JPH11118062A - 電磁制御弁およびその組付方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成部品点数を低減し、スリーブの内部に一
方向に部品を挿入し容易に組付可能な電磁制御弁及びそ
の組付方法を提供する。 【解決手段】 スリーブ１４が筒部５１と縮径段差部２
１とからなり、これらが同一材で一体成形される構成で
あるから、スリーブ１４の製造が容易である。ヨーク３
とスリーブ１４とをかしめ固定する前、筒状のスリーブ
１４の縮径段差部２１側から丸棒の治具を挿通し、スリ
ーブ１４の筒部５１の一方の開口端５３側から円環状の
プレート２６、圧縮コイルスプリング１７、スプール１
５などの構成部品を順に一方向に挿入し、組み付けるた
め、組付作業が容易に行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流量を制御
するスプール弁式の電磁制御弁およびその組付方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば特開平７−１５１２５７号公報に
開示される電磁制御弁は、スプールと別体に形成された
非磁性体のシャフトを有し、磁気吸引力を受ける磁性体
のムービングコアの中心に両端が突出するようにこのシ
ャフトを貫通圧入している。シャフトが受ける摩擦抵抗
を減少し極めてスムーズに軸方向移動できるようにシャ
フトの突出部分の両端をボールベアリングで軸受支持
し、ムービングコアの磁気吸引力を受ける側のシャフト
の一方の端面をスプールに当接させている。ムービング
コアの吸引方向側端面には非磁性材のリングを固定して
いる。

【０００３】そして、コイルへの通電時、通電量が増大
するにしたがいムービングコアが軸方向に移動し、さら
に通電量が増大すると、やがてムービングコアに固定の
非磁性材のリングが磁気吸引側のボールベアリングと当
接するところでムービングコアが静止する構成となって
いる。これは、仮に、通電時に発生する磁気吸引力によ
り非磁性材なしに磁性材のムービングコアが磁性材のボ
ールベアリングに直接吸着したとすると、通電を遮断し
たとき、磁性材相互間の吸着力によりボールベアリング
からムービングコアが引き離されずに初期位置に戻らな
いことを防止するためである。このため、当接時にムー
ビングコアとボールベアリングとが直接吸着しない構成
とし、通電時の電流値とムービングコアのストロークと
の関係に安定してリニアな特性をもたせている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】どころで、特開平７−
１５１２５７号公報に開示される従来の電磁制御弁によ
ると、その組付手順として、ソレノイド部に筒状のスリ
ーブの一方の端部をかしめ固定し、この筒状のスリーブ
の他方の端部からスプールとスプリングを挿入し、スプ
リングを調整ナットで圧縮しつつ圧縮スプリングの付勢
力が適正な設定力になる位置までスリーブ内にある調整
ナットをねじ回し込む作業が必要となる。このため、組
付けおよび調整作業完了までに長時間の作業時間を要す
るという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、構成部品点数を低減し、
スリーブの内部に一方向に部品を挿入し容易に組付可能
な電磁制御弁及びその組付方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、スプリング力の設定を容易に調整
可能な電磁制御弁を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の請求項１記載の電磁制御弁によると、スリ
ーブが筒部と縮径段差部とからなり、これらが同一材で
一体成形される構成であるから、成形しやすい構成のた
めスリーブの製造が容易である。電磁駆動部とスリーブ
とを固定する前、スリーブの筒部の一方の開口端側から
圧縮スプリング、スプールなどの構成部品を一方向に挿
入し組み付けるため、組付作業が容易に行える。スプリ
ングの設定付勢力をあらかじめ許容範囲内に調整してお
くことにより、スプリング調整ねじ機構が不要になり、
組付後に機械的なスプリング力設定のための調整が不要
になり、組付作業が容易になる。

【０００７】請求項２記載の電磁制御弁によると、スリ
ーブの筒部の内部で縮径段差部と圧縮スプリングとの間
に環状プレートを設けたため、磨耗が低減される。請求
項３記載の電磁制御弁の組付方法によると、筒部の反縮
径段差部側開口部からプレート、圧縮スプリング、スプ
ールを順に挿入し、その後に、筒部の反縮径段差部側開
口部に電磁駆動部の一端を置いてかしめ固定するため、
スリーブの筒部の一方の開口端側から圧縮スプリング、
スプールなどの構成部品を一方向に挿入し組み付けるた
め、組付作業が容易に行える。

