JP2014190469A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂ケースをインサート成形で容易に成形することができ、かつ内燃機関の吸排気通路や燃料通路への設置を支障なく行うことができる電磁コイルを提供する。
【解決手段】電磁弁１は、樹脂ケース２３と、これに収納される電磁コイル２、電気接続部、及びコイルボビン３とで構成される樹脂ケース組立体を備える。樹脂ケース組立体は、ヨーク部材８と固定部材５との間に挟まれてこれらに固定される。固定部材５のフランジ部２７と取り付け部材３１のフランジ部３１ａとの間に、流路１３を形成する流路形成部材１７の取り付け部１７ｂを挟んで両フランジ部２７及び３１ａをショルダーボルト１６で締結することにより流路形成部材１７及び取り付け部材３１が取り付けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体の流路を開閉する電磁弁に関する。

従来、このような電磁弁として、電磁コイルと、電磁コイルが巻かれたコイルボビンと、コイルボビンの内方で一方の磁極を形成する固定鉄心部を有する固定部材と、コイルボビンの内方で他方の磁極を形成する可動鉄心部を有する可動部材と、電磁コイルが形成する磁界を固定鉄心部及び可動鉄心部に導くヨーク部材とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の電磁弁では、コイルボビンは、可動鉄心部をその駆動方向に摺動自在に案内する内周面を備える。可動部材は、可動鉄心部からその駆動方向に延在する弁軸部を備える。固定鉄心部には、弁軸部をその駆動方向に案内する摺動案内孔が設けられる。弁軸部の先端には、流体の流路を開閉する弁体が設けられる。

この電磁弁は、内燃機関において、スロットルバルブの上流側から、上記流路としてのバイパス通路を経て触媒装置の上流側に導入する２次空気の量を変化させることにより、触媒装置に流入する排気の空燃比を制御するために用いられる。

また、この電磁弁は、電磁弁を駆動制御して空燃比を制御する制御基板とともに１つの筐体内に収納される。この筐体は、外部との電気的接続を行うためのカプラを有する樹脂ケースとして成形される。この成形に際し、上述の電磁コイルと、コイルボビンと、固定鉄心部及びヨークを有する固定部材と、電磁コイルと制御基板とを接続する電気接続部とがインサートされる。

特開２０１３−３６３６０号公報

しかしながら、上記従来の電磁弁のように、電磁コイル、コイルボビン、固定部材、及び電気接続部をインサート部品とするインサート成形で樹脂ケースを成形する場合、インサート部品が多いので、インサート成形を容易に行うことができない。

一方、内燃機関の吸排気通路や燃料通路における流体の制御用に電磁弁を用いる場合には、単にインサート部品を少なくして樹脂ケースのインサート成形の容易化を図ったとしても、それにより、内燃機関の吸排気通路や燃料通路への電磁弁の設置に不都合を生じるような不利益が生じたのでは、インサート成形の容易化を図る意味がなくなる。

本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、樹脂ケースをインサート成形で容易に成形することができ、かつ内燃機関の吸排気通路や燃料通路への設置を支障なく行うことができる電磁コイルを提供することにある。

本発明は、電磁コイルが巻かれたコイルボビンと、前記コイルボビンの内方で一方の磁極を形成する固定鉄心部を有する固定部材と、前記コイルボビンの内方で前記一方の磁極に対向する他方の磁極を形成する可動鉄心部を有する可動部材と、前記電磁コイルが形成する磁界を前記固定鉄心部及び前記可動鉄心部に導くヨーク部材とを備え、前記コイルボビンは、前記可動鉄心部をその駆動方向に摺動自在に案内する内周面を備え、前記可動部材は、前記可動鉄心部から前記駆動方向に延在する弁軸部を備え、前記固定鉄心部には、前記弁軸部が通されて該弁軸部を前記駆動方向に摺動自在に案内する摺動案内孔が設けられ、前記弁軸部の先端部に、流体の流路を流入側流路と流出側流路とに区分する弁座と協働して該流路を開閉する弁体が設けられる電磁弁において、前記電磁コイルへの給電を行うためのカプラを有する樹脂ケースを備え、前記樹脂ケースと、これに収納される前記電磁コイル、前記カプラの端子と該電磁コイルとを接続する電気接続部、及び前記コイルボビンとで樹脂ケース組立体を構成し、前記ヨーク部材及び前記樹脂ケース組立体は、これら相互間の前記駆動方向及びこれに直交する方向の位置関係を決定する第１位置決め部を備え、前記固定部材及び前記樹脂ケース組立体は、これら相互間の前記駆動方向及びこれに直交する方向の位置関係を決定する第２位置決め部を備え、前記樹脂ケース組立体は、前記ヨーク部材と前記固定部材との間に挟まれて該ヨーク部材及び前記固定部材に固定され、前記固定部材は、前記駆動方向に直交する方向に延在するフランジ部を備え、前記電磁弁は、該電磁弁を内燃機関に取り付けるための取り付け部材を備え、前記取り付け部材は、前記駆動方向に直交する方向に延在するフランジ部を備え、前記固定部材のフランジ部と前記取り付け部材のフランジ部との間に、前記流路を形成する流路形成部材の取り付け部を挟んで両フランジ部をボルトで締結することにより該流路形成部材が取り付けられることを特徴とする。

