JP5181319B2 - 摩擦を減少させるための磁束導通器を有するソレノイド作動バルブ - Google Patents

Description

本発明は、ソレノイド作動バルブ、特に、アーマチャがバルブ要素に接触してこれを移動させる作動部材と共にコイルの中に配置されるタイプのバルブに関するものである。前述のタイプのソレノイド作動バルブは、一般的に、コイル内に配置されて固定磁極片すなわち磁束収集器との間に軸方向の作動エアギャップを形成するアーマチャを利用するが、コイル内にアーマチャが配置される構造のため、アーマチャの周囲にも環状のエアギャップが形成される。

ソレノイドアーマチャがコイル内に配置されている場合、アーマチャの偏心すなわちオフセンタ配置によって、アーマチャの一側の径方向のエアギャップが減少することになる。この偏心は、本質的に、アンバランスを生じる最も狭いギャップの部分を横切る磁束を増大させ、その結果として、アーマチャの径方向すなわち横荷重を増大させ、この荷重がコイルの励磁に応答するアーマチャの軸方向の移動に対する摩擦及び抵抗を増大させることになる。

従来、コイル内に配置されたソレノイドアーマチャの周りの環状のエアギャップの偏心を調整するための努力は、アーマチャと磁束収集器との製造公差及びコイル内にアーマチャを位置決めするための摺動軸受表面の損失の緊密な調整を必要とし、これはソレノイドバルブの製造コストを相当に増大させていた。したがって、ソレノイド作動バルブのコイル内のアーマチャの周りの環状のエアギャップの偏心を減少させる方法すなわち手段を提供することが望まれており、シンプルで比較的製造コストが低く、それにより、例えば自動車用途の制御構造に使用される応用例等の大量生産品に適した価値を有するものを得ることが望まれている。

本発明は、ソレノイド作動バルブのコイル内に配置されたアーマチャの偏心及び横荷重を最小限にする上述の問題についての解決を提供する。

本発明のソレノイドバルブは、アーマチャの表面にぴったりと合わさり又は軽く接触する透磁性の表面を設けた内側へ延びるフィンガを有し、アーマチャの周りの磁極片の一方に接触する磁束導通器を使用して、アーマチャの外周まわりに均等に分配されたフィンガの先端で磁束を増大させ、これにより、アーマチャの磁気的な横荷重をバランスさせる。

図１を参照すると、本発明を使用するソレノイド作動バルブアセンブリの一実施形態が全体として符号１０で示され、これは、例えば、バルブボア１６内に配置されて入口ポート１８（入口）と出口ポート２０（出口）との間の流通を開閉するスプール１４のような可動バルブ部材を有するバルブボディ１２を含んでいる。バルブボディ１２は、第１磁束収集器すなわち下部磁束収集器２２に取付けられ、この下部磁束収集器２２は、そこに取付けられてコイル２６が巻きつけられたコイルボビン２４を有している。ボビン２４は、端子２８等の電気端子に接続されるコイル２６の端部を有しており、端子２８は、ボビン２４の一端部のフランジ３２に取付けられた電気コネクタの中へ延びている。

第２磁束収集器すなわち上部磁束収集器３４は、コイル２６の第１磁束収集器２２とは反対側の端部に配置され、コイル２６の内部へ延びてコイル２６内に配置されたアーマチャ３６とで軸方向の作動エアギャップを形成する部分を有し、コイル２６は、磁束収集器２２及び３４を相互接続するケースすなわちシェル３５によって取囲まれている。

作動ロッド３８（アーマチャ関連構造）は、アーマチャ３６に取付けられ、その上端部で上部磁束収集器３４に配置されたベアリング４０内に軸支されている。作動ロッド３８の下端部は、下方へ延びて、第１磁束収集器２２に配置された第２のベアリング４０に軸支されている。作動ロッド３８の下端部は、バルブ部材１４の上端部に接触して、コイル２６の励磁時にこれを移動させる。

