JP2016063037A - ソレノイド - Google Patents

Abstract

【課題】磁気抵抗の大きさを吸引特性に応じて容易に設定できるソレノイドを提供する。【解決手段】通電により磁界を形成する励磁コイル３が巻き付けられたボビン４と、ボビン４の内部に設けられ、励磁コイル３で形成された磁界によってボビン４の軸芯Ｘに沿って移動する可動子５と、ボビン４の内部において可動子５と同軸芯状で、且つ、可動子５に対して軸芯Ｘの方向に沿って隣接配置され、磁力線を導通させるコア６ｂと、ボビン４の内周側、且つ、コア６ｂの外周側に設けられ、可動子５に向かって延出する延出部１６を備えた筒状部材１７とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、励磁コイルが巻き付けられた筒状のボビンと、ボビンの内部でボビンの軸芯に沿って移動する可動子と、ボビンの内部に可動子と同軸芯状で隣接配置され、励磁コイルで形成された磁界の磁力線を導通させるコアとを有するソレノイドに関する。

上記ソレノイドに関して、特許文献１には、ボビンの内周側に設ける筒状のコアとヨークとを肉厚の連設部で一体に連設し、その連設部における磁気抵抗を大きくしてコアとヨークとを磁気遮断するために、連設部に複数の穴を設ける技術が記載されている。

特開２０１３−２３８３００号公報（［０００５］段落）

上記従来技術によれば、磁気抵抗の大きさを吸引力の大きさやストローク量などの吸引特性に応じて設定したい場合に、コアとヨークとの全体をその吸引特性に応じて製作する必要がある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、磁気抵抗の大きさを吸引特性に応じて容易に設定できるソレノイドを提供することを目的とする。

本発明によるソレノイドの特徴構成は、通電により磁界を形成する励磁コイルが巻き付けられた筒状のボビンと、前記ボビンの内部に設けられ、前記形成された磁界によって前記ボビンの軸芯に沿って移動する可動子と、前記ボビンの内部において前記可動子と同軸芯状で、且つ、前記可動子に対して前記軸芯の方向に沿って隣接配置され、前記形成された磁界の磁力線を導通させるコアと、前記ボビンの内周側、且つ、前記コアの外周側に設けられ、前記可動子に向かって延出する延出部を備えた筒状部材と、を有する点にある。

本構成のソレノイドは、筒状のボビンの内周側、且つ、コアの外周側に設けられ、可動子に向かって延出する延出部を備えた筒状部材を有する。
このため、磁気抵抗の大きさを吸引特性に応じて設定したい場合に、コアに関する設計変更を伴うことなく、コアとは別に設けた筒状部材が備える延出部の形状、厚さ、断面積、材質などを調整することにより磁気抵抗を所望の大きさに設定することができる。
したがって、本構成のソレノイドであれば、コアの新たな製作を伴うことなく、磁気抵抗の大きさを吸引特性に応じて容易に設定できる。

本発明の他の特徴構成は、前記延出部は筒状に形成され、前記軸芯に直交する方向に沿う断面積が当該延出部の端面に近づくほど小さい点にある。

本構成であれば、可動子に向かって延出する延出部の断面積が延出部の端面に近づくほど小さいので、延出部の延出端側における磁束密度を高めて、可動子のコアの側に向けての移動開始時の吸引力を高めることができる。

本発明の他の特徴構成は、前記延出部は、前記断面積が当該延出部の端面に近づくほど小さくなるように貫通孔を設けてある点にある。

本構成であれば、例えば、筒状部材の厚さを延出部の延出端側ほど薄くするような加工を施すことなく、筒状部材に貫通孔を形成するという簡単な加工で、延出端側ほど断面積が小さい延出部を設けることができる。

本発明の他の特徴構成は、前記延出部は、前記ボビンの内周側と前記可動子の外周側との間に設けられている点にある。

本構成であれば、可動子がコアの側に移動する時に、可動子が延出部の延出端に引っ掛かるなどの不都合が生じるおそれがなく、可動子のコアの側に向けての移動を案内するガイド部材として延出部を機能させることができる。

