JP5892009B2

JP5892009B2 - コイル装置及びその製造方法

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Publication number: JP5892009B2
Application number: JP2012193919A
Authority: JP
Inventors: 優樹和田
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2032-09-04
Also published as: JP2014049715A

Description

本発明は、コイル装置及びその製造方法に関する。

ソレノイドの一部を構成するコイル装置は、ボビンに巻き線を巻装してなるコイルが、ヨーク（固定鉄心）に嵌装された構造となっている。ここで油浸型のソレノイドでは、コイルの回りに合成樹脂製の外装体をモールド成形したモールドコイルが適用される。
従来このモールドコイルの一例として、下記特許文献１に示すように、浮き成形によってコイル（ボビン）の回りの全面を外装体が継ぎ目無く覆った構造のものが知られており、シール性に優れるとして実績がある。

特開２００２−２８９５０号公報

ところで上記した浮き成形は、成形終盤まではピンでボビンをキャビティ内に保持し、終盤になるとピンを後退させて樹脂中に浮いた状態で保持するのであるから、引き続く樹脂の射出圧を受けてボビンが傾くおそれがある。そのため、ある程度傾いてもボビンが露出しないように、モールドされる外装体を肉厚に設定する必要があるが、そうするとモールドコイルが大型化し、ヨークを含めたコイル装置全体が大型化して、搭載スペースの拡大や、重量増に繋がるという問題があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、シール性を確保した上で小型化を実現したコイル装置を提供するところにある。

本発明のコイル装置は、ボビンに巻き線を巻装してなるコイルの回りの全面に合成樹脂製の外装体が形成されたモールドコイルと、このモールドコイルが一側面側から嵌装される環形溝状をなすヨークとが具備されたコイル装置であって、前記ボビンの内周面には、同ボビンの前記内周面を覆って形成された前記外装体の内周部の厚さよりも大きい高さ寸法を有し、かつ前記内周部からの突出部分が切除可能な被挟持部が突出形成されているとともに、前記外装体の前記内周部における前記被挟持部を挟んだ軸方向の前後２箇所には、前記ヨークの対向した内周壁との間で弾縮されるシールリングが装着されているところに特徴を有する。

本発明のコイル装置の製造方法は、ボビンに巻き線を巻装したコイルの回りに合成樹脂製の外装体がモールド成形により形成されたモールドコイルが、一側面に開口した環形溝状をなすヨークに嵌着されてなるコイル装置の製造方法であって、前記コイルを、一対の成形型の型閉じに伴い前記ボビンの内周面に予め突出形成された被挟持部を挟持しつつキャビティ内に保持する工程と、前記キャビティ内に合成樹脂を注入して外装体を形成したのち型開きに伴い成形品を型外に取り出す工程と、成形品のうち前記被挟持部の前記外装体から突出した部分を切除して前記モールドコイルを形成する工程と、このモールドコイルを、残された前記被挟持部の軸方向の前後２箇所でシールリングによりシールしつつ前記ヨークに嵌着する工程と、が具備されたところに特徴を有する。

本発明によれば、コイルは、ボビンの内周面に予め突出形成された被挟持部を挟持されつつ、成形型のキャビティ内に実質的に浮動状態で支持され、この状態からキャビティ内に溶融樹脂を注入して樹脂が硬化したところで型開きすると、コイルの回りの全面に亘って外装体が形成され、かつ外装体の内周部から被挟持部の先端が突出した成形品が取り出される。続いて成形品のうち、被挟持部における外装体の内周部から突出した部分を切除することによりモールドコイルが得られる。このモールドコイルが、外装体の内周部における残った被挟持部の軸方向の前後２箇所がシールリングにより全周に亘ってシールされつつヨークに嵌着されることで、コイル装置が組み付けられる。

