【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一定電流のもとで可動子のストロークに影響されないフラットな吸引力特性を有するリニアソレノイドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のリニアソレノイドとしては、後述の特許文献１に記載のものが公知となっている。この従来のリニアソレノイドは、電気コイル、ケース、ヨーク、プランジャを備えており、ケースにはプランジャを吸引するためのコア部が一体で形成されている。電気コイルに電流が供給されると、磁性材からなるケース、ヨーク、プランジャによって磁気回路が構成され、ケースに一体で形成された前述のコア部とプランジャとの間に吸引力が発生する。
【０００３】
リニアソレノイドの吸引力を制御するための手法として、一定電流のもとでプランジャのストロークに影響されないフラットな吸引力特性にその特性を近づけるべく、吸引力特性を変化させる等の様々な手法が用いられる。例えば、特許文献１に開示されるリニアソレノイドにおいては、コア部の外周部がプランジャ側に向かって狭まる直線テーパ状に形成されている。
【０００４】
この直線によるテーパ形状は、所望の吸引力特性を得るために、吸引力のプランジャ移動方向に作用する成分（図１における左方向）を、プランジャのストローク範囲にわたって最適に調整するために形成される。この、コア部の外周部に直線によるテーパ形状を形成するということは、コイル通電により発生する磁束がプランジャ、コア部間を通過する領域の大きさを変化させることを意味する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２６６２１７号公報（図１参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先に述べた直線によるテーパ形状を形成する手法のみでは、得られる吸引力特性には限界がある。
【０００７】
例えば、あるストローク位置において、プランジャ、コア部間を通過できるトータルの磁束量が、そのストローク位置における通過可能な磁束量の上限に達してしまって吸引力が頭打ちとなる、磁気飽和と呼ばれる状態が発生する可能性がある。直線のみによりテーパ形状を形成した場合、プランジャのストローク範囲すべてにわたって磁気飽和の問題をクリアすることは困難である。
【０００８】
所望の吸引力特性を得るためには、前述の磁気飽和の問題を踏まえた上で、磁気回路の構成部品に使用される磁性材料の種類、直線テーパ形状を設けたコア外周部以外の部位における形状や肉厚など、吸引力特性を変化させる様々な手法を考慮する必要がある。これらの様々な手法は、その実現性や特性への寄与度などが入念に検討された上で選択的に適用されるわけだが、当然のことながら、リニアソレノイドの開発においては、簡単に実施できる新たな手法が常に望まれている。
【０００９】
よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、様々な吸引力特性を得ることが可能な、簡単に実施できる手法を提供し、吸引力特性を変化させる手法を多様化させることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた技術的手段は、コイルと、コイル内に設けられる固定コアと、固定コアと同軸上に対向する可動子とを備えるリニアソレノイドにおいて、固定コアの外周部が、可動子側に向かって狭まる曲線部を含むテーパ状に形成される構成としたことである。
【００１１】
上記の構成により、吸引力特性を様々に変化させることができ、所望の吸引力特性を得ることができる。
【００１２】
好ましくは、可動子を包囲し、固定コアと同軸上に配設されるヨークを、非磁性体を介して、固定コアと一体に成形するとよい。
【００１３】
また、固定コアの外周部に形成された曲線部を、固定コアの軸線に向かって凹形状、もしくは固定コアの軸線に対して径方向に凸形状とするとよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第一実施形態におけるリニアソレノイドの構成を示す断面図である。リニアソレノイド１０は、円筒状に構成されたコイル１１と、コイル１１内に設けられる固定コア１２と、固定コア１２と同軸上に対向する可動子１３とを備えている。また、固定コア１２と同軸上にヨーク１４が配設されており、ヨーク１４は可動子１３を包囲している。以上のコイル１１と、いずれも磁性材からなる固定コア１２、ヨーク１４、ならびに可動子１３が、同じく磁性材からなる円筒状のケース１５に収容される構造となっている。さらに、固定コア１２は、可動子１３側に向かって狭まる曲線部を含むテーパ状に形成された外周部１２ａを備えている。この曲線テーパ状の外周部１２ａを含む固定コア１２とヨーク１４とは、樹脂等からなる非磁性体１６を介して、一体に成形される。また、例えばＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄ）２色成形等の生産方法を適用し、固定コア１２、ヨーク１４の材料として磁性材である鉄系材料、また非磁性体１６の材料として非磁性材であるＳＵＳ系材料を用いて、固定コア１２とヨーク１４とを非磁性体１６を介して一体に成形することも可能である。
【００１６】
円柱状の可動子１３にはシャフト１７が圧入固定され、シャフト１７の一端は、例えば、車両の変速装置作動油の油圧制御に用いられるバルブ（図示省略）の一端に当接している。シャフト１７は、固定コア１２の内周面に設けられる滑り軸受１８によって、軸方向に往復移動可能に支持されている。
【００１７】
ターミナル１９とカプラー２０とは、樹脂によりあらかじめ一体成形され、このターミナル１９、カプラー２０とからなる樹脂成形部位は、前述のコイル１１、固定コア１２，ヨーク１４、ならびに可動子１３が収容されたケース１５によりかしめ固定される。このかしめ固定により、コイル１１から導出されたワイヤ或いは端子部はターミナル１９に電気的に接続された状態となっている。カプラー２０には、車両側に設けられた電源供給用のワイヤーハーネス等（図示省略）が接続され、リニアソレノイド１０へと電源が供給される。
