(57)【要約】【課題】高い圧入荷重が必要であっても高精度な位置決めができ、作業効率が低下しない電磁弁構造及び流通路制御装置を提供すること。【解決手段】ハウジング１２とケース１１により狭持される電磁弁構造１において、ハウジングに設けられた弁部１６と、弁部１６を駆動するコイル部１４と、ケース１１内面の、弁部１６に圧入されるコイル部１４と対向する位置、に設けられた塑性変形可能なピン部１０と、を有し、ピン部１０の初期長Ｈは、ハウジング１２表面からケース１１内面までの距離、からコイル部１４の厚みを減じた長さよりも所定長、長い、ことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングとケースにより狭持される電磁弁構造において、
ハウジングに設けられた弁部と、
前記弁部を駆動するコイル部と、
前記ケース内面の、前記弁部に圧入される前記コイル部と対向する位置、に設けられた塑性変形可能なピン部と、を有し、
前記ピン部の初期長は、前記ハウジング表面から前記ケース内面までの距離、から前記コイル部の厚みを減じた長さよりも所定長、長い、
ことを特徴とする電磁弁構造。
【請求項２】
前記ピン部は少なくともその一部が前記コイル部に向けて徐々に径が小さくなるテーパ形状を有する、
ことを特徴とする請求項１記載の電磁弁構造。
【請求項３】
前記弁部の外径は前記コイル部の内径よりも長く、
前記ピン部が前記所定長以下の長さ塑性変形し、該塑性変形時の反力により、前記コイル部が前記弁部に圧入される、
ことを特徴とする請求項２記載の電磁弁構造。
【請求項４】
前記ピン部は、前記テーパ形状の前記コイル側の第１円筒部と、第１円筒部よりも径が大きい第２円筒部とから成る段付円筒形状を有し、
第２円筒部の第１円筒部側の端面に、第１円筒部の外周の一部若しくは全体を囲う溝部が形成されている、
又は、
前記ピン部は、前記テーパ形状の前記コイル側の第１円柱部と、第１円柱部よりも径が大きい第２円柱部とから成る段付円柱形状を有し、
第２円柱部の第１円柱部側の端面に、第１円柱部の外周の一部若しくは全体を囲う溝部が形成されている、
ことを特徴とする請求項２又は３記載の電磁弁構造。
【請求項５】
前記ピン部は樹脂により形成されている、ことを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の電磁弁構造。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか記載の前記電磁弁構造と、
前記コイル部を流通する電流により駆動される前記弁部が開閉する流通路と、
を有することを特徴とする流通路制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁弁の電磁弁構造及び電磁弁により流通路を開閉する流体制御装置に関し、例えば、車載される油圧回路に用いられる電磁弁の電磁弁構造及び流体制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
弁の開閉にコイルで駆動する電磁弁を用いて、流体の連通や経路を制御する流体制御装置が知られている。電磁弁の駆動には弁部と駆動電流を流通するコイルとの相対位置が精度よく固定されることが要求される。
【０００３】
図７（ａ）は、従来の流体制御装置における電磁弁構造の概略断面図を示す。アルミハウジング５００上には弁部４００が凸設され、一面が開放された直方体のケース１００の内側に接続された板バネ２００を介してリング状のコイル３００が連結されている。ケース１００の組み付け時には、コイル３００の上側の内周部に弁部４００の上端部が当設し、板バネ２００の付勢力によりコイル３００の軸方向の位置が固定されると共にコイル３００に必要な押さえ荷重が得られ、また、板バネ２００のストロークにより関係部品の寸法公差を吸収している。
【０００４】
また、図７（ｂ）は、従来の別の流体制御装置における電磁弁構造の概略断面図を示す
この電磁弁構造では、ボビン６００からアルミハウジング５００へ向けて垂直方向に凸設されたピン７００を備えている。組み付け時には、ピン７００の弾性変形による付勢力によりボビン６００の軸方向の位置が固定されると共に必要な押さえ荷重が得られ、また、ピン７００のストロークにより関係部品の寸法公差を吸収している。
【０００５】
しかしながら、図７（ａ）又は（ｂ）のように付勢力とストロークを確保するためには、各部品の高精度化及びバネ設置スペースの確保が要求されることから、組み付け工程等のコストが増大し、また、電磁弁構造の大型化をもたらしてしまう。
