JP5842840B2

JP5842840B2 - リニアソレノイド

Info

Publication number: JP5842840B2
Application number: JP2013026178A
Authority: JP
Inventors: 元良安藤; タンドーグエン
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2033-02-14
Also published as: JP2014154857A; US20140225693A1; US8994484B2

Description

本発明は、リニアソレノイドに関するものであり、例えば、油圧制御弁の弁体を駆動するアクチュエータとして好適に利用することができるリニアソレノイドに係わる。

従来から、例えば特許文献１のように、リニアソレノイドでは、磁性体製のプランジャ、磁性体製のヨーク、ならびに、磁気吸引コア、摺動コアおよび磁気遮蔽部が一体化されたステータコアを備えるものが公知である。
この公知のリニアソレノイドによれば、プランジャは、コイルの内周側で軸方向に可動となるように配置され、ヨークは、開口および底部を有するカップ形状に設けられてコイルの外周を覆う。

また、ステータコアの内、磁気吸引コアは、磁性体製であり、コイルへの通電により発生する磁束によってプランジャを軸方向へ吸引する。摺動コアは、磁性体製であって筒状に設けられ、コイルの内周側に配置されてプランジャの外周を覆い、プランジャを軸方向に摺動自在に支持するとともにプランジャとの間で径方向に磁束を受け渡す。磁気遮蔽部は、磁気吸引コアと摺動コアとの間の磁束の通過を遮断する。

そして、ステータコアは、摺動コアの側からヨークの内周に差し入れられ、ヨークの開口においてヨークに固定される。また、摺動コアの先端は、ヨークの底部に設けられた穴に所定の組付隙間を形成するように差し入れられ、ヨークに対して非固定の自由端を形成する。

ところで、特許文献１のリニアソレノイドでは、摺動コアとヨークとの間で受け渡される磁束量が組付隙間の設定により低下するのを防ぐため、コイルアッシーとヨークの底部との間にリングコアを軸方向に組み入れている。ここで、リングコアは、摺動コアの外周を覆うとともに摺動コアに対し摺動自在となるように装着されて摺動コアとの間で径方向に磁束を受け渡し、さらに、ヨークの底部に当接してヨークとの間で軸方向に磁束を受け渡す。

しかし、特許文献１のリニアソレノイドは、リングコアを組み入れることにより軸方向に体格が大きくなってしまう。このため、リングコアによる磁束受渡強化の効果を損なうことなく、コイル巻き数の増加や軸方向寸法の低減等の要求に応じるには、別途に対策が必要となっている。

特許第４５６９３７１号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、コイルアッシーとヨークの底部との間にリングコアを組み入れたリニアソレノイドにおいて、コイル巻き数の増加や軸方向寸法の低減等の要求に応じることができる構成を提供することにある。

本願の第１発明（請求項１に係る発明）によれば、リニアソレノイドは、以下に示すコイル、プランジャ、ヨーク、ステータコア、段形状およびリングコアを備える。
まず、コイルは筒状を呈している。そして、プランジャは、磁性体製であり、コイルの内周側で軸方向に可動となるように配置される。また、ヨークは、磁性体製であり、開口および底部を有するカップ形状に設けられてコイルの外周を覆う。

また、ステータコアは、磁気吸引コアおよび摺動コアが磁気遮蔽部を間に介して軸方向に並ぶように一体化され、摺動コアの側からヨークの内周に差し入れられ、ヨークの開口においてヨークに固定される。ここで、磁気吸引コアは、磁性体製であり、コイルへの通電により発生する磁束によってプランジャを軸方向へ吸引する。また、摺動コアは、磁性体製であって筒状に設けられ、コイルの内周側に配置されてプランジャの外周を覆い、プランジャを軸方向に摺動自在に支持するとともにプランジャとの間で径方向に磁束を受け渡す。

また、段形状は、摺動コアの外周に設けられる形状であり、摺動コアの内、設けられた位置から軸方向に磁気吸引コアから遠ざかる側の部分の外周径を磁気吸引コアに近付く側の部分の外周径よりも縮径させるものである。
さらに、リングコアは、磁性体製であり、次の第１受渡部および第２受渡部を有する。まず、第１受渡部は、段形状により外周径が縮径している摺動コアの部分の外周を覆うとともに縮径している部分に摺動自在となるように装着され、摺動コアとの間で径方向に磁束を受け渡す。また、第２受渡部は、第１受渡部から外周側に鍔状に広がり、ヨークの底部との間で軸方向に磁束を受け渡す。かくして、第１受渡部は、径方向において摺動コアの外周側とコイルの内周側との間に設けられ、第２受渡部は、軸方向においてコイルとヨークとの間に設けられる。

