JP6465434B2 - ソレノイド - Google Patents

Description

本発明は、例えばショックアブソーバ等の各種油空圧制御機器用ソレノイドバルブ等に用いられるソレノイドに関するものである。

従来、この種のソレノイドとしては、例えば、図２に示すものがある（以下、「従来技術」という。例えば、特許文献１参照。）。
図２において、ソレノイド５０は、その構成部品として、ベース５１、スリーブ５２、プランジャ５３、シャフト５４、ギャップ埋設体５５、ハウジング５６、ボビン５７、コイル５８及びモールド樹脂５９等を備える。シャフト５４の端部は、図示しない母機に備えられる油圧バルブに連携し、この油圧バルブを開閉駆動する。

コイル５８の磁束を導く磁路構成部材として、ハウジング５６、スリーブ５２、プランジャ５３及びベース５１を備え、これらがそれぞれ磁性材によって形成される。

以上の構成のソレノイド５０では、ターミナル６０を経てコイル５８に電流を供給することによって、ベース５１、ハウジング５６、スリーブ５２、プランジャ５３、そしてベース５１に戻るような磁気回路が形成され、プランジャ５３はベース５１に磁気的に吸引される。
なお、コイル５８に電流を供給しない場合には、不図示のバネ等によって付勢力を受けてプランジャ５３はベース５１から、離間して位置する。

上記の従来技術においては、磁路構成部材として機能するハウジング５６に収納されるソレノイド本体部（ベース５１、スリーブ５２、プランジャ５３、シャフト５４、ギャップ埋設体５５、ボビン５７、コイル５８及びモールド樹脂５９）は、ハウジング５６に対する軸方向の相対位置を固定するため、ハウジング５６の開口端部には環状段部６１が形成されている。この環状段部６１は、中心線Ｏに直交する平面状に形成され、ベース５１に対する座面を構成し、ベース鍔部５１ａの内面５１ｂがハウジング５６の環状段部６１に当接し、ベース鍔部５１ａがハウジング５６に嵌合する。

ハウジング５６にソレノイド本体部を組立てるには、ハウジング５６内にスリーブ５２を押し込み、次に、ギャップ埋設体５５を押し込み、最後に、ベース５１を押し込み、ハウジング５６の開口端部に形成されたカシメ部６２をベース鍔部５１ａに係合するようにカシメることによって、ベース５１の抜け止めが行われる。

この従来技術においては、ギャップ埋設体５５が弾性体、（例えばゴム、プラスチック）または空隙の場合、ベース５１とスリーブ５２によって形成される磁気ギャップＧは、ハウジング５６のスリーブ５２の当接される内面５６ａと環状段部６１との軸方向長さ寸法Ａ、ベース５１のベース鍔部５１ａの内面５１ｂと先端までの長さ寸法Ｂ及びスリーブ５２の軸方向長さ寸法Ｃによって決定されるため、複数の部材の製造誤差及び組立誤差等の集積によりバラツキが大きくなり、吸引特性のバラツキが大きくなるという問題があった。
一方、ギャップ埋設体５５が剛体（例えば非磁性金属）の場合、ハウジング５６の環状段部６１にベース５１のベース鍔部５１ａを当接させてカシメにより固定されるため、ハウジング５６及びソレノイド本体部の軸方向の寸法精度が高くない場合、例えば、ソレノイド本体部の軸方向の長さがハウジング５６の軸方向の長さに比べて大きい場合、ソレノイド本体部に対してカシメ力が過剰に作用し、部材が損傷されるという問題があり、また、ソレノイド本体部の軸方向長さがハウジング５６の軸方向長さに比べて小さい場合、スリーブ５２とハウジング５６の軸方向に隙間が形成されることにより、両者の間における磁気漏れが発生し、磁気効率が悪くなる問題があった。

