JP2013084728A - リニアソレノイド - Google Patents

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Abstract

【課題】 プランジャに作用する磁気吸引力を高めることができ、且つシャフトが脱落することのないリニアソレノイドを提供する。
【解決手段】 シャフト5をプランジャ3に対して分離して設け、シャフト5をプランジャ3の端面と当接させてプランジャ3の軸力をシャフト5に伝える。これにより、シャフト5とスルーホール6の隙間を狭く設けることができ、磁気吸引力を高めることができる。また、シャフト5を組付けた後に、磁気吸引コア4の一部(スルーホール6の開口縁)を塑性変形させてシャフト抜止部7を設けているため、スルーホール6に組付けられたシャフト5が脱落する不具合がない。これにより、リニアソレノイド1の取り扱いが容易になる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、プランジャの軸力を外部(駆動対象物)に伝達するシャフトを備えたリニアソレノイドに関し、例えば、駆動対象物の一例として油圧制御弁を駆動するリニアソレノイドに用いて好適な技術に関する。
図5、図6を参照して従来技術を説明する。なお、後述する[発明を実施するための形態]および[実施例]と同一機能物に対して同一符号を付すものである。
図5に示すように、プランジャ3の軸力をリニアソレノイド1の外部に伝えるシャフト5を備えたリニアソレノイド1の一例として、シャフト5をプランジャ3に圧入等により固定する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、シャフト5をプランジャ3に固定する技術では、図5に示すように、プランジャ3に固定されたシャフト5と、スルーホール6とが強く干渉する不具合を回避するために、スルーホール6の径を大きく設けて、シャフト5とスルーホール6との隙間を広くすることが要求される。スルーホール6が形成される部材は、磁気吸引コア4であるため、スルーホール6の径を大きく設けることで、磁気吸引力の低下を招いてしまう。
また、シャフト5とスルーホール6とが強く干渉する不具合を回避するために、プランジャ3とシャフト5の固定に高い同軸精度が要求される。その結果、高い加工精度が要求されることになり、製造コストの上昇を招いてしまう。
上記の問題点を解決する技術として、図6に示すように、シャフト5をプランジャ3に固定せずに分離して設け、シャフト5をプランジャ3の端面と当接させてプランジャ3の軸力をシャフト5に伝える技術が知られている(例えば、特許文献2、3参照)。
この技術のシャフト5は、磁気吸引コア4に形成されたスルーホール6の内壁面において摺動自在に支持されるものであり、上述した特許文献1の不具合(磁気吸引力の低下、高い同軸精度)を回避することができる。
しかしながら、シャフト5がプランジャ3に固定されていないため、シャフト5がスルーホール6から脱落可能であった。即ち、シャフト5がリニアソレノイド1から脱落し易い不具合があった。
このように、駆動対象物(図中、スプール弁)に組付ける前のリニアソレノイド1は、シャフト5がリニアソレノイド1から脱落し易い状態であったため、駆動対象物に組付ける前のリニアソレノイド1の取り扱いには注意が必要とされる。
特開2003−139261号公報 特開2006−307984号公報 特開2008−196597号公報
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、プランジャに作用する磁気吸引力を高め、且つシャフトが脱落することのないリニアソレノイドの提供にある。
[請求項1の手段]
請求項1のリニアソレノイドは、シャフトをプランジャに対して分離して設け、シャフトをプランジャの端面と当接させてプランジャの軸力をシャフトに伝えるものである。これにより、シャフトとスルーホールの隙間を狭く設けることができ、プランジャの磁気吸引力を高めることができる。
また、磁気吸引コアの一部を塑性変形させて、スルーホールにシャフト抜止部を設けているため、スルーホールに組付けられたシャフトが脱落する不具合がない。これにより、駆動対象物に組付ける前のリニアソレノイドの取り扱いが容易になる。
[請求項2の手段]
請求項2のシャフト抜止部は、スルーホールの開口縁に荷重を加えて設けられるものである(図1参照)。
[請求項3の手段]
請求項3のシャフト抜止部は、座ぐりの底部に加えた荷重により設けられるものである(図3参照)。