本発明において、樹脂ケース組立体は、樹脂ケースと、これに収納される電磁コイル、電気接続部及びコイルボビンとで構成される。このため、樹脂ケース組立体は、電磁コイルが巻かれたコイルボビンと電気接続部とをインサート部品として樹脂ケースをインサート成形することにより形成することができる。その際、ヨーク部材や固定鉄心部がインサートされないので、樹脂ケースのインサート成形を容易に行うことができる。

樹脂ケース組立体は、ヨーク部材を樹脂ケース組立体に第１位置決め部で位置決めし、固定部材を樹脂ケース組立体に第２位置決め部で位置決めすることにより、ヨーク部材と固定部材との間に挟んで固定することができる。

このとき、可動部材のコイルボビン内への組み込みは、例えば、固定部材を樹脂ケース組立体に位置決めする前にコイルボビンの内側に可動部材を配置しておき、その後、可動部材の弁軸部が固定鉄心部の摺動案内孔に挿入されるように固定部材を樹脂ケース組立体に位置決めすることによって行うことができる。

このため、樹脂ケース組立体に対するヨーク部材及び固定部材の取付けは、特別な部品を要することなく、容易に行うことができる。また、取り付けられたヨーク部材は、樹脂に覆われず、露出した状態であるため、放熱性に優れている。これにより、熱膨張によって可動部材と固定部材との間の摺動部の磨耗が増大するのを抑制することができる。

さらに、固定部材のフランジ部と、取り付け部材のフランジ部との間に、流路形成部材の取り付け部を挟んで両フランジ部をボルトで締結することにより流路形成部材が取り付けられるので、流路形成部材を固定部材に取り付けるためのねじ等の締結部材を別途要することなく、その取付けを行うことができる。そして、この取付け部材及び流路形成部材を介して、内燃機関の吸排気通路や燃料通路への電磁弁の設置を容易に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る電磁弁の斜視図である。 図１の電磁弁のII−II線断面図である。 図１の電磁弁の電気接続部を示す図である。 図１の電磁弁の固定部材に対するヨーク部材の取付け部分を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１〜図３に示すように、実施形態の電磁弁１は、電磁コイル２と、電磁コイル２が巻かれたコイルボビン３と、コイルボビン３の内方に配置された固定鉄心部４を有する固定部材５と、コイルボビン３の内方で固定鉄心部４に対向するように配置された可動鉄心部６を有する可動部材７と、電磁コイル２が形成する磁界を固定鉄心部４及び可動鉄心部６に導くヨーク部材８とを備える。なお、図２では、後述する取付け部材３１は、一部のみ示している。

コイルボビン３は、中空円筒状部分３ａと、その下端のフランジ状部分３ｂと、上端近傍のフランジ状部分３ｃとを備える。電磁コイル２は、フランジ状部分３ｂとフランジ状部分３ｃとの間で中空円筒状部分３ａの外周に巻回される。中空円筒状部分３ａの上側に可動鉄心部６が配置され、その下側に固定鉄心部４が配置される。

ヨーク部材８は、固定鉄心部４から電磁コイル２の外側を経て可動鉄心部６に至る閉磁路を形成する。固定鉄心部４及び可動鉄心部６は、電磁コイル２に通電されたとき、それぞれ一方の磁極及び他方の磁極を形成する。このとき、可動鉄心部６は、固定鉄心部４に引き付けられて駆動する。可動鉄心部６は、コイルボビン３の内周面によりその駆動方向に案内される。

