JP7006571B2 - ソレノイド - Google Patents
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Description
本開示は、ソレノイドに関する。
従来から、通電により磁力を発生するコイルの内側において、ステータコアの内周をプランジャが摺動するソレノイドが知られている。特許文献1に記載のソレノイドでは、ステータコアの外周に磁性体のリングコアが配置されている。これにより、ヨーク等の磁気回路部品とステータコアとをリングコアを介して磁気結合させ、磁気回路部品とステータコアとの間の組付隙間に起因する磁力低下を抑制している。
特許文献1に記載のソレノイドでは、リングコアが径方向に移動可能に構成されているため、摺動コアに対してリングコアが偏心して組み付けられて、摺動コアとリングコアとの間の隙間の大きさに径方向の偏りが発生するおそれがある。これにより、リングコアを通って摺動コアとプランジャとに伝達される磁束の分布に径方向の偏りが発生し、径方向への吸引力がサイドフォースとして発生するおそれがある。サイドフォースが大きくなると、プランジャの摺動性が悪化するおそれがある。このため、プランジャの摺動性の悪化を抑制できる技術が望まれている。
本開示は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
本開示の一形態によれば、ソレノイド(100,100a~100f)が提供される。このソレノイドは、通電により磁力を発生するコイル(20)と;前記コイルの内側に配置されて軸方向(AD)に摺動する柱状のプランジャ(30)と;前記軸方向に沿った側面部(12,12d)と、前記軸方向と交差する方向に形成され前記プランジャの基端面(34)と対向する底部(14,14d)と、を有し、前記コイルと前記プランジャとを収容するヨーク(10,10d)と;ステータコア(40,40b,40c,40e,40f)であって;前記軸方向において前記プランジャの先端面(32)と対向して配置されて前記コイルが発生する磁力により前記プランジャを磁気吸引する磁気吸引コア(50)と;前記プランジャに対して径方向外側に配置された筒状のコア部(61,61b,61c)と、前記底部と対向する前記コア部の端部(62,62b)の径方向外側に固定されて前記コア部を介して前記ヨークと前記プランジャとの間における磁束の受け渡しを行なう第1磁束受渡部(65,65b)と、を有する摺動コア(60,60b,60c)と;前記摺動コアと前記磁気吸引コアとの間における磁束の通過を抑制する磁束通過抑制部(70,70e,70f)と;を有するステータコアと;前記磁気吸引コアにおける前記軸方向の端部であって前記プランジャ側とは反対側の端部(54)の径方向外側に配置され、前記磁気吸引コアと前記側面部との間における磁束の受け渡しを行なう第2磁束受渡部(18)と;前記磁気吸引コアにおける前記軸方向の端面であって前記プランジャ側とは反対側の端面(56)と当接して配置され、前記ステータコアを前記底部側へと付勢する弾性部材(420,420a)と;を備える。
この形態のソレノイドによれば、摺動コアが、プランジャに対して径方向外側に配置された筒状のコア部と、底部と対向するコア部の端部の径方向外側に固定されてコア部を介してヨークとプランジャとの間における磁束の受け渡しを行なう第1磁束受渡部とを有するので、コア部と第1磁束受渡部との間に径方向の隙間が存在しない。このため、コア部を介して第1磁束受渡部からプランジャへと伝達される磁束の分布に径方向の偏りが発生することを抑制でき、磁束の分布の偏りによるサイドフォースの発生を抑制できる。したがって、プランジャの摺動性の悪化を抑制できる。加えて、磁気吸引コアにおける軸方向の端面であってプランジャ側とは反対側の端面と当接して配置され、ステータコアを底部側へと付勢する弾性部材を備えるので、磁束受渡部を底部に圧接させることができ、ヨークの底部から磁束受渡部へと伝達される磁束の損失を抑制できる。また、弾性部材が、磁気吸引コアの端面と当接して配置されるので、磁束受渡部を底部に圧接させるために磁気回路の周辺に弾性部材を配置する構成と比較して、かかる弾性部材が磁気効率に寄与せずに磁気効率が低下することを抑制できる。
本開示は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、ソレノイドバルブ、ソレノイドの製造方法等の形態で実現することができる。
A.第1実施形態
A-1.構成
図1に示す第1実施形態のソレノイド100は、リニアソレノイドバルブ300に適用され、スプール弁200を駆動させるアクチュエータとして機能する。リニアソレノイドバルブ300は、図示しない車両用自動変速機に供給する作動油の油圧を制御するために用いられ、図示しない油圧回路に配置されている。リニアソレノイドバルブ300は、中心軸AXに沿って互いに並んで配置された、スプール弁200と、ソレノイド100とを備える。なお、図1および図2では、非通電状態のソレノイド100およびリニアソレノイドバルブ300を示している。本実施形態のリニアソレノイドバルブ300は、ノーマリクローズタイプであるが、ノーマリオープンタイプであってもよい。
