JP5546389B2 - 電磁弁のコイル成形体の成形方法 - Google Patents

Description

この発明は、コイルを巻回したボビンをインサートして、コネクタ部とコイルの外装樹脂部とを一体的に樹脂成形する電磁弁のコイル成形体の成形方法に関するものである。

従来の電磁弁（例えば、特許文献１参照）は、複数の流体ポートを有するバルブハウジング内にスプール弁を摺動自在に配設した流量規制部と、スプール弁に連結したプランジャを軸方向に駆動するソレノイド部とから構成されている。ソレノイド部のうちコイル成形体は、リニアコイルを巻回したコイルボビンと、固定子であるコアと、リニアコイルに電気的に接続されたターミナルとをインサート部品として一体的に樹脂部材で成形される。このとき、樹脂部材がターミナルの一部を埋設し、ボビンの軸方向（即ち、スプール弁の軸方向）と直交する方向に開口する形状のコネクタ部も成形する。さらに、コイルボビンのコア配設側とは反対側の端部に、Ｏリングを挟み込んだ状態でボス（固定子）を挿入し、Ｏリングによってコイル成形体内外の気密性を確保する。

特開２００６−１８３７５４号公報

ここで、コイル成形体の樹脂成形時には、インサートする部品形状に合った金型を用いて成形を行うが、軸方向の一方にはコネクタ部成形用の間隙が形成されているため、成形時に金型を軸方向に締結して圧力をかけることができない。この制約のため、Ｏリングに当接してシール面となるコイルボビン端面と金型の間には部品寸法のばらつきに起因する隙間が生じる。すると、成形時に樹脂部材がその隙間に入り込み、成形後のコイルボビン端面に樹脂バリ（樹脂の張り出し）となって現れてしまう。シール面に樹脂バリが発生すると、Ｏリングによる正常なシールが不可能となり、結果として気密異常が生じてしまう懸念があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、樹脂成形の金型構造に制約があっても、ボビンのシール面の平面状態を確保し、気密性を良好に保持することを目的とする。

この発明に係る電磁弁のコイル成形体の成形方法は、可動子を挿通する貫通穴を有し、コイルが巻回された円筒状のボビンと、ボビンの貫通穴の端部に取り付けられるコアとを金型の内部に配置するステップと、ボビンのコアが取り付けられた貫通穴の端部とは反対側の端面をシール面とし、シール面の外側を囲むように内部に凸部が形成された金型に樹脂を流入して、コアとボビンとを一体化する外装樹脂部を成形するステップとを有するものである。

この発明によれば、ボビン端面のシール面外側を囲むように内部に凸部が形成された金型に樹脂を流入し、外装樹脂部を成形するようにしたので、樹脂成形の際に外装樹脂部を形成する金型間隙内に流れ込んだ樹脂が、金型の凸部で止められてボビン端面のシール面に張り出さず、樹脂バリが発生するのを防止することができる。よって、樹脂成形の金型構造に制約があっても、シール面の平面状態を確保し、気密性を良好に保持することができる。

この発明の実施の形態１に係る電磁弁の構成を示す縦断面図である。 図１に破線で囲った部分の拡大図である。 実施の形態１に係る電磁弁の、コイル成形体を成形する金型の構成を示す縦断面図である。 図３に示す金型のうち、溝部を成形する部分の拡大図である。 溝部を成形しない場合（従来）の金型を示す拡大図である。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る電磁弁の縦断面図を示し、破線で囲った部分を図２に拡大して示す。ここでは、説明の便宜上、電磁弁のコネクタ部６が配設された方向を上、スプリング１７が配設された方向を下とする。

この電磁弁において、ボビン１は樹脂成形により略円筒状に形成され、外周にはコイル２が巻回されている。また、ボビン１の両端部分には鍔部が形成され、上方の鍔部にはターミナル３が設けられ、下方の鍔部（ボビン鍔部１ｂ）にはＯリング１２のシール面となるボビン段部１ａおよび溝部２０（図２に示す）が設けられている。コイル２の始端と終端はそれぞれに対応したターミナル３に接続されており、不図示の外部電源から電流が印加される。ボビン１の中央に形成された貫通穴には、一対の固定子としてのコア４およびボス８が挿入されている。一方の固定子であるコア４は、有底円筒状の金属部材であり、コア筒部４ａがボビン１の貫通穴に挿入し、コア鍔部４ｂがボビン１の上端部に冠着し、コア底部４ｃがボビン１の貫通穴を塞いでいる。もう一方の固定子であるボス８は、一端にボス鍔部８ｂが設けられた円筒状の金属部材であり、磁気吸引部８ａが下方からボビン１の貫通穴に挿入されている。さらに、コイル成形体７の内部、端部には、それぞれ気密性を確保するためのシール部材としてＯリング１１，１２が設置されている。

