JP2009174623A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気特性の悪化を防止し得る電磁弁を提供する。
【解決手段】プランジャ２４は、その外周面２５ｂ，２６ａにて、当該プランジャ２４の反スプール側の外周面（プランジャ本体２５の外周面２５ｂ）とヨーク部３１の内周面３４との間に配置される反スプール側ブッシュ４０の樹脂被膜４２と、当該プランジャ２４のスプール側の外周面（シャフト２６の外周面２６ａ）とコア部３２の内周面３５との間に配置されるスプール側ブッシュ５０の支持部５１とにより摺動自在に支持されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイルに供給される電流に応じたプランジャの移動によりスプールを作動させる電磁弁に関するものである。

従来より、コイルに供給される電流に応じたプランジャの移動によりスプールを作動させる電磁弁として、下記特許文献１に示す電磁弁装置が知られている。この電磁弁装置は、コイルに電流を供給することにより、ヨーク、収容部、吸引部およびプランジャによって構成された磁気回路に磁束を流す。これにより、吸引部とプランジャとの間に磁気吸引力が発生する。このとき、コイルに供給する電流値が制御されることでプランジャがスプールを反リニアソレノイド方向へ押す力を調整し、出力ポートから流出する作動油の油圧が調整される。
特開２００２−３１０３２２号公報

ところで、プランジャの外周面やこのプランジャを収容する収容部の内周面にはニッケル・リンの非磁性材料によるめっきや窒化処理等の表面処理が施されている。これにより、プランジャが、ヨーク、収容部および吸引部を有するステータコアに吸着されることなく当該ステータコア内を滑らかに摺動できるように収容部に支持される。

しかしながら、例えば、ステータコアに窒化処理を施すと窒素が不純物となり磁気特性（磁気ヒステリシス）が悪化する場合があり、この場合ヒステリシスの増加を招くという問題がある。また、表面処理をプランジャやステータコアに施すことから、コスト低減の阻害要因ともなっている。

また、プランジャのスプール側端部とステータコアの吸引部との間に生じる径方向の磁気吸引力により、プランジャがそのスプール側外周面にてステータコアに押し付けられて支持されることとなる。このようにプランジャがそのスプール側外周面のみで支持されるため、磁気吸引力が大きくなるとプランジャの摺動不良（ヒステリシス大）が生じるという問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、磁気特性の悪化を防止し得る電磁弁を提供することにある。別の目的は、プランジャの摺動不良を防止し得る電磁弁を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の電磁弁では、コイル（２２）への通電により磁気回路の一部を構成するヨーク部（３１）とコア部（３２）とを有するステータコア（２３）であって、前記ヨーク部と前記コア部とを連結する薄肉部（３３）により前記磁気回路における磁路断面積を低減するステータコアと、前記ステータコア内に配置されて前記コア部との間に生じる磁気吸引力により軸方向に移動するプランジャ（２４）と、前記ステータコアに取り付けられる弁スリーブ（７０）と、前記弁スリーブに摺動自在に案内支持されて前記プランジャの移動に応じて作動するスプール（８０）と、を備える電磁弁（１０）であって、前記プランジャの反スプール側外周面（２５ｂ）と前記ヨーク部の内周面（３４）との間に配置される第１のブッシュ（４０）の内周側の樹脂部材（４２）と、前記プランジャのスプール側外周面（２６ａ）と前記コア部の内周面（３５）との間に配置される第２のブッシュ（５０）の内周側の樹脂部材（５１）とにより前記プランジャの外周面を摺動自在に支持することを技術的特徴とする。

請求項１の発明では、プランジャは、その外周面にて、当該プランジャの反スプール側外周面とヨーク部の内周面との間に配置される第１のブッシュの内周側の樹脂部材と、当該プランジャのスプール側外周面とコア部の内周面との間に配置される第２のブッシュの内周側の樹脂部材とにより摺動自在に支持されている。

