JP5077331B2 - リニアソレノイド - Google Patents

Description

本発明は、プランジャがステータコアの内周面で直接摺動するリニアソレノイドに関する。

背景技術を、図７、図８を参照して説明する。なお、符号は後述する［発明を実施するための形態］および［実施例］と同一機能物に同一符号を付したものである。
図７（ａ）に示すように、プランジャ３がステータコア５の内周面で直接摺動するリニアソレノイドが知られている。プランジャ３とステータコア５との間には、摺動ギャップ（摺動クリアランス）が存在する。この摺動ギャップは、ステータコア５の内周面によってプランジャ３を軸方向へ摺動自在に支持させるための隙間である。なお、この摺動ギャップには、プランジャ３の外径寸法、およびステータコア５の内径寸法の製造ばらつきを吸収するための組付隙間も加算されている。

プランジャ３とステータコア５との間には、摺動ギャップが存在するため、図７（ａ）に示すように、プランジャ３が重力や振動等により、ステータコア５の軸芯より径方向へ偏心する。この状態でコイルが通電されると、プランジャ３とステータコア５との径方向の磁束の受け渡しにおいて磁束の偏りが生じる。このような磁束の偏りが生じると、プランジャ３には磁束の偏りが生じた方向へ向かう横力（以下、径方向横力Ｆ）が発生し、プランジャ３とステータコア５との円滑な摺動が阻害される問題がある。

そこで、磁束の集中偏りを防ぐ目的で、図７（ｂ）に示すように、
（ｉ）プランジャ３を、磁性体製（鉄等）の磁性母材１１と、この磁性母材１１の表面に形成される非磁性体製（ＮｉＰ等）のメッキ層１２とで設けるとともに、
（ｉｉ）メッキ層１２をメッキ技術によって厚く付けることで、ステータコア５とプランジャ３の径方向の磁束集中を緩和して、径方向横力Ｆを低減する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかるに、プランジャ３の摺動面に非磁性のメッキ層１２を厚く付ける技術を採用する場合、メッキ層１２の厚みに大きな誤差が生じる不具合があり、プランジャ３の外径精度を高めるために、メッキ処理後にプランジャ３の外径を高精度に切削する必要が生じ、製造コストが高くなってしまう問題がある。

この問題点を図８を参照して説明する。
リニアソレノイドには、ヒステリシスを下げる等の目的で、プランジャ３の外径寸法に対して高い外径精度が要求される。
以下では、
・磁性母材１１の外径寸法（プランジャメイン径）をφＤ０、
・プランジャ３（磁性母材１１＋メッキ層１２）の外径寸法をφＤ１、
・磁束集中の偏りを防ぐためにメッキ層１２に要求される厚さをα、
・プランジャ３（磁性母材１１＋メッキ層１２）を摺動させるステータコア５における摺動穴４の内周面の内径寸法をＡ、
・ステータコア５とプランジャ３（磁性母材１１＋メッキ層１２）の摺動クリアランスを例えばＢ、
として説明する。

具体的な一例として数値を用いて説明すると、
・ステータコア５とプランジャ３の摺動クリアランスＢを、例えば２０μｍ、
・厚メッキに要求される厚さαを、８０μｍ（磁束の集中偏りを防ぐ非磁性の径方向距離：４０μｍ〜８０μｍの範囲の一例）、
とした場合、この数値のプランジャ３は、次の工程で製造される。

（１）先ず、磁性母材１１の外径を切削して、磁性母材１１の外径寸法φＤ０をＡ−（２０μｍ×２）−（８０μｍ×２）に設ける。
（２）次に、外径精度が高められた磁性母材１１の表面に、非磁性のメッキ層１２を厚く付ける。メッキ工程では、メッキの厚み誤差が最大で２０％ほど生じる。このため、このメッキ工程では、確実に８０μｍのメッキ層１２を得るために、磁性母材１１の表面に非磁性のメッキ層１２を１００μｍ以上形成させる。
（３）次に、１００μｍ以上形成した非磁性のメッキ層１２の外径を切削して、プランジャ３（磁性母材１１＋メッキ層１２）の外径寸法φＤ１をＡ−（２０μｍ×２）に設ける。この結果、非磁性のメッキ層１２の厚みαが８０μｍに設けられ、要求されるプランジャ３を形成することができる。

このように、従来の技術では、プランジャ３を製造する際に、２度の高精度な切削加工が必要になるため、プランジャ３の製造コストが高くなってしまう。
また、プランジャ３の摺動面に非磁性のメッキ層１２を厚く付けるために、メッキ時間が長くなり、結果的にプランジャ３の生産性が悪くなってしまう。

特開２００２−２２２７１０号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、厚メッキを廃止して生産性の向上と、メッキ処理後における切削加工を廃止してコストダウンが可能なリニアソレノイドの提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１のリニアソレノイドは、上記の目的を達成するために、以下の構成を採用する。
〇ステータコアは、磁気吸引コア、磁気遮断部、磁気受渡コアを一体に設けたものであり、プランジャがステータコアの内周面で直接摺動する。
〇磁気受渡コアは、磁気遮断部から軸方向に離れた部位に、当該磁気受渡コアにおける磁路の形成を阻止する環状の第２磁気遮断部を備える。
〇第１磁気遮断部および第２磁気遮断部は、ステータコアの内周面に影響を与えないように、ステータコアの外周面に環状の溝を形成することで、ステータコアと一体に設けられる。
〇プランジャは、磁性体材料よりなる磁性母材と、この磁性母材の表面に形成されてステータコアの内周面に直接摺動する非磁性材料よりなるメッキ層とで設けられる。
〇磁性母材は、
（ｉ）プランジャの軸方向の全ストローク範囲において第１磁気遮断部の軸方向範囲内に収まる部位に、径方向に膨出する第１膨出部を備えるとともに、
（ｉｉ）プランジャの軸方向の全ストローク範囲において第２磁気遮断部の軸方向範囲内に収まる部位に、径方向に膨出する第２膨出部を備え、
（ｉｉｉ）さらに、少なくとも第１膨出部と第２膨出部の軸方向間に、磁気受渡コアと径方向の磁気の受渡を行なうプランジャメイン筒を備える。
〇メッキ層は、少なくとも第１、第２膨出部の外面に設けられる。
〇そして、第１膨出部に設けられたメッキ層と第１磁気遮断部の内周面とが摺接する第１摺接部、および第２膨出部に設けられたメッキ層と第２磁気遮断部の内周面が摺接する第２摺接部のみによって、プランジャがステータコアの内周面で直接摺動する。

