(57)【要約】【課題】軸方向一端に固定コアを有して両端を閉じた円筒状に形成されるハウジングと、該ハウジング内に収容される円筒状のコイル組立体と、前記固定コアに対する近接、離反を可能として固定コアに対向配置される可動コアと、該可動コアに同軸に固定されて前記ハウジングの軸方向両端部に軸方向移動可能に支承されるロッドとを備える電磁アクチュエータにおいて、部品点数の低減を可能としてコスト低減を図るとともに耐磨耗性の向上による耐久性向上を可能とする。【解決手段】ハウジング２の両端部には、ロッド５を摺動可能に直接嵌合せしめる軸受孔１２，１３が同軸にそれぞれ設けられ、ロッド５の外面および両軸受孔１２，１３の内面のいずれか一方に、ダイアモンド・ライク・カーボン層１５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】
軸方向一端に固定コア（１）を有して両端を閉じた円筒状に形成されるハウジング（２）と、該ハウジング（２）内に収容される円筒状のコイル組立体（３）と、前記固定コア（１）に対する近接、離反を可能として固定コアに対向配置される可動コア（４）と、該可動コア（４）に同軸に固定されて前記ハウジング（２）の軸方向両端部に軸方向移動可能に支承されるロッド（５）とを備える電磁アクチュエータにおいて、前記ハウジング（２）の両端部には、前記ロッド（５）を摺動可能に直接嵌合せしめる軸受孔（１２，１３）が同軸にそれぞれ設けられ、前記ロッド（５）の外面および前記両軸受孔（１２，１３）の内面のいずれか一方に、ダイアモンド・ライク・カーボン層（１５）が形成されることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】
軸方向一端に固定コア（１）を有して両端を閉じた円筒状に形成されるハウジング（２）と、該ハウジング（２）内に収容される円筒状のコイル組立体（３）と、前記固定コア（１）に対する近接、離反を可能として固定コアに対向配置される可動コア（４）と、該可動コア（４）に同軸に固定されて前記ハウジング（２）の軸方向両端部に軸方向移動可能に支承されるロッド（５）とを備える電磁アクチュエータにおいて、前記ハウジング（２）の両端部には、前記ロッド（５）を摺動可能に直接嵌合せしめる軸受孔（１２，１３）が同軸にそれぞれ設けられ、前記ロッド（５）の外面および前記両軸受孔（１２，１３）の内面のいずれか一方に、シリコン膜（１４）またはクロム膜と、該シリコン膜（１４）またはクロム膜を覆うダイアモンド・ライク・カーボン層（１５）とが形成されることを特徴とする電磁アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸方向一端に固定コアを有して両端を閉じた円筒状に形成されるハウジングと、該ハウジング内に収容される円筒状のコイル組立体と、前記固定コアに対する近接、離反を可能として固定コアに対向配置される可動コアと、該可動コアに同軸に固定されて前記ハウジングの軸方向両端部に軸方向移動可能に支承されるロッドとを備える電磁アクチュエータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる電磁アクチュエータでは、ハウジングの両端部およびロッド間に、たとえば円筒状の滑り軸受等の軸受がそれぞれ介装されている（たとえば特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
実開平７−２７１１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものでは、ハウジングおよびロッド間に軸受が必要であって部品点数が少ないとは言い難い。しかも上記従来のものでは、ロッドおよび前記軸受の相対摺動に対する耐久性を向上するために、ＳＵＳ３０３（ＪＩＳ）から成るロッドの表面に窒化処理が施され、また銅系焼結材から成る前記滑り軸受の内面にフッ素樹脂のコーティング処理を施す必要があってコスト増大の原因となっており、さらに過酷な環境雰囲気下にあっては摩耗による経時変化が大きくなり性能低下を来している。