JPH11248023A - 電磁ソレノイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可動ロッドを流体中に臨ませて設けるタイプ
の電磁ソレノイドにおける軸線方向への推力を増大さ
せ、ソレノイド効率を向上させる。 【解決手段】 本体ハウジング４内に設けたロッド保持
孔５とプランジャ保持孔６とに、可動ロッド２、これを
一端側に設けた電磁プランジャ３を軸線方向に進退自在
に保持させる。前記プランジャ保持孔を形成する筒状部
７を、非磁性リング８とその両端側に設けた透磁性スリ
ーブ４ａ，９とから構成する。前記筒状部の周囲に、通
電により電磁プランジャを軸線方向に移動させるコイル
ボビン１１に巻回したソレノイドコイル１０を設ける。
前記電磁プランジャの前記可動ロッド側の一端から他端
にかけて、絞り１８を有する流体通路１７を貫通して形
成する。この絞りを、前記電磁プランジャの前記非磁性
リングにほぼ対応する位置に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はたとえば車速感応式
パワーステアリング装置において、パワーシリンダから
タンクへの還流量を車速等の車輌の走行条件に対応して
制御することにより操舵補助力の制御を行う電磁式コン
トロールバルブの駆動源として用いる電磁ソレノイドに
関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば実開平２−１５０４７８号公報
には、操舵補助力を発生させるパワーシリンダに供給さ
れる圧力流体のタンクへの還流量（ドレン量）を車速に
応じて制御するために電磁ソレノイドを駆動源とした電
磁式可変絞り弁を備えたパワーステアリング装置が開示
されている。

【０００３】このような従来のパワーステアリング装置
における電磁式可変絞り弁にはスプールバルブが用いら
れ、そのスプールの一端部に電磁ソレノイドの可動ロッ
ドを臨ませた構造を採っている。そして、電磁ソレノイ
ドのソレノイドコイルを励磁して電磁プランジャを軸線
方向に移動させることによる可動ロッドの動きと前記ス
プールを他端側から一端側に付勢する付勢手段の付勢力
とによってスプールを進退動作させることにより、圧力
流体が流れる流体通路の一部に設けた可変絞り部を開閉
制御する構成であった。

【０００４】ここで、上述した電磁式可変絞り弁におけ
るバルブハウジングには、前記スプールが摺動するバル
ブ孔に圧力流体の供給または還流用の通路を開口させて
いる。このバルブ孔内にスプールが摺動動作自在に配置
され、前記電磁ソレノイドの可動ロッドと付勢手段の付
勢力とによって選択的に進退動作させることにより、前
記通路の可変絞り部を連通または遮断している。

【０００５】図４は従来から知られている電磁ソレノイ
ドの構造を示す断面図である。これを簡単に説明する
と、図中符号１で示す電磁ソレノイドは、可動ロッド２
とこの可動ロッド２を一端側に延設した電磁プランジャ
３とを備え、これらの可動ロッド２と電磁プランジャ３
とは軸線方向に一体的に往復移動される。これらの可動
ロッド２と電磁プランジャ３とは、この電磁ソレノイド
１の本体ハウジング４に設けたロッド保持孔５、プラン
ジャ保持孔６の内部に軸線方向に移動自在に保持されて
いる。

【０００６】前記本体ハウジング４は透磁性材料によっ
て形成され、またその一部には前記プランジャ保持孔６
を形成する筒状部７が一体的に設けられている。この筒
状部７は、本体ハウジング４の一部に形成した筒部４ａ
とこの筒部４ａの先端部に非磁性リング８を介して一体
的に連設した透磁性スリーブ９とから構成されている。

