JP6318748B2 - 流量制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、ソレノイドを備える流量制御弁に関する。

特許文献１に示されるように、例えば車両用の流量制御弁としてソレノイドバルブが用いられる。ソレノイドバルブは、磁性体を有すると共に流体の流通を制御する弁体と、弁体と当接可能な弁座と、弁体を弁座側に付勢する付勢手段と、弁体を弁座側に移動させるソレノイドと、を備える。コイルが励磁されると弁体が弁座に吸着されて閉状態が維持され、コイルが励磁されなくなると流体圧により付勢手段に抗して弁体が開方向に移動する。

このソレノイドバルブのソレノイドは、中心側に流路が形成されるコアに外嵌されたコイルと、コイルの外周側に配置されるヨークによって構成される。コイルの収容空間（コアとヨークとの間）に樹脂が注入されて内側樹脂部が形成されるとともに、ヨークの外周側にも樹脂が注入されて外側樹脂部が形成される。

特許５２９９７２８号公報

特許文献１のソレノイドバルブの場合、コイルの収容空間に樹脂を注入して内側樹脂部を成形する際に、樹脂製のボビンは内側樹脂部に接する部分が溶融樹脂によって融かされることで、内側樹脂部と融着することができる。こうした融着によってボビンと内側樹脂部とのシール性が確保されるので、流路からコイルへの流体等の侵入を阻止することができる。しかし、コイルの収容空間はコアとヨークとによってほぼ全体が覆われているため、成形用の樹脂が注入され難い部分でもある。このため、樹脂の注入に際して、溶融樹脂がボビンの外側全体に到達するまでに必要以上の時間を要することがあり、その場合には溶融樹脂の温度が低下してボビンの当該部分の樹脂が融けないことがある。そうなると、ボビンと内側樹脂部との間のシール性は低下し、流路からの流体等がボビンと内側樹脂部との間を通過してコイルに浸入する虞がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、コイルの収容空間に樹脂部を効率よく成形できる流量制御弁を提供する。

本発明に係る流量制御弁の特徴構成は、通電によって磁力を発生させる筒状のコイルと、当該コイルを取り付ける樹脂製のボビンと、前記コイルの中心側に配置され、筒状の壁部と当該壁部の下端部から径方向に張り出す底部を有するコアと、前記コイルの収容空間を形成するべくカップ状を呈しており、前記コイル及び前記コアに対して組み付け可能なヨークと、前記コアに当接離間して、前記コアの中心側に形成された流路における流体の流通を制御する弁体と、を備え、前記コアの前記底部と前記ヨークの側面とに樹脂注入用の開口部を設けると共に、前記コア及び前記ヨークの周囲を取り囲む外側樹脂部と、前記収容空間に充填される内側樹脂部とを一体に形成した点である。

本構成のように、コアの一部及びヨークの一部に樹脂注入用の開口部を設けることで、コイルの収容空間（内側樹脂部）とコア及びヨークの周囲の外側樹脂部とが連通する。これにより、例えばコアの開口部から収容空間（内側樹脂部）に注入された樹脂がヨークの開口部から外側樹脂部の領域に向けて流通し、あるいは外側樹脂部の領域に注入された樹脂がヨークの開口部から収容空間に流れ込む。
このように、コイルの収容空間（内側樹脂部）とコア及びヨークの周囲に形成される外側樹脂部との間で樹脂が流れ易くなるため、樹脂の充填が確実に行われ、内側樹脂部及び外側樹脂部に樹脂を充填する時間を短くすることができる。その結果、注入樹脂の温度低下が抑制されるので、ボビンに対して樹脂部が融着し易くなる。

樹脂成形の際に用いられる樹脂の注入型は、一般的に下方から樹脂を注入するよう配置される。このため、本構成のようにコアの底部に開口部が設けられると、コアの底部の開口部からコイルの収容空間に向けて迅速に樹脂を注入することができる。また、ヨークの側面に開口部が設けられることで、外側樹脂部と内側樹脂部との間の樹脂の流通をスムーズにすることができる。

本発明に係る流量制御弁の他の特徴構成は、前記開口部として前記ヨークの前記側面に形成された複数の孔部が前記ヨークの周方向に沿って分散配置される点である。

本構成のように、開口部としてヨークの側面に形成された複数の孔部をヨークの周方向に沿って分散配置することで、樹脂成形時において樹脂をコイルの全周に亘って確実に注入することができる。

本発明に係る流量制御弁の他の特徴構成は、前記ヨークの前記側面に形成された複数の孔部は、前記コイルの端子部が露出する第１孔部と、前記コイルの一部が露出する第２孔部とによって構成され、前記周方向において前記第１孔部の両端から均等離間した位置に前記第２孔部が夫々配置される点である。

