JP7308795B2 - コイルユニット - Google Patents

Description

本発明は、電磁弁を制御するコイルユニットに関する。

コイルユニットに関連する技術として特許文献１には、筒状のスリーブと、バルブボディと、固定子とを有したハウジングを備え、スリーブの内部に移動自在にプランジャを配置し、スリーブの外周にコイルを設け、プランジャと一体に移動するロッドによって作動油を制御する電磁弁が記載されている。

この特許文献１では、スリーブの一端に固定子を固定し、スリーブの他端にバルブボディを固定しており、固定子とプランジャとの間に圧縮コイル型のスプリングが配置されている。

特開２０１９－９４９１６号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、スリーブと固定子との固定部において各部材の公差等により軸方向のガタが生じる場合がある。そして、そのようなガタが生じると、プランジャの移動時にスリーブがプランジャと共に動いてしまい、プランジャに作用する吸引力が不安定になってしまう場合がある。

このような理由から、ハウジングとプランジャとの間に配置されるスリーブを備えたコイルユニットにおいて、スリーブの軸方向の位置を容易且つ適切に規定することが求められる。

本発明に係るコイルユニットの特徴構成は、軸芯を中心とする円柱状空間が形成されたハウジングと、前記ハウジングのうち前記円柱状空間の外側に配置されたコイル部と、前記円柱状空間の内周面に沿うように前記円柱状空間に収容されたスリーブと、前記スリーブの内側において前記軸芯に沿う方向に移動自在に収容されたプランジャと、前記円柱状空間の内部で、前記軸芯に沿う方向で前記プランジャの一端側に隣合う位置に、外周面が前記円柱状空間の内周面に対向するように配置された支持体と、前記ハウジングに挿通されて前記プランジャにおける前記軸芯に沿う方向で前記支持体が配置された側とは反対側である他端側に連結されたロッドと、前記支持体と前記プランジャとの間に付勢力を作用させるスプリングとを備え、前記スリーブの一端が前記支持体に当接し、前記スリーブの他端が前記円柱状空間の前記軸芯に沿う方向での端面に当接するように、前記軸芯に沿う方向での前記スリーブの長さが設定され、前記スリーブの前記一端が、その内周側に前記軸芯に沿う方向で前記支持体側に向かうほど内径が拡大する傾斜面を有し、この傾斜面を前記支持体の外周に当接させている点にある。

この特徴構成によると、スリーブは、他端が円柱状空間の一方の端面に当接し、一端が支持体に当接することになり、軸芯に沿う方向の位置を容易に且つ適切に決めることが可能となる。また、スリーブの一端の内周側に傾斜面を有し、この傾斜面を支持体の外周に当接させた状態では、支持体の外周部に対してスリーブの一端を重複させる形態となるため、スリーブの長さに多少のバラツキがあっても、スリーブの一端を支持体に対して確実に当接させ、スリーブの位置の保持が可能となる。
従って、ハウジングとプランジャとの間に配置されるスリーブを備えたコイルユニットにおいて、スリーブの軸方向の位置を容易且つ適切に規定された。

上記構成に加えた構成として、前記支持体の前記外周のうち前記スリーブの前記傾斜面が当接する当接面を、前記傾斜面に沿う姿勢に成形しても良い。

これによると、支持体の外周に形成した当接面と、スリーブの傾斜面とが、互いに沿う姿勢で形成されるため、夫々の面が軸芯方向で重複する量を大きくできることになり、当接状態を安定させ、スリーブを製造する際の公差を大きくできる等、スリーブの製造を容易にする。

上記構成に加えた構成として、前記軸芯を含む仮想平面で切断した前記スリーブの前記傾斜面の断面が、前記スリーブの外周から内周に亘る領域の中間を前記当接面に向けて膨らませた円弧状に成形されても良い。

これによると、スリーブの傾斜面の断面が円弧状であるため、この傾斜面が支持体の当接面に当接する部位の面積を小さくすることが可能となり、当接位置を固定し、スリーブの位置を安定的に保持できる。

上記構成に加えた構成として、軸芯を中心とする円柱状空間が形成されたハウジングと、前記ハウジングのうち前記円柱状空間の外側に配置されたコイル部と、前記円柱状空間の内周面に沿うように前記円柱状空間に収容されたスリーブと、前記スリーブの内側において前記軸芯に沿う方向に移動自在に収容されたプランジャと、前記円柱状空間の内部で、前記軸芯に沿う方向で前記プランジャに隣合う位置に配置された支持体と、前記支持体と前記プランジャとの間に付勢力を作用させるスプリングとを備え、前記スリーブの一端が前記支持体に当接し、前記スリーブの他端が前記円柱状空間の前記軸芯に沿う方向での端面に当接するように、前記軸芯に沿う方向での前記スリーブの長さが設定され、前記スリーブの前記一端が、その内周側に傾斜面を有し、この傾斜面を前記支持体の外周に当接させているコイルユニットであって、前記支持体の前記外周のうち前記スリーブの前記傾斜面が当接する当接面を、前記傾斜面に沿う姿勢に成形し、前記スリーブの外周と、前記円柱状空間の内周との間に間隙が形成され、前記スリーブの前記傾斜面が、前記支持体の前記当接面に当接した状態で、前記スリーブの前記一端の外周縁が前記円柱状空間の内面に接触しても良い。

