JP2015510276A - 相互結合部を備えた磁束コレクタ及びこれを含む電磁弁アセンブリの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、電磁弁アセンブリ等のための機器であって、第１の円弧状部材と、少なくとも１つの別の円弧状部材とを有する、略環状の磁束コレクタを含むものである。第１の円弧状部材と、少なくとも１つの別の円弧状部材とは、互いに結合して略環状の磁束コレクタを形成するように、協同的に形成されている。更に、環状磁束コレクタを用いた電磁弁アセンブリの製造方法を提供する。

Description

本発明は、磁束コレクタ、及び、磁束コレクタを有する電磁弁アセンブリの製造方法に関するものである。

電磁弁は、電流を流して、バルブ内で電機子を移動させる電磁束領域を発生可能な、コイルを有する態様のものがある。磁束コレクタは、磁束を集めるために、コイルに隣接して電機子の周りに設置されることがあり、これによって、電機子の移動を促すように磁界を導くものである。

本発明は、電磁弁アセンブリ等のための機器であって、第１の円弧状部材と、少なくとも１つの別の円弧状部材とを有する、略環状の磁束コレクタを含むものである。第１の円弧状部材と、少なくとも１つの別の円弧状部材とは、互いに結合して略環状の磁束コレクタを形成するように、協同的に形成されている。

環状磁束コレクタは、弁体の外周面に溝を備えた弁体を有する、電磁弁アセンブリに用いることができる。第１の円弧状部材と、少なくとも１つの別の円弧状部材とは、溝において弁体を囲うように溝に嵌め込まれた場合に、互いに結合して略環状の磁束コレクタを形成するように、協同的に形成されている。移動可能な電機子は、弁体内部の、磁束コレクタの半径方向内側にある。

電磁弁アセンブリを製造する方法は、磁束コレクタの円弧状部材を弁体の外溝に嵌め込み、溝において弁体を囲むと共に環状磁束コレクタを形成するように、円弧状部材を互いに結合する工程を含んでいる。弁体は、旋盤加工が可能であり、弁体の外面に溝が切削加工される。従って、環状磁束コレクタは、弁体と一体的に鋳造する必要がない。

上述した特徴及び効果と、本発明の他の特徴及び効果とは、本発明を実施するための最良の形態についての、下記の詳細な説明から、添付の図面について適用することで、容易に明らかになる。

環状磁束コレクタの円弧状部材の斜視概略図である。 図１の円弧状部材を別の円弧状部材と結合して形成した、環状磁束コレクタの斜視概略図である。 図１の円弧状部材の切欠きを示す、部分的な平面概略図である。 図１の円弧状部材の突起部を示す、部分的な平面概略図である。 図１の第１の円弧状部材の正面概略図である。 図２の環状磁束コレクタを含む電磁弁アセンブリの、図７の６−６線における概略断面図である。 図６の電磁弁アセンブリの概略斜視図である。 図６及び図７の電磁弁アセンブリの弁体を形成するように旋盤加工されている加工物の概略図である。 図８の旋盤加工後であり、外面に切削加工された溝を示す、図６及び図７の弁体の概略側面図である。 弁体の溝に設置された磁束コレクタを示す、図６及び図７の電磁弁アセンブリの部分的な斜視概略図である。 図６の電磁弁のバルブハウジングの概略平面図である。 図６及び図７の電磁弁アセンブリを製造する方法のフロー図である。

図面（各図間で同様の参照符号は同様の構成要素を示している）を参照すると、図１は、図２に環状磁束コレクタ（annular flux collector）１２として示されている機器の、第１の円弧状部材１０を示している。図２に示されているように、第１の円弧状部材１０は、第２の円弧状部材１４と結合して、環状磁束コレクタ１２を構成するように形成されている。２つの円弧状部材１０、１４のみで環状磁束コレクタ１２を構成しているが、本発明の範囲において、３つ以上の円弧状部材を、互いに結合して環状磁束コレクタ１２を構成するように形成してもよい。円弧状部材１０、１４は、鋼鉄、或いは、磁束を保つように磁化可能な任意の別の材料であってもよい。

