(57)【要約】【課題】部品固定に際して部品間相互の位置精度の不良を回避しかつ固定強度の向上を図る電磁リニアアクチュエータを提供する。【解決手段】シャフト７のプランジャ５への組付け時には、まずプランジャ５の貫通孔５ａ内にシャフト７が仮固定領域４９の盛り上げ部分を潰しながら挿入され、シャフト７の外周面上の仮固定領域４９上にプランジャ５が位置合わせされた後に、シャフト７の外周面とプランジャ５の貫通孔５ａの内周面との摺接部分であって外部から見える箇所に対してレーザ溶接が行われ、プランジャ５とシャフト７とが一体化される。【選択図】        図２
2004360859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部を有するソレノイドコイルと、該ソレノイドコイルの中空部内に摺動可能に配設されかつ貫通孔を有するプランジャと、該プランジャの貫通孔内に固定されたシャフトとを備え、前記プランジャは前記シャフトの外周面に形成された仮固定領域に仮固定された状態で溶接により前記シャフトと一体化されたことを特徴とする電磁リニアアクチュエータ。
【請求項２】
シャフトの仮固定領域には、該シャフトの径方向外方に盛り上げられる面荒れ処理が施されていることを特徴とする請求項１記載の電磁リニアアクチュエータ。
【請求項３】
溶接はレーザ溶接であり、かつプランジャの軸方向の両端面には前記レーザ溶接におけるレーザ光を受け入れるための逃げ部を有する非磁性部材が配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁リニアアクチュエータ。
【請求項４】
プランジャは、非磁性部材の逃げ部の位置に合わせて形成された凹部を有することを特徴とする請求項３記載の電磁リニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば電磁弁等への適用が可能な電磁リニアアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電磁リニアアクチュエータとしては、例えばエンジン等の内燃機関（以下、エンジンという）の給排気弁の開閉タイミングを調整するバルブタイミング調整装置へのオイル等の流体の流量を調整するオイルコントロールバルブ等の電磁弁への適用例が知られている。（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
【０００３】
このような電磁弁は、例えば中空部を有するソレノイドコイルと、このソレノイドコイルの中空部内に摺動可能に配されかつ内部に貫通孔を有するプランジャと、このプランジャの貫通孔内に溶接により固定されたシャフトと、このシャフトの軸方向の一端面に固定されたバルブと、このバルブが摺動可能に配された中空部および流体の給排口を備えたスリーブと、このスリーブの中空部の内壁と上記バルブの軸方向の一端面との間に配されたリターンスプリングとから概略構成されている。
【０００４】
次に動作について説明する。
まず、ソレノイドコイルに通電されると、リターンスプリングの付勢力に抗してプランジャがシャフトと共に軸方向の一方（スリーブ側）へ摺動する。このとき、シャフトの移動量によってスリーブの給排口が開閉し、所定量の流体が例えばバルブタイミング調整装置内へ供給されるか、あるいはバルブタイミング調整装置内の流体が排出される。これにより、エンジンの給排気弁の開閉タイミングが調整される。
【０００５】
次に、ソレノイドコイルへの通電が停止されると、リターンスプリングの付勢力により、シャフトがプランジャと共に軸方向の他方（ソレノイドコイル側）へ摺動して元の位置に戻される。
【０００６】
ところで、従来の電磁リニアアクチュエータでは、特にソレノイド周辺部品の点数が多いため、圧入、溶接またはかしめ等の方法で複数の部品を一体化して容易に組立てできるように工夫されてきた。このような電磁リニアアクチュエータでは、例えば特許文献１等に開示されているように、プランジャとこのプランジャの貫通孔内に挿入されたシャフトとが軸方向へ自由に摺動可能な状態で、プランジャとシャフトとの接合円周部分を溶接することで両部品を固定し一体化する場合がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−８２７９９号公報
