JP2014194968A - アクチュエータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】かしめ固定による駆動対象機器のハウジングの変形を防止できるアクチュエータ装置を提供する。
【解決手段】ソレノイドアクチュエータ２０と駆動対象機器１０を備えるアクチュエータ装置１であって、駆動部１２を収容する筒部材であって、一端に径方向外側に突出するフランジ部１１Ａを有するハウジング１１と、ハウジング１１よりも材料強度の高い材料によって形成されており、コイル４１及びプランジャ７０を収容する筒部材であって、開口端３０Ａを通じてハウジング１１のフランジ部１１Ａが挿入されるケース３０と、を備え、ケース３０の開口端３０Ａは、外側からフランジ部１１Ａに対してかしめられるかしめ部３１として構成されており、かしめ部３１とフランジ部１１Ａとの間には補強部材２８が配設される、ことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ソレノイドアクチュエータを含むアクチュエータ装置に関する。

特許文献１には、コイルに通電することで発生する磁界によってプランジャを軸方向に移動させるソレノイドアクチュエータと、プランジャの移動によって駆動される駆動部を有する駆動対象機器と、を備えるアクチュエータ装置が開示されている。

特開２０１０−１３５４６９号公報

このようなアクチュエータ装置では、ソレノイドアクチュエータのケースに形成される取付フランジと、駆動対象機器のハウジングとが、ボルト等の連結部材によって結合される。これにより、ソレノイドアクチュエータと駆動対象機器とが一体的な装置を構成する。

本願発明者らは、アクチュエータ装置の小型化及び軽量化を図るため、駆動対象機器のハウジングをアルミニウムで形成するとともに、当該ハウジングの端部に対してソレノイドアクチュエータのケースの端部をかしめて両者を相互に固定することを提案している。

しかしながら、ソレノイドアクチュエータのケースは、駆動対象機器のハウジンングよりも材料強度の高い材料（例えば鉄）で形成されるため、ケースを強くかしめた場合等には、当該ケースのかしめ部が当接することによってハウジングが変形してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、かしめ固定による駆動対象機器のハウジングの変形を防止できるアクチュエータ装置を提供することを目的とする。

本発明は、コイルに通電することで発生する磁界によってプランジャを軸方向に移動させるソレノイドアクチュエータと、前記プランジャの移動によって駆動される駆動部を有する駆動対象機器と、を備えるアクチュエータ装置である。アクチュエータ装置は、前記駆動部を収容する筒部材であって、一端に径方向外側に突出するフランジ部を有するハウジングと、前記ハウジングよりも材料強度の高い材料によって形成されており、前記コイル及び前記プランジャを収容する筒部材であって、開口端を通じて前記ハウジングの前記フランジ部が挿入されるアクチュエータケースと、を備え、前記アクチュエータケースの開口端は、外側から前記フランジ部に対してかしめられるかしめ部として構成されており、前記かしめ部と前記フランジ部との間には補強部材が配設される、ことを特徴とする。

本発明によれば、アクチュエータケースのかしめ部とハウジングのフランジ部との間に補強部材が配設されており、アクチュエータケースのかしめ部はハウジングのフランジ部に当接せずに、補強部材に当接することとなるので、かしめ固定時における駆動対象機器のハウジングの変形を防止することができる。

本発明の実施形態によるアクチュエータ装置の斜視断面図である。 アクチュエータ装置の縦断面図である。 本実施形態の第１変形例によるソレノイドアクチュエータのかしめ部近傍を拡大した模式図である。 本実施形態の第２変形例によるソレノイドアクチュエータのかしめ部近傍を拡大した模式図である。

以下、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態によるアクチュエータ装置１について説明する。

図１及び図２に示すように、アクチュエータ装置１は、駆動対象機器としてのバルブ装置１０と、バルブ装置１０を駆動するソレノイドアクチュエータ２０と、を備える。

バルブ装置１０は、作動油（作動流体）が流れる流路に設置されるスプール弁である。バルブ装置１０は、円筒状のバルブスリーブ１１と、バルブスリーブ１１内に摺動自在に設けられるスプール１２と、を有している。バルブスリーブ１１は、スプール１２を収容するハウジングとして構成されており、アルミニウムによって形成されている。スプール１２は、ソレノイドアクチュエータ２０によって駆動される駆動部として構成されており、バルブスリーブ１１内をスリーブ軸方向に移動する。

