JP2013168423A - リニアソレノイド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プランジャ4とシャフト9の外径を同径で設ける。摺動穴10の内径を一定径の円筒形状に設け、プランジャ4とシャフト9を摺動穴10内に直接摺動させる。さらに、プランジャ4とシャフト9の間に、磁束結合を阻害する第2磁気遮断部11を設ける。これにより、摺動穴10の内部に容積変動室が形成されないため、従来技術において設けられていた呼吸孔を廃止することができる。この呼吸孔の廃止によりプランジャ4の外径寸法を小さくできるため、コイル3の小径化が可能になり、リニアソレノイド1を小型化できる。また、製造コストの大きい呼吸孔を廃止できるため、コストを抑えることができる。
【選択図】 図1
Description
プランジャがステータコアに直接摺動するリニアソレノイドの一例を、図6を参照して説明する。なお、符号は後述する[発明を実施するための形態]および[実施例]と同一機能物に同一符号を付したものである。また、以下の従来技術の説明において、図6の右側を後として説明するが、この方向は説明のための方向である。
従来技術のリニアソレノイド1は、図6に示すように、磁気吸引コア5とプランジャ4との軸方向間(摺動穴10の内部)に、プランジャ4の移動に伴って容積が変動する容積変動室Aが形成される。
このため、従来技術では、プランジャ4に軸方向へ貫通した呼吸孔Bを形成し、容積変動室Aをステータコア8の後端に連通していた。なお、ステータコア8の後端は、リニアソレノイド1に設けられた呼吸路Yを介して電磁弁の外部に連通されるものである。
また、プランジャ4に設けられる呼吸孔Bは、軸方向に細く且つ長く設けられるものであるため、呼吸孔Bの加工コストが高くなってしまう。
請求項1のリニアソレノイドは、プランジャとシャフトが同径で設けられるため、摺動穴の内部に容積変動室が形成されない。
これにより、プランジャに呼吸孔を設ける必要がなくなり、プランジャの呼吸孔を廃止することができる。
その結果、プランジャの外径寸法を小さくでき、それに伴うコイルの小径化によりリニアソレノイドの小型化が可能になる。
また、加工コストの大きい呼吸孔を廃止することで、リニアソレノイドの製造コストを抑えることができる。
請求項2のリニアソレノイドは、プランジャ、シャフトおよび第2磁気遮断部が、一体に設けられる。
これにより、部品点数を抑えることができ、部品の製造工程数および部品の組付工程数を減らすことができる。
請求項3のリニアソレノイドは、プランジャおよびシャフトの外周面に、非磁性体のメッキ層が設けられる。
この非磁性体のメッキ層により、プランジャおよびシャフトに生じるサイドフォース(具体的には、プランジャおよびシャフトの偏心によって生じる磁力の偏りによる径方向の吸引力)を低減できる。
請求項4のリニアソレノイドは、プランジャにおける磁性部材の外径寸法を、シャフトにおける磁性部材の外径寸法より小さく設ける。なお、プランジャにおけるメッキ層の外径寸法(即ち、プランジャの外形寸法)と、シャフトにおけるメッキ層の外径寸法(即ち、シャフトの外形寸法)とは、同径に設けられる。
これにより、磁気受渡コアとプランジャの間で生じるサイドフォースを低減できる。
請求項5のプランジャにおける磁性部材は、第2磁気遮断部に近い側の外周に、縮径部を備える。
これにより、磁気吸引コアとプランジャの間で生じるサイドフォースを低減できる。
リニアソレノイド1は、バルブなどの駆動対称物(後述する実施例ではスプール弁2)を、直接または間接的に駆動するための電磁アクチュエータであり、
・通電により磁力を発生するコイル3と、
・軸方向へ摺動自在に支持されるプランジャ4と、
・磁気吸引コア5、第1磁気遮断部6、磁気受渡コア7を一体に設けたステータコア8と、
