JP2010225603A - リニアソレノイドの外側ヨーク及び外側ヨークの取付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コイルを巻いたコイルアセンブリの中心穴にプランジャを嵌め、上記コイルに通電することで該プランジャを移動することが出来るリニアソレノイドであって、コイルの周りに形成される磁気回路の磁気抵抗を軽減することができる外側ヨークの提供。
【解決手段】 外側ヨーク２は湾曲した複数の外側ヨーク片１０，１０を上記コイルアセンブリ７の外周面に隙間なく取付け、各外側ヨーク片１０，１０の両側に形成した凹部１１，１１・・と凸部１２，１２・・を互いに噛み合わせると共にカシメることで固定している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば自動変速機の油圧制御回路等に用いられるリニアソレノイド駆動装置の外側ヨーク、及び該外側ヨークをコイルアセンブリの外周に取付ける方法に関するものである。

図５はリニアソレノイドを駆動部として用いたリニアソレノイドバルブの概略図である。同図の（イ）はソレノイド部、（ロ）はバルブ部を示し、プランジャ（ハ）が左方向へ動くならば、バルブ本体（ホ）に摺動可能に収容されているスプール（ニ）が摺動し、上記バルブ本体（ホ）に設けている入力ポート（ヘ）及び出力ポート（ト）を開閉することが出来る。ここで、ソレノイド部（イ）にはコイル（チ）が上記プランジャ（ハ）の外周部に設けられていて、該コイル（チ）に通電することで磁界が形成される。

この磁界によって発生する磁気力により上記プランジャ（ハ）が移動し、該プランジャ（ハ）はバルブ部（ロ）のスプール（ニ）を押圧して摺動させる。ところで、ソレノイド部（イ）はコイルアセンブリ（リ）を外側ヨーク（オ）によって被覆した構造と成っていて、従来のコイルアセンブリ（リ）は底部（ワ）を有す筒状のカップに嵌合された構造を構成している。

そして、コイルアセンブリ（リ）が嵌合した後で外れないようにカシメ等によって固定されているが、コイルアセンブリ（リ）と筒状カップである外側ヨーク（オ）との間には、部品のバラツキを考慮して少なくとも０．１ｍｍ程度のクリアランスが介在している。すなわち、このぐらいのクリアランスがなければ、コイルアセンブリ（リ）を筒状カップで構成されている外側ヨーク（オ）に嵌合することが出来ない。

図６は上記コイル（チ）に通電した場合に発生する磁力線（カ）を表しているが、同図に示すように、磁力線（カ）はコイル（チ）の周りを、プランジャ（ハ）、エンド部（タ）、外側ヨーク（オ）、エンド部（ソ）と循環する。この磁力線（カ）が発生することで中心穴（レ）に嵌っている上記プランジャ（ハ）は吸引されて左方向へ移動することが出来る。

ところで、上記コイルアセンブリ（リ）は外側ヨーク（オ）に嵌っていることで、間に介在するクリアランスが磁力線（カ）の通過に大きな抵抗となる。すなわち、このクリアランスが磁気回路の磁気抵抗となり、この磁気抵抗はプランジャ（ハ）の吸引力の低下をもたらしめ、必要な吸引力を発生させる為には大きな電流が必要となる。

特開２００３−１３４７８１号に係る「ソレノイド駆動装置及びそれを用いたリニアソレノイドバルブ」は、従来必要であったステータコアをなくすことにより、コンパクト化及び磁気効率の向上を図る構造としている。

コイルと、該コイルを巻付ける非磁性体からなるボビンと、該ボビンの両端に一体に形成される強磁性体からなる両エンド部とを、一体に組付けてコイルアッセンブリを構成している。コイルアッセンブリに形成した円筒状の中空部にプランジャを嵌合して、該プランジャを軸受部を介してコイルアッセンブリに直接支持している。そして、ヨーク，一方のエンド部，プランジャ，他方のエンド部にて磁気回路を形成し、他方のエンド部とプランジャ一端面にて吸引部を構成している。

