JP2013168425A - 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、シャフト9、磁気結合阻害手段11」を一体に設け、「プランジャ4の第1凸部13」と「シャフト9の第2凸部14」を摺動穴10に直接摺動させる。サイドフォースを抑えるための非磁性距離を、第1凸部13および第2凸部14によって確保できるため、厚メッキを廃止してメッキ層を薄く設けることができる。これにより、メッキ後の研磨仕上げを廃止することができ、リニアソレノイド1の生産性を高め、コストを抑えることができる。また、第1凸部13を第1磁気遮断部6の軸方向範囲内で摺動させるとともに、第2凸部14を第2磁気遮断部12の軸方向範囲内で摺動させる。これにより、第1、第2凸部13、14の磁束の流れを無くし、サイドフォースの発生をより確実に防ぐことができる。
【選択図】 図1
Description
プランジャがステータコアに対して直接摺動するリニアソレノイドを、図7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。
即ち、磁性体製のプランジャ母材4aの表面に、非磁性体のメッキ層Mを形成したプランジャ4が提案されている。
プランジャ4に生じるサイドフォースを抑えるには、メッキ層Mの厚みを大きくする必要がある。
しかるに、メッキ層Mを厚く設けるには、メッキの処理時間を長くする必要がある。
しかるに、メッキ処理により厚く設けたメッキ層Mは、厚みの誤差が大きい。このため、メッキ処理後、プランジャ4に研磨仕上げを施さねばならず、製造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、シャフト、磁気結合阻害手段」を一体に設け、「プランジャに設けた第1凸部」と「シャフトに設けた第2凸部」が摺動穴の内周面に直接摺動する。
これにより、サイドフォースを抑えるために要求されるステータコアとプランジャ母材との径方向の非磁性距離を、第1凸部および第2凸部によって確保することができる。その結果、厚メッキを廃止して、メッキ層を薄く設けたり、あるいはメッキ層を廃止することが可能になる。
このように、厚メッキを廃止することができるため、サイドフォースを抑えたリニアソレノイドの生産性を高めることができ、結果的にリニアソレノイドのコストを抑えることができる。
第1凸部は、第1磁気遮断部の軸方向範囲内で摺動する。
これにより、第1凸部における磁束の流れが抑えられ、第1凸部におけるサイドフォースの発生が抑えられる。
第2凸部は、第2磁気遮断部(第1磁気遮断部から軸方向へ離れた部位に設けられた磁気遮断部)の軸方向範囲内で摺動する。
これにより、第2凸部における磁束の流れが抑えられ、第2凸部におけるサイドフォースの発生が抑えられる。
第1凸部および第2凸部は、環状凸部である。
これにより、第1、第2凸部とステータコアの接触面積を大きく確保することができ、長期に亘って第1、第2凸部の摩耗を抑えることができる。
第1凸部および第2凸部は、外径寸法が同径に設けられる。
「プランジャ母材における第1凸部の外径寸法Px」=「シャフト母材における第2凸部の外径寸法Sx」に設ける。
また、「磁気受渡コアと径方向で対向するプランジャ母材の外径寸法P1」<「磁気吸引コアと径方向で対向するシャフト母材の外径寸法S1」に設ける。
これにより、磁気受渡コアとプランジャ母材との径方向の非磁性距離を大きくすることができ、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。
プランジャ母材は、磁気結合阻害手段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「磁気吸引コアの内側に侵入する部位のプランジャ母材」との径方向距離を大きくすることができ、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の外部に伝えるシャフト9と、
を備えて構成される。
磁気吸引コア5は、第1磁気遮断部6から軸方向へ離れた部位に磁路の形成を阻害する第2磁気遮断部12を備える。
プランジャ4の外周面には、第1磁気遮断部6の軸方向範囲内で摺動する第1凸部13が設けられる。
シャフト9の外周面には、第2磁気遮断部12の軸方向範囲内で摺動する第2凸部14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。
プランジャ4とシャフト9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磁気結合阻害手段11を介して一体に設けられている。
この実施例の磁気結合阻害手段11は、プランジャ4とシャフト9との間で直接磁束が流れるのを阻害する小径軸であり、プランジャ4およびシャフト9の同芯上に設けられている。
なお、以下の説明では、磁気結合阻害手段11(磁性体金属より成る部位)の外径寸法をD1とする。
