JP2007255502A - ソレノイド及び電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】可動子の初期位置の調整において、部品点数及び製造工数の増大を抑制することができるソレノイド及び電磁弁を提供する。
【解決手段】リニアソレノイド１０は、第１ヨーク１１、コア１６及び第２ヨーク１７により構成される固定子と、固定子に対向配置されたプランジャ２１と、固定子に埋設され固定子及びプランジャ間に形成される吸引部にプランジャを軸方向一側に移動させる吸引力を発生させる励磁コイル１３と、第１ヨークに結合されプランジャを収容するケース２２と、プランジャを軸方向他側に付勢する第１付勢手段２３と、プランジャを軸方向一側に付勢して第１付勢手段による付勢力との均衡でプランジャの軸方向における初期位置を規定する第２付勢手段２４とを備える。第２付勢手段は、プランジャ及びケース間に介在され、第１ヨーク及びケースは、互いに結合する結合部２６を有し、結合部は、これらの軸方向の重合量を調整自在なものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソレノイド及び電磁弁に関するものである。

従来、空気圧や油圧を調整する電磁弁などに利用されるソレノイドとしては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。このソレノイドでは、その性能に係る可動子（３６）の初期位置は、該可動子を軸方向一側及び他側に付勢する一対の付勢手段（２７，３５）の付勢力の均衡で規定される。また、可動子を収容するケース（１９）の後端の底部に設けたねじ孔にアジャスタ（２５）のねじ部を螺合することで、その締め付け量に応じて上記付勢手段の荷重が調整され、上記初期位置が調整される。
独国実用新案第２９８ ０５ ５７６ Ｕ１号明細書（第１図）

ところで、特許文献１では、アジャスタを単品部品として、別途設ける必要があり、部品点数の増大を余儀なくされる。また、単品部品としてのアジャスタを組み付ける工程が必要になる分、製造工数の増大を余儀なくされる。

本発明の目的は、可動子の初期位置の調整において、部品点数及び製造工数の増大を抑制することができるソレノイド及び電磁弁を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、固定子と、該固定子に対向配置された可動子と、前記固定子に埋設され該固定子及び前記可動子間に形成される吸引部に該可動子を軸方向一側に移動させる吸引力を発生させる励磁コイルと、前記固定子に結合され前記可動子を収容するケースと、前記可動子を軸方向他側に付勢する第１付勢手段と、前記可動子を軸方向一側に付勢して前記第１付勢手段による付勢力との均衡で前記可動子の軸方向における初期位置を規定する第２付勢手段とを備えるソレノイドにおいて、前記第２付勢手段は、前記可動子及び前記ケース間に介在されており、前記固定子及び前記ケースは、互いに結合する結合部を有し、該結合部は、該固定子及びケースの軸方向の重合量を調整自在なものであることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のソレノイドにおいて、前記結合部は、互いに螺合する固定子側螺合部とケース側螺合部とを備え、該固定子側螺合部と該ケース側螺合部との締め付け量を調整することにより前記重合量が調整されることを要旨とする。

上記各構成によれば、前記結合部において、前記固定子及び前記ケースの軸方向の重合量が調整されることで、該固定子に対向配置された可動子及び前記ケースの軸方向の距離が調整される。これにより、前記可動子及び前記ケース間に介在された前記第２付勢手段の付勢力が調整され、前記第１付勢手段による付勢力との均衡で規定される前記可動子の軸方向における初期位置が調整される。このように、前記可動子を収容するケースを利用して前記第２付勢手段の付勢力を受けるとともに、前記結合部において当該付勢力を調整して、前記可動子の軸方向における初期位置を調整するようにしたことで、例えば当該調整のためのアジャスタを単品部品として、別途設ける場合に比べて部品点数の増大を抑制することができる。また、単品部品としてのアジャスタを組み付ける工程を割愛し、前記固定子及び前記ケースの結合に合わせて前記可動子の軸方向における初期位置を調整できるため、製造工数の増大を抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のソレノイドにおいて、前記第２付勢手段の先端は、前記可動子及び前記ケースの少なくとも一方の隅部に配置されてなることを要旨とする。