コイル成形体７は、これらボビン１、コイル２、ターミナル３、コア４およびＯリング１１をインサート部品として、外装樹脂部５にて一体的に樹脂成形して構成する。また、外装樹脂部５のコア４配設側の端面上には、ボビン１の軸方向と直交する方向に開口するコネクタ部６を一体的に形成している。

図２に示すように、Ｏリング１２は、ボビン鍔部１ｂの下端面に突設したボビン段部１ａと、外装樹脂部５の内周面と、ボス鍔部８ｂとで囲まれた空間に設置されており、それぞれの当接面をシールする。このボビン鍔部１ｂの径方向外側、即ちボビン１の下端面の回りと外装樹脂部５との境界部分に溝部２０が設けられている。この溝部２０は、外装樹脂部５を樹脂成形する際に、シール面であるボビン段部１ａに樹脂がバリ状に張り出すのを防止する役割がある。なお、溝部２０は、Ｏリング１２に当接するシール面ではないので、この溝部２０にバリが生じていたとしても許容される。

ここで、コイル成形体７の成形方法を説明する。
図３は、コイル成形体７を成形する金型の構造を示す断面図であり、溝部２０を成形する金型部分の拡大図を図４に示す。コイル成形体７は、外装樹脂部５のコア４配設側の端面上にコネクタ部６が形成され、このコネクタ部６がボビン１の軸方向と直交する方向に開口する形状であるため、コイル成形体７成形用の金型は上金型３０，３１と下金型３２とから構成される。上金型３０，３１と下金型３２とは上下方向に開閉し、上金型３０と上金型３１とは左右方向に開閉する。また、この金型には、外装樹脂部５を形成する間隙と、コネクタ部６を形成する間隙とが主に形成されている。

先ず、樹脂成形されたボビン１の外周面にコイル２を巻回すると共に、Ｏリング１１を間に挟みこんだ状態でコア４をボビン１に圧入固定する。続いて、ボビン１にターミナル３を取り付けて、コイル２の始端および終端をターミナル３に接続する。以上のボビン１、コイル２、ターミナル３、コア４およびＯリング１１をインサート部品として下金型３２内に配置すると、コア鍔部４ｂの下面が下金型３２の上縁に掛止して位置決めされる。従って、この掛止部分３３を基点にしてボビン１も位置決めされるので、下金型３２の間隙底面３２ａとボビン段部１ａとの間には、ボビン１、コア４および下金型３２の寸法公差に起因して、所定の隙間が存在することとなる。ただし、上金型３０，３１と下金型３２とを締結して下金型３２に対して軸方向の圧力をかけても、金型の構造上、間隙底面３２ａでボビン段部１ａを押圧することができないので、間隙底面３２ａとボビン段部１ａとの間に存在する隙間は塞がらない。このことは、先立って背景技術でも述べた通りである。

続いて、下金型３２に上金型３０，３１を接合して、上金型３１の樹脂注入ゲート３１ａから樹脂を注入する。注入された樹脂はコネクタ部６を形成する間隙に流入して、ターミナル３の折れ曲がり部分までを埋設した状態に成形される。また、注入された樹脂は、コア鍔部４ｂに開いた穴を通り抜けて下金型３２の間隙、特にターミナル３を取り付けた側の破線で表された膨らみの部分へ流れ出て、外装樹脂部５を形成する間隙全体に行き渡り、コイル２とコア４ごとボビン１を外装した状態に成形される。

図４に矢印で示すように、外装樹脂部５を形成する間隙内を流れ間隙底面３２ａに到達した樹脂は、間隙底面３２ａに突設した凸部３２ｂに突き当たる。この凸部３２ｂは溝部２０に対応する形状である。凸部３２ｂが形成されていることにより、ボビン１と外装樹脂部５の境界部分がラビリンス構造となり、樹脂がラビリンス内で止められて、シール面としてのボビン段部１ａに樹脂バリが発生するのを防止することができる。これにより、金型の構造上、ボビン段部１ａと間隙底面３２ａに隙間が存在しても、Ｏリング１２が当接するボビン段部１ａの平面が維持され、良好なシール性を確保することができる。

これに対し、図５に示すように下金型３２の間隙底面３２ａに凸部３２ｂを設けない場合、外装樹脂部５を形成する間隙に到達した樹脂が、ボビン鍔部１ｂと間隙底面３２ａの隙間に流入しやすくバリ状に張り出してしまう。すると、Ｏリング１２が当接するシール面であるボビン１の下端面には、樹脂バリが発生し、シール機能が損なわれる問題がある。

