JP2016017637A - 電機子ロッドモジュールを備える電磁石 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に製造可能で、改善された耐久性のある電気子ロッドモジュールならびにそのような電機子ロッドモジュールを備える電磁石ないし電磁弁を提供する。【解決手段】カラー１５２を担持する電機子ロッド１５０を備えた電磁石のための電機子ロッドモジュールに関するものであり、電機子ロッド１５０と嵌合式に結合されたかしめリング１６０と、カラー１５２とかしめリング１６０との軸方向に挟まれたばね部材１８０とを有している。【選択図】図１

Description

本発明は、電磁石のための電機子ロッドモジュールに関する。さらに本発明は、そのような電機子ロッドモジュールを製造する方法、ならびに、そのような電機子ロッドモジュールを備える電磁石に関する。

公知の電機子ロッドモジュールは、電磁石もしくは電磁操作式の電磁弁の弁室の出口開口部を開放したり閉止する役目を果たすことができるばね部材を有している。典型的な場合、ばね部材は取付ナットによって電機子ロッドに固定され、取付ナットは電機子ロッドにねじ止めされる。このことは、現実問題として面倒であり信頼性が低いことが判明している。

したがって本発明の課題は、たとえば容易に製造可能である、または改善された耐久性を有する、別の電機子ロッドモジュールを提供することにある。さらに本発明の課題は、そのような電機子ロッドモジュールを製造する方法、ならびに、そのような電機子ロッドモジュールを備える電磁石を提供することにある。

このことは本発明によると、請求項１に記載の電機子ロッドモジュール、請求項１１に記載の方法、および請求項１３に記載の電磁石によって達成される。好ましい実施形態は、たとえばそれぞれの従属請求項に含まれている。

本発明は、ばね部材が当接するカラーを担持する電機子ロッドで構成され、少なくとも区域的に電機子ロッドと嵌合式に結合されたかしめリングによってばね部材が保持される、電磁石の電機子ロッドモジュールに関するものである。

かしめリングを備える実施形態は、取付ナットを備える実施形態に比べて容易な方法実施と改善された耐久性とを可能にする。ばね部材は、軸方向でカラーとかしめリングとの間で保持することができる。

電機子ロッドおよび／またはかしめリングは、嵌合式の結合を形成するために、かしめリングおよび／または電機子ロッドのかしめビードを収容する少なくとも１つの収容スペースを有しているのが好ましい。このことは、かしめによる信頼度の高い嵌合式の結合を可能にする。

収容スペースとして溝が、たとえば円周溝が、電機子ロッドに設けられるのがさらに好ましい。このことは、簡単で信頼度の高い実施形態に相当する。

カラーに接して、ばね部材が回転しないように固定するためのローレットが刻まれているのが好ましい。それによってばね部材との嵌合性を高めることができ、その結果、トルクを伝達可能となり、回り止めが実現される。

好ましい実施形態では、ばね部材はメアンダばねである。これは典型的な用途のために好ましいことが判明している。メアンダばねは、出口開口部を閉止するために定義された圧力を及ぼすことを可能にする。

ばね部材はばね・封止部材として構成されているのが好ましく、封止領域を有している。このような封止領域は、出口開口部を閉止するために利用することができるのが好ましい。これは、すでに上のところで言及したメアンダばねによって閉止状態のときに出口開口部部に対して押圧されて、これを定義された力で閉止するのがさらに好ましい。

ばね部材は、かしめリングとカラーとの間で軸方向に挟み込まれるのが好ましい。それにより、時間の経過とともに摩減現象を生じさせることになりかねないばね部材のクリアランスを、効果的に回避することができる。

カラーは、切削加工での成形によって電機子ロッドに一体的に構成されているのが好ましい。このことは、電機子ロッドとカラーとの間の特別に信頼度の高い結合を可能にする。

上記に代わる実施形態では、カラーは当初は別個の個別部品として構成されており、これが電機子ロッドと嵌合式または物質接合式に結合される。このことは電機子ロッドとカラーとの別個の製作を可能にし、このことは、たとえばそれぞれ異なる材料の使用や、特別な成形方法の適用を可能にする。

