JP3952046B2 - 電磁装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハウジング内に、コイル、固定コア、作動杆が一体的に取着された可動コアとを備えた電磁装置に関するもので、この電磁装置は、例えば自動車の自動変速機における油圧制御用のバルブを制御するアクチュエータとして用いられる。

従来の電磁装置について図４により説明する。尚、本図には電磁装置によってその動作が制御されるバルブ部Ｖが含まれて示される。
電磁装置Ｓは以下により構成される。
１は左端が開口部１Ｇをもって開口し、右端に底部１Ａを有する有底筒状のハウジングであり、底部１Ａから開口部１Ｇ側に向かって可動コア案内孔１Ｂが穿設されたガイド突部１Ｃが突出して形成される。
ハウジング１の開口部１Ｇはフランジ状のヨーク２Ａによって閉塞され、ヨーク２Ａには、ハウジング１内に向かって突出する（図４において右方）第１の固定コア２Ｂと、外側方Ａ（図６において左方）に向かって突出する第２の固定コア２Ｃが一体的に形成される。以下、フランジ状のヨーク２Ａ、第１の固定コア２Ｂ、第２の固定コア２Ｃとによって形成される部材を単に固定コア２という。
又、ハウジング１内にあって、第１の固定コア２Ｂ及びガイド突部１Ｃの外周には、周囲にコイル３が巻回されたコイルボビン４が収納配置され、更に、可動コア案内孔１Ｂ内には作動杆５が一体的に取着された可動コア６が移動自在に配置される。
作動杆５の一端５Ａは、ガイド筒部１Ｃの底部近傍にあって、可動コア案内孔１Ｂと同芯に穿設された軸受嵌合孔１Ｄ内に嵌合配置される平軸受Ｊにて移動自在に支持される。
又、作動杆５の他端５Ｂは、固定コア２の長手方向Ｘ−Ｘの中心に貫通して穿設された軸受嵌合孔２Ｄ内に嵌合配置される平軸受Ｊにて移動自在に支持される。
すなわち、作動杆５は、その両端５Ａ、５Ｂが、平軸受Ｊにて移動自在に支持されるもので、これによって可動コア６は可動コア案内孔１Ｂ内にあって固定コア２に向けて進退自在に配置される。
この平軸受Ｊは環状をなすもので、その外周が軸受嵌合孔２Ｄ、１Ｄに嵌合され、その内孔Ｊ１に作動杆５が挿通して支持されるものであり、この平軸受Ｊは作動杆５の摺動抵抗を低減させること、及び均一な摺動抵抗を保持する為に用いられるもので、例えば銅の上に青銅粉末を燃結した後に四フッ化エチレン樹脂と鉛の混合物を含浸させて形成する。平軸受Ｊの縦断面形状が図５に示される。

前記電磁装置Ｓによって制御されるバルブ部Ｖは以下よりなる。弁本体７は、内部に長手方向Ｘ−Ｘに沿って弁体案内孔８が穿設され、その右方端には、ソレノイド部Ｓを案内する為の案内孔７Ａが穿設され、左方端にはメネジ孔７Ｂが形成される。案内孔７Ａ及びメネジ孔７Ｂは弁体案内孔８と同芯に形成される。
前記弁体案内孔８には、図において右方より第１から第６の流路Ｐ１〜Ｐ６が開口して穿設され、前記各流路Ｐ１〜Ｐ６は弁本体７の下面に開口する。
そして、弁体案内孔８内には前記流路の開口を制御する弁体９が移動自在に配置される。前記第１の流路Ｐ１は弁体９の一端を収容するよう形成され、変速機のミッションケースの如き油溜１０に開放される。
第２の流路Ｐ２、第５の流路Ｐ５は油溜１０に開放される。
第３の流路Ｐ３は、油圧作動部１１に連なる制御油路１２に接続され、第４の流路Ｐ４は、油圧源１３に連なる高圧油路１４に接続される。又、第６の流路Ｐ６は、弁体９の他端が臨む反力室１５に連通するとともにオリフィス１６を介して制御油路１２に接続される。一方、弁本体９の左方端に形成したメネジ孔７Ｂにはスプリング調整ネジ１７が螺着されて該メネジ孔７Ｂが閉塞されるもので、スプリング調整ネジ１７と弁体９の他端との間には弁体を押圧するスプリング１８が縮設されるもので、弁体９はスプリング１８の弾性力によって図において右方へ押圧付勢される。（スプリング１８は反力室１５内に縮設されることになる）そして、電磁装置Ｓの第２の固定コア２Ｃの外周部を弁本体７の案内孔７Ａ内に挿入配置することによってリニアソレノイドバルブが形成される。

