JP2007321822A - Electromagnetic drive mechanism and fluid control device - Google Patents
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Description
本発明は、電磁駆動装置及びそれを備えた流体制御装置に関する。 The present invention relates to an electromagnetic drive device and a fluid control device including the same.
従来、流体を制御する流体制御装置等では、可動子及び固定子を通過する磁束をコイルへの通電により発生して可動子を駆動する電磁駆動装置が広く使用されている。このような電磁駆動装置の一種として、固定子の支持孔により可動子を外周側から摺動支持するものが特許文献1等に開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a fluid control device or the like that controls a fluid, an electromagnetic drive device that generates a magnetic flux passing through a mover and a stator by energizing a coil to drive the mover is widely used. As one type of such an electromagnetic drive device, a device that slides and supports a mover from the outer peripheral side by a support hole of a stator is disclosed in Patent Document 1 and the like.
ところで、特許文献1等に開示の従来装置では、可動子の磁性本体を非磁性層で覆っている。そのため、可動子が支持孔に対して偏心することで支持孔と可動子との間の径方向隙間が局所的に小さくなったとしても、支持孔と磁性本体との間の磁気ギャップを非磁性層分は確保して、支持孔に可動子を押し付ける力(以下、サイドフォースという)の増大を抑えることができる。尚、サイドフォースが増大すると、支持孔と可動子との間の摺動抵抗も増大するため、コイルへの通電量に対して可動子の移動位置のヒステリシスが大きくなり、当該移動位置の制御性が低下してしまう。
特許文献1等に開示の従来装置では、非磁性層の外周形状が円形状であるため、可動子が支持孔に対して偏心して接触する箇所は、可動子の周方向において任意となる。そのため、支持孔と非磁性層との間の径方向隙間を精細に管理して所望の摺動特性を実現するには、非磁性層の全周において寸法公差を小さくする必要がある。また、支持孔と非磁性層との間において所望の摺動特性を得るには、非磁性層の全周に亘って面粗度を管理する必要がある。こうした必要性は、生産性を悪化させ、コストアップを招く要因となっているため、望ましくない。 In the conventional device disclosed in Patent Literature 1 and the like, the outer peripheral shape of the nonmagnetic layer is circular, and therefore the location where the mover is eccentrically contacted with the support hole is arbitrary in the circumferential direction of the mover. Therefore, in order to precisely manage the radial gap between the support hole and the nonmagnetic layer to realize desired sliding characteristics, it is necessary to reduce the dimensional tolerance on the entire circumference of the nonmagnetic layer. In addition, in order to obtain desired sliding characteristics between the support hole and the nonmagnetic layer, it is necessary to manage the surface roughness over the entire circumference of the nonmagnetic layer. Such a necessity is undesirable because it is a factor that deteriorates productivity and increases costs.
本発明の目的は、制御性の向上と生産性の向上とを両立する電磁駆動装置及びそれを備えた流体制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electromagnetic drive device that achieves both improved controllability and improved productivity, and a fluid control device including the same.
請求項1に記載の発明によると、可動子において磁性本体の外周側を覆う非磁性層の外周形状は正多角形状であるので、固定子の円筒孔状の支持孔に対して非磁性層は正多角形形状の角部において接触する。故に、支持孔と非磁性層との間の径方向隙間を精細に管理して所望の摺動特性を実現するには、非磁性層の角部についてのみ寸法公差を小さくすればよい。また、支持孔と非磁性層との間において所望の摺動特性を得るには、非磁性層の角部についてのみ面粗度を管理すればよい。このように寸法公差及び面粗度に関する要求を非磁性層の一部で満たすだけでよいので、生産性を向上することができる。以上、請求項1に記載の発明によれば、所望の摺動特性の実現による可動子の位置制御性の向上と、生産性の向上とを両立することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the outer peripheral shape of the nonmagnetic layer covering the outer peripheral side of the magnetic body in the mover is a regular polygonal shape, the nonmagnetic layer is in contrast to the cylindrical support hole of the stator. Contact is made at the corner of the regular polygon. Therefore, in order to achieve a desired sliding characteristic by finely managing the radial gap between the support hole and the nonmagnetic layer, it is only necessary to reduce the dimensional tolerance only for the corners of the nonmagnetic layer. Further, in order to obtain a desired sliding characteristic between the support hole and the nonmagnetic layer, it is only necessary to manage the surface roughness only for the corners of the nonmagnetic layer. As described above, since the requirements regarding the dimensional tolerance and the surface roughness need only be satisfied by a part of the nonmagnetic layer, the productivity can be improved. As described above, according to the first aspect of the present invention, it is possible to achieve both improvement in the position controllability of the mover by realizing desired sliding characteristics and improvement in productivity.