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、部品点数の低減を可能としてコスト低減を図るとともに耐摩耗性の向上による耐久性向上を可能とした電磁アクチュエータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、軸方向一端に固定コアを有して両端を閉じた円筒状に形成されるハウジングと、該ハウジング内に収容される円筒状のコイル組立体と、前記固定コアに対する近接、離反を可能として固定コアに対向配置される可動コアと、該可動コアに同軸に固定されて前記ハウジングの軸方向両端部に軸方向移動可能に支承されるロッドとを備える電磁アクチュエータにおいて、前記ハウジングの両端部には、前記ロッドを摺動可能に直接嵌合せしめる軸受孔が同軸にそれぞれ設けられ、前記ロッドの外面および前記両軸受孔の内面のいずれか一方に、ダイアモンド・ライク・カーボン層が形成されることを特徴とする。
【０００７】
このような請求項１記載の発明の構成によれば、ダイアモンド・ライク・カーボン層は、ダイアモンドに類似した高硬度のカーボン薄膜であって優れた摺動性および耐摩耗性を発揮するものであるので、従来必要であった軸受を不要としてロッドをハウジングの両端部で直接支持するようにして部品点数を低減するとともに、過酷な環境雰囲気下にあっても摩耗による経時変化を小さく抑え、耐久性を向上することができ、表面処理をロッドの外面および両軸受孔の内面のいずれか一方だけに施すようにして、コスト低減を図ることができる。
【０００８】
また上記目的を達成するために、請求項２記載の発明は、軸方向一端に固定コアを有して両端を閉じた円筒状に形成されるハウジングと、該ハウジング内に収容される円筒状のコイル組立体と、前記固定コアに対する近接、離反を可能として固定コアに対向配置される可動コアと、該可動コアに同軸に固定されて前記ハウジングの軸方向両端部に軸方向移動可能に支承されるロッドとを備える電磁アクチュエータにおいて、前記ハウジングの両端部には、前記ロッドを摺動可能に直接嵌合せしめる軸受孔が同軸にそれぞれ設けられ、前記ロッドの外面および前記両軸受孔の内面のいずれか一方に、シリコン膜またはクロム膜と、該シリコン膜またはクロム膜を覆うダイアモンド・ライク・カーボン層とが形成されることを特徴とする。
【０００９】
このような請求項２記載の発明の構成によれば、シリコン膜はカーボン薄膜であるダイアモンド・ライク・カーボン層と膨張係数がほぼ等しいものであり、またクロム膜は母材との密着性が優れるだけでなくダイアモンド・ライク・カーボンのクロム膜側境界に生じる炭化物との間の投錨効果によってダイアモンド・ライク・カーボン層との密着性が優れており、そのようなシリコン膜またはクロム膜を、ロッドの外面および両軸受孔の内面のいずれか一方との間に介在するようにしてダイアモンド・ライク・カーボン層が形成されるので、ダイアモンド・ライク・カーボン層を、ロッドの外面および両軸受孔の内面のいずれか一方に確実に形成することが可能である。しかもダイアモンド・ライク・カーボン層は、ダイアモンドに類似した高硬度のカーボン薄膜であって優れた摺動性および耐摩耗性を発揮するものであるので、従来必要であった軸受を不要としてロッドをハウジングの両端部で直接支持するようにして部品点数を低減するとともに、過酷な環境雰囲気下にあっても摩耗による経時変化を小さく抑え、耐久性を向上することができ、表面処理をロッドの外面および両軸受孔の内面のいずれか一方だけに施すようにして、コスト低減を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図４は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は電磁アクチュエータの縦断面図、図２はロッドに摺接する部分の摩耗量を従来と対比して示す図、図３はロッドの摩耗量を従来と対比して示す図、図４は耐久性能安定性を従来と対比して示す図である。
【００１２】
