JP6977377B2 - ソレノイド装置及びコントロールバルブ - Google Patents

Description

本発明は、ソレノイド装置及びコントロールバルブに関する。

ソレノイド装置は、ソレノイドコイルを用いて磁性体であるプランジャを駆動する装置のことである。例えば、ソレノイドコイルは、入力電流に基づき磁界を発生する。また、プランジャは、後述する軸方向に移動可能となっている。従って、プランジャは、ソレノイドコイルからの磁界を受けると磁化し、軸方向へ移動する。

ソレノイド装置は、様々なシステムに適用可能である。例えば、自動車の分野では、自動変速機（ＡＴ、ＣＶＴなど）を駆動するために、油圧が必要である。また、エンジン及びトランスミッションなどの駆動部の潤滑及び冷却のためにも、油圧の発生が必要である。これらの油圧は、ＶＦＳ（variable force solenoid）などのソレノイドバルブにより生成され、ソレノイド装置は、ソレノイドバルブの一部として使用される。

ソレノイド装置は、ソレノイドコイルに電流を流してからプランジャが所定の位置まで移動するまでの時間が短い、即ち、応答性が良い、のが望ましい。そのためには、プランジャが移動可能な内部空間（プランジャ室）を、ソレノイド装置の外部と空間的に接続するのが効果的である。なぜなら、プランジャ室の空気の出入り（以下、空気の出入りを呼吸と称する）が容易化されるため、プランジャの移動によりプランジャ室内の空気が圧縮又は膨張されないからである。

しかし、プランジャ室がソレノイド装置の外部と空間的に接続されるということは、ソレノイド装置の外部からプランジャ室内にコンタミと呼ばれる異物が侵入し易いことを意味する。コンタミは、プランジャ室内の隙間に入り込み、プランジャの移動を鈍くし、場合によっては、プランジャを動かなくし、ソレノイド装置の動作不良を引き起こす。

特許文献１は、コンタミがプランジャ室内に入り難い構造を開示する。例えば、特許文献１のソレノイド装置によれば、呼吸経路を直線的にしない構造を採用し、呼吸経路は、一端側を地側として外部に接続され、他端側を天側としてプランジャ室と接続される。即ち、呼吸時に空気と共に入り込むコンタミ、例えば、オイル内のコンタミは、地側から天側への経路を経なければ、プランジャ室内へ入り込めない。

特開２０１５−７５１６５号公報

特許文献１では、地側から天側への経路を含む呼吸経路は、ソレノイド装置の外側から、例えば、樹脂製のスペーサをソレノイド装置のコアの円環状の凹みに対して嵌め込むことにより構成される。

ここで、プランジャを移動させる為の磁気回路上においてプランジャの軸方向の一方側にもコアが配置されるが、コアの残留磁気の影響を軽減するために、コアのプランジャに対向する軸方向の他方側の面にはスペーサが必要であるが、このスペーサに加えて、コアの軸方向の一方側にもスペーサが必要となってしまうこととなり、ソレノイド装置としての構成が複雑化することとなり、装置の大型化、部品点数の増加を招いてしまうという課題があった。

本発明は、ソレノイド装置の応答性及び信頼性を向上すると共に、装置の大型化を抑える技術を提案する。

本願の例示的な第１の発明に係わるソレノイド装置は、ケースと、前記ケース内に支持され、軸方向に沿った第１の中心軸穴を備えた第１の円筒部を有するボビンと、前記第１の円筒部に巻回されるコイルと、前記第１の中心軸穴内に配置され、軸方向に沿った第２の中心軸穴を備えた第２の円筒部を有し、かつ、軸方向の一方側において前記第２の円筒部に結合される底部を有するコアと、磁性体からなり、前記第２の円筒部の内側の空間内に配置され、軸方向に貫通する第１のホールを有し、かつ、前記第２の円筒部に対して軸方向に移動可能なプランジャと、前記底部の軸方向の他方側において前記底部と間隙をもって配置され、かつ、前記第２の円筒部に支持されるスペーサと、を備える。前記底部は、前記底部を軸方向に貫通する第２のホールを有する。前記スペーサは、中心軸に対して前記第２のホールと反対側に前記間隙及び前記空間を接続する接続部を有する。

本願の例示的な第１の発明によれば、ソレノイド装置の応答性及び信頼性を向上できる。

図１は、ソレノイド装置の第１の例を示す断面図である。 図２は、ソレノイド装置の第１の例を示す断面図である。 図３は、軸方向の一方側からソレノイド装置を見た図である。 図４は、軸方向の一方側からコアを見た図である。 図５は、軸方向の一方側からスペーサを見た図である。 図６は、スペーサの変形例を示す図である。 図７は、ソレノイド装置の第２の例を示す断面図である。 図８は、軸方向の一方側からスペーサを見た図である。 図９は、スペーサの変形例を示す図である。 図１０は、ソレノイド装置の第３の例を示す断面図である。 図１１は、ソレノイド装置の第４の例を示す断面図である。 図１２は、プランジャとシャフトピンとの結合の例を示す図である。 図１３は、ソレノイド装置の第５の例を示す断面図である。 図１４は、バルブシステムの第１の例を示す図である。 図１５は、バルブシステムの第２の例を示す図である。 図１６は、バルブシステムの第３の例を示す図である。