請求項１のリニアソレノイドは、上記の構成を採用することにより、
（ｉ）ステータコアとプランジャとの径方向の磁気の受渡は、プランジャにおける第１、第２膨出部ではほとんど行なわれず、他の部分（プランジャメイン筒）において行なわれ、
（ｉｉ）ステータコアとプランジャとの摺動は、磁気の受渡をほとんど行なわない第１、第２膨出部におけるメッキ層のみで行なわれる。

磁束の集中偏りを防ぐために要求されるステータコアと磁性母材との径方向の非磁性距離（径方向の磁束集中を緩和する距離）は、第１、第２膨出部の径方向の膨出量によって確保することができるため、メッキ層を厚く設ける必要がなくなり、メッキ層を薄く設けることができる。即ち、薄く設けたメッキ層の厚みと、第１、第２膨出部の径方向の膨出量とによって、プランジャの径方向の吸引力を小さくすることができ、その結果、プランジャに作用する径方向横力を抑えることができ、プランジャの円滑な摺動を達成することができる。

このように、メッキ層を薄く設けることができるため、メッキ処理後におけるプランジャ（磁性母材＋メッキ層）の外径寸法のバラツキを小さく抑えることができ、メッキ処理後における外径の切削加工を廃止することが可能になり、プランジャのコストを抑え、結果的にリニアソレノイドの製造コストを下げることができる。
また、メッキ層を薄くできるため、メッキ時間を短縮することができ、プランジャの生産性を高めることができる。

［請求項２の手段］
請求項２のリニアソレノイドにおける第１膨出部および第２膨出部は、それぞれの外周面が円筒状の環状膨出部である。
これにより、第１、第２膨出部の表面に形成されるメッキ層も外周面が円筒状に設けられる。
このため、第１、第２膨出部のメッキ層と、ステータコアの内周面との接触面積を大きく確保することができ、長期に亘ってステータコアの内周面と接触するメッキ層の摩耗を防ぐことができ、リニアソレノイドの信頼性を高めることができる。

［請求項３の手段］
請求項３のリニアソレノイドは、磁気吸引コアに形成された筒形凹部の内側にプランジャが侵入して、筒形凹部とプランジャとが軸方向に交差可能なものである。
そして、プランジャにおける第１膨出部から磁気吸引コア側の外径寸法が、プランジャにおける第１膨出部と第２膨出部の間の外径寸法よりも小さく設けられる。
これにより、磁気吸引コアにおける筒形凹部とプランジャとの径方向の隙間（非磁性距離）を大きくすることができ、磁気吸引コア側におけるプランジャの径方向の吸引力を小さく抑えることができる。
このように、磁気吸引コア側におけるプランジャの径方向の吸引力を小さくすることができ、その結果、プランジャ全体の径方向横力をさらに抑えることができ、プランジャの摺動をより円滑にできる。

［請求項４の手段］
請求項４のリニアソレノイドにおける磁気受渡コアは、第２磁気遮断部よりも第１磁気遮断部とは異なる側に、第２磁気遮断部の径方向厚みよりも径方向に厚い大径部を備える。
これにより、磁気受渡コアの筒端側に第２磁気遮断部を設けても、その第２磁気遮断部よりも筒端側に大径部を設けたことで、磁気受渡コアの筒端に歪みを生じ難くすることができる。即ち、磁気受渡コアに歪みが生じ難く成るため、磁気受渡コアの歪みによりプランジャの摺動性が損なわれる不具合を無くすことができ、リニアソレノイドの信頼性を高めることができる。
具体的には、ステータコアを熱処理しても、熱処理による歪みの発生を大径部によって抑えることができる。即ち、磁気受渡コアの筒端側に第２磁気遮断部を設けても、熱処理の歪みが大径部によって抑えられ、プランジャの摺動性を確保することができる。

また、この請求項４の手段を採用することにより、第２磁気遮断部の軸方向の位置が磁気受渡コアの端部よりズレた位置に設けられるため、後述する請求項５の手段の実施が容易になる。

［請求項５の手段］
請求項５のリニアソレノイドのプランジャは、このプランジャにおける軸方向の中心を起点として、軸方向に対称に設けられる。
これにより、プランジャの組付け方向に方向性が無くなるため、誤組付けを確実に防ぐことができるとともに、組付けが容易になり、リニアソレノイドの生産性を高めることができる。

電磁スプール弁の断面図、およびリニアソレノイドの要部断面図である（実施例１）。 プランジャの説明図である（実施例１）。 プランジャの説明図である（実施例２）。 電磁スプール弁の断面図、およびリニアソレノイドの要部断面図である（実施例３）。 電磁スプール弁の断面図、およびリニアソレノイドの要部断面図である（実施例４）。 プランジャの説明図である（実施例４）。 軸方向から見たステータコアとプランジャの断面図である（従来例）。 プランジャの説明図である（従来例）。

図面を参照して［発明を実施するための形態］を説明する。
リニアソレノイド１は、通電により磁力を発生するコイル２と、軸方向へ摺動自在に支持されるプランジャ３と、内部に軸方向に延びる一定径の摺動穴４を備え、その摺動穴４の内周面でプランジャ３を直接摺動させるステータコア５とを備える。
このステータコア５は、コイル２の発生する磁力によりプランジャ３を磁気吸引する磁気吸引コア６、プランジャ３と径方向の磁気の受け渡しを行う磁気受渡コア７、および磁気吸引コア６と磁気受渡コア７の間に設けられて磁気吸引コア６と磁気受渡コア７が直接磁気的に結合するのを阻止する環状の第１磁気遮断部８を備え、これら磁気吸引コア６、第１磁気遮断部８および磁気受渡コア７が一体に設けられたものである。