【００１８】
次に、本第一実施形態のリニアソレノイドによる作動を説明する。
【００１９】
ターミナル１９を介してコイル１１に電流が供給されると、ケース１５、ヨーク１４、可動子１３、固定コア１２によって磁気回路が構成され、固定コア１２と可動子１３との間に吸引力が発生する。吸引力の作用により、可動子１３は図１における左方向へと吸引される。また、それに伴って、シャフト１７の一端も左方向へと移動し、結果、シャフト１７の一端に当接するバルブ（図示省略）が駆動される仕組みとなっている。
【００２０】
シャフト１７の一端に当接する前述のバルブ（図示省略）は、バルブ（図示省略）が収容されるハウジング等（図示省略）の内部に設けられるスプリング等の付勢手段（図示省略）により、可動子１３が吸引される方向と同軸に、かつ反対方向へと付勢されている。したがって、バルブ（図示省略）に当接するシャフト１７及びシャフト１７が圧入固定された可動子１３は、吸引力と反対方向に常に付勢された状態にある。そのため、可動子１３及びシャフト１７は、前述の付勢手段（図示省略）による付勢力とコイル１１への通電により発生する吸引力とが釣り合う位置において静止する。すなわち、任意の電流値に対して、可動子１３のストローク位置が一意的に決定される。
【００２１】
次に、図３を参照にして、外周部１２ａを設けたことによる吸引力特性の変化について説明する。外周部１２ａは、固定コア１２の可動子１３と対向する側の外周部に、可動子１３側に向かって狭まる曲線テーパ状に形成されている。この外周部１２ａは、当部位が直線で形成された場合におけるテーパ面から固定コア１２の軸線に向かって凹形状となる、円弧形状を呈している。この円弧形状における底の深さの程度を様々に変化させた場合のリニアソレノイド１０の吸引力特性が、図３に示されている。
【００２２】
図３において、特性線ａで示されている特性は、直線によってテーパ部を形成した場合の特性を表す。種類の異なる線種で示されている残りの３つの特性は、円弧形状の曲線によってテーパ部を形成した場合の特性を表し、これらの３つの特性は、円弧形状における底の深さをパラメータとして３段階に変化させた場合にそれぞれ対応する。底の深さに関しては、直線の場合に相当する特性線ａから遠ざかる方向に見た場合、３つの特性線ｂ、ｃ、ｄの並ぶ順が、底の深さの程度（３段階）の小さい順に対応している。すなわち、円弧形状における底の深さの程度が大きいほど、直線で形成した場合に対して、特性の変化量が大きくなっている。
【００２３】
以上、図３に示されるように、固定コア１２の軸線に向かって凹形状となる曲線テーパ状に外周部１２ａを形成した場合、直線によってテーパ部を形成した場合に対して、その吸引力特性を変化させることができる。また、円弧の底の深さを調整することによっても、吸引力特性を変化させることができる。
【００２４】
次に、本発明の第二実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
図２は、本発明の第二実施形態におけるリニアソレノイドの構成を示す断面図である。第一実施形態との相違点は、曲線テーパ状に形成された外周部１２ｂが固定コア１２に備えられ、その外周部１２ｂは、当部位が直線で形成された場合におけるテーパ面から固定コア１２の軸線に対して径方向に凸形状となる、円弧形状を呈している、という点のみである。その他の構成に関する説明は、第一実施形態と同様であるため省略する。
【００２６】
図４を参照して、外周部１２ｂを設けたことによる吸引力特性の変化について説明する。図４において、特性線ｅで示されている特性は、直線によってテーパ部を形成した場合の特性を表す。種類の異なる線種で示されている残りの３つの特性は、円弧形状の曲線によってテーパ部を形成した場合の特性を表し、これらの３つの特性は、円弧形状における頂点の高さをパラメータとして３段階に変化させた場合にそれぞれ対応する。頂点の高さに関しては、直線の場合に相当する特性線ｅから遠ざかる方向に見た場合、３つの特性線ｆ，ｇ，ｈの並ぶ順が、頂点の高さの程度（３段階）の小さい順に対応している。すなわち、円弧形状における頂点の高さの程度が大きいほど、直線で形成した場合に対して、特性の変化量が大きくなっている。
【００２７】
以上、図４に示されるように、固定コア１２の軸線に対して径方向に凸形状となる曲線テーパ状に外周部１２ｂを形成した場合、直線によってテーパ部を形成した場合に対して、その吸引力特性を変化させることができる。また、円弧の頂点の高さを調整することによっても、吸引力特性を変化させることができる。
【００２８】
なお、先に述べた外周部１２ａならびに１２ｂに関しては、当該部位全体が曲線状でなくても、例えば、曲線部と直線部との組み合わせであっても構わない。また、曲線は完全な円弧ではなく様々な曲率を有する円弧が連続したものであってもよく、第一実施形態ならびに第二実施形態における形状に必ずしも限定されない。
【００２９】
本発明の実施形態においては、車両の変速装置作動油の油圧制御に用いられるバルブの駆動源として本発明によるリニアソレノイドを用いた実施例を説明したが、本発明のリニアソレノイドは、車両用エンジンの弁開閉時期制御装置等、往復運動の変位量を微調整することが必要な種々の装置の駆動源として利用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、テーパ部を曲線状に形成するという、非常に簡単な構成によって吸引力特性を変化させることが可能となり、リニアソレノイド開発における設計自由度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態におけるリニアソレノイドの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第二実施形態におけるリニアソレノイドの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態における、コイルへの通電により発生する吸引力と、可動子のストロークとの関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第二実施形態における、コイルへの通電により発生する吸引力と、可動子のストロークとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ リニアソレノイド
