JPH10306883A - 比例ソレノイド型アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 調整バルブのスプールに接続して用いる場合
にスプールが固着した際このスプール固着を確実に検出
することができる比例ソレノイド型アクチュエータを提
供する。 【解決手段】 アーマチャ３が所定量移動した際、第２
の筒部１２の先端部１２ａに臨むようにアーマチャ３の
外周部に環状溝１８を形成した。コイル１の電流が所定
値以上になり環状溝１８が先端部１２ａに達すると、環
状溝１８があることにより磁路Ａの磁束（径方向からア
ーマチャ本体１６に入る磁束）が少なくなり、磁界は相
対的に磁路Ｂ側に集中し大きな吸引力を発生させ、アー
マチャ３は急激に底部７側に吸引されて底部７に吸着
し、この際の電流波形は特異な形状を呈する。アーマチ
ャ３が固着していない場合はコイル１に所定値以上の電
流を流しても電流波形は特異な形状を呈しない。このこ
とを利用して、アーマチャ３ひいてはアーマチャ３に接
続される減衰力調整バルブのスプールの固着有無を検出
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、比例ソレノイド型
アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の比例ソレノイド型アクチュエータ
の一例として図７に示すものがある。図７において、比
例ソレノイド型アクチュエータは、磁界を発生するコイ
ル１と、このコイル１を装着し、かつ前記磁界の磁路
（図中破線矢印）を形成するハウジング５と、ハウジン
グ５内に進退自在に挿入され、かつ前記磁界の磁路を形
成する略円柱状の磁性材料製のアーマチャ３とを備え、
前記磁界の強さに応じて前記アーマチャ３を進退動させ
るようにしている。アーマチャ３の先端部（図中左端）
は、例えば自動車のサスペンション制御系に用いられる
図示しない減衰力調整バルブのハウジング内に摺動可能
に挿入されたスプール（駆動対象物）に接続される。

【０００３】この場合、コイル１に流す電流値に比例し
た推力（図中左側へアーマチャ３を動かそうとする力）
がアーマチャ３に作用するようにしている。そして、こ
の推力と、図示しないアーマチャ３の先端側でアーマチ
ャ３の推力に対向する力を発生するよう介装されたスプ
リングのばね力との釣り合いにより、スプール位置を調
整する。これにより、電流に対し比例的に減衰力を制御
することが可能となっている。

【０００４】なお、アーマチャ３の先端部は、自動車の
サスペンション制御系に用いられる減衰力調整バルブの
スプールに接続することに限らず、流量調整バルブのハ
ウジングに摺動可能に挿入されたスプールあるいは圧力
調整バルブのハウジングに摺動可能に挿入されたスプー
ルに接続する場合等もあり、この場合、電流に対し比例
的に流量または圧力を制御することが可能となる。前記
流量調整バルブ、圧力調整バルブ及び減衰力調整バルブ
を総称する場合、以下、便宜上、調整バルブという。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した調
整バルブでは、該調整バルブのスプールとハウジングと
の間に異物が混入した場合、スプールがハウジングに固
着する虞があった。このようにスプールがハウジングに
固着した場合、各調整バルブの被調整対象（調整バルブ
が例えば減衰力調整バルブである場合、減衰力）の適切
な調整が阻害されることが起こり得た。そして、スプー
ルの固着が生じた場合には、正常な制御を回復させるた
めにも、スプールの固着検出を確実に行えることが望ま
れている。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、調整バルブのスプールに接続して用いる場合にスプ
ールが固着した際このスプール固着を確実に検出するこ
とができる比例ソレノイド型アクチュエータを提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、筒状のハウジ
ングと、該ハウジングの外部に配置される駆動対象物を
駆動するために、前記ハウジング内に変位可能に設けら
れた磁性材料よりなるアーマチャと、該アーマチャの周
囲に設けられ通電時に前記ハウジングとアーマチャとの
間に電流に比例した磁界を発生し、前記アーマチャを変
位させるコイルと、からなる比例ソレノイド型アクチュ
エータにおいて、前記アーマチャの外周の軸方向中間部
に非磁性領域部を形成したことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
の比例ソレノイド型アクチュエータを図１ないし図４に
基づいて説明する。なお、従来技術と同等部分について
は同一の符号を付して説明する。図１及び図２におい
て、比例ソレノイド型アクチュエータは、磁界を発生す
るコイル１と、このコイル１を装着し、かつ前記磁界の
磁路を形成する筒状のハウジング５と、ハウジング５内
に変位可能に挿入され、かつ前記磁界の磁路を形成する
略円柱状の磁性材料製のアーマチャ３とを備え、前記磁
界の強さに応じて前記アーマチャ３を変位させるように
している。アーマチャ３の先端部（後述する軸部１７）
は、図示しない自動車のサスペンション制御系に用いら
れた減衰力調整バルブのハウジングに摺動可能に挿入さ
れたスプール（駆動対象物）に接続されており、アーマ
チャ３の変位にスプールが追従するようになっている。

