| 【発明の名称】 |
電磁制御弁およびその組付方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】黒田 孝司
【氏名】村尾 善之
【氏名】喜田 義次
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| 【要約】 |
【課題】構成部品点数を低減し、スリーブの内部に一方向に部品を挿入し容易に組付可能な電磁制御弁及びその組付方法を提供する。
【解決手段】スリーブ１４が筒部５１と縮径段差部２１とからなり、これらが同一材で一体成形される構成であるから、スリーブ１４の製造が容易である。ヨーク３とスリーブ１４とをかしめ固定する前、筒状のスリーブ１４の縮径段差部２１側から丸棒の治具を挿通し、スリーブ１４の筒部５１の一方の開口端５３側から円環状のプレート２６、圧縮コイルスプリング１７、スプール１５などの構成部品を順に一方向に挿入し、組み付けるため、組付作業が容易に行える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 供給電流値に応じた駆動力を発生する電磁駆動部と、この電磁駆動部の駆動力を軸方向に受けるスプールと、一方の開口端が前記電磁駆動部側に取り付けられるとともに前記スプールを軸方向に摺動可能に収容する筒部、および、この筒部の反電磁駆動部側の端部に該筒部と同一材で一体成形した縮径段差部を有するスリーブと、前記スプールを前記電磁駆動部の駆動力の作用方向と反対方向に付勢し、一端が前記縮径段差部に当接する圧縮スプリングとを備えていることを特徴とする電磁制御弁。
【請求項２】 前記筒部の内部で前記縮径段差部と前記圧縮スプリングとの間に環状プレートを設けたことを特徴とする請求項１記載の電磁制御弁。
【請求項３】 請求項２記載の電磁制御弁の組付方法であって、前記筒部の反縮径段差部側開口部から前記プレートを挿入する工程と、前記筒部の反縮径段差部側開口部から圧縮スプリングを挿入する工程と、前記筒部の反縮径段差部側開口部からスプールを挿入する工程と、前記筒部の反縮径段差部側開口部に前記電磁駆動部の一端を置いてかしめ固定する工程とを含むことを特徴とする一方向組付可能な電磁制御弁の組付方法。
【請求項４】 前記筒部の縮径段差部側から反縮径段差部側へ棒状の治具を挿通し、この治具の先端から前記プレート、前記圧縮スプリングを挿入し、次いで筒部に前記スプールを挿入することを特徴とする請求項３記載の電磁制御弁の組付方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流量を制御するスプール弁式の電磁制御弁およびその組付方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば特開平７−１５１２５７号公報に開示される電磁制御弁は、スプールと別体に形成された非磁性体のシャフトを有し、磁気吸引力を受ける磁性体のムービングコアの中心に両端が突出するようにこのシャフトを貫通圧入している。シャフトが受ける摩擦抵抗を減少し極めてスムーズに軸方向移動できるようにシャフトの突出部分の両端をボールベアリングで軸受支持し、ムービングコアの磁気吸引力を受ける側のシャフトの一方の端面をスプールに当接させている。ムービングコアの吸引方向側端面には非磁性材のリングを固定している。
【０００３】そして、コイルへの通電時、通電量が増大するにしたがいムービングコアが軸方向に移動し、さらに通電量が増大すると、やがてムービングコアに固定の非磁性材のリングが磁気吸引側のボールベアリングと当接するところでムービングコアが静止する構成となっている。これは、仮に、通電時に発生する磁気吸引力により非磁性材なしに磁性材のムービングコアが磁性材のボールベアリングに直接吸着したとすると、通電を遮断したとき、磁性材相互間の吸着力によりボールベアリングからムービングコアが引き離されずに初期位置に戻らないことを防止するためである。