先ず図１において、この電磁アクチュエータは、たとえば液圧制御のためのスプール型の制御弁に推力を付与するようにしたリニアソレノイドであり、このリニアソレノイドは、一端に固定コア１を有するとともに両端が閉じられた円筒状に形成されるハウジング２と、該ハウジング２に収容される円筒状のコイル組立体３と、前記固定コア１に対する近接・離反を可能として固定コア１に対向配置される可動コア４と、該可動コア４に同軸に固定されて前記ハウジング２の軸方向両端部に軸方向移動可能に支承されるロッド５とを備える。
【００１３】
ハウジング２は、一端を開放するとともに他端に端壁６ａを有して磁性材料により有底円筒状に形成されるハウジング主体６と、前記コイル組立体３を前記端壁６ａとの間に挟むようにしてハウジング主体６の一端開口部にかしめ結合される磁性材料製の固定コア１とで構成されるものであり、端壁６ａの中央部に一体に連設されてコイル組立体３内に配置される円筒状のヨーク６ｂおよび前記固定コア１に可動コア４が摺動可能に嵌装される。
【００１４】
コイル組立体３は、合成樹脂から成るボビン７と、該ボビン７に巻装されるコイル８と、ボビン７およびコイル８を覆う合成樹脂製のコイルケース９とから成るものであり、コイルケース９には、ハウジング主体６の外方に突出するカプラ１０が一体に連設され、コイル８に連なる接続端子１１…が前記カプラ１０内に配設される。
【００１５】
可動コア４には、その中心部を貫通するロッド５が同軸に固着され、該ロッド５の一端は、固定コア１の中心部を貫通するようにして固定コア１に設けられた第１軸受孔１２に摺動可能に嵌合され、またロッド５の他端は、ハウジング２の閉塞端すなわち端壁６ａに設けられた袋状の第２軸受孔１３に摺動可能に嵌合される。すなわちロッド５はハウジング２の軸方向両端部に直接支承される。
【００１６】
このようなリニアソレノイドは、そのロッド５をスプールの端部に同軸に連接せしめるようにして制御弁に連設されるものであり、ロッド５は、図示しないばねにより固定コア１から離反する側に付勢されている。
【００１７】
本発明に従えば、ロッド５の外面と、第１および第２軸受孔１２，１３の内面とのいずれか一方，たとえばロッド５の外面に、ダイアモンド・ライク・カーボン層１５が形成される。
【００１８】
ダイアモンド・ライク・カーボン層１５は、ダイアモンドに類似した高硬度のカーボン薄膜であり、たとえば０．２〜１０μｍの厚さを有するように形成される。
【００１９】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、ロッド５を摺動可能に直接嵌合せしめるハウジング２の両端部に設けられる第１および第２軸受孔１２，１３の内面と、前記ロッド５の外面とのいずれか一方、この実施例ではロッド５の外面に、ダイアモンド・ライク・カーボン層１５が形成されている。
【００２０】
ダイアモンド・ライク・カーボン層１５は、ダイアモンドに類似した高硬度のカーボン薄膜であって優れた摺動性および耐摩耗性を発揮するものであるので、従来必要であった軸受を不要としてロッド５をハウジング２の両端部で直接支持するようにして部品点数を低減するとともに、過酷な環境雰囲気下にあっても摩耗による経時変化を小さく抑えることができるとともに耐久性を向上することができる。
【００２１】
すなわちロッド５の摺動を１００万回繰り返したときに、図２で示すように、従来の滑り軸受を用いたものでは滑り軸受の摩耗量が５２μｍであったのに対し、本発明のものではハウジング２の摩耗量が２μｍであり、またロッド５の摺動を１００万回繰り返したときに、図３で示すように、従来の滑り軸受を用いたものではロッドの摩耗量が９μｍであったのに対し、本発明のものではロッド５の摩耗量を「０」に抑えることができ、摩耗による経時変化を小さく抑えることができ、耐久性も向上することがわかる。
【００２２】
さらにロッド５の摺動を１００万回繰り返した後に、コイル８に１Ａの電流を通電したときのロッド５の摺動抵抗が、図４で示すように、従来のものでは２９．４ｍＮ〜５８．８ｍＮの範囲であって平均３７．２ｍＮであるのに対し、本発明のものでは、１９．６ｍＮ〜３９．２ｍＮの範囲であって平均２９．４ｍＮに抑えることができ、耐久性能の安定性を図ることができることがわかる。
【００２３】