本発明の他の特徴構成は、前記筒状部材は、周方向の一箇所において当該筒状部材の長手方向の全長に亘って周方向に分離してある点にある。

本構成であれば、筒状部材の内外径を微調整することができるので、筒状部材をボビンとコアとの間に組み付ける作業が容易になる。

閉弁状態のソレノイドバルブを示す断面図である。 開弁状態のソレノイドバルブを示す断面図である。 スリーブのプランジャー及びリアヨークに対する組み付けを示す斜視図である。 スリーブ（筒状部材）を示す斜視図である。 第２実施形態のソレノイドを設けてあるソレノイドバルブを示す断面図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１〜図４は、本実施形態のソレノイド（リニアソレノイド）Ａを設けてあるソレノイドバルブＶを示す。このソレノイドバルブＶは、例えば自動車のオートマチックトランスミッションにおけるギア切替用に装備され、ソレノイドＡの作動によって弁体１を移動させて作動油の流路を切り替えるものである。

図１，図２に示すように、ソレノイドバルブＶは、作動油の供給ポートＰ１、制御ポートＰ２、ドレンポートＰ３、供給ポートＰ１を開閉する円柱状の弁体１および弁体１を開閉作動させるソレノイドＡを備え、円筒状の弁体収容空間Ｓを形成してあるベース部材２にソレノイドＡを一体に設けてある。

ソレノイドＡは、通電により磁界を形成する励磁コイル３が巻き付けられた円筒状のボビン４と、ボビン４の内周側（内部）に設けられ、励磁コイル３で形成された磁界によってボビン４の軸芯Ｘに沿ってスライド移動する円柱状のプランジャー５と、ボビン４の内部においてプランジャー５と同軸芯状に配置され、励磁コイル３で形成された磁界の磁力線を導通させる円筒状のフロントヨーク６ａおよびリアヨーク６ｂと、ボビン４の外周側をベース部材２に保持するカバー７とを有する。
ベース部材２には、励磁コイル３に通電するための接続端子８ａを備えたコネクタ８を一体に設けてある。

フロントヨーク６ａは、プランジャー５の外周側を囲む円筒状に形成され、ボビンの一端側を覆う円環状の鍔９を一体に備えている。鍔９はカバー７と一体に連結されている。
リアヨーク６ｂは、プランジャー５に対して軸芯Ｘの方向に沿って隣接配置され、内部空間１０の一端側はドレンポートＰ３として開口し、他端側は貫通孔１０ａを通してプランジャー５の側に開口している。

リアヨーク６ｂのドレンポートＰ３の側における外周部には、ボビン４の他端側を覆う円環状の端部カバー１１を一体に設けてある。端部カバー１１とボビン４との間には油漏れを防止する弾性Ｏリング１２を装着してある。
本実施形態では、プランジャー５が「可動子」に相当し、リアヨーク６ｂが「コア」に相当する。

プランジャー５は、フロントヨーク６ａの内周面に摺接する外周面を備えた円筒状に形成され、弁体１が一端側に同軸芯で一体に設けられている。プランジャー５の内側には、弁体１がリアヨーク６ｂに対して供給ポートＰ１を塞ぐ閉弁位置に移動するように弾性付勢する圧縮スプリング１３を装着してある。

弁体収容空間Ｓに収容した弁体１の外周部が筒状流路１４として形成され、この筒状流路１４は、プランジャー５の外周面とフロントヨーク６ａの内周面との間に設けた軸芯方向に沿って長い隙間１５を通してリアヨーク６ｂの側に連通している。
隙間１５は、図３に示すように、プランジャー５の外周面のうちの周方向で複数箇所に、横断面形状が例えば円弧状の連通溝１５ａを軸芯方向に沿って形成して設けてある。

図１に示すように、弁体１が供給ポートＰ１を閉じている閉弁位置に移動したとき（閉弁状態）は、制御ポートＰ２とドレンポートＰ３とが筒状流路１４、隙間１５およびリアヨーク６ｂの内部空間１０を介して連通する。

