JP2005207531A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】積層されたコイル間の隙間を減少させることにより、余分な空間を排除してソレノイド部の小型化を達成することにある。
【解決手段】ソレノイド部１２は、ハウジング１４内に収容されるコイル組立体２０を有し、前記コイル組立体２０は、合成樹脂製材料によって形成され軸線方向に沿った両端部にフランジ２８ａ、２８ｂを有するコイルボビン３０と、前記コイルボビン３０に対して複数回巻回され、断面正方形に形成された真四角導線からなるコイル３２とから構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソレノイドコイルの励磁作用下に発生する電磁力によって可動コアを固定コアに吸引することにより、弁体を変位させることが可能な電磁弁に関する。

従来から、ソレノイドコイルの励磁作用下に発生する電磁力によって可動鉄心を固定鉄心に吸引することにより、弁体を変位させる電磁弁が使用されている。

例えば、特許文献１には、コイルボビンに対して前記ソレノイドコイルが複数回巻回されて構成されるソレノイド弁組立体が開示されている。この場合、前記ソレノイドコイルは、断面円形状からなるコイルが多層にわたって巻回されている。

特開昭６０−１２５４７８号公報

しかしながら、前記特許文献１に開示されたソレノイド弁組立体では、ソレノイドコイルが断面円形状となっているため、図７に示されるように、コイルボビンに積層されたコイル間に隙間が発生する。このため、コイルボビンに対して断面円形状のソレノイドコイルを複数回巻回することにより、前記コイルボビンの軸方向及び半径外方向に沿って多数の隙間が形成される。

従って、断面円形状のソレノイドコイルがコイルボビンに対して複数回巻回された場合には、積層された円形状のソレノイドコイル断面の間に発生する多数の隙間が集積されることによって余分な空間部が形成され、前記コイルボビンに巻き付けられて完成したソレノイドコイル全体の形状が大型化するという問題がある。この結果、前記ソレノイドコイルを含むソレノイド部全体も必然的に大型化せざるを得ないという問題がある。

本発明は、前記の問題を考慮してなされたものであり、コイルボビンに積層されたコイル間の隙間を減少させることにより、余分な空間を排除してソレノイド部の小型化を達成することが可能な電磁弁を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、圧力流体が流通するインレットポート及びアウトレットポートを有する弁ボデイとハウジングとを含む電磁弁本体部と、
前記ハウジングに設けられ、コイルボビンに巻回されたコイルと、前記コイルに対する通電作用下に固定コアに吸引される可動コアとを有するソレノイド部と、
前記弁ボデイに設けられ、前記可動コアの変位が伝達されることによりインレットポート及びアウトレットポートの連通状態と非連通状態とを切り換える弁体を有する弁機構部と、
を備え、
前記コイルは、断面正方形又は断面長方形に形成されることを特徴とする。

本発明によれば、コイルボビンに巻回されるコイルの断面形状を正方形又は長方形とするにより、積層されたコイル間に生じる間隙を極めて小さくすることができる。従って、コイルボビンに巻回されたコイルの巻回スペースを狭小とすることができる。

この場合、コイルの通電時における抵抗値を小さくして高い電流値を確保することができるため、最低印加電圧が限定された車載用電磁弁として好適に使用することができる。

また、コイルボビンの軸線方向に沿った一端部又は他端部のいずれか一方にのみ半径外方向に突出した環状のフランジを形成し、前記環状のフランジが形成されない一端部又は他端部を樹脂製材料によって形成された封止体によって被覆するとよい。フランジの厚さ寸法分だけコイルボビンの軸線方向の長さ寸法が短縮されてソレノイド部の小型化に寄与することができる。また、非導電性材料から封止体によってフランジが形成されていない部分のコイルを被覆することにより、前記コイルが安定して保護される。

さらに、前記ソレノイド部に可動コアの外周面を囲繞する円筒状のヨークを設け、前記可動コアを、固定コアに形成された凹部と前記円筒状のヨークとの間で変位可能とすることにより、ソレノイド部をリニアソレノイド部とすることができる。

さらにまた、前記可動コアと一体的に変位するシャフトを該可動コアに固定し、前記シャフトの一方の端部をヨークに設けられた第１軸受と、前記シャフトの他方の端部を固定コアに設けられた第２軸受とによってそれぞれ摺動自在に支持する両端支持構造とすることにより、可動コアの安定した直進性が確保される。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、コイルボビンに巻回されるコイルの断面形状を正方形又は長方形とすることにより、コイルボビンに積層されたコイル間の隙間を減少させて余分な空間が排除されることにより、ソレノイド部の小型化を図ることができる。

