(57)【要約】【課題】  シャフトに沿って摺動するプランジャでスプールを軸線方向に移動させ、このスプールの移動により弁口を開閉制御するようにして、プランジャタイプの電磁弁のコスト低減と小型化を達成した。【解決手段】  複数のポートを有するハウジング内に摺動自在に挿入され該ポートを開閉するスプールと、このスプールを一方向に付勢する付勢部材と、前記スプールの軸方向一端側に配置された磁気回路を形成するケース内に固定され、前記スプールを貫通支持するボスとを備え、プランジャを前記スプールと同一軸線上において前記ケース内に固定されたシャフトに軸線方向に移動可能に支持し、一端側先端面で前記スプールの端面を押圧するようにした構成である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のポートを有するハウジングと、このハウジング内に摺動自在に挿入されて前記ポートを開閉する非磁性のスプールと、このスプールを一方向に付勢する付勢部材と、前記スプールの軸方向一端側に配置された磁気回路を形成するケースと、このケース内に固定され、前記スプールを貫通支持するボスと、前記スプールと同一軸線上において前記ケース内に固定されたシャフトと、このシャフトに軸線方向に移動可能に支持され、磁気吸引側端面で前記スプールの端面を押圧して移動させる磁性のプランジャとを備えた電磁弁。
【請求項２】
プランジャのスプール当接部より外周端面もしくはボスのプランジャ対向面にストッパとしての非磁性部材を配置したことを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
【請求項３】
ストッパとしての非磁性部材はゴム焼付けで形成したことを特徴とする請求項２記載の電磁弁。
【請求項４】
ストッパとしての非磁性部材は非磁性金属板をプレス加工して形成し、プランジャのスプール当接側端部の外周に固定したことを特徴とする請求項２記載の電磁弁。
【請求項５】
プランジャは磁性金属の粉末冶金または鍛造で形成し、このプランジャの磁気吸引側端面のスプール当接部に、シャフトとの摺動部であるプランジャ穴と電磁弁内部空間とを連通する複数の溝を設けたことを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
【請求項６】
スプールとハウジングが当接することでプランジャの動作規制を行うことを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
【請求項７】
プランジャに磁気吸引側端面を覆う底部を形成し、このプランジャ底部とシャフト端面が当接することで非磁気吸引側におけるプランジャの動作規制を行うことを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば内燃機関のバルブタイミング装置の油圧制御系統に適用されるプランジャタイプの電磁弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なプランジャタイプの電磁弁では、特許文献１に示されるように、プランジャに圧入固定されたシャフトを２個の軸受け部材で摺動支持し、シャフトとスプールを当接させて動作伝達するもの、特許文献２に示されるように、固定部材に固定支持されたシャフトでプランジャを摺動支持し、摺動するプランジャで直接ボール弁体を押圧移動させるものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１２２４０４号公報（［００１３］、図１）
【特許文献２】特開２００３−４９９６３号公報（［００１５］、［００１６］、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電磁弁は以上のように構成されているので、特許文献１に記載されたものは、２個の軸受け部材を使用していることにより、部品数が多く、その組み立てが複雑でコストがかかる。また、プランジャと同等レベルの軸受け部のスペースが必要になり、電磁弁の小型化が困難である。また、軸受け部材間の同軸確保が困難なため、摺動異常の原因になる。そして、プランジャにシャフトを圧入固定し、シャフトとスプールが当接することでプランジャの動作伝達を行っているため、その動作伝達時にシャフトの傾きや構造複雑化が課題となっている。
