JP2004274829A

JP2004274829A - 電磁コイル

Info

Publication number: JP2004274829A
Application number: JP2003059434A
Authority: JP
Inventors: Katsunari Yoshida; 克成吉田
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】部材各部の寸法精度を極端に高めることなく、コイルブロックをガタ付きなくヨーク内に配置できるようにする。
【解決手段】ヨーク２７の本体ブロック２８にコイルブロック２６が組付けられ、そのコイルブロック２６の前面側を押え込むようにして内側極歯リング２９が本体ブロック２８に圧入固定される電磁コイル１において、コイルブロック２６の前面と内側極歯リング２９の間に、硬化時に弾性を持つゲル状塗布剤４０を介在させた。この構成により、ゲル状塗布剤４０はコイルブロック２６と内側極歯リング２９の間の隙間に確実に充填され、硬化後には弾性をもってコイルブロック２６のガタ付きを抑制することとなる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は電磁ブレーキ等に用いられる電磁コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒステリシス材を用いた電磁ブレーキ（ヒステリシスブレーキ）として特許文献１に示されるようなものが知られている。
【０００３】
この電磁ブレーキは、径方向で互いに対向する一対の極歯リングと、この一対の極歯リングの間に非接触状態で介装される円筒状のヒステリシスリングと、を備え、一対の極歯リングが電磁コイルのヨークに一体に設けられると共に、ヒステリシスリングが回転部材側に一体に取り付けられている。そして、この電磁ブレーキは、電磁コイルの通電によって対向する極歯間に磁界が発生すると、その極歯間の磁界の向きとヒステリシスリング内の磁束の向きとのずれによって制動力を発生する。
【０００４】
また、ここで用いられる電磁コイルは、コイル巻線を主要素とするコイルブロックがヨーク内に収容されているが、このコイルブロックをヨーク内に組み込む関係でヨークの本体ブロックと極歯リングとは別体に形成されている。即ち、ヨークの本体ブロックには、コイルブロックの収容部と極歯リングの嵌合固定部が設けられており、本体ブロックにコイルブロックを収容した後に、そのコイルブロックの前面を押え込むようにして極歯リングが嵌合固定されている。ただし、本体ブロックには突き当て壁が設けられ、極歯リングはこの突き当て壁に当接することによって嵌合位置が規制されている。
【０００５】
【特許文献】
特許登録２８６２０５０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この電磁ブレーキ等で用いられる電磁コイルは、ヨークの本体ブロックに別のヨークブロック（上記の例の場合、極歯リング）を組付けるときに、コイルブロックとヨークブロックの位置関係を厳格に管理しなければならず、ヨークブロックの嵌合深さが深すぎると、コイルブロックがヨークブロックによって変形させられてしまい、逆に嵌合深さが浅過ぎると、組付後にコイルブロックがガタ付いてしまう。このため、従来の電磁コイルにおいては、相互の位置関係を厳格に管理するために部材各部の寸法精度を高めなければならず、そのことが原因して製造コストが高騰することが問題となっている。
【０００７】
そこでこの出願の発明は、部材各部の寸法精度を極端に高めることなく、コイルブロックをガタ付きなくヨーク内に配置することのできる電磁コイルを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、この出願の発明は、ヨークが、コイルブロックを収容可能な第１ヨークブロックと、この第１ヨークブロックに前記コイルブロックの前面を押え込むように位置固定される第２ヨークブロックと、を備えて成る電磁コイルにおいて、コイルブロックと第２ヨークブロックの間に、硬化時に弾性を持つゲル状塗布剤を介在させるようにした。
【０００９】