コイルの回りの全面に外装体を形成するに当たり、ボビンの内周面に突出した被挟持部を両成形型で挟むようにしたから、コイルをキャビティ内に浮動状態に支持するについても強固に定位置に保持できる。そのため、キャビティの容積を徒に大きく、すなわち外装体を徒に肉厚とする必要がない。被挟持部の突出部分を切除することでモールドコイルが得られるが、上記のように外装体を薄肉にできることで小型化が図られる。
同モールドコイルはヨークに嵌着され、このとき外装体の内周部において残った被挟持部との界面から浸水するおそれがあるが、同界面が存在する位置の軸方向の前後２箇所がシールリングによって全周に亘ってシールされているから、同界面からコイル側に浸水することが防止される。
すなわち、シール性を確保した上でモールドコイルの小型化が実現でき、ヨークを含めたコイル装置全体が小型化できて、搭載スペースの縮小や、重量減等を図ることができる。

また、以下のような構成としてもよい。
（１）前記被挟持部が、前記ボビンの中心を指向した複数の突起が周方向に沿って点在して形成されることで構成されている。被挟持部の突出部分の切除処理を容易に行うことができる。
（２）前記被挟持部は、全周に亘る突条の形態で形成されている。成形型内でのコイルの保持をより強固に行うことができる。

本発明によれば、シール性を確保した上で小型化を実現したコイル装置を得ることができる。

本発明の一実施形態に係るコイルを成形型内にセットした状態の断面図可動型側の平面図モールド成形時の断面図モールド成形による成形品の正面図同断面図モールドコイルの正面図モールドコイルをヨークに組み付ける動作を示す断面図組み付け完了時の断面図図８の部分拡大図

＜実施形態＞
本発明の一実施形態を図１ないし図９に基づいて説明する。
この実施形態のコイル装置は、図７に示すように、モールドコイル１０とヨーク４０（固定鉄心）とから構成されている。それに加え、２本のシールリング５０と、Ｃリング５２が備えられている。

モールドコイル１０は、合成樹脂製のボビン１２に銅線からなる巻き線１３が巻き付けられてコイル１１が形成され、このコイル１１の回りに合成樹脂製の外装体２０がモールド成形により形成されて、図６にも示すように、全体として環形に形成されている。なお、外装体２０の一側面における外周の一部からは、巻き線１３に接続された一対の接続端子１５を並べて埋設した接続部２３が突設されている。

外装体２０のモールド成形について説明する。図１及び図２に示すように、コイル１１を構成するボビン１２の内周面には、中央幅位置において、被挟持部を構成する４個の突起１６が、９０度間隔を開けて周方向に沿って形成されている。突起１６は詳細には、図３に参照して示すように、外装体２０における内周部２１の厚さの２倍強の高さを有する角柱状をなし、かつ当該ボビン１２の中心を指向して形成されている。

一方、成形型Ｋとしては、図１に示すように、対をなす固定型６０Ａと可動型６０Ｂとを備えている。なお固定型６０Ａには、外装体２０の接続部２３を成形するべく分割型が備えられているが、これについては図示を割愛する。
可動型６０Ｂの接合面には、図２にも示すように、上記したコイル１１よりも一回り大きい環形溝６１が形成され、型閉じした場合に、外装体２０を形成するべくキャビティ６２が構成されるようになっている。この環形溝６１の内周側には、上記したボビン１２の内周面に突設された突起１６を緊密に挿入可能な４個の挿入溝６３が、接合面から環形溝６１の略半分の深さ位置まで切り込み形成されている。
これに対して、固定型６０Ａの接合面には、上記した可動型６０Ｂの接合面に穿設された挿入溝６３と対向した位置ごとに、型閉じした場合に挿入溝６３内に緊密に進入して突起１６を挟持可能な挟持ピン６４が突設されている。

なお、可動型６０Ｂの接合面には十字形をなすランナー６５が形成され、各先端のゲート６６が、挿入溝６３の形成位置と４５度位相をずらした位置において環形溝６１に臨んでいる。固定型６０Ａには、ランナー６５の中心と連通するスプルー６８が形成されている。

