JPH0869916A - 電磁ソレノイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成膜又は表面改質層によりプランジャあるい
はコアの対向面の外周部を内周部よりも高い形状とする
ことにより、連続動作時に唸り音が発生せず、又、離脱
時の遅れのない電磁ソレノイドを提供する。 【構成】 電磁ソレノイドのプランジャ６の上面６ａに
は、外周部が内周部よりも１〜５μｍ高くなるように窒
化処理層６ｃが形成されている。この窒化処理層６ｃを
形成するには、上面６ａに外周部が内周部よりも１０〜
４０μｍ厚くなるように窒化処理層６ｃを形成する。こ
の結果、窒化処理層６ｃの１０パーセント程度の膨張に
より、外周部が内周部よりも１〜５μｍ高い上面６ａが
形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電磁ソレノイドに係り、
詳しくは電磁ソレノイドのプランジャ又はコアの表面処
理に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電磁ソレノイドでは、励磁コイルへの通
電によりプランジャがコア側に吸引され、プランジャの
対向面がコアの対向面に当接する状態で保持される。
又、励磁コイルへの通電が終わると、プランジャとコア
の間に設けられた圧縮コイルバネの反発力によりプラン
ジャがコアから引き離される。このとき、図６に示すよ
うに、プランジャ１１の対向面１１ａかコア１２の対向
面１２ａが少しでも凸状であると、プランジャ１１とコ
ア１２は両対向面１１ａ，１２ａの外周側が接触しない
状態で衝突する。この結果、電磁ソレノイドが連続的に
動作すると唸り音が発生する。

【０００３】又、プランジャ１１とコア１２の対向面１
１ａ，１２ａ間には、プランジャ１１とコア１２の耐久
性を向上させるための油が塗布されている。各対向面１
１ａ，１２ａが平坦であると、両当接面１１ａ，１２ａ
が当接した時に形成される油膜によりプランジャ１１が
コア１２に吸着する。この結果、励磁コイルへの通電が
終わってプランジャ１１がコア１２から離脱する際に、
遅れが生じるようになる。

【０００４】上記の問題を解決するために、従来の電磁
ソレノイドでは、図７に示すように、例えばプランジャ
１１の対向面１１ａを機械加工により凹状に形成してい
た。従って、プランジャ１１とコア１２とが衝突すると
きには、両対向面１１ａ，１２ａが外周部で衝突する。
この結果、唸り音の発生を防止することができる。又、
両対向面１１ａ，１２ａ間に均一な油膜が形成されずプ
ランジャ１１とコア１２との離脱時に吸着作用が起きに
くくなるため、離脱時の遅れを防止することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に、プランジャ又はコアの対向面に形成する凹部の深さ
は、１〜５μｍ程度にしなければならなかった。即ち、
１μｍよりも小さいと、対向面の油膜がほぼ均一になっ
て吸着作用が大きくなるため、離脱時の遅れが生じる。
反対に、５μｍより大きいと、プランジャ１１とコア１
２の吸引力が低下する。又、対向面１１ａと対向面１２
ａの外周側が接触しない状態で衝突するときと同様に、
電磁ソレノイドの連続動作時に唸り音が発生するように
なる。しかしながら、対向面を１〜５μｍの凹状に形成
するには、高い加工精度を必要とするため、生産性が低
かった。

【０００６】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は成膜又は表面改質層によ
りプランジャあるいはコアの対向面の外周部を内周部よ
りも高い形状とすることにより、連続動作時に唸り音が
発生せず、又、離脱時の遅れのない電磁ソレノイドを提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、コアとプランジャが軸線
上に配置されるとともに、その外側に励磁コイルが配置
され、励磁コイルを通電制御することによりプランジャ
をコアに吸引させるようにした電磁ソレノイドにおい
て、コアとプランジャとが互いに当接するコアとプラン
ジャの対向面の内、何れか一方の対向面をその外周部が
内周部よりも高くなるように表面硬化処理層を形成し
た。

【０００８】又、請求項２に記載の発明は、コアとプラ
ンジャが軸線上に配置されるとともに、その外側に励磁
コイルが配置され、励磁コイルを通電制御することによ
りプランジャをコアに吸引させるようにした電磁ソレノ
イドにおいて、コアとプランジャとが互いに対向するコ
アとプランジャの対向面の外周部に、両対向面を当接さ
せたとき、内周部に空間が形成される表面硬化処理層を
形成した。

