JP4538975B2 - ソレノイド装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁力を発生するソレノイド装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ソレノイド装置においては、樹脂によりボビンを成形するとともにボビンに導体金属からなる端子部を固定し、そして、ボビンにコイルを巻回した後、このコイルの端末導線部を端子部にヒュージングにより電気結線し、その後に、ヒュージング部を覆う外周樹脂部を2次成形している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、コイルの端末導線部はヒュージング部にて加熱、加圧されることにより偏平状の形状となって、他の円形断面部分に比較して強度が低下する。それに加えて、端末導線部に比してヒュージング部を覆う外周樹脂部の線膨張係数がはるかに大きいので、ソレノイド装置の使用環境(例えば、車両)における温度変化によって熱衝撃応力が端末導線部に繰り返し加わる。
【0004】
この結果、ヒュージング部近傍の強度低下した偏平状部分にて端末導線部の断線が発生しやすいという問題があった。
【0005】
本発明は上記点に鑑みて、ヒュージング部近傍における端末導線部の断線抑制効果を向上できるソレノイド装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、ボビン(10)に巻回されたコイル(16)の端末導線部(16a)を、端子部(15)のU状折り曲げ部(15a)に挟み込み、端末導線部(16a)を折り曲げ部(15a)にヒュージングにより接合し、更に、端末導線部(16a)と折り曲げ部(15a)との接合部を被覆する外周樹脂部(18)を備えるソレノイド装置において、
端子部(15)の縁部のうち、折り曲げ部(15a)と同じ側の縁部であって、かつ、折り曲げ部(15a)から所定距離L離れた手前側の部位に、端末導線部(16a)を係止する凹形状からなる切り欠き部(15d)を設けるとともに、折り曲げ部(15a)と切り欠き部(15d)との間に、端末導線部(16a)を支持する支持面(15e)を形成し、
支持面(15e)は、折り曲げ部(15a)の内側面と対向する端子部(15)の表面(151)が切り欠き部(15d)に向かって所定距離Lの範囲にわたって延びることにより形成されており、
端末導線部(16a)は、切り欠き部(15d)により係止された後、支持面(15e)の表面上に接触して支持面(15e)により支持され、この支持された状態にて端末導線部(16a)は折り曲げ部(15a)に挟み込まれるようになっており、
前記所定距離Lは支持面(15e)の長さLであり、支持面(15e)の長さLを0.5mm〜1.5mmの範囲内に設定し、
端末導線部(16a)の径をDとし、端子部(15)の板厚をtとしたときに、切り欠き部(15d)の深さYを、
t≦Y≦(D+t)の範囲に設定することを特徴とする。
【0007】
このように、端子部(15)の切り欠き部(15d)にて端末導線部(16a)を係止した後に、端末導線部(16a)を支持面(15e)の表面上に接触させて支持面(15e)上に支持させるから、端末導線部(16a)と支持面(15e)との接触部を形成して、この接触部には外周樹脂部(18)の樹脂材が回り込むことがない。その結果、端末導線部(16a)と外周樹脂部(18)とが接する面積を減少でき、端末導線部(16a)と外周樹脂部(18)との密着力を低減して、端末導線部(16a)に加わる熱衝撃応力を低減できる。
【0008】
また、外周樹脂部(18)の成形時(2次成形時)に樹脂成形圧が端末導線部(16a)のヒュージング部手前側の部分に加わっても、端末導線部(16a)のヒュージング部手前側の部分を支持面(15e)上に支持しているので、樹脂成形圧を受け止める作用を支持面(15)に分担させることができる。これにより、端末導線部(16a)が樹脂成形圧を直接、負担することがない。
【0009】
以上により、熱衝撃応力および樹脂成形圧に起因する端末導線部(16a)の断線を効果的に抑制できる。