そして、電磁装置Ｓの通電時には、可動コア６から作動杆５に働く電磁推力により弁体９がスプリング１８の反発力に抗して左方へ変位する。これによると、第２及び第３の流路Ｐ２、Ｐ３間を遮断すると共に、第３及び第４の流路Ｐ３、Ｐ４間を導通させ、高圧油路１４から制御油路１２に油圧が供給される。
そして、その油圧は油圧作動部１１に直ちに供給される外、オリフィス１６を介して反力室１５にも伝達し、その油圧による押圧力とスプリング１８のバネ力とが反力として弁体９に作用し、これを作動杆５側へ押圧する。その結果、弁体９は、作動杆５の電磁推力と上記反力との釣合いを図るように左右動し、油圧作動部１１には、電磁装置Ｓに流れる電流値に比例した油圧を供給することができる。

かかる従来の電磁装置によると、特に固定コア２に配置された平軸受Ｊの外側端面Ｊ２は、固定コア２に穿設された軸受嵌合孔２Ｄを介して外側方Ａに向かって直接的に開口する。
すなわち平軸受Ｊの外側端面Ｊ２は油溜１０に連なる弁本体７の第１の流路Ｐ１に臨んで開口する。
一方油溜１０内にあっては自動車の運転時において、オイルミストが発生するもので、このオイルミストは、第１の流路Ｐ１に開口する固定コア２の軸受嵌合孔２Ｄから平軸受Ｊの外側端面Ｊ２に達し、作動杆５の外周と平軸受Ｊの内孔Ｊ１との間に形成される微小なる環状の摺動間隙内に侵入する。
ここで油溜１０内に生ずるオイルミスト中には、例えば、バルブ部Ｖの作動部分（弁体案内孔８、弁体９）において発生する摩耗粉あるいは機関の駆動部において発生する摩耗粉、等によるコンタミ（異物）が含まれるもので、前記摺動間隙内にオイルミストが侵入するとコンタミもまた同時に侵入することになる。
以上によると、コンタミによって作動杆５と平軸受Ｊの内孔Ｊ１との摺動面に摩耗が生じ、その摺動抵抗が増加すること、及び磁路上エアギャップのズレによる正常荷重発生変動が生ずることから、（１）電流値に比例した作動杆５の正確な位置制御が得られない。（２）電流値に対する作動杆５の良好な応答速度が得られない。という不具合を生ずる。更には、摺動面の摩耗を低減する為に、作動杆５、平軸受Ｊの材料の選定及び表面処理の選定に多大なる開発工数を必要とするものであった。

本発明は上記課題に鑑み成されたもので、作動杆の正確な位置制御と良好な作動杆の応答速度を得ることのできる電磁装置を提供することを主目的とする。

本発明になる電磁装置は前記目的達成の為に、有底筒状のハウジングにコイル、固定コア、作動杆が一体的に取着された可動コアを収納配置するとともに、前記作動杆が固定コア及びハウジングに配置された平軸受によって移動自在に支持された電磁装置において、
ハウジングの開口部を閉塞する固定コアの長手方向Ｘ−Ｘの中心には軸受嵌合孔が貫通して穿設されるとともに軸受嵌合孔の外側端には、縮小径部を介して軸受嵌合孔より小径で、作動杆より大径をなす小径孔が形成されて固定コアの外側端面に開口し、
平軸受を軸受嵌合孔に嵌合配置するとともに平軸受より外側方の軸受嵌合孔にフィルター部材を配置し、平軸受の外側端面とフィルター部材の一側面との間の軸受嵌合孔に第１環状室を形成するとともに、フィルター部材の他側面と縮小径部との間の軸受嵌合孔に第２環状室を形成し、
第1環状室を、第1排出孔を介して第2の固定コアの外周部に向けて開口するとともに弁本体の案内孔に穿設される通孔へ連通させるとともに第２環状室を第２排出孔を介して第２の固定コアの外周部に向けて開口するとともに前記通孔に連通したことを第１の特徴とする。

又、本発明は、前記第１環状室及び第２環状室を各々通孔に開口するに代えて、前記第２の固定コアの外周部と、外周部が挿入される弁本体の案内孔との間に、微少間隙を有する溝を穿設し、前期第１排出孔及び第２排出孔を溝に向けて開口したことをも特徴とする。