【０００５】
一方、特許文献２に記載されたものは、ボール弁体（流体ポート部）とプランジャ動作伝達部が同一箇所、つまり、プランジャで直接ボール弁体を押圧移動させるものであり、別の箇所としたもの（スプール弁タイプ）とは全く構成を異にする。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、固定されたシャフトに沿って摺動するプランジャでスプールを軸線方向に移動させ、このスプールの移動により弁口を開閉制御するようにして、コスト低減と小型化に対して効果を発揮する電磁弁を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る電磁弁は、複数のポートを有するハウジングと、このハウジング内に摺動自在に挿入されて前記ポートを開閉する非磁性のスプールと、このスプールを一方向に付勢する付勢部材と、前記スプールの軸方向一端側に配置された磁気回路を形成するケースと、このケース内に固定され、前記スプールを貫通支持するボスと、前記スプールと同一軸線上において前記ケース内に固定されたシャフトと、このシャフトに軸線方向に移動可能に支持され、磁気吸引側端面で前記スプールの端面を押圧して移動させる磁性のプランジャとを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る電磁弁は、ケース内に固定されたボスにスプールを貫通支持させ、このスプールと同一軸線上において前記ケース内に固定されたシャフトに、磁気吸引側端面で前記スプールの端面を押圧して該スプールを移動させるプランジャを軸線方向に移動可能に支持させた構成であるから、軸受け部材を廃止することができ、大幅な構造簡素化（軸方向長さ短縮）、コスト低減を実現できる。また、プランジャ動作を直接スプールへ伝達することができ、従来の構造で発生し得るプランジャの軸圧入時の偏心、傾きまたは部品コスト増大といった不具合、弊害を防止できる。さらに、プランジャの軸摺動穴外周部でスプールと当接することで、当接部面積が従来の軸断面積よりも多くとることができ、プランジャ動作伝達時の傾きや当接部の磨耗等を防止することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図面はこの発明の実施の形態１による電磁弁の軸方向断面図を示すもので、図１は電磁弁への通電ＯＦＦ状態図、図２は電磁弁への通電ＯＮ状態図であり、図３は図１のＡ−Ａ線に沿う横断面図、図４は図１のＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。
【００１０】
図に示す電磁弁は、流体通路接続用の複数のポート５１〜５７を有するハウジング１と、このハウジング１内に軸方向へ摺動可能に挿入されて前記ポート５１〜５７を開閉する非磁性のスプール２と、このスプール２を軸方向一方に付勢するスプリング３と、前記ハウジング１の軸方向一端に連結された円筒状の磁気回路を形成するケース４とを備えている。
【００１１】
前記ハウジング１は略円筒形状の外周スリーブ面に開口し、図示しないオイルポンプからの作動油の供給を受ける被供給ポート５１、作動油を図示しない油圧アクチュエータの進角側油圧室へ供給するための進角側供給ポート５２、作動油を油圧アクチュエータの遅角側油圧室へ供給するための遅角側供給ポート５３、進角側油圧室からの作動油を排出する進角側ドレンポート５４、遅角側油圧室からの作動油を排出する遅角側ドレンポート５５、後述するスプール２の両端側に生じる漏出油による圧力やスプール移動時のエア圧力を大気へ開放する２つの端部ドレンポート５６，５７が形成されている。また、内径側には各油の通路を形成するための複数のしきり部５８が形成されている。さらに、一方の端部には、外周スリーブ面よりも大きな径を有し、ハウジング固定の際、ケース４の端部４ｂがかしめられる大径基端部５９を有している。
【００１２】
