JP2001235050A

JP2001235050A - ソレノイドおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2001235050A
Application number: JP2000046176A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Uchida; 勝利内田; Yukio Takahashi; 幸男高橋
Original assignee: UCHIDA SOKI CO Ltd
Current assignee: UCHIDA SOKI CO Ltd
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2001-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ソレノイドの製造コストを下げる。【解決手段】円筒形のハウジング１０の底部中央を陥
没させるようにして中空円筒部１０ａを一体にプレス成
形し、この中空円筒で固定鉄心１１を構成する。固定鉄
心の透磁率を高めるために、中空円筒部１０ａに補助鉄
心２５を圧入してもよい。固定鉄心１１の同軸上にある
可動鉄心は、軸方向に動けるようにハウジング１０の蓋
１０ｂに支持する。可動鉄心と固定鉄心の間には、圧縮
コイルスプリング１３を設け、これで可動鉄心を固定鉄
心から引き離すようにする。これら固定鉄心および可動
鉄心の周りを円筒形の励磁コイル１５が取り巻いてお
り、コイルのリード線１５ａは、ハウジングの側部に形
成された孔１０ｃから外に引き出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バルブの開閉アク
チュエータやリレー、スイッチ等に用いられるソレノイ
ドに関し、特にそのハウジングに関する。

【０００２】

【従来の技術】ソレノイドバルブ用のソレノイドでは、
大きな操作力が得られるように、励磁コイルを鋼製のハ
ウジングで包み、さらにコイルの中には、可動鉄心と一
直線上に固定鉄心を配置している。従来のものは、この
固定鉄心を、切削または鍛造加工などで製作し、これを
ハウジングにカシメ、溶接、あるいはネジ止めなどによ
り固着していた。このようなソレノイドでは、部品点数
が多くなり、製造コストの上昇を招いている。

【０００３】従来、別の方法として、固定鉄心とハウジ
ングを鍛造加工により、一体に製造する事も行われてい
る。この方法は、部品点数は少なくできるが、鍛造加工
工程に熱処理および切削加工を伴うため、依然として製
造コストは高くなってしまう問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、低コスト
で製造することのできるソレノイドおよびその製造方法
を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明では、固定鉄心
は、ハウジングと別個に作るのではなく、ハウジングの
底面中央部を陥没させるようにしてハウジングと一体に
形成した中空円筒部から成る（請求項１）。このような
固定鉄心と一体型のハウジングにすれば、部品点数が減
り、製造コストを低減することができる。

【０００６】このようなハウジングの製造方法として、
プレス成形が最適であり、安いコストで製造できる（請
求項７）。しかし、ハウジング本体の絞り方向と、中空
円筒部の絞りの方向が逆方向になっているので、いくつ
かの絞り工程を経て、徐々に所望の形状に近づけていく
ようにする。

【０００７】ハウジングの材質としては、JIS規格のSPC
E材、純鉄、あるいはJIS規格のS10Cなどの低不純物濃度
の機械構造用炭素鋼鋼材、あるいはJIS規格のSP系また
はSUS系などの鋼板を用いることができる。また、ケイ
素鋼、方向性ケイ素鋼、Alperm、Sendust、78 Permallo
y、Supermalloy、ミューメタル、Permendur、45-25 Per
minverなどの高透磁率材料でも良好な電磁石特性が得ら
れる。

【０００８】この発明では、固定鉄心は空洞なので、そ
の分、透磁率が小さく、したがって、電磁石としての力
が弱くなることは否めない。そこで、中空円筒の中に補
助鉄心を挿入するようにしてもよい（請求項２）。こう
すれば、透磁率が改善され、従来のソレノイドと遜色な
いものを得ることができる。製造コストの上昇はごくわ
ずかである。補助鉄心の材料は、ハウジングと同じよう
な材料が使用できる。

【０００９】補助鉄心を挿入する方向は、ハウジングの
底面にあいている口から行ってもよいし、中空円筒の先
端に口を設け、ここから挿入してもよい。補助鉄心は、
中空円筒の中に、圧入、すなわちたたき込んで、脱落し
ないようにする。接着してもよい。あるいは、補助鉄心
を挿入した後、中空円筒の口をカシメ加工して補助鉄心
が抜けないようにすることもできる（請求項３）。プレ
ス機内でハウジングの成形と同時に、補助鉄心の挿入、
カシメ加工を行えば、より一層のコスト削減が可能であ
る。