かしめリングと電機子ロッドの外径の比率は１．３から３．０の区間内にあるのが好ましく、さらに好ましくは１．５から２．５、特に好ましくは１．８から２．２である。本出願の開示は、これらの値のうちの１つが下限として適用され、これらの値のうちの別の値が上限として適用される区間のすべての集合を含むものである。

さらに本発明は、電磁石の電機子ロッドモジュール、特に本発明による電機子ロッドモジュールを製造する方法に関するものであり、カラーを担持する電機子ロッドにばね部材とかしめリングが電機子ロッドに外嵌され、かしめリングが少なくとも部分的に電機子ロッドと嵌合式に結合されて、ばね部材がカラーに対して押圧されるようにかしめが行われる。

本発明による方法は、たとえば強度に関して特別に好ましい特性を有する電機子ロッドモジュールの特別に簡単な製造を可能にする。それによって特に、本発明による電機子ロッドモジュールを製造することができるのが好ましい。このとき電機子ロッドモジュールに関しては、上に説明したすべての実施形態と変形例を援用することができる。説明した利点が相応に当てはまる。

この関連で特に付言しておくと、装置すなわち特に電機子ロッドおよび電磁石ないし電磁弁に関して説明するすべての構成要件や特性あるいは方法態様は、本発明による方法の説明に関しても内容に即して転用可能であり、本発明の意味において適用可能であり、共に開示されているものとみなされる。同様のことはこれと逆の方向でも当てはまり、すなわち、方法に関してのみ述べられている設計上すなわち装置関連の構成要件は、装置請求項の枠内においても考慮されて権利申請されることができ、同じく開示内容に含まれる。

ばね部材ないしかしめリングの外嵌は、電機子ロッドの長軸に関して軸方向ないし半径方向で行われるのが好ましい。

さらに本発明は、貫通する電機子穴を備えたヨークを有する電磁石ないし電磁石で構成された電磁弁に関するものであり、電機子穴は、電流を供給可能な巻線で少なくとも部分的に取り囲まれた、電機子を収容する電機子スペースないし電機子を収容する電機子室に連通しており、電機子穴は本発明による電機子ロッドモジュールの電機子ロッドを収容しており、カラーは電機子室と反対を向いているほうの電機子穴の側に配置されており、電機子ロッドは電機子と結合されている。

本発明による電磁石ないし本発明による電磁弁により、電磁石ないし電磁弁のための上に説明した本発明による電機子モジュールの利点を利用可能にすることができる。このとき、電機子モジュールの上述したすべての実施形態と変形例を援用することができる。説明した利点が、相応に当てはまる。特に電機子モジュールは、本発明による方法によって製造されていてよい。

ヨークには、電機子室と向かい合っている電機子穴の側に、カラーが中に入り込むことができる凹部が設けられているのが好ましい。それによって油圧式の緩衝を実現できるという利点がある。特にカラーはヨークに衝突するときに、たとえば作動油のような制御されるべき媒体からなるヨークを介して延びる膜に衝突する。それによって衝突エネルギーを緩和することができる。

好ましい実施形態では、ヨークは少なくとも１つの出口開口部を有しており、ばね部材は封止・ばね・部材として構成されており、電機子の運動は電機子ロッドモジュールを介して封止・ばね・部材の開放運動ないし閉止運動を出口開口部のところで生じさせる。このことは、媒体を制御するための電磁弁の典型的な機能性を可能にし、上に説明した利点が実現される。

図面には本発明が特に１つの実施例として模式的に示されている。図面は次のものを示している：
電機子ロッドモジュールを備える完成した電磁石である。 電機子ロッドモジュールを製造する方法における中間状態である。 組み付けが完成した電機子ロッドモジュールである。 電機子ロッドモジュールを備える電磁石のヨークである。 図４ａの一部を示す拡大図である。

各図面では、同一または互いに対応する部材にはそれぞれ同じ符号が付されており、したがって目的に適っているのでない限り、あらためて説明することはしない。説明全体に含まれている開示内容は、同じ符号ないし同じ部品名称が付された同一の部品にも内容に即して転用可能である。説明の中で選択されている位置指定、たとえば上側、下側、側方なども、直接説明して図示している図面を対象とするものであって、位置変化があったときには内容に即して新たな位置に転用することができる。さらに、図示して説明している種々の実施例に基づく個別構成要件または構成要件の組み合わせも、それ自体として独立した発明的な解決法もしくは本発明の解決法となり得る。