１１ コイル
１２ 固定コア
１２ａ 外周部
１２ｂ 外周部
１３ 可動子
１４ ヨーク
１５ ケース
１６ 非磁性体
１７ シャフト
１８ 滑り軸受
１９ ターミナル
２０ カプラー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear solenoid having a flat suction force characteristic which is not affected by the stroke of a mover under a constant current.
[0002]
[Prior art]
As a conventional linear solenoid of this type, the one described in Patent Document 1 described below is known. This conventional linear solenoid includes an electric coil, a case, a yoke, and a plunger, and the case is integrally formed with a core for sucking the plunger. When an electric current is supplied to the electric coil, a magnetic circuit is formed by a case, a yoke, and a plunger made of a magnetic material, and an attractive force is generated between the plunger and the above-described core unit formed integrally with the case.
[0003]
Various methods are used to control the suction force of the linear solenoid, such as changing the suction force characteristics to bring the characteristics closer to the flat suction force characteristics that are not affected by the plunger stroke under a constant current. Can be For example, in a linear solenoid disclosed in Patent Literature 1, an outer peripheral portion of a core portion is formed in a linear tapered shape narrowing toward a plunger side.
[0004]
The tapered shape formed by this straight line is formed in order to optimally adjust a component (leftward in FIG. 1) of the suction force acting in the plunger moving direction over the stroke range of the plunger in order to obtain a desired suction force characteristic. . Forming a tapered shape by a straight line in the outer peripheral portion of the core means that the size of the area where the magnetic flux generated by energizing the coil passes between the plunger and the core changes.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-266217 A (see FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, only the above-described method of forming a tapered shape by a straight line has a limit in the attraction force characteristics obtained.
[0007]
For example, at a certain stroke position, the total amount of magnetic flux that can pass between the plunger and the core reaches the upper limit of the amount of magnetic flux that can pass at that stroke position, and the attractive force peaks out, a state called magnetic saturation. Can occur. When a taper shape is formed only by a straight line, it is difficult to solve the problem of magnetic saturation over the entire stroke range of the plunger.