本発明に係る電磁弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照数字１０は、本発明の実施の形態に係る油圧制御弁を示す。

この油圧制御弁１０は、例えば、ＳＵＭ（ＪＩＳ規格）等の磁性材料によって有底円筒状に形成され、内部にソレノイド部（リニアソレノイド部）１２が設けられたハウジング１４と、前記ハウジング１４に一体的に結合され、内部に弁機構部１６が設けられた弁ボデイ１８とを含む。前記ハウジング１４及び弁ボデイ１８は、電磁弁本体部として機能するものである。

前記ソレノイド部１２は、ハウジング１４内に収容されるコイル組立体２０と、前記ハウジング１４の閉塞端側に該ハウジング１４と一体的に形成され前記コイル組立体２０の内部に配置される円筒状のヨーク２２と、前記ハウジング１４の開口端部に結合されると共に、コイル組立体２０の内側でヨーク２２と所定のクリアランスを介して配置される固定コア２４と、前記ヨーク２２及び固定コア２４に対して摺動可能に嵌挿された可動コア２６とを含む。

前記コイル組立体２０は、合成樹脂製材料によって形成され軸線方向に沿った両端部にフランジ２８ａ、２８ｂを有するコイルボビン３０と、前記コイルボビン３０に対して複数回巻回され、図３に示されるように、断面正方形に形成された真四角導線からなるコイル３２とから構成される。

前記コイル３２を断面正方形に形成することにより、コイルボビン３０に巻回されたコイル３２同士の接触が面接触となるため、コイル３２が所定の位置に安定且つ整列して配置される。これにより、図５及び図６に示されるように、コイルボビン３０の一方のフランジ２８ａ（２８ｂ）を不要とすることができる。前記一方のフランジ２８ａを不要とすることにより、ソレノイド部１２全体における軸方向の寸法が短縮されて小型化を図ることができる。

また、図７に示されるように断面円形状に形成された従来技術に係るコイルをコイルボビンに巻回した場合、コイルを巻き付ける際のテンションによってフランジ側に向かって崩れる力が作用するのに対し、断面正方形のコイル３２では、前記コイル３２間の面接触によってフランジ２８ａ（２８ｂ）側に向かって崩れる力が働かないため、一方のフランジ２８ａ（２８ｂ）を不要とすることが可能となる。

なお、図４に示されるように、断面長方形に形成された平角導線からなる他のコイル３２ａを用いてもよい。この場合、断面正方形状に形成されたコイル３２は、断面長方形状に形成されたコイル３２ａよりも、より一層巻回スペースを小さく設定することができる。さらに、断面正方形状のコイル３２では、断面長方形状のコイル３２ａと比較してその断面の周囲寸法を小さくすることができるため、コイル３２への絶縁被膜断面積を小さく設定することができる。

所定間隔離間する前記ヨーク２２と固定コア２４とが対向する部位には、円筒状のヨーク２２の一端面に形成された環状の垂直面部３４と、固定コア２４の凹部３６の外周面に形成された円錐面部３８とが設けられる。

前記ヨーク２２及び固定コア２４には、可動コア２６の形状に対応する円筒状部分及び凹部３６を形成し、前記円筒状のヨーク２２と固定コア２４の凹部３６との間で可動コア２６を摺動させるリニアソレノイド構造とすることができる。

ハウジング１４とコイル３２の間には、該コイル３２の外周面及びコイルボビン３０の一部をモールドする樹脂封止体４０が設けられ、前記樹脂封止体４０は、前記コイル３２に通電するカプラ部４２に連続して樹脂製材料によって一体成形される。なお、前記カプラ部４２には、前記コイル３２に電気的に接続されたターミナル４４の端子部４４ａが露呈するように設けられる。

前記コイル３２の外周面を樹脂封止体４０によって被覆することにより、コイル３２を安定して保護することができる。また、コイルボビン３０の一方の端部に形成されたフランジ２８ａ（２８ｂ）を不要とした場合、前記不要としたフランジ２８ａ（２８ｂ）部分に巻回されたコイル３２をも樹脂封止体４０で覆うことにより、より一層コイル３２が安定して保護される。

