JPH0735257A - 電磁弁 - Google Patents

電磁弁

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JPH0735257A
JPH0735257A JP17819793A JP17819793A JPH0735257A JP H0735257 A JPH0735257 A JP H0735257A JP 17819793 A JP17819793 A JP 17819793A JP 17819793 A JP17819793 A JP 17819793A JP H0735257 A JPH0735257 A JP H0735257A
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JP
Japan
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spool
valve body
sliding hole
peripheral surface
solenoid valve
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JP17819793A
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English (en)
Inventor
Yoshihito Ooya
吉仁 大矢
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Riken Corp
Original Assignee
Riken Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、例えば車両積載油圧制御用として
使用される軽量化された電磁弁に関し、詳しくは摺動部
の材料と表面処理の改良に関し、温度変化があってもバ
ルブ本体の摺動孔とスプールとの間から油漏れを少なく
して特性の変化を少なくし、且つ、耐摩耗性に優れた電
磁弁を提供することを目的とする。 【構成】 バルブ本体をアルミニウム合金で構成し、且
つ、摺動孔の内周面に酸化皮膜を形成するとともに、ス
プールをアルミニウム合金で構成し、且つ、その外周面
の硬度を、バルブ本体の摺動孔の内周面の硬度と同程度
にしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば車両積載油圧制
御用として使用される軽量化された電磁弁に関し、詳し
くは摺動部の材料と表面処理の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】電磁弁は、種々の用途に供され、例えば
車両積載油圧制御用として使用される場合には、軽量化
が要求されている。
【0003】一般に、かかる電磁弁は油圧通路内の流体
の流れをバルブ本体内に設けたスプールの移動により制
御するもので、電磁弁の弁部は、バルブ本体,スプール
等により構成され、バルブ本体には入口ポート,出口ポ
ートが設けられている。かかる構造の電磁弁では、スプ
ールが各ポートを開閉することにより、油等の流体の流
れが制御されるようになっている。
【0004】そして、上記のバルブ本体は、電磁弁の軽
量化のため、一般的にアルミニウム合金が用いられ、ダ
イキャスト鋳造法により造られる。また、スプールの材
料として鋼材が用いられている。
【0005】スプールは、バルブ本体の摺動孔内で往復
運動を行ない、上記の各ポートを開閉することにより油
の圧力或いは流量を制御している。そのため、スプール
には往復運動による摩耗を防止するため、浸炭焼入れ等
の熱処理(例えばHRC60以上)等を施した鋼材が用い
られている。
【0006】また、バルブ本体もスプールと同様に摩耗
を防止するため、陽極酸化皮膜HmV120以上の表面処
理を施している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように、バルブ本体の材料としてアルミニウム合金が用
いられ、スプールの材料として鋼材が用いられており、
アルミニウム合金と鋼材の熱膨張率の相違により、低温
時、あるいは高温時においてスプールとバルブ本体の摺
動孔の間の隙間が変化し、温度変化により電磁弁の特性
(入力信号に対する制御圧力或いは制御流量)が変化す
るという問題がある。
【0008】また、バルブ本体の内部で往復運動を行な
うスプールの材質を鋼材にすると、弁の固有振動数が低
くなって共振現象が発生し易くなり、油の制御が不可能
(即ち、スプールが共振現象を起こし、それに伴ない、