同構成によれば、前記第２付勢手段の先端が前記可動子及び前記ケースの少なくとも一方の隅部に配置されることで、該第２付勢手段の座りをより安定化することができる。また、前記可動子及び前記ケースの少なくとも一方の隅部を利用して前記第２付勢手段を保持することで、例えば該第２付勢手段を保持するための台座部を別途、設ける必要がなく、製造工数の低減を図ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のソレノイドにおいて、前記第２付勢手段は、軸方向に対し傾斜するように台形状に巻回されたコイルバネであることを要旨とする。

同構成によれば、前記第２付勢手段は、軸方向に対し傾斜するように台形状に巻回されたコイルバネであることで、例えば軸方向に延びる前記可動子の外側面又は前記ケースの内側面に対し径方向に徐々にずらされて、これら可動子及びケース間に介在される。従って、前記第２付勢手段（コイルバネ）の伸縮に際し、前記可動子の外側面又は前記ケースの内側面との摺接を抑制することができ、磨耗に伴う短寿命化を抑制することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のソレノイドを備えた電磁弁であることを要旨とする。
同構成によれば、可動子の初期位置の調整において、部品点数及び製造工数の増大を抑制することができる電磁弁を提供することができる。

請求項１乃至５に記載の発明では、可動子の初期位置の調整において、部品点数及び製造工数の増大を抑制することができるソレノイド及び電磁弁を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態の電磁弁１を示す断面図である。同図に示されるように、電磁弁１の外形の一部をなす磁性材からなる円筒状の第１ヨーク１１は、その軸方向一側（図１の左側）に径方向に貫通する導出口１１ａを形成するとともに、軸方向他側（図１の右側）に外周部が切り欠かれて一段肉薄になった環状の先端部１１ｂを形成し、更に該先端部１１ｂの基端側の外周面に雄ねじ部１１ｃを形成する。

第１ヨーク１１の軸方向他側に先端部を突出させる態様で該第１ヨーク１１の内周側に同軸上に配置された樹脂材からなるボビン１２は、励磁コイル１３が巻回されるとともに、該励磁コイル１３の端部に電気的に接続されたターミナル１４は、前記導出口１１ａから導出される態様で第１ヨーク１１に固定された樹脂材からなるコネクタホルダ１５に一体成形されている。なお、ターミナル１４は、コネクタホルダ１５に装着される外部コネクタを介して電源（図示略）に電気的に接続されて、前記励磁コイル１３に電流を流す。

ボビン１２の内周側に同軸上に配置された磁性材からなるコア１６は、ターミナル１４側の一端にフランジ１６ａを有する円筒状をなすとともに、その他端にコア１６の外径と同等の内径を有する磁性材からなる円環状の第２ヨーク１７が圧入にて一体的に取着されている。なお、前記ボビン１２（励磁コイル１３）は、前記フランジ１６ａ及び第２ヨーク１７により軸方向に挟持されている。部分的に励磁コイル１３の埋設された第１ヨーク１１、コア１６及び第２ヨーク１７は固定子を構成する。

コア１６の中心を軸方向に貫通する貫通孔１６ｂには、その両端に配設された軸受１８，１９を介して円柱状のシャフト部材２０が軸方向に摺動自在に支持されるとともに、該シャフト部材２０の軸方向他側（図１の右側）端部には、前記第１ヨーク１１の外径よりも小さい外径及び前記ボビン１２の外径よりも若干大きい内径をそれぞれ有する有底円筒状の可動子としてのプランジャ２１が圧入又はカシメにて一体的に固着されている。このプランジャ２１は、第１ヨーク１１、コア１６及び第２ヨーク１７（固定子）に対向してこれらに同軸上に配置されるとともに、第１ヨーク１１の軸方向他側に突出された前記ボビン１２の先端部を内包する。

なお、プランジャ２１の先端部は、内周部が切り欠かれて一段肉薄になった環状の先端部２１ａを形成する。この先端部２１ａは、前記先端部１１ｂの外径よりも若干大きい内径を有しており、該先端部１１ｂとともに第１吸引部Ａ１を形成する。一方、プランジャ２１の基端部は、段差部２１ｂを介して縮径された縮径部２１ｃにおいて、前記第２ヨーク１７の外径よりも若干大きい内径を有する内周面２１ｄを形成する。段差部２１ｂに対応して先端が直角の角部に連続する上記内周面２１ｄは、前記第２ヨーク１７とともに第２吸引部Ａ２を形成する。

