JP3772443B2 - リニアソレノイドおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気回路の一部を構成する中空筒状体のコアと、該コアの外周壁に電気絶縁材料がコーティングされ形成された電気絶縁材料層と、該電気絶縁材料層が形成された前記コアの外周壁に直接巻き線が巻き付けられたコイルと、前記コアの内部に摺動自在に配設されたシャフトとから成り、部品点数を減らし、半径方向のサイズをコンパクトにして、シャフトの支持を可能にするリニアソレノイドおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のリニアソレノイドは、図7に示されるように電磁石部Mにおけるコイル組み立て体が、調圧弁部Sに電磁吸引力を伝達するシャフトSTを摺動自在に支持するブッシュまたはベアリングBが内周壁に配設された中空筒状体のコアFと、該コアFの外周壁に一端のフランジ部FFにコネクタCTが配設された円筒状ボビンVと、該ボビンVの外周壁にコイル巻き線を巻き付けることにより形成されたコイルCとから構成されるものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のリニアソレノイドは、前記コアFと前記コイル巻き線Cとの絶縁を確保するため、前記コアFの外周壁に前記円筒状ボビンVが配設されているが、前記コイル巻き線を前記ボビンVに巻き付ける際のコイル巻き線張力が比較的大きいため、前記ボビンVの筒状部の変形が生じないようにするために、数mm程度の肉厚が必要となり、前記電磁石部自体の半径方向の寸法が大きくなるという問題があった。
【0004】
前記ボビンVの側壁の肉厚を薄くするために、前記ボビンVの内側壁内に前記コアFを挿入して、その後前記ボビンVの外側壁に前記コイル巻き線を巻くことも考えられるが、組み立て工数が増大し、前記電磁石部自体が複雑になるという問題があった。
【0005】
また、前記調圧弁部に電磁吸引力を伝達するシャフトSTを摺動自在に支持するために、前記ブッシュまたはベアリングB、スプリング等の支持部材が前記コアFの内周壁に別途設けるものであるので、部品点数が増えるばかりか、特にブッシュおよびベアリングBは、単品のためその製造上肉厚を薄くすることに限界があり、そのため前記電磁石部自体の半径方向の寸法が大きくなるという問題があった。
【0006】
そこで、本発明者らは、内部にシャフトが摺動自在に配設された磁気回路の一部を構成する中空筒状体のコアの外周壁に電気絶縁材料をコーティングして電気絶縁材料層が形成され、該電気絶縁材料層が形成された前記コアの外周壁に直接コイル巻き線を巻き付けるという本発明の第1の技術的思想に着眼するとともに、前記コアの内周壁に潤滑材料をコーティングして潤滑材料層を形成するという本発明の第2の技術的思想に着眼し、さらに研究開発を重ねた結果、ボビンや軸受、支持部材を不要にして、部品点数を減らし、半径方向のサイズをコンパクトにするという目的を達成する本発明に到達した。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明(請求項1に記載された第1発明)のリニアソレノイドは、
磁気回路の一部を構成する中空筒状体のコアと、
該コアの外周壁に電気絶縁材料がコーティングされ形成された電気絶縁材料層と、
該電気絶縁材料層が形成された前記コアの外周壁に直接巻き線が巻き付けられたコイルと、
前記コアの内部に摺動自在に配設されたシャフトと
から成り、
前記コアの内周壁に潤滑材料がコーティングされ潤滑材料層が形成されている
ものである。
【0009】
本発明(請求項2に記載された第2発明)のリニアソレノイドは、
前記第1発明において、
前記コアの外周壁にコーティングされた電気絶縁材料層と、前記コアの内周壁にコーティングされた潤滑材料層とが、ともに同じ材質の樹脂材料によって構成されている
ものである。
【0010】
本発明(請求項3に記載された第3発明)のリニアソレノイドは、
前記第2発明において、
前記コアの外周壁の軸方向の中央を含む部分に前記コイルの巻き線が直接巻き付けられる凹部が形成されている
ものである。
【0011】
本発明(請求項4に記載された第4発明)のリニアソレノイドは、
前記第3発明において、
前記コアの内周壁の軸方向の両端部分を半径方向内方に突出させ、前記シャフトを軸支する軸受部が形成されている
ものである。
【0012】
本発明(請求項5に記載された第5発明)のリニアソレノイドは、
前記第2発明において、
前記コアの外周壁にコーティングされた電気絶縁材料層と、前記コアの内周壁にコーティングされた潤滑材料層とが、ともにテフロンによって構成されているものである。