A-1.構成
図1に示す第1実施形態のソレノイド100は、リニアソレノイドバルブ300に適用され、スプール弁200を駆動させるアクチュエータとして機能する。リニアソレノイドバルブ300は、図示しない車両用自動変速機に供給する作動油の油圧を制御するために用いられ、図示しない油圧回路に配置されている。リニアソレノイドバルブ300は、中心軸AXに沿って互いに並んで配置された、スプール弁200と、ソレノイド100とを備える。なお、図1および図2では、非通電状態のソレノイド100およびリニアソレノイドバルブ300を示している。本実施形態のリニアソレノイドバルブ300は、ノーマリクローズタイプであるが、ノーマリオープンタイプであってもよい。
図1に示すスプール弁200は、後述する複数のオイルポート214の連通状態および開口面積を調整する。スプール弁200は、スリーブ210と、スプール220と、バネ230と、アジャストスクリュ240とを備える。
スリーブ210は、略円筒状の外観形状を有する。スリーブ210には、中心軸AXに沿って貫通する挿入孔212と、挿入孔212と連通して径方向に開口する複数のオイルポート214とが形成されている。挿入孔212には、スプール220が挿入されている。挿入孔212のソレノイド100側の端部は、拡径して形成され、弾性部材収容部218として機能する。弾性部材収容部218には、後述する弾性部材420が収容される。弾性部材収容部218は、スリーブ210に形成された図示しない呼吸孔を介して外部と連通している。複数のオイルポート214は、中心軸AXと平行な方向(以下、「軸方向AD」とも呼ぶ)に沿って互いに並んで形成されている。複数のオイルポート214は、例えば、図示しないオイルポンプと連通して油圧の供給を受ける入力ポート、図示しないクラッチピストン等と連通して油圧を供給する出力ポート、作動油を排出するドレインポート等として機能する。スリーブ210のソレノイド100側の端部には、鍔部216が形成されている。鍔部216は、径方向外側に向かって拡径しており、後述するソレノイド100のヨーク10と互いに固定される。
スプール220は、軸方向ADに沿って複数の大径部222と小径部224とが並んで配置された略棒状の外観形状を有する。スプール220は、挿入孔212の内部において軸方向ADに沿って摺動し、大径部222と小径部224との軸方向ADに沿った位置に応じて、複数のオイルポート214の連通状態および開口面積を調整する。スプール220の一端には、ソレノイド100の推力をスプール220に伝達するための、シャフト90が当接して配置されている。スプール220の他端には、バネ230が配置されている。バネ230は、圧縮コイルスプリングにより構成され、スプール220を軸方向ADに押圧してソレノイド100側へと付勢する。アジャストスクリュ240は、バネ230と当接して配置され、スリーブ210に対するねじ込み量が調整されることにより、バネ230のバネ荷重を調整する。
図1および図2に示すソレノイド100は、図示しない電子制御装置によって通電制御されて、スプール弁200を駆動する。ソレノイド100は、ヨーク10と、リング部材18と、コイル20と、プランジャ30と、ステータコア40と、弾性部材420とを備える。
図2に示すように、ヨーク10は、磁性体の金属により形成され、ソレノイド100の外郭を構成している。ヨーク10は、有底筒状の外観形状を有し、コイル20とプランジャ30とステータコア40とを収容する。ヨーク10は、側面部12と、底部14と、開口部17とを有する。
側面部12は、軸方向ADに沿った略円筒状の外観形状を有する。側面部12のスプール弁200側の端部は、薄肉に形成され、薄肉部15を構成している。底部14は、側面部12のスプール弁200側とは反対側の端部に連なって軸方向ADと垂直に形成され、側面部12の端部を閉塞している。なお、底部14は、軸方向ADと垂直に限らず、略垂直に形成されてもよく、90°以外の任意の角度で軸方向ADと交差して形成されてもよい。底部14は、後述するプランジャ30の基端面34と対向している。開口部17は、側面部12のスプール弁200側の端部の薄肉部15に形成されている。開口部17は、ヨーク10の内部にソレノイド100の構成部品が組み付けられた後、スプール弁200の鍔部216とかしめ固定される。なお、かしめ固定に代えて、溶接等の任意の方法を用いてスプール弁200とヨーク10とが固定されてもよい。
リング部材18は、軸方向ADにおいてコイル20とスプール弁200の鍔部216との間に配置されている。換言すると、リング部材18は、後述するステータコア40の磁気吸引コア50における軸方向ADの端部であってプランジャ30側とは反対側の端部(以下、「端部54」とも呼ぶ)の径方向外側に配置されている。リング部材18は、リング状の外観形状を有し、磁性体の金属により構成されている。リング部材18は、ステータコア40の磁気吸引コア50とヨーク10の側面部12との間における磁束の受け渡しを行なう。リング部材18は、径方向において変位可能に構成されている。これにより、ステータコア40の製造上の寸法ばらつきと組み付け上の軸ずれとが吸収される。本実施形態において、リング部材18には、後述する磁気吸引コア50が圧入されている。なお、圧入に限らず、径方向の僅かな隙間を設けて磁気吸引コア50が嵌合されていてもよい。