バルブ装置１０は、スプール１２の位置に応じて、バルブスリーブ１１を通過して流路に流れ込む作動油の流量を調整するように構成されている。

図２に示すように、ソレノイドアクチュエータ２０は、アクチュエータケースとしてのケース３０と、ボビン４０に巻き回されたコイル４１と、ボビン４０の内周面４０Ｃに嵌め込まれるスリーブ５０及びベース６０と、可動鉄心としてのプランジャ７０と、を備える。ソレノイドアクチュエータ２０は、コイル４１に通電することで発生する磁界によって、プランジャ７０を軸方向に移動させる電磁アクチュエータである。

ケース３０は、磁性材（例えば鉄）によって形成された有底円筒状部材であって、ソレノイドアクチュエータ２０を構成する各種部材を収容する収容枠である。ケース３０の先端は開口端３０Ａであって、この開口端３０Ａはバルブ装置１０のバルブスリーブ１１の一端をかしめ固定するかしめ部３１として構成されている。

ボビン４０は、両端に鍔部４０Ａ，４０Ｂを有する円筒状部材である。ボビン４０は、電気絶縁性の樹脂によって形成されている。鍔部４０Ａ，４０Ｂの間のボビン胴体部の外周面に巻き回された導電性線材がコイル４１を構成する。ボビン４０の鍔部４０Ａには、コイル４１に電気的に接続されるターミナル４２が設けられている。

ボビン４０は、コイル４１が巻き回された状態でケース３０内に配置される。このように配置された状態では、ボビン４０のターミナル４２は、ケース３０の切欠部３２を通じて外部に突出する。ターミナル４２を介してコイル４１に電流を流すことで、コイル４１の周囲に磁界が発生する。

ボビン４０の内側には、磁路を構成する部材としてスリーブ５０及びベース６０が設置される。

スリーブ５０は、磁性材（例えば鉄）によって形成された円筒状部材である。スリーブ５０はボビン４０の基端寄りの内周面に圧入され、このように圧入された状態においてスリーブ５０の基端面はケース３０の底面に当接する。

ベース６０は、磁性材（例えば鉄）によって形成された円筒状部材である。ベース６０は、その基端部分がボビン４０の先端寄りの内周面に圧入されるように構成されている。ボビン４０の内側に配設されるベース６０及びスリーブ５０は軸方向に並んで設置される。ベース６０はケース３０の開口端３０Ａ側に配置され、スリーブ５０はケース３０の底面側に配置される。

ベース６０及びスリーブ５０は、非磁性材によって形成される円筒状のフィラーリング２１によって連結されている。フィラーリング２１の一端はスリーブ５０の先端外周面に形成された環状凹部５１に外嵌めされ、フィラーリング２１の他端はベース６０の基端外周面に形成された環状凹部６１に外嵌めされる。このようにフィラーリング２１が固定されることで、スリーブ５０とベース６０とが軸方向に離間した状態となり、スリーブ５０の先端とベース６０の基端との間に隙間が形成される。

ベース６０の先端には、径方向外側に突出する鍔部６４が形成されている。ベース６０がボビン４０に取り付けられた状態では、ベース６０の鍔部６４とボビン４０の鍔部４０Ａが対向する。ベース６０の鍔部６４とボビン４０の鍔部４０Ａとの間には、リング状のウェーブワッシャ２２が配設される。ボビン４０は、ウェーブワッシャ２２によって鍔部４０Ｂがケース３０の底面に当接するように付勢された状態で、ケース３０内に設けられる。これにより、ケース３０内におけるボビン４０のケース軸方向のガタつきを抑制することができる。