本構成のように、ヨークの側面に形成された複数の孔部は、コイルの端子部が露出する第１孔部を含み、ヨークの周方向において第１孔部の両端から均等離間した位置にコイルの一部が露出する第２孔部が夫々配置されることで、第１孔部を基準にして第２孔部が周方向に均等に分散配置される。これにより、樹脂成形時において樹脂を第１孔部及び第２孔部からコイルの全周に亘って確実に注入することができる。

本発明に係る流量制御弁の他の特徴構成は、前記開口部として前記ヨークの前記側面に形成された孔部が前記ヨークの下端部に向けて開口した切欠形状に構成してある点である。

本構成のように、ヨークの側面に形成された孔部が切欠形状に開口することで、ヨークの下端部に向けて大きな開口部を容易に形成することができる。これにより、下端部の側から上方に向けて樹脂が流通し易くなり、ヨークの内外に亘り確実に樹脂を充填することができる。また、ヨークが側面から下端部に向けて切欠形状の開口を有するため、ヨークの下端部を弾性変形可能に構成することができる。この結果、ヨークをコアの底部に挟着し易くでき、ソレノイドバルブの吸引性能の低下を抑制することができる。

本発明に係る流量制御弁の他の特徴構成は、前記開口部として前記ヨークの前記側面に形成された孔部は、上方部分が下方部分よりも前記ヨークの周方向に幅広に形成される点である。

本構成のように、ヨークの側面の孔部において、上方部分をヨークの周方向に幅広に形成することで、ボビンに巻き付けられたコイル周りに樹脂を確実に充填することができる。下方部分についても上方部分と同幅に形成することで開口部が大きくなり、成形用樹脂は流れ易くなる。しかし、開口部が大きくなり過ぎるとヨークの側部の面積が減少することから、磁束が通り難くなりソレノイドの性能が低下する。このため、本構成では、ヨークの側面の孔部において、下方部分は上方部分よりもヨークの周方向に幅狭に形成されている。これにより、ソレノイドの性能の低下を抑制することができる。

本発明に係る流量制御弁の他の特徴構成は、前記ボビンの前記コイルよりも上方位置、及び、前記コイルよりも下方位置において、前記ボビンから外方に突出した環状の突起部を備えている点である。

本構成のように、ボビンから環状の突起部を突出させておくと、溶融樹脂に注入する樹脂によって突起部を溶融し易くなる。このため、内側樹脂部とボビンとの融合性を高めることができ、通電部等への流体の浸入を防止することができる。

流量制御弁の閉状態を示す断面図である。 ソレノイドの側面図である。 ソレノイドの底面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。 ソレノイドの分解斜視図である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
流量制御弁１は例えば車両用の冷却液制御弁等に用いられる。流量制御弁１は、図１に示すように、磁性を有するとともに流体の流通を制御する弁体２と、弁体２と当接可能な弁座３と、弁体２を弁座３の側に付勢するコイルスプリング４と、通電により弁体２を弁座３の側に吸引するソレノイド５とを備える。

ソレノイド５は、通電によって磁力を発生させる筒状のコイル１１と、当該コイル１１を取り付ける樹脂製のボビン１２と、コイル１１の中心側に配置されたコア１３と、コア１３の外周側にコイル１１の収容空間を形成するべくコイル１１及びコア１３に対して組み付け可能なヨーク１４とを備えて構成されている。

コア１３の中心側には流路９が形成されており、弁体２がコア１３に当接離間して流路９における流体の流通を制御する。すなわち、コア１３の上面１３ａが弁座３に相当する。ソレノイド５のコイル１１が励磁されると、弁体２はコア１３の弁座３の側に吸着される。

ハウジング８は、ソレノイド５が内装された第１ハウジング８Ａと、出力ポート７を備えた第２ハウジング８Ｂとを備える。第１ハウジング８Ａの一端に形成された環状溝に対して、第２ハウジング８Ｂの一端に形成された環状突起が係入されることで両部材は連結されている。

弁体２と第２ハウジング８Ｂの内壁面との間にコイルスプリング４が設置されており、コイルスプリング４は弁体２を弁座３の側に付勢している。コイル１１への通電時には、ソレノイド５による吸引力とコイルスプリング４による付勢力とによって、弁体２は弁座３に押し付けられた状態で固定される。

一方、コイル１１の非通電時では、流路９からの流体圧が十分に高くなると、コイルスプリング４による付勢力に抗して、弁体２は弁座３から押し上げられて離間する。すなわち、ポンプ作動時には、ポンプから吐出される水等の流体の流体圧により、コイルスプリング４による閉方向への付勢力に抗して弁体２が開方向に移動する。

