JP2000320555A - 軸アセンブリおよびこれを備えたバルブ機構 - Google Patents
軸アセンブリおよびこれを備えたバルブ機構Info
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Landscapes
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】軸を支持する軸受として転がり軸受を採用した
場合に問題となる軸の摩耗を低減可能として耐久性に優
れた軸アセンブリおよびそれを用いたバルブ機構を提供
する。 【解決手段】転がり軸受２８と、転がり軸受２８で支持
されかつ軸方向に当該転がり軸受２８に対して相対移動
するプランジャ２４とを少なくとも有し、プランジャ２
４は、表面に窒化処理された硬化層５０として、プラン
ジャ２４の表面から内部に向かう順序で、前記軸の表面
から内部に向かう順序で、窒化物を含有する超硬質な化
合物層５２と、内部にＮ原子の拡散層５４とを含む階層
構造を有する。
場合に問題となる軸の摩耗を低減可能として耐久性に優
れた軸アセンブリおよびそれを用いたバルブ機構を提供
する。 【解決手段】転がり軸受２８と、転がり軸受２８で支持
されかつ軸方向に当該転がり軸受２８に対して相対移動
するプランジャ２４とを少なくとも有し、プランジャ２
４は、表面に窒化処理された硬化層５０として、プラン
ジャ２４の表面から内部に向かう順序で、前記軸の表面
から内部に向かう順序で、窒化物を含有する超硬質な化
合物層５２と、内部にＮ原子の拡散層５４とを含む階層
構造を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸アセンブリおよ
びこれを備えたバルブ機構に関する。
びこれを備えたバルブ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】バルブ機構として例えばソレノイドバル
ブは、バルブボディ内の流路を開閉するバルブを、コイ
ルボビンの中央挿通孔を通されたプランジャで駆動する
ようになっている。ここでプランジャはコイルボビンに
巻回されたコイルへの通電制御で軸方向に移動してバル
ブを開閉駆動する。このような場合、従来のソレノイド
バルブではコイルボビンの中央挿通孔内でプランジャを
支持する軸受として滑り軸受が使用されている。ところ
で、プランジャを滑り軸受で支持する場合にはバルブの
高速開閉時にプランジャが受ける滑り軸受からの摩擦抵
抗が大きくなってプランジャの高速制御性能に多大な影
響が出てくる。そこで本発明者は、上述の摩擦抵抗を無
くすかまたは低減するために軸受として転がり軸受を採
用することを考えた。これは、転がり軸受の転動体がプ
ランジャに転動接触するからである。
ブは、バルブボディ内の流路を開閉するバルブを、コイ
ルボビンの中央挿通孔を通されたプランジャで駆動する
ようになっている。ここでプランジャはコイルボビンに
巻回されたコイルへの通電制御で軸方向に移動してバル
ブを開閉駆動する。このような場合、従来のソレノイド
バルブではコイルボビンの中央挿通孔内でプランジャを
支持する軸受として滑り軸受が使用されている。ところ
で、プランジャを滑り軸受で支持する場合にはバルブの
高速開閉時にプランジャが受ける滑り軸受からの摩擦抵
抗が大きくなってプランジャの高速制御性能に多大な影
響が出てくる。そこで本発明者は、上述の摩擦抵抗を無
くすかまたは低減するために軸受として転がり軸受を採
用することを考えた。これは、転がり軸受の転動体がプ
ランジャに転動接触するからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラン
ジャは、非磁性体である必要性からオーステナイト系ス
テンレスが使用されるが、熱処理による硬度向上が計れ
ない。そのため転動体と接触するプランジャはその表面
硬度が転動体より低いので容易にその表面が摩耗（フレ
ッチング現象）されてしまいやすいという課題がある。
しかも、その摩耗もバルブの開閉速度が高くなる程、ま
たその開閉回数が多くなる程、その進捗程度が増大しそ
の耐久性が早期に著しく低下してくるという課題があ
る。
ジャは、非磁性体である必要性からオーステナイト系ス
テンレスが使用されるが、熱処理による硬度向上が計れ
ない。そのため転動体と接触するプランジャはその表面
硬度が転動体より低いので容易にその表面が摩耗（フレ
ッチング現象）されてしまいやすいという課題がある。
しかも、その摩耗もバルブの開閉速度が高くなる程、ま
たその開閉回数が多くなる程、その進捗程度が増大しそ
の耐久性が早期に著しく低下してくるという課題があ
る。
【０００４】このような課題は、ソレノイドバルブのよ
うなバルブ機構特有の課題ではなく、要するに、軸方向
に相対移動する軸を支持する軸受として転がり軸受が配
置された構造を有する場合に引き起こされる課題であ
る。
うなバルブ機構特有の課題ではなく、要するに、軸方向
に相対移動する軸を支持する軸受として転がり軸受が配
置された構造を有する場合に引き起こされる課題であ
る。
【０００５】そこで、本発明は、このような構造におけ