以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。
なお、実施形態では、その説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造については、簡略化して説明する。また、図面において、各要素の寸法、形状、数などについても、一例であり、これに限定されるという主旨ではない。

また、以下の説明において、軸方向とは、中心軸が延びる方向を意味し、径方向とは、中心軸に直交する方向を意味する。また、軸方向とは、中心軸に平行な方向、即ち、中心軸に対して０°の方向を示すと共に、中心軸に対して、０°よりも大きく、かつ、４５°よりも小さい範囲の斜め方向も含むものとする。同様に、径方向とは、中心軸に直交する方向を示すと共に、中心軸に直交する方向に対して、０°よりも大きく、かつ、４５°よりも小さい範囲の斜め方向も含むものとする。

さらに、地側とは、地面側を意味し、天側とは、空側を意味する。例えば、地球の重力の方向を基準とした場合、地側は、地球の重力の方向に対して−４５°〜＋４５°の範囲の方向にあるのが望ましく、天側は、地球の重力の方向と反対の方向に対して−４５°〜＋４５°の範囲の方向にあるのが望ましい。

＜ソレノイド装置の第１の例＞
図１乃至図４は、ソレノイド装置の第１の例を示す。図１は、プランジャが軸方向の他方側に最も移動したときの状態である。図２は、プランジャが軸方向の一方側に最も移動したときの状態である。図３は、軸方向の一方側からソレノイド装置を見た図である。図４は、軸方向の一方側からコアを見た図である。

ボビン１０は、例えば、中心軸１００を取り囲む円筒状を有する。ボビン１０は、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）などの樹脂成型品である。ボビン１０は、軸方向に沿った第１の中心軸穴を備えた第１の円筒部を有する。コイル（例えば、ソレノイドコイル）１１は、ボビン１０の第１の円筒部に巻回される。コイル１１は、例えば、銅線を樹脂で覆った、エナメル線、ポリウレタン線、ポリエステル線などである。

第１のコア部１２Ａ及び第２のコア部１２Ｂは、それぞれ全体として円筒状を成し、ボビン１０の第１の中心軸穴内に配置される。第１及び第２のコア部１２Ａ，１２Ｂは、第２の円筒部として、軸方向に沿った第２の中心軸穴を備える。また、第１のコア部１２Ａは、軸方向の一方側において第２の中心軸穴を覆うコア底部１２Ｃを有する。プランジャ１３は、第１及び第２のコア部１２Ａ，１２Ｂの第２の中心軸穴によって構成されるプランジャ室１３２内に配置される。また、プランジャ１３は、軸方向に貫通する第１のホール１３１を有し、かつ、プランジャ室１３２において軸方向に移動可能である。

第１のコア部１２Ａ、第２のコア部１２Ｂ、コア底部１２Ｃ、及び、プランジャ１３は、鉄などの磁性体からなる。電流がコイル１１に流れることにより、コイル１１は、磁界を発生する。第１のコア部１２Ａ、第２のコア部１２Ｂ、コア底部１２Ｃ、及び、プランジャ１３は、コイル１１が発生する磁界により磁化される。

ここで、第１及び第２のコア部１２Ａ，１２Ｂは、例えば、間隙をもって配置され、かつ、樹脂製のカラー１２Ｄにより互いに結合される。即ち、カラー１２Ｄは、全体として円筒状を有し、第１のコア部１２Ａ及び第２のコア部を位置決めした状態で結合する。また、第１及び第２のコア部１２Ａ，１２Ｂは、ケース１６Ａ，１６Ｂに固定される。

コア底部１２Ｃは、軸方向の他方側に凹部１２１を備える。また、コア底部１２Ｃは、径方向の地側において、外部から凹部１２１まで、軸方向に貫通する第２のホール１２０を有する。スペーサ１５は、底部１２Ｃの軸方向の他方側において底部１２Ｃと間隙をもって配置され、かつ、第１のコア部１２Ａに支持される。スペーサ１５は、凹部１２１をソレノイド装置の内側から覆う。

スペーサ１５は、例えば、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ＰＴＦＥなどの非磁性体である。スペーサ１５が非磁性体であれば、スペーサ１５は、コイル１１からの磁界により磁化されることがない。従って、プランジャ１３の移動は、スペーサ１５により制限されない。

スペーサ１５は、中心軸１００に対して第２のホール１２０と反対側、即ち、径方向の天側に、凹部１２１及びプランジャ室１３２を接続する接続部１５１を有する。例えば、図５に示すように、スペーサ１５の接続部１５１は、例えば、接続穴である。接続部１５１が接続穴であれば、第２のホール１２０との対称性が確保される。この対称性は、ソレノイド装置の呼吸をスムーズにする効果がある。