【００１０】プランジャ型のソレノイドでは、可動鉄心
が必要であり、これを付勢するコイルスプリングは、ハ
ウジングの外（例えばバルブ側）に置くこともできる
が、ハウジング内の可動鉄心と固定鉄心の間に縮設され
るのが普通である。中空円筒部の先端にはこのコイルス
プリングが嵌入する凹部または、スプリングの中心穴に
嵌入する突起を形成することができる（請求項４または
５）。このようにすれば、スプリングが所定の位置から
ずれることがないので好ましい。これら凹部または突起
は、ハウジングをプレス成形するときに同時に成形する
ことも可能であり、このように同時成形した場合さらな
る低コスト化が可能である。

【００１１】取付用のラグは、ハウジングから一体に延
設する（請求項６）。この取付用ラグもまた、ハウジン
グを成形するときに同時にプレス成形する。こうすれ
ば、部品点数が減り、コストを削減することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、ソレノイドバルブを示し
たもので、符号Ｖはバルブ本体、符号Ｓはソレノイドで
ある。このソレノイドは、円筒形のハウジング１０の底
部中央を陥没させるようにして中空円筒部１０ａを一体
に形成し、この中空円筒部が固定鉄心１１になってい
る。固定鉄心１１の同軸上に可動鉄心１２を設ける。可
動鉄心は、軸方向に動けるようにハウジング１０の蓋１
０ｂに支持されている。可動鉄心と固定鉄心の間には、
圧縮コイルスプリング１３を設け、これで可動鉄心を固
定鉄心から引き離すようにする。これら固定鉄心および
可動鉄心の周りを円筒形の励磁コイル１５が取り巻いて
おり、コイルのリード線１５ａは、ハウジングの側部に
形成された孔１０ｃから外に引き出される。

【００１３】ハウジング１０の縁から取付用ラグ１０ｄ
を水平に延設し、これをビス１６でバルブ本体Ｖにねじ
込むことにより、バルブ本体にソレノイドを固定する。
バルブ本体は、２本の流路１７ａ、１７ｂが直角に合流
しており、一方の流路１７ｂの延長線上に軸穴１９があ
いており、この穴に、可動鉄心１２から一体に延びる弁
軸２０が挿入される。符号は２１シールリング（Ｏリン
グ）である。弁軸２０の先は円錐形の弁体２２になって
おり、普段これが弁座２３に座り、流れを遮断してい
る。励磁コイル１５に通電すると、固定鉄心と可動鉄心
が互いに引き合い、可動鉄心１２はスプリング１３を押
し縮めて、固定鉄心１１に吸い寄せられる。この結果、
図１に鎖線で示すように、弁体２２が弁座２３から離
れ、２つの流路１７ａ、１７ｂが繋がり、その中を流体
が流れるようになる。

【００１４】ハウジング１０は、１枚の鋼鈑（ここでは
板厚1.6mmのSPCE材を用いた。）をプレス成形して、ハ
ウジング本体と中空円筒部（固定鉄心）とを一体に成形
する。しかし、ハウジング本体の絞り方向と、中空円筒
部の絞りの方向が逆になっているので、いくつかの絞り
工程を経ることが必要である。図２は、その工程を示し
たもので、図示の順序でプレス成形し、徐々に所望の形
状に近づけていく。まずは、鋼鈑を碗型にプレスし
（ａ）、その底から絞り上げるように中空円筒部を成形
し（ｂ、ｃ）、次いで碗を絞ってハウジング本体を成形
し（ｄ）、最後に取付ラグを成形する（ｅ）。このよう
な複数の工程は、トランスファープレス機を用いること
により、能率よく作業を進めることができる。その他、
例えば順送型のように、工程の異なる金型を複数組、プ
レス機に積載して使用するのもよい。

【００１５】プレス加工にてハウジングを形成する場
合、固定鉄心を形成する中空円筒部１０ａの先端は、丸
みをなるべく小さくし、平坦部分の面積を大きく形成す
る。こうすれば、鉄心同士が密着する面積を大きくでき
るため大きな吸引力が得られる。

【００１６】固定鉄心の透磁率を高めるために、図１に
鎖線で示すように、中空円筒部１０ａに、中実シリンダ
状の補助鉄心２５を圧入してもよい。

【００１７】補助鉄心２５を用いる場合、中空円筒部１
０ａの口を潰すようにしてこれをカシメたのが図３であ
る。このようにすれば、補助鉄心の脱落を確実に防ぐこ
とができる。

【００１８】図１および図３では、補助鉄心２５はハウ
ジング１０の底から挿入したが、トランスファープレス
機における工程の途中で中空円筒部１０ａの先端に穴を
あけ、図４に示すように、その穴から補助鉄心２５を中
空円筒部に挿入してもよい。