【0011】
ところで、端末導線部(16a)は切り欠き部(15d)とU状折り曲げ部(15a)にて端子部(15)に対して両端支持されているので、切り欠き部(15d)とU状折り曲げ部(15a)との間隔、すなわち、支持面(15e)の長さLが長いほど、この長さLの間の熱膨張差が増大し、その結果、熱衝撃応力が増大する関係にある。
【0012】
本発明者の実験検討によると、支持面(15e)の長さLを1.5mm以内に制限することにより、端末導線部(16a)に加わる熱衝撃応力を効果的に低減できることが分かった。
【0013】
なお、熱衝撃応力の低減のためには、長さLは短いほど良いが、長さLを0、5mm未満に減少すると、ヒュージング工程による加熱作用が切り欠き部(15d)による端末導線部(16a)の係止部にも及び、端末導線部16aの係止部の強度低下を引き起こすので、支持面(15e)の長さLは0.5mm以上とするのがよい。
以上の理由から、請求項1に記載の発明においては、支持面(15e)の長さLを0.5mm〜1.5mmの範囲内に設定している。
更に、請求項1に記載の発明においては、端末導線部(16a)の径をDとし、端子部(15)の板厚をtとしたときに、切り欠き部(15d)の深さYを、t≦Y≦(D+t)の範囲に設定している。
このような寸法設定により、端末導線部(16a)を後述のようにU状折り曲げ部(15a)の円弧状曲げ部(15g)に密着させて、端末導線部(16a)のヒュージングを良好に行うことができる。
【0014】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載のソレノイド装置において、端子部(15)のうち、折り曲げ部(15a)を形成した面を表面とし、折り曲げ部(15a)を形成していない面を裏面としたとき、端末導線部(16a)を切り欠き部(15d)の部位にて端子部(15)の裏面から表面側へ取り回して係止することを特徴とする。
【0015】
これにより、端末導線部(16a)の係止を端子部(15)の切り欠き部(15d)にて簡単確実に行うことができる。
【0018】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図に示す一実施形態に基づいて説明する。図1は本実施形態によるソレノイド装置の断面図であり、図2は外周樹脂部を2次成形する前の状態を示す正面図であり、ソレノイド装置はボビン10を有し、ボビン10は円筒部11の軸方向両端に鍔状部12、13を有する形状に樹脂(例えば、66ナイロン等)にて一体に成形してある。
【0020】
一方の鍔状部13にはその径外方へ突き出す端子保持部14が一体に成形してあり、この端子保持部14に2個の保持穴14aを形成し、この2個の保持穴14aにそれぞれ端子部15、15が圧入固定されている。なお、2個の端子部15、15を、ボビン10の成形時にインサート成形の手法で端子保持部14に一体成形してもよい。ここで、端子部15、15は黄銅等の導体金属の薄板材を後述の所定形状にプレス成形したものである。
【0021】
ボビン10の円筒部11にコイル16を巻回した後に、コイル16の両端の端末導線部16a,16aをボビン10の端子保持部14の付け根部に設けられた係止爪部17、17(図2)に係止し、その後に、端末導線部16a、16aを端子部15、15の表面側から一旦、裏面側(図2の紙面奥側)に取り回しする。図2の破線部16b、16bは端末導線部16a、16aの裏面側への取り回し部分である。
【0022】
その後、端末導線部16a、16aを再度、端子部15、15の表面側へ戻した後に、端末導線部16a、16aの先端部16c、16cを端子部15、15のU状折り曲げ部15a、15aの内側に挟み込み、このU状折り曲げ部15a、15aをヒュージングにより加圧、加熱することにより、端末導線部16a、16aの先端部16c、16cの絶縁被覆を剥離して、端末導線部16a、16aの先端部16c、16cを端子部15、15のU状折り曲げ部15a、15aの内側に機械的に固着すると同時に電気的に接続する。
【0023】
