JP2009030777A - リニアソレノイド - Google Patents

Abstract

【課題】 プランジャとシャフトの当接箇所に生じる「軸方向へ押し合う力」を利用してプランジャの傾斜を防ぐことのできるリニアソレノイドを提供する。
【解決手段】 リニアソレノイド２は、プランジャ１２とシャフト１４とが軸方向で当接し、プランジャ１２が周囲の磁気受渡部材１９に摺接する構造を採用するが、プランジャ１２とシャフト１４の当接箇所Ｘを、プランジャ１２の軸中心上で、且つプランジャ１２の前端より後方に設ける。これによって、磁気吸引される作用点と、プランジャ１２とシャフト１４の当接箇所Ｘとの間に離間力が加わり、この離間力によってプランジャ１２には傾斜を防ぐ傾斜矯正力δが作用する。即ち、「軸方向へ押し合う力」を利用してプランジャ１２の傾斜を防ぐことができる。この結果、プランジャ１２の摺動抵抗を小さくでき、精密な出力油圧制御や出力流量制御を行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プランジャ（可動子）と、このプランジャの駆動力を外部へ伝達するシャフト（荷重伝達部材）とが軸方向で当接する構造を採用するリニアソレノイドに関し、スプール弁等のバルブ駆動手段に用いられて好適な技術に関する。

リニアソレノイドとして、プランジャを摺動させずに支持するプランジャ非摺接タイプが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
プランジャ非摺接タイプ（シャフト一体タイプ）の一例を図２に示す。なお、以下では、後述する実施例と同一機能物には同一符号を付して説明する。
このリニアソレノイド２は、プランジャ１２とシャフト１４とを圧入等で結合し、シャフト１４の一方をスラスト軸受Ｊ１で支持し、シャフト１４の他方を板状のスプリング部材Ｊ２で支持したものであり、プランジャ１２は周囲の部材（図中、磁気受渡部材１９）に摺接しない。
しかるに、このプランジャ非摺接タイプは、プランジャ１２にシャフト嵌合用の精密な穴開け加工が要求されるため、製造コストが高くなる不具合がある。また、部品点数が多く、構造も複雑になる不具合があった。

そこで、近年では、構造の簡素化等を目的としたプランジャ摺接タイプ（シャフト独立タイプ）が用いられるようになってきた（例えば、特許文献３参照）。
プランジャ摺接タイプのリニアソレノイド２の一例を図１（ａ）に示す（周知技術ではなく参考例）。
このリニアソレノイド２は、プランジャ１２を周囲の部材（図中、磁気受渡部材１９）によって摺動自在に設け、プランジャ１２とシャフト１４とを軸方向で当接させ、プランジャ１２の駆動力を当接箇所Ｘを介してシャフト１４に伝達する。

上述したプランジャ非摺接タイプ（図２参照）は、プランジャ１２が結合したシャフト１４の両側が支持される構造であるため、プランジャ１２の傾きは極めて小さく抑えられる。
しかるに、プランジャ摺接タイプのリニアソレノイド２は、プランジャ１２自身が周囲の部材に摺接する構造であるため、プランジャ１２の傾きが大きくなる。
プランジャ１２が傾いたまま摺接すると、周囲の部材に引っ掛かる懸念が生じる。プランジャ１２の引っ掛かりを回避するためには、プランジャ１２とシャフト１４における径方向の接触抵抗を小さくすることが有効である。
このため、プランジャ１２とシャフト１４の当接面を、径方向の接触抵抗を減らすべく球面形状に設けることが提案されている。

一方、プランジャ１２とシャフト１４の当接箇所Ｘには、プランジャ１２による駆動力と、リターンスプリング（図２の符号５参照）の付勢力とが作用する。即ち、「プランジャ１２の磁気吸引側の先端」には、「軸方向へ押し合う力（リターンスプリングの付勢力＋プランジャ１２の駆動力）」が集中して加わる。このため、避けることのできないシャフト１４とプランジャ１２の僅かな芯ズレ、プランジャ１２に作用する磁気吸引力（図中実線矢印α参照）の偏り、あるいはプランジャ１２に僅かな傾斜が生じると、「軸方向へ押し合う力」がプランジャ１２に傾斜力（図中破線矢印β参照）を与えてしまう。

このようにして、「軸方向へ押し合う力」によりプランジャ１２に傾斜力（プランジャ１２のコジリ力）が与えられてしまうことで、プランジャ１２の摺動抵抗が大きくなる。このため、プランジャ１２およびスプール（図２の符号４参照）の制御性能が阻害されてしまう。
また、「軸方向へ押し合う力」によってプランジャ１２に与えられる傾斜力（プランジャ１２のコジリ力）により、プランジャ１２が周囲の部材に引っ掛かり易くなり、作動不良が生じる懸念もある。

