JP4210775B2 - ソレノイドバルブ - Google Patents

Description

技術分野
この発明は、各種流体圧力制御等に好適に用いられるソレノイドバルブに関する。
背景技術
従来、この種のソレノイドバルブとしては、たとえば、図８に示すものがある。図８は従来技術に係るソレノイドバルブの概略構成断面図である。
ソレノイドバルブ２００は、ソレノイド部２００Ａとバルブ部２００Ｂとから構成される。
ここで、バルブ部２００Ｂはスプールバルブであり、スプールのストロークに応じて弁の開口面積が変化するため、ソレノイドによりスプールのストローク量を制御することによって流体の流入量や流出量を制御できる構成となっている。
ソレノイド部２００Ａは、概略、コイル２０３と、コイル２０３への通電によってセンターポスト２０２に磁気的に吸引されるプランジャ２０１と、プランジャ２０１の駆動をバルブ部２００Ｂ（具体的にはスプール）に伝達するためにプランジャ２０１に連結されたロッド２０４と、を備えている。
また、往復動を行うプランジャ２０１やロッド２０４の同軸度を高めるための第１軸受２０５及び第２軸受２１０と、プランジャ２０１等を支持するスリーブ２０６と、磁路を形成するアッパープレート２０７及びロアプレート２０９と、ケース２０８等を備えている。
ここで、プランジャ２０１は、通常状態、すなわちコイル２０３に通電していない状態では、センターポスト２０２から離間する方向に位置する構成となっている。
なお、一般的にはスプリング等の付勢部材によって、プランジャ２０１をセンターポスト２０２から離間する方向に付勢するように構成されている。図示の例では、スプールをソレノイド部２００Ａ方向に付勢するスプリングを設けることによって、プランジャはスプールを介してセンターポスト２０２から離間されるように構成されている。
そして、コイル２０３に通電することによって、磁路が形成され、プランジャ２０１はセンターポスト２０２に磁気的に吸引される。
従って、コイル２０３に通電する電流の大きさによって、磁気力を制御することができ、これによりスプリング等の付勢部材とのバランス制御によってプランジャ２０１の移動量を制御することでスプールのストローク量を制御でき、これにより流体の流量を制御し、油圧制御などの各種流体圧力制御等を行うことができるというものである。
ここで、一般的にソレノイドバルブに要求される基本的性能に同軸度が挙げられる。これは、同軸度が不十分な場合には、軸心に対してプランジャやロッドが傾いて往復動を繰り返すことによって、一部のみが磨耗する偏磨耗が生じて往路と復路で特性が変わってしまうヒステリシスや、プランジャに向かう磁束の偏り等、制御特性の低下につながるからである。
この同軸度を決定するのは、各部材の寸法出しによって決められるものであるが、軸出しにかかわる部材が多ければ多いほど、各部材の寸法公差によって誤差伝播が拡がってしまうことになる。
上述した図８に示すソレノイドバルブ２００の場合において、軸出しにかかわる部材は、プランジャ２０１，センターポスト２０２およびロッド２０４に直接当接する、あるいは間接的に支持する部材であり、プランジャ２０１，センターポスト２０２およびロッド２０４自体と、第１軸受２０５，第２軸受２１０，スリーブ２０６，アッパープレート２０７，ロアプレート２０９及びケース２０８の９個の部材である。
従って、９個の部材の寸法管理を厳しくしなければならないため、同軸度を精度良くするための負担が大きかった。
そこで、この負担を軽くするために、プランジャを支持するスリーブで、プランジャ自体の軸受を行うことによって、軸出しにかかわる部材の数を減らす構造が開発されている。
詳細は省略するが、この場合、軸出しにかかわる部材は、プランジャ，ロッド，センターポスト，スリーブ及びロッド軸受の５個の部材となるため、寸法管理の負担が減り、かつ、同軸度の向上を図ることが可能となる。
また、図８に示した構成のように、プランジャの両端側でそれぞれ軸受構造を必要とするようなことはなくなるため、軸方向を小型化することもできるという利点もある。
このように構成されるソレノイドバルブの場合には、プランジャがスムーズに安定した往復動作を行うために、軸受となるスリーブの内周に対する摺動性に優れることと、軸方向両端側での圧力負荷をなくし、かつ摺動性を高めるためにプランジャの外周面に流路（油路等）を設けることが要求される。