この後に、端末導線部16a、16aと端子部15、15との接合部分、およびボビン10のコイル16の外周面等を覆う外周樹脂部18を2次成形する。なお、外周樹脂部18の樹脂材料は、ボビン10と同種のものでよく、例えば、66ナイロン等である。外周樹脂部18には、コイル16の外周面を覆うコイル被覆部18aと、端末導線接合部を覆う接合被覆部18bと、端子部15、15の先端部15bの周囲に凹状空間を形成する端子ケース部18cが備えられている。
【0024】
次に、本発明の要部をなす端末導線部16a、16aと端子部15、15との接合構成および接合工程を図3により具体的に説明する。なお、2つの端末導線部16a、16aと2つの端子部15、15は図2に示すように左右対称であるので,以下は、各要素に符号を1つのみ付して説明する。
【0025】
端子部15のうち、U状折り曲げ部15aと反対側の縁部に円弧状の第1切り欠き部15cを滑らかに形成してある。この第1切り欠き部15cは、端子部15の表面151(U状折り曲げ部15aの形成面)から端子部15の裏面152側へ端末導線部16aを取り回す際の導線係止部となる。
【0026】
そして、端子部15のうち、U状折り曲げ部15aと同じ側の縁部において、第1切り欠き部15cよりもU状折り曲げ部15aに接近した部位に第2切り欠き部15dを形成してある。この第2切り欠き部15dも円弧状の形状になっている。
【0027】
端末導線部16aをこの第2切り欠き部15dに係止した後に再び端子部15の表面151側へ取り回しするようにしている。この第2切り欠き部15dとU状折り曲げ部15aとの間には、端末導線部16aを支持する所定長さLの支持面15eを形成している。端末導線部16aは支持面15eの表面上に接触するように配線された後にU状折り曲げ部15aにより挟み込まれる。なお、図3(c)の2点鎖線部はU状折り曲げ部15aの展開時の状態を示す。
【0028】
また、支持面15eの縁部には端子部15の表面151から折り曲げ部15aと同一方向へ突き出す壁部15fをU状折り曲げ部15aの側面に連続するように形成してある。この壁部15fは図3(d)、図3(h)に示すようにヒュージング前の状態では、第2切り欠き部15dとU状折り曲げ部15aとの間にて、端末導線部16aの側面の一部を支持するようになっている。
【0029】
なお、第2切り欠き部15dの深さYは、端末導線部16aの径をDとし、端子部15の板厚をtとしたときに、t≦Y≦(D+t)の範囲に設定している。本例では、D=0.37mm、t=0.64mmであるので、深さY=0.64mm〜1.01mmの範囲となる。
【0030】
また、支持面15eの長さLは、本例では0.5mm〜1.5mmの範囲に設定している。
【0031】
図3(a)〜(d)は端子部15のU状折り曲げ部15aの内側に端末導線部16aの先端部16cをセットした状態を示す。図3(e)〜(h)はU状折り曲げ部15aをかしめて端末導線部16aの先端部16cをU状折り曲げ部15aの内側に仮固定した状態を示す。
【0032】
次に、図3(i)〜(l)は、U状折り曲げ部15aに対して加圧、加熱によるヒュージング工程を施して、U状折り曲げ部15aに端末導線部16aの先端部16cを機械的に固着すると同時に、電気的に接合した状態を示す。ヒュージング工程の実施によりU状折り曲げ部15aの部位では、板厚が薄くなり、U状折り曲げ部15aの円弧形状部(R部)15gも略平行な展開状態に延ばされる。これに伴って、端末導線部16aの側面の壁部15fは、図3(k)に示すように端子部15の表面151と裏面152と直交する位置まで変形する。
【0033】
ところで、端末導線部16aの先端部16cは、U状折り曲げ部15aにおけるヒュージング工程の加圧、加熱作用により断面偏平状(図3(k)、(j)参照)に変形して強度低下を起こす。
【0034】
