(57)【要約】【課題】軸受を保持する磁路構成部材に磁気特性の良好な電磁軟鉄を用い、硬度必要部のみを高硬度膜に形成して、コイル部の電磁吸引力を向上させた。【解決手段】電磁弁１０にはハウジング１１が設けられ、ハウジング１１は円筒部１２とフランジ部１３とから構成される。ハウジング１１の内方には嵌合孔１４が貫通して形成される。円筒部１２は固定鉄心としての機能を有する。軸受機構１５は軸心方向に沿って比較的に肉厚が薄い円筒形状の樹脂製の軸受部材１６と、該軸受部材１６に嵌挿される磁性体の金属製のボール１７とを備える。ハウジング１１は、円筒部１２が固定鉄心としての機能を備え、軸受機構１５のボール１７の外輪部として機能するためにハウジング１１の嵌合孔１４の内周面を浸炭後、高周波焼入れし浸炭硬化層３９が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング部材の外周にソレノイドを配置すると共に該ハウジング部材に嵌合孔を形成し、前記嵌合孔に嵌挿されてロッド部材を支持し該ロッド部材に協動する軸受機構を備えた電磁弁において、
前記ハウジング部材は電磁軟鉄を用いて外周面および前記嵌合孔の内周面を浸炭し、該内周面を高周波焼入して浸炭硬化層を生成したことを特徴とする電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印加電流に応じてスプールを変位させて加圧流体を制御する電磁弁に関し、さらに詳細には軸受部材を保持する磁路構成部材の吸引力特性及び耐摩耗性の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁弁のソレノイド部は、コイルが巻装された中空の固定鉄心と、コイルへの通電によってスプリングによる荷重負荷に抗して固定鉄心に吸引される可動鉄心であるプランジャと、吸引によるプランジャの変位を固定鉄心を挟んで反対側に配設された弁体に伝達すべく該プランジャに固定され、コアの中空部を通して反対側まで延び弁体に当接するシャフトとから構成されている。
【０００３】
従来、この種の電磁弁は、電磁コイルハウジング１の筒状部１１の外周に電磁コイル２を配設し、筒状部１１の筒内にリング状のベアリング３Ａ、３Ｂを嵌装して、これらの中心にシャフト４を軸方向に移動自在に挿通する。シャフト４の基端にヨーク部１２に電磁的に吸引されるプランジャ５を設け、ベアリング３Ａ、３Ｂと接する筒状部１１の筒内周表面には０．０３〜０．０５ｍｍの深さでタフトライド処理が施された耐摩耗層１１ａが形成されている。これにより、従来の磁気特性の悪い材質のベアリング外輪が省略され、筒状部１１全体を磁気特性の良い材質から構成するので、強い磁力が生じ、かつ部品点数が削減される。また、外輪外周と筒状部１１内周間に生じていた間隙が解消されて、電磁コイルの入力電流が効率的電磁吸引力に変換される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、この種の圧力調整弁１の電磁石部３は、磁性材料製の円筒状のケース５５を有し、該ケース５５の中に磁性材料製の肉厚の厚い円筒状のコア８１が収容されている。そして、コア８１の中空部８３には、スリーブ８５を介してリニア型転がりベアリング８６が配設されている。前記リニア型転がりベアリング８６は、押し棒３８の左端部に設けられた皿バネからなるストッパ４１とプランジャ側に設けられる黄銅製のストッパ８９に規制されつつ、スリーブ８５の内空間を自由に摺動できるようになっている。また、リニア型転がりベアリング８６は、黄銅製のベアリングゲージ９０と、その内外を貫通するように形成された小孔の中に収容され、かつリニア型転がりベアリング８６の内外周にわずかに突出するボール９１とからなり、該ボール９１を介して押し棒３８を支持しつつ、該押し棒３８とスリーブ８５との相対的な回転を可能としている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】実開平５−６１５７８号公報
【特許文献２】特許第２７７６９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載される電磁弁は、固定鉄心としての機能を有する電磁コイルハウジング１は快削鋼により製作されているため磁気特性が劣る。
一方、電磁弁における電磁部の高吸引力化が進んでおり、寸法のバラツキ、幾何公差による吸引力偏荷重に対して、電磁コイルハウジング１の筒状部１１の筒内周表面にタフトライド処理が施された耐摩耗層１１ａを設けているが、前記耐摩耗層１１ａの膜厚が薄いため高吸引力の弊害の高偏荷重に耐えられない。
