特許第6444566号(P6444566)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(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】6444566
(24)【登録日】2018年12月7日
(45)【発行日】2018年12月26日
(54)【発明の名称】ソレノイドアクチュエータ
(51)【国際特許分類】
   H01F 7/16 20060101AFI20181217BHJP
   H01F 7/126 20060101ALI20181217BHJP
【FI】
   H01F7/16 D
   H01F7/16 K
【請求項の数】6
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2018-511557(P2018-511557)
(86)(22)【出願日】2016年4月11日
(86)【国際出願番号】JP2016061700
(87)【国際公開番号】WO2017179100
(87)【国際公開日】20171019
【審査請求日】2018年4月4日
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100123434
【弁理士】
【氏名又は名称】田澤 英昭
(74)【代理人】
【識別番号】100101133
【弁理士】
【氏名又は名称】濱田 初音
(74)【代理人】
【識別番号】100199749
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 成
(74)【代理人】
【識別番号】100188880
【弁理士】
【氏名又は名称】坂元 辰哉
(74)【代理人】
【識別番号】100197767
【弁理士】
【氏名又は名称】辻岡 将昭
(74)【代理人】
【識別番号】100201743
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 和真
(72)【発明者】
【氏名】善積 仁志
(72)【発明者】
【氏名】手銭 聡
【審査官】 右田 勝則
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2015/098327(WO,A1)
【文献】 特開2002−198220(JP,A)
【文献】 特開2013−239538(JP,A)
【文献】 特開2011−524482(JP,A)
【文献】 特開平5−291030(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01F 7/16
F01L 13/00
F02D 1/08
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
コイル内に通されており、前記コイルの通電により軸方向に沿って直動自在な可動部と、
前記可動部に対して軸をずらして配置されたピンと、
前記可動部の先端部と前記ピンの根元部とを接合する板状のジョイントと、を備え、
前記ジョイントに設けられた凹部と前記ピンの周面部に設けられた溝部との係合により、前記ピンが前記ジョイントに取り付けられ
前記ジョイントは、前記ピンを取り付ける部位の肉厚が前記可動部を取り付ける部位の肉厚よりも薄いことを特徴とするソレノイドアクチュエータ。
【請求項2】
前記可動部は、互いの軸の向きを揃えて並設された第1可動部と第2可動部とを有し、
前記ピンは、互いの軸の向きを揃えて並設された第1ピンと第2ピンとを有し、
前記ジョイントは、前記第1可動部と前記第1ピン間を接合する第1ジョイントと、前記第2可動部と前記第2ピン間を接合する第2ジョイントと、を有し、
前記第1ジョイントに設けられた前記凹部の深さは、前記第1ピンの前記溝部を設けた部位の直径よりも大きい値に設定されており、
前記第2ジョイントに設けられた前記凹部の深さは、前記第2ピンの前記溝部を設けた部位の直径よりも大きい値に設定されている
ことを特徴とする請求項1記載のソレノイドアクチュエータ。
【請求項3】
前記可動部はボスに通されており、
前記ピンと前記ボス間の間隔が前記ジョイントと前記ボス間の間隔よりも小さい値に設定されている
ことを特徴とする請求項1記載のソレノイドアクチュエータ。
【請求項4】
前記ピンは磁性体により構成されており、
前記ピンの根元部の端面部に設けられた凸部により、前記ピンと前記ボス間の間隔が前記ジョイントと前記ボス間の間隔よりも小さい値に設定されている
ことを特徴とする請求項記載のソレノイドアクチュエータ。
【請求項5】
前記ピンはハウジングに通されており、
前記可動部の直動により、前記ピンに設けられた鍔部が前記ジョイントと前記ハウジング間に挟まれる
