JP2010190429A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁弁の寸法や重量の増大の原因となるボビンの厚肉化を回避し、外装成形時におけるボビンの変形を防止できる構造を備えた電磁弁を提供する。
【解決手段】電磁弁１におけるソレノイド部５のコイル成形体は、略円筒状のボビン１９と、このボビン１９の外周面１９ａに巻回されたコイル２１と、ボビン１９に一体に設けられたターミナル２３と、磁気回路を構成する略有底筒状のコア２５と、このコア２５とボビン１９とをターミナル２３と共に一体化する外装樹脂部２７とから構成されている。ボビン１９の前端面３１とコア２５の鍔部４１の後面とを密着させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば内燃機関（以下、「エンジン」という）の吸気弁や排気弁の開閉タイミングを制御するバルブタイミング調整装置に対するオイル等の流体の供給量を制御するオイルコントロールバルブ（以下、「ＯＣＶ」という）等として使用可能な電磁弁に関するものである。

従来の電磁弁は、複数の流体ポートを有するハウジング内にスプールを摺動可能に配設したバルブ部と、このバルブ部の上記スプールと当接し、前記スプールと共に移動可能なシャフトを上記ハウジングの軸方向に摺動するソレノイド部とから概略構成されている。ここで、ソレノイド部は、電磁力を発生するためのコイルと、このコイルを巻回するための略円筒状のボビンとを有している。ボビンの中央には貫通孔が形成されており、通常磁気回路を構成する２つの固定子が軸方向の両側から圧入あるいは挿入されて配設されている。ボビンには外部電源からの給電を行うターミナル圧入穴が形成されており、多くの場合、コイルを巻回したボビンとターミナルをインサート部品として、コネクタ部を含めた形で一体的に外装成形されており、外装樹脂部によって覆われている。

しかし、このようにコイルを巻回したボビンをインサート部品として外装成形を行うような構造の電磁弁では、外装成形時の成形圧力がボビンの軸方向一端面に直接作用してしまうため、ボビンに軸方向の歪みが生じてしまうことになる。ボビンに歪み等の変形が生じると、ボビンの薄肉部における割れの発生、ボビン内に挿入されるコア等の構成部品との組付け精度の悪化、あるいは、ボビンに巻回されたコイル同士が擦れ合ってコイルの被膜が剥がれて生じる誤導通等、ソレノイド部の致命的な不具合に繋がる種々の不都合を引き起こすおそれがある。

上記のような不都合の発生を回避するためには、例えばボビンを厚肉化して機械強度を増大させる手段が考えられる。しかし、そのような厚肉化は製品としての電磁弁の寸法や重量の増大に帰着することになる。

なお、特許文献１乃至特許文献３は、それぞれ段差を有するボビンを備えた電磁弁を開示しており、いずれのボビンに対しても成形時に成形圧力が直接作用する構造となっている。

特開平１０−２６６９２３号公報（図２） 特開２０００−１３０６２９号公報（図２） 特開平１１−１１８０６３号公報（図１）

この発明は、従来の電磁弁における欠点を克服するためになされたもので、その目的とするところは、電磁弁の寸法や重量の増大の原因となるボビンの厚肉化を回避し、外装成形時におけるボビンの変形等の不都合を防止できる構造を備えた電磁弁を提供する点にある。

この発明に係る電磁弁は、複数の流体ポートを有するハウジング内にスプールを摺動可能に配設したバルブ部と、このバルブ部の上記スプールと当接し、一体的に移動可能なシャフトを上記ハウジングの軸方向に摺動するソレノイド部とからなる電磁弁において、上記ソレノイド部は、中央に貫通孔を有する略円筒状のボビンと、このボビンの外周面に巻回されたコイルと、上記ボビンの上記貫通孔内に配設される筒部とこの筒部の一端に形成されかつ上記ボビンの軸方向一端面に接する鍔部とを有するコアと、上記ボビンの軸方向一端面を上記コアの鍔部に密着させた状態で外装成形により形成され、上記コアおよび上記ボビンを一体化する外装樹脂部とを備えたことを特徴とするものである。