磁気受渡コア７は、第１磁気遮断部８から軸方向に離れた部位に、この磁気受渡コア７における磁路の形成を阻止する環状の第２磁気遮断部９を備える。
第１磁気遮断部８および第２磁気遮断部９は、摺動穴４の内周面に影響を与えないように、ステータコア５の外周面に環状の溝を形成することで、ステータコア５と一体に設けられる。
プランジャ３は、磁性体材料（鉄等）よりなる磁性母材１１と、この磁性母材１１の表面に形成されてステータコア５の内周面に直接摺動する非磁性体材料（ニッケル、亜鉛等）よりなるメッキ層１２とからなる。

磁性母材１１は、プランジャ３の軸方向の全ストローク範囲において第１磁気遮断部８の軸方向範囲内に収まる部位に設けられた径方向に膨出する第１膨出部１３と、プランジャ３の軸方向の全ストローク範囲において第２磁気遮断部９の軸方向範囲内に収まる部位に設けられた径方向に膨出する第２膨出部１４と、少なくとも第１膨出部１３と第２膨出部１４の軸方向間に設けられて、磁気受渡コア７と径方向の磁気の受渡を行なうプランジャメイン筒１５とを備える。
メッキ層１２は、少なくとも第１、第２膨出部１３、１４の外面に設けられる。

そして、プランジャ３とステータコア５とが直接摺動する箇所は、
（ｉ）第１膨出部１３のメッキ層１２と、第１磁気遮断部８の内周面とが摺接する第１摺接部、
（ｉｉ）および第２膨出部１４のメッキ層１２と、第２磁気遮断部９の内周面が摺接する第２摺接部の２箇所のみであり、
第１、第２膨出部１３、１４とは異なる部位では、プランジャ３とステータコア５は直接摺動しないものである。

本発明を自動変速機における電磁油圧制御弁のリニアソレノイド１に適用した実施例１を、図１、図２を参照して説明する。なお、以下の実施例において、上記［発明を実施するための形態］と同一符号は、同一機能物を示すものである。また、以下では実施例の説明のために、図２の左側を前、右側を後として説明するが、実際の搭載方向にかかるものではない。

〔電磁油圧制御弁の構造〕
図１を参照して電磁油圧制御弁の構造を説明する。
この実施例１の電磁油圧制御弁は、例えば、自動変速機の油圧制御装置に搭載されるものである。具体的に、実施例１に示す電磁油圧制御弁は、自動変速機内の下部に配置された油圧コントローラケースに組み付けられるものであり、スプール弁２１と、このスプール弁２１を駆動するリニアソレノイド１とで構成される。

（スプール弁２１の説明）
スプール弁２１は、スリーブ２２、スプール２３およびバネ（リターンスプリング）２４を備える。
スリーブ２２は、略円筒形状を呈するものであり、中心にはスプール２３を軸方向へ摺動自在に支持する挿通穴２５が形成され、径方向にはオイルポート２６が形成されている。
なお、オイルポート２６は、図示しないオイルポンプのオイル吐出口に連通して入力圧が供給される入力ポート、電磁油圧制御弁で調圧した出力圧が出力される出力ポート、低圧側に連通する排出ポート、呼吸用のドレーンポート等である。

スプール２３は、スリーブ２２内に摺動可能に配置され、オイルポート２６の開口面積を可変するとともに、オイルポート２６の連通状態を切り替えるものであり、オイルポート２６を閉塞可能な複数のランド２７と、ランド２７間に設けられた小径部２８とを備える。
このスプール２３の後端部には、リニアソレノイド１の内部にまで延びるシャフト２９が当接しており、そのシャフト２９の後端は、後述するプランジャ３の前端面に当接して、プランジャ３がスプール２３を軸方向へ駆動するように設けられている。

バネ２４は、スプール２３を後側に付勢する圧縮コイルスプリングであり、スリーブ２２の前側のバネ室内に圧縮された状態で配置される。このバネ２４は、一端がスプール２３の前面に当接し、他端がスリーブ２２の挿通穴２５の前端を閉塞する調整ネジ３０の底面に当接するものであり、調整ネジ３０の螺合量（ねじ込み量）により、バネ２４の付勢力が調整できるようになっている。

（リニアソレノイド１の説明）
リニアソレノイド１は、コイル２、プランジャ３、磁気固定子３１、コネクタ３２を備える。
コイル２は、通電されると磁力を発生して、プランジャ３と磁気固定子３１を通る磁束ループを形成させるものであり、樹脂性のボビン３３の周囲に、絶縁被覆が施された導線（エナメル線等）を多数巻回したものである。

プランジャ３は、略円柱形状を呈した磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料）である。
このプランジャ３は、磁気固定子３１の内周面（具体的には、ステータコア５の内部に形成された摺動孔４の内周面）と直接摺動するものである。
また、プランジャ３は、上述したように前端面がスプール２３のシャフト２９の先端と当接しており、スプール２３に伝わるバネ２４の付勢力によってスプール２３とともにプランジャ３も後側に付勢されている。
なお、プランジャ３の内部には、軸方向に貫通する呼吸孔３４が形成されている。

磁気固定子３１は、コイル２の外周を覆う略カップ形状を呈した磁性体製のヨーク３５と、磁気吸引コア６、第１磁気遮断部８、磁気受渡コア７が一体に設けられた磁性体製のステータコア５とから構成され、ヨーク３５のカップ開口部（前側）からステータコア５を差し入れ、ヨーク３５のカップ開口部においてスリーブ２２とともにステータコア５を固定した構成を採用する。