【０００６】
そこで、コイル３００をアルミハウジング５００の所定の基準面Ｃに対し位置決めする流体制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。図８は特許文献１の流体制御装置を示す。アルミハウジング５００の基準面Ｃに固定された弁部４００に対し、コイル３００の一端側がアルミハウジング５００の基準面Ｃに当接する位置まで、弁部４００の外周側にコイル３００をはめ込んでいる。そして、コイル３００の他端側にバネ８００を乗せ、コイル３００とケース１００がバネ８００を狭持するように、ケース１００とアルミハウジング５００をボルトで固定する。したがって、コイル３００はバネ８００によりケース１００側からアルミハウジング５００に向かって付勢されて、基準面Ｃに押し付けられる。
【特許文献１】特開２００５−３１９８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の流体制御装置では、コイル３００の一端側を弁部４００の外周側にはめ込む工程が別途必要であるため作業効率が悪い。
【０００８】
この点、バネ８００を介してケース１００を組み付ける工程でコイル３００を弁部４００の外周側にはめ込むことも考えられる。しかし、コイル３００は弁部４００とは、軸方向のみならず軸に対し半径及び円周方向についても適切に固定される必要がある。半径方向の位置決めは、弁部４００の外径をコイル３００の内径よりもわずかに大きくしておきコイル３００の圧入荷重を大きくすることで解決されるが、特許文献１の流体制御装置のようにバネ８００の付勢力では小さい荷重でも変形してしまうため、所望の組み付け精度を得ることは困難である。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み、高い圧入荷重が必要であっても高精度な位置決めができ、作業効率が低下しない電磁弁構造及び流通路制御装置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】
【００１０】
上記課題に鑑み、本発明は、ハウジングとケースにより狭持される電磁弁構造において、ハウジングに設けられた弁部と、弁部を駆動するコイル部と、ケース内面の、弁部に圧入されるコイル部と対向する位置、に設けられた塑性変形可能なピン部と、を有し、ピン部の初期長は、ハウジング表面からケース内面までの距離、からコイル部の厚みを減じた長さよりも所定長、長い、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、ピン部の塑性変形時の反力によりコイル部を弁部に圧入することができる。弾性体の付勢力やストロークを利用しないので、電磁弁構造の小型化が可能になり、また、軸方向に荷重の変動があっても軸方向及び径方向の位置ずれを起こすことがない。
【００１２】
また、本発明の一形態において、ピン部は少なくともその一部がコイル部に向けて徐々に径が小さくなるテーパ部を有する、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、ピン部の一部をテーパ形状とすることで、コイルから作用する反力を分散し折れを抑制するので、大きな寸法ばらつきを吸収しやすくすることができる。各部品はそれほど高精度化が要求されないのでコスト増も抑制できる。
【００１４】
また、本発明の一形態において、弁部の外径はコイル部の内径よりも長く、ピン部が所定長、塑性変形し、該塑性変形時の反力により、コイル部が弁部に圧入される、ことを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、半径及び円周方向のコイル部の位置を固定するため弁部の外径がコイル部の内周よりも長くなっていても、ピン部の塑性変形によりコイル部を弁部に圧入することができる。
【００１６】
また、本発明の一形態において、ピン部は、テーパ部が形成されたコイル側の第１円筒部と第１円筒部よりも径が大きい第２円筒部とから成る段付円筒形状を有し、第２円筒部の第１円筒部側の端面に、第１円筒部の外周の一部又は全体を囲う溝部が形成されている、ことを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、塑性変形したピン部を溝部に収納して封止することができる。
【００１８】
また、本発明の一形態において、ピン部は樹脂により形成されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、樹脂の性質を利用してピン部が塑性変形することができる。