第１ハウジング８Ａは、コア１３及びヨーク１４の周囲を取り囲む外側樹脂部３１と、コイル１１の収容空間３０（図４参照）に充填される内側樹脂部３２と、を有する。コア１３の一部及びヨーク１４の一部には、後述する樹脂注入用の開口部３３、３４が設けられており、開口部３３、３４によって外側樹脂部３１の領域と内側樹脂部３２の領域とが連通する。このため、外側樹脂部３１と内側樹脂部３２とは一体に形成される。

図２〜図５にソレノイド５の構造を示す。コア１３は、筒状の壁部２０と当該壁部２０の下端部から径方向外側に張り出す底部２１を有する。ヨーク１４は、カップ状を呈しており、筒状の側面２２と当該側面２２の上端部から径方向内側に張り出す頂部２３とを有する。頂部２３の中央にはコア１３の上面１３ａが露出する開口部２３ａが形成されている。コア１３の外周側とヨーク１４の内周側との間にはコイル１１の収容空間３０が形成される。

ヨーク１４は周方向において側面２２の一区画が開口されて形成されており、ボビン１２に形成されたコイル１１の端子部１２ａが大きく露出する第１孔部２４を有する。端子部１２ａからはコイル１１の端子１１ａが引き出されている。ヨーク１４の側面２２には、第１孔部２４の他にコイル１１の一部が露出し樹脂が内方から外方に抜ける第２孔部２５が形成されている。第１孔部２４及び第２孔部２５はヨーク１４の下端部１４ａに向けて開口された切欠形状である。こうすることで、樹脂成形時に下方からの樹脂が上方に流れ易い。

ヨーク１４の側面２２に形成される複数の開口部３３は、第１孔部２４及び第２孔部２５によって構成され、ヨーク１４の周方向に沿って分散配置されている（本実施形態では開口部３３は３つ）。第２孔部２５はヨーク１４の周方向において第１孔部２４の両端から均等離間した位置に夫々配置されている。このように、第１孔部２４を基準にして第２孔部２５が周方向において均等に分散配置されるので、樹脂成形時において樹脂を第１孔部２４及び第２孔部２５からコイル１１の全周に亘って確実に注入することができる。

第２孔部２５は、コイル１１の上方から下方に向けて形成されており、上方部分２５ａが下方部分２５ｂよりも周方向に幅広に形成されている。上方部分２５ａはボビン１２の高さ方向の中央部付近の位置である。このように、上方部分２５ａをコイル１１の周方向に幅広に形成することで、ボビン１２に巻き付けられたコイル１１周りに樹脂を確実に充填することができる。下方部分２５ｂも上方部分２５ａと同幅に形成すると開口部３３が大きくなるため、成形用樹脂は流れ易くなる。しかし、開口部３３を大きくし過ぎるとヨーク１４の側部の面積が減少することから、磁束が通り難くなりソレノイド５の性能が低下する。このため、下方部分２５ｂは上方部分２５ａよりも周方向において幅狭に設定されている。

図３〜５に示されるように、開口部３４としてコア１３の底部２１に孔部３４が複数設けられている。複数の孔部３４は周方向に分散配置されている。
コア１３の底部２１は、全体として円形状であって端子部１２ａが配置されている部分に矩形状部２１ａが形成されている。コア１３の周方向において矩形状部２１ａの両側にヨーク１４の下端部１４ａの位置合わせ用の凹部２１ｂが設けられている。コア１３とヨーク１４とは凹部２１ｂに下端部１４ａを位置合わせし、軽く圧入することで仮組み付けされる。

ヨーク１４は弾性を有することで、ヨーク１４の周面に形成された切欠形状の開口部３３には閉じ方向の挟持力を発生させることができる。これにより、開口部３３を有するヨーク１４によってコア１３の底部２１を周囲から適度な弾性力で挟持することもできる。
その結果、両者の仮組みが容易となって樹脂充填効率を高めることができる。

ボビン１２は上下端面に小径部３５と、上下中央側に引退する段部で形成される大径部３６とを有し、大径部３６に外方に突出した環状の突起部４０が少なくとも一つ形成されている（図４及び５では２つ）。この突起部４０は断面形状が細く尖った三角形状であり環状に連続する突条である。このため、突起部４０は樹脂の熱で溶け易く、溶融樹脂と良好に融合する。したがって、形成した内側樹脂部３２とボビン１２の界面を通して水等の流体がコイル１１側に浸入することを防止できる。