【０００６】
特許文献２に記載されている電磁石部３は、ボール９１に接するスリーブ８５が耐磨耗性の大きい軸受鋼等で構成されており、炭素含有率が高く、焼入れ処理を施してある等により磁気特性が低い。さらには、スリーブ８５の存在が部品点数及び組付け工数の増加の要因になっている。
本発明は、前記の不具合を解決するためになされたもので、ハウジング部材に磁気特性の良好な電磁軟鉄を用い、硬度必要部のみ高硬度膜を構成することにより、入力電流を効率的に電磁吸引力に変換することを向上させたことを特徴とする電磁弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を達成するために、請求項１記載の発明は、ハウジング部材の外周にソレノイドを配置すると共に該ハウジング部材に嵌合孔を形成し、前記嵌合孔に嵌挿されてロッド部材を支持し該ロッド部材に協動する軸受機構を備えた電磁弁において、
前記ハウジング部材は電磁軟鉄を用いて外周面および前記嵌合孔の内周面を浸炭し、該内周面を高周波焼入して浸炭硬化層を生成したことを特徴とする。
本発明によれば、前記ハウジング部材に磁気特性の良好な電磁軟鉄を使用し、ソレノイドの入力電流を効率的に電磁吸引力に変換することができる。
さらに、前記ハウジング部材の外周面及び嵌合孔の内周面を浸炭後、該嵌合孔の内周面を高周波焼入れにより浸炭硬化層を生成することにより、耐摩耗性を向上させ、ソレノイドの高吸引力化の弊害の高偏荷重に耐えることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、前記ハウジング部材を磁気特性の大きい材質により構成し、ソレノイドの入力電流を効率的に電磁吸引力に変換することによって高吸引力を得ることができる。前記ハウジング部材の外周面及び嵌合孔の内周面を浸炭、高周波焼入れにより浸炭硬化層を生成することにより、耐摩耗性を向上させ、ソレノイドに対し高吸引力化の弊害の高偏荷重に耐えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に係る電磁弁について好適な実施の形態を挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る電磁弁１０の概略構造を示す縦断面図である。
電磁弁１０は、磁性体の金属材料であるハウジング（ハウジング部材）１１を有し、該ハウジング１１は円筒部１２とフランジ部１３とを備える。前記ハウジング１１の内方には、嵌合孔１４が貫通して形成される。この場合、前記円筒部１２は固定鉄心としての機能を有する。
軸受機構１５は軸心方向に沿って比較的に肉厚が薄い円筒形状の樹脂製の軸受部材１６と、該軸受部材１６に嵌挿される磁性体の金属製のボール１７とを備える。
ハウジング１１の外周にはソレノイド２４が配設され、該ソレノイド２４はボビン２４ａにコイル２４ｂが巻き回されカバー２５によって覆われている。前記ソレノイド２４の一端には、非磁性体のエンドカバー２６が当接しており、該エンドカバー２６は前記カバー２５の一端が固着されている。カバー２５には、ハウジング１１の嵌合孔１４と同軸に穴２７が形成されており、該穴２７にロッド（ロッド部材）１８に固着された可動鉄心２８が変位自在に遊嵌されている。
【００１０】
前記ハウジング１１は、電磁弁として高効率化の実現のために可能な限り少ないソレノイド電流でより大きなプランジャ変位力を発生するように、また、ヒステリシスを可能な限り小さくするように軟質の磁性材料、例えばＳＵＹで代表されるような軟質の鋼材が用いられる。さらに、ハウジング１１は、円筒部１２が固定鉄心としての機能を備え、軸受機構１５のボール１７の外輪部として機能するとともに、ハウジング１１の嵌合孔１４の内周面としての機能を有するために、熱処理により肉厚の深い高硬度層、例えば浸炭硬化層３９が形成される。
図２はハウジング１１の加工説明図である。図２（Ａ）において、ハウジング１１の素材、４０は円筒部１２、嵌合孔１４を作成した後に、（Ｂ）に示すように円筒部１２の外周面及び嵌合孔１４の内周面に浸炭を施し、次いで（Ｃ）において嵌合孔１４の内周面を高周波焼入れした後に、（Ｄ）で円筒部１２の外周面及び嵌合孔１４の内周面を研削加工による仕上げ加工を行って、ハウジング１１に加工する。よって、ハウジング１１の嵌合孔１４の内周面は軸受機構１５のボール１７の外輪部として機能する高硬度膜である硬化層３９が形成される。