【発明の効果】
【００２０】
高い圧入荷重が必要であっても高精度な位置決めができ、作業効率が低下しない電磁弁構造及び流通路制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、電磁弁構造１の全体図の概略断面図を示す。図１（ｄ）は電磁弁構造１を有する流体制御装置９の断面図を示し、図１（ａ）から（ｃ）は電磁弁構造１の組み付けの様子を簡略化して示す図である。
【００２２】
図１（ｃ）に示すように、筐体１３はケース１１とアルミハウジング１２がネジ１５により固定されてケース１１内の電磁弁構造１を保護するように電気的接点を確保しながら密閉している。予めアルミハウジング１２に設けられた弁部１６にコイル１４をピン１０により圧入することで、コイル１４をアルミハウジング１２と接地させる。コイル１４には駆動用の電源が接続される。このような、電磁弁構造１が筐体１３に複数設けられている。
【００２３】
ケース１１は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂又は金属よりなり、コンピュータや油圧を供給するための油圧ポンプ等が接続される。
【００２４】
組み付け後は、コンピュータによりコイル１４に電流が流通され、弁部１６が駆動される。アルミハウジング１２には複数の流通路が形成されていて、流通路をコイル１４により駆動された弁部１６が開閉し、その弁部１６の開閉の組み合わせに応じて所望の流通回路が実現される。例えば、流体制御装置９がブレーキアクチュエータの場合、流体制御装置９にはブレーキ液が流通し、弁部１６が流通路を開閉することで、各輪毎に独立な保持弁、増圧弁、減圧弁として機能し、油圧ポンプから供給される油圧によりＡＢＳ（Anti-Lock  Braking  System）やＥＳＣ（Electrical  Stability  Control）制御が実現される。
【００２５】
弁部１６は、磁性体金属により構成される、ステータコア、軸方向に摺動移動するプランジャ、プランジャと一体に移動して流通路を開閉する弁体、プランジャを付勢するバネ等を有していて、予めアルミハウジング１２に差し込まれてすき間がかしめられ固定されている。
【００２６】
コイル１４の内径は弁部１６の外径と同程度か、弁部１６の外径よりも若干小さく形成され、ピン１０が作用させる所定以上の圧入荷重にて弁部１６に圧入されることでコイル１４の底面がアルミハウジング１２と接する基準位置にて固定される。
【００２７】
コイル１４を弁部１６に圧入するため本実施形態の電磁弁構造１は、ケース１１の内側（アルミハウジング１２側）であってコイル１４と対向する位置に好ましくは複数のピン１０を設ける。ピン１０が複数の場合、コイル１４を垂直に圧入するため弁部１６の軸に対し点対称に２本、より高い圧入荷重が必要な場合は軸を中心に３本以上設けられる。
【００２８】
図１（ｂ）に示すように、ピン１０は組み付け前の初期長Ｈを組み付け時長さＬより所定長、長く設計しておくことで、図１（ｃ）に示すように、組み付け時に自身が塑性変形しながらコイル１４に対する反力を発生させる。したがって、ピン１０が最大で所定長（Ｈ−Ｌ）塑性変形することにより、筐体１３やコイル１４の寸法ばらつきを吸収し、さらに、圧入に必要な圧入荷重を確保することができる。以下、詳細に説明する。
【００２９】
ピン１０は、耐熱性、寸法安定性を備えたエンジニアリングプラスチック又はこれにガラス繊維などの繊維状強化材や無機質フィラーを混入した樹脂であって、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）で構成される。
【００３０】
図２は、ケース１１の内側の平面図及びその一部を拡大した図と共に、ピン１０のＰＰ線断面図を示す。ピン１０はケース１１と一体に形成されるか、頭部がケース１１に埋設された樹脂で構成される。図２の断面図に示すように、ピン１０は、段付円筒状の形状を有し、先端側の第１円筒部１０１は第１端面２３から第２端面２１に向けて徐々に径が小さくなるテーパ形状を有し、第１端面２３には、第１円筒部１０１の外周の全体を囲う溝部２２が形成されている。なお、円筒には円柱も含まれ、さらに一部又は全体が角柱であってもよい。
【００３１】
第１円筒部１０１をテーパ形状とすることで、組み付け時の圧入荷重の反力に対し、ピン１０の所定部に応力が集中することを防止し、折れの発生を抑制することができる。図３（ａ）は、ピン１０の変位量と荷重の関係をピン１０の形状間で比較したグラフ図を示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）のテストに用いたピン１０の形状を示す図である。
