JP2013197433A

JP2013197433A - ソレノイド

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Publication number: JP2013197433A
Application number: JP2012064766A
Authority: JP
Inventors: Satota Kumasaka; 悟多熊坂; Masaaki Iijima; 正昭飯島
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2013-09-30

Abstract

【課題】制御精度を向上することができるソレノイドを提供すること。
【解決手段】通電により磁力を発生するコイル６と、軸方向に移動可能に設けられた磁性体のプランジャ７と、コイル６およびプランジャ７と共に磁気回路を構成し、コイル６が発生する磁力をプランジャ７の軸方向の対向位置へ導いて、プランジャ７を軸方向に吸引して移動させる磁気吸引力を発生する磁性体のステータ（固定コア８０）と、磁気回路を構成する磁路構成部材（カバー８２）に設けられ、磁気回路内の他の部分よりも先に磁気飽和する磁気絞り部９と、を備え、磁気絞り部９は、プランジャ７のストロークが所定値Ｚでコイル６への通電量が所定値β以上のとき、磁気飽和することで、プランジャ７が所定値Ｚに対して過渡的に往復移動することにより発生する磁気吸引力の変化を所定範囲内とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ソレノイドに関する。

従来、通電により磁力を発生するコイルと、軸方向に移動可能に設けられた磁性体のプランジャと、プランジャと共に磁気回路を構成し、コイルが発生する磁力をプランジャの軸方向の対向位置へ導いて、プランジャを軸方向に吸引して移動させる磁気吸引力を発生する磁性体のステータと、磁気回路を構成する磁路構成部材に設けられ、コイルへの通電量が所定値以上のとき、磁気回路内の他の部分よりも先に磁気飽和する磁気絞り部と、を備えたソレノイドが知られている。例えば、特許文献１に記載のソレノイドは、油圧制御弁に適用され、磁気絞り部により、プランジャが移動限界付近にあるときに、プランジャに作用するステータ側への振幅力を小さくすることで、プランジャと共に移動する弁体が弁座に対して当接・離間を繰り返すことに起因する油圧制御弁の制御精度の低下を抑制することを図っている。

特開平１１−２８７３４８号公報

しかし、特許文献１に記載のソレノイドは、コイルへの通電量に応じてプランジャの位置を変化させて使用する構成であるため、プランジャを所定の位置で使用する場合にはソレノイドの制御精度を充分に向上することができないおそれがある。本発明の目的とするところは、制御精度を向上することができるソレノイドを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のソレノイドは、磁気絞り部により、コイルへの通電量が所定値以上のとき、プランジャが所定の位置に対して過渡的に往復移動することによる磁気吸引力の差を所定範囲内とする。

よって、磁気吸引力が比較的大きい領域で、プランジャが過渡的に往復移動することによる磁気吸引力の差を抑制し、これにより制御精度を向上することができる。

実施例１のポンプが適用されるCVTのブロック図である。実施例１のポンプ部と制御部の断面図である。実施例１のソレノイドのストロークと磁気吸引力及び総磁束との関係を表す特性図である。ソレノイドの磁界と磁束との関係を表す特性図であり、実施例１と従来例の使用域を示す。従来例のソレノイドのストロークと磁気吸引力及び総磁束との関係を表す特性図である。ポンプ部と制御部の断面図であり、磁気絞り部の変形例を示す。

以下、本発明のソレノイドを実施するための形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

［実施例１］
実施例１は、ソレノイドと弁装置とを組み合わせた電磁弁の要部を参照して説明するものであり、電磁弁の具体的な一例として電磁油圧制御弁を示すものである。

〔ベーンポンプの概要〕
電磁弁は、可変容量型のベーンポンプ1（以下、単に「ポンプ１」という。）の容量を可変に制御するために用いられる。ポンプ1は自動車の油圧機器に作動油を供給する油圧供給源として用いられる。具体的には、ポンプ1は、無段変速機、特にベルト式の連続可変トランスミッション（CVT100）の油圧供給源として使用される。ポンプ１は内燃機関（エンジン）のクランクシャフトにより駆動され、作動流体を吸入・吐出する。作動流体として作動油、具体的にはATF（オートマチック・トランスミッション・フルード）を用いる。図１は、ポンプ１が作動油を供給する機器の一例として、CVT100を示すブロック図である。コントロールバルブ110内には、CVTコントロールユニット130により制御される各種のバルブ111〜123が設けられている。ポンプ１から吐出された作動油は、コントロールバルブ110を介してCVT100の各部（プライマリプーリ101、セカンダリプーリ102、フォワードクラッチ103、リバースブレーキ104、トルクコンバータ105、潤滑・冷却系等106等）に供給される。

ポンプ１は、吐出容量（１回転当たりに吐出する流体量。以下、ポンプ容量という。）を可変にできる可変容量型であり、作動油を吸入・吐出するポンプ部２と、吐出容量を制御する制御部とを、一体のユニットとして有している。図２は、ポンプ１の一部の断面を示す図であり、ハウジング部材４０を除くポンプ部２を回転軸Oに垂直な平面で切った断面を示すと共に、制御部を電磁弁３の軸を通る平面で切った部分断面を示す。説明の便宜上、電磁弁３の軸が延びる方向にｘ軸を設け、弁体（スプール４１）がソレノイド５から離れる側をｘ軸正方向とする。