これによると、スリーブは、他端が円柱状空間の一方の端面に当接し、一端が支持体に当接することになり、軸芯に沿う方向の位置を容易に且つ適切に決めることが可能となる。また、スリーブの一端の内周側に傾斜面を有し、この傾斜面を支持体の外周に当接させた状態では、支持体の外周部に対してスリーブの一端を重複させる形態となるため、スリーブの長さに多少のバラツキがあっても、スリーブの一端を支持体に対して確実に当接させ、スリーブの位置の保持が可能となる。また、これによると、支持体の外周に形成した当接面と、スリーブの傾斜面とが、互いに沿う姿勢で形成されるため、夫々の面が軸芯方向で重複する量を大きくできることになり、当接状態を安定させ、スリーブを製造する際の公差を大きくできる等、スリーブの製造を容易にする。
これによると、スリーブの一端に形成した傾斜面と、支持体の当接面とが接触した状態で、スリーブの一端を拡径させるように弾性変形させ、このスリーブの一端の外周縁を円柱状空間の内面に接触させることも可能となる。このようにスリーブの一端の外周縁を円柱状空間の内面に接触させることで、スリーブの半径方向での位置を安定させることが可能となる。

コイルユニットの断面図である。 スリーブの配置を示す断面図である。 別実施形態（ａ）のスリーブの配置を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１は、電磁比例弁のスプールを軸芯Ｘに沿う方向に作動させるコイルユニットＣを示している。図１には電磁比例弁の全体を示していないが、このコイルユニットＣは、電磁比例弁の一方の端部に配置される。この電磁比例弁は、例えば、トラクタ等の車両で油圧によるクラッチの断続や、油圧アクチュエータの駆動を制御するために用いることができる。

〔コイルユニット〕
図１、図２に示すように、コイルユニットＣは、軸芯Ｘを中心とする円柱状空間Ｓが内部に形成されたハウジング１と、ハウジング１の外部に支持されたホルダ２と、ハウジング１のうち円柱状空間Ｓの外側に配置されたコイル部３とを備えている。また、このコイルユニットＣは、円柱状空間Ｓの内周面に沿って収容されたスリーブ４と、スリーブ４の内側において軸芯Ｘに沿う方向に移動自在に収容されたプランジャ５と、円柱状空間Ｓにおいてプランジャ５に隣接する位置に収容される支持体６と、軸芯Ｘに沿う方向で支持体６とプランジャ５との間に付勢力を作用させるスプリング７とを備えている。

ハウジング１は、鉄材等の磁性体で形成された第１ハウジング１ａと、鉄材等の磁性体で形成された第２ハウジング１ｂとを軸芯Ｘに沿う方向で連結して構成され、第１ハウジング１ａから第２ハウジング１ｂに亘る領域に円柱状空間Ｓが形成されている。また、円柱状空間Ｓのうち、一方の端面（図１で右側の面）を第１端面Ｓａと称し、この反対側で支持体６が配置される他方の端面（図１で左側の面）を第２端面Ｓｂと称している。

第１ハウジング１ａは、円柱状空間Ｓの第１端面Ｓａから軸芯Ｘに沿って外部に連通する貫通孔１ｈが形成されている。この貫通孔１ｈには、プランジャ５に基端部が連結するロッド８が挿通しており、このロッド８の先端部が電磁比例弁のスプール（図示せず）に連結している。

コイル部３は、第１ハウジング１ａから第２ハウジング１ｂに亘る領域に形成された円環状の空間に収容されている。このコイル部３は、非磁性体材料で形成されたボビン３ａに対して良導体で成るコイル３ｂを巻回して構成され、ボビン３ａの内周の一部を円柱状空間Ｓに露出させている。

ホルダ２は、コネクタ部２ａが一体的に形成され、このコネクタ部２ａに対してコイル部３のコイル３ｂに電流を供給する端子２ｃが形成されている。

プランジャ５は、鉄材等の磁性体で形成され、図１に示すように軸芯Ｘに沿う方向で支持体６に対向する側にスプリング７が収容されるスプリング空間５ａが形成されている。また、スプリング空間５ａに連通し、支持体６と反対側に延びる連通孔５ｂが軸芯Ｘと同軸芯で形成されている。コイルユニットＣは、円柱状空間Ｓにオイルの流入を許す構造であるため、ロッド８は、プランジャ５の作動時にスプリング空間５ａのオイルの流れを許容する筒状材が用いられている。