【００３２】
テストに用いたピン１０は、第１円筒部１０１にテーパ形状を形成したピン１０ａ、テーパ形状を形成しないピン１０ｂ、１０ｃの３点である。ピン１０ｂと１０ｃは初期長Ｈは同程度であるが、ピン１０ｂの第２端面２１の径ｂはピン１０ｃの第２端面２１の径ｃよりも大きい。なお、ピン１０ａの第２端面２１の径ａは径ｃよりも小さい（ａ＜ｃ＜ｂ）。
【００３３】
図３（ｂ）のようなピン１０の第２端面２１がコイル１４を押圧して塑性変形する際の荷重は、変位量（変形量）が比較的小さい範囲では変位量に略比例したものとなっているが、変位量が大きくなると極大値を示して減少し再度増大を始める。荷重の極大、減少から増大への転換はピン１０に折れが発生したことを示すものであるが、折れが発生してしまうとピン１０がコイル１４に十分な圧入荷重を作用させることが困難になる。したがって、折れが発生しない変位量で所望の圧入荷重に到達するよう第１円筒部１０１の初期長Ｈを短めに決定すればよいが、この初期長Ｈが長い方が筐体１３の寸法ばらつきを吸収しやすいため長めにしておくことが好ましい。
【００３４】
図３（ｂ）によれば、テーパ形状が形成されたピン１０ａは、折れが発生するまでの変位量が大きいため、十分な圧入荷重を作用させ、かつ、寸法ばらつきを吸収しやすいことが分かる。すなわち、ピン１０にテーパ形状を形成することで、応力の集中を防止して折れの発生を抑制し、寸法ばらつきを吸収しやすいピン１０が得られる。
【００３５】
ピン１０の初期長Ｈについて説明する。第１円筒部１０１には、コイル１４を弁部１６に圧入するための必要最低荷重Ｆまで折れが発生しないことが要求されるため、上述した組み付け時長さＬよりも必要最低荷重Ｆが得られる変位量だけ長い初期長Ｈが要求される。塑性変形のしやすさを考慮すると組み付け時長さＬよりも長い部分は、第１円筒部１０１の長さとすることが好適であるため、第２円筒部１０２の長さを組み付け時長さＬとして第１円筒部１０１の長さを必要最低荷重Ｆが得られる変位量とすればよい。
【００３６】
図４（ａ）は、必要最低荷重Ｆにおけるピン１０ａ〜１０ｃのそれぞれの変位量を示す。なお、図４（ａ）は図３（ａ）の四角で囲んだ範囲を拡大したものである。これから、テーパ形状を有するピン１０ａ、及び、ピン１０ｂ、１０ｃが必要最低荷重Ｆに達する際の変位量を求めることができる。
【００３７】
図３（ａ）と図４（ａ）の結果から、第１円筒部１０１の初期長Ｈは、必要最低荷重Ｆが反力として得られる長さから、寸法公差を吸収しやすくするために折れの発生しない範囲の長さの間で決定される。
【００３８】
図４（ｂ）は、テーパ形状が形成されたピン１０ａを、変位速度を変えて変形させた場合の変位量と荷重の関係を示す図である。比較のため図４（ｂ）では高速で変位した場合と低速で変位した場合の荷重をそれぞれをフィッティングしている。図４（ｂ）のグラフから明らかなように、ピン１０ａは変位速度に依存せず、変位量に応じた荷重を示すことが分かる。またこれから、ケース１１の速度を速くして組み付けてもピン１０ａには折れが発生せず所望の荷重が得られることから、組み付け工程の作業効率が低下することがないことが分かる。
【００３９】
図５は、必要最低荷重Ｆが作用する変位量、最大寸法公差を吸収可能な変位量までそれぞれ変位させた後のピン１０ａの当接面の撮影図を示す。最大寸法公差まで変形してもピン１０ａは円形状にほぼ均一に塑性変形していることから折れ等が生じていないことが確認される。
【００４０】
また、最大寸法公差まで変形した後では、第１端面２３の円形がほぼ確認できることから、第１円筒部１０１が塑性変形することで生じる樹脂異物が溝部２２に収納されていることがわかる。したがって、第１円筒部１０１の外周に溝部２２を形成することで、樹脂異物を溝部２２に収納して、コイル１４とピン１０に封止することができ、組み付け後にケース１１内に取り残されるおそれもない。
【００４１】
これから、溝部２２の深さ及び半径（以下、単に体積）は、少なくとも必要最低荷重Ｆが作用した際の第１円筒部１０１の塑性変形量よりも大きく設け、より好ましくは最大寸法公差まで変形した際の第１円筒部１０１の塑性変形量とすることで、塑性変形により生じた樹脂異物を収納することができる。なお、溝部２２は必ずしも第１円筒部１０１の全周にわたり形成されていなくてもよい。
【００４２】