この点について図７を参照して説明する。図７は従来技術に係るプランジャの概略構成断面図（（Ａ）は軸心を通るように切断した断面図，（Ｂ）は軸に垂直方向に切断した断面図（（Ａ）におけるＡＡ断面であって、全体部分に相当する）である。
図に示すように、従来技術に係るプランジャ３０１は略円筒形状であり、スリーブ内周に摺動する大径部３０１ａを備えており、また、流路となる溝３０１ｂを切削により形成した構成となっている。
これにより、スリーブ内周とプランジャ３０１はほぼ同径の曲面同士が接触しながら摺動し、かつ、流路によって液体（油）が流れ込むため、圧力負荷を受けることなく、また、液体によって潤滑性を得ながら摺動するため、好適に往復動作を行うことができる。
ただし、実際には、摺動を円滑に行わせるために、スリーブ内周径とプランジャ外周径との間には所定のクリアランスを設ける必要があるために、プランジャがスリーブに対して完全に同軸を保ちながら往復動を行うというようなことはなく、図３（Ｂ）に示すように、プランジャの大径部３０１ａとスリーブの内周３０２が軸に垂直な断面において１点で接触しながら摺動することになる。
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
上述のように軸に垂直な断面において１点で接触しながらプランジャがスリーブに対して摺動するため、摺動時の荷重の負担が大きくなりやすく、摺動磨耗性が悪いという欠点があった。
また、プランジャ外径とスリーブ内周径とがほぼ同じ寸法であるため、摺動部付近の隙間は非常に狭く、異物（不純物）が侵入した場合に、異物が挟まったままとなり、更に摺動性が悪くなるという問題があった。
本発明の目的とするところは、プランジャの摺動性の向上を図り、制御特性に優れたソレノイドバルブを提供することにある。
発明の開示
上記目的を達成するために本発明にあっては、
励磁手段による磁気力によって往復動を行うプランジャと、
該プランジャ外周を摺動自在に支持して軸受を行うスリーブと、を備えたソレノイドバルブにおいて、
前記スリーブは、軸受を行うための内周壁面を備え、かつ、軸に垂直な内周壁面の断面形状を円形とすると共に、
前記プランジャの外周には、
軸心から外周表面までの距離よりも小さな曲率半径を有する曲面形状であって、かつ、前記内周壁面に摺動する軸方向に伸びる複数の凸面部と、
それぞれ隣接する凸面部間に設けられる、軸方向に伸びる流路を形成する複数の溝部と、を備えることを特徴とする。
従って、軸心から外周表面までの距離よりも小さな曲率半径である曲面、つまり、スリーブ内周の径よりも小さな曲面で摺動するため、一つの凸面部だけで摺動するのは不安定になるので、隣接する二つの凸面部で摺動することになる。すなわち、従来のように軸に垂直な断面において１点ではなく２点で摺動することになる。これにより、１点接触に比べて２点接触の方が、荷重が分散されるため摺動摩耗が軽減される。
また、スリーブ内周の径よりも小さな曲面で摺動することから、摺動部付近の隙間を比較的大きくすることが可能となり、流体の進入が容易となるため潤滑性が良くなり、かつ、異物が侵入した場合でも、流路に逃がしやすくなる。
前記凸面部は周方向に対して等配向に設けられると共に、奇数箇所設けられるとよい。
従って、凸面部と溝部とは、軸心を挟んで対称する位置関係となるため、隣接する２つの凸面部が摺動する状態では、この２つの凸面部の中間位置（溝部）の軸心を挟んで反対側の外周面が最もスリーブ内周から離れることになるがこの部分が凸面部となるため、がたつきを抑えることができる。
前記溝部と内周壁面によって形成される流路の軸方向に垂直な断面は、ソレノイドバルブ本体内に流入する流体に含まれる不純物を、流入する前にソレノイドバルブ本体の外部で除去するフィルタの目の寸法形状を含む寸法形状に設定されるとよい。
従って、フィルタによってソレノイドバルブ本体に流入する流体に含まれる不純物の大きさは、フィルタの目を通る程度の大きさに制限されることになるが、流路の断面はフィルタの目の寸法形状を含む寸法形状であるので、流路内に不純物が挟まってしまうことはない。
前記プランジャの外周に設けられる凸面部及び溝部は鍛造成型によって得られると共に、