座ぐりの底部に加重を加えるため、塑性変形が磁気吸引コアの外面(外観面)に影響しない。即ち、リニアソレノイドの製品精度が劣化する不具合を回避することができる。
[請求項4の手段]
請求項4のシャフト抜止部は、スルーホールを軸方向から見て局部的な断片形状を呈するものであり、スルーホールの内壁面に局部的な荷重を加えて設けられるものである(図4参照)。
局部的な荷重によって断片形状を呈するシャフト抜止部を形成するため、塑性変形に用いる荷重を低減できる。その結果、荷重を与える装置を簡素化することが可能になり、製造コストを抑えることができる。
また、磁気吸引コアに与える荷重を低減できることにより、磁気吸引コアが荷重により変形する懸念を回避することができる。即ち、リニアソレノイドの製品精度が劣化する懸念が生じない。
[請求項5の手段]
請求項5の磁気吸引コアは、コイルの周囲を覆うヨークにインロー嵌合されるものである。
磁気吸引コアに与えられる荷重がインロー嵌合を介してヨークに伝えられるため、磁気吸引コアに与えられる荷重がリニアソレノイドの内部部品(コイル等)に加わる不具合がない。これにより、磁気吸引コアに与えられる荷重によって、リニアソレノイドの内部が損傷する懸念を回避することができる。
[請求項6の手段]
請求項6のシャフトは、スルーホールの外部に近い側が小径となる段付形状を呈するものである。
これにより、シャフトとシャフト抜止部とが接触する不具合がない。即ち、スルーホールの内壁にシャフト抜止部を設けても、軸方向に対するシャフトの摺動性が損なわれる不具合がない。
(a)リニアソレノイドの断面図、(b)シャフト抜止部の形成方法の説明図である(実施例1)。 (a)シャフト抜止部が形成される前のスルーホールの説明図、(b)シャフト抜止部が形成された後のスルーホールの説明図である(実施例1)。 シャフト抜止部の形成方法の説明図である(実施例2)。 (a)シャフト抜止部が形成される前のスルーホールの説明図、(b)シャフト抜止部が形成された後のスルーホールの説明図である(実施例3)。 リニアソレノイドの断面図(従来例1)。 リニアソレノイドの断面図(従来例2)。
図面を参照して[発明を実施するための形態]を説明する。
リニアソレノイド1は、
・通電により磁力を発生するコイル2と、
・軸方向へ移動可能に支持されるプランジャ3と、
・コイル2の発生する磁力によりプランジャ3を軸方向へ磁気吸引する磁気吸引コア4と、
・この磁気吸引コア4に挿入配置されてプランジャ3の軸力を外部(駆動対象物:例えば油圧制御弁等)に伝えるシャフト5と、
を具備して構成される。
シャフト5は、プランジャ3に対して分離して設けられており、シャフト5がプランジャ3の端面に当接してプランジャ3の軸力がシャフト5に伝えられる。
また、シャフト5は、磁気吸引コア4に貫通形成されたスルーホール6内に挿入配置され、スルーホール6の内壁面によって軸方向へ摺動自在に支持されるものである。
さらに、磁気吸引コア4は、この磁気吸引コア4の一部をスルーホール6の内径方向に塑性変形させて形成したシャフト抜止部7を備える。
以下において本発明の具体的な一例(実施例)を図面を参照して説明する。以下の実施例は具体的な一例であって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。
なお、以下の実施例において、上記[発明を実施するための形態]と同一符号は、同一機能物を示すものである。
[実施例1]
図1、図2を参照して実施例1を説明する。なお、以下では説明の便宜上、図1左側を前、図1右側を後と称するが、この前後方向は、説明のための方向であって、実際の搭載方向を限定するものではない。
この実施例のリニアソレノイド1は、例えば、自動変速機の油圧制御装置に搭載される電磁油圧制御弁に用いられるものであり、電磁油圧制御弁は、油圧制御弁(例えばスプール弁、ボール弁等)とリニアソレノイド1とを軸方向に結合して設けられる。
油圧制御弁は、ノーマルクローズタイプまたはノーマルオープンタイプの三方弁(具体的な一例であり限定されるものではない)であり、バルブハウジング(スリーブ等)、弁体(スプール等)、リターンスプリング(圧縮コイルスプリング等)を用いて構成される周知なものである。
なお、リターンスプリングは、弁体を後方へ向けて付勢するものであり、弁体に付与されたリターンスプリングの付勢力は、シャフト5を介してプランジャ3に付与されるものである。即ち、シャフト5およびプランジャ3は、リターンスプリングの付勢力により後方へ付勢されるものである。