ヨーク３５は、コイル２の周囲を覆って磁束を流す磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料）であり、内部にリニアソレノイド１の構成部品を組み込んだ後、端部に形成された爪部をカシメることでスリーブ２２と強固に結合される。

磁気吸引コア６は、プランジャ３と軸方向に対向して、プランジャ３を磁気吸引する磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料）であり、プランジャ３との間に磁気吸引部（メイン磁気ギャップ）を形成する。この実施例の磁気吸引コア６は、その内部にシャフト２９を軸方向に摺動自在に支持する摺動孔を備える。また、この実施例の磁気吸引コア６は、ヨーク３５の開口端と磁気的に結合されるフランジ部を一体に備える。なお、このフランジ部は、別体で設けられるものであっても良い。
なお、磁気吸引コア６の内部には、図示されないが軸方向に貫通する呼吸孔（あるいは呼吸溝）が形成されている。

磁気吸引コア６の一部（後側）には、プランジャ３の端部が侵入可能な筒形凹部３６が設けられ、磁気吸引コア６とプランジャ３の一部（前側）が軸方向に交差するように設けられている。なお、筒形凹部３６における後側の外周面にはテーパが形成されており、プランジャ３のストローク量に対して磁気吸引力が変化しない特性に設けられている。

第１磁気遮断部８は、磁気吸引コア６と磁気受渡コア７との間で直接磁束が流れるのを阻害する磁気飽和部であり、磁気抵抗の大きい薄肉部により形成されている。
具体的に、この第１磁気遮断部８は、ステータコア５の外周面に環状の溝を形成することで設けられた薄肉部であり、ステータコア５の外周面に形成された環状の溝の底面と、ステータコア５の内周面との間に形成される。また、この第１磁気遮断部８には、磁気吸引コア６と磁気受渡コア７との間の磁気遮断効果を高めるために、レーザ加工により多数の微細孔が全周に亘って設けられてる。

磁気受渡コア７は、プランジャ３の略全周を覆う円筒形状を呈する磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料）であり、プランジャ３と径方向の磁束の受け渡しを行うものである。そして、磁気受渡コア７とプランジャ３との間に磁気受渡し部（サイド磁気ギャップ）が形成される。
磁気受渡コア７は、ヨーク３５のカップ底部（後側）の中心部に形成された挿入凹部３７に挿入配置されて、ヨーク３５とリングコア３８を介して磁気的に結合されている。

ここで、ヨーク３５と磁気受渡コア７との磁気結合を高めるリングコア３８を説明する。
リニアソレノイド１は、ヨーク３５のカップ開口部からステータコア５を差し入れ、ヨーク３５のカップ開口部においてステータコア５を固定し、ステータコア５の固定部分から離れた側の磁気受渡コア７の先端側（図１右端側）を非固定にした構成を採用している。
このように、磁気受渡コア７の図１右端側を非固定にした状態で、ヨーク３５のカップ底部に形成された挿入凹部３７の内側に磁気受渡コア７を組み入れると、ステータコア５の製品バラツキや組付時の軸ズレ等により、磁気受渡コア７の先端側が挿入凹部３７に当たって磁気受渡コア７が変形し、プランジャ３の摺動性が阻害される可能性がある。

そこで、磁気受渡コア７の先端と、ヨーク３５に形成された挿入凹部３７との径方向間に、ステータコア５の製品バラツキや組付時の軸ズレを吸収する十分な組付隙間を設けることが要求される。
しかし、組付隙間を介して磁気回路すると、組付隙間が大きくなるほど磁気の伝達効率が低下して、プランジャ３の磁気吸引性能が低下してしまう。即ち、組付隙間によってプランジャ３の磁気吸引性能が犠牲になる不具合がある。

この不具合を解決するために、磁気受渡コア７の外周には、磁気受渡コア７とヨーク３５の底部の両方に磁気的に結合するリングコア３８が装着されている。
リングコア３８は、所定厚みのリング円板形状を呈する磁性体製（例えば、鉄などの強磁性材料）で、ボビン３３とヨーク３５のカップ底部との軸方向間に配置される。このリングコア３８の内周面は、磁気受渡コア７の外周面と微小クリアランス（組付クリアランス）を介して平行な円筒面であり、磁気受渡コア７の外周において軸方向へ摺動自在に装着される。

リングコア３８は、ボビン３３とヨーク３５のカップ底部との軸方向隙間より僅かに薄く設けられている。そして、ボビン３３とリングコア３８との間には、リングコア３８をヨーク３５のカップ底部に押し付ける弾性部材（ウエーブワッシャ、皿バネ、ゴム等）が配置され、リングコア３８がヨーク３５のカップ底部に常時当接するように設けられている。なお、リングコア３８をヨーク３５の底部へ押し付ける弾性部材を廃止しても良い。その場合（弾性部材を廃止した場合）は、コイル２が通電されて磁束が生じると、リングコア３８は隣接するヨーク３５のカップ底部に磁気吸引されて当接するものである。

一方、リングコア３８の外周面とヨーク３５の内周面との間には、径方向隙間が設けられており、磁気受渡コア７の先端側の径方向の変位に伴ってリングコア３８も径方向へ変位可能に設けられている。なお、リングコア３８とヨーク３５の間の径方向隙間は、「ステータコア５の製品バラツキ量による磁気受渡コア７の先端側の径方向偏心量」＋「組付時の軸ズレによる磁気受渡コア７の先端側の径方向偏心量」よりも大きく設けられている。

コネクタ３２は、電磁油圧制御弁を制御する電子制御装置（図示しないＡＴ−ＥＣＵ）と接続線を介して電気的な接続を行う接続手段であり、その内部にはコイル２の両端にそれぞれ接続される端子３９が配置されている。