コイル20は、ヨーク10の側面部12の内側に配置された樹脂製のボビン22に、絶縁被覆が施された導線が巻回されて構成されている。コイル20を構成する導線の端部は、接続端子24に接続されている。接続端子24は、コネクタ26の内部に配置されている。コネクタ26は、ヨーク10の外周部に配置され、図示しない接続線を介してソレノイド100と電子制御装置との電気的な接続を行なう。コイル20は、通電されることにより磁力を発生し、ヨーク10の側面部12と、ヨーク10の底部14と、ステータコア40と、プランジャ30と、リング部材18とを通るループ状の磁束の流れ(以下、「磁気回路」とも呼ぶ)を形成させる。図1および図2に示す状態では、コイル20への通電が実行されず、磁気回路が形成されていないが、説明の便宜上、コイル20への通電が実行された場合に形成される磁気回路C1を、図2において太線の矢印で模式的に示している。
プランジャ30は、略円柱状の外観形状を有し、磁性体の金属により構成されている。プランジャ30は、後述するステータコア40のコア部61の内周面において、軸方向ADに摺動する。プランジャ30のスプール弁200側の端面(以下、「先端面32」とも呼ぶ)には、上述したシャフト90が当接して配置されている。これにより、プランジャ30は、スプール220に伝達されるバネ230の付勢力により、軸方向ADに沿ってヨーク10の底部14側へと付勢される。先端面32とは反対側の端面(以下、「基端面34」とも呼ぶ)は、ヨーク10の底部14と対向している。プランジャ30には、軸方向ADに貫通する図示しない呼吸孔が形成されている。かかる呼吸孔は、例えば作動油や空気等の、プランジャ30の基端面34側および先端面32側に位置する流体を通過させる。
ステータコア40は、磁性体の金属により構成され、コイル20とプランジャ30との間に配置されている。ステータコア40は、磁気吸引コア50と、摺動コア60と、磁束通過抑制部70とを有する。
磁気吸引コア50は、シャフト90を周方向に取り囲んで配置されている。磁気吸引コア50は、ステータコア40のうちスプール弁200側の一部を構成し、コイル20が発生する磁力によりプランジャ30を磁気吸引する。磁気吸引コア50の、プランジャ30の先端面32と対向する面には、ストッパ52が配置されている。ストッパ52は、非磁性体により構成され、プランジャ30と磁気吸引コア50とが直接当接することを抑制し、磁気吸引により磁気吸引コア50からプランジャ30が離れなくなることを抑制する。
摺動コア60は、ステータコア40のうち底部14側の一部を構成し、プランジャ30に対して径方向外側に配置されている。摺動コア60は、コア部61と、磁束受渡部65とを有する。
コア部61は、略円筒状の外観形状を有し、径方向においてコイル20とプランジャ30との間に配置されている。コア部61は、プランジャ30の軸方向ADに沿った移動をガイドする。これにより、プランジャ30は、コア部61の内周面を直接摺動する。コア部61とプランジャ30との間には、プランジャ30の摺動性を確保するための図示しない摺動ギャップが存在している。摺動コア60の端部であって磁気吸引コア50側とは反対側の端部(以下、「端部62」とも呼ぶ)は、底部14と対向して当接している。
磁束受渡部65は、端部62の全周に亘って、端部62から径方向外側に向かって形成されている。このため、磁束受渡部65は、軸方向ADにおいて、ボビン22とヨーク10の底部14との間に位置している。磁束受渡部65は、コア部61を介してヨーク10とプランジャ30との間における磁束の受け渡しを行なう。より具体的には、磁束受渡部65は、ヨーク10の底部14とプランジャ30との間における磁束の受け渡しを行なう。なお、磁束受渡部65は、ヨーク10の側面部12とプランジャ30との間における磁束の受け渡しを行なってもよい。本実施形態において、磁束受渡部65とヨーク10の側面部12との間には、径方向の隙間が組み付けのために設けられている。
磁束通過抑制部70は、軸方向ADにおいて、磁気吸引コア50とコア部61との間に形成されている。磁束通過抑制部70は、コア部61と磁気吸引コア50との間で直接的に磁束が流れることを抑制する。本実施形態の磁束通過抑制部70は、ステータコア40の径方向の厚みが薄肉に形成されることにより、磁気吸引コア50およびコア部61よりも磁気抵抗が大きくなるように構成されている。