この発明によれば、ボビンの軸方向一端面をコアの鍔部に密着させた状態で形成され、上記コアおよび上記ボビンを一体化する外装樹脂部を外装成形するように構成したので、ボビンの軸方向一端面とコアの鍔部との隙間をなくすことができ、これにより外装成形時における成形圧力がボビンに直接作用するのを防止してボビンの変形を確実に防止することができる。これにより、ボビンの薄肉部における割れの発生、ボビン内に挿入されるコア等の構成部品との組付け精度の悪化、あるいは、ボビンに巻回されたコイル同士が擦れ合ってコイルの被膜が剥がれて生じる誤導通等、種々の不都合の発生を確実に防止することができる。また、ボビンの厚肉化を回避できることから、これに伴う電磁弁の寸法や重量の増大を回避することができるという効果がある。

この発明の実施の形態１による電磁弁の内部構造を示す断面図である。 図１に示した電磁弁における外装成形前のコア等の構成部品を示す平面図である。 図２のIII−III線断面図である。 図１に示した電磁弁における外装成形時のコア等の構成部品を示す断面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による電磁弁の内部構造を示す断面図であり、図２は図１に示した電磁弁における外装成形前のコア等の構成部品を示す平面図であり、図３は図２のIII−III線断面図であり、図４は図１に示した電磁弁における外装成形時のコア等の構成部品を示す断面図である。なお、図１において右側を前方とし、左側を後方とすると共に、図３および図４において上側を前方とし、下側を後方とするものとする。

電磁弁１は、図１に示すように、バルブ部３とこのバルブ部３の開閉を制御するソレノイド部５とから概略構成されている。

バルブ部３は、貫通孔７ａを有する略円筒状のハウジング７と、このハウジング７の貫通孔７ａ内にその軸方向（矢印Ａ方向または矢印Ｂ方向）に摺動可能に配設された略円柱状のスプール９とから概略構成されている。ハウジング７の外周面には、複数（この実施の形態１では５つ）の流体ポート１１が形成されている。これらの流体ポート１１は、バルブタイミング調整装置（図示せず）の進角油圧室（図示せず）、遅角油圧室（図示せず）およびオイルポンプ（図示せず）またはオイルパン（図示せず）に接続されている。このため、ハウジング７内におけるスプール９の位置関係により各流体ポート１１の開口面積が変化してオイル等の流体の給排量が制御されることになる。

また、ハウジング７には、貫通孔７ａの最後部に後端壁７ｂが形成されており、この後端壁７ｂとスプール９の後端部９ａとの間にはスプール９を矢印Ａ方向に常に付勢するコイルスプリング１３が配設されている。後端壁７ｂには、スプール９が矢印Ｂ方向に移動した際に後端壁７ｂとスプール９の後端部９ａとの間に生じる背圧を外部に排出する排出ポート７ｃが形成されている。さらに、ハウジング７の最前部にはソレノイド部５との接合が可能な大径基端部７ｄが形成され、この大径基端部７ｄの後部には取付け座部７ｅが形成されている。

ソレノイド部５は、コイル成形体１５と、このコイル成形体１５の保護機能を有し、磁気回路を構成するケース１７とから概略構成されている。コイル成形体１５は、略円筒状のボビン１９と、このボビン１９の外周面１９ａに巻回されたコイル２１と、上記ボビン１９に圧入により固定されたターミナル２３と、磁気回路を構成する略有底筒状のコア２５と、このコア２５と上記ボビン１９とをターミナル２３と共に一体化する外装樹脂部２７とから概略構成されている。