油の圧力或いは流量が急激に変化する)になり、電磁弁
で作動される装置を制御することが困難になるという問
題がある。
【0009】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたもので、温度変化があってもバルブ本体の摺動
孔とスプールとの間から油漏れを少なくして特性の変化
を少なくし、且つ、耐摩耗性に優れた電磁弁を提供する
ことである。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
バルブ本体内に、該バルブ本体の摺動孔にスプールを設
けてなる電磁弁において、バルブ本体をアルミニウム合
金で構成し、且つ、摺動孔の内周面に酸化皮膜を形成す
るとともに、スプールをアルミニウム合金で構成し、且
つ、その外周面の硬度を、バルブ本体の摺動孔の内周面
の硬度と同程度にしたことを特徴とする。
【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、スプールの外周面は、硬質粒子を分散した
ニッケル基皮膜で構成されていることを特徴とする。請
求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、ス
プールの硬度は、H RB80〜100であることを特徴と
する。
【0012】請求項4記載の発明は、請求項2記載の発
明において、硬質粒子については、膜厚は2〜30μ
m、硬度はHmV400〜1000、平均粒子径は0.2
〜1μm、面積率は10〜30%であることを特徴とす
る。
【0013】請求項5記載の発明は、請求項2記載の発
明において、硬質粒子は窒化物であることを特徴とす
る。請求項6記載の発明は、請求項2記載の発明におい
て、硬質粒子は酸化物であることを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明においては、バルブ本体とスプールの各
材料がアルミニウム合金であるので、熱膨張率がほぼ同
じで、温度変化があった場合、バルブ本体、スプールの
熱変形量がほぼ同じになり、バルブ本体の摺動孔とスプ
ールの各径がほぼ同じ量だけ変形し、摺動孔の内周面と
スプールの外周面の間に形成される隙間の寸法変化が少
なくなる。
【0015】しかも、バルブ本体の摺動孔の内周面にア
ルミニウム合金の主成分であるアルミニウムの酸化皮膜
が形成され、且つ、スプールの外周面の硬度が、バルブ
本体の摺動孔の内周面の硬度と同程度になっているの
で、バルブ本体の摺動孔の内周面及びスプールの外周面
における摩耗が少なくなる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図1ないし図3は本発明の実施例に係る電磁
弁を示す。
【0017】図において、符号1は本発明の実施例に係
る電磁弁で、この電磁弁1は、弁部2と、電磁駆動部3
とから構成されている。弁部2は、バルブ本体4を有
し、このバルブ本体4は、軸方向に沿って摺動孔5を形
成した厚肉円筒形状に構成されている。
【0018】摺動孔5には、その電磁駆動部3側の端部
から順番に、入口用の環状溝6A,出口用の環状溝7
A,ドレーン用の環状溝8Aが形成されている。入口用
の環状溝6Aには、入口ポート6が連通している。出口
用の環状溝7Aには、出口ポート7が連通している。ド
レーン用の環状溝8Aには、ドレーンポート8が連通し
ている。
【0019】そして、バルブ本体4の摺動孔5にはスプ
ール9が挿入され、その一端が電磁駆動部3に接続さ
れ、スプール9にはランド部10,11が形成されてい
る。ランド部10は、スプール9の、電磁駆動部3に近
い一端側に位置し、ランド部11はスプール9の他端に
形成されている。ランド部10,11の外周面10A,
11Aは、それぞれ摺動孔5内に摺動自在に内嵌され、
摺動孔5の、電磁駆動部3から離れた側の端部には、バ
ネ12,調整螺子13が設けられている。バネ12は調
整螺子13に押圧されることにより、スプール9のラン
ド部11の端面に当接して装着されている。調整螺子1
3の締め付け位置によりバネ12の付勢力が調整され
る。
【0020】スプール9の一端は電磁駆動部3に固定し
て取り付けられ、スプール9は上記バネ12により常時
左方に押圧され、電磁駆動部3の励磁により往復移動
し、このスプール9の往復移動によりランド部10,1
1の環状溝6A,7Aの開閉が行なわれ、油の流路の切
り換えが行なわれる。
【0021】上記の摺動孔5の直径は、スプール9のラ
ンド部10,11の直径よりも僅かに大きく加工されて
