JP2013182914A - モールドコイルおよびモールドコイルを用いた電磁弁、ならびに、モールドコイルの製造方法 - Google Patents

モールドコイルおよびモールドコイルを用いた電磁弁、ならびに、モールドコイルの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】余分なモールド樹脂部の領域が生ずることがなく、インサート成形に必要な樹脂量を少なくすることができ、ボイドの発生、磁気フレームとモールド樹脂の線膨脹率の相違による亀裂に起因する浸水を効果的に防止することができ、電気的なショート、腐食などが発生せず、モールドコイルとして確実に機能できるモールドコイルを提供する。
【解決手段】磁気フレーム20を、アース端子28が接続された下側磁気フレーム42と、上側磁気フレーム44とから構成し、下側磁気フレーム42と、ボビン24と給電端子26からなるボビン組立体32とを一体成形することにより、ボビン組立体32の周囲にモールド樹脂部80を形成した後、モールド樹脂部80を覆うように、上側磁気フレーム44を下側磁気フレーム42に取り付けた。
【選択図】図12

Description

本発明は、電磁弁の弁体を駆動するために用いられ、樹脂でモールドされたモールドコイルおよびモールドコイルを用いた電磁弁、ならびに、モールドコイルの製造方法に関する。
従来、電磁弁に用いられるコイルに防水性を持たせるため、コイルの全体を樹脂で覆ったモールドコイルが用いられ、モールドコイルの駆動部挿通孔に弁本体が装着されて、電磁弁が構成されるようになっている。
また、この場合、防水目的で使用される電磁弁では、いわゆる規格化された「DINソケット(またはDINコネクタ)」と呼ばれるソケット組立体を接続するようになっている。
このようなDINソケット型の電磁弁において、モールドコイルを用いた電磁弁として、従来より、例えば、特許文献1(特開2007−208177号公報)に開示されるような電磁弁がある。
図18は、特許文献1と同様な従来のモールドコイルを装着した状態の電磁弁の縦断面図、図19は、図18のA−A線でのモールドコイルの矢視図、図20は、図19のモールドコイルのB−B線での断面図、図20は、従来の磁気フレームの斜視図である。
図18に示したように、電磁弁10は、弁本体12と、この弁本体12の駆動部14が装着されたモールドコイル16と、モールドコイル16に接続されたソケット組立体18とから構成されている。
モールドコイル16は、図20に示したように、平板を四角に折り曲げて、断面略ロの字形状とした磁気フレーム20と、巻線22が巻かれたボビン24とから構成されている。すなわち、ボビン24の周囲を囲むように、磁気フレーム20がボビン24の外部に装着されている。
また、ボビン24には、図18、図19に示したように、巻線22の端部が電気的に接続された一対の給電端子26が、圧入によってボビン24に固定されている。この給電端子26は、基端部26aから下方に延設された延設部26bと、この延設部26bから、ソケット組立体18の方向に突出された給電端子部26cとから構成されている。
さらに、図18に示したように、磁気フレーム20の底板部20aのソケット組立体18の方向に内壁側には、アース端子28が接続固定されている。
すなわち、図18に示したように、磁気フレーム20の底板部20aには、カシメ用孔部20bが形成されており、アース端子28の基端部28aには、外壁側に突設するカシメ用凸部28bが突設されている。
これにより、アース端子28の基端部28aに設けられたカシメ用凸部28bに、この磁気フレーム20の底板部20aのカシメ用孔部20bを係合させて、磁気フレーム20の底板部20aの外壁側から、ポンチなどの治具によって、カシメ加工することによって、磁気フレーム20の底板部20aの内壁側に、アース端子28の基端部28aを電気的に強固に接続固定するように構成されている。
また、アース端子28は、図18〜図19に示したように、アース端子28の基端部28aから上方に延設した延設部28cと、この延設部28cから、ソケット組立体18の方向に突出されたアース端子部28dとから構成されている。
さらに、図18〜図19に示したように、磁気フレーム20の上板部20cには、その中央部に弁本体12の駆動部14をネジ止めするためのボルト挿通孔30が形成されている。また、磁気フレーム20の底板部20aには、その中央部に弁本体12の駆動部14を挿通するための駆動部挿通孔40が形成されている。
なお、この場合、図20に示したように、磁気フレーム20の上板部20cには、ソケット組立体18の方向に、樹脂の給電端子26cに対する絶縁厚さを確保するための給電端子部用切欠き30aが形成されている。
そして、図18に示したように、このようなボビン24に取付けられ、巻線22の端部が電気的に接続された一対の給電端子26と、ソケット組立体18の給電端子ソケット46とを、また、ボビン24を囲む磁気フレーム20に接続されたアース端子28と、ソケット組立体18のアース端子ソケット48とを、モールドコイル16にソケット組立体18を接続することによって、それぞれ電気的に接続されるようになっている。
このように構成されるモールドコイル16は、以下のように作製される。
アース端子28の基端部28aに設けられたカシメ用凸部28bに、この磁気フレーム20の底板部20aのカシメ用孔部20bを係合させて、磁気フレーム20の底板部20aの外壁側から、ポンチなどの治具によって、カシメ加工することによって、磁気フレーム20の底板部20aの内壁側に、アース端子28の基端部28aを電気的に強固に接続固定する。
そして、図18〜図19に示したように、磁気フレーム20内にボビン24と給電端子26からなるボビン組立体32を、磁気フレーム20に挿入して、コイル組立体36を組み立てる。
そして、この状態で、コイル組立体36を、図示しない金型内に配置して、インサート成形により、溶融樹脂を注入することによって、磁気フレーム20がモールド樹脂部(封止樹脂部)38の被覆部の表面に露出することがないように構成されている。このように磁気フレーム20をインサート成形することによって、鋼板製の磁気フレーム20の端面が、モールド樹脂部38で覆われることになるので、安全でもある。