・プランジャ4に生じる吸引力をステータコア8のリニアソレノイド1の外部に伝えるシャフト9と、
を備えて構成されるものであり、ステータコア8の軸方向の両端が呼吸路X、Yを介して外部に連通する。
また、シャフト9の外径寸法は、プランジャ4の外径寸法と同径に設けられ、同径に設けられたプランジャ4とシャフト9が、摺動穴10の内周面に直接摺動する。
さらに、プランジャ4とシャフト9の間には、プランジャ4とシャフト9の直接的な磁束結合を阻害する第2磁気遮断部11が設けられる。
また、以下では、実施例の説明のために、図1(a)の左側を前、右側を後として説明するが、この前後方向は説明のための方向であり、実際の搭載方向を限定するものではない。
図1、図2を参照して実施例1を説明する。
この実施例は、自動変速機に搭載される油圧制御用の電磁弁に本発明を適用したものである。
具体的に、電磁弁は、自動変速機内の下部に配置される油圧コントローラに組み付けられるものであり、この実施例の電磁弁は、油圧をコントロールするスプール弁2と、このスプール弁2を駆動するリニアソレノイド1とで構成される。
スプール弁2は、スリーブ21、スプール22およびリターンスプリング23を備えて構成される。なお、図面では、ノーマリ・クローズ・タイプのスプール弁2を示すが、具体的な一例であって、限定されるものではない。
なお、オイルポート24は、図示しないオイルポンプのオイル吐出口に連通して入力圧が供給される入力ポート、電磁油圧制御弁で調圧した出力圧が出力される出力ポート、低圧側に連通する排出ポート、および後述する呼吸路(ドレンポート)Xである。
このスプール22の後部には、後方へ延びる軸部27が設けられており、その軸部27の後端が後述するシャフト9の前端面に当接し、リニアソレノイド1の駆動力を受けるとともに、リターンスプリング23の付勢力をシャフト9に伝えるように設けられている。
即ち、ステータコア8の前端の空間(後述するシャフト9の前端が触れる空間)は、呼吸路Xを介して外部に連通して、容積変動可能に設けられている。
リニアソレノイド1は、コイル3、プランジャ4、ステータコア8、シャフト9、ヨーク31、コネクタ32を備えて構成される。
コイル3は、通電されると磁力を発生するものであり、樹脂性のボビンの周囲に、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。
なお、磁気吸引コア5には、ヨーク31の開口端と磁気的に結合されるフランジ部が設けられる。このフランジ部は、磁気吸引コア5と別体で設けても良い。
具体的に、この第1磁気遮断部6は、ステータコア8の外周面に環状の溝を形成することで設けられた薄肉部であり、磁気遮断効果を高めるために、レーザ加工により多数の微細孔が全周に亘って設けられている。
なお、この実施例では、第1磁気遮断部6を磁気吸引コア5および磁気受渡コア7と同じ素材で設ける例を示すが、第1磁気遮断部6を別素材(非磁性部材)で設けて一体化しても良い。
磁気受渡コア7の後端は、ヨーク31と磁気的に結合される。なお、図面では、磁気受渡コア7の後端を、ヨーク31のカップ底部(後側)の中心部に形成された挿入凹部に挿入して磁気結合を行う例を示すが、磁性体のリング部材を用いて磁気結合を行っても良い。
即ち、ステータコア8の後端の空間(プランジャ4の後端が触れる空間)は、呼吸路Yを介して外部に連通して、容積変動可能に設けられている。
ステータコア8の内側には、上述したように、軸方向に沿う円筒状の摺動穴10が設けられている。
この実施例における摺動穴10は、ステータコア8の軸芯において前後方向に貫通する円筒形状を呈する貫通穴であり、前端から後端に至る全範囲において内径寸法が一定に設けられている。なお、摺動穴10の前後端に面取りを施すものであっても良い。
・プランジャ4の外径寸法をP0、
・プランジャ母材4aの外径寸法をP1、
・プランジャ4のメッキ層Mの厚みをPα、
とする。