[0008]
In order to obtain the desired attractive force characteristics, the type of magnetic material used for the components of the magnetic circuit and the portion other than the core outer peripheral portion provided with a linear taper shape should be considered, taking into account the problem of magnetic saturation described above. It is necessary to consider various methods for changing the suction force characteristics, such as shape and thickness. These various methods are selectively applied after careful consideration of their feasibility and contribution to characteristics, but, of course, they can be easily implemented in the development of linear solenoids. New approaches are always desired.
[0009]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a method that can obtain various suction force characteristics, can be easily implemented, and diversifies a method of changing the suction force characteristics. That is the task.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The technical means taken to solve the above-mentioned problem is that a linear solenoid including a coil, a fixed core provided in the coil, and a mover coaxially opposed to the fixed core has an outer peripheral portion of the fixed core. And a tapered shape including a curved portion narrowing toward the mover side.
[0011]
With the above configuration, the suction force characteristics can be changed in various ways, and desired suction force characteristics can be obtained.
[0012]
Preferably, a yoke surrounding the mover and disposed coaxially with the fixed core may be formed integrally with the fixed core via a non-magnetic material.
[0013]
Further, the curved portion formed on the outer peripheral portion of the fixed core may have a concave shape toward the axis of the fixed core, or a convex shape in a radial direction with respect to the axis of the fixed core.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a linear solenoid according to the first embodiment of the present invention. The linear solenoid 10 includes a cylindrical coil 11, a fixed core 12 provided in the coil 11, and a mover 13 coaxially opposed to the fixed core 12. A yoke 14 is arranged coaxially with the fixed core 12, and the yoke 14 surrounds the mover 13. The above-described coil 11, the fixed core 12, the yoke 14, and the mover 13, all of which are made of a magnetic material, are housed in a cylindrical case 15 also made of a magnetic material. Further, the fixed core 12 includes a tapered outer peripheral portion 12a including a curved portion narrowing toward the mover 13 side. The fixed core 12 including the curved tapered outer peripheral portion 12a and the yoke 14 are integrally formed via a non-magnetic body 16 made of resin or the like. Further, for example, a production method such as MIM (Metal Injection Mold) two-color molding is applied, and the fixed core 12 and the yoke 14 are made of a magnetic material such as an iron-based material, and the non-magnetic material 16 is made of a non-magnetic material. It is also possible to integrally form the fixed core 12 and the yoke 14 via the non-magnetic material 16 by using a SUS-based material.
[0016]
A shaft 17 is press-fitted and fixed to the cylindrical movable element 13, and one end of the shaft 17 is in contact with, for example, one end of a valve (not shown) used for hydraulic control of hydraulic oil for a transmission of a vehicle. The shaft 17 is supported by a sliding bearing 18 provided on the inner peripheral surface of the fixed core 12 so as to be able to reciprocate in the axial direction.
[0017]
The terminal 19 and the coupler 20 are integrally molded in advance with a resin, and a resin molded portion including the terminal 19 and the coupler 20 is a case in which the above-described coil 11, fixed core 12, yoke 14, and mover 13 are housed. It is swaged and fixed by 15. Due to the caulking and fixing, the wire or the terminal portion derived from the coil 11 is in a state of being electrically connected to the terminal 19. A power supply wire harness or the like (not shown) provided on the vehicle side is connected to the coupler 20, and power is supplied to the linear solenoid 10.
[0018]
Next, the operation by the linear solenoid of the first embodiment will be described.
[0019]
When a current is supplied to the coil 11 through the terminal 19, a magnetic circuit is formed by the case 15, the yoke 14, the mover 13, and the fixed core 12, and an attractive force is generated between the fixed core 12 and the mover 13. I do. The mover 13 is sucked leftward in FIG. 1 by the action of the suction force. Accordingly, one end of the shaft 17 also moves to the left, and as a result, a valve (not shown) contacting one end of the shaft 17 is driven.
[0020]
The aforementioned valve (not shown) in contact with one end of the shaft 17 is movable by a biasing means (not shown) such as a spring provided inside a housing or the like (not shown) that accommodates the valve (not shown). 13 is urged coaxially with the direction in which it is sucked and in the opposite direction. Therefore, the shaft 17 in contact with the valve (not shown) and the mover 13 to which the shaft 17 is press-fitted and fixed are always in a state of being urged in the direction opposite to the suction force. Therefore, the mover 13 and the shaft 17 stop at a position where the urging force by the urging means (not shown) and the attraction force generated by energizing the coil 11 are balanced. That is, the stroke position of the mover 13 is uniquely determined for an arbitrary current value.