このようにモールド樹脂部38でモールドしたモールドコイル16に、図18に示したように、弁本体12の駆動部14を挿通して固定する。
すなわち、磁気フレーム20の底板部20aに形成した駆動部挿通孔40、ボビン24の駆動部挿通孔24aに、弁本体12の駆動部14を挿通する。そして、磁気フレーム20の上板部20cに形成したボルト挿通孔30を介して、締結ボルト50を駆動部14の吸引子52に形成したネジ孔52aに螺合させて、モールドコイル16に弁本体12の駆動部14を挿通して固定する。
なお、図18中、符号54は、弁体34に接続されたプランジャ、56は、吸引子52とプランジャ54との間に介装した付勢バネ、56aは、プランジャチューブを示している。
そして、図18に示したように、このように弁本体12の駆動部14を挿通して固定したモールドコイル16に、コネクタボックスであるソケット組立体18を接続する。
すなわち、給電端子26と、ソケット組立体18の給電端子ソケット46との電気的接続、アース端子28と、ソケット組立体18のアース端子ソケット48との電気的接続を行えば、本発明の電磁弁10が構成される。
特開2007−208177号公報
しかしながら、このような従来のモールドコイル16では、図21に示したように、磁気フレーム20内、ボビン24と給電端子26からなるボビン組立体32を挿入して、コイル組立体36を組み立てて、一体成形している。
従って、コネクタ部を構成する、一対の給電端子26とアース端子28の周囲の部分と、ボビン24の巻線22の周囲の部分が、モールド樹脂部38で覆われることになる。
このため、図21の斜線で示したように、モールド樹脂部38が、円筒形のボビン24の巻線22の部分と、コネクタ部を構成する一対の給電端子26とアース端子28の周囲の部分との間の隅角部に、余分なモールド樹脂部38の領域38aが生ずることになる。
また、このように余分なモールド樹脂部38の領域38aが形成されるので、樹脂量が多く必要であるコストが高くつくことにもなる。
さらに、モールド樹脂部38の厚肉部には、ボイドができやすい性質があるので、この余分なモールド樹脂部38の領域38aにも大きいボイドが形成されることになる。このようなボイドが、ボビン24の巻線22、給電端子26とアース端子28などの封止性が必要な部分まで達する可能性がある。これにより、ボイドを介して水分が浸入して、電気的にショート、腐食などが発生して、モールドコイル16が機能しなくなるおそれがある。
また、モールド樹脂部38の厚肉部が存在すると、鋼板製の磁気フレーム20とモールド樹脂の線膨脹率が異なるため、温度サイクルにより、磁気フレーム20とモールド樹脂部38との間に亀裂が生じ、ボビン24の巻線22、給電端子26とアース端子28まで達して、浸水による絶縁劣化の原因となる可能性がある。
しかしながら、図19〜図21に示したように、給電端子部用切欠き30aの部分以外は、磁気フレーム20で囲まれているため、成形金型上自由な形状にできず、上記のような余分なモールド樹脂部38の領域38aをなくした一体成形を行うことは困難である。
一方、電磁弁10は、弁本体12に低温の流体が流れる場合には、弁本体12の表面が結露することになる。
このため、DINソケット型の電磁弁10において、図22に示したように、一対の給電端子26とアース端子28を備えた、いわゆる3ピンコネクタを備えたモールドコイル16では、コイル組立体36の上下に、Oリングなどのシール材58を配置することによって、防水シール構造としている。
しかしながら、このように防水シール構造としている場合にも、図23の矢印で示したように、コネクタボックスであるソケット組立体18内の空気の呼吸作用により、プランジャチューブ56aの表面の水分が、モールド樹脂部38とインサートした磁気フレーム20との間の境界面から浸水して、アース端子28の表面を伝わり、ソケット組立体18の内部まで達して、絶縁性が低下することになる。
すなわち、これは、金属をインサート成形した場合、金属を予熱してあっても、射出樹脂が金属の表面で冷されて、金属のミクロレベルの凹凸には浸入できず微小な隙間を生ずるためである。
このため、図22に示したように、従来の電磁弁10では、プランジャチューブ56aからの浸水を防ぐため、コイル組立体36の上下に、Oリングなどのシール材58を配置することによって、弁本体12の結露による水分が、コイル組立体36の内径部まで浸入しないようにしている。しかしながら、Oリングなどのシール材58とそのためのシール溝を構成しなければならず、複雑な構造が必要で、制御弁自体も大型化してしまうことになる。
本発明は、このような現状に鑑み、余分なモールド樹脂部の領域が生ずることがなく、インサート成形に必要な樹脂量を少なくすることができ、コストを低減でき、モールド樹脂部の厚肉部が生じず、ボイドの発生、磁気フレームとモールド樹脂の線膨脹率の相違による亀裂に起因する浸水を効果的に防止することができ、電気的なショート、腐食などが発生せず、モールドコイルとして確実に機能できるモールドコイルおよびモールドコイルを用いた電磁弁、ならびに、モールドコイルの製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、モールド樹脂部とインサートした磁気フレームとの間が、溝形状の浸水防止部でモールド樹脂が密着されることになり、モールド樹脂部とインサートした磁気フレームとの間の境界面から浸水して、アース端子の表面を伝わり、ソケット組立体の内部まで達して、絶縁性が低下することがなく、しかも、従来のように、Oリングなどのシール材とそのためのシール溝を構成する必要もなく、構造が簡単で、制御弁自体も小型化することができるモールドコイルおよびモールドコイルを用いた電磁弁、ならびに、モールドコイルの製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明のモールドコイルは、
巻線が巻き付けられたボビンと、
前記ボビンに取付けられ、巻線の端部が電気的に接続された一対の給電端子とから構成されるボビン組立体と、
前記ボビン組立体を囲む磁気フレームと、
前記磁気フレームに接続されたアース端子とを備え、
電磁弁の弁体を駆動するために用いられ、樹脂でモールドされたモールドコイルであって、
前記磁気フレームを、アース端子が接続された下側磁気フレームと、上側磁気フレームとから構成し、