ことを特徴とする請求項1記載のソレノイドアクチュエータ。
【請求項6】
前記可動部は、互いの軸の向きを揃えて並設された第1可動部と第2可動部とを有し、
前記ピンは、互いの軸の向きを揃えて並設された第1ピンと第2ピンとを有し、
前記ジョイントは、前記第1可動部と前記第1ピン間を接合する第1ジョイントと、前記第2可動部と前記第2ピン間を接合する第2ジョイントと、を有する
ことを特徴とする請求項1記載のソレノイドアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、直動型のソレノイドアクチュエータに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、自動車用エンジンにおけるバルブ開閉用のカムの切り替え、いわゆる「カムシフト」にソレノイドアクチュエータが用いられている。カムシフト用のソレノイドアクチュエータは、直動自在な可動部を有し、当該可動部の先端部にピンが取り付けられている。カムシャフトの外周部にはカムロブが設けられており、カムロブにはカムと螺旋状の溝部が設けられている。ピンの先端部が螺旋状の溝部に嵌合した状態にてカムシャフトが回転することにより、カムロブが当該カムシャフトの軸方向に沿って移動し、各気筒のカムが切り替わるようになっている。
【0003】
カムシフト用のソレノイドアクチュエータには、互いに並設された一対の可動部を有する型式のものがある。このようなカムシフト用のソレノイドアクチュエータは、互いに並設されたピンの軸間の間隔を、互いに並設された可動部の軸間の間隔よりも小さくすることが求められる。このため、カムシフト用のソレノイドアクチュエータは、可動部の軸に対してピンの軸をずらして配置している。特許文献1には、可動部の軸に対してピンの軸をずらして配置したリニアソレノイド装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平5−291030号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
カムシフト用のソレノイドアクチュエータは、ピンが金属製のハウジングに通されている。カムシフト用のソレノイドアクチュエータは、可動部及びハウジングに対するピンの配置を調整自在にすることで、可動部及びハウジングなどの部品寸法のバラツキを吸収することができる。
【0006】
特許文献1のリニアソレノイド装置は、ピン(燃料調量用ラック33)の根元部の周面部に略球状の部位(ピン34)が突設されており、可動部(出力シャフト6)の先端部に設けられた溝部(溝付き連結管31)にこの略球状の部位が係合することで、可動部とピンとが接合される構造である(特許文献1の図1参照)。このため、可動部に対するピンの配置を調整する場合、略球状の部位を支点にピンの軸を可動部の軸に対して傾けることになる。
【0007】
一般に、カムシフト用のソレノイドアクチュエータは、ピンの外周部とハウジングに穿たれた貫通孔の内周部との間隔が小さい。このため、特許文献1のリニアソレノイド装置のようにピンの軸を傾けてピンの配置を調整する構造では、ハウジングと傾いたピンとの間の機械的な干渉、いわゆる「こじり」によりピンの直動が妨げられたり、アクチュエータの負荷が増加したりする問題があった。
【0008】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、可動部の軸に対してピンの軸をずらして配置した直動型のソレノイドアクチュエータにおいて、ピンの軸を傾けることなくピンの配置を調整自在にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明のソレノイドアクチュエータは、コイル内に通されており、コイルの通電により軸方向に沿って直動自在な可動部と、可動部に対して軸をずらして配置されたピンと、可動部の先端部とピンの根元部とを接合する板状のジョイントとを備え、ジョイントに設けられた凹部とピンの周面部に設けられた溝部との係合により、ピンがジョイントに取り付けられ、ジョイントは、ピンを取り付ける部位の肉厚が可動部を取り付ける部位の肉厚よりも薄い
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、可動部の軸に対してピンの軸をずらして配置した直動型のソレノイドアクチュエータにおいて、ピンの軸を傾けることなくピンの配置を調整自在にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本発明の実施の形態1に係るソレノイドアクチュエータの要部を示す断面図である。