特開２００７−１５７７９６号に係る「ソレノイド駆動装置及びソレノイドバルブ」は、リニアソレノイドバルブの特性を向上させることを目的としている。
そこで、コイルと、該コイルに隣接させて配設され、磁性体から成るエンド部と、前記コイル及びエンド部を包囲して配設されたヨークと、非磁性体及びエンド部の径方向内方に形成された中空部の内周壁に対して摺動自在に配設されたプランジャとを有する。プランジャは、磁性体から成るベース及び該ベースの外周壁に形成された被覆層を備える。該被覆層はリン化ニッケルにフッ素樹脂を分散・共析することによって形成される。プランジャと内側のヨークとの間の摺動が良好にされ、プランジャを円滑に進退させることができるように構成している。

これら特開２００３−１３４７８１号に係る「ソレノイド駆動装置及びそれを用いたリニアソレノイドバルブ」、及び特開２００７−１５７７９６号に係る「ソレノイド駆動装置及びソレノイドバルブ」はリニアソレノイドの特性を向上させる目的であるが、コイルアセンブリを被覆する外側ヨークとの間のクリアランスに関しては何ら言及していない。
特開２００３−１３４７８１号に係る「ソレノイド駆動装置及びそれを用いたリニアソレノイドバルブ」 特開２００７−１５７７９６号に係る「ソレノイド駆動装置及びソレノイドバルブ」

このように、従来のリニアソレノイドには上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であって、コイルアセンブリを被覆する外側ヨークとの間のクリアランスを無くして磁気回路の磁気抵抗を小さくすることで、リニアソレノイドバルブの特性を向上させることを目的としたリニアソレノイドの外側ヨークを提供する。又、コイルアセンブリの外周に外側ヨークを取付ける方法を提供する。

本発明に係る外側ヨークは円筒状のカップではなく、湾曲した複数の外側ヨーク片を組合せた構造としている。外側ヨーク片の内面はコイルアセンブリの外周面とほぼ同一半径を有し、この外側ヨーク片をコイルアセンブリの外周面に当接して被覆している。一般には外側ヨーク片の内径をコイルアセンブリ外径より若干小さくすることで、隙間なく密着されることが出来る。

ここで、外側ヨーク片の両側には凹部と凸部が形成され、互いに隣接する一方の外側ヨーク片の凹部に他方の外側ヨーク片の凸部が嵌合して噛み合うことが出来る。そして、単に噛み合っただけでは分離する為に、カシメることで互いに連結・固定される。ところで、コイルアセンブリの外周面を被覆する為の外側ヨーク片の枚数は限定しないが、一般には２枚又は３枚が適している。余り多くなると取付け作業が煩雑化する。そして、互いに嵌合する凹部の形状及び凸部の形状は自由であり、カシメ易いものであれば特に限定しない。

又、磁性体で構成される板材をコイルアセンブリの外周に巻き付けて外側ヨークを構成することも出来る。板材の形状は基本的に四角形であるが、該板材をコイルアセンブリの外周面に巻き付けることで、該コイルアセンブリの外周面との間に隙間を残すことなく被覆することが出来る。ここで、板材の両側には互いに噛み合う凹部と凸部を形成し、コイルアセンブリに巻き付けると共に凹部と凸部を噛み合わせ、そして外れないようにカシメて固定される。

ここで、四角形の板材を所定の外径に前以て丸めておき、この中にコイルアセンブリを入れ、両側に設けた凹部と凸部を噛み合わせると共にカシメて固定することも出来る。そして、コイルアセンブリの外周に巻き付けて取付けられた後で、後端にはツバが曲げ成形される。

リニアソレノイドはコイルアセンブリと外側ヨークとの間にクリアランスがなく、隙間なく密着している。すなわち、複数枚の湾曲した外側ヨーク片を組合せて外側ヨークを構成することで、コイルアセンブリの外周面に隙間なく密着することが出来る。同じく、１枚の板材を外周に巻き付けて外側ヨークを構成することで、コイルアセンブリの外周面に隙間なく密着する。

従って、コイルを中心としてその周りに形成される磁気回路は大きな磁気抵抗を伴うことなく形成することが出来、ひいては大きな磁気力を発生してコイルアセンブリの中心穴に嵌っているプランジャを吸引する為の大きな力を発生することが出来る。その結果、リニアソレノイドをコンパクト化すると共に磁気効率の向上を図ることが可能である。