【特許文献２】
特開平１１−２４１７８０号公報
【特許文献３】
特開２０００−２８３３１４号公報
【特許文献４】
特開２００２−３１０３２４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の電磁リニアアクチュエータは上述のような構成を有しているので、以下のような課題があった。すなわち、通常シャフトは電磁リニアアクチュエータの移動量を規制する為、プランジャに対して高精度の位置決めが要求されるが、プランジャとこのプランジャの貫通孔内に挿入されたシャフトとが軸方向へ自由に摺動可能な状態で、プランジャとシャフトとの接合円周部分を溶接することで両部品を固定し一体化する場合があるが、この場合には、溶接時の材料溶解により相互に引張力が発生するため、溶接後の部品間相互の位置精度を確保することが困難であるという課題があった。
【０００９】
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、部品固定に際して部品間相互の位置精度の不良を回避しかつ固定強度の向上を図る電磁リニアアクチュエータを得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電磁リニアアクチュエータは、中空部を有するソレノイドコイルと、該ソレノイドコイルの中空部内に摺動可能に配設されかつ貫通孔を有するプランジャと、該プランジャの貫通孔内に固定されたシャフトとを備え、前記プランジャを、前記シャフトの外周面に形成された仮固定領域に仮固定した状態で溶接により前記シャフトと一体化するように構成したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による電磁リニアアクチュエータを適用した電磁弁の内部構成を示す断面図であり、図２は図１に示した電磁弁の要部を拡大して示す断面図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００１２】
電磁弁１は、バルブタイミング調整装置（図示せず）との間でオイル（流体）の給排を行うオイルコントロールバルブ（以下、ＯＣＶという）であり、第１中空部３ａを有するソレノイドコイル３と、このソレノイドコイル３の第１中空部３ａ内に摺動可能に配設されかつ内部に貫通孔５ａを有するプランジャ５と、このプランジャ５の貫通孔５ａ内に配設されたシャフト７と、このシャフト７の軸方向の一端面（図１において左端面）７ａに固定されたバルブ９と、このバルブ９を所定のクリアランスをもって摺動可能に収容する第２中空部１１ａを有するスリーブ１１と、このスリーブ１１の第２中空部１１ａの一端（左端）開口部に圧入されたストッパ１３とバルブ９の軸方向の一端面（図１において左端面）９ａとの間に形成された空間Ａ内に配設されてバルブ９を常にソレノイドコイル３側（矢印Ｂ方向）へ付勢するリターンスプリング１５とから概略構成されている。
【００１３】
スリーブ１１の周壁部には、オイルポンプ（図示せず）からのオイルを受け入れる第１開口部１７と、バルブタイミング調整装置（図示せず）の遅角側油圧室（図示せず）へオイルを供給するための第２開口部１９と、当該遅角側油圧室（図示せず）からオイルを排出するための第３開口部２１と、進角側油圧室（図示せず）へオイルを供給するための第４開口部２３と、当該進角側油圧室（図示せず）からオイルを排出するための第５開口部２５と、ソレノイドコイル３への通電時に矢印Ｃ方向にプランジャ５が摺動された際にプランジャ５と一体に移動するバルブ９の一端面９ａにより上記空間Ａを圧縮することで生じる背圧を外部へ排出するための第６開口部２７とが形成されている。
【００１４】
一方、ソレノイドコイル３は、ケース２９内に収容されており、ボビン３１と、このボビン３１の周りに巻回されたコイル３３と、このコイル３３への給電を行うためのコネクタ３５とから概略構成されている。ソレノイドコイル３の第１中空部３ａ内には、一端（図１において右端開口）から磁気回路を構成するコア３７が挿入されており、他端（図１において左端開口）から磁気吸引部を有するボス３９が挿入されている。コア３７は、板状の基部３７ａとこの基部３７ａから延在して形成された筒部３７ｂとから概略構成されている。筒部３７ｂ内には上記プランジャ５と一体化したシャフト７の一端（図１において右端）を支承するベアリング４１が圧入固定されている。ボス３９は略筒状の部材であり、このボス３９内には上記シャフト７の他端（図１において右端）を支承するベアリング４３が圧入固定されている。
