JP2019033215A - ソレノイド装置及びコントロールバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャの周面長さを短くせずにプランジャとケースとの磁気吸着を抑えたソレノイド装置を提供する。【解決手段】ソレノイド装置は、ケース１６Ａ、１６Ｂと、ケース１６Ａ、１６Ｂ内に支持され、軸方向に沿った第１の中心軸穴を備えた第１の円筒部を有するボビン１０と、第１の円筒部に巻回されるコイル１１と、第１の中心軸穴内に配置され、軸方向に沿った第２の中心軸穴を備えた第２の円筒部を有するコア１２Ａ、１２Ｂと、磁性体からなり、第２の円筒部の内側の空間内に配置され、軸方向に延びるシャフトホールを有し、かつ、第２の円筒部に対して軸方向に移動可能なプランジャ１３と、シャフトホールに挿入され、軸方向の一方側がケース１６Ａ、１６Ｂから露出し、軸方向の他方側がケース１６Ａ、１６Ｂにより覆われるシャフトピン１４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ソレノイド装置及びコントロールバルブに関する。

ソレノイド装置は、ソレノイドコイルを用いて磁性体であるプランジャを駆動する装置のことである。例えば、ソレノイドコイルは、入力電流に基づき磁界を発生する。また、プランジャは、後述する軸方向に移動可能となっている。従って、プランジャは、ソレノイドコイルからの磁界を受けると磁化し、軸方向へ移動する。

ソレノイド装置は、様々なシステムに適用可能である。例えば、自動車の分野では、自動変速機（ＡＴ、ＣＶＴなど）を駆動するために、油圧が必要である。また、エンジン及びトランスミッションなどの駆動部の潤滑及び冷却のためにも、油圧の発生が必要である。これらの油圧は、ＶＦＳ（variable force solenoid）などのソレノイドバルブにより生成され、ソレノイド装置は、ソレノイドバルブの一部として使用される。

ソレノイド装置は、ソレノイドコイルに電流を流してからプランジャが所定の位置まで移動するまでの時間が短い、即ち、応答性が良い、のが望ましい。そのためには、プランジャが移動可能な内部空間（プランジャ室）を、ソレノイド装置の外部と空間的に接続するのが効果的である。なぜなら、プランジャ室の空気の出入り（以下、空気の出入りを呼吸と称する）が容易化されるため、プランジャの移動によりプランジャ室内の空気が圧縮又は膨張されないからである。

しかし、コイルに電流を流して磁界を発生させたときに、プランジャの軸方向の端部がケースに接触していると、プランジャとケースの残留磁気の影響により両者が磁気吸着され、応答性が悪化する、という問題が発生する。一方、プランジャの周面長さ（軸方向の長さ）を短くし、磁界によりプランジャを動かすときに、プランジャの軸方向の端部とケースとの間に間隙が設けられるように、ソレノイド装置を構成することも可能である。

しかし、プランジャの周面長さを短くすると、例えば、磁界の通り道となるケース内のコア部からプランジャ周面（径方向の表面）への磁界の受け渡し面積が減少し、磁界の受け渡しという観点から、応答性が悪化する。また、プランジャの周面長さが短くなると、プランジャの摺動支持長さが短くなり、中心軸に対するプランジャの傾きが増大する。このプランジャの傾きの増大は、コイルに電流を流してからの時間とプランジャの位置との関係に、いわゆるヒステリシスを発生させる。このヒステリシスについては、後述する。

特許文献１及び特許文献２は、軸方向の端面に窪み部を有するプランジャを開示する。

特開２００５−２８２６３２号公報 特開２００２−３１７８８２号公報

特許文献１に開示されるソレノイド装置は、プランジャとシャフトピンが互いに独立である構造を有する。即ち、シャフトピンは、プランジャのシャフトホール内に挿入されない。また、特許文献１の技術では、プランジャの窪み部によりケースとプランジャとの間に発生する磁気吸着力をある程度小さくできても、そのためにプランジャの周面長さが短くなるため、磁界の受け渡し面積が減少する。従って、磁界の受け渡しという観点から、応答性が悪化する。また、プランジャの摺動支持長さが短くなり、中心軸に対するプランジャの傾きが増大する。

また、特許文献２に開示されるプランジャの窪み部は、バネを収容するために設けられる。即ち、特許文献２では、プランジャとシャフトピンとが一体化される構造において、ケースとプランジャとの間に磁気吸着力が発生する、といった課題が発生しない。

本発明は、プランジャの周面長さを短くすることなく、プランジャとケースとの磁気吸着を抑えることができる構造を提案する。

本願の例示的な第１の発明に係わるソレノイド装置は、ケースと、前記ケース内に支持され、軸方向に沿った第１の中心軸穴を備えた第１の円筒部を有するボビンと、前記第１の円筒部に巻回されるコイルと、前記第１の中心軸穴内に配置され、軸方向に沿った第２の中心軸穴を備えた第２の円筒部を有するコアと、磁性体からなり、前記第２の円筒部の内側の空間内に配置され、軸方向に延びるシャフトホールを有し、かつ、前記第２の円筒部に対して軸方向に移動可能なプランジャと、前記シャフトホールに挿入され、軸方向の一方側が前記ケースから露出し、軸方向の他方側が前記ケースにより覆われるシャフトピンと、を備える。前記プランジャは、軸方向の他方側を向く表面において、前記シャフトピンを取り囲む窪み部を有する。