なお、突起部４０は、ボビン１２に装着されるコイル１１よりも上方位置、及び下方に備えていればよい。

図４に示すように、コイル１１が装着されたコア１３にヨーク１４が仮組付けされたソレノイド５に対して溶融樹脂が注入されて、外側樹脂部３１及び内側樹脂部３２の樹脂成形が行われる。樹脂部３１，３２の樹脂として例えばＰＰＳ材が用いられる。樹脂部３１，３２に用いられる樹脂はＰＰＳ材の他、各種の耐水性を有する樹脂である。

樹脂注入ゲートＧは、コア１３の底部２１側に配置される。樹脂成形により、コア１３及びヨーク１４は、端子部１２ａを露出させた状態で内側樹脂部３２及び外側樹脂部３１によって鋳包まれる。樹脂注入ゲートＧより注入された溶融樹脂は、コア１３の下部に行き渡り、ヨーク１４の外側に流れるとともに、コア１３の底部２１の孔部３４からコイル１１の収容空間３０に充填される。また、ヨーク１４の外側に充填される樹脂は、ヨーク１４の側面２２の開口部３３（孔部２４，２５）によって収容空間３０に充填することも可能である。こうして、コア１３及びヨーク１４に設けられた開口部３４，３３によって収容空間３０（内側樹脂部３２）と外側樹脂部３１との間の樹脂の流れが良好となる。

ボビン１２の上部とヨーク１４の上部との間には隙間が形成されている。下方から注入される樹脂はボビン１２の周囲に充填されたのち、この隙間に流れ込んで上方外部に達する。

コア１３の上面１３ａは弁座３であって弁体２に当接する部分であるため、金属表面が露出された状態で形成されている。このため、コア１３とヨーク１４との間に成形される内側樹脂部３２の上面はコア１３の上面１３ａよりも低い位置になるよう設定されている。

〔別実施形態〕
（１）ヨーク１４の側面２２に形成される開口部３３は切欠形状でない孔部であってもよい。
（２）コア１３の底部２１に形成される開口部３４は、磁束の形成を阻害しない範囲において外周側に向けて開口する切欠き部であってもよい。

ソレノイドを備えた制御弁に対して広く利用することができる。

１ 流量制御弁
２ 弁体
５ ソレノイド
９ 流路
１１ コイル
１２ ボビン
１３ コア
１３ａ 上面
１４ ヨーク
１４ａ 下端部
２０ 壁部
２１ 底部
２２ 側面
２４ 第１孔部
２５ 第２孔部
２５ａ 上方部分
２５ｂ 下方部分
３０ 収容空間
３１ 外側樹脂部
３２ 内側樹脂部
３３、３４ 開口部（孔部）
４０ 突起部

Claims (6)

1. 通電によって磁力を発生させる筒状のコイルと、
   当該コイルを取り付ける樹脂製のボビンと、
   前記コイルの中心側に配置され、筒状の壁部と当該壁部の下端部から径方向に張り出す底部を有するコアと、
   前記コイルの収容空間を形成するべくカップ状を呈しており、前記コイル及び前記コアに対して組み付け可能なヨークと、
   前記コアに当接離間して、前記コアの中心側に形成された流路における流体の流通を制御する弁体と、を備え、
   前記コアの前記底部と前記ヨークの側面とに樹脂注入用の開口部を設けると共に、前記コア及び前記ヨークの周囲を取り囲む外側樹脂部と、前記収容空間に充填される内側樹脂部とを一体に形成してある流量制御弁。
   の流量制御弁。
2. 前記開口部として前記ヨークの前記側面に形成された複数の孔部が前記ヨークの周方向に沿って分散配置される請求項１に記載の流量制御弁。
3. 前記ヨークの前記側面に形成された複数の孔部は、前記ボビンに形成された端子部が露出する第１孔部と、前記コイルの一部が露出する第２孔部とによって構成され、前記周方向において前記第１孔部の両端から均等離間した位置に前記第２孔部が夫々配置される請求項２に記載の流量制御弁。
4. 前記開口部として前記ヨークの前記側面に形成された孔部が前記ヨークの下端部に向けて開口した切欠形状に構成してある請求項１から３の何れか一項に記載の流量制御弁。
5. 前記開口部として前記ヨークの前記側面に形成された孔部は、上方部分が下方部分よりも前記ヨークの周方向に幅広に形成される請求項１から４の何れか一項に記載の流量制御弁。
6. 前記ボビンの前記コイルよりも上方位置、及び、前記コイルよりも下方位置において、前記ボビンから外方に突出した環状の突起部を備えている請求項１から５の何れか一項に記載の流量制御弁。

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