可動部材７は、可動鉄心部６から分離してその駆動方向に延在する弁軸部１１を備える。固定部材５の固定鉄心部４には、弁軸部１１が通され、弁軸部１１をその駆動方向において摺動自在に案内する摺動部が設けられた摺動案内孔４ａを有する。

弁軸部１１の先端部には、流体が流通する流路１３内の弁座１４に対向して配置され、弁座１４と協働して流路１３を開閉する弁体１５が設けられる。弁座１４は、流路１３を、流入側流路１３ａと流出側流路１３ｂとに区分している。

流路１３は、固定部材５に２つのショルダーボルト１６で固定された流路形成部材１７により形成される。流路形成部材１７は、ショルダーボルト１６を通すための貫通孔１７ａが設けられた取り付け部１７ｂを有する。

弁体１５は、コイルばね１８により、弁座１４から離れる方向、すなわち弁軸部１１の後端方向に付勢される。可動鉄心部６は、その駆動力を、弁軸部１１の後端部１９に突き当たって弁軸部１１に伝達するための突き当て部２０を備える。

また、電磁弁１は、電磁コイル２への給電を行うためのカプラ２２を有する樹脂ケース２３を備える。樹脂ケース２３には、電磁コイル２、電気接続部２５（図３参照）、及びコイルボビン３が収納される。電気接続部２５は、カプラ２２の端子２４と電磁コイル２とを接続する。なお、図３では、図２と逆方向に見た断面が示されており、カプラ２２等の図示は省略している。

樹脂ケース２３、電磁コイル２、電気接続部２５、及びコイルボビン３により樹脂ケース組立体２６が構成される。樹脂ケース組立体２６において、樹脂ケース２３は、コイルボビン３のフランジ状部分３ｃの上面からフランジ状部分３ｂ下面の端縁近傍にかけて、コイルボビン３及び電磁コイル２を覆う。コイルボビン３の中空円筒状部分３ａのフランジ状部分３ｃよりも上方の部分は、樹脂ケース２３の開口穴２３ａを通り、上方に延出する。

固定部材５は、可動部材７の駆動方向に直交する方向に延在し、中心部に開口穴２７ａが設けられたフランジ部２７を備える。フランジ部２７は、図２で断面が示されている部分の両側に、ショルダーボルト１６を通すための貫通孔２７ｂが設けられる。固定部材５の固定鉄心部４の下端部は、コイルボビン３の中空円筒状部分３ａの下端開口部からフランジ部２７の開口穴２７ａを経て下方に延出し、横方向に拡がって鍔部４ｂを形成する。

固定部材５は、フランジ部２７と固定鉄心部４とを結合させることにより構成される。この結合は、フランジ部２７の開口穴２７ａに、固定鉄心部４をその鍔部４ｂにフランジ部２７が接するまで圧入することにより行われる。

コイルボビン３の中空円筒状部分３ａの下端面、フランジ状部分３ｂ下面の樹脂ケース２３で覆われていない部分、及び樹脂ケース２３のフランジ状部分３ｂの下面を覆っている部分は、フランジ部２７の上面に気密に接する。

樹脂ケース２３は、図１で断面が示されている部分において、該断面に垂直な両側面と上面とを有する。該両側面及び上面に沿って、ヨーク部材８が、固定部材５のフランジ部２７の一方の側から他方の側にわたって延在する。

ヨーク部材８は、フランジ部２７の該一方の側及び他方の側において、フランジ部２７に結合される。ヨーク部材８の該上面に沿った部分には、開口穴８ａが設けられる。コイルボビン３の中空円筒状部分３ａの上端側は、開口穴８ａを通って上方に延出する。

フランジ部２７に結合されるヨーク部材８の両下端部には、フランジ部２７と結合するための凹部８ｂが設けられる。図４に示すように、凹部８ｂに対して、フランジ部２７の対応部分を嵌合させ、かしめにより双方が結合される。

樹脂ケース２３及び樹脂ケース組立体２６は、これら相互間の可動鉄心部６の駆動方向及びこれに垂直な方向の位置関係を決定する第１位置決め部２９を備える。第１位置決め部２９における該駆動方向の位置関係を決定する部分は、樹脂ケース２３の上面とこれに接するヨーク部材８の内面とで構成される。該駆動方向に垂直な方向の位置関係を決定する部分は、ヨーク部材８の開口穴８ａの内周面とコイルボビン３の中空円筒状部分３ａの外周面とが接触する部分で構成される。