このため、当接時にムービングコアとボールベアリングとが直接吸着しない構成とし、通電時の電流値とムービングコアのストロークとの関係に安定してリニアな特性をもたせている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】どころで、特開平７−１５１２５７号公報に開示される従来の電磁制御弁によると、その組付手順として、ソレノイド部に筒状のスリーブの一方の端部をかしめ固定し、この筒状のスリーブの他方の端部からスプールとスプリングを挿入し、スプリングを調整ナットで圧縮しつつ圧縮スプリングの付勢力が適正な設定力になる位置までスリーブ内にある調整ナットをねじ回し込む作業が必要となる。このため、組付けおよび調整作業完了までに長時間の作業時間を要するという問題がある。
【０００５】本発明の目的は、構成部品点数を低減し、スリーブの内部に一方向に部品を挿入し容易に組付可能な電磁制御弁及びその組付方法を提供することにある。本発明の別の目的は、スプリング力の設定を容易に調整可能な電磁制御弁を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するための本発明の請求項１記載の電磁制御弁によると、スリーブが筒部と縮径段差部とからなり、これらが同一材で一体成形される構成であるから、成形しやすい構成のためスリーブの製造が容易である。電磁駆動部とスリーブとを固定する前、スリーブの筒部の一方の開口端側から圧縮スプリング、スプールなどの構成部品を一方向に挿入し組み付けるため、組付作業が容易に行える。スプリングの設定付勢力をあらかじめ許容範囲内に調整しておくことにより、スプリング調整ねじ機構が不要になり、組付後に機械的なスプリング力設定のための調整が不要になり、組付作業が容易になる。
【０００７】請求項２記載の電磁制御弁によると、スリーブの筒部の内部で縮径段差部と圧縮スプリングとの間に環状プレートを設けたため、磨耗が低減される。請求項３記載の電磁制御弁の組付方法によると、筒部の反縮径段差部側開口部からプレート、圧縮スプリング、スプールを順に挿入し、その後に、筒部の反縮径段差部側開口部に電磁駆動部の一端を置いてかしめ固定するため、スリーブの筒部の一方の開口端側から圧縮スプリング、スプールなどの構成部品を一方向に挿入し組み付けるため、組付作業が容易に行える。
【０００８】請求項４記載の電磁制御弁の組付方法によると、筒部の縮径段差部側から反縮径段差部側へ棒状の治具を挿通し、この治具の先端からプレート、圧縮スプリングを挿入し、次いで筒部にスプールを挿入するため、プレートの径方向位置合わせが組付時に完了する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を示す実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）内燃機関のバルブタイミング調整装置の油圧制御弁に本発明の電磁制御弁を適用した一実施例を図１および図２に示す。図１は、ソレノイド部１に電流を流さないで磁気吸引力を発生させていない状態、図２は、ソレノイド部１に電流を流して磁気吸引力を発生させてムービングコアを作動させた状態を示す。
【００１０】油圧制御弁は、電流を供給することにより磁気吸引力を発生するソレノイド部１、ソレノイド部１で発生する磁気吸引力により駆動され、制御室２１および２２に供給するオイル流量と制御室２１および２２から排出するオイルの流量とを調整するスプール制御弁２からなる。ソレノイド部１は、円筒状の磁性体であるヨーク３とステータ４とがかしめ固定で連結されて磁気回路が構成されており、ヨーク３の内径部３ａおよびステータ４の中心部４ａとヨーク３の外径部３ｂとの間に中空円筒状のコイル５が内蔵されている。コイル５は、巻端をターミナル７に接続し、樹脂部６と一体成形されている。
【００１１】ヨーク３の内径部３ａとステータ４の中心部４ａとは軸方向において空間ギャップ９を介して対向している。ヨーク３の内径部３ａの内壁とステータ４の中心部４ａの内壁とにはそれぞれボールベアリング８が圧入固定されている。ボールベアリング８はボールと該ボールを保持する外輪とで構成されている。図１の矢印Ｂ側の外輪は磁性体で形成されている。