前記下側磁気フレームと、ボビンと給電端子からなるボビン組立体とを一体成形することにより、ボビン組立体の周囲にモールド樹脂部を形成した後、
前記モールド樹脂部を覆うように、上側磁気フレームを下側磁気フレームに取り付けたことを特徴とする。
また、本発明のモールドコイルの製造方法は、
巻線が巻き付けられたボビンと、
前記ボビンに取付けられ、巻線の端部が電気的に接続された一対の給電端子とから構成されるボビン組立体と、
前記ボビン組立体を囲む磁気フレームと、
前記磁気フレームに接続されたアース端子とを備え、
電磁弁の弁体を駆動するために用いられ、樹脂でモールドされたモールドコイルの製造方法であって、
前記磁気フレームを、アース端子が接続された下側磁気フレームと、上側磁気フレームとから構成する工程と、
前記下側磁気フレームと、ボビンと給電端子からなるボビン組立体を、下金型に配置する工程と、
前記下金型と一対の上金型を閉じて、溶融樹脂を金型空間に注入することにより、前記下側磁気フレームとボビン組立体を一体成形することにより、ボビン組立体の周囲にモールド樹脂部を形成する工程と、
前記モールド樹脂部を覆うように、上側磁気フレームを下側磁気フレームに取り付ける工程とを備えたことを特徴とする。
このように本発明では、磁気フレームを、アース端子が接続された下側磁気フレームと、上側磁気フレームとから構成して、下側磁気フレームと、ボビンと給電端子からなるボビン組立体を、下金型に配置して、下金型と一対の上金型を閉じて、溶融樹脂を金型空間に注入することにより、下側磁気フレームとボビン組立体を一体成形して、ボビン組立体の周囲にモールド樹脂部を形成している。
そして、モールド樹脂部を覆うように、上側磁気フレームを下側磁気フレームに取り付けている。
従って、インサート成形時には、上側磁気フレームが存在しないので、モールド樹脂部を自由な形状に金型を設計できるので、余分なモールド樹脂部の領域が生ずることがなく、インサート成形に必要な樹脂量を少なくすることができ、ゲート位置の自由度が大きく成形上有利であり、しかも、コストを低減できる。
さらに、インサート成形時には、上側磁気フレームが存在しないので、線膨脹率の異なる鋼板製の磁気フレームにモールド樹脂の種類が拘束されず、温度サイクルなどの熱膨張差による割れが発生しにくくなる。
また、インサート成形時には、上側磁気フレームが存在しないので、モールド樹脂の種類に拘束されないため、伸びの小さい樹脂でも割れが発生せず使用可能となり、樹脂選定の自由度が大きくなる。すなわち、伸びは小さいが絶縁性の優れた樹脂などがモールド樹脂として使用できる。
従って、モールド樹脂部の厚肉部が生じず、ボイドの発生、磁気フレームとモールド樹脂の線膨脹率の相違による亀裂に起因する浸水を効果的に防止することができ、電気的なショート、腐食などが発生せず、モールドコイルとして確実に機能できる。
また、本発明のモールドコイルは、前記モールド樹脂部の隅角部と上側磁気フレームとの間には、空間が形成されていることを特徴とする。
また、本発明のモールドコイルの製造方法は、前記上金型には、前記モールド樹脂部の隅角部と上側磁気フレームとの間には、空間が形成されるように空間用突設部が形成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、モールド樹脂部の隅角部と上側磁気フレームとの間には、空間が形成されているので、余分なモールド樹脂部の領域が生ずることがなく、インサート成形に必要な樹脂量を少なくすることができ、コストを低減できる。
従って、モールド樹脂部の隅角部と上側磁気フレームとの間には、空間が形成されているので、モールド樹脂部の厚肉部が生じず、ボイドの発生、磁気フレームとモールド樹脂の線膨脹率の相違による亀裂に起因する浸水を効果的に防止することができ、電気的なショート、腐食などが発生せず、モールドコイルとして確実に機能できる。
また、本発明のモールドコイルは、
前記モールド樹脂部の給電端子側のコネクタ取付け面を外側に延設することにより、コネクタープレートを形成し、
前記コネクタープレートにより、上側磁気フレームの端面を覆うように構成したことを特徴とする。
また、本発明のモールドコイルの製造方法は、
前記モールド樹脂部の給電端子側のコネクタ取付け面を外側に延設することにより、コネクタープレートを形成し、
前記コネクタープレートにより、上側磁気フレームの端面を覆うように、前記上下金型には、コネクタープレート用金型空間が形成されていることを特徴とする。
このように、モールド樹脂部の給電端子側のコネクタ取付け面を外側に延設することにより、コネクタープレートを形成し、コネクタープレートにより、上側磁気フレームの端面を覆うように構成している。
従って、鋼板製の磁気フレームの上側磁気フレームの給電端子側の端面が、モールド樹脂部で覆われることになり、外部に露出しないので安全である。
また、本発明のモールドコイルは、
前記モールド樹脂部の給電端子側と反対側を外側に延設することにより、後部プレートを形成し、
前記後部プレートにより、上側磁気フレームの端面を覆うように構成したことを特徴とする。
また、本発明のモールドコイルの製造方法は、
前記モールド樹脂部の給電端子側と反対側を外側に延設することにより、後部プレートを形成し、
前記後部プレートにより、上側磁気フレームの端面を覆うように、前記上下金型には、後部プレート金型空間が形成されていることを特徴とする。
このように、モールド樹脂部の給電端子側と反対側を外側に延設することにより、後部プレートを形成し、後部プレートにより、上側磁気フレームの端面を覆うように構成している。
従って、鋼板製の磁気フレームの上側磁気フレームの給電端子側と反対側の端面が、モールド樹脂部で覆われることになり、外部に露出しないので、安全である。
また、本発明のモールドコイルは、前記後部プレートとボビン組立体の後部との間に補強リブを形成したことを特徴とする。
また、本発明のモールドコイルの製造方法は、前記上下金型には、前記後部プレートとボビン組立体の後部との間に補強リブを形成する補強リブ用金型空間が形成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、後部プレートとボビン組立体の後部との間に補強リブが存在するので、後部プレートの構造強度が向上し、モールドコイル自体の構造強度が向上することになる。
