(57)【要約】【課題】ケーシングの周壁に対するセンタコアの径方向の位置ずれを防止できるようにして、弁体の作動性能の向上を図る。【解決手段】センタコア１８の一端のフランジ部２５をケーシング１７の内側底壁２３に当接させ、その接触部を電磁コイル２０の発生磁束の磁路とする。このような電磁弁１において、ケーシング１７の底壁２３に突部２４を形成する一方、センタコア１８を、円筒壁２６の一端に前記フランジ部２５が一体成形された形状とする。センタコア１８の円筒壁２６の下端を底壁２３の突部２４に嵌合して両者を位置決めする。この構成により、センタコア１８の位置ずれが防止されるうえ、嵌合接触部分によって磁路断面が拡大される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料から成る有底筒状のケーシングと、
外形が略円柱形状の磁性材料から成り、前記ケーシングの内側底壁に当接支持されるフランジ部を一端に有するセンタコアと、
ケーシング内の前記センタコアの外周側に配置された電磁コイルと、
前記ケーシングとセンタコアを流れる電磁コイルの発生磁束に応じて軸方向に進退変位するアーマチュアと、
このアーマチュアによって進退操作される弁体と、
を備えた電磁弁において、
前記ケーシングの底壁に、前記センタコアを位置決め固定するための嵌合部を設けたことを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記センタコアは、フランジ部の内周縁部から円筒壁が立ち上がる形状にプレス成形によって形成したことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
【請求項３】
前記ケーシングの嵌合部は、底壁をケーシングの内側方向に突状にプレス成形して成ることを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、流体の圧力制御や流量制御等に用いられる電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電磁弁として、磁性材料から成るケーシングの底壁中央に柱状のセンタコアを突設し、ケーシングの周壁とセンタコアの間に電磁コイルを固定設置すると共に、弁体を操作すべくアーマチュアをセンタコアと同軸に進退自在に配置したものがある。この電磁弁は、電磁コイルの発生磁束がケーシングの周壁とセンタコアを磁路として流れ、アーマチュアはその磁束に応じて軸方向前後に進退変位する。
【０００３】
ところが、このようにケーシングの底壁にセンタコアを一体に形成したものの場合、構造が複雑になるために製造が難しくなり、製造コストが高騰することが問題となる。このため、これに対処する電磁弁として、以下のようなものが案出されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
この電磁弁は、ケーシングとセンタコアは上記のものと同様に磁性材料によって形成されているが、両者は予め別体に形成されている。そして、センタコアは円柱状の本体部の基端にフランジ部が設けられ、そのフランジ部をケーシングの底壁に当接させた状態において軸方向から押圧支持されている。この電磁弁の場合、センタコアをフランジ部によってケーシングの底壁に当接支持させているため、センタコアを安定姿勢に維持できると共に、センタコアとケーシングの間の磁路断面を比較的大きく確保することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２４２９１６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来の電磁弁においては、センタコアをケーシングの底壁上に載置して軸方向から押圧支持しただけであるため、センタコアをケーシングに対して正確に位置決めすることが難しい。そして、センタコアの軸心がケーシングの周壁に対して位置ずれすると、センタコアと周壁が近接する部分の磁路抵抗が他の部分に比較して小さくなり、ケーシングの底壁を通ってセンタコアとケーシングの周壁の間を流れる磁束の流れに偏りが生じる。この磁束の流れの偏りは、アーマチュアをケーシングに対して偏心させ、アーマチュアとそのガイド部の間の摺動抵抗の増大をもたらし、弁体のスムーズな作動を阻害する原因となり易い。
【０００７】
