JP5310765B2 - リニアソレノイド - Google Patents

Description

本発明は、電磁力によりプランジャを吸引することで駆動対象を駆動するリニアソレノイドに関する。

従来、種々の装置を駆動するための駆動部としてリニアソレノイドを用いることが知られている。特許文献１では、リニアソレノイドを車両のエンジンルームに設置し、バルブタイミング調整装置の駆動部として採用することが例示されている。ここで、リニアソレノイドは、設置箇所の空間的な制約により、体格を軸方向に小さくすることで薄型化が図られている。

特許文献１のリニアソレノイドでは、体格の薄型化によってプランジャの軸方向の長さが短く形成されている。このプランジャは、フロントステータおよびリアステータの径内側に設けられている。フロントステータおよびリアステータの径外側に設けられたコイルに通電すると起磁力が発生する。これにより、リアステータ、プランジャおよびフロントステータに磁束が流れ、プランジャに吸引力が生じる。この吸引力により、プランジャは、リアステータ側からフロントステータ側へ軸方向に移動すなわちストロークする。ここで、プランジャとリアステータとが軸方向で重なる面積（磁束受渡し面積）は、プランジャのストローク量が大きくなるに従い減少する。よって、プランジャのストローク量が大きくなるストロークの後半では、プランジャとリアステータとの磁束受渡し面積が小さくなり、プランジャとリアステータとを流れる磁束の密度は高くなる。

プランジャがストロークするとき、プランジャの両端部のうち、フロントステータにより吸引される方向とは反対側の端部には、径外方向の吸引力と、「プランジャがフロントステータにより吸引される方向とは反対の方向」のベクトルをもつ吸引力（以下、「負の吸引力」という）とが生じる。特にプランジャのストロークの後半では、プランジャを流れる磁束の密度が高くなるため、負の吸引力が大きくなる。当該負の吸引力は、プランジャを「フロントステータによる吸引方向とは反対の方向」へ引き戻す力となる。そのため、負の吸引力は、リニアソレノイド全体の吸引力を減少させ、磁気効率を低下させる原因となる。したがって、特にプランジャのストロークの後半で、リニアソレノイドにより駆動対象に与えられる駆動力が低減するおそれがある。

一方、リニアソレノイドのエンジンルームへの搭載性を考慮すると、リニアソレノイドの更なる薄型化が望まれる。リニアソレノイドの薄型化を進めると、プランジャの軸方向の長さはより短くなる。そのため、プランジャのストローク後半での磁束密度が更に高くなり、負の吸引力も増大することとなる。その結果、リニアソレノイド全体の吸引力が更に低下するおそれがある。

特開２００５−４５２１７号公報

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、プランジャの吸引力の低下を抑制可能なリニアソレノイドを提供することにある。

請求項１に記載された発明は、フロントステータ本体とリアステータ本体とシャフトとプランジャ本体とコイルとプランジャ突出部とを備えている。リアステータ本体は、筒状に形成され、筒状の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ている。シャフトは、フロントステータ本体および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ている。プランジャ本体は、筒状に形成され、シャフトに固定されることで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る。また、プランジャ本体は、リアステータ本体側からフロントステータ本体側へ移動するとき、リアステータ本体と軸方向で重なる面積が減少する。コイルは、フロントステータ本体および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プランジャ本体をフロントステータ本体側へ吸引可能である。プランジャ突出部は、プランジャ本体の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環状に形成されている。プランジャ突出部は、プランジャ本体の両端部のうち、リアステータ本体側の端部のみに形成されている。

本発明では、コイルが磁束を発生すると、リアステータ本体、プランジャ本体およびフロントステータ本体に磁束が流れ、磁気回路が形成される。これにより、プランジャ本体に吸引力が発生し、プランジャ本体はフロントステータ本体側に吸引される。これにより、プランジャ本体は、軸方向の所定の範囲においてフロントステータ本体側にストロークする。なお、プランジャ本体のストローク後半では、プランジャ本体とリアステータ本体とが軸方向で重なる面積、すなわち磁束受渡し面積が小さくなるため、プランジャ本体とリアステータ本体とを流れる磁束の密度は高くなる。