【０００８】請求項４記載の電磁制御弁の組付方法によ
ると、筒部の縮径段差部側から反縮径段差部側へ棒状の
治具を挿通し、この治具の先端からプレート、圧縮スプ
リングを挿入し、次いで筒部にスプールを挿入するた
め、プレートの径方向位置合わせが組付時に完了する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を示す実
施例を図面に基づいて説明する。 （第１実施例）内燃機関のバルブタイミング調整装置の
油圧制御弁に本発明の電磁制御弁を適用した一実施例を
図１および図２に示す。図１は、ソレノイド部１に電流
を流さないで磁気吸引力を発生させていない状態、図２
は、ソレノイド部１に電流を流して磁気吸引力を発生さ
せてムービングコアを作動させた状態を示す。

【００１０】油圧制御弁は、電流を供給することにより
磁気吸引力を発生するソレノイド部１、ソレノイド部１
で発生する磁気吸引力により駆動され、制御室２１およ
び２２に供給するオイル流量と制御室２１および２２か
ら排出するオイルの流量とを調整するスプール制御弁２
からなる。ソレノイド部１は、円筒状の磁性体であるヨ
ーク３とステータ４とがかしめ固定で連結されて磁気回
路が構成されており、ヨーク３の内径部３ａおよびステ
ータ４の中心部４ａとヨーク３の外径部３ｂとの間に中
空円筒状のコイル５が内蔵されている。コイル５は、巻
端をターミナル７に接続し、樹脂部６と一体成形されて
いる。

【００１１】ヨーク３の内径部３ａとステータ４の中心
部４ａとは軸方向において空間ギャップ９を介して対向
している。ヨーク３の内径部３ａの内壁とステータ４の
中心部４ａの内壁とにはそれぞれボールベアリング８が
圧入固定されている。ボールベアリング８はボールと該
ボールを保持する外輪とで構成されている。図１の矢印
Ｂ側の外輪は磁性体で形成されている。

【００１２】ステータ４の中心部４ａの内壁と一対のボ
ールベアリング８とで囲まれた空間に磁性体からなるム
ービングコア１０が配置されている。ムービングコア１
０の図１の矢印Ｂで示す磁気吸引側の端部は磁気吸引側
に向かって外径が細くなるようにテーパ部１０ａが形成
されている。ムービングコア１０の中心部にはムービン
グコア１０を軸方向に貫通して非磁性体のシャフト１１
が圧入固定されている。

【００１３】シャフト１１は、基本的に一端から他端ま
で同一外径となっている。これは、組付け時シャフト１
１にシャフト１１の一端側からムービングコア１０を圧
入し所定の位置まで相対移動し固定する。外力を解除し
たとき、その位置でシャフト１１とムービングコア１０
との相対位置が圧入固定される。これに対し特開平７−
１５１２５７号公報に開示される電磁制御弁では、シャ
フトの中央部に両端側の外径よりも外径の大きな部分を
有していた。この実施例においては、このようなシャフ
トの段差部分は不要となり、シャフトの構成が単純な円
柱状となるため構成が簡単となりコスト低減となる。そ
して、シャフト１１はボールベアリング８に軸受支持さ
れており、ムービングコア１０はシャフト１１と一体に
スムーズに軸方向移動できる。非磁性体のリング１３は
シャフト１１に圧入固定され、ムービングコア１０の反
吸引側端面に当接している。リング１３は、圧入荷重を
保持するため理想的には２mmの厚さが必要とされる。

【００１４】スプール制御弁２のスリーブ１４の一端は
ヨーク３にかしめ固定されている。スリーブ１４は、筒
部５１と、反ソレノイド部側の先端に形成される縮径段
差部２１とを有する。 筒部５１は、所定の壁面位置にオイルを通過させる
複数の通路と連通する複数の開口部１４ａ、１４ｂ、１
４ｃ、１４ｄ、１４ｅが形成されている。油圧解放路３
１は開口部１４ａとオイルタンク１９とを連通し、油圧
通路３２は開口部１４ｂと制御室２１とを連通し、油圧
供給路３３は開口部１４ｃとオイルポンプ１８とを連通
し、油圧通路３４は開口部１４ｄと制御室２２とを連通
し、油圧解放路３５は開口部１４ｅとオイルタンク１９
とを連通している。