〔実施例１の背景〕
この実施例に示すように、ステータコア５の内部に形成された摺動穴４の内周面にプランジャ３が直接摺動するリニアソレノイド１では、プランジャ３と磁気受渡コア７との径方向間に摺動ギャップが存在する。
このため、プランジャ３が磁性体金属だけで構成される場合には、図７（ａ）に示すように、プランジャ３が重力や振動等によりスリーブ２２の軸芯より径方向へ偏心して磁束の偏りが生じ、プランジャ３に径方向横力Ｆが発生して、プランジャ３と磁気受渡コア７との円滑な摺動が阻害されてしまう。

そこで、従来の技術では、径方向の磁束の集中偏りを防ぐ目的で、図７（ｂ）に示すように、プランジャ３の外周面にＮｉＰ等の非磁性のメッキ層１２をメッキ技術により厚く付けることで磁性体の直接接触を回避して、径方向横力Ｆを低減していた。
しかし、図８に示すように、プランジャ３の外周面に非磁性のメッキ層１２を厚く付けた場合、プランジャ３の外径精度を高めるために、メッキ処理後においてもプランジャ３の外径を切削する必要があり、切削加工の増加によって製造コストが高くなってしまう。また、メッキ時間が長くなることで、生産性が悪くなる問題点があった。

〔実施例１の特徴〕
実施例１のリニアソレノイド１は、上記の不具合を解決するために、次の構成を採用している。
〇磁気受渡コア７は、第１磁気遮断部８から軸方向に離れた部位に、磁気受渡コア７における磁路の形成を阻止する環状の第２磁気遮断部９を備える。具体的に、この実施例１では、磁気受渡コア７の右端に、磁気受渡コア７における磁路の形成を阻止する環状の第２磁気遮断部９を備える。
〇第２磁気遮断部９は、第１磁気遮断部８と同様、ステータコア５の外周面に環状の溝を形成することで設けられた薄肉部であり、この薄肉部の外周面（溝の底面）と、ヨーク３５およびリングコア３８との径方向距離を大きく確保することで、第２磁気遮断部９に磁路が形成するのを阻止するものである。

〇プランジャ３は、磁性体材料（例えば、鉄等）よりなる磁性母材１１と、この磁性母材１１の表面に形成されてステータコア５の内周面に直接摺動する非磁性体材料（例えば、ＮｉＰ等）よりなるメッキ層１２とから構成される。
〇磁性母材１１は、
（ｉ）プランジャ３の軸方向の全ストローク範囲（コイル２が通電制御されてプランジャ３が軸方向へ摺動する全ての範囲）において第１磁気遮断部８の軸方向範囲内に収まる部位に設けられて径方向に膨出する第１膨出部１３と、
（ｉｉ）プランジャ３の軸方向の全ストローク範囲（コイル２が通電制御されてプランジャ３が軸方向へ摺動する全ての範囲）において第２磁気遮断部９の軸方向範囲内に収まる部位に設けられて、径方向に膨出する第２膨出部１４と、
（ｉｉｉ）少なくとも第１膨出部１３と第２膨出部１４の軸方向間に設けられて、磁気受渡コア７と径方向の磁気の受渡を行なうプランジャメイン筒１５と、
を備える。

具体的に、第１膨出部１３および第２膨出部１４は、それぞれの外周面が円筒状の環状膨出部であり、第１、第２膨出部１３、１４とは異なる他の磁性母材１１が全てプランジャメイン筒１５として設けられている。そして、第１膨出部１３、第２膨出部１４およびプランジャメイン筒１５の各軸芯は一致するものである。即ち、軸方向から見て、プランジャメイン筒１５と第１膨出部１３との径方向の段差幅、およびプランジャメイン筒１５と第２膨出部１４との径方向の段差幅は、全周に亘って一定幅に設けられている。
これら第１、第２膨出部１３、１４およびプランジャメイン筒１５は、磁性母材１１の外周面に切削加工によって形成されるものである。

ここで、第１、第２膨出部１３、１４とは異なる他の磁性母材１１が全てプランジャメイン筒１５として設けられる具体例を説明する。
この実施例１のリニアソレノイド１は、上述したように、磁気吸引コア６に形成された筒形凹部３６の内側にプランジャ３が侵入して、筒形凹部３６とプランジャ３の左側の一部とが軸方向に交差可能なものである。このため、第１膨出部１３の左側（磁気吸引コア６側）には、筒形凹部３６の内側に侵入可能な磁性母材１１が設けられる。
そして、この実施例１では、第１膨出部１３の左側（磁気吸引コア６側）の磁性母材１１（筒形凹部３６の内側に侵入可能な磁性母材１１）は、第１膨出部１３と第２膨出部１４の軸方向間のプランジャメイン筒１５と同じ径に設けられる。

〇メッキ層１２は、少なくとも第１、第２膨出部１３、１４の外周面に設けられたものである。具体的に、メッキ層１２は、第１、第２膨出部１３、１４を含む全ての磁性母材１１の表面に均一（例えば、１０μｍ程）に薄メッキされたものである。
第１膨出部１３および第２膨出部１４は、上述したように外周面が円筒状の環状膨出部であるため、第１、第２膨出部１３、１４の外周面に形成されるメッキ層１２も、外周面が円筒状に設けられる。
〇そして、プランジャ３とステータコア５が直接摺動する箇所は、
（ｉ）第１膨出部１３に設けられたメッキ層１２と第１磁気遮断部８の内周面とが摺接する第１摺接部と、
（ｉｉ）第２膨出部１４に設けられたメッキ層１２と第２磁気遮断部９の内周面が摺接する第２摺接部と、の２箇所のみであり、
第１、第２膨出部１３、１４とは異なる部位では、プランジャ３とステータコア５は直接摺動しない。