プランジャ本体がストロークするとき、プランジャ本体のリアステータ本体側の端部には、径外方向の吸引力と、「プランジャ本体がフロントステータにより吸引される方向とは反対の方向」のベクトルをもつ吸引力、すなわち負の吸引力とが生じる。本発明では、上述のように、プランジャ突出部は、プランジャ本体のリアステータ本体側の端部の外壁から径外側へ環状に突出するよう形成されている。この構成により、プランジャ本体がコイルに通電することによりフロントステータ本体側へ吸引されてストロークするとき、プランジャ突出部のフロントステータ本体側端部には、「プランジャ本体がコイルに通電することにより吸引される方向」のベクトルをもつ吸引力（以下、「正の吸引力」という）が生じる。当該正の吸引力は、負の吸引力を相殺する方向に働く。そのため、プランジャ本体のリアステータ本体側の端部に負の吸引力が生じても、「リニアソレノイド全体の吸引力が負の吸引力により低下すること」を抑制できる。

本発明では、特にプランジャ本体のストローク後半において、プランジャ本体とリアステータ本体とを流れる磁束の密度が高くなり負の吸引力が増大するため、リニアソレノイド全体の吸引力が低下することが懸念される。しかしながら、上述の構成により、負の吸引力が増大すると同時に正の吸引力も増大するため、リニアソレノイド全体の吸引力の低下、特にストローク後半の吸引力低下を抑制することができる。したがって、本発明によるリニアソレノイドは、プランジャ本体のストロークの全範囲において、吸引力に関しフラットな特性を得ることができる。

請求項２に記載の発明では、リアステータ本体の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ている。この構成では、プランジャ本体がコイルに通電することによりフロントステータ本体側へ吸引されてストロークするとき、特にストロークの後半において、プランジャ突出部とリアステータ突出部との距離が短くなる。これにより、プランジャ突出部のフロントステータ本体側端部に生じる正の吸引力を増大させることができる。その結果、「リニアソレノイド全体の吸引力が負の吸引力によって低下すること」をより効果的に抑制できる。

請求項３に記載の発明では、プランジャ突出部およびリアステータ突出部は、プランジャ本体が前記所定の範囲、すなわち軸方向へ往復移動可能な範囲のうち最も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。この構成では、プランジャ本体がコイルに通電することによりフロントステータ本体側へ吸引されてストロークするとき、特にストロークの後半において、プランジャ突出部とリアステータ突出部との距離がより短くなる。これにより、プランジャ突出部のフロントステータ本体側端部の外壁とリアステータ突出部の内壁との間の隙間、すなわちサイドギャップを小さくすることができる。したがって、特にストロークの後半において、プランジャ突出部のフロントステータ本体側端部に生じる正の吸引力をさらに増大させることができる。その結果、「リニアソレノイド全体の吸引力が負の吸引力によって低下すること」をさらに効果的に抑制できる。

本発明の第１実施形態によるリニアソレノイドを示す断面図であって、（Ａ）は全体を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ部分を示す図。 本発明の第１実施形態によるリニアソレノイドに流れる磁束、および、プランジャに生じる吸引力を示す図であって、（Ａ）はリニアソレノイドの片側半分を示す図、（Ｂ）はプランジャのリアステータ側の端部近傍を示す図。 比較例によるリニアソレノイドに流れる磁束、および、プランジャに生じる吸引力を示す図であって、（Ａ）はリニアソレノイドの片側半分を示す図、（Ｂ）はプランジャのリアステータ側の端部近傍を示す図。 本発明の第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態および比較例のプランジャのストローク量とプランジャに生じる吸引力との関係を示す図であって、（Ａ）はプランジャのリアステータ側の端部に生じる吸引力を示す図、（Ｂ）はプランジャ全体に生じる吸引力を示す図。 本発明の第２実施形態によるリニアソレノイドに流れる磁束、および、プランジャのリアステータ側の端部に生じる吸引力を示す図。 本発明の第３実施形態によるリニアソレノイドに流れる磁束、および、プランジャのリアステータ側の端部に生じる吸引力を示す図。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（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。