図１は、本発明の一実施例に基づく電磁石１０を示している。電磁石１０は電磁弁１００の構成要素である。

電磁石１０はヨーク１１０を有しており、その内部もしくは表面に、以下において説明する他の各コンポーネントが配置されている。

ヨーク１１０には電機子穴１１１と電機子室１４５が構成されている。電機子室１４５は、磁心１２０によって上側で閉止されている。電機子室１４５の中には、電機子ロッド１５０とかしめによって結合された電機子１４０が配置されている。電機子ロッド１５０は電機子穴１１１を通って下方に向かって延びている。

磁心１２０と電機子１４０の間には、電機子１４０を磁心１２０から離れるように押圧する圧縮ばね１２５がある。電機子室１４５の側方には、コイルコア１３５で取り囲まれた巻線１３０が配置されている。巻線１３０を通して直流電流が印加されることで、電機子１４０に対して、圧縮ばね１２５によって及ぼされる力とは反対向きの電磁力を及ぼすことができる。このことは、巻線１３０を通る直流電流のオンとオフによって、電機子１４０が電機子ロッド１５０とともに上下動することを可能にする。

電機子１４０と向かい合っている電機子ロッド１５０の端部に隣接して、電機子ロッド１５０は、半径方向外側に向かって突出するカラー１５２を有している。カラー１５２は、ヨーク１１０に構成された凹部１９０に含まれている。

図１に示す状態のとき、電機子１４０、電機子ロッド１５０、およびカラー１５２は、共通の上側の位置に配置されている。この位置は、圧縮ばね１２５の力に抗して、巻線１３０によって伝えられる磁力によって到達される。巻線１３０を通って流れる直流電流がオフになると、電機子１４０、電機子ロッド１５０、およびカラー１５２が一緒に下方に向かって共通の下側の位置へと動くことが理解される。

電機子ロッド１５０の下側端部には、電機子ロッド１５０とかしめられたかしめリング１６０が配置されている。それにより、かしめリング１６０は電機子ロッド１５０と固定的に結合されている。その詳細についてはあとでまた説明する。

カラー１５２とかしめリング１６０の間にはばね部材１８０が配置されている。ばね部材１８０はここではカラー１５２およびかしめリング１６０によってそれぞれ直接的に接触され、その結果、カラー１５２とかしめリング１６０の間で固定的に挟み込まれている。このようにばね部材は、上側の位置と下側の位置との間での上に説明した運動とともに運動する。換言するとばね部材１８０も、巻線１３０によってコントロールされながら上下運動することができる。

さらにヨーク１１０には、配管１１２ならびに弁室１１６が構成されている。弁室１１６は２つの出口開口部１１４を有しており、配管１１２がここから始まっている。さらに弁室１１６は入口１１８を有しており、これを通して、制御されるべき媒体が弁室１１６の中に入ることができる。

図１に見られるようにばね部材１８０は、図示した上側の状態のときに両方の出口開口部１１４を閉止する、外側に位置する封止領域２００を有している。このように、この状態では、入口１１８を通って入ってくる媒体が配管１１２に入ることはできない。それに対して、電機子１４０、電機子ロッド１５０、カラー１５２、かしめリング１６０、および封止領域２００を含むばね部材１８０からなる複合体が図示しない下側の位置を占めているとき、出口開口部１１４は封止領域２００から解放される。このことは、入口１１８を通って弁室１１６に入る媒体が、出口開口部１１４を通って配管１１２の中に入ることを可能にする。このように媒体の流れを制御することができ、このことは、電磁弁の典型的な機能性に相当している。ここでは封止領域２００は、図１に示す上側の位置にあるとき、ある程度の初期応力をもって閉止のために出口開口部１１４に当接する。この初期応力はばね部材１８０によって伝えられる。

カラー１５２が凹部１９０の中に収容される特別な構成は、電機子ロッド１５０およびこれと結合された各コンポーネントの運動の油圧式の緩衝を可能にする。その役目をするのが、弁室１１６を起点として上方向かって流れ、そのようにしてヨーク１１０へのカラー１５２の衝突を緩衝する媒体である。これは、電磁弁１００によって制御されるべき媒体と同じ媒体であり、たとえば作動油である。

