JP2001280532A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイルの通電量の増加に伴うプランジャの軸
方向移動のヒステリシスの増加を抑制でき、簡易な構造
で組付け容易な安価なリニア電磁弁の提供。 【解決手段】 磁性体からなるケース１と、ケース内に
固設されコイル５が巻回されたボビン３と、コイル５内
に固設され、軸方向に移動可能な非磁性体からなるバル
ブ７を内挿する磁性体からなる第１ヨーク９と、軸方向
に摺動可能な磁性体からなるプランジャ１１を内挿する
磁性体からなる第２ヨーク１３とを有し、ケース１、第
２ヨーク１３、プランジャ１１及び第１ヨーク９にて磁
気回路を形成するリニア電磁弁において、プランジャ１
１は第２ヨーク１３のみにより径方向に支持され、プラ
ンジャ１１の外周面又は第２ヨーク１３の内周面の少な
くとも一方に突起部（１１ａ，１３ａ）を設け、プラン
ジャ１１と第２ヨーク１３とは突起部（１１ａ，１３
ａ）を介してのみ接触可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両のオー
トマチックトランスミッション等の制御に使用される流
体を制御するためのバルブの軸方向位置を連続的に制御
する電磁弁（以下、「リニア電磁弁」と称す。）に関
し、特に、そのプランジャの支持構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】リニア電磁弁については従来より、例え
ば特開平９−１９６２１７号公報に記載のように、ボビ
ンに巻回されたコイルと、コイル内に固設され、軸方向
に移動可能な非磁性体からなるバルブを内挿する磁性体
からなる第１ヨークと、コイル内に第１ヨークに同軸的
に固設され、軸方向に摺動可能な磁性体からなるプラン
ジャを内挿する磁性体からなる第２ヨーク（ケースの機
能も兼ね備えている）とを有し、第２ヨーク、プランジ
ャ及び第１ヨークにて磁気回路を形成しプランジャの作
動によりバルブの軸方向位置を連続的に制御可能となっ
ており、プランジャの第１ヨーク側にはシャフトが同軸
的に圧入固定され、シャフトを第１ヨーク内に固設され
たブッシュにて支持し、プランジャの第１ヨークと反対
側の端面を第２ヨークの端面外周にかしめ固定された円
盤状のディスクスプリングにて支持することにより、プ
ランジャを軸方向に摺動可能に支持する構造のリニア電
磁弁が知られている。

【０００３】また、特許第２６９６２３５号公報には、
ボビンに巻回されたコイルと、コイル内に固設され、軸
方向に摺動可能な磁性体からなるプランジャを内挿する
磁性体からなる第１ヨークと、コイル内に第１ヨークに
同軸的に固設された磁性体からなる第２ヨークとを有
し、プランジャを第１ヨークのみにて軸方向に摺動可能
に支持する構造のリニア電磁弁が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記特開平９
−１９６２１７号公報に記載のリニア電磁弁において
は、プランジャを支持するために、ディスクスプリン
グ、シャフト、ブッシュといった支持部品を必要とする
ものであり、組付けに困難を要し、また、コスト上昇に
繋がるものであった。

【０００５】また、前記特許第２６９６２３５号公報に
記載のリニア電磁弁においては、プランジャが第１ヨー
クのみにて支持されており、プランジャを支持するため
の専用部品は不要となっているが、プランジャと第１ヨ
ークとの摺動面において設計上不可避的に存在する径方
向のクリアリンスの存在により、コイル通電時には、プ
ランジャには軸方向のみならず径方向にも吸引力が発生
し、プランジャは周方向の一部にて第１ヨークの内周面
に押圧されることになり、その結果、当接部位にてプラ
ンジャの軸方向の摺動摩擦力が発生する。かかる摺動摩
擦力は、プランジャの軸方向の吸引力を上げるためコイ
ルへの通電量を大きくすると、径方向の吸引力も比例し
て大きくなるに伴い、一層増大していく性質を有してお
り、この摺動摩擦力に起因して、プランジャの軸方向移
動にヒステリシスが発生し、リニア制御弁としての制御
性が悪化するという問題があった。