図１（Ａ）に示すようにリニアソレノイド１は、フロントステータ１０、リアステータ２０、シャフト３０、プランジャ４０、コイル５０およびハウジング６等を備えている。
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。

リアステータ２０は、例えば鉄等の磁性材料により形成されている。リアステータ２０は、リアステータ本体２１と支持部２２とからなる。本実施形態では、リアステータ本体２１と支持部２２とは別体に形成されている。リアステータ本体２１は、略円筒状に形成されている。リアステータ本体２１は、フロントステータ本体１１から軸方向に所定の距離離れた位置に設けられている。

フロントステータ本体１１のリアステータ２０側の端部外周、および、リアステータ本体２１のフロントステータ１０側の端部外周には、略円筒状の筒部材１０１が嵌め込まれている。これにより、フロントステータ本体１１とリアステータ本体２１とは、筒部材１０１により同軸で接続された状態となっている。なお、筒部材１０１は、非磁性材料により形成されている。

支持部２２は、有底筒状の支持筒部２２１、および、当該支持筒部２２１の底部とは反対側の端部から径外側へ環状に延びる板部２２２を有している。支持筒部２２１の底部には穴部２２３が形成されている。支持部２２は、板部２２２の支持筒部２２１側の面がリアステータ本体２１に当接するよう設けられている。これにより、リアステータ本体２１の内壁と支持筒部２２１の外壁との間には、略円筒状の空間が形成されている。

シャフト３０は、例えば金属により、円柱棒状に形成されている。シャフト３０の一方の端部は、フロントステータ１０の支持部１２の穴部１３に挿通されている。これにより、穴部１３は、シャフト３０の一方の端部側を、軸方向に摺動可能に支持している。また、シャフト３０の他方の端部は、リアステータ２０の支持筒部２２１の穴部２２３に挿通されている。これにより、穴部２２３は、シャフト３０の他方の端部側を、軸方向に摺動可能に支持している。すなわち、シャフト３０は、支持部１２および支持筒部２２１により、フロントステータ本体１１およびリアステータ本体２１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ている。

プランジャ４０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。プランジャ４０は、プランジャ本体４１、底部４２、プランジャ突出部４３等からなる。底部４２は、筒状のプランジャ本体４１の一方の端部を塞いでいる。底部４２の中央には、底部４２を貫く穴部４４が形成されている。穴部４４には、シャフト３０が圧入されている。これにより、プランジャ４０は、底部４２がシャフト３０の軸方向の途中に固定されている。ここで、プランジャ４０は、フロントステータ１０の支持部１２とリアステータ２０の板部２２２との間に位置している。また、プランジャ４０は、プランジャ本体４１の一部がリアステータ本体２１の内壁と支持筒部２２１の外壁との間の略円筒状の空間に位置するよう設けられている。このように、リアステータ本体２１は、プランジャ４０の径外側に設けられている。

プランジャ突出部４３は、プランジャ本体４１の底部４２とは反対側の端部の外壁から径外方向に突出するよう、すなわちリアステータ本体２１の内壁に向かって突出するよう環状に形成されている（図１（Ｂ）参照）。本実施形態では、プランジャ突出部４３の軸方向の両端部、および、プランジャ本体４１の軸方向のプランジャ突出部４３側端部の外縁端は面取り加工が施してある。なお、プランジャ突出部４３の軸方向の長さは、プランジャ本体４１の軸方向の長さの半分以下に設定されていることが望ましい。