【０００９】ハウジング５は、略有底筒状の鉄系材料よ
りなり、略円盤状の底部７と、底部７に同心状に設けら
れたそれぞれ大径、小径の第１、第２の筒部１１，１２
とから構成されている。第１、第２の筒部１１，１２の
中心に対応する前記底部７には、貫通孔７ａが形成され
ている。第１の筒部１１は、第２の筒部１２に比して長
い寸法に設定されており、これら筒部１１および１２の
間に形成される空間にコイル１が装着される。第２の筒
部１２の先端部１２ａは、外周側にテーパ面が形成され
ており、先端になるに従って肉厚が薄くなるように構成
されている。

【００１０】ハウジング５の開口側には、中央部に孔６
ａが形成された円盤状の蓋部材６が、ハウジング５の第
１の筒部１１の先端をカシメることで固定されている。
蓋部材６の孔６ａには、略筒状のハウジング補助体８の
一端側が嵌挿され、ハウジング補助体８の他端側は、ハ
ウジング５の底部７側に延びている。ハウジング補助体
８の一端側には雌ねじ９が形成され、この雌ねじ９に
は、後述するスプリング４のセット荷重を調整する調整
ねじ１０が螺合している。

【００１１】ハウジング補助体８は、蓋部材６の孔６ａ
に嵌装される小径筒部１３と、小径筒部１３に連接して
ハウジング本体５の底部７側に延びる大径筒部１４とか
ら大略構成されている。大径筒部１４の内径寸法は、前
記第２の筒部１２の内径寸法と同等に設定されている。
前記雌ねじ９は小径筒部１３に形成されている。大径筒
部１４の内壁における小径筒部１３側部分には径方向内
方に突出するように略リング状の突起部１５が形成さ
れ、この突起部１５はアーマチャ３の基端側（図中右
側）への移動を規制するようになっている。また、大径
筒部１４の先端部と第２の筒部１２の先端部１２ａとは
所定間隔をもって取り付けられている。

【００１２】アーマチャ３は、円柱状のアーマチャ本体
１６と、アーマチャ本体１６に直立形成された軸部１７
とから大略構成されている。軸部１７は前記底部７の貫
通孔７ａに摺動自在に嵌挿されている。また、アーマチ
ャ本体１６は、第２の筒部１２の内径側及び大径筒部１
４の内径側に変位自在になっている。アーマチャ本体１
６の外周側には環状溝１８が形成されている。環状溝１
８は、後述するように底部７にアーマチャ本体１６が吸
着された際、その一部が第２の筒部１２の先端部１２ａ
に臨むような位置になるように設定されている。そし
て、環状溝１８をこのような位置に設定することによ
り、アーマチャ本体１６が吸着されている場合に、アー
マチャ本体１６の略径方向から入るコイル１が発生する
磁界を抑制する（磁束を少なくする）ようになってい
る。すなわち、環状溝１８によって形成される空間が、
アーマチャ本体１６の略径方向から入る磁界を遮断する
非磁性領域部を構成している。