固定部材５及び樹脂ケース組立体２６は、これら相互間の可動鉄心部６の駆動方向及びこれに直交する方向の位置関係を決定する第２位置決め部３０を備える。第２位置決め部３０における該駆動方向の位置関係を決定する部分は、コイルボビン３の中空円筒状部分３ａの下端面及びフランジ状部分３ｂ下面の樹脂ケース２３で覆われていない部分と、フランジ部２７の上面とが接する部分により構成される。該駆動方向に垂直な方向の位置関係を決定する部分は、コイルボビン３の中空円筒状部分３ａにおけるフランジ状部分３ｂ近傍の内周面と、固定鉄心部４の外周面とが接触する部分により構成される。

樹脂ケース組立体２６は、ヨーク部材８と固定部材５との間に挟まれて、ヨーク部材８及び固定部材５に固定される。その際、第１位置決め部２９により、樹脂ケース組立体２６とヨーク部材８との位置関係が決定され、第２位置決め部３０により樹脂ケース組立体２６と固定部材５との位置関係が決定される。

また、電磁弁１は、電磁弁１を図外の内燃機関に取り付けるための取り付け部材３１を備える。取り付け部材３１は、可動鉄心部６の駆動方向に直交する方向に延在するフランジ部３１ａを備える。フランジ部３１ａには、ショルダーボルト１６の雄ねじ部が螺合する雌ねじ部３１ｂが設けられる。また、取り付け部材３１には、電磁弁１を内燃機関に取り付けるための取り付け孔３１ｃが設けられる。

電磁弁１の組立ては、例えば、次のような手順で行うことがでる。ただし、組立てに先立ち、予め、電磁コイル２が巻かれたコイルボビン３と電気接続部２５とをインサート部品として樹脂ケース２３をインサート成形することにより、樹脂ケース組立体２６が形成される。

まず、樹脂ケース組立体２６におけるコイルボビン３の中空円筒状部分３ａに可動部材７の可動鉄心部６を挿入して配置する。次に、樹脂ケース組立体２６に対し、ヨーク部材８を第１位置決め部２９で位置決めし、固定部材５を第２位置決め部３０で位置決めすることにより、樹脂ケース２３をヨーク部材８と固定部材５との間に挟んで固定する。

これにより、図４に示すように、ヨーク部材８の凹部８ｂに、フランジ部２７の対応部分が嵌合された状態となる。そこで、凹部８ｂの両側部分をかしめることにより、ヨーク部材８と、フランジ部２７とを結合する。次に、弁体１５が取り付けられた可動部材７の弁軸部１１を、固定鉄心部４の摺動案内孔４ａ内に挿入する。

次に、固定部材５のフランジ部２７と、取り付け部材３１のフランジ部３１ａとの間に、コイルばね１８が配置された流路形成部材１７の取り付け部１７ｂを挟んでこれらをショルダーボルト１６で締結する。これにより、固定部材５に対して流路形成部材１７及び取り付け部材３１が結合され、電磁弁１の組立てが完了する。

組み立てられた電磁弁１は、内燃機関の吸排気通路や燃料通路に対して流路１３が介在するように接続し、かつ内燃機関の対応部分に対して取り付け部材３１をねじ止めすることにより、内燃機関に対して容易に取り付けることができる。

取り付けられた電磁弁１は、流路１３内を流通する流体の流れを制御するために用いられる。すなわち、電磁コイル２に通電されていないとき、コイルばね１８の付勢力により、流路１３内の弁座１４から弁体１５が離れた位置に変位しているので、流路１３は、開放された状態にある。図１では、この状態が示されている。

この状態において、電磁コイル２に通電されると、可動部材７の可動鉄心部６が固定部材５の固定鉄心部４の方へ、コイルばね１８の付勢力に抗して引き付けられる。これにより、弁軸部１１がその先端の方向へ駆動されて弁軸部１１先端の弁体１５が流路１３内の弁座１４に着座するので、流路１３は、閉塞された状態となる。この状態において、電磁コイル２への通電が解除されると、コイルばね１８により弁体１５が弁座１４から離され、流路１３は開放状態に復帰する。

このように、電磁コイル２への通電のオンオフにより流路１３の開放状態及び閉塞状態を切り替えることによって、流路１３内を流通する流体の流れを制御することができる。具体的には、例えば、通電のオン期間及びオフ期間の比率を制御して流路１３の閉塞状態と開放状態との比率を変化させることにより、流路１３における流体の流量を調整することができる。

以上のように、本実施形態によれば、樹脂ケース２３は、インサート成形により成形する場合、電磁コイル２が巻かれたコイルボビン３と電気接続部２５とをインサート部品とするだけでよいので、容易に成形することができる。