本発明の第１の特徴によると、オイルミスト中に含まれるコンタミは、第２環状室、フィルター部材、第１環状室において段階的に除去されるので摺動間隙内に侵入するコンタミは一層減少され、そして第１環状室及び第２環状室内に貯溜されたコンタミは第１排出孔及び第２排出孔を介して各環状室から外部へ向けて排出できるので、長期間に渡る使用時において環状室内にコンタミが継続して貯溜されることがない。
従ってコンタミが平軸受の摺動間隙に侵入することがなく、摺動間隙を常に清浄なる状態に保持できるので、その摺動抵抗を常に一定に保持することができるとともに平軸受の内孔と作動杆の外周との摺動摩耗を大きく低減できた。

更に、本発明の第２の特徴によると、第１排出孔、第２排出孔の外部への開口端を微小間隙を有する溝内に開口させたので、第１排出孔、第２排出孔を介して第１環状室、第２環状室内へ直接的に流入するオイルミストの流速を低下できる。従って、特に第１排出孔から第１環状室内に流入するオイルミスト中に含まれるコンタミが平軸受の摺動間隙に侵入することが抑止される。

以上の如く、本発明の第１の特徴によると、軸受嵌合孔内に侵入するコンタミは第２環状室、フィルター部材、第１環状室によって複数段に渡って分離、除去され、第１、第２環状室内に貯溜されるコンタミは第１、第２排出孔を介して固定コア外へ遂次排出されるので、長期間に渡ってコンタミを効果的に除去できる。
従って、作動杆の正確な位置制御と、良好な作動杆の応答速度を得ることができるとともに平軸受、作動杆の材質選定、表面処理の選定を極めて簡単に行なうことができ、更には、従来の電磁装置への適応を容易に図ることができる。
又、第２の特徴によると、特に第１環状室内へ直接的に多量のオイルミストが侵入することが抑止される。

以下、本発明になる電磁装置の一実施例を図により説明する。尚、従来と同一構造部分については同一符号を使用して説明を省略する。
図１には本発明の電磁装置Ｓの１実施例が示される。
又、図２には本発明の電磁装置に用いられるフィルター部材Ｆが示される。
フィルター部材Ｆは、環状のフィルター２０と、フィルター２０の外周部分を収納して保持するケース２１とによって形成される。
フィルター２０は発泡樹脂材料、フェルト、スポンジ、繊維質、等の通気性を有する材料によって厚肉環状に形成されるもので、中心部には作動杆５の外周に摺接する挿通孔２０Ａが穿設される。
ケース２１は、フィルター２０の外周面２０Ｂと、外周面２０Ｂに近い側の一側面２０Ｃと他側面２０Ｄの外周部分の一部を囲繞するリング形状をなすものであり、フィルター２０はこのケース２１内に収納配置される。
フィルター２０がケース２１に収納された状態において、フィルター２０の挿通孔２０Ａ及び一側面２０Ｃ、他側面２０Ｄのおおくの部分はケース２１によって閉塞されることはなく、直接的に開口するものでなければならない。

図１により電磁装置について説明すると、固定コア２に穿設される軸受嵌合孔２Ｄには、固定コア２の外側端面２Ｅに向けて小径孔２Ｆが連設される。この小径孔２Ｆは、軸受嵌合孔２Ｄより小径であって、作動杆５より大径をなすもので、軸受嵌合孔２Ｄは縮小径部２Ｇによってその径が縮小されて小径孔２Ｆに連なり、この小径孔２Ｆが固定コア２の外側端面２Ｅに開口する。
そして、固定コア２の平軸受Ｊと縮小径部２Ｇとの間の軸受嵌合孔２Ｄ内にフィルター部材Ｆが嵌合配置されるもので、このときフィルター部材Ｆの一側面２０Ｃと平軸受Ｊの外側端面Ｊ２との間に第１間隙Ｇが形成され、フィルター部材Ｆの他側面２０Ｄと縮小径部２Ｇとの間に第２間隙Ｈが形成される。
而して、第１間隙Ｇと軸受嵌合孔２Ｄとによって第１環状室２２が形成され、第２間隙Ｈと軸受嵌合孔２Ｄとによって第２環状室２３が形成される。
いいかえると、第１環状室２２は、フィルター部材Ｆの一側面２０Ｃと、平軸受Ｊの外側端面Ｊ２との間の軸受嵌合孔２Ｄに形成され、第２環状室２３は、フィルター部材Ｆの他側面２０Ｄと、縮小径部２Ｇとの間の軸受嵌合孔２Ｄに形成される。
そして、第１環状室２２には第２の固定コア２Ｃの外周部２Ｋへ連なる第１排出孔２４が開口し、第２環状室２３には、第２の固定コア２Ｃの外周部２Ｋへ連なる第２排出孔２５が開口する。
本実施例で、第１排出孔２４、第２排出孔２５は第２の固定コア２Ｃの外周部２Ｋに開口され、更に弁本体７の案内孔７Ａには第１排出孔２４、第２排出孔２５を油溜１０内へ開口させる為の通孔２６が穿設された。