本願の例示的な第１の発明によれば、プランジャの周面長さを短くすることなく、プランジャとケースとの磁気吸着を抑えることができる。

図１は、ソレノイド装置の第１の例を示す断面図である。 図２は、ソレノイド装置の第１の例を示す断面図である。 図３は、軸方向の一方側からソレノイド装置を見た図である。 図４は、軸方向の一方側からコアを見た図である。 図５は、軸方向の一方側からスペーサを見た図である。 図６は、スペーサの変形例を示す図である。 図７は、ソレノイド装置の第２の例を示す断面図である。 図８は、軸方向の一方側からスペーサを見た図である。 図９は、スペーサの変形例を示す図である。 図１０は、ソレノイド装置の第３の例を示す断面図である。 図１１は、ソレノイド装置の第４の例を示す断面図である。 図１２は、プランジャとシャフトピンとの結合の例を示す図である。 図１３Ａは、実施例において、磁界の印加時間とプランジャの位置との関係を示す図である。 図１３Ｂは、比較例において、磁界の印加時間とプランジャの位置との関係を示す図である。 図１４は、バルブシステムの第１の例を示す図である。 図１５は、バルブシステムの第２の例を示す図である。 図１６は、バルブシステムの第３の例を示す図である。

以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。
なお、実施形態では、その説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造については、簡略化して説明する。また、図面において、各要素の寸法、形状、数などについても、一例であり、これに限定されるという主旨ではない。

また、以下の説明において、軸方向とは、中心軸が延びる方向を意味し、径方向とは、中心軸に直交する方向を意味する。また、軸方向とは、中心軸に平行な方向、即ち、中心軸に対して０°の方向を示すと共に、中心軸に対して、０°よりも大きく、かつ、４５°よりも小さい範囲の斜め方向も含むものとする。同様に、径方向とは、中心軸に直交する方向を示すと共に、中心軸に直交する方向に対して、０°よりも大きく、かつ、４５°よりも小さい範囲の斜め方向も含むものとする。

さらに、地側とは、地面側を意味し、天側とは、空側を意味する。例えば、地球の重力の方向を基準とした場合、地側は、地球の重力の方向に対して−４５°〜＋４５°の範囲の方向にあるのが望ましく、天側は、地球の重力の方向と反対の方向に対して−４５°〜＋４５°の範囲の方向にあるのが望ましい。

＜ソレノイド装置の第１の例＞
図１乃至図４は、ソレノイド装置の第１の例を示す。図１は、プランジャが軸方向の他方側に最も移動したときの状態である。図２は、プランジャが軸方向の一方側に最も移動したときの状態である。図３は、軸方向の一方側からソレノイド装置を見た図である。図４は、軸方向の一方側からコアを見た図である。

ボビン１０は、例えば、中心軸１００を取り囲む円筒状を有する。ボビン１０は、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）などの樹脂成型品である。ボビン１０は、軸方向に沿った第１の中心軸穴を備えた第１の円筒部を有する。コイル（例えば、ソレノイドコイル）１１は、ボビン１０の第１の円筒部に巻回される。コイル１１は、例えば、銅線を樹脂で覆った、エナメル線、ポリウレタン線、ポリエステル線などである。

第１のコア部１２Ａ及び第２のコア部１２Ｂは、それぞれ全体として円筒状を成し、ボビン１０の第１の中心軸穴内に配置される。第１及び第２のコア部１２Ａ，１２Ｂは、第２の円筒部として、軸方向に沿った第２の中心軸穴を備える。また、第１のコア部１２Ａは、軸方向の一方側において第２の中心軸穴を覆うコア底部１２Ｃを有する。プランジャ１３は、第１及び第２のコア部１２Ａ，１２Ｂの第２の中心軸穴によって構成されるプランジャ室１３２内に配置される。また、プランジャ１３は、軸方向に貫通する第１のホール１３１を有し、かつ、プランジャ室１３２において軸方向に移動可能である。

第１のコア部１２Ａ、第２のコア部１２Ｂ、コア底部１２Ｃ、及び、プランジャ１３は、鉄などの磁性体からなる。電流がコイル１１に流れることにより、コイル１１は、磁界を発生する。第１のコア部１２Ａ、第２のコア部１２Ｂ、コア底部１２Ｃ、及び、プランジャ１３は、コイル１１が発生する磁界により磁化される。

ここで、第１及び第２のコア部１２Ａ，１２Ｂは、例えば、間隙をもって配置され、かつ、樹脂製のカラー１２Ｄにより互いに結合される。即ち、カラー１２Ｄは、全体として円筒状を有し、第１のコア部１２Ａ及び第２のコア部１２Ｂを位置決めした状態で結合する。また、第１及び第２のコア部１２Ａ，１２Ｂは、ケース１６Ａ，１６Ｂに固定される。

しかし、ケース１６Ａ，１６Ｂは、第１及び第２のコア部１２Ａ，１２Ｂと同様に、鉄などの磁性体である。これは、ケース１６Ａ，１６Ｂを、コイル１１が発生する磁界の通り道として機能させるためである。この場合、コイル１１が磁界を発生すると、プランジャ１３及びケース１６Ａ，１６Ｂが同時に磁化される。即ち、この時、プランジャ１３がケース１６Ｂに吸着される磁気吸着力が発生する。

そこで、プランジャ１３は、軸方向の他方側を向く表面において、シャフトピン１４を取り囲む窪み部１３３を有する。窪み部１３３は、プランジャ１３が軸方向の最も他方側に移動した場合（図１参照）でも、プランジャ１３の軸方向の端面がケース１６Ｂに近接する面積を減らすという作用を有する。従って、コイルに電流を流して磁界を発生させたときに、プランジャ１３がケース１６Ｂに磁気吸着されることもない。