【０００６】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、コイルの通電量の増加に伴うプランジ
ャの軸方向移動のヒステリシスの増加を抑制でき、簡易
な構造で組付け容易な安価なリニア電磁弁を提供するこ
とを課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、少なくとも円筒形状部を有する、磁性体
からなるケースと、ケースの円筒形状部内に固設された
ボビンと、ボビンに巻回されたコイルと、コイル内に固
設され、軸方向に移動可能な非磁性体からなるバルブを
内挿する磁性体からなる第１ヨークと、コイル内に第１
ヨークに同軸的に固設され、軸方向に摺動可能な磁性体
からなるプランジャを内挿する磁性体からなる第２ヨー
クとを有し、ケース、第２ヨーク、プランジャ及び第１
ヨークにて磁気回路を形成しプランジャの作動によりバ
ルブの軸方向位置を連続的に制御可能な電磁弁におい
て、プランジャは第２ヨークのみにより径方向に支持さ
れ、プランジャと第２ヨークとの摺動面においては、プ
ランジャの外周面又は第２ヨークの内周面の少なくとも
一方に突起部が設けられ、プランジャと第２ヨークとは
突起部を介してのみ接触可能となっていることを特徴と
する電磁弁とした。

【０００８】かかる本発明によれば、プランジャが第２
ヨークのみにて径方向に支持されており、両者の摺動面
には少なくとも一方に突起部が設けられ、両者は突起部
を介してのみ径方向に接触可能となっているので、コイ
ルの通電量の増加に伴うプランジャの軸方向移動のヒス
テリシスの増加を抑制することが可能となる。

【０００９】すなわち、プランジャと第２ヨークとの摺
動面において設計上不可避的に存在する径方向のクリア
リンスの存在により、コイル通電時には、上述と同様プ
ランジャには軸方向のみならず径方向にも吸引力が発生
し、プランジャは周方向の一部にて第２ヨークの内周面
に押圧されるが、その際に、両者は突起部を介してのみ
径方向に接触し、その他の部位では両者は接触せずエア
ギャップを介して対向することになる。その結果、コイ
ルの通電量の増加に伴い両者を流れる磁束は接触部位で
ある突起部を介して多く流れようとする。ここで、両者
の少なくとも一方に設けられている突起部を、所定の磁
束以上流そうとすると磁気飽和する寸法に予め設計して
おくことにより、磁気飽和した後の余剰の磁束を前記エ
アギャップを介して流すように設計することができる。
エアギャップを介すると磁束は流れにくくなるので、結
果としてプランジャに発生する径方向の吸引力の増加を
抑えることができる。よって、かかる突起部を設けるこ
とにより、コイルの通電量を所定値以上に増加させて
も、両者の接触部位にて発生するプランジャの軸方向の
摺動摩擦力の増大を抑制することができる。従って、コ
イルの通電量の増加に伴うプランジャの軸方向移動のヒ
ステリシスの増加を抑制することが可能となる。

【００１０】また、プランジャは第２ヨークのみにより
径方向に支持されているので、プランジャを支持するた
めの専用部品が不要となっており、かかる本発明によ
り、プランジャのヒステリシスを低減でき、かつ、安価
で組付性のよいリニア電磁弁を提供することができる。

【００１１】より好ましくは、プランジャの外周面及び
第２ヨークの内周面を円筒形状とし、前記突起部を、周
方向に等間隔に少なくとも３箇所以上設けるのがよい。
これにより、プランジャと第２ヨークとは、幾何学的に
必ず突起部を介してのみ接触可能とすることができる。
また、摺動面が円筒形状であり、かつ周方向に等間隔に
突起部を設けてあるので、プランジャと第２ヨークとの
接触態様が周方向に対して均一となり、プランジャの摺
動特性が安定化するばかりでなく、プランジャ又は第２
ヨークに突起部を容易に成形することが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。

【００１３】図１は、本発明の第１実施形態にかかるリ
ニア電磁弁の軸方向主要断面図である。本リニア電磁弁
は、図示しないが、例えば車両のオートマチックトラン
スミッション等の外部制御対象の制御に使用される流体
の圧力・流量等を制御するために利用されるものであ
る。まず、機械的構成について説明する。