また、図４に示すように、下金型３２内に配置したボビン鍔部１ｂの先端が、外装樹脂部５を形成する間隙内へ突出しているので、外装樹脂部５は径方向外側へ凹んでボビン鍔部１ｂを把持する形状に成形される。よって、成形後、ボビン鍔部１ｂおよびシール面としてのボビン段部１ａの変形を防止でき、この部分の気密性をさらに安定化できる。
同様に、外装樹脂部５がボビン１の上端側の鍔部も把持する形状にする。

なお、ボビン段部１ａとボス８との隙間をシールするシール部材としてはＯリング１２が好適である。例えばシール部材として液状のシール剤を用いる場合、ボビン段部１ａの平面上にシール剤を塗布すればボビン段部１ａとボス８との間の気密性を確保することは可能となるが、均一に塗布することが困難であったり、シール剤を乾燥させるために時間を要するため製造工程内で滞留したりといった、品質および製造面での課題が残り、好ましくない。

以上のように成形したコイル成形体７の外周には、図１に示すようなケース９が周設される。このケース９は筒状の金属部材であり、磁気回路を構成する。ケース９の上端部は、内側へ折り曲げた形状のケース折り曲げ部９ａになっており、その内周部にコア鍔部４ｂの外周部が嵌合することで磁路を形成すると共にコア４とケース９の同軸を形成している。ケース９の下端部は、厚みを薄くしてケース階段部９ｂが形成されており、この段差の部分をボス鍔部８ｂに嵌合させる。また、このケース階段部９ｂに、ボス鍔部８ｂに続けてバルブハウジング１５を挿入し、その端部をかしめることで、それぞれの部品を一体的、同軸的に保持する構成となっている。また、ケース９の外周面には略Ｌ字状のブラケット１０が溶接等により固定されている。

カップ部材１３は、非磁性薄板から形成され、コア４の筒内部に挿入されて軸受けとして機能する。カップ部材１３の内部には、所定のクリアランスをもって、可動子であるプランジャ１４が上下軸方向に往復摺動自在に収容されている。カップ部材１３の上側にはカップ底部１３ａが形成され、このカップ底部１３ａの中央には穴が穿設されている。カップ底部１３ａは、プランジャ１４の上端面と当接することで、無通電時のプランジャ１４の移動を規制するためのストッパとして機能する。カップ部材１３の下端部は、拡径してその内部にボス８の磁気吸引部８ａを収容し、さらにボビン１の下端面まで達し、その開口周縁にはカップ鍔部１３ｂ（図２に示す）が形成されている。このカップ鍔部１３ｂがボビン１の下端面に掛止することで、カップ部材１３の軸方向の位置が決定され、これにより、カップ底部１３ａがコア底部４ｃから離間する構造になっている。そして、プランジャ１４の中心に、上下軸方向に貫通して呼吸穴として機能する穴部（不図示）を形成することで、プランジャ１４が往復摺動する際にプランジャ１４の軸方向上下にできる空間の容積変化を吸収できるので、プランジャ１４が正常に動作できる。
以上が電磁弁のソレノイド部である。

次に、電磁弁の流量規制部を説明する。
流量規制部は、複数のポート１５ａを有する略筒型のバルブハウジング１５と、バルブハウジング１５の内部に軸方向に摺動可能に収容されるスプール弁（バルブ）１６と、スプール弁１６を常に一方向に付勢するスプリング１７とから構成される。スプール弁１６とプランジャ１４が同軸上で連結することで、プランジャ１４の移動量に従ってスプール弁１６が移動する。図１に示す無通電時、プランジャ１４はスプリング１７の付勢力により上方向へ移動する。このときのプランジャ１４の移動範囲は、プランジャ１４の上端面がカップ底部１３ａに当接する位置までである。一方の通電時には、プランジャ１４は磁気吸引部８ａの磁気吸引力を受けてスプリング１７の付勢力に逆らって下方向へ移動する。このときの移動範囲は、スプール弁１６の下端部がバルブハウジング１５の底部に当接する位置までである。スプール弁１６の移動により、スプール弁１６を拡径した形状の複数のランド部が各ポート１５ａの開口する方向と量を制御して、流体の流量を制御する。

この電磁弁が制御対象とする流体は液体でも気体でもよい。例えば内燃機関の油圧アクチュエータへ供給する油圧を制御する電磁弁として用いる場合には、バルブハウジング１５の各ポート１５ａの開口方向と開口量とを制御して、ポンプから油圧アクチュエータへ供給されるオイル流量を制御する構成にすればよい。