【００１１】
参照符号２９はスリーブで、ハウジング１１に当接した状態でカバー２５の一端を例えば加締めることによりハウジング１１と一体化される。前記スリーブ２９には、嵌合孔１４と同軸にスリーブ孔３０が穿設され、該スリーブ孔３０にスプール３１が摺動自在に嵌挿されている。前記スリーブ２９には、ハウジング１１側から順に図示しないタンクとスリーブ孔３０とを連通するタンク通路３２と、図示しないアクチュエータとスリーブ孔３０とを連通する制御通路３３と、図示しないポンプとスリーブ孔３０とを連通する供給通路３４とを備える。
【００１２】
前記スプール３１は、第１のランド部３５、第２のランド部３６が間隔をおいて軸心方向に沿って形成されており、第１のランド部３５によりタンク通路３２と制御通路３３との連通制御が行われ、第２のランド部３６により制御通路３３と供給通路３４との連通制御が行われる。スリーブ孔３０にはアジャスタ３７が螺着されており、該アジャスタ３７と第２ランド部３６との間にはスプール３１をロッド１８に当接する方向に付勢するばね部材３８が介装されている。
【００１３】
本発明の実施の形態に係る電磁弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について説明する。
図１においてソレノイド２４は非励磁であって、スプール３１がばね部材３８の弾発力により矢印Ｘ方向に変位し、第１のランド部３５によってタンク通路３２と制御通路３３とが連通状態に確保され、第２のランド部３６により供給通路３４を閉塞している。このとき、ロッド１８はスプール３１に押圧されて矢印Ｘ方向に変位する。
【００１４】
ソレノイド２４に電流を印加すると、カバー２５、固定鉄芯１２、可動鉄芯２８を通る磁力線が発生し、可動鉄芯２８がばね部材３８の弾発力に抗して矢印Ｙ方向に変位する。
よって、ロッド１８が矢印Ｙ方向に変位する。このとき、軸受部材１５に嵌挿されたボール１７は円筒部１２の内周面とロッド１６の外周面に接触して回転するので、ロッド１８の変位による摺動抵抗が軽減される。さらに、電磁弁１０内の圧力抜きは、軸受部材１６に形成された切欠溝２０により行われるので、ロッド１８をより一層軽く変位させることができる。
【００１５】
スプール３１が矢印Ｙ方向に変位するときに、制御通路３３からタンク通路３２に通じる通路の開度が大きくなり、供給通路３４から制御通路３３に通じる通路は図示しないポンプに制御される圧力まで上昇する。そして、スプール３１の矢印Ｘ方向の変位は、ばね部材３８を介してアジャスタ３７に当接することによって調整され、該スプールの作動が制御される。
【００１６】
本発明の実施の形態に係る電磁弁１０においては、ロッド１８を支持する軸受機構１５
のボール１７を支持するハウジング１１の嵌合孔１４の内周面に硬化層３９が形成されるので、固定鉄心の機能を有するハウジング１１に耐摩耗膜を構成することによりボール１７の当接面の変形、陥没を防止することができる。
本発明では、ハウジング部材は、磁気特性の良い軟質磁性材料、例えば電磁軟鉄に硬度必要部のみを高硬度層を構成することにより、入力電流を効率的に電磁吸引力に変換することができる。さらに、メッキ不良や防炭材塗布などのマスキング工程のトラブルがないため、不良品の発生を防止できる。この実施の形態に係る電磁弁１０は通常の電磁弁について説明したが、比例電磁弁にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る電磁弁の概略構造を示す略縦断面図である。
【図２】図１のハウジングの加工説明図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０  電磁弁                          １１  ハウジング
１２  円筒部                          １５  軸受機構
１６  軸受部材                        １７  ボール
２４  ソレノイド                      ２８  可動鉄芯
２９  スリーブ                        ３１  スプール
【図１】
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【図２】
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