JP2017117945A - ソレノイドアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】ソレノイドアクチュエータの制御領域を拡大させる。【解決手段】ソレノイドアクチュエータ２０，２１は、コイル４１と、コイル４１の磁力によって励磁されるベース５０と、励磁されたベース５０の吸引力によって移動するプランジャ６０と、プランジャ６０とベース５０との間の距離が第１所定値Ｌ１以下となったときにプランジャ６０を吸引力とは反対の方向に付勢する付勢部７０，７１と、プランジャ６０とベース５０との間の距離が第１所定値Ｌ１よりも小さい第２所定値Ｌ２以下となったときにプランジャ６０の移動を制限する制限部７０，７２と、備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ソレノイドアクチュエータに関するものである。

特許文献１には、ケース内に設けられる円筒状のコイルと、コイルの内周側に配置される磁性体と、コイルに通電することで発生する磁力によって磁性体に向かって移動するプランジャと、を備えるソレノイドアクチュエータが開示されている。

このソレノイドアクチュエータは、磁性体とプランジャとの間に設けられるストッパ部材をさらに備える。ストッパ部材は、プランジャの移動を制限し、プランジャの最大駆動位置を規定している。

特開２０１４−１９４９６９号公報

しかしながら、特許文献１に記載のソレノイドアクチュエータでは、コイルに電流が供給されプランジャが最大駆動位置に移動すると、プランジャとストッパ部材との間の隙間に油膜が形成され、プランジャとストッパ部材との張り付きが生じる。プランジャがストッパ部材に張り付くことで、コイルに供給される電流を小さくしてもプランジャは最大駆動位置に留まり易くなる。このため、プランジャとストッパ部材との張り付きが生じる最大駆動位置周辺の領域ではヒステリシスが大きくなり、コイルに供給される電流を調整することでプランジャの位置を制御することが困難となる。

一般的に、ヒステリシスが大きい領域は制御領域から除外されるため、ソレノイドアクチュエータの制御領域は、プランジャとストッパ部材との張り付きの影響が及ぶ領域を除いた領域に制限される。このようにソレノイドアクチュエータの制御領域が制限されると、プランジャによって駆動される弁体の動作範囲も制限されるため、作動流体の流量等を調整することができる範囲が狭くなるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ソレノイドアクチュエータの制御領域を拡大させることを目的とする。

第１の発明は、軸方向に対向する可動鉄心と固定鉄心との間の距離が第１所定値以下となったときに可動鉄心を吸引力とは反対の方向に付勢する付勢部と、軸方向に対向する可動鉄心と固定鉄心との間の距離が第１所定値よりも小さい第２所定値以下となったときに可動鉄心の移動を制限する制限部と、備えることを特徴とする。

第１の発明では、軸方向に対向する可動鉄心と固定鉄心との間の距離が第１所定値以下となったとき、可動鉄心は、付勢部によって吸引力とは反対の方向に付勢される。このため、可動鉄心が制限部に張り付くことが抑制され、結果として、可動鉄心が制限部に張り付くことにより生ずるヒステリシスが解消される。

第２の発明は、付勢部と制限部とが軸方向に対向する可動鉄心と固定鉄心との間に配置されることを特徴とする。

第２の発明では、可動鉄心と固定鉄心とが直接接触することがないため、可動鉄心や固定鉄心が衝突によって破損することを防止することができる。また、固定鉄心に可動鉄心が接近する際の衝撃が付勢部によって吸収されるため、ソレノイドアクチュエータの作動音を低減させることができる。

第３の発明は、付勢部と制限部とが一体的に形成されることを特徴とする。

第３の発明では、付勢部と制限部とが一体的に形成され、付勢部と制限部とを別々に形成する必要がない。このため、部品点数が削減され、ソレノイドアクチュエータの製造コストを低減させることができる。

本発明によれば、ソレノイドアクチュエータの制御領域を拡大させることができる。

本発明の第１実施形態に係るソレノイドアクチュエータを含むアクチュエータ装置の縦断面図である。 図１のII部で示される部分を拡大して示した図である。 本発明の第１実施形態に係るソレノイドアクチュエータのウェーブワッシャの平面図である 図３のIV−IV線に沿う断面図である。 本発明の第１実施形態に係るソレノイドアクチュエータのプランジャのストローク量と供給電流値との関係を示す図である。 従来のソレノイドアクチュエータのプランジャのストローク量と供給電流値との関係を示す図である。 図２に相当する本発明の第２実施形態に係るソレノイドアクチュエータの拡大図である。