【０００９】又、請求項３に記載の発明は、請求項１に
記載の発明において、外周部を内周部よりも１〜５μｍ
高くした。又、請求項４に記載の発明は、請求項２に記
載の発明において、空間の高さを１〜５μｍとした。

【００１０】又、請求項５に記載の発明は、請求項１か
ら請求項４に記載の何れかの発明において、表面硬化処
理層を窒化処理層とした。

【００１１】

【作用】従って、請求項１に記載の発明によれば、コア
又はプランジャの対向面の内、何れか一方の対向面には
その外周部が内周部よりも高くなるように表面硬化処理
層が形成される。この結果、プランジャとコアとが衝突
する際、対向面の外周部同士が衝突する。又、両者の吸
引時には、両者間の内周部に空間が形成されるため、油
膜が均一にならず両者間に働く吸着作用が弱くなる。

【００１２】又、請求項２に記載の発明によれば、コア
及びプランジャの両対向面の外周部に形成された表面硬
化処理層により、両対向面を当接させたとき内周部に空
間が形成される。この結果、プランジャとコアとが衝突
する際、対向面の外周部同士が衝突する。又、両者の吸
引時には、両者間の内周部に空間が形成されるため、油
膜が均一にならず両者間に働く吸着作用が弱くなる。

【００１３】又、請求項３に記載の発明によれば、プラ
ンジャとコアとが衝突する際、対向面の外周部同士が確
実に衝突する。又、両者の吸引時には、両者間の内周部
に空間が形成されるため、油膜が確実に均一にならず両
者間に働く吸着作用が弱くなる。

【００１４】又、請求項４に記載の発明によれば、プラ
ンジャとコアとが衝突する際、対向面の外周部同士が確
実に衝突する。又、両者の吸引時には、両者間の内周部
に空間が形成されるため、油膜が確実に均一にならず両
者間に働く吸着作用が弱くなる。

【００１５】又、請求項５に記載の発明によれば、表面
硬化処理層を窒化により形成するため、安価に形成する
ことができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜
図３に従って説明する。図１は電磁ソレノイドの要部縦
断面図であって、ボビン１の外周には励磁コイル２が巻
装され、そのボビン１内にはヨーク３を介して円柱状の
コア４が嵌装されている。又、コア４の先端外側には摺
動筒５が連結され、その下方に延びる摺動筒５内にはプ
ランジャ６が上下動可能に配設されている。前記コア４
及びプランジャ６はそれぞれ鉄等の強磁性体により形成
されている。コア４とプランジャ６との間にはコイルバ
ネ７が配設されている。コイルバネ７の上端部はコア４
の下面４ａの中央部に形成した凹部４ｂに装着されてい
る。コイルバネ７の下端部はプランジャ６の上面６ａの
中央部に形成した孔６ｂに装着されている。そして、こ
のコイルバネ７により対向面としてのコア４の下面４ａ
と同じく対向面としてのプランジャ６の上面６ａとが所
定間隔に保持されている。そして、励磁コイル２を通電
すると、ヨーク３、コア４、プランジャ６とで閉磁路が
形成され、プランジャ６はコイルバネ７の弾性力に抗し
てコア４に吸引される。

【００１７】前記プランジャ６の上面６ａには表面硬化
処理層としての窒化処理層６ｃが形成されている。この
窒化処理層６ｃは、上面６ａの中央部から外周側にいく
につれて徐々に厚くなるように形成されている。本実施
例では、窒化処理層６ｃは外周部が中央部に対して１０
〜４０μｍ厚く形成されている。この結果、図２に示す
ように、上面６ａの外周部が中央部よりも１〜５μｍ高
くなっている。即ち、上面６ａが凹状に形成されてい
る。

【００１８】次に、プランジャ６及びコア４の各面４
ａ，６ａに窒化処理層６ｃを形成する方法について説明
する。本実施例では、プランジャ６の上面６ａに対し
て、イオン・プラズマ窒化処理を行っている。このと
き、プラズマ密度をプランジャ６の外周側ほど高くなる
ようにすることにより、形成される窒化処理層６ｃが外
周側ほど厚くなるようにする。本実施例では窒化処理層
６ｃを外周部の厚さが内周部の厚さよりも１０〜４０μ
ｍ厚くなるように形成する。プランジャ６の上面６ａに
窒化処理を行うと、窒化された層部分が膨張する。本実
施例では、ほぼ１０％の膨張率を想定している。従っ
て、上面６ａの形状は、形成される窒化処理層６ｃによ
りその外周部が内周部よりも１〜５μｍ高い凹状に形成
される。

