JP4807306B2

JP4807306B2 - 電磁弁

Info

Publication number: JP4807306B2
Application number: JP2007104133A
Authority: JP
Inventors: 浩幸中根
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-04-11
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2027-04-11
Also published as: JP2008261415A

Description

本発明は、ソレノイドコイルへの通電により発生する磁気吸引力を駆動力として、スプールを変位させ流体流路の切替等を行う電磁弁に関する。

従来から、自動変速機における油圧回路の切り替えや、バルブ可変タイミング装置における油圧の調節等に、上記のような電磁弁が用いられている。
そして、従来の電磁弁には、弁体として機能するスプールと、通電を受けて磁気吸引力を発生するソレノイドコイルと、磁気吸引力により軸方向に変位してスプールを変位させるプランジャと、プランジャを外周側から軸方向に摺動自在に支持する支持部材とを備えるものがある。

この電磁弁によれば、プランジャの外周面と支持部材の内周面との間のクリアランスを極小化できるので、支持部材に対するプランジャの偏心を抑制できるとともに、スプールを変位させるための軸方向の磁気吸引力を強化することができる。しかし、軸方向の磁気吸引力とともに、プランジャと支持部材との間で径方向に作用する磁気吸引力（サイドフォース）も強化されてしまう。そこで、サイドフォースによる摺動抵抗の増加を抑制するべく、図３に示すように、プランジャ１００の外周面１０１に非磁性の被膜１０２を所定の厚みに形成した電磁弁が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、被膜１０２は、プランジャ１００の偏心を抑制するため均一に形成する必要がある。このため、電磁弁の生産において、さらなるクリアランス管理および面粗度管理の強化、ならびに寸法公差の縮小が要求されるので、被膜１０２の厚みが大きいほど電磁弁の生産効率が低下してしまう。そこで、被膜１０２の形成に伴う生産効率の低下を阻止するため、被膜１０２の厚みを低減することも考えられるが、プランジャ１００の偏心が起こりやすくなり、摺動抵抗が増加する虞が大きい。
特開２００２−２２２７１０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、その目的は、プランジャの外周面に非磁性の被膜が形成された電磁弁において、被膜の形成に伴う生産効率の低下を阻止することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の電磁弁は、弁体として機能するスプールと、通電を受けて磁気吸引力を発生するソレノイドコイルと、磁気吸引力により軸方向に変位してスプールを変位させるプランジャと、プランジャを外周側から軸方向に摺動自在に支持する支持部材とを備える。そして、プランジャの外周面は、径方向外側に突出する凸部と径方向内側に窪む凹部とが軸方向に交互に設けられて凹凸状をなし、凹凸状の外周面に非磁性の被膜が形成されている。

これにより、プランジャは、凸部の頂が被膜を介して支持部材の内周面に対向することで支持部材に摺動自在に支持され、プランジャの外周面と支持部材の内周面との間のクリアランスは、凸部の頂以外の部分で従来よりも大きくなる。このため、プランジャと支持部材との同軸度を下げることなくクリアランスの実効値を低減することができるので、被膜の厚さを低減してもプランジャの偏心が起こりにくくなる。
以上により、プランジャの外周面に非磁性の被膜が形成された電磁弁において、プランジャの外周面を凹凸状に設けて被膜の厚さを低減することで、被膜の形成に伴う生産効率の低下を阻止することができる。

また、この電磁弁によれば、プランジャの軸心と凸部の頂との距離を母材山部半径ｒ１、プランジャの軸心と凹部の底との距離を母材谷部半径ｒ２、非磁性の被膜の厚さを非磁性層厚みＡと定義すると、（ｒ１−ｒ２）／２＋Ａの値が、４０μｍ以上かつ８０μｍ以下である。
ここで、（ｒ１−ｒ２）／２＋Ａの値は被膜の厚さの実効値であり、この実効値を４０μｍ以上かつ８０μｍ以下とすれば、軸方向の磁気吸引力を強化しつつサイドフォースの強化を抑えることができる。そこで、この実効値が４０μｍ以上かつ８０μｍ以下となるように、母材山部半径ｒ１、母材谷部半径ｒ２および非磁性層厚みＡを設定すれば、軸方向の磁気吸引力を強化しつつサイドフォースの強化を抑えることができる。