環状磁束コレクタ１２は、電磁弁アセンブリへの利用に限定されるものではないが、図６に示す電磁弁アセンブリ１６に利用できる。本明細書で説明するように、本説明に係る環状磁束コレクタ１２の構成によれば、鋳造弁体（cast valve body）や別の製法による弁体を代わりに用いることもできるが、旋盤加工弁体（turned valve body）１８への適用が可能となる。電磁弁アセンブリ１６を製造する１つの方法２００について、図１２のフロー図に関して説明しており、本明細書で論じている。

図１に示されている第１の円弧状部材１０は、第１の形状を有する第１端部２０と、第２の形状を有する第２端部２２とを備えている。具体的には、第１端部２０の第１の形状は、面２４から延びる切欠き２６の如き第１機構を備えた、半径方向に延びる第１の面２４により規定されている。又、第２端部２２の第２の形状は、面２８から延びる突起部３０の如き第２機構を備えた、半径方向に延びる第２の面２８により規定されている。

切欠き２６及び突起部３０は、本発明の範囲内で用いることができる第１機構及び第２機構の一例である。第１の円弧状部材１０の第１端部２０及び第２端部２２の形状は、夫々、互いに結合するように設計された、別の第１機構及び第２機構により規定されていてもよい。

図３は、開口部３２と、切欠き２６の開口部３２が突出部３４により狭くなるように、開口部３２で内側に延びる突出部３４とを備えた、切欠き２６を示している。図４は、張り出し側面３１と、面２８にくぼみ３７を形成するテーパ状ネック３３とを備えた、突起部３０を示している。切欠き２６と突起部３０とは、突出部３４間の最も狭い部位の距離Ｄ１が、テーパ状ネック３３の最も狭い部位の幅Ｄ２と略等しくなるように、協同的に形成されている。

図２は、第３端部として参照される端部３５を有する第２の円弧状部材１４を示しており、第３端部は、切欠き３６である第３機構により部分的に規定された第３の形状を備えている。第２の円弧状部材１４は、第４端部として参照されるもう一方の端部３９を有しており、第４端部は、突起部３８である第４機構により部分的に規定された第４の形状を備えている。図示の実施形態において、第２の円弧状部材１４は、第１の円弧状部材１０と実質的に同じものである。従って、第３端部３５の第３の形状は、第１端部２０の第１の形状と実質的に等しく、第４端部３９の第４の形状は、第２端部２２の第２の形状と実質的に等しい。切欠き３６は、切欠き２６に関して説明したように、開口部と突出部とを有している。又、突起部３８は、突起部３０に関して説明したように、張り出し側面とテーパ状ネックとを有している。

図２に示されているように、突起部３０は、十分な力で切欠き３６へ圧入されたときに、張り出し側面３１が突出部３４を滑り抜けて、突出部３４がテーパ状ネック３３のくぼみ３７に係止されるように、切欠き３６に適合するように形成されている。これにより、突起部３０が切欠き３６内に固定され、第１の円弧状部材１０と第２の円弧状部材１４とが結合される。同時に、突起部３８が切欠き２６へ同じように圧入されることで、突起部３８が切欠き２６内に固定され、第１の円弧状部材１０と第２の円弧状部材１４とが、より一層結合される。突起部３０は、組み立て後の環状磁束コレクタ１２の中心軸Ｃと略直交する方向へ向かって、切欠き３６に圧入される。突起部３０、３８を切欠き２６、３６へ圧入するために必要な力により、突起部３０、３８と切欠き２６、３６との何れか一方又は双方の、力学的な変形が引き起こされる。特に、突出部３４は、張り出し側面３１が突出部３４を押し通る際に、少なくとも僅かに変形される。