【０００７】前記本体ハウジング４の筒状部７の周囲に
は、通電により前記電磁プランジャ３を軸線方向に移動
させる力を得るためのソレノイドコイル１０を巻回した
コイルボビン１１が配置されている。また、このソレノ
イドコイル１０の周囲を覆うようにパイプハウジング１
２が配置され、その一端が前記本体ハウジング４に固着
されるとともに、他端には蓋体１３が配置されている。
この蓋体１３はパイプハウジング１２の他端にかしめ付
け固定されることにより、前記ソレノイドコイル１０の
配設空間や前記筒状部７の端部を密閉するとともに、前
記ソレノイドコイル１０の磁気通路を形成している。な
お、１４は前記ソレノイドコイル１０への通電用コー
ド、１５は蓋体１３と透磁性スリーブ９の外周部との間
をシールするＯリングである。

【０００８】前記本体ハウジング４の図中左端には、被
駆動部材としてのスプールバルブのバルブハウジング
（図示せず）に螺合するねじ部４ｂが形成されている。
そして、前記可動ロッド２は、バルブハウジング内でス
プールバルブのスプール室（被駆動部材の流体通路）中
に臨んで進退動作するように構成されている。したがっ
て、この電磁ソレノイド１の内部、特に可動ロッド２を
保持するロッド保持孔５と電磁プランジャ３を保持する
プランジャ保持孔６の内部には流体が充満されている。

【０００９】前記本体ハウジング４において前記ロッド
保持孔５の周囲には、このロッド保持孔５と平行して複
数の通路孔１６が形成され、プランジャ保持孔６の内部
への流体の流入またはこの保持孔６からの流出が円滑に
行えるように構成されている。これらの通路孔１６は前
記ロッド保持孔５の周囲で周方向に沿って複数箇所、た
とえば３箇所または４箇所に等配して形成されている。
さらに、前記電磁プランジャ３には、前記可動ロッド２
側の一端から他端にかけて一本あるいは数本の流体通路
１７が貫通して形成されている。この流体通路１７は、
電磁プランジャ３の周方向の一カ所あるいは数カ所、た
とえば２箇所または３箇所の等配した位置に形成されて
いる。

【００１０】上述した通路孔１６や流体通路１７によっ
て電磁ソレノイド１の内部に流体を導入したのは、可動
ロッド２、電磁プランジャ３の動きによって電磁プラン
ジャ３の背面側（図中右端側）の空間に負圧が生じるの
を防ぐため、さらには可動ロッド２や電磁プランジャ３
を保持孔５，６内で潤滑し、円滑な動きを得るためであ
る。

【００１１】また、上述した電磁プランジャ３における
流体通路１７の一部には、ダンパ機能をもつ絞り１８が
設けられている。すなわち、このような絞り１８は、電
磁プランジャ３の動作時における摺動抵抗を低減するた
めにディザー（所定周波数の振動）を与えたときに、振
幅が過度に増大するのを防止するために設けられてい
る。この絞り１８は、一般には同一の容積変化を起こし
たときに、元々の容積が小さい室の方が変化量が大き
く、調整し易いことから、小さい室（電磁プランジャ３
の右端側の空間）の近傍に設けている。

【００１２】なお、上述した電磁ソレノイド１では、電
磁プランジャ３の可動ロッド２を突出させる力をソレノ
イドコイル１０の励磁によって得るとともに、電磁プラ
ンジャ３の復帰する力を、前記スプールバルブ側の付勢
手段で得ているが、これに限らず、この電磁ソレノイド
１の内部に付勢手段を設けてもよい。また、図中１９は
プランジャ保持孔６内部で電磁プランジャ３の動きを所
定の位置で規制するリング部材である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電磁式
可変絞り弁等の駆動源として用いる電磁ソレノイド１に
よれば、ソレノイドコイル１０に通電して励磁すること
により磁力を生じさせ、その磁束が前記透磁性材料から
なる本体ハウジング４の筒部４ａと透磁性スリーブ９と
を介して電磁プランジャ３側に流れることにより、この
電磁プランジャ３を吸着して図中左側に移動させる。こ
のとき、可動ロッド２は図中左側に突出する方向への推
力によって移動して、可変絞り弁のスプールを動かし、
可変絞りを開閉する。