なお、テーパ形状の軸方向に対する傾きθは変形量と荷重の関係に影響する値となるが、変形量と荷重の関係は初期長Ｈやピン１０の材質に応じて変わりうるものであることから、テーパ形状の傾きθも設計事項として定めることができる。傾きθはテーパが形成されていることが認識される程度の傾き（数度）であればよく好ましくは例えば５度以上である。
【００４３】
以上のように、本実施形態の電磁弁構造１は、ピン１０の塑性変形時の反力によりコイル１４を弁部１６に圧入することができる。コイル１４を圧入するピン１０の一部をテーパ形状とすることで、コイル１４から作用する反力を分散し折れを抑制するので、大きな寸法ばらつきを吸収しやすくすることができる。各部品はそれほど高精度化が要求されないのでコスト増も抑制できる。
【００４４】
また、溝部２２を第１円筒部１０１の外周に設けることで、樹脂異物を封止することができる。また、最低荷重Ｆに基づきピン１０の初期長Ｈを定めることで、確実にコイル１４とアルミハウジング１２を接地することができる。
【００４５】
また、弾性体の付勢力やストロークを利用しないので、電磁弁構造１の小型化が可能になり、また、軸方向に荷重の変動があっても軸方向及び径方向の位置ずれを起こすことがない。
【００４６】
〔変形例〕
本実施形態の電磁弁構造１の好ましい実施形態について説明したが、テーパ形状や溝部２２の構成を必ずしも全て備えていなくても所望の効果を奏し得る。図６は、ピン１０の変形例の一例を示す。図６（ａ）は第１円筒部１０１にテーパ形状が形成されておらず、また、溝部２２が形成されていないピン１０の断面図を示す。図６（ａ）のピン１０では、テーパ形状が形成されたピン１０に比べて折れは発生しやすいが、変位量が短い範囲であれば塑性変形しながらその反力でコイル１４を圧入することができる。
【００４７】
図６（ｂ）は第１円筒部１０１にテーパ形状が形成されていないが、溝部２２が形成されたピン１０の断面図を示す。図６（ｂ）のピン１０では、テーパ形状が形成されたピン１０に比べて折れは発生しやすいが、変位量が短い範囲であれば塑性変形しながらその反力でコイル１４を圧入でき、また、樹脂異物を溝部２２に収納することができる。
【００４８】
図６（ｃ）は第１円筒部１０１にテーパ形状が形成されているが、溝部２２が形成されていないピン１０の断面図を示す。図６（ｃ）のピン１０は、折れが発生しにくいので寸法ばらつきが吸収しやすく、塑性変形しながらその反力でコイル１４を圧入することができる。
【００４９】
図６（ｄ）は第１円筒部１０１に図６（ｃ）とは逆向きのテーパ形状が形成されているピン１０の断面図を示す。第１円筒部１０１には、第２端面２１から第１端面２３に向けて徐々に径が小さくなるテーパ形状が形成されている。図６（ｄ）のピン１０は、折れが発生しにくいので寸法ばらつきを吸収しやすく、塑性変形しながらその反力でコイル１４を圧入することができる。なお、さらに溝部２２を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】電磁弁構造の全体図の概略断面図である。
【図２】ケースの内側の平面図及びその一部拡大した図、及び、ピンのＰＰ線断面図である。
【図３】ピンの変位量と荷重の関係をピンの形状間で比較したグラフ図及び各ピンの断面図である。
【図４】必要最低荷重Ｆにおけるピンの変位量を示す図及び変位速度を変えて変形させた場合の変位量と荷重の関係を示す図である。
【図５】必要最低荷重Ｆが作用する変位量、最大寸法公差を吸収可能な変位量までそれぞれ変位させた後のピンの当接面の撮影図である。
【図６】ピンの変形例の一例を示す図である。
【図７】従来の流体制御装置における電磁弁構造の概略断面図である。
【図８】従来の流体制御装置における電磁弁構造の概略断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１      電磁弁構造
９      流体制御装置
１０    ピン
１１    ケース
１２    アルミハウジング
１３    筐体
１４    コイル
１５    ネジ
１６    弁部
２１    第２端面
２２    溝部
２３    第１端面
１０１  第１円筒部
１０２  第２円筒部
【図２】
2008215551.tif 000003
【図３】
2008215551.tif 000004
【図４】
2008215551.tif 000005
【図５】
2008215551.tif 000006
【図６】
2008215551.tif 000007
【図７】
2008215551.tif 000008
【図８】
2008215551.tif 000009
【図１】
2008215551.tif 000010