【００１５】 縮径段差部２１は、筒部５１と同一材
で一体成形した部分で、筒部５１の内径よりも小さい内
径を有する。縮径段差部２１は、筒部５１の反ソレノイ
ド部側から径内方向に延びて形成されている。縮径段差
部２１の中央には内周壁２２により穴２３が形成されて
いる。縮径段差部２１が形成されることにより、このス
プール１５の自由端近傍には調整ねじ機構が設けられて
いない。

【００１６】プレート２６は、円環状の薄板で、中央に
小孔２７が形成されている。プレート２６は金属製であ
って、非磁性材でもよいし磁性材でもよいが、耐磨耗性
を有するとよい。プレート２６の外径は、穴２３の径よ
りも大きく、小孔２７の内径は穴２３の内径よりも小さ
い。このプレート２６は、圧縮コイルスプリング１７の
スプリング座の役割がある。またプレート２６は、スプ
ール１５の一端に形成されるガイド棒２８の自由端２９
が当接可能なストッパとしての役割がある。また小孔２
７があることにより、スプール１５の先端の加工残り突
起部分の逃し部分の作用を果たす。すなわち、スプール
１５のガイド棒２８の自由端面に突起が加工上形成され
るようなときであっても、この突起が小孔２７の空間内
に衝突なしに入り込むことから、スプール１５のストロ
ークの精密な制御を妨げない。仮に小孔がないとする
と、前述したスプール１５の自由端側の突起が当接する
と、この当接した突起の浮き上がり部分だけスプール１
５による弁開口部の切替制御が妨げられてしまうからで
ある。小孔２７はプレート２６の組付け時の中心軸合わ
せ（芯出し）に使用することができる。

【００１７】圧縮コイルスプリング１７は、一端がプレ
ート２６に当接し、他端がスプール１５の一端と当接す
る。この圧縮コイルスプリング１７の付勢力によりスプ
ール１５の他端はシャフト１１に当接し、リング１３は
図１に示す矢印Ａ側のボールベアリング８の外輪に押し
付けられている。スプール１５は、スリーブ１４の内壁
に軸方向に摺動可能に支持されている。スプール１５
は、スリーブ１４の内径とほぼ同じ径を有するランド部
である大径部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄと、これ
ら大径部を連結する小径部とから構成されている。スプ
ール１５の一端は、プレート２６に当接可能な自由端２
９を有するガイド棒２８が形成されている。スプール１
５のソレノイド側端部は、スプール１５の軸線方向と直
交する平坦面５２を有する。この平坦面５２は、シャフ
ト１１の端面と当接可能である。通常時は、圧縮コイル
スプリング１７の付勢力によりスプール１５の平坦面５
２はシャフト１１の端面と当接している。この平坦面５
２により、シャフト１１とスプール１５との面接触が可
能となり、ソレノイド側の通電量に応じた精密なスプー
ル１５のストローク量が確保できるためスプール１５の
軸方向位置の挙動を安定にすることができる。

【００１８】図１はコイル５に電流を供給していない状
態を示し、ムービングコア１０には磁気吸引力が作用し
ておらず、スプール１５およびムービングコア１０は圧
縮コイルスプリング１７により図１の矢印Ａ方向に付勢
されている。このとき、スプール制御弁２の開口部１４
ｃと開口部１４ｄ間が連通し、開口部１４ｂと開口部１
４ｃ間および開口部１４ｄと開口部１４ｅ間が遮断され
ることによりポンプ１８からのオイルが制御室２２に圧
送される。同時に、開口部１４ａと開口部１４ｂ間が連
通し、制御室２１のオイルがタンク１９へ排出される。

【００１９】図２は、図１に示す状態からコイル５に電
流を供給しムービングコア１０が移動した状態を示して
いる。ヨーク３の内径部３ａとムービングコア１０間で
磁気吸引力が発生し、ムービングコア１０とスプール１
５がスプリング１７の付勢力に抗し、図１に示される状
態から図１の矢印Ｂ方向の磁気吸引側に移動し、図２に
示す位置に移動する。ムービングコア１０は、プレート
２６とスプール１５のガイド棒２８の自由端２９とが当
接したところで静止する。このとき、スプール制御弁２
の開口部１４ｂと開口部１４ｃ間が連通し、開口部１４
ｃと開口部１４ｄ間および開口部１４ｂと開口部１４ａ
間が遮断されることにより制御圧室２１へオイルが圧送
される。同時に開口部１４ｄと開口部１４ｅ間が連通
し、制御圧室２２のオイルがタンク１９へ排出される。