前記可動コア２６には、その中心部を貫通するシャフト４６が固着され、前記シャフト４６の一端部は、ハウジング１４の閉塞端側の孔部に装着された第１平軸受（第１軸受）４８ａを介して軸方向に摺動可能に軸支され、該シャフト４６の他端部は、固定コア２４の中心部を貫通する貫通孔５０内に装着された第２平軸受（第２軸受）４８ｂを介して軸方向に摺動可能に軸支される。

このように貫通するシャフト４６の両端部をそれぞれ軸支する第１及び第２平軸受４８ａ、４８ｂを介して可動コア２６を両端支持構造とすることができる。前記シャフト４６を両端支持構造とすることにより、可動コア２６の安定した直進性を確保することができる。

前記第１平軸受４８ａは、ハウジング１４の閉塞端側の孔部５２に圧入して固着され、前記第１平軸受４８ａの外周面には、その両端面間を連通する軸方向の第１連通溝５４ａが形成される。また、前記第２平軸受４８ｂは、貫通孔５０の内周面に圧入して固着され、前記第２平軸受４８ｂの外周面には、その両端面間を連通する軸方向の第２連通溝５４ｂが形成される。さらに、可動コア２６の外周面には、その両端面間を連通する軸方向の第３連通溝５４ｃが形成される。

前記弁機構部１６は、側部にインレットポート５６、アウトレットポート５８、ドレンポート６０、及び、図示しないオイルタンクに連通するブリーザポート６２が形成された弁ボデイ１８と、前記弁ボデイ１８内部の空間部６４に軸線方向に沿って変位可能に配置されたスプール弁（弁体）６６とを有する。

前記スプール弁６６は、ソレノイド部１２側から順に、第１ランド部６６ａ、第２ランド部６６ｂ及び第３ランド部６６ｃが形成され、前記第１ランド部６６ａと第２ランド部６６ｂとがそれぞれ同一径からなり、第３ランド部６６ｃが前記第１及び第２ランド部６６ａ、６６ｂよりも僅かに縮径して形成される。

前記弁ボデイ１８の空間部６４は、エンドブロック６８によって閉塞され、前記エンドブロック６８とスプール弁６６との間には、前記スプール弁６６を、常時、ソレノイド部１２側に向かって押圧するリターンスプリング７０が配設される。

ソレノイド部１２に近接するスプール弁６６の端面は、シャフト４６の端面と当接するように設けられ、前記リターンスプリング７０のばね力がスプール弁６６及びシャフト４６を介して可動コア２６に付与されることにより、前記可動コア２６は、図１中の矢印Ｘ１方向に向かって押圧された状態にある。

本発明の実施の形態に係る油圧制御弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

ソレノイド部１２の非通電時（オフ状態）には、図１に示されるように、スプール弁６６は、リターンスプリング７０のばね力（押圧力）によって図１中の矢印Ｘ１方向に向かって押圧された状態にあり、インレットポート５６とアウトレットポート５８との連通が遮断された状態にある。

そこで、図示しない電源を付勢してコイル３２に通電することによりソレノイド部１２が励磁されてオン状態となり、前記コイル３２に対する通電量に比例した電磁力が可動コア２６からシャフト４６を介してスプール弁６６に付与される。従って、前記電磁力の作用下に前記スプール弁６６が、リターンスプリング７０の押圧力に抗して矢印Ｘ２方向に変位することにより、ドレンポート６０及びアウトレットポート５８間の連通が遮断されると共に、インレットポート５６とアウトレットポート５８とが連通する（図２参照）。

従って、図示しない油圧源から供給された圧油が図示しない通路を介してインレットポート５６及びアウトレットポート５８を通じて図示しない油圧作動機器に供給される。なお、前記ソレノイド部１２に対する通電を停止することによりオフ状態となり図１に示す初期位置に復帰する。

本実施の形態では、ソレノイド部１２を構成するコイルボビン３０に巻回されるコイル３２の断面形状を正方形とすることにより、積層されたコイル３２間に生じる隙間を極めて小さくすることができる。従って、例えば、断面円形状のソレノイドコイルで同数の巻数からなる従来技術と比較した場合、コイル３２の総断面積（コイルボビン３０に巻回されたコイル３２の全体スペース）を小さく設定することができる。