なお、上記ではリニアソレノイド２の問題点を電磁スプール弁を例に説明したが、スプール弁とは異なる他の駆動対象物を駆動するリニアソレノイド２であっても、プランジャ１２とシャフト１４の当接によってプランジャ１２に生じる傾斜力により、プランジャ１２の摺動抵抗の増大、およびプランジャ１２が周囲の部材に引っ掛かり易くなる問題点を有している。
特開平０９−１７８０２４号公報 特開平１１−２６０６２３号公報 特開２００５−２３３２１３号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、プランジャとシャフトの当接箇所に生じる「軸方向へ押し合う力」を利用してプランジャの傾斜を防ぐことのできるリニアソレノイドの提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段のリニアソレノイドは、プランジャとシャフトとが軸方向で当接し、プランジャが周囲の部材に摺接する構造を採用するものである。そして、プランジャの軸中心には、シャフトが挿入されるシャフト挿入穴が設けられており、プランジャとシャフトの当接箇所（軸方向トルク伝達箇所）は、プランジャの軸中心上で、且つプランジャの磁気吸引側の先端より、プランジャにおける磁気吸引側とは異なった側に設けられる。
これによって、プランジャとシャフトの当接箇所が、プランジャにおける磁気吸引される作用点より、シャフトに押された方向に離れて位置する。この結果、磁気吸引される作用点と、プランジャとシャフトの当接箇所との間に離間力が作用し、プランジャには「プランジャの傾斜を無くす傾斜矯正力（プランジャを軸方向へ沿わせる力）」が発生する。 このように、プランジャとシャフトの当接箇所において「軸方向へ押し合う力」が生じるが、この「軸方向へ押し合う力」を利用してプランジャの傾斜を防ぐ構造を採用するため、プランジャの傾斜が防がれることでプランジャの摺動抵抗を小さくすることができるとともに、プランジャが周囲の部材に引っ掛かる不具合を回避することができる。

［請求項２の手段］
請求項２の手段のリニアソレノイドは、プランジャにおけるシャフトとの当接箇所、あるいはシャフトにおけるプランジャとの当接箇所が、当接方向に膨出する球面形状を呈する。
これにより、当接箇所を中心としてプランジャの傾斜が自由になり、請求項１の手段で説明した「傾斜矯正力」によるプランジャの傾斜矯正性能が向上する。
また、球面形状による接触によって、プランジャとシャフトにおける径方向の接触抵抗を小さくすることができる。これにより、プランジャが何らかの理由で傾いたまま摺接したとしても、プランジャとシャフトにおける径方向の接触抵抗が小さいため、プランジャの傾きを容易に小さくすることができる。即ち、プランジャが傾いても、プランジャの傾斜がなくなる側へ容易に戻る。

［請求項３の手段］
請求項３の手段のリニアソレノイドのプランジャは、磁性体製のプランジャ本体と、シャフトに当接する当接部材とを組み合わせて設けられる。
このように、プランジャ本体と当接部材とを別体で設けて組付ける構成を採用することにより、当接部材の材質や形状の自由度が高まる。

［請求項４の手段］
プランジャの材料は、強磁性体金属であって、硬度の低い低炭素鋼（軟鉄）が一般的に用いられる。
一方、シャフトは材料の自由度が大きく、駆動対象物（例えば、スプール等の弁体）に対する耐摩耗性を高める等の目的でステンレス等の硬質材料が一般的に用いられる。
このため、外部負荷（例えば、車両に搭載される場合は、過大な搭載環境の振動や、流体のサージ等）などによりプランジャが暴れた場合、プランジャとシャフトの接触面圧が、プランジャに用いられる強磁性体金属の許容応力を超えて、接触部位に変形や摩耗が発生する懸念がある。接触部位に変形や摩耗が生じると、当接面の形状変化や、プランジャとシャフトの軸方向長変化により、リニアソレノイドの性能が劣化する懸念がある。

そこで、請求項４の手段のリニアソレノイドは、当接部材をプランジャ本体よりも硬質な材料によって設けるものである。
このように、当接部材を硬質な材料によって設けることで、プランジャとシャフトの接触部位における変形や摩耗を防ぐことができ、リニアソレノイドの性能劣化を長期にわたり防ぐことができる。即ち、信頼性の高いリニアソレノイドを提供することができる。

［請求項５の手段］
請求項５の手段のリニアソレノイドにおける当接部材は、シャフト挿入穴の内部に固定された球状を呈するボールである。
当接部材として汎用性のあるボールを用いることで、当接部材のコストを抑えることができる。

［請求項６の手段］
請求項６の手段のリニアソレノイドのプランジャに設けられるシャフト挿入穴は、プランジャの軸方向に貫通する貫通穴であり、この貫通穴よりなるシャフト挿入穴は、シャフト挿入穴と当接部材との間に形成される隙間を介してプランジャの軸方向両側の空間を連通する。即ち、シャフト挿入穴がプランジャ呼吸孔として用いられる。
プランジャ呼吸孔として用いられるシャフト挿入穴は、プランジャの軸中心上に形成されるものであるため、プランジャ呼吸孔が形成されたプランジャのコストを抑えることができる。
また、プランジャ呼吸孔として用いられるシャフト挿入穴がプランジャの軸中心上に形成されるため、プランジャ呼吸孔が磁路中に配置される不具合がなく、プランジャ呼吸孔が磁路中に配置されることにより生じる磁気損失を回避することができ、プランジャの吸引力を高めることができる。