る軸を支持する軸受として転がり軸受を採用した場合に
問題となる軸の摩耗を低減可能として耐久性に優れた軸
アセンブリおよびそれを用いたバルブ機構を提供するこ
とを解決すべき課題としている。
る軸を支持する軸受として転がり軸受を採用した場合に
問題となる軸の摩耗を低減可能として耐久性に優れた軸
アセンブリおよびそれを用いたバルブ機構を提供するこ
とを解決すべき課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の軸アセンブリに
おいては、転がり軸受と、前記転がり軸受で支持されか
つ軸方向に当該転がり軸受に対して相対移動する軸とを
少なくとも有し、前記軸は、表面に窒化処理された硬化
層を有することを特徴としている。
おいては、転がり軸受と、前記転がり軸受で支持されか
つ軸方向に当該転がり軸受に対して相対移動する軸とを
少なくとも有し、前記軸は、表面に窒化処理された硬化
層を有することを特徴としている。
【０００７】好ましくは、この軸アセンブリにおいて
は、前記硬化層が、前記軸の表面から内部に向かう順序
で、窒化物を含有する超硬質な化合物層と、内部にＮ原
子の拡散層とを含む階層構造を有する。
は、前記硬化層が、前記軸の表面から内部に向かう順序
で、窒化物を含有する超硬質な化合物層と、内部にＮ原
子の拡散層とを含む階層構造を有する。
【０００８】好ましくは、この軸アセンブリにおいて
は、前記硬化層が、前記軸の表面から内部に向かう順序
で、軟質な浸硫層、超硬質でかつ緻密な窒化化合物層お
よび比較的硬質な窒化拡散層を含む階層構造を有する。
は、前記硬化層が、前記軸の表面から内部に向かう順序
で、軟質な浸硫層、超硬質でかつ緻密な窒化化合物層お
よび比較的硬質な窒化拡散層を含む階層構造を有する。
【０００９】好ましくは、この軸アセンブリにおいて
は、前記転がり軸受が、リニア玉軸受で構成されている
とともに、この玉軸受は、前記軸に対して相対的にスラ
イド移動可能な外輪と、前記外輪と軸との間に介装され
る複数の転動体とを備える。
は、前記転がり軸受が、リニア玉軸受で構成されている
とともに、この玉軸受は、前記軸に対して相対的にスラ
イド移動可能な外輪と、前記外輪と軸との間に介装され
る複数の転動体とを備える。
【００１０】要するに、本発明においては、軸表面に窒
化処理された硬化層を有するので、転がり軸受の転動体
によって摩耗されることが低減される結果、耐久性に優
れた軸アセンブリとなる。
化処理された硬化層を有するので、転がり軸受の転動体
によって摩耗されることが低減される結果、耐久性に優
れた軸アセンブリとなる。
【００１１】本発明のバルブ機構は、前記いずれかの軸
アセンブリと、前記軸アセンブリが有する軸の一端に設
けられるバルブと、このバルブにより開閉される通路を
有するバルブボディと、前記軸を駆動して前記バルブに
より前記バルブボディの通路を開閉させる軸駆動機構と
を具備したことを特徴としている。
アセンブリと、前記軸アセンブリが有する軸の一端に設
けられるバルブと、このバルブにより開閉される通路を
有するバルブボディと、前記軸を駆動して前記バルブに
より前記バルブボディの通路を開閉させる軸駆動機構と
を具備したことを特徴としている。
【００１２】要するに、本発明においては、軸表面に窒
化処理された硬化層を有する軸を用いるので、転がり軸
受をそれの支持に用いても、軸と転がり軸受との相対移
動時に、その軸の表面と転がり軸受の転動体との滑り性
が良好となるのでフレッチングが発生しにくくなる。こ
れによって、軸の摩耗が軽減されるとともに、転がり軸
受の利点である軸あるいは軸受の相対動作が俊敏となる
などその応答性が向上する。
化処理された硬化層を有する軸を用いるので、転がり軸
受をそれの支持に用いても、軸と転がり軸受との相対移
動時に、その軸の表面と転がり軸受の転動体との滑り性
が良好となるのでフレッチングが発生しにくくなる。こ
れによって、軸の摩耗が軽減されるとともに、転がり軸
受の利点である軸あるいは軸受の相対動作が俊敏となる
などその応答性が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面を参照
して説明する。なお、本発明ではバルブ機構としてソレ
ノイドバルブに適用して説明するが、これに限定さるも
のではない。また、軸アセンブリも、このソレノイドバ
ルブに適用するが、これに限定されるものではなく、要
するに、軸方向に相対移動する軸を支持する軸受として
転がり軸受が配置された構造を有するもののすべてに適
用することができる。
して説明する。なお、本発明ではバルブ機構としてソレ
ノイドバルブに適用して説明するが、これに限定さるも
のではない。また、軸アセンブリも、このソレノイドバ
ルブに適用するが、これに限定されるものではなく、要
するに、軸方向に相対移動する軸を支持する軸受として
転がり軸受が配置された構造を有するもののすべてに適
用することができる。
【００１４】図１ないし図３を参照して本発明の実施の
形態に係る軸アセンブリが組み込まれたソレノイドバル
ブについて説明する。図１はソレノイドバルブの正面断
面図であり、図２は、軸としてのプランジャとそれを支
持する転がり軸受としてのリニア玉軸受とを示すそれの
