JP2013002569A - 弁制御用電磁ソレノイド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャシャフトをプランジャに芯ずれ状態に固定した場合でも、プランジャシャフトがヨーク内に同芯となるように配される弁制御用電磁ソレノイド装置を提供する。
【解決手段】プランジャシャフト１２をプランジャ１１に芯ずれ状態に固定したとしても、連結筒部１９が支持柱部１８に対して強制的に位置調整され、プランジャ１１が自動的に調芯されるようになる。このため、プランジャ１１がヨーク７の内周面に干渉しないように、ヨーク７の内径を大きく確保しておく必要がなく、プランジャ１１とヨーク７との間に存するエアギャップＡｐの厚みが軸方向に沿って均一となり、プランジャ１１の往復移動過程での電磁吸引力の差であるヒステリシスが悪化することがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両搭載用部品における弁体の開度を制御するため、コイル体へ供給する通電量によりプランジャの移動量を調節する弁制御用電磁ソレノイド装置に関する。

例えば、車両用サスペンションに組み込まれたセミアクティブ・ダンパーでは、油圧ダンパーの減衰力を電磁制御式バルブで微調整することにより、路面上からの突き上げ振動を抑制し、上下の揺れが少なく、乗り心地のよい安定した車両走行を実現している。

この電磁制御式バルブとしては、油圧制御弁に適用されるリニアソレノイドバルブがある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１のリニアソレノイドバルブ５０は、図４に示すようにソレノイド部５０Ａを構成し、、有底円筒状のヨーク５１と貫通孔５２ａを有する固定コア本体５２とを同芯軸に沿って長手方向Ｑに並べ、これらの外周面部にコイル５３を巻き付けている。ヨーク５１の内底部５１ａには、ヨーク５１よりも径小な筒状の突起支持部５４が長手方向Ｑに突出形成されている。

円柱状の可動コア５６は、ヨーク５１内に配されて長手方向Ｑに往復摺動するプランジャとして働く。可動コア５６とヨーク５１との間には、環状の微小間隙としてのエアギャップＧｐが設けられている。シャフト５７は可動コア５６に固定され、一端部５７ａが第１平軸受５８を介して突起支持部５４に支持され、他端部５７ｂが貫通孔５２ａ内で第２平軸受６０に支持されている。
可動コア５６には、突起支持部５４を囲むように環状突起部６１が形成されている。ヨーク５１と環状突起部６１との間には、環状空間Ｓｐとしてのクリアランスを設けている。

環状空間Ｓｐにより、コイル５３の通電時にヨーク５１の底部から可動コア５６側へ流れる磁束の受け渡しが円滑化され、磁束の増加により可動コア５６に大きな電磁吸引力が働くようにしている。
また、可動コア５６の環状突起部６１との境界部には、シャフト５７の軸線Ｗに直交する圧油流通孔６２が貫通形成されている。圧油流通孔６２は、環状突起部６１が環状空間Ｓｐに進入した際、圧油をヨーク５１内で流動させる呼吸孔として働く。

特許第４５６６７９６号公報

特許文献１のリニアソレノイドバルブ５０では、シャフト５７を可動コア５６の中心部に沿って固定し、一端部５７ａを第１平軸受５８に支持させ、他端部５７ｂを第２平軸受６０に支持させている。
このため、シャフト５７をヨーク５１内で円滑に摺動させるためには、可動コア５６、第１平軸受５８および第２平軸受６０の三部材に対するシャフト５７の同芯性を高い精度で確保する必要がある。

しかしながら、可動コア５６の軸長寸法Ｌが比較的大きいので、可動コア５６に対してシャフト５７が接触状態に固定される有効長Ｌｏが大きくなる。このため、シャフト５７を可動コア５６に同芯となるように固定するのは難しい上に、シャフト５７を可動コア５６に芯ずれ状態で固定した際、芯ずれの程度によってはシャフト５７を第１平軸受５８および第２平軸受６０に正規の状態に取り付けられなくなる虞がある。