特開２０１０−１１７００９号公報

本発明は、上記従来技術の有する問題点を解決するためになされたものであって、ソレノイドを構成する部材の製造誤差及び組立誤差等の有無にかかわらず、磁気ギャップの大きさのバラツキを最小限にしたソレノイドを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため本発明のソレノイドは、第１に、
コイルの磁束を導く磁気回路構成部材として、磁性材料から構成されるハウジング、スリーブ、プランジャ及びボディを備え、
前記ハウジング、スリーブ、プランジャ及びボディを経て前記ハウジングに戻る磁気回路が形成されるソレノイドであって、
円筒状に設けられる前記コイルと、
前記コイルの一方の端部側及び外周面を覆うように設けられる前記ハウジングと、
前記コイルの内側に設けられる前記スリーブと、
前記コイルの他方の端部側に設けられる前記ボディと、
前記スリーブと前記ボディの間に前記ハウジングの軸方向に相対移動可能に設けられる前記プランジャと、を有し、
前記ボディと前記スリーブとは非磁性材料から構成されるシリンダを介して一体的に連結されると共に、前記スリーブ、前記シリンダ、前記ボディ及び前記プランジャは、前記ハウジングに対して軸方向に相対移動可能に装着され、前記コイルへの通電状態においては、磁気力により前記ハウジングと前記スリーブとが接触状態に保持されるように構成されることを特徴としている。
この特徴によれば、ボディとスリーブとは非磁性材料から構成されるシリンダを介して一体的に連結されるため、ソレノイドを構成する部材の製造誤差及び組立誤差等の有無にかかわらず、磁気ギャップの大きさのバラツキを最小限にすることができ、その結果、吸引力特性のバラツキを小さくすることができる。
また、ボディにハウジングと軸方向に摺動可能に接触する摺接面を設けているため、ソレノイド本体部であるスリーブ、シリンダ、ボディ、コイル及びプランジャは、ハウジングに対して軸方向に相対移動可能に装着され、機械的な固定による位置決めが不要となり、機械的な固定の構造をとる必要がないので設計を簡素化しつつ、磁気回路を形成することができる。
また、従来技術のように、ソレノイド本体部がハウジングに対してカシメにより固定されることがないので、ソレノイド本体部の損傷という問題を解消することができる。
さらに、ソレノイドの分解が容易であるため、万一、ソレノイド本体部が損傷された場合など、部品の交換が容易となる。
さらに、コイルへの通電状態においては、磁気力によりハウジングとスリーブとが接触状態に保持されるため、ハウジングとスリーブとの間のクリアランスギャップをなくすことができ、両者の間における磁気漏れが無くなり、磁気効率の良い構成となり、吸引力を増大させることができる。

また、本発明のソレノイドは、第２に、前記第１の特徴において、前記ボディは前記ハウジングと前記ハウジングの軸方向に摺動可能に接触する摺接面を有することを特徴としている。
また、本発明のソレノイドは、第３に、前記第１又は第２の特徴において、前記スリーブ、前記シリンダ、前記ボディ及び前記プランジャは、前記スリーブが前記ハウジングに磁気力により接触可能な範囲で前記ハウジングに対して軸方向に相対移動可能に設けられることを特徴としている。

また、本発明のソレノイドは、第４に、前記第１乃至第３のいずれかの特徴において、前記ハウジングはカップ型に形成され、前記ハウジングの内部には、前記カップ型の底部に向かって、前記スリーブ、前記シリンダ及び前記ボディの順で挿入されることを特徴としている。
この特徴によれば、ソレノイドの構成を簡素化することができる。

また、本発明のソレノイドは、第５に、前記第２乃至第４のいずれかの特徴において、前記ボディは、小径部と大径部とを有する段部形状をなし、前記小径部は前記シリンダと連結され、前記大径部は前記ハウジングの側部内面と間隙を有して対向される前記摺動面を有し、前記大径部の外周面にはＯリングが装着されることを特徴としている。
この特徴によれば、ボディによりソレノイド本体部を軸中心に保持することができると共にハウジングの内部をシールすることができる。

また、本発明のソレノイドは、第６に、前記第１乃至第５のいずれかの特徴において、前記コイルは、前記ボディの段部に近接して配設され、前記スリーブは前記コイルより前記ハウジングの前記底部に向けて突出するように配設されることを特徴としている。
この特徴によれば、スリーブとハンジングとの当接を確実なものとすることができる。

本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）ボディとスリーブとは非磁性材料から構成されるシリンダを介して一体的に連結されるため、ソレノイドを構成する部材の製造誤差及び組立誤差等の有無にかかわらず、磁気ギャップの大きさのバラツキを最小限にすることができ、その結果、吸引力特性のバラツキを小さくすることができる。
（２）ソレノイド本体部であるスリーブ、シリンダ、ボディ、コイル及びプランジャは、ハウジングに対して軸方向に相対移動可能に装着されるため、機械的な固定による位置決めが不要となり、機械的な固定の構造をとる必要がないので設計を簡素化することができる。
また、従来技術のように、ソレノイド本体部がハウジングに対してカシメにより固定されることがないので、ソレノイド本体部の損傷という問題を解消することができる。
さらに、ソレノイドの分解が容易であるため、万一、ソレノイド本体部が損傷された場合など、部品の交換が容易となる。