これにより、プランジャの外周面やステータコアの内周面にニッケル・リンの非磁性材料によるめっきや窒化処理等の表面処理を施す必要がないので、磁気特性が改善されてヒステリシスを低減することができる。
したがって、ステータコアへの表面処理等による磁気特性の悪化を防止することができる。また、プランジャやステータコアへの表面処理を廃止することができるので、ステータコアの製造コストを低減することができる。

また、プランジャは、第１のブッシュおよび第２のブッシュを介して、反スプール側外周面およびスプール側外周面の軸方向両側にてステータコアに摺動自在に支持されている。このため、径方向の磁気吸引力によるプランジャをステータコアに押し付ける力がプランジャの軸方向両側に分散して作用することとなり、プランジャの摺動不良を防止することができる。

特に、ステータコアは、ヨーク部とコア部とが薄肉部により連結されて一体に形成されているので、ヨーク部とコア部とが磁気抵抗部となる隙間を介して対向するように別体で形成される場合と比較して同軸度が小さくなり、さらにプランジャの摺動不良が抑制される。

請求項２の発明では、第２のブッシュは、磁気吸引力により軸方向に移動したプランジャに当接する当接部を有する。これにより、第２のブッシュは、上述したプランジャを摺動自在に支持する支持機能に加えて、磁気吸引力に応じて軸方向に移動したプランジャが当接部に当接することにより当該プランジャを所定の位置までの移動に制限するストッパ機能を兼ね備えることができる。

以下、本発明の一実施形態について図１および図２を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る電磁弁１０の構成概要を示す断面図である。図２（Ａ）は、スプール側ブッシュ５０の正面図であり、図２（Ｂ）は、スプール側ブッシュ５０を側面からみた一部断面図である。
電磁弁１０は、例えば、車両用自動変速機のオイルパン内部において油圧制御に用いられるもので、ソレノイド部２０と、そのソレノイド部２０の一端に設けられたスプール部６０とによって構成されている。ソレノイド部２０は、主に、磁性材料により有底円筒状に形成されるカバー２１、コイル２２、ステータコア２３、プランジャ２４、反スプール側ブッシュ４０およびスプール側ブッシュ５０等を備えており、スプール部６０は弁スリーブ７０とスプール８０等を備えている。

ステータコア２３は、磁性材料により一体に成型されたヨーク部３１、コア部３２および薄肉部３３を備えている。ステータコア２３は、コイル２２を、ヨーク部３１、コア部３２および薄肉部３３と、ヨーク部３１の反スプール側の外周に嵌合される溝部２７とでもって覆うようにして構成されている。当該ステータコア２３は、ヨーク部３１に嵌合された溝部２７の外周がカバー２１の底部に嵌合し、コア部３２の外周がカバー２１の開口端に嵌合することで、カバー２１内に収容されている。

コイル２２への通電により、カバー２１と、ステータコア２３のヨーク部３１およびコア部３２と、プランジャ２４でもって磁気回路が構成される。薄肉部３３は、上記磁気回路において、ヨーク部３１とコア部３２との間の磁束の漏れを低減してコア部３２とプランジャ２４との間の磁気吸引力を増加させる磁気抵抗部としての役割を果たす（図１参照）。

ステータコア２３には、ヨーク部３１側に内周面３４を有するヨーク部側内周穴と、コア部３２側に内周面３５を有するコア部側内周穴とが形成されており、ヨーク部側内周穴の内径は、コア部側内周穴の内径よりも大きくなるように形成されている。

反スプール側ブッシュ４０は、磁性材料、例えば、ＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼鈑をリング状に形成したブッシュ本体４１を備えており、このブッシュ本体４１の内周側にはテフロン（登録商標）等により樹脂被膜４２が形成されている。反スプール側ブッシュ４０の軸方向長さは、プランジャ２４に必要なストロークよりも長くなるように設定されている。また、反スプール側ブッシュ４０の内径は、上記ヨーク部側内周穴の内径よりも僅かに小さくなるように設定されている。当該反スプール側ブッシュ４０は、そのブッシュ本体４１の外周面にて、ステータコア２３の内周面３４の反スプール側に形成される段部３６に嵌合されている（図１参照）。