また、本発明のモールドコイルは、前記モールド樹脂部のボビン組立体の側部に位置する部分に接触面を形成して、上側磁気フレームと当接するように構成したことを特徴とする。
また、本発明のモールドコイルの製造方法は、前記モールド樹脂部のボビン組立体の側部に位置する部分に接触面を形成して、上側磁気フレームと当接するように、前記下金型には、接触面形成用金型空間が形成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、モールド樹脂部のボビン組立体の側部に位置する部分に接触面を形成して、上側磁気フレームと当接するので、ボビン組立体の熱を、この接触面を介して磁気フレームに放熱することができ、モールドコイルの作動を確実なものとすることができる。
また、本発明のモールドコイルは、前記アース端子、一対の給電端子のうち少なくとも1つの表面に、周方向に繋がった溝形状の浸水防止部を形成したことを特徴とする。
また、本発明のモールドコイルの製造方法は、前記アース端子、一対の給電端子のうち少なくとも1つの表面に、周方向に繋がった溝形状の浸水防止部を形成したボビン組立体を用いることを特徴とする。
このように構成することによって、モールド樹脂部とインサートした磁気フレームとの間が、溝形状の浸水防止部でモールド樹脂が密着されることになり、モールド樹脂部とインサートした磁気フレームとの間の境界面から浸水して、アース端子、一対の給電端子の表面を伝わり、ソケット組立体の内部まで達して、絶縁性が低下することがない。
しかも、従来のように、Oリングなどのシール材とそのためのシール溝を構成する必要もなく、構造が簡単で、制御弁自体も小型化することができる。
また、現場でのコイル着脱時に、Oリングなどのシール材の脱落、紛失のおそれもなくなり取扱が簡単になる。
さらに、例えば、レーザー加工により、アース端子、一対の給電端子の端子途中に、溝入れ加工を行ない溝形状の浸水防止部を形成するので、薬品処理などのように端子接点部に影響を及ぼすことがない。
本発明によれば、インサート成形時には、上側磁気フレームが存在しないので、モールド樹脂部を自由な形状に金型を設計できるので、余分なモールド樹脂部の領域が生ずることがなく、インサート成形に必要な樹脂量を少なくすることができ、ゲート位置の自由度が大きく成形上有利であり、しかも、コストを低減できる。
さらに、インサート成形時には、上側磁気フレームが存在しないので、線膨脹率の異なる鋼板製の磁気フレームにモールド樹脂の種類が拘束されず、温度サイクルなどの熱膨張差による割れが発生しにくくなる。
また、インサート成形時には、上側磁気フレームが存在しないので、モールド樹脂の種類に拘束されないため、伸びの小さい樹脂でも割れが発生せず使用可能となり、樹脂選定の自由度が大きくなる。すなわち、伸びは小さいが絶縁性の優れた樹脂などがモールド樹脂として使用できる。
従って、モールド樹脂部の厚肉部が生じず、ボイドの発生、磁気フレームとモールド樹脂の線膨脹率の相違による亀裂に起因する浸水を効果的に防止することができ、電気的なショート、腐食などが発生せず、モールドコイルとして確実に機能できる。
さらに、本発明によれば、モールド樹脂部とインサートした磁気フレームとの間が、溝形状の浸水防止部でモールド樹脂が密着されることになり、モールド樹脂部とインサートした磁気フレームとの間の境界面から浸水して、アース端子、一対の給電端子の表面を伝わり、ソケット組立体の内部まで達して、絶縁性が低下することがない。
しかも、従来のように、Oリングなどのシール材とそのためのシール溝を構成する必要もなく、構造が簡単で、制御弁自体も小型化することができる。
また、現場でのコイル着脱時に、Oリングなどのシール材の脱落、紛失のおそれもなくなり取扱が簡単になる。
さらに、例えば、レーザー加工により、アース端子、一対の給電端子の端子途中に、溝入れ加工を行ない溝形状の浸水防止部を形成するので、薬品処理などのように端子接点部に影響を及ぼすことがない。
図1は、本発明のモールドコイルの製造方法を説明する磁気フレーム20の分解斜視図である。 図2は、本発明のモールドコイルの製造方法を説明する、ボビン組立体32と磁気フレーム20の下側磁気フレーム42とを組み立てる状態を説明する分解斜視図である。 図3は、本発明のモールドコイルの製造方法を説明する、ボビン組立体32と磁気フレーム20の下側磁気フレーム42とを組み立てた状態を説明する斜視図である。 図4は、図3の縦断面図である。 図5は、図3の上面図である。 図6(A)は、本発明のモールドコイル16の製造方法で用いられる下金型60の上面図、図6(B)は、図6(A)の下金型60の縦断面図である。 図7(A)は、上金型70の縦断面図、図7(B)は、図7(A)の底面図である。 図8(A)は、下金型60に下側磁気フレーム42とボビン組立体32を配置した状態を示す下金型60の上面図、図8(B)は、図8(A)の下金型60の縦断面図である。 図9(A)は、下金型60に下側磁気フレーム42とボビン組立体32を配置し、端子部スライド金型72を移動した状態を示す下金型60の上面図、図9(B)は、図9(A)の下金型60の縦断面図である。 図10(A)は、上金型70を下金型60に対して閉じた状態で、インサート成形する状態を説明する横断面図、図10(B)は、図10(A)の縦断面図である。 図11(A)は、図10(B)のA−A線での断面図、図11(B)は、図11(A)において、上金型70を下金型60に対して開いた状態を示す図10(B)のA−A線での断面図である。 図12は、インサート成形後のボビン組立体32の周囲にモールド樹脂部80を形成した成形体90を示す斜視図である。 図13は、図12の縦断面図である。 図14は、図12の上面図である。 図15(A)は、本発明のモールドコイル16の上面図、図15(B)は、本発明のモールドコイル16の側面図である。 図16は、本発明のモールドコイル16の別の実施例の縦断面図である。 図17(A)のアース端子28の部分拡大図、図17(C)は、別の実施例の図17(B)と同様なアース端子28の部分拡大図である。 図18は、従来のモールドコイルを装着した状態の電磁弁の縦断面図である。 図19は、図18のA−A線でのモールドコイルの矢視図である。 図20は、従来の磁気フレームの斜視図である。 図21は、従来のモールドコイルの上面図である。 図22は、従来のモールドコイルを装着した状態の電磁弁の縦断面図である。 図23は、従来のモールドコイルの浸水経路を示す縦断面図である。