【００１３】コイル１は、内側に第２の筒部１２及び大
径筒部１４を挿入するようにして第１の筒部１１内に収
納されている。コイル１のリード線１ａは、蓋部材６の
孔６ｂを通して外部に延びており、コイル１に電流を供
給する電源１ｂおよびコイル１に流れる電流値を検出す
る電流検出器１ｃに接続されている。

【００１４】また、アーマチャ本体１６と調整ねじ１０
との間にはスプリング４が介装されており、このスプリ
ング４のセット荷重を調整ねじ１０によって調整するこ
とで、アーマチャ３の無通電時の静止位置（基準位置）
を微調整するようになっている。

【００１５】以上にように構成された比例ソレノイド型
アクチュエータでは、コイル１に流す電流が所定電流範
囲（例えば図３の制御電流領域）では、電流値に比例し
てアーマチャ３ひいては、アーマチャ３の先端部に接続
された減衰力調整バルブのスプールが変位する。このス
プールの変位位置は、磁界の強さにより発生するアーマ
チャ３の推力と、図示しないアーマチャ３の先端側でア
ーマチャ３の推力に対向する力を発生するスプリングの
ばね力の釣り合いによって決定される。この場合、コイ
ル１に電流を流すことにより、例えば図１に示すよう
に、コイル１、底部７におけるコイル１の軸方向対向部
分、第２の筒部１２、アーマチャ本体１６、そしてコイ
ル１からなる磁路Ａが形成されると共に、コイル１、底
部７におけるコイル１の軸方向対向部分、底部７の略中
央部分、底部７とアーマチャ本体１６との間のギャッ
プ、及びアーマチャ本体１６からなる磁路Ｂが形成され
て磁路Ａ及び磁路Ｂの磁界によってアーマチャ本体１６
に推力（底部７側への吸引力）が発生し、アーマチャ３
を図中左側に移動させるようになっている。

【００１６】前記磁路Ｂの磁界は、アーマチャ本体１６
に対して、アーマチャ本体１６における軸部１７を設け
た端面（アーマチャ３の移動方向）から入るようになっ
ており、アーマチャ３との間に吸引力を発生させること
になる。一方、磁路Ａの磁界は、アーマチャ本体１６に
対して、アーマチャ本体１６の径方向（アーマチャ３の
移動方向と直交する方向）から入るようになっており、
この磁路Ａの磁界のうちアーマチャ３の移動方向の成分
がアーマチャ３との間に吸引力を発生させる。上述した
ように第２の筒部１２の先端部１２ａを先端側になるに
従って肉厚が薄くなるように構成しているが、このよう
に構成したのは、磁路Ａ及び磁路Ｂからアーマチャ本体
１６に入る磁界を比例させて、電流に対するアーマチャ
３の移動量が比例するものになることを可能にするため
である。

【００１７】この比例ソレノイド型アクチュエータにお
いて、コイル１に流す電流を徐々に大きくしていくと、
磁路Ａ及び磁路Ｂの磁界が徐々に大きくなり、吸引力
（図１左方向への力）が増加する。これによりアーマチ
ャ３は徐々に図中左方向に変位していくことになる。

【００１８】そして、電流が制御電流領域の最大値Ｉ₁
（図３）を越えると、図２に示すように、環状溝１８が
第２の筒部１２の先端部１２ａに達し（アーマチャがハ
ウジングに対して所定範囲以上変位し）、環状溝１８が
あることにより磁路Ａの磁束（径方向からアーマチャ本
体１６に入る磁束）が少なくなる（すなわち、環状溝１
８が磁路Ａの一部を遮断した状態になる。）。このた
め、図２に示すように磁界は、相対的に磁路Ｂ側に集中
し（磁路Ａの磁束が磁路Ｂの磁束に変換され）大きな吸
引力を発生させる（磁路Ａは、角度を持ってアーマチャ
３を吸引するため、その分力がアーマチャ３を吸引する
力になるのに対して、磁路Ｂは、垂直にアーマチャ３に
作用するため、全てがアーマチャ３を駆動する力となる
ため、吸引力が強くなる。）。これにより、アーマチャ
３は急激にハウジング本体５の底部７側に吸引されて底
部７に吸着することになる。