また、窪み部１３３は、プランジャ１３の軸方向の他方側を向く表面において、中心軸１００寄り、即ち、プランジャ１３の中央部に設けられる。従って、窪み部１３３は、プランジャ１３の軸方向の端面の径方向の外側の周縁部１３４には設けられない。つまり、プランジャ１３の軸方向の端面がケース１６Ｂに近接する部分は、窪み部１３３を取り囲む環状の周縁部１３４に限定される。

この場合、プランジャ１３の側面（径方向の表面）の面積は、窪み部１３３により影響を受けないため、磁界の通り道となる第１及び第２のコア部１２Ａ,１２Ｂからプランジャ１３の側面への磁界の受け渡し面積を、プランジャ１３の周面長さを伸ばすことなく、確保することができる。

従って、磁気吸着と磁界の受け渡しという２つの観点からみて、本例のソレノイド装置は、応答性が向上する。しかも、プランジャ１３の周面長さは、短くならないため、中心軸１００に対するプランジャ１３の傾きもなく、コイル１１に電流を流してからの時間とプランジャの位置との関係に発生するヒステリシスも、十分に小さくなる。これについては、後述する（図１３Ａ参照）。

尚、ケース１６Ａ，１６Ｂは、フランジ部１６１を備える。フランジ部１６１は、例えば、ソレノイド装置をシステムに組み込むときに、組み立ての容易化に貢献する。また、シール部材１０１は、例えば、Ｏリングである。シール部材１０１は、ボビン１０とケース１６Ａ，１６Ｂとの間をシールする。

コア底部１２Ｃは、軸方向の他方側に凹部１２１を備える。また、コア底部１２Ｃは、径方向の地側において、外部から凹部１２１まで、軸方向に貫通する第２のホール１２０を有する。スペーサ１５は、円環状の凹部１２１を円環状の空隙として、コア底部１２Ｃの軸方向の他方側の面に密着固定される。スペーサ１５は、凹部１２１をソレノイド装置の内側から覆う。

スペーサ１５は、例えば、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ＰＴＦＥなどの非磁性体である。スペーサ１５が非磁性体であれば、スペーサ１５は、コイル１１からの磁界により磁化されることがない。従って、プランジャ１３の移動は、スペーサ１５により制限されない。

スペーサ１５は、中心軸１００に対して第２のホール１２０と反対側、即ち、径方向の天側に、凹部１２１及びプランジャ室１３２を接続する接続部１５１を有する。例えば、図５に示すように、スペーサ１５の接続部１５１は、例えば、接続穴である。接続部１５１が接続穴であれば、第２のホール１２０との対称性が確保される。この対称性は、ソレノイド装置の呼吸をスムーズにする効果がある。

但し、接続部１５１は、凹部１２１及びプランジャ室１３２を接続していれば、接続穴に限定されることはない。

スペーサ１５は、例えば、リング形状を有する。スペーサ１５は、地側から天側に向かう呼吸経路を確保するため、凹部１２１の開口部分を覆う同様の形状を有するのが望ましい。スペーサ１５は、例えば、第１のコア部１２Ａの内面に設けられた環状篏合部１５２に篏合される。環状篏合部１５２は、例えば、第１のコア部１２Ａの内側の面に設けられた段差又は溝である。

スペーサ１５は、例えば、図６に示すように、軸方向に直交する径方向の外側にフラット部１５３を有する。フラット部１５３は、スペーサ１５が第１のコア部１２Ａに篏合されるときのアライメントを正確に行うための要素である。例えば、このフラット部１５３は、第２のホール１２０を地側、接続部１５１を天側に正確にアライメント可能である。この場合、第２のホール１２０と接続部１５１とが、中心軸１００に対して１８０°となる位置関係にあれば、コンタミのプランジャ室１３２内への侵入が最大限に防止される。

また、フラット部１５３は、スペーサ１５が環状篏合部１５２に篏合された後、スペーサ１５を第１のコア部１２Ａに固定する効果を有する。即ち、スペーサ１５は、中心軸１００を中心に回転することがない。従って、例えば、第２のホール１２０が地側、接続部１５１が天側という位置関係が、スペーサ１５のセッティング後においても、常に維持される。

第１のホール１３１、第２のホール１２０、及び、凹部１２１は、ソレノイド装置の呼吸のために設けられる。即ち、第１のホール１３１、第２のホール１２０、及び、凹部１２１は、ソレノイド装置の応答性を向上させる。

凹部１２１は、中心軸１００のまわりに配置される。凹部１２１は、例えば、リング形状を有する。この場合、呼吸経路は、第２のホール１２０から凹部１２１の左側を通って接続部１５１に到達する経路と、第２のホール１２０から凹部１２１の右側を通って接続部１５１に到達する経路と、の２つとなる。従って、ソレノイド装置の呼吸がさらに容易化され、応答性がさらに向上する。

第１のホール１３１は、中心軸１００に対して第２のホール１２０と同じ側に配置されるのが望ましい。この場合、例えば、第２のホール１２０が地側に配置され、接続部１５１が天側に配置され、さらに、第１のホール１３１が地側に配置される。これは、ソレノイド装置の呼吸経路としてのクランクの数が増えることを意味する。従って、仮に、コンタミがプランジャ室１３２内に侵入しても、コンタミは、プランジャ室１３２の全体に拡散され難くなる。即ち、ソレノイド装置の信頼性がさらに向上する。

また、中心軸１００に対して第２のホール１２０と同じ側、即ち、地側において、コア底部１２Ｃとスペーサ１５との間隙、例えば、凹部１２１の径方向の外側の端部は、第２のホール１２０よりも径方向の外側に位置する。この場合、呼吸経路としての間隙、例えば、凹部１２１内に、いわゆるコンタミポケット１２２が設けられる。コンタミポケット１２２は、第２のホール１２０からソレノイド装置内に侵入したコンタミを溜めておく効果を有する。