但し、接続部１５１は、凹部１２１及びプランジャ室１３２を接続していれば、接続穴に限定されることはない。

スペーサ１５は、例えば、リング形状を有する。スペーサ１５は、地側から天側に向かう呼吸経路を確保するため、凹部１２１の開口部分を覆う同様の形状を有するのが望ましい。スペーサ１５は、例えば、第１のコア部１２Ａの内面に設けられた環状篏合部１５２に篏合される。環状篏合部１５２は、例えば、第１のコア部１２Ａの内側の面に設けられた段差又は溝である。

スペーサ１５は、例えば、図６に示すように、軸方向に直交する径方向の外側にフラット部１５３を有する。フラット部１５３は、スペーサ１５が第１のコア部１２Ａに篏合されるときのアライメントを正確に行うための要素である。例えば、このフラット部１５３は、第２のホール１２０を地側、接続部１５１を天側に正確にアライメント可能である。この場合、第２のホール１２０と接続部１５１とが、中心軸１００に対して１８０°となる位置関係にあれば、コンタミのプランジャ室１３２内への侵入が最大限に防止される。

また、フラット部１５３は、スペーサ１５が環状篏合部１５２に篏合された後、スペーサ１５を第１のコア部１２Ａに固定する効果を有する。即ち、スペーサ１５は、中心軸１００を中心に回転することがない。従って、例えば、第２のホール１２０が地側、接続部１５１が天側という位置関係が、スペーサ１５のセッティング後においても、常に維持される。

第１のホール１３１、第２のホール１２０、及び、凹部１２１は、ソレノイド装置の呼吸のために設けられる。即ち、第１のホール１３１、第２のホール１２０、及び、凹部１２１は、ソレノイド装置の応答性を向上させる。

凹部１２１は、中心軸１００のまわりに配置される。凹部１２１は、例えば、リング形状を有する。この場合、呼吸経路は、第２のホール１２０から凹部１２１の左側を通って接続部１５１に到達する経路と、第２のホール１２０から凹部１２１の右側を通って接続部１５１に到達する経路と、の２つとなる。従って、ソレノイド装置の呼吸がさらに容易化され、応答性がさらに向上する。

第１のホール１３１は、中心軸１００に対して第２のホール１２０と同じ側に配置されるのが望ましい。この場合、例えば、第２のホール１２０が地側に配置され、接続部１５１が天側に配置され、さらに、第１のホール１３１が地側に配置される。これは、ソレノイド装置の呼吸経路としてのクランクの数が増えることを意味する。従って、仮に、コンタミがプランジャ室１３２内に侵入しても、コンタミは、プランジャ室１３２の全体に拡散され難くなる。即ち、ソレノイド装置の信頼性がさらに向上する。

また、中心軸１００に対して第２のホール１２０と同じ側、即ち、地側において、コア底部１２Ｃとスペーサ１５との間隙、例えば、凹部１２１の径方向の外側の端部は、第２のホール１２０よりも径方向の外側に位置する。この場合、呼吸経路としての間隙、例えば、凹部１２１内に、いわゆるコンタミポケット１２２が設けられる。コンタミポケット１２２は、第２のホール１２０からソレノイド装置内に侵入したコンタミを溜めておく効果を有する。

例えば、第２のホール１２０から凹部１２１内に侵入したコンタミは、天側にある接続部１５１まで移動せずに、重力により、地側の端部、即ち、凹部１２１の径方向の外側の端部に堆積する。この時、コンタミポケット１２２が存在しないと、第２のホール１２０から凹部１２１への気体（例えば、空気）又は液体（例えば、オイル）の流れにより、堆積したコンタミが、再び、天側に移動する。場合によっては、多量のコンタミが凹部１２１内で拡散し、その一部が接続部１５１を経由してプランジャ室１３２内に侵入する。

これに対し、コンタミポケット１２２は、凹部１２１内での気体又は液体の流れとは離れた位置に、コンタミを溜める機能を有する。従って、コンタミポケット１２２内に堆積したコンタミが凹部１２１内で拡散され、再び、天側に移動するといった事態が発生することはない。即ち、コンタミポケット１２２は、コンタミの侵入量にかかわらず、コンタミがプランジャ室１３２内に侵入することを有効に防止する。

ケース１６Ａ，１６Ｂは、ボビン１０を取り囲み、かつ、第１及び第２のコア部１２Ａ，１２Ｂに結合される。ケース１６Ａ，１６Ｂは、第１及び第２のコア部１２Ａ，１２Ｂと同様に、鉄などの磁性体である。ケース１６Ａ，１６Ｂは、ソレノイド装置の内部要素を保護する。また、ケース１６Ａ，１６Ｂは、ソレノイド装置の取り扱いを容易化する。

ケース１６Ａ，１６Ｂは、フランジ部１６１を備える。フランジ部１６１は、例えば、ソレノイド装置をシステムに組み込むときに、組み立ての容易化に貢献する。シール部材１０１は、例えば、Ｏリングである。シール部材１０１は、ボビン１０とケース１６Ａ，１６Ｂとの間をシールする。