一方、本発明の外側ヨークは金属板を打抜き・曲げ成形して製作される為に、従来の円筒状カップを冷間鍛造する場合に比較して簡単に造ることが出来、コストも安くなる。すなわち、金型費が格段に安くなる。外側ヨークにはその一部を切欠いてコイルに通電する為のコネクタが取付けられるが、冷間鍛造した筒体に該切欠きを造ることは面倒であるが、本発明の場合は曲げ成形する前工程において平坦な金属板を打抜くことで簡単に加工することも出来る。

リニアソレノイドを示す実施例。 コイルアセンブリの外側に取付ける外側ヨーク片の加工方法。 外側ヨーク片の凹部と凸部が互いに噛み合ってカシメられる方法。 四角形の板材をコイルアセンブリの外周に巻き付ける方法。 従来のリニアソレノイド。 コイルを中心に形成される磁気回路。

図１は本発明に係るリニアソレノイドを示す実施例である。同図の１はプランジャ、２は外側ヨーク、３はボビン、４はコイル、５は内側ヨークを夫々表している。該リニアソレノイドは上記コイル４に通電することで磁界が形成され、磁界に発生した磁気力にてプランジャ１は軸方向（同図の左方向）に移動することが出来、該プランジャ１はバルブ部（図示なし）を構成するスプール６を押圧して摺動させる。

バルブ部を備えたリニアソレノイドは、例えば自動変速機の油圧回路に配設される。油圧回路ではオイルポンプから吐出される作動油がプライマリレギュレータバルブによって調整されてライン圧になり、該ライン圧がバルブ部に所定の入力圧として供給される。ここで、リニアソレノイドは電流に基づいて作動し、プランジャ１が移動し、電流に対応する油圧を所定の箇所に供給することが出来るように構成している。

リニアソレノイドは、その基本構造をコイルアセンブリ７と該コイルアセンブリ７に対して前進・後退移動するプランジャ１で構成し、プランジャ１はコイルアセンブリ７の中心穴８に嵌っている。そして、コイルアセンブリ７の外周には外側ヨーク２が包囲して取付けられ、内側には内側ヨーク５とボビン３、エンド部２８、フランジ２７が配置されている。

コイルアセンブリ７は筒状に形成され、該コイルアッセンブリ７内には、軸方向において一定の径を有する中心穴８が形成され、該中心穴８に上記プランジャ１が進退自在に嵌入されている。従って、プランジャ１は、中心穴８に嵌った状態でコイルアッセンブリ７によって支持されている。そして、プランジャ１には複数本の油路１７，１７・・が貫通している。

ところで、本発明に係る外側ヨーク２は冷間鍛造にて一体的に成形されるのではなく、複数の外側ヨーク片を組み合わせた構造と成っている。そして、各外側ヨーク片は金属板を所定の形状に打抜いた後、所定の曲率半径に曲げ成形して製作され、各外側ヨーク片はコイルアセンブリ７を抱くように組付けされる。従来のように冷間鍛造にて製作した筒状の外側ヨークであれば、コイルアセンブリ７との間にクリアランスがなくてはならないが、本発明では複数の分割した外側ヨーク片を外側から被せるように取付けることでクリアランスは必要としない。すなわち、コイルアセンブリ７にゼロクリアランスで取付けることが出来る。