【００１９】上述したように、コイル１に電流を流した
際のアーマチャ３ひいては減衰力調整バルブのスプール
の変位の状態について、電流を横軸、スプールの変位を
縦軸に取って示すと図３に示すようになる。すなわち、
電流が制御電流領域にある場合、スプールは電流に比例
して変位する一方、制御電流領域の最大値Ｉ₁ （この最
大値Ｉ₁ に対応するスプールの位置をＸ₁ で示す。）を
越えると、前述したようにアーマチャ３は急激に変位し
て底部７に吸着する（スプールの吸着位置をＸ₂ で示
す。）ことになる。

【００２０】また、上述した現象に対して、横軸に時
刻、縦軸にコイル１に流れる電流を取って示すと図４に
示すようになる。すなわち、制御電流領域内の時刻（時
刻ｔ₁までの領域）では、時刻の増加に応じて電流は実
線Ｅで示すように滑らかに増加する一方、制御電流領域
の最大値Ｉ₁ を越える（時刻ｔ₁ を過ぎる）と、スプー
ルが急激に変位することに伴い、電流は点線Ｆで示すよ
うに急激に一時的に低下するという、特異な波形（以
下、符号Ｆで示す）を呈することになる。この特異な波
形Ｆは、スプールが急激に変位したことにより生じるも
のであり、特異な波形Ｆを呈することは、スプールが固
着状態になっていないことを示すことになる。本発明
は、このような現象があることにより、スプールの固着
の有無を検出し得るようにしている。

【００２１】次に、固着検出方法について説明する。固
着検出を行う場合、一旦、コイル１に流す電流をゼロに
設定し、電流を徐々に増加してアーマチャ３を底部７側
に移動させ、電流を前記最大値Ｉ₁ 以上の大きさ（ＰＷ
Ｍ信号により得る電流の場合、ＰＷＭ信号のデューティ
比を例えば１００％に設定する。）にする。スプールひ
いてはアーマチャ３が固着しておらずアーマチャ３が正
常に作動する場合には、上述したように、電流が制御電
流領域の最大値Ｉ₁ を越えると、図２に示すように、環
状溝１８が第２の筒部１２の先端部１２ａに達し、環状
溝１８があることにより磁路Ａの磁束（径方向からアー
マチャ本体１６に入る磁束）が少なくなり、磁界が相対
的に磁路Ｂ側に集中して大きな吸引力が発生することに
より、アーマチャ３が急激に底部７側に吸引されて底部
７に吸着し、電流検出器１ｃが検出する電流の波形は、
図４に示すように特異な波形Ｆを呈することになる。そ
して、この特異な波形Ｆが検出されたことにより、スプ
ールが急激に変位した、すなわちスプールが固着されて
いないと判定できることになる。

【００２２】上述したスプールが固着していない場合に
対して、スプールが固着している場合には、コイル１に
電流を流してもアーマチャ３ひいてはスプールは変位し
ない。このため、電流が制御電流領域の最大値Ｉ₁ を越
えた場合でも、第２の筒部１２の先端部１２ａに対する
環状溝１８の位置は変化せず（すなわち、アーマチャが
ハウジングに対して所定範囲以上変位しない）、環状溝
１８が磁路Ａの磁束の一部を遮断するようなことがな
く、アーマチャ本体１６に作用する吸引力ひいてはスプ
ールの位置が急激に変化するようなことがなく、電流検
出器１ｃが検出する電流の波形は、図４の実線Ｇに示す
ように滑らかな変化状態を呈する（すなわち、点線で示
す特異な波形Ｆを呈さない）ことになる。そして、時刻
ｔ₁ を過ぎた時点で、特異な波形Ｆが検出されないこと
により、スプールが固着されたと判定できることにな
る。

【００２３】上述したように、スプールの固着有無を検
出することにより、何らかの手段でスプールを固着しな
い状態に復旧させて、減衰力調整バルブが良好に作動す
るようにすることが可能となり、所望の大きさに減衰力
を調整して乗り心地の悪化を防止することができると共
に、良好な操縦安定性を確保することができる。

