JP4073545B2 - ソレノイドバルブおよびソレノイドバルブ電極製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば内燃機関の気化器における燃料、又は燃料と空気の混合気の量を制御するためのバルブとして用いられるソレノイドバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来内燃機関の気化器において、混合気量を制御するために混合気通路を遮断する燃料カットバルブとして、電磁力により作動するソレノイドバルブが用いられる。ソレノイドバルブは気化器の所定位置に固定される円筒部材であるボビンと、ボビンの外周面に巻回されたコイルと、ボビン内周面においてコイルから発生する磁力により軸方向に移動することにより混合気通路内を進退するプランジャと、コイルに通電させるための２つの電極とを備える。ソレノイドバルブの電極は、コイルの両端末が各金属端子に半田付けされることにより形成されるが、ソレノイドバルブが比較的小さい機器であり、またその構成が複雑であることから、このような電極形成作業は手作業で行われることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電極形成作業が手作業で行われるため、ソレノイドバルブの生産性は悪く、また品質のばらつきが生じることが問題であった。また、ソレノイドバルブが小さい機器であるため、コイル線も線径の細いものが用いられ、手作業で金属端子に半田付けする場合応力集中によりコイル線の断線が生じる恐れがあった。
【０００４】
本発明は、この様な点に鑑みてなされたものであり、ソレノイドバルブの端子形成を容易かつ高精度に行い、ソレノイドバルブの生産性および品質を向上させることが目的である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によるソレノイドバルブは、円筒部と円筒部の両端部に第１フランジおよび第２フランジを備えたボビンと、円筒部の外周に巻回され第１端末および第２端末が共に第１フランジ側に延びるコイルと、コイルが通電されるとコイルの起磁力により円筒部内において円筒部の軸方向に沿って相対移動するプランジャと、ボビンにおける軸に垂直な第１フランジ側の底面に平行、かつ第１フランジ側底面から所定距離離れて固定される固定板部と、この固定板部から軸に平行な方向に沿って延び第１端末が巻回される第１ボス部と、固定板部から軸に平行な方向に沿って延び電源に接続されてコイルに電力を供給する接続板部とが一体的に形成される第１電極と、第１フランジ側底面と第１電極との間に設けられ、第１フランジに固定される板部と、この板部から軸に平行な方向に沿って延びコイルの第２端末が接続される第２ボス部とが一体的に形成される第２電極とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
ソレノイドバルブにおいて、好ましくは第２電極の板部の厚みが第１フランジ側底面から第１電極の固定板部までの距離より小さい。
【０００７】
ソレノイドバルブにおいて、好ましくはボビンには、第１フランジ側底面において、板部より突出し第１フランジ側底面に平行な溝部を有する２つの突部が形成され、固定板部の両端がこの２つの突部の各溝部にそれぞれ圧入される。
【０００８】
ソレノイドバルブにおいて、好ましくは第１フランジ側底面から第１ボス部先端までの距離と、第１フランジ側底面から第２ボス部先端までの距離とがほぼ同じである。
【０００９】
ソレノイドバルブにおいて、好ましくは、第１端末および第２端末が第１ボス部および第２ボス部にそれぞれ巻回された後半田付けされることにより、第１ボス部および第２ボス部にそれぞれ接続される。さらに好ましくは、第１電極が固定板部と接続板部とが同一平面内で連結された状態で第１フランジに取付けられ、第１端末および第２端末が第１ボス部および第２ボス部にそれぞれ接続された後に、接続板部が軸に平行になる位置まで接続板部の連結部が折り曲げられる。