ボビン１９の中央には軸方向に貫通する貫通孔２９が形成されており、その貫通孔２９の最前部にはボビン１９の径方向外方に延在する前端面（軸方向一端面）３１が形成されている。前端面３１は、コイル２１とターミナル２３との配線を処理する処理部分を除いて平坦状に形成されている。貫通孔２９の最後部には上記径方向外方に延在する後端部３３が形成されており、この後端部３３には径方向内方へ凹んで外装樹脂部２７を受け入れる凹部３５が形成されている。また、後端部３３には、外装樹脂部２７の肉厚を均一化するための凹溝３７が周方向に沿って形成されている。また、ターミナル２３と外装樹脂部２７の一部とはソレノイド部５へ給電する外部電源（図示せず）との電気的接続を行うコネクタ部を構成している。

コア２５の中央後部の内側には有底筒部（筒部）３９が形成されており、コア２５の外周面２５ａには前部側に径方向外方に延在する鍔部４１が形成されている。鍔部４１の後面（外周面）４１ａは、ボビン１９の前端面３１と同様に平坦状に形成されており、ボビン１９の貫通孔２９内にコア２５が圧入固定された際に、ボビン１９の前端面３１との密着が可能である。また、鍔部４１の外周縁には、外装成形時において、コアを境にした前後のコネクタ部およびボビンのコイル巻回部との間の樹脂の流れを確保する複数（この実施の形態１では３つ）の切欠き部４３が形成されている。また、ソレノイド部３の内外の気密を確保するためのＯリングを配設するため、コア２５の鍔部４１の前部側端面には外装樹脂部２７にて一体的に段部が形成されている。ここで、この切欠き部４３の底部、すなわち鍔部４１の外周縁から最も遠い部分の外径寸法は、ボビン１９の前端面３１の外径寸法と等しいか、あるいはそれより大きく設定されている。このため、図２に示すように、ボビン１９の前端面３１はコア２５の鍔部４１によって実質的に覆われることになるため、樹脂の流れがボビン１９の前端面３１に直接作用することがない。

このように構成されたコイル成形体１５におけるボビン１９の貫通孔２９内には、シャフト４５が配設されている。シャフト４５の中央外周面上には所定位置に可動子としてのプランジャ４７が圧入固定されており、このプランジャ４７は、その外周面とコア２５の有底筒部３９の内周面と所定のクリアランスを有しながら収容されている。シャフト４５の前端部４５ａと後端部４５ｂはそれぞれ、コア２５の有底筒部３９及びボビン１９の貫通孔２９内の後部側に配設されたボス５１の内周面の所定位置に圧入固定された軸受部材４９，５０に摺接、支持されている。シャフト４５の後端部４５ｂの外周面上には所定位置にボビン１９の貫通孔２９内の後部側に配設されたボス５１の内周面に摺接する軸受部材５０が圧入固定されている。ボス５１は断面略Ｈ字状の部材であり、貫通孔２９の内周面に接する磁気吸引部５１ａを有している。ボス５１の後端部５１ｂは、バルブ部３とソレノイド部５とを区画する略円盤状のプレート５３の中孔５３ａ内に圧入固定されている。プレート５３は鋼板打抜き部材であり、その周縁部はバルブ部３におけるハウジング７の大径基端部７ｄと後述するケース１７の後端に形成された後端薄肉部１７ｃと胴体部１７ａの境界段部との間に同軸的に挟着されている。また、シャフト４５の後端部４５ｂはバルブ部３のスプール９の前端部９ｂに対して同軸上で突き合わされており、ソレノイド部５への通電時におけるシャフト４５の摺動距離に応じた距離だけ、スプール９の摺動が可能である。