【００１４】図１において、ケース１は、本電磁弁の主
要概観を為すものであり、略有底円筒状を呈しており、
磁性体により形成されている。

【００１５】ボビン３は、図１のごとく略円筒形状を呈
した樹脂材よりなり、ボビン３には、図１において左方
より第１ヨーク９が、右方より第２ヨーク１３が、互い
に同軸的に一体成形されている。第１ヨーク９及び第２
ヨーク１３は、磁性体により形成されている。また、ボ
ビン３の外周面には図１のごとくコイル５が巻回されて
おり、これらボビン３、第１ヨーク９、第２ヨーク１３
及びコイル５によりサブアッセンブリが構成されてい
る。かかるサブアッセンブリは、ケース１の円筒形状部
１ａ内に挿入され固定されている。

【００１６】プランジャ１１は、略円柱状を呈した磁性
体よりなり、第２ヨーク１３の内部に形成された円筒内
面内に軸方向に摺動可能に挿通されており、第１ヨーク
９の図１における右端面と、プランジャ１１の左端面と
は磁気ギャップを形成している。結果として、ケース
１、第２ヨーク１３、プランジャ１１及び第１ヨーク９
により磁気回路を形成している。

【００１７】バルブ７は、複数段を有する段付き円柱状
をなす非磁性体よりなり、第１ヨーク９の図１における
左端部においてケース１の左端部にてかしめ固定された
スリーブ２３内に挿通され、軸方向に摺動可能に支持さ
れており、バルブ７の右端小径部７ａは、第１ヨーク９
の内部に形成された円筒内面内に挿通されている。バル
ブ７の右端小径部７ａの右端面は、プランジャ１１の左
端面と当接可能となっている。バルブ７は、スリーブ２
３内にて図示しないスプリングにより図１において右方
に常時付勢されており、その結果、プランジャ１１もバ
ルブ７を介して常時右方に付勢されている。従って両者
は常に一体的に軸方向に移動する。

【００１８】このスリーブ２３は、図示しない外部制御
対象に一体的に装着され、スリーブ２３内のバルブ７の
軸方向位置により、外部制御対象の制御に使用される流
体の圧力・流量等を制御することができる。

【００１９】ケース１の底面には、プランジャ１１組付
け用の開口部１ｂが設けられており、かかる開口部１ｂ
を塞ぐために部材２１が液密的に配設されており、この
部材２１は、同時にプランジャ１１のストッパーとして
の機能も有する。

【００２０】コネクタ部１７は、コイル５を通電するた
めに設けられており、内部のターミナル端子１９は、コ
イル５と電気的に接続されており、このターミナル端子
１９を図示しない通電電流制御装置等に電気的に接続す
ることにより、コイル５に通電する電流を制御できるよ
うになっている。

【００２１】図２は、本発明のポイントとなっている、
プランジャ１１の外表面に形成された突起部１１ａを示
した斜視図（ａ）、及び、軸に垂直方向の断面図（ｂ）
である。図２に示すごとく、プランジャ１１の円筒形状
の外表面には、軸方向に延在する３本の突起部１１ａ
が、周方向に１２０°等配にて一体成形されている。他
方、第２ヨーク１３の円筒形状の内周面には、突起部は
設けられていない。従って、第２ヨーク１３内にプラン
ジャ１１を挿通すると、両者は、摺動面（第２ヨーク１
３の内周面）において、突起部１１ａを介してのみ接触
可能となっている。よって、突起部１１ａ以外の周方向
部位においては、突起１１ａの高さ分のエアギャップ１
５（周方向に３箇所。図２図（ｂ）参照）を介して両者
が対向するようになっている。

【００２２】突起部１１ａは、プランジャ１１・第２ヨ
ーク１３間において所定の磁束以上流そうとすると磁気
飽和する寸法に予め設計されており、磁気飽和した後の
余剰の磁束はエアギャップ１５を介して流れるように設
計されている。磁気飽和する磁束レベルは、突起部１１
ａの高さ、幅、頂点部の形状、本数等をチューニングす
ることにより適宜変更することが可能であり、突起部１
１ａの形状等は、ヒステリシス低減効果や成形容易性等
を考慮して要求性能に対応し得るように設計すればよ
い。