ポンプ部２は主な構成要素として、クランクシャフトにより駆動される駆動軸２０と、駆動軸２０により回転駆動されるロータ２１と、ロータ２１の外周に形成された複数のスリット210のそれぞれに突没可能に収容されたベーン２２と、ロータ２１を囲んで配置される円環状のカムリング２３と、カムリング２３を囲んで配置される円環状のアダプタリング２４と、カムリング２３およびロータ２１の軸方向側面に配置され、カムリング２３、ロータ２１およびベーン２２とともに複数のポンプ室ｒを形成するプレート部材（ハウジング部材４０）とを有している。アダプタリング２４の内周には、カムリング２３が揺動自在に収容される。アダプタリング２４のｘ軸正方向側には、スプリング２７が圧縮状態で設置され、アダプタリング２４に対してカムリング２３をｘ軸負方向側に常時付勢する。アダプタリング２４とカムリング２３の間には、両者を係止するピン２５が設置される。カムリング２３は、アダプタリング２４に対して、ピン２５が設けられた転動面240で支持され、転動面240を支点に揺動自在に設置される。回転軸Oを挟んでピン２５の略反対側のアダプタリング２４の内周にはシール部材２６が設置される。カムリング２３が揺動する際には、アダプタリング２４の内周の転動面240がカムリング２３の外周面に当接するとともに、シール部材２６がカムリング２３の外周面に摺接する。ロータ２１は、カムリング２３の内周側に設置される。ロータ２１には、複数の溝（スリット210）が放射状に形成されている。ベーン２２は、略矩形状の板部材（羽根）であり、各スリット210に出没可能に収容されている。

ロータ２１とカムリング２３とこれらを挟むプレート部材との間の空間は、複数のベーン２２によって、複数（１１個）のポンプ室（容積室）ｒに区画される。ロータ２１は図２の時計回り方向に回転する。カムリング２３の中心軸が回転軸Oに対して（ｘ軸負方向側に）偏心した状態では、ｘ軸正方向側からｘ軸負方向側に向かうにつれて、ロータ２１の外周面とカムリング２３の内周面との間のロータ径方向での距離（ポンプ室ｒの径方向寸法）が大きくなる。この距離の変化に応じ、ベーン２２がスリット210から出没することで、各ポンプ室ｒが隔成されるとともに、ｘ軸負方向側のポンプ室ｒのほうが、ｘ軸正方向側のポンプ室ｒよりも、容積が大きくなる。このポンプ室ｒの容積の差異により、回転軸Oに対して図２の上側では、ロータ２１が回転する（ポンプ室ｒがｘ軸正方向側に向かう）につれてポンプ室ｒの容積が縮小する一方、回転軸Oに対して図２の下側では、ロータ２１が回転する（ポンプ室ｒがｘ軸負方向側に向かう）につれて、ポンプ室ｒの容積が拡大する。ポンプ室ｒは回転軸Oの周りを時計回り方向に回転しつつ周期的に拡縮する。ポンプ室ｒが回転方向に拡大する吸入領域で、吸入ポート２９からポンプ室ｒに作動油を吸入し、ポンプ室ｒが回転方向に縮小する吐出領域で、ポンプ室ｒから吐出ポート２８へ上記吸入した作動油を吐出する。

ポンプ１の制御部３は、制御室Ｒ１，Ｒ２と電磁弁３と油圧回路とを有している。アダプタリング２４の内周面とカムリング２３の外周面との間の空間は、その軸方向両側がハウジング部材４０（プレート部材）により封止される一方、転動面240（とカムリング２３の外周面との当接部）とシール部材２６とにより、２つの制御室Ｒ１，Ｒ２に液密に隔成されている。カムリング２３の外周側において、カムリング２３の偏心量δが増大する方向であるｘ軸負方向側には第１制御室Ｒ１が隔成され、偏心量δが減少する方向であるｘ軸正方向側には第２制御室Ｒ２が隔成されている。油圧回路は、ハウジング部材４０内において各部を接続する作動油の通路３０等を有している。また、ハウジング部材４０には、ｘ軸方向に延びる略円筒状のバルブ収容孔400が形成されており、バルブ収容孔400には電磁弁３の弁体が収容される。以下、ハウジング部材４０においてバルブ収容孔400が形成された部位をバルブハウジング４０という。ポンプ部２の吐出ポート２８と吐出通路３４とを結ぶ通路３２上には、メータリングオリフィス（以下、オリフィスという）320が設けられている。吐出ポート２８からの通路３０は、オリフィス320よりも上流側（吐出ポート２８側）で上流側油路３１と通路３２に分岐し、上流側油路３１は後述の上流側ポート310に接続される。通路３２は、オリフィス320よりも下流側で下流側油路３３と吐出通路３４に分岐し、下流側油路３３は後述の下流側ポート330に接続され、吐出通路３４はCVT100に接続される。

バルブ収容孔400のｘ軸負方向側の端部には、オリフィス320の上流側の吐出圧が供給される上流側ポート310が形成されている。この上流側ポート310にｘ軸正方向側に第１制御通路３８が開口する。第１制御通路３８は、アダプタリング２４を径方向に貫く貫通孔を介して、ポンプ部２の第１制御室Ｒ１に連通する。一方、バルブ収容孔400のｘ軸正方向側の端部には、オリフィス320の下流側の吐出圧（すなわち、CVT100に吐出される圧）が供給される下流側ポート330が形成されている。この下流側ポート330にｘ軸負方向側に第２制御通路３９が開口する。第２制御通路３９は、アダプタリング２４を径方向に貫く貫通孔を介して、ポンプ部２の第２制御室Ｒ２に連通する。