図2図2Aは、本発明の実施の形態1に係る第1ジョイント及び第1ピンを上面から見た状態を示す説明図である。図2Bは、本発明の実施の形態1に係る第1ジョイント及び第1ピンを正面から見た状態を示す説明図である。
図3図3Aは、本発明の実施の形態1に係る第2ジョイント及び第2ピンを上面から見た状態を示す説明図である。図3Bは、本発明の実施の形態1に係る第2ジョイント及び第2ピンを正面から見た状態を示す説明図である。
図4】本発明の実施の形態1に係るソレノイドアクチュエータにおいて、ピンの軸間の間隔を大きくした状態を示す説明図である。
図5】本発明の実施の形態1に係るソレノイドアクチュエータにおいて、ピンの軸間の間隔を小さくした状態を示す説明図である。
図6】本発明の実施の形態1に係るソレノイドアクチュエータにおける第1可動部の先端部、ボス、第1ジョイント及び第1ピンの根元部を含む領域の拡大図である。
図7図6に示すソレノイドアクチュエータとの比較対象となるソレノイドアクチュエータにおける第1可動部の先端部、ボス、第1ジョイント及び第1ピンの根元部を含む領域の拡大図である。
図8】本発明の実施の形態1に係るソレノイドアクチュエータにおける第2可動部の先端部、ボス、第2ジョイント及び第2ピンの根元部を含む領域の拡大図である。
図9】本発明の実施の形態1に係るソレノイドアクチュエータにおける第1可動部の先端部、第2可動部の先端部、ボス、第1ジョイント、第2ジョイント、第1ピン、第2ピン及びハウジングを含む領域の拡大図である。
図10】本発明の実施の形態1に係るソレノイドアクチュエータにおいて、第1ピンをON位置にした状態を示す説明図である。
図11】本発明の実施の形態1に係るソレノイドアクチュエータにおいて、第2ピンをON位置にした状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るソレノイドアクチュエータの要部を示す断面図である。図1を参照して、実施の形態1のソレノイドアクチュエータ100について説明する。
【0013】
図中、1はモールド部である。モールド部1は、例えばPPS(Polyphenylene Sulphide)などの樹脂により構成されている。モールド部1内には、金属製のケース8a,8bが設けられており、このケース8a,8b内に第1コイル2a及び第2コイル2bが互いに並設されている。第1コイル2aが収容されたケース8aと、第2コイル2bが収容されたケース8bとは、互いに別部材に構成されている。
【0014】
第1コイル2a内には第1可動部3aが通されている。第1可動部3aは、例えば可動鉄心(以下「プランジャ」という。)などにより構成されており、略円柱状の本体部の一端部から略棒状の突出部が突出した形状である。第1可動部3aは、第1コイル2aの通電により軸方向(図中軸A1に沿う方向)に沿って直動自在である。なお、第1可動部3aの直動原理は、いわゆる「プッシュソレノイド」「自己保持ソレノイド」又は「プルソレノイド」のうちのいずれであっても良い。
【0015】
第2コイル2b内には第2可動部3bが通されている。第2可動部3bは、例えばプランジャなどにより構成されており、略円柱状の本体部の一端部から略棒状の突出部が突出した形状である。第2可動部3bは、第2コイル2bの通電により軸方向(図中軸A2に沿う方向)に沿って直動自在である。なお、第2可動部3bの直動原理は、いわゆる「プッシュソレノイド」「自己保持ソレノイド」又は「プルソレノイド」のうちのいずれであっても良い。
【0016】
すなわち、第1可動部3aの軸A1と第2可動部3bの軸A2とは互いに向きを揃えて配置されている。第1可動部3aの直動方向と第2可動部3bの直動方向とは互いに同じ方向に設定されている。
【0017】
第1可動部3aの突出部は、ボス4の略板状の部位に穿たれた貫通孔41aに通されている。第2可動部3bの突出部は、ボス4の略板状の部位に穿たれた貫通孔41bに通されている。ボス4は、例えばSUM又はSWCHなどの金属により構成されている。
【0018】
第1可動部3aの突出部の先端部には、略板状の第1ジョイント5aが取り付けられている。具体的には、例えば、第1ジョイント5aはSUSなどの非磁性体により構成されており、第1ジョイント5aに穿たれた貫通孔51aに第1可動部3aの先端部を通した状態にて溶接するか、又は貫通孔51aに第1可動部3aの先端部を圧入することにより、第1可動部3aに対して第1ジョイント5aが固定されている。
【0019】
第2可動部3bの突出部の先端部には、略板状の第2ジョイント5bが取り付けられている。具体的には、例えば、第2ジョイント5bはSUSなどの非磁性体により構成されており、第2ジョイント5bに穿たれた貫通孔51bに第2可動部3bの先端部を通した状態にて溶接するか、又は貫通孔51bに第2可動部3bの先端部を圧入することにより、第2可動部3bに対して第2ジョイント5bが固定されている。