そこでこの出願の発明は、ケーシングの周壁に対するセンタコアの径方向の位置ずれを防止できるようにして、弁体の作動性能の向上を図ることのできる電磁弁を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、この出願の発明は、有底円筒状のケーシングの底壁に嵌合部を設け、その嵌合部にセンタコアを嵌合して両者を位置決め固定するようにした。
【０００９】
この発明の場合、センタコアがケーシングの底壁に嵌合されて径方向に正確に位置決めされるため、ケーシングの底壁を通ってセンタコアとケーシングの周壁の間を流れる磁束の流れに偏りが生じにくくなる。したがって、この発明によれば、アーマチュアがそのガイド部分に偏って接触しにくくなることから、弁体のよりスムーズな作動を得ることが可能となる。また、センタコアは、フランジ部の下面でケーシングの底壁に接触する他に、嵌合部でも接触するため、センタコアとケーシングの連接部間の磁路断面がより大きくなる。これにより、アーマチュアに作用する磁力が大きくなるため、この点からも弁体の作動をよりスムーズにすることができる。
【００１０】
前記センタコアは、フランジ部の内周縁部から円筒壁が立ち上がる形状にプレス成形によって形成するようにしても良い。
【００１１】
このようにセンタコアをプレス成形によって形成すると、センタコアを容易に、かつ重量化せずに形成できる半面、フランジ部と円筒壁の間の屈曲部分に湾曲面（アール）ができ、その分センタコアとケーシングの接触面積が低下してしまう。しかし、この発明においては、センタコアをケーシング側の嵌合部に嵌合させているため、その嵌合接触する面積分だけ総接触面積が増加し、前記フランジ部と円筒壁の間の屈曲部分の接触面積の低下分を補うことが可能となる。
【００１２】
前記ケーシングの嵌合部は、底壁をケーシングの内側方向に突状にプレス成形するようにしても良い。
【００１３】
この場合、ケーシングの嵌合部はプレス成形時に付根部側が湾曲するように立ち上がって形成されるため、この嵌合部の付根部側の湾曲面とセンタコア側のフランジ部付根側の湾曲面とがほぼ合致することとなる。したがって、この湾曲面相互の接触により、センタコアとケーシングの底壁との接触面積をより増大させることができる。また、ケーシングの底壁にセンタコアを組付けるときには、センタコア側のフランジ部付根側の湾曲面が嵌合部にガイドされるため、センタコアの組付性が向上するという利点もある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
最初に、図１〜図６に示す第１の実施形態について説明する。この発明にかかる電磁弁１は、例えば、内燃機関のバルブタイミング制御装置等の油圧回路に用いられ、制御電流のオン・オフ、若しくは、強弱によって回路内の作動油の流れを制御する。図１は、電磁弁１を適用したバルブタイミング制御装置の油圧回路の概略構成を併せて示したものであり、同図中２は、ポンプ等の油圧源、３は、バルブタイミング制御装置の位相変更機構、４は、作動油を貯留する貯留タンクである。
【００１６】
電磁弁１は、回路内の流路を切換え操作する流路切換え部５と、この流路切換え部５に磁気的操作力を付与する操作力発生部６と、を備えている。流路切換え部５は、略円筒状のバルブボディ７と、このバルブボディ７内に摺動自在に収容された弁体としてのスプール８と、を有し、スプール８が後述する操作力発生部６によって進退操作されるようになっている。
【００１７】
バルブボディ７は、油圧源２側の通路に接続される導入ポート９ａと、位相変更機構３の一方の液室に接続される第１吸排ポート９ｂと、同機構３の他方の液室に接続される第２吸排ポート９ｃと、貯留タンク４に接続される一対のドレーンポート９ｄ，９ｅと、を備えている。そして、スプール８が操作力発生部６側に変位しているときには（図１参照。）、導入ポート９ａと第１吸排ポート９ｂ、第２吸排ポート９ｃとドレーンポート９ｄが夫々連通し、逆にスプール８が操作力発生部６から離反する側に変位しているときには（図２参照）、導入ポート９ａと第２吸排ポート９ｃ、第１吸排ポート９ｂとドレーンポート９ｅが夫々連通する。また、バルブボディ７内にはスプール８を操作力発生部６側に付勢するためのスプリング１０が組み付けられ、操作力発生部６側に最大に変位した位置がスプール８の初期位置とされている。
【００１８】
また、バルブボディ７の第１，第２吸排ポート９ｂ，９ｃは、夫々バルブボディ７の外周に形成された環状溝１１を介して位相変更機構３側の通路に接続されているが、各環状溝１１には、図４〜図６に示すようなフィルター１２が装着され、そのフィルター１２によって位相変更機構３側への異物の侵入を阻止するようになっている。