〔電磁弁の概要〕
電磁弁３は、ポンプ1の容量を可変に制御するための電磁油圧制御弁であり、弁装置としての制御弁４とソレノイド５とを一体に有する。

（制御弁の構成）
制御弁４は、弁体を作動させる（変位させる）ことで、第１制御室Ｒ１及び第２制御室Ｒ２への作動油の流入・流出を制御する。制御弁４は、スプール弁であり、バルブ収容孔400内にｘ軸方向に変位（ストローク）可能に収容されたスプール４１と、バルブ収容孔400内にスプール４１のｘ軸正方向側に圧縮状態で設置され、スプール４１をｘ軸負方向側（ソレノイド５側）に常時付勢する戻しバネとしてのスプリング４３とを有している。スプリング４３のｘ軸正方向端は、バルブ収容孔400のｘ軸正方向側のねじ部401に螺着されたリテーナ４２に保持されている。制御弁４の作動（スプール４１の変位）は、ポンプ部２の吐出流量に応じてスプール４１の両側に作用する油圧（第１，第２油圧）の差により制御されると共に、CVTコントロールユニット130からの指令に基づき、スプリング４３の荷重方向と反対方向にソレノイド５からスプール４１に作用する推力により制御される。スプール４１は、ポート遮断用（ないしポート開度可変用）の第１ランド部410及び第２ランド部411を備えている。第１ランド部410はスプール４１のｘ軸負方向側に設けられ、第２ランド部411はスプール４１のｘ軸正方向側の端部に設けられている。なお、第１ランド部410の外周には円周溝４４が設けられ、第２ランド部411の外周には円周溝４５が設けられている。バルブ収容孔400の内部は、第１ランド部410とバルブ収容孔400のｘ軸負方向端部とにより第１圧力室３５が画成され、第２ランド部411とバルブ収容孔400のｘ軸正方向端部とにより第２圧力室３６が画成され、第１ランド部410と第２ランド部411によりドレン室３７が画成される。スプール４１の変位に関わらず、第１圧力室３５には上流側ポート310が常に開口し、第２圧力室３６には下流側ポート330が常に開口する。ドレン室３７は、図外のドレン通路と常時連通し、低圧に保たれている（大気圧に開放されている）。

スプール４１がｘ軸方向に変位することで、バルブ収容孔400における各通路の開口部（作動油の給排孔）が各ランド部410,411によって塞がれる面積（通路の開口面積）が変化し、これにより各通路の連通状態ないし遮断状態が切り替えられる。各開口部は以下のように配置されている。すなわち、スプール４１がｘ軸負方向側に最大変位した状態で、第１制御通路３８の開口部（第１制御室Ｒ１）は、第１ランド部410により第１圧力室３５との連通が遮断される一方、ドレン室３７と連通する。同じ状態で、第２制御通路３９の開口部（第２制御室Ｒ２）は、第２ランド部411によりドレン室３７との連通が遮断される一方、第２圧力室３６と連通する。スプール４１がｘ軸正方向側に変位するにつれて、第１制御通路３８の開口部（第１制御室Ｒ１）は、ドレン室３７との連通が遮断される一方、変位量が所定以上になると第１圧力室３５と連通し、さらなるｘ軸正方向側への変位量の増大に応じて、第１ランド部410により塞がれる面積が減少する。また、第２制御通路３９の開口部（第２制御室Ｒ２）は、スプール４１がｘ軸正方向側に変位するにつれて、第２ランド部411により塞がれる面積が増大し、変位量が所定以上になると第２圧力室３６との連通が遮断される。スプール４１がｘ軸正方向側に最大変位した状態で、第１制御通路３８の開口部（第１制御室Ｒ１）は、第１ランド部410によりドレン室３７との連通が遮断される一方、第１圧力室３５と連通する。同じ状態で、第２制御通路３９の開口部（第２制御室Ｒ２）は、第２ランド部411により第２圧力室３６との連通が遮断される一方、ドレン室３７と連通する。

（ソレノイドの構成）
ソレノイド５は、コイル６とプランジャ７とステータ８とを有する。コイル６は、例えば樹脂製のボビンに電線を多数巻回した筒状の電磁コイルであり、通電により磁力を発生する磁力発生手段である。コイル６は、通電時に磁力線を発生し、磁界を形成することで、ステータ８にプランジャ７を磁気吸引させる。プランジャ７は、軟磁性体の金属材料により形成された可動コアであり、コイル６の内周側にｘ軸方向に移動（ストローク）可能に支持される。プランジャ７は、コイル６への通電により形成される磁気回路の磁束による推力（ｘ軸正方向への磁気吸引力）を受けて、所定範囲内で軸方向に移動可能に配置されている。プランジャ７の軸心には棒状の部材であるロッド７０が圧入等により固定されている。ロッド７０は、プランジャ７の軸心に貫通形成された孔に貫通して設置され、プランジャ７の軸方向両端から突出している。ロッド７０のｘ軸正方向端部はスプール４１のｘ軸負方向端部412に当接可能に設けられている。ロッド７０は、コイル６に供給される駆動電流に応じてプランジャ７に作用するｘ軸正方向の磁気吸引力をスプール４１に伝達し、スプール４１を付勢する。また、ロッド７０は、スプール４１に作用するスプリング４３のｘ軸負方向の付勢力をプランジャ７に伝達する。

なお、ロッド７０をプランジャ７に圧入等により固着するのではなく、ロッド７０の軸方向端部がプランジャ７の軸方向端部に当接することとしてもよい。また、ロッド７０の軸方向端部がスプール４１に当接するのではなく、ロッド７０がスプール４１と一体に設けられることとしてもよい。実施例１では、スプリング４３の復帰負荷によりスプール４１がプランジャ７側へ付勢されるため、ロッド７０の軸方向端部がスプール４１に当接する構成とし、かつソレノイド５におけるスプリング等の付勢手段を省略した。これに対し、プランジャ７とステータ８（固定コア８０）の対向距離が離れる方向へプランジャ７を付勢するスプリング等をステータ８とプランジャ７との間に設けることとしてもよい。

ステータ８は、軟磁性体の金属材料により形成されている。ステータ８は、コイル６が形成する磁界により、磁力線の通路である磁気回路（磁路）をプランジャ７と共に形成する磁路構成部材である。ステータ８は、コイル６が発生する磁力をプランジャ７のｘ軸方向の対向位置へ導いて、プランジャ７をｘ軸正方向側に吸引して移動させる磁気吸引力を発生する。ステータ８は、コイル６やプランジャ７を収容するケーシング（ソレノイドハウジング）でもあり、複数の部材から構成され、コイル６のｘ軸正方向側に内嵌する固定コア（第１ヨーク）８０と、コイル６のｘ軸負方向側に内嵌するヨーク（第２ヨーク）８１と、コイル６の外周を覆う筒状のカバー（第３ヨーク）８２とを有する。また、固定コア８０とヨーク８１は非磁性体の部材８３に嵌合し、固定されている。