前記プランジャ２１を内包する非磁性材からなる有底円筒状のケース２２は、該プランジャ２１の外径よりも若干大きい内径及び前記第１ヨーク１１の外径と同等の外径を有するとともに、その先端の内周面に前記雄ねじ部１１ｃと螺合する雌ねじ部２２ａを形成する。なお、プランジャ２１は、第１ヨーク１１の雄ねじ部１１ｃとケース２２の雌ねじ部２２ａとが螺合することで、外部から遮断された液密状態とされている。これら第１ヨーク１１及びケース２２の結合部（螺合部）２６では、その締め付け量が調整されることで、第１ヨーク１１及びケース２２の軸方向の重合量が調整される。

前記シャフト部材２０周りに装着されたコイルバネからなる第１付勢手段２３は、一端が前記軸受１９に圧接されるとともに、他端がプランジャ２１の底部に圧接されている。この第１付勢手段２３は、プランジャ２１を軸方向他側に付勢する。また、プランジャ２１の縮径部２１ｃ周りに装着されてケース２２との間に介在されたコイルバネからなる第２付勢手段２４は、一端が該縮径部２１ｃの基端（段差部２１ｂとの境界をなす隅部）に圧接されるとともに、他端がケース２２の底部に圧接されている。この第２付勢手段２４は、プランジャ２１を軸方向一側に付勢する。従って、プランジャ２１（及びシャフト部材２０）の初期位置は、これら第１及び第２付勢手段２３，２４の付勢力の均衡で規定される。

なお、第１ヨーク１１及びケース２２の２６（螺合部）において、第１ヨーク１１（固定子）及びケース２２の軸方向の重合量が調整されることで、該第１ヨーク１１等に対向配置されたプランジャ２１及びケース２２の軸方向の距離が調整される。これにより、プランジャ２１及びケース２２間に介在された第２付勢手段２４の付勢力（バネ荷重）が調整され、第１付勢手段２３による付勢力との均衡で規定されるプランジャ２１の軸方向における初期位置が調整される。

このような構造において、ターミナル１４を介して励磁コイル１３が通電されると、該励磁コイル１３の周囲に磁束の流れが形成され、第１ヨーク１１及びプランジャ２１（先端部１１ｂ，２１ａ）の形成する第１吸引部Ａ１、並びに、第２ヨーク１７及びプランジャ２１の形成する第２吸引部Ａ２に、該プランジャ２１を軸方向一側（図１の左側）に移動させる吸引力が発生する。上記第１ヨーク１１、励磁コイル１３、コア１６、第２ヨーク１７、プランジャ２１、ケース２２等は、ソレノイドとしてのリニアソレノイド１０を構成する。

前記コア１６のフランジ１６ａに同軸上に当接された段付き円筒状のベース３１は、第１ヨーク１１のスカート肉薄部でかしめられて該第１ヨーク１１に一体的に取着されるとともに、該フランジ１６ａから軸方向に突出するコア１６の先端部及び該コア１６の先端から軸方向に更に突出するシャフト部材２０の先端部を内包する。なお、このベース３１は、前記シャフト部材２０の外径よりも小さい内径を有して軸方向に開口する連通孔３２を形成するとともに、径方向に貫通して該連通孔３２に連通する連通孔３３を形成する。また、連通孔３２の周縁部は弁座３４を形成するとともに、該弁座３４に対向するシャフト部材２０の先端はバルブ部３５を形成する。