【００１９】又、上面６ａの外周部が内周部よりも１〜
５μｍ高くなるように窒化処理層６ｃを形成するため
に、マスキング８を使用してイオン・プラズマ窒化処理
を行うこともできる。即ち、図３に示すように、予め上
面６ａの外周部を除く面及び側面にマスキング８を施し
ておく。その状態で通常のイオン・プラズマ窒化処理を
施すようにする。その後、マスキング８を除去すること
により、上面６ａの外周部にのみ窒化処理膜６ｃが形成
される。尚、マスキング材としては塗布材を用いたり、
鉄板等の邪魔板を置くことが行われる。

【００２０】次に、以上のように構成された電磁ソレノ
イドの作用について説明する。電磁ソレノイドの励磁コ
イル２が通電されていないとき、プランジャ６はコイル
バネ７の弾性力により下方に位置している。一方、励磁
コイル２が通電されると、磁束がヨーク３及びコア４を
介してプランジャ６に通る。そして、プランジャ６はコ
イルバネ７の弾性力に抗してコア４に吸引され、コア４
の下面４ａとプランジャ６の上面６ａとが衝突する。こ
のとき、プランジャ６の上面６ａの外周部がコア４の下
面４ａの外周部と衝突するため、プランジャ６がふらつ
くことはない。この結果、プランジャ６のふらつきによ
る唸り音の発生が防止される。

【００２１】又、吸引状態においては、プランジャ６の
上面６ａの内周部に１〜５μｍの凹部が形成されている
ため、コア４の下面４ａとプランジャ６の上面６ａとの
間に形成される油膜が均一にならない。従って、離脱時
において、油膜によりプランジャ６とコア４の各下面４
ａ，６ａ間に働く吸着作用が弱くなるため、離脱に遅れ
が生じることはない。

【００２２】このように本実施例においては、プランジ
ャ６の上面６ａに外周部が内周部よりも１〜５μｍ高く
なるように窒化処理層６ｃを形成した。従って、プラン
ジャ６の上面６ａの外周部を内周部よりも高い形状とす
ることが、機械加工により行う場合に較べて、高い精度
で安定して行うことができる。この結果、連続動作時に
唸り音が出ず、又、プランジャ６とコア４の離脱遅れの
ない電磁ソレノイドを精度よく、又、ばらつきなく製造
することができる。

【００２３】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、以下のように構成することもできる。 （１） 上記実施例では、プランジャ６の上面６ａの外
周部が内周部よりも１〜５μｍ高くなるように窒化処理
層６ｃを形成した。これを、図４に示すように、プラン
ジャ６の上面６ａとコア４の下面４ａのそれぞれ外周部
が内周部よりも数μｍずつ高くなるように窒化処理層４
ｃ，６ｃを形成し、両下面４ａ，６ａを当接した状態
で、両面４ａ，６ａ間の内周側に１〜５μｍの空間が形
成されるようにしてもよい。

【００２４】（２） プランジャ６の上面６ａに形成す
る窒化処理層６ｃを、図５に示すように、外周部のみに
円環状に形成してもよい。この場合、窒化処理層６ｃの
上面が上面６ａの窒化処理層６ｃを形成していない部分
に対して１〜５μｍ高くなるようにする。

【００２５】（３） 上記実施例及び別例（２）で、コ
ア４の下面４ａに平坦な窒化処理層を形成してもよい。 （４） 上記実施例及び別例（２）で、外周側の層の厚
さを厚くした窒化処理層をコア４の下面４ａに形成して
もよい。さらに、この場合、プランジャ６の上面６ａに
平坦な窒化処理層を形成してもよい。

【００２６】（５） 表面硬化処理層を窒化処理層の代
わりに侵炭処理層としてもよい。侵炭処理を行った場合
も、窒化処理の場合と同じく１０％程度の膨張率を見込
んで処理層の厚さを設定する。

【００２７】（６） 窒化処理層をイオン・プラズマ窒
化処理にて形成したが、その他、ガス窒化処理、塩浴窒
化処理（タフトライド）等の方法により行ってもよい。 （７） 表面硬化処理層を硬質クロムメッキ等の電気メ
ッキ、無電解ニッケルメッキにて形成される被覆膜とし
てもよい。

【００２８】（８） 表面硬化処理層をＰＶＤ（Physic
al Vapour Deposition）、又は、プラズマＣＶＤ（Chem
ical Vapour Deposition）により形成したＴｉＮ（窒化
チタン）、ＴｉＣ（炭化チタン）、ＴｉＣＮ（炭窒化チ
タン）、ＣｒＮ（窒化クロム）等の被覆膜としてもよ
い。

