(57)【要約】【課題】摺動抵抗が小さく、かつ形状精度の確保が容易であり、加工工数が低減される電磁駆動装置およびそれを用いた流量制御装置を提供する。【解決手段】プランジャ４０の外周壁にはダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部が形成されている。そのため、被膜部の厚さは小さくなり、被膜部を形成した後にプランジャ４０の形状精度を高めるために研磨などの後処理を実施する必要はない。被膜部は、熱処理などの硬度を高めるための処理は不要である。さらに、被膜部は、ステータコア３０との間の摺動抵抗が小さい。そのため、摺動抵抗を低減するためのコーティングは不要となる。これらにより、被膜部の硬度の向上にともなう耐久性の向上と、摺動抵抗の低減とを一層の被膜部により両立して達成される。したがって、加工工数を低減することができる。【選択図】    図１
2004293763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動子と、
前記可動子とともに磁気回路を形成し、前記可動子を内周側に往復移動可能に収容する収容部、ならびに前記可動子を往復移動方向の一方側に吸引する磁気吸引力が前記可動子との間に発生する吸引部を有する固定子と、
前記可動子の外周壁または前記収容部の内周壁のいずれか一方に形成され、ダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部と、
を備えることを特徴とする電磁駆動装置。
【請求項２】
可動子と、
前記可動子とともに磁気回路を形成し、前記可動子を内周側に往復移動可能に収容する収容部、ならびに前記可動子を往復移動方向の一方側に吸引する磁気吸引力が前記可動子との間に発生する吸引部を有する固定子と、
前記可動子の外周壁に形成され、ダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部と、
を備えることを特徴とする電磁駆動装置。
【請求項３】
前記可動子は、前記被膜部との間に非磁性材料からなる非磁性層部を有することを特徴とする請求項２記載の電磁駆動装置。
【請求項４】
筒状の周壁を貫く複数の流体流路を有するハウジングと、
請求項１、２または３記載の電磁駆動装置と、
前記可動子とともに往復移動することにより前記流体流路を流れる流体の流量を制御する可動部材と、
前記吸引部に前記可動子が吸引される方向とは反対の方向へ前記可動部材を付勢する付勢手段と、
を備えることを特徴とする流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁駆動装置およびそれを用いた流量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、可動子と固定子とにより磁気回路を形成し、可動子を往復駆動する電磁駆動装置が知られている。この電磁駆動装置として、例えば可動子を固定子の収容部の内周側に直接支持させ、固定子の吸引部と可動子との間に働く磁気吸引力により可動子を往復移動方向の一方側へ吸引する装置がある（特許文献１参照）。このような電磁駆動装置では、可動子の外周壁または固定子の内周壁に例えば無電解ＮｉＰめっきなどのめっき処理が施されている（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２２２７１０号公報
【特許文献２】
特開２００１−２２７６６９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
可動子の外周壁または固定子の内周壁にＮｉＰによるめっきを施すことにより、可動子の外周壁または固定子の内周壁の硬度を高め、可動子と固定子の収容部との間に生じる摺動抵抗を低減している。しかしながら、可動子または固定子の施されたＮｉＰめっきの硬度および摺動性をさらに向上するためには、熱処理などの後工程を必要とする。さらに、めっきにより形成される被覆層は形状精度が低い。そのため、めっきの形成後、熱処理までの間に研磨などの精度を確保するための工程を必要とする。また、摺動抵抗のさらなる低減を図るためには、ＮｉＰめっきの表面に例えばフッ素含有樹脂などのコーティングをさらに施す必要がある。これらの結果、加工工数の増大を招くという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、摺動抵抗が小さく、かつ形状精度の確保が容易であり、加工工数が低減される電磁駆動装置およびそれを用いた流量制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１または２記載の発明では、可動子の外周壁または収容部の内周壁のいずれか一方にダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部を備えている。被膜部をダイヤモンドライクカーボンで形成することにより、硬度が高くなり、可動子と収容部との間の摺動抵抗が低減される。また、ダイヤモンドライクカーボンは、めっきと比較して可動子または固定子に薄く形成される。そのため、ダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部を形成した後、形状精度を高めるための研磨などの後処理が不要である。さらに、ダイヤモンドライクカーボンは、めっきと比較して硬度が高く耐久性が高い。そのため、被覆部の形成後における熱処理は不要である。したがって、形状精度の確保が容易であり、加工工数を低減することができる。