図２は本発明の外側ヨーク２を製作する具体的な方法、及びコイルアセンブリ７の外周に取付ける方法を示している実施例である。
（ａ）は所定の縦・横寸法を有す長方形のブランク９を示している。該ブランクは磁性体である大きな金属板を打抜いたり、切断するなどして製作される。ここで、１つの外側ヨーク２の材料として２枚のブランク９，９が用いられる。
（ｂ）は２枚の上記ブランク９，９の両側を打抜き、曲げ成形して製作された外側ヨーク片１０である。すなわち、一方側には複数の凹部１１，１１・・を一定間隔で加工し、他方側には複数の凸部１２，１２・・を同じく一定間隔で加工している。ここで、凹部１１と凸部１２とはほぼ同じ形状とし、凹部１１に凸部１２が嵌合することが出来る。
（ｃ）は上記（ｂ）で製作した外側ヨーク片１０，１０を組み合わせて筒状にした場合である。このように、両外側ヨーク片１０，１０は両側に形成した凹部１１，１１・・に凸部１２，１２・・を嵌めて噛み合わせることで筒体と成る。すなわち、外側ヨーク２となる。
（ｄ）は上記筒体の両端内周面を切削した場合であり、両端部における肉厚は薄くなり、薄肉部１３，１３が形成される。これは、後で説明するように、内部に収容したコイルアセンブリ７が抜けないように、後端部と前端部を曲げ成形してツバ１４を加工し易くする為である。
（ｅ）は先端に切欠き部１５を切削加工した場合である。この切欠き部１５にはコイルアセンブリ７へ通電する為のコネクタが嵌ることが出来る。しかし、この切欠き部１５はブランク９の段階で打抜き加工することも可能である。
（ｆ）は筒体を分離した２枚の外側ヨーク片１０，１０を示している。両先端部内周を切削加工したり、切欠き部１５を切削する場合には、（ｄ）、（ｅ）のように筒体の状態で行うが、一旦分離してコイルアセンブリ７に取付ける。
（ｇ）はコイルアセンブリ７に２枚の湾曲した外側ヨーク片１０，１０を取り付けた場合である。このように、外側ヨーク片１０，１０はコイルアセンブリ７を抱くように取付けられ、そして分離しないようにカシメられる。

図３はコイルアセンブリ７の外周に取付けられた２枚の外側ヨーク片１０，１０が分離しないように、互いに噛み合う凹部１１，１１・・と凸部１２，１２・・をカシメる方法を示している。そこで、同図の（ａ）、（ｂ）は互いに噛み合ってカシメられる凹部１１と凸部１２の具体例であり、（ａ）の場合、凸部１２は凹部１１に嵌っていて、該凸部１２を打圧してカシメることで周囲に膨らんで固定される。

すなわち、凹部１１は同図に示すように入口の幅寸法ｄに対して底部の幅寸法Ｄは大きく成っている。凸部１２と凹部１１の底部との間には隙間１６が形成されており、そこで該凸部１２を打圧するならば厚さが薄く成って周囲に拡張して該隙間１６が無くなり（少なくとも隙間１６は小さくなり）、凹部１１と凸部１２は互いに固定される。従って、外側ヨーク片１０，１０は分離することが出来なくなる。

図３（ｂ）の場合、凹部１７及び凸部１８は傾斜して延びている。この場合も、凹部１７と凸部１８の間には僅かな隙間１９が介在しており、その為に凸部１８を打圧するならば外周へ拡張して隙間１９がなくなる。その結果、凸部１８は凹部１７に固定されて離脱することはなく、互いに噛み合って結合した外側ヨーク片１０，１０は分離することなく固定される。

図４は本発明の外側ヨーク２を製作して取付ける他の具体的な方法を示している実施例である。
（ａ）は外側ヨーク２となる四角形の板材２０を表している。この四角形の板材２０は一定幅の帯鋼材をプレス加工によって製作することが出来る。
（ｂ）は上記四角形の板材２０の前後端部を面切削して薄肉部２１，２１とする。この薄肉部２１，２１は前記図２で説明した場合同じく、外側ヨーク２の後端にツバを設けるために薄くし、曲げ成形し易くする為である。
（ｃ）面加工した四角形の板材２０の先端側に切欠き部２２と両側（巻いた時の両切口）に凹部２３と凸部２４が加工される。これらの加工は一般にプレス打抜きされる。ここで、上記凹部２３と凸部２４を複数設けることもあり、又、（ｂ）の面取り加工の前に凹部２３と凸部２４、及び切欠き部２２をプレス加工することも可能である。さらに、切欠き部２２、凹部２３、凸部２４を打抜き加工する際の打抜き面に破断面が残ることなくせん断面とするには精密打抜き（ファインブランキング）を用いるとよい。
（ｄ）焼鈍することで磁性能力を向上させることが出来る。
（ｅ）磁気焼鈍された板材２０をコイルアセンブリ７にセットするが、切欠き部２２にコネクタ２５が嵌入される。該コネクタ２５を介してコイル４に通電する。
（ｆ）そして、切欠き部２２にコネクタ２５を嵌めた状態で板材２０を曲げ成形し、コイルアセンブリ７を包囲する。板材２０の両側には凹部２３と凸部２４が形成されていて、凹部２３と凸部２４は互いに噛み合うことが出来る。
（ｇ）互いに噛み合った凹部２３と凸部２４が外れないようにカシメ加工を行う。