プランジャ４０のプランジャ本体４１およびプランジャ突出部４３の厚みは、リアステータ２０の支持筒部２２１の外壁とリアステータ本体２１の内壁との間の距離よりも小さく設定されている。そのため、プランジャ本体４１の内壁と支持筒部２２１の外壁との間、ならびに、プランジャ本体４１およびプランジャ突出部４３の外壁とリアステータ本体２１の内壁との間には、隙間（サイドギャップ）が形成されている。これにより、プランジャ４０は、支持筒部２２１またはリアステータ本体２１に当接することなく、シャフト３０とともに軸方向に往復移動可能である。

コイル５０は、フロントステータ本体１１、筒部材１０１およびリアステータ本体２１の径外側に設けられている。コイル５０は、ボビン５１、および、巻線５２を有している。ボビン５１は、樹脂により略円筒状に形成され、径内側にフロントステータ本体１１、筒部材１０１およびリアステータ本体２１が位置するよう設けられている。巻線５２は、銅線であり、ボビン５１の外周に巻回されている。巻線５２の端部は、ターミナル５３に接続されている。これにより、ターミナル５３を経由して巻線５２に電流を流すと、コイル５０には磁束が生じる。なお、ボビン５１および巻線５２の外周側は、樹脂によりモールドされている。

ハウジング６は、フロントハウジング６０およびリアハウジング７０からなる。
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。

リアハウジング７０は、フロントハウジング６０と同様、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。リアハウジング７０は、筒状の筒部７１、当該筒部７１の一方の端部を塞ぐ底部７２、および、筒部７１の他方の端部から径外側に環状に延びる外縁部７３を有している。

図１（Ａ）に示すように、フロントハウジング６０とリアハウジング７０とは、筒部６１および筒部７１の内側にコイル５０、フロントステータ１０、筒部材１０１、リアステータ２０、プランジャ４０およびシャフト３０が位置するよう、外縁部同士（外縁部６３および外縁部７３）が加締めにより結合されている。具体的には、フロントハウジング６０の外縁部６３は径外側へ突出する複数の爪部６５を有し、これらの爪部６５がリアハウジング７０側へ折り曲げられることによりリアハウジング７０の外縁部７３に加締められている。

このように、ハウジング６は、コイル５０、フロントステータ１０、筒部材１０１、リアステータ２０およびプランジャ４０等を収容している。すなわち、ハウジング６は、リニアソレノイド１の外郭を構成している。本実施形態のリニアソレノイド１は、図１に示すように、軸方向の体格が小さくなるよう扁平形状に形成されている。したがって、ハウジング６に収容されるプランジャ４０等の各部材は、軸方向の長さが比較的短く形成されている。

フロントハウジング６０の底部６２の穴６４には、フロントステータ１０の支持部１２が嵌め込まれている。すなわち、フロントステータ１０は、支持部１２がフロントハウジング６０の底部６２から露出している。ここで、支持部１２の径外側の部分と、底部６２の穴６４の径外側の部分とは、当接している。また、リアステータ２０の板部２２２のリアステータ本体２１とは反対側の面は、リアハウジング７０の底部７２に当接している。

本実施形態では、フロントハウジング６０およびリアハウジング７０は、加締められる前の状態では、互いの外縁部同士（外縁部６３および外縁部７３）の間に所定の大きさの隙間を形成している。これにより、フロントハウジング６０とリアハウジング７０とが加締められた状態では、フロントステータ１０、筒部材１０１、リアステータ本体２１および板部２２２に、フロントハウジング６０の底部６２とリアハウジング７０の底部７２とからの軸力が作用する。これにより、フロントステータ１０、筒部材１０１、リアステータ本体２１および支持部２２は、ハウジング６の内部において位置が安定する。