プランジャ７０は、磁性材（例えば鉄）によって形成された円筒状部材である。プランジャ７０は、非磁性材によって形成されたシャフト７１の外周面にかしめ固定されている。シャフト７１は、プランジャ７０の貫通孔を通じて、当該プランジャ７０を軸方向に貫通している。プランジャ７０は、シャフト７１の略中央位置に固定されている。シャフト７１は、その先端面がバルブ装置１０のスプール１２の端面に当接するように構成されている。プランジャアッシーを構成するプランジャ７０及びシャフト７１は、スリーブ５０及びベース６０の内部を移動可能に配設される。

スリーブ５０の基端側の内部は小径孔５２として形成されており、スリーブ５０の先端側の内部は小径孔５２よりも内径の大きい大径孔５３として形成されている。一方、ベース６０の先端側の内部は小径孔６２として形成されており、ベース６０の基端側の内部は小径孔６２よりも内径の大きい大径孔６３として形成されている。なお、大径孔５３，６３の内径はプランジャ７０の外径よりも僅かに大きく形成されており、小径孔５２，６２の内径はシャフト７１の外径よりも大きく形成されている。

スリーブ５０の大径孔５３とベース６０の大径孔６３とは、シャフト７１に固定されたプランジャ７０が軸方向に移動可能なプランジャ室２３を形成する。スリーブ５０及びベース６０の各小径孔５２，６２はそれぞれシャフト７１が軸方向に移動可能なシャフト室２４，２５を形成する。

スリーブ５０の大径孔５３には、プランジャ７０を摺動可能に支持するブッシュ２６が設けられている。ブッシュ２６は、非磁性材によって形成されている。ブッシュ２６の内径は、スリーブ５０の大径孔５３及びベース６０の大径孔６３の内径より僅かに小さく設定される。このようなブッシュ２６を介してプランジャ７０を摺動自在に支持することで、プランジャ７０の外周面と大径孔５３及び大径孔６３の内周面との接触が防止される。

ベース６０の小径孔６２と大径孔６３との境界位置に形成される段差部には、リング状のワッシャ２７が設けられている。ワッシャ２７は、非磁性材によって形成されている。このワッシャ２７は、プランジャ７０の最大駆動位置を規定するストッパ部材として機能する。

なお、プランジャ７０の外周面には、ベース６０側のプランジャ室２３と、スリーブ５０側のプランジャ室２３とを連通する連通溝７０Ａが軸方向に沿って複数形成されている。したがって、プランジャ室２３及びシャフト室２４，２５は、連通溝７０Ａを通じて、常時連通した状態となっている。バルブ装置１０に連結されるソレノイドアクチュエータ２０のベース６０及びスリーブ５０内は作動油で満たされるが、プランジャ室２３及びシャフト室２４，２５内の作動油はプランジャ７０の移動に応じて移動するので、プランジャ７０の移動が作動油によって妨げられることがない。

上記のように構成されるソレノイドアクチュエータ２０は、バルブ装置１０に連結される。バルブ装置１０のバルブスリーブ１１は、ソレノイドアクチュエータ２０のケース３０内に挿入される端部にフランジ部１１Ａを備える。フランジ部１１Ａは、バルブスリーブ１１の端部から径方向外側に突出形成されている。フランジ部１１Ａは、基端側（ベース６０側）に向かって拡径するテーパ状突起として形成されている。

フランジ部１１Ａを含むバルブスリーブ１１の基端は、ソレノイドアクチュエータ２０のケース３０の開口端３０Ａを通じて、当該ケース３０内に挿入される。バルブスリーブ１１は、その基端面がベース６０の先端面に当接するように配置される。ケース３０の開口端３０Ａは外側からバルブスリーブ１１のフランジ部１１Ａに対してかしめられるかしめ部３１として構成されており、かしめ部３１がテーパ状のフランジ部１１Ａに覆い被さるように係合することで、バルブ装置１０とソレノイドアクチュエータ２０とが互いに結合される。ケース３０のかしめ部３１は、当該ケース３０の開口端３０Ａを内側に曲げ加工することによって形成される。

