JP7685335B2

JP7685335B2 - ソレノイド装置

Info

Publication number: JP7685335B2
Application number: JP2021013191A
Authority: JP
Inventors: 勇司高田; 朋宏亀田; 周勇侯
Original assignee: Nidec Powertrain Systems Corp
Current assignee: Nidec Powertrain Systems Corp
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2025-05-29
Anticipated expiration: 2041-01-29
Also published as: JP2022116812A; CN217207977U

Description

本発明は、ソレノイド装置に関する。

バルブボディに設けられたスプール弁を移動させるのに、リニアソレノイド（ソレノイド装置）が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
このリニアソレノイドは、スプール弁に接触して移動させるプランジャシャフトと、プランジャシャフトを移動可能に支持するコアステータと、通電により磁束を生じる電磁コイルと、これらを覆う磁性材からなる筒状のケースとを有している。
そして、筒状のケースは、その端部をコアステータに加締め（以下、「カシメ」と記載する。）ることにより、組付けられている。

特開２００７－１２０７１３号公報

しかしながら、従来のリニアソレノイドでは、バルブボディ（被装着体）に装着する際に、筒状のケースのカシメにより変形させたカシメしろが、バルブボディに干渉して取付作業性が低下する場合がある。
本発明の目的は、カシメしろの被装着体との干渉を回避することにより、被装着体への取付作業性が良好なソレノイド装置を提供することにある。

本発明のソレノイド装置の一つの態様は、軸方向に沿って貫通した貫通孔を有する筒状のボビンと、前記貫通孔内に配置され、軸方向に沿って移動可能に支持されたプランジャと、前記ボビンの外周部に巻回され、通電に伴い磁力を生じて前記プランジャを軸方向に沿って移動させるコイルと、前記ボビンの軸方向一方側に挿入された筒状のコアと、前記コアの内側に配置され、前記プランジャとともに軸方向に沿って移動可能なピンと、軸方向一方側が開口し、かつ、他方側が閉塞する有底筒状のケースであって、前記ボビン、前記プランジャ、前記コイル、前記コアおよび前記ピンを収容するケースとを有し、前記コアは、軸方向一方側に、前記ケースの開口縁部をカシメにより変形させたカシメしろにより覆われる第１領域と、前記第１領域の径方向内側において、前記第１領域より軸方向一方側に突出する第２領域とを備えることを特徴とする。

本発明のソレノイド装置の一つの態様によれば、コアの軸方向一方側を段差形状にすることにより、カシメしろの被装着体との干渉を回避して、被装着体への取付作業性を高めることができる。

図１は、本発明のソレノイド装置の実施形態を示す斜視図、および、これをバルブボディに装着する状態を示す図である。図２は、図１に示すソレノイド装置の断面図である。

図１および図２を参照して、本発明のソレノイド装置の実施形態について説明する。
なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を設定する。一例として、Ｘ軸とＹ軸とを含むＸＹ平面が水平、Ｚ軸が鉛直となっている。
また、Ｘ軸方向が「軸Ｏ方向」であり、軸Ｏを中心とする径方向を単に「径方向」と言い、軸Ｏを中心とする周方向を単に「周方向」と言うことがある。

そして、Ｘ軸方向正側が「軸Ｏ方向一方側」に対応し、Ｘ軸方向負側が「軸Ｏ方向他方側」に対応する。
本明細書中において、上下方向、水平方向、上側および下側とは、単に各部の相対的な位置関係を説明するために使用する用語である。したがって、各部の実際の位置関係等は、これらの用語で示される位置関係等と異なっていてもよい。

図１および図２に示すように、ソレノイド装置１は、例えば、バルブボディ１０等の被装着体に装着して使用される。
バルブボディ１０は、装着面１０１に開口するスプール穴３０と、スプール穴３０に挿入されたスプール弁１００と、バルブボディ１０内においてスプール穴３０に繋がる複数の油路（図示せず）とを有している。

そして、バルブボディ１０に装着されたソレノイド装置１の作動により、スプール弁１００をＸ軸方向に沿って移動させ、複数の油路の接続状態を変更することができる。
なお、スプール弁１００は、図示しないスプール穴３０内に配置されたコイルバネ（付勢部材）により、Ｘ軸方向負側に向かって付勢されている。
また、バルブボディ１０の装着面１０１には、スプール穴３０に繋がり、Ｘ軸方向正側に凹んだ凹部２０が形成されている。この凹部２０には、ソレノイド装置１のＸ軸方向正側の端部が挿入される。