（第１実施形態）
以下、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態に係るソレノイドアクチュエータ２０を備えるアクチュエータ装置１について説明する。

図１に示すように、アクチュエータ装置１は、ソレノイドアクチュエータ２０と、ソレノイドアクチュエータ２０により駆動されるバルブ装置１０と、を備える。

バルブ装置１０は、作動油等の作動流体が流れる流路に設置されるスプール弁である。バルブ装置１０は、円筒状のバルブスリーブ１１と、バルブスリーブ１１内に摺動自在に設けられるスプール１２と、を有する。スプール１２は、ソレノイドアクチュエータ２０によって駆動され、バルブスリーブ１１内をバルブスリーブ１１の軸方向に移動する。バルブスリーブ１１の側面の開口部には図示しない流路がそれぞれ接続される。

バルブ装置１０は、スプール１２の位置に応じて流路の連通開度を変化させることでバルブスリーブ１１内を通じて流路に流れ込む作動油の流量を調整する。

ソレノイドアクチュエータ２０は、ボビン４０に巻き回されたコイル４１と、ボビン４０の内周側に嵌め込まれる固定鉄心としてのベース５０と、非磁性リング５１を介してベース５０と接続されるスリーブ５２と、スリーブ５２内に摺動自在に配置される可動鉄心としてのプランジャ６０と、ベース５０とプランジャ６０との間に圧縮された状態で介装されるスプリング６２と、これらを収容するケース３０と、を備える。ソレノイドアクチュエータ２０は、コイル４１に通電することで発生する磁界によってベース５０が励磁され、励磁されたベース５０の吸引力によってプランジャ６０を軸方向に移動させる電磁アクチュエータである。

ケース３０は、鉄等の磁性材によって形成される有底円筒状部材であり、ソレノイドアクチュエータ２０を構成する各種部材を収容する。ケース３０の開口端はバルブ装置１０のバルブスリーブ１１の一端をかしめ固定するかしめ部として構成される。

ボビン４０は、両端に鍔部を有する円筒状部材であり、電気絶縁性の樹脂によって形成される。鍔部の間のボビン胴体部の外周面に巻き回された導電性線材がコイル４１を構成する。ボビン４０の一方の鍔部には、コイル４１に電気的に接続される端子４２が設けられる。

端子４２は、ボビン４０がケース３０内に配置された状態で、ケース３０の切欠部を通じて外部に突出する。端子４２を介してコイル４１に電流を流すことで、コイル４１の周囲に磁界が発生する。

スリーブ５２は、鉄等の磁性材によって形成される円筒状部材であり、プランジャ６０が摺動自在に収容される摺動孔５２ａを有する。ベース５０は、鉄等の磁性材によって形成される円柱状部材であり、プランジャ６０の一端を収容可能な収容凹部５０ａと、収容凹部５０ａと同軸上に形成されスプリング６２を収容する収容穴５０ｂと、を有する。

ベース５０及びスリーブ５２は軸方向に並んでボビン４０の内側に圧入される。ベース５０はケース３０内において底面側に配置され、スリーブ５２はケース３０内において開口端側に配置される。

ベース５０とスリーブ５２とは、非磁性材によって形成される円筒状の非磁性リング５１によって連結される。非磁性リング５１の一端はスリーブ５２の端部外周面に形成された環状凹部に外嵌めされ、非磁性リング５１の他端はベース５０の端部外周面に形成された環状凹部に外嵌めされる。このように非磁性リング５１が固定されることで、スリーブ５２とベース５０とは軸方向に離間した状態となり、スリーブ５２とベース５０との間に隙間が形成される。

プランジャ６０は、鉄等の磁性材によって形成される円筒状部材であり、シャフト６１が挿通する貫通孔６０ａと、スリーブ５２の内周面に摺接する外周面６０ｂと、ベース５０の収容凹部５０ａの底面５０ｃに対向する端面６０ｃと、外周面６０ｂに軸方向に沿って複数形成される連通溝６０ｄと、を有する。