上記の通り、バルブスリーブ１１のフランジ部１１Ａ及びケース３０のかしめ部３１は、バルブ装置１０のバルブスリーブ１１とソレノイドアクチュエータ２０のケース３０を軸方向に連結する連結機構８０を構成している。

本実施形態では、バルブ装置１０のバルブスリーブ１１は軽量化を図るためアルミニウムで形成されているのに対して、ソレノイドアクチュエータ２０のケース３０は磁路を形成するため磁性材である鉄で形成されている。

このように、ソレノイドアクチュエータのケースをバルブ装置のバルブスリーブの材料（アルミニウム）よりも材料強度の高い材料（鉄）で形成すると、ケースを強くかしめた場合等に、当該ケースのかしめ部が当接することによってバルブスリーブが変形してしまうことがある。

そこで、本実施形態では、ケース３０のかしめ部３１とバルブスリーブ１１のフランジ部１１Ａとの間に補強部材としての補強板２８が配設される。補強板２８は、ケース３０の材料強度以上の強度を有する材料、例えば鉄やＳＵＳ等によって形成されている。補強板２８は、円錐台形のリング状板部材であって、かしめ部３１とフランジ部１１Ａのテーパ外周面との間に介在するように配置される。

このように補強板２８を配置することで、ケース３０のかしめ部３１が、バルブスリーブ１１のフランジ部１１Ａに直接接することがなく、材料強度の高い補強板２８に当接することとなるので、かしめ固定時におけるバルブスリーブ１１の変形を防止することができる。なお、図１においては、補強板２８の記載を省略している。

上記のように構成されるアクチュエータ装置１では、ソレノイドアクチュエータ２０のコイル４１に電流が通電されていない場合、シャフト７１は、図示しないスプリングによって付勢されたスプール１２によって図２中右方向に押され、シャフト７１の一端がケース３０の底面に当接した状態で停止する。この時、プランジャ７０は、図２に示すように初期位置に位置している。

これに対して、ソレノイドアクチュエータ２０のコイル４１に電流が通電されると、コイル４１の周囲に磁界が発生し、この磁界によってプランジャ７０が図２中左方向に移動する。プランジャ７０の移動に伴って、シャフト７１がスプール１２を左方向に移動させる。スプール１２は、プランジャ推力とスプール１２を付勢するスプリングの付勢力とが釣り合う位置まで移動する。このようにスプール１２が移動することで、バルブスリーブ１１を通過して流路に流れ込む作動油の流量が調整される。

なお、プランジャ７０を左方向に移動させるプランジャ推力は、コイル４１に通電する電流値を調整することで制御される。

上記した本実施形態のアクチュエータ装置１によれば、以下に示す効果を奏する。

アクチュエータ装置１では、ソレノイドアクチュエータ２０のケース３０はバルブ装置１０のバルブスリーブ１１の材料（例えばアルミニウム）よりも材料強度の高い材料（例えば鉄）によって形成されている。また、バルブスリーブ１１のフランジ部１１Ａに対してケース３０の開口端３０Ａがかしめられることで、バルブ装置１０とソレノイドアクチュエータ２０が連結される。ケース３０のかしめ部３１とバルブスリーブ１１のフランジ部１１Ａとの間には補強板２８が配設されており、ケース３０のかしめ部３１はバルブスリーブ１１のフランジ部１１Ａに当接せずに、補強板２８に当接することとなるので、かしめ固定時におけるバルブスリーブ１１の変形を防止することができる。

補強板２８はソレノイドアクチュエータ２０のケース３０の材料強度以上の強度を有する材料によって形成されるので、かしめ固定時におけるバルブスリーブ１１の変形をより確実に防止することができる。

バルブスリーブ１１のフランジ部１１Ａは、基端側に向かって拡径するようにテーパ状に形成される。また、補強板２８は、リング状板部材であって、かしめ部３１とフランジ部１１Ａのテーパ外周面との間に介在するように配置される。このようにフランジ部１１Ａの外周面をテーパ面とすることで、フランジ部１１Ａに対して補強板２８を設置しやすく、またケース３０の開口端３０Ａを曲げ加工してかしめ部３１を形成するかしめ作業が容易となる。