固定コア８０は、略円盤形状のフランジ部800と、ｘ軸正方向に伸びる略円筒形状に形成されてコイル６の内周側に嵌合する円柱部801とを一体に有する。なお、フランジ部800と円柱部801を別部材としてもよい。フランジ部800は、バルブハウジング４０とコイル６のｘ軸正方向端部との間に挟まれるように配置される。円柱部801の軸心を貫通して孔が形成され、孔にはロッド７０が貫通して設置され、摺動自在に収容される。円柱部801のプランジャ７側（ｘ軸負方向側）に突出する端部には、プランジャ７のｘ軸方正向端部が進入可能な有底の凹部802が開口する。凹部802が形成された上記端部は、プランジャ収容部803を構成する。凹部802の内径は、プランジャ７の外径よりも大きな寸法に設定されている。凹部802のｘ軸正方向側底面には、非磁性体のギャップワッシャ８４が設けられている。プランジャ収容部803の外周には、テーパ面804が形成されている。すなわち、凹部802の周壁を構成する端部（プランジャ収容部803）は、当該端部のｘ軸負方向側の開口縁に近づくに従って断面積が減少するテーパ状であり、そのテーパ角は所定角度に設定されている。プランジャ収容部803は、凹部802のｘ軸正方向側の底部に向かうにつれてその径方向断面積が増大することで、磁気吸引力調整部を構成する。なお、凹部802の内周面または／およびプランジャ７の軸方向端部の外周面にテーパ面を形成することで、磁気吸引力調整部を構成することとしてもよい。

プランジャ７のｘ軸正方向端面と凹部802のｘ軸正方向側底部との間にはｘ軸方向で隙間（メインギャップ）が設けられ、この軸方向隙間はギャップワッシャ８４の厚み以上でプランジャ７のｘ軸方向移動に応じて増減する。また、プランジャ７の外周面と凹部802（周壁）の内周面との間には所定の径方向隙間（第１サイドギャップ）が設けられている。円柱部801は、メインギャップ及び第１サイドギャップを介して、フランジ部800とプランジャ７との間で磁束を導く。

ヨーク８１は、フランジ部810と円筒部811とを一体に有する。なお、フランジ部810と円筒部811を別部材としてもよい。フランジ部810はコイル６のｘ軸負方向端部に押圧されるように設置され、円筒部811はコイル６の内周側に嵌合する。円筒部811のｘ軸正方向端と固定コア８０の円柱部801（プランジャ収容部803）のｘ軸負方向端との間には所定のｘ軸方向隙間が設けられている。円筒部811にはｘ軸正方向側に開口する有底孔812が形成され、有底孔812にはプランジャ７が摺動自在に収容される。プランジャ７の外周面と有底孔812の内周面との間には所定の径方向隙間（第２サイドギャップ）が設けられている。円筒部811は、第２サイドギャップを介して、フランジ部810とプランジャ７との間で磁束を導く。有底孔812の底部には小径の有底孔が形成され、小径有底孔にはロッド７０のｘ軸負方向端部が摺動自在に収容される。

カバー８２は、コイル６の外周を覆い、かつｘ軸方向両端部の内周で固定コア８０とヨーク８１のフランジ部800,810の外周に接するように設置される。カバー８２は、例えばカシメ固定により、コイル６と固定コア８０とヨーク８１とを一体に固定する。カバー８２は、ｘ軸方向両端の接触部を介して、固定コア８０とヨーク８１のフランジ部800,810間で磁束を導く。カバー８２の外周面には、カバー８２を部分的に薄く加工した肉薄部として、溝部、具体的には（軸心を取り囲む）周方向に延びる環状の溝９０が設けられている。カバー８２には、カバー外周面を取り囲むように、環状のスライド部材９１が設置される。スライド部材９１は磁性体の金属材料により形成されたヨーク部材（第４ヨーク）であり、その軸方向一方側（ｘ軸正方向側）は先端に向かうにつれて軸直方向で切った断面積が徐々に小さくなるテーパ状に形成されている。スライド部材９１は、カバー８２の溝９０に隣接して設置され、そのｘ軸正方向端部と溝９０とのｘ軸方向での重なりが調節可能に設けられている。

なお、コイル６には、制御弁４を制御する制御装置（CVTコントロールユニット130）と接続線を介して電気的な接続を行うコネクタが設けられている。

制御弁４は、後述のように制御対象であるポンプ１の吐出量（制御流量）のフィードバックを受けてメカ的に制御されると共に、ソレノイド５の電磁力により電子的に制御可能に設けられている。ソレノイド５は、CVTコントロールユニット130からの指令に基づき通電されることにより、通電量（指令電流）に応じた推力でプランジャ７をｘ軸正方向側に駆動する。具体的には、PWM方式を用いて、駆動電圧のパルス幅を変化させることにより、ソレノイド５のコイル６に所望の実効電流を通電し、プランジャ７の駆動力を連続的に変化させる。CVTコントロールユニット130はソレノイド制御手段を構成し、所定周期でコイル６に駆動信号（駆動電圧）を出力し、駆動信号の一周期当たりのコイル６への通電時間を可変とすることでコイル６に供給する電流値を制御する。プランジャ７（ロッド７０）のｘ軸正方向端部がスプール４１のｘ軸負方向端部412に当接し、ソレノイド５の電磁力によりスプール４１をスプリング４３の荷重方向と反対方向（ｘ軸正方向側）に付勢することで、スプール４１の変位を制御可能に設けられている。ソレノイド５への指令電流は、CVT100の要求に応じ、ポンプ１に要求される吐出流量が大きいときは小さな電流値に設定され、ポンプ１に要求される吐出流量が小さいときは大きな電流値に設定される。ソレノイド５に通電される電流値が大きいほど、ソレノイド５がスプール４１をｘ軸正方向側に駆動する力が大きくなる。