上半分を断面にした正面図、図３はその玉軸受の一部を
断面にした端面図、図４は図１のプランジャの断面図で
ある。
形態に係る軸アセンブリが組み込まれたソレノイドバル
ブについて説明する。図１はソレノイドバルブの正面断
面図であり、図２は、軸としてのプランジャとそれを支
持する転がり軸受としてのリニア玉軸受とを示すそれの
上半分を断面にした正面図、図３はその玉軸受の一部を
断面にした端面図、図４は図１のプランジャの断面図で
ある。
【００１５】まず、図１を参照して、２は、バルブボデ
ィである。バルブボディ２は、流体通路４を有し、その
流体通路４内をいずれか一方側から流入した流体が他方
側へと流出する構造を備える。バルブボディ２はまた、
プランジャ挿通口６を有する。８は以下で説明されるプ
ランジャ（軸）駆動機構装着用の部材であり、この装着
用部材８は、バルブボディ２の外周に固定されている。
１０はケーシングであり、このケーシング１０は装着用
部材８上に固定されている。１２はコイル１４付きボビ
ンである。コイル１４の両端それぞれは一対のリード１
６それぞれの一端に接続され、そのリード１６それぞれ
の他端はケーシング１０の開口１８から外部に引き出さ
れている。このリード１６を介してコイル１４に通電可
能となっている。ボビン１２は中央に軸方向の挿通孔２
０を有する。ボビン１２の上端には磁力によりプランジ
ャを吸引する磁性材からなる吸引用部材２２が装着され
ている。吸引用部材２２は、中央が下方に突出し、その
突出部分がボビン１２の挿通孔２０内に入りこんでい
る。この挿通孔２０にはプランジャ２４が挿通されてい
る。プランジャ２４の下端側はバルブボディ２のプラン
ジャ挿通口６を通って流体通路４内に臨まされている。
プランジャ２４の下端側はバルブ２４ａを構成する。プ
ランジャ２４はその途中箇所にスプリング係止部２４ｂ
を有する。このスプリング係止部２４ｂと装着用部材８
との間に圧縮スプリング２６が介装されている。圧縮ス
プリング２６は、プランジャ２４を下方へ付勢してい
る。プランジャ２４の上端には吸引用部材２２に磁力で
吸引される磁性材からなる被吸引用部材２６が固定され
ている。ボビン１２の挿通孔２０内壁とプランジャ２４
外周壁との間に転がり軸受の一例としてのリニア玉軸受
２８が装填されている。
ィである。バルブボディ２は、流体通路４を有し、その
流体通路４内をいずれか一方側から流入した流体が他方
側へと流出する構造を備える。バルブボディ２はまた、
プランジャ挿通口６を有する。８は以下で説明されるプ
ランジャ（軸）駆動機構装着用の部材であり、この装着
用部材８は、バルブボディ２の外周に固定されている。
１０はケーシングであり、このケーシング１０は装着用
部材８上に固定されている。１２はコイル１４付きボビ
ンである。コイル１４の両端それぞれは一対のリード１
６それぞれの一端に接続され、そのリード１６それぞれ
の他端はケーシング１０の開口１８から外部に引き出さ
れている。このリード１６を介してコイル１４に通電可
能となっている。ボビン１２は中央に軸方向の挿通孔２
０を有する。ボビン１２の上端には磁力によりプランジ
ャを吸引する磁性材からなる吸引用部材２２が装着され
ている。吸引用部材２２は、中央が下方に突出し、その
突出部分がボビン１２の挿通孔２０内に入りこんでい
る。この挿通孔２０にはプランジャ２４が挿通されてい
る。プランジャ２４の下端側はバルブボディ２のプラン
ジャ挿通口６を通って流体通路４内に臨まされている。
プランジャ２４の下端側はバルブ２４ａを構成する。プ
ランジャ２４はその途中箇所にスプリング係止部２４ｂ
を有する。このスプリング係止部２４ｂと装着用部材８
との間に圧縮スプリング２６が介装されている。圧縮ス
プリング２６は、プランジャ２４を下方へ付勢してい
る。プランジャ２４の上端には吸引用部材２２に磁力で
吸引される磁性材からなる被吸引用部材２６が固定され
ている。ボビン１２の挿通孔２０内壁とプランジャ２４
外周壁との間に転がり軸受の一例としてのリニア玉軸受
２８が装填されている。
【００１６】このリニア玉軸受２８について図２ないし
図４を参照して説明する。
図４を参照して説明する。
【００１７】この軸受２８は、外輪３０、転動体として
の玉３２、および保持器３４を有している。３６は環体
である。プランジャ２４は、その外周面の円周６箇所に
軸方向の直線状溝３８が全長に及んで設けられている。
外輪３０は、その内周面の軸方向中間領域の円周６箇所
にプランジャ２４の直線状溝３８と径方向で対向するよ
うにそれぞれ負荷循環玉列および無負荷循環玉列の溝４
０，４２が設けられている。保持器３４は、外輪３０の
内周面の一部に沿うように湾曲加工された円筒形状をな
す。その両端部分は、環体３６により支持されている。
保持器３４の軸方向中間領域には、平面的に見ると横長
の輪状溝４４が周方向に合計６つ設けられている。輪状
溝４４の軸方向に沿う片方の直線部４４ａは、底が貫通
されて底無しとされ、残り片方の直線部４４ｂは底有り
とされている。
の玉３２、および保持器３４を有している。３６は環体
である。プランジャ２４は、その外周面の円周６箇所に
軸方向の直線状溝３８が全長に及んで設けられている。
