JP5720637B2 - リニアソレノイド - Google Patents
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Description
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、体格を大きくすることなく、ストローク変化による総磁気吸引力の変動を抑制可能なリニアソレノイドを提供することである。
固定部は、第2固定子コア側に突き出す第1環状突起を形成している。外側筒部は、第1環状突起との間にエアギャップを隔てるように当該第1環状突起側に突き出す第2環状突起を形成している。
第1固定子コアの第1軸受部が有するシャフト用の通孔のうち可動子コア側の縁は、第1軸受部の径外部のうち軸方向で可動子コアに対向する端面に対し、軸方向位置が可動子コアとは反対側か或いは同じである。
磁気伝達部は、径方向外側で第1固定子コア側に突き出して第1固定子コアと第2固定子コアとを磁気的にバイパスする筒状突起を形成している。筒状突起の径方向外側の面は、第1固定子コア側に向かうに従って外径が小さくなるようにテーパ状に形成されている。
保持部のうち第1固定子コア側の端部の第1径外面は、第1固定子コア側に向かうに従って外径が小さくなるようにテーパ状に形成されている。保持部は、軸方向において筒状突起よりも第1固定子コア側に位置している。
請求項3および請求項5に記載の発明によれば、テーパによりストローク最後半部の磁気吸引力の軸方向成分を調整することができ、ストローク最後半部において総磁気吸引力の変動をフラットに調整することができる。
(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が適用されたバルブタイミング調整装置を図1に示す。バルブタイミング調整装置100は、図示しない内燃機関のクランクシャフトと一体に回転するケース101内の油圧室102に作動油を供給することで、カムシャフト103と一体に回転するベーンロータ104を相対回動させ、図示しない吸排気バルブの開閉タイミングを調整する。油圧室102には、オイルパン105からオイルポンプ106により汲み上げられた作動油が油圧切換弁107を通じて供給される。油圧切換弁107のスプール108は、スリーブ109内で軸方向に往復移動可能に設けられ、スプリング110により軸方向の一方側に付勢されている。リニアソレノイド1は、スプール108をスプリング110の付勢力に抗して軸方向の他方側に駆動する駆動部として用いられている。
リニアソレノイド1は、コイル部10、ヨーク15、ハウジング20、第1固定子コア25、第2固定子コア30、シャフト35および可動子コア40などを備えている。
ヨーク15は、磁性材料からなり、コイル部10の径外方向に位置する筒部16と、筒部16の一端部に一体に形成されている底部17とを有している。
リニアソレノイド1は、第1固定子コア25と第2固定子コア30との間に位置する筒状のカラー45を備えている。カラー45は、非磁性材料からなり、一端部が第1環状突起28に圧入され、他端部が第2環状突起33に圧入されている。カラー45は、第1固定子コア25と第2固定子コア30との軸方向および径方向の相対移動を禁止している。
バルブタイミング調整装置100の油圧室102に作動油を供給しないとき、コイル12は非通電とされる。このとき、シャフト35は、油圧切換弁107のスプリング110によりスプール108を介して付勢されてヨーク15の底部17に当接し、原位置に位置する。
また、第1実施形態の場合、第1固定子コア25の軸受部26の径内面56と、可動子コア40の保持部41の第1径外面44とが共にテーパ状に形成されていることから、図5に矢印Aで示すように磁気吸引力の向きが軸方向と一致せず、軸方向に対し交差する向きとなる。そのため、テーパにより磁気吸引力の軸方向成分を調整でき、図6に実線で示すように総磁気吸引力の最後半部の変動をフラットに調整することができる。第1固定子コア25の軸受部26の径内面56および第2径外面57、および、可動子コア40の保持部41の第1径外面44のテーパ形状は、ストローク最後半部において総磁気吸引力の変動がフラットになるように設定されている。
したがって、テーパによりストローク最後半部の磁気吸引力の軸方向成分を調整することができ、ストローク最後半部において総磁気吸引力の変動をフラットに調整することができる。
したがって、第2径外面57により第1固定子コア25を通る磁束の密度を調節することができるため、ストローク変化による総磁気吸引力の変動を抑制可能である。
したがって、軸受部26の突出部により例えば鉄粉などの異物が通孔51内に入りにくくなるとともに、軸受部26が長くなるため、シャフト35の摺動性および耐摩耗性が向上する。