前記プランジャの鍛造成型時の加圧方向とは反対側の端面に、内部に凹んだ凹部を設けて、
該凹部の底面を、鍛造成型後に鍛造金型からプランジャ本体が取り出されるためにエジェクタピンに押圧される被押圧部とするとよい。
従って、エジェクタピンによってプランジャ本体が鍛造金型から押し出される際に、エジェクタピンで押圧される部分（被押圧部）にバリが生じても、凹部の底面においてバリが生ずるだけであるので、プランジャ全長に影響が出るということはない。
また、本発明のソレノイドバルブにおいては、
励磁手段による磁気力によって往復動を行うプランジャと、
該プランジャ外周を摺動自在に支持して軸受を行うスリーブと、を備えたソレノイドバルブにおいて、
前記スリーブは、軸受を行うための内周壁面を備え、かつ、軸に垂直な内周壁面の断面形状を円形とすると共に、
前記プランジャの前記内周壁面に対する摺動部分であって、軸方向に垂直な断面の外周形状を、多角形とすることを特徴とする。
ここで、「多角形」とは、各角部をＲ形状とする場合を含むものとする。
本構成により、断面形状が円形である、スリーブの内周壁面によって、断面の外周形状が多角形状であるプランジャを摺動自在に支持することになる。従って、プランジャは、一つの角部だけで摺動するのは不安定になるので、隣接する二つの角部で摺動することになる。すなわち、従来のように軸に垂直な断面において１点ではなく２点で摺動することになる。これにより、１点接触に比べて２点接触の方が、荷重が分散されるため摺動摩耗が軽減される。
また、角部で摺動することから、摺動部付近の隙間を比較的大きくすることが可能となり、流体の進入が容易となるため潤滑性が良くなり、かつ、異物が侵入した場合でも、流路に逃がしやすくなる。
前記外周形状を奇数角形とするとよい。特に、前記外周形状を略正９角形とするとよい。
従って、プランジャの外周の角部と平面部分とは、軸中心に対して対称な位置関係となり、がたつきを低減できる。また、プランジャの外周の平面部分とスリーブの内周壁面によって形成される流路の断面積を、磁路供給と異物の排出とのバランスを考慮した場合に、適当な大きさに設定できる。プランジャの切削加工をする場合に、プランジャの平面部分をチャックすることになるが、チャックは３点チャックとするのが好適であり、この場合、前記外周形状を３の倍数角形（正多角形）とする必要性があり、正９角形は条件を好適に満たす。
前記プランジャの外周の平面部分と前記スリーブの内周壁面によって形成される流路の軸方向に垂直な断面は、ソレノイドバルブ本体内に流入する流体に含まれる不純物を、流入する前にソレノイドバルブ本体の外部で除去するフィルタの目の寸法形状を含む寸法形状に設定されるとよい。
従って、フィルタによってソレノイドバルブ本体に流入する流体に含まれる不純物の大きさは、フィルタの目を通る程度の大きさに制限されることになるが、流路の断面はフィルタの目の寸法形状を含む寸法形状であるので、流路内に不純物が挟まってしまうことはない。
発明を実施するための最良の形態
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
（第１の実施の形態）
図１〜図５を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドバルブについて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るソレノイドバルブの概略構成断面図である。図２は本発明の第１の実施の形態に係るプランジャの概略構成断面図（（Ａ）は軸心を通るように切断した断面図，（Ｂ）は軸に垂直方向に切断した断面図（（Ａ）におけるＢＢ断面であって、全体部分に相当する）である。図３はプランジャとスリーブ内周との摺動部の様子を示す模式図である。図４はプランジャに設ける溝の形状例である。図５は本発明の実施の形態に係るプランジャの製造工程の一部を示す模式図である。
ソレノイドバルブ１００は、ソレノイド部１００Ａとバルブ部１００Ｂとから構成される。
ここで、バルブ部１００Ｂはスプールバルブであり、バルブスリーブ１６の内部にスプール１５が往復動自在に備えられており、このスプール１５のストロークに応じてバルブスリーブ１６に形成した弁の開口面積が変化するため、ソレノイドによりスプール１５のストローク量を制御することによって流体の流入量や流出量を制御できる構成となっている。
