特許 5715841 ソレノイド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5715841

(24)【登録日】2015年3月20日

(45)【発行日】2015年5月13日

(54)【発明の名称】ソレノイド

(51)【国際特許分類】

   H01F 7/126 20060101AFI20150423BHJP

   H01F 7/16 20060101ALI20150423BHJP

【ＦＩ】

   H01F7/16 K

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2011-24794(P2011-24794)

(22)【出願日】2011年2月8日

(65)【公開番号】特開2012-164857(P2012-164857A)

(43)【公開日】2012年8月30日

【審査請求日】2013年8月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000929

【氏名又は名称】カヤバ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100075513

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 政喜

(74)【代理人】

【識別番号】100114236

【弁理士】

【氏名又は名称】藤井 正弘

(74)【代理人】

【識別番号】100120260

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅昭

(74)【代理人】

【識別番号】100137604

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 淳

(72)【発明者】

【氏名】土屋 秀樹

【審査官】 田中 純一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−０２８０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０６７５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０６７５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−００５６５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ７／０６ − ７／１２２

Ｈ０１Ｆ ７／１２６ − ７／１２８

Ｈ０１Ｆ ７／１３ − ７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コイルを収容するコイルケースアッシと、
前記コイルに発生する磁界によってプランジャを駆動するチューブアッシと、を備えるソレノイドであって、
前記コイルケースアッシは、
前記コイルを収容する円筒状のケースと、
前記ケースのケース開口端を塞ぐ円盤状のエンドキャップと、
前記ケースと前記エンドキャップの間に形成され前記コイルを包囲するモールド樹脂と、を備え、
前記ケースは前記ケース開口端に開口するケース切り欠き窓を有し、
前記モールド樹脂は前記ケース切り欠き窓から突出するコネクタ部を有し、
前記エンドキャップの内周面が前記チューブアッシに嵌合され、
前記エンドキャップの外周面は、
前記ケース開口端に嵌合される外周嵌合面と、
前記ケース切り欠き窓に対峙して前記モールド樹脂に面する外周モールド面と、を有し、
前記外周モールド面は前記外周嵌合面に沿って延びる外周嵌合面延長円弧より内側に配置されることを特徴とするソレノイド。

【請求項2】

前記外周嵌合面は前記チューブアッシの中心線を中心とする円筒面状に形成され、
前記外周モールド面は前記チューブアッシの中心線より前記ケース切り欠き窓と反対側にオフセットされる中心線を中心とする円筒面状に形成され、
前記外周モールド面の曲率半径が前記外周嵌合面の曲率半径より大きく形成されることを特徴とする請求項１に記載のソレノイド。

【請求項3】

前記チューブアッシの中心線と前記外周嵌合面の中心線間の距離であるオフセット量は、前記外周嵌合面の曲率半径と前記外周モールド面の曲率半径との差より大きく設定されることを特徴とする請求項２に記載のソレノイド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コイルに発生する磁界によってプランジャを駆動するソレノイドに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来のソレノイドは、コイルを包囲するモールド樹脂と、このモールド樹脂を介してコイルを収容する円筒状のケースと、このケースの開口端を塞ぐ円盤状のエンドキャップとがコイルケースアッシとしてユニット化されるものがある。

【0003】

この種のコイルケースアッシは、ケースに切り欠き窓が形成され、モールド樹脂にケースの切り欠き窓から突出するコネクタ部が形成される。

【0004】

ソレノイドは、コネクタ部に差し込まれる相手コネクタ及びリード線を介してコイルが通電されると、コイルのまわりに磁界が発生するようになっている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−１２１２３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、このような従来のソレノイドにあっては、ケースの取り付けが圧入等によって行われる場合に、ケースから突出したコネクタ部に過大なトルクが働くと、ケースが回動してコネクタ部の突出方向にズレが生じるという問題点があった。