以下、本発明の実施の形態(実施例)を図面に基づいてより詳細に説明する。
図1は、本発明のモールドコイルの製造方法を説明する磁気フレーム20の分解斜視図、図2は、本発明のモールドコイルの製造方法を説明する、ボビン組立体32と磁気フレーム20の下側磁気フレーム42とを組み立てる状態を説明する分解斜視図、図3は、本発明のモールドコイルの製造方法を説明する、ボビン組立体32と磁気フレーム20の下側磁気フレーム42とを組み立てた状態を説明する斜視図、図4は、図3の縦断面図、図5は、図3の上面図である。
なお、以下の説明において、電磁弁10、モールドコイル16の構成については、従来の図18〜図23に示した電磁弁10、モールドコイル16と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
図1に示したように、本願発明のモールドコイル16では、磁気フレーム20を、磁気フレーム20の底板部20aを構成する、アース端子28が接続される下側磁気フレーム42と、上側磁気フレーム44とから構成している。
すなわち、図1、図4に示したように、下側磁気フレーム42には、カシメ用凸部42aが外壁側に突設するように形成されている。そして、アース端子28の基端部28aに設けられたカシメ用孔部28bに、この下側磁気フレーム42のカシメ用凸部42aを係合させて、アース端子28の基端部28aに設けられたカシメ用孔部28bに、この下側磁気フレーム42の外壁側から、ポンチなどの治具によって、カシメ加工することによって下側磁気フレーム42の外壁側に、アース端子28の基端部28aを電気的に強固に接続固定するように構成されている。
また、下側磁気フレーム42には、その中央部に、駆動部挿通孔40が設けられるとともに、この駆動部挿通孔40の内周部に、上方に立設したボビン固定用立設部40aが形成されている。
さらに、図1〜図3に示したように、下側磁気フレーム42には、その側部に、上側磁気フレーム44の側板部44aの下端の四隅に形成したカシメ片44bが嵌合する嵌合凹部42bが形成されている。
また、下側磁気フレーム42には、その後部の角部の近傍に水抜き用孔42cが形成されている。
一方、上側磁気フレーム44は、平板を四角に折り曲げて、断面略コの字形状に構成されている。そして、前述したように、上側磁気フレーム44の側板部44aには、その下端の四隅に、カシメ片44bが形成されている。
また、上側磁気フレーム44の上板部44cには、その中央部に弁本体12の駆動部14をネジ止めするためのボルト挿通孔30が形成されている。さらに、上側磁気フレーム44の上板部44cには、樹脂の給電端子26cに対する絶縁厚さを確保するための給電端子部用切欠き30aが形成されている。
一方、ボビン組立体32は、巻線22が巻かれたボビン24と、圧入によってボビン24に固定され、巻線22の端部が電気的に接続された一対の給電端子26とから構成されている。
このように構成されるボビン組立体32と、アース端子28が接続された下側磁気フレーム42と、上側磁気フレーム44とを用いて、以下のようにして、本願発明のモールドコイル16が製造される。
図6(A)は、本発明のモールドコイル16の製造方法で用いられる下金型60の上面図、図6(B)は、図6(A)の下金型60の縦断面図、図7(A)は、上金型70の縦断面図、図7(B)は、図7(A)の底面図、図8(A)は、下金型60に下側磁気フレーム42とボビン組立体32を配置した状態を示す下金型60の上面図、図8(B)は、図8(A)の下金型60の縦断面図、図9(A)は、下金型60に下側磁気フレーム42とボビン組立体32を配置し、端子部スライド金型72を移動した状態を示す下金型60の上面図、図9(B)は、図9(A)の下金型60の縦断面図、図10(A)は、上金型70を下金型60に対して閉じた状態で、インサート成形する状態を説明する横断面図、図10(B)は、図10(A)の縦断面図、図11(A)は、図10(B)のA−A線での断面図、図11(B)は、図11(A)において、上金型70を下金型60に対して開いた状態を示す図10(B)のA−A線での断面図、図12は、インサート成形後のボビン組立体32の周囲にモールド樹脂部80を形成した成形体90を示す斜視図、図13は、図12の縦断面図、図14は、図12の上面図である。
図6(A)、図6(B)に示したように、下金型60には、金型凹部62が形成されており、この金型凹部62の中央部分に、略円柱形状の嵌合突設部64が立設されている。
また、下金型60には、金型凹部62に、一対の給電端子26のための給電端子装着用凹部66と、アース端子28のためのアース端子装着用凹部68が形成されているとともに、これらの給電端子26とアース端子28を支持するための端子部スライド金型72が設けられている。
また、図6(A)、図6(B)に示したように、金型凹部62には、図12に示したように、ボビン組立体32の周囲に成形されるモールド樹脂部80のコネクタープレート80aに対応するコネクタープレート凹部62aと、ボビン組立体32の周囲に成形されるモールド樹脂部80の後部プレート80bに対応する後部プレート凹部62bが形成されている。
さらに、金型凹部62には、モールド樹脂部80のボビン組立体32の側部に位置する部分に接触面92を形成して、上側磁気フレーム44と当接するように、下金型60には、接触面形成用金型空間62cが形成されている。
一方、上金型70には、図7(A)、図7(B)に示したように、金型凹部74が形成されており、この金型凹部74には、モールド樹脂部80のボビン組立体32の側部に位置する部分に接触面92を形成して、上側磁気フレーム44と当接するように、上金型70には、接触面形成用金型空間76が形成されている。
また、上金型70の金型凹部74の中央部分には、下金型60の金型凹部62に立設した嵌合突設部64が嵌入する嵌合孔78が形成されている。
また、上金型70には、モールド樹脂部80の隅角部と、上側磁気フレーム44との間に、空間80c、80dが形成されるように、それぞれ空間用突設部74c、74dが突設されている。