この第2磁気遮断部12は、第1磁気遮断部6と同様、ステータコア8に形成された円環状の薄肉部であり、内周面は摺動穴10の一部である。即ち、第2磁気遮断部12の内周面は、他の摺動穴10と連続し、且つ内径寸法も他の摺動穴10と同径に設けられている。
この第1凸部13は、摺動穴10の内周面に直接摺動するものであり、外周面の全周に亘って形成される環状凸部である。
また、第1凸部13は、第1磁気遮断部6の軸方向範囲内において常に摺動するように設けられている。
そして、「第1凸部磁性体13aの径方向の突出量とメッキ層Mの厚み」によって、サイドフォースを抑えるために要求される「ステータコア8(具体的には、磁気受渡コア7)とプランジャ母材4aとの径方向の非磁性距離」が設けられる。
・第1凸部13の外径寸法をP0、
・第1凸部磁性体13aの外径寸法をPx
・磁気受渡コア7と径方向で対向するプランジャ母材4aの外径寸法をP1、
・メッキ層Mの厚みをβ、
とする。
即ち、P0−Px=2Pβの関係に設けられる。
この第2凸部14は、摺動穴10の内周面に直接摺動する環状凸部である。
また、第2凸部14は、第2磁気遮断部12の軸方向範囲内において常に摺動するように設けられている。
そして、「第2凸部磁性体14aの径方向の突出量とメッキ層Mの厚み」によって、サイドフォースを抑えるために要求される「ステータコア8(具体的には、磁気吸引コア5)とシャフト母材9aとの径方向の非磁性距離」が設けられる。
・第2凸部14の外径寸法をS0、
・第2凸部磁性体14aの外径寸法をSx
・磁気吸引コア5と径方向で対向するシャフト母材9aの外径寸法をS1、
とする。
そして、第1凸部13の外径寸法P0と、第2凸部14の外径寸法S0とは、同一寸法に設けられている。
即ち、
S0=P0、
Sx=Px、
の関係に設けられている。
即ち、P1=S1の関係に設けられている。
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、シャフト9、磁気結合阻害手段11」を一体に設け、「プランジャ4に設けた第1凸部13」と「シャフト9に設けた第2凸部14」を摺動穴10の内周面に直接摺動させる。
これにより、サイドフォースを抑えるために要求される径方向の非磁性距離を、第1凸部13および第2凸部14によって確保することができ、厚メッキを廃止して、メッキ層Mを薄く設けることができる。
また、メッキ層Mを薄く設けることにより、メッキの厚みの誤差を小さく抑えることができる。具体的には、例えば、10μmのメッキ層Mを形成した場合、誤差が最大で20%ほど生じても、厚みの誤差範囲を2μm以内に抑えることができる。これにより、メッキ後の研磨仕上げを廃止することができ、リニアソレノイド1の生産性を高めることができ、リニアソレノイド1のコストを抑えることができる。
この実施例のリニアソレノイド1は、上述したように、第1凸部13が、第1磁気遮断部6の軸方向範囲内で常に摺動する。
これにより、第1凸部13には、磁束がほとんど流れなくなり、第1凸部13におけるサイドフォースの発生を防ぐことができる。
これにより、第2凸部14には、磁束がほとんど流れなくなり、第2凸部14におけるサイドフォースの発生を防ぐことができる。
また、第2磁気遮断部12は、スプール弁2のデットスペース(軸部27の周囲の空間内)に設けられるため、第2磁気遮断部12を設けたことによって電磁弁が大型化する不具合が生じない。
この実施例の第1凸部13および第2凸部14は、上述したように、全周に亘る環状凸部である。
これにより、第1、第2凸部13、14とステータコア8の接触面積を大きく確保することができ、長期に亘って第1、第2凸部13、14の摩耗を抑えることができる。即ち、第1、第2凸部13、14で摺動を行うものであっても、摩耗が抑えられるため、長期に亘ってリニアソレノイド1の信頼性を確保できる。
この実施例のリニアソレノイド1は、上述したように、第1凸部13および第2凸部14を同径で設けるため、摺動穴10の内部に容積変動室が形成されない。
これにより、従来技術においてプランジャ4に設けられていた呼吸孔A(符号、図7参照)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。
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、「磁気受渡コア7と径方向で対向するプランジャ母材4aの外径寸法P1」と「磁気吸引コア5と径方向で対向するシャフト母材9aの外径寸法S1」を同径に設ける例を示した(P1=S1)。
このように設けることで、プランジャ4と磁気受渡コア7の径方向の非磁性距離を大きくでき、「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る。これにより、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(P1=S1)に加え、プランジャ母材4aにおける磁気結合阻害手段11に近い側(第2凸部磁性体14aの前側)の外周に、「磁気受渡コア7と径方向で対向するプランジャ母材4aの外径寸法P1」より小径の縮径部34を設けたものであり、この縮径部34は、プランジャ4の同芯上に設けられている。