支持体６は、プランジャ５と反対側の面を第２端面Ｓｂに接触させる位置に配置されている。また、図２に示すように、支持体６の外径を、円柱状空間Ｓの内径より僅かに小さくしている。この支持体６において、プランジャ５に近接する側の外径を、第２端面Ｓｂに近接する側の外径より小さくしている。そして、このように支持体６の外径を異ならせ、このように異なる外径の中間に傾斜面となる当接面６ｓを形成している。また、この支持体６のうち、プランジャ５に対向する側にスプリング７を収容されるスプリング支持凹部６ａが形成されている。

スプリング７は、圧縮コイル型であり、プランジャ５のスプリング空間５ａと、支持体６のスプリング支持凹部６ａとに亘る領域に配置される。このスプリング７は、プランジャ５を突出方向（図１の右側）に付勢力を作用させる。

〔コイルユニット：スリーブ〕
図２に示すように、スリーブ４は、薄肉で円筒状となるステンレス材を用いており、円柱状空間Ｓの内周と、プランジャ５の外周との間に配置される。また、コイルユニットＣは、スリーブ４の外面と円柱状空間Ｓの内面との間に僅かな間隙を形成し、スリーブ４の内面とプランジャ５の外面との間に僅かな間隙を形成している。

スリーブ４は、円柱状空間Ｓの第１端面Ｓａから、支持体６の外周の当接面６ｓに亘る長さで形成されている。つまり、支持体６に形成された当接面６ｓは、プランジャ５に近い側ほど小径化する円錐状面に形成されている。また、スリーブ４のうち、支持体６の当接面６ｓに接触する第１端部４ａ（スリーブ４の一端）は、その内周側を当接面６ｓに沿う傾斜する姿勢に成形した傾斜面４ｔとしており、第１端面Ｓａに当接する第２端部４ｂ（スリーブ４の他端）は、軸芯Ｘに直交する姿勢平坦面としている。尚、傾斜面４ｔは、スリーブ４の第１端部４ａに近い位置ほど内径が拡大する加工によって形成される。

スリーブ４は、第１端部４ａから第２端部４ｂに亘る全長を、例えば、図２に示す保持位置にある支持体６の当接面６ｓに第２端部４ｂが接触する寸法より僅かに長く設計することが可能である。また、第１端部４ａは、軸芯を含む仮想平面で切断したスリーブ４の傾斜面４ｔの断面形状が、スリーブ４の外周から内周に亘る領域の中間を当接面６ｓに向けて膨らませた円弧状に成形されている。

これにより、スリーブ４の全長が設計より僅かに短くとも第２端部４ｂの傾斜面４ｔを、支持体６の当接面６ｓに確実に当接させ、スリーブ４の全長が設計より僅かに長い場合でも図２において拡大して示すように、第２端部４ｂの傾斜面４ｔを、支持体６の当接面６ｓに乗り上げるように当接させることが可能となる。

特に、傾斜面４ｔを、当接面６ｓに乗り上げるように当接させた状態では、第１端部４ａが弾性変形により拡径する現象を利用し、この第１端部４ａの外周を円柱状空間Ｓの内面に接触させることが可能であり、スリーブ４の姿勢の安定化も実現する。

更に、スリーブ４の傾斜面４ｔの断面形状が円弧状であるため、この傾斜面が支持体６の当接面６ｓに接触した際の接触面積を小さくすることで、当接位置を固定させ、支持体６及びスリーブ４の位置を安定させる。そして、スリーブ４は、円柱状空間Ｓにおけるプランジャ５の位置を決め、プランジャ５の滑動性を高める。

〔実施形態の作用効果〕
コイルユニットＣは、軸芯Ｘに沿う方向での支持体６或いはスリーブ４の位置が決まらない場合に、スプリング７からプランジャ５に作用する付勢力が変化するため、コイル部３に供給する電流を一定の比率で増大させた場合でも、プランジャ５の推力が大きく変化し、電磁比例弁で作動油やパイロット油を制御する性能を低下させることもあった。

このような不都合に対して、スリーブ４の第２端部４ｂを、円柱状空間Ｓの第１端面Ｓａに当接させた状態で、このスリーブ４の第１端部４ａの傾斜面４ｔを、支持体６の当接面６ｓに当接させることで支持体６及びスリーブ４の軸芯Ｘに沿う方向での変位を防止する。これにより、コイル部３に供給する電流を一定の比率で増大させた場合には、このプランジャ５の推力を電流に比例させることが可能となる。