また、図7(A)、図7(B)に示したように、上金型70の金型凹部74には、図12に示したように、ボビン組立体32の周囲に成形されるモールド樹脂部80のコネクタープレート80aに対応するコネクタープレート凹部74aと、ボビン組立体32の周囲に成形されるモールド樹脂部80の後部プレート80bに対応する後部プレート凹部74bが形成されている。
さらに、図7(A)、図7(B)に示したように、上金型70には、上金型70と下金型60を閉じた状態で、下金型60の金型凹部62と、上金型70の金型凹部74とで形成される金型空間82内に、溶融樹脂を注入するためのゲート86が形成されている。
このような上金型70と下金型60を用いて、先ず、図2〜図5に示したように、下側磁気フレーム42に立設したボビン固定用立設部40aに、ボビン組立体32のボビン24の駆動部挿通孔24aを嵌合させて、下側磁気フレーム42とボビン組立体32を一体化させる。
そして、図8(A)、図8(B)に示したように、この一体化した下側磁気フレーム42とボビン組立体32を、下金型60の金型凹部62に立設した嵌合突設部64に、下側磁気フレーム42に形成した駆動部挿通孔40、ボビン24の駆動部挿通孔24aを嵌合する。これにより、下側磁気フレームと、ボビンと給電端子からなるボビン組立体を、下金型60に配置する。
この状態で、下金型60に形成された給電端子装着用凹部66に、一対の給電端子26が嵌合するとともに、下金型60に形成されたアース端子装着用凹部68に、アース端子28が嵌合する。
そして、図9(A)、図9(B)に示したように、端子部スライド金型72を移動して閉じることにより、これらの給電端子26とアース端子28を支持する。
次に、図10(A)、図10(B)に示したように、上金型70と下金型60を閉じた状態で、下金型60の金型凹部62と、上金型70の金型凹部74とで形成される金型空間82内に、上金型70に形成されたゲート86を介して、溶融樹脂を注入する。
そして、図11(A)、図11(B)に示したように、溶融樹脂が硬化した状態で、上金型70と下金型60を開いて、ボビン組立体32の周囲にモールド樹脂部80が成形された状態となったインサート成形後のボビン組立体32の周囲にモールド樹脂部80を形成した成形体90を取り出す。
この成形体90には、図12〜図14に示したように、ボビン組立体32の周囲に成形されるモールド樹脂部80に、モールド樹脂部80の隅角部と、上側磁気フレーム44との間に、空間80c、80dが形成されている。
また、モールド樹脂部80の給電端子26の側のコネクタ取付け面84を外側に延設することにより、コネクタープレート80aが形成されている。また、モールド樹脂部80の給電端子26の側と反対側を外側に延設することにより、後部プレート80bが形成されている。
さらに、後部プレート80bとボビン組立体32の後部との間に補強リブ88が形成されている。
そして、図15(A)、(B)に示したように、この成形体90のモールド樹脂部80のコネクタープレート80aと後部プレート80bとの間の部分に上方から、上側磁気フレーム44を取り付けることによって、モールドコイル16が組み立てられる。
この際、下側磁気フレーム42の側部に形成した嵌合凹部42bに、上側磁気フレーム44の側板部44aの下端の四隅に形成したカシメ片44bをカシメ加工することによって、成形体90(下側磁気フレーム42)に上側磁気フレーム44を取り付ける、これにより、下側磁気フレーム42と上側磁気フレーム44とが係合して磁気回路が形成されることになる。
なお、コネクタープレート80aにより、上側磁気フレーム44の端面を覆うとともに、後部プレート80bにより、上側磁気フレーム44の端面を覆うように構成されている。
また、成形体90には、モールド樹脂部80のボビン組立体32の側部に位置する部分に接触面92を形成して、上側磁気フレーム44と当接するように構成されている。
このようにモールド樹脂部80でモールドしたモールドコイル16は、電磁弁10に適用するために、図18に示した従来の電磁弁10と同様に、弁本体12の駆動部14を挿通して固定する。
すなわち、磁気フレーム20の下側磁気フレーム42に形成した駆動部挿通孔40、ボビン24の駆動部挿通孔24aに、弁本体12の駆動部14を挿通する。そして、磁気フレーム20の上側磁気フレーム44の上板部44cに形成したボルト挿通孔30を介して、締結ボルト50を駆動部14の吸引子52に形成したネジ孔52aに螺合させて、モールドコイル16に弁本体12の駆動部14を挿通して固定する。
そして、図18に示したように、このように弁本体12の駆動部14を挿通して固定したモールドコイル16に、ソケット組立体18を接続する。
すなわち、給電端子26と、ソケット組立体18の給電端子ソケット46との電気的接続、アース端子28と、ソケット組立体18のアース端子ソケット48との電気的接続を行えば、本発明の電磁弁10が構成される。
このように構成される本発明のモールドコイル16およびその製造方法によれば、インサート成形時には、上側磁気フレーム44が存在しないので、モールド樹脂部80を自由な形状に金型を設計できるので、余分なモールド樹脂部の領域が生ずることがなく、インサート成形に必要な樹脂量を少なくすることができ、ゲート位置の自由度が大きく成形上有利であり、しかも、コストを低減できる。
さらに、インサート成形時には、上側磁気フレーム44が存在しないので、線膨脹率の異なる鋼板製の磁気フレーム20にモールド樹脂の種類が拘束されず、温度サイクルなどの熱膨張差による割れが発生しにくくなる。
また、インサート成形時には、上側磁気フレーム44が存在しないので、モールド樹脂の種類に拘束されないため、伸びの小さい樹脂でも割れが発生せず使用可能となり、樹脂選定の自由度が大きくなる。すなわち、伸びは小さいが絶縁性の優れた樹脂などがモールド樹脂として使用できる。
従って、モールド樹脂部80の厚肉部が生じず、ボイドの発生、磁気フレームとモールド樹脂の線膨脹率の相違による亀裂に起因する浸水を効果的に防止することができ、電気的なショート、腐食などが発生せず、モールドコイル16として確実に機能できる。
また、モールド樹脂部80の隅角部と、上側磁気フレーム44との間に、空間80c、80dが形成されているので、余分なモールド樹脂部の領域が生ずることがなく、インサート成形に必要な樹脂量を少なくすることができ、コストを低減できる。