【0020】
第1ジョイント5aには、略棒状の第1ピン6aの根元部が取り付けられている。第2ジョイント5bには、略棒状の第2ピン6bの根元部が取り付けられている。すなわち、第1ジョイント5aは第1可動部3aの先端部と第1ピン6aの根元部とを接合するものであり、第2ジョイント5bは第2可動部3bの先端部と第2ピン6bの根元部とを接合するものである。第1ピン6a及び第2ピン6bは、例えばSCMなどの磁性体により構成されている。
【0021】
第1ピン6aの軸A3は、第1可動部3aの軸A1と向きを揃えて配置されており、かつ、第1可動部3aの軸A1に対してずらして配置されている。第2ピン6bの軸A4は、第2可動部3bの軸A2と向きを揃えて配置されており、かつ、第2可動部3bの軸A2に対してずらして配置されている。第1ピン6aの軸A3と第2ピン6bの軸A4との間隔L1は、第1可動部3aの軸A1と第2可動部3bの軸A2との間隔L2に対して異なる値に設定されている。図1の例では、間隔L1が間隔L2よりも小さい値に設定されている。
【0022】
第1ピン6aは、ハウジング7に穿たれた貫通孔71aに通されており、先端部がハウジング7から突出している。第2ピン6bは、ハウジング7に穿たれた貫通孔71bに通されており、先端部がハウジング7から突出している。ハウジング7は、例えばS25Cなどの金属により構成されている。
【0023】
第1コイル2a、第1可動部3a、第1ジョイント5a及び第1ピン6aと、第2コイル2b、第2可動部3b、第2ジョイント5b及び第2ピン6bとは、対称軸A5に対して略線対称に構成されている。モールド部1、第1コイル2a、第2コイル2b、第1可動部3a、第2可動部3b、ボス4、第1ジョイント5a、第2ジョイント5b、第1ピン6a、第2ピン6b、ハウジング7及びケース8a,8bにより、ソレノイドアクチュエータ100の要部が構成されている。
【0024】
以下、第1コイル2a及び第2コイル2bを総称して、単に「コイル」ということがある。第1可動部3a及び第2可動部3bを総称して、単に「可動部」ということがある。第1ジョイント5a及び第2ジョイント5bを総称して、単に「ジョイント」ということがある。第1ピン6a及び第2ピン6bを総称して、単に「ピン」ということがある。
【0025】
ソレノイドアクチュエータ100は、例えば、自動車用エンジンのカムシフトに用いられる。すなわち、図示しない電源が第1コイル2aに通電すると、第1コイル2aが電磁石の機能を果たし、第1可動部3aが軸方向に沿って直動する。このとき、第1ジョイント5a及び第1ピン6aは第1可動部3aと一体に直動する。また、図示しない電源が第2コイル2bに通電すると、第2コイル2bが電磁石の機能を果たし、第2可動部3bが軸方向に沿って直動する。このとき、第2ジョイント5b及び第2ピン6bは第2可動部3bと一体に直動する。
【0026】
ソレノイドアクチュエータ100は、第1可動部3aの直動により、第1ピン6aの先端部が図示しないカムロブの螺旋溝に入る位置(以下「ON位置」という。)と、第1ピン6aの先端部がカムロブの螺旋溝から外れる位置(以下「OFF位置」という。)とを切替自在になっている。また、ソレノイドアクチュエータ100は、第2可動部3bの直動により、第2ピン6bのON位置とOFF位置とを切替自在になっている。
【0027】
図1は、第1ピン6aがOFF位置にあり、かつ、第2ピン6bがON位置にある状態を示している。図1に示す如く、ハウジング7に対するピン6a,6bの突出長は、ON位置の方がOFF位置よりも長くなる。
【0028】
次に、図2図11を参照して、ソレノイドアクチュエータ100の詳細な構造について説明する。以下、ソレノイドアクチュエータ100を自動車用エンジンのカムシフトに応用した例を中心に説明する。すなわち、ソレノイドアクチュエータ100は自動車用エンジンの上方に配置されている。また、ソレノイドアクチュエータ100は、軸A1〜A4が鉛直方向に沿うように又は軸A1〜A4を鉛直方向に対して傾けて、ピン6a,6bの先端部を下方に向けて配置されている。
【0029】
図2Aは、実施の形態1の第1ジョイント5a及び第1ピン6aを上面から見た状態を示している。図2Bは、実施の形態1の第1ジョイント5a及び第1ピン6aを正面から見た状態を示している。
【0030】
図2Aに示す如く、第1ジョイント5aにはU字切欠き状の凹部52aが設けられている。また、図2Bに示す如く、第1ピン6aの根元部には、周面部の全周に亘る溝部61aが設けられている。すなわち、第1ピン6aは、溝部61aを設けた部位が残余の部位に対して縮径されている。溝部61aの一方の端部には端鍔部62aが設けられており、他方の端部には中鍔部63aが設けられている。端鍔部62aは、第1ピン6aの端面部64aと連続している。