【００１０】
ソレノイドバルブにおいて、ボビンを内側で固定し、第２電極の板部側面に密着するボディを備えていてもよい。
【００１１】
ソレノイドバルブにおいて、第１電極と第２電極との間に絶縁性の樹脂が設けられてもよい。
【００１２】
また本発明によるソレノイドバルブ電極製造装置は、コイルに通電することによりコイル内のプランジャを相対移動させるソレノイドバルブの電極を形成する装置であって、両端にフランジを備えたボビンにコイルを巻回する巻回手段と、コイルが巻回されたボビンの一方のフランジに、ボビンの軸に垂直な取付板部と取付板部と同一平面内で連結された接続板部とボビンの軸に平行かつ軸方向において取付板部および接続板部より突出する第１ボス部とを有する第１電極と、ボビンの軸に平行かつ軸方向において取付板部および接続板部より突出する第２ボス部を有する第２電極とを互いに接触しないようにそれぞれ取付ける取付手段と、第１ボス部および第２ボス部にそれぞれ第１端末および第２端末を巻き付ける巻付手段と、第１ボス部および第２ボス部にそれぞれ巻付けられた第１端末および第２端末を半田付する半田付手段と、接続板部の取付板部との連結部を折り曲げて接続板部を軸方向に平行に立ち上げる折曲げ手段とを備えることを特徴としている。
【００１３】
ソレノイドバルブ電極製造装置において、好ましくは、半田付手段が第１ボス部および第２ボス部の取付板部および接続板部より突出する部分を容器内の液状半田に漬けることにより第１端末および第２端末を半田付する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるソレノイドバルブの実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は実施形態であるソレノイドバルブを用いた内燃機関の気化器を示す断面図である。気化器１００において空気と燃料は負圧により吸引されて混合し、この混合気がエンジンのシリンダ（図示しない）へ供給される。気化器１００における空気、燃料および混合気の流れはメイン系統とスロー系統の２系統に分かれている。図中、空気の流れる方向を白抜き矢印で示し、燃料の流れる方向を黒塗り矢印で示し、混合気の流れる方向を破線の矢印で示す。
【００１６】
メイン系統において、エンジンが始動すると負圧により空気通路１０４からメイン系混合気通路１１０を通ってシリンダへ向かう気流が発生する。フロート室１０２からの燃料はエアブリード１０６において霧化されてメインノズル１０８からメイン系混合気通路１１０に噴射される。空気通路１０４からの空気は、メイン系混合気通路１１０において燃料と混合する。メイン系混合気通路１１０内の混合気は、スロットルバルブ１１２の開度によって量が調節されてシリンダへ供給される。
【００１７】
スロー系統において、燃料はフロート室１０２からスロー系燃料通路１１４、スロー系燃料ジェット１１６を通って、スロー系混合気通路１１８に供給される。空気は空気通路１０４からスロー系空気ジェット１２０を通って、スロー系混合気通路１１８に供給される。燃料と空気は、スロー系混合気通路１１８において混合されて、スロットルバルブ１１２の近傍に設けられた複数のスロー系混合気出口１２２から、メイン系混合気通路１１０の混合気に合流させられ、シリンダへ供給される。
【００１８】
ソレノイドバルブ１０はスロー系燃料ジェット１１６とスロー系混合気出口１２２との間、即ちスロー系混合気通路１１８上に設けられる。ソレノイドバルブ１０は、スロー系混合気通路１１８内において弁体２８を進退させる、即ち矢印Ａの方向に相対移動させることにより燃料供給量を調整し、スロー系統の混合気量を制御する。ソレノイドバルブ１０が通電されていない状態では、弁体２８はスロー系混合気通路１１８を遮断し、ソレノイドバルブ１０が通電されると、弁体２８はスロー系混合気通路１１８から退避し、混合気がスロー系混合気出口１２２へ流れる。
【００１９】