【0007】

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、コネクタ部の突出方向がズレにくいソレノイドを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、コイルを収容するコイルケースアッシと、コイルに発生する磁界によってプランジャを駆動するチューブアッシと、を備えるソレノイドであって、コイルケースアッシは、コイルを収容する円筒状のケースと、このケースのケース開口端を塞ぐ円盤状のエンドキャップと、ケースとエンドキャップの間に形成されコイルを包囲するモールド樹脂と、を備え、ケースはケース開口端に開口するケース切り欠き窓を有し、モールド樹脂はケース切り欠き窓から突出するコネクタ部を有し、エンドキャップの内周面がチューブアッシに嵌合され、エンドキャップの外周面は、ケース開口端に嵌合される外周嵌合面と、ケース切り欠き窓に対峙してモールド樹脂に面する外周モールド面と、を有し、外周モールド面は外周嵌合面に沿って延びる外周嵌合面延長円弧より内側に配置されることを特徴とするものとした。

【発明の効果】

【0009】

上記構成に基づき、ケースに対してコネクタ部を回動させるトルクが加わる場合に、回動しようとする外周モールド面によって外周モールド面を包囲するモールド樹脂が押圧され、モールド樹脂の圧縮反力によってエンドキャップに対するモールド樹脂の回り止めが行われ、コネクタ部の突出方向にズレが生じることが防止される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態を示すソレノイドの側面断面図。

【図2】同じくソレノイドの正面図。

【図3】同じく曲率半径Ｒａと曲率半径Ｒｂと差（Ｒａ−Ｒｂ）の寸法関係を示す線図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

【0012】

図１、２に示すソレノイド１は、コイル１２に発生する磁界によってプランジャ６を駆動し、プランジャ６に結合されたシャフト５を軸方向に移動させる電磁アクチュエータである。

【0013】

ソレノイド１は、シャフト５の先端部５ａが、図示しない母機に備えられる油圧バルブ９を構成し、この油圧バルブ９を開閉駆動する。

【0014】

なお、これに限らず、ソレノイド１は、空圧機器や他の機械、設備に設けられ、空圧バルブや他の可動部を駆動してもよい。

【0015】

ソレノイド１は、主な構成部品として、チューブアッシ２０、コイルケースアッシ１０等を備える。

【0016】

チューブアッシ２０は、主な構成部品として、スリーブ３、ベース２、フィラーリング８、シャフト５、プランジャ６等を備え、コイル１２に発生する磁界によってプランジャ６を駆動する。

【0017】

スリーブ３とベース２は、厚肉円筒状に形成される。フィラーリング８は、薄肉円筒状に形成され、スリーブ３の外周端部とベース２の外周端部に渡って嵌合し、溶接によって結合される。

【0018】

円柱状のシャフト５の中程に円筒状のプランジャ６が嵌合される。シャフト５とプランジャ６は、圧入または溶接によって結合される。このシャフト５とプランジャ６によってプランジャアッシ４が形成される。

【0019】

シャフト５は、スリーブ３に軸受２１を介して摺動可能に支持される。シャフト５を開弁方向（図において右方向）に付勢するスプリング２２と、閉弁方向（図において左方向）に付勢するスプリング２３が設けられる。

【0020】

チューブアッシ２０は、ベース２、スリーブ３の内側に軸受２１、スプリング２２、プランジャアッシ４、スプリング２３、アジャスタボルト２４が介装された後、ベース２とスリーブ３がフィラーリング８を介して結合され、これらがユニット化される。

【0021】

ベース２の内側に螺合するアジャスタボルト２４の位置が変えられることにより、シャフト５に加わるスプリング２２、２３のバネ力が調整される。

【0022】

プランジャ（可動鉄心）６は、コイル１２に生じるソレノイド推力によってシャフト５を開弁方向（図において右方向）に駆動する。コイル１２に流れる電流が増えるとともに、シャフト５がスプリング２２、２３のバネ力に抗して図において右方向に変位する。