［作用］
次に、実施例１の作用を説明する。まず、ソレノイド５の作用を説明する。

（径方向磁気吸引力調整による吸引力の変化抑制）
コイル６、プランジャ７、及びステータ８により磁気回路（磁力線の通路）が構成される。すなわち、コイル６が形成する磁界により、「カバー８２−固定コア８０（フランジ部800−円柱部801）−メインギャップ及び第１サイドギャップ−プランジャ７−第２サイドギャップ−ヨーク８１（円筒部811−フランジ部810）−カバー８２」を通路として磁束を導く磁気回路が形成される。固定コア８０（プランジャ収容部803）のｘ軸負方向端は、磁気回路におけるステータ８とプランジャ７との間の磁束の受け渡し部を構成する。図３は、実施例１のソレノイド５における、プランジャ７の固定コア８０側（ｘ軸正方向側）へのストローク（移動距離ないし変位量）に対する、プランジャ７に作用する固定コア８０側（ｘ軸正方向側）への磁気吸引力、及び磁気回路における総磁束との関係を示す特性図である。総磁束の大きさは、磁気回路における磁気抵抗の逆数（パーミアンス）に比例する。コイル６への通電オフ時、スプリング４３の荷重によって、スプール４１に当接するロッド７０と共に、プランジャ７がヨーク８１側（ｘ軸負方向側）へ変位して停止する。この停止状態で、プランジャ７の固定コア８０側（ｘ軸正方向側）への変位量（移動距離ないしストローク）は最小（ゼロ）であり、メインギャップは最大である。

コイル６への通電オン時、メインギャップ及び第１サイドギャップに磁気力が生じ、その磁気力のｘ軸方向成分によってプランジャ７が固定コア８０側（ｘ軸正方向側）に磁気吸引される。この磁気吸引力により、プランジャ７が固定コア８０側へ移動するに応じて、プランジャ７のストロークが増大すると共に、メインギャップが減少する。プランジャ７のストロークが所定値α以下では、メインギャップの減少に応じて、磁気力の軸方向成分（磁気吸引力）が増大する。所定値αは、プランジャ７のｘ軸正方向端部が固定コア８０のプランジャ収容部803（凹部802）のｘ軸負方向端と一致する位置と略等しい。一方、プランジャ７の移動量が所定値α以上になると、プランジャ７の移動と共に、プランジャ７と凹部802とがｘ軸方向で重なる範囲が増大する。これにより、プランジャ収容部803（凹部802）内でのプランジャ７の移動と共に磁気抵抗が減少し、磁気回路を通る総磁束量が増加する。

プランジャ収容部803は、凹部802の底部に向かうにつれてその径方向断面積が増大する形状とすることにより、径方向断面積が小さいプランジャ収容部803のｘ軸負方向側から磁気飽和し、プランジャ７の変位量に応じて径方向とｘ軸方向の吸引力の割合を調整することができる。よって、図３に示すように、プランジャ７のストロークが所定値α以上の範囲では、ストローク変化に対して磁気回路を通る総磁束量は増加するが、軸方向磁気吸引力の変化は抑制される。すなわち、ストロークが変化しても、安定した磁気吸引力を発生することができる。これに対し、プランジャ収容部803の径方向断面積が一定の場合、プランジャ収容部803内でのプランジャ７の移動と共に、第１サイドギャップでの磁気抵抗が大幅に減少し、第１サイドギャップを介した通過磁束量が増大する分、メインギャップを介した通過磁束量は減少してしまう。すなわち、プランジャ収容部803内でのプランジャ７の移動と共に、軸方向の磁気吸引力は減少してしまう。

このように、プランジャ収容部803は、プランジャ７のストロークが所定値α以上のときにプランジャ７の移動に応じて径方向とｘ軸方向の吸引力の割合を変化させる磁気吸引力調整部を構成し、プランジャ７のストロークによる磁気吸引力の変化を抑制する。なお、プランジャ７のストロークに応じて径方向とｘ軸方向の吸引力の割合を変化させるための磁気吸引力調整部として、ステータ８（固定コア８０の円柱部801）の端部ではなく、プランジャ７のｘ軸正方向端部に例えばテーパ部を設けることとしてもよい。また、ステータ８とプランジャ７の両方に磁気吸引力調整部を設けることとしてもよい。

（磁束飽和によるヒステリシス低減）
カバー８２の外周面に設けられた溝９０は、磁気回路内の他の部分よりも先に磁気飽和する磁気絞り部９を構成する。磁気絞り部９は、プランジャ７のストロークが所定値Ｚでコイル６への通電量が所定値β以上のとき、磁気飽和する。なお、所定値Ｚは、上記所定値αよりも大きく設定される。すなわち、溝９０は、カバー８２における磁気回路を部分的に絞る絞り部（磁気絞り）を構成し、溝９０が設けられた部位（絞り部）は、磁気回路内の他の部分よりも早く磁束密度が増大し飽和磁束密度に到達する。磁気絞り部９は、コイル６への通電量が所定値β以上のときに、磁気回路内の他の部分よりも早く磁化が飽和することで、磁気回路を通る総磁束量を制限する。言換えると、実施例１のソレノイド５は、磁束の使用域として、コイル６への通電量が所定値β以上では、通電量の変化に対する磁気回路を通る総磁束量の変化が比較的小さい磁気飽和領域を使用する。図４はソレノイドの特性図であり、磁界（通電量）と磁束との関係を示す。図４に示すように、磁束は、磁界の強さに応じてＳ字曲線状に変化し、磁界の強さが所定以上の範囲では飽和する。従来のソレノイドでは、図４に示すように、飽和領域を使用せず、磁界の強さが所定以下であり特性が線形に近い領域のみを使用する。このように飽和領域を使用しない従来のソレノイドでは、プランジャのストロークに応じて磁気回路を通る総磁束量が大きく変化するため、プランジャが所定位置から総磁束量が増加する方向に移動し、元の所定位置まで戻った場合（往復移動）、残留磁束により総磁束量が増加する。つまりプランジャが往復移動することにより吸引力が増加する、所謂ヒステリシスが発生する。これに対し、実施例１では、磁気絞り部９（溝９０）により磁気飽和させた領域を使用することで、プランジャ７のストローク変化に対する磁気回路を通過する総磁束量の変化が小さくなる。つまり、プランジャ７が往復移動することにより発生する吸引力の増加量が所定範囲内となる。この所定範囲は、要求されるソレノイド５の制御精度に応じて適宜設定することができる。