しかも表面処理は、ロッド５の外面および両軸受孔１２，１３の内面のいずれか一方だけに施せばよいので、部品点数の低減と相まってコスト低減を図ることができる。
【００２４】
上記第１実施例では、ロッド５の外面と、第１および第２軸受孔１２，１３の内面とのいずれか一方，たとえばロッド５の外面にダイアモンド・ライク・カーボン層１５が直接形成されていたが、図５で示す第２実施例のように、ロッド５の外面と、第１および第２軸受孔１２，１３の内面とのいずれか一方、たとえばロッド５の外面に、シリコン膜１４と、該シリコン膜１４を覆うダイアモンド・ライク・カーボン層１５とが形成されるようにしてもよい。
【００２５】
シリコン膜１４は、カーボン薄膜であるダイアモンド・ライク・カーボン層１５と膨張係数がほぼ等しいものであり、たとえば０．１〜２μｍの範囲の厚さを有するように形成される。
【００２６】
この第２実施例によれば、カーボン薄膜であるダイアモンド・ライク・カーボン層１５と膨張係数がほぼ等しいものであり、このシリコン膜１４を、ロッド５の外面との間に介在するようにしてダイアモンド・ライク・カーボン層１５が形成されるので、ダイアモンド・ライク・カーボン層１５をロッド５の外面に確実に形成することが可能である。しかもダイアモンド・ライク・カーボン層１５が、ダイアモンドに類似した高硬度のカーボン薄膜であって優れた摺動性および耐摩耗性を発揮するものであるので、従来必要であった軸受を不要としてロッド５をハウジング２の両端部で直接支持するようにして部品点数を低減するとともに、過酷な環境雰囲気下にあっても摩耗による経時変化を小さく抑えることができるとともに耐久性を向上することができる。
【００２７】
本発明の他の実施例として、上記実施例のシリコン膜１４に代えてクロム膜を用いるようにしてもよい。この場合、クロム膜は母材との密着性が優れるだけでなくダイアモンド・ライク・カーボンのクロム膜側境界に生じる炭化物との間の投錨効果によってダイアモンド・ライク・カーボン層１５との密着性が優れており、ロッド５の外面および両軸受孔１２，１３の内面のいずれか一方との間にクロム膜を介在するようにしてダイアモンド・ライク・カーボン層１５を形成することで、ダイアモンド・ライク・カーボン層１５を、ロッド５の外面および両軸受孔１２，１３の内面のいずれか一方に確実に形成することが可能である。
【００２８】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、従来必要であった軸受を不要としてロッドをハウジングの両端部で直接支持するようにして部品点数を低減するとともに、過酷な環境雰囲気下にあっても摩耗による経時変化を小さく抑え、耐久性を向上することができ、表面処理をロッドの外面および両軸受孔の内面のいずれか一方だけに施すようにして、コスト低減を図ることができる。
【００３０】
また請求項２記載の発明によれば、ダイアモンド・ライク・カーボン層を、ロッドの外面および両軸受孔の内面のいずれか一方に確実に形成することができ、従来必要であった軸受を不要としてロッドをハウジングの両端部で直接支持するようにして部品点数を低減するとともに、過酷な環境雰囲気下にあっても摩耗による経時変化を小さく抑え、耐久性を向上することができ、表面処理をロッドの外面および両軸受孔の内面のいずれか一方だけに施すようにして、コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の電磁アクチュエータの縦断面図である。
【図２】ロッドに摺接する部分の摩耗量を従来と対比して示す図である。
【図３】ロッドの摩耗量を従来と対比して示す図である。
【図４】耐久性能安定性を従来と対比して示す図である。
【図５】第２実施例の電磁アクチュエータの縦断面図である。
【符号の説明】
１・・・固定コア
２・・・ハウジング
３・・・コイル組立体
４・・・可動コア
５・・・ロッド
１２，１３・・・軸受孔
１４・・・シリコン膜
１５・・・ダイアモンド・ライク・カーボン層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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