シャフト３０のフロントステータ１０とは反対側の端部は、リアハウジング７０の底部７２に当接可能である。また、プランジャ４０のフロントステータ１０側の端部は、フロントステータ１０の支持部１２に当接可能である。そのため、シャフト３０は、リアハウジング７０の底部７２に当接する位置から、プランジャ４０がフロントステータ１０の支持部１２に当接する位置まで、軸方向に往復移動可能である。ただし、リニアソレノイド１の駆動対象（本実施形態ではバルブタイミング調整装置用の切換弁）に、シャフト３０の軸方向の移動を規制する部材等が設けられる場合、プランジャ４０はフロントステータ１０の支持部１２に当接しない。
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。

また、本実施形態では、コイル５０のボビン５１とフロントハウジング６０の底部６２との間には、環状のシール部材１０２が設けられている。また、コイル５０のボビン５１とリアハウジング７０の底部７２との間には、環状のシール部材１０３が設けられている。シール部材１０２およびシール部材１０３は、弾性を有する材料により形成されている。これにより、シール部材１０２は底部６２とボビン５１との間を液密にシールし、シール部材１０３は底部７２とボビン５１との間を液密にシールしている。シール部材１０２およびシール部材１０３としては、ゴム製のＯリング、あるいは、液状ガスケット等を用いることが考えられる。

次に、リニアソレノイド１の作動について説明する。
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。

リニアソレノイド１は、シャフト３０の一方の端部が切換弁のスプールの端部に接するよう設けられる。スプールのシャフト３０とは反対側の端部と、スリーブとの間には、付勢部材が設けられている。これにより、スプールはシャフト３０側に付勢されている。その結果、リニアソレノイド１の非作動時、すなわちリニアソレノイド１に電力が供給されていないとき、シャフト３０およびプランジャ４０は、リアハウジング７０側に付勢された状態である（図１参照）。このとき、シャフト３０の他方の端部とリアハウジング７０の底部７２とは互いに当接している。

リニアソレノイド１に電力が供給され、コイル５０の巻線５２に電流が流れると、コイル５０に磁束が発生する。リアステータ２０とフロントステータ１０との間に設けられた非磁性の筒部材１０１は、リアステータ本体２１とフロントステータ本体１１との間の磁気的短絡を抑制している。この構成により、コイル５０に発生した磁束は、筒部材１０１を避け、プランジャ４０を経由してリアステータ２０とフロントステータ１０との間を流れる。そのため、コイル５０に磁束が生じると、リアステータ２０、プランジャ４０、フロントステータ１０、フロントハウジング６０およびリアハウジング７０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に吸引力が生じ、プランジャ４０は、切換弁の付勢部材の付勢力に抗して、シャフト３０とともにフロントステータ１０側に吸引される。その結果、切換弁のスリーブ内におけるスプールの軸方向の位置が変更され、バルブタイミング調整装置に供給される作動油の油路が切り換えられる。
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。

また、本実施形態では、リニアソレノイド１に供給する電力は、図示しない電子制御装置（ＥＣＵ）によってデューティー比制御される。これにより、プランジャ４０を吸引する力、すなわち吸引力を任意の大きさに調節することができる。その結果、切換弁のスリーブ内におけるスプールの軸方向の位置を任意に制御でき、油路の切り換えを適切に行うことができる。

次に、本実施形態によるリニアソレノイド１の作動時にプランジャ４０に生じる吸引力について、図２に基づき説明する。
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。

ここで、プランジャ本体４１の板部２２２側の端部を見てみると（図２（Ｂ）参照）、径外方向の吸引力と、「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とは反対の方向（図２（Ｂ）に示す矢印Ｙ方向）」のベクトルをもつ吸引力、すなわち「負の吸引力」とが生じていることがわかる。当該負の吸引力は、プランジャ４０を「コイル５０に通電することによる吸引方向とは反対の方向」へ引き戻す力となる。そのため、負の吸引力は、リニアソレノイド１全体の吸引力を減少させ、磁気効率を低下させる原因となる。