作動ロッド３８の上端部は、その上に設けらたスプリングリテーナ４２を有しており、このスプリングリテーナ４２は、スプリング４４の下端部に対して設けられ、スプリング４４の上端部は、磁束収集器３４にねじ込まれた調節部材４６によって保持され、調節部材４６は、回転させてスプリング４４のプリロードを調節して、当該技術において公知の方法でバルブを校正することができる。

アーマチャ３６の上端部は、テーパ部４８を有しており、テーパ部４８は、磁束収集器３４に形成された対応するテーパ凹部５０と協働して、これらの間に作動エアギャップを形成して、コイルの励磁時に、アーマチャ３６及び作動ロッド３８を軸方向に移動させて、バルブ部材１４を移動させる。

図１乃至図４を参照すると、磁束導通器及びスペーサのサブアセンブリが全体として符号５２で示され、これは、周方向に形成され、ほぼ等間隔に配置された切欠５６を有する環状の取付リングすなわちスペーサ５４を含んでいる。

全体として符号５３で示される磁束導通器は、透磁性材料で形成されたほぼリング状すなわち環状部分５８を有し、その周囲に円周方向にほぼ等間隔で配置されて内側に延びる複数のフィンガすなわちワイパ６０を有し、これらのワイパ６０は、その上に形成されてアーマチャ３６の外周を位置決めするための分離した表面を形成する折返し、すなわち、曲がり６２を有している。磁束導通器５３は、透磁性材料のシート材から作った平坦素材から成形することができ、図３に成形された状態が示されている。磁束導通器５３は、ばね性材料で形成することもできる。

図２及び図４を参照すると、磁束導通器５３がフィンガ６０を変形させて、それらの端部を切欠５６を通してスペーサ５４の内部へ延ばすことによって、プラスチック材料で形成されたスペーサ５４にアセンブリされたものが示されている。環状の磁束導通器５３及びスペーサ５４のサブアセンブリ５２は、一体としてバルブに装着されて、ボビン２４の内周に締り嵌めされ、部材５８の下面が第１磁束収集器２２の上端部に当接して、これら２つの部材間の磁束を接続する導通路を形成する。フィンガ６０の折返しすなわち曲がり６２は、アーマチャ３６の外周面にぴったりと隣接又は軽く接触するように位置決めされ、これにより、アーマチャ３６の外周面まわりの磁束の接続を均一にし、これにより、その磁気的な横荷重を減少させる。サブアセンブリ５２のこの構造は、その部品を設計し直し又は加工し直しすることなく、ソレノイド作動バルブ構造に既存の磁束収集器間に、このサブアセンブリ５２を装着できるようにする。折返し６２の曲がり及びフィンガ６０は、アーマチャ３６にぴったりと合わさり、又は、これに軽く接触するようになっている。

本発明は、このようにして、ソレノイド作動バルブのコイル及び磁束収集器に対するアーマチャの偏心による横荷重を減少させるためのシンプルで比較的低コストでかつ組立容易な技術を提供し、また、相当な修正を行うことなく、既存のバルブ構造に組込むことができる磁束導通器のサブアセンブリを提供する。

以上に図示の実施形態に関連して本発明が説明されているが、本発明は、様々な修正及び変形が可能であり、特許請求の範囲によってのみ限定されることが分るであろう。

本発明の一実施形態に係るソレノイド作動バルブの軸方向縦断面図である。 図１に示す実施形態の磁束導通器及びスペーサのサブアセンブリの下方からの斜視図である。 図２の磁束導通器の上方からの斜視図である。 図２のサブアセンブリの縦断面図である。

符号の説明

１０ ソレノイド作動バルブアセンブリ、１２ バルブボディ、１４ スプール、２２ 第１磁束収集器、３４ 第２磁束収集器、３６ アーマチャ、３８ 作動ロッド、５３ 磁束導通器、６０ フィンガ

Claims (12)