外輪３０は、その内周面の軸方向中間領域の円周６箇所
にプランジャ２４の直線状溝３８と径方向で対向するよ
うにそれぞれ負荷循環玉列および無負荷循環玉列の溝４
０，４２が設けられている。保持器３４は、外輪３０の
内周面の一部に沿うように湾曲加工された円筒形状をな
す。その両端部分は、環体３６により支持されている。
保持器３４の軸方向中間領域には、平面的に見ると横長
の輪状溝４４が周方向に合計６つ設けられている。輪状
溝４４の軸方向に沿う片方の直線部４４ａは、底が貫通
されて底無しとされ、残り片方の直線部４４ｂは底有り
とされている。
【００１８】プランジャ２４側と外輪３０側の対向する
２つの直線状の溝３８，４０がそれぞれ対となって合計
６つの負荷用玉転送路４６を構成している。この玉転送
路４６に、保持器３４の輪状溝４４の底無しの直線部４
４ａが位置する。また、外輪３０の溝４２と保持器３４
の輪状溝４４の底有りの直線部４４ｂとが対となって合
計６つの無負荷用玉循環路４８を構成している。これら
６つの玉転送路４６それぞれとそれに近い側に隣り合う
６つの玉循環路４８それぞれとが保持器３４の輪状溝４
４の周方向に沿う部分によって１つずつ連通連結されて
いて、それで玉循環回路を構成している。このため、プ
ランジャ２４と外輪３０との相対的な軸方向スライド動
作に伴って、この玉転送路４６と玉循環路４８との間で
玉３２群が転動循環されるようになっている。
２つの直線状の溝３８，４０がそれぞれ対となって合計
６つの負荷用玉転送路４６を構成している。この玉転送
路４６に、保持器３４の輪状溝４４の底無しの直線部４
４ａが位置する。また、外輪３０の溝４２と保持器３４
の輪状溝４４の底有りの直線部４４ｂとが対となって合
計６つの無負荷用玉循環路４８を構成している。これら
６つの玉転送路４６それぞれとそれに近い側に隣り合う
６つの玉循環路４８それぞれとが保持器３４の輪状溝４
４の周方向に沿う部分によって１つずつ連通連結されて
いて、それで玉循環回路を構成している。このため、プ
ランジャ２４と外輪３０との相対的な軸方向スライド動
作に伴って、この玉転送路４６と玉循環路４８との間で
玉３２群が転動循環されるようになっている。
【００１９】上記構成において、リード１６を介してコ
イル１４の両端に通電されていないときは、プランジャ
２４は圧縮スプリング２６の付勢力で下方へ移動し、そ
の下端のバルブ部分２４ａは、バルブボディ２の流体通
路４を閉鎖する。コイル１４両端に通電されると、プラ
ンジャ２４はその上端の被吸引用部材２２が、圧縮スプ
リング２６の付勢力に抗して、吸引用部材２２に吸引さ
れる結果、上方へ移動し、その結果、下端のバルブ部分
２４ａは、バルブボディ２の流体通路４を開放する。
イル１４の両端に通電されていないときは、プランジャ
２４は圧縮スプリング２６の付勢力で下方へ移動し、そ
の下端のバルブ部分２４ａは、バルブボディ２の流体通
路４を閉鎖する。コイル１４両端に通電されると、プラ
ンジャ２４はその上端の被吸引用部材２２が、圧縮スプ
リング２６の付勢力に抗して、吸引用部材２２に吸引さ
れる結果、上方へ移動し、その結果、下端のバルブ部分
２４ａは、バルブボディ２の流体通路４を開放する。
【００２０】このような構造においてプランジャ２４が
上下動することによりプランジャ２４の外周表面は、軸
受２８の転動体である玉３２と接触する。したがって、
プランジャ２４の表面は玉３２との接触により摩耗す
る。そこで、実施の形態では、この摩耗を低減させるた
めにプランジャ２４の表面に図５および図６を参照して
説明する非磁性でかつ高硬度（Ｈｖ１０００程度）の硬
化層を形成したことに特徴を有している。
上下動することによりプランジャ２４の外周表面は、軸
受２８の転動体である玉３２と接触する。したがって、
プランジャ２４の表面は玉３２との接触により摩耗す
る。そこで、実施の形態では、この摩耗を低減させるた
めにプランジャ２４の表面に図５および図６を参照して
説明する非磁性でかつ高硬度（Ｈｖ１０００程度）の硬
化層を形成したことに特徴を有している。
【００２１】以下、この硬化層の形成について図５およ
び図６を参照して説明する。
び図６を参照して説明する。
【００２２】（１）プランジャ２４表面に対して軟窒化
処理を施して、図５で示すような第１硬化層５０を形成
する場合について説明する。
処理を施して、図５で示すような第１硬化層５０を形成
する場合について説明する。
【００２３】すなわち、ＪＩＳ規格ＳＣＭ４１５を素材
として冷間鍛造、旋削、生研、ロール成形などを経て外
形が整えられたプランジャ２４を用意する。プランジャ
２４を気密構造のチャンバ内にセットし、真空状態とし
て、ふっ化ガスと、窒化ガスとの２種を時間的にずらし
て個別に供給する。ふっ化ガスとしては、ＮＦ3 、ＢＦ
3 、ＣＦ4 、ＨＦ、ＳＦ6 、Ｆ2 の単独もしくは混合物
からなるふっ素源成分をＮ2 等の不活性ガス中に合有さ
せたガスが挙げられる。例えば３ふっ化窒素（ＮＦ
3 ），窒素等の混合気が好適に用いられる。なお、効果
の点から、ＮＦ3 等のふっ素源成分が０．０５％〜２０
％（重量基準、以下同じ）、好ましくは３％〜５％の範
囲内の濃度に設定される。また、窒化ガスとしては、例