【００１２】ステータ４の中心部４ａの内壁と一対のボールベアリング８とで囲まれた空間に磁性体からなるムービングコア１０が配置されている。ムービングコア１０の図１の矢印Ｂで示す磁気吸引側の端部は磁気吸引側に向かって外径が細くなるようにテーパ部１０ａが形成されている。ムービングコア１０の中心部にはムービングコア１０を軸方向に貫通して非磁性体のシャフト１１が圧入固定されている。
【００１３】シャフト１１は、基本的に一端から他端まで同一外径となっている。これは、組付け時シャフト１１にシャフト１１の一端側からムービングコア１０を圧入し所定の位置まで相対移動し固定する。外力を解除したとき、その位置でシャフト１１とムービングコア１０との相対位置が圧入固定される。これに対し特開平７−１５１２５７号公報に開示される電磁制御弁では、シャフトの中央部に両端側の外径よりも外径の大きな部分を有していた。この実施例においては、このようなシャフトの段差部分は不要となり、シャフトの構成が単純な円柱状となるため構成が簡単となりコスト低減となる。そして、シャフト１１はボールベアリング８に軸受支持されており、ムービングコア１０はシャフト１１と一体にスムーズに軸方向移動できる。非磁性体のリング１３はシャフト１１に圧入固定され、ムービングコア１０の反吸引側端面に当接している。リング１３は、圧入荷重を保持するため理想的には２mmの厚さが必要とされる。
【００１４】スプール制御弁２のスリーブ１４の一端はヨーク３にかしめ固定されている。スリーブ１４は、筒部５１と、反ソレノイド部側の先端に形成される縮径段差部２１とを有する。
■ 筒部５１は、所定の壁面位置にオイルを通過させる複数の通路と連通する複数の開口部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅが形成されている。油圧解放路３１は開口部１４ａとオイルタンク１９とを連通し、油圧通路３２は開口部１４ｂと制御室２１とを連通し、油圧供給路３３は開口部１４ｃとオイルポンプ１８とを連通し、油圧通路３４は開口部１４ｄと制御室２２とを連通し、油圧解放路３５は開口部１４ｅとオイルタンク１９とを連通している。
【００１５】■ 縮径段差部２１は、筒部５１と同一材で一体成形した部分で、筒部５１の内径よりも小さい内径を有する。縮径段差部２１は、筒部５１の反ソレノイド部側から径内方向に延びて形成されている。縮径段差部２１の中央には内周壁２２により穴２３が形成されている。縮径段差部２１が形成されることにより、このスプール１５の自由端近傍には調整ねじ機構が設けられていない。
【００１６】プレート２６は、円環状の薄板で、中央に小孔２７が形成されている。プレート２６は金属製であって、非磁性材でもよいし磁性材でもよいが、耐磨耗性を有するとよい。プレート２６の外径は、穴２３の径よりも大きく、小孔２７の内径は穴２３の内径よりも小さい。このプレート２６は、圧縮コイルスプリング１７のスプリング座の役割がある。またプレート２６は、スプール１５の一端に形成されるガイド棒２８の自由端２９が当接可能なストッパとしての役割がある。また小孔２７があることにより、スプール１５の先端の加工残り突起部分の逃し部分の作用を果たす。すなわち、スプール１５のガイド棒２８の自由端面に突起が加工上形成されるようなときであっても、この突起が小孔２７の空間内に衝突なしに入り込むことから、スプール１５のストロークの精密な制御を妨げない。仮に小孔がないとすると、前述したスプール１５の自由端側の突起が当接すると、この当接した突起の浮き上がり部分だけスプール１５による弁開口部の切替制御が妨げられてしまうからである。小孔２７はプレート２６の組付け時の中心軸合わせ（芯出し）に使用することができる。