最良の形態１の電磁弁は、弁体として機能するスプールと、通電を受けて磁気吸引力を発生するソレノイドコイルと、磁気吸引力により軸方向に変位してスプールを変位させるプランジャと、プランジャを外周側から軸方向に摺動自在に支持する支持部材とを備える。そして、プランジャの外周面は、径方向外側に突出する凸部と径方向内側に窪む凹部とが軸方向に交互に設けられて凹凸状をなし、凹凸状の外周面に非磁性の被膜が形成されている。

また、この電磁弁によれば、プランジャの軸心と凸部の頂との距離を母材山部半径ｒ１、プランジャの軸心と凹部の底との距離を母材谷部半径ｒ２、非磁性の被膜の厚さを非磁性層厚みＡと定義すると、（ｒ１−ｒ２）／２＋Ａの値が、４０μｍ以上かつ８０μｍ以下である。

〔実施例１の構成〕
実施例１の電磁弁１の構成を、図１を用いて説明する。
電磁弁１は、図１に示すように、軸方向に変位することで弁体として機能するスプール２と、スプール２を軸方向に摺動自在に収容するスリーブ３と、通電を受けて磁気吸引力を発生するソレノイドコイル４と、磁気吸引力により軸方向に変位してスプール２を軸方向一方側に変位させるプランジャ５と、プランジャ５を軸方向に摺動自在に支持するコアステータ６とを備え、例えば、自動変速機（図示せず）における油圧回路の切り替えを行うものである。

スプール２は、スリーブ３と摺接する複数の大径部９を有し、スリーブ３とともに作動油が流動する内部流動部１０を形成する。また、スプール２の軸方向一端には、スプール２を軸方向他方側に付勢する復元バネ１１が装着され、スプール２の軸方向他端には、プランジャ５の一端が当接している。これにより、スプール２は、プランジャ５に軸方向に作用する磁気吸引力によって軸方向一方側に変位するとともに、磁気吸引力の消滅に伴い復元バネ１１に付勢されて軸方向他方側に変位する。

ソレノイドコイル４は、略円筒状に樹脂モールドされ、内周側に配されるコアステータ６、および外周側に配されるヨーク１３と絶縁されている。なお、電磁弁１の外郭は、ヨーク１３とスリーブ３とにより構成され、ヨーク１３の一端がスリーブ３の他端にかしめ固定されることで、電磁弁１として一体化されている。

プランジャ５は、円柱状に設けられ、コアステータ６の内周側に摺動自在に収容されている。また、プランジャ５の一端にはスプール２の他端が当接している。そして、ソレノイドコイル４に通電が行われると、プランジャ５は、軸方向の磁気吸引力により軸方向一方側に変位するとともに、スプール２を軸方向一方側に変位させる。また、ソレノイドコイル４への通電が停止されると、プランジャ５は、磁気吸引力の消滅によりスプール２から復元バネ１１の付勢力を受けて軸方向他方側に変位する。

コアステータ６は、プランジャ５を外周側から軸方向に摺動自在に支持する支持部材としての支持部１５と、支持部１５の一方側に設けられ、軸方向の磁気吸引力によりプランジャ５を軸方向一方側に吸引する吸引部１６と、支持部１５の他方側に設けられ、ヨーク１３との間で磁気を受け渡す磁気受渡部１７とを有する。なお、吸引部１６では、プランジャ５の一端と対向する対向面が樹脂により被覆され、吸引部１６とプランジャ５との直接接触が防止されている。

〔実施例１の特徴〕
実施例１の電磁弁１の特徴を、図２を用いて説明する。
実施例１の電磁弁１によれば、プランジャ５の外周面は、図２に示すように、径方向外側に突出する凸部１９と径方向内側に窪む凹部２０とが軸方向に交互に設けられて凹凸状をなし、凹凸状の外周面に非磁性の被膜２１が形成されている。