請求項2に記載の発明によると、磁性本体の外周形状は、非磁性層の外周形状に対して同心且つ相似縮小の関係を有する正多角形状であるので、磁性本体と固定子との間の磁気特性は磁性本体の平均外径によって決まる。ここで、磁性本体の正多角形状の角部における外径は平均外径よりも大きくなるので、所望の磁気特性が得られるように磁性本体の平均外径を設定しつつ、磁性本体の角部の外周側において非磁性層の厚さを薄くすることができる。しかも、磁性本体及び非磁性層の外周形状が同心且つ相似縮小の関係を有する正多角形状であることにより、非磁性層の厚さは全周に亘って略均一となるので、非磁性層の厚さを全周においても薄くすることができる。 According to the second aspect of the present invention, the outer peripheral shape of the magnetic main body is a regular polygon having a concentric and similar reduction relationship with respect to the outer peripheral shape of the nonmagnetic layer. Magnetic properties are determined by the average outer diameter of the magnetic body. Here, since the outer diameter at the corner of the regular polygon of the magnetic body is larger than the average outer diameter, the corner of the magnetic body is set while setting the average outer diameter of the magnetic body so as to obtain desired magnetic characteristics. The thickness of the nonmagnetic layer can be reduced on the outer peripheral side. Moreover, since the outer peripheral shape of the magnetic main body and the nonmagnetic layer is a regular polygonal shape having a concentric and similar reduction relationship, the thickness of the nonmagnetic layer becomes substantially uniform over the entire periphery. The thickness can be reduced over the entire circumference.
請求項3に記載の発明によると、請求項1又は2に記載の電磁駆動装置の可動子と共に可動部材を往復移動させるので、電磁駆動装置の支持孔と可動子との間に所望の摺動特性を発現させて、可動子及び可動部材の位置制御性を向上することができる。ここで請求項3に記載の発明によると、流体ポートを流れる流体を可動部材の往復移動により制御するので、可動部材の位置制御性が向上することにより流体の制御性をも向上することができる。 According to the third aspect of the invention, the movable member is reciprocated together with the movable member of the electromagnetic driving device according to the first or second aspect, so that a desired sliding is achieved between the support hole of the electromagnetic driving device and the movable member. It is possible to improve the position controllability of the mover and the movable member by expressing the characteristics. According to the third aspect of the present invention, since the fluid flowing through the fluid port is controlled by the reciprocating movement of the movable member, the controllability of the fluid can be improved by improving the position controllability of the movable member. .
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態による流体制御装置を示している。流体制御装置1は、例えば車両用自動変速機の油圧制御装置等に供給される作動油の油圧を制御する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a fluid control apparatus according to an embodiment of the present invention. The fluid control device 1 controls the hydraulic pressure of hydraulic fluid supplied to, for example, a hydraulic control device for a vehicle automatic transmission.