えばＮＨ3 単体からなるガスまたはＮＨ3 と炭素源とか
らなる混合ガス（例えばＲＸガス）が挙げられる。
として冷間鍛造、旋削、生研、ロール成形などを経て外
形が整えられたプランジャ２４を用意する。プランジャ
２４を気密構造のチャンバ内にセットし、真空状態とし
て、ふっ化ガスと、窒化ガスとの２種を時間的にずらし
て個別に供給する。ふっ化ガスとしては、ＮＦ3 、ＢＦ
3 、ＣＦ4 、ＨＦ、ＳＦ6 、Ｆ2 の単独もしくは混合物
からなるふっ素源成分をＮ2 等の不活性ガス中に合有さ
せたガスが挙げられる。例えば３ふっ化窒素（ＮＦ
3 ），窒素等の混合気が好適に用いられる。なお、効果
の点から、ＮＦ3 等のふっ素源成分が０．０５％〜２０
％（重量基準、以下同じ）、好ましくは３％〜５％の範
囲内の濃度に設定される。また、窒化ガスとしては、例
えばＮＨ3 単体からなるガスまたはＮＨ3 と炭素源とか
らなる混合ガス（例えばＲＸガス）が挙げられる。
【００２４】ここで、まずチャンバ内にふっ化ガスを供
給し、３００℃〜４００℃とし、１０分〜１２０分保持
する。これにより、プランジャ２４の表面の酸化物等
は、除去されて浄化されると同時に、金属ふっ化膜に置
き換えられる。この際に、表面に形成される金属ふっ化
膜は、不働態膜であるので、表面への酸素の吸着や酸化
作用を防止し、次の窒化処理まで酸化物の生成を阻止す
る。
給し、３００℃〜４００℃とし、１０分〜１２０分保持
する。これにより、プランジャ２４の表面の酸化物等
は、除去されて浄化されると同時に、金属ふっ化膜に置
き換えられる。この際に、表面に形成される金属ふっ化
膜は、不働態膜であるので、表面への酸素の吸着や酸化
作用を防止し、次の窒化処理まで酸化物の生成を阻止す
る。
【００２５】次いで、チャンバ内に窒化ガスを供給し、
４８０℃〜７００℃の範囲とし、０．５時間〜５時間の
範囲で保持する。これにより、プランジャ２４の表面に
第１硬化層５０が形成される。このとき、プランジャ２
４の表面の金属ふっ化膜が活性化膜となるとともに、窒
化処理において窒素が金属内部に速やかに深く浸透、拡
散しやすくなる。
４８０℃〜７００℃の範囲とし、０．５時間〜５時間の
範囲で保持する。これにより、プランジャ２４の表面に
第１硬化層５０が形成される。このとき、プランジャ２
４の表面の金属ふっ化膜が活性化膜となるとともに、窒
化処理において窒素が金属内部に速やかに深く浸透、拡
散しやすくなる。
【００２６】この後、所要時間をかけて油冷または空冷
により冷却する。プランジャ２４は、冷却終了まで、窒
素ガス中に保持されているから、表面に酸化物が生成さ
れることがない。このようにして形成される第１硬化層
２０は、図３に示すように、プランジャ２４の表面から
内側に向かってＣｒＮ、Ｆｅ2 Ｎ、Ｆｅ3 Ｎ、Ｆｅ4Ｎ
等の窒化物を含有する超硬質な化合物層５２と、それに
続く内部にＮ原子の拡散層５４とから構成されている。
により冷却する。プランジャ２４は、冷却終了まで、窒
素ガス中に保持されているから、表面に酸化物が生成さ
れることがない。このようにして形成される第１硬化層
２０は、図３に示すように、プランジャ２４の表面から
内側に向かってＣｒＮ、Ｆｅ2 Ｎ、Ｆｅ3 Ｎ、Ｆｅ4Ｎ
等の窒化物を含有する超硬質な化合物層５２と、それに
続く内部にＮ原子の拡散層５４とから構成されている。
【００２７】この第１硬化層２０の表面粗さは、それを
形成する前の対象品の表面粗さ（中心線平均粗さＲａ＝
０．７μｍ〜１．０μｍ、十点平均粗さＲｚ＝４．０μ
ｍ〜７．０μｍ、最大高さＲｍａｘ＝４．５μｍ〜７．
５μｍ）とほとんど同じに維持される。ちなみに、第１
硬化層２０の断面を倍率４００倍の電子顕微鏡で観察す
ると、平均粒子径が１μｍ以下で、緻密にかつ平滑に形
成されていた。
形成する前の対象品の表面粗さ（中心線平均粗さＲａ＝
０．７μｍ〜１．０μｍ、十点平均粗さＲｚ＝４．０μ
ｍ〜７．０μｍ、最大高さＲｍａｘ＝４．５μｍ〜７．
５μｍ）とほとんど同じに維持される。ちなみに、第１
硬化層２０の断面を倍率４００倍の電子顕微鏡で観察す
ると、平均粒子径が１μｍ以下で、緻密にかつ平滑に形
成されていた。
【００２８】なお、単なる熱硬化処理によるプランジャ
２４表面の硬度と、本実施の形態のような第１硬化層２
０によるプランジャ２４表面の硬度とを比較すると、本
実施の形態ではビッカース硬さ〔Ｈｖ〕で８００〜１０
００（試験荷重５０ｇｆ）となり、熱硬化処理品と同等
あるいはそれ以上になる。また本実施の形態の第１硬化
層２０と、熱硬化処理により得られる硬化層とについて
の摩擦係数は、無潤滑状態で、それぞれ０．２４、０．
５４となり、本実施の形態のほうが２分の１以下と優れ
たものになる。
２４表面の硬度と、本実施の形態のような第１硬化層２
０によるプランジャ２４表面の硬度とを比較すると、本
実施の形態ではビッカース硬さ〔Ｈｖ〕で８００〜１０
００（試験荷重５０ｇｆ）となり、熱硬化処理品と同等
あるいはそれ以上になる。また本実施の形態の第１硬化
層２０と、熱硬化処理により得られる硬化層とについて
の摩擦係数は、無潤滑状態で、それぞれ０．２４、０．
５４となり、本実施の形態のほうが２分の１以下と優れ