図５は、磁気吸引力調整部を備えるが磁気絞り部を有しない従来のソレノイドにおける、図３と同様の特性図である。コイル６への通電量が所定値β以上のとき、プランジャ７のストロークに応じて磁気回路を通過する総磁束量の増加代が大きくなるため、プランジャ７が往復移動することによる磁気吸引力の差も大きくなる。したがって、ソレノイド５の制御精度が低下するおそれがある。これに対し、実施例１では、プランジャ７のストロークが所定値Ｚで、コイル６への通電量が所定値β以上のとき、磁気絞り部９により磁束を絞ることで、プランジャ７が往復移動することによる磁気回路を通る総磁束量の変化を抑制できる。すなわち、通電量が所定値β以上となる高電流域では飽和領域を用い、磁気飽和させることでプランジャ７のストローク変化に対する磁気回路を通る総磁束量の変化分を小さくする。よって、高電流域すなわち磁気吸引力が比較的大きい領域で、プランジャ７が往復移動することによる磁気吸引力の変化ないし差（以下、これをヒステリシスという。）を抑制し、これによりソレノイド５の制御精度を向上することができる。磁気回路を通る総磁束量の変化量が小さくとも、磁気吸引力調整部で径方向とｘ軸方向の吸引力の割合を調整することにより、プランジャ７のストローク変化による磁気吸引力の変化を抑制することができる。図５と図３を比べると、実施例１のソレノイド５のほうが従来のものよりも上記ヒステリシスが低減されることがわかる。すなわち、同じストロークで同じ量だけ往復移動した場合の磁気吸引力の差が、従来よりも実施例１のほうが小さい。

（磁気絞り調整による個体ばらつき低減）
スライド部材９１は、磁気絞り部９における磁束の上限を調整するための磁気絞り調整機構を構成する。すなわち、磁気絞り部９は磁気飽和時に材料の磁化特性や寸法のばらつき影響を受けやすく、ソレノイド５の各個体間で、材料の磁化特性や寸法がばらつくことによって、コイル６への通電量と、この通電量に応じて発生する磁気吸引力との関係がばらつくおそれがある。すなわち、同じ実効電流に対するプランジャ７の磁気吸引力が、個体によって異なってしまう。特性がソレノイド５の個体間でばらつくと、ソレノイド５への制御指令（コイル６への通電量）と制御結果（磁気吸引力）との関係がずれてしまい、ソレノイド５の制御精度を向上できないおそれがある。これに対し、磁気絞り調整機構により、磁気絞り部９で飽和する磁束密度（磁束密度の上限）を各個体で調整可能とすることで、ソレノイド５の特性を所望に調整し、この特性が個体間でばらつくことを抑制できる。また、磁気絞り調整機構を磁気絞り部９に設けることにより、効果的に調整することができる。よって、ソレノイド５の制御精度を向上することができる。

具体的には、磁気絞り調整機構は、磁性体のヨーク部材としてのスライド部材９１であり、磁気絞り部９としてのカバー８２の溝９０に重なるように配置される。スライド部材９１は、溝９０とのｘ軸方向での重なりが調節可能に設けられている。重なりを調節することで、溝９０が設けられた部位（磁気絞り部９）における磁束の絞り量（磁気飽和度）が調整される。具体的には、スライド部材９１の軸方向先端（テーパ部の先端）とこれにｘ軸方向で対向する溝９０の角部との間のギャップを通路として磁束が導かれ、この磁束分だけ磁気絞り部９による絞り量が減少する。スライド部材９１を軸方向に移動（スライド）させることで、絞り量の減少量が変化する。このように磁気絞り部９には絞り量調整機構が設けられており、スライド部材９１は磁気絞り調整機構を構成する。スライド部材９１にテーパ部を設けたことで、絞り量をより細かく調整することができる。

なお、磁気絞り部９としての溝９０は、実施例１の位置に限らず、カバー８２の適当な位置に設けることができる。また、カバー８２に限らず、ソレノイド５を構成する他の部材に磁気絞り部９を設けることとしてもよい。また、溝に限らず、孔により磁気絞り部９を設けることとしてもよい。例えば、プランジャ７に孔または溝を形成することで（例えばプランジャ７に軸方向に孔を形成することで）、またはカバー８２に孔を形成することで（例えばカバー８２に孔を径方向に貫通形成することで）、またはヨーク８１の円筒部811の先端側ないし基端側の外周面に環状溝を設けることで、または固定コア８０やヨーク８１のフランジ部800,810に環状溝を設けることで、磁気絞り部９を構成することとしてもよい。これら溝の幅や深さ、ないし孔の寸法や形状は、コイル６への通電量が所定値β以上になると、磁気回路を通る総磁束量が飽和状態となるように予め設定する。

また、ステータ８を構成する複数の部材同士の接続部の接触面積を調整することで磁気絞り部９を構成することとしてもよい。この場合、複数の部材同士の接続部の接触範囲を容易に調整可能なように、ネジ部により磁気絞り調整機構を構成することとしてもよい。図６は、図２と同様の断面図であり、カバー８２に溝９０を設ける代わりに、カバー８２（のｘ軸正方向端部）と固定コア８０（フランジ部800の外周）との接続部Ａの接触面積を減少させることで磁気絞り部９を構成した例を示す。なお、カバー８２（のｘ軸負方向端部）とヨーク８１（フランジ部810の外周）との接続部Ｂの接触面積を調整させることで磁気絞り部９を構成してもよい。また、接続部ＡやＢをネジにより螺合させ、調整を容易にできるように設けてもよい。

