JP2014027204A - リニアソレノイド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 リニアソレノイド1では、ヨーク15の底部17は、第2固定子コア30の連結部34のうち底部17側の一部が挿入された穴18を有している。したがって、第2固定子コア30がヨーク15の底部17の穴18に挿入された分だけ可動子コア40の磁気伝達部42の軸方向長さを長くすることができる。そのため、可動子コア40のストロークの後半において、可動子コア40と磁気伝達部42との軸方向の重なり量が大きくなり、可動子コア40と磁気伝達部42との間で伝達される磁束の密度の増加が抑制されるので、軸方向で第2固定子コア30側に引っ張る磁気吸引力の急激な増大を防止可能である。それ故、体格を大きくすることなく、ストローク変化による総磁気吸引力の変動を抑制可能である。
【選択図】図2
Description
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、体格を大きくすることなく、ストローク変化による総磁気吸引力の変動を抑制可能なリニアソレノイドを提供することである。
特に本発明は、ヨークが、コイルの径外方向に位置し第1固定子コアを固定している筒部と、筒部のうち第2固定子コア側の一端部に一体に形成され、第2固定子コアのうち少なくとも一部が挿入された穴を有している底部と、を含むことを特徴とする。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるリニアソレノイドが適用されたバルブタイミング調整装置を図1に示す。バルブタイミング調整装置100は、図示しない内燃機関のクランクシャフトと一体に回転するケース101内の油圧室102に作動油を供給することで、カムシャフト103と一体に回転するベーンロータ104を相対回動させ、図示しない吸排気バルブの開閉タイミングを調整する。油圧室102には、オイルパン105からオイルポンプ106により汲み上げられた作動油が油圧切換弁107を通じて供給される。油圧切換弁107のスプール108は、スリーブ109内で軸方向に往復移動可能に設けられ、スプリング110により軸方向の一方側に付勢されている。リニアソレノイド1は、スプール108をスプリング110の付勢力に抗して軸方向の他方側に駆動する駆動部として用いられている。
リニアソレノイド1は、コイル部10、ヨーク15、ハウジング20、第1固定子コア25、第2固定子コア30、シャフト35および可動子コア40などを備えている。
ヨーク15は、磁性材料からなり、コイル部10の径外方向に位置する筒部16と、筒部16の一端部に一体に形成されている底部17とを有している。
第2固定子コア30は、シャフト35を支持している軸受部31と、軸受部31の径外方向に位置している筒状の磁気伝達部32と、磁気伝達部32のうち底部17側の端部の径内部36と軸受部31とを連結している連結部34とを有し、一部材で構成されている。磁気伝達部32のうち底部17側の端部は、鍔状である。磁気伝達部32は、第1環状突起28との間にエアギャップ47を隔てるように当該第1環状突起28側に突き出す第2環状突起33を形成している。
このサブアセンブリ48は、先ず、図7に示すように樹脂モールドされたヨーク15およびコイル部10に対し、図8に示すように第2固定子コア30の磁気伝達部32が軸方向でヨーク15の穴18の縁部19に当接するまでコイル部10内およびヨーク15内に挿入される。この段階において、第2隙間52の最小径方向寸法X1および第2隙間53の最小径方向寸法X3は、共に第1隙間51の最大径方向寸法X2よりも大きく設定されていることから、サブアセンブリ48は、ボビン11およびヨーク15に干渉することなくコイル部10内およびヨーク15内に挿入可能である。次に、図9に示すパンチ111が用いられ、第2固定子コア30が軸方向でヨーク15に当接した状態のままヨーク15の筒部16の他端部が図5に示すようにかしめられ、第1固定子コア25の径外部がヨーク15の筒部16に固定される。
バルブタイミング調整装置100の油圧室102に作動油を供給しないとき、コイル12は非通電とされる。このとき、シャフト35は、油圧切換弁107のスプリング110によりスプール108を介して付勢されてヨーク15の底部17に当接し、原位置に位置する。
したがって、第2固定子コア30がヨーク15の底部17の穴18に挿入された分だけ可動子コア40の磁気伝達部42の軸方向長さを長くすることができる。そのため、可動子コア40のストロークの後半において、可動子コア40と第2固定子コア30の磁気伝達部32との軸方向の重なり量が大きくなり、可動子コア40と第2固定子コア30の磁気伝達部32との間で伝達される磁束の密度の増加が抑制されるので、軸方向で第2固定子コア30側に引っ張る磁気吸引力の急激な増大を防止可能である。それ故、体格を大きくすることなく、ストローク変化による総磁気吸引力の変動を抑制可能である。