以上によると、オイルミストは、固定コア２の外側端面２Ｅに開口する小径孔２Ｆから軸受嵌合孔２Ｄ内へ侵入する。このとき、オイルミストは、小径孔２Ｆによってその流れ速度が低下されること、及び第２環状室２３において、その室容積が拡大されることによって流れ速度が更に低下されることからオイルミスト中に含まれるコンタミは、それ自体が有する質量によって第２環状室２３内の重力方向に落下して第２環状室２３内に貯溜される。
そして、未だコンタミを含んだオイルミストは、フィルター部材Ｆに侵入するものであり、このコンタミはフィルター部材Ｆによって除去される。このフィルター部材Ｆを更に通過したオイルミストは、次に第１環状室２２内へ侵入するものであるが、このオイルミストの流れ速度は、フィルター部材を通過する際、フィルター部材Ｆの抵抗を受けること、及び第１環状室２２内の室容積が拡大されること、によって更に低下する。
以上によると、フィルター部材Ｆを通過したオイルミスト中に仮にコンタミが含まれていたとしても、コンタミ自体が有する質量によって第１環状室２２の重力方向に落下して貯溜される。
そして、第１、第２環状室２２、２３内に貯溜されるコンタミは、それぞれの室に開口する第１、第２排出孔２４、２５から、オイルミストあるいは凝縮されて液状となったオイルとともに固定コア２外へ逐次排出されるので、長期に渡る使用時において、それらの室２２、２３にコンタミが充満するという不具合が解消されるもので、長期に渡ってコンタミを効果的に除去できるものである。

以上によると、オイルミスト中に含まれるコンタミは、第２環状室２３、フィルター部材Ｆ、第１環状室２２において複数段に渡って分離、除去され、第１、第２排出孔２４、２５から固定コア２外へ排出されるので、作動杆５の摺動抵抗を、長期間に渡ってほぼ一定の低摺動抵抗状態に安定保持することができ、（１）電流値に比例した作動杆５の正確な位置制御を長期間に渡って安定して制御できる。而して、かかる電磁装置を、油圧制御弁の駆動用アクチュエータとして使用した際、電流値に比例した正確な油圧制御を行なうことができる。（２）電流値に比例した作動杆５の良好な応答速度を得ることができるもので、上記と同様に油圧制御弁に用いた場合、応答性の優れた油圧制御を行なうことができる。
（３）平軸受Ｊの内孔Ｊ１と作動杆５との間に形成される摺動間隙は、常に清浄なる状態に保持されるので、平軸受Ｊ、作動杆５の材質、表面処理の選択を極めて簡単に行なうことができるので、開発コストの低減を達成できる。
（４）フィルター部材Ｆは、従来の平軸受Ｊが嵌合される軸受嵌合孔２Ｄ内に嵌合配置すればよいので、従来の電磁装置の構造を変更することなく実施できるもので、その実施が容易に行なうことができるとともに従来のものとの互換性を有する。

図３により本発明の電磁装置の第２の実施例について説明する。尚、図１と同一構造部分については、同一符号を使用して説明を省略する。
３０は、第２の固定コア２Ｃの外周部２Ｋに穿設された溝であり、この溝３０は、外周部２Ｋに極めて微小なる溝深さにて長手方向Ｘ−Ｘに沿って形成される。
一方、第１排出孔２４及び第２排出孔２５の外部への開口端は、この溝３０内に開口される。
そして、この第２の固定コア２Ｃは、本実施例において、弁本体７の案内孔７Ａ内へ挿入配置されるものであり、これによると溝３０の外部への開口部は案内孔７Ａによって閉塞され、微小間隙を有する袋溝３０として形成され、この溝３０の外側方Ａが油溜１０に開口することになる。