外装体２０の成形手順を説明する。型開きした状態において、コイル１１が可動型６０Ｂに対してセットされ、詳細には図２に示すように、４個の突起１６が挿入溝６３に挿入されつつ、コイル１１が環形溝６１内にクリアランスを持って嵌合される。続いて図１に示すように型閉じされると、固定型６０Ａの挟持ピン６４が挿入溝６３に進入して、突起１６が挿入溝６３の溝底との間で挟持され、コイル１１はキャビティ６２内で実質的に浮動状態で支持される。

この状態から、スプルー６８、ランナー６５及び各ゲート６６を通して溶融樹脂がキャビティ６２内に注入され、所定時間経過して樹脂が硬化したところで型開きされて、成形品１０Ｘが型外に取り出される。この成形品１０Ｘの構造は、図４及び図５に示すように、コイル１１の回りの全面に亘って外装体２０が形成され、かつ外装体２０の内周部２１から突起１６の先端（挟持された部分）が突出した構造である。

この成形品１０Ｘは成形型Ｋから取り出されたのち、各突起１６における外装体２０の内周部２１から突出した先端が当該内周部２１の内面と面一となるように切除される。これにより、図６及び図７に示すように、モールドコイル１１が完成される。言い換えるとこのモールドコイル１１では、外装体２０の内周部２１の内面のほぼ中央幅位置における等角度（９０度）間隔を開けた４箇所において、切除後の突起１６Ｃの切除端が同内面と面一の状態で露出している。

ヨーク４０は、図７に示すように、完成品としてのモールドコイル１０を一側面側から緊密に嵌合可能な環形溝状に形成されている。ヨーク４０の嵌合溝４１の深さは、図８に参照して示すように、モールドコイル１１の幅よりも所定寸法大きくなるように設定されている。

一方、ヨーク４０における内周壁４３の溝面４４（外装体２０の内周部２１との対向周面）には、モールドコイル１０がヨーク４０の嵌合溝４１の奥まで正規に嵌合された場合における、外装体２０の内周部２１の内面に露出した突起１６Ｃの切除端面と対応する位置を挟んだ軸方向の前後両側に、シールリング５０が嵌着される装着溝４５が全周に亘って形成されている。

また、ヨーク４０の内周壁４３の溝面４４における開放端側、詳細には、同じくモールドコイル１０がヨーク４０の嵌合溝４１の奥まで正規に嵌合された場合における、外装体２０の嵌合方向後方の側面の直後に対応する位置に、モールドコイル１１を抜け止めするべくＣリング５２を嵌着するための取付溝４７が、全周に亘って形成されている。

本実施形態に係るコイル装置の組み付け手順の一例を改めて説明する。
上記に詳述したように、コイル１１を構成するボビン１２の内周面には予め突起１６が突出形成されている。モールドコイル１１を形成するには、上記の突起１６を挟持しつつコイル１１を成形型Ｋのキャビティ６２内に実質的に浮動状態で支持し、キャビティ６２内に溶融樹脂を注入してモールド成形したのち型開きすると、コイル１１の回りの全面に亘って外装体２０が形成され、かつ外装体２０の内周部２１から突起１６の先端が突出した成形品１０Ｘが取り出される。この成形品１０Ｘのうち、突起１６における外装体２０の内周部２１から突出した部分を切除することによりモールドコイル１１が得られる。

一方、図７に示すように、ヨーク４０の内周壁４３の溝面４４に形成された２条の装着溝４５に対してそれぞれシールリング５０が嵌着される。そして上記のように形成されたモールドコイル１１が、同図の矢線に示すように、ヨーク４０の嵌合溝４１内に嵌合され、奥まで嵌合されたところで、図８に示すように、取付溝４７にＣリング５２を嵌着することによってモールドコイル１１が抜け止めされ、コイル装置の組み付けが完了する。このとき、図９に詳細に示すように、外装体２０の内周部２１において残った突起１６Ｃの埋設位置を挟んだ軸方向の前後２箇所において、シールリング５０が、外装体２０の内周部２１の内面と装着溝４５の溝底との間で全周に亘って弾縮されることでシールされた状態となる。