【０００７】
本発明の請求項３記載の発明では、可動子は被膜部との間に非磁性材料からなる非磁性層部を有している。非磁性層部は、可動子と固定子との間において密着を防止するために形成される。非磁性層部は、軸直角方向の吸引力を低減するため、層の厚さを比較的大きく設定している。めっきにより、非磁性層部が形成されると、形状精度を高める加工が実施され、ダイヤモンドライクカーボンにより被膜部が形成される。これにより、被膜部の形成後は形状精度高めるための加工、ならびに表面を硬化させるための熱処理が不要となる。したがって、形状精度の確保が容易であり、加工工数を低減することができる。
【０００８】
本発明の請求項４記載の発明では、請求項１、２または３記載の電磁駆動装置を備えている。そのため、可動子とともに往復移動する可動部材の往復移動位置の制御性が向上する。したがって、可動部材の往復移動により流体流路を流れる流体の流量または圧力を高精度に制御することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による流量制御装置を図１に示す。流量制御装置１０は、例えば車両などの自動変速機の油圧制御装置に供給する作動油の油圧を制御するスプール型油圧制御弁である。
電磁駆動装置としてのリニアソレノイド２０は、ヨーク２１、ステータコア３０、プランジャ４０およびコイル２２などを有する。ヨーク２１およびステータコア３０は、磁性材料で形成され、固定子を構成している。プランジャ４０は、可動子を構成している。
【００１０】
ステータコア３０は、円筒状に形成され、収容部３１、吸引部３２および磁気抵抗部３３を有している。収容部３１は円柱状のプランジャ４０を内周側に同軸上に収容し支持している。ステータコア３０の収容部３１とプランジャ４０との間には、わずかなクリアランスが形成されている。これにより、プランジャ４０はステータコア３０の収容部３１と軸方向へ往復摺動可能である。
【００１１】
吸引部３２は、収容部３１の軸方向の一方側に配設されている。吸引部３２は、プランジャ４０をその軸方向である往復移動方向の一方側へ吸引する磁気吸引力をプランジャ４０との間に発生する。収容部３１と吸引部３２との間には、収容部３１および吸引部３２よりも肉厚の小さな磁気抵抗部３３が形成されている。磁気抵抗部３３は、収容部３１と吸引部３２との間における磁束の流れを制限する。
【００１２】
ヨーク２１は円筒状に形成され、ステータコア３０、コイル２２および樹脂ケーシング２３を内周側に収容している。また、ヨーク２１は、ハウジング５０の端部にかしめ固定されることにより、ハウジング５０との間にステータコア３０、コイル２２および樹脂ケーシング２３を固定している。
【００１３】
樹脂ケーシング２３は、ボビン２４および固定部２５を有している。ボビン２４は円筒状に形成され、ステータコア３０の収容部３１、吸引部３２および磁気抵抗部３３の外周側に固定されている。ボビン２４の外周側にコイル２２が巻回されている。固定部２５は、コイル２２の外周側に固定され、ボビン２４とともにコイル２２を覆っている。固定部２５は、コイル２２へ電力を供給するための図示しないコネクタを形成している。
【００１４】
コイル２２と電気的に接続されている図示しないターミナルからコイル２２に電流が供給されると、ヨーク２１、ステータコア３０およびプランジャ４０には磁気回路が形成される。これにより、ヨーク２１、ステータコア３０およびプランジャ４０からなる磁気回路に磁束が流れ、ステータコア３０の吸引部３２とプランジャ４０との間には磁気吸引力が発生する。これにより、プランジャ４０は、往復移動方向のうち収容部３１側から吸引部３２へ向かう方向、すなわち図１の左方へ移動する。
【００１５】
ハウジング５０は、可動部材としてのスプール６０を軸方向へ往復移動可能に収容し支持している。ハウジング５０の筒状の周壁には、入力ポート５１、出力ポート５２、フィードバックポート５３および排出ポート５４がそれぞれ流体流路として形成されている。入力ポート５１には、図示しないタンクから供給される作動油が流入する。出力ポート５２は図示しない自動変速機の係合装置へ作動油を供給する。出力ポート５２とフィードバックポート５３とは流量制御装置１０の外部で連通しており、出力ポート５２から流出する作動油の一部がフィードバックポート５３へ導入される。フィードバック室５５はフィードバックポート５３と連通している。排出ポート５４は上記タンクへ作動油を排出する。
【００１６】
スプール６０には、第一ランド６１、第二ランド６２および第三ランド６３がこの順でリニアソレノイド２０側から軸方向へ並んで形成されている。スプール６０は軸方向の一端部に形成されているシャフト６４によって、プランジャ４０の吸引部３２側の端部と当接する。付勢手段としてのスプリング５６はスプール６０の反プランジャ側に設置されている。スプリング５６は、吸引部３２にプランジャ４０が吸引される方向とは反対方向、すなわち図２の右方へスプール６０を付勢している。これのスプリング５６の付勢力によりスプール６０はプランジャ４０側に押し付けられるため、スプール６０はプランジャ４０とともに往復移動する。
【００１７】