［請求項７の手段］
請求項７の手段のリニアソレノイドは、バルブボディ、スプール、リターンスプリングを備えたスプール弁と結合して設けられる。即ち、請求項１〜６のいずれかを電磁スプール弁に適用したものである。このように、電磁スプール弁に請求項１〜６のいずれかを適用することにより、プランジャとシャフトが軸方向で当接する構造を採用する電磁スプール弁であっても上記請求項１〜６のいずれかの効果を得ることができ、電磁スプール弁の性能を高めることができる。

本発明のリニアソレノイドは、例えば、電磁弁等のアクチュエータとして広く適用可能なものであり、通電により磁力を発生するコイルと、外周面によって軸方向へ摺動自在に支持される磁性体製のプランジャと、コイルの発生する磁力によってプランジャを軸方向へ磁気吸引する磁気吸引部材と、この磁気吸引部材の軸中心に配置されてプランジャの駆動力を外部に伝達するシャフトとを備える。
プランジャとシャフトとは、軸方向に当接するものであり、この当接箇所を介して駆動力の伝達が行われる。
そして、プランジャの軸中心には、シャフトが挿入されるシャフト挿入穴が設けられ、プランジャとシャフトの当接箇所は、プランジャの軸中心上で、且つプランジャの磁気吸引側の先端より、プランジャにおける磁気吸引側とは異なった側に設けられる。

以下において、実施例１を図面を参照して説明する。
この実施例１では、先ず、実施例における「電磁スプール弁の基本構造」を説明し、その後で「実施例１の特徴」を説明する。なお、以下では実施例の説明のために、図１（ａ）、（ｂ）の左側を前（フロント）、右側を後（リヤ）として説明するが、実際の搭載方向にかかるものではない。

［電磁スプール弁の基本構造］
この実施例に示す電磁スプール弁は、例えば、自動変速機の油圧制御装置に搭載されるものであり、スプール弁１と、このスプール弁１を駆動するリニアソレノイド２とで構成される。
（スプール弁１の説明）
スプール弁１は、図１では端部の一部しか図示しないが、スリーブ３（バルブボディの一例）、スプール（図２の符号４参照）およびリターンスプリング（図２の符号５参照）を備える周知構造のものである。

スリーブ３は、内部に油路が形成された油圧サーキットボディに挿入されるものであり、略円筒形状を呈する。なお、スリーブ３に代えて、油路が形成される油圧サーキットボディをバルブボディとして用いるものであっても良い。
スリーブ３には、スプールを軸方向へ摺動自在に支持する挿通穴、オイルポンプ（油圧発生手段）から油路や切替弁等を介して油圧が供給される入力ポート、スプール弁１で調圧した出力圧が出力される出力ポート、低圧側（オイルパン等）に連通する排出ポート、出力ポートに連通するＦ／Ｂ（フィードバック）ポート、および低圧側（オイルパン等）に連通する呼吸用ポートが形成されている。
入力ポート、出力ポート、排出ポート、Ｆ／Ｂポート、呼吸用ポートの軸方向の配置順序は、Ｎ／Ｃ（ノーマリ・クローズ）タイプと、Ｎ／Ｏ（ノーマリ・オープン）タイプとでは異なるものである。

スプールは、スリーブ３内において軸方向へ摺動自在に支持され、入力ポートをシールする入力シールランド、排出ポートをシールする排出シールランド、および入力シールランドより小径のＦ／Ｂランドを有する。そして、入力シールランドと排出シールランドの間に分配室を形成し、入力シールランドとＦ／Ｂランドの間にＦ／Ｂ室を形成する。
入力シールランド、排出シールランド、Ｆ／Ｂランドの軸方向の配置順序は、Ｎ／Ｃタイプと、Ｎ／Ｏタイプとでは異なるものである。

リターンスプリングは、スリーブ３の前端部（リニアソレノイド２とは異なる側）に螺合された調整ネジと、スプールとの軸方向間に配置されて、スプールをリニアソレノイド２側（後側）へ付勢するコイルスプリングであり、調整ネジの螺合量（ねじ込み量）により、リターンスプリングのバネ荷重が調整できるようになっている。

（リニアソレノイド２の説明）
リニアソレノイド２は、コイル１１、プランジャ１２、磁気固定子１３、シャフト１４、コネクタを備える。
コイル１１は、通電されると磁力を発生して、プランジャ１２と磁気固定子１３を通る磁束ループを形成させるものであり、樹脂製のボビンの周囲に、絶縁被覆が施された導線（エナメル線等）を多数巻回したものである。

プランジャ１２は、外形形状が略円柱形を呈し、外周面が磁気固定子１３の内周面（具体的には、後述する磁気受渡部材１９の内周面）に直接摺動して軸方向へ摺動自在に支持されるものであり、プランジャ１２の詳細は後述する。

磁気固定子１３は、コイル１１の外周を覆う磁性体製のヨーク１５と、コイル１１の内側に挿入される磁性体製のステータコア１６とから構成される。
ステータコア１６は、コイル１１の内側を通る磁束を流す磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料）であり、前側から後側に向かって、磁気吸引部材１７、磁気遮断溝１８、磁気受渡部材１９から構成され、磁気吸引部材１７、磁気遮断溝１８、磁気受渡部材１９は一体に設けられている。