仮に、シャフト５７を可動コア５６に芯ずれ状態に固定し、第１平軸受５８および第２平軸受６０に取り付けたとしても、可動コア５６がヨーク５１の内周面に干渉してしまう不都合がある。この不都合を避けるためには、可動コア５６がヨーク５１の内周面に当たらないように、可動コア５６の内径を大きく確保しておく必要がある。
この場合には、可動コア５６とヨーク５１との間に存するエアギャップＧｐの厚みが軸方向に沿って不均一となり、可動コア５６の往復移動過程での電磁吸引力の差であるヒステリシスが悪化する虞がある。

また、圧油流通孔６２は径小な孔部であるため、ヨーク５１内に圧油の十分な流通路を確保することが困難である。
このため、鉄粉などの異物が圧油に混入してコイル５３による電磁気力を受けてヨーク５１の内周面に集まった場合、鉄粉などの異物をヨーク５１内で流動拡散するには不十分となる。

異物の流動拡散が不十分であると、ヨーク５１の内周面や第１、第２平軸受５８、６０に対する異物の集積や堆積が生じ、異物による汚損状態が進行する虞がある。
異物の流動拡散化を促進して耐汚損性を確保するには、圧油流通孔６２や環状空間Ｓｐを径大化する必要があり、ヨーク５１の径大化に伴ってソレノイド部５０Ａの体格が大きくなり、リニアソレノイドバルブ５０自体が大型化する可能性がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、プランジャシャフトをプランジャに芯ずれ状態に固定した場合でも、プランジャシャフトがヨーク内に同芯となるように配され、両者の間に存するエアギャップの厚みが均一になり、プランジャの往復移動過程での電磁吸引力の差であるヒステリシスが悪化せず、しかも、ヨークの体格が大きくならず、大型化を招くことなく異物の流動拡散を促して耐汚損性が向上する弁制御用電磁ソレノイド装置を提供することにある。

（請求項１について）
コイル体は、スプールに導電線を巻いて筒状に形成されている。有底筒状のヨークは、磁性体により形成されたもので、コイル体の内部に同芯となるように配置され、一端に閉塞部を有し、他端に開口部を有している。コアステータは、ヨークの開口部に閉塞部と軸方向に対向するように設けられている。支持柱部は、ヨークの内底部より中心軸に沿って所定の長さだけ突出するように形成されている。プランジャは、軸方向に貫通形成した流通路を有し、ヨーク内で軸方向に往復移動可能に配設され、コイル体へ供給する通電量に応じて、コアステータに対して接離する方向に摺動する。
プランジャシャフトの一端部は、第１軸受を介してコアステータに軸方向で摺動可能に支持され、他端部はプランジャの中心部を貫通する状態に固定されている。連結筒部は、プランジャの一端部に延出形成され、第２軸受を介して支持柱部に軸方向に沿って摺動可能となるように嵌合支持されている。接続用フランジ筒部は、ヨークの開口部に一体形成され、ヨークよりも径大に設定されている。
接続用フランジ筒部を車両用の駆動体に接続した時、駆動体から受ける駆動油の油圧とコイル体によるプランジャの磁気吸引力との均衡関係により、プランジャの先端に連結した弁体の開度を調節して駆動体を循環する油量を制御する。

請求項１では、プランジャの連結筒部を支持柱部に嵌合支持させたので、プランジャに対してプランジャシャフトが接触状態で実質的に固定される有効長が小さくなる。これにより、プランジャシャフトをプランジャに対して同芯となるように固定することが容易になる。

この場合、プランジャシャフトをプランジャに対して芯ずれ状態に固定したとしても、連結筒部を支持柱部に嵌合支持させる際に、連結筒部を支持柱部に合致させるように押し付けるので、連結筒部が強制的に位置調整され、プランジャが自動的に調芯される。
このため、プランジャがヨークの内周面に当たらないように、ヨークの内径を大きく確保しておく必要がない。
この結果、プランジャとヨークとの間に存するエアギャップの厚みが軸方向に沿って均一となり、プランジャの往復移動過程での電磁吸引力の差であるヒステリシスが悪化することがない。