【0023】

ケース１９、エンドキャップ３０、ベース２、スリーブ３、プランジャアッシ４は、それぞれ磁性材によって形成される。ベース２とスリーブ３との間に環状の磁気ギャップ１８が形成される。コイル１２の内側に生じる磁束は、ケース１９、エンドキャップ３０、ベース２、プランジャ６、スリーブ３によって導かれる。ベース２とスリーブ３との間を通る磁束は、磁気ギャップ１８によって遮られることによって、プランジャ６を経由して導かれ、ベース２にプランジャ６を吸着する磁力が発生する。

【0024】

スリーブ３は、油圧バルブ９を構成する部位としてバルブ構成部３ｃを有する。このバルブ構成部３ｃは、複数の通孔３ｄ、弁室３ｅ、バルブ穴３ｆ、弁室３ｇを有し、これらが母機の作動流体通路（図示せず）を構成する。母機の作動流体は、図１に矢印で示すように、通孔３ｄ、弁室３ｅ、バルブ穴３ｆ、弁室３ｇを順に通って流れる。なお、これに限らず、作動流体が図１に矢印で示す方向と逆方向に流れる構成としてもよい。

【0025】

シャフト５はその先端部５ａが円錐状に形成される。先端部５ａを円錐状に形成することにより、シャフト５が図１において右方向に変位するのに伴って、先端部５ａとバルブ穴３ｆとの間で画成される流路の開口面積が次第に大きくなり、バルブ構成部３ｃを通過する作動流体の流量が増大する。

【0026】

コイルケースアッシ１０は、主な構成部品として、ケース１９、エンドキャップ３０、ボビン１１、コイル１２、ターミナル１３、モールド樹脂１４等を備える。

【0027】

ボビン１１は、両端に鍔部を有する円筒状に形成される。コイル１２は、ボビン１１にマグネットワイヤが巻回して形成される。コイル１２の電極として、マグネットワイヤの両端部に対のターミナル１３が結合される。

【0028】

ケース１９の内側には、溶融樹脂が充填され、ボビン１１、コイル１２を包囲するモールド樹脂１４が形成される。

【0029】

モールド樹脂１４は、ボビン１１及びコイル１２が収まる円筒状のコイル包囲部１４ａと、このコイル包囲部１４ａの一端から突出してターミナル１３が臨むコネクタ部１４ｃを有する。

【0030】

コイルケースアッシ１０を製造するのにあたって、以下の工程が順に行われる。

【0031】

（１）ケース１９の内側に、コイル１２、ターミナル１３、ボビン１１が介装される。

【0032】

（２）ケース１９のケース開口端１９ｂの内側に、エンドキャップ３０が圧入して組み付けられる。

【0033】

（３）図示しない金型に、組み立てられたケース１９、ボビン１１、コイル１
２、ターミナル１３、エンドキャップ３０が設置された後、加圧された溶融樹脂が金型に充填される射出成形が行われる。この樹脂が固化することによって、コネクタ部１４ｃを有するモールド樹脂１４が形成される。

【0034】

（４）金型からモールド樹脂１４を介して一体化したコイルケースアッシ１０が取り出される。

【0035】

ケース１９は、円筒状のケース筒部１９ａと、このケース筒部１９ａの一端から円盤状に延びるケース底部１９ｃと、ケース筒部１９ａの他端に開口するケース開口端１９ｂと、ケース筒部１９ａに開口するケース切り欠き窓１９ｅとを有する。

【0036】

ケース切り欠き窓１９ｅは、コネクタ部１４ｃをケース１９の外側に突出させる開口部として設けられる。ケース切り欠き窓１９ｅは、コネクタ部１４ｃの突出方向から見て矩形の開口部を形成し、コネクタ部１４ｃの大きさに対応してケース筒部１９ａに対して所定の角度範囲に渡って開口される。

【0037】

ケース切り欠き窓１９ｅは、ケース開口端１９ｂと連続して開口する。これにより、前記（１）のケース１９にボビン１１を組み付ける工程にて、ボビン１１から突出したターミナル１３がケース１９に干渉することがなく、ボビン１１がケース１９の内側に介装される。