リニアソレノイド1は、通電による磁力によりリターンスプリングの付勢力に抗して弁体を前方に駆動するものであり、通電により磁力を発生するコイル2と、軸方向へ移動可能に支持されるプランジャ3と、コイル2の発生する磁力によりプランジャ3を軸方向へ磁気吸引する磁気吸引コア4を有するステータ8と、この磁気吸引コア4に挿入配置されてプランジャ3の軸力を外部に伝えるシャフト5とを備えるものである。
さらに、リニアソレノイド1は、上述したコイル2、プランジャ3、ステータ8、シャフト5の他に、ヨーク9、リングコア10を備えるものである。
以下において、リニアソレノイド1の各部を詳細に説明する。
コイル2は、樹脂性のボビン12の周囲に、絶縁被覆が施された導線(エナメル線等)を多数巻回したものであり、通電されると磁力を発生し、プランジャ3、ステータ8、ヨーク9に磁束ループが形成される。
プランジャ3は、略円柱形状を呈した磁性体金属(例えば、鉄などの強磁性材料)である。このプランジャ3は、ステータ8の内部に形成された摺動孔13の内壁面において直接摺動するものである。
また、プランジャ3の内部には、軸方向に貫通する呼吸孔14が形成されている。
ステータ8は、磁気吸引コア4、磁気遮断部15、磁気受渡コア16が一体に設けられた磁性体金属(例えば、鉄などの強磁性材料)である。
磁気吸引コア4は、プランジャ3と軸方向に対向して、プランジャ3を磁気吸引するものであり、プランジャ3との間に磁気吸引部(メイン磁気ギャップ)を形成する。
磁気遮断部15は、磁気吸引コア4と磁気受渡コア16との間で直接磁束が流れるのを阻害する磁気飽和部であり、磁気抵抗の大きい薄肉部により形成されている。
磁気受渡コア16は、プランジャ3の略全周を覆う円筒形状を呈するものであり、プランジャ3と径方向の磁束の受け渡しを行うものである。そして、磁気受渡コア16とプランジャ3との間に磁気受渡し部(サイド磁気ギャップ)が形成される。
ヨーク9は、コイル2の周囲を覆って磁束を流す磁性体金属(例えば、鉄などの強磁性材料)であり、コイル2の外周を覆う略カップ形状を呈する。
そして、内部にリニアソレノイド1の構成部品を組み込んだ後、ヨーク9の前端部(カップ開口)に形成された爪部をカシメることでヨーク9とステータ8とが強固に結合される。
リングコア10は、磁気受渡コア16の外周に嵌め合わされるリング形状を呈する磁性体金属(例えば、鉄などの強磁性材料)であり、コイル2の内周を後方へ突き抜けて配置された磁気受渡コア16の外周に装着されて、磁気受渡コア16とヨーク9の底部(カップ底部)とを磁気的に結合するものである。
コイル2を巻回するボビン12とリングコア10との間には、リングコア10をヨーク9の底部に押し付ける付勢部材17が設けられている。この付勢部材17は、リングコア10をヨーク9の底部に強制的に押し付けることで、リングコア10とヨーク9の磁気結合を確実にするためのものである。
ここで、磁気吸引コア4の中心部には、軸方向に貫通したスルーホール6が形成されている。そして、このスルーホール6の内壁面において、シャフト5が軸方向に摺動自在に支持される。
シャフト5は、プランジャ3に生じる軸力を弁体(スプール等)に伝達するとともに、リターンスプリングの付勢力を弁体(スプール等)を介してプランジャ3に伝達するものである。
シャフト5は、非磁性の金属材料によって設けられる。このシャフト5は、図1に示すように、プランジャ3とは分離して設けられ、プランジャ3に対して固定されないものであり、リターンスプリングの付勢力によりシャフト5の後端とプランジャ3の前面とが常に当接するものである。
しかし、リニアソレノイド1が油圧制御弁に結合される以前の状態では、シャフト5がスルーホール6から抜け出て、シャフト5がリニアソレノイド1から脱落する可能性がある。
そこで、この実施例の磁気吸引コア4には、この磁気吸引コア4の一部(スルーホール6の開口縁)を、スルーホール6の内径方向に塑性変形させたシャフト抜止部7が設けられている。
このシャフト抜止部7は、スルーホール6に組付けられたシャフト5がスルーホール6から抜け出るのを防ぐためのものであり、シャフト抜止部7の内径寸法は、シャフト5の外径寸法(スルーホール6に摺動する部位の外径寸法)より小さく設けられている。
シャフト抜止部7の製造方法を図1(b)を参照して説明する。
先ず、リニアソレノイド1のスルーホール6にシャフト5を組み入れる。