【００１５】
ケース２９の一端（図１において左端）には、ボス３９が圧入固定された貫通孔４５ａを有する隔壁部４５が形成されており、この隔壁部４５の周囲には、かしめ部４７が形成されている。上記スリーブ１１の基端大径部１１ｂはケース２９の隔壁部４５に突き当てられた状態で、かしめ部４７をかしめることによってケース２９に固定され、一体化されている。
【００１６】
この実施の形態１では、図２に示すようにシャフト７の外周面の一部に仮固定領域４９が形成されている。仮固定領域４９には、プランジャ５の貫通孔５ａ内にシャフト７を挿入した際にプランジャ５とシャフト７との相対位置を規定するために、シャフト７の外周面の他の部分が滑面で形成されているのに対し、その滑面よりも径方向外方へ若干盛り上げられる面荒れ処理が施されている。このような面荒れ処理は、例えばシャフト７の形成時に、外周面の仕上げ処理加工後、上記仮固定領域４９に相当する部分に対し、凸凹のある工具を押圧することで容易に形成可能であり、この仮固定領域４９によれば、シャフト７の母材をストレート化し、容易な方法でコストの上昇を招くことなくプランジャ５とシャフト７との仮固定を行うことができる。なお、仮固定領域４９としては、いわゆるローレット形状であってもよいが、シャフトを高硬度材料で形成する場合に、高硬度のシャフトの外周面上にローレット形状のような大きな凹凸形状を形成することは不可能なことがあるため、その場合には上記面荒れ処理が適している。
【００１７】
仮固定領域４９での盛り上げ高さは、プランジャ５の貫通孔５ａの内径寸法とシャフト７の外径寸法（滑面）とが略同一に設定されているため、プランジャ５の貫通孔５ａ内にシャフト７を挿入した際に仮固定領域４９の盛り上げ部分が貫通孔５ａの内壁によって潰されて、その部分がシャフト７の貫通孔５ａ内での自由な摺動を規制する程度の高さ以上で、シャフト７のプランジャ５の貫通孔５ａ内への挿入を全く妨げる程度の高さ未満の範囲で設定されている。
【００１８】
シャフト７のプランジャ５への組付け時には、まずプランジャ５の貫通孔５ａ内にシャフト７の仮固定領域４９の盛り上げ部分を潰しながらシャフト７を挿入し、プランジャ５に対してシャフト７を所定の位置に高精度に位置決め、仮固定した後に、シャフト７の外周面とプランジャ５の貫通孔５ａの内周面との摺接部分であって外部から見える箇所に対して溶接を行い、プランジャ５とシャフト７とを一体化する。ここで、上記溶接には、抵抗溶接やレーザ溶接等の一般的な溶接方法の使用が可能である。しかし、抵抗溶接の場合には、電流を局部的に集中させる必要性からプランジャ５とシャフト７との当接面積を小さくする必要が生じるため、プランジャ５およびシャフト７の形状を複雑化せざるを得なくなり、特にシャフトを高硬度材料で形成する場合には適していない。これに対し、レーザ溶接の場合には、シャフト７の外周面とプランジャ５の貫通孔５ａの内周面との摺接部分の一部に点溶接が可能であるので、プランジャ５およびシャフト７の形状を複雑化する必要がなく、溶接時間の短縮化による組付け作業の効率化を図ることができるなどの利点があり、この実施の形態１では好適な溶接方法として採用されている。なお、図３には３つのレーザ溶接箇所Ｓが示されているが、周方向に溶接箇所を連続させてもよい。
【００１９】
シャフト７と一体化したプランジャ５の一端（図２において右端）には、プランジャ５とベアリング４１との当接音や衝撃を緩和しかつプランジャ５の軸方向の移動量規制用スペーサとして機能する環状の非磁性プレート（非磁性部材）５１が例えばレーザ溶接により固定されており、他端（図２において左端）には、プランジャ５とベアリング４３との当接音や衝撃を緩和しかつプランジャ５の軸方向の移動量規制用スペーサとして機能する環状の非磁性プレート（非磁性部材）５３が例えばレーザ溶接により固定されている。このような構造を取ることで、シャフト７とプランジャ５の溶接と同時に、非磁性プレート５１、５３を溶接できるというメリットもある。非磁性プレート５１および５３の内側には、それぞれ周方向に沿って延びる空間５１ａおよび５３ａが形成されており、これらの空間は非磁性プレート５１および５３の軽量化という利点の他に、プランジャ５とシャフト７との固定に使用されるレーザ溶接のレーザ光を受け入れるスペースとしても使用可能である。