また、プランジャは、軸方向に貫通形成した流通路を有しているので、圧油を流通路に流動させることにより、ヨーク内に圧油の十分な循環路を確保することができる。
これにより、圧油に混入してコイル体による電磁気力を受けてヨークの内周面に集まる鉄粉などの異物をヨーク内で流動拡散することができる。この結果、ヨークの内周面、第１軸受および第２軸受に対する異物の集積や堆積が低減し、異物による汚損状態をなくし、耐汚損性を向上させることができる。

しかも、流通路はプランジャの軸方向に沿って貫通しているので、異物の流動拡散化のために流通路を太径化しても、ヨーク自体が径大化せず、体格が大きくならず、弁制御用電磁ソレノイド装置を小型化のままに保持することができる。

（請求項２について）
プランジャシャフトの他端部は、プランジャの一端部から突出する突出部を形成し、支持柱部は、突出部と軸方向に対向する端面部に窪み部を設けている。
請求項２では、プランジャがコアステータから離れる方向に移動する時、突出部が支持柱部に近接し、窪み部内に進出して窪み部の内底部に当接するので、窪み部をプランジャのストッパとして機能させることができる。

（請求項３について）
プランジャシャフトがプランジャに接触状態に固定された時の有効長は、プランジャの軸長寸法の１／２〜１／３倍となるように設定されている。
請求項３では、プランジャシャフトの有効長がプランジャの軸長寸法よりも短尺なため、プランジャシャフトをプランジャに対して芯ずれ状態に固定しても、連結筒部が支持柱部に合致するように、円滑かつ迅速に位置調整されて、プランジャの調芯が一層容易に行われる。

（請求項４について）
駆動体は、車両用サスペンションの油圧ダンパーであるので、路面の起伏状態に起因する振動を良好に減衰し、上下の揺れが少なく、乗り心地のよい安定した車両の走行が可能となる。

弁制御用電磁ソレノイド装置の縦断面図である（実施例１）。 弁制御用電磁ソレノイド装置の縦断面図である（実施例２）。 弁制御用電磁ソレノイド装置の縦断面図である（実施例３）。 一部破断して示すリニアソレノイドバルブ縦断面図である（従来技術）。

本発明の弁制御用電磁ソレノイド装置において、プランジャの配設に伴い、プランジャシャフトがヨーク内で調芯される態様を実施例により具体化する。

〔実施例１の構成〕
図１は本発明の実施例１を示す。図１に示す弁制御用電磁ソレノイド装置１は、一般に各種のバルブの開閉を行う車両用の制御弁に駆動体として使用されるが、実施例１では車両用サスペンションの油圧ダンパー（図示せず）に適用している。

弁制御用電磁ソレノイド装置１は、図１に示すように、スプール２に導電線（銅線）を巻き付けて筒状に形成したコイル体３を備えている。コイル体３の外表面部は、樹脂によるモールド成形で包被されており、一対のターミナル４（一方のみ図示）を有するコネクタ用ソケット部５を延出形成している。コイル体３の一端部には、コイル体３と同芯となる貫通孔６ａを有するプレート６が取り付けられている。

コイル体３の内部には、磁性体により形成された一端閉塞型の有底筒状のヨーク７が同芯となるように配置されている。ヨーク７の一端は閉塞部７ａを有し、他端は開口部７ｂを有している。閉塞部７ａは平坦面を形成し、閉塞部７ａの外周縁部は、磁性体製のプレート６に設けられた貫通孔６ａに嵌合固定されている。プレート６は、後述するように貫通孔６ａの内周縁部に一体に立設した筒状体６Ａを有している。

ヨーク７の開口部７ｂには、ヨーク７の肉厚よりも小さい厚みを有する薄肉短筒部７ｃが軸方向に沿って開口部７ｂと同芯で一体的に延出形成されている。
薄肉短筒部７ｃは開口部７ｂの内周面を肉取りすることにより形成され、薄肉短筒部７ｃの外周部７ｄはヨーク７の外周部７ｅと段差部７ｓを介して連続している。
薄肉短筒部７ｃは磁気飽和部（磁気遮蔽手段）として働くため、薄肉短筒部７ｃの厚みは、コイル体３からヨーク７に流れる磁束を実質的に遮断する程度の大きさに設定されている。