また、このコイルユニットＣは、プランジャ５の外周を覆う位置にスリーブ４が配置されているので、プランジャ５が円柱状空間Ｓの内周の特定の方向に変位し（プランジャ５の中心線が軸芯Ｘから外れる方向に変位し）、円柱状空間Ｓの内周に吸着されて作動が不安定になる不都合を抑制する。

従って、コイル部３のコイル３ｂに電流を供給した場合には、磁気の作用により、プランジャ５がロッド８を突出させる方向に作動し、ロッド８に作用する力により電磁比例弁での作動油はパイロット油の高精度での制御を実現する。

また、スリーブ４の薄肉化が可能であるため、例えば、スリーブ４が厚肉であるものと比較すると、コイル部３からプランジャ５に作用する磁気を減衰させることがなく、コイル部３に供給する電流を大きくしなくて済む。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。

（ａ）図３に示すように、支持体６のうち、プランジャ５に対向する部位において、スリーブ４の傾斜面４ｔに当接可能な外径で当接部６ｔを形成する。この別実施形態（ａ）の構成では、当接部６ｔの断面形状の角度が直角となるため、支持体６の外周に傾斜する当接面６ｓを形成するものより構造が簡単で製造が容易となる。

（ｂ）スリーブ４の傾斜面４ｔの断面形状を直線的に成形する。この構成は、実施形態に示したように断面形状が円弧状となるものより形状が単純であり製造を容易にする。また、スリーブ４は樹脂で製造することも可能である。

本発明は、電磁弁のスプールを制御するコイルユニットに利用することができる。

１ ハウジング
３ コイル部
４ スリーブ
４ａ 第１端部（一端）
４ｂ 第２端部（他端）
４ｔ 傾斜面
５ プランジャ
６ 支持体
６ｓ 当接面
７ スプリング
Ｓ 円柱状空間
Ｓａ 第１端面（端面）
Ｘ 軸芯

Claims (4)

1. 軸芯を中心とする円柱状空間が形成されたハウジングと、
   前記ハウジングのうち前記円柱状空間の外側に配置されたコイル部と、
   前記円柱状空間の内周面に沿うように前記円柱状空間に収容されたスリーブと、
   前記スリーブの内側において前記軸芯に沿う方向に移動自在に収容されたプランジャと、
   前記円柱状空間の内部で、前記軸芯に沿う方向で前記プランジャの一端側に隣合う位置に、外周面が前記円柱状空間の内周面に対向するように配置された支持体と、
   前記ハウジングに挿通されて前記プランジャにおける前記軸芯に沿う方向で前記支持体が配置された側とは反対側である他端側に連結されたロッドと、
   前記支持体と前記プランジャとの間に付勢力を作用させるスプリングとを備え、
   前記スリーブの一端が前記支持体に当接し、前記スリーブの他端が前記円柱状空間の前記軸芯に沿う方向での端面に当接するように、前記軸芯に沿う方向での前記スリーブの長さが設定され、
   前記スリーブの前記一端が、その内周側に前記軸芯に沿う方向で前記支持体側に向かうほど内径が拡大する傾斜面を有し、この傾斜面を前記支持体の外周に当接させているコイルユニット。
2. 前記支持体の前記外周のうち前記スリーブの前記傾斜面が当接する当接面を、前記傾斜面に沿う姿勢に成形している請求項１に記載のコイルユニット。
3. 前記軸芯を含む仮想平面で切断した前記スリーブの前記傾斜面の断面が、前記スリーブの外周から内周に亘る領域の中間を前記当接面に向けて膨らませた円弧状に成形されている請求項２に記載のコイルユニット。
4. 軸芯を中心とする円柱状空間が形成されたハウジングと、
   前記ハウジングのうち前記円柱状空間の外側に配置されたコイル部と、
   前記円柱状空間の内周面に沿うように前記円柱状空間に収容されたスリーブと、
   前記スリーブの内側において前記軸芯に沿う方向に移動自在に収容されたプランジャと、
   前記円柱状空間の内部で、前記軸芯に沿う方向で前記プランジャに隣合う位置に配置された支持体と、
   前記支持体と前記プランジャとの間に付勢力を作用させるスプリングとを備え、
   前記スリーブの一端が前記支持体に当接し、前記スリーブの他端が前記円柱状空間の前記軸芯に沿う方向での端面に当接するように、前記軸芯に沿う方向での前記スリーブの長さが設定され、
   前記スリーブの前記一端が、その内周側に傾斜面を有し、この傾斜面を前記支持体の外周に当接させているコイルユニットであって、
   前記支持体の前記外周のうち前記スリーブの前記傾斜面が当接する当接面を、前記傾斜面に沿う姿勢に成形し、
   前記スリーブの外周と、前記円柱状空間の内周との間に間隙が形成され、
   前記スリーブの前記傾斜面が、前記支持体の前記当接面に当接した状態で、前記スリーブの前記一端の外周縁が前記円柱状空間の内面に接触するコイルユニット。

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