ケース１７は、図１に示すように、略円筒状の胴体部１７ａと、この胴体部１７ａの前端に形成された前端厚肉部１７ｂと、胴体部１７ａの後端に形成された後端薄肉部１７ｃとから概略構成されている。胴体部１７ａの外周面の所定位置には略Ｌ字状のブラケット５５が溶接により固定されている。ブラケット５５には、電磁弁１をエンジン（図示せず）に固定するために用いられるボルト（図示せず）を挿通するボルト孔５５ａが形成されている。前端厚肉部１７ｂは内側に折り曲げられており、コイル形成体１５内に配設されたコア２５の鍔部４１を覆う外装樹脂部２７との間にＯリング５７を圧縮し、挟み込むような構造となっている。後端薄肉部１７ｃは、折り曲げられて、コイル成形体１５にプレート５３を介して支持するハウジング７の大径基端部７ｄを保持している。

次に動作について説明する。
まず、電磁弁１のソレノイド部５へ通電されていない場合（非通電時）には、図１に示すように、コイルスプリング１３により、バルブ部３におけるスプール９とこれに当接したシャフト４５が矢印Ａ方向に付勢されており、シャフト４５はプランジャ４７の前端面が軸受部材４９の後端面に当接する位置に停止している。次に、電磁弁１に通電されると、コイル２１から発生する磁力によりプランジャ４７が矢印Ｂ方向に移動する。このとき、プランジャ４７を圧入固定したシャフト４５を介してスプール９もコイルスプリング１３の付勢力に抗して所定距離だけ動作し、これによりハウジング７の流体ポート１１の開口面積が制御される。

次にコイル成形体１５の製造方法について説明する。
まず、図２および図３に示すように、樹脂成形されたボビン１９の外周面１９ａにコイル２１を所定の巻数だけ巻回し、コア２５をボビン１９の貫通孔２９内に圧入固定する。次に、ボビン１９にターミナル２３を圧入し、このターミナル２３にコイル２１をヒュージングにより固定し、ターミナル２３を所定位置で折り曲げて組立て体を形成する。次に、上金型５９と下金型６１とからなる成形金型６３を用意し、下金型６１内に上記組立て体を図４に示すように位置決めした状態で挿入する。このとき、コア２５の鍔部４１の後面（外周面）４１ａが下金型６１の前端面（上端面）６１ａに当接すると共に、コア２５の有底筒部３９の後端面（軸方向他端面）３９ａは下金型６１の中央内底面６１ｂに当接する。また、コイル成形体１５におけるボビン１９の前端面３１とコア２５の鍔部４１の後面４１ａとは共に平坦状に形成され、かつ、両者間に隙間が生じない程度に密着している。

次に、下金型６１の上に上金型５９を載せ、上金型５９のゲート６５から成形用樹脂を注入する。ゲート６５は、コネクタ部を構成するターミナル２３の近傍位置に形成されている。
ゲート６５から注入される樹脂が上金型５９内の空隙を通ってコア２５の鍔部４１に到達すると、成形圧力が鍔部４１に作用する。しかし、鍔部４１の後面４１ａに密着しているボビン１９の前端面３１には、成形圧力が直接作用しない。また、成形圧力が鍔部４１に作用すると、コア２５が成形圧力により押圧されて後退するが、このとき、コア２５の有底筒部３９の後端面３９ａが下金型６１の中央内底面６１ｂに強く押し付けられる。これにより、コア２５に作用した成形圧力のほとんどを下金型６１に逃がすことができるため、ボビン１９に対して成形圧力が直接的に作用することを回避することができる。

他方、鍔部４１に到達した成形樹脂は、コア２５の鍔部４１に形成された複数の切欠き部４３を経由することで、ボビン１９の前端面３１等を迂回して下金型６１内の空隙へ流れ、ボビン１９およびコイル２１の周囲に回り込み、外装樹脂部２７となる。これにより、樹脂の流れ、すなわち成形圧力はボビン１９の前端面３１に直接的に作用することがない。