【００１９】図１では中空円筒部１０ａの先端面を当た
る面を平坦な面としたが、例えば図５の（ａ）に示すよ
うに、先端面にプレス加工により突起２６を形成し、こ
の突起をコイルスプリング１３の中に嵌入するようにし
てもよい。こうすれば、スプリングが所定位置からずれ
ることがなくなる。図示の突起２６ａは絞り加工により
形成したものであるが、その他、バーリング加工や半抜
き加工でも形成できる。また、同図（ｂ）に示すよう
に、中空円筒部の先端面に、絞りプレス加工によって凹
部２７を形成し、その中にスプリングの端を嵌入して
も、同様の効果が得られる。さらに、図３または図４に
示すように、中空円筒部１０ａの先端面および／または
補助鉄心２５に穴をあけ、その穴の中にスプリングの端
を嵌入してもよい。

【００２０】図６は、スプリング１３をハウジングの外
部、すなわち、バルブ側に設置し、固定鉄心と可動鉄心
の対向面を平坦にしたものである。この場合は両鉄心の
密着する面積を大きく取れるため、吸引力を大きくする
ことができる。

【００２１】最後に、図１に示すソレノイドの引張力の
実測データを示す。印可した電圧は直流12V、電流値は
0.55〜0.65Aの範囲であった。図７の（ａ）は補助鉄心
２５のない場合、（ｂ）は補助鉄心（直径6.0mmのS10C
材）のある場合の、変位対吸引力の関係を示す。これを
見ると、吸引力が変位の２乗にほぼ反比例しており、一
般的な電磁ソレノイドの吸引力・変位特性を示してい
る。吸引力の値は、S10Cを材料とし鍛造加工にて製造さ
れた従来のソレノイドと比較すると、補助鉄心のない場
合で約15％ほど低い値を示した。しかし、補助鉄心を設
けるとその値が約5％になり、従来の鍛造製のものとほ
とんど遜色がないことが判明した。

【図面の簡単な説明】

【図１】バルブ開閉用ソレノイドの断面図であり、図
上部に平面図も併せて示す。

【図２】ハウジングをプレス成形する工程を、ハウジ
ングの断面図で示す。

【図３】補助鉄心をカシメにより固定したソレノイド
の要部断面図であり、図１と同じ部材には同一の符号を
付してある。

【図４】補助鉄心を、中空円筒部の先端から挿入した
ソレノイドの要部断面図であり、図１と同じ部材には同
一の符号を付してある。

【図５】中空円筒部の先端にコイルスプリングの受け
を設けたソレノイドの要部断面図であり、図１と同じ部
材には同一の符号を付してある。

【図６】コイルスプリングを弁側に設けたソレノイド
の要部断面図であり、図１と同じ部材には同一の符号を
付してある。

【図７】引張力の実測データである。

【符号の説明】

Ｖバルブ本体Ｓソレノイド１０ハウジング１０ａ中空円筒部１０ｂ蓋１０ｃ取付用ラグ１１固定鉄心１２可動鉄心１３スプリング１５励磁コイル２５補助鉄心２６突起２７凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング本体の中に円筒状の励磁コイ
ルを収め、該コイルの中心軸上に固定鉄心を配置したソ
レノイドにおいて、該固定鉄心が、該ハウジング本体の
底面中央部を陥没させるようにして該ハウジングと一体
に形成した中空円筒部から成ることを特徴とするソレノ
イド。
【請求項２】該固定鉄心を形成する該中空円筒部の中
に補助鉄心を挿入した請求項１に記載のソレノイド。
【請求項３】該補助鉄心を挿入した該該中空円筒部の
口をカシメ加工して該補助鉄心が脱落しないようにした
請求項２に記載のソレノイド。
【請求項４】該コイルの中心軸上に置かれた可動鉄心
と該固定鉄心の間にコイルスプリングを縮設し、該中空
円筒部の先端に、該コイルスプリングが嵌入する凹部を
形成した請求項１、２または３に記載のソレノイド。
【請求項５】該コイルの中心軸上に置かれた可動鉄心
と該固定鉄心の間にコイルスプリングを縮設し、該中空
円筒部の先端に、該コイルスプリングの中心穴に嵌入す
る突起を形成した請求項１、２または３に記載のソレノ
イド。
【請求項６】取付用のラグを該ハウジングから一体に
延設した請求項１、２、３、４または５に記載のソレノ
イド。
【請求項７】鋼板をプレス加工して該ハウジング本体
と該中空円筒部を一体に形成することを特徴とする請求
項１、４、５または６に記載のソレノイドの製造法。