JP5310765B2 - リニアソレノイド - Google Patents
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Description
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるリニアソレノイド、および、その一部を図1に示す。リニアソレノイド1は、例えば図示しないバルブタイミング調整装置の作動油の油路を切り換える切換弁の駆動部として適用される。
フロントステータ10は、例えば鉄等の磁性材料により略有底筒状に形成されている。フロントステータ10は、筒状のフロントステータ本体11、および、当該フロントステータ本体11の一方の端部を塞ぐ支持部12からなる。支持部12の中央には、支持部12を貫く穴部13が形成されている。
フロントハウジング60は、例えば鉄等の磁性材料により、略カップ状に形成されている。フロントハウジング60は、筒状の筒部61、当該筒部61の一方の端部を塞ぐ底部62、および、筒部61の他方の端部から径外側に環状に延びる外縁部63を有している。底部62には、フロントステータ10の支持部12の外径と同程度の大きさの穴64が形成されている。
このように、ハウジング6はフロントステータ10およびリアステータ20を介してシャフト30およびプランジャ40を軸方向の所定の範囲で往復移動可能に支持している。
本実施形態では、リニアソレノイド1は、図示しないバルブタイミング調整装置の作動油の油路を切り換える切換弁の駆動部として適用される。切換弁は、複数の孔が形成された筒状のスリーブ、および、当該スリーブの内側に往復移動可能に設けられるスプールを有する。切換弁は、スプールがスリーブ内で往復移動することにより、前記複数の孔に接続する油路を切り換える。リニアソレノイド1は、スプールを往復移動させるため、すなわちスプールを軸方向に移動するよう駆動するために用いられる。
なお、スプールの付勢部材側には、スプールの軸方向の移動を規制する規制部材が設けられている。そのため、シャフト30は、スプールと規制部材とが当接する位置まで、切換弁側へ移動可能である。本実施形態では、シャフト30が、スプールと規制部材とが当接する位置まで移動したとき、プランジャ40とフロントステータ10の支持部12とは当接せず、プランジャ40と支持部12との間には所定の隙間が形成される。
図2(A)では、コイル50に所定の電流を流すことでプランジャ40がフロントステータ10側に吸引されているときの磁束の流れを示している。この例では、プランジャ40は、軸方向の移動可能範囲のうち最もフロントステータ10側に位置している。このとき、プランジャ本体41とリアステータ本体21とのオーバーラップ面積(軸方向に重なる面の面積)、すなわち磁束受渡し面積は小さいため、この部分の磁束密度は高い。
比較例のプランジャ40は、プランジャ突出部43を有していない点で、本実施形態と構成が異なる(図3(A)参照)。すなわち、比較例は、上述の「背景技術」の欄で示した特許文献1のリニアソレノイドの構成に近い構成を備えるものである。図3(A)では、コイル50に所定の電流を流すことでプランジャ40がフロントステータ10側に吸引されているときの磁束の流れを示している。この例では、プランジャ40は、軸方向の移動可能範囲のうち最もフロントステータ10側に位置している。
比較例では、本実施形態のようにプランジャ40がプランジャ突出部43を有する構成ではないため、プランジャ本体41の板部222側の端部には「プランジャ40がコイル50に通電することにより吸引される方向(図3(B)に示す矢印X方向)」のベクトルをもつ吸引力、すなわち「正の吸引力」は生じていない(図3(B)参照)。そのため、比較例では、本実施形態と比べ、「リニアソレノイド1全体の吸引力が負の吸引力によって低下」している。
図4(A)は、コイル50に所定の電流(例えば1A)を流すことでプランジャ40がフロントステータ10側に吸引されてストロークするときの、プランジャ40のストローク量と、「プランジャ40の板部222側の端部」に生じる吸引力の総計と、の関係を示している。なお、ここで、プランジャ40のストローク量とは、シャフト30がリアハウジング70の底部72に当接しているときのプランジャ40の位置(基準位置:0)と、ストロークしたプランジャ40の位置と、の距離のことである。
また、「プランジャ40の板部222側の端部」とは、プランジャ40のうち図2(B)または図3(B)に示す部分のことである。また、吸引力の総計とは、プランジャ40に生じる吸引力のうち軸方向のベクトルを総計したものである。そのため、吸引力の総計が正の値の場合、プランジャ40をフロントステータ10側へ吸引する力(正の吸引力)が生じていることを示し、吸引力の総計が負の値の場合、プランジャ40を板部222側へ引き戻す力(負の吸引力)が生じていることを示す。