たものになる。
【００２９】（２）次に、プランジャ２４の表面に浸硫
窒化による第２硬化層５６の形成について図６を参照し
て説明する。
窒化による第２硬化層５６の形成について図６を参照し
て説明する。
【００３０】まず、冷間鍛造したプランジャ２４を気密
構造のチャンバ内にセットする。その後このチャンバ内
を真空状態とし、チャンバ内に所要の反応ガスを供給す
る。反応ガスとしては、浸炭性、窒化性、浸硫性を有す
る各ガスを混合したもの、つまりＣＯ2＋（ＮＨ3＋
Ｎ2）＋Ｈ2Ｓを用いる。
構造のチャンバ内にセットする。その後このチャンバ内
を真空状態とし、チャンバ内に所要の反応ガスを供給す
る。反応ガスとしては、浸炭性、窒化性、浸硫性を有す
る各ガスを混合したもの、つまりＣＯ2＋（ＮＨ3＋
Ｎ2）＋Ｈ2Ｓを用いる。
【００３１】ここで、硬化処理のためのチャンバ内の雰
囲気温度は４８０℃〜７００℃（この具体例では５５０
℃）、この雰囲気温度の保持時間は０．５時間〜５時間
（この具体例では１２０分）とする。この後、所要時間
をかけて油冷または空冷によりチャンバ内を冷却する。
囲気温度は４８０℃〜７００℃（この具体例では５５０
℃）、この雰囲気温度の保持時間は０．５時間〜５時間
（この具体例では１２０分）とする。この後、所要時間
をかけて油冷または空冷によりチャンバ内を冷却する。
【００３２】これにより、まず、反応ガスの特に浸硫性
ガス（Ｈ2Ｓ）によりプランジャ２４の表面に不可避的
に存在している酸化膜などの不純物因子が除去される結
果、プランジャ２４の純粋な表面が露出してくる。引き
続き、窒化性ガスのＮ成分がプランジャ２４内部に速や
かに深く浸透、拡散して、第２硬化層５６が形成され
る。第２硬化層５６の深さは、処理温度及び保持時間を
適宜設定することにより制御できる。第２硬化層５６
は、プランジャ２４の表面側から内部へ向かう順に、Ｆ
ｅＳを主成分とする比較的軟質な浸硫層５８、Ｆｅ2-3
Ｎを主成分とする超硬質で緻密な窒化化合物層６０、プ
ランジャ２４にＮ原子が拡散されてなる比較的硬質な窒
化拡散層６２を含む階層構造になる。
ガス（Ｈ2Ｓ）によりプランジャ２４の表面に不可避的
に存在している酸化膜などの不純物因子が除去される結
果、プランジャ２４の純粋な表面が露出してくる。引き
続き、窒化性ガスのＮ成分がプランジャ２４内部に速や
かに深く浸透、拡散して、第２硬化層５６が形成され
る。第２硬化層５６の深さは、処理温度及び保持時間を
適宜設定することにより制御できる。第２硬化層５６
は、プランジャ２４の表面側から内部へ向かう順に、Ｆ
ｅＳを主成分とする比較的軟質な浸硫層５８、Ｆｅ2-3
Ｎを主成分とする超硬質で緻密な窒化化合物層６０、プ
ランジャ２４にＮ原子が拡散されてなる比較的硬質な窒
化拡散層６２を含む階層構造になる。
【００３３】第２硬化層５６を形成するときの処理温度
は、上述しているように、熱硬化処理に比べて低いの
で、プランジャ２４の表面に歪みが発生しにくい。ちな
みに、第２硬化層５６の表面粗さは、それを形成する前
の対象品の表面粗さ（中心線平均粗さＲａ＝０．７μｍ
〜１．０μｍ、十点平均粗さＲｚ＝４．０μｍ〜７．０
μｍ、最大高さＲｍａｘ＝４．５μｍ〜７．５μｍ）と
ほとんど同じに維持される。このように、第２硬化層５
６を形成する過程で熱歪みによる寸法変化を抑制できる
ので、この処理の後でプランジャ２４の表面に対して研
磨を施す必要がなくなる。
は、上述しているように、熱硬化処理に比べて低いの
で、プランジャ２４の表面に歪みが発生しにくい。ちな
みに、第２硬化層５６の表面粗さは、それを形成する前
の対象品の表面粗さ（中心線平均粗さＲａ＝０．７μｍ
〜１．０μｍ、十点平均粗さＲｚ＝４．０μｍ〜７．０
μｍ、最大高さＲｍａｘ＝４．５μｍ〜７．５μｍ）と
ほとんど同じに維持される。このように、第２硬化層５
６を形成する過程で熱歪みによる寸法変化を抑制できる
ので、この処理の後でプランジャ２４の表面に対して研
磨を施す必要がなくなる。
【００３４】このように、プランジャ２４の表面がまず
冷間鍛造に伴い硬度が高められ、続く硬化処理によって
もさらに硬度が高められる。このため、プランジャ２４
の耐摩耗性や耐焼付性が向上する。しかも、硬化処理と
して浸硫窒化処理、軟窒化処理または塩浴焼入とするの
で、この処理過程においてプランジャ２４の歪みが避け
られる。
冷間鍛造に伴い硬度が高められ、続く硬化処理によって
もさらに硬度が高められる。このため、プランジャ２４
の耐摩耗性や耐焼付性が向上する。しかも、硬化処理と
して浸硫窒化処理、軟窒化処理または塩浴焼入とするの
で、この処理過程においてプランジャ２４の歪みが避け
られる。
【００３５】このような浸硫窒化処理を行っていれば、
プランジャ２４の表面に不可避的に存在している酸化膜
を除去して、第２硬化層５６を形成するようになるか
ら、一般的な硬化処理に比べてきわめて低温での熱処理
が可能となり、プランジャ２４の歪みが避けられる。こ
のため、従来のように研磨により歪みを除去する手間を
省けるなど、製造コストを低減できるようになる。
プランジャ２４の表面に不可避的に存在している酸化膜
を除去して、第２硬化層５６を形成するようになるか