【００１９】
各フィルター１２は、半割りの円筒部がヒンジ結合された樹脂製の枠体１３と、その枠体１３に設けられた窓に取付けられた金属メッシュの濾材１４と、を有し、枠体１３の円筒部の開放端には相互に係合可能な爪１５と爪受け部１６が形成されている。爪１５は、その先端部に先細り状に傾斜したテーパ面１５ａが形成されると共に、そのテーパ面１５ａに連続するように矢尻状のフック部１５ｂが形成されている。一方、爪受け部１６には、前記爪１５の先端部を受容する凹状の受容部１６ａが形成されており、その受容部１６の開口縁には、鋭角的に屈曲して爪１５側のフック部１５ｂが係止される抜け止め部１６ｂが形成されている。そして、この各フィルター１２は、バルブボディ７の環状溝１１の外周に被着し、爪１５の先端部を爪受け部１６の受容部１６ａに挿入して、フック部１５ａを爪受け部１６ｂに係合させることによってワンタッチでバルブボディ７に取り付けられている。
【００２０】
一方、操作力発生部６は、磁性材料から成る有底円筒状のケーシング１７と、同じく磁性材料から成り、このケーシング１７内に同軸に配置された第１，第２センタコア１８，１９と、ケーシング１７と両センタコア１８，１９の間の環状空間に配置された電磁コイル２０と、第１，第２センタコア１８，１９の内側に配置され、ケーシング１７と両センタコア１８，１９を流れる電磁コイル２０の発生磁束に応じて軸方向に進退変位するアーマチュア２１と、を備えている。この実施形態においては、第１センタコア１８がこの発明におけるセンタコアを構成している。
【００２１】
ケーシング１７は、周壁２２の下端に底壁２３が一体に形成され、図１〜図３に示すように、この底壁２３の中央にこの発明における嵌合部を成す突部２４が設けられている。この突部２４は底壁２３の中央がケーシング１７の内側方向に円形状に隆起するようにプレス成形によって一体に形成されている。
【００２２】
第１センタコア１８は、ケーシング１７の底壁２３側に位置される端部にフランジ部２５が設けられ、このフランジ部２５の内周縁部から円筒壁２６が立ち上がっている。この第１センタコア１８のフランジ部２５から円筒壁２６に到る形状はプレス成形によって一体に形成されている。そして、この第１センタコア１８は、フランジ部２５の内周縁から円筒壁２６の下端内周にかけてがケーシング１７側の前記突部２４に圧入嵌合されることにより、ケーシング１７の底壁２３中央に位置決め固定されている。
【００２３】
また、電磁コイル２０は樹脂材料によって周域をモールディングされ、その樹脂材料によってコネクタ部２７と一体化されている。このコネクタ部２７は電磁コイル２０をケーシング１７内に挿入配置する際に、ケーシング１７の周壁２２の切込み部（符号省略）を通してケーシング１７の外側に突き出される。
【００２４】
第２センタコア１９は、第１センタコア１８と同様に円筒壁２８とフランジ部２９を備え、円筒壁２８をケーシング１７の内側に向けるようにしてフランジ部２９がケーシング１７の開口縁に前記バルブボディ７の基端と共にかしめ固定されている。円筒壁２８は第１センタコア１８の円筒壁２６に対して軸方向に所定距離離間しており、その円筒壁２８の内径は円筒壁２６の内径よりも小さく設定されている。
【００２５】
一方、アーマチュア２１は、第１センタコア１８の円筒壁２６内に収容される大径の基部２１ａに小径のロッド部２１ｂが突設され、このロッド部２１ｂが第２センタコア１９の円筒壁２８を貫通してバルブボディ７内に突出している。ロッド部２１ｂの先端部は弁体であるスプール８の端部に当接し、アーマチュア２１に作用する磁気的推力をスプール８に伝達する。尚、第１センタコア１８の円筒壁２６の内面には、第２センタコア１９側から軸受キャプ３０が嵌合され、アーマチュア２１の基部２１ａは、この軸受キャプ内３０を摺動するようになっている。軸受キャップ３０は薄肉の非磁性材料によって有底円筒状に形成されている。
【００２６】
また、第２センタコア１９のフランジ部２９は電磁コイル２０の端面に当接してケーシング１７に組み付けられるが、フランジ部２９の付根部と電磁コイル２０の間には弾性部材であるシールリング３１が介装され、このシールリング３１によってアーマチュア２１の収容空間からの作動液の漏出が防止されている。
【００２７】