流体制御装置1においてリニアソレノイド2は、固定コア10、ヨーク15、可動コア16、樹脂成形体20、コイル24等を備えている。
In the fluid control device 1, the
固定コア10は鉄等の磁性材により円筒状に形成され、収容部11、吸引部12及び磁気抵抗部13を有している。収容部11は、可動コア16を外周側から摺動支持する支持孔14を円筒孔状に形成している。吸引部12は、収容部11に対して軸方向に間をあけて設けられている。吸引部12は、可動コア16を軸方向に吸引する磁気吸引力を可動コア16との間に発生する。磁気抵抗部13は収容部11と吸引部12との間に設けられ、それら各部11,12よりも薄肉に形成されている。磁気抵抗部13は、収容部11と吸引部12との間で磁束が漏れることを抑制する。
The
ヨーク15は鉄等の磁性材により円筒状に形成され、固定コア10及びコイル24を内周側に収容している。ヨーク15の両端部は、固定コア10の収容部11と吸引部12とに磁気的に接続されている。
The
可動コア16は、固定コア10の内周側に略同軸上に配置されて軸方向に往復移動自在となっている。可動コア16は、磁性本体17の外周側を非磁性層18により覆ってなる複合体である。ここで磁性本体17は、鉄等の磁性材により柱状に形成されている。非磁性層18は、NiP、樹脂等の非磁性材により筒状に形成されている。
The
樹脂成形体20は、ボビン部21及びコネクタ部22を有している。ボビン部21は、固定コア10の各部11,12,13の外周側に配置されている。ボビン部21の外周側には、コイル24が巻装されている。コネクタ部22には、外部からの電力をコイル24に供給するターミナル23が埋設されている。
The resin molded
ターミナル23からコイル24に電力が供給されると、固定コア10、ヨーク15及び可動コア16の磁性本体17を通過する磁束が発生し、固定コア11の吸引部12と磁性本体17との間に磁気吸引力が働く。ここで磁気吸引力は、コイル24への通電電流が大きいほど、増大する。このような磁気吸引力の発生により可動コア16は、往復移動方向のうち収容部11側から吸引部12側に向かう方向(ここでは、図1の左方向)に駆動される。
When electric power is supplied from the
流体制御装置1においてスプール弁4は、スリーブ30、スプール36、弾性部材42等を備えている。
In the fluid control device 1, the spool valve 4 includes a
スリーブ30は円筒状に形成され、スプール36を外周側から摺動支持している。スリーブ30には、入力ポート32、出力ポート33、フィードバックポート34及び排出ポート35が径方向に貫通形成されている。入力ポート32には、タンク(図示しない)側から供給される作動油が入力される。出力ポート33は、自動変速機の油圧制御装置等の出力側に作動油を出力する。出力ポート33とフィードバックポート34とは流体制御装置1の外部で連通しており、出力ポート33から出力される作動油の一部がフィードバックポート34に入力される。排出ポート35は、上記タンク側に作動油を排出する。
The
スプール36は串形に形成され、スリーブ30の内周側に略同軸上に配置されて軸方向に往復移動自在となっている。スプール36の一端部は、可動コア16の吸引部12側の端部に当接している。故に、コイル24への通電に従う可動コア16の駆動によりスプール36に働く力は、スプール36を可動コア16とは反対側(ここでは、図1の左方向)に押圧するスラスト力となる。
The
スプール36は、スリーブ30に摺動支持されるランド37,38,39を有している。入力ポート32から出力ポート33に流れる作動油量は、それらポート32,33間におけるスリーブ30の内周部30aとランド38との重なり代の軸方向長さにより決まる。具体的に本実施形態では、内周部30aとランド38との重なり代が短いほど、入力ポート32から出力ポート33への作動油量が増大するように要素30,36が構成されている。また、出力ポート33から排出ポート35に流れる作動油量は、それらポート33,35間におけるスリーブ30の内周部30bとランド37との重なり代の軸方向長さにより決まる。具体的に本実施形態では、内周部30bとランド37との重なり代が短いほど、出力ポート33から排出ポート35への作動油量が増大するように要素30,36が構成されている。
The
ランド38,39間には、フィードバックポート34に連通するフィードバック室40が形成されている。ランド38,39においてフィードバック室40の油圧を受ける受圧面積は相異なるため、フィードバック室40の油圧によりスプール36に働く力は、スプール36を可動コア16とは反対側に押圧するスラスト力となる。
A
弾性部材42は圧縮コイルスプリングからなり、スプール36を挟んで可動コア16とは反対側に配置されている。弾性部材42の一端部はスリーブ30に固定のリテーナ43により係止され、弾性部材42の他端部はスプール36のランド37により係止されている。弾性部材42の弾性変形によりスプール36に働く付勢力は、スプール36を可動コア16側(ここでは、図1の右方向)に押圧するスラスト力となる。
The