図２に示すように、スプール側ブッシュ５０は、ポリプロピレン樹脂等の樹脂材料からなる略円筒状の支持部５１とこの支持部５１より外径の大きな略円筒状の当接部５２とを一体に備えている。支持部５１および当接部５２には、後述するようにスプール側ブッシュ５０をステータコア２３およびプランジャ２４に組み付けたとき、当該スプール側ブッシュ５０の反スプール側とスプール側とを連結して油路を確保するための溝５１ａ，５２ａがそれぞれ４箇所形成されている。スプール側ブッシュ５０は、支持部５１の外周面が内周面３５に嵌合するとともに当接部５２のスプール側面が内周面３４と内周面３５との間の段部３７に当接してステータコア２３内に固定されている（図１参照）。

当接部５２の軸方向長さは、磁気吸引力により後述するばね９１の付勢力に抗してスプール側へ移動するプランジャ２４が通常の移動範囲を超えたときに当接部５２に当接するように設定されている。これにより、当接部５２は、磁気吸引力によりスプール側へ移動したプランジャ２４を所定の位置までの移動に制限するストッパ機能を備えることとなる。

プランジャ２４は、磁性材料からなるプランジャ本体２５と、このプランジャ本体２５のスプール側端部に同軸的に形成された穴２５ａに嵌合される磁性材料からなるシャフト２６とでもって構成されている。シャフト２６は、プランジャ本体２５からスプール側へ突出している。

プランジャ本体２５の外周面２５ｂ、すなわちプランジャ２４の反スプール側外周面は、反スプール側ブッシュ４０の樹脂被膜４２により摺動自在に支持されている。また、シャフト２６の外周面２６ａ、すなわちプランジャ２４のスプール側外周面は、スプール側ブッシュ５０の支持部５１により摺動自在に支持されている。これにより、プランジャ２４は、ステータコア２３内に同軸的であって摺動自在に支持されることとなる。

このプランジャ２４は、プランジャ本体２５とステータコア２３のコア部３２との間に生じる磁気吸引力により、当該コア部３２に近接する軸方向（スプール側）に移動する。

このようにソレノイド部２０が構成されることにより、コイル２２への通電に応じて、カバー２１、ステータコア２３およびプランジャ２４とでもって磁気回路が構成されることとなる。このとき、プランジャ２４のプランジャ本体２５を摺動自在に支持する反スプール側ブッシュ４０の内周面には樹脂被膜４２が形成されているので、反スプール側ブッシュ４０を介してステータコア２３のヨーク部３１とプランジャ２４のプランジャ本体２５との間で磁束が漏れることもない。また、プランジャ２４のシャフト２６を摺動自在に支持するスプール側ブッシュ５０の支持部５１は樹脂材料により形成されているので、スプール側ブッシュ５０を介してステータコア２３のコア部３２とプランジャ２４との間で磁束が漏れることもない。

カバー２１の開口端側に位置するコア部３２の外側面には、スプール８０を摺動可能に嵌装する弁スリーブ７０が配設されている。そして、カバー２１の開口側筒状端部２１ａを、弁スリーブ７０に形成されたフランジ部７１とコア部３２とを接合させた状態でかしめることにより、ソレノイド部２０とスプール部６０とが一体結合されている。

弁スリーブ７０には、径の異なる第１弁孔７２と第２弁孔７３が形成されるとともに、この第２弁孔７３に接続するばね収容孔７４が形成されている。これら各弁孔７２、７３およびばね収容孔７４は、ステータコア２３およびプランジャ２４と同軸上に延びるように形成されている。

スプール８０には、第１弁孔７２に嵌合する第１ランド部８１および第２ランド部８２と、第２弁孔７３に嵌合する第３ランド部８３が設けられており、第２ランド部８２と第３ランド部８３は互いに隣接して設けられている。