【００２９】（９） 表面硬化処理層を窒化＋ＰＶＤ、
侵炭＋ＰＶＤ、湿式メッキ＋ＰＶＤ等の複合処理により
形成した多層被覆膜としてもよい。 尚、この明細書において、発明の構成に係る手段及び部
材は、以下のように定義されるものとする。

【００３０】（１） 表面硬化処理層とは、プランジャ
６あるいはコア４の面４ａ，６ａに形成され、下面４
ａ，６ａの外周部を内周部よりも高い形状とすることが
できる層部分を意味し、窒化処理、侵炭処理により形成
される膨張を伴う表面改質層に限らず、電気メッキ、無
電解メッキ等により形成される被覆膜、ＰＶＤ又はプラ
ズマＣＶＤにより形成されるＴｉＮ（窒化チタン）、Ｔ
ｉＣ（炭化チタン）、ＴｉＣＮ（炭窒化チタン）、Ｃｒ
Ｎ（窒化クロム）等の被覆膜、さらに、窒化＋ＰＶＤ、
侵炭＋ＰＶＤ、湿式メッキ＋ＰＶＤ等の複合処理により
形成した多層被覆膜をも含むものとする。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜４に記
載の発明によれば、成膜又は表面改質層によりプランジ
ャあるいはコアの対向面の外周部を内周部よりも高い形
状とすることにより、加工精度の高い凹部を形成するこ
とができる。従って、連続動作時に唸り音が発生せず、
又、離脱時の遅れのない電磁ソレノイドとすることがで
きる。

【００３２】又、請求項５に記載の発明によれば、上記
の効果に加えて、表面硬化処理層を安価に形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施例を具体化した一実施例の電磁ソレノ
イドを示す縦断面図である。

【図２】 コアと対向面に窒化処理層を形成したプラン
ジャを示す要部縦断面図である。

【図３】 対向面及び側面にマスキングをして対向面の
外周部に窒化処理層を形成した状態を示す要部縦断面図
である。

【図４】 各対向面にそれぞれ窒化処理層を形成したコ
アとプランジャを示す要部縦断面図である。

【図５】 別例の、対向面の外周部にのみ窒化処理層を
形成したプランジャを示す要部縦断面図である。

【図６】 従来例の電磁ソレノイドにおけるコアとプラ
ンジャの衝突状態を示す模式図である。

【図７】 同じく、コアと対向面に凹部を形成したプラ
ンジャを示す模式図である。

【符号の説明】

２…励磁コイル、４…コア、４ａ…対向面、６…プラン
ジャ、６ａ…対向面、６ｃ…表面硬化処理層としての窒
化処理層。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コア（４）とプランジャ（６）が軸線上
   に配置されるとともに、その外側に励磁コイル（２）が
   配置され、励磁コイル（２）を通電制御することにより
   プランジャ（６）をコア（４）に吸引させるようにした
   電磁ソレノイドにおいて、 コア（４）とプランジャ（６）とが互いに当接するコア
   （４）とプランジャ（６）の対向面（４ａ，６ａ）の
   内、何れか一方の対向面（４ａ，６ａ）をその外周部が
   内周部よりも高くなるように表面硬化処理層（６ｃ）を
   形成した電磁ソレノイド。
2. 【請求項２】 コア（４）とプランジャ（６）が軸線上
   に配置されるとともに、その外側に励磁コイル（２）が
   配置され、励磁コイル（２）を通電制御することにより
   プランジャ（６）をコア（４）に吸引させるようにした
   電磁ソレノイドにおいて、 コア（４）とプランジャ（６）とが互いに対向するコア
   （４）とプランジャ（６）の対向面（４ａ，６ａ）の外
   周部に、両対向面（４ａ，６ａ）を当接させたとき、内
   周部に空間が形成される表面硬化処理層（６ｃ）を形成
   した電磁ソレノイド。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の何れかの電磁ソレノイ
   ドにおいて、外周部は内周部よりも１〜５μｍ高い電磁
   ソレノイド。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の何れかの電磁ソレノイ
   ドにおいて、内周部に形成される空間の高さは１〜５μ
   ｍである電磁ソレノイド。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４に記載の何れかの
   電磁ソレノイドにおいて、 表面硬化処理層（６ｃ）は窒化処理層である電磁ソレノ
   イド。