例えば、ソレノイド装置が油圧を制御するバルブシステムに適用される場合、オイルが呼吸経路を経てプランジャ室１３２内に入り込む。オイルは、プランジャ１３の移動をスムーズにする効果があるが、このオイルがケース１６Ａ，１６Ｂの結合部から漏れ出すと、システム全体として望ましくない。シール部材１０１は、オイルがソレノイド装置から漏れ出すことを防止するのに効果的である。

シャフトピン１４は、プランジャ１３の移動に追従して軸方向に移動可能である。シャフトピン１４がプランジャ１３の移動に追従して軸方向に移動可能であれば、ソレノイド装置の出力をシャフトピン１４の移動量として容易に取り出すことができる。この場合、ソレノイド装置をバルブシステムなどのシステムに組み込むことが容易化される。

シャフトピン１４は、例えば、ステンレス鋼などの非磁性体である。シャフトピン１４は、例えば、軸方向においてプランジャ１３内に挿入され、かつ、プランジャ１３に固定される。プランジャ１３とシャフトピン１４とが一体化されれば、プランジャ１３の動きとシャフトピン１４の動きとを完全に一致させることができる。

尚、シャフトピン１４の軸方向の一方側は、ケース１６Ａ，１６Ｂから露出する。また、シャフトピン１４の軸方向の一方側は、ケース１６Ａ，１６Ｂから突出可能であってもよい。例えば、プランジャ１３が軸方向の他方側に最も移動したとき、例えば、図１に示すように、シャフトピンの１４は、ケース１６Ａ，１６Ｂの内部に収まる。また、プランジャ１３が軸方向の一方側に最も移動したとき、例えば、図２に示すように、シャフトピンの１４は、ケース１６Ａ，１６Ｂから突出する。

以上、説明したように、ソレノイド装置の第１例によれば、スペーサ１５は、コア底部１２Ｃの軸方向の他方側において凹所のスペースを確保してコア底部の軸方向他方側を覆って配置される。即ち、スペーサ１５とコア底部１２Ｃとの間に呼吸経路が設けられる。この呼吸経路は、例えば、凹部１２１の開口側がスペーサ１５により塞がれた構造である。しかも、コア底部１２Ｃは、径方向の地側において、外部から呼吸経路まで貫通する第２のホール１２０を有する。また、スペーサ１５は、径方向の天側において、接続部１５１を有する。

従って、ソレノイド装置の外部とプランジャ室１３２とは、第２のホール１２０、凹部１２１、及び、接続部１５１からなる呼吸経路により、互いに空間的に接続される。また、この呼吸経路は、クランク状となる。この場合、例えば、ソレノイド装置の呼吸が確保され、応答性が向上すると共に、外部からのコンタミの侵入も防止できる。なぜなら、第２のホール１２０から接続部１５１に向かう方向は、重力に逆らう方向、即ち、地側から天側に向かう方向だからである。この場合、仮に、コンタミが第２のホール１２０から凹部１２１に侵入したとしても、そのコンタミは、自重により、接続部１５１まで到達し難く、さらに、プランジャ室１３２内に侵入することもない。

このように、ソレノイド装置の第１の例によれば、ソレノイド装置の外部からのコンタミの侵入を防ぎつつ、ソレノイド装置の応答性を向上できる。

また、ソレノイド装置の第１の例では、コンタミの侵入防止及び応答性という観点から、上述の効果が得られると共に、さらに、その構造上、以下の効果が得られる。

ソレノイド装置の呼吸経路となる凹部１２１は、ソレノイド装置の内側、即ち、プランジャ室１３２側を向いている。これは、ソレノイド装置の外側にスペーサ１５が露出しないことを意味する。スペーサ１５は、一般的に、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ＰＴＦＥなどの非磁性材料からなる。これらの非磁性材料は、薄く、かつ、衝撃に弱い。従って、スペーサ１５がソレノイド装置の内側に設けられることは、スペーサ１５を衝撃から保護し、ソレノイド装置の信頼性を向上させるために非常に有効である。

＜ソレノイド装置の第２の例＞
図７は、ソレノイド装置の第２の例を示す。図７は、プランジャが軸方向の他方側に最も移動したときの状態である。
第２の例は、第１の例（図１乃至図６）の変形例である。
従って、第２の例において、第１の例と同じ要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。

第２の例は、第１の例と比べると、スペーサ１５及び接続部１５１の構造に特徴を有する。例えば、図８に示すように、スペーサ１５は、径方向の天側において、切り欠き部を有する。この切り欠き部は、スペーサ１５が第１のコア部１２Ａに結合された後、接続部１５１として機能する。この場合、接続部１５１は、第１のコア部１２Ａ及びスペーサ１５間のギャップとなる。

接続部１５１が第１のコア部１２Ａ及びスペーサ１５間のギャップであれば、接続部１５１は、凹部１２１内において、最も天側に配置することが可能である。この場合、第２のホール１２０から接続部１５１までの距離が最大となるため、コンタミがプランジャ室１３２内にさらに侵入し難くなる。

尚、スペーサ１５は、例えば、図９に示すように、軸方向に直交する径方向の外側にフラット部１５３を有してもよい。フラット部１５３は、第１の例で説明したように、スペーサ１５のアライメントを正確に行うための要素である。従って、第２の例においても、第２のホール１２０が地側、接続部１５１が天側という位置関係が常に維持される。