次に、実施例１におけるプランジャ３の製造工程を、図２を参照して説明する。
なお、以下の説明では、
・プランジャメイン筒１５の外径寸法（プランジャメイン径）をφＤ０、
・第１、第２膨出部１３、１４の外径寸法をφＤｘ、
・メッキ層１２の厚みをβ、
・プランジャ３の最外径の外径寸法（即ち、φＤｘ＋２β）をφＤ１、
・磁束集中の偏りを防ぐために要求される非磁性の径方向距離（即ち、従来技術においてはメッキ層１２の厚みであり、この実施例１においては第１、第２膨出部１３、１４の径方向の膨出量γ＋メッキ層１２の厚みβ）をα、
・ステータコア５に設けられた摺動穴４の内周面の内径寸法をＡ、
・ステータコア５とプランジャ３（磁性母材１１＋メッキ層１２）の摺動クリアランスを例えばＢ、
とする。

理解補助のために、具体的な数値（一例）を用いて説明すると、
・ステータコア５とプランジャ３の摺動クリアランスＢを、例えば２０μｍ、
・磁束の集中偏りを防ぐために要求される径方向の非磁性距離αを、８０μｍ（磁束の集中偏りを防ぐ非磁性の径方向距離：４０μｍ〜８０μｍの範囲の一例）、
・メッキ層１２の厚みβを、例えば１０μｍ、
とした場合、
・第１、第２膨出部１３、１４の径方向の膨出量γは、α−βであり、８０μｍ−１０μｍ＝７０μｍである。

上記数値のプランジャ３は、次の工程で製造される。
（１）先ず、磁性母材１１の外径を切削して、図２に示す磁性母材１１を形成する。
このとき、プランジャメイン筒１５の外径寸法φＤ０を、Ａ−（２０μｍ×２）−（８０μｍ×２）に形成し、
第１、第２膨出部１３、１４の外径寸法φＤｘを、Ａ−（２０μｍ×２：摺動クリアランスＢ×２）−（１０μｍ×２：メッキ層１２の厚みβ×２）に形成する。
（２）次に、上記（１）の切削工程により外径精度が高められた磁性母材１１の表面に、非磁性のメッキ層１２を１０μｍと薄く付ける。
（３）上記（２）のメッキ工程では、メッキの厚み誤差が最大で２０％ほど生じる。しかるに、メッキ工程では、１０μｍのメッキ層１２を設けるため、生じる誤差は±２μｍ以内に収まる。このため、メッキ処理後におけるプランジャ３（磁性母材１１＋メッキ層１２）の表面精度を高く維持することができ、メッキ処理後における切削加工を廃止することができる。

〔実施例１の効果〕
実施例１のリニアソレノイド１は、上述したように、
（ｉ）ステータコア５とプランジャ３との径方向の磁気の受渡は、プランジャ３における第１、第２膨出部１３、１４ではほとんど行なわれず、プランジャメイン筒１５において行なわれ、
（ｉｉ）ステータコア５とプランジャ３との摺動は、磁気の受渡をほとんど行なわない第１、第２膨出部１３、１４におけるメッキ層１２のみで行なわれる。

磁束の集中偏りを防ぐために要求されるステータコア５と磁性母材１１との径方向の非磁性距離（径方向の磁束集中を緩和する距離）αは、第１、第２膨出部１３、１４の径方向の膨出量γによって自由に確保することができるため、メッキ層１２の厚みβを薄く設けることができる。即ち、薄く設けたメッキ層１２の厚みβと、第１、第２膨出部１３、１４の径方向の膨出量γとによって、径方向の非磁性距離αを確保して、プランジャ３の径方向の吸引力を小さくすることができる。
これによって、プランジャ３に作用する径方向横力Ｆを抑えることができ、プランジャ３の円滑な摺動を達成することができる。

そして、メッキ層１２の厚みβを薄く設けることができるため、上述したように、メッキ処理後におけるプランジャ３（磁性母材１１＋メッキ層１２）の外径寸法のバラツキを小さく抑えることができ、メッキ処理後における切削加工を廃止することができる。
これによって、プランジャ３のコストを抑えることができ、結果的にリニアソレノイド１を含む電磁油圧制御弁のコストを下げることができる。
また、メッキ層１２の厚みβを薄くできるため、メッキ時間を短縮することができ、プランジャ３の生産性を高めることができる。

一方、この実施例１では、上述したように、第１、第２膨出部１３、１４のぞれぞれを、外周面が円筒状の環状膨出部として設け、第１、第２膨出部１３、１４の表面に形成されるメッキ層１２も円筒状に設けられる。
このように設けることで、第１、第２膨出部１３、１４のメッキ層１２と、ステータコア５の内周面との接触面積を大きく確保することができ、長期に亘ってステータコア５の内周面と接触するメッキ層１２の摩耗を防ぐことができる。この結果、リニアソレノイド１の信頼性を高め、電磁油圧制御弁の信頼性を高めることができる。

実施例２を、図３を参照して説明する。なお、以下の各実施例において、上記実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
プランジャ３は、第１膨出部１３の前側（図３の左側）に、磁気吸引コア６に形成された筒形凹部３６の内側に侵入して、筒形凹部３６とプランジャ３とが軸方向に交差可能な小径部４１を備える。
この小径部４１（第１膨出部１３から磁気吸引コア６側のプランジャ３）は、外径寸法φＤ０’が、プランジャメイン筒１５（第１膨出部１３と第２膨出部１４の間のプランジャ３）の外径寸法φＤ０よりも小さく設けられたものである（φＤ’＜φＤ０）。

小径部４１は、上記実施例１の製造工程で説明したメッキ前における磁性母材１１の外径の切削工程時において、第１、第２膨出部１３、１４および第１、第２膨出部１３、１４間のプランジャメイン筒１５とともに、切削加工によって形成されるものであり、この小径部４１の軸方向範囲（外径寸法φＤ０’の軸方向範囲）は、プランジャ３と筒形凹部３６の軸方向の最大交差範囲より大きく設けられている。即ち、小径部４１は、プランジャ３の前端から最大交差範囲よりも長く設けられている。
また、小径部４１の軸芯（外径寸法φＤ０’の軸芯）は、第１、第２膨出部１３、１４およびプランジャメイン筒１５の軸芯に一致するものであり、軸方向から見て、小径部４１と第１膨出部１３との径方向の段差幅は、全周に亘って一定幅に設けられている。