即ち、P0−P1=2Pαの関係に設けられる。
・シャフト9の外径寸法をS0、
・シャフト母材9aの外径寸法をS1、
・シャフト9のメッキ層Mの厚みをSα、
とする。
即ち、
S0−S1=2Sα、
P0=S0
の関係に設けられる。
即ち、P1=S1の関係に設けられる。
この第2磁気遮断部11は、後述するように、プランジャ母材4aおよびシャフト母材9aを連結するものであり、プランジャ母材4aおよびシャフト母材9aと同一の磁性体金属(鉄)によって設けられる。
なお、以下の説明では、第2磁気遮断部11(磁性体金属より成る部位)の外径寸法をD1とする。
これにより、従来技術において設けられていた呼吸孔B(符号、図6参照)を廃止することができ、プランジャ4の外径寸法を小さくできる。その結果、コイル3の小径化が可能になり、リニアソレノイド1を小型化できる。
これにより、磁気吸引コア5の磁気飽和を抑制でき、磁気吸引コア5とプランジャ4との間に生じる磁気吸引力の低下を防ぐことができる。
この実施例のリニアソレノイド1は、プランジャ4、シャフト9および第2磁気遮断部11を、一体に設けている。具体的には、プランジャ母材4a、シャフト母材9aおよび第2磁気遮断部11を、共通の素材から設け、メッキ層Mを施したものである。
(i)先ず、共通の鉄部材からプランジャ母材4a、シャフト母材9aおよび第2磁気遮断部11を切削加工により形成する(削り出し工程)。
(ii)次に、削り出した金属部品の表面に、非磁性体のメッキ層Mを形成する(メッキ工程)。
(iii)続いて、メッキ層Mの外周面を一定径(摺動穴10の内径寸法より摺動クリアランス分を差し引いた径寸法:P0=S0)に切削する(仕上げ工程)。
以上により、一体のプランジャ4、シャフト9および第2磁気遮断部11が設けられる。
なお、メッキ工程におけるメッキ層Mの厚さ誤差が小さい場合、上述した仕上げ工程を廃止しても良い。
この実施例のリニアソレノイド1は、上述したように、プランジャ4およびシャフト9の外周面に、非磁性体のメッキ層Mを設けている。
この非磁性体のメッキ層Mにより、プランジャ4およびシャフト9に生じるサイドフォースを低減できる。
このため、プランジャ4およびシャフト9の軸方向の移動抵抗を小さくすることができ、電磁弁のヒステリシスを抑えることができる。
実施例2を、図3を参照して説明する。なお、以下の実施例において、上記実施例1と同一符号は、同一機能物を示すものである。
上記の実施例1では、「プランジャ母材4aの外形寸法P1」と「シャフト母材9aの外形寸法S1」が同径に設けられる例を示した(P1=S1)。
これに対し、この実施例2は、プランジャ母材4aの外径寸法P1を、シャフト母材9aの外径寸法S1より小さく設けるものである(P1<S1)。
このように設けることで、「磁気受渡コア7」と「プランジャ母材4a」との径方向距離を大きくすることができ、「磁気受渡コア7とプランジャ4の間で生じるサイドフォース」を低減することができ、電磁弁のヒステリシスを小さくすることができる。
実施例3を、図4を参照して説明する。
この実施例3は、上記実施例1の構成(P0=S0、P1=S1、Pα=Sα)に加え、プランジャ母材4aにおける第2磁気遮断部11に近い側(プランジャ母材4aの前側)の外周に、他の部位(縮径部34より後側)のプランジャ母材4aより小径の縮径部34を設けたものであり、縮径部34は、他の部位のプランジャ母材4aと同芯上に設けられている。
なお、以下の説明では、縮径部34の外径寸法をP2とする。
この縮径部34の外径寸法P2は、もちろん第2磁気遮断部11の外径寸法D1より大径なものである。
即ち、P1>P2>D1の関係に設けられている。
実施例4を、図5を参照して説明する。
この実施例4は、上記実施例2の構成(P0=S0、P1<S1、Pα>Sα)に、上記実施例3の構成(縮径部34を設ける構成)を採用するものである。
即ち、
