JP2012104591A - 弁制御用電磁ソレノイド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒状ヨーク７からの油漏れの虞をなくし、薄肉短筒部７ｃと筒状ヨーク７との寸法精度が損なわれることがなく、かつ部品点数の削減により製造工数を減少させて生産性に資する弁制御用電磁ソレノイド装置１を提供する。
【解決手段】薄肉短筒部７ｃは筒状ヨーク７と一体に形成されているので、薄肉短筒部７ｃと筒状ヨーク７とに熱歪みが生じず、これらの寸法精度や組付け精度が低下せず、併せて、切削などの後加工を行う必要がなくなりコスト的に有利で、優れた磁気吸引特性が得られる。非磁性体製の筒状カラー８は、薄肉短筒部７ｃの外周部７ｄに嵌め込まれて薄肉短筒部７ｃを補強するので、筒状ヨーク７の周方向および軸方向に対する耐圧・耐荷重性が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両搭載用部品の弁体を駆動する弁制御用電磁ソレノイド装置に係り、コイル体への通電量によりプランジャーの移動量を調節する弁制御用電磁ソレノイド装置に関する。

例えば、車両用のサスペンションに組み込まれたセミアクティブ・ダンパーは、油圧によるダンパーの減衰力を電磁制御式バルブにより微調整することにより、路面上からの突き上げ振動を抑制し、乗り心地のよい安定した車両の走行を促している。
電磁制御式バルブとしては、電磁弁のソレノイド（例えば、特許文献１参照）や電磁比例制御弁（例えば、特許文献２参照）がある。
特許文献１では、図４（ａ）に示すように、コイル５０を外周部に設け、内部にプランジャー５２を摺動可能に収容したステータコア５１を備えている。
ステータコア５１は、軸方向に沿って磁性体５１ａ、非磁性体５１ｂおよび磁性体５１ｃを順に配列している。

非磁性体５１ｂは、溶接手段により磁性体５１ａ、５１ｃの間に挟まれるようにして固定されているので、コイル５０への通電時に非磁性体５１ｂが磁気遮蔽手段として働き、ステータコア５１に対するプランジャー５２の磁気吸引力を大きくし、優れた磁気吸引特性を維持している。

特許文献２では、図４（ｂ）に示すように、電磁コイル５３内に設けられ、内部に可動鉄心５５をプランジャーとして収容した円筒状固定鉄心５４を備えている。円筒状固定鉄心５４の外周部を切削することにより薄肉部５４ａが形成されている。薄肉部５４ａの外周部には、非磁性体からなる充填材５６が固着されている。電磁コイル５３への通電時に充填材５６が磁気遮蔽手段として働き、円筒状固定鉄心５４の先端部５４ｂに対する可動鉄心５５の磁気吸引力を大きくしている。

特開２００３−２６９６３８号公報 実開昭５７−１６４３７１号公報

特許文献１では、非磁性体５１ｂを磁性体５１ａ、５１ｃに各種の溶接により接合しているため、溶接工程を必要とする。溶接の後加工で、非磁性体５１ｂおよび磁性体５１ａ、５１ｃの内面をステータコア５１の内面と一緒に切削して円筒度を高めて、プランジャー５２との同心性を保つ必要があり製造工数が多くなりコスト的に不利となる。
非磁性体５１ｂを接合したり、後加工したりする際、非磁性体５１ｂと磁性体５１ａ、５１ｃとの接合不良などに起因してステータコア５１から油漏れが生じる虞がある。
また、非磁性体５１ｂと磁性体５１ａ、５１ｃとを溶接やロー付けで接合する際、局部的な熱歪みにより非磁性体５１ｂと磁性体５１ａ、５１ｃとの寸法精度が損なわれ、これらの組付け精度が低下する虞がある。