おり、図2に示すようにスプール9のランド部10,1
1の外周面10A,11Aと摺動孔5の内周面5Aの間
に、若干の隙間Xが形成されている(図2にはランド部
10のみ図示)。
【0022】バルブ本体4には、その材料として例えば
アルミニウム合金ダイキャスト材(ADC12)が用い
られ、工作機械で所定の形状に機械加工された後、摺動
孔5の内周面5Aに陽極酸化皮膜処理が行なわれてい
る。陽極酸化皮膜の主組成は酸化アルミナとされ、その
硬度はHmV120となっている。
【0023】一方、スプール9には、その材料としてH
RB85程度のアルミニウム合金の粉末押出材(Si:1
6%,Cu:3.5%,Mg:1.2% Fe:7.5
%,残りAl)が用いられている。これは、下地のアル
ミニウム合金の硬度が低い場合には、負荷される加重に
よる陥没が起こる虞を防ぐためである。
【0024】スプール9の素材が工作機械で所定の形状
に機械加工された後、硬質粒子を分散したニッケル・リ
ンメッキが施され、スプール9が造られる。スプール9
のメッキ膜の厚さは、2μm〜30μmとされている。
メッキ膜の厚さが2μmより薄いと長期間の摩耗に耐え
られず、メッキ膜厚が30μmを越えると密着性が悪く
なり、下地から剥離し易くなるからである。また、ニッ
ケル・リンメッキの採用で、電解メッキのみならず、無
電解メッキによることもできる。
【0025】硬質粒子については、窒化珪素,酸化クロ
ムを用い、硬度はHmV400〜1000、平均粒子径は
0.2〜1μm、面積率は10〜30%のものが良好と
されている。
【0026】硬質粒子の硬度がHmV400〜1000で
ある理由は、硬度がHmV400より小さいと、耐摩耗性
が劣り、硬度がHmV1000より大きくなると、バルブ
本体4の摺動孔5の内周面5Aに傷が付くためである。
【0027】硬質粒子の平均粒子径が0.2〜1μmの
範囲である理由は、平均粒子径を1μmより大きくする
と、バルブ本体4の摺動孔5の内周面5Aに傷が付くた
め好ましくなく、また、平均粒子径を0.2μm未満と
した場合、スプール9の摺動孔5の内周面5Aに傷は付
かないが、耐摩耗性に劣るためである。
【0028】硬質粒子の面積率が10〜30%である理
由は、面積率が大きければ、スプール9の耐摩耗性は向
上する反面、摺動孔5の摩耗量が増大し、また、面積率
が小さければ、スプール9の耐摩耗性が劣るからであ
る。
【0029】なお、特に、硬質粒子について窒化珪素,
酸化クロムを用い、その硬度HmV850、平均粒子径
0.8μm、面積率20%、メッキ膜厚10μmで実験
した結果、バルブ本体4の摺動孔5の表面に傷が付か
ず、良好な結果が得られている。
【0030】上述のことから、スプール9の外周面10
A,11Aの硬度が、バルブ本体4の摺動孔5の内周面
5Aの硬度と同程度になっている。しかして、本実施例
においては、バルブ本体4とスプール9の各材料がアル
ミニウム合金であるので、熱膨張率がほぼ同じで、温度
変化があった場合、バルブ本体4、スプール9の熱変形
量がほぼ同じになり、バルブ本体4の摺動孔5とスプー
ル9の径がほぼ同じ量だけ変形し、隙間の寸法変化が少
なくなる。
【0031】しかも、バルブ本体4の摺動孔5の内周面
5Aにアルミニウム合金の主成分であるアルミニウムの
酸化皮膜が形成され、且つ、スプール9の外周面10
A,11Aの硬度が、バルブ本体4の摺動孔5の内周面
5Aの硬度と同程度になっているので、バルブ本体4の
摺動孔5の内周面5Aと、スプール9の外周面10A,
11Aの間における摩耗が少なくなる。
【0032】以上の如き構成によれば、バルブ本体4と
スプール9の各材料がアルミニウム合金であるので、熱
膨張率がほぼ同じで、温度変化があった場合、バルブ本
体4の摺動孔5とスプール9の径がほぼ同じ量だけ変形
し、隙間Xの寸法変化が少なくなる。
【0033】例えば、図3により説明する。図3は、本
実施例におけるアルミニウム合金製のスプール9(実線
で示す)と、従来の鋼製のスプール(点線で示す)と
の、半径方向の隙間(図2におけるX)の温度変化に対
する寸法変化を表したものである。図において、本実施
例では、0℃における摺動孔5の直径は11.510m
m、スプール9の直径は11.490mmであり、半径
方向の隙間Xは0.01mmとなる。そして、温度を1
00℃にすると、本実施例の、アルミニウム合金のスプ
ール9は、0.00003mm程度しか変化しないのに
対して、従来の鋼製のスプールでは0.0005mm程
度変化している。
【0034】従って、本実施例において、例えば、半径
方向の隙間Xを0.005mmとしても、隙間寸法の変