バルブハウジング１５内を流通する流体は、ボス８の磁気吸引部８ａを通ってコイル成形体７の内部、特にコイル２へ侵入する恐れがある。そのため、コア４とカップ部材１３の隙間から漏れ出た流体がコア４とボビン１の隙間を通ってコイル成形体７の内部へ侵入するのを防ぐために、コア４とボビン１との間にＯリング１１を挟みこんで隙間を塞ぎ、コイル成形体７の内部の気密性を確保する。また、ボス８とカップ部材１３との隙間から漏れ出た流体がボス８とボビン１の隙間を通ってコイル成形体７の内部へ侵入するのを防ぐために、ボビン１とボス８との間にＯリング１２を挟みこんで隙間を塞ぎ、コイル成形体７の端部の気密性を確保する。

さらに、ボス８とバルブハウジング１５との間にＯリング１８を挟みこんだ状態でケース階段部９ｂをかしめることにより、ボス８とバルブハウジング１５の隙間を塞いで気密性を確保する。また、バルブハウジング１５を不図示の取付け穴に挿入した状態で電磁弁を使用する際、バルブハウジング１５の外周面にＯリング１９を設置することにより、バルブハウジング１５と取付け穴の隙間を塞いで気密性を確保する。
これらＯリング１１，１２，１８，１９の構成部材としては、例えばアクリルゴム、フッ素ゴムを用いる。

以上より、実施の形態１に係る電磁弁は、プランジャ１４を挿通する貫通穴を有する円筒状のボビン１と、ボビン１の貫通穴の両端部に配設するコア４およびボス８からなる固定子と、ボビン１の外周に巻回するコイル２と、コア４が配設されコイル２が巻回されたボビン１を樹脂成形により外装して、コア４とボビン１とを一体化する外装樹脂部５と、外装樹脂部５のコア４配設側の端面上に一体に樹脂成形され、ボビン１の軸方向と直交する方向に開口するコネクタ部６と、ボビン１の端面をシール面にして、ボス８との間に設置されるＯリング１２と、シール面の外側を囲むように外装樹脂部５との境界部分に形成する溝部２０とを備えるように構成したソレノイド部を有する。このため、樹脂成形の際に下金型３２の外装樹脂部５を形成する間隙内に流れ込んだ樹脂が、溝部２０を形成する凸部３２ｂで止められてボビン段部１ａに張り出さず、樹脂バリが発生するのを防止することができる。よって、コイル成形体７を樹脂成形するための金型構造に制約があっても、Ｏリング１２のシール面となるボビン段部１ａの平面状態を確保し、気密性を良好に保持することができる。

また、実施の形態１によれば、ボビン１の端部に径方向外側へ突出するボビン鍔部１ｂを設け、外装樹脂部５がボビン鍔部１ｂを把持する形状にしたので、Ｏリング１２のシール面となるボビン段部１ａの変形を防止でき、気密性をさらに安定化できる。

なお、図示例では流量規制部をスプール弁で構成したが、これに限定されるものではなく、スプール弁以外のバルブであってもよい。
また、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変更、省略することが可能である。

１ ボビン、１ａ ボビン段部、１ｂ ボビン鍔部、２ コイル、３ ターミナル、４ コア、４ａ コア筒部、４ｂ コア鍔部、４ｃ コア底部、５ 外装樹脂部、６ コネクタ部、７ コイル成形体、８ ボス、８ａ 磁気吸引部、８ｂ ボス鍔部、９ ケース、９ａ ケース折り曲げ部、９ｂ ケース階段部、１０ ブラケット、１１，１２，１８，１９ Ｏリング、１３ カップ部材、１３ａ カップ底部、１４ プランジャ、１５ バルブハウジング、１５ａ ポート、１６ スプール弁、１７ スプリング、２０ 溝部、３０，３１ 上金型、３１ａ 樹脂注入ゲート、３２ 下金型、３２ａ 間隙底面、３２ｂ 凸部。

Claims (2)

1. バルブハウジングに形成されたポートを開閉するバルブと、当該バルブに接続した可動子を駆動するソレノイド部とを有する電磁弁のコイル成形体の成形方法において、
   前記可動子を挿通する貫通穴を有し、コイルが巻回された円筒状のボビンと、前記ボビンの前記貫通穴の端部に取り付けられるコアとを金型の内部に配置するステップと、
   前記ボビンの前記コアが取り付けられた前記貫通穴の端部とは反対側の端面をシール面とし、前記シール面の外側を囲むように内部に凸部が形成された前記金型に樹脂を流入して、前記コアと前記ボビンとを一体化する外装樹脂部を成形するステップと
   を備えることを特徴とする電磁弁のコイル成形体の成形方法。
2. 前記ボビンの端部に径方向外側へ突出して形成された鍔部を有し、前記金型に前記樹脂を流入して、前記鍔部を把持する形状となるように前記外装樹脂部を成形することを特徴とする請求項１記載の電磁弁のコイル成形体の成形方法。

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