この電磁弁１は以上のような構成であるため、電磁コイル２０が通電されない初期状態においては、図１に示すように、スプール８がスプリング１０の力を受けて操作力発生部６側に最大に変位し、このときアーマチュア２１もスプール８に押されてケーシング１７の底壁２３側に最大に後退している。したがって、このときバルブボディ７の導入ポート９ａは第１吸排ポート９ｂに導通し、第２吸排ポート９ｃはドレーンポート９ｄに導通している。
【００２８】
この状態から電磁コイル２０が通電されると、電磁コイル２０の発生磁束が、第１センタコア１８、ケーシング１７の底壁２３、周壁２２、さらに第２センタコア１９を通って環状に流れ、このとき、アーマチュア２１がスプリング１０の力に抗するように前進してスプール８をバルブボディ７の他側に変位させる。これにより、バルブボディ７の第１吸排ポート９ｂはドレーンポート９ｅに導通し、第２吸排ポート９ｃは導入ポート９ａに導通する。
【００２９】
ところで、この電磁弁１においては、第１センタコア１８がフランジ部２５でケーシング１７の底壁２３に当接支持されるだけでなく、フランジ部２５の内周縁と円筒壁２６の内面が底壁２３の突部２４に嵌合されてセンタリングされるため、第１センタコア１８の軸心がケーシング１７の軸心と正確に合致することとなる。したがって，第１センタコア１８の円筒壁２６からケーシング１７の底壁２３を通って周壁２２に流れる磁束は円周方向で均一になる。この結果、アーマチュア２１が第１センタコア１８の円筒壁２６に偏って押し付けられることがなくなり、アーマチュア２１とスプール８の作動は常にスムーズに行われることとなる。
【００３０】
また、第１センタコア１８とケーシング１７の底壁２３の間では電磁コイル２０の発生磁束が両者の接触部を通って流れるが、この電磁弁１の場合、両者はフランジ部２５の下面と底壁２３の上面の当接面の他に、円筒壁２６と突部２４の嵌合面でも接触しているため、接触面積が全体に大きくなる。したがって、この電磁弁１においては、第１センタコア１８とケーシング１７の底壁２３の連接部の磁路断面が大きくなることから、アーマチュア２１に作用する磁力を大きくし、
スプール８の作動をより円滑にすることができる。
【００３１】
特に、この実施形態の電磁弁１の場合、第１センタコア１８をプレス成形によって形成すると共に、底壁２３の突部２４もプレス成形によって形成するようにしているため、図３に拡大して示すように、第１センタコア１８側のフランジ部２５内縁の曲げによる湾曲形状部Ｒ１と、ケーシング１７側の突部２４の付根部外側の湾曲形状部Ｒ２がほぼ合致する。このため、この電磁弁１においては、両湾曲形状部Ｒ１，Ｒ２でも広い面積で接触状態を維持することができ、このことから第１センタコア１８と突部２４の嵌合をより安定化させることができると共に、より磁路抵抗を小さくできるという利点がある。
【００３２】
尚、この実施形態では、第１センタコア１８を円筒壁２６を有する形状に形成したが、この円筒壁２６部分を円柱状に形成することも可能である。ただし、この実施形態のように円筒壁２６を有する形状にした場合には、全体を軽量化することができるうえ、円筒壁２６の内側にアーマチュア２１を配置して装置全体の軸長の短縮を図ることができる。そして、この実施形態のように第１センタコア１８をプレス成形によって形成すれば製造コストの低減も図ることができる。
【００３３】
また、この実施形態のように、第１センタコア１８をプレス成形によって形成するようにした場合には、第１センタコア１８の嵌合時にフランジ部２５の内縁の湾曲形状部Ｒ１で突部２４の挿入をガイドできるため、組付作業性が向上するという利点がある。尚、突部２４に先細り状のテーパ面を設け、それによってさらなる組付性の向上を図るようにしても良い。
【００３４】
さらに、この実施形態においては、第１センタコア１８のフランジ部２５上に電磁コイル２０を載置し、さらに電磁コイル２０の上に載置した第２センタコア１９をバルブボディ７と共にケーシング１７によってかしめているため、第１センタコア１８とケーシング１７の底壁２３を安定した接触状態に維持することができる。また、この場合、電磁コイル２０と第２センタコア１９の間に弾性を有するシールリング３１が介装されているため、電磁コイル２０の熱収縮を吸収することができる。
【００３５】
つづいて、図７，図８に示す第２の実施形態について説明する。尚、第３の実施形態も含め、以下の実施形態の説明においては、第１の実施形態と同一部分に同一符号を付し、重複する説明を省略するものとする。
【００３６】
この実施形態の電磁弁１０１は、基本構成は第１の実施形態のものとほぼ同様であるが、第１センタコア１８とケーシング１７の底壁２３の嵌合部分の構造が異なっている。