1. （ａ）周囲に磁束ループを形成する間隔をもって配置された第１及び第２磁束収集器（２２、３４）を含むコイル（２６）と、
   （ｂ）前記第１及び第２磁束収集器の一方に取付けられ、入口および出口を有し、内部にバルブ部材（１４）が移動可能に設けられて、前記入口、出口間の流れを制御するバルブボディ（１２）と、
   （ｃ）前記コイル内に摺動可能に案内され、前記第１及び第２磁束収集器の一方に対して作動エアギャップを形成するアーマチャ（３６）と、
   （ｄ）前記アーマチャの周りに配置され、前記第１及び第２磁束収集器の一方に当接し、前記アーマチャへ向って径方向内側へ延びて、前記アーマチャに近接又は接触して前記アーマチャと前記磁束収集器との間の径方向のエアギャップを減少させる細長い複数のフィンガ（６０）を有する磁束導通器（５２）と、
   前記バルブ部材を作動させるために、該バルブ部材と前記アーマチャとを作動連結するアーマチャ関連構造（３８）とを備えていることを特徴とするソレノイド作動バルブアセンブリ。
2. 前記フィンガは、前記アーマチャの表面にぴったり隣接する端部を有していることを特徴とする請求項１に記載のソレノイド作動バルブアセンブリ。
3. 前記磁束導通器は、一体に形成された前記フィンガ（６０）を有する環状部分（５８）を含んでいることを特徴とする請求項２に記載のソレノイド作動バルブアセンブリ。
4. 前記磁束導通器は、平坦なシート材から成形されることを特徴とする請求項４に記載のソレノイド作動バルブアセンブリ。
5. 前記第１及び第２磁束収集器は、環状であることを特徴とする請求項１に記載のソレノイド作動バルブアセンブリ。
6. 前記磁束導通器は、内側に延びて前記アーマチャに摺接する複数の前記フィンガ（６０）を有する環状部分（５８）を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のソレノイド作動バルブアセンブリ。
7. 前記磁束導通器は、環状の非磁性のスペーサ（５４）を含み、該スペーサには、内側に延びて前記アーマチャと前記第１及び第２磁束収集器との間の径方向のエアギャップを最小化する複数の前記フィンガ（６０）が一体に形成された環状部分（５８）を有する環状の磁性部材が取付られていることを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
8. （ａ）磁束ループ形成する第１及び第２磁束収集器（２２、３４）を有するコイル（２６）を設け、
   （ｂ）入口（１８）、出口（２０）及び該入口、出口間の流れを制御するために内部を移動可能なバルブ部材（１４）を有するバルブボディ（１２）を設け、該バルブボディを前記第１及び第２磁束収集器の一方に取付け、
   （ｃ）前記コイル内にアーマチャ（３６）を摺動可能に配置して、前記磁束収集器の一方に対して作動エアギャップを形成し、
   （ｄ）前記第１及び第２磁束収集器の一方に接触するように磁束導通器（５２）を配置し、そこから径方向内側へ延びて前記アーマチャに近接又は接触して前記アーマチャの周りのエアギャップを減少させる細長い複数のフィンガ（６０）を形成し、
   （ｅ）前記バルブ部材（１４）を作動させるために、該バルブ部材を前記アーマチャ（３８、３６）に接触させることを含むことを特徴とするソレノイド作動バルブアセンブリの製造方法。
9. 前記磁束導通器を配置するステップは、内側へ延びる複数の前記フィンガ（６０）を持った環状部分（５８）を有する一体部材を形成することを含んでいることを特徴とする請求項８に記載のソレノイド作動バルブアセンブリの製造方法。
10. 前記一体部材を形成するステップは、平坦なシート材から成形することを含むことを特徴とする請求項９に記載のソレノイド作動バルブアセンブリの製造方法。
11. 前記磁束導通器を配置するステップは、非磁性の環状のスペーサ（５４）を形成し、前記内側へ延びるフィンガ（６０）を有する磁性の環状部材（５８）を形成し、前記磁性の環状部材を前記スペーサに取付けることを含んでいることを特徴とする請求項８に記載のソレノイド作動バルブアセンブリの製造方法。
12. 前記磁束導通器を配置するステップは、前記アーマチャに摺接する内側へ延びる複数の前記フィンガ（６０）を形成することを含んでいることを特徴とする請求項８に記載のソレノイド作動バルブアセンブリの製造方法。

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