【0013】
本発明(請求項6に記載された第6発明)のリニアソレノイドは、
前記第2発明において、
前記コイルが、電気絶縁材料によって被覆されている
ものである。
【0017】
【発明の作用および効果】
上記構成より成る第1発明のリニアソレノイドは、前記磁気回路の一部を構成する中空筒状体の前記コアの外周壁に電気絶縁材料がコーティングされ、前記電気絶縁材料層が形成された前記コアの外周壁に直接コイル巻き線が巻き付けられるので、ボビンを不要にして、部品点数を減らし、半径方向のサイズをコンパクトにするとともに、前記コアの内周壁に潤滑材料がコーティングされ潤滑材料層が形成されているので、前記シャフトが前記コアの内周壁に摺動自在に配設されるため、軸受、支持部材を不要にして、部品点数を減らし、半径方向のサイズをコンパクトにするという効果を奏する。
【0019】
上記構成より成る第2発明のリニアソレノイドは、前記第1発明において、前記コアの外周壁にコーティングされた電気絶縁材料層と、前記コアの内周壁にコーティングされた潤滑材料層とが、ともに同じ材質の樹脂材料によって構成されているので、コーティグ用の樹脂材料の種類を減らすことが出来、保守を容易にして、コストを下げるという効果を奏する。
【0020】
上記構成より成る第3発明のリニアソレノイドは、前記第2発明において、前記コアの外周壁の軸方向の中央を含む部分に形成された前記凹部に前記コイルの巻き線が直接巻き付けられるので、前記コイル巻き線の巻き付けを容易にするとともに、巻き付けられた前記コイル巻き線の位置を安定させるという効果を奏する。
【0021】
上記構成より成る第4発明のリニアソレノイドは、前記第3発明において、前記コアの内周壁の軸方向の両端部分を半径方向内方に突出させて形成されている前記軸受部が、前記シャフトを軸支するので、前記シャフトの偏芯を阻止するとともに、接触面積を減少させて摺動抵抗を抑制するため、前記シャフトの摺動およびリニアソレノイドの動作を円滑かつ確実にするという効果を奏する。
【0022】
上記構成より成る第5発明のリニアソレノイドは、前記第2発明において、前記コアの外周壁にコーティングされた電気絶縁材料層と、前記コアの内周壁にコーティングされた潤滑材料層とが、ともにテフロンによって構成されているので、コーティグ用の樹脂材料をテフロンのみにすることが出来るため、保守を容易にして、コストを下げるという効果を奏する。
【0023】
上記構成より成る第6発明のリニアソレノイドは、前記第2発明において、前記コイルが、電気絶縁材料によって被覆されているので、前記コイルと外部との絶縁を達成するとともに、コイルの巻き崩れを防止することが出来るという効果を奏する。
【0027】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、以下図面に基づいて説明する。
【0028】
(第1実施形態)
本第1実施形態のリニアソレノイドは、図1ないし図3に示されるように調圧弁部1と推力発生部2とから成り、該推力発生部2における磁気回路の一部を構成する中空筒状体のコア21と、該コア21の外周壁に電気絶縁材料がコーティングされ形成された電気絶縁材料層241と、該電気絶縁材料層が形成された前記コア21の外周壁に直接巻き線が巻き付けられたコイル22と、前記コア21の内周壁に潤滑材料がコーティングされ形成された潤滑材料層242と、該潤滑材料層が形成された前記コア21の内部に摺動自在に配設され前記調圧弁部1のスプール11に連結されたシャフト23とから成るものである。
【0029】
前記調圧弁部1を構成するスプール弁は、図1に示されるように供給圧を供給する供給ポート101と調整された出力圧を供給する出力ポート102と圧油を排出する排出ポート103と出力圧をフィードバックさせるフィードバックポート104を備えた弁スリーブ10と、該弁スリーブ10内に摺動自在に介挿されたスプール11と、前記弁スリーブ10に装着される受け栓13と前記スプール11との間に介挿され該スプール11を図中右方に付勢する弾性部材としてのスプリング12とから成る。
【0030】
前記推力発生部2による荷重と前記スプリング12による荷重と出力圧フィードバック荷重とのバランスを図ることにより供給圧を前記推力発生部2への入力電気信号に対応して出力圧に調整して供給し得るように構成されている。
【0031】
前記推力発生部2は、図1に示されるようにコネクター201を備えた磁性体の中空円筒体のカバー20内に断面略T字状の中空円筒体のコア21を同軸的に挿置され、一端のフランジ部211が前記弁スリーブ10の一端とともに前記カバー20の一端に一体的に嵌着されている。
【0032】