薄肉短筒部７ｃの外周部７ｄには、外周部７ｄからヨーク７の一部にかけて補強用の筒状カラー８が圧入により密着状態に嵌め込まれている。筒状カラー８は非磁性体製であり、薄肉短筒部７ｃの外周部７ｄとコイル体３の内周面３ａとの間に配置されている。
この際、薄肉短筒部７ｃの外周部７ｄに筒状カラー８が嵌め込まれているので、ヨーク７の外周部７ｅとコイル体３の内周面３ａとの間に環状間隙が生じる。この環状間隙にプレート６の筒状体６Ａを配置することにより、磁束の流れに対して有効となるヨーク７の実質的な断面積を増加させている。

コイル体３の外部に存する接続用フランジ筒部９は、薄肉短筒部７ｃの先端と同芯となるように一体形成され、ヨーク７および薄肉短筒部７ｃよりも径大に設定されている。接続用フランジ筒部９には、コイル体３の外周部を嵌合する外筒状部７ｇがヨーク７と同芯となるように一体形成されている。

コアステータ１０は、接続用フランジ筒部９の中央開口部９ａに設けられ、外周縁部１０ａが薄肉短筒部７ｃとヨーク７との段差端部７ｆに間隙Ｇを介して対向するように配されている。
ヨーク７内には、柱状のプランジャ１１が軸方向に往復移動可能に配設されており、後述する第２ブッシュ２０を摺動ガイド部として摺動する。この時、プランジャ１１の外周面とヨーク７の内周面との間に形成された微小な環状空間をエアギャップＡｐとしている。
プランジャ１１は、油戻り路１１ｂを流通路として軸方向に貫通形成しており、コイル体３への通電量に応じてコアステータ１０に対して接離する方向に摺動する。

プランジャシャフト１２は中空に形成され、他端部１２ａが第１軸受としての第１ブッシュ１７を介してコアステータ１０の貫通孔１０ｂで摺動可能に支持されている。プランジャシャフト１２の一端部１２ｂは、プランジャ１１の中心部を貫通する状態に固定され、先端部がプランジャ１１の図示右端部（一端部）から軸方向に長さＬｑだけ突出する突出部１２Ｂを形成している。プランジャシャフト１２は、内部を導入路１２Ａとし、貫通孔１０ｂの内周に生じた環状空隙を排油路１４としている。

ヨーク７の図示右端側において、支持柱部１８はヨーク７と一体に設けられたもので、ヨーク７の内底部よりヨーク７と同芯で中心軸Ｍに沿って所定の長さＬ１だけ図示左方に延出している。支持柱部１８はヨーク７よりも径小であり、突出部１２Ｂと軸方向に対向する端面部に窪み部１８ａを設けている。
連結筒部１９は、プランジャ１１の一端部に同芯となるように延出形成され、第２軸受としての第２ブッシュ２０を介して支持柱部１８の外周部に軸方向に沿って摺動可能となるように嵌合支持されている。

なお、コアステータ１０の図示右端外周部は、例えば工作機械の切削工程で形成した環状の立上辺部１０ｃを有している。立上辺部１０ｃは、コイル体３の通電時、電磁吸引力によりコアステータ１０に近接移動するプランジャ１１の他端外周部に対向するように位置する。

接続用フランジ筒部９をジョイント管部１６を介して車両用サスペンションの油圧ダンパーに接続した時、車両の走行状態に応じてコンピュータの演算処理によりコイル体３への通電量を調節し、ヨーク７内のプランジャ１１を軸方向に沿って往復移動させる。
これに伴い、油圧ダンパーから受ける駆動油の油圧とコイル体３によるプランジャ１１の磁気吸引力との均衡関係により、プランジャシャフト１２の先端に連結した弁体（図示せず）の開度を調節して油圧ダンパーを循環する油量を制御する。
この過程で、油圧ダンパーの減衰力を微調整することにより、油圧ダンパーの減衰量や減衰タイミングが調節されて、路面上からの突き上げ振動を抑制して、上下の揺れが少なく、乗り心地のよい安定した車両の走行が可能となる。