ソレノイド部１００Ａは、概略、コイル３と、コイル３への通電によってセンターポスト２に磁気的に吸引されるプランジャ１と、プランジャ１の軸受となるスリーブ４と、プランジャ１の駆動をスプール１５に伝達するためにプランジャ１に連結されたロッド７と、を備えている。
また、コイル３が巻かれるボビン６と、プランジャ１がセンターポスト２から離間しやすくするためのシム８と、ケース９と、バルブ部１００Ｂ内部からコイル３側への流体の漏れを防止するパッキン１０と、磁路を形成するアッパープレート１１と、同じく磁路を形成すると共にソレノイドバルブ本体を所定の位置に固定するためのブラケットプレート１２とを備えている。
更に、ロッド７の軸受１３と、スプール１５に固定されたＥ型リング１８を付勢することによってスプール１５と共にロッド７を介してプランジャ１をセンターポスト２から離間させる方向に付勢するスプリング１４と、コイル３に通電を行うための端子１７ａを備えたコネクタ１７と、を備えている。
なお、コイル３やボビン６はモールドによってＡｓｓｙ（ａｓｓｅｍｂｌｙ）化され、モールドコイルサブＡｓｓｙ５を構成している。
ここで、プランジャ１は、通常状態、すなわちコイル３に通電していない状態では、センターポスト２から離間する方向に位置する構成となっており、すなわち、本実施の形態では、上述のようにスプール１５を、スプリング１４によってＥ型リング１８を介してソレノイド部１００Ａ方向に付勢することによって、プランジャ１はセンターポスト２から離間される。
そして、コイル３に通電することによって、磁路（ケース９，アッパープレート１１，プランジャ１，センターポスト２，ブラケットプレート１２によって形成される磁路）が形成され、プランジャ１はセンターポスト２に磁気的に吸引される。
従って、コイル３に通電する電流の大きさによって、磁気力を制御することができ、これによりスプリング１４による付勢力とのバランス制御によりプランジャ１の移動量を制御することでスプール１５のストローク量を制御でき、これにより流体の流量を制御し、油圧制御などの各種流体圧力制御等を行うことができるというものである。
ここで、本実施の形態においては、スリーブ４によってプランジャ１を軸受する構成であるため、軸出しにかかわる部材は、プランジャ１，ロッド７，センターポスト２，スリーブ４及びロッド軸受１３の５個の部材となるため、寸法管理の負担が比較的少なく、同軸度の向上を図ることが可能となる。
また、プランジャ１の両端側でそれぞれ軸受構造を必要とするようなことはなくなるため、軸方向を小型化することもできるという利点もある。
次に、プランジャ１について更に詳しく説明する。
プランジャ１は、略円筒形状であり、内周側では孔１ｂにロッド７が嵌合され、外周側では上述のようにスリーブ４によって摺動自在に支持されるため、摺動部分となる大径部１ａが設けられている。
この大径部１ａには、図２（Ｂ）に示すように、複数の凸面部１ｄと複数の溝部１ｅが交互に複数設けられており、その断面形状は花びらのような形状となっている。
凸面部１ｄは軸方向に伸びており、また、各凸面部１ｄの先端（軸心から最も離れたところ）から軸心までの距離は等しく設定されている。
そして、凸面部１ｄは滑らかな曲面形状をしており、軸に対して垂直な断面における外周曲面の曲率半径は、上記凸面部１ｄの先端から軸心までの距離よりも小さく設定されている。これにより、凸面部１ｄの先端から軸心までの距離はスリーブ４の内周径よりもクリアランス分だけ小さくなるため、当然、上記外周曲面の曲率半径はスリーブ４の内周径よりも小さくなる。
例えば、凸面部１ｄの先端から軸心までの距離を５ｍｍとして、凸面部１ｄの先端付近の曲率半径を３ｍｍとする。なお、このときスリーブ４の内周の半径は５ｍｍに対してクリアランス分だけ大きくした径となる。
この凸面部１ｄの先端が、スリーブ４の内周表面に摺動自在となるように配置される。
そして、それぞれ隣接する凸面部１ｄ間には、軸方向に伸びる溝部１ｅが各々設けられており、この溝部１ｅとスリーブ４の内周表面との間で流路を形成する。