特許文献２では、薄肉部５４ａに充填材５６を固着する工程が必要であることは勿論、充填材５６を一様な厚みに揃えるための研削・研磨工程も必要となり製造工数が多くなる。
薄肉部５４ａは、断面台形状を成す周溝の底部を形成しているため、充填材５６の固着不良に起因し、薄肉部５４ａの補強作用が損なわれて、円筒状固定鉄心５４から油漏れが生じる虞がある。
また、充填材５６と円筒状固定鉄心５４とについては、特許文献１と同様に、両者の境界部で熱歪みが生じて円筒度が低下し、可動鉄心５５との同心性を失って、寸法精度が低下して組付け精度を損なう虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、薄肉短筒部を設けて優れた磁気吸引特性を維持しつつも、薄肉短筒部に所要の強度を確保して油漏れの虞をなくし、熱歪みにより薄肉短筒部と筒状ヨークとの寸法精度が損なわれることがなく、組付け精度が低下せず、かつ部品点数の削減により製造工数を減少させて生産性の向上に寄与する弁制御用電磁ソレノイド装置を提供することにある。

（請求項１について）
コイル体は、スプールに導電線を巻いて筒状に形成されている。一端閉塞型の筒状ヨークは磁性体により形成されており、コイル体の内部に同心となるように配置され、一端に閉塞部を有し、他端に開口部を有する。
薄肉短筒部は、筒状ヨークの開口部に一体形成され、磁気飽和部として筒状ヨークの肉厚よりも小さい厚みを有する。非磁性体製の筒状カラーは、薄肉短筒部の外周部に嵌め込まれて薄肉短筒部を補強する。径大な接続用フランジ筒部は、薄肉短筒部と一体に連結形成され、筒状ヨークおよび薄肉短筒部よりも径大になっている。
コアステータは、接続用フランジ筒部の中央開口部に連結されて、外周端部が薄肉短筒部と筒状ヨークとの段差端部に間隙を介して対向する。
プランジャーは、筒状ヨーク内で軸方向に往復移動可能に配設され、軸方向に貫通形成した案内路を有し、コイル体への通電量に応じてコアステータ側に摺動可能になっている。接続用フランジ筒部を車両用の駆動体に接続した時、駆動体から受ける駆動油の油圧とコイル体によるプランジャーの磁気吸引力との均衡関係により、プランジャーの先端に連結した弁体の開度を調節して駆動体を循環する油量を制御する。

上記構成において、筒状ヨークとの段差端部がコアステータの外周縁部に間隙を介して対向する配置のため、コイル体の磁束が薄肉短筒部を流れ難くなる。
これにより、コイル体による磁束の多くが筒状ヨークからプランジャーに流れ、コアステータに対するプランジャーの磁気吸引力を大きくし、優れた磁気吸引特性を確保することができる。

非磁性体製の筒状カラーは、薄肉短筒部の外周部に嵌め込まれて薄肉短筒部を強固に補強するので、薄肉短筒部の周方向および軸方向に対する耐圧・耐荷重性を確保することができる。
このため、駆動油により筒状ヨークの内圧が高まっても、薄肉短筒部が容易に変形や破壊に至ることがなくなり、また組付時に関連部品の挿入操作などで薄肉短筒部に軸圧力が働いても、薄肉短筒部が不用意に変形したり、押し潰されたりせず、筒状ヨークから油漏れが生じる虞がない。

組付け時に、薄肉短筒部と筒状ヨークとに熱歪みが生じず、薄肉短筒部と筒状ヨークとの寸法精度が低下することがなく、これらの組付け精度も低下せず、また、切削などの後加工を行う必要がなくなりコスト的に有利である。
また、接続用フランジ筒部、薄肉短筒部および筒状ヨークは一体に形成されているので、別体に形成する場合と比較し、部品点数を削減することができ、製造工数が減少して生産性の向上に寄与する。

薄肉短筒部は、筒状ヨークの開口部でコアステータに対するプランジャーの磁気吸引力を大きくするように働くので、コアステータの内面形状やプランジャーの先端形状を種々に変更することにより、コイル体による磁束分布を変えて多様なバリエーションの磁気吸引特性を容易に設定することができる。

（請求項２について）
駆動体は、車両用サスペンションの油圧ダンパーであるので、路面状態に起因する振動を良好に減衰して心地のよい安定した車両の走行に寄与することができる。