【0038】

ソレノイド１は、チューブアッシ２０に対してブラケット７、コイルケースアッシ１０のエンドキャップ３０がそれぞれ圧入して組み付けられる。

【0039】

スリーブ３は、円筒面状の外周面３ａを有し、この外周面３ａにブラケット７がそれぞれ圧入される。

【0040】

ブラケット７は、チューブアッシ２０から側方に突出し、図示しない母機に対する取り付け部材として設けられる。

【0041】

ブラケット７は、ボルト穴７ａと、フック部７ｂを有し、これらを挿通する２本のボルト（図示せず）によって母機の取り付け座に締結される。

【0042】

スリーブ３は、外周面３ａとバルブ構成部３ｃの間に環状溝部３ｂが形成され、この環状溝部３ｂにＯリング２５が介装される。スリーブ３は、Ｏリング２５を介して母機の取り付け穴（図示せず）に嵌合され、Ｏリング２５によって密封される。

【0043】

ベース２は、円筒面状の外周面２ａを有し、この外周面２ａにエンドキャップ３０の内周面３１が圧入される。

【0044】

このようにして、ソレノイド１は、チューブアッシ２０にブラケット７とコイルケースアッシ１０のエンドキャップ３０がそれぞれ圧入して組み付けられることにより、チューブアッシ２０に対してブラケット７とコネクタ部１４ｃがそれぞれ突出する方向を任意に設定できる。これにより、母機のまわりに設けられるスペースに応じて、コネクタ部１４ｃに接続される相手コネクタ（図示せず）の差し込み方向を適正に設定し、ソレノイド１の配線作業が円滑に行われる。

【0045】

コイルケースアッシ１０は、ベース２の外周面２ａに圧入されるエンドキャップ３０を介してチューブアッシ２０に固定される。ドーナツ形の円盤状をしたエンドキャップ３０は、その内周面３１がベース２の外周面２ａに圧入され、その外周面３２がケース１９のケース内周面１９ｆに圧入される。

【0046】

ケース１９は、ケース切り欠き窓１９ｅが開口しているため、ケース切り欠き窓１９ｅが開口しない形状に比べて、ケース開口端１９ｂの剛性が低い。これにより、エンドキャップ３０のケース１９に対する結合力が、エンドキャップ３０のベース２に対する結合力より小さくなるため、コイルケースアッシ１０をチューブアッシ２０に対して回動させようとする過大なトルクがコネクタ部１４ｃに働くと、ケース内周面１９ｆに対するエンドキャップ３０の圧入部分が摺動して、チューブアッシ２０に対してコイルケースアッシ１０が回動し、コネクタ部１４ｃの突出方向にズレが生じる。

【0047】

これに対処して、図２に示すように、エンドキャップ３０の外周面３２は、ケース内周面１９ｆに圧入される外周嵌合面３２ａと、モールド樹脂１４に面する外周モールド面３２ｂとを有し、外周モールド面３２ｂの曲率半径Ｒｂが外周嵌合面３２ａの曲率半径Ｒａより大きく形成され、エンドキャップ３０に対してモールド樹脂１４が回動することを係止する構造とする。

【0048】

外周嵌合面３２ａは、チューブアッシ２０（ベース２）の中心線Ｏを中心とする曲率半径Ｒａの円筒面状に形成される。これにより、外周嵌合面３２ａがケース内周面１９ｆに所定のシマリバメの関係で嵌合される。

【0049】

外周モールド面３２ｂは、チューブアッシ２０の中心線Ｏよりケース切り欠き窓１９ｅと反対側にオフセットされる中心線Ｏｂを中心とする曲率半径Ｒｂの円筒面状に形成される。

【0050】

図２において、外周嵌合面延長円弧Ｓは、チューブアッシ２０の中心線Ｏを中心とし、曲率半径Ｒａの円弧であり、外周嵌合面３２ａに沿って延びる。外周モールド面３２ｂは、上記構成に基づき外周嵌合面延長円弧Ｓより内側（中心線Ｏに近接する側）に配置される。