ソレノイドバルブ１０はボディアース方式であり、弁体２８の反対側に突出するプラス電極、即ちターミナル３４から電流が供給される。ターミナル３４には、駆動装置１２４によってバッテリ１２６から電流が必要に応じて供給される。駆動装置１２４はコンピュータ１２８からの信号に基づいて電流を出力する。
【００２０】
図２はソレノイドバルブ１０の断面図であり、図３はその上面図である。ソレノイドバルブ１０は略円筒のボディ１１を備え、このボディ１１の一方の開口端１１ａにはプレート１２を介してセットスクリュー１４が一体的に固定される。セットスクリュー１４は外周面にネジ部が形成され、このネジ部が気化器１００へ螺合することにより、ソレノイドバルブ１０が気化器１００へ取付けられる。セットスクリュー１４には貫通孔１４ａが形成される。ボディ１１、プレート１２、およびセットスクリュー１４は導電性の金属、例えば圧延鋼板により形成される。
【００２１】
ボディ１１内には両端にフランジを備えた円筒部材であるボビン１６が固定される。ボビン１６はガラス繊維入り合成樹脂から成型される。このボビン１６の外周面にエナメル線であるコイル１８が巻回され、さらにコイル１８の外側に保護テープ１９が巻きつけられる。ボビン１６のセットスクリュー１４側の端部、即ち開口端部１６ａはセットスクリュー１４の貫通孔１４ａ内に嵌合される。ボビン１６のターミナル３４側の開口端部に形成されたフランジ１６ｂは、軸Ｌに垂直な略円板部材であるエンドヨーク２０と密着している。
【００２２】
エンドヨーク２０には軸Ｌに沿ってボビン１６内へ突出するインナーヨーク２２が一体的に固定され、このインナーヨーク２２はボビン１６の内周面１６ｃに圧入固定される。エンドヨーク２０およびインナーヨーク２２の材料は磁性材である。エンドヨーク２０の外周側面はボディ１１に当接する。軸Ｌに関してエンドヨーク２０が設けられた位置のわずか上方の位置Ｍにおいて、ボディ１１は外側から３箇所（図３）かしめられ、エンドヨーク２０の軸Ｌ方向の移動が規制される。以上の構成により、ボビン１６、エンドヨーク２０、およびインナーヨーク２２が、ボディ１１内に固定される。
【００２３】
プランジャ２４はワッシャ２６を介して弁体２８と一体的に固定される。プランジャ２４はボビン１６の内周面１６ｃにおいて軸Ｌに沿って相対移動可能であり、弁体２８はプランジャ２４の移動と共に、セットスクリュー１４からの突出量を変化させる。
【００２４】
プランジャ２４の円筒孔２４ａ内には、金属線を巻回して得られるコイルスプリング３０が設けられ、このコイルスプリング３０の両端はそれぞれ、弁体２８およびインナーヨーク２２に当接している。コイルスプリング３０の付勢力により、プランジャ２４は弁体２８とともにセットスクリュー１４側に付勢される。
【００２５】
エンドヨーク２０は、軸Ｌに平行な柱部材であるボス部２１を備える。コイル１８の一端はこのボス部２１に巻付けられ、半田により固定される。ボビン１６はエンドヨーク２０から図２の上方に突出した２つの突部３２を備える。この２つの突部３２にはターミナル３４が圧入固定される。ターミナル３４は、ボス部２１と平行な柱部材であるボス部３６を備え、コイル１８の他端はこのボス部３６に巻付けられ、半田により固定される。２つのボス部３６およびコイル端末等を保護するために、ボディ１１内には開口１１ｂから樹脂３８が注入される。
【００２６】
図４はソレノイドバルブ１０の開閉動作の原理を示す模式図である。通電されない状態では、図２のように弁体２８がコイルスプリング３０により下方に付勢されているが、コイル１８に電流が流れると、一点鎖線で示す磁界が生じ、コイル１８内の磁力がコイルスプリング３０の付勢力より大きくなると、コイルスプリング３０が圧縮し、プランジャ２４および弁体２８が矢印Ａの方向に移動させられる。
【００２７】
図５はボビン１６、エンドヨーク２０、およびターミナル３４を分解して示す斜視図である。ボビン１６に巻回されるコイル１８の両端末１８ａおよび１８ｂは、共にフランジ１６ｂ側へ延びている。コイル端末１８ａは、フランジ１６ｂに径方向に沿って形成されたガイド溝１６ｄにガイドされる。