（請求項３について）
筒状ヨークの外周部とコイル体の内周面との間の環状間隙に、鉄などの金属を主体とする磁性体製のブッシュを配置している。
筒状カラーが薄肉短筒部の外周部に嵌め込まれているので、筒状ヨークの外周部とコイル体の内周面との間に環状間隙が生じるが、磁性体製のブッシュにより筒状ヨークの断面積が実質的に増える。これにより、コイル体からの磁束がブッシュおよび筒状ヨークを介してプランジャーに流れ、コアステータに対するプランジャーの磁気吸引力が低下することを防ぐ。

（請求項４について）
接続用フランジ筒部には、コイル体の外周部を嵌合する外筒状部が筒状ヨークと同心となるように一体形成されている。
これにより、外筒状部、接続用フランジ筒部、薄肉短筒部および筒状ヨークの４者が一体的となっているので、これら４者のコイル体に対する取付け状態を強固にして全体を堅牢化することができる。

（請求項５について）
コイル体の一端部には、筒状ヨークを貫通させたプレートがブッシュと軸直角となるように取り付けられている。ブッシュはその一端開口部をプレートに当接させた状態で一体形成されている。
この場合、ブッシュはプレートと一体になっているので、部品点数を削減し、組付工数の減少に寄与し、生産性の向上に資する。

（請求項６について）
筒状ヨークの閉塞部は、外部に凸となる半球面状に曲成されているため、筒状ヨークの内圧が駆動油により高まっても、閉塞部が周方向に受ける引張応力を小さく抑えることができる。

弁制御用電磁ソレノイド装置の縦断面図である（実施例１）。 プランジャーのストロークと磁気吸引力との関係を示す磁気吸引力特性図である。 弁制御用電磁ソレノイド装置の縦断面図である（実施例２）。 （ａ）は従来における電磁弁のソレノイドを示す縦断面図、（ｂ）は従来における電磁比例制御弁の要部を示す縦断面図である。

本発明の弁制御用電磁ソレノイド装置における実施例としての態様を各図を参照しながら説明する。

〔実施例１の構成〕
図１および図２は本発明の実施例１を示す。図１に示す弁制御用電磁ソレノイド装置１は、一般に各種のバルブの開閉を行う車両用の制御弁に駆動体として使用されるが、実施例１では車両用サスペンションの油圧ダンパー（図示せず）に適用している。

弁制御用電磁ソレノイド装置１は、スプール２に導電線（銅線）を巻いて筒状に形成したコイル体３を備えている。コイル体３の外表面部は、樹脂によるモールド成形で包被されており、一対のターミナル４（一方のみ図示）を有するソケット部５を延出形成している。
コイル体３の一端部には、コイル体３と同心となる貫通孔６ａを有するプレート６が取り付けられている。

コイル体３の内部には、磁性体により形成された一端閉塞型の筒状ヨーク７が同心となるように配置されている。筒状ヨーク７の一端は閉塞部７ａを有し、他端は開口部７ｂを有している。閉塞部７ａは平坦面を形成し、閉塞部７ａの外周縁部は、プレート６の貫通孔６ａに嵌合された状態に取り付けられている。

筒状ヨーク７の開口部７ｂには、筒状ヨーク７の肉厚よりも小さい厚みを有する薄肉短筒部７ｃが軸方向に沿って開口部７ｂと同心で一体的に延出形成されている。
薄肉短筒部７ｃは開口部７ｂの内周面を肉取りすることにより形成されているため、薄肉短筒部７ｃの外周部７ｄは筒状ヨーク７の外周部７ｅと面一になっている。
薄肉短筒部７ｃは磁気飽和部（磁気遮蔽手段）として働くため、薄肉短筒部７ｃの厚みは、コイル体３から筒状ヨーク７に流れた磁束を実質的に遮断する程度の大きさに設定されている。
なお、薄肉短筒部７ｃの外周部７ｄと筒状ヨーク７の外周部７ｅとは、面一に限らず、両外周部７ｄ、７ｅの境界部に外周部７ｅが径小となるような段差部が生じてもよい。

薄肉短筒部７ｃの外周部７ｄには、外周部７ｄの全長から筒状ヨーク７の一部にかけて補強用の筒状カラー８が圧入により密着状態に嵌め込まれている。筒状カラー８は非磁性体製であり、薄肉短筒部７ｃの外周部７ｄとコイル体３の内周面３ａとの間に配置されている。