図4(B)は、コイル50に所定の電流(例えば1A)を流すことでプランジャ40がフロントステータ10側に吸引されてストロークするときの、プランジャ40のストローク量と、リニアソレノイド1全体、すなわちプランジャ40全体に生じる吸引力の総計と、の関係を示している。
また、図4(B)に示す実験結果から、本実施形態では、比較例と比べ、ストロークの全範囲において、リニアソレノイド1全体の吸引力が増大、すなわち改善していることがわかる。特にプランジャ40のストローク後半において、吸引力の改善率が大きいことがわかる。
本実施形態では、コイル50が磁束を発生すると、リアステータ20、プランジャ40、フロントステータ10およびハウジング6に磁束が流れ、磁気回路が形成される。これにより、プランジャ40に吸引力が発生し、プランジャ40はフロントステータ10側に吸引される。プランジャ40は、コイル50に通電し吸引されることで、軸方向の所定の範囲においてフロントステータ10側にストロークする。なお、プランジャ40のストローク後半、すなわちプランジャ40がフロントステータ10の支持部12近傍に位置するとき、プランジャ本体41とリアステータ本体21とのオーバーラップ面積が小さくなるため、プランジャ40とリアステータ20とを流れる磁束の密度は高くなる。
本発明の第2実施形態によるリニアソレノイドの一部を図5に示す。第2実施形態は、リアステータ20のリアステータ本体21の形状が第1実施形態と異なる。
図5を参照すると、プランジャ突出部43のフロントステータ10側端部に生じる正の吸引力が、第1実施形態と比べ、大きくなっていることがわかる。
また、図4(B)に示す実験結果から、本実施形態では、比較例および第1実施形態と比べ、ストロークの全範囲において、リニアソレノイド全体の吸引力が改善していることがわかる。特にプランジャ40のストローク後半において、吸引力の改善率が大きいことがわかる。
本発明の第3実施形態によるリニアソレノイドの一部を図6に示す。第3実施形態は、プランジャ40のプランジャ突出部43の形状が第2実施形態と異なる。
図6を参照すると、プランジャ突出部43のフロントステータ10側端部に生じる正の吸引力が、第2実施形態と比べ、さらに大きくなっていることがわかる。
また、図4(B)に示す実験結果から、本実施形態では、比較例、第1実施形態および第2実施形態と比べ、プランジャ40のストロークの全範囲において、リニアソレノイド全体の吸引力が改善していることがわかる。特にプランジャ40のストローク後半において、吸引力の改善率が大きいことがわかる。
上述の実施形態では、リアステータのリアステータ本体と支持部とを別体で形成する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、リアステータ本体と支持部とは、一体に形成されていてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
11 ・・・フロントステータ本体
21 ・・・リアステータ本体
30 ・・・シャフト
41 ・・・プランジャ本体
43 ・・・プランジャ突出部
50 ・・・コイル
Claims (3)
- 筒状のフロントステータ本体と、
前記フロントステータ本体から軸方向に所定の距離離れた位置に設けられる筒状のリアステータ本体と、
前記フロントステータ本体および前記リアステータ本体の径内側において軸方向に往復移動可能なよう支持されるシャフトと、
前記シャフトに固定されることで前記シャフトとともに所定の範囲で軸方向に往復移動可能であり、前記リアステータ本体側から前記フロントステータ本体側へ移動するとき、前記リアステータ本体と軸方向で重なる面積が減少する筒状のプランジャ本体と、
前記フロントステータ本体および前記リアステータ本体の径外側に設けられ、電力を供給されることにより磁束を発生することで前記プランジャ本体を前記フロントステータ本体側へ吸引可能なコイルと、
前記プランジャ本体の前記リアステータ本体側の端部の外壁から径外方向に突出するよう形成される環状のプランジャ突出部と、
を備え、
前記プランジャ突出部は、前記プランジャ本体の両端部のうち、前記リアステータ本体側の端部のみに形成されていることを特徴とするリニアソレノイド。 - 前記リアステータ本体の前記フロントステータ本体側の端部の内壁から径内方向に突出するよう形成される環状のリアステータ突出部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のリニアソレノイド。
- 前記プランジャ突出部および前記リアステータ突出部は、前記プランジャ本体が前記所定の範囲のうち最も前記フロントステータ本体側に位置するとき、軸方向で互いに重なるよう形成されていることを特徴とする請求項2に記載のリニアソレノイド。
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