[0021]
Next, with reference to FIG. 3, a description will be given of a change in the suction force characteristic due to the provision of the outer peripheral portion 12a. The outer peripheral portion 12a is formed on the outer peripheral portion of the fixed core 12 on the side facing the mover 13, in a curved tapered shape narrowing toward the mover 13. The outer peripheral portion 12a has an arc shape that is concave toward the axis of the fixed core 12 from the tapered surface when the portion is formed in a straight line. FIG. 3 shows the suction force characteristics of the linear solenoid 10 when the degree of the depth of the bottom in this arc shape is variously changed.
[0022]
In FIG. 3, the characteristic indicated by the characteristic line a represents the characteristic when the tapered portion is formed by a straight line. The remaining three characteristics indicated by different types of lines represent characteristics when a tapered portion is formed by an arc-shaped curve, and these three characteristics are determined by using the depth of the bottom in the arc shape as a parameter. It corresponds to each of the three stages. Regarding the depth of the bottom, when viewed in a direction away from the characteristic line a corresponding to the case of a straight line, the order in which the three characteristic lines b, c, and d are arranged is smaller in the degree (three stages) of the depth of the bottom. It corresponds in order. That is, the larger the depth of the bottom in the arc shape, the larger the amount of change in the characteristics as compared to the case of forming a straight line.
[0023]
As described above, as shown in FIG. 3, the attraction force characteristics of the case where the outer peripheral portion 12a is formed in a curved tapered shape that becomes concave toward the axis of the fixed core 12 and the case where the tapered portion is formed by a straight line. Can be changed. Also, the suction force characteristics can be changed by adjusting the depth of the bottom of the arc.
[0024]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of the linear solenoid according to the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that an outer peripheral portion 12b formed in a curved tapered shape is provided on the fixed core 12, and the outer peripheral portion 12b is separated from the fixed core 12 by a tapered surface when the portion is formed in a straight line. Is convex in the radial direction with respect to the axis, and has an arc shape. The description of the other configurations is the same as that of the first embodiment, and thus will be omitted.
[0026]
With reference to FIG. 4, a description will be given of a change in the suction force characteristic due to the provision of the outer peripheral portion 12b. In FIG. 4, the characteristic indicated by the characteristic line e indicates the characteristic when the tapered portion is formed by a straight line. The remaining three characteristics indicated by different types of lines represent characteristics when a tapered portion is formed by an arc-shaped curve, and these three characteristics are determined using the height of a vertex in the arc as a parameter. It corresponds to each of the three stages. Regarding the heights of the vertices, when viewed in a direction away from the characteristic line e corresponding to a straight line, the order in which the three characteristic lines f, g, and h are arranged is smaller in the degree (three stages) of the height of the vertices. It corresponds in order. In other words, the greater the height of the apex in the arc shape, the greater the amount of change in the characteristics as compared to the case of forming a straight line.
[0027]
As described above, as shown in FIG. 4, when the outer peripheral portion 12 b is formed in a curved tapered shape that becomes convex in the radial direction with respect to the axis of the fixed core 12, The suction force characteristics can be changed. Also, the suction force characteristics can be changed by adjusting the height of the apex of the arc.
[0028]
In addition, as for the outer peripheral portions 12a and 12b described above, the entire portion may not be curved, but may be, for example, a combination of a curved portion and a straight portion. Further, the curve may be not a perfect arc but a series of arcs having various curvatures, and is not necessarily limited to the shapes in the first embodiment and the second embodiment.
[0029]
In the embodiment of the present invention, the embodiment in which the linear solenoid according to the present invention is used as a drive source of a valve used for hydraulic control of a hydraulic oil of a transmission of a vehicle has been described. It can be used as a drive source for various devices that require fine adjustment of the displacement amount of reciprocating motion, such as a valve opening / closing timing control device.
[0030]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to change a suction-force characteristic by the very simple structure which forms a taper part in a curve shape, and it becomes possible to raise the design flexibility in linear solenoid development.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a linear solenoid according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a linear solenoid according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a suction force generated by energizing a coil and a stroke of a mover in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a suction force generated by energizing a coil and a stroke of a mover in a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Linear solenoid 11 Coil 12 Fixed core 12a Outer peripheral part 12b Outer peripheral part 13 Mover 14 Yoke 15 Case 16 Nonmagnetic material 17 Shaft 18 Slide bearing 19 Terminal 20 Coupler