【0031】
ここで、第1ジョイント5aに対する第1ピン6aの取り付けは、図中矢印Iで示す如く、凹部52aと溝部61aとの係合によるものである。したがって、第1ジョイント5aに第1ピン6aを取り付けた状態にて、第1ピン6aは凹部52aの深さ方向(図中矢印Iに沿う方向)に沿って移動自在である。このため、第1可動部3a及びハウジング7に対する第1ピン6aの配置が調整自在となり、第1可動部3a及びハウジング7などの部品寸法のバラツキ、例えば第1可動部3aの軸A1に対するハウジング7の貫通孔71aの位置のバラツキなどを吸収することができる。
【0032】
また、第1ピン6aは、第1可動部3aの軸A1に対して軸A3を傾けることなく、両軸A1,A3を平行に保った状態にて移動することができる。このため、ハウジング7と第1ピン6a間のこじりにより第1ピン6aの直動が妨げられたり、ソレノイドアクチュエータ100の負荷が増加したりするのを防ぐことができる。
【0033】
また、特許文献1のリニアソレノイド装置は、ピンの根元部に形成された略球状の部位により可動部とピンとを接合する構造であった。このため、略球状の部位を形成するために球面加工が必要となり、加工が難しく製造コストが増加する問題があった。これに対し、実施の形態1のソレノイドアクチュエータ100は、略板状の第1ジョイント5aにより第1可動部3aと第1ピン6aとを接合する構造である。略板状の第1ジョイント5aは、板金の打ち抜き又は鍛造などにより容易かつ安価に製造することができ、製造コストを低減することができる。
【0034】
第2ジョイント5bに対する第2ピン6bの取り付けは、第1ジョイント5aに対する第1ピン6aの取り付けと同様である。すなわち、図3Aに示す如く、第2ジョイント5bにはU字切欠き状の凹部52bが設けられている。図3Bに示す如く、第2ピン6bの根元部には溝部61bが設けられており、溝部61bの両端部には端鍔部62b及び中鍔部63bがそれぞれ設けられている。端鍔部62bは、第2ピン6bの端面部64bと連続している。第2ジョイント5bに対する第2ピン6bの取り付けは、図中矢印IIで示す如く、凹部52bと溝部61bとの係合によるものである。
【0035】
なお、凹部52a,52bの形状はU字切欠き状に限定されるものではない。凹部52a,52bは、例えば、V字切欠き状又は四角切欠き状であっても良い。また、第1ジョイント5aに係る凹部52aの形状と第2ジョイント5bに係る凹部52bの形状とが互いに異なるものであっても良い。
【0036】
また、溝部61a,61bは、ジョイント5a,5bの凹部52a,52bと係合自在なものであれば良く、ピン6a,6bの周面部の全周に代えて周面部の一部のみに設けられたものであっても良い。
【0037】
図4は、実施の形態1のソレノイドアクチュエータ100において、ピン6a,6bの軸A3,A4間の間隔L1を図5に示す状態よりも大きくした状態を示している。図5は、実施の形態1のソレノイドアクチュエータ100において、ピン6a,6bの軸A3,A4間の間隔L1を図4に示す状態よりも小さくした状態を示している。
【0038】
図4及び図5に示す如く、凹部52aの深さD1は、第1ピン6aの溝部61aを設けた部位の直径Φ1よりも大きい値に設定されている。また、凹部52bの深さD2は、第2ピン6bの溝部61bを設けた部位の直径Φ2よりも大きい値に設定されている。
【0039】
これにより、凹部52aの深さ方向に沿う第1ピン6aの移動幅を大きくするとともに、凹部52bの深さ方向に沿う第2ピン6bの移動幅を大きくすることができる。この結果、図4に示す如く軸A3,A4間の間隔L1を大きくしたり、図5に示す如く軸A3,A4間の間隔L1を小さくしたりすることができ、間隔L1の調整幅を大きくすることができる。
【0040】
一般に、ピン6a,6bの軸A3,A4間の間隔L1は、カムシフト機構などのアプリケーションの仕様に応じて変更される場合がある。これに対し、凹部52a,52bの深さD1,D2をピン6a,6bの直径Φ1,Φ2よりも大きい値に設定しておくことで、仮にアプリケーションの仕様変更があった場合でも、ジョイント5a,5bの再設計及び再製造を不要として、ハウジング7の再設計及び再製造のみにより間隔L1の変更に対応することができる。すなわち、仕様変更に対応するための工数を削減して、コストを低減することができる。
【0041】
図6は、実施の形態1のソレノイドアクチュエータ100における第1可動部3aの先端部、ボス4、第1ジョイント5a及び第1ピン6aの根元部を示している。図7は、図6に示すソレノイドアクチュエータ100との比較対象となるソレノイドアクチュエータ100’における第1可動部3a’の先端部、ボス4’、第1ジョイント5a’及び第1ピン6a’の根元部を示している。