その後は、前記図３にて説明した場合同じく、コイルアセンブリ７の外周に巻き付けて取付けられた外側ヨーク２が外れないように、互いに噛み合う凹部２３と凸部２４はカシメられる。そして、薄肉部２１，２１を曲げ成形してツバが加工される。すなわち、後端部を曲げ成形してコイルアセンブリの底面に当接するツバが加工される。

１ プランジャ
２ 外側ヨーク
３ ボビン
４ コイル
５ 内側ヨーク
６ スプール
７ コイルアセンブリ
８ 中心穴
９ ブランク
10 外側ヨーク片
11 凹部
12 凸部
13 薄肉部
14 ツバ
15 切欠き部
16 隙間
17 凹部
18 凸部
19 隙間
20 板材
21 薄肉部
22 切欠き部
23 凹部
24 凸部
25 コネクタ
26 エンド部
27 フランジ
28 エンド部

Claims (7)

1. コイルを巻いたコイルアセンブリの中心穴にプランジャを嵌め、上記コイルに通電することで該プランジャを移動することが出来るリニアソレノイドの外側ヨークにおいて、該外側ヨークは湾曲した複数の外側ヨーク片を上記コイルアセンブリの外周面に隙間なく取付け、各外側ヨーク片の両側に形成した凹部と凸部を互いに噛み合わせると共にカシメることで固定したことを特徴とするリニアソレノイドの外側ヨーク。
2. 上記外側ヨークを湾曲した２枚の外側ヨーク片にて構成した請求項１記載のリニアソレノイドの外側ヨーク。
3. 上記外側ヨーク片の内周半径をコイルアセンブリの外径より僅かに小さくした請求項１、又は請求項２記載のリニアソレノイドの外側ヨーク。
4. コイルを巻いたコイルアセンブリの中心穴にプランジャを嵌め、上記コイルに通電することで該プランジャを移動することが出来るリニアソレノイドのコイルアセンブリの外周に外側ヨークを取付ける方法において、磁性体で構成される四角形のブランクの両側に凹部と凸部を形成すると共に所定の半径に曲げ成形して外側ヨーク片を製作し、この湾曲した複数の外側ヨーク片を上記コイルアセンブリの外周面に隙間なく取付け、そして、各外側ヨーク片の両側に形成した凹部と凸部を互いに噛み合わせると共にカシメることで固定したことを特徴とするリニアソレノイドの外側ヨークの取付け方法。
5. コイルを巻いたコイルアセンブリの中心穴にプランジャを嵌め、上記コイルに通電することで該プランジャを移動することが出来るリニアソレノイドの外側ヨークにおいて、該外側ヨークは磁性体で構成されて所定の形状をした概略四角形の板材をコイルアセンブリの外周に隙間なく巻付け、両側に形成した凹部と凸部を互いに噛み合わせると共にカシメられたことを特徴とするリニアソレノイドの外側ヨーク。
6. 上記コイルアセンブリの後端に設けた底部に当接するツバを形成した請求項１、請求項２、請求項３、又は請求項５記載のリニアソレノイドの外側ヨーク。
7. コイルを巻いたコイルアセンブリの中心穴にプランジャを嵌め、上記コイルに通電することで該プランジャを移動することが出来るリニアソレノイドのコイルアセンブリの外周を被覆する為に外側ヨークを取付ける方法において、磁性体から成る四角形の板材の両側には互いに噛み合うことが出来る凹部と凸部を加工し、又、先端から所定の幅で切欠き部を加工し、この板材を上記コイルアセンブリの外周に隙間なく巻付けて両側の凹部と凸部を互いに噛み合わせると共にカシメ、その後、後端部を曲げ成形してコイルアセンブリの底面に当接するツバを加工したことを特徴とするリニアソレノイドの外側ヨークの取付け方法。

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