【００２８】
フランジ１６ｂの上面１６ｅにおいて溝部１６ｄの両側には、２つの突部３２が対向して設けられ、この突部３２にはそれぞれフランジ１６ｂに平行な圧入溝部３２ａが形成される。この圧入溝部３２ａはガイド溝１６ｄ側が開口しており、この開口している側から、ターミナル３４の固定板部３５が圧入される。これによりボビン１６にターミナル３４が固定される。
【００２９】
ターミナル３４は、軸Ｌに対して垂直な略長方形の固定板部３５と、固定板部３５の一方の長辺中央から軸Ｌと平行な方向に延びる略長方形の接続板部３７と、接続板部３７が設けられていない固定板部３５の長辺から接続板部３７と平行な方向に延びる柱状のボス部３６とが一体的に形成されて成る。ターミナル３４の材料は銅成分を含む合金である。
【００３０】
固定板部３５の両端は圧入溝部３２ａに圧入固定される。接続板部３７は駆動装置１２４（図１参照）と接続される。ターミナル３４がボビン１６に固定された状態において、ガイド溝１６ｄとターミナル３４のボス部３６は近接しており、ガイド溝１６ｄから延びるコイル端末１８ａはボス部３６に巻付けられる。
【００３１】
フランジ１６ｂとターミナル３４との間にはエンドヨーク２０が設けられる。エンドヨーク２０は略円板形状を呈しており、フランジ１６ｂに密着する際に突部３２を回避するための凹部２０２が２つ形成される。中央にはインナーヨーク２２が嵌合固定される。凹部２０２の一方には軸Ｌに平行なボス部２１が一体的に設けられ、エンドヨーク２０がボビン１６に取付けられた状態において、フランジ１６ｂの外周面から延びたコイル端末１８ｂが巻付けられる。
【００３２】
図６を参照する。図６はボビン１６にエンドヨーク２０とターミナル３４とが取付けられた状態を示す図であり、図２の部分拡大図である。エンドヨーク２０の板厚Ｄ₁ はフランジ１６ｂから溝部３２ａまでの距離Ｄ₂ より小さく、これによりエンドヨーク２０とターミナル３４との接触が回避される。また固定板部３５は中央が***した形状となっており、エンドヨーク２０の上面２０ｃから突出したインナーヨーク２２の頭部２２ａに干渉しない。即ち、ターミナル３４およびエンドヨーク２０は、ボビン１６に固定された状態で、コイル端末１８ａ、１８ｂにそれぞれ接続されるが、互いに接触しないように配置される。樹脂３８は絶縁層としての役割を果たす。
【００３３】
電流は、バッテリ１２６のプラス端末からターミナル３４へ供給されて、コイル端末１８ａからコイル１８内を流れ、コイル端末１８ｂからエンドヨーク２０、ボディ１１、プレート１２、セットスクリュー１４、さらに気化器１００側のボディ１０１（図１）を通って、ボディ１０１に接続されたバッテリ１２６のマイナス端末に戻る。
【００３４】
フランジ１６ｂの上面１６ｅからボス部２１の先端までの距離Ｄ₃ と、フランジ１６ｂの上面１６ｅからボス部３６の先端までの距離Ｄ₄ とは略等しい。またフランジ１６ｂの上面１６ｅから固定板部３５の***した中央上面までの距離Ｄ₅ と、フランジ１６ｂの上面１６ｅから突部３２の上面までの距離Ｄ₆ とは略等しい。距離Ｄ₃ およびＤ₄ は距離Ｄ₅ およびＤ₆ より大きい。
【００３５】
次にソレノイドバルブ１０の製造工程について説明する。まず、ボビン１６にコイル１８が巻付けられる。次にインナーヨーク２２およびエンドヨーク２０がボビン１６に取付けられ、さらにターミナル３４がボビン１６に取付けられ、電極が形成される。ボディ１１とプレート１２とセットスクリュー１４とが一体化されたものに、開口１１ｂから弁体２８およびプランジャ２４、コイルスプリング３０が順に挿入された後、電極形成されたボビン１６が圧入される。そして開口１１ｂから樹脂が注入される。以上の処理を経てソレノイドバルブ１０が完成する。
【００３６】
図７はソレノイドバルブ電極製造装置の主要構成を示すブロック図である。ソレノイドバルブ電極製造装置３００は、取付装置３０２、巻付装置３０４、半田付装置３０６、折曲装置３０８とを備え、各装置への搬送は搬送装置３１０、例えばベルトコンベアによって行われる。