前記コア21の外周壁212に同じ材質の樹脂材料であるテフロンがコーティングされ電気絶縁材料層241が形成され、前記コアの内周壁213に同じ材質の樹脂材料であるテフロンがコーティングされ潤滑材料層242が形成されている。
【0033】
すなわち、前記コーティング材としては、上記テフロン(デュポン社の登録商標、ポリテトラフルオロエチレン)に代表されるフッ素系樹脂や二硫化モリブデン系等が使用可能である。
【0034】
特に、前記コアの内周壁213にコーティングされる潤滑材料層242を構成する樹脂としては、耐熱性、耐摩耗性、耐油性その他の使用環境に合わせて、他の成分を混合することが出来る。
【0035】
また、上記コーティング材に限らず、軸受としての性能を満たす条件として摩擦係数が小さく、使用環境に耐える材質であれば適用可能であり、上記低摩擦材のテフロンは最適である。
【0036】
前記コア21の前記外周壁212の軸方向の中央を含む部分に前記コイルの巻き線が直接巻き付けられる凹部214が形成されている。
【0037】
すなわち前記凹部214の深さhは、図2に示されるように前記コイル巻き線を精度良く整列巻するために、第1層目を精度良く巻くことが重要であることから、前記コイル巻き線の線径Dの2分の1より大きく設定すれば、前記コイル巻き線を確実に前記凹部214の段差部の壁に押し付けて巻くことにより容易に巻くことが出来る。
【0038】
ただし、前記凹部214の深さhを大きくするにつれて、可動子とのエアギャップ表面積が増加するため、吸引力レベルが低下する傾向があるため、前記深さhの上限は、この弊害を考慮して決定する必要がある。
【0039】
前記コアの内周壁の軸方向の中央を含む部分に凹部(深さd)を形成して両端部分を半径方向内方に突出させ、前記スプール11の一端の球状端に一端が当接する前記シャフトを軸支する軸受部215が形成されている。
【0040】
前記コアの内周壁213にはテフロンがコーティングされ潤滑材料層242が形成されているので、前記潤滑材料層242のコーティング厚さのバラツキと、前記シャフト23の押し付け力最大時のコーティング材の撓みを考慮して、前記軸受部215の間の前記凹部に相当するコーティング材が前記シャフト23に接触しないように設定する必要がある。
【0041】
すなわち、図3(A)および(B)に示されるように前記潤滑材料層242のコーティング厚さのバラツキ(波状の凹凸)があるため、前記凹部におけるコーティング厚さの凸のところで前記シャフト23と接触してしまう。
【0042】
前記軸受部215の内径を加工する場合でも、前記凹部におけるコーティング厚さの凸の部分に干渉するため、確実に前記軸受部215を支持することが出来なくなる。
【0043】
前記コイル22は、前記テフロンの前記電気絶縁材料層が形成された前記コア21の外周壁の軸方向の中央を含む部分に形成された前記凹部214にコイル巻き線が直接巻き付けられる。
【0044】
前記凹部214にコイル巻き線が直接巻き付けられた前記コイルが、電気絶縁材料によって被覆され、外部に対してコイルが直接接触しないようにされているとともに、巻き付けられたコイル巻き線を位置決めするように構成されている。
【0045】
上記構成より成る第1実施形態のリニアソレノイドは、前記コア21の前記外周壁212に電気絶縁材料がコーティングされ、前記電気絶縁材料層241が形成された前記コア21の前記外周壁212に直接コイル巻き線が巻き付けられるので、従来におけるボビンを不要にして、部品点数を減らし、半径方向のサイズをコンパクトにするという効果を奏する。
【0046】
また第1実施形態のリニアソレノイドは、前記コア21の内周壁に潤滑材料がコーティングされ潤滑材料層242が形成されているので、前記シャフト23が前記コア21の内周壁に摺動自在に配設されるため、従来のベアリング、ブッシュその他の軸受、支持部材を不要にして、部品点数を減らし、半径方向のサイズをコンパクトにするという効果を奏する。
【0047】
さらに第1実施形態のリニアソレノイドは、前記コア21の外周壁にコーティングされた電気絶縁材料層241と、前記コア21の内周壁にコーティングされた潤滑材料層242とが、ともに同じ材質の樹脂材料であるテフロンによって構成されているので、コーティグ用の樹脂材料の種類を減らすことが出来、保守を容易にして、コストを下げるという効果を奏する。
【0048】
とりわけ、前記コア21の内周壁にコーティングされた潤滑材料層242が、低い摩擦材であるテフロンによって構成されているので、前記シャフト23の摺動抵抗を有効に低減するとともに、動きを滑らかにするという効果を奏する。
【0049】