従って、モールド樹脂部80の隅角部と、上側磁気フレーム44との間に、空間80c、80dが形成されているので、モールド樹脂部80の厚肉部が生じず、ボイドの発生、磁気フレームとモールド樹脂の線膨脹率の相違による亀裂に起因する浸水を効果的に防止することができ、電気的なショート、腐食などが発生せず、モールドコイル16として確実に機能できる。
さらに、鋼板製の磁気フレーム20の上側磁気フレーム44の給電端子26の側の端面が、モールド樹脂部80のコネクタープレート80aと後部プレート80bで覆われることになり、外部に露出しないので安全である。
また、後部プレート80bとボビン組立体32の後部との間に補強リブ88が存在するので、後部プレートの構造強度が向上し、モールドコイル16自体の構造強度が向上することになる。
さらに、モールド樹脂部80のボビン組立体32の側部に位置する部分に接触面92を形成して、上側磁気フレーム44と当接するので、ボビン組立体32の熱を、この接触面92を介して磁気フレーム20に放熱することができ、モールドコイル16の温度上昇を抑え、作動を確実なものとすることができる。
なお、この実施例では、上側磁気フレーム44は、平板を四角に折り曲げて、断面略コの字形状に一体で構成したが、上側磁気フレーム44の側板部44a、上板部44cを別々の部材で構成することも可能である。すなわち、平板を複数枚組み合わせることで磁気フレーム20を形成することも可能である。
また、この実施例では、下側磁気フレーム42の側部に形成した嵌合凹部42bに、上側磁気フレーム44の側板部44aの下端の四隅に形成したカシメ片44bをカシメ加工することによって、成形体90に上側磁気フレーム44を取り付けたが、カシメ加工以外にも、例えば、圧入、溶着、接着などによって成形体90(下側磁気フレーム42)に上側磁気フレーム44を取り付けることも可能である。
さらに、この実施例では、モールド樹脂部80に、コネクタープレート80aと後部プレート80bを設けたが、いずれか一方のプレートだけを設けることも可能である。
図16は、本発明のモールドコイル16の別の実施例の縦断面図、図17(A)は、図16のアース端子28のD部分の拡大図、図17(B)は、図17(A)のアース端子28の部分拡大図、図17(C)は、別の実施例の図17(B)と同様なアース端子28の部分拡大図である。
この実施例のモールドコイル16は、図1〜図14に示したモールドコイル16と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例のモールドコイル16では、図16、図17(A)、(B)に示したように、アース端子28の表面に、周方向に繋がった溝形状の浸水防止部94が形成されている。
すなわち、この実施例では、アース端子28の表面に、アース端子28の長手方向と垂直な円周方向に、一定間隔離間して形成した複数の溝96からなる浸水防止部94が形成されている。
なお、この溝96を形成する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、レーザー加工によって形成することができる。また、この溝96の数、位置、溝の方向も、浸水防止効果を考慮すればよく、特に限定されるものではない。
さらに、図17(C)に示したように、アース端子28の表面に、アース端子28の長手方向に、一定間隔離間して形成した溝96と直交する、複数の溝98を形成するようにして、下記の密着性を向上して浸水防止効果を向上することも可能である。
なお、この実施例では、アース端子28の表面に、浸水防止部94を形成したが、給電端子26の表面に、浸水防止部94を形成することも可能である。
このように構成することによって、モールド樹脂部80とインサートした磁気フレーム20との間が、溝形状の浸水防止部94でモールド樹脂が密着されることになり、モールド樹脂部80とインサートした磁気フレーム20との間の境界面から浸水して、アース端子28、給電端子26の表面を伝わり、ソケット組立体18の内部まで達して、絶縁性が低下することがない。
しかも、従来のように、Oリングなどのシール材とそのためのシール溝を構成する必要もなく、構造が簡単で、制御弁自体も小型化することができる。
また、現場でのコイル着脱時に、Oリングなどのシール材の脱落、紛失のおそれもなくなり取扱が簡単になる。
さらに、例えば、レーザー加工により、アース端子28、一対の給電端子26の端子途中に、溝入れ加工を行ない溝形状の浸水防止部を形成するので、薬品処理などのように端子接点部に影響を及ぼすことがない。
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例では、カシメ加工することによって下側磁気フレーム42の外壁側に、アース端子28の基端部28aを電気的に強固に接続固定したが、カシメ加工以外にも、圧入、溶接、溶着、ネジ止めなど種々の方法で、アース端子28の基端部28aを下側磁気フレーム42の外壁側または内壁側に固定することができる。
また、例えば、弁本体12として二方弁、三方弁など種々の弁本体に適用可能である。
また、上記実施例では、上下一対の金型を用いたが、金型を、いわゆる横置き型としたり、多数個取りの金型とすることも可能であるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本発明は、電磁弁の弁体を駆動するために用いられ、樹脂でモールドされたモールドコイルおよびモールドコイルを用いた電磁弁、ならびに、モールドコイルの製造方法に適用することができる。
10 電磁弁
12 弁本体
14 駆動部
16 モールドコイル
18 ソケット組立体
20 磁気フレーム
20a 底板部
20b カシメ用孔部
20c 上板部
20d カシメ用凸部
22 巻線
24 ボビン
24a 駆動部挿通孔
26 給電端子
26a 基端部
26b 延設部
26c 給電端子部
28 アース端子
28a 基端部
28b カシメ用凸部
28c 延設部
28d アース端子部
28e カシメ用孔部
30 ボルト挿通孔
30a 給電端子部用切欠き
32 ボビン組立体
34 弁体
36 コイル組立体
38 モールド樹脂部
38a 領域
40 駆動部挿通孔
40a ボビン固定用立設部
42 下側磁気フレーム
42a カシメ用凸部
42b 嵌合凹部
42c 水抜き用孔
44 上側磁気フレーム