また、銅線からなる端末導線部16aの線膨張係数と樹脂の線膨張係数との間には大きな差がある。例えば、端末導線部16aの銅の線膨張係数は1.7×10-5 であり、外周樹脂部18の樹脂材料(66ナイロン)の線膨張係数は、成形時の樹脂流れ方向の線膨張係数:2.3×10-5 、成形時の樹脂流れ方向と垂直方向の線膨張係数:6.6×10-5 である。このため、使用環境の温度変化により熱膨張差に基づく熱衝撃応力(引張力と圧縮力)が端末導線部16aに繰り返し加わる。
【0035】
更に、外周樹脂部18の成形時(2次成形時)には、樹脂流動の成形圧が端末導線部16aに加わる。
【0036】
これらのことが原因となって、端末導線部16aのヒュージング部直前の部位(図3(l)のA−A線近傍)にて断線を発生しやすい。
【0037】
しかし、本実施形態においては、次の理由から端末導線部16aの断線抑制効果を効果的に発揮できる。
【0038】
すなわち、第2切り欠き部15dによる係止部にて端末導線部16aを係止した後に、端末導線部16aを支持面15e上に接触させながら配線して、端末導線部16aを支持面15e上に支持させている。
【0039】
このため、外周樹脂部18の成形時(2次成形時)に樹脂成形圧が端末導線部16aのヒュージング部手前側の部分に加わっても、樹脂成形圧を受け止める作用を支持面15eに分担させることができる。これにより、端末導線部16aが樹脂成形圧を直接、負担することがなくなり、樹脂成形圧に起因する端末導線部16aの断線を抑制できる。
【0040】
しかも、第2切り欠き部15dとU状折り曲げ部15aとの間にて、端末導線部16aを端子部15の支持面15e上に接触させているから、端末導線部16aと外周樹脂部18が接する面積を減少できる。その結果、端末導線部16aと外周樹脂部18との密着力を低減して、端末導線部16aに加わる熱衝撃応力を低減できる。
【0041】
また、端末導線部16aは第2切り欠き部15dによる係止部と、U状折り曲げ部15aによるヒュージング部にて端子部15に対して両端支持されているので、第2切り欠き部15dとU状折り曲げ部15aとの間隔、すなわち、支持面15eの長さLが長いほど、この長さLの間の熱膨張差が増大し、その結果、熱衝撃応力が増大する関係にある。
【0042】
そこで、本実施形態では、支持面15eの長さLを1.5mm以内に制限することにより、端末導線部16aに加わる熱衝撃応力を効果的に低減できる。なお、熱衝撃応力の低減のためには、長さLは短いほど良いが、長さLを0、5mm未満に減少すると、ヒュージング工程による加熱作用が第2切り欠き部15dによる端末導線部16aの係止部にも及び、端末導線部16aの係止部の強度低下を引き起こすので、支持面15eの長さLの下限は0.5mm以上とした方がよい。
【0043】
以上の作用が相俟って、端末導線部16aのヒュージング部直前の部位の断線を効果的に抑制できる。
【0044】
また、端末導線部16aの径をDとし、端子部15の板厚をtとしたときに、第2切り欠き部15dの深さYを、t≦Y≦(D+t)の範囲に設定しているのはヒュージング工程を良好に実施するためである。
【0045】
すなわち、ヒュージング工程では、U状折り曲げ部15aの内側に端末導線部16aの先端部16cを挟み込み、U状折り曲げ部15aをかしめた後に、ヒュージング装置の対向する一対の押圧電極間にU状折り曲げ部15aを配置し、この押圧電極によりU状折り曲げ部15aを加圧すると同時に、一対の押圧電極を通してU状折り曲げ部15aに通電して、U状折り曲げ部15aの電気抵抗により発熱させ、それにより、端末導線部16aの表面絶縁被覆を剥離して、U状折り曲げ部15aと端末導線部16aの先端部16cとを電気的に接合するのであるが、端末導線部16aがU状折り曲げ部15aの円弧状曲げ部15gに密着していないと、U状折り曲げ部15aの発熱が端末導線部16aに十分伝導されない。その結果、端末導線部16aの表面絶縁被覆を十分剥離できず、U状折り曲げ部15aと端末導線部16aとのヒュージングを良好に行うことができない。
【0046】
そこで、本実施形態では、第2切り欠き部15dの深さYを最大でもD+t以下とすることにより、図3(a)に示すように、第2切り欠き部15dの最奥部で端末導線部16aを係止したまま、U状折り曲げ部15a側に向けると、端末導線部16aをU状折り曲げ部15aの円弧状曲げ部15gの壁面に密着させることができる。