この発明の場合、コイルブロックと第２ヨークブロックの間に介装したゲル状塗布剤は両者間の隙間を確実に埋め、しかも、硬化時には弾性を持つため、組付後のコイルブロックのガタ付きを確実に抑制することができる。さらに、このゲル状塗布剤は硬化後に弾性を持つことから、コイルブロック等の発熱に起因する部材の膨張収縮をも吸収することができる。したがって、この発明によれば、製造コストの高騰を招くことなく、コイルブロックのガタ付きを確実に無くすことができる。
【００１０】
さらに、この発明は、コイルブロックと第２ヨークブロックの間に皿ばね等のばね材を介在させる場合と異なり、ゲル状塗布剤が充填時に適度に広がるために、大きな介在スペースを必要としないうえ、ばね荷重の管理の必要もない。そして、組付時には、コイルブロックと第２ヨークブロックの少なくとも一方にゲル状塗布剤を塗布するだけで良いため、組付作業性が良いという利点もある。
【００１１】
また、前記第１ヨークブロックには、第２ヨークブロックの取付位置を同ブロックがコイルブロックに直接当接しない位置に規制する規制手段を設けることが望ましい。この場合、第２ヨークブロックの取付時に同ブロックがコイルブロックを変形させる不具合を未然に防止することができると共に、コイルブロックと第２ヨークブロックの間に塗布剤の充填スペースを確実に確保することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
この実施形態は、この出願の発明にかかる電磁コイル１を、内燃機関のバルブタイミング制御装置を駆動制御するためのヒステリシスブレーキ２に適用したものである。以下、この実施形態におけるバルブタイミング制御装置の全体構成について説明するが、このバルブタイミング制御装置は内燃機関の吸気側の動弁系に適用されているものとする。
【００１４】
バルブタイミング制御装置は、図１に示すように内燃機関の吸気側のカムシャフト（図示せず）の前端部に結合された従動軸部材３（従動回転体）と、この従動軸部材３に必要に応じて相対回動できるように組み付けられ、チェーン（図示せず）を介してクランクシャフト（図示せず）に連係されるタイミングスプロケット４を外周に有する駆動リング５（駆動回転体）と、この駆動リング５の前方側（図１中左側）に配置され、駆動リング５と従動軸部材３を相対回動させて両者の組付角を操作する組付角操作手段６と、この組付角操作手段６に操作力を付与する操作力付与手段７と、を備えている。
【００１５】
駆動リング５は、段差状の挿通孔８を備えた略円板状に形成され、この挿通孔８部分が従動軸部材３に回転可能に組み付けられている。そして、駆動リング５の前面（カムシャフトと逆側の面）には、図２，図３に示すように、対面する平行な側壁を有する３つの径方向溝９（径方向ガイド）が同リング５のほぼ半径方向に沿うように形成されている。尚、この実施形態の場合、駆動リング５は２つの部材が結合されて構成されている。
【００１６】
また、従動軸部材３は、図１に示すように、カムシャフトの前端部に突き合される基部側の外周に拡径部が形成されると共に、その拡径部よりも前方側の外周面に放射状に突出する三つのレバー１０が一体に形成され、軸芯部を貫通するボルト１１によってカムシャフトに結合されている。各レバー１０には、リンク１２の基端がピン１３によって枢支連結され、各リンク１２の先端には前記各径方向溝９に摺動自在に係合する円柱状の突出部１４が一体に形成されている。
【００１７】
各リンク１２は、突出部１４が対応する径方向溝９に係合した状態において、ピン１３を介して従動軸部材３に連結されているため、リンク１２の先端側が外力を受けて径方向溝９に沿って変位すると、駆動リング５と従動軸部材３はリンク１２の作用でもって突出部１４の変位に応じた方向及び角度だけ相対回動する。
【００１８】
また、各リンク１２の先端部には、軸方向前方側に開口する収容穴１５が形成され、この収容穴１５に、後述する渦巻き溝１６（渦巻き状ガイド）に係合する係合ピン１７と、この係合ピン１７を前方側（渦巻き溝１６側）に付勢するコイルばね１８とが収容されている。尚、この実施形態の場合、リンク１２の先端の突出部１４と係合ピン１７、コイルばね１８等によって径方向に変位可能な可動案内部が構成されている。
【００１９】