プランジャ６０が収容されるベース５０及びスリーブ５２内は作動油で満たされている。プランジャ６０によって仕切られるベース５０及びスリーブ５２内の各油室は、連通溝６０ｄによって常時連通される。このため、ベース５０及びスリーブ５２内の作動油はプランジャ６０の移動に応じて連通溝６０ｄを通じて移動することとなり、プランジャ６０の移動が作動油によって妨げられることはない。

貫通孔６０ａを挿通するシャフト６１は、ステンレス鋼等の非磁性体によって形成される棒状部材であり、シャフト６１の外周面には、プランジャ６０がかしめ固定される。シャフト６１は、プランジャ６０を軸方向に貫通しており、プランジャ６０の両端面から両端部が突出している。シャフト６１の一端部は、図示しない結合手段によってバルブ装置１０のスプール１２に結合される。シャフト６１の他端部には、貫通孔６０ａよりも外径が大きい鍔状のばね受け部６１ａが形成される。

なお、上記構成では、シャフト６１はプランジャ６０に固定されているが、これに限定されず、シャフト６１はプランジャ６０の貫通孔６０ａに遊びを持って挿入されてもよい。この場合、プランジャ６０がスリーブ５２から抜け出ることを防止するために、スリーブ５２の摺動孔５２ａに抜止部が設けられる。

スプリング６２は、コイル４１への通電時にプランジャ６０に作用する吸引力とは反対の方向にプランジャ６０を付勢するコイルスプリングである。スプリング６２の一端は、シャフト６１のばね受け部６１ａに係止され、スプリング６２の他端は、ベース５０の収容穴５０ｂ内に収容され係止される。

図２に拡大して示すように、ソレノイドアクチュエータ２０は、プランジャ６０の端面６０ｃに対向するベース５０の収容凹部５０ａの底面５０ｃに配置されるウェーブワッシャ７０をさらに備える。

ウェーブワッシャ７０は、図３に示されるように、円環状の部材であり、例えばステンレス鋼や真鍮といった非磁性材によって形成される。ウェーブワッシャ７０の周方向における断面は、図４に示されるように、凹凸を有する波状に形成される。なお、ウェーブワッシャ７０の形状は、円環状に限定されず、径方向に切り欠かれた切欠部を有するＣ字状であってもよい。

図４に示されるように、ウェーブワッシャ７０の軸方向の長さは、軸方向から外力が作用しない状態では自然長Ｌ１となり、軸方向から外力が作用すると最大圧縮時長さＬ２まで変化する。最大圧縮時長さＬ２は、ウェーブワッシャ７０の厚さにほぼ等しい。

次に、図１，図２及び図５を参照して、上記構成のアクチュエータ装置１の作動について説明する。図５は、コイル４１に供給される電流値とプランジャ６０のストローク量の関係について示している。

アクチュエータ装置１では、ソレノイドアクチュエータ２０のコイル４１に電流が通電されていない場合、プランジャ６０は、スプリング６２によって図１の矢印Ａの方向へ付勢される。この時、スプール１２はバルブスリーブ１１に設けられたストッパ部に当接し、プランジャ６０とスプール１２とは、図１に示される初期位置で停止した状態となる。

ソレノイドアクチュエータ２０のコイル４１に所定以上の電流が供給されると、コイル４１の周囲に発生した磁界によってベース５０が励磁され、プランジャ６０はベース５０に向けて引き寄せられる。つまり、プランジャ６０は、図１の矢印Ｂの方向へと移動する。プランジャ６０の移動に伴って、シャフト６１を介してプランジャ６０と連結されるスプール１２も移動する。スプール１２は、プランジャ６０を吸引する力とスプリング６２の付勢力とが釣り合う位置まで移動する。このようにスプール１２が移動することで、バルブスリーブ１１を通過して流路に流れ込む作動油の流量が調整される。プランジャ６０を吸引する力は、コイル４１に供給される電流値によって変化するため、コイル４１に供給される電流値を変更することによってプランジャ６０のストローク量、すなわち、スプール１２の位置を制御することができる。

図５に示されるように、コイル４１に供給される電流値が徐々に増加し、プランジャ６０のストローク量が第１位置Ｓ１に達すると、プランジャ６０はウェーブワッシャ７０に当接する。換言すると、プランジャ６０のストローク量が第１位置Ｓ１に達したとき、軸方向に対向するプランジャ６０の端面６０ｃとベース５０の底面５０ｃとの間の距離が第１所定値としてのウェーブワッシャ７０の自然長Ｌ１となり、プランジャ６０の端面６０ｃがウェーブワッシャ７０に当接する。