図２に示すように、弁体１が供給ポートＰ１を開いている開弁位置に移動したとき（開弁状態）は、プランジャー５の端部がリアヨーク６ｂの端部に当接して貫通孔１０ａを塞ぎ、制御ポートＰ２とドレンポートＰ３との連通を遮断すると共に、供給ポートＰ１と制御ポートＰ２とが筒状流路１４を介して連通する。

ボビン４の内周側とリアヨーク６ｂの外周側との間に筒状部材であるスリーブ１７を設けてある。スリーブ１７は、リアヨーク６ｂにおけるプランジャー５の側の端部からプランジャー５の側に向かって延出する円筒状の延出部１６を一体に備えている。フロントヨーク６ａと延出部１６とが僅かな空隙を隔てて対向している。

スリーブ１７は、図４に示すように、フロントヨーク６ａおよびリアヨーク６ｂよりも薄肉の例えば矩形平板状のスリーブ形成部材１８を円筒状に丸めた形状を有する。スリーブ１７は、筒周方向の一箇所においてスリーブ１７の長手方向の全長に亘って周方向に分離してあり、縮径方向および拡径方向に弾性変形可能に設けてある。
スリーブ１７は、ボビン４の内周側に装着しない自然状態（図４に示す状態）ではボビン４の内径よりも大きい外径を有し、かつ、周方向で対向する縁部どうし間に隙間ｄ１を備えたＣ字状の断面形状を有する。

スリーブ１７は、外径がボビン４の内径よりも小さくなるように弾性的に縮径変形させた状態でボビン４の内周側に挿入した後、拡径方向に復帰変形させて、その弾性復元力でボビン４の内周面に張り付くように装着してある。したがって、スリーブ１７の内周面とリアヨーク６ｂの外周面との間には僅かな隙間が形成されている。
スリーブ１７の縁部どうし隙間ｄ１は、スリーブ１７をボビン４の内周側に装着した状態で、縁部どうしが重ならない大きさに設定してある。

したがって、スリーブ１７のボビン４への組み付け時に、スリーブ１７がボビン４の内周面から脱落し難く、スリーブ１７をボビン４に組み付け易い。
尚、図示しないが、スリーブ１７は、一連の円形断面を筒長手方向の全長に亘って備えた円筒状に形成してあってもよい。

プランジャー５とフロントヨーク６ａとリアヨーク６ｂおよびカバー７は鉄系材料などの磁性材で形成され、ベース部材２とボビン４は樹脂などの非磁性材で形成されている。リアヨーク６ｂ、スリーブ１７、プランジャー５、フロントヨーク６ａ、カバー７などが磁気回路を構成している。

延出部１６は、軸芯Ｘに直交する方向に沿う断面積が延出部以外の部分よりも小さくなるように複数の円形貫通孔１９を一定の密度で配置して設けてある。延出部１６は、そのの先端を、フロントヨーク６ａの先端に対して僅かな隙間を挟んで対向する状態で、ボビン４の内周側とプランジャー５の外周側との間に入り込ませて設けてある。
尚、延出部１６は、軸芯Ｘに直交する方向に沿う断面積が当該延出部１６の先端面に近づくほど小さくなるように、複数の円形貫通孔１９を延出端側ほど高密度で配置して設けてあってもよい。

弁体１が開弁位置に移動する際のソレノイドの動作を説明する。
弁体１が図１に示す閉弁位置にある状態で励磁コイル３への通電を開始すると、フロントヨーク６ａ及びプランジャー５、リアヨーク６ｂを介して磁気回路が形成される。その際、リアヨーク６ｂからプランジャー５の側に延出している延出部１６の位置では磁束が貫通する部材の断面積が少なくなっており、この部位では磁束密度が飽和する。その結果、当該磁束密度の飽和を解消するようにプランジャー５が延出部１６の側に強く引かれることとなる。

プランジャー５がリアヨーク６ｂの側に移動して両者の距離が近付くに伴い、磁束は、延出部１６を介さずにプランジャー５とリアヨーク６ｂとに亘って形成されるようになる。プランジャー５とリアヨーク６ｂとが当接した状態で略全ての磁束が両者の当接面を通ることとなり、プランジャー５とリアヨーク６ｂとが強く吸着される。この結果、弁体１が図２に示す開弁位置となる。
励磁コイル３への通電を停止すると、プランジャー５は圧縮スプリング１３の付勢力でフロントヨーク６ａの側に移動し、弁体１は図１に示す閉弁位置に移動する。