本発明の第2実施形態によるリニアソレノイドを図7、図8に基づき説明する。
リニアソレノイド60では、可動子コア61の保持部62は、第1実施形態の保持部41の第1径外面44よりも大きな面積を持つテーパ状の第1径外面63を有している。また第1固定子コア64の軸受部65が有する凹部66は、第1径外面63に対向するテーパ状の径内面67を有している。
第2実施形態では、第1実施形態と同様の効果を奏する。特に第1径外面63および径内面67によって、ストローク変化による総磁気吸引力の変動が抑制されるように、可動子コア61と第1固定子コア64との間の磁気吸引力を調節可能である。
本発明の第3実施形態によるリニアソレノイドを図9、図10に基づき説明する。
リニアソレノイド70では、第1固定子コア71の軸受部72の凹部73は、可動子コア40に対向する2つのテーパ状の径内面74、75を有している。つまり、第1固定子コア71は、可動子コア40との対向部分に2段のテーパ面を有している。
第3実施形態では、第1実施形態と同様の効果を奏する。特に径内面74、75によって、ストローク変化による総磁気吸引力の変動が抑制されるように、可動子コア40と第1固定子コア71との間の磁気吸引力を調節可能である。
本発明の第4実施形態によるリニアソレノイドを図11、図12に基づき説明する。リニアソレノイド80では、第1固定子コア81は、軸受部82の通孔83の縁84が、軸受部82の径外部85の端面54に対し、軸方向位置が同じになるように形成されている。第4実施形態における可動子コア86の穴87の深さL3は、比較形態の深さL2よりも長く、また第4実施形態における第2固定子コア88の軸受部89の軸方向長さM3は、比較形態の軸方向長さM2よりも長い。
第4実施形態のように第1固定子コア81の軸受部82が凹部を有していない場合であっても、第1実施形態と同様にストローク変化による総磁気吸引力の変動を抑制可能である。
また、第4実施形態では軸受長を長くすることができるため、シャフト35の摺動性が良好である。
本発明の他の実施形態では、第1固定子コアが可動子コアとの対向部分に有するテーパ面は、3つ以上形成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、可動コアが第1固定子コアとの対向部分に有するテーパ面は、2つ以上形成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、第1固定子コアがヨークの筒部内に嵌合する場合、第1固定子コアとヨークとの固定は、かしめに限らず、例えば圧入などにより為されてもよい。
第1固定子コアは、ヨークの筒部内に嵌合していなくてもよい。第1固定子コアがヨークの筒部内に嵌合しない場合、第1固定子コアとヨークとの固定は、例えば巻きかしめ等で為されてもよい。
本発明の他の実施形態では、第1固定子コアは、軸受部と固定部とが別体で構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、第2固定子コアとヨークとの間の磁束伝達が径方向で行われてもよい。この場合、第2固定子コアおよびヨークは圧入などによって固定されてもよい。
本発明の他の実施形態では、第1固定子コアおよび第2固定子コアの一方または両方は、環状突起を形成しなくてもよい。要するに、第1固定子コアおよび第2固定子コアは、両者の間にエアギャップが形成されるように設けられればよい。
本発明の他の実施形態では、第1固定子コア、第2固定子コアおよびヨークは、横断面形状が円形でなくてもよいし、周方向の一部に切り欠き等が形成されていてもよい。
本発明の他の実施形態では、カラーは、第1固定子コアおよび第2固定子コアに径方向に相対移動可能に嵌合されてもよい。これにより、カラーは、第1固定子コア、第2固定子コア、シャフトおよび可動子コアを一体に組み付けなくてもよい。
本発明の他の実施形態では、リニアソレノイドは、バルブタイミング調整装置の油圧切換弁の駆動部に限らず、往復移動可能な被駆動部材を有する種々の機能品の駆動部として適用可能である。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
25、64、71、81・・第1固定子コア
26、65、72、82・・軸受部(第1軸受部)
27、72・・・・・・・・固定部
30、88・・・・・・・・第2固定子コア
31、89・・・・・・・・軸受部(第2軸受部)
32・・・・・・・・・・・外側筒部
34・・・・・・・・・・・連結部
40、61、86・・・・・可動子コア
41、62・・・・・・・・保持部
42・・・・・・・・・・・磁気伝達部