第１の円弧状部材１０は、円弧状内側面４０を有しており、第２の円弧状部材１４は、円弧状内側面４２を有している。円弧状部材１０、１４が結合されたとき、円弧状内側面４０、４２は、協働して、磁束コレクタ１２の内周面４４を形成する。又、円弧状部材１０、１４が結合されたとき、第１の円弧状部材１０と第２の円弧状部材１４との各々が軸方向（図２の視点で軸Ｃに沿った上方向）へ延びて、カラー４６を形成している。このカラー４６は、第１の円弧状部材１０の第１カラー部４８と、第２の円弧状部材１４の第２カラー部５０とを有している。又、カラー４６は、軸Ｃに沿った高さＨ１を有している。第１の円弧状部材１０の、カラー４６と反対側の面５２と、第２の円弧状部材１４の、カラー４６と反対側の面５４とは、図５及び図６に最もよく示されているように、双方とも略平面である。

図６は、実装ブラケット６０に支持された電磁弁アセンブリ１６を示している。例えば、電磁弁が、エンジンタイミングを遅らせる又は進ませる油量調節弁として用いられる場合に、実装ブラケット６０は、エンジンのカムシャフトカバーに固定することができる。実装ブラケット６０は、本明細書で説明するように、磁束コレクタ１２を収容するバルブハウジング６２へ溶接される。

図１１に示されているように、バルブハウジング６２は中空であり、内径Ｄ３のキャビティ６４を備えている。又、バルブハウジング６２は、一端に中央開口部６６を備えている。バルブハウジング６２は、中央開口部６６の周囲に、半径方向内側へ延びるフランジ部６３を形成するように、中央開口部６６が、内径Ｄ３よりも小さい第２の内径Ｄ４を有している。さて、図６は、環状磁束コレクタ１２と共に、バルブハウジング６２に実装された、コイル７０、磁極片７２、ボビン７４を示している。磁束コレクタ１２は、本明細書に記載するように、弁体１８の外周面７３に形成された溝７１に係合している。ボビン７４は、射出成形により、成形部材７６で外側被覆されている。ボビン７４は、コイル７０を囲んでいる。磁極片７２は、ボビン７４内へ、圧入又は別の方法で固定されており、更に、弁体１８の円柱状キャビティ７５内へ嵌入され、シール７７により固定されている。ボビン７４の上部かつ磁極片７２の周りに、キャップ７８が設置されている。バルブハウジング６２は、ハウジング６２の端部にある一体式の固定タブ８０と共に形成されている。これらのタブ８０は、組み立て前或いは折り曲げ前の状態８０Ａを、図７に破線で示している。

図６は、電磁束に応じてキャビティ７５内を移動可能な電機子８２を示している。磁極片７２、コイル７０、磁束コレクタ１２、及び、電機子８２は、電磁石を形成する。コイル７０が電源（バッテリ等、図示省略）より印加された場合、磁極片７２と電機子８２との間のエアギャップ８１に、磁束線が発生する。電機子８２は、コイル７０の印加により発生する磁束に応じて、弁体１８により形成されたキャビティ７５内を移動可能である。コイル７０の印加及び非印加に対する、電機子８２の迅速かつ正確な応答性を、磁束により確保できるように、磁束コレクタ１２は、電機子８２と半径方向に近接する位置にある。電機子８２には、弁棒８４が圧入されており、電機子８２と共に移動する。弁棒８４の端部は、ポペット８６に嵌入されている。バルブボディ１８が拡張部１９に捻じ込まれており、拡張部１９は、キャビティ７５に連通するキャビティ７９に、棒８４を部分的に収容している。

電機子８２は、コイル７０が印加されていない場合の、第１の位置で図示されている。電機子８２が図示の第１の位置にある場合に、制御流路８８は、排出流路９０と流体連通状態にあり、これにより、流体力がボール逆止弁９１を征したとき、制御圧にある流体が弁体１８を通って排出される。弁棒８４が第１弁座９４に着座しているため、供給流路９２は、排出流路９０と流体連通状態にならない。網状フィルタ（wire mesh filter）９３が供給流路を覆っている。フィルタ９３は、流体が供給流路９２へ流れるように、透過性を有している。コイル７０が印加された場合は、電機子８２が磁極片７２の方へ移動し、これにより、ポペット８６が第２弁座９５に着座するまで、弁棒８４も上方へ移動する。すると、供給流路９２が制御流路８８と流体連通状態になり、流体が制御流路８８を通過するようになる。コイル７０が印加された場合、供給流路９２は、排出流路９０と流体連通状態にならない。