【００３７】
図８〜図１１はソレノイドバルブ電極製造装置においてボビン１６に電極を形成する各工程を示す図である。図８および図９において、ボビン１６には、取付装置３０２によってエンドヨーク２０およびターミナル３４を取付ける取付処理と、巻付装置３０４によってボス部２１、３６にそれぞれコイル端末１８ｂ、１８ａを巻付ける巻付処理とが施される。図８は巻付処理後の状態を示す上面図であり、図９はその側面図である。ターミナル３４は取付処理および巻付処理時において、接続板部３７は固定板部３５、即ちボビン１６のフランジ１６ｂと平行である。
【００３８】
取付処理において、ボビン１６にはエンドヨーク２０が圧入固定された後、ターミナル３４の固定板部３５が、矢印Ｂの方向から突部３２の圧入溝部３２ａ内に圧入される。巻付処理において、コイル端末１８ａはボス部３６に巻付けられ、コイル端末１８ｂはボス部２１に巻付けられる。
【００３９】
図１０は半田付装置３０６による半田処理を示す図である。この半田処理では、巻付処理後のボビン１６が図８の状態から上下反転させられ、ボス部２１、３６の先端が下方に向けられる。この状態で、ボス部２１、３６の先端はハンダ槽５０に浸けられ、ボス部２１、３６にそれぞれコイル端末１８ｂ、１８ａが半田付けされる。
【００４０】
図１１は折曲装置３０８による折曲処理を示す図である。折曲処理において、ターミナル３４の接続板部３７が図の破線の位置から実線の位置へ折曲げられる。即ち、接続板部３７は取付板部３５と接続する基端側が折り曲げられ、これにより矢印Ｃ方向に回動し、軸Ｌに平行となる。
【００４１】
以上の処理によって、ボビン１６に電極が形成される。従来は、２つのコイル端末はターミナルおよびエンドヨークに直接半田付けされていたため、仮固定と半田付けの２工程を繰り返す、即ち４工程が必要であった。しかし本実施形態の構成によると、２つのコイル端末の半田付を一度に行うことができ、組み立て工数の減少および処理時間の短縮が図られる。
【００４２】
また、エンドヨークは軸に垂直な板部材であり、ターミナルはエンドヨークの上方に設けられた軸方向に平行に延びる板部材であるため、これらに直接半田付するためには、手作業に頼らざるを得ず、生産効率はある一定以上は望めなかった。しかし本実施形態の構成では、ターミナル３４をエンドヨーク２０に平行に取り付け、半田処理後に軸Ｌ方向にたちあげており、またターミナル３４の取付時においてターミナル３４より突出した２つのボス部２１、３６にコイル端末１８ａ、１８ｂを巻き付けているので、半田槽５０に浸けるだけで半田付が行える。従って機械による自動化が可能となり、生産性を向上させ、かつ品質を高精度かつ一定に保つことができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によると、ソレノイドバルブの端子形成を容易かつ高精度に行い、ソレノイドバルブの生産性および品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるソレノイドバルブを用いた内燃機関の気化器を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明によるソレノイドバルブの実施形態を示す縦断面図である。
【図３】図２に示すソレノイドバルブの上面図である。
【図４】図２に示すソレノイドバルブの原理を模式的に示す図である。
【図５】図２に示すソレノイドバルブのボビン、ターミナル、およびエンドヨークの構成を示す分解斜視図である。
【図６】図２に示すソレノイドバルブの部分拡大断面図である。
【図７】本発明によるソレノイドバルブ電極製造装置の実施形態を示す図であり、主要構成を示すブロック図である。
【図８】取付処理後のボビンを示す上面図である。
【図９】図７に示すボビンの側面図である。
【図１０】コイル端末の半田処理を模式的に示す図である。