このような構造において、励磁コイル１３の非通電状態（励磁されていない状態）では、作動油の流路を構成する上記連通孔３２，３３間は、プランジャ２１（及びシャフト部材２０）の初期位置に対応して上記弁座３４から上記バルブ部３５が離隔することで連通する。一方、励磁コイル１３の通電状態（励磁されている状態）では、吸引部（第１及び第２吸引部Ａ１，Ａ２）で発生する吸引力により、前記プランジャ２１は、シャフト部材２０とともに前記第１付勢手段２３の付勢力に抗して軸方向一側（図１の左側）に移動する。そして、上記連通孔３２，３３間の流路断面は、弁座３４からのバルブ部３５の離隔量の減少に従い減少する。つまり、電磁弁１は、プロポーショナル油圧制御弁として構成されている。油圧性能に係るバルブ部３５の初期位置は、前記シャフト部材２０と一体化されたプランジャ２１の軸方向における初期位置によって調整されることはいうまでもない。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、第１ヨーク１１及びケース２２の結合部（螺合部）２６において、これら第１ヨーク１１及びケース２２の軸方向の重合量が調整されることで、プランジャ２１及びケース２２の軸方向の距離が調整される。これにより、前記プランジャ２１及びケース２２間に介在された第２付勢手段２４の付勢力（バネ荷重）が調整され、第１付勢手段２３による付勢力との均衡で規定されるプランジャ２１の軸方向における初期位置が調整される。つまり、プランジャ２１を収容するケース２２は、第１ヨーク１１との結合に合わせて第２付勢手段２４の付勢力を調整するバネ荷重調整機能を有する。そして、上記バネ荷重の調整に伴うプランジャ２１の初期位置の調整により、電磁弁１としての油圧性能が調整される。

このように、プランジャ２１を収容するケース２２を利用して前記第２付勢手段２４の付勢力を受けるとともに、前記結合部２６において当該付勢力を調整して、プランジャ２１の軸方向における初期位置を調整するようにしたことで、例えば当該調整のためのアジャスタを単品部品として、別途設ける場合に比べて部品点数の増大を抑制することができ、ひいてはコストの低減を図ることができる。また、単品部品としてのアジャスタを組み付ける工程を割愛し、第１ヨーク１１及びケース２２の結合に合わせてプランジャ２１の軸方向における初期位置を調整できるため、製造工数の増大を抑制することができる。そして、コストの低減を図ることができる。

（２）本実施形態では、第２付勢手段２４の先端（一端）がプランジャ２１後部の外周側隅部（縮径部２１ｃ及び段差部２１ｂ間の境界をなす外周側隅部）に配置されることで、該第２付勢手段２４の座りをより安定化することができる。また、プランジャ２１後部の外周側隅部を利用して第２付勢手段２４を保持することで、例えば該第２付勢手段２４を保持するための台座部（バネ荷重を受ける穴など）を別途、設ける必要がなく、製造工数の低減を図ることができる。

（３）本実施形態では、プランジャ２１の初期位置の調整において、部品点数及び製造工数の増大を抑制することができる電磁弁１を提供することができる。
（４）本実施形態では、従来例（特許文献１）のように励磁コイルの内周側に配置し得る部品サイズの小さなアジャスタ（ねじ部品）による調整ではなく、励磁コイル１３（ボビン１２）の外径に応じた部品サイズを有するケース２２による調整であるため、該調整を容易に行うことができる。また、励磁コイルの内周側に配置し得る部品サイズの小さなアジャスタ等の形状加工が不要であるため、製造工数の低減し、ひいてはコストの低減を図ることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図２に示したように、軸方向に対し傾斜するように台形状に巻回されたコイルバネからなる第２付勢手段４１を採用してもよい。そして、第２付勢手段４１の一端がプランジャ２１後部の外周側隅部（縮径部２１ｃ及び段差部２１ｂ間の境界をなす外周側隅部）に配置されるとともに、他端がケース２２後部の内周側隅部に配置されるようにしてもよい。この場合、前記実施形態と同様の効果に加えて以下に示す効果が得られるようになる。

すなわち、第２付勢手段４１の他端がケース２２後部の内周側隅部に配置されることで、該第２付勢手段４１の座りをより安定化することができる。また、ケース２２後部の内周側隅部を利用して第２付勢手段４１を保持することで、例えば該第２付勢手段４１を保持するための台座部（バネ荷重を受ける穴など）を別途、設ける必要がなく、製造工数の低減を図ることができる。