次に、スルーホール6の開口縁(磁気吸引コア4の前端面)に治具18を押し付け、治具18に荷重を加える。治具18は、磁気吸引コア4の前端面に当接する部位がスルーホール6の内径寸法より僅かに大径なものであり、治具18の中心部にはシャフト5の当接を防ぐ「穴や凹部による逃げ部19」が形成されている。
そして、治具18に加えた荷重により、スルーホール6の開口縁(具体的には磁気吸引コア4の一部)を内側(スルーホール6の内径方向)に塑性変形させる。
以上により、シャフト抜止部7が形成される。
なお、図2(a)はシャフト抜止部7が形成される前のスルーホール6を軸方向から見た図であり、図2(b)はシャフト抜止部7が形成された後のスルーホール6を軸方向から見た図である。
図2から判るように、この実施例は、スルーホール6の開口縁を全周に亘って塑性変形させたものであり、シャフト抜止部7は円環状に設けられるものである。
(実施例1の効果1)
この実施例のリニアソレノイド1は、シャフト5をプランジャ3に対して分離して設け、シャフト5をプランジャ3の端面と当接させてプランジャ3の軸力をシャフト5に伝える構成を採用している。これにより、磁気受渡コア16に対するプランジャ3の軸ズレがシャフト5に影響しない。
その結果、シャフト5とスルーホール6の隙間を摺動クリアランスとして狭く設けることができ、プランジャ3に作用する磁気吸引力を高めることができる。
(実施例1の効果2)
この実施例のリニアソレノイド1は、プランジャ3とシャフト5が分離しているため、結合のために要求される高い加工精度(プランジャ3とシャフト5の高い同軸精度)が必要とされない。
このため、リニアソレノイド1の製造コストを抑えることができる。
(実施例1の効果3)
この実施例のリニアソレノイド1は、磁気吸引コア4の一部(スルーホール6の開口縁)を塑性変形させてシャフト抜止部7を設けているため、スルーホール6に組付けられたシャフト5が脱落する不具合がない。
これにより、油圧制御弁に組付ける前のリニアソレノイド1の取り扱いが容易になる。また、シャフト抜止部7は、磁気吸引コア4の一部であるため、部品点数の増加を招かない。
(実施例1の効果4)
この実施例の磁気吸引コア4には、ヨーク9の開口端と磁気的および機械的に結合されるフランジ部20が一体に設けられており、このフランジ部20(磁気吸引コア4の一部)がヨーク9の前端部(カップ開口)に対してインロー嵌合される。
シャフト抜止部7を形成する際(治具18から磁気吸引コア4に荷重が与えられる際)、磁気吸引コア4に与えられる荷重が、インロー嵌合のためにヨーク9に形成した段差21で受け止められてヨーク9に伝えられる。
このため、磁気吸引コア4に与えられる荷重がリニアソレノイド1の内部部品(コイル2等)に加わる不具合がない。その結果、磁気吸引コア4に与えられる荷重によって、リニアソレノイド1の内部が損傷する懸念を回避することができる。即ち、荷重を加えてシャフト抜止部7を形成しても、リニアソレノイド1の信頼性を損なうことがない。
(実施例1の効果5)
この実施例のシャフト5は、スルーホール6の外部に近い側(前側)が小径となる段付形状を呈するものである。具体的に、シャフト5のうち、シャフト5の前側(シャフト抜止部7の内側において軸方向へ変移する範囲)には、シャフト抜止部7の内径寸法より小径の小径部22が設けられている。
このように、シャフト5の前側に小径部22を設けたことにより、シャフト5とシャフト抜止部7とが接触する不具合がない。即ち、スルーホール6の内壁にシャフト抜止部7を設けても、軸方向に対するシャフト5の摺動性が損なわれる不具合がない。
[実施例2]
図3を参照して実施例2を説明する。なお、以下の実施例において上記実施例1と同一符合は同一機能物を示すものである。
この実施例2におけるシャフト抜止部7の製造方法を、図3を参照して説明する。
先ず、スルーホール6の外端(前端)に、スルーホール6の内径寸法より大径の座ぐり23を設けておく。この座ぐり23は、治具18の外径寸法より大径の円筒穴であり、例えば、ステータ8の製造時において切削加工により形成されるものである。
他は、実施例1と同様の工程でシャフト抜止部7を形成するものである。
即ち、リニアソレノイド1のスルーホール6にシャフト5を組み入れる。
次に、座ぐり23の底部に治具18を押し付け、治具18に荷重を加え、座ぐり23の底におけるスルーホール6を内側に塑性変形させて、シャフト抜止部7を形成する。
この実施例2では、座ぐり23の底部に加重を加えるため、塑性変形が磁気吸引コア4の外面(外観面)に影響しない。即ち、リニアソレノイド1の製品精度が劣化する不具合を回避することができる。