【0042】
前述のとおり、可動部3a,3bに対するジョイント5a,5bの取り付けは、溶接又は圧入によるものである。このため、ジョイント5a,5bの肉厚は、溶接又は圧入に耐え得る程度に厚くすることが求められる。他方、一般に、カムシフト用のソレノイドアクチュエータ100は、軸A1〜A4が鉛直方向に沿うように自動車用エンジンの上方に配置される。自動車用エンジンの上方はボンネットとの間の空間が狭く、ソレノイドアクチュエータ100全体の軸長を可能な限り、ミリメートル以下の単位であっても短くすることが求められる。ここで、ジョイント5a,5bの肉厚を薄くすることで、ボス4と中鍔部63a,63b間の軸長を短縮して、ソレノイドアクチュエータ100全体の軸長を短くすることができる。
【0043】
そこで、実施の形態1の第1ジョイント5aは、図6に示す如く、第1ピン6aの根元部を取り付ける部位、すなわち凹部52aを設けた部位の肉厚T1が、第1可動部3aの先端部を取り付ける部位の肉厚T2よりも薄くなっている。具体的には、第1ジョイント5aは、第1ピン6aを取り付ける部位のうちのボス4と対向した面部を含む領域を除去してなる除去部53aを有しており、除去部53aにより肉厚T1が肉厚T2よりも薄くなっている。
【0044】
これにより、第1可動部3aを取り付ける部位の肉厚T2を厚くして、溶接又は圧入に耐えることができる。他方、第1ピン6aを取り付ける部位の肉厚T1を薄くして、ボス4と中鍔部63a間の軸長L3を短縮し、ソレノイドアクチュエータ100全体の軸長を短くすることができる。
【0045】
図7に、図6に示すソレノイドアクチュエータ100との比較対象として、第1ジョイント5a’の肉厚T’を一定値(具体的には、図6に示す肉厚T2と同等の値)に設定したソレノイドアクチュエータ100’を示す。図7に示すボス4’と中鍔部63a’間の軸長L3’は、図6に示すボス4と中鍔部63a間の軸長L3よりも長い。したがって、図7に示す比較対象のソレノイドアクチュエータ100’よりも、図6に示す実施の形態1のソレノイドアクチュエータ100の方がカムシフトに適している。
【0046】
第2ジョイント5bは、第1ジョイント5aと同様に構成されている。すなわち、図8に示す如く、第2ジョイント5bは除去部53bを有している。除去部53bにより、第2ピン6bを取り付ける部位の肉厚T3が、第1可動部3aを取り付ける部位の肉厚T4よりも薄くなっている。これにより、溶接又は圧入に耐えることができ、かつ、ボス4と中鍔部63b間の軸長L4を短縮してソレノイドアクチュエータ100全体の軸長を短くすることができる。
【0047】
図9は、実施の形態1のソレノイドアクチュエータ100における第1可動部3aの先端部、第2可動部3bの先端部、ボス4、第1ジョイント5a、第2ジョイント5b、第1ピン6a、第2ピン6b及びハウジング7を示している。
【0048】
図9に示す如く、第1ピン6aの端面部64aの中央部には、略円柱状の凸部65aが設けられている。第2ピン6bの端面部64bの中央部には、略円柱状の凸部65bが設けられている。凸部65a,65bにより、ボス4とピン6a,6b間の間隔L5が、ボス4とジョイント5a,5b間の間隔L6よりも小さい値に設定されている。すなわち、ピン6a,6bの直動位置に関わらず、ピン6a,6bの上端部がジョイント5a,5bの上端部よりもボス4の近くに配置される。この結果、OFF位置にてジョイント5a,5bがボス4に当接せず、ピン6a,6bの凸部65a,65bがボス4に当接する。
【0049】
仮に、ピン6a,6bとボス4間の間隔L5がジョイント5a,5bとボス4間の間隔L6よりも大きい構造とした場合、ピン6a,6bの直動の下端位置(ON位置)がピン6a,6bの中鍔部63a,63bとハウジング7との当接により定まる一方、ピン6a,6bの直動の上端位置(OFF位置)はジョイント5a,5bとボス4との当接により定まる。すなわち、かかる構造においては、ボス4、ジョイント5a,5b、ピン6a,6b及びハウジング7の4部品の寸法精度が直動幅のバラツキに影響を与える。
【0050】
これに対し、ピン6a,6bとボス4間の間隔L5がジョイント5a,5bとボス4間の間隔L6よりも小さい構造とすることで、ピン6a,6bの直動の下端位置(ON位置)がピン6a,6bの中鍔部63a,63bとハウジング7との当接により定まり、かつ、ピン6a,6bの直動の上端位置(OFF位置)がピン6a,6bの凸部65a,65bとボス4との当接により定まる。すなわち、かかる構造においては、ボス4、ピン6a,6b及びハウジング7の3部品の寸法精度が直動幅のバラツキに影響を与える。このように、ピン6a,6bの直動幅のバラツキに影響を与える部品の種類を少なくすることで、ピン6a,6bの直動幅のバラツキを抑えることができる。