さらに、第２付勢手段４１は、軸方向に延びるプランジャ２１（縮径部２１ｃ）の外側面及びケース２２の内側面に対し径方向に徐々にずらされて、これらプランジャ２１及びケース２２間に介在される。従って、第２付勢手段４１（コイルバネ）の伸縮に際し、プランジャ２１の外側面及びケース２２の内側面との摺接を抑制することができ、磨耗に伴う短寿命化を抑制することができる。

・図１又は図２において、第２付勢手段２４，４１の一端は、プランジャ２１後部の外周側隅部に配置されていなくてもよい。また、図２において、第２付勢手段４１の他端は、ケース２２後部の内周側隅部に配置されていなくてもよい。

・前記実施形態において、第１ヨーク１１をケース２２に圧入してこれらを結合してもよい。この場合、第１ヨーク１１及びケース２２の結合部におけるこれらの軸方向の重合量は、第１ヨーク１１の圧入量によって調整される。

・前記実施形態において、第１ヨーク１１の雄ねじ部１１ｃ又はケース２２の雌ねじ部２２ａは、例えばインサート成形にて一体形成された樹脂材からなっていてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。

・固定子と、該固定子に対向配置された可動子と、前記固定子に埋設され該固定子及び前記可動子間に形成される吸引部に該可動子を軸方向一側に移動させる吸引力を発生させる励磁コイルと、前記固定子に結合され前記可動子を収容するケースと、前記可動子を軸方向他側に付勢する第１付勢手段と、前記可動子を軸方向一側に付勢して前記第１付勢手段による付勢力との均衡で前記可動子の軸方向における初期位置を規定する第２付勢手段と、一端が前記可動子に固定され前記固定子を貫通するシャフト部材（バルブ部材）とを備える電磁弁において、
前記第２付勢手段は、前記可動子及び前記ケース間に介在されており、
前記固定子及び前記ケースの結合部は、これら固定子及びケースの軸方向の重合量を調整してなることを特徴とする電磁弁。

本発明の一実施形態を示す断面図。 本発明の変形形態を示す断面図。

符号の説明

Ａ１…吸引部を構成する第１吸引部、Ａ２…吸引部を構成する第２吸引部、１…電磁弁、１０…ソレノイドとしてのリニアソレノイド、１１…固定子を構成する第１ヨーク、１１ｃ…結合部を構成する固定子側螺合部としての雄ねじ部、１２…ボビン、１３…励磁コイル、１６…固定子を構成するコア、１７…固定子を構成する第２ヨーク、２０…シャフト部材、２１…可動子としてのプランジャ、２２…ケース、２２ａ…結合部を構成するケース側螺合部としての雌ねじ部、２３…第１付勢手段、２４，４１…第２付勢手段、２６…結合部、３１…ベース、３２，３３…連通孔、３４…弁座、３５…バルブ部。

Claims (5)

1. 固定子と、該固定子に対向配置された可動子と、前記固定子に埋設され該固定子及び前記可動子間に形成される吸引部に該可動子を軸方向一側に移動させる吸引力を発生させる励磁コイルと、前記固定子に結合され前記可動子を収容するケースと、前記可動子を軸方向他側に付勢する第１付勢手段と、前記可動子を軸方向一側に付勢して前記第１付勢手段による付勢力との均衡で前記可動子の軸方向における初期位置を規定する第２付勢手段とを備えるソレノイドにおいて、
   前記第２付勢手段は、前記可動子及び前記ケース間に介在されており、
   前記固定子及び前記ケースは、互いに結合する結合部を有し、該結合部は、該固定子及びケースの軸方向の重合量を調整自在なものであることを特徴とするソレノイド。
2. 請求項１に記載のソレノイドにおいて、
   前記結合部は、互いに螺合する固定子側螺合部とケース側螺合部とを備え、該固定子側螺合部と該ケース側螺合部との締め付け量を調整することにより前記重合量が調整されることを特徴とするソレノイド。
3. 請求項１又は２に記載のソレノイドにおいて、
   前記第２付勢手段の先端は、前記可動子及び前記ケースの少なくとも一方の隅部に配置されてなることを特徴とするソレノイド。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のソレノイドにおいて、
   前記第２付勢手段は、軸方向に対し傾斜するように台形状に巻回されたコイルバネであることを特徴とするソレノイド。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のソレノイドを備えた電磁弁。

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