この縮径部34の外径寸法P2は、もちろん磁気結合阻害手段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(P1<S1)に、上記実施例3で示した縮径部34を設けるものである。
(i)「磁気受渡コア7と径方向で対向するプランジャ母材4aの外径寸法P1」を「磁気吸引コア5と径方向で対向するシャフト母材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における磁気結合阻害手段11に近い側(第2凸部磁性体14aの前側)の外周に、縮径部34を設けたものである。
実施例5を、図6を参照して説明する。
上記の各実施例では、プランジャ4およびシャフト9の表面に薄いメッキ層Mを施す例を示した。
これに対し、この実施例5は、メッキ層Mを廃止したものである。即ち、第1、第2凸部磁性体13a、14aが、そのまま第1、第2凸部13、14として用いられるものである。
このようにメッキ層Mを廃止しても、上述した実施例の効果を得ることができる。
なお、この実施例5を上述した他の実施例と組み合わせて用いても良いことは言うまでもない。
その場合は、第1凸部13における周方向の隙間(突起と突起の間)や、第2凸部14の周方向隙間(突起と突起の間)を、呼吸路として利用しても良い。
その場合は、摺動穴10の内部に容積変動室が形成されるが、上述したように、第1、第2凸部13、14の少なくとも一方を複数の突起で設けて、突起と突起の周方向間を呼吸路に利用して容積変動室の容積変動を可能にしても良い。
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 磁気結合阻害手段
12 第2磁気遮断部
13 第1凸部
14 第2凸部
34 縮径部
Claims (7)
- 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、
を備えるリニアソレノイド(1)において、
前記プランジャ(4)と前記シャフト(9)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磁気結合阻害手段(11)を介して一体に設けられ、
前記プランジャ(4)の外周面には、外径方向へ突出する第1凸部(13)が設けられ、
前記シャフト(9)の外周面には、外径方向へ突出する第2凸部(14)が設けられ、
前記第1凸部(13)と前記第2凸部(14)が、前記ステータコア(8)の内側に設けられた摺動穴(10)の内周面に直接摺動す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、
前記第1凸部(13)は、前記第1磁気遮断部(6)の軸方向範囲内で摺動す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、
前記磁気吸引コア(5)は、前記第1磁気遮断部(6)から軸方向へ離れた部位に磁路の形成を阻害する第2磁気遮断部(12)を備え、
前記第2凸部(14)は、前記第2磁気遮断部(12)の軸方向範囲内で摺動することを特徴とするリニアソレノイド。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載のリニアソレノイド(1)において、
前記第1凸部(13)および前記第2凸部(14)は、環状凸部であ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、
前記第1凸部(13)および前記第2凸部(14)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することを特徴とするリニアソレノイド。 - 請求項5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)における磁性部材をプランジャ母材(4a)、
前記第1凸部(13)における前記プランジャ母材(4a)の外径寸法をPx、
前記磁気受渡コア(7)と径方向で対向する前記プランジャ母材(4a)の外径寸法をP1、
前記シャフト(9)における磁性部材をシャフト母材(9a)、
前記第2凸部(14)におけるシャフト母材(9a)の外径寸法をSx、
前記磁気吸引コア(5)と径方向で対向する前記シャフト母材(9a)の外径寸法をS1と定義した場合、
Px=Sx、
P1<S1、
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1〜6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、前記磁気結合阻害手段(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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