以上、第２の例においても、ソレノイド装置の応答性及び信頼性を向上できる。

＜ソレノイド装置の第３の例＞
図１０は、ソレノイド装置の第３の例を示す。図１０は、プランジャが軸方向の他方側に最も移動したときの状態である。
第３の例も、第１の例（図１乃至図６）の変形例である。
従って、第３の例において、第１の例と同じ要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。

第３の例は、第１の例と比べると、第１のコア部１２Ａとスペーサ１５との結合部の構造に特徴を有する。例えば、第１のコア部１２Ａは、スペーサ１５が篏合される環状篏合部１５２を有する。但し、この環状篏合部１５２は、第１の例とは異なり、第１のコア部１２Ａの内側の面に設けられた円環状の溝である。

この場合、スペーサ１５が環状篏合部１５２に篏合されることにより、スペーサ１５は、第１のコア部１２Ａに固定される。また、例えば、図６に示すように、スペーサ１５がフラット部１５３を有していれば、スペーサ１５は、中心軸１００を中心に回転することがない。従って、例えば、第２のホール１２０が地側、接続部１５１が天側という位置関係は、スペーサ１５がセッティングされた後であっても、常に維持される。

以上、第３の例においても、ソレノイド装置の応答性及び信頼性を向上できる。

＜ソレノイド装置の第４の例＞
図１１は、ソレノイド装置の第４の例を示す。図１１は、プランジャが軸方向の他方側に最も移動したときの状態である。
第４の例は、第３の例（図１０）の変形例である。
従って、第４の例において、第３の例と同じ要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。

第４の例は、第３の例と比べると、第１のコア部１２Ａとスペーサ１５とがいわゆるスナップフィット構造により結合される点に特徴を有する。例えば、スペーサ１５は、フック部を有する。また、環状篏合部１５２は、第１のコア部１２Ａに設けられた窪みであり、かつ、フック部が固定されるキャッチ部を有する。

この場合、スペーサ１５が環状篏合部１５２に篏合されることにより、スペーサ１５は、第１のコア部１２Ａに完全に固定される。即ち、スペーサ１５は、中心軸１００を中心に回転することがない。従って、例えば、第２のホール１２０が地側、接続部１５１が天側という位置関係は、スペーサ１５がセッティングされた後であっても、常に維持される。

以上、第４の例においても、ソレノイド装置の応答性及び信頼性を向上できる。

＜プランジャとシャフトピンとの関係＞
・ プランジャとシャフトピンとが一体である場合
ソレノイド装置の第１乃至第４の例（図１乃至図１１）では、プランジャ１３とシャフトピン１４とが一体化される。この場合、プランジャ１３の動きとシャフトピン１４の動きとを完全に一致させ、ソレノイド装置の応答性をさらに向上できる。

図１２は、プランジャとシャフトピンとの結合の例を示す。
プランジャ１３とシャフトピン１４とが一体である場合、プランジャ１３とシャフトピン１４とは、例えば、カシメにより互いに結合するのが望ましい。なぜなら、カシメは、簡単かつ低コストで、両者を結合できるからである。

この場合、プランジャ１３は、軸方向に延びるシャフトホール１４１を有する。シャフトホール１４１は、例えば、プランジャ１３の中心に設ける、即ち、中心軸１００を中心として配置するのが望ましい。シャフトホール１４１は、プランジャ１３を軸方向に貫通してもよいし、又は、貫通していなくてもよい。

また、シャフトピン１４は、シャフトピン１４を取り囲む周方向に凹部を備える。シャフトピン１４の凹部は、例えば、周方向の全体、即ち、一周３６０°の全体に設けられるのが望ましい。そして、プランジャ１３の一部は、シャフトピン１４の凹部（被カシメ部）にカシメられる。

カシメ部１３３は、例えば、ポンチ１７により形成可能である。ポンチ１７は、テーパ状の先端を有する。テーパ状の先端は、プランジャ１３の一部を変形させ、プランジャ１３をシャフトピン１４に固定するために使用される。例えば、同図に示すように、シャフトピン１４は、プランジャ１３のシャフトホール１４１内に挿入される。この状態において、プランジャ１３の角部がシャフトピン１４の凹部に対応するように位置決めし、かつ、両者が一時的に仮固定される。この後、ポンチを軸方向にスライドさせることにより、ポンチ１７のテーパ状の先端は、プランジャ１３の角部に衝突する。

その結果、プランジャ１３の角部は、シャフトピン１４の凹部内に嵌め込まれ、カシメ部１３３が形成される。

・ プランジャとシャフトピンとが独立である場合
ソレノイド装置の第１乃至第４の例（図１乃至図１１）では、プランジャ１３とシャフトピン１４とが一体化される。しかし、これらの例において、プランジャ１３とシャフトピン１４とは、独立であってもよい。

図１３は、ソレノイド装置の第５の例を示す。図１３は、プランジャが軸方向の他方側に最も移動したときの状態である。
第５の例は、第１の例（図１乃至図６）の変形例である。
従って、第５の例において、第１の例と同じ要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。