以上のように、この実施の形態１によれば、コイル成形体１５におけるボビン１９の前端面３１とコア２５の鍔部４１の後面４１ａとを密着させるように構成したので、両者間の隙間をなくすことができ、これにより外装成形時における成形圧力がボビン１９に直接作用するのを防止してボビン１９の変形を確実に防止することができる。ボビン１９の薄肉部における割れの発生、ボビン１９内に挿入されるコア２５等の構成部品との組付け精度の悪化、あるいは、ボビン１９に巻回されたコイル２１同士が擦れ合ってコイル２１の被膜が剥がれて生じる導通不良等、種々の不都合の発生を確実に防止することができる。これにより、ボビン１９の厚肉化を回避できることから、これに伴う電磁弁１の寸法や重量の増大を回避することができるという効果がある。

この実施の形態１によれば、コア２５の鍔部４１に形成された切欠き部４３の底部の外径寸法を、ボビン１９の前端面３１の外径寸法と等しいか、あるいはそれより大きく設定するように構成したので、成形樹脂を円滑に流すことができるばかりでなく、成形樹脂のボビン１９の前端面３１に対する直接的な作用を回避することができ、これによりボビン１９の変形を確実に防止することができるという効果がある。

この実施の形態１によれば、外装成形時に成形圧力を受けるコア２５のうち、鍔部４１の後面４１ａおよび有底筒部３９の後端面３９ａを成形金型６３の下金型６１の一部で受けるように構成したので、コア２５が成形圧力により押圧されて後退し、コア２５の有底筒部３９の後端面３９ａが下金型６１の中央内底面６１ｂに強く押し付けられることで、コア２５に作用した成形圧力を下金型６１に逃がすことができるため、ボビン１９に対して成形圧力が直接的に作用することを回避することができるという効果がある。

１ 電磁弁、３ バルブ部、５ ソレノイド部、７ ハウジング、７ａ 貫通孔、７ｂ 後端壁、７ｃ 排出ポート、７ｄ 大径基端部、７ｅ 取付け座部、９ スプール、１１ 流体ポート、１３ コイルスプリング、１５ コイル成形体、１７ ケース、１７ａ 胴体部、１７ｂ 折り曲げ前端厚肉部、１７ｃ 折り曲げ後端薄肉部、１９ ボビン、１９ａ 外周面、２１ コイル、２３ ターミナル、２５ コア、２７ 外装樹脂部、２９ 貫通孔、３１ 平坦状の前端面（軸方向一端面）、３３ 後端部、３５ 凹部、３７ 凹溝、３９ 有底筒部、４１ 鍔部、４３ 切欠き部、４５ シャフト、４７ プランジャ、４９，５０ 軸受部材、５１ ボス、５３ プレート、５３ａ 中孔、５５ ブラケット、５５ａ ボルト孔、５７ Ｏリング、５９ 上金型、６１ 下金型、６３ 成形金型、６５ ゲート。

Claims (3)

1. 複数の流体ポートを有するハウジング内にスプールを摺動可能に配設したバルブ部と、該バルブ部の前記スプールと当接し、前記スプールと共に移動可能なシャフトを前記ハウジングの軸方向に摺動するソレノイド部とからなる電磁弁において、前記ソレノイド部は、中央に貫通孔を有する略円筒状のボビンと、該ボビンの外周面に巻回されたコイルと、前記ボビンの前記貫通孔内に配設される筒部と該筒部の一端に形成されかつ前記ボビンの軸方向一端面に接する鍔部とを有するコアと、前記ボビンの軸方向一端面を前記コアの鍔部に密着させた状態で外装成形により形成され前記コアおよび前記ボビンを一体化する外装樹脂部とを備えたことを特徴とする電磁弁。
2. コアの鍔部の外周縁には複数の切欠き部が形成され、該切欠き部の底部の外径寸法は、ボビンの軸方向一端面の外径寸法と等しいか、あるいはそれより大きく設定されていることを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
3. 外装成形時に成形圧力を受けるコアのうち、鍔部の外周面および筒部の軸方向他端面を成形金型の一部で受けることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁弁。

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