【００１７】圧縮コイルスプリング１７は、一端がプレート２６に当接し、他端がスプール１５の一端と当接する。この圧縮コイルスプリング１７の付勢力によりスプール１５の他端はシャフト１１に当接し、リング１３は図１に示す矢印Ａ側のボールベアリング８の外輪に押し付けられている。スプール１５は、スリーブ１４の内壁に軸方向に摺動可能に支持されている。スプール１５は、スリーブ１４の内径とほぼ同じ径を有するランド部である大径部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄと、これら大径部を連結する小径部とから構成されている。スプール１５の一端は、プレート２６に当接可能な自由端２９を有するガイド棒２８が形成されている。スプール１５のソレノイド側端部は、スプール１５の軸線方向と直交する平坦面５２を有する。この平坦面５２は、シャフト１１の端面と当接可能である。通常時は、圧縮コイルスプリング１７の付勢力によりスプール１５の平坦面５２はシャフト１１の端面と当接している。この平坦面５２により、シャフト１１とスプール１５との面接触が可能となり、ソレノイド側の通電量に応じた精密なスプール１５のストローク量が確保できるためスプール１５の軸方向位置の挙動を安定にすることができる。
【００１８】図１はコイル５に電流を供給していない状態を示し、ムービングコア１０には磁気吸引力が作用しておらず、スプール１５およびムービングコア１０は圧縮コイルスプリング１７により図１の矢印Ａ方向に付勢されている。このとき、スプール制御弁２の開口部１４ｃと開口部１４ｄ間が連通し、開口部１４ｂと開口部１４ｃ間および開口部１４ｄと開口部１４ｅ間が遮断されることによりポンプ１８からのオイルが制御室２２に圧送される。同時に、開口部１４ａと開口部１４ｂ間が連通し、制御室２１のオイルがタンク１９へ排出される。
【００１９】図２は、図１に示す状態からコイル５に電流を供給しムービングコア１０が移動した状態を示している。ヨーク３の内径部３ａとムービングコア１０間で磁気吸引力が発生し、ムービングコア１０とスプール１５がスプリング１７の付勢力に抗し、図１に示される状態から図１の矢印Ｂ方向の磁気吸引側に移動し、図２に示す位置に移動する。ムービングコア１０は、プレート２６とスプール１５のガイド棒２８の自由端２９とが当接したところで静止する。このとき、スプール制御弁２の開口部１４ｂと開口部１４ｃ間が連通し、開口部１４ｃと開口部１４ｄ間および開口部１４ｂと開口部１４ａ間が遮断されることにより制御圧室２１へオイルが圧送される。同時に開口部１４ｄと開口部１４ｅ間が連通し、制御圧室２２のオイルがタンク１９へ排出される。
【００２０】次に、組付手順について図４に基づいて説明する。図４に示すように、スリーブ１４の筒部５１のソレノイド側の開口端５３を重力方向上側に向け、スリーブ１４の縮径段差部２１を重力方向下側に向ける（ステップ４１）。次に、スリーブ１４の穴２３側から図示しない治具としての丸棒を挿入し、丸棒の先端がスリーブ１４の開口端５３から突き出すところまで丸棒を挿入する。この治具としての丸棒の外径は、プレート２６の小孔２７を挿通可能な程度で、このプレート２６の径方向を案内する程度である。そして、スリーブ１４の開口端５３側から突き出す丸棒の先端からプレート２６を通し（ステップ４２）、重力によりプレート２６が丸棒に沿って重力下方向に移動し、縮径段差部２１で止まる。このとき治具としての丸棒によりプレート２６の中心位置決めがなされる。
【００２１】次に、この丸棒の一端側から圧縮コイルスプリング１７を挿通する（ステップ４３）。圧縮コイルスプリング１７は重力により下側に移動し、圧縮コイルスプリング１７の一端がプレート２６に当接する。次いで、丸棒を穴２３から次第に抜くようにし、この丸棒の最後まで残る先端側からスプール１５をスリーブ１４内に入れる（ステップ４４）。この状態でプレート２６は、小孔２７に挿入される丸棒により径方向の位置が決められている。そしてスプール１５により圧縮コイルスプリング１７を圧縮した状態で、プレート２６の位置はスリーブ１４に対して決まる。この状態で弾性力をスプール１５に加えながら、ソレノイド部１をスリーブ１４の開口側に載せ、かしめ固定する（ステップ４５）。以上によりソレノイド部側とスプール弁部側との組付けが完了する。
【００２２】次に、作動について説明する。通電時、図１に示すようにソレノイド部１への通電が遮断された状態である。この状態では、圧縮コイルスプリング１７の付勢力によりシャフト１１およびスプール１５が図１で最も右側の位置にある。この位置で通電すると、電流値の増大に従いシャフト１１が図１に示す位置から左方向に移動しシャフト１１の端面がスプール１５を図１で左方向に押す。最大電流値になったとき、スプール１５の自由端２９がプレート２６に当接する。この当接した状態が図２に示す状態である。