〔実施例１の効果〕
上記構成では、プランジャ１１の連結筒部１９を支持柱部１８に嵌合支持させたので、プランジャ１１の実長は軸長寸法Ｌ２に相当し、プランジャ１１に対してプランジャシャフト１２が接触状態で実質的に固定される有効長Ｌ３が小さくなる。
これにより、プランジャシャフト１２をプランジャ１１に同芯となるように固定することが容易となる。

この場合、プランジャシャフト１２をプランジャ１１に対して芯ずれ状態に固定したとしても、連結筒部１９を支持柱部１８に嵌合支持させる際に、連結筒部１９を支持柱部１８に合致せるように押し付けるので、連結筒部１９が強制的に位置調整され、プランジャ１１が自動的に調芯される。
このため、プランジャ１１がヨーク７の内周面に干渉しないように、ヨーク７の内径を大きく確保しておく必要がない。
この結果、エアギャップＡｐの厚みが軸方向に沿って均一となり、プランジャ１１の往復移動過程での電磁吸引力の差であるヒステリシスが悪化することがない。

また、プランジャ１１は、軸方向に貫通形成した油戻り路１１ｂを有しているので、圧油を油戻り路１１ｂに流動させることにより、ヨーク７内に圧油の十分な循環路を確保することができる。これにより、圧油に混入してコイル体３による電磁気力を受けてヨーク７の内周面に集まる鉄粉などの異物をヨーク７内で流動拡散することができる。この結果、ヨーク７の内周面、第１ブッシュ１７および第２ブッシュ２０に対する異物の集積や堆積が低減し、異物による汚損状態をなくし、耐汚損性を向上させることができる。

しかも、油戻り路１１ｂはプランジャ１１の軸方向に沿って貫通しているので、異物の流動拡散化のために油戻り路１１ｂを太径化しても、ヨーク７自体が径大化せず、体格が大きくならず、弁制御用電磁ソレノイド装置１を小型化のままに保持することができる。

また、プランジャシャフト１２の一端部１２ｂは、プランジャ１１に突出部１２Ｂを形成し、支持柱部１８は、突出部１２Ｂに対応する窪み部１８ａを設けている。
このため、プランジャ１１がコアステータ１０から離れる方向に移動する時、突出部１２Ｂが支持柱部１８に近接し、窪み部１８ａの内底部１８ｂに当接するので、窪み部１８ａをプランジャ１１のストッパとして機能させることができる。

〔実施例２の構成〕
図２は本発明の実施例２を示す。実施例２が実施例１と異なるところは、ヨーク７の外底部を肉取りすることにより、凹部２１を形成したことである。
〔実施例２の効果〕
凹部２１を設けたことにより、ヨーク７の軽量化に寄与するとともに、車両への組付け時に凹部２１が車両内の既設部材に対する位置決めの目安とすることができる。

〔実施例３の構成〕
図３は本発明の実施例３を示す。実施例３が実施例１と異なるところは、プランジャ１１に案内路１１ａが中心軸方向に貫通形成されており、案内路１１ａ内にプランジャシャフト１２の一端部１２ｂを接触状態に嵌合固定したことである。この嵌合固定により、プランジャシャフト１２の導入路１２Ａが案内路１１ａと軸方向に沿って連通する。
そして、プランジャ１１の案内路１１ａに対するプランジャシャフト１２の嵌合長Ｌ４（有効長）は、プランジャ１１の軸長寸法Ｌ２よりも短寸法となるように設定されている。一例として、プランジャシャフト１２の嵌合長Ｌ４は、プランジャ１１の軸長寸法Ｌ２の１／２〜１／３倍の大きさを有する｛Ｌ４＝（１／２〜１／３）×Ｌ２｝。

〔実施例３の効果〕
実施例３では、プランジャシャフト１２の嵌合長Ｌ４をプランジャ１１の軸長寸法Ｌ２よりも短尺に設定したので、プランジャシャフト１２をプランジャ１１に対して芯ずれ状態に固定した際、連結筒部１９が支持柱部１８に合致するように、円滑かつ迅速に位置調整されて、プランジャ１１の調芯が一層容易に行われる。