キャップ７８がハウジング６２へ設置された後、タブ８０は、バルブハウジング６２内の構成要素がしっかりと保持されるように、図６及び図７に示す位置へと下方に折り曲げられる。図６は、磁束コレクタ１２の外面９７と相補的な形状を有する、ボビン７４の内面９６を示している。カラー４６が拡張されてボビン７４へ接触していることにより、カラー４６は、タブ８０が下方へ折り曲げられたときに、磁束コレクタ１２の半径方向外側の部位が回転して上昇することを防ぐための、モーメントアームを有することとなる。これにより、半径方向で電機子８２に可能な限り近い、磁束コレクタ１２の弁体１８に対する位置が、確実に保持される。

磁束コレクタ１２は、弁体１８が、鋳型で磁束コレクタと共に鋳造されるのではなく、別々に製造することができるように形成されている。具体的に、図８は、ＣＮＣ旋盤１０２等の工作機械に保持された、概して筒状のアルミニウム製加工物１００を示している。旋盤１０２は、図９に示す弁体１８の成形に利用される、コンピュータ制御の様々な切削機能を有している。切削工具１０４は、切削して、図６及び図１０に示すように磁束コレクタ１２が嵌合する溝７１を含む、最終的な弁体１８の外周面を形成するために使用される。図９は、供給流路９２及び制御流路８８と共に溝７１を備えた、最終的な弁体１８を示している。

図１２は、図６の電磁弁アセンブリ１６を製造する方法２００のフロー図である。方法２００は、概して筒状の加工物１００を旋盤にかけて弁体１８を作成する、工程２０２から開始する。工程２０４では、弁体１８の外面に溝７１を切削加工する。そして、工程２０６において、環状磁束コレクタ１２の円弧状部材１０、１４を溝７１へ嵌め込み、環状磁束コレクタ１２を形成するように、部材１０、１４を互いに結合する。円弧状部材１０、１４は、図１０に示す弁体１８の中心軸Ｃ２と直交する、略半径方向内側へ向けて、溝７１に嵌め込む。図９に示す溝７１の軸方向高さＨ２が、図２に示す環状磁束コレクタ１２の軸方向高さＨ１よりも大きいため、磁束コレクタ１２は溝７１に嵌合する。部材１０、１４は結合するように設計されているため、これらは、バルブハウジング６２への挿入の前に取り扱われても、振動によって半径方向外側へ分離することがない。これによって、環状磁束コレクタ１２がキャビティ６４内に収まることが保証される。環状磁束コレクタ１２の外径Ｄ５は、バルブハウジング６２の内径Ｄ３よりも僅かに小さいだけであるため、結合した部材１０、１４により実現される半径方向への分離の防止によって、磁束コレクタ１２をバルブハウジング６２へ確実に挿入することができる。磁束コレクタ１２の半径方向外側へのいくらかの伸長は、磁束コレクタ１２が取り付けられた弁体１８を、バルブハウジング６２へ嵌入することができる程度のものである。

図１２に示す工程２０８では、組み立てたコイル７０とボビン７４とを、弁体１８へ圧入する。次に、工程２１０において、磁束コレクタ１２とコイル７０と外側被覆されたボビン７４とを備えた弁体１８を、ハウジング６２へ圧入する。磁束コレクタ１２は、フランジ部６３に接触して止まるが、弁体１８は、中央開口部６６を通過して延びることとなる。その後、工程２１２において、キャップ７８を外側被覆されたボビン７４の上方に挿嵌する。工程２１４では、固定タブ８０を押し倒して、磁束コレクタ１２、コイル７０、及び、ボビン７４を囲んで、バルブハウジング６２を固定する。

対応する構成要素や方法の工程と共に、図面及び明細書で使用している参照符号は、下記の通りである。

本発明の様々な態様を実施するための最良の形態について、詳細に説明してきたが、これらの発明に関係する当業者は、添付クレームの範囲内にある、本発明を実行するための様々な代替形態を認識するであろう。