ら、一般的な硬化処理に比べてきわめて低温での熱処理
が可能となり、プランジャ２４の歪みが避けられる。こ
のため、従来のように研磨により歪みを除去する手間を
省けるなど、製造コストを低減できるようになる。
【００３６】以上のように本実施の形態ではソレノイド
バルブのプランジャ２４に適用したが、これに限定され
るものではなく、何らかの軸が軸方向に移動し、この軸
と他の部材との間に転がり軸受を配置する場合のすべて
に適用することができる。
バルブのプランジャ２４に適用したが、これに限定され
るものではなく、何らかの軸が軸方向に移動し、この軸
と他の部材との間に転がり軸受を配置する場合のすべて
に適用することができる。
【００３７】なお、上述の実施の形態では転がり軸受の
一例としてリニア玉軸受２８を利用しているが、リニア
玉軸受２８の玉を循環させない構成にしても構わない
し、その他、一般的に知られるスラスト玉軸受を用いて
も構わない。
一例としてリニア玉軸受２８を利用しているが、リニア
玉軸受２８の玉を循環させない構成にしても構わない
し、その他、一般的に知られるスラスト玉軸受を用いて
も構わない。
【００３８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、転がり軸
受と、前記転がり軸受で支持されかつ軸方向に当該転が
り軸受に対して相対移動する軸とを少なくとも有し、前
記軸は、表面に窒化処理された硬化層を有するので、転
がり軸受の転動体によって摩耗されることが低減される
結果、耐久性に優れた軸アセンブリとなる。
受と、前記転がり軸受で支持されかつ軸方向に当該転が
り軸受に対して相対移動する軸とを少なくとも有し、前
記軸は、表面に窒化処理された硬化層を有するので、転
がり軸受の転動体によって摩耗されることが低減される
結果、耐久性に優れた軸アセンブリとなる。
【００３９】また、これを用いたバルブ機構も軸として
プランジャの支持に転がり軸受を用いてもプランジャが
転がり軸受の転動体で摩耗されることが大きく低減され
る結果、耐久性および応答性に優れたバルブ機構とな
る。
プランジャの支持に転がり軸受を用いてもプランジャが
転がり軸受の転動体で摩耗されることが大きく低減され
る結果、耐久性および応答性に優れたバルブ機構とな
る。
【図１】本発明の実施形態に係るソレノイドバルブの正
面断面図
面断面図
【図２】図１の軸アセンブリの上半分縦断断面の正面図
【図３】図１の軸アセンブリの横断の端面図
【図４】図１の軸アセンブリのプランジャの断面図
【図５】第１硬化層の形成に説明するためのプランジャ
の要部断面図
の要部断面図
【図６】第２硬化層の形成に説明するためのプランジャ
の要部断面図
の要部断面図
２ バルブボディ ４ 流体通路 ６ プランジャ挿通口 ８ 装着部材 １０ ケーシング １２ ボビン １４ コイル １６ リード ２０ プランジャ挿通孔 ２２ プランジャ吸引用部材 ２４ プランジャ ２６ スプリング ２８ リニア玉軸受（転がり軸受） ５０ 第１硬化層 ５６ 第２硬化層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H106 DA23 DB02 DB12 DB23 DB32 DC02 DC17 DD02 EE30 GA16 GA22 3J104 AA03 AA23 AA37 AA63 AA69 AA74 AA76 BA05 CA20 DA06
Claims (5)
- 【請求項１】転がり軸受と、前記転がり軸受で支持され
かつ軸方向に当該転がり軸受に対して相対移動する軸と
を少なくとも有し、 前記軸は、表面に窒化処理された硬化層を有する、こと
を特徴とする軸アセンブリ。 - 【請求項２】請求項１に記載の軸アセンブリにおいて、 前記硬化層が、前記軸の表面から内部に向かう順序で、
窒化物を含有する超硬質な化合物層と、内部にＮ原子の
拡散層とを含む階層構造を有する、ことを特徴とする軸
アセンブリ。 - 【請求項３】請求項１に記載の軸アセンブリにおいて、 前記硬化層が、前記軸の表面から内部に向かう順序で、
軟質な浸硫層、超硬質でかつ緻密な窒化化合物層および
比較的硬質な窒化拡散層を含む階層構造を有する、こと
を特徴とする軸アセンブリ。 - 【請求項４】請求項１ないし３いずれかに記載の軸アセ
ンブリにおいて、 前記転がり軸受が、リニア玉軸受で構成されているとと
もに、この玉軸受は、前記軸に対して相対的にスライド
移動可能な外輪と、前記外輪と軸との間に介装される複
数の転動体とを備える、ことを特徴とする軸アセンブ
リ。 - 【請求項５】請求項１ないし４いずれかに記載の軸アセ
ンブリと、 前記軸アセンブリが有する軸の一端に設けられるバルブ
と、 このバルブにより開閉される通路を有するバルブボディ
と、 前記軸を駆動して前記バルブにより前記バルブボディの