小径部４１の外径寸法φＤ０’と、プランジャメイン筒１５の外径寸法φＤ０との径差（φＤ０−φＤ０’）は、０（ゼロ）より大きいものであれば良く、径差が大きいほど磁気吸引コア６に対する径方向横力Ｆを低減することができる。しかるに、小径部４１の外径寸法φＤ０’と、プランジャメイン筒１５の外径寸法φＤ０との径差（φＤ０−φＤ０’）が大きくなり過ぎると、コイル２の通電停止時における磁気吸引コア６に対する磁気ギャップが大きくなり、初期応答性の劣化の要因になる。
このため、小径部４１の外径寸法φＤ０’と、プランジャメイン筒１５の外径寸法φＤ０との径差（φＤ０−φＤ０’）は、磁気吸引コア６に対する径方向横力Ｆの低減と、初期応答性の要求値に応じて適宜な設定値（具体的な径差の一例を示すと、径差は５０μｍ〜０．５ｍｍの範囲内）に設けられるものである。

（実施例２の効果）
この実施例２は、上述したように、プランジャ３において筒形凹部３６に侵入する部位を小径部４１として設け、小径部４１の外径寸法φＤ０’を、プランジャメイン筒１５の外径寸法φＤ０よりも小さく設けている（φＤ’＜φＤ０）。これにより、ステータコア５の軸芯に対してプランジャ３の軸芯が重力等によって偏心した状態であっても、プランジャ３と筒形凹部３６との径方向の隙間（非磁性距離）を大きくすることができ、磁気吸引コア６に対するプランジャ３の径方向横力Ｆを小さく抑えることができる。
このように、磁気吸引コア６側におけるプランジャ３の径方向横力Ｆを小さく抑えることで、プランジャ３の全体の径方向横力Ｆを小さくすることができ、プランジャ３の円滑な摺動を得ることができる。即ち、この実施例２を採用することにより、実施例１よりさらにプランジャ３の円滑な摺動を得ることができる。

実施例３を、図４を参照して説明する。
この実施例３は、実施例１で用いたリングコア３８を廃止したものである。
具体的にこの実施例３は、ヨーク３５のカップ底部に形成される挿入凹部３７の軸方向を長く設けるとともに、この挿入凹部３７に挿入配置される磁気受渡コア７の軸方向を長く設けることで、挿入凹部３７と磁気受渡コア７の径方向の対向距離を大きくして、ヨーク３５から磁気受渡コア７への磁気（磁束）の受け渡しを行なうものである。
このように設けても、図４に示すように、磁気受渡コア７の後部に第２磁気遮断部９を設け、その第２磁気遮断部９の軸方向範囲内でプランジャ３に設けた第２膨出部１４のメッキ層１２を摺動させる構造を採用することで、実施例１と同様の効果を得ることができる。

実施例４を、図５、図６を参照して説明する。
（実施例４の特徴技術１）
この実施例４は、第２磁気遮断部９よりも後側の磁気受渡コア７に、第２磁気遮断部９の径方向厚みよりも径方向に厚い大径部４２を設けたものである。即ち、図５に示すように、第２磁気遮断部９を設ける位置を、磁気受渡コア７の後端より所定量だけ前側にずらして設けたものである。なお、大径部４２の外径寸法は、第２磁気遮断部９の外径寸法より大きく、且つ第１磁気遮断部８と第２磁気遮断部９の軸方向間における磁気受渡コア７の外径寸法（外周側から磁気の受渡を行なう部位の外径寸法）以下のものでれば良い。

このように大径部４２を設けたことにより、磁気受渡コア７に第２磁気遮断部９を設けても、第２磁気遮断部９よりも後側（筒端側）に大径部４２が存在することで、磁気受渡コア７の後側に歪みが生じるのを防ぐことができる。
このため、ステータコア５を熱処理しても、熱処理による歪みの発生を大径部４２によって抑えることができる。即ち、磁気受渡コア７の筒端側に第２磁気遮断部９を設けても、熱処理の歪みが大径部４２によって抑えられ、プランジャ３の摺動性を確実に確保することができ、リニアソレノイド１の信頼性を高めることができる。

（実施例４の特徴技術２）
上記「特徴技術１」で説明したように、第２磁気遮断部９を設ける位置が磁気受渡コア７の後端より前側にずらして設けられる。
これに伴い、第２膨出部１４を設ける位置が、図６に示すように、プランジャ３の後端より所定量だけ前側にずらして設けられる。
このことを利用して、この実施例４では、プランジャ３を、軸方向の中心を起点として、軸方向に対称に設けている。具体的には、プランジャ３の前端から第１膨出部１３までの軸長と、プランジャ３の後端から第２膨出部１４までの軸長とを同じに設け、第１、第２膨出部１３、１４の区別を実質的に無くしている。

このように、プランジャ３の前端から第１膨出部１３までの軸長と、プランジャ３の後端から第２膨出部１４までの軸長とを同じに設け、第１、第２膨出部１３、１４の区別を無くしているため、プランジャ３を組付ける際の組付け方向に方向性が無くなる。
このため、プランジャ３の誤組付けを確実に防ぐことができるとともに、プランジャ３の組付性が向上し、リニアソレノイド１を含む電磁油圧制御弁の生産性を高めることができる。

なお、図６では、この実施例４では、プランジャ３の前端から第１膨出部１３までのプランジャ径と、プランジャ３の後端から第２膨出部１４までのプランジャ径とを、第１膨出部１３から第２膨出部１４の軸方向間のプランジャメイン筒１５と同じ外径寸法φＤ０に設けている。これに対し、図６とは異なり、プランジャ３の前端から第１膨出部１３を小径部４１に設けるとともに、プランジャ３の後端から第２膨出部１４を小径部４１に設けても良い。即ち、実施例４を、上記実施例２と組み合わせても良い。

