JPH11118063A

JPH11118063A - 電磁制御弁

Info

Publication number: JPH11118063A
Application number: JP27878697A
Authority: JP
Inventors: Koji Kuroda; 孝司黒田; Yoshiyuki Murao; 善之村尾; Yoshitsugu Kida; 義次喜田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ムービングコアの磁気吸引側端面に非磁性材
を設けることなしに、構成部品点数を低減し、組付け作
業を容易にした電磁制御弁を提供する。【解決手段】磁気駆動部のコイル５への通電時にスプ
ール１５が最大ストロークの位置に移動したとき、ガイ
ド棒２８の自由端２９とプレート２９との間でスプール
１５の前進端が位置決めされる。このとき、通電時に発
生する磁気吸引力により磁性材のムービングコア１０が
磁性材のボールベアリング８に直接吸着することなし
に、ムービングコア１０とボールベアリング８の外輪と
の間にクリアランスが保持されるため、通電を遮断した
とき、磁性材からムービングコア１０が容易に引き離さ
れる。このため、通電時の電流値とムービングコア１０
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
られる。従って、通電時の電流値を変化させることによ
り高精度の流量制御が行える。

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
する電磁制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電磁制御弁は、ソレノイ
ド部に発生する磁気吸引力によりムービングコアが駆動
されると、スリーブに収容されたスプールがムービング
コアとともに駆動され、この磁気吸引力と磁気吸引力の
反対方向にスプールを付勢するスプリングの付勢力との
合力がスプールを往復動させることにより流体流量を調
整している。このとき、理想的には図７の（Ｃ）に示す
ように、電流値に略比例してムービングコアのストロー
ク、すなわち軸方向位置が決定されることが望ましい。
そのためには、図７の（Ａ）に示すように、ソレノ
イド部に入力する電流とソレノイド部に発生する磁束が
ムービングコアを駆動する磁気吸引力とが略比例し、
図７の（Ｂ）に示すように、この磁気吸引力がムービ
ングコアのストロークに関係なく一定である必要があ
る。特に、ムービングコアが磁気吸引力により軸方向に
移動するため、ムービングコアのストロークに関係なく
磁気吸引力を一定にすることは工夫を要する。吸引力が
スプールのストロークに関係なく一定になるように、下
記の従来の電磁制御弁が知られている。

【０００３】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。

【０００４】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
いことが発生する。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るためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ムー
ビングコアの磁気吸引側端面に非磁性材を設けることな
しに、構成部品点数を低減し、組付け作業を容易にでき
るようにした電磁制御弁を提供することにある。本発明
の別の目的は、スプールの一部をスリーブに直接的また
は間接的に当接することでスプールの最大ストローク位
置を決定する電磁制御弁を提供することにある。

【０００６】本発明のさらに別の目的は、開弁特性を調
節するねじ調整機構なしの簡素な構成をもつ電磁制御弁
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
電磁制御弁によると、磁気駆動部のコイルへの供給通電
量が所定値を超えると、スリーブの一部または該一部に
係止される別部材としての規制部にスプールの一部が当
接する。すなわち、磁気駆動部のコイルへの通電時にス
プールが最大ストロークの位置に移動したとき、スプー
ルの軸方向端部とスリーブとの間でスプールの前進端が
位置決めされる。

【０００８】このとき、通電時に発生する磁気吸引力に
より磁性材のムービングコアが磁性材に直接吸着するこ
となしに、磁性材のムービングコアと磁性材との間にク
リアランスが保持されるため、通電を遮断したとき、磁
性材からムービングコアが容易に引き離される。このた
め、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られる。従って、
通電時の電流値を変化させることにより高精度の流量制
御が行える。

【０００９】本発明の請求項２記載の電磁制御弁による
と、スプール反磁気駆動部側の先端部に該スプール軸方
向に延びるガイド棒を有し、このガイド棒の先端が規制
部と当接可能であるため、スプールの位置が安定する。
本発明の請求項３記載の電磁制御弁によると、スリーブ
の反磁気駆動部側端部にスプールの一部またはガイド棒
が当接可能な縮径段差部を有するため、簡単な構成で、
スプールの位置決めを行える。

【００１０】本発明の請求項４記載の電磁制御弁による
と、スプールが当接可能なプレートを有し、このプレー
トが小孔を有するため、この小孔をプレート組付け位置
をきめる時の芯出しに使うことができる。また、プレー
トを耐磨耗材として付勢手段の一端が当接するスプリン
グ座に使用することができる。さらに、プレートの小孔
をスプール先端の加工残りの逃がしにすることができる
ので、スプールの最大ストローク時にスプール当接部が
面接触になるため、最大ストローク時にスプール位置が
安定することができる。

【００１１】

【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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ
が形成されている。油圧解放路３１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１４
ｂと制御室２１とを連通し、油圧供給路３３は開口部１
４ｃ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。

【００１７】スリーブ１４の反ソレノイド部側の自由端
は、縮径段差部２１が形成される。この縮径段差部２１
は、スリーブ１４の内径よりも小さい内径を有する部分
で、スリーブ１４の自由端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。

【００１８】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。プレート２
６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２７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１５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２
６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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【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１２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）本発明の第２実施例を図４、図５及び図
６に示す。

【００２７】第２実施例を図４、図５及び図６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
４、５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６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進角時を
示す断面図である。

【図６】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。

【図７】（Ａ）は、ソレノイド部に供給する電流とこの
供給電流によりソレノイド部に発生する磁気吸引力との
理想的な関係を示す特性図である。（Ｂ）は、ソレノイ
ド部に発生する磁気吸引力とムービングコアの軸方向位
置との理想的な関係を示す特性図である。（Ｃ）は、ソ
レノイド部に供給する電流とムービングコアの軸方向位
置との理想的な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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状に形成され、流体の通路となる開口
部を有するスリーブと、前記スリーブの内壁に摺動可能に支持され、大径部と小
径部とを有するスプールと、筒状に形成され、前記スリーブの軸方向端部に固定さ
れ、周囲にコイルを巻回した磁性体を有する磁気駆動部
と、筒状に形成され、磁気吸引側端部に磁気吸引側に進むに
従い外径が減少するテーパ部を形成した磁性体からなる
ムービングコアと、前記ムービングコアを軸方向に貫通して固定され、前記
スプールの軸方向端部に当接可能な非磁性体からなるシ
ャフトと、前記スリーブの内部に収容され、前記スプールを反磁気
吸引側に付勢する付勢手段と、前記スリーブの一部または該一部に係止される別部材で
あって、前記コイルへの供給通電量が所定値を超える
と、前記スプールの一部が当接することにより該スプー
ルの移動を規制する規制部とを備えたことを特徴とする
電磁制御弁。
【請求項２】前記スプールの一部は、反磁気駆動部側
の先端部に該スプール軸方向に延びるガイド棒を有し、
このガイド棒の先端が前記規制部と当接可能であること
を特徴とする請求項１記載の電磁制御弁。
【請求項３】前記スリーブの反磁気駆動部側端部は、
前記スプールの一部または前記ガイド棒が当接可能な縮
径段差部を有することを特徴とする請求項１または２記
載の電磁制御弁。
【請求項４】前記別部材は、小孔を有し、前記スプー
ルが当接可能なプレートであることを特徴とする請求項
１、２または３記載の電磁制御弁。
【請求項５】前記スプールの反磁気駆動部側端部また
は前記ガイド棒の先端は、前記小孔よりも大径であって
前記プレートに当接可能であることを特徴とする請求項
４記載の電磁制御弁。