44a 側板部
44b カシメ片
44c 上板部
46 給電端子ソケット
48 アース端子ソケット
50 締結ボルト
52 吸引子
52a ネジ孔
54 プランジャ
56 付勢バネ
56a プランジャチューブ
58 シール材
60 下金型
62 金型凹部
62a コネクタープレート凹部
62b 後部プレート凹部
62c 接触面形成用金型空間
64 嵌合突設部
66 給電端子装着用凹部
68 アース端子装着用凹部
70 上金型
72 端子部スライド金型
74 金型凹部
74a コネクタープレート凹部
74b 後部プレート凹部
74c、74d 空間用突設部
76 接触面形成用金型空間
78 嵌合孔
80 モールド樹脂部
80a コネクタープレート
80b 後部プレート
80c、80d 空間
82 金型空間
84 コネクタ取付け面
86 ゲート
88 補強リブ
90 成形体
92 接触面
94 浸水防止部
96、98 溝

Claims (15)

  1. 巻線が巻き付けられたボビンと、
    前記ボビンに取付けられ、巻線の端部が電気的に接続された一対の給電端子とから構成されるボビン組立体と、
    前記ボビン組立体を囲む磁気フレームと、
    前記磁気フレームに接続されたアース端子とを備え、
    電磁弁の弁体を駆動するために用いられ、樹脂でモールドされたモールドコイルであって、
    前記磁気フレームを、アース端子が接続された下側磁気フレームと、上側磁気フレームとから構成し、
    前記下側磁気フレームと、ボビンと給電端子からなるボビン組立体とを一体成形することにより、ボビン組立体の周囲にモールド樹脂部を形成した後、
    前記モールド樹脂部を覆うように、上側磁気フレームを下側磁気フレームに取り付けたことを特徴とするモールドコイル。
  2. 前記モールド樹脂部の隅角部と上側磁気フレームとの間には、空間が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のモールドコイル。
  3. 前記モールド樹脂部の給電端子側のコネクタ取付け面を外側に延設することにより、コネクタープレートを形成し、
    前記コネクタープレートにより、上側磁気フレームの端面を覆うように構成したことを特徴とする請求項1から2のいずれかに記載のモールドコイル。
  4. 前記モールド樹脂部の給電端子側と反対側を外側に延設することにより、後部プレートを形成し、
    前記後部プレートにより、上側磁気フレームの端面を覆うように構成したことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のモールドコイル。
  5. 前記後部プレートとボビン組立体の後部との間に補強リブを形成したことを特徴とする請求項4に記載のモールドコイル。
  6. 前記モールド樹脂部のボビン組立体の側部に位置する部分に接触面を形成して、上側磁気フレームと当接するように構成したことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のモールドコイル。
  7. 前記アース端子、一対の給電端子のうち少なくとも1つの表面に、周方向に繋がった溝形状の浸水防止部を形成したことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のモールドコイル。
  8. 請求項1から7のいずれかに記載のモールドコイルの駆動部挿通孔に弁本体が装着された電磁弁。
  9. 巻線が巻き付けられたボビンと、
    前記ボビンに取付けられ、巻線の端部が電気的に接続された一対の給電端子とから構成されるボビン組立体と、
    前記ボビン組立体を囲む磁気フレームと、
    前記磁気フレームに接続されたアース端子とを備え、
    電磁弁の弁体を駆動するために用いられ、樹脂でモールドされたモールドコイルの製造方法であって、
    前記磁気フレームを、アース端子が接続された下側磁気フレームと、上側磁気フレームとから構成する工程と、
    前記下側磁気フレームと、ボビンと給電端子からなるボビン組立体を、下金型に配置する工程と、
    前記下金型と一対の上金型を閉じて、溶融樹脂を金型空間に注入することにより、前記下側磁気フレームとボビン組立体を一体成形することにより、ボビン組立体の周囲にモールド樹脂部を形成する工程と、
    前記モールド樹脂部を覆うように、上側磁気フレームを下側磁気フレームに取り付ける工程とを備えたことを特徴とするモールドコイルの製造方法。
  10. 前記上金型には、前記モールド樹脂部の隅角部と上側磁気フレームとの間には、空間が形成されるように空間用突設部が形成されていることを特徴とするモールドコイルの製造方法。
  11. 前記モールド樹脂部の給電端子側のコネクタ取付け面を外側に延設することにより、コネクタープレートを形成し、
    前記コネクタープレートにより、上側磁気フレームの端面を覆うように、前記上下金型には、コネクタープレート用金型空間が形成されていることを特徴とする請求項9から10のいずれかに記載のモールドコイルの製造方法。
  12. 前記モールド樹脂部の給電端子側と反対側を外側に延設することにより、後部プレートを形成し、
    前記後部プレートにより、上側磁気フレームの端面を覆うように、前記上下金型には、後部プレート金型空間が形成されていることを特徴とする請求項9から11のいずれかに記載のモールドコイルの製造方法。
  13. 前記上下金型には、前記後部プレートとボビン組立体の後部との間に補強リブを形成する補強リブ用金型空間が形成されていることを特徴とする請求項12に記載のモールドコイルの製造方法。
  14. 前記モールド樹脂部のボビン組立体の側部に位置する部分に接触面を形成して、上側磁気フレームと当接するように、前記下金型には、接触面形成用金型空間が形成されていることを特徴とする請求項1から13のいずれかに記載のモールドコイルの製造方法。
  15. 前記アース端子、一対の給電端子のうち少なくとも1つの表面に、周方向に繋がった溝形状の浸水防止部を形成したボビン組立体を用いることを特徴とする請求項9から14のいずれかに記載のモールドコイルの製造方法。
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