（３）コイルへの通電状態においては、磁気力によりハウジングとスリーブとが接触状態に保持されるため、ハウジングとスリーブとの間のクリアランスギャップをなくすことができ、両者の間における磁気漏れが無くなり、磁気効率の良い構成となり、吸引力を増大させることができる。

本発明の実施例に係るソレノイドを示す断面図である。 従来技術のソレノイドを示す断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置などは、特に明示的な記載がない限り、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１を参照して、本発明の実施例に係るソレノイドについて説明する。
ソレノイド１は、ハウジング２、スリーブ３、ボディ４、シリンダ５、コイル６及びプランジャ７を備えている。

ハウジング２は、磁性材料から形成され、開口部２ａ、底部２ｂ及び側部２ｃを有するカップ型に形成されており、側部２ｃによりコイル６の外周を覆うとともに底部２ｂによりコイル６の軸方向の一端部を覆い、コイル６の通電により磁束を通す。また、開口部２ａは、ハウジング２の内部に、スリーブ３、ボディ４、シリンダ５、コイル６及びプランジャ７等を収容するために利用される。また、底部２ｂの中央付近には、リード線８を通すための貫通穴２ｄが設けられる。

スリーブ３は、磁性材料から有底円筒状に形成され、開口端部３ａに続く内部空間３ｂにはプランジャ７が軸方向に移動自在に収容され、該内部空間３ｂ側の外周には小径部３ｃが設けられ、該小径部３ｃに磁気遮蔽部を構成するシリンダ５の軸方向の一方側の円筒部が一体的に嵌合されるようになっている。
また、スリーブ３の底部３ｄ側の先端３ｅは、円筒状に突出され、ハウジング２の底部２ｂの平坦な底面２ｅに当接可能な形状に形成されている。先端３ｅの凹部３ｆには、リード線８が配線されている。スリーブ３はソレノイド１の中心線Ｏと同軸上に配設される。
なお、本発明では、ハウジング２の底部２ｂとスリーブ３の先端３ｅとの当接された状態において両者間に磁路が形成される構成であるため、従来から用いられているハウジング２とスリーブ３との間を径方向において接続して磁路を形成するためのプレート部材が省略されている。

ボディ４は、磁性材料から形成され、小径部４ａと大径部４ｂとを有する段部形状に形成され、小径部４ａの端部はスリーブ３の開口端部３ａと磁気ギャップＧを有して対峙する。また、小径部４ａの外周には、シリンダ５の軸方向の他方側の円筒部が一体的に嵌合されるようになっている。また、大径部４ｂは外周側にハウジング２の側部２ｃの内面と摺動可能に接触する摺接面を有し、該摺動面はハウジング２の側部２ｃの内面と僅かな間隙αを有する径を有し、大径部４ｂの外周面にはＯリング９が装着されるＯリング溝４ｃが設けられている。
なお、摺動可能に接触するとは、ハウジングとボディとが相対的に摺動し、ハウジング２とボディとの間に間隙αを有しつつも磁気回路を形成可能に接触或いは近接することを意味している。
間隙αはハウジング２に対してボディ４が相対移動するために必要であるが、ボディ４をソレノイド１の中心線Ｏと同軸上に保持するため、また、磁気回路を形成するための箇所となるため、磁気回路を形成するためには小さい方がよい。
Ｏリング９が装着されると、ハウジング２の内部はＯリング９によりシールされた状態になるが、Ｏリング９による摩擦力は、コイル６への通電状態においてボディ４とハウジング２とが磁気力により軸方向に相対移動可能であるように小さく設定される。
なお、Ｏリング９は気密構造を必要としない場合などにおいては省略可能である。

シリンダ５は、スリーブ３とボディ４との間で直接磁束が通るのを阻止する部材であり、非磁性材料で予め略円筒状に形成されている。シリンダ５は全体的には円筒状をしており、中央の内周側に磁気ギャップＧの幅で凸部５ａが設けられ、両側の円筒部５ｂ及び５ｃが、それぞれ、スリーブ３の小径部３ｃ及びボディ４の小径部４ａと嵌合される。このため、スリーブ３及びボディ４はシリンダ５を介して一体的に連結される。