磁気吸引部材１７は、プランジャ１２を前方へ磁気吸引するものであり、プランジャ１２との間に磁気吸引部（メイン磁気ギャップ）を形成する。この実施例に示す磁気吸引部材１７は、プランジャ１２の軸方向に対向して設けられ、その軸中心にはシャフト１４を軸方向へ摺動自在に支持するシャフト摺動孔１７ａが貫通形成されている。また、磁気吸引部材１７には、シャフト摺動孔１７ａと平行して軸方向へ貫通するステータ呼吸孔１７ｂが形成されており、スプール弁１において低圧側と連通する低圧連通室Ａと、磁気吸引部材１７とプランジャ１２との間に形成されるプランジャ前室Ｂとを連通している。
磁気吸引部材１７の一部には、プランジャ１２の前端部が侵入可能な交差筒部が設けられ、磁気吸引部材１７とプランジャ１２の一部が軸方向に交差するように設けられている。なお、交差筒部の外周面にはテーパ面が形成されており、プランジャ１２のストローク量に対して磁気吸引力が変化しない特性に設けられている。

磁気遮断溝１８は、磁気吸引部材１７と磁気受渡部材１９との間で直接磁束が流れるのを阻害する溝であり、この溝は磁気吸引部材１７と磁気受渡部材１９との間において全周に亘って形成されている。
磁気受渡部材１９は、プランジャ１２の外周を覆う円筒形状を呈し、ヨーク１５と磁束の受渡を行うとともに、内周に配置されるプランジャ１２と径方向に磁束の受渡を行うものである。

ヨーク１５は、カップ形状を呈した磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料）であり、コイル１１の周囲を覆う円筒形状の筒ヨークと、この筒ヨークの後端部を閉塞する底ヨークとからなり、底ヨークの中心部に形成された円筒凹部の内部に磁気受渡部材１９の後端部が挿入されて磁気受渡部材１９と磁気的に結合される。
ヨーク１５のカップ開口部には、薄肉の爪部が形成されており、ヨーク１５の内部にリニアソレノイド２の構成部品（ステータコア１６の一部分とコイル１１が樹脂モールドされた部品）を組み込んだ後、爪部をカシメることで、リニアソレノイド２の構成部品とスリーブ３とが強固に結合される。

シャフト１４は、上述したように、シャフト摺動孔１７ａによって軸方向へ摺動自在に支持されるものであり、シャフト１４の前端がスプールの中心部に当接し、シャフト１４の後端がプランジャ１２の中心部に当接する。これにより、プランジャ１２がシャフト１４を介してスプールを前側へ駆動するとともに、スプールに伝わるリターンスプリングの付勢力によってプランジャ１２を後側へ付勢する。

ここで、コイル１１は、コネクタ（図２の符号２０参照）および接続線を介して電磁スプール弁を制御する電子制御装置（ＡＴ−ＥＣＴ：図示しない）に接続される。
電子制御装置は、デューティ比制御によってコイル１１へ供給する通電量（電流値）を制御するものであり、コイル１１への通電量を制御することによって、リターンスプリングのバネ荷重に抗してプランジャ１２およびスプールの軸方向の位置を軸方向へリニアに変位させ、入力ポートと出力ポートの連通度合と、出力ポートと排出ポートの連通度合を変化させることで、スプール弁１の出力油圧をコントロールするものである。

［実施例１の特徴］
上述したように、電磁スプール弁に用いられるリニアソレノイド２では、プランジャ１２とシャフト１４とが軸方向に当接して、プランジャ１２の駆動力をシャフト１４を介してスプールに伝達し、スプールに与えられるリターンスプリングの付勢力がシャフト１４を介してプランジャ１２に伝達される構造を採用している。
以下では、先ず図１（ａ）、（ａ’）を参照して本発明が適用されていないリニアソレノイド２（参考例）の要部を説明し、その後で図１（ｂ）、（ｂ’）を参照して本発明が適用されたリニアソレノイド２（実施例１）の要部を比較説明する。

（参考例のリニアソレノイド２）
参考例におけるプランジャ１２は、略円柱形状を呈した磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料：具体的には硬度の低い低炭素鋼）であり、上述したように外周面が磁気受渡部材１９によって軸方向へ摺動自在に支持される。
プランジャ１２は、前端の中心部においてシャフト１４の後端の中心部と当接するように設けられている。
プランジャ１２には、軸方向に貫通するプランジャ呼吸孔１２ａが形成されており、磁気吸引部材１７とプランジャ１２との間に形成されるプランジャ前室Ｂと、プランジャ１２とヨーク１５の底部との間に形成されるプランジャ後室Ｃとを連通している。このプランジャ呼吸孔１２ａは、プランジャ１２とシャフト１４とが軸中心で当接するため、図１（ａ’）に示すように、シャフト１４によって塞がれないようにプランジャ１２の軸中心から偏心した位置に形成されている。