(i)プランジャ母材4aの外径寸法P1を、シャフト母材9aの外径寸法S1より小さく設けるとともに(P1<S1)、
(ii)プランジャ母材4aにおける第2磁気遮断部11に近い側の外周に、縮径部34を設けたものである。
3 コイル
4 プランジャ
4a プランジャ母材(プランジャにおける磁性部材)
5 磁気吸引コア
6 第1磁気遮断部
7 磁気受渡コア
8 ステータコア
9 シャフト
9a シャフト母材(シャフトにおける磁性部材)
10 摺動穴
11 第2磁気遮断部
34 縮径部
M メッキ層
X、Y 呼吸路
Claims (5)
- 通電により磁力を発生するコイル(3)と、
軸方向へ摺動自在に支持されるプランジャ(4)と、
前記コイル(3)の発生する磁力により前記プランジャ(4)を軸方向へ磁気吸引する磁気吸引コア(5)、前記プランジャ(4)と径方向の磁気の受け渡しを行う磁気受渡コア(7)、および前記磁気吸引コア(5)と前記磁気受渡コア(7)の間に設けられて前記磁気吸引コア(5)と前記磁気受渡コア(7)の直接的な磁束結合を阻害する第1磁気遮断部(6)が一体に設けられるステータコア(8)と、
このプランジャ(4)に生じる吸引力を前記ステータコア(8)の外部に伝えるシャフト(9)とを備え、
前記ステータコア(8)の軸方向の両端が呼吸路(X、Y)を介して外部に連通するリニアソレノイド(1)において、
前記ステータコア(8)の内側には、両端が開口し、内径が一定径の円筒形状を呈する摺動穴(10)が設けられ、
前記プランジャ(4)と前記シャフト(9)は、外径寸法が同径に設けられて前記摺動穴(10)の内周面に直接摺動し、
前記プランジャ(4)と前記シャフト(9)の間には、前記プランジャ(4)と前記シャフト(9)の直接的な磁束結合を阻害する第2磁気遮断部(11)が設けられることを特徴とするリニアソレノイド。 - 請求項1に記載のリニアソレノイド(1)において、
前記プランジャ(4)、前記シャフト(9)および前記第2磁気遮断部(11)は、一体に設けられることを特徴とするリニアソレノイド。 - 請求項1または請求項2に記載のリニアソレノイド(1)において、
前記プランジャ(4)および前記シャフト(9)は、その外周面に非磁性体のメッキ層(M)を備えることを特徴とするリニアソレノイド。 - 請求項3に記載のリニアソレノイド(1)において、
前記プランジャ(4)における磁性部材の外径寸法を、前記シャフト(9)における磁性部材の外径寸法より小さく設けるとともに、
前記プランジャ(4)におけるメッキ層(M)の外径寸法と、前記シャフト(9)におけるメッキ層(M)の外径寸法とを同径に設けることを特徴とするリニアソレノイド。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載のリニアソレノイド(1)において、
前記プランジャ(4)における磁性部材は、前記第2磁気遮断部(11)に近い側の外周に縮径部(34)を備えることを特徴とするリニアソレノイド。
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JPH10306883A (ja) * | 1997-04-30 | 1998-11-17 | Tokico Ltd | 比例ソレノイド型アクチュエータ |
JP2001260841A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Unisia Jecs Corp | 電磁弁およびブレーキ装置 |
JP2003507619A (ja) * | 1999-08-11 | 2003-02-25 | ボンバーディアー・モーター・コーポレーション・オブ・アメリカ | 流動性媒体、特に液体を送出およびまたは噴射する装置 |
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