第５の例は、第１の例と比べると、プランジャ１３とシャフトピン１４とが独立である点に特徴を有する。プランジャ１３とシャフトピン１４とが独立であるため、両者をカシメにより固定する必要がない。従って、プランジャ１３及びシャフトピン１４それぞれの構造がシンプルとなり、ソレノイド装置の低コスト化が実現される。また、ソレノイド装置の組み立ても簡単化される。

尚、プランジャ１３の中心とシャフトピン１４の中心は、一致しているのが望ましい。また、プランジャ１３及びシャフトピン１４間の遊びをなくすため、初期状態において、シャフトピン１４がプランジャ１３を押し続ける状態を作るのが望ましい。ここで、初期状態とは、ソレノイドコイル１１に電流が流れていない状態のことである。

以上、第５の例においても、ソレノイド装置の応答性及び信頼性を向上できる。

＜適用例＞
上述のソレノイド装置は、圧力制御システムなど、様々なシステムに適用可能である。例えば、自動車の分野では、自動変速機（ＡＴ、ＣＶＴなど）を駆動するために、油圧が必要である。また、エンジン及びトランスミッションなどの駆動部の潤滑及び冷却のためにも、油圧の発生が必要である。これらの油圧は、ソレノイドバルブにより生成され、ソレノイド装置は、ソレノイドバルブの一部として使用される。

以下、上述のソレノイド装置が適用可能なバルブシステムの例のいくつかを説明する。

＜バルブシステムの第１の例＞
図１４は、バルブシステムの第１の例を示す。
第１の例は、ＶＦＳなどのソレノイドバルブに関する。

バルブシステムは、ソレノイド装置２０と、バルブ装置３０と、を備える。ソレノイド装置２０は、例えば、図１乃至図１３で説明したソレノイド装置である。バルブ装置３０は、ソレノイド装置２０に結合され、軸方向に移動可能なスプール３１を備え、かつ、スプール３１の移動量によりバルブ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅの開閉を制御する。

バルブ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅは、入力圧力（油圧）が入力される入力ポート３２Ａと、出力圧力（油圧）が出力される出力ポート３２Ｂと、フィードバック圧力が入力されるフィードバックポート３２Ｃと、バルブ装置３０内の余分なオイルを排出するドレインポート３２Ｄと、ソレノイド装置２０内に潤滑のためのオイルを供給するオイル供給ポート３２Ｅと、を備える。

入力圧力と出力圧力との関係は、スプール３１の位置により変化する。即ち、入力圧力が一定圧力の場合、例えば、オイルポンプから供給される油圧である場合、出力圧力は、入力圧力を基準に、それよりも低い圧力又は高い圧力をスプール３１の位置に応じて任意に生成可能である。

フィードバック圧力は、例えば、出力圧力をフィードバックしたもので、出力圧力に等価である。フィードバック圧力がフィードバックポート３２Ｃに入力される理由は、出力圧力のゆらぎ、即ち、油振を防止するためである。

バルブ装置３０は、さらに、スプール３１を軸方向の他方側に付勢する付勢部材（例えば、バネ）３３を備える。

例えば、ソレノイド装置２０が初期状態（非動作状態）にある、即ち、ソレノイドコイルに電流が流れていない場合、付勢部材３３の付勢力は、スプール３１及びシャフトピン１４を軸方向の他方側に付勢する。

この状態は、同図の上半分に示される。同図の上半分から明らかなように、ソレノイド装置２０が初期状態にある場合、入力ポート３２Ａと出力ポート３２Ｂとは、スプール３１の壁により、互いに分断される。また、バルブ装置３０内の余分なオイルは、ドレインポート３２Ｄから排出される。

これに対し、例えば、ソレノイド装置２０が動作状態にある、即ち、ソレノイドコイルに電流が流れている場合、ソレノイドコイルが発生する磁界は、プランジャ、即ち、シャフトピン１４を軸方向の一方側に移動させる移動力を発生させる。従って、この移動力が付勢部材３３の付勢力よりも大きければ、シャフトピン１４は、軸方向の一方側に移動する。また、スプール３１も、シャフトピン１４の移動に追従して、軸方向の一方側に移動する。

この状態は、同図の下半分に示される。同図の下半分から明らかなように、ソレノイド装置２０が動作状態にある場合、入力ポート３２Ａと出力ポート３２Ｂとは、スプール３１の溝を経由して、互いに接続される。また、オイルは、オイル供給ポート３２Ｅを介して、ソレノイド装置２０に供給される。

ここで、ソレノイド装置２０は、既に述べたように、第２のホール１２０が中心軸１００に対して地側に配置され、かつ、接続部１５１が中心軸１００に対して天側に配置される状態で、バルブ装置３０に結合される。従って、このようなバルブシステムにおいて、オイル供給ポート３２Ｅからソレノイド装置２０内に供給されるオイルにコンタミが含まれていたとしても、コンタミは、ソレノイド装置２０のプランジャ室内まで侵入することがない。