【００２０】
次に動作について説明する。
まず、電磁弁１のコントロールユニット（図示せず）からの指令がないとき、すなわち電流がゼロのときには、リターンスプリング１５の付勢力によりバルブ９とシャフト７とプランジャ５とから構成される可動鉄心は、矢印Ｂ方向へ付勢されてプランジャ５に固定された非磁性プレート５１がベアリング４１に当接した状態で静止している。次に、コントロールユニット（図示せず）からの指令に基づきソレノイドコイル３に通電されると、プランジャ５とボス３９との磁気吸引力により、上記可動鉄心はリターンスプリング１５の付勢力に抗して矢印Ｃ方向に移動し、上記指令に基づく所定の位置に到達すると、印加電流が調節されて所定の位置に保持されるように制御される。ここで、位置決めされて仮固定された状態でレーザ溶接により一体化されたプランジャ５とシャフト７との位置精度が確保されているので、可動鉄心を構成するバルブ９とスリーブ１１の各開口部１７、１９、２１、２３および２５との相対位置を高い精度で制御でき、これにより上記指令に基づくオイルの給排量を正確に制御することが可能である。
【００２１】
以上のように、この実施の形態１によれば、プランジャ５を、シャフト７の外周面に形成された仮固定領域４９上に仮固定した状態で例えばレーザ溶接によりシャフト７と一体化するように構成したので、溶接固定に際しプランジャ５をシャフト７の仮固定領域４９上に仮固定することで従来発生していたプランジャとシャフトとの相互位置精度の不良を回避することができるという効果がある。また、プランジャ５およびシャフト７は仮固定された上に溶接により一体化されているので、両者の固定強度を、溶接のみによる従来の固定構造よりも格段に向上させることができるという効果がある。また、仮固定された上に溶接することで、従来同等の固定強度を得る場合に、溶接による強度を小さくすることが可能となる。すなわち、溶接時のレーザ出力を小さくすることができ、設備の簡素化、レーザ照射によるすすの発生を抑制することも可能となる。
【００２２】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による電磁リニアアクチュエータの要部の外部構成を示す正面図であり、図５は図４のＶ−Ｖ線断面図である。なお、この実施の形態２の構成要素のうち、実施の形態１の構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
【００２３】
この実施の形態２では、プランジャ５の右端にゴムプレート（非磁性部材）５５が実施の形態１における非磁性プレート５１に代えて配設され、プランジャ５の左端にゴムプレート（非磁性プレート）５７が実施の形態１における非磁性プレート５３に代えて配設されている。ゴムプレート５５およびゴムプレート５７は、通常のゴムの焼付け処理により形成された成型品である。この実施の形態２におけるゴムプレート５５には、図４および図５に示すように、レーザ溶接におけるレーザ光がシャフト７及びプランジャ５の被溶接箇所に照射されて生じる火花や熱により、ゴムプレート５５が不用意に焼けることを防止するために、径方向に沿って延在する逃げ部５５ａ、５５ｂおよび５５ｃが周方向に等間隔に形成されている。ゴムプレート５５が配設されたプランジャ５の右端の外周縁部には、ゴムプレート５５の逃げ部５５ａ、５５ｂおよび５５ｃの位置に合わせて形成された凹部５ｂ、５ｃおよび５ｄが形成されている。レーザ溶接用凹部５ｂ、５ｃおよび５ｄは、レーザ溶接時に被溶接箇所を指定する基準であり、プランジャ５にゴムプレート５５を配設する際の位置決め基準でもある。但し、プランジャ５へのゴムプレート５５等の配設時の位置決め基準は、プランジャ５の外周縁部に限らず、プランジャ５の外周面の任意位置に設けてもよい。
【００２４】
なお、この実施の形態２では、プランジャ５の左端に配設されたゴムプレート５７に逃げ部を設けず、この逃げ部に対応するレーザ溶接用凹部を設けていないが、これらの構成要素を設けた場合には、プランジャ５の両端においてシャフト７との間で点溶接を行うことが可能となる。
【００２５】