筒状カラー８が薄肉短筒部７ｃの外周部７ｄに嵌め込まれているので、筒状ヨーク７の外周部７ｅとコイル体３の内周面３ａとの間に環状間隙が生じる。この場合、磁性体製のブッシュ２０を筒状ヨーク７の外周部７ｅに嵌め込み、環状間隙にブッシュ２０を配置することにより、筒状ヨーク７の断面積を実質的に増やしている。

コイル体３の外部に存する接続用フランジ筒部９は、断面コ字状を成しており、薄肉短筒部７ｃの先端と同心となるように一体形成され、筒状ヨーク７および薄肉短筒部７ｃよりも径大に設定されている。接続用フランジ筒部９には、コイル体３の外周部を嵌合する外筒状部７ｇが筒状ヨーク７と同心となるように一体形成されている。

コアステータ１０は、接続用フランジ筒部９の中央開口部９ａに設けられ、外周縁部１０ａが薄肉短筒部７ｃと筒状ヨーク７との段差端部７ｆに間隙Ｇを介して対向するように配されている。
筒状ヨーク７内には、柱状のプランジャー１１が軸方向に往復移動可能に配設されており、筒状ヨーク７の内周面を摺動ガイド部として摺動する。プランジャー１１は案内路１１ａを軸方向に貫通形成しており、コイル体３への通電量に応じてコアステータ１０側に接離する方向に摺動可能に設けられている。
また、プランジャー１１には、案内路１１ａに平行な油戻り路１１ｂを貫通状態に形成している。

中空のプランジャーシャフト１２は、コアステータ１０に形成された貫通孔１０ｂを挿通し、プランジャー１１と連動可能となるように設けられている。プランジャーシャフト１２と貫通孔１０ｂの内周面との間に設けられた隙間を排油路１４としている。

プランジャーシャフト１２は、中空の内部を案内路１１ａに連通する導入路１２ａとし、付勢部材としての圧縮コイルスプリング（図示せず）により、常にプランジャー１１側に押圧付勢されている。これにより、導入路１２ａと案内路１１ａとの連通状態が常に保たれるようになっている。プランジャーシャフト１２の後端部には、抜止め用のＥリング１５が嵌め込まれている。

なお、コアステータ１０の後端面部は、例えば切削により形成した環状の立上辺１０ｃを有しており、磁気吸引力によりコアステータ１０に近接するプランジャー１１の先端外周部に対向状態に位置している。

接続用フランジ筒部９をジョイント管部１６を介して車両用サスペンションの油圧ダンパーに接続した時、車両の走行状態に応じてコンピュータの演算処理によりコイル体３への通電量を調節する。
これに伴い、油圧ダンパーから受ける駆動油の油圧とコイル体３によるプランジャー１１の磁気吸引力との均衡関係により、プランジャー１１の先端に連結した弁体（図示せず）の開度を調節して油圧ダンパーを循環する油量を制御する。
この過程で、油圧ダンパーの減衰力を微調整することにより、油圧ダンパーの減衰量や減衰タイミングが調節されて、路面上からの突き上げ振動を抑制して乗り心地のよい安定した車両の走行を促す。

〔実施例１の効果〕
上記構成によれば、筒状ヨーク７との段差端部７ｆがコアステータ１０の外周縁部１０ａに間隙Ｇを介して対向する配置のため、コイル体３の磁束が薄肉短筒部７ｃを流れ難くなる。
これにより、コイル体３による磁束の多くが筒状ヨーク７からプランジャー１１に流れ、コアステータ１０に対するプランジャー１１の磁気吸引力を大きくし、優れた磁気吸引特性を確保することができる。