本実施形態では、上述のように、プランジャ４０は、プランジャ本体４１の板部２２２側の端部に、径外側へ環状に突出するプランジャ突出部４３を有している。図２（Ｂ）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２（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」が生じていることがわかる。当該正の吸引力は、負の吸引力を相殺する方向に働く。そのため、本実施形態では、正の吸引力により「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すること」が抑制される。

次に、比較例によるリニアソレノイドの作動時にプランジャ４０に生じる吸引力について説明することで、比較例に対する本実施形態の有利な効果を明らかにする。
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。

ここで、プランジャ本体４１の板部２２２側の端部を見てみると（図３（Ｂ）参照）、径外方向の吸引力と、「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とは反対の方向（図３（Ｂ）に示す矢印Ｙ方向）」のベクトルをもつ吸引力、すなわち「負の吸引力」とが生じていることがわかる。
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に、本実施形態および比較例のプランジャ４０に生じる吸引力に関する実験結果を示す。
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。

図４（Ａ）および（Ｂ）において、Ｅ１は本実施形態の実験結果を示し、ＥＣは比較例の実験結果を示している。図４（Ａ）に示す実験結果から、本実施形態では、比較例と比べ、ストローク位置の全範囲において、負の吸引力が低減していることがわかる。特にストローク量の値が大きいとき、すなわちプランジャ４０のストローク後半において、負の吸引力の低減率が大いことがわかる。なお、プランジャ４０が移動可能範囲（ストローク範囲）において最もフロントステータ１０側に位置するときの、比較例に対する本実施形態の負の吸引力の低減率は、約１２％である。
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。

以上説明したように、本実施形態では、プランジャ４０のプランジャ突出部４３は、プランジャ本体４１のリアステータ本体２１側の端部の外壁から径外側へ環状に突出するよう形成されている。
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。

プランジャ４０がストロークするとき、プランジャ４０のリアステータ本体２１側の端部には、径外方向の吸引力と、「プランジャ４０がコイル５０により吸引される方向とは反対の方向」のベクトルをもつ吸引力、すなわち負の吸引力とが生じる。本実施形態では、上述のように、プランジャ４０は、プランジャ本体４１のリアステータ本体２１側の端部、すなわちフロントステータ１０とは反対側の端部の外壁から径外側へ環状に突出するよう形成されるプランジャ突出部４３を有している。この構成により、プランジャ４０がコイル５０に通電することによりフロントステータ１０側へ吸引されてストロークするとき、プランジャ突出部４３のフロントステータ１０側端部には、「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」のベクトルをもつ吸引力、すなわち正の吸引力が生じる。当該正の吸引力は、負の吸引力を相殺する方向に働く。そのため、プランジャ４０のフロントステータ１０とは反対側の端部に負の吸引力が生じても、「リニアソレノイド１全体の吸引力が負の吸引力により低下すること」を抑制できる。

本実施形態では、特にプランジャ４０のストローク後半において、プランジャ４０とリアステータ２０とを流れる磁束の密度が高くなり負の吸引力が増大するため、リニアソレノイド１全体の吸引力が低下することが懸念される。しかしながら、上述の構成により、負の吸引力が増大すると同時に正の吸引力も増大するため、リニアソレノイド１全体の吸引力の低下を、特にストローク後半で抑制することができる。したがって、本実施形態によるリニアソレノイド１は、プランジャ４０（プランジャ本体４１）のストロークの全範囲において、吸引力に関しフラットな特性を得ることができる。

（第２実施形態）
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は、第２実施形態によるリニアソレノイドのコイル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。

図５に示すように、本実施形態では、リアステータ２０は、リアステータ本体２１のフロントステータ本体１１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２３をさらに備えている。本実施形態では、プランジャ４０のプランジャ突出部４３およびリアステータ２０のリアステータ突出部２３は、プランジャ４０が移動可能範囲のうち最もフロントステータ１０側に位置するときでも、軸方向において互いに重ならないよう（オーバーラップしないよう）形成されている（図５参照）。
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。