一方、従動軸部材３のレバー１０の突設位置よりも前方側には、円板状のフランジ壁を有する中間回転体１９が軸受２０を介して回転自在に支持されている。この中間回転体１９のフランジ壁の後面側には断面半円状の前述の渦巻き溝１６が形成され、この渦巻き溝１６に、前記各リンク１２の先端の係合ピン１７が転動自在に案内係合されている。渦巻き溝１６の渦巻きは、機関回転方向Ｒに沿って次第に縮径するように形成されている。したがって、各リンク１２先端の係合ピン１７が渦巻き溝１６に係合した状態において、中間回転体１９が駆動リング５に対して遅れ方向に相対回転すると、リンク１２の先端部は径方向溝９に案内されつつ、渦巻き溝１６の渦巻き形状に誘導されて半径方向内側に移動し、逆に、中間回転体１９が進み方向に相対変位すると、半径方向外側に移動する。
【００２０】
組付角操作手段６は、以上説明した駆動リング５の径方向溝９、リンク１２、突出部１４、係合ピン１７、レバー１０、中間回転体１９、渦巻き溝１６等によって構成されている。この組付角操作手段６は、後述する操作力付与手段７から中間回転体１９に駆動リング５に対する相対的な回動操作力が入力されると、その操作力が渦巻き溝１６と係合ピン１７の係合部を通してリンク１２の先端を径方向に変位させ、このときリンク１２が揺動してその揺動量に応じて駆動リング５と従動軸部材３を相対回動させる。
【００２１】
一方、操作力付与手段７は、中間回転体１９を駆動リング５に対して機関回転方向Ｒに付勢する付勢手段としてのゼンマイばね２１と、中間回転体１９を駆動リング５に対して機関回転方向Ｒと逆方向に作動させる電磁ブレーキとしてのヒステリシスブレーキ２と、を備え、ゼンマイばね２１の付勢力とヒステリシスブレーキ２の作動力とのバランスによって中間回転体１９を回動操作するようになっている。
【００２２】
ゼンマイばね２１は、駆動リング５に固定された円筒部材２２にその外周端部が結合される一方、内周端部が中間回転体１９の円筒状の基部に結合されている。
【００２３】
ヒステリシスブレーキ２は、非回転部材である図示しないＶＴＣカバーに支持固定される電磁コイル１と、この電磁コイル１の発生磁界による制動力を受ける制動力受け部２３とを備え、この制動力受け部２３がゴムブッシュ２４と連結ピン２５を介して前記中間回転体１９に連結されている。
【００２４】
電磁コイル１は、通電によって磁界を発生するコイル巻線を主要素とするコイルブロック２６と、このコイルブロック２６の周域に配置されて磁束を誘導するヨーク２７と、を有し、このヨーク２７は、図４に示すように本体ブロック２８と、この本体ブロック２８に嵌合固定された内側極歯リング２９及び外側極歯リング３０によって構成されている。この実施形態の場合、本体ブロック２８がこの発明における第１ヨークブロックを構成し、内側極歯リング２９が第２ヨークブロックを構成している。また、内側極歯リング２９と外側極歯リング３０は環状の隙間を持って同心に配置され、両者の対向面には、軸方向に延出する複数の歯面が円周方向に沿って形成されている。そして、両極歯リング２９，３０の歯面相互は円周方向にオフセットされて配置されており、コイルブロック２６のコイル巻線が通電されると、両リング２９，３０間にはオフセットした位置関係にある相手歯面に向かう磁界が生じるようになっている。
【００２５】
また、制動力受け部２３は、前記両極歯リング２９，３０間に非接触状態で挿入配置された円筒状のヒステリシスリング３１と、外周端部がこのヒステリシスリング３１に一体に結合される一方で内周端部に軸部３２が連結された円板状のプレート部材３３とから成り、このプレート部材３３に連結された軸部３２がヨーク２７の本体ブロック２８に軸受３４を介して回転自在に支持されると共に、プレート部材３３の内周縁部が前記ゴムブッシュ２４と連結ピン２５を介して中間回転体１９に連結されている。
【００２６】
ヒステリシスリング３１は、磁気的ヒステリシス特性を有するヒステリシス材から成り、ヒステリシスリング３１の回転中に両極歯リング２９，３０間に磁界が発生すると、その磁界の向きとヒステリシスリング３１内の磁束の向きとにずれが生じるようになっている。ヒステリシスブレーキ２は、このずれによって制動力を発生する。
【００２７】
ここで、前記電磁コイル１の構造について詳述すると、ヨーク２７の本体ブロック２８は円板状の基壁３５にボス部３６が延設されて成り、このボス部３６に円環状のコイルブロック２６と内側極歯リング２９が順次組み付けられた後に、基壁３５の外周に外側極歯リング３０の基端部が圧入固定されている。尚、図中３７はコイルブロック２６に延設された通電用のソケット部であり、このソケット部３７は本体ブロック２８の貫通孔３８を通して外部に突出している。