ちなみに、図２は、プランジャー１１のストロークと磁気吸引力との関係を示すに磁気吸引特性で、円筒状固定鉄心の内周面側に形成された特許文献２の薄肉部と筒状ヨーク７の外周面側に形成した本実施例１の薄肉短筒部７ｃとを比較している。前者を「薄肉短筒部の内側配置」として白点まじりの破線で示し、後者を「薄肉短筒部の外側配置」として黒点まじりの実線で示す。
図２における実線と破線との比較により分かるように、本実施例１の「薄肉短筒部の外側配置」では、薄肉短筒部７ｃの磁気遮断機能が効果的に働くため、特許文献２の「薄肉短筒部の内側配置」に比べ、プランジャー１１がコアステータ１０の吸引側に近づくほど磁気吸引力が大きくなる優れた磁気吸引力特性が得られる。

非磁性体製の筒状カラー８は、薄肉短筒部７ｃの外周部７ｄに嵌め込まれて薄肉短筒部７ｃを強固に補強するので、薄肉短筒部７ｃの周方向および軸方向に対する耐圧・耐荷重性を確保することができる。
このため、駆動油により筒状ヨーク７の内圧が高くなっても、薄肉短筒部７ｃが容易に変形や破壊に至ることがなくなり、また組付時に関連部品の挿入操作などで薄肉短筒部７ｃに軸圧力が働いても、薄肉短筒部７ｃが不用意に変形したり、押し潰されたりせず、筒状ヨーク７から油漏れが生じる虞がない。

薄肉短筒部７ｃは筒状ヨーク７と一体に形成されているので、温度上昇により薄肉短筒部７ｃと筒状ヨーク７とに熱歪みが生じず、薄肉短筒部７ｃと筒状ヨーク７との寸法精度が低下することがなくなり、これらの組付け精度の低下も生じない。併せて、切削などの後加工を行う必要がなくなりコスト的に有利である。

また、接続用フランジ筒部９、薄肉短筒部７ｃおよび筒状ヨーク７は一体に形成されているので、別体に形成する場合と比較し、部品点数を削減することができ、製造工数が減少して生産性の向上に寄与する。

薄肉短筒部７ｃは、筒状ヨーク７の開口部７ｂで、コアステータ１０に対するプランジャー１１の磁気吸引力を大きくするように働くので、コアステータ１０の内面形状やプランジャー１１の先端形状を種々に変更することにより、コイル体３による磁束分布を変えて多様なバリエーションの磁気吸引特性を容易に設定することができる。

磁性体製のブッシュ２０を筒状ヨーク７の外周部７ｅに嵌め込みにより取り付けているので、筒状ヨーク７とコイル体３との間に生じた環状間隙にブッシュ２０を配置して、筒状ヨーク７の断面積を実質的に増やしている。これにより、コイル体３からの磁束がブッシュ２０および筒状ヨーク７を介してプランジャー１１へ直接的に流れ、コアステータ１０に対するプランジャー１１の磁気吸引力が低下することを防ぐ。

接続用フランジ筒部９には、コイル体３の外周部を嵌合する外筒状部７ｇが筒状ヨーク７と同心となるように一体形成されている。これにより、外筒状部７ｇ、接続用フランジ筒部９、薄肉短筒部７ｃおよび筒状ヨーク７の４者が一体的となり、これら４者のコイル体３に対する取付け状態を強固にして全体を堅牢化することができる。

〔実施例２〕
図３は本発明の実施例２を示す。実施例２が実施例１と異なるところは、筒状ヨーク７の閉塞部７ａが外部に凸となる半球面状を呈することである。
これにより、筒状ヨーク７の内圧が駆動油により高くなっても、閉塞部７ａが周方向に受ける引張応力を小さく抑えることができる。

〔変形例〕
（ａ）実施例１における薄肉短筒部７ｃの長さ寸法や厚み寸法は、筒状ヨーク７の大きさとの関係を考慮しながら使用状況や取付対象に応じて所望に変更してもよい。
（ｂ）外筒状部７ｇ、接続用フランジ筒部９、薄肉短筒部７ｃおよび筒状ヨーク７の４者を一体的に形成したが、外筒状部７ｇは他の３者と別体であってもよい。

（ｃ）薄肉短筒部７ｃの外周部７ｄには、補強用の筒状カラー８を圧入により取り付けたが、焼嵌めや締嵌めなどの手法により取り付けてもよい。
（ｄ）ブッシュ２０は、その一端開口部２０ａをプレート６の貫通孔６ａの周縁部に同心で当接するように配置し、プレート６と一体的に形成してもよい。これにより、部品点数を削減し、組付工数の減少に寄与し、生産性の向上に資する。