コイル６は、絶縁被覆が施された導線を樹脂製のボビン１０の周囲に多数巻回したものであり、リード線８と導通されている。ボビン１０の内周面は、スリーブ３の外周面及びシリンダ５の外周面と嵌合し、軸方向の両端のフランジ部１０ａ、１０ｂの外径側はハウジング２の側部２ｃの内面と隙間を有する大きさに形成される。
また、ボビン１０のボディ４側のフランジ部１０ｂは、ボディ４の段部４ｄに近接して配設され、反対側のフランジ部１０ａはハンジング２の底部２ｂとの間で空間を有するように底部２ｂから軸方向に離間して配設される。このため、スリーブ３は軸方向においてコイル６よりハンジング２の底部２ｂに向けて突出するように配設される。

プランジャ７は、磁性材料で円筒状に形成され、スリーブ３の内部空間３ｂ及びボディ４の小径部４ａの内方で形成される空間を軸方向に移動自在なように配設される。プランジャ７の中心にはロッド１１が一体的に嵌合されている。ロッド１１は、プランジャ７がコイル６への通電により発生されるボディ４の小径部４ａによる軸方向の吸引駆動力により軸方向に作動されるに伴い移動される。ロッド１１の軸方向の移動は、例えば、ロッド１１に連結される油空圧機器の弁体のスプールに伝達されるものである。
ロッド１１のスリーブ３側は、スリーブ３に固定された軸受１２に支持され、ボディ４側は、ボディ４の孔４ｅに嵌合されたプラグ（軸受保持部材）１３に設けられた軸受１４に支持されている。

以上の構成によるソレノイド１では、リード線８を経てコイル６に電流を供給することによって、ケース２、スリーブ３、プランジャ７、ボディ４、そしてケース２に戻るような磁気回路Ｌが形成され、プランジャ７はボディ４の磁気吸引部である小径部４ａに磁気的に吸引され軸方向に移動される。プランジャ７の軸方向の移動は、例えば、ロッド１１に連結される油空圧機器の弁体のスプールに伝達される。
なお、コイル６に電流を供給しない場合には、不図示のバネ等によって付勢力を受けてプランジャ７はプラグ１３から、離間して位置する。

本実施例において、ソレノイド１は、特に、ボディ４とスリーブ３とは非磁性材料から構成されるシリンダ５を介して一体的に連結されると共に、スリーブ３、シリンダ５、ボディ４、コイル６及びプランジャ７（以下、「ソレノイド本体部」ともいう。）は、ハウジング２に対して軸方向に相対移動可能に装着され、コイル６への通電状態においては、磁気力によりハウジング２とスリーブ３とが接触状態に保持されるように構成されるところが特徴である。
なお、ソレノイド本体部が、ハウジング２に対して軸方向に相対移動可能に装着される、における「相対移動可能」とは、コイル６への非通電状態においては、ソレノイドの主要部材がハウジング２に対して物理的あるいは機械的に非固定状態におかれることを意味する。非固定状態とは、全く固定されない状態、あるいは、両者の間には多少の摩擦力が存在するとしても、コイル６への通電による磁気力の発生により主要部材がハウジング２に対して相対移動可能である状態を意味する。

本実施例のソレノイド１は上記したような構成を有し、以下のような顕著な効果を奏する。
（１）ボディ４とスリーブ３とは非磁性材料から構成されるシリンダ５を介して一体的に連結されるため、ソレノイド１を構成する部材の製造誤差及び組立誤差等の有無にかかわらず、磁気ギャップＧの大きさのバラツキを最小限にすることができ、その結果、吸引力特性のバラツキを小さくすることができる。
すなわち、図２に示す従来技術では、磁気ギャップＧは、ハウジング５６のスリーブ５２の当接される内面５６ａと環状段部６１との軸方向長さ寸法Ａ、ベース５１のベース鍔部５１ａの内面５１ｂと先端までの長さ寸法Ｂ及びスリーブ５２の軸方向長さ寸法Ｃによって決定されるためバラツキが大きくなり、吸引力特性のバラツキが大きくなるのに対し、本実施例では、磁気ギャップＧは、シリンダ５の寸法のみにより決定されるためバラツキが格段に小さくなり、吸引力特性のバラツキも格段に小さくなる。
（２）ソレノイド本体部であるスリーブ３、シリンダ５、ボディ４、コイル６及びプランジャ７は、ハウジング２に対して軸方向に相対移動可能に装着されるため、機械的な固定による位置決めが不要となり、機械的な固定の構造をとる必要がないので設計を簡素化することができる。
また、従来技術のように、ソレノイド本体部がハウジング２に対してカシメにより固定される場合、ハウジング２及びソレノイド本体部の軸方向の寸法精度が高く形成されずに、例えば、ソレノイド本体部の軸方向の長さがハウジング２の軸方向の長さに比べて大きい場合、ソレノイド本体部に対してカシメ力が過剰に作用し、ソレノイド本体部が損傷されるという問題があるが、本実施例のソレノイドではそのようなソレノイド本体部の損傷という問題を解消することができる。
さらに、ソレノイドの分解が容易であるため、万一、ソレノイド本体部が損傷された場合など、部品の交換が容易となる。
（３）コイル６への通電状態においては、磁気力によりハウジング２とスリーブ３とが接触状態に保持されるため、ハウジング２とスリーブ３との間のクリアランスギャップをなくすことができ、両者の間における磁気漏れが無くなり、磁気効率の良い構成となり、吸引力を増大させることができる。
また、コイル６への通電状態時においてはハウジング２に対するソレノイド本体部の軸方向の相対位置が固定されるため、例えば、油空圧機器の弁体の作動に利用される場合でも、何らの問題もなく、目的を達成することができる。すなわち、コイル６への非通電状態時においてハウジング２に対してソレノイド本体部の軸方向の相対位置が固定されないことの問題は無い。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、スリーブ３が有底円筒状の場合について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、円筒状でもよい。