このような電磁リニアアクチュエータでは、プランジャ５の凹部５ｂ、５ｃおよび５ｄの位置に合わせて逃げ部５５ａ、５５ｂおよび５５ｃが形成されるように、プランジャ５の右端にゴムプレート５５を焼付け処理により設けることによって組み付けられる。次に、このプランジャ５の貫通孔５ａ内にシャフト７を固定する場合には、プランジャ５の貫通孔５ａ内にシャフト７の仮固定領域４９の盛り上げ部分を潰しながらシャフト７を挿入し、プランジャ５に対してシャフト７を所定の位置に高精度に位置決め、仮固定する。次に、シャフト７の外周面とプランジャ５の貫通孔５ａの内周面との摺接部分のうち、プランジャ５の凹部５ｂ、５ｃおよび５ｄで判別された被溶接箇所に対しゴムプレート５５の逃げ部５５ａ、５５ｂおよび５５ｃを介してレーザ溶接を行い、プランジャ５とシャフト７とを一体化する。
【００２６】
次に動作について説明する。
この実施の形態２による電磁リニアアクチュエータを適用した電磁弁１の動作は実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００２７】
以上のように、この実施の形態２によれば、逃げ部５５ａ、５５ｂおよび５５ｃを有するゴムプレート５５をプランジャ５の端部に設けるように構成したので、レーザ溶接によるゴムプレート５５の熱的影響を最小限に抑制しつつ、プランジャ５とこれに仮固定されたシャフト７とを強固に固定することができるという効果がある。また、シャフト７に溶接固定されるプランジャ５にゴムプレート５５を配設できるので、プランジャ５の動作時の異音の発生を確実に抑制することができるという効果がある。
【００２８】
この実施の形態２によれば、プランジャ５にゴムプレート５５の逃げ部５５ａ、５５ｂおよび５５ｃに対応する位置に凹部５ｂ、５ｃおよび５ｄを設けるように構成したので、被溶接箇所を容易に判別することができ、安定した溶接で確実にプランジャ５とシャフト７とを一体化することができるという効果がある。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、中空部を有するソレノイドコイルと、このソレノイドコイルの中空部内に摺動可能に配設されかつ貫通孔を有するプランジャと、このプランジャの貫通孔内に固定されたシャフトとを備え、プランジャを、シャフトの外周面に形成された仮固定領域に仮固定した状態で溶接によりシャフトと一体化するように構成したので、溶接固定に際しプランジャをシャフトの仮固定領域上に仮固定することで従来発生していたプランジャとシャフトとの相互位置精度の不良を回避することができるという効果がある。また、プランジャおよびシャフトは仮固定された上に溶接により一体化されているので、両者の固定強度を、溶接のみによる従来の固定構造よりも格段に向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による電磁リニアアクチュエータを適用した電磁弁の内部構成を示す断面図である。
【図２】図１に示した電磁弁の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２による電磁リニアアクチュエータの要部の外部構成を示す正面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【符号の説明】
１  電磁弁、３  ソレノイドコイル、３ａ  第１中空部、５  プランジャ、５ａ  貫通孔、７  シャフト、９  バルブ、１１  スリーブ、１１ａ  第２中空部、１３  ストッパ、１５  リターンスプリング、１７  第１開口部、１９  第２開口部、２１  第３開口部、２３  第４開口部、２５  第５開口部、２７  第６開口部、２９  ケース、３１  ボビン、３３  コイル、３５  コネクタ、３７  コア、３９  ボス、４１  ベアリング、４３  ベアリング、４５  隔壁部、４７かしめ部、４９  仮固定領域、５１  非磁性プレート（非磁性部材）、５３  非磁性プレート（非磁性部材）、５５  ゴムプレート（非磁性部材）、５７  ゴムプレート（非磁性部材）。
【図１】
2004360859.tif 000003
【図２】
2004360859.tif 000004
【図３】
2004360859.tif 000005
【図４】
2004360859.tif 000006
【図５】
2004360859.tif 000007