図２に示すように、ソレノイド装置１は、ボビン２と、プランジャ３と、コイル４と、ヨーク５と、コア６と、ピン７と、ケース９とを有している。
ボビン２は、貫通孔２１を有する筒状の部材である。貫通孔２１は、Ｘ軸方向に沿ってボビン２を貫通している。また、貫通孔２１の内径は、Ｘ軸方向に沿って一定である。
ボビン２は、例えば、ポリエステルやポリイミド等の各種樹脂材料で構成されている。

ボビン２の外周部２２には、導電性を有する線材が巻回されることにより形成されたコイル４が配置されている。
このコイル４への通電に伴って、ボビン２とヨーク５とコア６とで磁気回路が形成されて磁力が生じる。これにより、プランジャ３をＸ軸方向に沿って移動させることができる。

ボビン２の貫通孔２１には、ヨーク５およびコア６が挿入されている。さらに、ヨーク５の内側にプランジャ３が挿入され、コア６の内側にピン７が挿入されている。換言すれば、ヨーク５は、ボビン２とプランジャ３との間に配置され、コア６は、ボビン２とピン７との間に配置されている。
ボビン２に対して、ヨーク５は、Ｘ軸方向負側に配置され、コア６は、Ｘ軸方向正側に配置されている。

ヨーク５は、Ｘ軸方向に沿って貫通する貫通孔５０を有する円筒状の部材であり、Ｘ軸方向に沿って配置されている。また、コア６も、Ｘ軸方向に沿って貫通する貫通孔（第２貫通孔）６０を有する円筒状の部材であり、Ｘ軸方向に沿って配置されている。
ヨーク５およびコア６は、例えば、鉄のような軟磁性材料（軟磁性の金属材料）で構成されている。これにより、プランジャ３を十分に移動させ得る程度の磁気回路を生じさせることができる。

ヨーク５のＸ軸方向正側の端部は、その厚さがＸ軸方向正側に向かって減少してテーパ状をなしている。また、コア６のＸ軸方向負側の端部は、その厚さがＸ軸方向負側に向かって減少してテーパ状をなしている。
かかる構成により、形成される磁気回路による磁力をプランジャ３に優先して作用させ易くなる。

プランジャ３は、ヨーク５の内側に配置（貫通孔５０に挿入）され、Ｘ軸方向に沿って正側と負側とに交互に移動可能（すなわち、往復動可能）に支持されている。また、プランジャ３は、Ｘ軸方向正側に移動すると、そのＸ軸方向正側の端部がコア６のＸ軸方向負側に形成された凹部６８内に位置する。この凹部６８の内径は、貫通孔５０の内径と同一であるか、若干大きい。
プランジャ３は、円柱状をなし、Ｘ軸方向に沿って貫通孔３１が形成されている。この貫通孔３１を介してソレノイド装置１内の気体が移動する。これにより、プランジャ３のＸ軸方向に沿った移動が円滑になされる。

コア６の内側に配置された（貫通孔６０に挿入された）ピン７は、柱状をなし、プランジャ３に押圧されることにより、Ｘ軸方向に向かって移動可能となっている。このピン７がスプール弁１００を押圧することにより、スプール弁１００がＸ軸方向正側に向かって移動する。
一方、コイル４への通電を解除すると、スプール弁１００は、スプール穴３０内のコイルバネの付勢力によりＸ軸方向負側に向かって移動する。そして、スプール弁１００がピン７およびプランジャ３を押圧してＸ軸方向負側に移動させる。

ピン７は、例えば、アルミニウム等の軽量の金属材料で構成されている。
本実施形態のピン７は、ピン本体７１と、このピン本体７１のＸ軸方向負側の端部に設けられ、貫通孔６０（コア６）の内径よりも拡径した拡径部７２とを有している。ピン７が最もＸ軸方向正側に移動すると、拡径部７２は、貫通孔６０のＸ軸方向負側の開口縁部に接触する。かかる構成により、ソレノイド装置１の保管時や、バルブボディ１０への装着時等にピン７がコア６（ソレノイド装置１）から簡単に脱落するのを防止することができる。