プランジャ６０がベース５０に向けてさらに引き寄せられるのに伴って、ウェーブワッシャ７０はプランジャ６０によって徐々に圧縮される。ウェーブワッシャ７０は、圧縮されることで、プランジャ６０をベース５０とは反対の方向に向けて付勢する付勢力を生じる。

コイル４１に供給される電流がさらに増加され、プランジャ６０のストローク量が第２位置Ｓ２に達すると、プランジャ６０の移動は、ウェーブワッシャ７０によって制限される。換言すると、プランジャ６０のストローク量が第２位置Ｓ２に達したとき、プランジャ６０の端面６０ｃとベース５０の底面５０ｃとの間の距離が第２所定値としてのウェーブワッシャ７０の最大圧縮時長さＬ２となり、プランジャ６０がベース５０に向かってそれ以上移動することが制限される。つまり、ウェーブワッシャ７０によってプランジャ６０の最大駆動位置が規定される。

このように、プランジャ６０とベース５０とは接触することなく、軸方向において対向するプランジャ６０とベース５０との間の距離はウェーブワッシャ７０の最大圧縮時長さＬ２以上離れた状態に保たれる。一般的に、プランジャ６０とベース５０とが接触する直前の領域では吸引力が急激に増大する。このような領域では、コイル４１に供給される電流値とプランジャ６０のストローク量との関係が不安定となるため制御領域から除外する必要がある。このため、ウェーブワッシャ７０の最大圧縮時長さＬ２、すなわち、ウェーブワッシャ７０の厚さは、吸引力が急激に増大する領域にプランジャ６０が至る前にプランジャ６０の移動を制限するように設定される。

プランジャ６０のストローク量が第２位置Ｓ２、すなわち、最大駆動位置となった後、コイル４１に供給される電流を減少させると、プランジャ６０をベース５０に向けて吸引する力も弱まる。このとき、圧縮されていたウェーブワッシャ７０は、プランジャ６０をベース５０とは反対の方向に向けて付勢する。また、この付勢力は、ウェーブワッシャ７０の形状を、図４に示されるような波状の断面を有する形状に戻らせる復元力としても作用する。

このように、プランジャ６０が最大駆動位置に至った後、コイル４１に供給される電流が減少されると、プランジャ６０は、ウェーブワッシャ７０によってウェーブワッシャ７０から離れる方向に付勢され、ウェーブワッシャ７０は、波状の断面を有する形状に戻る。したがって、最大駆動位置においてプランジャ６０の端面６０ｃがウェーブワッシャ７０に吸着していたとしても、コイル４１に供給される電流が減少されることで、プランジャ６０はウェーブワッシャ７０から直ちに離れることになる。

また、一般的に、プランジャ６０とスリーブ５２との間の摺動摩擦力は、コイル４１に供給される電流が大きいほど、すなわち、磁界が強いほど大きくなる。そして、この摺動摩擦力は、プランジャ６０が最大駆動位置から戻る際には、静止摩擦力として作用する。このため、プランジャ６０が最大駆動位置に至った後、コイル４１に供給される電流を減少させても、比較的大きい静止摩擦力がプランジャ６０に作用するため、プランジャ６０のストローク量は減少しにくくなる。

これに対して、第１実施形態に係るソレノイドアクチュエータ２０では、プランジャ６０が最大駆動位置から戻る際、ウェーブワッシャ７０の付勢力が、プランジャ６０とスリーブ５２との間の静止摩擦力に対向するように作用する。このため、プランジャ６０が最大駆動位置に至った後であっても、プランジャ６０のストローク量は、コイル４１に供給される電流の大きさに応じて変化し易くなる。

このように、ウェーブワッシャ７０は、プランジャ６０とベース５０との間の距離が第１所定値以下となったときにプランジャ６０を付勢する付勢部として機能するとともに、プランジャ６０とベース５０との間の距離が第１所定値よりも小さい第２所定値以下となったときにプランジャ６０の移動を制限する制限部として機能する。