したがって、励磁コイル３への通電開始時（プランジャー５の移動開始時）に強い吸引力をプランジャー５に作用させて、弁体１を開弁位置に向けて高速で移動させることができ、オートマチックトランスミッションにおけるギア切替操作の応答性を高めることができる。

〔第２実施形態〕
図５は、第２実施形態のソレノイドＡの要部を示す。
本実施形態では、スリーブ１７の延出部１６のリアヨーク６ｂからの延出量ｂを、閉弁位置におけるプランジャー５とリアヨーク６ｂとの隙間ｄ２の半分程度に設定してある。

これにより、延出部１６とプランジャー５とに亘って軸芯Ｘの方向に通過する磁束の密度を延出部１６が磁気飽和する直前まで高めて、励磁コイル３への通電開始時における吸引力を一層高めることができる。
その他の構成は第１実施形態と同様である。

〔その他の実施形態〕
１．本発明によるソレノイドは、ボビンの軸芯に直交する方向に沿う断面積が、延出部を含む全長に亘って一定の筒状部材を有していてもよい。

２．本発明によるソレノイドは、ボビンの軸芯に直交する方向に沿う断面積が延出端側ほど小さい延出部を、筒状部材先端側に貫通孔を形成して設けてあるものに限定されない。
例えば、筒状部材先端側の表面または裏面に多数の「凹み」を形成してある延出部を設けてあってもよい。この場合は、貫通孔を形成してある延出部に比べて表面または裏面を滑らかに形成できるので、筒状部材の仕上げ加工の簡略化を図ることができる。

また、筒状部材先端側に周方向で複数の帯板を互いに間隔を隔てて軸芯方向に延設してある延出部を設けてあってもよい。この場合は、帯板の先端部分をボビンと可動子との間に入り込ませて可動子に対するガイドとして機能させることができる。帯板の先端側を尖った形状に形成してあれば、その先端部分をボビンと可動子との間に入り込ませ易く、また、励磁コイルへの通電開始時に先端部分を早期に磁気飽和させることができる。

更に、筒状部材先端側の表面または裏面の一部を切削して設けてある延出部や腐食させて設けてある延出部を有していてもよい。表面または裏面の一部を切削して設けてある延出部を有する場合は、切削量を調節することで、ボビンの軸芯に直交する方向に沿う断面積を所望の面積に設定することができる。

本発明は、弁開閉用のソレノイドに限らず、各種用途のソレノイドに利用することができる。

３ 励磁コイル
４ ボビン
５ プランジャー（可動子）
６ｂ リアヨーク（コア）
１６ 延出部
１７ スリーブ（筒状部材）
１９ 貫通孔
Ｘ 軸芯

Claims (5)

1. 通電により磁界を形成する励磁コイルが巻き付けられた筒状のボビンと、
   前記ボビンの内部に設けられ、前記形成された磁界によって前記ボビンの軸芯に沿って移動する可動子と、
   前記ボビンの内部において前記可動子と同軸芯状で、且つ、前記可動子に対して前記軸芯の方向に沿って隣接配置され、前記形成された磁界の磁力線を導通させるコアと、
   前記ボビンの内周側、且つ、前記コアの外周側に設けられ、前記可動子に向かって延出する延出部を備えた筒状部材と、を有するソレノイド。
2. 前記延出部は筒状に形成され、前記軸芯に直交する方向に沿う断面積が当該延出部の端面に近づくほど小さい請求項１記載のソレノイド。
3. 前記延出部は、前記断面積が当該延出部の端面に近づくほど小さくなるように貫通孔を設けてある請求項２記載のソレノイド。
4. 前記延出部は、前記ボビンの内周側と前記可動子の外周側との間に設けられている請求項１〜３のいずれか１項記載のソレノイド。
5. 前記筒状部材は、周方向の一箇所において当該筒状部材の長手方向の全長に亘って周方向に分離してある請求項１〜４のいずれか１項記載のソレノイド。

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