フィードバック室５５は第一ランド６１と第二ランド６２との間に形成されている。第一ランド６１は第二ランド６２よりも外径が小さい。そのため、フィードバック室５５の油圧により、スプール６０には反プランジャ側へ押圧する力が作用する。流量制御装置において出力される油圧の一部をフィードバックするのは、供給される油圧すなわち入力圧の変動により出力圧が変動することを防止するためである。スプール６０は、フィードバック室５５の油圧により受ける力と、吸引部３２に吸引されるプランジャ４０により受ける力と、スプリング５６から受ける付勢力とがつり合う位置で停止する。
【００１８】
入力ポート５１から出力ポート５２へ流れる作動油の流量は、ハウジング５０の内周壁５０ａと第二ランド６２の外周壁との重なり部分の長さであるシール長によって決定される。シール長が短くなると、入力ポート５１から出力ポート５２へ流れる作動油の流量は増大する。一方、シール長が長くなると、入力ポート５１から出力ポート５２へ流れる作動油の流量は減少する。同様に、出力ポート５２から排出ポート５４へ流れる作動油の流量は、ハウジング５０の内周壁５０ｂと第三ランド６３の外周壁とのシール長によって決定される。
【００１９】
スプール６０がスプリング５６側すなわち図１の左方へ移動すると、内周壁５０ａと第二ランド６２とのシール長は長くなるとともに、内周壁５０ｂと第三ランド６３とのシール長は短くなる。そのため、入力ポート５１から出力ポート５２へ流れる作動油の流量は減少し、出力ポート５２から排出ポート５４へ流れる作動油の流量は増大する。その結果、出力ポート５２から流出する作動油の油圧は低下する。一方、スプール６０がプランジャ４０側へ移動すると、内周壁５０ａと第二ランド６２とのシール長は短くなるとともに、内周壁５０ｂと第三ランド６３とのシール長は長くなる。そのため、入力ポート５１から出力ポート５２へ流れる作動油の流量は増大し、出力ポート５２から排出ポート５４へ流れる作動油の流量は減少する。その結果、出力ポート５２から流出する作動油の油圧は増大する。
【００２０】
上述のような流量制御装置１０では、コイル２２に通電する電流値を制御することにより、プランジャ４０がスプール６０を反リニアソレノイド側へ押す力は変化する。これにより、出力ポート５２から流出する作動油の油圧は調整される。具体的には、コイル２２に通電する電流値を増大させると、電流値に比例して吸引部３２とプランジャ４０との間に発生する磁気吸引力は増大する。そのため、プランジャ４０がスプール６０を押す力は増大する。その磁気吸引力によりプランジャ４０からスプール６０に作用する力と、スプリング５６の付勢力と、フィードバック室５５の油圧によりスプール６０が押される力とがつり合うとスプール６０は静止する。したがって、コイル２２に通電する電流値が増加すると、出力ポート５２から流出する作動油の油圧は低下する。
【００２１】
次に、プランジャ４０について詳細に説明する。
プランジャ４０は、図２に示すように磁性材料から形成される本体部４１を有している。本実施形態の場合、プランジャ４０の本体部４１には、非磁性層部４２および被膜部４３が内周側から順に形成されている。被膜部４３は、ダイヤモンドライクカーボンからなり、プランジャ４０の外壁の少なくとも周壁部分に形成されている。ダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部４３は、厚さが数μｍである。そのため、プランジャ４０の外周壁に均一に形成される。
【００２２】
本実施形態の場合、本体部４１と被膜部４３との間には非磁性層部４２が形成されている。非磁性層部４２は、非磁性の金属または非金属から形成されている。非磁性層部４２は、例えばめっき、コーティングなどにより本体部４１に直接形成してもよく、カップ状の非磁性部材を本体部４１に装着することにより形成してもよい。非磁性層部４２は、収容部３１と吸引部３２との間でプランジャ４０の表面を経由して磁束が短絡するのを防止している。非磁性層部４２を形成することにより、プランジャ４０とステータコア３０の収容部３１との間の磁気吸引力は低減される。これにより、磁気吸引力は、ヨーク２１、ステータコア３０およびプランジャ４０に形成される磁気回路によって、プランジャ４０とステータコア３０の吸引部３２との間に発生する。その結果、プランジャ４０はステータコア３０の吸引部３２に吸引される。
【００２３】
プランジャ４０の外周壁にダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部４３を形成する場合、被膜部４３の形成に先立って本体部４１に非磁性層部４２が形成される。非磁性層部４２は、例えばめっきなどにより本体部４１に形成された後、プランジャ４０の形状精度を確保するために例えば研磨などの加工処理が施される。プランジャ４０の加工処理が完了すると、その表面に被膜部４３が形成される。
【００２４】
例えば無電解ＮｉＰめっきを適用した従来の被膜部の場合、被膜部の硬度を高めるためにはめっき後に熱処理などが必要である。また、めっきにより形成される被膜部は数十μｍ程度の厚さを有している。そのため、プランジャ４０の形状精度を確保するためには、研磨などの後処理が必要である。さらに、めっきにより形成される被膜部は摺動抵抗が比較的大きいため、研磨などの後処理の後に、例えばフッ素含有樹脂などによるコーティングが施される。
【００２５】