１０：第１の円弧状部材、１２：環状磁束コレクタ、１４、第２の円弧状部材、１６：電磁弁アセンブリ、１８：旋盤加工弁体、１９：拡張部、２０：符号１０の第１端部、２２：符号１０の第２端部、２４：半径方向に延びる面、２６：切欠き、２８：半径方向に延びる第２の面、３０：突起部、３１：張り出し側面、３２：開口部、３３：テーパ状ネック、３４：突出部、３５：符号１４の端部（第３端部）、３６：切欠き、３７：くぼみ、３８：突起部、３９：符号１４の端部（第４端部）、４０：符号１０の円弧状内側面、４２：符号１４の円弧状内側面、４４：内周面、４６：カラー、４８：第１カラー部、５０：第２カラー部、５２：面、５４：面、６０：実装ブラケット、６２：バルブハウジング、６３：フランジ部、６４：キャビティ、６６：中央開口部、７０：コイル、７１：溝、７２：磁極片、７３：外周面、７４：ボビン、７５：円柱状キャビティ、７６：成形部材、７７：シール、７８：キャップ、７９：キャビティ、８０：固定タブ、８０Ａ：折り曲げ前の状態、８１：エアギャップ、８２：電機子、８４：弁棒、８６：ポペット（control passage）、８８：制御流路、９０：排出流路、９１：ボール逆止弁、９２：供給流路、９３：網状フィルタ、９４：第１弁座、９５：第２弁座、９６：内面、９７：外面、１００：加工物、１０２：旋盤、１０４：切削工具、２００：方法、２０２：旋盤加工工程、２０４：切削工程、２０６：円弧状部材を嵌め込む工程、２０８：組み立てたコイル及びボビンを圧入する工程、２１０：弁体を挿入する工程、２１２：キャップを挿嵌する工程、２１４：タブを押し倒す工程、Ｈ１：カラーの軸方向高さ、Ｈ２：溝の軸方向高さ、Ｄ１：突出部間の距離、Ｄ２：テーパ状ネックの幅、Ｄ３：バルブハウジングのキャビティの直径、Ｄ４：バルブハウジングの中央開口部の直径、Ｄ５：環状磁束コレクタの外径

Claims (15)