第１ランド部８１および第２ランド部８２は軸方向に所定量離間して設けられ、小径部８４によって互いに連結されている。小径部８４に対応して環状溝７５が前記弁スリーブ７０に形成され、この環状溝７５に制御圧を出力する出力ポート７６が連通されている。

また、弁スリーブ７０には、第１ランド部８１および第２ランド部８２の互いに対向する端面にそれぞれ対応して開口する排出ポート７７および供給ポート７８が形成されている。さらに、弁スリーブ７０には、ばね収容孔７４に開口するドレンポート７９が形成されている。なお、スプール８０の一端には、プランジャ２４のシャフト２６のスプール側端面に当接するシャフト部８５が突設されている。

ばね収容孔７４の開口端はその内周面に形成されたねじ孔に螺合するプラグ９０によって閉塞され、このプラグ９０とスプール８０の間にばね９１が設けられている。スプール８０は、ばね９１の付勢力によってプランジャ２４に向けて押圧され、これにより、スプール８０のシャフト部８５を介してプランジャ２４が、通常カバー２１の底面に当接する初期位置に保持されている。かかるプランジャ２４の初期位置において、プランジャ２４のスプール側端縁は、コア部３２の端部に軸方向にてほぼ一致するように配置されている（図１参照）。

このように構成される本第１実施形態に係る電磁弁１０の作用について、以下に説明する。コイル２２が非励磁状態の場合には、スプール８０は、ばね９１の付勢力によりプランジャ２４を反スプール方向に押圧し、プランジャ２４をカバー２１の底面に当接する初期位置に保持している。この非励磁状態においては、出力ポート７６は、供給ポート７８との連通が遮断されているとともに、排出ポート７７に連通され、これによって出力ポート７６は低圧に保持されている。

一方、コイル２２に通電して励磁すると、カバー２１、ステータコア２３およびプランジャ２４でもって磁気回路が構成されて、ステータコア２３のコア部３２とプランジャ２４のプランジャ本体２５との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力により、プランジャ本体２５がコア部３２側へ引き寄せられて、スプール８０がばね９１の付勢力に抗して反プランジャ方向に移動する。この移動により、第２ランド部８２が供給ポート７８を開口し始めるとともに、第１ランド部８１が排出ポート７７の開口面積を制限し始めるので、出力ポート７６の制御圧は次第に上昇される。

このように本第１実施形態に係る電磁弁１０では、コイル２２に通電される電流値に応じてステータコア２３のコア部３２とプランジャ２４のプランジャ本体２５との間で発生する磁気吸引力と、ばね９１の付勢力とがバランスする位置にスプール８０が保持され、これによって上記制御圧はコイル２２に通電された電流値に応じた圧力に制御される。

以上説明したように、本第１実施形態に係る電磁弁１０では、プランジャ２４は、その外周面２５ｂ，２６ａにて、当該プランジャ２４の反スプール側の外周面（プランジャ本体２５の外周面２５ｂ）とヨーク部３１の内周面３４との間に配置される反スプール側ブッシュ４０の樹脂被膜４２と、当該プランジャ２４のスプール側の外周面（シャフト２６の外周面２６ａ）とコア部３２の内周面３５との間に配置されるスプール側ブッシュ５０の支持部５１とにより摺動自在に支持されている。

これにより、プランジャ２４の外周面２５ｂ，２６ａやステータコア２３の内周面３４，３５にニッケル・リンの非磁性材料によるめっきや窒化処理等の表面処理を施す必要がないので、磁気特性が改善されてヒステリシスを低減することができる。
したがって、ステータコア２３への表面処理等による磁気特性の悪化を防止することができる。また、プランジャ２４やステータコア２３への表面処理を廃止することができるので、ステータコア２３の製造コストを低減することができる。