51、83・・・・・・・・通孔
52、84・・・・・・・・縁
53、85・・・・・・・・径外部
54・・・・・・・・・・・端面
55、66、73・・・・・凹部
Claims (9)
- 環状のコイル(12)と、
前記コイルの径内方向に位置し、軸方向に往復移動可能なシャフト(35)と、
前記シャフトの一端部を支持している第1軸受部(26、65、72、82)、および、当該第1軸受部から径外方向に延びている固定部(27、72)、を有する第1固定子コア(25、64、71、81)と、
前記シャフトの他端部を支持している第2軸受部(31、89)、径方向における前記第2軸受部と前記コイルとの間で前記第1固定子コアとの間に軸方向のエアギャップ(47)を隔てるように配置されている外側筒部(32)、および、前記第2軸受部および前記外側筒部のうち前記第1固定子コアとは反対側の端部同士を連結している連結部(34)、を有する第2固定子コア(30、88)と、
前記コイルの径外方向に位置し、前記第1固定子コアと前記第2固定子コアとを互いに磁気的につないでいるヨーク(15)と、
軸方向における前記第1軸受部と前記第2軸受部との間で前記シャフトを保持している保持部(41、62)、および、径方向における前記第2軸受部と前記外側筒部との間で前記保持部から前記連結部側に延びている磁気伝達部(42)、を有し、前記コイルが通電されると前記第1固定子コアと前記第2固定子コアとを磁気的にバイパスするように前記第1固定子コア側に移動する可動子コア(40、61、86)と、
を備え、
前記固定部は、前記第2固定子コア側に突き出す第1環状突起(28)を形成し、
前記外側筒部は、前記第1環状突起との間に前記エアギャップを隔てるように当該第1環状突起側に突き出す第2環状突起(33)を形成し、
前記第1固定子コアの前記第1軸受部が有する前記シャフト用の通孔(51、83)のうち前記可動子コア側の縁(52、84)は、前記第1軸受部の径外部(53、85)のうち軸方向で前記可動子コアに対向する端面(54)に対し、軸方向位置が前記可動子コアとは反対側か或いは同じであり、
前記磁気伝達部は、径方向外側で前記第1固定子コア側に突き出して前記第1固定子コアと前記第2固定子コアとを磁気的にバイパスする筒状突起を形成し、
前記筒状突起の径方向外側の面は、前記第1固定子コア側に向かうに従って外径が小さくなるようにテーパ状に形成され、
前記保持部のうち前記第1固定子コア側の端部の第1径外面(44、63)は、前記第1固定子コア側に向かうに従って外径が小さくなるようにテーパ状に形成され、
前記保持部は、軸方向において前記筒状突起よりも前記第1固定子コア側に位置していることを特徴とするリニアソレノイド(1、60、70)。 - 前記第1固定子コアの前記第1軸受部は、前記可動子コアの前記保持部のうち少なくとも一部が挿入可能な凹部(55、66、73)を有してい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(1、60、70)。
- 前記第1固定子コアの前記凹部の径内面(56、67、74、75)は、軸方向で前記可動子コア側に向かうに従って内径が大きくなるようにテーパ状に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(1、60、70)。
- 前記第1径外面(44、63)は、前記径内面と対向していることを特徴とする請求項3に記載のリニアソレノイド(1、60、70)。
- 前記第1径外面の傾斜角度は、前記径内面の傾斜角度とは異なることを特徴とする請求項3または4に記載のリニアソレノイド(1、70)。
- 前記第1固定子コア(71)の前記凹部(73)は、複数の前記径内面(74、75)を有していることを特徴とする請求項3〜5のいずれか一項に記載のリニアソレノイド(70)。
- 前記可動子コアの前記保持部は、複数の前記第1径外面を有していることを特徴とする請求項3〜6のいずれか一項に記載のリニアソレノイド。
- 前記第1固定子コアの前記第1軸受部は、前記固定部に対し前記可動子コアとは反対側に突き出していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のリニアソレノイド(1、60、70)。
- 前記第1固定子コアの前記第1軸受部のうち前記可動子コアとは反対側の端部の第2径外面(57)は、軸方向で前記可動子コア側に向かうに従って外径が大きくなるようにテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項8に記載のリニアソレノイド(1、60、70)。
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