【図１１】ターミナルの折曲処理を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０ ソレノイドバルブ
１１ ボディ
１２ プレート
１４ セットスクリュー
１８ コイル
１８ａ、１８ｂ コイル端末
２０ エンドヨーク
２１、３６ ボス部
２２ インナーヨーク
２４ プランジャ
２８ 弁体
３２ 突部
３４ ターミナル
３００ ソレノイドバルブ電極製造装置
３０２ 取付装置
３０４ 巻付装置
３０６ 半田付装置
３０８ 折曲装置
３１０ 搬送装置

Claims (10)

1. コイル（１８）の起磁力により弁体（２８）を進退させるソレノイドバルブ（１０）であって、
   前記コイルに対して前記弁体とは反対側に配置されるターミナル（３４）に設けられ、前記コイルの軸方向に沿って前記コイルの反対側に向けて延出する第１ボス部（３６）と、
   前記コイルと前記ターミナルとの間に配置されてボディアースを構成するエンドヨーク（２０）に設けられ、前記第１ボス部に平行に延出する第２ボス部（２１）とを備え、
   前記コイルの一端が前記第１ボス部に巻き付けられ、他端が前記第２ボス部に巻き付けられる
   ことを特徴とするソレノイドバルブ。
2. 前記第１および第２ボス部の先端の高さが略等しいことを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブ。
3. 前記第１および第２ボスに巻き付けられた前記コイルの両端が、前記第１および第２ボス部に半田付けされていることを特徴とする請求項２に記載のソレノイドバルブ。
4. 前記コイルが巻回されるボビン（１６）のフランジ（１６ｂ）に前記エンドヨークが密着固定されるとともに、前記フランジに前記コイルの反対側に向けて突出する突部（３２）が形成され、前記ターミナルが前記エンドヨークと離間して前記突部によって支持されることを特徴とする請求項１に記載のソレノイドバルブ。
5. コイル（１８）の起磁力により弁体（２８）を進退させるソレノイドバルブ（１０）の製造方法であって、
   ボビン（１６）に前記コイルを巻き付けるステップと、
   ボディアースを構成するとともに前記ボビンに装着されるエンドヨーク（２０）に設けられ、前記コイルの軸方向に沿って延出する第２ボス部（２１）に前記コイルの一端を巻き付けるステップと、
   ターミナル（３４）に設けられ前記第２ボス部と平行に延出する第１ボス部（３６）に前記コイルの他端を巻き付けるステップと
   を備えることを特徴とするソレノイドバルブの製造方法。
6. 更に、前記エンドヨークを前記ボビンに取り付けるステップと、前記ターミナルを前記ボビンに取り付けるステップとを備えることを特徴とする請求項５に記載のソレノイドバルブの製造方法。
7. 前記コイルの両端が巻き付けられた前記第１および第２ボスを液状半田に同時に漬けるステップを備えることを特徴とする請求項６に記載のソレノイドバルブの製造方法。
8. 前記ターミナルが前記ボビンに取り付けられる取付板部（３５）と電極接続部としての接続板部（３７）とを備え、前記ターミナルを前記ボビンに取り付けるステップにおいて前記接続板部は前記軸方向に垂直とされ、前記第１および第２ボスを液状半田に同時に漬けるステップ終了後に、前記軸方向へ折り曲げられることを特徴とする請求項７に記載のソレノイドバルブの製造方法。
9. 前記ソレノイドのボディ（１１）の開口部（１１ｂ）から前記弁体と、前記弁体に固定されるプランジャ（２４）と、前記プランジャに付勢力を与えるコイルスプリング（３０）とを装填するステップと、前記エンドヨークと前記ターミナルとが取り付けられた前記ボビンを前記ボディに装着するステップとを備えることを特徴とする請求項６に記載のソレノイドバルブの製造方法。
10. 前記ボビンを前記ボディに装着後、前記開口部から樹脂を注入することを特徴とする請求項９に記載のソレノイドバルブの製造方法。

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