1. 磁束コレクタを含む機器であって、
   前記磁束コレクタは、第１の円弧状部材と、少なくとも１つの別の円弧状部材とを含んでおり、
   前記第１の円弧状部材と、前記少なくとも１つの別の円弧状部材とは、前記磁束コレクタが環状になるように互いに結合するよう、協同的に形成されていることを特徴とする機器。
2. 前記第１の円弧状部材と、前記少なくとも１つの別の円弧状部材とが、変形によって結合するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の機器。
3. 前記少なくとも１つの別の円弧状部材は、１つの第２の円弧状部材であって、前記第１の円弧状部材と同一であることを特徴とする請求項１記載の機器。
4. 前記第１の円弧状部材と前記第２の円弧状部材との各々が、第１端部の、半径方向に延びる第１の面にある第１機構と、第２端部の、半径方向に延びる第２の面にある第２機構とを有しており、
   前記第２の円弧状部材の前記第２機構が、前記第１の円弧状部材の前記第１機構において、前記第１の円弧状部材を変形させるように形成されており、かつ、前記第１の円弧状部材の前記第２機構が、前記第２の円弧状部材の前記第１機構において、前記第２の円弧状部材を変形させるように形成されていることで、前記第１の円弧状部材と前記第２の円弧状部材とが結合することを特徴とする請求項３記載の機器。
5. 前記第１の円弧状部材の前記第１機構と、前記第２の円弧状部材の前記第１機構との各々は、突出部を有する切欠きであり、前記突出部が前記切欠きの開口部において内側に延びており、
   前記第１の円弧状部材の前記第２機構と、前記第２の円弧状部材の前記第２機構との各々は、突起部であり、
   前記突出部は、前記突起部が前記切欠き内に配置される際に、前記突起部によって変形されるように形成されていることを特徴とする請求項４記載の機器。
6. 前記第１の円弧状部材と、前記少なくとも１つの別の円弧状部材との各々は、円弧状部材が互いに結合されたときに、前記磁束コレクタの内周面を部分的に構成する円弧状内側面を有しており、
   前記第１の円弧状部材と、前記少なくとも１つの別の円弧状部材との各々は、円弧状部材が互いに結合されたときにカラーを形成するように、前記円弧状内側面が軸方向の一方へ延びていることを特徴とする請求項１記載の機器。
7. 外周面に溝を有する弁体と、第１の円弧状部材及び少なくとも１つの別の円弧状部材を有する環状磁束コレクタと、前記弁体内部の、前記磁束コレクタの半径方向内側にある移動可能な電機子と、を含む機器であって、
   前記第１の円弧状部材と、前記少なくとも１つの別の円弧状部材とは、前記溝において前記弁体を囲うように前記溝に嵌め込まれたときに、互いに結合して前記環状磁束コレクタを形成するように、協同的に形成されていることを特徴とする機器。
8. 前記少なくとも１つの別の円弧状部材は、１つの第２の円弧状部材であり、
   前記第１の円弧状部材と前記第２の円弧状部材との各々は、第１端部の、半径方向に延びる第１の面にある切欠きと、第２端部の、半径方向に延びる第２の面にある突起部とを有しており、
   前記第２の円弧状部材の前記突起部が、前記第１の円弧状部材の前記切欠きにおいて、前記第１の円弧状部材を変形させるように形成されており、かつ、前記第１の円弧状部材の前記突起部が、前記第２の円弧状部材の前記切欠きにおいて、前記第２の円弧状部材を変形させるように形成されていることで、前記第１の円弧状部材と前記第２の円弧状部材とが結合することを特徴とする請求項７記載の機器。
9. 前記第１の円弧状部材と前記第２の円弧状部材との各々は、円弧状部材が互いに結合されたときに、前記磁束コレクタの内周面を部分的に構成する円弧状内側面を有しており、
   前記第１の円弧状部材と前記第２の円弧状部材との各々は、円弧状部材が互いに結合されたときにカラーを形成するように、前記円弧状内側面が軸方向の一方へ延びており、前記カラーの軸方向高さが、前記溝の軸方向高さに適合していることを特徴とする請求項７記載の機器。
10. 更に、バルブハウジングを含み、該バルブハウジングは、内径を有するキャビティと、一端にある中央開口部とを備えており、前記ハウジングは、前記中央開口部の周囲にフランジ部を形成するように、前記中央開口部が、前記内径よりも小さい第２の内径を備えており、
    前記磁束コレクタが、前記内径よりも小さく、かつ、前記中央開口部よりも大きい外径を有しているため、前記弁体は、前記中央開口部を通過して延び、前記磁束コレクタは、前記バルブハウジングの前記フランジ部に接触して止まることを特徴とする請求項９記載の機器。
11. 更に、磁極片と、コイルを含むと共に前記磁極片を囲むボビンとを含み、前記コイルは、前記磁束コレクタ内で前記電機子を移動させるために印加されるものであり、前記バルブハウジングは、前記磁束コレクタ、前記コイル、前記磁極片、及び、前記ボビンを、前記キャビティに保持するように固定されることを特徴とする請求項１０記載の機器。
12. 電磁弁アセンブリを製造する方法であって、
    磁束コレクタの円弧状部材を弁体の外側の溝に嵌め込み、前記溝において弁体を囲むと共に環状磁束コレクタを形成するように、前記円弧状部材を互いに結合する工程を含むことを特徴とする方法。
13. 更に、加工物を旋盤加工して前記弁体を作成する工程と、前記弁体に前記溝を切削加工する工程とを含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
14. 更に、前記弁体がバルブハウジングの開口部を通過して延び、前記磁束コレクタが前記バルブハウジング内側のキャビティに止まるように、前記磁束コレクタを備えた前記弁体を、前記バルブハウジングの前記キャビティへ挿入する工程を含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
15. 更に、ボビン、コイル、磁極片を、バルブハウジング内に組み付ける工程と、
    前記ボビン、前記コイル、前記磁極片、及び、前記磁束コレクタを囲って、前記バルブハウジングを固定する工程とを含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
    

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