また第1実施形態のリニアソレノイドは、前記コア21の外周壁の軸方向の中央を含む部分に形成された前記凹部214に前記コイル22の巻き線が直接巻き付けられるので、前記コイル巻き線の巻き付けを容易にするとともに、巻き付けられた前記コイル巻き線の位置を安定させるという効果を奏する。
【0050】
すなわち、前記凹部214の深さが、前記コイル巻き線の線径Dの2分の1より大きく設定されているので、前記コイル巻き線を確実に前記凹部214の段差部の壁に押し付けて巻くことにより容易に巻くことが出来る。
【0051】
さらに第1実施形態のリニアソレノイドは、前記コア21の内周壁の軸方向の両端部分を半径方向内方に突出させて形成されている前記軸受部215が、前記シャフト23を軸支するので、前記シャフト23の偏芯を阻止するとともに、接触面積を減少させて摺動抵抗を抑制するため、前記シャフト23の摺動およびリニアソレノイドの動作を円滑かつ確実にするという効果を奏する。
【0052】
また第1実施形態のリニアソレノイドは、前記コイル22が、電気絶縁材料によって被覆されているので、前記コイル22と外部との絶縁を達成するとともに、コイルの巻き崩れを防止することが出来るという効果を奏する。
【0053】
(第2実施形態)
本第2実施形態のリニアソレノイドの製造方法は、図4に示されるように上述した前記第1実施形態のリニアソレノイドの製造方法に係るものである。
【0054】
本第2実施形態のリニアソレノイドの製造方法において、磁気回路の一部を構成するコア21(図4においては上半分のみを示す)の全表面に樹脂材料としてテフロンがコーティングされる。
【0055】
図4(B)に示されるように、前記全表面にテフロンがコーティングされた前記コア21の必要な部分21A、21B、21Cのテフロンを除去するために切削加工が施される。
【0056】
図4(C)に示されるように、コイル22を形成するために前記コア21の外周の凹部214に治具を用いて直接コイル巻き線が巻き付けられる。
【0057】
図4(D)に示されるように、外部との絶縁とコイルの巻き崩れを防止するために前記コア21の外周の凹部214に巻き付けられた前記コイル22をコーティング材料で被覆して、樹脂モールドされる。
【0058】
上記構成より成る第2実施形態のリニアソレノイドの製造方法は、前記コア21の外表面にテフロンをコーティングし、テフロンがコーティングされた前記コア21の外周壁に直接コイル巻き線を巻き付け、ボビンを不要にして、部品点数を減らし、半径方向のサイズをコンパクトにするリニアソレノイドの製造を可能にするとともに、加工工数を低減し、量産に対する効率を高め、コストを下げるという効果を奏する。
【0059】
また第2実施形態のリニアソレノイドの製造方法は、前記コア21の外周壁に直接巻き付けられた前記コイル22をコーティング材料で被覆するので、外部との絶縁を実現するとともに、コイルの巻き崩れを防止するという効果を奏する。
【0060】
さらに第2実施形態のリニアソレノイドの製造方法は、表面に前記テフロンがコーティングされた前記コア21の必要な部分を加工するので、加工工数を低減するという効果を奏する。
【0061】
また第2実施形態のリニアソレノイドの製造方法は、前記コア21の全表面に1回のコーティング工程によってテフロンを被覆するので、前記コイル22と前記コア21との絶縁を可能にするとともに、前記シャフト23の摺動抵抗を最小限にするという効果を奏する。
【0062】
(第3実施形態)
本第3実施形態のリニアソレノイドおよびその製造方法は、前記コア21の外周壁に形成される電気絶縁材料層241と前記コア21の内周壁に形成される潤滑材料層242とが同じ材質の樹脂材料によってコーティングされているのに対して、図5に示されるようにコア21の外周壁に形成された電気絶縁材料層241と前記コア21の内周壁に形成された潤滑材料層242とが異なった材質の材料によってコーティングする点が相違点であり、以下相違点を中心に説明する。
【0063】
すなわち、図5(A)に示されるように前記コア21の外周壁の凹部214に前記テフロン以外の安価なポリエチレン(PE)またはポリ塩化ビニル(PVC)等の樹脂やエナメルその他の電気絶縁材料を選択的にコーティングして、電気絶縁材料層を形成する。
【0064】
また図5(B)に示されるように、前記コア21の内周壁の軸方向両端の半径方向内方へ突出した軸受部215には前記第1実施形態および第2実施形態と同様にテフロンをコーティングして潤滑材料層242を形成する。
【0065】
上記第3実施形態のリニアソレノイドおよびその製造方法は、前記コア21の外周壁に電気絶縁材料がコーティングされ、前記電気絶縁材料層が形成された前記コアの外周壁に直接巻き付けられた前記コイル巻き線と前記コア21との電気絶縁を実現するので、ボビンを不要にして、部品点数を減らし、半径方向のサイズをコンパクトにするという効果を奏する。