【００２８】
前記内側極歯リング２９は、本体ブロック２８のボス部３６に対して圧入によって固定されているが、ボス部３６には、図５に示すように先端側が縮径するように段差面３９が設けられ、この段差面３９に内側極歯リング２９の先端部が突き当てられている。この段差面３９は、第２ヨークブロックである内側極歯リング２９の圧入位置を規制する規制手段を構成している。また、ボス部３６の付根部側から段差面３９までの距離Ｌ_１はコイルブロック２６の軸寸法Ｌ_２よりも若干大きく設定されている。したがって、内側極歯リング２９の組付時には、コイルブロック２６の前面と内側極歯リング２９の間に若干の隙間ができるが、この隙間にはシリコンを主成分とし、接着性を有するゲル状塗布剤４０が充填されている。このゲル状塗布剤４０は硬化後に弾性を持ち、コイルブロック２６の端部を常に内側極歯リング２９に弾性的に支持させるように機能する。
【００２９】
本体ブロック２８に対してコイルブロック２６と内側極歯リング２９を組み付けるに際しては、まず、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように本体ブロック２８のボス部３６にコイルブロック２６を嵌装し、その後に図６（Ｃ）に示すようにコイルブロック２６の前面にゲル状塗布剤４０を盛り上がるように塗布する。そして、この後に図６（Ｄ）に示すようにボス部３６に対し内側極歯リング２９をその先端部が段差面３９に当接するまで圧入する。こうして内側極歯リング２９が圧入されると、ゲル状塗布剤４０はコイルブロック２６と内側極歯リング２９の間の隙間内に押し広げられる。尚、このときコイルブロック２６と内側極歯リング２９の外周側は外部に開放されているため、この部分が空気抜きのための通路を成し、隙間内（充填空間内）へのゲル状塗布剤４０の密な充填が可能となる。
【００３０】
このバルブタイミング制御装置は以上のような構成であるため、クランクシャフトとカムシャフトの回転位相（機関弁の開閉タイミング）を最進角側に変更する場合には、ヒステリシスブレーキ２に適宜電流を通電することにより、ゼンマイばね２１の力に抗する制動力がプレート部材３３から中間回転体１９にゴムブッシュ２４と連結ピン２５を介して伝達される。これにより、中間回転体１９が駆動リング５に対して逆方向に回転し、それによってリンク１２の先端の係合ピン１７が渦巻き溝１６に誘導されてリンク１２の先端部が径方向内側に変位し、このとき、図３に示すようにリンク１２の作用によって駆動リング５と従動軸部材３の組付角が最進角位置に変更される。
【００３１】
また、クランクシャフトとカムシャフトの回転位相（機関弁の開閉タイミング）を最遅角側に変更する場合には、ヒステリシスブレーキ２の通電電流をオフまたは微弱にすることにより、中間回転体１９がゼンマイばね２１の力によって機関回転方向に回転させられる。すると、渦巻き溝１６による係合ピン１７の誘導によってリンク１２の先端部が径方向外側に変位し、このとき、図２に示すようにリンク１２の作用によって駆動リング５と従動軸部材３の組付角が最遅角位置に変更される。
【００３２】
ところで、このバルブタイミング制御装置で採用した電磁コイル１は、ヨーク２７の本体ブロック２８に組付けられたコイルブロック２６と内側極歯リング２９の間にゲル状塗布剤４０が密に介在されているため、コイルブロック２６が内側極歯リング２９によって確実に支持され、同リング２９の背部側でのガタ付きを抑制される。しかも、この電磁コイル１においては、本体ブロック２８に対する内側極歯リング２９の圧入量がボス部３６の段差面３９によって規制されることにより、コイルブロック２６と内側極歯リング２９の間に確実に離間幅が確保されているため、内側極歯リング２９の圧入時にコイルブロック２６が変形させられる不具合が生じないうえ、ゲル状塗布剤４０の充填ボリュームを確実に確保することができる。
【００３３】
また、コイルブロック２６と内側極歯リング２９の間に充填されたゲル状塗布剤４０は硬化後に弾性を持つため、その弾性によってコイルブロック２６の振動を確実に吸収することができるうえ、ヒステリシスリング３１やコイルブロック２６での発熱による部材の膨張収縮をも吸収することができる。したがって、ゲル状塗布剤４０が経時使用によってコイルブロック２６や内側極歯リング２９から剥離する不具合も生じない。また、この実施形態の場合、ゲル状塗布剤４０は接着性を有するため、コイルブロック２６の軸方向の変動ばかりでなく、径方向や回転方向の振動をも抑制することができる。