〔変形例〕
上記実施例３にように、プランジャシャフト１２の嵌合長Ｌ４をプランジャ１１の軸長寸法Ｌ２よりも短尺に設定し、プランジャシャフト１２の他端部１２ａをプランジャ１１の内部に後退させた場合や、プランジャシャフト１２の他端部１２ａがプランジャ１１の他端面と面一となるように設定した場合には、ヨーク７の閉塞部７ａに設けた窪み部１８ａを省略してもよい。

本発明の弁制御用電磁ソレノイド装置によれば、プランジャシャフトをプランジャに芯ずれ状態に固定しても、プランジャシャフトがヨーク内に同芯となるように配され、プランジャの往復移動過程での電磁吸引力の差であるヒステリシスが悪化せず、また、大型化を招くことなく異物の流動拡散を促して耐汚損性が向上する。これらの優れた観点から車両関連事業からの需要を喚起し、部品の流通を介して機械産業に適用可能となる。

１ 弁制御用電磁ソレノイド装置
２ スプール
３ コイル体
７ ヨーク
７ａ ヨークの閉塞部
７ｂ ヨークの開口部
９ 接続用フランジ筒部
１０ コアステータ
１１ プランジャ
１１ｂ 油戻り孔（流通路）
１２ プランジャシャフト
１２Ａ プランジャシャフトの導入路
１２Ｂ プランジャシャフトの突出部
１２ａ プランジャシャフトの他端部
１２ｂ プランジャシャフトの一端部
１７ 第１ブッシュ（第１軸受）
１８ 支持柱部
１８ａ 窪み部
１９ 連結筒部
２０ 第２ブッシュ（第２軸受）
Ａｐ エアギャップ
Ｌ１ 支持柱部の長さ
Ｌ２ プランジャの軸長寸法
Ｌ３ プランジャシャフトの有効長
Ｌ４ プランジャシャフトの嵌合長（有効長）
Ｌｑ 突出部の長さ
Ｍ ヨークの中心軸

Claims (4)

1. スプールに導電線を巻いて筒状に形成したコイル体と、
   このコイル体の内部に同芯となるように配置され、一端に閉塞部を有し、他端に開口部を有するように磁性体により形成された有底筒状のヨークと、
   このヨークの前記開口部に前記閉塞部と軸方向に対向するように設けられたコアステータと、
   前記ヨークの内底部より中心軸に沿って所定の長さだけ突出するように形成された支持柱部と、
   軸方向に貫通形成した流通路を有し、前記ヨーク内で軸方向に往復移動可能に配設され、前記コイル体へ供給する通電量に応じて、前記コアステータに対して接離する方向に摺動するプランジャと、
   一端部が第１軸受を介して前記コアステータに軸方向で摺動可能に支持され、他端部が前記プランジャの中心部を貫通する状態に固定されたプランジャシャフトと、
   前記プランジャの一端部に延出形成され、第２軸受を介して前記支持柱部に軸方向に沿って摺動可能となるように嵌合支持された連結筒部と、
   前記ヨークの前記開口部に一体形成され、前記ヨークよりも径大に設定された接続用フランジ筒部とを備え、
   この接続用フランジ筒部を車両用の駆動体に接続した時、前記駆動体から受ける駆動油の油圧と前記コイル体による前記プランジャの磁気吸引力との均衡関係により、前記プランジャの先端に連結した弁体の開度を調節して前記駆動体を循環する油量を制御することを特徴とする弁制御用電磁ソレノイド装置。
2. 前記プランジャシャフトの他端部は、前記プランジャの前記一端部から突出する突出部を形成し、前記支持柱部は、前記突出部と軸方向に対向する端面部に窪み部を設けていることを特徴とする請求項１に記載の弁制御用電磁ソレノイド装置。
3. 前記プランジャシャフトが前記プランジャに接触状態に固定された時の有効長は、前記プランジャの軸長寸法の１／２〜１／３倍となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の弁制御用電磁ソレノイド装置。
4. 前記駆動体は、車両用サスペンションの油圧ダンパーであることを特徴とする請求項１に記載の弁制御用電磁ソレノイド装置。

Images