通路を開閉させる軸駆動機構と、 を具備したことを特徴とするバルブ機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11130388A JP2000320555A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 軸アセンブリおよびこれを備えたバルブ機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11130388A JP2000320555A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 軸アセンブリおよびこれを備えたバルブ機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000320555A true JP2000320555A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15033140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11130388A Pending JP2000320555A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 軸アセンブリおよびこれを備えたバルブ機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000320555A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002349745A (ja) * | 2001-05-25 | 2002-12-04 | Nippon Soken Inc | 電磁弁 |
| JP5304974B1 (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-02 | 千住金属工業株式会社 | 摺動部材 |
| CN103644048A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-03-19 | 哈尔滨工程大学 | 双燃料发动机直动式天然气喷射电磁阀 |
| CN103670807A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-03-26 | 哈尔滨工程大学 | 双燃料发动机吸动式天然气喷射电磁阀 |
| US9956613B2 (en) | 2012-10-25 | 2018-05-01 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Sliding member and production method for same |
-
1999
- 1999-05-11 JP JP11130388A patent/JP2000320555A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002349745A (ja) * | 2001-05-25 | 2002-12-04 | Nippon Soken Inc | 電磁弁 |
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| WO2013146108A1 (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-03 | 千住金属工業株式会社 | 摺動部材 |
| CN104169599A (zh) * | 2012-03-27 | 2014-11-26 | 千住金属工业株式会社 | 滑动构件 |
| CN104169599B (zh) * | 2012-03-27 | 2015-08-26 | 千住金属工业株式会社 | 滑动构件 |
| US10309457B2 (en) | 2012-03-27 | 2019-06-04 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Sliding member |
| US9956613B2 (en) | 2012-10-25 | 2018-05-01 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Sliding member and production method for same |
| CN103644048A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-03-19 | 哈尔滨工程大学 | 双燃料发动机直动式天然气喷射电磁阀 |
| CN103670807A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-03-26 | 哈尔滨工程大学 | 双燃料发动机吸动式天然气喷射电磁阀 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060425 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060626 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060801 |
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