本実施形態のコイル装置によれば、コイル１１の回りの全面が外装体２０で覆われたモールドコイル１１を形成するに当たり、ボビン１２の内周面に突出した突起１６を両成形型６０Ａ，６０Ｂで挟むようにしたから、コイル１１をキャビティ６２内に浮動状態に支持するについても強固に定位置に保持できる。そのため、キャビティ６２の容積を徒に大きく、すなわち外装体２０を徒に肉厚とする必要がない。突起１６の突出部分を切除することでモールドコイル１１が得られるが、上記のように外装体２０を薄肉にできることで小型化が図られる。

モールドコイル１１はヨーク４０に嵌着され、このとき外装体２０の内周部２１において残った突起１６Ｃとの界面１７から浸水するおそれがあるが、同界面１７が存在する位置の軸方向の前後２箇所がシールリング５０によって全周に亘ってシールされているから、同界面１７からコイル１１側に浸水することが防止される。
すなわち、シール性を確保した上でモールドコイル１１の小型化が実現でき、ヨーク４０を含めたコイル装置全体が小型化できて、搭載スペースの縮小や、重量減等を図ることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、ボビンの内周に設ける被挟持部を、４個の突起が等角度間隔で配されることで構成した場合を例示したが、同突起の数は３個以上任意である。
（２）また上記の被挟持部を、全周に亘る突条の形態で形成してもよく、この場合は、成形型で挟む領域を広く取れることで、成形型内でのコイルの保持をより強固に行うことができる。
（３）上記実施形態では、モールドコイルを抜け止めする止め具としてＣリングを例示したが、これに限らず、バヨネット形式で装着される止め輪等の他の止め具を用いてもよい。また、他の形式の抜け止め手段を適用してもよい。

１０…モールドコイル
１１…コイル
１２…ボビン
１３…巻き線
１６…突起（被挟持部）
１６Ｃ…（切除後の）突起
１７…界面
２０…外装体
２１…内周部
４０…ヨーク
４３…内周壁
４４…溝面
４５…装着溝
５０…シールリング
６０Ａ…固定型
６０Ｂ…可動型
６２…キャビティ
６３…挿入溝
６４…挟持ピン
Ｋ…成形型

Claims

ボビンに巻き線を巻装してなるコイルの回りの全面に合成樹脂製の外装体が形成されたモールドコイルと、このモールドコイルが一側面側から嵌装される環形溝状をなすヨークとが具備されたコイル装置であって、
前記ボビンの内周面には、同ボビンの前記内周面を覆って形成された前記外装体の内周部の厚さよりも大きい高さ寸法を有し、かつ前記内周部からの突出部分が切除可能な被挟持部が突出形成されているとともに、
前記外装体の前記内周部における前記被挟持部を挟んだ軸方向の前後２箇所には、前記ヨークの対向した内周壁との間で弾縮されるシールリングが装着されていることを特徴とするコイル装置。
前記被挟持部が、前記ボビンの中心を指向した複数の突起が周方向に沿って点在して形成されることで構成されていることを特徴とする請求項１記載のコイル装置。
前記被挟持部は、全周に亘る突条の形態で形成されていることを特徴とする請求項１記載のコイル装置。
ボビンに巻き線を巻装したコイルの回りに合成樹脂製の外装体がモールド成形により形成されたモールドコイルが、一側面に開口した環形溝状をなすヨークに嵌着されてなるコイル装置の製造方法であって、
前記コイルを、一対の成形型の型閉じに伴い前記ボビンの内周面に予め突出形成された被挟持部を挟持しつつキャビティ内に保持する工程と、
前記キャビティ内に合成樹脂を注入して外装体を形成したのち型開きに伴い成形品を型外に取り出す工程と、
成形品のうち前記被挟持部の前記外装体から突出した部分を切除して前記モールドコイルを形成する工程と、
このモールドコイルを、残された前記被挟持部の軸方向の前後２箇所でシールリングによりシールしつつ前記ヨークに嵌着する工程と、
が具備されたことを特徴とするコイル装置の製造方法。