弾性部材420は、スプール弁200のスリーブ210に形成された弾性部材収容部218に収容され、ステータコア40を底部14側へと付勢する。弾性部材420は、磁気吸引コア50における軸方向ADの端面であってプランジャ30側とは反対側の端面(以下、「端面56」とも呼ぶ)と当接して配置されている。本実施形態において、弾性部材420は、略円筒状の外観形状を有する圧縮コイルバネにより構成されている。かかる圧縮コイルバネは、丸型の断面形状を有する線材により構成されている。弾性部材420の径方向内側には、スプール220が挿入されている。弾性部材420により、ステータコア40がヨーク10の底部14側へと軸方向ADに付勢されるので、磁束受渡部65が底部14へと圧接され、ヨーク10の底部14から磁束受渡部65へと伝達される磁束の損失が抑制される。
本実施形態において、ヨーク10と、リング部材18と、プランジャ30と、ステータコア40とは、それぞれ鉄により構成されている。なお、鉄に限らず、ニッケルやコバルト等、任意の磁性体により構成されてもよい。また、本実施形態において、弾性部材420は、オーステナイト系ステンレス鋼により構成されている。なお、オーステナイト系ステンレス鋼に限らず、アルミニウムや真鍮等、任意の非磁性体により形成されていてもよい。また、非磁性体に限らず、磁性体により形成されてもよい。また、本実施形態において、ヨーク10はプレス成形により形成され、ステータコア40は鍛造により形成されているが、それぞれ任意の成形方法により形成されてもよい。
図2に示すように、磁気回路C1は、ヨーク10の側面部12と、ヨーク10の底部14と、ステータコア40の磁束受渡部65と、ステータコア40のコア部61と、プランジャ30と、ステータコア40の磁気吸引コア50と、リング部材18とを通るように形成される。このため、コイル20への通電によって、プランジャ30が磁気吸引コア50側へと引き寄せられる。これにより、プランジャ30は、コア部61の内周面、換言すると、摺動コア60の内周面において、軸方向ADに沿って白抜きの矢印の方向に摺動する。このように、プランジャ30は、コイル20への通電によって、バネ230の付勢力に対抗して磁気吸引コア50側へとストロークする。コイル20に流される電流が大きいほど、磁気回路の磁束密度が増加し、プランジャ30のストローク量が増加する。「プランジャ30のストローク量」とは、プランジャ30が磁気吸引コア50から最も遠ざかった位置を基点として、プランジャ30の往復動のうち、プランジャ30が磁気吸引コア50側へと軸方向ADに沿って移動する量を意味する。プランジャ30が磁気吸引コア50から最も遠ざかった状態は、非通電状態に相当する。他方、図2とは異なりプランジャ30が磁気吸引コア50に最も近付いた状態は、コイル20に通電が行なわれて、プランジャ30の先端面32とストッパ52とが当接した状態に相当し、プランジャ30のストローク量が最大となる。
プランジャ30の先端面32に当接するシャフト90は、プランジャ30が磁気吸引コア50側へとストロークすると、図1に示すスプール220をバネ230側へと押圧する。これにより、オイルポート214の連通状態および開口面積が調整され、コイル20に流される電流値に比例した油圧が出力される。
本実施形態の摺動コア60は、コア部61と磁束受渡部65とが一体に形成されている。このため、コア部61と磁束受渡部65との間に、径方向の隙間が存在しない。したがって、通電により磁気回路が構成された場合に、磁束受渡部65からコア部61へと伝達される磁束の分布に径方向の偏りが発生することを抑制でき、コア部61からプランジャ30へと伝達される磁束の分布に径方向の偏りが発生することを抑制できる。換言すると、磁気回路の磁束密度は、周方向において略等しい。このため、磁束の分布の偏りによるサイドフォースの発生を抑制できる。
本実施形態において、磁束受渡部65は、本開示における第1磁束受渡部の下位概念に相当し、リング部材18は、本開示における第2磁束受渡部の下位概念に相当する。
以上説明した第1実施形態のソレノイド100によれば、摺動コア60が、プランジャ30に対して径方向外側に配置された筒状のコア部61と、コア部61の端部62から径方向外側に向かって形成されて磁束の受け渡しを行なう磁束受渡部65とを有するので、コア部61と磁束受渡部65との間に、径方向の隙間が存在しない。このため、コア部61を介して磁束受渡部65からプランジャ30へと伝達される磁束の分布に径方向の偏りが発生することを抑制でき、磁束の分布の偏りによるサイドフォースの発生を抑制できる。したがって、プランジャ30の摺動性の悪化を抑制できる。
また、コア部61の端部62の周辺において、摺動ギャップ以外に径方向の隙間が存在しないため、磁気効率の低下を抑制できる。また、ステータコア40が、磁気吸引コア50と摺動コア60と磁束通過抑制部70とが一体化された単一の部材により構成されているので、部品点数の増加を抑制できる。
加えて、弾性部材420がステータコア40をヨーク10の底部14側へと付勢しているので、磁束受渡部65を底部14に圧接させることができ、ヨーク10の底部14から磁束受渡部65へと伝達される磁束の損失を抑制できる。また、側面部12に連なる底部14を有する有底筒状のヨーク10を備えるので、側面部12と底部14とを別体に形成して底部14を側面部12にかしめ固定することにより磁束受渡部65と底部14とを圧接させる構成と比較して、ヨーク10をプレス成形で容易に成形できる。