上記の実施例では、第１、第２膨出部１３、１４を外周面が円筒状の環状膨出部に設ける例を示したが、環状膨出部の一部に軸方向に沿う呼吸溝を形成して、プランジャ３内の呼吸孔３４を廃止させても良い。なお、呼吸溝を複数設ける場合は、周方向に等間隔に設けられることが望ましい。
あるいは、第１、第２膨出部１３、１４を、径方向へ膨出する複数の突起によって設けても良い。なお、複数の突起の外面は、摺動穴４の内周面に対して平行な曲面であることが望ましい。また、第１、第２膨出部１３、１４を複数の突起で設ける場合は、突起と突起の周方向の間が呼吸溝として作用するため、プランジャ３内の呼吸孔３４を廃止することができる。

上記の実施例では、自動変速機の油圧制御装置に用いられる電磁油圧制御弁に本発明を適用する例を示したが、自動変速機以外の他の電磁油圧制御弁に本発明を適用しても良い。また、電磁油圧制御弁以外の電磁弁に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、バルブ（実施例ではスプール弁２１）を駆動するリニアソレノイド１に本発明を適用する例を示したが、バルブ以外の被駆動体を直接あるいは間接的に駆動するリニアソレノイド１に本発明を適用しても良い。

１ リニアソレノイド
２ コイル
３ プランジャ
４ 摺動穴
５ ステータコア
６ 磁気吸引コア
７ 磁気受渡コア
８ 第１磁気遮断部
９ 第２磁気遮断部
１１ 磁性母材
１２ メッキ層
１３ 第１膨出部
１４ 第２膨出部
１５ プランジャメイン筒
３６ 筒形凹部
４１ 小径部（プランジャにおいて筒形凹部と軸方向に交差する部分）
４２ 大径部

Claims (5)

1. 通電により磁力を発生するコイル（２）と、
   軸方向へ摺動自在に支持されるプランジャ（３）と、
   前記コイル（２）の発生する磁力により前記プランジャ（３）を磁気吸引する磁気吸引コア（６）、前記プランジャ（３）と径方向の磁気の受け渡しを行う磁気受渡コア（７）、および前記磁気吸引コア（６）と前記磁気受渡コア（７）の間に設けられて前記磁気吸引コア（６）と前記磁気受渡コア（７）が直接磁気的に結合するのを阻止する環状の第１磁気遮断部（８）が一体に設けられたステータコア（５）と、を備え、
   前記プランジャ（３）が前記ステータコア（５）の内周面で直接摺動するリニアソレノイド（１）において、
   （ａ）前記磁気受渡コア（７）は、前記第１磁気遮断部（８）から軸方向に離れた部位に、当該磁気受渡コア（７）における磁路の形成を阻止する環状の第２磁気遮断部（９）を備え、
   （ｂ）前記第１磁気遮断部（８）および前記第２磁気遮断部（９）は、前記ステータコア（５）の外周面に環状の溝を形成することで、前記ステータコア（５）と一体に設けられ、
   （ｃ）前記プランジャ（３）は、磁性体材料よりなる磁性母材（１１）と、この磁性母材（１１）の表面に形成されて前記ステータコア（５）の内周面に直接摺動する非磁性体材料よりなるメッキ層（１２）とからなり、
   （ｄ）前記磁性母材（１１）は、
   前記プランジャ（３）の軸方向の全ストローク範囲において前記第１磁気遮断部（８）の軸方向範囲内に収まる部位に、径方向に膨出する第１膨出部（１３）を備えるとともに、
   前記プランジャ（３）の軸方向の全ストローク範囲において前記第２磁気遮断部（９）の軸方向範囲内に収まる部位に、径方向に膨出する第２膨出部（１４）を備え、
   さらに、少なくとも前記第１膨出部（１３）と前記第２膨出部（１４）の軸方向間に、前記磁気受渡コア（７）と径方向の磁気の受渡を行なうプランジャメイン筒（１５）を備え、
   （ｅ）前記メッキ層（１２）は、少なくとも前記第１、第２膨出部（１３、１４）の外面に設けられ、
   （ｆ）前記第１膨出部（１３）に設けられたメッキ層（１２）と前記第１磁気遮断部（８）の内周面とが摺接する第１摺接部、および前記第２膨出部（１４）に設けられたメッキ層（１２）と前記第２磁気遮断部（９）の内周面が摺接する第２摺接部のみによって、前記プランジャ（３）が前記ステータコア（５）の内周面で直接摺動することを特徴とするリニアソレノイド。
2. 請求項１に記載のリニアソレノイド（１）において、
   前記第１膨出部（１３）および前記第２膨出部（１４）は、それぞれの外周面が円筒状の環状膨出部であることを特徴とするリニアソレノイド。
3. 請求項１または請求項２に記載のリニアソレノイド（１）において、
   このリニアソレノイド（１）は、前記磁気吸引コア（６）に形成された筒形凹部（３６）の内側に前記プランジャ（３）が侵入して、前記筒形凹部（３６）と前記プランジャ（３）とが軸方向に交差可能なものであり、
   前記プランジャ（３）における前記第１膨出部（１３）から前記磁気吸引コア（６）側の外径寸法は、前記プランジャ（３）における前記第１膨出部（１３）と前記第２膨出部（１４）の間の外径寸法よりも小さく設けられることを特徴とするリニアソレノイド。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のリニアソレノイド（１）において、
   前記磁気受渡コア（７）は、前記第２磁気遮断部（９）よりも前記第１磁気遮断部（８）とは異なる側に、前記第２磁気遮断部（９）の径方向厚みよりも径方向に厚い大径部（４２）を備えることを特徴とするリニアソレノイド。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載のリニアソレノイド（１）において、
   前記プランジャ（３）は、当該プランジャ（３）における軸方向の中心を起点として、軸方向に対称に設けられることを特徴とするリニアソレノイド。

Images