例えば、第２のホール１２０から凹部１２１内に侵入したコンタミは、天側にある接続部１５１まで移動せずに、重力により、地側の端部、即ち、凹部１２１の径方向の外側の端部に堆積する。この時、コンタミポケット１２２が存在しないと、第２のホール１２０から凹部１２１への気体（例えば、空気）又は液体（例えば、オイル）の流れにより、堆積したコンタミが、再び、天側に移動する。場合によっては、多量のコンタミが凹部１２１内で拡散し、その一部が接続部１５１を経由してプランジャ室１３２内に侵入する。

これに対し、コンタミポケット１２２は、凹部１２１内での気体又は液体の流れとは離れた位置に、コンタミを溜める機能を有する。従って、コンタミポケット１２２内に堆積したコンタミが凹部１２１内で拡散され、再び、天側に移動するといった事態が発生することはない。即ち、コンタミポケット１２２は、コンタミの侵入量にかかわらず、コンタミがプランジャ室１３２内に侵入することを有効に防止する。

シャフトピン１４は、プランジャ１３の移動に追従して軸方向に移動可能である。シャフトピン１４がプランジャ１３の移動に追従して軸方向に移動可能であれば、ソレノイド装置の出力をシャフトピン１４の移動量として容易に取り出すことができる。この場合、ソレノイド装置をバルブシステムなどのシステムに組み込むことが容易化される。

シャフトピン１４は、例えば、ステンレス鋼などの非磁性体である。シャフトピン１４は、例えば、軸方向においてプランジャ１３内に挿入され、かつ、プランジャ１３に固定される。プランジャ１３とシャフトピン１４とが一体化されれば、プランジャ１３の動きとシャフトピン１４の動きとを完全に一致させることができる。

尚、シャフトピン１４の軸方向の一方側は、ケース１６Ａ，１６Ｂから露出する。また、シャフトピン１４の軸方向の一方側は、ケース１６Ａ，１６Ｂから突出可能であってもよい。例えば、プランジャ１３が軸方向の他方側に最も移動したとき、例えば、図１に示すように、シャフトピンの１４は、ケース１６Ａ，１６Ｂの内部に収まる。また、プランジャ１３が軸方向の一方側に最も移動したとき、例えば、図２に示すように、シャフトピンの１４は、ケース１６Ａ，１６Ｂから突出する。

また、シャフトピン１４の軸方向の他方側の端面は、プランジャ１３の周縁部１３４の軸方向の他方側の端面よりも軸方向の他方側に位置する。これは、シャフトピン１４の他方側を支えとし、プランジャ１３の周縁部１３４がケース１６Ｂに接触することを防止するためである。周縁部１３４がケース１６Ｂに接触すると、その部分で磁気吸着が発生すると共に、衝突によるプランジャのメッキ剥がれ等の金属塵の発生の原因となる。

従って、シャフトピン１４の軸方向の他方側の端面がプランジャ１３の周縁部１３４の軸方向の他方側の端面よりも軸方向の他方側に位置するという構成は、ソレノイド装置の応答性及び信頼性の向上を実現するうえで有効である。

以上、説明したように、ソレノイド装置の第１例によれば、スペーサ１５は、コア底部１２Ｃの軸方向の他方側において凹所のスペースを確保してコア底部の軸方向の他方側を覆って配置される。即ち、スペーサ１５とコア底部１２Ｃとの間に呼吸経路が設けられる。この呼吸経路は、例えば、凹部１２１の開口側がスペーサ１５により塞がれた構造である。しかも、コア底部１２Ｃは、径方向の地側において、外部から呼吸経路まで貫通する第２のホール１２０を有する。また、スペーサ１５は、径方向の天側において、接続部１５１を有する。

従って、ソレノイド装置の外部とプランジャ室１３２とは、第２のホール１２０、凹部１２１、及び、接続部１５１からなる呼吸経路により、互いに空間的に接続される。また、この呼吸経路は、クランク状となる。この場合、例えば、ソレノイド装置の呼吸が確保され、応答性が向上すると共に、外部からのコンタミの侵入も防止できる。なぜなら、第２のホール１２０から接続部１５１に向かう方向は、重力に逆らう方向、即ち、地側から天側に向かう方向だからである。この場合、仮に、コンタミが第２のホール１２０から凹部１２１に侵入したとしても、そのコンタミは、自重により、接続部１５１まで到達し難く、さらに、プランジャ室１３２内に侵入することもない。

このように、ソレノイド装置の第１の例によれば、ソレノイド装置の外部からのコンタミの侵入を防ぎつつ、ソレノイド装置の応答性を向上できる。

また、ソレノイド装置の第１の例では、コンタミの侵入防止及び応答性という観点から、上述の効果が得られると共に、さらに、その構造上、以下の効果が得られる。

ソレノイド装置の呼吸経路となる凹部１２１は、ソレノイド装置の内側、即ち、プランジャ室１３２側を向いている。これは、ソレノイド装置の外側にスペーサ１５が露出しないことを意味する。スペーサ１５は、一般的に、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ＰＴＦＥなどの非磁性材料からなる。これらの非磁性材料は、薄く、かつ、衝撃に弱い。従って、スペーサ１５がソレノイド装置の内側に設けられることは、スペーサ１５を衝撃から保護し、ソレノイド装置の信頼性を向上させるために非常に有効である。