このように、プランジャ１２自身が周囲の部材に摺接するリニアソレノイド２では、プランジャ１２が傾いたまま摺接する可能性があり、プランジャ１２が傾いたまま摺接すると、プランジャ１２が周囲の磁気受渡部材１９に引っ掛かる懸念が生じる。そこで、プランジャ１２の引っ掛かりを回避するために、シャフト１４の後端（プランジャ１２との当接面）を球面形状に設け、プランジャ１２とシャフト１４における径方向の接触抵抗を小さくするように設けている。

（参考例の問題点１）
プランジャ１２とシャフト１４の当接箇所Ｘには、プランジャ１２による駆動力と、リターンスプリングの付勢力とが作用する。即ち、「プランジャ１２の前端」には、「軸方向へ押し合う力（リターンスプリングの付勢力＋プランジャ１２の駆動力）」が集中して加わる。このため、避けることのできないシャフト１４とプランジャ１２の僅かな芯ズレ、プランジャ１２に作用する磁気吸引力（図中実線矢印α参照）の偏り、あるいはプランジャ１２に僅かな傾斜が生じると、「軸方向へ押し合う力」がプランジャ１２に傾斜力（図中破線矢印β参照）を与えてしまう。
このプランジャ１２に与えられる傾斜力によって、プランジャ１２の摺動抵抗が大きくなり、プランジャ１２およびスプールの軸方向位置を高い精度で制御することが妨げられてしまう。また、プランジャ１２に与えられる傾斜力によって、プランジャ１２が周囲の磁気受渡部材１９に引っ掛かる懸念も生じる。

（参考例の問題点２）
上述したように、プランジャ１２の材料は、硬度の低い低炭素鋼（軟鉄）が用いられている。
一方、シャフト１４は、スプールおよび磁気吸引部材１７に対する耐摩耗性を高める目的でステンレス等の硬質材料が用いられている。
このため、過大な搭載環境の振動や、スプール弁１に与えられる流体のサージ等によりプランジャ１２が暴れた場合、プランジャ１２とシャフト１４の接触面圧が、プランジャ１２に用いられる強磁性体金属の許容応力を超えて、接触部位に変形や摩耗が発生する懸念がある。接触部位に変形や摩耗が生じることで、プランジャ１２とシャフト１４の軸方向長が変化したり、プランジャ１２とシャフト１４における接触面積が増加し、リニアソレノイド２の性能が劣化する懸念がある。

（参考例の問題点３）
上述したように、プランジャ１２の中心にシャフト１４が当接する構造であったため、プランジャ前室Ｂとプランジャ後室Ｃとを連通するプランジャ呼吸孔１２ａは、プランジャ１２の軸中心から偏心した位置に形成されている。このように、シャフト１４が軸中心で直接当接し、プランジャ呼吸穴１２ａが偏心するプランジャ１２は、安価な冷鍛加工での造形が困難で、高価な穴あけ加工でプランジャ呼吸穴１２ａを形成する必要があり、プランジャ１２の製造コストが高くなっていた。
また、プランジャ１２の軸中心からズレた位置に形成されたプランジャ呼吸孔１２ａが磁路中に配置されて磁気損失を生じさせ、プランジャ１２の吸引力の低下を招く不具合があった。
さらに、偏心して形成されたプランジャ呼吸孔１２ａにより、プランジャ１２に作用する磁気吸引力（図中実線矢印α参照）に偏りが生じ、プランジャ１２の傾斜の要因になっていた。

（実施例１のリニアソレノイド２）
この実施例１のリニアソレノイド２は、上述したように、プランジャ１２とシャフト１４とが軸方向に当接し、この当接箇所Ｘを介して駆動力の伝達が行われるものであるが、上記の不具合を回避するために、次に示す特徴技術を採用している。
この実施例１のリニアソレノイド２におけるプランジャ１２は、軸中心にシャフト１４が挿入されるシャフト挿入穴２１が設けられている。
そして、プランジャ１２とシャフト１４の当接箇所Ｘは、プランジャ１２の軸中心上で、且つプランジャ１２の磁気吸引側の先端（前端）より、プランジャ１２における磁気吸引側とは異なった側（後側）に設けられている。具体的にこの実施例１では、プランジャ１２とシャフト１４の当接箇所Ｘがプランジャ１２の軸方向の略中央部に設けられる例を示す。

特徴技術１を具体的に説明する。
この実施例１のプランジャ１２は、軸中心にシャフト挿入穴２１が貫通形成された略円筒形状を呈した磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料：具体的には硬度の低い低炭素鋼）よりなるプランジャ本体２２と、シャフト挿入穴２１の内部においてシャフト１４に当接する当接部材２３とからなる。
この当接部材２３は、プランジャ本体２２とは別体で設けられて、シャフト挿入穴２１の内部に組み入れられ、嵌合、圧入、カシメ等の技術によりシャフト挿入穴２１の内部の所定位置（組付位置）より後方へ移動できないようになっている。具体的に、この実施例では、軸方向に貫通形成されたシャフト挿入穴２１の後側の内径を大きく設け、シャフト挿入穴２１の後方より当接部材２３を組み入れ、当接部材２３をシャフト挿入穴２１内の段差に押しつけた状態で、プランジャ１２の一部を塑性変形させることで当接部材２３をシャフト挿入穴２１の内部に固定している。