電機子ロッド１５０およびこれに結合されたカラー１５２、封止部材およびその封止領域２００、およびかしめリング１６０が、共同で電機子ロッドモジュールを形成する。

図２は、本発明によるモジュールを製造する方法における中間状態を示している。ここではばね部材１８０がカラー１５２の下方で、すでに電機子ロッド１５０に外嵌されている。さらに見られるとおり、電機子ロッド１５０にはカラー１５２の下方かつばね部材１８０の下方に溝１５８が構成されている。

図２に部分断面図によってさらに見られるとおり、電機子ロッド１５０は、ばね部材１８０が組み付けられる領域にローレット１６４をさらに有している。これは、ばね部材１８０と電機子ロッド１５０の間の接触をいっそう改善する役目を果たす。特に、このようにして電機子ロッド１５０とばね部材１８０の間でトルクも伝達することができる。

図３は、図２に示す中間状態からもたらされる完成した電機子ロッドモジュール１を示している。そのために、かしめリング１６０が下方から電機子ロッド１５０に外嵌されて、電機子ロッド１５０とかしめられる。このとき、あとで図４ｂとの関連でさらに説明するかしめリング１６０に構成された突起が、電機子ロッド１５０の溝１５８に係合する。このことは、電機子ロッド１５０とかしめリング１６０との間の信頼度の高い嵌合式の結合をもたらす。このときばね部材１８０は、カラー１５２とかしめリング１６０との間で軸方向に挟み込まれて保持される。

図４ａは、図３の電機子ロッドモジュール１をヨーク１１０との関連で示している。ここでは電機子ロッド１５０は、すでにヨーク１１０の電機子ロッド穴１１１に収容されている。このことは、すでに図１に示したような、ヨーク１１０における電機子ロッドモジュール１の配置に相当している。

下方からかしめダイ１７０がかしめリング１６０に接している。かしめダイは、かしめリング１６０を電機子ロッド１５０とかしめるために製造中に使われる。かしめダイ１７０は製造中にのみ必要とされ、典型的な場合、完成した電磁石１０ではもはや電機子ロッド１５０の上にはないことが理解される。

図４ｂは、図４ａに円でマーキングされた図４ａの領域を拡大して示している。ここに見られるとおり、電機子ロッド１５０の溝１５８に係合するかしめビード１６２がかしめリング１６０に構成されている。それにより、かしめリング１６０と電機子ロッド１５０の間で嵌合式の結合が形成される。この結合は、特に、かしめダイ１７０が電機子ロッド１５０から再び取り外されたときにも存続する。

本出願とともに提出する特許請求の範囲および以後に提出する特許請求の範囲は、広範な権利保護を先入観なしに実現するためのものである。

特に関連する従来技術の詳細な審査にあたって、１つまたは複数の構成要件が発明の実現にとって好都合ではあるが決定的に重要ではないことが判明したときには、当然ながら、特に主請求項におけるそのような構成要件を有していない文言作成に尽力していく。そのような下位の組み合わせも、本出願の開示によってカバーされる。

さらに留意すべきは、さまざまに異なる実施形態で説明して図面に示されている本発明の構成や態様を、互いに任意に組み合わせ可能であることである。その際には、個々の構成要件または複数の構成要件を任意に相互に入れ替え可能である。このような構成要件の組み合わせも同じく一緒に開示されている。

従属請求項に記載されている引用は、それぞれの従属請求項の構成要件による主請求項の対象物のさらに発展させた構成を示唆するものである。しかしながらそれは、引用されている従属請求項の構成要件について独立した対象物の権利保護の実現の放棄として理解されるべきものではない。

発明の詳細な説明に開示されている構成要件、または複数の構成要件を含んでいる請求項に由来する個別構成要件は、従来技術との線引きをするための発明の要部をなす意義をもつものとして、いつでも１つまたは複数の従属請求項に取り入れることができ、それは、そのような構成要件が他の構成要件との関連で言及されている場合や、他の構成要件との関連で特別に好都合な成果を実現する場合にも当てはまる。

１ 電機子ロッドモジュール
１０ 電磁石
１００ 電磁弁
１１０ ヨーク
１１１ 電機子穴
１１２ 配管
１１４ 出口開口部
１１６ 弁室
１１８ 入口
１２０ 磁心
１２５ 圧縮ばね
１３０ 巻線
１３５ コイルコア
１４０ 電機子
１４５ 電機子室
１５０ 電機子ロッド
１５２ カラー
１５８ 溝
１６０ かしめリング
１６２ しめビード
１６４ ローレット
１７０ かしめダイ
１８０ ばね部材
１９０ 凹部
２００ 封止領域