【0051】
なお、ピン6a,6bの端面部64a,64bに凸部65a,65aを設けるのに代えて、例えば端鍔部62a,62bの肉厚を厚くすることにより間隔L5を小さくした構造であっても、ピン6a,6bの直動幅のバラツキを抑えることができる。しかしながら、カムシフト用のソレノイドアクチュエータ100においては、以下のように凸部65a,65aを設けるのがより好適である。
【0052】
すなわち、カムシフト用のソレノイドアクチュエータ100は、ピン6a,6bの先端部がカムロブの螺旋溝に嵌合した状態でカムシャフトを回転及び移動させるものであるため、ON位置にてピン6a,6bに大きな負荷が加わる。この負荷に耐えるために、いわゆる「焼入れ」などの処理によりピン6a,6bを硬くするのが好適である。通常、焼入れにより硬度を向上したピン6a,6bの材質はマルテンサイト、すなわち磁性体となる。ピン6a,6bの材質を非磁性体としたまま硬度を向上することも技術的には可能であるが、窒化処理、メッキ又はコーティングなどの処理を要するため、製造コスト等の観点から非実際的である。
【0053】
ここで、ソレノイドアクチュエータ100は、コイル2a,2bの通電により電磁石の機能を果たすとき、可動部3a,3bのプランジャと、金属製のボス4と、コイル2a,2bの外周部を覆う金属製のケース8a,8bとにより磁路が形成される。OFF位置にて、磁性体であるピン6a,6bが金属製のボス4の当接すると、ピン6a,6bとボス4間が電磁的に接続される。この結果、ピン6a,6bが磁路の機能を果たし、コイル2a,2bの通電により発生した磁束の一部がピン6a,6bに漏れて、電磁力が低下する、すなわちソレノイドアクチュエータ100の応答性が低下する問題がある。この問題を防ぐために、OFF位置におけるピン6a,6bとボス4間の接触面積を小さくすることが求められる。
【0054】
ピン6a,6bの端面部64a,64bに凸部65a,65aを設けることで、間隔L5が間隔L6よりも小さくなるのはもちろんのこと、OFF位置におけるピン6a,6bとボス4間の接触面積を小さくすることができる。これにより、ピン6a,6bの直動幅のバラツキを抑えることができるとともに、電磁力の低下によりソレノイドアクチュエータ100の効率が低下するのを防ぐことができる。
【0055】
なお、凸部65a,65bの形状は略円柱状に限定されるものではなない。凸部65a,65bは、例えば、略角柱状、略円錐状、略角錐状又は略半球状であっても良い。凸部65a,65bを略円錐状、略角錐状又は略半球状とすることで、OFF位置におけるピン6a,6bとボス4間の接触面積をさらに小さくすることができる。
【0056】
図10は、実施の形態1のソレノイドアクチュエータ100において、第1ピン6aをON位置にした状態を示している。図11は、実施の形態1のソレノイドアクチュエータ100において、第2ピン6bをON位置にした状態を示している。
【0057】
図10に示す如く、第1ピン6aがON位置にあるとき、第1ピン6aの中鍔部63aは第1ジョイント5aとハウジング7間に挟まれる。これにより、ON位置における第1ピン6aの振動を抑制することができる。すなわち、ソレノイドアクチュエータ100の耐震性を向上することができる。
【0058】
図11に示す如く、第2ピン6bがON位置にあるとき、第2ピン6bの中鍔部63bは第2ジョイント5bとハウジング7間に挟まれる。これにより、ON位置における第2ピン6bの振動を抑制することができる。すなわち、ソレノイドアクチュエータ100の耐震性を向上することができる。
【0059】
なお、ソレノイドアクチュエータ100の用途は自動車用エンジンのカムシフトに限定されるものではない。ソレノイドアクチュエータ100は、一般的な直動型アクチュエータの用途であれば、如何なる用途にも用いることができる。また、ソレノイドアクチュエータ100は、コイル2a,2b、可動部3a,3b、ジョイント5a,5b及びピン6a,6bをそれぞれ1個有するもの、又はそれぞれ3個以上有するものであっても良い。これらの部材の個数は、ソレノイドアクチュエータ100の用途に応じた個数であれば良い。
【0060】
また、ジョイント5a,5bの形状は、図1図11に示す如く略板状であれば良く、厳密な板状でなくとも良い。本願の請求の範囲に記載された「板状」の用語の意義は、厳密な板状に限定されるものではなく、このような略板状の形状をも含むものである。
【0061】