【００２３】本実施例によると、図３に示すように、ムービングコア１０の軸方向位置の中央域において磁気吸引力を一定に保持できるため、コイル５に供給する電流値に略比例してムービングコア１０の軸方向位置が決定される。したがって、電流値の大きさによってスプール１５の位置が決まるため、電流値を制御することにより制御室２１および２２に供給、排出されるオイルの流量を高精度に制御可能である。
【００２４】また本実施例によると、ムービングコア１０は両端部がボールベアリング８で軸受支持されスムーズに軸方向移動し、規制部としてのプレート２６とスプール１５のガイド棒２８の自由端２９とが当接したとき、スプール１５の位置が決まる。これにより、スリーブ３の内径部３ａとステータ４の中心部４ａのムービングコア１０とボールベアリング８とが内蔵される空間がほぼ同径の１つの区間となるため、スリーブ３およびステータ４がそれぞれ簡単な形状で１つの物体として容易に形成できる。
【００２５】さらに本実施例によると、図２に示すように、スプール１５のガイド棒２８の自由端２９がプレート２６に当接したとき、ムービングコア１０の前進端４２とボールベアリング８の外輪との間にクリアランスＬが確保されるため、この図２に示す状態からコイル５の電流を遮断しても即時にムービングコア１０がスプリング１７の付勢力で引き離されないという問題を防止可能である。また、リング１３はシャフト１１に圧入固定されるため組付けが非常に容易である。
【００２６】さらにまた、本実施例の電磁制御弁によると、簡単な構造でムービングコアの軸方向位置とソレノイド部に供給する電流との特性をリニアに近付け、ソレノイド部に供給する電流値に対応するムービングコアの正確な軸方向位置を把握できることにより高精度な流体の流量制御が可能である。
（第２実施例）次に、本発明の第１実施例と同様に一方向に組付可能な本発明の第２実施例を図５、図６及び図７に示す。
【００２７】第２実施例を図５、図６及び図７に示す電磁制御弁は、高精度の流量制御を行えるようにした。図５、６において、図１、２に示す実施例の構成と実質的に同一の構成部分については同一の符号を付す。ムービングコア１０の吸引方向側端面に凹溝４１を形成している。ムービングコア１０とボールベアリング８の外輪とが近づいても、凹溝４１の形状に依存して磁気回路が絞られることになり、ムービングコア１０の接近時においても磁気吸引力の上昇を抑制することができる。すなわち、凹溝がない場合に比較し、より精密な流量制御が可能になる。
【００２８】この第２実施例によるムービングコア１０の軸方向位置と磁気吸引力との関係は、図７に示すように、ムービングコア１０の軸方向位置に関わらず磁気吸引力を一定に保持できるため、コイル５に供給する電流値に略比例してムービングコア１０の軸方向位置が決定される。したがって、電流値の大きさによってスプール１５の位置が決まるため、電流値を制御することにより制御室２１および２２に供給、排出されるオイルの流量を高精度に制御可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２６０
【氏名又は名称】株式会社デンソー
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月１３日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】服部 雅紀
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１１８０６２ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月３０日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２７８８５６ |
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