【0047】
また、第2切り欠き部15dの深さYを少なくとも端子部15の板厚t以上にすることにより、端末導線部16aを第2切り欠き部15dのうち、支持面15e側の側面E(図3(a)参照)に確実に係止した上で、U状折り曲げ部15aの円弧状曲げ部15gの壁面に密着させることができる。
【0048】
これにより、端末導線部16aをU状折り曲げ部15aの円弧状曲げ部15gに確実に密着させ、U状折り曲げ部15aと端末導線部16aとのヒュージングを良好に行うことができる。
【0049】
(他の実施形態)
なお、端子部15のU状折り曲げ部15aの形状は、図3のものに限定されずに、種々変形可能であり、例えば、図4(a)、(b)のように、端子部15の幅方向(図4の上下方向)に対して傾斜する傾斜辺15hを有する形状にしてもよい。また、図4(b)の変形例では、U状折り曲げ部15aの円弧状曲げ部15gが端子部15の長手方向(図4の左右方向)に対して傾斜する形状になっている。なお、図4の2点鎖線部はU状折り曲げ部15aの展開形状を示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すソレノイド装置の断面図である。
【図2】図1のソレノイド装置において外周樹脂部の成形前の正面図である。
【図3】図1、2に示すコイルの端末導線部と端子部との接合部の説明図である。
【図4】本発明の端子部のU状折り曲げ部の変形例を示す要部平面図である。
【符号の説明】
10…ボビン、15…端子部、15a…U状の折り曲げ部、
15d…切り欠き部(係止部)、15e…支持面、16…コイル、
16a…端末導線部。
Claims (2)
- 樹脂にて成形されたボビン(10)と、前記ボビン(10)に巻回されたコイル(16)と、前記ボビン(10)に固定され、前記コイル(16)の端末導線部(16a)と電気接続される端子部(15)とを備え、
前記端子部(15)は板材の一部にU状折り曲げ部(15a)を形成しており、前記折り曲げ部(15a)に前記端末導線部(16a)を挟み込み、前記端末導線部(16a)を前記折り曲げ部(15a)にヒュージングにより接合し、
更に、前記端末導線部(16a)と前記折り曲げ部(15a)との接合部を被覆する外周樹脂部(18)を備えるソレノイド装置において、
前記端子部(15)の縁部のうち、前記折り曲げ部(15a)と同じ側の縁部であって、かつ、前記折り曲げ部(15a)から所定距離L離れた手前側の部位に、前記端末導線部(16a)を係止する凹形状からなる切り欠き部(15d)を設けるとともに、前記折り曲げ部(15a)と前記切り欠き部(15d)との間に、前記端末導線部(16a)を支持する支持面(15e)を形成し、
前記支持面(15e)は、前記折り曲げ部(15a)の内側面と対向する前記端子部(15)の表面(151)が前記切り欠き部(15d)に向かって前記所定距離Lの範囲にわたって延びることにより形成されており、
前記端末導線部(16a)は、前記切り欠き部(15d)により係止された後、前記支持面(15e)の表面上に接触して前記支持面(15e)により支持され、この支持された状態にて前記端末導線部(16a)は前記折り曲げ部(15a)に挟み込まれるようになっており、
前記所定距離Lは前記支持面(15e)の長さLであり、前記支持面(15e)の長さLを0.5mm〜1.5mmの範囲内に設定し、
前記端末導線部(16a)の径をDとし、前記端子部(15)の板厚をtとしたときに、前記切り欠き部(15d)の深さYを、
t≦Y≦(D+t)の範囲に設定することを特徴とするソレノイド装置。 - 前記端子部(15)のうち、前記折り曲げ部(15a)を形成した面を表面とし、前記折り曲げ部(15a)を形成していない面を裏面としたとき、前記端末導線部(16a)を前記切り欠き部(15d)の部位にて前記端子部(15)の裏面から表面側へ取り回して係止することを特徴とする請求項1に記載のソレノイド装置。
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