さらに、ソレノイド装置の第１例によれば、プランジャ１３は、軸方向の他方側を向く表面において、シャフトピン１４を取り囲む窪み部１３３を有する。窪み部１３３は、プランジャ１３が軸方向の最も他方側に移動した場合でも、プランジャ１３の軸方向の端面がケース１６Ｂに近接する面積を減らすという作用を有する。また、プランジャ１３の環状周縁部１３４は、プランジャ１３の側面（径方向の表面）の面積を増やし、磁界の通り道となる第１及び第２のコア部１２Ａ,１２Ｂからプランジャ１３の側面への磁界の受け渡しをスムーズにする。

従って、磁気吸着と磁界の受け渡しという２つの観点からみて、本例のソレノイド装置は、応答性が向上する。しかも、プランジャ１３の周面長さは、短くならないため、中心軸１００に対するプランジャ１３の傾きもなく、コイル１１に電流を流してからの時間とプランジャの位置との関係に発生するヒステリシスも、十分に小さくなる。

＜ソレノイド装置の第２の例＞
図７は、ソレノイド装置の第２の例を示す。図７は、プランジャが軸方向の他方側に最も移動したときの状態である。
第２の例は、第１の例（図１乃至図６）の変形例である。
従って、第２の例において、第１の例と同じ要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。

第２の例は、第１の例と比べると、スペーサ１５及び接続部１５１の構造に特徴を有する。例えば、図８に示すように、スペーサ１５は、径方向の天側において、切り欠き部を有する。この切り欠き部は、スペーサ１５が第１のコア部１２Ａに結合された後、接続部１５１として機能する。この場合、接続部１５１は、第１のコア部１２Ａ及びスペーサ１５間のギャップとなる。

接続部１５１が第１のコア部１２Ａ及びスペーサ１５間のギャップであれば、接続部１５１は、凹部１２１内において、最も天側に配置することが可能である。この場合、第２のホール１２０から接続部１５１までの距離が最大となるため、コンタミがプランジャ室１３２内にさらに侵入し難くなる。

尚、スペーサ１５は、例えば、図９に示すように、軸方向に直交する径方向の外側にフラット部１５３を有してもよい。フラット部１５３は、第１の例で説明したように、スペーサ１５のアライメントを正確に行うための要素である。従って、第２の例においても、第２のホール１２０が地側、接続部１５１が天側という位置関係が常に維持される。

以上、第２の例においても、ソレノイド装置の応答性及び信頼性を向上できる。

＜ソレノイド装置の第３の例＞
図１０は、ソレノイド装置の第３の例を示す。図１０は、プランジャが軸方向の他方側に最も移動したときの状態である。
第３の例も、第１の例（図１乃至図６）の変形例である。
従って、第３の例において、第１の例と同じ要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。

第３の例は、第１の例と比べると、第１のコア部１２Ａとスペーサ１５との結合部の構造に特徴を有する。例えば、第１のコア部１２Ａは、スペーサ１５が篏合される環状篏合部１５２を有する。但し、この環状篏合部１５２は、第１の例とは異なり、第１のコア部１２Ａの内側の面に設けられた円環状の溝である。

この場合、スペーサ１５が環状篏合部１５２に篏合されることにより、スペーサ１５は、第１のコア部１２Ａに固定される。また、例えば、図６に示すように、スペーサ１５がフラット部１５３を有していれば、スペーサ１５は、中心軸１００を中心に回転することがない。従って、例えば、第２のホール１２０が地側、接続部１５１が天側という位置関係は、スペーサ１５がセッティングされた後であっても、常に維持される。

以上、第３の例においても、ソレノイド装置の応答性及び信頼性を向上できる。

＜ソレノイド装置の第４の例＞
図１１は、ソレノイド装置の第４の例を示す。図１１は、プランジャが軸方向の他方側に最も移動したときの状態である。
第４の例は、第３の例（図１０）の変形例である。
従って、第４の例において、第３の例と同じ要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。

第４の例は、第３の例と比べると、第１のコア部１２Ａとスペーサ１５とがいわゆるスナップフィット構造により結合される点に特徴を有する。例えば、スペーサ１５は、フック部を有する。また、環状篏合部１５２は、第１のコア部１２Ａに設けられた窪みであり、かつ、フック部が固定されるキャッチ部を有する。

この場合、スペーサ１５が環状篏合部１５２に篏合されることにより、スペーサ１５は、第１のコア部１２Ａに完全に固定される。即ち、スペーサ１５は、中心軸１００を中心に回転することがない。従って、例えば、第２のホール１２０が地側、接続部１５１が天側という位置関係は、スペーサ１５がセッティングされた後であっても、常に維持される。

以上、第４の例においても、ソレノイド装置の応答性及び信頼性を向上できる。

＜プランジャとシャフトピンとの関係＞
ソレノイド装置の第１乃至第４の例（図１乃至図１１）では、プランジャ１３とシャフトピン１４とが一体化される。この場合、プランジャ１３の動きとシャフトピン１４の動きとを完全に一致させ、ソレノイド装置の応答性をさらに向上できる。

図１２は、プランジャとシャフトピンとの結合の例を示す。
プランジャ１３とシャフトピン１４とが一体である場合、プランジャ１３とシャフトピン１４とは、例えば、カシメにより互いに結合するのが望ましい。なぜなら、カシメは、簡単かつ低コストで、両者を結合できるからである。

この場合、プランジャ１３は、軸方向に貫通するシャフトホール１４１を有する。シャフトホール１４１は、例えば、プランジャ１３の中心に設ける、即ち、中心軸１００を中心として配置するのが望ましい。

また、シャフトピン１４は、シャフトピン１４を取り囲む周方向に凹部を備える。シャフトピン１４の凹部は、例えば、周方向の全体、即ち、一周３６０°の全体に設けられるのが望ましい。そして、プランジャ１３の一部は、シャフトピン１４の凹部（被カシメ部）にカシメられる。