次に、図３を参照して、本実施形態の第１変形例によるアクチュエータ装置１について説明する。

図３に示すように、第１変形例によるアクチュエータ装置１では、バルブ装置１０のバルブスリーブ１１のフランジ部１１Ａに、補強板２８を収容可能な収容溝１１Ｂが形成されている。収容溝１１Ｂに補強板２８を嵌め込むことで、フランジ部１１Ａに対する補強板２８の取り付けが容易となり、アクチュエータ装置１の組み立て作業性が改善する。

なお、図３では、フランジ部１１Ａの収容溝１１Ｂの深さと補強板２８の板厚とが同一に設定されており、フランジ部１１Ａのテーパ外周面と補強板２８の表面とが面一となるように構成されている。しかしながら、フランジ部１１Ａの収容溝１１Ｂの深さを浅く設定して、収容溝１１Ｂに嵌め込まれた状態で補強板２８の一部が収容溝１１Ｂから突出するようにしてもよい。

次に、図４を参照して、本実施形態の第２変形例によるアクチュエータ装置１について説明する。

図４に示すように、第２変形例によるアクチュエータ装置１では、バルブ装置１０のバルブスリーブ１１のフランジ部１１Ａは、テーパ状ではなく、スリーブ径方向に真っすぐ突出する平板状鍔部として形成されている。このようにフランジ部１１Ａを形成した場合であっても、バルブスリーブ１１のフランジ部１１Ａとケース３０のかしめ部３１との間に補強板２８を挟むことで、かしめ固定時におけるバルブスリーブ１１の変形を防止することができる。また、バルブスリーブ１１のフランジ部１１Ａを平板状としたので、バルブスリーブ１１の製造が容易となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本実施形態のアクチュエータ装置１は、ソレノイドアクチュエータ２０によってバルブ装置１０のスプール１２を駆動するように構成されている。しかしながら、アクチュエータ装置１は、ソレノイドアクチュエータ２０によって、バルブ装置１０以外の駆動対象機器の可動部を駆動するように構成してもよい。この場合においても、可動部を収容する駆動対象機器のハウジングのフランジ部に対してソレノイドアクチュエータ２０のケース３０がかしめ固定され、フランジ部とかしめ部３１との間に補強板２８が配設される。これにより、かしめ固定時における駆動対象機器のハウジングの変形を防止できる。

１ アクチュエータ装置
１０ バルブ装置
１１ バルブスリーブ
１１Ａ フランジ部
１１Ｂ 収容溝
１２ スプール
２０ ソレノイドアクチュエータ
２８ 補強板
３０ ケース
３０Ａ 開口端
３１ かしめ部
４１ コイル
５０ スリーブ
６０ ベース
７０ プランジャ
７１ シャフト

Claims (4)

1. コイルに通電することで発生する磁界によってプランジャを軸方向に移動させるソレノイドアクチュエータと、前記プランジャの移動によって駆動される駆動部を有する駆動対象機器と、を備えるアクチュエータ装置であって、
   前記駆動部を収容する筒部材であって、一端に径方向外側に突出するフランジ部を有するハウジングと、
   前記ハウジングよりも材料強度の高い材料によって形成されており、前記コイル及び前記プランジャを収容する筒部材であって、開口端を通じて前記ハウジングの前記フランジ部が挿入されるアクチュエータケースと、を備え、
   前記アクチュエータケースの開口端は、外側から前記フランジ部に対してかしめられるかしめ部として構成されており、
   前記かしめ部と前記フランジ部との間には補強部材が配設される、
   ことを特徴とするアクチュエータ装置。
2. 前記補強部材は、前記アクチュエータケースの材料強度以上の強度を有する材料によって形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ装置。
3. 前記フランジ部は、一端側に向かって拡径するようにテーパ状に形成されており、
   前記補強部材は、前記かしめ部と前記フランジ部のテーパ外周面との間に介在するように構成されたリング状板部材である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ装置。
4. 前記フランジ部には、前記補強部材を収容可能な収容溝が形成される、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のアクチュエータ装置。

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