そして、プランジャ６０とベース５０との間にウェーブワッシャ７０が設けられることで、プランジャ６０が制限部に張り付くことにより生ずるヒステリシスを解消することができるとともに、静止摩擦力によるヒステリシスを小さくすることができる。この結果、ソレノイドアクチュエータ２０の制御領域を拡大することができる。

上記第１実施形態に係るアクチュエータ装置１のソレノイドアクチュエータ２０によれば、以下に示す効果を奏する。

ソレノイドアクチュエータ２０は、軸方向に対向するプランジャ６０とベース５０との間の距離が第１所定値以下となったときにプランジャ６０を吸引力とは反対の方向に付勢する付勢部として機能するとともに、軸方向に対向するプランジャ６０とベース５０との間の距離が第１所定値よりも小さい第２所定値以下となったときにプランジャ６０の移動を制限する制限部として機能するウェーブワッシャ７０を備える。

上記機能を有するウェーブワッシャ７０が設けられたことにより、プランジャ６０が制限部に張り付くことが防止され、プランジャ６０が張り付くことにより生ずるヒステリシスを解消することができる。この結果、ソレノイドアクチュエータ２０の制御領域を拡大することができる。

一方、押圧部を備えていない従来のソレノイドアクチュエータでは、プランジャの移動を制限するストッパ部材にプランジャが吸着してしまうと、プランジャを吸引する力が減少しても、プランジャは、最大駆動位置に留まることになる。この場合について、図６を参照して具体的に説明する。

図６に示されるように、コイルに供給される電流が上昇し、プランジャのストロークが最大駆動位置Ｓｍａｘに到達した際に、最大駆動位置Ｓｍａｘを規定するストッパ部材にプランジャが張り付いてしまうと、コイルに供給される電流を減少させても、プランジャは最大駆動位置Ｓｍａｘに留まることになる。

このように、ストッパ部材とプランジャとの張り付きが生じる領域では、ヒステリシスが大きくなる。ヒステリシスが大きい領域ではプランジャのストローク量を正確に制御することができないため、従来のソレノイドアクチュエータでは制御領域が狭くなる。

これに対して、本実施形態によるソレノイドアクチュエータ２０では、図５に示されるように、プランジャ６０の張り付きが生じないため、制御可能なプランジャ６０のストローク範囲を最大駆動位置Ｓｍａｘまで拡大することができる。

以下、第１実施形態に係るソレノイドアクチュエータ２０の変形例について説明する。

上記ソレノイドアクチュエータ２０では、ウェーブワッシャ７０は、ベース５０の収容凹部５０ａの底面５０ｃに配置される。これに代えて、ウェーブワッシャ７０は、プランジャ６０の端面６０ｃに配置されてもよいし、軸方向に対向するプランジャ６０とベース５０との間の距離が第１所定値以下となったときにプランジャ６０を吸引力とは反対の方向に付勢することができればどのような位置に配置されてもよい。

また、上記ソレノイドアクチュエータ２０では、ウェーブワッシャ７０は、１枚設けられている。これに代えて、ウェーブワッシャ７０を複数枚重ねて設けてもよい。

また、上記ソレノイドアクチュエータ２０では、付勢部及び制限部として機能する部材としてウェーブワッシャ７０が採用されている。これに代えて、非磁性材により形成されるコイルスプリングや皿バネ、または、ゴムや樹脂により形成される弾性リングを、付勢部及び制限部として機能する部材として採用してもよい。この場合、コイルスプリングや皿バネの自然長は、ウェーブワッシャ７０の自然長Ｌ１となるように設定され、コイルスプリングの密着時の長さや皿バネの最大圧縮時の軸方向長さは、ウェーブワッシャ７０の最大圧縮時長さＬ２となるように設定される。また、軸方向から外力が作用しない状態での弾性リングの軸方向長さは、ウェーブワッシャ７０の自然長Ｌ１となるように設定され、弾性リングの最大圧縮時の軸方向長さは、ウェーブワッシャ７０の最大圧縮時長さＬ２となるように設定される。

（第２実施形態）
次に、図７を参照して、第２実施形態に係るソレノイドアクチュエータ２１を備えるアクチュエータ装置１について説明する。図７は、図２に対応する部分を示しており、図７では、第１実施形態と同一の構成部分には第１実施形態と同一の符号を付している。

図７に示すように、第２実施形態に係るソレノイドアクチュエータ２１では、ウェーブワッシャ７０に代えて、付勢部として機能する弾性リング７１と、制限部として機能するワッシャ７２と、が収容凹部５０ａの底面５０ｃに配置される。