当接部材２３は、磁気吸引を受けるプランジャ本体２２とは別部品であるため、材料および形状の自由度が高い。そこで、この実施例における当接部材２３は、プランジャ本体２２よりも硬質な材料（耐変形性、耐摩耗性に優れた材料）によって設けられる。具体的には、シャフト１４を成す材料とほぼ同等の硬度を有する材料（例えば、ステンレス等）によって設けられる。

ここで、参考例では、シャフト１４の後端（プランジャ１２との当接部）を球面形状に設けることで、プランジャ１２とシャフト１４における径方向の接触抵抗を小さくするように設けていた。
これに対し、この実施例では、プランジャ１２側におけるシャフト１４との当接箇所Ｘに、当接方向に膨出する球面形状を設けている。具体的にこの実施例では、シャフト１４は当接部材２３と当接するものであるため、当接部材２３においてシャフト１４と当接する部分を球面形状に設けている。さらに具体的に、この実施例では、当接部材２３としてステンレス等の硬質材料よりなる球状を呈するボールを用いている。
汎用性の高いボールを当接部材２３として用いることで、プランジャ１２とシャフト１４の当接部分を球面形状にするためのコストを抑えることができる。

さらに、この実施例のシャフト挿入穴２１は、上述したようにプランジャ１２の軸方向に貫通する貫通穴であり、プランジャ１２の軸方向両側の空間（プランジャ前室Ｂとプランジャ後室Ｃ）を連通するプランジャ呼吸孔１２ａとして用いられる。
そこで、シャフト挿入穴２１の内部に取り付けられる当接部材２３によってシャフト挿入穴２１の両端の連通が阻害されないように、シャフト挿入穴２１と当接部材２３との間に隙間を形成して、プランジャ１２の軸方向両側の空間を連通している。
具体的に、この実施例では、図１（ｂ’）に示すように、シャフト挿入穴２１におけるボールが固定される部位の内周面に軸方向へ伸びる呼吸溝２１ａ（隙間の一例）を１つあるいは複数（図中３つ）設け、この呼吸溝２１ａを介してシャフト挿入穴２１の両端を連通させている。

なお、コイル１１の磁力が強まった際に、プランジャ１２が磁気吸引部材１７に接触する可能性がある場合は、プランジャ１２と磁気吸引部材１７の磁気接触を防ぐ手段を設けることが望ましい。なお、プランジャ１２と磁気吸引部材１７の磁気接触を防ぐ手段としては、例えば、プランジャ１２と磁気吸引部材１７の間に非磁性のプレートを配置する手段や、参考例で示したようにシャフト１４の後側を大径に設けてシャフト１４が一定量より前方へ移動するのを防ぐ手段がある。

（実施例１の効果１）
この実施例の電磁スプール弁に搭載されるリニアソレノイド２は、プランジャ１２とシャフト１４とが軸方向で当接し、プランジャ１２が周囲の磁気受渡部材１９に摺接する構造を採用する。
しかるに、この実施例のリニアソレノイド２は、上述したように、プランジャ１２の軸中心にシャフト１４が挿入されるシャフト挿入穴２１が設けられており、プランジャ１２とシャフト１４の当接箇所Ｘ（軸方向トルク伝達箇所）が、プランジャ１２の軸中心上で、且つプランジャ１２の磁気吸引側の先端より、プランジャ１２における磁気吸引側とは異なった側に設けられている。
これによって、プランジャ１２とシャフト１４の当接箇所Ｘが、プランジャ１２において磁気吸引される作用点（プランジャ１２の前端においてリング状に存在する）より、シャフト１４に押された方向（後方）に離れて位置する。

このため、プランジャ１２には、磁気吸引される作用点と、プランジャ１２とシャフト１４の当接箇所Ｘとの間に離間力（図中破線γ参照）が加わり、この離間力によってプランジャ１２には「プランジャ１２の傾斜を無くす傾斜矯正力（図中矢印δ参照）」が作用する。
このように、プランジャ１２とシャフト１４の当接箇所Ｘにおいて「軸方向へ押し合う力」が生じるが、この「軸方向へ押し合う力」を利用してプランジャ１２の傾斜を防ぐ構造を採用して、プランジャ１２の傾斜が防がれることでプランジャ１２の摺動抵抗を小さくすることができる。

また、プランジャ呼吸孔１２ａの機能を果たすシャフト挿入穴２１がプランジャ１２の軸芯に形成されることで、プランジャ１２に作用する磁気吸引力に偏りが生じない。さらに、プランジャ１２において磁気吸引される作用点がプランジャ１２の前端においてリング状に存在して、プランジャ１２とシャフト１４の当接箇所Ｘがプランジャ１２の軸芯に存在する。これにより、プランジャ１２に作用する磁気吸引力により、プランジャ１２の軸芯が磁気吸引部材１７の軸芯に調芯される。