カシメ部１３３１は、例えば、ポンチ１７により形成可能である。ポンチ１７は、テーパ状の先端を有する。テーパ状の先端は、プランジャ１３の一部を変形させ、プランジャ１３をシャフトピン１４に固定するために使用される。例えば、同図に示すように、シャフトピン１４は、プランジャ１３のシャフトホール１４１内に挿入される。この状態において、プランジャ１３の角部がシャフトピン１４の凹部に対応するように位置決めし、かつ、両者が一時的に仮固定される。この後、ポンチを軸方向にスライドさせることにより、ポンチ１７のテーパ状の先端は、プランジャ１３の角部に衝突する。

その結果、プランジャ１３の角部は、シャフトピン１４の凹部内に嵌め込まれ、カシメ部１３３１が形成される。

＜ヒステリシスの改善＞
図１３Ａは、実施例において、磁界の印加時間とプランジャの位置（ストローク）との関係を示す。図１３Ｂは、比較例において、磁界の印加時間とプランジャの位置（ストローク）との関係を示す。

ここで、実施例とは、第１乃至第４の例（図１乃至図１１）で説明したソレノイド装置のことである。また、比較例とは、第１乃至第４の例（図１乃至図１１）の窪み部１３３を有しないソレノイド装置のことである。また、Ｌ０は、プランジャ室内において、プランジャ１３が軸方向の最も他方側に移動したときの位置である。Ｌ１は、プランジャ室内において、プランジャ１３が軸方向の最も一方側に移動したときの位置である。

実施例及び比較例共に、コイル１１が磁界を発生してから一定期間ｔdelay，ｔdelay’は、プランジャ１３の位置が変化しない。しかし、実施例でのｔdelayは、比較例でのｔdelay’よりも短い。これは、上述したように、実施例では、比較例に比べて、プランジャ１３がケース１６Ｂから受ける磁気吸引力が小さいからである。

従って、実施例において、プランジャ１３が軸方向の他方側Ｌ０から軸方向の一方側Ｌ１まで移動するトータルの時間ｔ01は、比較例において、プランジャ１３が軸方向の他方側Ｌ０から軸方向の一方側Ｌ１まで移動するトータルの時間ｔ01’よりも短い。これは、実施例に係わるソレノイド装置の応答性が比較例に係わるソレノイド装置の応答性よりも優れていることを意味する。

尚、実施例において、プランジャ１３が軸方向の一方側Ｌ１から軸方向の他方側Ｌ０まで移動する時間ｔ10は、比較例において、プランジャ１３が軸方向の一方側Ｌ１から軸方向の他方側Ｌ０まで移動する時間ｔ10’と同じである。これは、軸方向の一方側Ｌ１から軸方向の他方側Ｌ０までの移動については、プランジャ１３とケース１６Ｂとの間の磁気吸着力が問題とならないからである。

結果として、実施例におけるヒステリシス、即ち、磁界の印加時間とプランジャの位置との関係（図１３Ａ）は、比較例におけるヒステリシス、即ち、磁界の印加時間とプランジャの位置との関係（図１３Ｂ）に比べて、改善される。

＜適用例＞
上述のソレノイド装置は、圧力制御システムなど、様々なシステムに適用可能である。例えば、自動車の分野では、自動変速機（ＡＴ、ＣＶＴなど）を駆動するために、油圧が必要である。また、エンジン及びトランスミッションなどの駆動部の潤滑及び冷却のためにも、油圧の発生が必要である。これらの油圧は、ソレノイドバルブにより生成され、ソレノイド装置は、ソレノイドバルブの一部として使用される。

以下、上述のソレノイド装置が適用可能なバルブシステムの例のいくつかを説明する。

＜バルブシステムの第１の例＞
図１４は、バルブシステムの第１の例を示す。
第１の例は、ＶＦＳなどのソレノイドバルブに関する。

バルブシステムは、ソレノイド装置２０と、バルブ装置３０と、を備える。ソレノイド装置２０は、例えば、図１乃至図１２で説明したソレノイド装置である。バルブ装置３０は、ソレノイド装置２０に結合され、軸方向に移動可能なスプール３１を備え、かつ、スプール３１の移動量によりバルブ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅの開閉を制御する。

バルブ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅは、入力圧力（油圧）が入力される入力ポート３２Ａと、出力圧力（油圧）が出力される出力ポート３２Ｂと、フィードバック圧力が入力されるフィードバックポート３２Ｃと、バルブ装置３０内の余分なオイルを排出するドレインポート３２Ｄと、ソレノイド装置２０内に潤滑のためのオイルを供給するオイル供給ポート３２Ｅと、を備える。

入力圧力と出力圧力との関係は、スプール３１の位置により変化する。即ち、入力圧力が一定圧力の場合、例えば、オイルポンプから供給される油圧である場合、出力圧力は、入力圧力を基準に、それよりも低い圧力又は高い圧力をスプール３１の位置に応じて任意に生成可能である。

フィードバック圧力は、例えば、出力圧力をフィードバックしたもので、出力圧力に等価である。フィードバック圧力がフィードバックポート３２Ｃに入力される理由は、出力圧力のゆらぎ、即ち、油振を防止するためである。

バルブ装置３０は、さらに、スプール３１を軸方向の他方側に付勢する付勢部材（例えば、バネ）３３を備える。

例えば、ソレノイド装置２０が初期状態（非動作状態）にある、即ち、ソレノイドコイルに電流が流れていない場合、付勢部材３３の付勢力は、スプール３１及びシャフトピン１４を軸方向の他方側に付勢する。