以上、バルブシステムの第１の例によれば、バルブ開閉の応答性が良好になると共に、コンタミがバルブ装置からソレノイド装置に侵入することを有効に防止できる。

＜バルブシステムの第２の例＞
図１５は、バルブシステムの第２の例を示す。
第２の例は、変速機を制御するコントロールバルブに関する。

バルブシステムは、変速機４０と、変速機４０を制御する油圧を発生するコントロールバルブ本体４１と、所定の油圧のオイルをコントロールバルブ本体４１に供給するオイルポンプ４２と、オイルを溜めておくオイルパン４３と、を備える。

ソレノイドバルブは、コントロールバルブ本体４１に取り付けられる。ソレノイドバルブは、オイルポンプ４２からの油圧に基づき、変速機４０を制御する油圧を生成する。ソレノイドバルブは、例えば、図１４のソレノイドバルブであり、ソレノイド装置２０と、バルブ装置３０と、を備える。

このようなバルブシステムにおいては、複数の油圧が正確に制御されなければならないと同時に、バルブシステムがオイル内に含まれるコンタミ（金属粉，酸化変質物，塵など）から十分に保護されなければならない。

本例では、ソレノイド装置２０は、既に述べたように、コンタミがプランジャ室内に侵入し難い構造を有する（図１４参照）。従って、本例のバルブシステムによれば、オイル内のコンタミがプランジャ室内に侵入することを防ぎつつ、複数の油圧の制御が正確に行える。即ち、ソレノイド装置の呼吸が十分に行えるため、バルブシステムでのバルブ開閉の応答性が向上する。これは、複数の油圧が正確かつ高速に生成されることを意味する。

以上、バルブシステムの第２の例によれば、バルブ開閉の応答性が良好になると共に、コンタミがバルブ装置からソレノイド装置に侵入することを有効に防止できる。

＜バルブシステムの第３の例＞
図１６は、バルブシステムの第３の例を示す。
第３の例は、ソレノイド装置が液体又は気体の圧力、例えば、油圧を制御するバルブボディに取り付け可能なバルブシステムに関する。

バルブシステムは、ソレノイド装置２０と、バルブボディ５０と、を備える。ソレノイド装置２０は、例えば、図１乃至図１３で説明したソレノイド装置である。ソレノイド装置２０は、例えば、ネジ１６２により、バルブボディ５０に固定される。ネジ１６２は、例えば、ソレノイド装置２０のフランジ部１６１に取り付けられる。

バルブボディ５０は、軸方向に移動可能なスプール５１を備え、かつ、スプール５１の移動量によりバルブ５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅの開閉を制御する。

バルブ５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ，５２Ｅは、入力圧力（油圧）が入力される入力ポート５２Ａと、出力圧力（油圧）が出力される出力ポート５２Ｂと、フィードバック圧力が入力されるフィードバックポート５２Ｃと、バルブボディ５０内の余分なオイルを排出するドレインポート５２Ｄと、ソレノイド装置２０内に潤滑のためのオイルを供給するオイル供給ポート５２Ｅと、を備える。

入力圧力と出力圧力との関係は、スプール５１の位置により変化する。即ち、入力圧力が一定圧力の場合、例えば、オイルポンプから供給される油圧である場合、出力圧力は、入力圧力を基準に、それよりも低い圧力又は高い圧力をスプール５１の位置に応じて任意に生成可能である。

フィードバック圧力は、例えば、出力圧力をフィードバックしたもので、出力圧力に等価である。フィードバック圧力がフィードバックポート５２Ｃに入力される理由は、出力圧力のゆらぎ、即ち、油振を防止するためである。

バルブボディ５０は、さらに、スプール５１を軸方向の他方側に付勢する付勢部材（例えば、バネ）５３を備える。

例えば、ソレノイド装置２０が初期状態（非動作状態）にある、即ち、ソレノイドコイルに電流が流れていない場合、付勢部材５３の付勢力は、スプール５１及びシャフトピン１４を軸方向の他方側に付勢する。

この状態は、同図の上半分に示される。同図の上半分から明らかなように、ソレノイド装置２０が初期状態にある場合、入力ポート５２Ａと出力ポート５２Ｂとは、スプール５１の壁により、互いに分断される。また、バルブボディ５０内の余分なオイルは、ドレインポート５２Ｄから排出される。

これに対し、例えば、ソレノイド装置２０が動作状態にある、即ち、ソレノイドコイルに電流が流れている場合、ソレノイドコイルが発生する磁界は、プランジャ、即ち、シャフトピン１４を軸方向の一方側に移動させる移動力を発生させる。従って、この移動力が付勢部材５３の付勢力よりも大きければ、シャフトピン１４は、軸方向の一方側に移動する。また、スプール５１も、シャフトピン１４の移動に追従して、軸方向の一方側に移動する。

この状態は、同図の下半分に示される。同図の下半分から明らかなように、ソレノイド装置２０が動作状態にある場合、入力ポート５２Ａと出力ポート５２Ｂとは、スプール５１の溝を経由して、互いに接続される。また、オイルは、オイル供給ポート５２Ｅを介して、ソレノイド装置２０に供給される。