また、プランジャ２４は、反スプール側ブッシュ４０およびスプール側ブッシュ５０を介して、反スプール側外周面であるプランジャ本体２５の外周面２５ｂおよびスプール側外周面であるシャフト２６の外周面２６ａの軸方向両側にてステータコア２３に摺動自在に支持されている。このため、径方向の磁気吸引力によるプランジャ２４をステータコア２３に押し付ける力がプランジャ２４の軸方向両側に分散して作用することとなり、プランジャ２４の摺動不良を防止することができる。

特に、ステータコア２３は、ヨーク部３１とコア部３２とが薄肉部３３により連結されて一体に形成されているので、ヨーク部とコア部とが磁気抵抗部となる隙間を介して対向するように別体で形成される場合と比較して同軸度が小さくなり、さらにプランジャ２４の摺動不良が抑制される。

また、本第１実施形態に係る電磁弁１０では、スプール側ブッシュ５０は、磁気吸引力により軸方向に移動したプランジャ２４のプランジャ本体２５のスプール側端部に当接する当接部５２を有する。これにより、スプール側ブッシュ５０は、上述したプランジャ２４のシャフト２６を摺動自在に支持する支持機能に加えて、磁気吸引力に応じて軸方向に移動したプランジャ本体２５が当接部５２に当接することによりプランジャ２４を所定の位置までの移動に制限するストッパ機能を兼ね備えることができる。

さらに、本第１実施形態に係る電磁弁１０では、プランジャ２４のシャフト２６は樹脂材料からなるスプール側ブッシュ５０により摺動自在に支持されているので、スプール側ブッシュ５０を介して上記磁気回路における磁束が漏れることもない。したがって、シャフト２６に高価な非磁性材料を使用せずに安価な磁性材料を使用することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）反スプール側ブッシュ４０は、そのブッシュ本体４１の内周面に樹脂被膜４２が形成されることに限らず、例えば、ポリプロピレン樹脂等の樹脂材料をリング状にして形成されてもよい。

（２）スプール側ブッシュ５０の当接部５２は、支持部５１とともに樹脂材料により一体に形成されることに限らず、例えば、非磁性材料により形成されてもよい。

本実施形態に係る電磁弁の構成概要を示す断面図である。 図２（Ａ）は、スプール側ブッシュの正面図であり、図２（Ｂ）は、スプール側ブッシュを側面からみた一部断面図である。

符号の説明

１０…電磁弁
２０…ソレノイド部
２２…コイル
２３…ステータコア
２４…プランジャ
２５…プランジャ本体
２５ｂ…外周面
２６…シャフト
２６ａ…外周面
３１…ヨーク部
３２…コア部
３３…薄肉部
３４，３５…内周面
４０…反スプール側ブッシュ（第１のブッシュ）
４１…ブッシュ本体
４２…樹脂被膜（樹脂部材）
５０…スプール側ブッシュ（第２のブッシュ）
５１…支持部（樹脂部材）
５２…当接部
６０…スプール部
７０…弁スリーブ
８０…スプール

Claims (2)

1. コイルへの通電により磁気回路の一部を構成するヨーク部とコア部とを有するステータコアであって、前記ヨーク部と前記コア部とを連結する薄肉部により前記磁気回路における磁路断面積を低減するステータコアと、
   前記ステータコア内に配置されて前記コア部との間に生じる磁気吸引力により軸方向に移動するプランジャと、
   前記ステータコアに取り付けられる弁スリーブと、
   前記弁スリーブに摺動自在に案内支持されて前記プランジャの移動に応じて作動するスプールと、
   を備える電磁弁であって、
   前記プランジャの反スプール側外周面と前記ヨーク部の内周面との間に配置される第１のブッシュの内周側の樹脂部材と、前記プランジャのスプール側外周面と前記コア部の内周面との間に配置される第２のブッシュの内周側の樹脂部材とにより前記プランジャの外周面を摺動自在に支持することを特徴とする電磁弁。
2. 前記第２のブッシュは、前記磁気吸引力により軸方向に移動した前記プランジャに当接する当接部を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。

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