【００３４】
さらに、この電磁コイル１の場合、コイルブロック２６と内側極歯リング２９の間に皿ばね等のばね材を介在させる場合に比較し、大きな介在スペースを必要としないうえ、ばね荷重の管理の必要がないという利点がある。つまり、組付時にコイルブロック２６の前面にゲル状塗布剤４０を適度なボリュームで塗りさえすれば、あとは内側極歯リング２９の圧入によってその塗布剤４０が隙間を埋めるように広がり、硬化後にはその塗布剤４０が僅かな充填スペース内で弾性を持ってコイルブロック２６を支持することとなる。また、組付時には、ゲル状塗布剤４０をコイルブロック２６と内側極歯リング２９の少なくとも一方側に塗布するだけで良いため、組付作業性も非常に良好となる。
【００３５】
次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【００３６】
（イ）前記コイルブロックと第２ヨークブロックの嵌合固定時に、両ブロック間のゲル状塗布剤の充填空間と外部を連通する通路を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の電磁コイル。
【００３７】
この場合、ゲル状塗布剤を塗布してコイルブロックと第２ヨークブロックを嵌合固定する際に、ゲル状塗布剤の充填空間の空気が通路を通して外部に確実に抜けるため、ゲル状塗布剤を充填空間内にほぼ隙間なく充填することができる。
【００３８】
（ロ）前記第２ヨークブロックは第１ヨークブロックに圧入固定したことを特徴とする請求項１，２、前記（イ）のいずれかに記載の電磁コイル。
【００３９】
この場合、第２ヨークブロックと第１ヨークブロックの位置固定が容易になると共に、圧入固定時にゲル状塗布剤を充填空間内に確実に行き渡らせることが可能となる。
【００４０】
（ハ）ヒステリシスブレーキに用いたことを特徴とする請求項１，２、前記（イ），（ロ）のいずれかに記載の電磁コイル。
【００４１】
この場合、ヒステリシス材の発熱に起因する部材の膨張収縮によってコイルブロックが周囲の部材から離間する不具合を確実に防止することができる。
【００４２】
（ニ）前記ゲル状塗布剤は接着性を有することを特徴とする請求項１，２、前記（イ）〜（ロ）のいずれかに記載の電磁コイル。
【００４３】
この場合、コイルブロックのガタ付きをより確実に防止することができる。
【００４４】
（ホ）前記ゲル状塗布剤はシリコンを主成分とする塗布剤であることを特徴とする請求項１，２または（イ）〜（ニ）のいずれかに記載の電磁コイル。
【００４５】
この場合、コイルブロック等による発熱によって塗布剤の特性が変化しにくいうえ、塗布剤が周囲の金属材料を腐蝕させる不具合も生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】同実施形態を示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】同実施形態の作動状態を示す図２に対応の断面図。
【図４】同実施形態を示す分解斜視図。
【図５】同実施形態を示す拡大した分解斜視図
【図６】同実施形態の組付工程を示す断面図。
【符号の説明】
１…電磁コイル
２６…コイルブロック
２７…ヨーク
２８…本体ブロック（第１ヨークブロック）
２９…内側極歯リング（第２ヨークブロック）
３９…段差面（規制手段）
４０…ゲル状塗布剤

Claims

通電によって磁界を発生するコイルブロックと、磁束の通路を成すヨークとを有し、このヨークが、前記コイルブロックを収容可能な第１ヨークブロックと、この第１ヨークブロックに前記コイルブロックの前面を押え込むように位置固定される第２ヨークブロックと、を備えて成る電磁コイルにおいて、
前記コイルブロックと第２ヨークブロックの間に、硬化時に弾性を持つゲル状塗布剤を介在させたことを特徴とする電磁コイル。
前記第１ヨークブロックに、第２ヨークブロックの取付位置を同ブロックがをコイルブロックに直接当接しない位置に規制する規制手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電磁コイル。