即ち、プランジャ１２には、上述した「傾斜矯正力」の他に、プランジャ１２を軸芯に調芯する「調芯力」が作用することになり、「傾斜矯正力」＋「調芯力」により、プランジャ１２の摺動抵抗が小さく抑えられる。このように、プランジャ１２の摺動抵抗が抑えられることにより、プランジャ１２およびスプールの軸方向位置の制御精度を高めることができ、精密な出力油圧制御（または出力流量制御）を行うことが可能になる。また、プランジャ１２の傾斜が防がれることでプランジャ１２が周囲の磁気受渡部材１９に引っ掛かる不具合を回避することができ、電磁スプール弁の信頼性を高めることができる。

（実施例１の効果２）
この実施例では、当接部材２３として球状を呈したボールを用いている。これにより、当接箇所Ｘを中心としてプランジャ１２の傾斜が自由になり、上記実施例１の効果１で説明した「傾斜矯正力」によってプランジャ１２の傾斜矯正性能を高めることができる。
また、当接部材２３として球状を呈したボールを用いることで、プランジャ１２とシャフト１４における径方向の接触抵抗を小さくすることができる。これにより、プランジャ１２の径方向の移動が容易になり、上記実施例１の効果１で説明した「調芯力」によるプランジャ１２の調芯性能を高めることができる。
さらに、プランジャ１２が何らかの理由で傾いたまま摺接したとしても、プランジャ１２とシャフト１４における径方向の接触抵抗が小さいため、プランジャ１２の傾斜がなくなる側へ容易に戻ることができる。この結果、プランジャ１２が周囲の磁気受渡部材１９に引っ掛かる不具合を回避することができ、電磁スプール弁の信頼性を高めることができる。

（実施例１の効果３）
この実施例におけるプランジャ１２は、磁性体製のプランジャ本体２２と、シャフト１４に当接する当接部材２３とを別体に設けて組み合わせたものである。
このように、プランジャ本体２２と当接部材２３とを別体で設けて組付ける構成を採用することにより、当接部材２３の材質や形状の自由度が高まる。具体的には、当接部材２３を上述したように、プランジャ本体２２より硬質な部材で形成したり、汎用性の高いボールを用いることでコストを抑えることが可能になる。
また、当接部材２３を硬質な材料によって設けることで、プランジャ１２とシャフト１４の接触部位における変形や摩耗を防ぐことができ、リニアソレノイド２の性能劣化を長期にわたり防ぐことができる。このため、電磁スプール弁の信頼性を高めることができる。

（実施例１の効果４）
この実施例におけるシャフト挿入穴２１は、プランジャ１２の軸方向に貫通する貫通穴であり、プランジャ１２の軸方向両側の空間（プランジャ前室Ｂとプランジャ後室Ｃ）を連通するプランジャ呼吸孔１２ａとして用いられる。
プランジャ呼吸孔１２ａとして用いられるシャフト挿入穴２１は、プランジャ１２の軸中心上に形成されるものであるため、プランジャ呼吸孔１２ａが磁路中に配置される不具合がなく、プランジャ呼吸孔１２ａが磁路中に配置されることにより生じる磁気損失を回避することができ、プランジャ１２の吸引力を高めることができる。
また、プランジャ呼吸孔１２ａとして用いられるシャフト挿入穴２１は、プランジャ１２の軸芯に設けられて磁気損失を回避できるため、内径を大きくすることができる。これにより、プランジャ１２を、高価な切削加工を用いずに、冷鍛加工などにより比較的安価に製造することができる。このため、リニアソレノイド２のコストを抑えることができ、その結果、電磁スプール弁のコストを抑えることができる。

〔変形例〕
上記の実施例では、当接部材２３（実施例中ではボール）をシャフト挿入穴２１の後方より組み入れる例を示したが、シャフト挿入穴２１の前方を大径に設け、シャフト挿入穴２１の前方より当接部材２３を組み入れ、当接部材２３をシャフト挿入穴２１内の段差に当接させても良い。その場合、当接部材２３をプランジャ本体２２に固定しても良いし、シャフト１４による付勢力により当接部材２３をシャフト挿入穴２１内の段差に押し付けて固定しても良い。

上記の実施例では当接部材２３の一例としてボールを用いる例を示したが、半球状の部材や板状プレートなど、他の形状のものを用いても良い。
なお、当接部材２３におけるシャフト１４との当接面が平面の場合は、シャフト１４の後端を球面形状に設けることが好ましい。

上記の実施例では、軸方向に貫通したシャフト挿入穴２１の内周面に呼吸溝２１ａを形成することで、シャフト挿入穴２１の両側を連通させる例を示したが、当接部材２３にシャフト挿入穴２１の両側を連通させる穴、スリット、溝等を設けても良い。あるいは、当接部材２３の形状を軸方向から見て一文字形状、十字形状、三角形状等に設けてシャフト挿入穴２１の両側を連通させても良い。