また、例えば、前記実施例では、ボディ４の外周面にＯリング９が装着される場合について説明したが、これに限定されることなく、例えば、Ｏリングを省略しても、或いは、Ｏリングの代わりにハウジング２の内周側にソレノイド本体部が抜け出ないように別部材を設けても本発明の目的を達成することができる。

１ ソレノイド
２ ハウジング
２ａ 開口部
２ｂ 底部
２ｃ 側部
２ｄ 貫通穴
２ｅ 底面
３ スリーブ
３ａ 開口端部
３ｂ 内部空間
３ｃ 小径部
３ｄ 底部
３ｅ 底部側の先端
３ｆ 凹部
４ ボディ
４ａ 小径部
４ｂ 大径部
４ｃ Ｏリング溝
４ｄ 段部
４ｅ 孔
５ シリンダ
５ａ 凸部
５ｂ、５ｃ 円筒部
６ コイル
７ プランジャ
８ リード線
９ Ｏリング
１０ ボビン
１０ａ、１０ｂ フランジ部
１１ ロッド
１２ 軸受
１３ プラグ（軸受保持部材）
１４ 軸受
Ｇ 磁気ギャップ
α 間隙

Claims (6)

1. コイルの磁束を導く磁気回路構成部材として、磁性材料から構成されるハウジング、スリーブ、プランジャ及びボディを備え、
   前記ハウジング、スリーブ、プランジャ及びボディを経て前記ハウジングに戻る磁気回路が形成されるソレノイドであって、
   円筒状に設けられる前記コイルと、
   前記コイルの一方の端部側及び外周面を覆うように設けられる前記ハウジングと、
   前記コイルの内側に設けられる前記スリーブと、
   前記コイルの他方の端部側に設けられる前記ボディと、
   前記スリーブと前記ボディの間に前記ハウジングの軸方向に相対移動可能に設けられる前記プランジャと、を有し、
   前記ボディと前記スリーブとは非磁性材料から構成されるシリンダを介して一体的に連結されると共に、前記スリーブ、前記シリンダ、前記ボディ及び前記プランジャは、前記ハウジングに対して軸方向に相対移動可能に装着され、前記コイルへの通電状態においては、磁気力により前記ハウジングと前記スリーブとが接触状態に保持されるように構成されることを特徴とするソレノイド。
2. 前記ボディは前記ハウジングと前記ハウジングの軸方向に摺動可能に接触する摺接面を有することを特徴とする請求項１に記載のソレノイド。
3. 前記スリーブ、前記シリンダ、前記ボディ及び前記プランジャは、前記スリーブが前記ハウジングに磁気力により接触可能な範囲で前記ハウジングに対して軸方向に相対移動可能に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のソレノイド。
4. 前記ハウジングはカップ型に形成され、前記ハウジングの内部には、前記カップ型の底部に向かって、前記スリーブ、前記シリンダ及び前記ボディの順で挿入されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のソレノイド。
5. 前記ボディは、小径部と大径部とを有する段部形状をなし、前記小径部は前記シリンダと連結され、前記大径部は前記ハウジングの側部内面と間隙を有して対向される前記摺接面を有し、前記大径部の外周面にはＯリングが装着されることを特徴する請求項２に記載のソレノイド。
6. 前記コイルは、前記ボディの段部に近接して配設され、前記スリーブは前記コイルより前記ハウジングの前記底部に向けて突出するように配設されることを特徴する請求項４に記載のソレノイド。

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