本発明では、筒状ヨークとの段差端部がコアステータの外周端部に間隙を介して対向する配置のため、コイル体の磁束が薄肉短筒部を流れ難くなり、優れた磁気吸引特性が得られる。非磁性体製の筒状カラーは、薄肉短筒部の外周部に嵌め込まれて薄肉短筒部を強固に補強するので、筒状ヨークの周方向および軸方向に対する耐圧・耐荷重性が得られる。これらの優れた観点から車両関連事業の需要を喚起し、部品の流通を介して機械産業に適用可能となる。

１ 弁制御用電磁ソレノイド装置
２ スプール
３ コイル体
３ａ コイル体の内周面
６ プレート
７ 筒状ヨーク
７ａ 閉塞部
７ｂ 開口部
７ｃ 薄肉短筒部（磁気飽和部）
７ｄ 薄肉短筒部の外周部
７ｅ 筒状ヨークの外周部
７ｆ 段差端部
７ｇ 外筒状部
８ 筒状カラー
９ 接続用フランジ筒部
１０ コアステータ
１０ａ コアステータの外周縁部
１１ プランジャー
１１ａ 案内路
１２ プランジャーシャフト
１２ａ 導入路
２０ ブッシュ
２０ａ ブッシュの一端開口部
Ｇ 段差端部の間隙

Claims (6)

1. スプールに導電線を巻いて筒状に形成したコイル体と、
   前記コイル体の内部に同心となるように配置され、一端に閉塞部を有し、他端に開口部を有するように磁性体により形成された一端閉塞型の筒状ヨークと、
   前記筒状ヨークの前記開口部に一体形成され、磁気飽和部として前記筒状ヨークの肉厚よりも小さい厚みを有する薄肉短筒部と、
   前記薄肉短筒部の外周部に嵌め込まれて前記薄肉短筒部を補強する非磁性体製の筒状カラーと、
   前記薄肉短筒部と一体に連結形成され、前記筒状ヨークおよび前記薄肉短筒部よりも径大な接続用フランジ筒部と、
   前記接続用フランジ筒部の中央開口部に連結されて、外周端部が前記薄肉短筒部と前記筒状ヨークとの段差端部に間隙を介して対向するように設けられたコアステータと、
   前記筒状ヨーク内で軸方向に往復移動可能に配設され、軸方向に貫通形成した案内路を有し、前記コイル体への通電量に応じて前記コアステータ側に摺動可能なプランジャーとを備え、
   接続用フランジ筒部を車両用の駆動体に接続した時、駆動体から受ける駆動油の油圧とコイル体によるプランジャーの磁気吸引力との均衡関係により、プランジャーの先端に連結した弁体の開度を調節して駆動体を循環する油量を制御することを特徴とする弁制御用電磁ソレノイド装置。
2. 前記駆動体は、車両用サスペンションの油圧ダンパーであることを特徴とする請求項１に記載の弁制御用電磁ソレノイド装置。
3. 前記筒状ヨークの外周部と前記コイル体の内周面との間の環状間隙に、鉄などの金属を主体とする磁性体製のブッシュを配置したことを特徴とする請求項１に記載の弁制御用電磁ソレノイド装置。
4. 前記接続用フランジ筒部には、前記コイル体の外周部を嵌合する外筒状部が前記筒状ヨークと同心となるように一体形成されていることを特徴とする請求項１に記載の弁制御用電磁ソレノイド装置。
5. 前記コイル体の一端部には、前記筒状ヨークを貫通させたプレートが前記ブッシュと軸直角となるように取り付けられており、前記ブッシュはその一端開口部を前記プレートに当接させた状態で一体形成されていることを特徴とする請求項３に記載の弁制御用電磁ソレノイド装置。
6. 前記筒状ヨークの前記閉塞部は、外部に凸となる半球面状に曲成されていることを特徴とする請求項１に記載の弁制御用電磁ソレノイド装置。

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