これにより、第１受渡部の外周側、かつ、第２受渡部の軸方向に関してコイルが存在する側に、新規にスペースを空けることができる。このため、この新規に空いたスペースにコイルを配置することで、リングコアによる磁束受渡強化の効果を損なうことなく、コイル巻き数の増加や軸方向寸法の低減等の要求に応じることができる。

リニアソレノイドを含む油圧制御弁の全体を示す断面図である（実施例）。（ａ）はリニアソレノイドの要部を示す部分断面図であり、（ｂ）はヨークの側部の断面とリングコアの底面とを併せて示す内部図である（実施例）。

実施形態のリニアソレノイドを、実施例を用いて説明する。

〔実施例の構成〕
実施例のリニアソレノイド１の構成を、図１、図２を用いて説明する。
リニアソレノイド１は、例えば、油圧制御弁２の弁体としてのスプール３を駆動する軸方向の推力を発生するアクチュエータとして用いられるものである。
なお、油圧制御弁２は、油圧の制御対象に作動油を供給したり、制御対象から作動油を抜き出したりすることで制御対象における油圧を制御するものであり、例えば、車両に搭載される自動変速機の油圧制御装置（図示せず。）に搭載され、作動油に浸るように配置される。

また、スプール３は、各種のポート４が開口する筒状のスリーブ５の内周に軸方向に摺動自在に収容され、スプール３およびスリーブ５の軸方向一端側にリニアソレノイド１が一体化されている。また、スリーブ５の内周には、リニアソレノイド１から出力される推力と逆方向にスプール３を付勢するスプリング６が収容され、スプール３は、リニアソレノイド１から出力される推力、スプリング６の付勢力、および油圧のフィードバック力等の釣り合いに応じてポート４間の連通状態を変化させる。

以下、リニアソレノイド１について詳述する。
リニアソレノイド１は、コイル８への通電により磁束を発生して磁気吸引コア９によりプランジャ１０を軸方向の他端側へ吸引駆動することで推力を発生するものであり、発生した推力はシャフト１１を介してスプール３に伝達される。

そして、リニアソレノイド１は、本発明の構成要素として以下に示すコイル８、プランジャ１０、ヨーク１３、ステータコア１４、段形状１５、リングコア２６および付勢手段１７を備える。
プランジャ１０は、強磁性材料を素材として設けられた略円柱形状の磁性体金属であり、ステータコア１４の内周面に直接摺動し、コイル８の内周側で軸方向に可動となっている。

また、プランジャ１０は、スプール３側の端面（他端面）がシャフト１１の先端と当接しており、スプール３に伝わるスプリング６の付勢力によってスプール３とともに軸方向一端側に付勢されている。また、プランジャ１０には、軸方向に貫通する貫通孔１９が設けられ、貫通孔１９は、プランジャ１０の軸方向一端側と他端側との間で流体を移動させる第１の呼吸路２０として機能する。
なお、コイル８は、全体として円筒状を呈し、絶縁被覆が施された導線（エナメル線等）を樹脂性のボビン２１の周囲に多数巻回したものであり、ボビン２１とともにコイルアッシー２２を形成する。

ヨーク１３は、強磁性材料を素材として、開口１３ａ、底部１３ｂおよび側部１３ｃを有するカップ形状に設けられて側部１３ｃによりコイル８の外周を覆うとともに底部１３ｂによりコイルアッシー２２の軸方向の一端を覆い、コイル８への通電により発生する磁束を通す。また、開口１３ａを形成する軸方向他端の爪部１３ｄは、ヨーク１３の内周にプランジャ１０、ステータコア１４およびコイルアッシー２２等を収容した後、カシメられてスリーブ５の軸方向一端に強固に一体化される。

ステータコア１４は、以下に説明する磁気吸引コア９および摺動コア２４が磁気遮蔽部２５を間に介して軸方向に並ぶように一体化されたものであり、コイルアッシー２２の内周側および軸方向他端側に配置される。