Claims (15)

1. 電磁石（１０）の電機子ロッドモジュールにおいて、ばね部材（１８０）が当接するカラー（１５２）を担持する電機子ロッド（１５０）で構成されており、前記ばね部材（１８０）は少なくとも区域的に前記電機子ロッド（１５０）と嵌合式に結合されたかしめリング（１６０）によって保持されている電機子ロッドモジュール。
2. 前記電機子ロッド（１５０）および／または前記かしめリング（１６０）は、嵌合式の結合を形成するために、前記かしめリング（１６０）のおよび／または前記電機子ロッド（１５０）のかしめビード（１６２）を収容する少なくとも１つの収容スペース（１５８）を有していることを特徴とする、請求項１に記載の電機子ロッドモジュール。
3. 前記収容スペース（１５８）として溝が前記電機子ロッド（１５０）に設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の電機子ロッドモジュール。
4. 前記カラー（１５２）に接して、前記ばね部材（１８０）が前記電機子ロッド（１５０）の上で回転しないように固定するためのローレット（１６４）が刻まれていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電機子ロッドモジュール。
5. 前記ばね部材（１８０）はメアンダばねであることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電機子ロッドモジュール。
6. 前記ばね部材（１８０）はばね・封止部材として構成されており、封止領域（２００）を有していることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電機子ロッドモジュール。
7. 前記ばね部材（１８０）は前記かしめリング（１６０）と前記カラー（１５２）の間に挟み込まれていることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電機子ロッドモジュール。
8. 前記カラー（１５２）は切削加工での成形によって前記電機子ロッド（１５０）に一体的に構成されていることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電機子ロッドモジュール。
9. 前記カラー（１５２）は当初は別個の個別部品として構成されており、これが前記電機子ロッド（１５０）と嵌合式または物質接合式に結合されることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電機子ロッドモジュール。
10. 前記かしめリング（１６０）と前記電機子ロッド（１５０）の外径の比率は１．３から３．０の区間内にあることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の電機子ロッドモジュール。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の電磁石の前記電機子ロッドモジュールを製造する方法において、カラーを担持する電機子ロッドにばね部材とかしめリングが電機子ロッドに外嵌され、前記かしめリングが少なくとも部分的に前記電機子ロッドと嵌合式に結合されて、前記ばね部材が前記カラーに対して押圧されるようにかしめが行われる製造方法。
12. 前記ばね部材ないし前記かしめリングの外嵌は前記電機子ロッドの長軸に関して軸方向ないし半径方向に行われることを特徴とする、請求項１１に記載の製造方法。
13. 貫通する電機子穴（１１１）を備えたヨーク（１１０）を有する電磁石ないし電磁石で構成される電磁弁（１００）において、前記電機子穴（１１１）は、電流を供給可能な巻線（１３０）で少なくとも部分的に取り囲まれた、電機子（１４０）を収容する電機子室（１４５）に連通しており、前記電機子穴（１１１）は請求項１から１０のいずれか１項に記載の電機子ロッドモジュール（１）の電機子ロッド（１５０）を収容しており、カラー（１５２）は前記電機子室（１４５）と反対を向いているほうの前記電機子穴（１１１）の側に配置されており、前記電機子ロッド（１５０）は前記電機子（１４０）と結合されている電磁石ないし電磁弁。
14. 前記ヨーク（１１０）には、前記電機子室（１４５）と向かい合っている前記電機子穴（１１１）の側に、前記カラー（１５２）が中に入り込むことができる凹部（１９０）が設けられていることを特徴とする、請求項１３に記載の電磁石または電磁弁。
15. 前記ヨーク（１１０）は少なくとも１つの出口開口部（１１４）を有しており、前記ばね部材（１８０）は封止・ばね・部材として構成されており、前記電機子（１４０）の運動は前記電機子ロッドモジュール（１）を介して前記封止・ばね・部材の開放運動ないし閉止運動を前記出口開口部（１１４）のところで生じさせることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の電磁石または電磁弁。

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