以上のように構成されたソレノイドバルブ１００において、プランジャ１がスリーブ４の内周で摺動を行う場合には、上記従来技術の中でも説明したように、摺動が円滑に行われるためにクリアランスを設けているため、プランジャ１がスリーブ４に対して完全に同軸を保ちながら往復動を行うというようなことはない。
本実施の形態では、従来技術のように、摺動面部の曲率半径（外周径）がスリーブの内周表面の曲率半径（内周径）とほぼ同一とはなっておらず、摺動面部である凸面部１ｄの曲率半径の方がスリーブ４の曲率半径（内周径）よりも小さいため、軸に垂直な断面において１点のみで摺動するのは非常に不安定なものとなるため現実的にはそのようにはならずに、図３（Ａ）に示すように、隣接する凸面部１ｄによって２点接触しながら摺動することになる。
従って、従来技術のように軸に垂直な断面において１点接触する場合に比べて荷重が分散され、摺動部の荷重負担が減少するため摺動磨耗性が向上する。
また、曲面同士で接触しながら摺動し、かつ、流路によって液体（油）が流れ込むため、圧力負荷を受けることなく、また、液体によって潤滑性を得ながら摺動するため、好適に往復動さを行うことができることについては従来技術と同様である。
また、本実施の形態では、凸面部１ｄの曲率半径の方がスリーブ４の曲率半径（内周径）よりも小さいため、溝部１ｅによって形成された流路から流体が摺動部内に流れ込みやすいため、従来技術に比べて、より潤滑性に優れるため、摺動性が向上する。
更に、凸面部１ｄの曲率半径の方がスリーブ４の曲率半径（内周径）よりも小さいため、摺動部付近の隙間は従来技術に比べて大きいため、摺動部付近で異物（不純物）が侵入した場合であっても、異物が流路に逃げやすいため、異物による摺動性の低下を防止できる。
このように、プランジャの摺動性が向上するため、油圧制御等の流体制御性が向上する。
以下、より好適な具体例について説明する。
上述した凸面部１ｄは、周方向に対して当配向であって、かつ奇数箇所設けるのが好ましい。
これは、等配向かつ奇数箇所設けることによって、凸面部１ｄと溝部１ｅは、軸心を挟んで対称な位置関係に配置されることになる（図２（Ｂ）参照）。
従って、上述のように、プランジャ１は、隣接する凸面部１ｄによって２点接触しながら摺動するため、この２点の中間位置となる溝部１ｅの軸心を挟んで反対側の外周面が最もスリーブ内周から離れるため、この部分を凸面部１ｄとすることによって、隙間を極力小さくしてがたつきを抑える効果がある。
また、溝部１ｅについて、図２（Ｂ）に示す例では、凸面部１ｄと曲面と滑らかに結ぶ曲面として、曲率半径も凸面部１ｄの曲率半径Ｒ１と同等のＲ２となるような場合を示したが、これに限らずに、図４（Ａ）に示すような方形状の溝部１ｇとしたり、図４（Ｂ）に示すような３角形状の溝部１ｈとしたりしても良い。
ここで、溝部１ｅとスリーブ４の内周で形成される流路の軸に垂直な断面は、流路を流れる流体に含まれる不純物が引っ掛かってしまわないような寸法形状とするのが望ましい。
このようにするために、例えば、ソレノイドバルブ１００内に流体を導く流路上に、流体中に含まれる不純物を除去するフィルタが設置される場合には、ソレノイドバルブ１００内に流入する流体に含まれる不純物はフィルタの目よりも小さなものだけになる。
従って、上記流路の軸に垂直な断面の寸法形状を、フィルタの目の寸法形状を含むような寸法形状にすることによって、溝部１ｅとスリーブ４の内周で形成される流路内に不純物が引っ掛かって詰まってしまうようなことを防止できる。
従って、安定した摺動性を維持することができる。
次に、本実施の形態に係るソレノイドバルブ１００の好適な適用例について説明する。
自動車等のエンジンにおいては、エンジンの吸排気バルブをカムシャフトの回転によってバルブ開閉を行うが、運転状態（高速・低速）によって、バルブのタイミングを適切に制御することによって、燃費が向上し、高い排ガス清浄化を得ることが可能になる。
このバルブタイミングの制御は、カムシャフトを回転方向にずらして、位相を変えることにより行うことができ、これをソレノイドバルブによって行う技術が公知技術として知られている。
ここで、カムシャフトを回転方向にずらすために、ソレノイドバルブによる油圧制御を行うことになるが、配置スペース等の関係からエンジンオイルの流路の経路上にソレノイドバルブが設置されて、エンジンオイルを利用するのが一般的である。