この状態は、同図の上半分に示される。同図の上半分から明らかなように、ソレノイド装置２０が初期状態にある場合、入力ポート３２Ａと出力ポート３２Ｂとは、スプール３１の壁により、互いに分断される。また、バルブ装置３０内の余分なオイルは、ドレインポート３２Ｄから排出される。

これに対し、例えば、ソレノイド装置２０が動作状態にある、即ち、ソレノイドコイルに電流が流れている場合、ソレノイドコイルが発生する磁界は、プランジャ、即ち、シャフトピン１４を軸方向の一方側に移動させる移動力を発生させる。従って、この移動力が付勢部材３３の付勢力よりも大きければ、シャフトピン１４は、軸方向の一方側に移動する。また、スプール３１も、シャフトピン１４の移動に追従して、軸方向の一方側に移動する。

この状態は、同図の下半分に示される。同図の下半分から明らかなように、ソレノイド装置２０が動作状態にある場合、入力ポート３２Ａと出力ポート３２Ｂとは、スプール３１の溝を経由して、互いに接続される。また、オイルは、オイル供給ポート３２Ｅを介して、ソレノイド装置２０に供給される。

ここで、ソレノイド装置２０は、既に述べたように、第２のホール１２０が中心軸１００に対して地側に配置され、かつ、接続部１５１が中心軸１００に対して天側に配置される状態で、バルブ装置３０に結合される。従って、このようなバルブシステムにおいて、オイル供給ポート３２Ｅからソレノイド装置２０内に供給されるオイルにコンタミが含まれていたとしても、コンタミは、ソレノイド装置２０のプランジャ室内まで侵入することがない。

以上、バルブシステムの第１の例によれば、バルブ開閉の応答性が良好になると共に、コンタミがバルブ装置からソレノイド装置に侵入することを有効に防止できる。

＜バルブシステムの第２の例＞
図１５は、バルブシステムの第２の例を示す。
第２の例は、変速機を制御するコントロールバルブに関する。

バルブシステムは、変速機４０と、変速機４０を制御する油圧を発生するコントロールバルブ本体４１と、所定の油圧のオイルをコントロールバルブ本体４１に供給するオイルポンプ４２と、オイルを溜めておくオイルパン４３と、を備える。

ソレノイドバルブは、コントロールバルブ本体４１に取り付けられる。ソレノイドバルブは、オイルポンプ４２からの油圧に基づき、変速機４０を制御する油圧を生成する。ソレノイドバルブは、例えば、図１４のソレノイドバルブであり、ソレノイド装置２０と、バルブ装置３０と、を備える。

このようなバルブシステムにおいては、複数の油圧が正確に制御されなければならないと同時に、バルブシステムがオイル内に含まれるコンタミ（金属粉，酸化変質物，塵など）から十分に保護されなければならない。

本例では、ソレノイド装置２０は、既に述べたように、コンタミがプランジャ室内に侵入し難い構造を有する（図１４参照）。従って、本例のバルブシステムによれば、オイル内のコンタミがプランジャ室内に侵入することを防ぎつつ、複数の油圧の制御が正確に行える。即ち、ソレノイド装置の呼吸が十分に行えるため、バルブシステムでのバルブ開閉の応答性が向上する。これは、複数の油圧が正確かつ高速に生成されることを意味する。

以上、バルブシステムの第２の例によれば、バルブ開閉の応答性が良好になると共に、コンタミがバルブ装置からソレノイド装置に侵入することを有効に防止できる。

＜バルブシステムの第３の例＞
図１６は、バルブシステムの第３の例を示す。
第３の例は、ソレノイド装置が液体又は気体の圧力、例えば、油圧を制御するバルブボディに取り付け可能なバルブシステムに関する。

バルブシステムは、ソレノイド装置２０と、バルブボディ５０と、を備える。ソレノイド装置２０は、例えば、図１乃至図１２で説明したソレノイド装置である。ソレノイド装置２０は、例えば、ネジ１６２により、バルブボディ５０に固定される。ネジ１６２は、例えば、ソレノイド装置２０のフランジ部１６１に取り付けられる。

バルブボディ５０は、軸方向に移動可能なスプール５１を備え、かつ、スプール５１の移動量によりバルブ５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅの開閉を制御する。

バルブ５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅは、入力圧力（油圧）が入力される入力ポート５２Ａと、出力圧力（油圧）が出力される出力ポート５２Ｂと、フィードバック圧力が入力されるフィードバックポート５２Ｃと、バルブボディ５０内の余分なオイルを排出するドレインポート５２Ｄと、ソレノイド装置２０内に潤滑のためのオイルを供給するオイル供給ポート５２Ｅと、を備える。

入力圧力と出力圧力との関係は、スプール５１の位置により変化する。即ち、入力圧力が一定圧力の場合、例えば、オイルポンプから供給される油圧である場合、出力圧力は、入力圧力を基準に、それよりも低い圧力又は高い圧力をスプール５１の位置に応じて任意に生成可能である。

フィードバック圧力は、例えば、出力圧力をフィードバックしたもので、出力圧力に等価である。フィードバック圧力がフィードバックポート５２Ｃに入力される理由は、出力圧力のゆらぎ、即ち、油振を防止するためである。

バルブボディ５０は、さらに、スプール５１を軸方向の他方側に付勢する付勢部材（例えば、バネ）５３を備える。

例えば、ソレノイド装置２０が初期状態（非動作状態）にある、即ち、ソレノイドコイルに電流が流れていない場合、付勢部材５３の付勢力は、スプール５１及びシャフトピン１４を軸方向の他方側に付勢する。