ここで、側面部12と底部14とを別体に形成する構成の場合、側面部12を形成する方法として、ヨーク10をプレス成形で形成した後に底部14に相当する部分を切断削除する方法が想定されるが、側面部12の加工精度が低下するおそれがある。また、他の方法として、切削加工により筒状の部材の表面を切削研磨して側面部12を形成する方法が想定されるが、側面部12の製造に要するコストが増大するおそれがある。
これに対し、本実施形態のソレノイド100によれば、側面部12に連なる底部14を有する有底筒状のヨーク10を備えるので、ヨーク10をプレス成形で容易に成形でき、部品点数の増加を抑制でき、かしめ工程を省略できる。したがって、ヨーク10の製造工程が複雑化することを抑制でき、ソレノイド100の製造に要するコストが増大することを抑制できる。
また、弾性部材420によりステータコア40をヨーク10の底部14側へと付勢するので、ソレノイド100の駆動による温度上昇に伴ってソレノイド100の構成部品がクリープの影響を受けた場合に、かかる構成部品の寸法変化を弾性部材420の弾性力で吸収でき、磁束受渡部65と底部14との圧接荷重が低下することを抑制できる。また、弾性部材420が圧縮コイルバネにより構成されているので、弾性部材420の製造に要するコストが増大することを抑制できる。また、弾性部材420が非磁性体により形成されているので、作動油に含まれる鉄等の磁性体の異物が弾性部材420に引き寄せられて付着することを抑制でき、かかる異物が弾性部材収容部218に堆積することを抑制できる。このため、弾性部材収容部218に堆積した異物により、シャフト90やプランジャ30の摺動性が悪化することを抑制できる。また、弾性部材420が金属により形成されているので、耐久性の低下を抑制できる。このため、弾性部材420の付勢力の低下を抑制でき、磁気効率の低下を抑制できる。
また、弾性部材420は、磁気吸引コア50の端面56と当接して配置されることにより、磁気回路C1の形成位置よりもスプール弁200側に配置されている。このため、磁束受渡部65を底部14に圧接させるために磁気回路C1の周辺に弾性部材を配置する構成と比較して、かかる弾性部材が磁気効率に寄与せずに磁気効率が低下することを抑制できる。また、磁束受渡部65の一部を拡張して配置することやコイル20の導線の巻数を増加させることが可能となり、ソレノイド100の磁気効率の低下をさらに抑制できる。
B.第2実施形態:
図3に示す第2実施形態のソレノイド100aは、弾性部材420に代えて弾性部材420aを備える点において、第1実施形態のソレノイド100と異なる。その他の構成は第1実施形態のソレノイド100と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
図3に示す第2実施形態のソレノイド100aは、弾性部材420に代えて弾性部材420aを備える点において、第1実施形態のソレノイド100と異なる。その他の構成は第1実施形態のソレノイド100と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
第2実施形態のソレノイド100aが備える弾性部材420aは、角型の断面形状を有する線材により形成された、いわゆる角バネにより構成されている。一般に、角バネのバネ定数は、丸型の断面形状を有する線材により形成された、いわゆる丸バネのバネ定数と比較して、大きい。このため、角バネを用いることにより、ステータコア40を底部14側へと付勢するために必要な荷重を発生するための、弾性部材420aの軸方向ADに沿った長さを短くできる。
図4では、第1実施形態のソレノイド100と第2実施形態のソレノイド100aとにおける、ソレノイド100,100aとスプール弁200との組み付け前の状態をそれぞれ示している。第2実施形態のソレノイド100aのように、弾性部材420aとして角バネを用いた構成では、弾性部材420として丸バネを用いた構成と比較して自由長を短くできるため、組み付けの際の圧縮量CL2を、丸バネを用いた場合の圧縮量CL1よりも小さくできる。
以上説明した第2実施形態のソレノイド100aによれば、第1実施形態と同様な効果を奏する。加えて、弾性部材420aが、角型の断面形状を有する線材により形成された、いわゆる角バネにより構成されているので、バネ定数を大きくできる。このため、弾性部材420aの自由長を短くでき、組み付けの際の圧縮量CL2を減少でき、組み付け性を向上できる。
C.第3実施形態:
図5に示す第3実施形態のソレノイド100bは、ステータコア40に代えてステータコア40bを備える点において、第1実施形態のソレノイド100と異なる。その他の構成は第1実施形態のソレノイド100と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
図5に示す第3実施形態のソレノイド100bは、ステータコア40に代えてステータコア40bを備える点において、第1実施形態のソレノイド100と異なる。その他の構成は第1実施形態のソレノイド100と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