以上の構成からスプール36は、可動コア16の駆動によるスラスト力と、フィードバック室40の油圧によるスラスト力と、弾性部材42の弾性変形によるスラスト力とが釣り合う位置に移動する。したがって、コイル24の通電電流の増大により可動コア16が駆動されてスプール36が弾性部材42側(ここでは、図1の左方向)に移動すると、スリーブ30の内周部30aとランド38との重なり代が長くなる一方、スリーブ30の内周部30bとランド37との重なり代が短くなる。その結果、入力ポート32から出力ポート33への作動油量が減少する一方、出力ポート33から排出ポート35への作動油流量が増大するため、出力ポート33から出力される作動油の油圧が下がる。これに対し、コイル24への通電電流の減少によりスプール36が可動コア16側に移動すると、内周部30aとランド38との重なり代が短くなる一方、内周部30bとランド37との重なり代が長くなる。その結果、入力ポート32から出力ポート33への作動油量が増大する一方、出力ポート33から排出ポート35への作動油流量が減少するため、出力ポート33から出力される作動油の油圧が上がる。
With the above configuration, the
次に、リニアソレノイド2の特徴部分である可動コア16について、図2に基づき説明する。
Next, the
可動コア16の磁性本体17は、輪郭形状が正八角形状である外周壁50を有している。磁性本体17において外周壁50の八つの角部52は、外周壁50の平均外径を模式的に表わす図2の仮想円C1よりも外周側に位置する。即ち各角部52の外径は、外周壁50の平均外径よりも大きい。
The magnetic
可動コア16の非磁性層18は、輪郭形状が正八角形状である外周壁60を有している。本実施形態では、磁性本体17の外周壁50の輪郭形状が非磁性層18の外周壁60の輪郭形状に対して同心且つ相似縮小の関係を有するように、非磁性層18が形成されている。これにより非磁性層18の径方向における厚さは、全周に亘って略均一化されている。尚、非磁性層18において外周壁60の八つの角部62が内接する図2の仮想円C2は、仮想円C1よりも大径の円となる。
The
こうした特徴のリニアソレノイド2では、非磁性層18の各角部62が内接する仮想円C2の半径を、特許文献1等に開示の従来装置における非磁性層18の外径と略等しく設定することで、支持孔14に対する可動コア16の偏心量を従来装置と同程度に確保することができる。また、そのような仮想円C2の半径設定に加えて、磁性本体17の外周壁50の平均外径(ここでは仮想円C1の半径)を従来装置における円柱状の磁性本体の外径と略等しく設定することで、従来装置と同程度の磁気特性を磁性本体17と固定コア10との間に発現させることができる。しかも、磁性本体17の各角部52の外径は外周壁50の平均外径よりも大きいので、それら角部52と非磁性層18の各角部62との間の非磁性層18を薄くすることができる。ここで、非磁性層18は全周に亘って略均一の厚さを有しているので、非磁性層18を全周において薄くしてコストダウンを図ることができる。
In the
さらにリニアソレノイド2では、図2に示すように可動コア16が支持孔14に対して偏心すると、その偏心形態に応じて非磁性層18の八つの角部62のうち少なくとも一つ(同図の例では二つ)が円筒孔状の支持孔14に線接触する。一方、非磁性層18において角部62間の八つの平面部64(図2参照)は、任意の偏心形態において支持孔14に接触することができない。故に、支持孔14と非磁性層18との間の径方向隙間を精細に管理して所望の摺動特性を実現するには、非磁性層18の各角部62についてのみ寸法公差を小さくすればよい。また、支持孔14と非磁性層18との間において所望の摺動特性を得るには、非磁性層18の各角部62についてのみ面粗度を管理すればよい。
Further, in the
このようにリニアソレノイド2によれば、寸法公差及び面粗度に関する要求を非磁性層18の一部において満たすだけでよいので、生産性を向上してコストダウンを図ることができる。また、リニアソレノイド2によれば、支持孔14と非磁性層18との接触面積が従来装置に比べて減少するので、非磁性層18において寸法公差及び面粗度に関する要求に応えることで、支持孔14と非磁性層18との間の摺動抵抗を小さくすることができる。したがって、リニアソレノイド2を備えた流体制御装置1によれば、可動コア16及びスプール36の移動位置を高精度に制御可能となるので、スプール36の位置制御に基づく作動油の油圧制御性を向上することができる。
As described above, according to the
尚、以上説明した実施形態では、リニアソレノイド2が特許請求の範囲に記載の「電磁駆動装置」に相当し、可動コア16が特許請求の範囲に記載の「可動子」に相当し、固定コア10が特許請求の範囲に記載の「固定子」に相当する。また、出力ポート33が特許請求の範囲に記載の「流体ポート」に相当し、スリーブ30が特許請求の範囲に記載の「ポート形成部材」に相当し、スプール36が特許請求の範囲に記載の「可動部材」に相当する。
In the embodiment described above, the
さて、ここまで本発明の一実施形態について説明してきたが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。 Although one embodiment of the present invention has been described so far, the present invention is not construed as being limited to these embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the present invention. Can do.
