JP5862503B2 - リニアソレノイド - Google Patents
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Description
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気吸引力を増大させるとともに磁気吸引力のばらつきを抑えることができ、また磁気吸引力の変化を抑制することできるリニアソレノイドを提供することである。
特に、本発明は、第1固定子コアと第2固定子コアとが互いに接近する方向に相対移動することを禁止している非磁性部材を備えていること、および、一部材で構成されている第1固定子コアにおいて固定部が第2固定子コアとの間で非磁性部材を軸方向に挟み込みつつヨークに固定されていること、を特徴とする。
また、ヨークは、コイルの径外方向に位置している筒部と、当該筒部のうち第2固定子コア側の一端部に一体に形成されている底部と、を有している。第1固定子コアの固定部は、ヨークの筒部の他端部内に嵌合し、当該筒部との間で径方向に磁気伝達可能である。第2固定子コアは、ヨークの底部に軸方向で当接し、当該底部との間で軸方向に磁気伝達可能である。ボビンと非磁性部材および第2固定子コアとの隙間の最小径方向寸法は、ヨークの筒部と第1固定子コアの固定部との隙間の最大径方向寸法よりも大きく設定されている。
また、ヨークと第1固定子コアとのエアギャップ形成が抑制されることにより、エアギャップに鉄粉などの異物が挟まることを回避することができ、磁気吸引力の変化を抑制することができる。
また、第1固定コアの撓みが抑えられるということは、第1固定コアの軸受部の変形も抑えられるので、シャフトの摺動が円滑となる。
また、第1固定子コアが複数の部材から構成される場合と比較し、第1固定子コアでの磁気損失が低減するので磁気吸引力を増大させることができると共に、第1固定子コアの組み付けが容易となる。
(一実施形態)
本発明の一実施形態によるリニアソレノイドが適用されたバルブタイミング調整装置を図1に示す。バルブタイミング調整装置100は、図示しない内燃機関のクランクシャフトと一体に回転するケース101内の油圧室102に作動油を供給することで、カムシャフト103と一体に回転するベーンロータ104を相対回動させ、図示しない吸排気バルブの開閉タイミングを調整する。油圧室102には、オイルパン105からオイルポンプ106により汲み上げられた作動油が油圧切換弁107を通じて供給される。油圧切換弁107のスプール108は、スリーブ109内で軸方向に往復移動可能に設けられ、スプリング110により軸方向の一方側に付勢されている。リニアソレノイド1は、スプール108をスプリング110の付勢力に抗して軸方向の他方側に駆動する駆動部として用いられている。
リニアソレノイド1は、コイル部10、ヨーク15、ハウジング20、第1固定子コア25、第2固定子コア30、シャフト35および可動子コア40などを備えている。
ヨーク15は、磁性材料からなり、コイル部10の径外方向に位置する筒部16と、筒部16の一端部に一体に形成されている底部17とを有している。
第1固定子コア25は、シャフト35を支持している軸受部26と、軸受部26から径外方向に延びている環状かつ板状の固定部27とを有し、一部材で構成されている。固定部27は、第2固定子コア30側に突き出す第1環状突起28を形成している。
第2固定子コア30の磁気伝達部32は、ヨーク15の底部17に軸方向で当接し、当該底部17との間で軸方向に磁気伝達可能である。
このサブアセンブリ48は、先ず、図5に示すように樹脂モールドされたヨーク15およびコイル部10に対し、図6に示すように第2固定子コア30が軸方向でヨーク15に当接するまでコイル部10内およびヨーク15内に挿入される。この段階において、ボビン11とカラー45および第2固定子コア30との隙間の最小径方向寸法は、ヨーク15の筒部16と第1固定子コア25との隙間の最大径方向寸法よりも大きく設定されている。次に、図7に示すパンチ111が用いられ、第2固定子コア30が軸方向でヨーク15に当接した状態のままヨーク15の筒部16の他端部が図8に示すようにかしめられ、第1固定子コア25の固定部27の径外部がヨーク15の筒部16に固定される。
バルブタイミング調整装置100の油圧室102に作動油を供給しないとき、コイル12は非通電とされる。このとき、シャフト35は、油圧切換弁107のスプリング110によりスプール108を介して付勢されてヨーク15の底部17に当接し、原位置に位置する。
また、ヨーク15と第1固定子コア25とのエアギャップ形成が抑制されることにより、エアギャップに鉄粉などの異物が挟まることを回避することができ、磁気吸引力の変化を抑制することができる。
また、第1固定子コア25の撓みが抑えられるということは、軸受部26の変形も抑えられるので、シャフト35の摺動が円滑となる。
また、第1固定子コア25が複数の部材から構成される場合、すなわち例えば軸受部26と固定部27とが別部材で構成される場合と比較し、第1固定子コア25での磁気損失が低減するので磁気吸引力を増大させることができると共に、第1固定子コア25を容易に組み付けることができる。
また、第1固定子コア25と第2固定子コア30とは、一つのヨーク15だけで磁気的につながれている。そのため、第1固定子コア25と第2固定子コア30との間の磁気損失を低減することができ、磁気吸引力を増大させることができる。
したがって、第1固定子コア25、第2固定子コア30、カラー45およびヨーク15の個体間の寸法ばらつきの影響で第1固定子コア25とヨーク15の筒部16との軸方向位置がばらついても、第1固定子コア25とヨーク15の筒部16との径方向エアギャップは一定であるので、個体間の磁気吸引力のばらつきを低減可能である。