上記の実施例では、プランジャ１２をプランジャ本体２２と当接部材２３を組み合わせて設ける例を示したが、当接部材２３の機能をプランジャ１２に持たせ、当接部材２３を廃止しても良い。即ち、鉄製のプランジャ１２自身にシャフト１４との当接部を設けても良い。具体的な例を示すと、貫通穴よりなるシャフト挿入穴２１の前側を大径に設けてシャフト挿入穴２１内の段差部でシャフト１４と当接させる。あるいは、シャフト挿入穴２１をプランジャ１２の前側半分だけに設けてシャフト挿入穴２１の底部でシャフト１４と当接させても良い。
上記の実施例では、プランジャ１２とシャフト１４の当接箇所Ｘをプランジャ１２の軸方向の略中央部に設ける例を示したが、プランジャ１２とシャフト１４の当接箇所Ｘはプランジャ前端（磁気吸引される箇所）から後方であればどこであっても良い。

上記の実施例では、磁気吸引部材１７、磁気遮断溝１８、磁気受渡部材１９が一体に設けられる例を示したが、磁気吸引部材１７と磁気受渡部材１９とが別体なものであっても良い（例えば、図２参照）。
上記の実施例では、プランジャ１２が磁気受渡部材１９に直接摺動する例を示したが、プランジャ１２と磁気受渡部材１９との間に薄い金属製（ステンレス等）のカップ部材が配置され、プランジャ１２がカップ部材の内周面において摺動するものであっても良い。

上記の実施例では、リニアソレノイド２によってスプール弁１を駆動する例を示したが、スプール弁１に代えて、ボール弁など他の弁構造のバルブ装置を駆動するリニアソレノイド２に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、バルブ装置の一例として、三方切替弁構造を示したが、バルブ装置の構造は限定されるものではなく、二方弁（開閉弁）や四方弁以上の弁構造を持つバルブ装置を駆動するリニアソレノイド２に本発明を適用しても良い。

上記の実施例では、自動変速機の油圧制御装置に用いられる電磁スプール弁に本発明を適用する例を示したが、自動変速機以外の他の電磁スプール弁（例えば、カムシャフトの進角を可変するＶＶＴ等のオイルフローコントロールバルブ等）に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、バルブ装置（実施例ではスプール弁１）を駆動するリニアソレノイド２に本発明を適用する例を示したが、バルブ以外の被駆動体を直接あるいは間接的に駆動するリニアソレノイド２に本発明を適用しても良い。

リニアソレノイドの軸方向に沿う断面図、プランジャを後方から見た図である（参考例と実施例１）。 電磁スプール弁の軸方向に沿う断面図である（従来例）。

符号の説明

１ スプール弁
３ スリーブ（バルブボディ）
１１ コイル
１２ プランジャ
１２ａ プランジャ呼吸孔
１４ シャフト
１７ 磁気吸引部材
２１ シャフト挿入穴
２１ａ 呼吸溝（隙間）
２２ プランジャ本体
２３ 当接部材（ボール）
Ｘ 当接箇所

Claims (7)

1. 通電により磁力を発生するコイルと、外周面によって軸方向へ摺動自在に支持される磁性体製のプランジャと、前記コイルの発生する磁力によって前記プランジャを軸方向へ磁気吸引する磁気吸引部材と、この磁気吸引部材の軸中心に配置されて前記プランジャの駆動力を外部に伝達するシャフトとを備え、
   前記プランジャと前記シャフトとが軸方向に当接し、この当接箇所を介して駆動力の伝達が行われるリニアソレノイドにおいて、
   前記プランジャの軸中心には、前記シャフトが挿入されるシャフト挿入穴が設けられ、 前記プランジャと前記シャフトの当接箇所は、前記プランジャの軸中心上で、且つ前記プランジャの磁気吸引側の先端より、前記プランジャにおける磁気吸引側とは異なった側に設けられることを特徴とするリニアソレノイド。
2. 請求項１に記載のリニアソレノイドにおいて、
   前記プランジャにおける前記シャフトとの当接箇所、あるいは前記シャフトにおける前記プランジャとの当接箇所は、当接方向に膨出する球面形状を呈することを特徴とするリニアソレノイド。
3. 請求項１または請求項２に記載のリニアソレノイドにおいて、
   前記プランジャは、磁性体製のプランジャ本体と、前記シャフトに当接する当接部材とを組み合わせて設けられることを特徴とするリニアソレノイド。
4. 請求項３に記載のリニアソレノイドにおいて、
   前記当接部材は、前記プランジャ本体よりも硬質な材料によって設けられることを特徴とするリニアソレノイド。
5. 請求項４に記載のリニアソレノイドにおいて、
   前記当接部材は、前記シャフト挿入穴の内部に固定された球状を呈するボールであることを特徴とするリニアソレノイド。
6. 請求項３〜請求項５のいずれかに記載のリニアソレノイドにおいて、
   前記シャフト挿入穴は、前記プランジャの軸方向に貫通する貫通穴であり、
   この貫通穴よりなる前記シャフト挿入穴は、前記シャフト挿入穴と前記当接部材との間に形成される隙間を介して前記プランジャの軸方向両側の空間を連通することを特徴とするリニアソレノイド。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載のリニアソレノイドにおいて、
   このリニアソレノイドは、バルブボディ、スプール、リターンスプリングを備えたスプール弁と結合して設けられ、
   前記リターンスプリングの付勢力が、前記スプール、前記シャフトを介して前記プランジャに与えられることを特徴とするリニアソレノイド。

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