【００２０】次に、組付手順について図４に基づいて説
明する。図４に示すように、スリーブ１４の筒部５１の
ソレノイド側の開口端５３を重力方向上側に向け、スリ
ーブ１４の縮径段差部２１を重力方向下側に向ける（ス
テップ４１）。次に、スリーブ１４の穴２３側から図示
しない治具としての丸棒を挿入し、丸棒の先端がスリー
ブ１４の開口端５３から突き出すところまで丸棒を挿入
する。この治具としての丸棒の外径は、プレート２６の
小孔２７を挿通可能な程度で、このプレート２６の径方
向を案内する程度である。そして、スリーブ１４の開口
端５３側から突き出す丸棒の先端からプレート２６を通
し（ステップ４２）、重力によりプレート２６が丸棒に
沿って重力下方向に移動し、縮径段差部２１で止まる。
このとき治具としての丸棒によりプレート２６の中心位
置決めがなされる。

【００２１】次に、この丸棒の一端側から圧縮コイルス
プリング１７を挿通する（ステップ４３）。圧縮コイル
スプリング１７は重力により下側に移動し、圧縮コイル
スプリング１７の一端がプレート２６に当接する。次い
で、丸棒を穴２３から次第に抜くようにし、この丸棒の
最後まで残る先端側からスプール１５をスリーブ１４内
に入れる（ステップ４４）。この状態でプレート２６
は、小孔２７に挿入される丸棒により径方向の位置が決
められている。そしてスプール１５により圧縮コイルス
プリング１７を圧縮した状態で、プレート２６の位置は
スリーブ１４に対して決まる。この状態で弾性力をスプ
ール１５に加えながら、ソレノイド部１をスリーブ１４
の開口側に載せ、かしめ固定する（ステップ４５）。以
上によりソレノイド部側とスプール弁部側との組付けが
完了する。

【００２２】次に、作動について説明する。通電時、図
１に示すようにソレノイド部１への通電が遮断された状
態である。この状態では、圧縮コイルスプリング１７の
付勢力によりシャフト１１およびスプール１５が図１で
最も右側の位置にある。この位置で通電すると、電流値
の増大に従いシャフト１１が図１に示す位置から左方向
に移動しシャフト１１の端面がスプール１５を図１で左
方向に押す。最大電流値になったとき、スプール１５の
自由端２９がプレート２６に当接する。この当接した状
態が図２に示す状態である。

【００２３】本実施例によると、図３に示すように、ム
ービングコア１０の軸方向位置の中央域において磁気吸
引力を一定に保持できるため、コイル５に供給する電流
値に略比例してムービングコア１０の軸方向位置が決定
される。したがって、電流値の大きさによってスプール
１５の位置が決まるため、電流値を制御することにより
制御室２１および２２に供給、排出されるオイルの流量
を高精度に制御可能である。

【００２４】また本実施例によると、ムービングコア１
０は両端部がボールベアリング８で軸受支持されスムー
ズに軸方向移動し、規制部としてのプレート２６とスプ
ール１５のガイド棒２８の自由端２９とが当接したと
き、スプール１５の位置が決まる。これにより、スリー
ブ３の内径部３ａとステータ４の中心部４ａのムービン
グコア１０とボールベアリング８とが内蔵される空間が
ほぼ同径の１つの区間となるため、スリーブ３およびス
テータ４がそれぞれ簡単な形状で１つの物体として容易
に形成できる。

【００２５】さらに本実施例によると、図２に示すよう
に、スプール１５のガイド棒２８の自由端２９がプレー
ト２６に当接したとき、ムービングコア１０の前進端４
２とボールベアリング８の外輪との間にクリアランスＬ
が確保されるため、この図２に示す状態からコイル５の
電流を遮断しても即時にムービングコア１０がスプリン
グ１７の付勢力で引き離されないという問題を防止可能
である。また、リング１３はシャフト１１に圧入固定さ
れるため組付けが非常に容易である。

【００２６】さらにまた、本実施例の電磁制御弁による
と、簡単な構造でムービングコアの軸方向位置とソレノ
イド部に供給する電流との特性をリニアに近付け、ソレ
ノイド部に供給する電流値に対応するムービングコアの
正確な軸方向位置を把握できることにより高精度な流体
の流量制御が可能である。 （第２実施例）次に、本発明の第１実施例と同様に一方
向に組付可能な本発明の第２実施例を図５、図６及び図
７に示す。