これに対し、第1固定子コアとヨークとの磁気伝達が軸方向で行われる場合、第1固定子コアとヨークとの軸方向位置がばらつくと両者間の軸方向エアギャップがばらつき、個体間の磁気吸引力のばらつきが増大する。また、上記軸方向エアギャップを無くすために第1固定子コアとヨークとを撓ませるには、第1固定子コアおよびヨークを薄肉にする必要があり、これによると磁気飽和することに起因した磁気損失の問題が生じる。
したがって、サブアセンブリ48の剛性を高め、組み付け時の第1固定子コア25の撓みを一層抑制することができる。
また、磁気回路を構成する第1固定子コア25と第2固定子コア30との偏芯が抑えられるので、可動子コア40に作用する径方向の力すなわちサイドフォースを低減することができる。そのため、磁気吸引力を安定させることができ、またシャフト35と摺動する軸受部26および軸受部31の摩耗を低減することができ、また軸受部26と軸受部31との同軸度を向上させシャフトを円滑に摺動させることができる。
したがって、リニアソレノイド1の組み付けが容易となる。
本発明の他の実施形態では、第1固定子コアとヨークとの固定は、かしめに限らず、例えば圧入などにより為されてもよい。
本発明の他の実施形態では、第1固定子コアおよび第2固定子コアの一方または両方は、環状突起を形成しなくてもよい。要するに、第1固定子コアおよび第2固定子コアは、両者の間にエアギャップが形成されるように設けられればよい。
本発明の他の実施形態では、第1固定子コア、第2固定子コアおよびヨークは、横断面形状が円形でなくてもよいし、周方向の一部に切り欠き等が形成されていてもよい。
本発明の他の実施形態では、カラーは、第1固定子コアおよび第2固定子コアに圧入ではなく嵌合されてもよい。これにより、カラーは、第1固定子コア、第2固定子コア、シャフトおよび可動子コアを一体に組み付けなくてもよい。
本発明の他の実施形態では、リニアソレノイドは、バルブタイミング調整装置の油圧切換弁の駆動部に限らず、往復移動可能な被駆動部材を有する種々の機能品の駆動部として適用可能である。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
12・・・コイル
15・・・ヨーク
25・・・第1固定子コア
26・・・軸受部
27・・・固定部
30・・・第2固定子コア
35・・・シャフト
40・・・可動子コア
42・・・エアギャップ
45・・・カラー(非磁性部材)
Claims (4)
- 筒状のボビン(11)と、
前記ボビンに巻回されている環状のコイル(12)と、
前記コイルの軸心方向の一方に位置している第1固定子コア(25)と、
前記コイルの軸心方向の他方で前記第1固定子コアとの間にエアギャップ(42)を隔てるように配置されている第2固定子コア(30)と、
前記コイルの径外方向に位置し、前記第1固定子コアと前記第2固定子コアとを互いに磁気的につないでいるヨーク(15)と、
前記エアギャップの径内方向で前記第1固定子コアと前記第2固定子コアとにより支持され、前記第2固定子コア側の原位置と前記第1固定子コア側のフルストローク位置との間で軸方向に往復移動可能なシャフト(35)と、
前記第1固定子コアと前記第2固定子コアとの間で前記シャフトに固定され、前記コイルが通電されると前記第1固定子コアと前記第2固定子コアとを磁気的にバイパスするように前記エアギャップの径内方向に移動して、前記シャフトをフルストローク位置側に移動させる可動子コア(40)と、
前記第1固定子コアと前記第2固定子コアとの間に位置し、前記第1固定子コアと前記第2固定子コアとが互いに接近する方向に相対移動することを禁止している非磁性部材(45)と、
を備え、
前記第1固定子コアは、前記シャフトを支持している軸受部(26)と、前記軸受部から径外方向に延び、前記第2固定子コアとの間で前記非磁性部材を軸方向に挟み込みつつ前記ヨークに固定されている固定部(27)とを有し、一部材で構成され、
前記ヨークは、前記コイルの径外方向に位置している筒部(16)と、前記筒部のうち前記第2固定子コア側の一端部に一体に形成されている底部(17)とを有し、一部材で構成され、
前記第1固定子コアの前記固定部は、前記ヨークの前記筒部の他端部内に嵌合し、当該筒部との間で径方向に磁気伝達可能であり、
前記第2固定子コアは、前記ヨークの前記底部に軸方向で当接し、当該底部との間で軸方向に磁気伝達可能であり、
前記ボビンと前記非磁性部材および前記第2固定子コアとの隙間の最小径方向寸法は、前記ヨークの前記筒部と前記第1固定子コアの前記固定部との隙間の最大径方向寸法よりも大きく設定されていることを特徴とするリニアソレノイド(1)。 - 前記非磁性部材は、筒状であり、前記第1固定子コアおよび前記第2固定子コアの両方に嵌合し、前記第1固定子コアと前記第2固定子コアとの径方向の相対移動を禁止していることを特徴とする請求項1に記載のリニアソレノイド。
- 前記非磁性部材は、前記第1固定子コアおよび前記第2固定子コアの両方に圧入され、前記第1固定子コアと前記第2固定子コアと前記シャフトと前記可動子コアとを一体に組み付けていることを特徴とする請求項2に記載のリニアソレノイド。
- 前記第1固定子コアの前記固定部は、前記第2固定子コア側に突き出す第1環状突起(28)を形成し、
前記第2固定子コアは、前記第1環状突起との間に前記エアギャップを隔てるように当該第1環状突起側に突き出す第2環状突起(33)を形成し、
前記非磁性部材は、一端部が前記第1環状突起に嵌合し、他端部が前記第2環状突起に嵌合していることを特徴とする請求項2または3に記載のリニアソレノイド。
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