この状態は、同図の上半分に示される。同図の上半分から明らかなように、ソレノイド装置２０が初期状態にある場合、入力ポート５２Ａと出力ポート５２Ｂとは、スプール５１の壁により、互いに分断される。また、バルブボディ５０内の余分なオイルは、ドレインポート５２Ｄから排出される。

これに対し、例えば、ソレノイド装置２０が動作状態にある、即ち、ソレノイドコイルに電流が流れている場合、ソレノイドコイルが発生する磁界は、プランジャ、即ち、シャフトピン１４を軸方向の一方側に移動させる移動力を発生させる。従って、この移動力が付勢部材５３の付勢力よりも大きければ、シャフトピン１４は、軸方向の一方側に移動する。また、スプール５１も、シャフトピン１４の移動に追従して、軸方向の一方側に移動する。

この状態は、同図の下半分に示される。同図の下半分から明らかなように、ソレノイド装置２０が動作状態にある場合、入力ポート５２Ａと出力ポート５２Ｂとは、スプール５１の溝を経由して、互いに接続される。また、オイルは、オイル供給ポート５２Ｅを介して、ソレノイド装置２０に供給される。

ここで、ソレノイド装置２０は、既に述べたように、第２のホール１２０が中心軸１００に対して地側に配置され、かつ、接続部１５１が中心軸１００に対して天側に配置される状態で、バルブボディ５０に結合される。従って、このようなバルブシステムにおいて、オイル供給ポート５２Ｅからソレノイド装置２０内に供給されるオイルにコンタミが含まれていたとしても、コンタミは、ソレノイド装置２０のプランジャ室内まで侵入することがない。

以上、バルブシステムの第３の例によれば、バルブ開閉の応答性が良好になると共に、コンタミがバルブ装置からソレノイド装置に侵入することを有効に防止できる。

＜むすび＞
以上、説明したように、本発明の実施形態によれば、プランジャの周面長さを短くすることなく、プランジャとケースとの磁気吸着を抑えることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することを意図しない。これら実施形態は、上述以外の様々な形態で実施することが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換、変更など、を行える。これら実施形態及びその変形は、本発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明及びその均等物についても、本発明の範囲及び要旨に含まれる。

１０： ボビン、 １１： コイル、 １２Ａ： 第１のコア部、 １２Ｂ： 第２のコア部、 １２Ｃ： コア底部、 １３： プランジャ、 １４： シャフトピン、 １５： スペーサ、 １６Ａ，１６Ｂ： ケース、 １００： 中心軸、 １０１： シール部材、 １２０： 第２のホール、 １２１： 凹部、 １２２： コンタミポケット、 １３１： 第１のホール、 １３２： プランジャ室、 １５１： 接続部、 １５２： 環状篏合部、 １６１： フランジ部。

Claims (12)

1. ケースと、
   前記ケース内に支持され、軸方向に沿った第１の中心軸穴を備えた第１の円筒部を有するボビンと、
   前記第１の円筒部に巻回されるコイルと、
   前記第１の中心軸穴内に配置され、軸方向に沿った第２の中心軸穴を備えた第２の円筒部を有するコアと、
   磁性体からなり、前記第２の円筒部の内側の空間内に配置され、軸方向に延びるシャフトホールを有し、かつ、前記第２の円筒部に対して軸方向に移動可能なプランジャと、
   前記シャフトホールに挿入され、軸方向の一方側が前記ケースから露出し、軸方向の他方側が前記ケースにより覆われるシャフトピンと、
   を備え、
   前記プランジャは、軸方向の他方側を向く表面において、前記シャフトピンを取り囲む窪み部を有する、
   ソレノイド装置。
2. 前記プランジャは、軸方向に直交する径方向の端部に前記窪み部を取り囲む円環状周縁部を有し、
   前記円環状周縁部は、前記窪み部より軸方向の他方側に位置する、
   請求項１に記載のソレノイド装置。
3. 前記シャフトピンの軸方向の他方側の端面は、前記円環状周縁部の軸方向の他方側の端面よりも軸方向の他方側に位置する、
   請求項２に記載のソレノイド装置。
4. 軸方向の一方側において前記シャフトピンが前記プランジャから突出する第１の突出部は、軸方向の他方側において前記シャフトピンが前記プランジャから突出する第２の突出部よりも長い、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
5. 前記シャフトピンは、前記シャフトピンを取り囲む周方向に被カシメ部を有し、
   前記プランジャは、前記被カシメ部に圧接したカシメ部を備え、
   前記カシメ部は、前記シャフトホールの縁を取り囲む周辺部に位置する、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
6. 前記プランジャは、前記プランジャを軸方向に貫通する呼吸ホールを有し、
   前記呼吸ホールの他方側は、前記窪み部に繋がる、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
7. 前記コア及び前記ケースは、共に磁性体からなる、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
8. 前記第２の円筒部は、軸方向の一方側に配置される第１の部分と、軸方向の他方側に配置される第２の部分とを備え、
   前記第１及び第２の部分は、間隙をもって互いに分離される、
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のソレノイド装置と、
   前記ソレノイド装置が結合され、前記ソレノイド装置の前記シャフトピンによりバルブが駆動されるバルブ装置を有するバルブボディと、
   を備える、
   コントロールバルブ。
10. 前記バルブ装置は、前記ソレノイド装置の前記シャフトピンにより軸方向に動くスプールを備え、かつ、前記スプールの移動量により前記バルブが駆動される、
    請求項９に記載のコントロールバルブ。
11. 前記ソレノイド装置の前記シャフトピンは、前記スプールに接触し、
    前記スプールの移動は、前記プランジャの移動に追従する、
    請求項１０に記載のコントロールバルブ。
12. 前記バルブ装置は、油圧を制御する、
    請求項１１に記載のコントロールバルブ。

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