前記スプール２は、ハウジング１内で軸方向に所定量移動可能で、複数のランド部６０と複数の凹部６１を有し、その移動量により油圧アクチュエータへの供給油量と排出油量を調整可能である。ここで、スプール２は後述するように一方の端面がプランジャと当接するため、ボス１３の内径部を貫き、電磁弁内部、つまり、ソレノイド内部まで入り込んでいる。このため、通電時、スプール２が磁気回路に影響を与えたり、スプール２が磁化することで異物を吸着し、摺動性に影響を及ぼすことを防止するため、スプール２はアルミニューム（非磁性材料）で形成されている。また、こうすることで、スプール２の軽量化も実現し可動部分の耐震性も向上するというメリットある。
【００１３】
前記スプリング３は、ハウジング内部のスプール端部に挿入され、常にスプール２を矢印Ａ方向へ付勢している。ワッシャ２０は、ハウジング１の底面部に設置され、スプリング３の座面を構成している。
【００１４】
ケース４は、底部４ａを有する有底略円筒形状を成し、軸方向両端部にはその内周面に全周段部４ｂおよび４ｃが形成されている。また、底部４ａとは反対側の開口部には後述するコネクタ部６を設置するための切り欠き部４ｄが形成されている。なお、ケース４の外周部には、電磁弁をエンジンのシリンダヘッド等への取り付けの際、ボトル等により締結されるブラケット１８が溶接等の手段により固定されている。
【００１５】
ケース４内には、コイル体５が設けられている。このコイル体５は一方の端部にコネクタ部６、他方側にはコイル外装部５ｂが樹脂モールド成形により一体的に形成されている。コネクタ部６はコイル体５の外周面から外方向へ突出するように形成されており、コイル体５がケース４に収納された時、ケース４の切り欠き部４ｄからケース外部に突出する。
【００１６】
コイル体５には、ボビン７、コイル８、ターミナル９がそれぞれインサート成形されている。コア１０は磁気回路構成部品であり、鍔部１０ａと筒部１０ｂとから構成されている。鍔部１０ａはその外周面がケース４の段部４ｃで保持され、その段部４ｃをかしめることで固定される。また、筒部１０ｂは内周側に後述するプランジャ１２が収容され、そのプランジャ収容部には油抜き用の複数の凹部１０ｃが形成されている。さらに筒部１０ｂの底面には、後述するシャフト１１を固定するための穴１０ｄが形成されている。ケース４の底部４ａの中心に形成された穴４ｅには、磁性材料から形成され略円筒形状を有したボス（固定鉄心）１３が圧入固定されている。ボス１３は磁気吸引部１３ａとプランジャ対向面１３ｂ、筒部１３ｃとから概略構成されている。なお、コア（固定鉄心）の筒部１０ｂの内周底部及びボス１３のプランジャ対向面１３ｂには、後述するプランジャ１２が当接することでその動作規制を行っている。
また、コア１０に圧入固定されたシャフトでプランジャ１２を直接摺動支持している為、プランジャ１２とコア１０のプランジャ収容部（筒部１０ｂ）の同軸性が従来構造と比較して大幅に改善可能な為、プランジャとプランジャ収容部とのクリアランスを小さくすることができる。これにより磁気効率を向上することができる。
【００１７】
シャフト１１は、非磁性材料でストレート形状に形成されている。このシャフト１１はその一端部がコア１０の筒部１０ｂの底面に形成された穴１０ｄに圧入により固定されている。可動子であるプランジャ１２は、磁性金属からの粉末冶金もしくは鍛造等により形成され、単純筒形状をしている。このプランジャ１２は軸方向に貫通した摺動穴１２ａが形成されており、この摺動穴１２ａでシャフト１１の自由端側で軸方向に所定量だけ移動可能に支持されている。プランジャ１２の一方の端面（磁気吸引側）は、摺動穴１２ａの周囲でスプール２の端面と当接することで、プランジャ１２の動作をスプール２に伝達可能である。さらにプランジャ１２のスプール当接部には、図２に示すように、スプール当接により摺動穴１２ａの空間内にプランジャ摺動による空気圧が発生することを防止するために、摺動穴１２ａとソレノイド部内部空間とを連通する複数の切欠き状の溝１２ｂが形成されている。この溝１２ｂはプランジャ１２の成形時に同時に形成されており、加工等が不要である。なお、この溝１２ｂによって、外部から侵入したり内部で発生する異物（摩擦粉等）が、シャフト１１とプランジャ１２の摺動部から流出することで、摺動部に堆積することを防止でき、異物に対しても有効なものとなる。
【００１８】