また、コア６は、その凹部６８の底面に、Ｘ軸方向正側に凹む凹部６９を有している。この凹部６９は、ピン７の拡径部７２を収容可能である。凹部６９および凹部６８を設けることにより、ソレノイド装置１のＸ軸方向の長さを短くすることができる。
拡径部７２は、凹部６９に収納された状態で、その一部が凹部６９よりＸ軸方向負側に突出するように構成されている。これにより、プランジャ３でピン７をＸ軸方向正側に向かって確実に押圧することができる。

また、拡径部７２のＸ軸方向負側の面７２１は、球面状をなしている。この場合、ピン７の傾きの影響を小さくして、プランジャ３の押圧力をピン７のＸ軸方向に伝達し易くなる。
本実施形態では、ピン本体７１のＸ軸方向正側の面７１１も、球面状をなしている。これにより、ピン７の押圧力をスプール弁１００のＸ軸方向に伝達し易くなる。

ピン７は、さらに、ピン本体７１と拡径部７２との境界部に、ピン本体７１の外径より縮径した縮径部７３を有している。この縮径部７３を設けることにより、ピン本体７１と拡径部７２との境界部において、コア６（特に、貫通孔６０のＸ軸方向負側の開口縁部）との干渉を防止し易い。

コア６は、そのＸ軸方向正側に、第１領域６１と、第１領域６１の径方向内側において、第１領域６１よりＸ軸方向正側に突出する第２領域６２と、第２領域６２の径方向内側において、第２領域６２よりＸ軸方向正側に突出する第３領域６３とを備えている。すなわち、コア６のＸ軸方向正側の端部は、段差形状をなしている。

ソレノイド装置１をバルブボディ１０に装着した状態（以下、単に「装着状態」とも記載する。）で、第３領域６３が凹部２０内に挿入され、そのＸ軸方向正側の面６３１が凹部２０の底面に接触する。また、この装着状態で、第２領域６２のＸ軸方向正側の面６２１がバルブボディ１０の装着面１０１に接触する。これにより、ソレノイド装置１のＸ軸方向におけるバルブボディ１０に対する位置決めを正確に行うことができる。

なお、第２領域６２のＸ軸方向正側の面６２１は、第１領域６１のＸ軸方向正側の面６１１よりＸ軸方向正側に位置する。このため、ソレノイド装置１をバルブボディ１０に装着した状態で、第１領域６１の面６１１とバルブボディ１０の装着面１０１との間に隙間ＣＬが形成される。

また、第３領域６３は、径方向外側に向かって突出する突部６３２を備えている。この突部６３２は、装着状態で、第３領域６３の径方向中央部が位置する円形凹部２０１と繋がる溝状凹部２０２に挿入される。
これにより、ソレノイド装置１がバルブボディ１０に対して軸Ｏを回転中心して回転しようとしても、突部６３２の側面６３２ａ、６３２ｂが溝状凹部２０２の側面２０２ａ、２０２ｂに当接するので、上記回転が阻止される。その結果、ソレノイド装置１の周方向におけるバルブボディ１０に対する位置決めを正確に行うことができる。

ケース９は、ボビン２、プランジャ３、コイル４、ヨーク５、コア６およびピン７を収納している。ケース９は、ケース本体９１と、コネクタ部材９２とを有している。
ケース本体９１は、Ｘ軸方向に沿って延びる筒状の胴部９１１と、胴部９１１のＸ軸方向負側を塞ぐ壁部９１２とを備える有底筒状の部材である。したがって、ケース本体９１は、そのＸ軸方向正側が開口している。

そして、ケース９（胴部９１１）の開口縁部をカシメにより変形させたカシメしろ９１１ａにより、コア６の第１領域６１の外周縁部が覆われている。これにより、ボビン２、プランジャ３、コイル４、ヨーク５、コア６およびピン７がケース９内に収容された状態で、各部が固定され、ソレノイド装置１が組み立てられる。
本実施形態では、カシメしろ９１１ａは、第１領域６１の面６１１と第２領域６２の面６２１との間に位置している。