以上のように、実施の形態1のソレノイドアクチュエータ100は、コイル2a,2b内に通されており、コイル2a,2bの通電により軸方向に沿って直動自在な可動部3a,3bと、可動部3a,3bに対して軸をずらして配置されたピン6a,6bと、可動部3a,3bの先端部とピン6a,6bの根元部とを接合する板状のジョイント5a,5bとを備え、ジョイント5a,5bに設けられた凹部52a,52bとピン6a,6bの周面部に設けられた溝部61a,61bとの係合により、ピン6a,6bがジョイント5a,5bに取り付けられている。これにより、可動部3a,3bの軸A1,A2に対してピン6a,6bの軸A3,A4を傾けることなく、可動部3a,3b及びハウジング7に対するピン6a,6bの配置が調整自在となり、可動部3a,3b及びハウジング7などの部品寸法のバラツキを吸収することができる。また、可動部3a,3bとピン6a,6bとの接合に略球状の部位が不要であり、かつ、板状のジョイント5a,5bが板金の打ち抜き又は鍛造などにより容易かつ安価に製造可能であるため、ソレノイドアクチュエータ100の製造コストを低減することができる。
【0062】
また、第1ジョイント5aに設けられた凹部52aの深さD1は、第1ピン6aの溝部61aを設けた部位の直径Φ1よりも大きい値に設定されており、第2ジョイント5bに設けられた凹部52bの深さD2は、第2ピン6bの溝部61bを設けた部位の直径Φ2よりも大きい値に設定されている。これにより、ピン6a,6bの軸A3,A4間の間隔L1の調整幅を大きくすることができる。この結果、アプリケーションの仕様変更により間隔L1が変更された場合でも、ジョイント5a,5bの再設計及び再製造が不要となり、仕様変更に対応するための工数を削減することができる。
【0063】
また、ジョイント5a,5bは、ピン6a,6bを取り付ける部位の肉厚T1が可動部3a,3bを取り付ける部位の肉厚T2よりも薄い。これにより、可動部3a,3bを取り付ける部位の肉厚T2を厚くすることで溶接又は圧入に耐えることができ、かつ、ピン6a,6bを取り付ける部位の肉厚T1を薄くすることでソレノイドアクチュエータ100全体の軸長を短くすることができる。
【0064】
また、可動部3a,3bはボス4に通されており、ピン6a,6bとボス4間の間隔L5がジョイント5a,5bとボス4間の間隔L6よりも小さい値に設定されている。これにより、ピン6a,6bの直動幅のバラツキに影響を与える部品の種類が少なくなり、ピン6a,6bの直動幅のバラツキを抑えることができる。
【0065】
また、ピン6a,6bは磁性体により構成されており、ピン6a,6bの根元部の端面部64a,64bに設けられた凸部65a,65bにより、ピン6a,6bとボス4間の間隔L5がジョイント5a,5bとボス4間の間隔L6よりも小さい値に設定されている。これにより、焼入れにより硬度を向上したピン6a,6bを用いつつ、ピン6a,6bの直動幅のバラツキを抑えるとともに、ピン6a,6bとボス4間が電磁的に接続されて電磁力が低下するのを抑制することができる。
【0066】
また、ピン6a,6bはハウジング7に通されており、可動部3a,3bの直動により、ピン6a,6bに設けられた鍔部(中鍔部63a,63b)がジョイント5a,5bとハウジング7間に挟まれる。これにより、ON位置におけるピン6a,6bの振動を抑制して、ソレノイドアクチュエータ100の耐震性を向上することができる。
【0067】
また、可動部3a,3bは、互いの軸A1,A2の向きを揃えて並設された第1可動部3aと第2可動部3bとを有し、ピン6a,6bは、互いの軸A3,A4の向きを揃えて並設された第1ピン6aと第2ピン6bとを有し、ジョイント5a,5bは、第1可動部3aと第1ピン6a間を接合する第1ジョイント5aと、第2可動部3bと第2ピン6b間を接合する第2ジョイント5bとを有する。これにより、カムシフト用のソレノイドアクチュエータ100を得ることができる。
【0068】
なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、または実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0069】
本発明のソレノイドアクチュエータは、例えば、自動車用エンジンのカムシフトなどに用いることができる。
【符号の説明】
【0070】
1 モールド部、2a 第1コイル、2b 第2コイル、3a 第1可動部、3b 第2可動部、4 ボス、5a 第1ジョイント、5b 第2ジョイント、6a 第1ピン、6b 第2ピン、7 ハウジング、ケース8a,8b、41a,41b 貫通孔、51a,51b 貫通孔、52a,52b 凹部、53a,53b 除去部、61a,61b 溝部、62a,62b 端鍔部、63a,63b 中鍔部、64a,64b 端面部、65a,65b 凸部、71a,71b 貫通孔、100 ソレノイドアクチュエータ。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11