第3実施形態のソレノイド100bが備えるステータコア40bの摺動コア60bは、コア部61bと磁束受渡部65bとが別体に形成されている。磁束受渡部65bは、リング状の外観形状を有する。このため、磁束受渡部65bには、径方向内側において軸方向ADに貫通する貫通孔66bが形成されている。貫通孔66bには、コア部61bの端部62bが圧入されている。かかる圧入により、コア部61bと磁束受渡部65bとは、一体構造となるように組み付けられ、磁束受渡部65bがコア部61bの端部62bの径方向外側に固定される。したがって、コア部61bと磁束受渡部65bとの間には、径方向の隙間がほぼ存在しない。なお、圧入に限らず、コア部61bが貫通孔66bに挿入されて溶接等により磁束受渡部65bと一体化されていてもよい。
以上説明した第3実施形態のソレノイド100bによれば、第1実施形態と同様な効果を奏する。加えて、磁束受渡部65bがコア部61bと別体に形成されて貫通孔66bを有し、コア部61bが貫通孔66bに挿入されて磁束受渡部65bと一体化されているので、ステータコア40bの構造の複雑化を抑制でき、ステータコア40bの製造に要するコストの増大を抑制できる。
D.第4実施形態:
図6に示す第4実施形態のソレノイド100cは、コア部61cと磁束受渡部65bとの固定方法において、第3実施形態のソレノイド100bと異なる。より具体的には、第4実施形態のソレノイド100cは、ステータコア40bに代えて、ステータコア40cを備えている。その他の構成は第3実施形態のソレノイド100bと同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
図6に示す第4実施形態のソレノイド100cは、コア部61cと磁束受渡部65bとの固定方法において、第3実施形態のソレノイド100bと異なる。より具体的には、第4実施形態のソレノイド100cは、ステータコア40bに代えて、ステータコア40cを備えている。その他の構成は第3実施形態のソレノイド100bと同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
ステータコア40cの摺動コア60cのコア部61cには、径方向外側に突出する突出部63cが形成されている。磁束受渡部65bは、弾性部材420の付勢力によって、軸方向ADにおいて突出部63cと底部14とに挟み込まれて圧接される。これにより、磁束受渡部65bは、コア部61cの端部62bの径方向外側に固定される。
以上説明した第4実施形態のソレノイド100cによれば、第3実施形態と同様な効果を奏する。加えて、ステータコア40cのコア部61cに形成された突出部63cによって、磁束受渡部65bがコア部61cの端部62bの径方向外側に固定されるので、コア部61cと磁束受渡部65bとの圧入工程を省略でき、ソレノイド100cの組み付け工程を簡素化できる。
E.第5実施形態:
図7に示す第5実施形態のソレノイド100dは、ヨーク10に代えてヨーク10dを備える点において、第4実施形態のソレノイド100cと異なる。その他の構成は第4実施形態のソレノイド100cと同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
図7に示す第5実施形態のソレノイド100dは、ヨーク10に代えてヨーク10dを備える点において、第4実施形態のソレノイド100cと異なる。その他の構成は第4実施形態のソレノイド100cと同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
第5実施形態のソレノイド100dが備えるヨーク10dは、側面部12dと底部14dとが別体に形成されている。底部14dは、略円板状の外観形状を有し、側面部12dに圧入されることにより側面部12dと固定されている。
以上説明した第5実施形態のソレノイド100dによれば、第4実施形態と同様な効果を奏する。加えて、底部14dが側面部12dと別体に形成されているので、例えば底部14dをアルミニウム等の非磁性体により形成でき、底部14dがプランジャ30を吸引する力の発生を抑制できる。
F.第6実施形態:
図8に示す第6実施形態のソレノイド100eは、磁束通過抑制部70に代えて磁束通過抑制部70eを有するステータコア40eを備える点において、第1実施形態のソレノイド100と異なる。その他の構成は第1実施形態のソレノイド100と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
図8に示す第6実施形態のソレノイド100eは、磁束通過抑制部70に代えて磁束通過抑制部70eを有するステータコア40eを備える点において、第1実施形態のソレノイド100と異なる。その他の構成は第1実施形態のソレノイド100と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