したがって、装着状態で、カシメしろ９１１ａは、隙間ＣＬに位置する。このため、カシメしろ９１１ａがバルブボディ１０と干渉するのを確実に防止することができる。
ケース本体９１は、コア６と同様に、例えば、鉄のような軟磁性の金属材料で構成されている。
コネクタ部材９２には、コイル４への通電を行うコネクタ（図示せず）が接続される。コネクタ部材９２は、ボビン２と同様に、例えば、樹脂材料で構成されている。

コネクタ部材９２は、その端部９２１がＸ軸方向正側に向かって突出している。この端部９２１は、装着状態で、溝状凹部２０２に繋がる矩形凹部２０３に挿入される。これにより、ソレノイド装置１がバルブボディ１０に対して軸Ｏを回転中心して回転しようとしても、端部９２１の側面９２１ａ、９２１ｂが矩形凹部２０３の側面２０３ａ、２０３ｂに当接するので、上記回転をより確実に阻止される。よって、ソレノイド装置１の周方向におけるバルブボディ１０に対する位置決めをより正確に行うことができる。

以上、本発明のソレノイド装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ソレノイド装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、ソレノイド装置が装着される被装着体は、バルブボディに限らず、弁体により液体または気体が通過する流路と、ソレノイド装置の作動により流路を開閉する弁体を備える流路部材であってもよい。この場合、流路部材にソレノイド装置を装着することにより、電磁弁を構成することができる。

１…ソレノイド装置、２…ボビン、２１…貫通孔、２２…外周部、３…プランジャ、３１…貫通孔、４…コイル、５…ヨーク、５０…貫通孔、６…コア、６０…貫通孔、６１…
第１領域、６１１…面、６２…第２領域、６２１…面、６３…第３領域、６３１…面、６３２…突部、６３２ａ、６３２ｂ…側面、６８…凹部、６９…凹部、７…ピン、７１…ピン本体、７１１…面、７２…拡径部、７２１…面、７３…縮径部、９…ケース、９１…ケース本体、９１１…胴部、９１１ａ…カシメしろ、９１２…壁部、９２…コネクタ部材、９２１…端部、９２１ａ、９２１ｂ…側面、１０…バルブボディ、１０１…装着面、２０…凹部、２０１…円形凹部、２０２…溝状凹部、２０２ａ、２０２ｂ…側面、２０３…矩形凹部、２０３ａ、２０３ｂ…側面、３０…スプール穴、１００…スプール弁、Ｏ…軸、ＣＬ…隙間

Claims

被装着体に装着するソレノイド装置であって、
軸方向に沿って貫通した貫通孔を有する筒状のボビンと、
前記貫通孔内に配置され、軸方向に沿って移動可能に支持されたプランジャと、
前記ボビンの外周部に巻回され、通電に伴い磁力を生じて前記プランジャを軸方向に沿って移動させるコイルと、
前記ボビンの軸方向一方側に挿入された筒状のコアと、
前記コアの内側に配置され、前記プランジャとともに軸方向に沿って移動可能なピンと、
軸方向一方側が開口し、かつ、他方側が閉塞する有底筒状のケースであって、前記ボビン、前記プランジャ、前記コイル、前記コアおよび前記ピンを収容するケースとを有し、
前記コアは、軸方向一方側に、前記ケースの開口縁部をカシメにより変形させたカシメしろにより覆われる第１領域と、前記第１領域の径方向内側において、前記第１領域より軸方向一方側に突出する第２領域とを備え、
前記コアは、軸方向一方側に、さらに、前記第２領域の径方向内側において、前記第２領域より軸方向一方側に突出する第３領域を備え、
前記第３領域は、径方向外側に向かって突出する突部を備えるソレノイド装置。
前記カシメしろは、前記第１領域の軸方向一方側の面と前記第２領域の軸方向一方側の面との間に位置している請求項１に記載のソレノイド装置。
前記ソレノイド装置を被装着体に装着したとき、前記第２領域の軸方向一方側の面が前記被装着体に接触する請求項１または２に記載のソレノイド装置。
前記ソレノイド装置を前記被装着体に装着したとき、前記第３領域が前記被装着体の凹部に収容される請求項１～３のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
さらに、前記コイルへの通電を行うコネクタを接続するコネクタ部材を有し、
前記ソレノイド装置を被装着体に装着したとき、前記コネクタ部材の軸方向一方側の端部が、前記被装着体の前記凹部に収容される請求項４に記載のソレノイド装置。