【００２４】なお、上記実施の形態では、アーマチャ本
体１６に非磁性領域部として環状溝１８を形成した場合
を例にしたが、これに代えて、円柱状の磁性材料製のア
ーマチャ本体１６の外周部に、レーザ照射等を施すこと
により、リング状（例えば図１の環状溝１８に沿う形
状）の非磁性領域部を形成するようにしてもよい。この
ように構成することにより、上述した実施の形態で必要
とされる環状溝１８の形成作業を廃止することができ、
その分、生産性の向上を図ることができる。また、図１
に示すように環状溝１８を形成した場合、第２の筒部１
２の先端が環状溝１８の壁部１８ａに当接してアーマチ
ャ３のスムーズな移動が阻害される虞があるが、上述し
たように環状溝１８を形成しないことによりアーマチャ
３のスムーズな移動を維持することができる。

【００２５】また、図５に示す第２の実施の形態のよう
に、環状溝１８にアーマチャ本体１６と同等径寸法の非
磁性材料製のリング２０をはめ込んでもよい。このよう
にリング２０を環状溝１８にはめ込むことにより、第２
の筒部１２の内壁に対してリング２０の外周側が摺動し
てアーマチャ３が第２の筒部１２に案内されることにな
り、アーマチャ３が図５左方向に移動した際、環状溝１
８の壁部１８ａに第２の筒部１２の先端が当接するよう
なことがなくなる。このため、第２の筒部１２の先端が
環状溝１８の壁部１８ａに当接してアーマチャ３のスム
ーズな移動が阻害されるという問題の惹起を防止できる
ことになる。

【００２６】また、図６に示す第３の実施の形態のよう
に、環状溝１８のエッジ部１８ｂをＲ形状にしてもよ
い。このように構成することにより、エッジ部１８ｂで
の磁界の集中（高磁束密度）による、磁界の放射を防ぐ
ことになるので、アーマチャの安定した作動を得ること
ができる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば、ア
ーマチャが固着されていない場合、コイルに流す電流を
徐々に大きくすると、アーマチャに作用する磁界が徐々
に大きくなり、アーマチャがハウジングに対して所定範
囲以上変位すると、略径方向の磁界が環状の非磁性領域
部に遮断されて、その分、アーマチャの移動方向の磁界
が大きくなって吸引力が急激に大きくなり、この際の電
流値は一時的に小さくなり、電流波形が特異な形状を示
すことになる一方、アーマチャが固着されている場合
は、コイルに流す電流が所定値以上になっても、環状の
非磁性領域部により磁界が大きく変化するようなことが
ないので、アーマチャが固着されていない場合と固着さ
れている場合とで、特異な形状の電流波形が「発生」、
「非発生」と異なることになり、アーマチャ（アーマチ
ャを調整バルブのスプールに接続した場合には、アーマ
チャ及びスプール）の固着の有無を検出できることにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の比例ソレノイド型
アクチュエータを示す断面図である。

【図２】図１の比例ソレノイド型アクチュエータの作動
状態を示す断面図である。

【図３】電流−スプール変位特性を示す図である。

【図４】時刻−電流特性を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態の比例ソレノイド型
アクチュエータを示す断面図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態の比例ソレノイド型
アクチュエータを示す断面図である。

【図７】従来の比例ソレノイド型アクチュエータの一例
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ コイル ３ アーマチャ １８ 環状溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状のハウジングと、該ハウジングの外
   部に配置される駆動対象物を駆動するために、前記ハウ
   ジング内に変位可能に設けられた磁性材料よりなるアー
   マチャと、該アーマチャの周囲に設けられ通電時に前記
   ハウジングとアーマチャとの間に電流に比例した磁界を
   発生し、前記アーマチャを変位させるコイルと、からな
   る比例ソレノイド型アクチュエータにおいて、 前記アーマチャの外周の軸方向中間部に非磁性領域部を
   形成したことを特徴とする比例ソレノイド型アクチュエ
   ータ。