かかる第２の実施例によると、油溜１０内と第１環状室２２とは、溝３０、第１排出孔２４と直接的に連結されるもので、油溜１０内のオイルミストが直接的に第１環状室２２内へ侵入せんとするものであるが、第１排出孔２４を微小間隙を有する溝３０を介して油溜１０と連絡したので、油溜１０内のオイルミストが第１環状室２２内へ侵入する際、この溝３０によって大きな抵抗を受けて第１環状室２２内への侵入を阻止することができ、平軸受Ｊの摺動間隙へのコンタミの侵入が抑止される

本発明になる電磁装置の第１の実施例を示すバルブ部を含む縦断面図。 図１に用いられるフィルター部材の縦断面図。 本発明になる電磁装置の第２の実施例を示すバルブ部を含む縦断面図。 従来の電磁装置のバルブ部を含む縦断面図。 平軸受の断面図。

符号の説明

２ 固定コア
２Ｄ 軸受嵌合孔
２Ｅ 外側端面
２Ｆ 小径孔
２Ｇ 縮小径部
２０ フィルター
２０Ａ 挿通孔
２０Ｃ 一側面
２０Ｄ 他側面
２２ 第１環状室
２３ 第２環状室
２４ 第１排出孔
２５ 第２排出孔
３０ 溝
Ｊ 平軸受
Ｊ２ 外側端面

Claims (2)

1. 有底筒状のハウジングにコイル、固定コア、作動杆が一体的に取着された可動コアを収納配置するとともに、前記作動杆が固定コア及びハウジングに配置された平軸受によって移動自在に支持された電磁装置において、
   ハウジング１の開口部１Ｇを閉塞する固定コア２の長手方向Ｘ−Ｘの中心には軸受嵌合孔２Ｄが貫通して穿設されるとともに軸受嵌合孔２Ｄの外側端には、縮小径部２Ｇを介して軸受嵌合孔２Ｄより小径で、作動杆５より大径をなす小径孔２Ｆが形成されて固定コア２の外側端面２Ｅに開口し、
   平軸受Ｊを軸受嵌合孔２Ｄに嵌合配置するとともに平軸受Ｊより外側方の軸受嵌合孔２Ｄにフィルター部材Ｆを配置し、平軸受Ｊの外側端面Ｊ２とフィルター部材Ｆの一側面２０Ｃとの間の軸受嵌合孔２Ｄに第１環状室２２を形成するとともに、フィルター部材Ｆの他側面２０Ｄと縮小径部２Ｇとの間の軸受嵌合孔２Ｄに第２環状室２３を形成し、
   第1環状室２２を、第1排出孔２４を介して第2の固定コア２Ｃの外周部２Ｋに向けて開口するとともに弁本体７の案内孔７Ａに穿設される通孔２６へ連通させるとともに第２環状室２３を第２排出孔２５を介して第２の固定コア２Ｃの外周部２Ｋに向けて開口するとともに前記通孔２６に連通したことを特徴とする電磁装置。
2. 有底筒状のハウジングにコイル、固定コア、作動杆が一体的に取着された可動コアを収納配置するとともに、前記作動杆が固定コア及びハウジングに配置された平軸受によって移動自在に支持された電磁装置において、
   ハウジング１の開口部１Ｇを閉塞する固定コア２の長手方向Ｘ−Ｘの中心には軸受嵌合孔２Ｄが貫通して穿設されるとともに軸受嵌合孔２Ｄの外側端には、縮小径部２Ｇを介して軸受嵌合孔２Ｄより小径で、作動杆５より大径をなす小径孔２Ｆが形成されて固定コア２の外側端面２Ｅに開口し、
   平軸受Ｊを軸受嵌合孔２Ｄに嵌合配置するとともに平軸受Ｊより外側方の軸受嵌合孔２Ｄにフィルター部材Ｆを配置し、平軸受Ｊの外側端面Ｊ２とフィルター部材Ｆの一側面２０Ｃとの間の軸受嵌合孔２Ｄに第１環状室２２を形成するとともに、フィルター部材Ｆの他側面２０Ｄと縮小径部２Ｇとの間の軸受嵌合孔２Ｄに第２環状室２３を形成し、
   第1環状室２２を、第1排出孔２４を介して第2の固定コア２Ｃの外周部２Ｋに向けて開口するとともに第２環状室２３を第２排出孔２５を介して第２の固定コア２Ｃの外周部２Ｋに向けて開口し、前記第２の固定コア２Ｃの外周部２Ｋと、外周部２Ｋが挿入される弁本体７の案内孔７Ａとの間に、微少間隙を有する溝３０が穿設され、前記第１排出孔２４及び第２排出孔２５を溝３０に向けて開口したことを特徴とする電磁装置。

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