このことは、逆説的にいえば、コイル３２の巻回スペースに締める導体断面積の割合、すなわち、導体占有率を断面円形状と比較して大きく設定することができる。

従って、コイル３２の巻回スペースを小さくすることができるため、コイルボビン３０の形状を小さくし、終局的にはソレノイド部１２全体の小型化を図ることができる。

また、例えば、断面円形状のソレノイドコイルと同一の巻回スペースとした場合、断面正方形からなるコイル３２を用いた本実施の形態では、コイルボビン３０に対する巻回数を多くすることができるので、ソレノイド部１２で発生する吸引力（電磁力）を増大させることができる。

さらに、本実施の形態では、コイル３２の巻回スペースを小さくすることができるので、コイル３２の連続した総寸法（全長）を小さくすることができる。従って、コイル３２の抵抗値を小さくすることができ、コイル３２に対して通電時に消費される消費電力を抑制することができる。

例えば、断面円形状のコイルと同一の抵抗値となるように断面円形状のコイル３２を形成した場合、本実施の形態では、コイルボビン３０に対する巻回数を多く設定することができるため、吸引力（電磁力）を向上させることができる。

さらにまた、本実施の形態では、積層されたコイル３２間の接触面を面接触とするようにしたため、巻回スペースにおける一線占有率を、断面円形状のコイルと比較して大きく設定することができる。

従って、積層されたコイル３２間に生じる隙間を極めて小さくすることができ、巻回スペースの単位体積当たりにおける各コイル３２の占有密度を向上させることができる。これにより、巻回スペースにおける伝熱性（放熱性）を向上させることができる。例えば、雰囲気温度がコイル発熱温度よりも低い環境で使用する電磁弁に適用した場合、放熱性が向上するため、上述したようにコイル３２の抵抗値を小さく設定することができることと相まって、さらに通電発熱時のコイル３２における発熱を小とすることができ、従って、抵抗値をさらに小さくすることができる。

またさらに、断面正方形状に形成されたコイル３２を含むソレノイド部１２を、車載用電磁弁として好適に適用することができる。車載用部品は、一般的に、バッテリ電圧による最低印加電圧（例えば、８Ｖ）が限定されている。そして、車載用電磁弁としては、最低の起磁力（電流値）を確保することが要求されるので、例えば、同じ磁気回路を用いた場合、必然的に最大抵抗値が決まってしまう。ここで、一般的にコイル３２の抵抗値は、コイル３２の温度が上昇すると抵抗値も上昇するので、上記最大抵抗値は、この上昇抵抗値をも考慮した値となってなければいけない。例えば、この上昇抵抗値を考慮せずに最大抵抗値を設定すると、必要な電流値を得ることができず、最低起磁力を得ることができなくなるおそれがある。すなわち、車載用電磁弁として使用した場合、ソレノイド部１２に通電してコイル３２の温度が上昇したコイル３２の抵抗値であっても、起磁力（電流値）を確保することが必要である。

従って、コイル３２の抵抗値及び通電発熱時におけるコイル３２の抵抗値が低ければオームの法則により高い電流値を確保することができるので、極めて有益である。すなわち、コイル３２の断面形状を正方形状とすることにより、例えば同じ起磁力を得ることができるソレノイド部１２においては、コイル３２の抵抗値を小さくして消費電力が小さくなり、この低消費電力によって通電時のコイル３２の発熱量が小さくなり、通電発熱時の抵抗値を小さくすることができる。

この結果、通電発熱時におけるコイル３２の抵抗値を小さくして電流値を高く確保することができるため、最低印加電圧が制限されている車載用電磁弁として好適に使用することができる。また、例えば、断面円形状のコイルによって構成された最低起磁力が同じ他のソレノイド部と比較して、断面正方形状のコイル３２を有するソレノイド部１２では、電流値を高くすることができる分だけコイルボビン３０に対する巻数を小さくすることができるので、より一層小型化を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る油圧制御弁の軸線方向に沿った縦断面図である。 図１に示す油圧制御弁のソレノイド部を励磁することにより、スプール弁が変位した状態を示す縦断面図である。 図１に示す油圧制御弁のコイルの一部拡大縦断面図である。 図３に示すコイルの変形例に係る一部拡大縦断面図である。 コイルボビンに形成されたフランジを除去した他の実施の形態に係る油圧制御弁の軸線方向に沿った縦断面図である。 図５に示すコイルの一部拡大縦断面図である。 従来技術に係るコイルの一部拡大縦断面図である。