これに対し、ダイヤモンドライクカーボンで被膜部４３を形成した本実施形態の場合、被膜部４３が上述のように数μｍと薄くなる。そのため、被膜部４３の形成後に、プランジャ４０の形状精度を確保するために研磨などの後処理は不要となる。また、ダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部４３は、硬く均一で緻密な層を形成するため、ステータコア３０の収容部３１との間における摺動抵抗は小さい。
【００２６】
一実施形態による流量制御装置１０の場合、図３および図４に示すようにコイル２２に印加する電流に対する出力油圧の関係は、従来の無電解ＮｉＰめっきで被膜部を形成する場合と比較してヒステリシスが小さくなっている。また、摺動抵抗が低減することにより、図５に示すようにコイル２２へ電流を印加してから所定の油圧が出力されるまでの応答期間も短縮される。これは、プランジャ４０にダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部４３を形成することにより、プランジャ４０とステータコア３０との摺動抵抗が低減されるためである。
【００２７】
以上説明した流量制御装置によると、プランジャ４０の外周壁にダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部４３を形成することにより、プランジャ４０とステータコア３０の収容部３１との間の摺動抵抗が低減される。摺動抵抗が低減されることにより、コイル２２への供給電流値とプランジャ４０の位置との相関関係は比例関係に近づけられる。したがって、プランジャ４０およびスプール６０の往復移動位置の制御が容易になり、制御性を高めることができるとともに、ヒステリシスを低減でき、応答性を高めることができる。
【００２８】
また、一実施形態では、被膜部４３をダイヤモンドライクカーボンから形成している。そのため、被膜部４３の厚さは小さく、被膜部４３を形成した後にプランジャ４０の形状精度を高めるために研磨などの後処理を実施する必要はない。また、ダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部４３は、従来のめっきと比較して硬度が高い。そのため、熱処理などの硬度を高めるための処理は不要である。さらに、ダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部４３は、ステータコア３０との間の摺動抵抗が小さい。そのため、摺動抵抗を低減するためのコーティングは不要となる。これらのように、ダイヤモンドライクカーボンから被膜部４３を形成することにより、被膜部４３の硬度の向上にともなう耐久性の向上と、摺動抵抗の低減とを一層の被膜部４３により両立して達成することができる。したがって、加工工数を低減することができる。
【００２９】
以上説明した一実施形態では、ダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部４３をプランジャ４０の外周壁に形成する例について説明した。しかし、プランジャ４０の外周壁ではなく、固定子であるステータコア３０の収容部３１の内周壁にダイヤモンドライクカーボンからなる被膜部を形成してもよい。
また、上記の一実施形態では、流量制御装置の電磁駆動部に本発明の電磁駆動装置を適用する例について説明したが、流量制御装置以外の装置の電磁駆動部に本発明の電磁駆動装置を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による電磁駆動装置を適用した流量制御装置を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線におけるプランジャの断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による電磁駆動装置を適用した流量制御装置において、電流と出力油圧との関係を示す模式図であって、電流の増加とともに出力油圧が低減する場合を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による電磁駆動装置を適用した流量制御装置において、電流と出力油圧との関係を示す模式図であって、電流の増加とともに出力油圧が増大する場合を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による電磁駆動装置を適用した流量制御装置において、コイルへ通電されてからの応答期間と出力油圧との関係を示す模式図である。
【符号の説明】
１０    流量制御装置
２０    リニアソレノイド（電磁駆動装置）
２１    ヨーク（固定子）
２２    コイル
３０    ステータコア（固定子）
３１    収容部
３２    吸引部
４０    プランジャ（可動子）
４２    非磁性層部
４３    被膜部
５０    ハウジング
５１    入力ポート（流体流路）
５２    出力ポート（流体流路）
５３    フィードバックポート（流体流路）
５４    排出ポート（流体流路）
５６    スプリング（付勢手段）
６０    スプール（可動部材）
【図１】
2004293763.tif 000003
【図２】
2004293763.tif 000004
【図３】
2004293763.tif 000005
【図４】
2004293763.tif 000006
【図５】
2004293763.tif 000007