弾性リング７１は、ゴムや樹脂等により形成され、軸方向から外力が作用しない状態で軸方向長さＬ３を有する環状部材である。弾性リング７１は、プランジャ６０の端面６０ｃが接触することによって変形し、復元力を生じる。復元力は、プランジャ６０を吸引力とは反対の方向に付勢する付勢力としてプランジャ６０に作用する。弾性リング７１の断面形状は、円形に限定されず、楕円形や矩形，Ｘ字状であってもよい。

ワッシャ７２は、例えばステンレス鋼や真鍮等の非磁性材により形成される環状板部材であり、弾性リング７１の内側に配置される。ワッシャ７２の軸方向長さＬ４、すなわち、ワッシャ７２の厚さは、吸引力が急激に増大する領域にプランジャ６０が至る前にプランジャ６０の移動を制限するように設定される。

なお、弾性リング７１の軸方向長さＬ３は、上記第１実施形態におけるウェーブワッシャ７０の自然長Ｌ１に相当し、ワッシャ７２の軸方向長さＬ４は、ウェーブワッシャ７０の最大圧縮時長さＬ２に相当する。

次に、図５及び図７を参照して、ソレノイドアクチュエータ２１を備えるアクチュエータ装置１の作動について説明する。

ソレノイドアクチュエータ２１のコイル４１に所定以上の電流が供給されると、コイル４１の周囲に発生した磁界によってベース５０が励磁され、プランジャ６０はベース５０に向けて引き寄せられる。シャフト６１を介してプランジャ６０と連結されるスプール１２は、プランジャ６０を吸引する力とスプリング６２の付勢力とが釣り合う位置まで移動する。このようにアクチュエータ装置１では、上記第１実施形態に係るソレノイドアクチュエータ２０を備えるアクチュエータ装置１と同様に、スプール１２が移動することで、バルブスリーブ１１を通過して流路に流れ込む作動油の流量が調整される。

図５に示されるように、コイル４１に供給される電流値が徐々に増加し、プランジャ６０のストローク量が第１位置Ｓ１に達すると、プランジャ６０は弾性リング７１に当接する。換言すると、プランジャ６０のストローク量が第１位置Ｓ１に達したとき、軸方向に対向するプランジャ６０の端面６０ｃとベース５０の底面５０ｃとの間の距離が第１所定値としての弾性リング７１の軸方向長さＬ３となり、プランジャ６０の端面６０ｃが弾性リング７１に当接する。

プランジャ６０がベース５０に向けてさらに引き寄せられるのに伴って、弾性リング７１はプランジャ６０によって徐々に圧縮される。弾性リング７１は、圧縮されることで、プランジャ６０をベース５０とは反対の方向に向けて付勢する付勢力を生じる。

コイル４１に供給される電流がさらに増加され、プランジャ６０のストローク量が第２位置Ｓ２に達すると、プランジャ６０の移動は、ワッシャ７２によって制限される。換言すると、プランジャ６０のストローク量が第２位置Ｓ２に達したとき、プランジャ６０の端面６０ｃとベース５０の底面５０ｃとの間の距離が第２所定値としてのワッシャ７２の軸方向長さＬ４となり、プランジャ６０がベース５０に向かってそれ以上移動することが制限される。つまり、ワッシャ７２によってプランジャ６０の最大駆動位置が規定される。

このように、プランジャ６０とベース５０とは接触することなく、軸方向において対向するプランジャ６０とベース５０との間の距離はワッシャ７２の軸方向長さＬ４以上離れた状態に保たれる。

プランジャ６０のストローク量が第２位置Ｓ２、すなわち、最大駆動位置となった後、コイル４１に供給される電流を減少させると、プランジャ６０をベース５０に向けて吸引する力も弱まる。このとき、圧縮されていた弾性リング７１は、プランジャ６０をベース５０とは反対の方向に向けて付勢する。

このように、プランジャ６０が最大駆動位置に至った後、コイル４１に供給される電流が減少されると、プランジャ６０は、弾性リング７１によってワッシャ７２から離れる方向に付勢される。このため、最大駆動位置においてプランジャ６０の端面６０ｃがワッシャ７２に吸着していたとしても、コイル４１に供給される電流が減少されることで、プランジャ６０はワッシャ７２から直ちに離れることになる。