符号の説明

１０、１０ａ…油圧制御弁 １２…ソレノイド部
１４…ハウジング １６…弁機構部
１８…弁ボデイ ２０…コイル組立体
２２…ヨーク ２４…固定コア
２６…可動コア ２８ａ、２８ｂ…フランジ
３０…コイルボビン ３２、３２ａ…コイル
３４…垂直面部 ３６…凹部
３８…円錐面部 ４０…樹脂封止体
４６…シャフト ４８ａ、４８ｂ…平軸受
５０…貫通孔 ５２…孔部
５４ａ〜５４ｃ…連通溝 ５６…インレットポート
５８…アウトレットポート ６４…空間部
６６…スプール弁 ７０…リターンスプリング

Claims (12)

1. 圧力流体が流通するインレットポート及びアウトレットポートを有する弁ボデイとハウジングとを含む電磁弁本体部と、
   前記ハウジングに設けられ、コイルボビンに巻回されたコイルと、前記コイルに対する通電作用下に固定コアに吸引される可動コアとを有するソレノイド部と、
   前記弁ボデイに設けられ、前記可動コアの変位が伝達されることによりインレットポート及びアウトレットポートの連通状態と非連通状態とを切り換える弁体を有する弁機構部と、
   を備え、
   前記コイルは、断面正方形に形成されることを特徴とする電磁弁。
2. 請求項１記載の電磁弁において、
   前記電磁弁は、車両に搭載される車載用からなることを特徴とする電磁弁。
3. 請求項１記載の電磁弁において、
   前記コイルボビンには、該コイルボビンの軸線方向に沿った一端部又は他端部のいずれか一方にのみ半径外方向に突出した環状のフランジが形成されることを特徴とする電磁弁。
4. 請求項３記載の電磁弁において、
   前記環状のフランジが形成されないコイルボビンの軸線方向に沿った一端部又は他端部は、樹脂製材料によって形成された封止体によって被覆されることを特徴とする電磁弁。
5. 請求項１記載の電磁弁において、
   前記ソレノイド部には、可動コアの外周面を囲繞する円筒状のヨークが設けられ、前記可動コアは、固定コアに形成された凹部と前記円筒状のヨークとの間で変位可能に設けられることを特徴とする電磁弁。
6. 請求項５記載の電磁弁において、
   前記可動コアには、その軸線方向に沿って貫通し該可動コアと一体的に変位するシャフトが固定され、前記シャフトの一方の端部はヨークに設けられた第１軸受によって摺動自在に支持され、前記シャフトの他方の端部は固定コアに設けられた第２軸受によって摺動自在に支持されることを特徴とする電磁弁。
7. 圧力流体が流通するインレットポート及びアウトレットポートを有する弁ボデイとハウジングとを含む電磁弁本体部と、
   前記ハウジングに設けられ、コイルボビンに巻回されたコイルと、前記コイルに対する通電作用下に固定コアに吸引される可動コアとを有するソレノイド部と、
   前記弁ボデイに設けられ、前記可動コアの変位が伝達されることによりインレットポート及びアウトレットポートの連通状態と非連通状態とを切り換える弁体を有する弁機構部と、
   を備え、
   前記コイルは、断面長方形に形成されることを特徴とする電磁弁。
8. 請求項７記載の電磁弁において、
   前記電磁弁は、車両に搭載される車載用からなることを特徴とする電磁弁。
9. 請求項７記載の電磁弁において、
   前記コイルボビンには、該コイルボビンの軸線方向に沿った一端部又は他端部のいずれか一方にのみ半径外方向に突出した環状のフランジが形成されることを特徴とする電磁弁。
10. 請求項９記載の電磁弁において、
    前記環状のフランジが形成されないコイルボビンの軸線方向に沿った一端部又は他端部は、樹脂製材料によって形成された封止体によって被覆されることを特徴とする電磁弁。
11. 請求項７記載の電磁弁において、
    前記ソレノイド部には、可動コアの外周面を囲繞する円筒状のヨークが設けられ、前記可動コアは、固定コアに形成された凹部と前記円筒状のヨークとの間で変位可能に設けられることを特徴とする電磁弁。
12. 請求項１１記載の電磁弁において、
    前記可動コアには、その軸線方向に沿って貫通し該可動コアと一体的に変位するシャフトが固定され、前記シャフトの一方の端部はヨークに設けられた第１軸受によって摺動自在に支持され、前記シャフトの他方の端部は固定コアに設けられた第２軸受によって摺動自在に支持されることを特徴とする電磁弁。
    
    

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