【００２３】次に、以上のように構成された本発明の第
１実施形態にかかるリニア電磁弁の作動を説明する。コ
イル５が非通電の状態では、プランジャ１１は、前述し
たスプリング力により右方向に付勢され、部材２１に当
接している。この状態にて図示しない通電電流制御装置
等を作動させコイル５に通電させると、前述した磁気回
路に磁束が発生し、プランジャ１１は、第１ヨーク９に
向かって軸方向に吸引され、前述したスプリング付勢力
に対抗して図１において左方向に移動する。このプラン
ジャ１１の左方向の移動に伴い、バルブ７も左方向に移
動する。従って、かかる通電電流制御装置等を制御しコ
イル５に通電する電流値を制御することにより、プラン
ジャ１１に発生する軸方向吸引力を調整し、プランジャ
１１の軸方向位置すなわちバルブ７の軸方向位置を連続
的に（リニアに）制御することができる。これにより、
外部制御対象の制御に使用される流体の圧力・流量等を
リニア制御することができる。

【００２４】かかるプランジャ１１の軸方向移動におい
て、プランジャ１１に設けられた突起部１１ａの磁気飽
和効果により、前に詳述したように、コイル５の通電量
の増加に伴うプランジャ１１に働く径方向の吸引力の増
加を抑制することができ、コイル５の通電量の増加に伴
うプランジャ１１の軸方向移動のヒステリシスの増加を
抑制し、結果としてバルブ７の制御性を向上させること
ができる。

【００２５】図３は、本発明の第２実施形態にかかるリ
ニア電磁弁において、本発明のポイントとなっている、
第２ヨーク１３の内表面に形成された突起部１３ａを示
した斜視図（ａ）、及び、軸に垂直方向の断面図（ｂ）
である。なお、図３において、前記図１及び図２におけ
る部材及び部位等と同一ないし均等のものは前記と同一
符号をもって示し重複した説明を省略する。

【００２６】第２実施形態において前記第１実施形態と
の相違点は、突起部が、プランジャ１１の外周面に一体
成形（１１ａ）されているか、第２ヨーク１３の内周面
に一体成形（１３ａ）されているかの点のみであり、か
かる相違点により、本発明にかかるリニア電磁弁の作
動、及び作用・効果に差異が生じることはない。

【００２７】また、本発明のポイントとなる突起部は、
プランジャ１１の外周面及び第２ヨーク１３の内周面の
両方に設けても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コイルの通電量の増加に伴うプランジャの軸方向移動の
ヒステリシスの増加を抑制でき、簡易な構造で組付け容
易な安価なリニア電磁弁を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るリニア電磁弁の軸
方向主要断面図である。

【図２】プランジャの外表面に形成された突起部を示し
た斜視図（ａ）、及び軸に垂直方向の断面図（ｂ）であ
る。

【図３】第２ヨークの内表面に形成された突起部を示し
た斜視図（ａ）、及び軸に垂直方向の断面図（ｂ）であ
る。

【符号の説明】

１ ケース １ａ 円筒形状部 ３ ボビン ５ コイル ７ バルブ ９ 第１ヨーク １１ プランジャ １３ 第２ヨーク １１ａ，１３ａ 突起部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも円筒形状部を有する、磁性体
   からなるケースと、前記ケースの円筒形状部内に固設さ
   れたボビンと、前記ボビンに巻回されたコイルと、前記
   コイル内に固設され、軸方向に移動可能な非磁性体から
   なるバルブを内挿する磁性体からなる第１ヨークと、前
   記コイル内に前記第１ヨークに同軸的に固設され、軸方
   向に摺動可能な磁性体からなるプランジャを内挿する磁
   性体からなる第２ヨークとを有し、前記ケース、前記第
   ２ヨーク、前記プランジャ及び前記第１ヨークにて磁気
   回路を形成し前記プランジャの作動により前記バルブの
   軸方向位置を連続的に制御可能な電磁弁において、前記
   プランジャは前記第２ヨークのみにより径方向に支持さ
   れ、前記プランジャと前記第２ヨークとの摺動面におい
   ては、前記プランジャの外周面又は前記第２ヨークの内
   周面の少なくとも一方に突起部が設けられ、前記プラン
   ジャと前記第２ヨークとは前記突起部を介してのみ接触
   可能となっていることを特徴とする電磁弁。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記プランジャの外
   周面及び前記第２ヨークの内周面は円筒形状を呈し、前
   記突起部は、周方向に等間隔に少なくとも３箇所以上設
   けられたことを特徴とする電磁弁。