【0051】

中心線Ｏと中心線Ｏｂ間の距離であるオフセット量Ｌは、曲率半径Ｒａと曲率半径Ｒｂとの差（Ｒａ−Ｒｂ）より大きく設定され、外周嵌合面３２ａと外周モールド面３２ｂが互いに段差なく接続される。こうして、エンドキャップ３０は、外周面３２の曲率が外周モールド面３２ｂにて部分的に大きく形成されることによって、非円形の外形を有する円盤状に形成される。

【0052】

図３は、曲率半径Ｒａと曲率半径Ｒｂと差（Ｒａ−Ｒｂ）の寸法関係を示す線図である。点Ａ、Ｏ、Ｏｂを頂点とする三角形は、三辺の長さが、Ｒａ、Ｒｂ、Ｌとなる。点Ｃ、Ｏ、Ｏｂを頂点とする直角三角形において、点Ｏ、Ｏｂを結ぶ斜辺の長さＬは、点Ｃ、Ｏｂを結ぶ辺の長さより大きくなる。点Ｃ、Ｏｂを結ぶ辺の長さは、差（Ｒａ−Ｒｂ）より大きくなる。したがって、オフセット量Ｌを、曲率半径Ｒａと曲率半径Ｒｂとの差（Ｒａ−Ｒｂ）より大きく設定することによって、図３に示す寸法関係が成立し、頂点Ａにおいて、外周嵌合面３２ａと外周モールド面３２ｂが段差なく接続される。

【0053】

外周嵌合面３２ａと外周モールド面３２ｂは、互いに段差なく接続されることにより、エンドキャップ３０が金属板から打ち抜かれる工程にて、外周嵌合面３２ａと外周モールド面３２ｂの境界部にバリが生じることがなく、バリを削除する切削加工を施す必要がない。

【0054】

外周モールド面３２ｂは、ケース切り欠き窓１９ｅに対峙する範囲に形成される。前記（２）のケース１９のケース開口端１９ｂの内側にエンドキャップ３０が圧入して組み付けられる工程にて、組み付けジグ（図示せず）を介して両者の位置決めが行われ、外周嵌合面３２ａと外周モールド面３２ｂの境界部が、ケース切り欠き窓１９ｅの開口縁部に対峙するように組み付けられる。

【0055】

前記（３）の射出成形工程にて、金型に組み立てられたケース１９、ボビン１１、コイル１２、ターミナル１３、エンドキャップ３０が設置された後、金型に加圧された溶融樹脂が充填される。

【0056】

これにより、外周モールド面３２ｂを包囲するモールド包囲部１４ｂを有するモールド樹脂１４が形成される。モールド包囲部１４ｂは、外周モールド面３２ｂの全面に渡って形成され、コネクタ部１４ｃの基端部を構成する。

【0057】

コイルケースアッシ１０をチューブアッシ２０に対して回動させようとするトルクがコネクタ部１４ｃに働くと、モールド樹脂１４がエンドキャップ３０に対して中心線Ｏを中心に回動しようとするため、モールド包囲部１４ｂの樹脂が外周モールド面３２ｂをコネクタ部１４ｃと反対側（図２にて下方）に押圧し、モールド包囲部１４ｂの圧縮反力によってエンドキャップ３０に対するモールド樹脂１４のズレ（ケース１９の回動）が止められる。

【0058】

このようにコイルケースアッシ１０は、モールド樹脂１４の圧縮反力によって固定される構成のため、モールド樹脂１４の剪断反力によって固定される構成に比べて、コイルケースアッシ１０の強度を大幅に高められる。

【0059】

コイル１２に生じる磁束は、ケース１９、エンドキャップ３０、ベース２、プランジャ６、スリーブ３によってコイル１２のまわりに環状に導かれる。エンドキャップ３０は、外周モールド面３２ｂがケース切り欠き窓１９ｅに向けて突出する円筒面状に形成されるため、ケース１９からエンドキャップ３０を介してベース２へと導かれる磁束の磁路断面積が十分に確保され、ベース２にプランジャ６が吸着される磁力が損なわれない。