【００２７】第２実施例を図５、図６及び図７に示す電
磁制御弁は、高精度の流量制御を行えるようにした。図
５、６において、図１、２に示す実施例の構成と実質的
に同一の構成部分については同一の符号を付す。ムービ
ングコア１０の吸引方向側端面に凹溝４１を形成してい
る。ムービングコア１０とボールベアリング８の外輪と
が近づいても、凹溝４１の形状に依存して磁気回路が絞
られることになり、ムービングコア１０の接近時におい
ても磁気吸引力の上昇を抑制することができる。すなわ
ち、凹溝がない場合に比較し、より精密な流量制御が可
能になる。

【００２８】この第２実施例によるムービングコア１０
の軸方向位置と磁気吸引力との関係は、図７に示すよう
に、ムービングコア１０の軸方向位置に関わらず磁気吸
引力を一定に保持できるため、コイル５に供給する電流
値に略比例してムービングコア１０の軸方向位置が決定
される。したがって、電流値の大きさによってスプール
１５の位置が決まるため、電流値を制御することにより
制御室２１および２２に供給、排出されるオイルの流量
を高精度に制御可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁制御弁の第１実施例を示すもの
で、内燃機関用バルブタイミング調整装置の最遅角時を
示す断面図である。

【図２】本発明の電磁制御弁の第１実施例を示すもの
で、内燃機関用バルブタイミング調整装置の最進角時を
示す断面図である。

【図３】本発明の第１実施例によるムービングコア軸方
向位置と磁気吸引力との関係を示す特性図である。

【図４】本発明の第１実施例による電磁制御弁の組付工
程図である。

【図５】本発明の電磁制御弁の第２実施例を示すもの
で、内燃機関用バルブタイミング調整装置の最遅角時を
示す断面図である。

【図６】本発明の電磁制御弁の第２実施例を示すもの
で、内燃機関用バルブタイミング調整装置の最進角時を
示す断面図である。

【図７】本発明の第２実施例によるムービングコア軸方
向位置と磁気吸引力との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ ソレノイド部 ２ スプール制御弁 ３ ヨーク（磁気駆動部） ４ ステータ（磁気駆動部） ５ コイル（磁気駆動部） ８ ボールベアリング（支持部材） １０ ムービングコア １０ａ テーパ部 １１ シャフト １３ リング １４ スリーブ １４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ 開口
部 １５ スプール １５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ 大径
部（ランド部） １７ 圧縮コイルスプリング（付勢手段） ２１ 縮径段差部（規制部） ２３ 穴 ２６ プレート（規制部） ２７ 小孔 ２８ ガイド棒 ２９ 自由端 ４１ 凹溝 ４２ 前進端 ５１ 筒部 ５２ 平坦面 ５３ 開口端

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給電流値に応じた駆動力を発生する電
   磁駆動部と、 この電磁駆動部の駆動力を軸方向に受けるスプールと、 一方の開口端が前記電磁駆動部側に取り付けられるとと
   もに前記スプールを軸方向に摺動可能に収容する筒部、
   および、この筒部の反電磁駆動部側の端部に該筒部と同
   一材で一体成形した縮径段差部を有するスリーブと、 前記スプールを前記電磁駆動部の駆動力の作用方向と反
   対方向に付勢し、一端が前記縮径段差部に当接する圧縮
   スプリングとを備えていることを特徴とする電磁制御
   弁。
2. 【請求項２】 前記筒部の内部で前記縮径段差部と前記
   圧縮スプリングとの間に環状プレートを設けたことを特
   徴とする請求項１記載の電磁制御弁。
3. 【請求項３】 請求項２記載の電磁制御弁の組付方法で
   あって、 前記筒部の反縮径段差部側開口部から前記プレートを挿
   入する工程と、 前記筒部の反縮径段差部側開口部から圧縮スプリングを
   挿入する工程と、 前記筒部の反縮径段差部側開口部からスプールを挿入す
   る工程と、 前記筒部の反縮径段差部側開口部に前記電磁駆動部の一
   端を置いてかしめ固定する工程とを含むことを特徴とす
   る一方向組付可能な電磁制御弁の組付方法。
4. 【請求項４】 前記筒部の縮径段差部側から反縮径段差
   部側へ棒状の治具を挿通し、この治具の先端から前記プ
   レート、前記圧縮スプリングを挿入し、次いで筒部に前
   記スプールを挿入することを特徴とする請求項３記載の
   電磁制御弁の組付方法。