また、このインサート成形により形成された樹脂ケース組立体２６に対し、ヨーク部材８を第１位置決め部２９で位置決めし、固定部材５を第２位置決め部３０で位置決めし、ヨーク部材８の端部を固定部材５のフランジ部２７にかしめにより結合させるだけで、ヨーク部材８と固定部材５を組み付けることができる。

このため、樹脂ケース組立体２６に対するヨーク部材８及び固定部材５の取付けは、特別な部品を要することなく、容易に行うことができる。また、取り付けられたヨーク部材８は、露出しており、放熱性に優れているので、熱膨張によって可動部材７と固定部材５との間の摺動部の磨耗が増大するのを抑制することができる。

また、固定部材５のフランジ部２７と、取り付け部材３１のフランジ部３１ａとの間に、流路形成部材１７の取り付け部１７ｂを挟んで両フランジ部２７及び３１ａをショルダーボルト１６で締結するだけで、ねじ等の締結部材を別途要することなく、流路形成部材１７及び取り付け部材３１を固定部材５に取り付けることができる。この流路形成部材１７及び取り付け部材３１を介して、内燃機関の吸排気通路や燃料通路への設置を支障なく行うことができる。

なお、本発明は、上述実施形態に限定されない。例えば、ヨーク部材８と固定部材５のフランジ部２７との結合を、かしめによらず、他の手段、例えばねじ止めにより行うようにしてもよい。

１…電磁弁、２…電磁コイル、３…コイルボビン、４…固定鉄心部、５…固定部材、６…可動鉄心部、７…可動部材、８…ヨーク部材、１１…弁軸部、４ａ…摺動案内孔、１３…流路、１３ａ…流入側流路、１３ｂ…流出側流路、１４…弁座、１５…弁体、１６…ショルダーボルト、２２…カプラ、２３…樹脂ケース、２４…端子、２５…電気接続部、２６…樹脂ケース組立体、２７…フランジ部、２９…第１位置決め部、３０…第２位置決め部、３１…取り付け部材、３１ａ…フランジ部。

Claims (1)

1. 電磁コイルが巻かれたコイルボビンと、
   前記コイルボビンの内方で一方の磁極を形成する固定鉄心部を有する固定部材と、
   前記コイルボビンの内方で前記一方の磁極に対向する他方の磁極を形成する可動鉄心部を有する可動部材と、
   前記電磁コイルが形成する磁界を前記固定鉄心部及び前記可動鉄心部に導くヨーク部材とを備え、
   前記コイルボビンは、前記可動鉄心部をその駆動方向に摺動自在に案内する内周面を備え、
   前記可動部材は、前記可動鉄心部から前記駆動方向に延在する弁軸部を備え、
   前記固定鉄心部には、前記弁軸部が通されて該弁軸部を前記駆動方向に摺動自在に案内する摺動案内孔が設けられ、
   前記弁軸部の先端部に、流体の流路を流入側流路と流出側流路とに区分する弁座と協働して該流路を開閉する弁体が設けられる電磁弁において、
   前記電磁コイルへの給電を行うためのカプラを有する樹脂ケースを備え、
   前記樹脂ケースと、これに収納される前記電磁コイル、前記カプラの端子と該電磁コイルとを接続する電気接続部、及び前記コイルボビンとで樹脂ケース組立体を構成し、
   前記ヨーク部材及び前記樹脂ケース組立体は、これら相互間の前記駆動方向及びこれに直交する方向の位置関係を決定する第１位置決め部を備え、
   前記固定部材及び前記樹脂ケース組立体は、これら相互間の前記駆動方向及びこれに直交する方向の位置関係を決定する第２位置決め部を備え、
   前記樹脂ケース組立体は、前記ヨーク部材と前記固定部材との間に挟まれて該ヨーク部材及び前記固定部材に固定され、
   前記固定部材は、前記駆動方向に直交する方向に延在するフランジ部を備え、
   前記電磁弁は、該電磁弁を内燃機関に取り付けるための取り付け部材を備え、
   前記取り付け部材は、前記駆動方向に直交する方向に延在するフランジ部を備え、
   前記固定部材のフランジ部と前記取り付け部材のフランジ部との間に、前記流路を形成する流路形成部材の取り付け部を挟んで両フランジ部をボルトで締結することにより該流路形成部材が取り付けられることを特徴とする電磁弁。