また、第２実施形態に係るソレノイドアクチュエータ２１では、上記第１実施形態に係るソレノイドアクチュエータ２０と同様に、プランジャ６０が最大駆動位置から戻る際、弾性リング７１の付勢力が、プランジャ６０とスリーブ５２との間の静止摩擦力に対向するように作用する。このため、プランジャ６０が最大駆動位置に至った後であっても、プランジャ６０のストローク量は、コイル４１に供給される電流の大きさに応じて変化し易くなる。

このように、弾性リング７１は、プランジャ６０とベース５０との間の距離が第１所定値以下となったときにプランジャ６０を付勢する付勢部として機能し、ワッシャ７２は、プランジャ６０とベース５０との間の距離が第１所定値よりも小さい第２所定値以下となったときにプランジャ６０の移動を制限する制限部として機能する。

プランジャ６０とベース５０との間に弾性リング７１とワッシャ７２が設けられることで、プランジャ６０が制限部に張り付くことにより生ずるヒステリシスを解消することができるとともに、静止摩擦力によるヒステリシスを小さくすることができる。この結果、ソレノイドアクチュエータ２１の制御領域を拡大することができる。

以上の第２実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

ソレノイドアクチュエータ２１は、軸方向に対向するプランジャ６０とベース５０との間の距離が第１所定値以下となったときにプランジャ６０を吸引力とは反対の方向に付勢する付勢部として機能する弾性リング７１と、軸方向に対向するプランジャ６０とベース５０との間の距離が第１所定値よりも小さい第２所定値以下となったときにプランジャ６０の移動を制限する制限部として機能するワッシャ７２と、を備える。

弾性リング７１が設けられたことにより、プランジャ６０がワッシャ７２に張り付くことが防止され、プランジャ６０が張り付くことにより生ずるヒステリシスを解消することができる。この結果、ソレノイドアクチュエータ２１の制御領域を拡大することができる。

以下、本発明の第２実施形態に係るソレノイドアクチュエータ２１の変形例について説明する。

上記ソレノイドアクチュエータ２１では、弾性リング７１及びワッシャ７２は、ベース５０の収容凹部５０ａの底面５０ｃに配置される。これに代えて、何れか一方または両方をプランジャ６０の端面６０ｃに配置してもよい。なお、弾性リング７１は、軸方向に対向するプランジャ６０とベース５０との間の距離が第１所定値以下となったときにプランジャ６０を吸引力とは反対の方向に付勢することができればどのような位置に配置されてもよい。また、ワッシャ７２は、プランジャ６０とベース５０との間の距離が第１所定値よりも小さい第２所定値以下となったときにプランジャ６０の移動を制限することができればどのような位置に配置されてもよい。

また、上記ソレノイドアクチュエータ２１では、弾性リング７１とワッシャ７２とは、同一平面上に配置される。これに代えて、弾性リング７１の内側に配置されるワッシャ７２を収容するための収容溝を底面５０ｃに形成してもよい。この場合、ワッシャ７２が収容溝内に配置されるため、ワッシャ７２の径方向への移動が規制される。なお、弾性リング７１をワッシャ７２の内側に配置し、弾性リング７１を収容する収容溝を底面５０ｃに形成してもよい。

また、上記ソレノイドアクチュエータ２１では、付勢部として弾性リング７１が採用されている。これに代えて、付勢部として非磁性材により形成されるコイルスプリングや皿バネを採用してもよい。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

ソレノイドアクチュエータ２０，２１は、供給される電流に応じて磁力を発生するコイル４１と、コイル４１の磁力によって励磁されるベース５０と、励磁されたベース５０の吸引力によって軸方向に移動するプランジャ６０と、軸方向に対向するプランジャ６０とベース５０との間の距離が第１所定値Ｌ１以下となったときにプランジャ６０を吸引力とは反対の方向に付勢する付勢部７０，７１と、軸方向に対向するプランジャ６０とベース５０との間の距離が第１所定値Ｌ１よりも小さい第２所定値Ｌ２以下となったときにプランジャ６０の移動を制限する制限部７０，７２と、備えることを特徴とする。

