１ａに対するプランジャ１７の摺動を円滑にするとともにプランジャ１７との隙間を最少にし磁気的吸引力を増大させて、電磁駆動装置の性能を向上させている。この実施の形態では、打ち出し部Ｔのせん断打ち出し加工は本体部Ｓの打ち抜き加工と同時に行っているので、内孔１１ａの位置と打ち出し部Ｔの位置の間の相対精度は高く、またプレスによる打ち抜きで得られる環状素板１５の内孔１１ａは、元々ある程度の精度を有している。従って打ち出し部Ｔの嵌着により連結された各環状素板１５の内孔１１ａの同心度は高く、内孔１１ａの仕上げ加工に必要な取り代は僅かで足りるので、これに要する加工費の増加は僅かで足りる。
【００２８】
なお上述した実施の形態では、ステータ本体１１はコア部１２側となる前端部だけにフランジ部１１ｄを形成しているが、図６に示す変形例のステータ本体１１Ａのように、ヨーク部１３側となる後端部にもフランジ部１１ｅを形成するようにして実施してもよい。この場合は、ヨーク部１３は２つの範囲Ｅ１，Ｅ２に分かれたものとなり、範囲Ｅ１の第１ヨーク部環状素板１５ｂ１は図２のヨーク部環状素板１５ｂと同一となり、範囲Ｅ２の第２ヨーク部環状素板１５ｂ２は図２の第３コア部環状素板１５ａ３と同一となる。打ち出し部Ｔによる各環状素板１５の連結は図２〜図５に示すものと同様になされる。ステータ本体１１Ａは、打ち出し部Ｔによる嵌着を離脱することにより範囲Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｆ内の任意の位置で分離可能であるので、電磁コイル１８の組み付けに問題が生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による電磁駆動装置の一実施形態の全体構造を示す縦断面図である。
【図２】 図１に示す実施形態のステータ本体の詳細な説明図である。
【図３】 図１に示す実施形態のステータ本体の環状素板を連結するための打ち出し部の部分拡大斜視図である。
【図４】 図３の４−４断面図である。
【図５】 図４の５−５断面図である。
【図６】 本発明による電磁駆動装置のステータ本体の変形例の説明図である。
【符号の説明】
１１，１１Ａ…ステータ本体、１１ａ…内孔、１２…コア部、１３…ヨーク部、１４…非磁性部、１５…環状素板、１５ａ１，１５ａ２，１５ａ３…コア部環状素板、１５ｂ，１５ｂ１，１５ｂ２…ヨーク部環状素板、１５ｃ…非磁性部環状素板、１７…プランジャ、１８…電磁コイル、Ｓ…本体部、Ｔ…打ち出し部、Ｔａ…表面、Ｔｂ…裏面。

Claims (3)

1. 非磁性部を間において互いに同軸的に直列配置されたコア部およびヨーク部を有するステータ本体と、このステータ本体内であって前記ヨーク部もしくはコア部の少なくとも一方に形成された内孔により摺動自在に案内支持されて一方向に弾性的に付勢されたプランジャと、前記ステータ本体を励磁して前記プランジャを前記弾性的付勢力に抗して軸線方向に移動させる電磁コイルよりなる電磁駆動装置において、前記ステータ本体は、磁性材よりなり前記コア部を形成する複数のコア部環状素板と、磁性材よりなり前記ヨーク部を形成する複数のヨーク部環状素板と、非磁性材よりなり前記非磁性部を形成する複数の非磁性部環状素板を、前記各環状素板が互いに同軸的となるように重ねて一体的に連結したものであることを特徴とする電磁駆動装置。
2. 請求項１に記載の電磁駆動装置において、前記ステータ本体の各環状素板は、環状の本体部と、この本体部から表面側が突出し裏面側が凹むように打ち出し成形された複数の打ち出し部よりなり、互いに当接する前記各環状素板は、一方の前記環状素板の打ち出し部の突出した表面側が他方の前記環状素板の打ち出し部の凹んだ裏面側内に嵌着されて互いに一体的に連結されたことを特徴とする電磁駆動装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電磁駆動装置において、一体的に連結された前記各環状素板よりなるステータ本体の内孔に仕上げ加工を施したことを特徴とする電磁駆動装置。

Images