[実施例3]
図4を参照して実施例3を説明する。
この実施例3のシャフト抜止部7は、図4(b)に示すように、スルーホール6を軸方向から見て局部的な断片形状を呈するものであり、スルーホール6の内壁面に局部的な荷重を加えて設けたものである。
なお、図4(b)では、断片形状を呈するシャフト抜止部7を2つ設ける例を示すが、断片形状を呈するシャフト抜止部7の数は限定されるものではなく、3つ以上であっても良い。あるいは、シャフト5の抜け止めが可能であれば、断片形状を呈するシャフト抜止部7が1つであっても良い。
このように、局部的な荷重によって断片形状を呈するシャフト抜止部7を形成するため、塑性変形に用いる荷重を低減できる。その結果、荷重を与える装置を簡素化することが可能になり、製造コストを抑えることができる。
また、磁気吸引コア4に与える荷重を低減できることにより、磁気吸引コア4が荷重により変形する懸念を回避することができる。即ち、リニアソレノイド1の製品精度が劣化する懸念を無くし、リニアソレノイド1の信頼性を高めることができる。
上記の実施例で示すリニアソレノイド1の構成は具体的な一例を示すものであり、リニアソレノイド1の構成は実施例に限定されるものではなく、スルーホール6からシャフト5が抜け出る可能性のあるリニアソレノイド1に適用可能なものである。具体的な一例を示すと、上記の実施例では磁気吸引コア4と磁気受渡コア16とが一体に設けられる例を示したが、磁気吸引コア4と磁気受渡コア16が独立して設けられるリニアソレノイド1に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、リニアソレノイド1が油圧制御弁を駆動する例を示したが、駆動対象物は油圧制御弁に限定されるものではなく、油圧制御弁以外の駆動対象物(バルブ以外を含む)を直接または間接的に駆動するリニアソレノイド1に本発明を適用しても良い。
1 リニアソレノイド
2 コイル
3 プランジャ
4 磁気吸引コア
5 シャフト
6 スルーホール
7 シャフト抜止部
9 ヨーク
22 小径部
23 座ぐり

Claims (6)

  1. 通電により磁力を発生するコイル(2)と、軸方向へ移動可能に支持されるプランジャ(3)と、前記コイル(2)の発生する磁力により前記プランジャ(3)を軸方向へ磁気吸引する磁気吸引コア(4)と、この磁気吸引コア(4)に挿入配置されて前記プランジャ(3)の軸力を外部に伝えるシャフト(5)とを具備するリニアソレノイド(1)において、
    前記シャフト(5)は、前記プランジャ(3)に対して分離して設けられて前記プランジャ(3)の端面と当接して前記プランジャ(3)の軸力を受けるとともに、前記磁気吸引コア(4)に貫通形成されたスルーホール(6)内に挿入配置されるものであり、
    前記磁気吸引コア(4)は、当該磁気吸引コア(4)の一部を、前記スルーホール(6)の内径方向に塑性変形させて形成したシャフト抜止部(7)を備えることを特徴とするリニアソレノイド。
  2. 請求項1に記載のリニアソレノイド(1)において、
    前記シャフト抜止部(7)は、前記スルーホール(6)の開口縁に荷重を加えて設けられることを特徴とするリニアソレノイド。
  3. 請求項1に記載のリニアソレノイド(1)において、
    前記スルーホール(6)の外端には、前記スルーホール(6)の内径寸法より大径の座ぐり(23)が設けられ、
    前記シャフト抜止部(7)は、前記座ぐり(23)の底部に加えた荷重により設けられることを特徴とするリニアソレノイド。
  4. 請求項1に記載のリニアソレノイド(1)において、
    前記シャフト抜止部(7)は、前記スルーホール(6)を軸方向から見て局部的な断片形状を呈するものであり、前記スルーホール(6)の内壁面に局部的な荷重を加えて設けられることを特徴とするリニアソレノイド。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれかに記載のリニアソレノイド(1)において、
    前記磁気吸引コア(4)は、前記コイル(2)の周囲を覆うヨーク(9)にインロー嵌合されることを特徴とするリニアソレノイド。
  6. 請求項1〜請求項5のいずれかに記載のリニアソレノイド(1)において、
    前記シャフト(5)は、前記スルーホール(6)の外部に近い側が小径となる段付形状を呈することを特徴とするリニアソレノイド。
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