プランジャ１２の軸方向両端面には、動作時のストッパ及びプランジャ１２がコア１０及びボス１３と当接する時の磁気による吸着防止部として機能するゴム部１２ｃ，１２ｄがそれぞれ設置されている。このゴム部１２ｃ，１２ｄは非磁性のゴム焼付けにより形成する。すなわち、スプール当接部がある一方の端面には、スプール当接部外径より大きな内径を有するようにゴム部１２ｄが突出形成されている。なお、シャフト１１とプランジャ１２は、プランジャ１２がいずれの動作状態にある時でも、摺動穴１２ａのエッジとシャフト１１のエッジが干渉しない（重なり合わない）ように構成されている。
【００１９】
また、通常シャフト１１は非磁性の高硬度ステンレス材を使用するが、純鉄系の非焼入れ材を使用することが多いプランジャ１２との表面硬度に差が大きく、繰り返し動作によってプランジャ１２の表面が磨耗し耐久性に影響を及ぼす場合がある。このような場合、プランジャ１２のシャフト摺動部に硬質系の表面処理を施してもよい。
【００２０】
次に動作について説明する。
コイル８への通電ＯＦＦ時において、スプール２は、スプリング３の付勢力で反吸引側の端部がプランジャ１２に圧接した図１の状態に保持される。この状態でコイル８への通電ＯＮ時には、ボス１３側に発生する磁気吸引力により、前記プランジャ１２はスプリング３の付勢力に抗する方向に前記スプール２を押動する。これにより、ハウジング１のポート５１〜５７が前記スプール２によって所定の流体流路に切り換えられる。そして、前記磁気吸引力によるプランジャ１２のフルストローク位置では、図２に示すように、前記プランジャ１２の吸引側端部に突出して設けられたゴム部１２ｃがボス１３のプランジャ対向面１３ｂに当接した状態に保持される。このように、前記プランジャ１２のフルストローク位置では、当該プランジャ１２の磁気吸引側端部とボス１３のプランジャ対向面１３ｂとの間が非磁性のゴム部１２ｃで遮られるため、コイル８への通電ＯＦＦ時には、スプリング３の付勢力で前記プランジャ１２を図１に示す初期位置に向かって速やかに応答動作させることができる。
【００２１】
以上説明したように実施の形態１によれば、ケース４内に固定されたボス１３にスプール２を貫通支持させ、前記スプール２と同一軸線上において前記ケース内に固定されたシャフト１１に、磁気吸引側端面で前記スプール２の端面を押圧して移動させる磁性のプランジャ１２を軸線方向に移動可能に支持させた構成であるから、軸受け部材を廃止することができ、大幅な構造簡素化（軸方向長さ短縮）、コスト低減を実現できる。また、固定されたシャフトに沿って移動するプランジャ動作を直接スプール２へ伝達するように構成したので、プランジャ１２の軸圧入時の偏心、傾きまたは部品コスト増大といった従来の構造で発生し得る不具合、弊害を防止できる。さらに、プランジャ１２の軸摺動穴外周部でスプール２と当接するように構成したので、当接部面積が従来の軸断面積よりも多くとることができ、プランジャ動作伝達時の傾きや当接部の磨耗等を防止することができるという効果がある。
【００２２】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による電磁弁の磁気吸引部周辺を示した軸方向断面図であり、実施の形態１と同様の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態２は、実施の形態１でプランジャ１２の磁気吸引側端面に設けたゴム部１２ｃを、ボス１３のプランジャ対向面１３ｂにゴム部１３ｄとして配置したもので、他の構成は実施の形態１と同様である。このように、ボス１３のプランジャ対向面１３ｂにスプール２の筒部外径より大きな内径を有するようにゴム部１３ｄを突出形成することにより、プランジャ１２の動作時には、プランジャ１２の磁気吸引側端面がゴム部１３ｄに当接してプランジャ１２の移動を規制することができ、実施の形態１と同様な作用効果が得られる。
【００２３】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３による電磁弁の磁気吸引部周辺を示した軸方向断面図であり、実施の形態１と同様の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態３は、プランジャ１２の磁気吸引側端面にゴム部１２ｃに代わり，非磁性金属板により形成したストッパ１４を設置したもので、非磁性金属板からプレス加工等により成形されたストッパ１４をプランジャ１２と所定の位置関係になるように、ガイド部１４ａをプランジャ外周面に圧入または溶接等の手段により固定する。ストッパ１４の先端部は当接時の衝撃による変形を防止するため、スプール２に沿うような折曲げ部１４ｂを有している。この実施の形態３によれば、非磁性部材の配置が容易に可能となるという効果がある。