次に、ソレノイド５をポンプ１に適用したことによる作用を説明する。

（容量可変作用）
まず、ソレノイド５が非作動時の状態について説明する。スプール４１には、スプリング４３により初期セット荷重がｘ軸負方向側に付与されており、ポンプ作動初期の比較的吐出流量が少ない状態では、オリフィス320の前後差圧はさほど大きくなく、スプリング４３の荷重によってスプール４１はｘ軸負方向側に付勢されるため、第１ランド部410は第１圧力室３５と第１制御通路３８とを遮断し、第２ランド部411は第２圧力室３６と第２制御通路３９とを連通する。これにより、第１制御室Ｒ１には吐出圧は供給されず、第２制御室Ｒ２に吐出圧が供給されるため、カムリング２３は偏心状態となってポンプ吐出流量は回転数に応じて増大する（固定容量域）。ポンプ１の吐出流量が増大すると、オリフィス320の上流側と下流側との間の差圧が大きくなり、上流側が下流側よりも高圧となる。このとき、第１圧力室３５でスプール４１の第１ランド部410にｘ軸正方向側に作動させる力が、スプリング４３の初期セット荷重及び第２圧力室３６で第２ランド部411に作用するｘ軸負方向側の力との合計を上回ると、スプール４１がｘ軸正方向側に移動する。スプール４１の移動により、第１ランド部410が第１圧力室３５と第１制御通路３８とを連通し、第２ランド部411が第２圧力室３６と第２制御通路３９とを遮断する。これにより、第１制御室Ｒ１にはオリフィス320より上流側の高い吐出圧が供給され、第２制御室Ｒ２には吐出圧の供給がされなくなるから、カムリング２３の偏心量が小さくなり、ポンプ回転数が上昇してもポンプ吐出流量は増大しない。ポンプ吐出流量が減少しすぎると、オリフィス320の上流側と下流側との差圧が小さくなるから、再度カムリング２３が偏心し、適宜吐出流量の増大が図られる（吐出流量制御域）。

ソレノイド５が非作動状態にあっては、スプリング４３の初期セット荷重に対向する力が油圧（第１圧力室３５と第２圧力室３６の差圧）のみである。吐出流量が大きくならないと、オリフィス320の上下において十分な差圧が確保できない。よって、比較的高い吐出流量を達成した後、一定の流量を維持する。次に、ソレノイド５に所定の磁気吸引力（スプール４１を付勢してｘ軸正方向側に推進させる推力）を発生させるべく通電すると、スプリング４３の初期セット荷重を小さく変更したのと同じ作用が得られるため、非作動時よりも早いタイミングでスプール４１が切り替わる。よって、オリフィス320の上下において大きな差圧が無くとも、僅かな差圧でスプール４１が作動し、比較的低い吐出流量を達成した後、一定の流量を維持する。すなわち、ソレノイド５の発生する推力によって吐出流量を制御することができる。CVTコントロールユニット130では、アクセル開度、エンジン回転数、車速といった走行状況に応じてCVT100のライン圧を適宜制御する。よって、吐出流量が多く要求されたときは、ソレノイド５への通電をオフし又は通電量（磁気吸引力）を小さくし、吐出流量が少なく要求されたときは、ソレノイド５への通電量（磁気吸引力）を大きくする。

このように、ポンプ１は、ソレノイド５の磁気吸引力に応じて吐出流量を変更する。流量を定常的に制御するときの弁体（スプール４１）の制御位置は第１制御通路３８と第２制御通路３９の位置によって決まる或る狭い範囲となるが、ポンプ１の停止状態から制御流量が変化する過渡状態を含めた全ての作動状態の中では、弁体（スプール４１）の位置は上記狭い範囲に対して大幅に大きな範囲で移動する。定常的に流量を制御している状態（プランジャ７が所定の位置）では、ソレノイド５の磁気吸引力とオリフィス320の上下で発生する差圧がスプリング４３のセット荷重と等しくなるように、カムリング２３の位置（偏心の大きさ）を制御し、流量を制御するが、上記の通り弁体（スプール４１）の制御位置はソレノイド５の磁気吸引力で大きく変化はしない。例えば、ポンプ１の流量を急激に減少させるために、短時間で通電量を増加させた場合、弁体（スプール４１）が過渡的に上記定常制御位置から大きく移動し、その後本来の定常制御位置まで戻る場合がある（過渡的に往復移動）。このような場合、ソレノイド５は、プランジャ７が往復移動することにより磁気吸引力（弁体の推力）の差（ヒステリシス）を生じる。これにより、ポンプ１の吐出流量がばらつくおそれがある。これに対し、実施例１の電磁弁３は、磁気絞り部９によりソレノイド５の磁気吸引力のヒステリシスを低減することにより吐出流量（制御流量）のばらつきを抑制し、もってエネルギ効率の改善を図ることができる。

ポンプ１が作動油を供給する機器（CVT100）は、自動車の車両に搭載される。実施例１のようにエンジンによりポンプ１を駆動する場合は、エンジンの作動量を少なくすることで、燃費を向上することができる。なお、ポンプ１が作動油を供給する機器は、実施例１では車両の自動変速機であることとしたが、自動変速機以外の油圧機器、例えば車両の操舵機構に操舵補助力を付与するパワーステアリング装置等であってもよい。この場合も、作動頻度が高い低流量領域でポンプ１の流量のばらつきを抑制することで、エネルギ効率や燃費を向上することができる。

実施例１の機器（CVT100）は、車両の自動変速機である。すなわち、ポンプ１は、自動変速機において使用される作動油を供給する。ソレノイド５は、自動変速機の要求に応じ、要求された吐出流量が大きいときは小さな通電量となり、要求された吐出流量が小さいときは大きな通電量となる。よって、自動変速機の作動時に必要とされる作動油の流量が平均的に少ない場合には、自動変速機の作動頻度が高い領域でポンプ吐出流量のばらつきを抑制することで、エネルギ効率を全体として向上することができる。具体的には、自動変速機（CVT100）は、変速比を無段階的に連続して可変とする無段変速機である。変速比を固定とする固定変速比モードを備えたCVT100や、低負荷ないし高速走行時（オーバードライブ時）に変速比を固定する構成のCVT100等のように、走行モードにおいて、ポンプ１からの流量を多く必要とする変速の場面が少なく、必要とされる作動油の流量が平均的に少ないものにあっては、上記効果を得ることができる。より具体的には、実施例１の無段変速機（CVT100）は、駆動側プーリと、被駆動側プーリと、これらのプーリに掛け渡されたベルトとを備え、ベルトを挟み込む上記プーリへ供給される作動油の圧力を変化させ、プーリにおけるベルトの巻き付き半径を変更することで変速を行うベルト式である。よって、変速の場面では、プーリがベルトを挟み込む圧力を発生させる（変更する）ための作動油量が必要となるため、ポンプ１が吐出流量を多くする必要がある。一方、変速以外の場面では、車両の駆動力源（エンジン等）とCVT100とを断接する発進クラッチの作動油のリーク量を補償したり、プーリの作動油のリーク量を補償したりするための作動油量しか必要とされないため、ポンプ１の吐出流量が少なくて済む。