磁気吸引コア９は、強磁性材料を素材として設けられ、コイル８への通電により発生する磁束によってプランジャ１０を軸方向他端側へ吸引する。ここで、磁気吸引コア９は、コイルアッシー２２の軸方向他端側に配置されてヨーク１３の開口端と磁気的に結合するフランジ部９ａと、コイルアッシー２２の内周側に配置されてプランジャ１０と軸方向に対向するとともに、シャフト１１を軸方向に摺動自在に支持する吸引部９ｂとを有する。

摺動コア２４は、強磁性材料を素材として円筒状に設けられ、磁気遮蔽部２５を介して磁気吸引コア９の軸方向一端側に連続する。また、摺動コア２４は、コイルアッシー２２の内周側に配置されてプランジャ１０の外周をほぼ全方位で覆い、プランジャ１０を軸方向に摺動自在に支持するとともにプランジャ１０との間で径方向に磁束を受け渡す。なお、プランジャ１０の外周面または摺動コア２４の内周面のいずれか一方に非磁性処理が施されており、プランジャ１０と摺動コア２４との固着が防止されている。

磁気遮蔽部２５は、磁気吸引コア９と摺動コア２４との間で直接磁束が通るのを阻止する部分であり、磁気抵抗の大きい薄肉部により形成されている。
そして、ステータコア１４は、摺動コア２４の側からヨーク１３の内周に差し入れられ、フランジ部９ａによりヨーク１３にカシメられて固定される。

段形状１５は、摺動コア２４の外周に設けられる形状であり、摺動コア２４の内、軸方向一端側の部分を他端側の部分よりも縮径させるものである。つまり、摺動コア２４において段形状１５を設けた位置から軸方向に磁気吸引コア９から遠ざかる側（一端側）の部分の外周径は、磁気吸引コア９に近付く側（他端側）の部分の外周径よりも縮径している。

リングコア２６は、強磁性材料を素材とし、軸方向一端に鍔が形成された円筒体として設けられ、次の第１受渡部２７および第２受渡部２８の機能を有する。まず、第１受渡部２７は、円筒状の部分であって段形状１５により外周径が縮径している摺動コア２４の部分（以下、縮径部２９と呼ぶ。）の外周を覆うとともに縮径部２９に摺動自在となるように装着され、摺動コア２４との間で径方向に磁束を受け渡す。また、第２受渡部２８は、鍔の部分であって第１受渡部２７から外周側に円板状に広がり、底部１３ｂに当接して底部１３ｂとの間で軸方向に磁束を受け渡す。換言すれば、第１受渡部２７は、径方向において摺動コア２４の外周側とコイル８の内周側との間に設けられ、第２受渡部２８は、軸方向においてコイル８とヨーク１３との間に設けられる。

また、第２受渡部２８の一端面には、リニアソレノイド１の中心軸から真上に向かう方位において溝３０が設けられている。そして、溝３０は、プランジャ１０の軸方向一端側に形成されて縮径部２９、第１受渡部２７および底部１３ｂにより区画される空間３１ａと、コイルアッシー２２と第２受渡部２８とにより軸方向に挟まれて形成される空間３１ｂとを連通する。

さらに、側部１３ｃには、リニアソレノイド１の中心軸から真下に向かう方位においてヨーク１３の内外を連通する連通穴３３が設けられ、連通穴３３は空間３１ｂと軸方向に関してオーバーラップしている。これにより、連通穴３３は、空間３１ａ、空間３１ｂおよび溝３０等のプランジャ１０の軸方向一端寄りに形成される空間とヨーク１３の外部との間で流体を移動させる第２の呼吸路３４として機能する。

そして、第１、第２の呼吸路２０、３４により、流体をそれぞれプランジャ１０の軸方向一端側と他端側との間、ヨーク１３の内外間で移動させることにより、コイル８への通電開始または通電停止に応じてプランジャ１０を軸方向に円滑に移動させることができる。
付勢手段１７は、第２受渡部２８を底部１３ｂに押し付けるものであり、例えば、ゴム、皿バネまたはウェーブワッシャなどを採用することができる。

〔実施例の効果〕
実施例のリニアソレノイド１は、コイル８の配置との関連において、以下の段形状１５およびリングコア２６を備える。
段形状１５は、摺動コア２４の外周に設けられる形状であり、摺動コア２４の内、軸方向一端側の部分を縮径させて縮径部２９とするものである。また、リングコア２６は、円筒状の第１受渡部２７と鍔状の第２受渡部２８とを有する。そして、第１受渡部２７は、縮径部２９の外周を覆うとともに縮径部２９に摺動自在となるように装着され、摺動コア２４との間で径方向に磁束を受け渡し、第２受渡部２８は、底部１３ｂに当接して底部１３ｂとの間で軸方向に磁束を受け渡す。