この構成では、軸方向に対向するプランジャ６０とベース５０との間の距離が第１所定値Ｌ１以下となったとき、プランジャ６０は、付勢部７０，７１によって吸引力とは反対の方向に付勢され、軸方向に対向するプランジャ６０とベース５０との間の距離が第１所定値Ｌ１よりも小さい第２所定値Ｌ２以下となったとき、プランジャ６０の移動は、制限部７０，７２によって制限される。このように、付勢部７０，７１が設けられたことにより、プランジャ６０が制限部７０，７２に張り付くことが抑制され、プランジャ６０が張り付くことにより生ずるヒステリシスが解消される。この結果、ソレノイドアクチュエータ２０，２１の制御領域を拡大することができる。また、制御可能なストローク範囲が拡大されることで、ストローク量を確保するためにソレノイドアクチュエータ２０，２１を大型化する必要がなくなる。このため、ソレノイドアクチュエータ２０，２１の小型化が可能となり、製造コストを低減させることができる。

また、付勢部７０，７１と制限部７０，７２とは、軸方向に対向するプランジャ６０とベース５０との間に配置されることを特徴とする。

この構成では、軸方向に対向するプランジャ６０とベース５０との間に付勢部７０，７１及び制限部７０，７２が配置される。このように、プランジャ６０とベース５０とが直接接触することがないため、プランジャ６０やベース５０が衝突によって破損することを防止することができる。また、ベース５０にプランジャ６０が接近する際の衝撃が付勢部７０，７１によって吸収されるため、ソレノイドアクチュエータ２０，２１の作動音を低減させることができる。

また、付勢部７０と制限部７０とは、一体的に形成されることを特徴とする。

この構成では、付勢部７０と制限部７０とが一体的に形成される。付勢部７０と制限部７０とを別々に形成する必要がないため、部品点数が削減され、ソレノイドアクチュエータ２０の製造コストを低減させることができるとともに、組立性を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、ソレノイドアクチュエータ２０，２１は、コイル４１に通電することで、スプール１２をコイル４１側に変位させるいわゆるプル式である。これに代えて、ソレノイドアクチュエータは、コイル４１に通電することで、スプール１２をコイル４１とは反対側に変位させるいわゆるプッシュ式であってもよい。

また、ソレノイドアクチュエータ２０，２１は、プランジャ６０に連結されたスプール１２を駆動するものである。これに代えて、ソレノイドアクチュエータ２０，２１は、プランジャ６０によりポペット弁を駆動させるものであってもよい。なお、プランジャ６０により駆動される弁体としては、流路の開度を調整するものであれば、どのような形式の弁体であってもよい。

１・・・アクチュエータ装置、１０・・・バルブ装置、１２・・・スプール、２０，２１・・・ソレノイドアクチュエータ、４１・・・コイル、５０・・・ベース（固定鉄心）、５０ａ・・・収容凹部、５０ｃ・・・底面、６０・・・プランジャ（可動鉄心）、６０ｃ・・・端面、６２・・・スプリング、７０・・・ウェーブワッシャ（付勢部，制限部）、７１・・・弾性リング（付勢部）、７２・・・ワッシャ（制限部）、Ｌ１・・・ウェーブワッシャ７０の自然長（第１所定値）、Ｌ２・・・ウェーブワッシャ７０の最大圧縮時長さ（第２所定値）、Ｌ３・・・弾性リング７１の軸方向長さ（第１所定値）、Ｌ４・・・ワッシャ７２の軸方向長さ（第２所定値）

Claims (3)

1. 供給される電流に応じて磁力を発生するコイルと、
   前記コイルの磁力によって励磁される固定鉄心と、
   励磁された前記固定鉄心の吸引力によって軸方向に移動する可動鉄心と、
   前記軸方向に対向する前記可動鉄心と前記固定鉄心との間の距離が第１所定値以下となったときに前記可動鉄心を前記吸引力とは反対の方向に付勢する付勢部と、
   前記軸方向に対向する前記可動鉄心と前記固定鉄心との間の距離が前記第１所定値よりも小さい第２所定値以下となったときに前記可動鉄心の移動を制限する制限部と、備えることを特徴とするソレノイドアクチュエータ。
2. 前記付勢部と前記制限部とは、前記軸方向に対向する前記可動鉄心と前記固定鉄心との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のソレノイドアクチュエータ。
3. 前記付勢部と前記制限部とは、一体的に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のソレノイドアクチュエータ。