また、第1実施形態では、穴18は有底穴であるので、ヨーク15の剛性を確保することができる。
したがって、エアギャップ47の軸方向寸法のばらつきが低減するので、総磁気吸引力のばらつきを抑制可能である。
また、磁気回路を構成する第1固定子コア25と第2固定子コア30との偏芯が抑えられるので、可動子コア40に作用する径方向の力すなわちサイドフォースを低減することができる。そのため、磁気吸引力を安定させることができ、またシャフト35と摺動する軸受部26および軸受部31の摩耗を低減することができ、また軸受部26と軸受部31との同軸度を向上させシャフトを円滑に摺動させることができる。
したがって、リニアソレノイド1の組み付けが容易となる。
したがって、個体間の寸法ばらつきの影響で第2固定子コアとヨークの底部との径方向位置がばらついても、第2固定子コアとヨークの底部との軸方向エアギャップは一定であるので、個体間の磁気吸引力のばらつきを低減可能である。
したがって、第2固定子コア30とヨーク15の底部17との接触面積を大きくし、磁気伝達をより大きな面積で行うことができる。
したがって、組み付けに際し、サブアセンブリ48は、ボビン11およびヨーク15に干渉することなくコイル部10内およびヨーク15内に挿入可能である。つまり、第1固定子コア25と第2固定子コア30との径方向の相対移動がカラー45により規制されている場合でも、各コアがヨーク15と機構的に干渉し組付け不能になることはない。また、干渉を考慮して第1固定子コア25とヨーク15との径方向クリアランスを大きく設定する必要がなくなるため、第1固定子コア25とヨーク15とのエアギャップが小さくなり総磁気吸引力を増大することができる。
したがって、第1固定子コア25、第2固定子コア30、カラー45およびヨーク15の個体間の寸法ばらつきの影響で第1固定子コア25とヨーク15の筒部16との軸方向位置がばらついても、第1固定子コア25とヨーク15の筒部16との径方向エアギャップは一定であるので、個体間の磁気吸引力のばらつきを低減可能である。
本発明の第2実施形態によるリニアソレノイドを図11に基づき説明する。
リニアソレノイド55では、ヨーク56の底部57の穴18の底壁は、軸方向に貫通する通孔58を有している。
第2実施形態では、第1実施形態と同様の効果を奏する。さらに、第2実施形態では、有底穴である穴18をプレス加工で成形するとき、通孔58を利用して肉抜きができるので、ヨーク56を比較的容易に製造することができる。
本発明の第3実施形態によるリニアソレノイドを図12に基づき説明する。
リニアソレノイド60では、ヨーク61の底部62は、第2固定子コア64の連結部65のうち底部62側の一部が挿入された貫通穴63を有している。
第3実施形態では、第1実施形態と同様の効果を奏する。さらに、第3実施形態では、ヨーク61の底部62が貫通穴63を有し、第1実施形態よりも可動子コア66の磁気伝達部67の軸方向長さを長くすることができるので、総磁気吸引力の変動を一層抑制可能である。
本発明の第4実施形態によるリニアソレノイドを図13に基づき説明する。
リニアソレノイド70では、第2固定子コア71の磁気伝達部72は、底部62側の端部から中間部まで径方向寸法が一定である。つまり、磁気伝達部72の底部62側の端部は鍔状ではない。
第4実施形態では、第1実施形態と同様の効果を奏する。
本発明の第5実施形態によるリニアソレノイドを図14、図15に基づき説明する。
リニアソレノイド75では、ヨーク76の底部77の穴18の底壁は、軸方向に貫通する通孔79を有している。シャフト35は、穴18の底壁を構成する十字形状の接続部78に当接可能である。
第5実施形態では、第1実施形態と同様の効果を奏する。さらに、第5実施形態では、有底穴である穴18をプレス加工で成形するとき、通孔79を利用して肉抜きができるので、ヨーク76を比較的容易に製造することができる。また、第5実施形態では、ヨーク76の穴18周辺部分は、第4実施形態におけるヨーク61の穴63周辺部分よりも、接続部78によって剛性が高められている。
本発明の他の実施形態では、第1固定子コアとヨークとの固定は、かしめに限らず、例えば圧入などにより為されてもよい。
本発明の他の実施形態では、第1固定子コアとヨークとの間の磁束伝達が軸方向で行われてもよい。この場合、第1固定子コアとヨークとの間の径方向への相対移動可能範囲は、第2固定子コアとヨークとの間の径方向への相対移動可能範囲より大きく設定してもよい。
本発明の他の実施形態では、第1固定子コアは、ヨークの筒部内に嵌合していなくてもよい。第1固定子コアがヨークの筒部内に嵌合しない場合、第1固定子コアとヨークとの固定は、例えば巻きかしめ等で為されてもよい。
本発明の他の実施形態では、第1固定子コアは、軸受部と固定部とが別体で構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、第1固定子コアおよび第2固定子コアの一方および両方は、環状突起を形成しなくてもよい。要するに、第1固定子コアおよび第2固定子コアは、両者の間にエアギャップが形成されるように設けられればよい。