第6実施形態のソレノイド100eにおける磁束通過抑制部70eは、非磁性体により形成された接続部72eを含む。接続部72eは、分離して形成された磁気吸引コア50と摺動コア60とを物理的に接続している。本実施形態において、接続部72eは、コア部61よりも薄肉に形成され、コイル20の内周面側において磁気吸引コア50と摺動コア60とを物理的に接続している。このため、接続部72eの内周面とプランジャ30の外周面との間には、隙間が存在している。また、本実施形態において、接続部72eは、オーステナイト系ステンレス鋼により形成されているが、オーステナイト系ステンレス鋼に限らず、アルミニウムや真鍮等の、任意の非磁性体により形成されていてもよい。
以上説明した第6実施形態のソレノイド100eによれば、第1実施形態と同様な効果を奏する。加えて、磁束通過抑制部70eが、非磁性体により形成された接続部72eを含むので、通電の際に、プランジャ30を通らずにコア部61から磁気吸引コア50へと磁束が直接的に通過することを、より抑制できる。
G.第7実施形態:
図9に示す第7実施形態のソレノイド100fは、接続部72eに代えて接続部72fを含む磁束通過抑制部70fを有する点において、第6実施形態のソレノイド100eと異なる。その他の構成は第8実施形態のソレノイド100eと同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
図9に示す第7実施形態のソレノイド100fは、接続部72eに代えて接続部72fを含む磁束通過抑制部70fを有する点において、第6実施形態のソレノイド100eと異なる。その他の構成は第8実施形態のソレノイド100eと同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
第7実施形態のソレノイド100fにおける接続部72fは、コア部61と略等しい肉厚で、ろう付等により形成されている。
以上説明した第7実施形態のソレノイド100fによれば、第6実施形態と同様な効果を奏する。加えて、接続部72fが、コア部61と略等しい肉厚で形成されているので、磁気吸引コア50とコア部61とをより強固に接続できる。また、接続部72fにおいても、プランジャ30の摺動をガイドできる。
H.他の実施形態:
(1)上記各実施形態において、弾性部材420,420aの構成は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、略円筒状に限らず、略円錐状等の任意の形状の圧縮コイルバネにより構成されていてもよく、圧縮コイルバネに限らず、皿バネや板バネ等の任意の弾性部材により構成されていてもよい。皿バネにより構成される態様においては、バネ定数を増大させることができる。また、金属に限らず、樹脂等により構成されていてもよい。かかる構成によっても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
(1)上記各実施形態において、弾性部材420,420aの構成は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、略円筒状に限らず、略円錐状等の任意の形状の圧縮コイルバネにより構成されていてもよく、圧縮コイルバネに限らず、皿バネや板バネ等の任意の弾性部材により構成されていてもよい。皿バネにより構成される態様においては、バネ定数を増大させることができる。また、金属に限らず、樹脂等により構成されていてもよい。かかる構成によっても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
(2)上記第5実施形態において、底部14dは、側面部12dに圧入されることにより側面部12dと固定されていたが、圧入固定に限らず、かしめ固定されていてもよい。すなわち一般には、底部は、側面部と別体に形成されて側面部に圧入固定またはかしめ固定されていてもよい。かかる構成によっても、上記第5実施形態と同様な効果を奏する。
(3)上記各実施形態のソレノイド100,100a~100fの構成は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、プランジャ30は、略円柱状に限らず、任意の柱状の外観形状を有していてもよい。また、コア部61,61b,61cおよびヨーク10,10dの側面部12,12dは、略円筒状に限らず、プランジャ30の外観形状に応じた筒状の外観形状に設計されてもよい。また、ヨーク10、10dは、断面視が略四角形等の任意の有底筒状の外観形状を有していてもよく、有底筒状に限らず、コイル20とプランジャ30とを取り囲む板状等の外観形状を有していてもよい。このような構成によっても、上記各実施形態と同様な効果を奏する。
(4)上記各実施形態のソレノイド100,100a~100fは、車両用自動変速機に供給する作動油の油圧を制御するためのリニアソレノイドバルブ300に適用され、スプール弁200を駆動させるアクチュエータとして機能していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、エンジンの吸気弁または排気弁のバルブタイミングを調整するバルブタイミング調整装置の電磁油路切替弁等、任意のソレノイドバルブに適用されてもよい。また、例えば、スプール弁200に代えて、ポペット弁等の任意のバルブを駆動させてもよく、バルブに代えて、スイッチ等の任意の被駆動体を駆動させてもよい。