従来、オンオフ制御を行うソレノイドバルブを用いることによって、高速時と低速時の２種類の状態に分けて制御を行うことがなされていたが、近年、より高精細な制御を行うべく、リニア制御が可能なソレノイドバルブが用いられるようになっている。
そこで、上述した本発明の実施の形態に係るソレノイドバルブをこのようなバルブタイミングコントロール（ＶＴＣ）用のリニア制御ソレノイドバルブとして好適に用いることが可能となる。
ここで、上述のように、エンジンオイルを利用する場合には、エンジンオイル内には鉄粉等の異物が多く含まれるため、比較的悪条件の流体を用いることになるが、本実施の形態に係るソレノイドバルブでは、異物を流路に流すことによって摺動性に優れるものであることから、そのような悪条件のもとでも好適に利用することが可能となる。
次に、本実施の形態に係るソレノイドバルブ１００を構成するプランジャ１の製造方法について図６を参照して説明する。
プランジャ１における大径部１ａの、複数の凸面部１ｄと複数の溝部１ｅは、鍛造金型５０，５１により型締めして、図中矢印Ｐ方向に加圧することで、鍛造成型によって作ることができる。なお、鍛造金型５１については、その後の製造工程の説明のため図中点線で示している。
また、図中１ｆは、鍛造成型後に切削工程によって切削される切削部である。
ここで、鍛造成型がなされた後に、プランジャ１本体を型から取り出すために、鍛造金型５１を外した後に、上記矢印Ｐ方向とは反対側の端面を、エジェクタピン５２によって矢印Ｑ方向に押圧する（たたく）必要がある。
そこで、本実施の形態に係るプランジャでは、上記矢印Ｐ方向とは反対側の端面に先端面から内部に凹んだ凹部１ｃを設けて、この凹部１ｃの底面を、エジェクタピン５２によって押圧される被押圧部としている。
これにより、エジェクタピン５２によって押圧される場合には、一般的にバリが生ずるが、本実施の形態では凹部１ｃの底面を被押圧部としているために、図６中（Ｐ）の拡大図に示すように、バリＢ１，Ｂ２は凹部内でのみ発生するためプランジャ１の全長に変化を及ぼすことはない。
従って、プランジャのストロークがソレノイドバルブとしての制御に影響を及ぼすような場合には、プランジャの全長の管理を厳しく行う必要があるため、バリが影響するような場合には、通常、バリ取り加工のための切削加工を施さねばならないが、本実施の形態では、バリがプランジャの全長に影響を及ぼさないため、そのような加工工程が不要となる。
（第２の実施の形態）
図５を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るソレノイドバルブについて説明する。本発明の第２の実施の形態に係るソレノイドバルブにおいては、プランジャの構成のみが上記第１の実施の形態と異なるので、プランジャについてのみ詳しく説明し、その他の構成については説明を省略する。
図５は本発明の第２の実施の形態に係るプランジャの軸に垂直な方向に切断した概略構成断面図である。なお、本実施の形態に係るプランジャの軸心を通るように切断した断面図は、上記実施の形態で示した図２（Ａ）と同様である。従って、図５は図２（Ａ）におけるＢＢ断面に相当する図である。
本実施の形態に係るプランジャの、スリーブ４に対する摺動部分となる大径部１’ａは、図５に示すように、軸方向に垂直な断面の外周形状を、多角形（図示の例では、略正９角形）としている。
そして、軸心から角部１’ｄまでの距離が、スリーブ４の内周径よりもクリアランス分だけ小さくするように設定している。従って、角部１’ｄがスリーブ４の内周表面に摺動自在となるように配置される。
そして、角部１’ｄ間の平面部１’ｅとスリーブ４の内周表面との間で流路を形成する。
以上のようにプランジャを構成することによって、上記第１の実施の形態の場合と同様に、軸に垂直な断面において１点のみで摺動するのは非常に不安定なものとなるため現実的にはそのようにはならずに、隣接する角部１’ｄによって、２点接触しながら摺動することになる。
従って、従来技術のように軸に垂直な断面において１点接触する場合に比べて荷重が分散され、摺動部の荷重負担が減少するため摺動磨耗性が向上する。
また、本実施の形態では、角部１’ｄがスリーブ４の内周壁面に摺動する構成であるので、平面部１’ｅとスリーブ４の内周表面との間で形成された流路から流体が摺動部内に流れ込みやすいため、従来技術に比べて、より潤滑性に優れるため、摺動性が向上する。