そして、プランジャ５の軸心と凸部１９の頂２３との距離を母材山部半径ｒ１、プランジャ５の軸心と凹部２０の底２４との距離を母材谷部半径ｒ２、被膜２１の厚さを非磁性層厚みＡと定義すると、（ｒ１−ｒ２）／２＋Ａの値が、４０μｍ以上かつ８０μｍ以下となるように、母材山部半径ｒ１、母材谷部半径ｒ２、および非磁性層厚みＡが設定される。

例えば、非磁性層厚みＡを１０μｍに設定すれば、ｒ１−ｒ２の値は６０μｍ〜１４０μｍとなるように、母材山部半径ｒ１、母材谷部半径ｒ２が設定される。
なお、（ｒ１−ｒ２）／２＋Ａの値は、プランジャ５と支持部１５との間で径方向に作用する磁気吸引力（サイドフォース）を実質的に決定する被膜２１の厚さの実効値である。そして、この実効値を４０μｍ以上かつ８０μｍ以下とすれば、軸方向の磁気吸引力を強化しつつサイドフォースの強化を抑えることができる。

〔実施例１の効果〕
実施例１の電磁弁１によれば、プランジャ５の外周面は凸部１９と凹部２０とが軸方向に交互に設けられて凹凸状をなし、凹凸状の外周面に非磁性の被膜２１が形成されている。
これにより、プランジャ５は、凸部１９の頂２３が被膜２１を介して支持部１５の内周面に対向することで支持部１５に摺動自在に支持され、プランジャ５の外周面と支持部１５の内周面との間のクリアランスは、凸部１９の頂２３以外の部分で従来よりも大きくなる。このため、プランジャ５と支持部１５との同軸度を下げることなくクリアランスの実効値を低減することができるので、被膜２１の厚さを低減してもプランジャ５の偏心が起こりにくくなる。
以上により、プランジャ５の外周面を凹凸状に設けて被膜２１の厚さを低減することで、被膜２１の形成に伴う生産効率の低下を阻止することができる。

母材山部半径ｒ１、母材谷部半径ｒ２および非磁性層厚みＡをパラメータとする（ｒ１−ｒ２）／２＋Ａの値が、４０μｍ以上かつ８０μｍ以下である。
ここで、（ｒ１−ｒ２）／２＋Ａの値は、上記のように被膜２１の厚さの実効値であるから、この実効値が４０μｍ以上かつ８０μｍ以下となるように、母材山部半径ｒ１、母材谷部半径ｒ２および非磁性層厚みＡを設定すれば、軸方向の磁気吸引力を強化しつつサイドフォースの強化を抑えることができる。

電磁弁の全体構成を示す断面図である（実施例１）。（ａ）は電磁弁の要部を示すプランジャの断面図であり、（ｂ）は電磁弁の要部を拡大して示す要部拡大図である（実施例１）。電磁弁の要部を示すプランジャの断面図である（従来例）。

符号の説明

１電磁弁
２スプール
４ソレノイドコイル
５プランジャ
１５支持部（支持部材）
１９凸部
２０凹部
２１被膜
２３頂
２４底

Claims

弁体として機能するスプールと、
通電を受けて磁気吸引力を発生するソレノイドコイルと、
磁気吸引力により軸方向に変位して前記スプールを変位させるプランジャと、
このプランジャを外周側から軸方向に摺動自在に支持する支持部材とを備える電磁弁において、
前記プランジャの外周面は、径方向外側に突出する凸部と径方向内側に窪む凹部とが軸方向に交互に設けられて凹凸状をなし、
凹凸状の前記外周面に非磁性の被膜が形成され、
前記プランジャの軸心と前記凸部の頂との距離を母材山部半径ｒ１、前記プランジャの軸心と前記凹部の底との距離を母材谷部半径ｒ２、前記非磁性の被膜の厚さを非磁性層厚みＡと定義すると、（ｒ１−ｒ２）／２＋Ａの値が、４０μｍ以上かつ８０μｍ以下であることを特徴とする電磁弁。