本開示は、上述の各実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した形態中の技術的特徴に対応する各実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
10,10d ヨーク、12,12d 側面部、14,14d 底部、18 リング部材、20 コイル、30 プランジャ、32 先端面、34 基端面、40,40b,40c,40e,40f ステータコア、50 磁気吸引コア、54 端部、56 端面、60,60b,60c 摺動コア、61,61b,61c コア部、62,62b,62c 端部、65,65b,65c 磁束受渡部、70,70e,70f 磁束通過抑制部、100,100a~100f ソレノイド、420,420a 弾性部材、AD 軸方向
Claims (10)
- ソレノイド(100,100a~100f)であって、
通電により磁力を発生するコイル(20)と、
前記コイルの内側に配置されて軸方向(AD)に摺動する柱状のプランジャ(30)と、
前記軸方向に沿った側面部(12,12d)と、前記軸方向と交差する方向に形成され前記プランジャの基端面(34)と対向する底部(14,14d)と、を有し、前記コイルと前記プランジャとを収容するヨーク(10,10d)と、
ステータコア(40,40b,40c,40e,40f)であって、
前記軸方向において前記プランジャの先端面(32)と対向して配置されて前記コイルが発生する磁力により前記プランジャを磁気吸引する磁気吸引コア(50)と、
前記プランジャに対して径方向外側に配置された筒状のコア部(61,61b,61c)と、前記底部と対向する前記コア部の端部(62,62b)の径方向外側に固定されて前記コア部を介して前記ヨークと前記プランジャとの間における磁束の受け渡しを行なう第1磁束受渡部(65,65b)と、を有する摺動コア(60,60b,60c)と、
前記摺動コアと前記磁気吸引コアとの間における磁束の通過を抑制する磁束通過抑制部(70,70e,70f)と、
を有するステータコアと、
前記磁気吸引コアにおける前記軸方向の端部であって前記プランジャ側とは反対側の端部(54)の径方向外側に配置され、前記磁気吸引コアと前記側面部との間における磁束の受け渡しを行なう第2磁束受渡部(18)と、
前記磁気吸引コアにおける前記軸方向の端面であって前記プランジャ側とは反対側の端面(56)と当接して配置され、前記ステータコアを前記底部側へと付勢する弾性部材(420,420a)と、
を備える、
ソレノイド。 - 請求項1に記載のソレノイドにおいて、
前記弾性部材は、圧縮コイルバネにより構成されている、
ソレノイド。 - 請求項2に記載のソレノイドにおいて、
前記圧縮コイルバネは、角型の断面形状を有する線材により構成されている、
ソレノイド。 - 請求項1に記載のソレノイドにおいて、
前記弾性部材は、皿バネにより構成されている、
ソレノイド。 - 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のソレノイドにおいて、
前記弾性部材は、非磁性体により構成されている、
ソレノイド。 - 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のソレノイドにおいて、
前記第1磁束受渡部は、前記コア部と別体に形成され、貫通孔(66b)を有し、
前記コア部は、前記貫通孔に挿入されて前記第1磁束受渡部と一体化されている、
ソレノイド。 - 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載のソレノイドにおいて、
前記コア部には、径方向外側に突出する突出部(63c)が形成され、
前記第1磁束受渡部は、前記コア部と別体に形成され、前記軸方向において前記突出部と前記底部とに圧接されている、
ソレノイド。 - 請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載のソレノイドにおいて、
前記底部は、前記側面部と一体に形成されている、
ソレノイド。 - 請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載のソレノイドにおいて、
前記底部は、前記側面部と別体に形成されて、前記側面部に圧入固定またはかしめ固定されている、
ソレノイド。 - 請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載のソレノイドにおいて、
前記磁束通過抑制部は、非磁性体により形成されて前記磁気吸引コアと前記摺動コアとを物理的に接続する接続部(72e,72f)を含む、
ソレノイド。
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