【0066】
また第3実施形態のリニアソレノイドおよびその製造方法は、前記コア21の外周壁の凹部214に前記テフロン以外の安価なポリエチレン(PE)またはポリ塩化ビニル(PVC)等の樹脂やエナメルその他の電気絶縁材料を選択的にコーティングして、電気絶縁材料層を形成するので、安価な材料を必要な部分にだけコーティングするので、電気絶縁材料の使用量を減らし、コストダウンを可能にするという効果を奏する。
【0067】
さらに第3実施形態のリニアソレノイドおよびその製造方法は、前記コア21の内周壁に潤滑材料がコーティングされ潤滑材料層が形成されているので、潤滑材料層が形成された前記コア21の内周壁によって前記シャフト23が摺動自在に軸支されるため、軸受、支持部材を不要にして、部品点数を減らし、半径方向のサイズをコンパクトにするという効果を奏する。
【0068】
また、第3実施形態のリニアソレノイドおよびその製造方法は、テフロンを前記軸受部215にだけコーティングするものであるので、潤滑材料としての高価なテフロンの使用量を減らし、コストダウンを可能にするという効果を奏する。
【0069】
上述の実施形態は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【0070】
上述の実施形態は、一例として電気絶縁材料および潤滑材料をいずれも合成樹脂材料で構成する例について説明したが、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、電気絶縁性および潤滑性を備えているものであれば、無機材料も採用することが出来る。
【0071】
上述の実施形態においては、一例として前記コアの外周壁にコイル巻き線を巻き付けるための凹部を形成する例について説明したが、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、例えば図6に示されるように前記コアの外周壁の一端にリング状のプレートを配設し、該プレートとコアのフランジ部との間にコイル巻き線を巻き付ける態様を採用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のリニアソレノイドを示す断面図である。
【図2】本第1実施形態のリニアソレノイドにおけるコアの外周壁に形成される凹部を説明するための部分断面図である。
【図3】本第1実施形態のリニアソレノイドにおけるコアの内周壁に形成される凹部および軸受部を説明するための部分断面図である。
【図4】本発明の第2実施形態のリニアソレノイドの製造方法の各工程を説明するための部分断面図である。
【図5】本発明の第3実施形態のリニアソレノイドおよびその製造方法の各工程を説明するための部分断面図である。
【図6】本発明のその他の実施形態を示す断面図である。
【図7】従来のリニアソレノイドを示す断面図である。
【符号の説明】
1 調圧弁部
2 推力発生部
21 コア
22 コイル
23 シャフト
241 電気絶縁材料層
242 潤滑材料層
Claims (6)
- 磁気回路の一部を構成する中空筒状体のコアと、
該コアの外周壁に電気絶縁材料がコーティングされ形成された電気絶縁材料層と、
該電気絶縁材料層が形成された前記コアの外周壁に直接巻き線が巻き付けられたコイルと、
前記コアの内部に摺動自在に配設されたシャフトと
から成り、
前記コアの内周壁に潤滑材料がコーティングされ潤滑材料層が形成されている
ことを特徴とするリニアソレノイド。 - 請求項1において、
前記コアの外周壁にコーティングされた電気絶縁材料層と、前記コアの内周壁にコーティングされた潤滑材料層とが、ともに同じ材質の樹脂材料によって構成されている
ことを特徴とするリニアソレノイド。 - 請求項2において、
前記コアの外周壁の軸方向の中央を含む部分に前記コイルの巻き線が直接巻き付けられる凹部が形成されている
ことを特徴とするリニアソレノイド。 - 請求項3において、
前記コアの内周壁の軸方向の両端部分を半径方向内方に突出させ、前記シャフトを軸支する軸受部が形成されている
ことを特徴とするリニアソレノイド。 - 請求項2において、
前記コアの外周壁にコーティングされた電気絶縁材料層と、前記コアの内周壁にコーティングされた潤滑材料層とが、ともにテフロンによって構成されていることを特徴とするリニアソレノイド。 - 請求項2において、
前記コイルが、電気絶縁材料によって被覆されている
ことを特徴とするリニアソレノイド。
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