【００３７】
即ち、この実施形態の電磁弁１０１では、ケーシング１７の底壁２３に円形状の凹部４０が形成され、この凹部４０が第１センタコア１８のフランジ部２５の外面と嵌合する嵌合部とされている。
【００３８】
この電磁弁１０１の場合にも、第１の実施形態と同様に第１センタコア１８をケーシング１７に正確にセンタリングして、両者の径方向の位置ずれを確実に防止できるが、以下の理由から電磁コイル２０の発生磁束の流れをよりスムーズにすることができる、というさらなる利点がある。
【００３９】
この電磁弁１０１においては、第１センタコア１８のフランジ部２５の外周面が凹部４０に嵌合されるため、両者の接触する周面の長さ（面積）が第１の実施形態に比較して長くなり、さらに、その嵌合による接触面が磁束の流れ方向に位置されるために磁路抵抗がより少なくなる。したがって、これらの相乗効果によって発生磁束の流れがよりスムーズになる。
【００４０】
また、図９は、この発明の第３の実施形態を示すものであり、この実施形態の電磁弁はケーシング１７の底壁２３に突部２４が形成されると共に、その突部２４の外周面が内壁を成すように底壁２３の内面に環状溝５０が形成され、その環状溝５０が第１センタコア１８のフランジ部２５の嵌合される嵌合部となっている。
【００４１】
この実施形態の場合、環状溝５０の内周壁と外周壁で第１センタコア１８に嵌合接触することとなるため、さらに磁路抵抗を小さくすることができる。
【００４２】
次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【００４３】
（イ）  前記センタコアの円筒壁の内側にアーマチュアを進退自在に配置したことを特徴とする請求項２または３に記載の電磁弁。
【００４４】
この場合、アーマチュアの進退領域がセンタコアの内側に確保されるため、同じ進退ストロークであれば、アーマチュアがセンタコアの軸上外側で進退作動するものに比較して、電磁弁全体の軸長の短縮を図ることができる。
【００４５】
（ロ）  ケーシングの底壁に凹部を形成し、この凹部を前記フランジ部の外周面が嵌合される嵌合部としたことを特徴とする請求項１〜３，前記（イ）のいずれかに記載の電磁弁。
【００４６】
この場合、フランジ部の外周面がケーシング側の凹部に嵌合されるため、センタコアからケーシングの周壁に、或は、逆に周壁からセンタコアに向かう磁束がフランジ部の外周面を通って容易に流れることとなる。
【００４７】
（ハ）  嵌合部の突形状は先細り状のテーパ面を有することを特徴とする請求項３に記載の電磁弁。
【００４８】
この場合、センタコアの組付時に、嵌合部のテーパ面がセンタコアの筒状壁の内周面を案内するガイドとして機能することとなる。したがって、センタコアの組付性が向上する。
【００４９】
（ニ）  前記センタコアのフランジ部上に電磁コイルを載置し、この電磁コイルの他端に弾性部材を介して別体のコア部材を載置して、このコア部材をケーシングの端部に接触状態で固定したことを特徴とする請求項１〜３、（イ）〜（ハ）のいずれかに記載の電磁弁。
【００５０】
この場合、電磁コイル部分の熱収縮等を弾性部材によって吸収することができ、しかも、電磁コイル部分の収縮によってセンタコアのフランジ部に対する押付力が低下した場合にあっても、センタコアとケーシングの嵌合部によってセンタコアの位置ずれを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の第１の実施形態を示す断面図。
【図２】同実施形態の作動状態を示す断面図。
【図３】同実施形態を示す模式的な断面図。
【図４】同実施形態のバルブボディの側面図。
【図５】同実施形態のバルブボディに装着したフィルタの正面図。
【図６】同フィルタの側面図。
【図７】この出願の発明の第２の実施形態を示す断面図。
【図８】同実施形態を示す模式的な断面図。
【図９】この出願の発明の第３の実施形態を示す模式的な断面図。
【符号の説明】
１，１０１…電磁弁
８…スプール（弁体）
１７…ケーシング
１８…第１センタコア（センタコア）
２０…電磁コイル
２１…アーマチュア
２３…底壁
２４…突部（嵌合部）
２５…フランジ部
２６…円筒壁
４０…凹部（嵌合部）
５０…環状溝
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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