更に、角部１’ｄがスリーブ４の内周壁面に摺動する構成であるので、摺動部付近の隙間は従来技術に比べて大きいため、摺動部付近で異物が侵入した場合であっても、異物が流路に逃げやすいため、異物による摺動性の低下を防止できる。
このように、プランジャの摺動性が向上するため、油圧制御等の流体制御性が向上する。
また、本実施の形態では、断面を略正多角形であって、かつ、奇数角形（図示の例では、略正９角形）とすることにより、角部１’ｄと平面部１’ｅは、軸心を挟んで対称な位置関係に配置されることになる。
従って、上述のように、プランジャ１は、隣接する角部１’ｄによって２点接触しながら摺動するため、この２点の中間位置となる平面部１’ｅの軸心を挟んで反対側の外周面が最もスリーブ内周から離れるため、この部分を角部１’ｄとすることによって、隙間を極力小さくしてがたつきを抑える効果がある。
また、角部１’ｄはＲ形状とするのが望ましく、Ｒを小さくしすぎると摩耗が大きくなることから、適正なＲとする必要がある。
次に、平面部１’ｅとスリーブ４の内周表面との間で形成される流路について詳しく説明する。
プランジャの外周表面とスリーブ４の内周表面間は、磁路が形成される部分であるため、磁束供給に支障が出ないようにする必要性から、平面部１’ｅとスリーブ４の内周表面の間隔が狭いほど望ましい。
一方、摺動性を良くするためには、流体（油）の潤滑が十分であり、油の固着が起きないように、流路の断面積が大きいほど望ましい。
また、流路を流れる流体に含まれる不純物が引っ掛かってしまわないような寸法形状とするのが望ましい。
例えば、ソレノイドバルブ１００内に流体を導く流路上に、流体中に含まれる不純物を除去するフィルタが設置される場合には、ソレノイドバルブ１００内に流入する流体に含まれる不純物はフィルタの目よりも小さなものだけになる。従って、上記流路の軸に垂直な断面の寸法形状を、フィルタの目の寸法形状を含むような寸法形状にすることによって、流路内に不純物が引っ掛かって詰まってしまうようなことを防止できる。
以上の点を考慮して、流路の寸法形状を設定する必要がある。なお、本実施の形態では、断面形状を正多角形とするため、流路の寸法形状は、主として、正何角形にするのかにより、また、角部のＲ寸法により定められることになる。
また、本実施の形態におけるプランジャの形成法としては、引抜き加工によるのが望ましい。これにより、従来のように、流路を形成するためのスリット加工等が不要となるという利点がある。
また、切削加工によってプランジャを形成することもできる。ここで、切削加工を行う場合には、プランジャを固定するためにチャックを行う必要があるが、摺動部となる角部１’ｄにチャック傷をつけないように平面部１’ｅを固定しなければならない。
ここで、チャックは３点チャック（１２０度方向の３づめ）が精度良く加工するのに適していることから、３点チャックで平面部１’ｅを固定するには、軸に垂直な断面の外周形状が、３の倍数角形（正多角形）である必要がある。
以上のように、プランジャの軸に垂直な断面の外周形状は、がたつき防止の観点から正多角形かつ奇数角形とすること、磁束供給や潤滑性の観点から流路の断面積の大きさを適正にすること、切削加工を行う場合の観点から正多角形かつ３の倍数角形とすることを考慮する必要がある。
これらを考慮すると、略正９角形とするのが最適である。
また、角部１’ｄのＲは、上記条件によって設定範囲が必然的に決められてしまうが、Ｒを小さくしすぎると摩耗が大きくなることから、上記条件を満たす範囲内で最大とするように設定するのが望ましい。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明は、プランジャの外周に複数の凸面部と複数の溝部を設けたので、プランジャがスリーブ内周表面に対して、軸に垂直な断面において２点で摺動するため、摺動部の荷重負担が減り摺動磨耗性が向上し、制御特性が向上する。
また、スリーブ内周の径よりも小さな曲面で摺動することから、摺動部付近の隙間を比較的大きくすることが可能となり、流体の進入が容易となるため潤滑性が良くなり、かつ、異物が侵入した場合でも、異物を流路に逃がしやすくなるため摺動性が向上し、制御特性が向上する。