［効果］
以下、実施例１から把握されるソレノイド５の効果を列挙する。
（１）通電により磁力を発生するコイル６と、軸方向に移動可能に設けられた磁性体のプランジャ７と、コイル６およびプランジャ７と共に磁気回路を構成し、コイル６が発生する磁力をプランジャ７の軸方向の対向位置へ導いて、プランジャ７を軸方向に吸引して移動させる磁気吸引力を発生する磁性体のステータ（固定コア８０）と、磁気回路を構成する磁路構成部材（カバー８２）に設けられ、磁気回路内の他の部分よりも先に磁気飽和する磁気絞り部９と、を備え、磁気絞り部９は、プランジャ７のストロークが所定値Ｚでコイル６への通電量が所定値β以上のとき、磁気飽和することで、プランジャ７が所定値Ｚに対して過渡的に往復移動することにより発生する磁気吸引力の変化を所定範囲内とする。
よって、磁気吸引力が比較的大きい領域で、プランジャ７が過渡的に往復移動することにより発生する磁気吸引力の変化（ヒステリシス）を抑制し、これにより制御精度を向上することができる。

（２）磁気絞り部９における通過磁束量を調整するための磁気絞り調整機構（スライド部材９１）を設けた。
よって、ソレノイド５の個体間の特性ばらつきを抑制し、制御精度を向上することができる。

（３）プランジャ７のストロークが第２の所定値α以上のときに、プランジャ７の移動に応じて磁気吸引力の方向を変化させることで、プランジャ７の移動による軸方向の磁気吸引力の変化を抑制する磁気吸引力調整部（プランジャ収容部803）を設けた。
よって、安定した磁気吸引力を発生し、制御性を向上することができる。

（４）作動油を流量可変に供給する可変容量型のポンプ１であって、通電により磁気吸引力を発生して弁体（スプール４１）を作動させ、ポンプ１が供給する作動油の流量（吐出流量）を通電量の増大に応じて少なく制御する電磁弁３を備え、流量を制御するときに弁体（スプール４１）は所定の位置（流量制御位置）にあり、通電量が急増した場合に弁体（スプール４１）が過渡的に所定の位置（流量制御位置）を超えてオーバーストロークし再び所定の位置（流量制御位置）に戻ったとき、ソレノイド５にて磁気吸引力のヒステリシスを低減する。
よって、吐出流量（制御流量）のばらつきを抑制し、もってエネルギ効率の改善を図ることができる。

〔他の実施例〕
以上、本発明のソレノイドを実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、ソレノイドを備えた電磁弁は、油圧機器に作動油を供給するポンプの作動を制御するのでなく、油圧機器の油圧や流量の切り替えを制御するものであってもよい。例えば、自動変速機の油圧アクチュエータの作動油圧や流量の制御弁であってもよい。
ソレノイドを備えた電磁弁は、油圧制御弁に限らず、オイル以外の作動流体（水や空気等）の切り替えや断続、流量調整を行うものであってもよい。
制御弁の種類はスプール弁に限らず、例えばボール弁を用いてもよい。
ソレノイドは制御弁との組合せに限定されるものではなく、制御弁を駆動するものに代えて、他の被駆動体（直線的な移動を行わせる部材）を駆動するものに本発明を適用してもよい。

１ベーンポンプ
２ポンプ部
３電磁弁
４制御弁
５ソレノイド
６コイル
７プランジャ（磁路構成部材）
８ステータ（磁路構成部材）
８０固定コア
８０３プランジャ収容部（磁気吸引力調整部）
８２カバー
９磁気絞り部
９１スライド部材（磁気絞り調整機構）
１００ＣＶＴ
１３０ＣＶＴコントロールユニット（ソレノイド制御手段）

Claims

通電により磁力を発生するコイルと、
軸方向に移動可能に設けられた磁性体のプランジャと、
前記コイルおよび前記プランジャと共に磁気回路を構成し、前記コイルが発生する磁力を前記プランジャの軸方向の対向位置へ導いて、前記プランジャを軸方向に吸引して移動させる磁気吸引力を発生する磁性体のステータと、
前記磁気回路を構成する磁路構成部材に設けられ、前記磁気回路内の他の部分よりも先に磁気飽和する磁気絞り部と、を備え、
前記磁気絞り部は、前記プランジャが所定の位置で前記コイルへの通電量が所定値以上のとき、磁気飽和することで、前記プランジャが前記所定の位置に対して過渡的に往復移動することにより発生する磁気吸引力の変化を所定範囲内とする
ことを特徴とするソレノイド。
請求項１に記載のソレノイドにおいて、
前記磁気絞り部における通過する磁束量を調整するための磁気絞り調整機構を設けたことを特徴とするソレノイド。
請求項１または２に記載のソレノイドにおいて、
前記プランジャが第２の所定の位置以上のときに、前記プランジャの移動に応じて磁気吸引力の方向を変化させることで、前記プランジャの移動による軸方向の磁気吸引力の変化を抑制する磁気吸引力調整部を設けたことを特徴とするソレノイド。
作動流体を流量可変に供給する可変容量型のポンプであって、
通電により磁気吸引力を発生して弁体を作動させ、前記ポンプが供給する作動流体の流量を通電量の増大に応じて少なく制御する電磁弁を備え、
流量を制御するときに前記弁体は所定の位置にあり、通電量が急増した場合に前記弁体が過渡的に所定の位置を超えて大きく移動し再び前記所定の位置に戻る可変容量型ポンプにおいて、
請求項１ないし３のいずれかに記載のソレノイドを前記電磁弁に使用する
ことを特徴とする可変容量型ポンプ。