例えば、磁性本体17及び非磁性層18の外周壁50,60の輪郭形状については、少なくとも正多角形状であればよく、例えば図3(a)に示すような正六角形状等であってもよい。また、磁性本体17の外周壁50,60の輪郭形状については、正多角形状以外の形状、例えば図3(b)に示すような円形状であってもよい。
For example, the contour shape of the outer
さらに本発明は、リニアソレノイド2を備えた流体制御装置1に適用する以外にも、電磁駆動装置を備えた各種の機械装置や単体としての電磁駆動装置等に適用することができる。
Furthermore, the present invention can be applied not only to the fluid control device 1 including the
1 流体制御装置、2 リニアソレノイド(電磁駆動装置)、4 スプール弁、10 固定コア(固定子)、11 収容部、12 吸引部、13 磁気抵抗部、14 支持孔、16 可動コア(可動子)、17 磁性本体、18 非磁性層、24 コイル、30 スリーブ(ポート形成部材)、32 入力ポート、33 出力ポート(流体ポート)、34 フィードバックポート、35 排出ポート、36 スプール(可動部材)、50 外周壁、52 角部、60 外周壁、62 角部、64 平面部、C1 仮想円、C2 仮想円 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluid control apparatus, 2 Linear solenoid (electromagnetic drive device), 4 Spool valve, 10 Fixed core (stator), 11 Housing | casing part, 12 Attraction | suction part, 13 Magnetoresistive part, 14 Support hole, 16 Movable core (mover) , 17 Magnetic body, 18 Non-magnetic layer, 24 Coil, 30 Sleeve (port forming member), 32 Input port, 33 Output port (fluid port), 34 Feedback port, 35 Discharge port, 36 Spool (movable member), 50 Wall, 52 corners, 60 outer peripheral wall, 62 corners, 64 planes, C1 virtual circle, C2 virtual circle
Claims (3)
前記可動子を外周側から摺動支持する円筒孔状の支持孔を有する固定子と、
前記可動子及び前記固定子を通過する磁束を通電により発生して前記可動子を駆動するコイルと、
を備える電磁駆動装置において、
前記可動子は、外周形状が正多角形状である非磁性層と、前記非磁性層により外周側が覆われる磁性本体とを有することを特徴とする電磁駆動装置。 A reciprocating mover;
A stator having a cylindrical support hole for slidingly supporting the mover from the outer peripheral side;
A coil for generating magnetic flux passing through the mover and the stator by energization to drive the mover;
In an electromagnetic drive device comprising:
2. The electromagnetic drive device according to claim 1, wherein the movable element has a nonmagnetic layer whose outer peripheral shape is a regular polygonal shape, and a magnetic body whose outer peripheral side is covered with the nonmagnetic layer.
流体ポートを形成するポート形成部材と、
前記可動子と共に往復移動することにより前記流体ポートを流れる流体を制御する可動部材と、
を備えることを特徴とする流体制御装置。 The electromagnetic drive device according to claim 1 or 2,
A port forming member forming a fluid port;
A movable member that controls fluid flowing through the fluid port by reciprocating with the mover;
A fluid control apparatus comprising:
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JP2020043313A (en) * | 2018-09-13 | 2020-03-19 | イーグル工業株式会社 | Solenoid device |
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