【００２４】
実施の形態４．
図７、図８はこの発明の実施の形態４による電磁弁の軸方向断面図であり、それぞれ通電ＯＦＦ状態及び通電ＯＮ状態を示しており、実施の形態１と同様の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態４は、プランジャ１２の一方の端面（磁気吸引側）に非磁性部材を設けず、スプール２とハウジング１で通電ＯＮ時の位置規制を行い、連結しているプランジャ１２の動作規制を実施するもので、スプール２の一方の先端部２ａとハウジング１の底面に設置されたワッシャ２０が当接することで、スプール２の動作を規制する。この実施の形態４によれば、プランジャ１２もしくはボス１３に設置する非磁性部材が不要となる。また、流体ポート５１〜５７を形成するハウジング１とスプール２で移動量を規制するため、より精度の高い流量制御が可能となるという効果がある。
【００２５】
実施の形態５．
図９、図１０はこの発明の実施の形態５による電磁弁の軸方向断面図であり、それぞれ通電ＯＦＦ状態及び通電ＯＮ状態を示しており、実施の形態１と同様の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態５は、プランジャ１２の一方の端面に設置したゴム部を廃止し、通電ＯＦＦ側のプランジャ位置規制をこの底部１２ｅとシャフト１１の端面が当接することで実現している。通電ＯＮ側位置規制は実施の形態１と同様、ゴム部１２ｃを設置している。また、プランジャ１２の底部１２ｅの中央部には、貫通穴１２ｆが形成されており、プランジャ１２の磁気吸引側端面に形成された複数の溝１２ｂと連通しており、プランジャ１２の摺動穴１２ａとシャフト１１で形成される空間内のエア残圧をソレノイド内部へ逃がすような構造となっている。この実施の形態５によれば、非磁性部材の設置なしに通電ＯＦＦ側の動作規制を容易な構造で可能にできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１による電磁弁の軸方向断面図であり、通電ＯＦＦ時の状態部である。
【図２】この発明の実施の形態１による電磁弁の軸方向断面図であり、通電ＯＮ状態図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線に沿う横断面図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２による電磁弁の磁気吸引部周辺を示した軸方向断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３による電磁弁の磁気吸引部周辺を拡大して示した軸方向断面図である。
【図７】この発明の実施の形態４による電磁弁の軸方向断面図であり、通電ＯＦＦ時の状態部である。
【図８】この発明の実施の形態４による電磁弁の軸方向断面図であり、通電ＯＮ時の状態部である。
【図９】この発明の実施の形態５による電磁弁の軸方向断面図であり、通電ＯＦＦ時の状態部である。
【図１０】この発明の実施の形態５による電磁弁の軸方向断面図であり、通電ＯＮ時の状態部である。
【符号の説明】
【００２７】
１  ハウジング、２  スプール、３  スプリング、４  ケース、５  コイル体、６  リニアコイル、７  ボビン、８  コイル、９  ターミナル、１０  コア（固定鉄心）、１１  シャフト、１２  プランジャ、１３  ボス（固定鉄心）。
【図１】
2006194351.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006194351.tif 000009
【図８】
2006194351.tif 000010
【図９】
2006194351.tif 000011
【図１０】
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