図４（Ａ）および（Ｂ）のＥ２は、第１実施形態および比較例と同条件での第２実施形態の実験結果を示している。図４（Ａ）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、ストローク位置の全範囲において、負の吸引力が低減していることがわかる。特にストローク位置の値が大きいとき、すなわちプランジャ４０のストローク後半において、負の吸引力の低減率が大いことがわかる。なお、プランジャ４０が移動可能範囲（ストローク範囲）において最もフロントステータ１０側に位置するときの、比較例に対する本実施形態の負の吸引力の低減率は、約２３％である。
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。

以上説明したように、本実施形態では、リアステータ本体２１のフロントステータ本体１１側の端部の内壁から径内側へ環状に突出するよう形成されるリアステータ突出部２３をさらに備えている。この構成では、プランジャ４０がコイル５０に通電することによりフロントステータ１０側へ吸引されてストロークするとき、特にストロークの後半において、プランジャ４０のプランジャ突出部４３とリアステータ２０のリアステータ突出部２３との距離が短くなる。これにより、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を増大させることができる。その結果、「リニアソレノイド全体の吸引力が負の吸引力によって低下すること」をより効果的に抑制できる。

（第３実施形態）
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は、第３実施形態によるリニアソレノイドのコイル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。

図６に示すように、本実施形態では、プランジャ４０のプランジャ突出部４３は、第２実施形態と比べ、軸方向のフロントステータ１０側に長く形成されている。そのため、本実施形態では、プランジャ４０が移動可能範囲のうち最もフロントステータ１０側に位置するとき、プランジャ４０のプランジャ突出部４３およびリアステータ２０のリアステータ突出部２３は、軸方向において互いに重なる（オーバーラップする）。言い換えると、本実施形態では、プランジャ４０のプランジャ突出部４３およびリアステータ２０のリアステータ突出部２３は、プランジャ４０が移動可能範囲のうち最もフロントステータ１０側に位置するとき、軸方向で互いに重なるよう（オーバーラップするよう）形成されている（図６参照）。なお、このときの軸方向のオーバーラップ長さは、プランジャ突出部４３の軸方向の長さの半分以下に設定されていることが望ましい。
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。

図４（Ａ）および（Ｂ）のＥ３は、第１実施形態、第２実施形態および比較例と同条件での第３実施形態の実験結果を示している。図４（Ａ）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、ストローク位置の全範囲において、負の吸引力が低減していることがわかる。特にストローク位置の値が大きいとき、すなわちプランジャ４０のストローク後半において、負の吸引力の低減率が大いことがわかる。なお、プランジャ４０が移動可能範囲（ストローク範囲）において最もフロントステータ１０側に位置するときの、比較例に対する本実施形態の負の吸引力の低減率は、約５５％である。
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。

以上説明したように、本実施形態では、プランジャ４０のプランジャ突出部４３およびリアステータ２０のリアステータ突出部２３は、プランジャ４０が軸方向へ往復移動可能な範囲のうち最もフロントステータ１０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。この構成では、プランジャ４０がコイル５０に通電することによりフロントステータ１０側へ吸引されてストロークするとき、特にストロークの後半において、プランジャ４０のプランジャ突出部４３とリアステータ２０のリアステータ突出部２３との距離がより短くなる。これにより、プランジャ４０のプランジャ突出部４３のフロントステータ１０側端部の外壁とリアステータ２０のリアステータ突出部２３の内壁との間の隙間、すなわちサイドギャップを小さくすることができる。したがって、特にストロークの後半において、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をさらに増大させることができる。その結果、「リニアソレノイド全体の吸引力が負の吸引力によって低下すること」をさらに効果的に抑制できる。

（他の実施形態）
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。

本発明は、バルブタイミング調整装置用の切換弁を駆動するための駆動部に限らず、その他種々の機能品または装置の駆動部として適用することができる。
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。

１ ・・・・リニアソレノイド
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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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