本発明の他の実施形態では、第1固定子コア、第2固定子コアおよびヨークは、横断面形状が円形でなくてもよいし、周方向の一部に切り欠き等が形成されていてもよい。
本発明の他の実施形態では、カラーは、第1固定子コアおよび第2固定子コアに圧入ではなく嵌合されてもよい。これにより、カラーは、第1固定子コア、第2固定子コア、シャフトおよび可動子コアを一体に組み付けなくてもよい。
本発明の他の実施形態では、リニアソレノイドは、バルブタイミング調整装置の油圧切換弁の駆動部に限らず、往復移動可能な被駆動部材を有する種々の機能品の駆動部として適用可能である。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
12・・・・・・・・・・・・・・コイル
15、56、61、76・・・・・ヨーク
16・・・・・・・・・・・・・・筒部
17、57、62、77・・・・・底部
18、63・・・・・・・・・・・穴
25・・・・・・・・・・・・・・第1固定子コア
30、64、71・・・・・・・・第2固定子コア
47・・・・・・・・・・・・・・エアギャップ
35・・・・・・・・・・・・・・シャフト
40、66・・・・・・・・・・・可動子コア
45・・・・・・・・・・・・・・カラー(非磁性部材)
Claims (8)
- 環状のコイル(12)と、
前記コイルの軸心方向の一方に位置している第1固定子コア(25)と、
前記コイルの軸心方向の他方で前記第1固定子コアとの間にエアギャップ(47)を隔てるように配置されている第2固定子コア(30、64、71)と、
前記コイルの径外方向に位置し、前記第1固定子コアと前記第2固定子コアとを互いに磁気的につないでいるヨーク(15、56、61、76)と、
前記エアギャップの径内方向で前記第1固定子コアと前記第2固定子コアとにより支持され、前記第2固定子コア側の原位置と前記第1固定子コア側のフルストローク位置との間で軸方向に往復移動可能なシャフト(35)と、
前記第1固定子コアと前記第2固定子コアとの間で前記シャフトに固定され、前記コイルが通電されると前記第1固定子コアと前記第2固定子コアとを磁気的にバイパスするように前記エアギャップの径内方向に移動して、前記シャフトをフルストローク位置側に移動させる可動子コア(40、66)と、
前記第1固定子コアと前記第2固定子コアとの間に位置し、前記第1固定子コアと前記第2固定子コアとが互いに接近する方向に相対移動することを禁止している非磁性部材(45)と、
を備え、
前記ヨークは、前記コイルの径外方向に位置し前記第1固定子コアを固定している筒部(16)と、前記筒部のうち前記第2固定子コア側の一端部に一体に形成され、前記第2固定子コアのうち少なくとも一部が挿入された穴(18、63)を有している底部(17、57、62、77)と、を含むことを特徴とするリニアソレノイド(1、55、60、70、75)。 - 前記ヨークの前記底部は、前記第2固定子コアとの間で軸方向に磁気伝達可能であることを特徴とする請求項1に記載のリニアソレノイド(1、55、60、70、75)。
- 前記第2固定子コアは、前記シャフトを支持している軸受部(31)と、前記軸受部の径外方向に位置し前記第1固定子コアとの間に前記エアギャップを隔てるように配置されている筒状の磁気伝達部(32、72)と、前記磁気伝達部のうち前記底部側の端部の径内部(36)と前記軸受部とを連結し前記穴内に挿入されている連結部(34)と、を有し、
前記第2固定子コアの前記磁気伝達部のうち前記底部側の端部の径外部(37)は、前記ヨークの前記底部のうち前記穴の縁部(19)に軸方向で当接していることを特徴とする請求項2に記載のリニアソレノイド(1、55、60、70、75)。 - 前記第1固定子コアは、前記ヨークの前記筒部の他端部内に嵌合し、当該筒部との間で径方向に磁気伝達可能であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のリニアソレノイド(1、55、60、70、75)。
- 前記穴の内面と前記第2固定子コアとの第1隙間(51)の最小径方向寸法(X1)は、前記ヨークの前記筒部と前記第1固定子コアとの第2隙間(52)の最大径方向寸法(X2)よりも大きいことを特徴とする請求項4のいずれか一項に記載のリニアソレノイド(1、55、60、70、75)。
- 前記穴(18)は有底穴であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のリニアソレノイド(1、55、75)。
- 前記穴(18)の底壁は、軸方向に貫通する通孔(58、79)を有していることを特徴とする請求項6に記載のリニアソレノイド(55、75)。
- 前記穴(63)は貫通穴であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のリニアソレノイド(60、70)。
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