凸面部を周方向に対して等配向に設けて、奇数箇所設ければ、がたつきを抑えることができる。
溝部と内周壁面によって形成される流路の軸方向に垂直な断面を、流体に含まれる不純物を除去するフィルタの目の寸法形状を含む寸法形状に設定すれば、流路内に不純物が挟まってしまうことはなく、安定した摺動性を維持できる。
プランジャの鍛造成型時の加圧方向とは反対側の端面に、内部に凹んだ凹部を設けて、この底面を、鍛造成型後に鍛造金型からプランジャ本体が取り出されるためにエジェクタピンに押圧される被押圧部とすれば、エジェクタピンによってバリが生じても、プランジャ全長に影響が出ることはなく、切削工程を必要とすることなく安定した制御が可能となる。
また、プランジャの軸方向に垂直な断面の外周形状を、多角形とした場合にも、プランジャがスリーブ内周表面に対して、軸に垂直な断面において２点で摺動するため、摺動部の荷重負担が減り摺動磨耗性が向上し、制御特性が向上する。
また、角部で摺動することから、摺動部付近の隙間を比較的大きくすることが可能となり、流体の進入が容易となるため潤滑性が良くなり、かつ、異物が侵入した場合でも、異物を流路に逃がしやすくなるため摺動性が向上し、制御特性が向上する。
外周形状を略正９角形とすれば、角部と平面部分とは、軸中心に対して対称な位置関係となり、がたつきを低減できると共に、流路の断面積を適当な大きさに設定でき、かつ、切削加工を行う場合に３点チャックを行うことができる。
プランジャの外周の平面部分とスリーブの内周壁面によって形成される流路の軸方向に垂直な断面を、流体に含まれる不純物を除去するフィルタの目の寸法形状を含む寸法形状に設定すれば、流路内に不純物が挟まってしまうことはなく、安定した摺動性を維持できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施の形態に係るソレノイドバルブの概略構成断面図であり、
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るプランジャの概略構成断面図であり、
図３は、プランジャとスリーブ内周との摺動部の様子を示す模式図であり、
図４は、プランジャに設ける溝の形状例を示す模式図であり、
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るプランジャの概略構成断面図であり、
図６は、本発明の実施の形態に係るプランジャの製造工程の一部を示す模式図であり、
図７は、従来技術に係るプランジャの概略構成断面図であり、
図８は、従来技術に係るソレノイドバルブの概略構成断面図である。

Claims (2)

1. 励磁手段による磁気力によって往復動を行うプランジャと、
   該プランジャ外周を摺動自在に支持して軸受を行うスリーブと、を備えたソレノイドバルブであって、
   前記スリーブは、軸受を行うための内周壁面を備え、かつ、軸に垂直な内周壁面の断面形状を円形とすると共に、
   前記プランジャの外周には、
   軸心から外周表面までの距離よりも小さな曲率半径を有する曲面形状であって、かつ、周方向に対して等配向に奇数箇所設けられる、前記内周壁面に摺動する軸方向に伸びる複数の凸面部と、
   それぞれ隣接する凸面部間に設けられる、軸方向に伸びる流路を形成する複数の溝部と、を備え、
   前記プランジャの外周に設けられる凸面部及び溝部は鍛造成型によって得られると共に、
   前記プランジャの鍛造成型時の加圧方向とは反対側の端面に、内部に凹んだ凹部を設けて、
   該凹部の底面を、鍛造成型後に鍛造金型からプランジャ本体が取り出されるためにエジェクタピンに押圧される被押圧部とすることを特徴とするソレノイドバルブ。
2. 励磁手段による磁気力によって往復動を行うプランジャと、
   該プランジャ外周を摺動自在に支持して軸受を行うスリーブと、を備えたソレノイドバルブにおいて、
   前記スリーブは、軸受を行うための内周壁面を備え、かつ、軸に垂直な内周壁面の断面形状を円形とすると共に、
   前記プランジャの前記内周壁面に対する摺動部分であって、軸方向に垂直な断面の外周形状を、略正９角形とすることを特徴とするソレノイドバルブ。

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