ここで、ソレノイド装置２０は、既に述べたように、第２のホール１２０が中心軸１００に対して地側に配置され、かつ、接続部１５１が中心軸１００に対して天側に配置される状態で、バルブボディ５０に結合される。従って、このようなバルブシステムにおいて、オイル供給ポート５２Ｅからソレノイド装置２０内に供給されるオイルにコンタミが含まれていたとしても、コンタミは、ソレノイド装置２０のプランジャ室内まで侵入することがない。

以上、バルブシステムの第３の例によれば、バルブ開閉の応答性が良好になると共に、コンタミがバルブ装置からソレノイド装置に侵入することを有効に防止できる。

＜むすび＞
以上、説明したように、本発明の実施形態によれば、ソレノイド装置の応答性及び信頼性を向上できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することを意図しない。これら実施形態は、上述以外の様々な形態で実施することが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換、変更など、を行える。これら実施形態及びその変形は、本発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明及びその均等物についても、本発明の範囲及び要旨に含まれる。

１０： ボビン、 １１： コイル、 １２Ａ： 第１のコア部、 １２Ｂ： 第２のコア部、 １２Ｃ： コア底部、 １３： プランジャ、 １４： シャフトピン、 １５： スペーサ、 １６Ａ，１６Ｂ： ケース、 １００： 中心軸、 １０１： シール部材、 １２０： 第２のホール、 １２１： 凹部、 １２２： コンタミポケット、 １３１： 第１のホール、 １３２： プランジャ室、 １５１： 接続部、 １５２： 環状篏合部、 １６１： フランジ部。

Claims (20)

1. ケースと、 前記ケース内に支持され、軸方向に沿った第１の中心軸穴を備えた第１の円筒部を有するボビンと、 前記第１の円筒部に巻回されるコイルと、 前記第１の中心軸穴内に配置され、軸方向に沿った第２の中心軸穴を備えた第２の円筒部を有し、かつ、軸方向の一方側において前記第２の円筒部に結合される底部を有するコアと、 磁性体からなり、前記第２の円筒部の内側の空間内に配置され、軸方向に貫通する第１のホールを有し、かつ、前記第２の円筒部に対して軸方向に移動可能なプランジャと、 前記底部の軸方向の他方側において前記底部と間隙をもって配置され、かつ、前記第２の円筒部に支持されるスペーサと、 を備え、 前記底部は、前記底部を軸方向に貫通する第２のホールを有し、 前記スペーサは、中心軸に対して前記第２のホールと反対側に前記間隙及び前記空間を接続する接続部を有する、 ソレノイド装置。
2. 前記底部は、軸方向の他方側に凹部を備え、 前記スペーサは、前記凹部を覆う 請求項１に記載のソレノイド装置。
3. 前記凹部は、リング形状を有する、 請求項２に記載のソレノイド装置。
4. 前記スペーサは、リング形状を有する、 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
5. 前記スペーサは、軸方向に直交する径方向の外側にフラット部を有する、 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
6. 前記第２の円筒部は、径方向に凹み、かつ、前記スペーサが篏合される篏合部を備える、 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
7. 中心軸に対して前記第２のホールと同じ側において、前記間隙の径方向の外側の端部は、前記第２のホールよりも径方向の外側に位置する、 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
8. 前記接続部は、前記スペーサに設けられる第３のホールである、 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
9. 前記接続部は、前記第２の円筒部及び前記スペーサ間のギャップである、 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
10. 前記第１のホールは、中心軸に対して前記第２のホールと同じ側に配置される、 請求項１乃至９のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
11. 前記スペーサは、非磁性体である、 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
12. 前記プランジャの移動に追従して軸方向に移動可能なシャフトピンをさらに備える、 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
13. 前記シャフトピンは、軸方向において前記プランジャ内に挿入され、かつ、前記プランジャに固定される、 請求項１２に記載のソレノイド装置。
14. 前記シャフトピンの軸方向の一方側は、前記ケースから突出可能である、 請求項１２乃至１３のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
15. 前記コア及び前記プランジャは、磁性体である、 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
16. 前記第２の円筒部は、軸方向の一方側に配置される第１の部分と、軸方向の他方側に配置される第２の部分とを備え、 前記第１及び第２の部分は、間隙をもって互いに分離される、 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のソレノイド装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のソレノイド装置と、 前記ソレノイド装置が結合され、前記ソレノイド装置の前記プランジャの移動によりバルブが駆動されるバルブ装置を有するバルブボディと、 を備える、 コントロールバルブ。
18. 前記バルブ装置は、前記ソレノイド装置の前記プランジャの移動に追従して軸方向に動くスプールを備え、かつ、前記スプールの移動量により前記バルブが駆動される、 請求項１７に記載のコントロールバルブ。
19. 前記バルブ装置は、油圧を制御する、 請求項１８に記載のコントロールバルブ。
20. 前記ソレノイド装置は、前記第２のホールが中心軸に対して地側に配置され、かつ、前記接続部が中心軸に対して天側に配置される状態で、前記バルブボディに結合される、 請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載のコントロールバルブ。

Images