【0060】

以下、本実施形態の要旨と作用、効果を説明する。

【0061】

本実施形態では、コイル１２を収容するコイルケースアッシ１０と、コイル１２に発生する磁界によってプランジャ６を駆動するチューブアッシ２０と、を備えるソレノイド１であって、コイルケースアッシ１０は、コイル１２を収容する円筒状のケース１９と、このケース１９のケース開口端１９ｂを塞ぐ円盤状のエンドキャップ３０と、ケース１９とエンドキャップ３０の間に形成されコイル１２を包囲するモールド樹脂１４と、を備え、ケース１９はケース開口端１９ｂに開口するケース切り欠き窓１９ｅを有し、モールド樹脂１４はケース切り欠き窓１９ｅから突出するコネクタ部１４ｃを有し、エンドキャップ３０の内周面３１がチューブアッシ２０に嵌合され、エンドキャップ３０の外周面３２は、ケース開口端１９ｂに嵌合される外周嵌合面３２ａと、ケース切り欠き窓１９ｅに対峙してモールド樹脂１４に面する外周モールド面３２ｂと、を有し、外周モールド面３２ｂは外周嵌合面３２ａに沿って延びる外周嵌合面延長円弧Ｓより内側に配置される構成とした。

【0062】

上記構成に基づき、ケース１９に対してコネクタ部１４ｃを回動させるトルクが加わる場合に、チューブアッシ２０の中心線Ｏを中心として回動しようとするモールド樹脂１４の樹脂が外周モールド面３２ｂを押圧し、モールド樹脂１４の圧縮反力によってエンドキャップ３０に対するモールド樹脂１４の回り止めが行われ、チューブアッシ２０に対するコネクタ部１４ｃの回動がエンドキャップ３０を介して係止され、コネクタ部１４ｃの突出方向にズレが生じることが防止される。

【0063】

エンドキャップ３０は、その外周面３２に凹状に窪む部位を持たないため、コイル１２に発生する磁束を導く磁路断面積が損なわれず、プランジャ６を駆動する磁力が十分に確保される。

【0064】

本実施形態では、外周嵌合面３２ａはチューブアッシ２０の中心線Ｏを中心とする円筒面状に形成され、外周モールド面３２ｂはチューブアッシ２０の中心線Ｏよりケース切り欠き窓１９ｅと反対側にオフセットされる中心線Ｏｂを中心とする円筒面状に形成され、外周モールド面３２ｂの曲率半径Ｒｂが外周嵌合面３２ａの曲率半径Ｒａより大きく形成される構成とした。

【0065】

上記構成に基づき、エンドキャップ３０は非円形の外形を有する円盤状に形成されるため、エンドキャップ３０の外周に切削等の仕上げ加工を施す必要がなく、製品のコストアップを抑えられる。

【0066】

本実施形態では、チューブアッシ２０の中心線Ｏと外周嵌合面３２ａの中心線Ｏｂ間の距離であるオフセット量Ｌは、外周嵌合面３２ａの曲率半径Ｒａと外周モールド面３２ｂの曲率半径Ｒｂとの差（Ｒａ−Ｒｂ）より大きく設定される構成とした。

【0067】

上記構成に基づき、エンドキャップ３０は、外周嵌合面３２ａと外周モールド面３２ｂは互いに段差なく接続され、その外周面３２が段差を持たない円盤状に形成されるため、エンドキャップ３０の外周に切削等の仕上げ加工を施す必要がなく、製品のコストアップを抑えられる。

【0068】

本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

【符号の説明】

【0069】

１ ソレノイド
２ ベース
２ａ 外周面
３ スリーブ
６ プランジャ
１０ コイルケースアッシ
１２ コイル
１３ ターミナル
１４ モールド樹脂
１４ｂ モールド包囲部
１９ ケース
１９ｂ ケース開口端
１９ｅ ケース切り欠き窓
２０ チューブアッシ
３０ エンドキャップ
３１ 内周面
３２ 外周面
３２ａ 外周嵌合面
３２ｂ 外周モールド面

【図1】

【図2】

【図3】