化量は、隙間と比較して非常に小さく、温度変化により
電磁弁1の、入力信号に対する制御信号或いは制御流量
の特性(半径方向に隙間が変化すると、油が漏れて特性
が変化する)が変化するという問題を回避できる。
【0035】また、スプール8の材質のアルミニウム合
金の比重は、鋼材に比して約1/3なので、固有振動数
が約1.7倍となり、共振現象を起こし難くし(固有振
動数は質量の平方根に反比例するため)、油の制御を良
くすることができる。
【0036】また、バルブ本体4の摺動孔5の内周面5
Aとスプール9の外周面10A,11Aとの間の摩耗が
問題となるが、バルブ本体4の摺動孔5の内周面5Aに
アルミニウム合金の主成分であるアルミニウムの酸化皮
膜が形成され、且つ、スプール9の外周面10A,11
Aの硬度が、バルブ本体4の摺動孔5の内周面5Aの硬
度と同程度になっているので、バルブ本体4の摺動孔5
の内周面5A,スプール9の外周面10A,11Aにお
ける摩耗を少なくすることができる。
【0037】従って、温度変化があっても、バルブ本体
4の摺動孔5の内周面5A,スプール9の外周面10
A,11Aを良好な状態に保持し、バルブ本体4の摺動
孔5とスプール9との間から油漏れを少なくすることが
でき、該電磁弁1の特性の変化を少なくできる。
【0038】なお、本実施例においては、スプール9の
外周面10A,11Aにはニッケル基皮膜が施されてい
るが、これに限定することなく、その硬度が同じ程度の
他の物質を用いたメッキに代えることができる。
【0039】また、本実施例においては、電磁弁1の構
造は図1に示すものを例に挙げて説明したが、かかる構
造に限定されない。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バルブ本体とスプールの各材料がアルミニウム合金であ
るので、熱膨張率がほぼ同じで、温度変化があった場
合、バルブ本体の摺動孔とスプールの径がほぼ同じ量だ
け変形し、摺動孔とスプールの間に形成された隙間の寸
法変化を少なくできる。従って、バルブ本体の摺動孔の
内周面及びスプールの外周面における摩耗が問題となる
が、バルブ本体の摺動孔の内周面にアルミニウム合金の
主成分であるアルミニウムの酸化皮膜が形成され、且
つ、スプールの外周面の硬度が、バルブ本体の摺動孔の
内周面の硬度と同程度になっているので、バルブ本体の
摺動孔の内周面,スプールの外周面における摩耗を少な
くすることができる。従って、バルブ本体の摺動孔の内
周面,スプールの外周面を良好な状態に保持し、温度変
化があってもバルブ本体の摺動孔とスプールとの間から
油漏れを少なくすることができ、特性の変化を少なくで
きる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る電磁弁の縦断面図であ
る。
【図2】同電磁弁の要部拡大図である。
【図3】同電磁弁の効果の説明図である。
【符号の説明】
1 電磁弁 4 バルブ本体 5 摺動孔 5A 内周面 9 スプール 10A 外周面 11A 外周面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C25D 15/02 F // C23C 18/52 A

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バルブ本体内に、該バルブ本体の摺動孔
    にスプールを設けてなる電磁弁において、 バルブ本体をアルミニウム合金で構成し、且つ、摺動孔
    の内周面に酸化皮膜を形成するとともに、 スプールをアルミニウム合金で構成し、且つ、その外周
    面の硬度を、バルブ本体の摺動孔の内周面の硬度と同程
    度にしたことを特徴とする電磁弁。
  2. 【請求項2】 スプールの外周面は、硬質粒子を分散し
    たニッケル基皮膜で構成されていることを特徴とする請
    求項1記載の電磁弁。
  3. 【請求項3】 スプールの硬度は、HRB80〜100で
    あることを特徴とする請求項1記載の電磁弁。
  4. 【請求項4】 硬質粒子については、膜厚は2〜30μ
    m、硬度はHmV400〜1000、平均粒子径は0.2
    〜1μm、面積率は10〜30%であることを特徴とす
    る請求項2記載の電磁弁。
  5. 【請求項5】 硬質粒子は窒化物であることを特徴とす
    る請求項2記載の電磁弁。
  6. 【請求項6】 硬質粒子は酸化物であることを特徴とす
    る請求項2記載の電磁弁。
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