これにより、第１受渡部２７の外周側、かつ、第２受渡部２８の軸方向他端側に、新規にスペースを空けることができる。このため、この新規に空いたスペースにコイルアッシー２２を配置することで、リングコア２６による磁束受渡強化の効果を損なうことなく、コイル８の巻き数の増加や軸方向寸法の低減等の要求に応じることができる。
また、リニアソレノイド１は、第２受渡部２８を底部１３ｂに押し付ける付勢手段１７を備え、付勢手段１７により、ヨーク１３とリングコア２６との間の磁束の受渡が強化されている。

〔変形例〕
実施例のリニアソレノイド１が組み入れられた油圧制御弁２によれば、スプール３は、リニアソレノイド１から出力される推力、スプリング６の付勢力、および油圧のフィードバック力等の釣り合いに応じてポート４間の連通状態を変化させるものであったが、油圧のフィードバック力をスプール３に作用させない油圧制御弁２にリニアソレノイド１を組み入れてもよい。
また、実施例のリニアソレノイド１は、自動変速機の油圧制御装置に用いられる油圧制御弁２を構成するものであったが、リニアソレノイド１を用いて他の機器等を構成してもよい。

１リニアソレノイド８コイル９磁気吸引コア１０プランジャ１３ヨーク１３ａ開口１３ｂ底部１４ステータコア１５段形状２４摺動コア２５磁気遮蔽部２６リングコア２７第１受渡部２８第２受渡部

Claims

筒状のコイル（８）と、
このコイル（８）の内周側で軸方向に可動となるように配置される磁性体製のプランジャ（１０）と、
開口（１３ａ）および底部（１３ｂ）を有するカップ形状に設けられて前記コイル（８）の外周を覆う磁性体製のヨーク（１３）と、
前記コイル（８）への通電により発生する磁束によって前記プランジャ（１０）を軸方向へ吸引する磁性体製の磁気吸引コア（９）、および、筒状に設けられ、前記コイル（８）の内周側に配置されて前記プランジャ（１０）の外周を覆い、前記プランジャ（１０）を軸方向に摺動自在に支持するとともに前記プランジャ（１０）との間で径方向に磁束を受け渡す磁性体製の摺動コア（２４）を有し、前記磁気吸引コア（９）および前記摺動コア（２４）が磁気遮蔽部（２５）を間に介して軸方向に並ぶように一体化され、前記摺動コア（２４）の側から前記ヨーク（１３）の内周に差し入れられ、前記ヨーク（１３）の開口（１３ａ）において前記ヨーク（１３）に固定されるステータコア（１４）と、
前記摺動コア（２４）の外周に設けられる形状であり、前記摺動コア（２４）の内、設けられた位置から軸方向に前記磁気吸引コア（９）から遠ざかる側の部分の外周径を前記磁気吸引コア（９）に近付く側の部分の外周径よりも縮径させる段形状（１５）と、
この段形状（１５）により外周径が縮径している前記摺動コア（２４）の部分の外周を覆うとともに縮径している部分に摺動自在となるように装着され、前記摺動コア（２４）との間で径方向に磁束を受け渡す第１受渡部（２７）、および、この第１受渡部（２７）から外周側に鍔状に広がり、前記ヨーク（１３）の底部（１３ｂ）との間で軸方向に磁束を受け渡す第２受渡部（２８）を有する磁性体製のリングコア（２６）と
を備え、
前記リングコア（２６）の第１受渡部（２７）は、径方向において前記摺動コア（２４）の外周側と前記コイル（８）の内周側との間に設けられ、
前記リングコア（２６）の第２受渡部（２８）は、軸方向において前記コイル（８）と前記ヨーク（１３）との間に設けられることを特徴とするリニアソレノイド（１）。
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受渡部（２７）の外周径は、前記磁気吸引コア（９）の前記磁気吸引コア（９）に近付く側の部分の外周径よりも小さいことを特徴とするリニアソレノイド（１）。
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、
前記第２受渡部（２８）を前記ヨーク（１３）の底部（１３ｂ）に押し付ける付勢手段（１７）を備えることを特徴とするリニアソレノイド（１）。