【００１４】上述したソレノイドコイル１０への通電が
なくなると、前述したようにスプール側の付勢手段によ
って、元の状態に復帰する。なお、図４中下側はソレノ
イドコイル１０が非通電状態にあるとき、上側は通電状
態にあり、ロッド２、プランジャ３が図中左側に移動し
た状態を示す。

【００１５】上述した構造による従来の電磁ソレノイド
１によれば、図４に示されるように、ソレノイドコイル
１０を励磁したときの磁束が前記電磁プランジャ３の内
部を流れるときに、前述した流体通路１７の存在によっ
て磁気通路断面積が非常に狭くなり、ソレノイドコイル
１０の励磁によって得られる推力によるソレノイド効率
が低下するという問題があった。特に、このような流体
通路１７の通路径が大きい程、プランジャ３の磁気通路
となる部分の肉厚は薄くなり、通路１７が形成されてい
ない部分を配慮しても、全体としての磁気通路の断面積
は小さい。

【００１６】そして、このような電磁ソレノイド１によ
れば、可変絞り弁の駆動源として必要な推力が得られる
ようなソレノイド効率を得るためには、この電磁ソレノ
イドを大型化する必要があり、実用面で好ましくない。

【００１７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、流体中に臨んで設けられる密閉型の電磁ソ
レノイドにおいて、軸線方向への推力を増大させ、ソレ
ノイド効率を向上させることができる電磁ソレノイドを
得ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】このような目的に応える
ために本発明に係る電磁ソレノイドは、一端に可動ロッ
ドを有する電磁プランジャを軸線方向に進退自在に保持
する筒状部を有しこの筒状部を非磁性リングとその両端
側に設けた透磁性スリーブとから構成している本体ハウ
ジングと、この本体ハウジングの筒状部の周囲に配置さ
れ通電により前記電磁プランジャを軸線方向に移動させ
るコイルボビンに巻回したソレノイドコイルとを備え、
前記電磁プランジャの前記可動ロッド側の一端から他端
にかけて、ダンパ機能をもつ絞りを有する流体通路を貫
通して形成している電磁ソレノイドであって、前記絞り
を、前記電磁プランジャの前記非磁性リングにほぼ対応
する位置に形成している。

【００１９】本発明に係る電磁ソレノイドは、前記絞り
を形成する小径孔部分を、前記電磁プランジャにおける
前記非磁性リングの少なくとも軸線方向の一端部から中
央部を越えた位置にかけて対向するように延在させて設
けている。

【００２０】本発明によれば、ソレノイドコイルへの通
電時にこのソレノイドコイルから電磁プランジャへの磁
束は、透磁性スリーブを介して電磁プランジャにおける
非磁性リングにほぼ対応する部分を通って流れる。この
部分に絞りを設けているから、磁気通路の断面積を増加
させることができ、その結果ソレノイドの効率を向上さ
せることが可能となる。

【００２１】電磁ソレノイドにより駆動制御される電磁
式可変絞り弁となるスプールバルブは、たとえば車速感
応式パワーステアリング装置用コントロールバルブであ
って、電磁ソレノイドは、車速のような車輌の走行条件
に対応させて制御されるが、これに限らない。要する
に、可動ロッドの先端部を、被駆動部材の流体通路中に
臨ませて駆動される電磁ソレノイドであれば、種々の分
野における様々な装置の駆動源として用いることができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１ないし図３は本発明に係る電
磁ソレノイドの一つの実施の形態を示し、これらの図に
おいて、前述した図４と同一または相当する部分には同
一番号を付して説明は省略する。

【００２３】本発明によれば、前述した電磁ソレノイド
１において、電磁プランジャ３における可動ロッド２側
の一端から他端にかけて形成した流体通路１７の途中に
設けるダンパ機能をもつ絞り１８を、この電磁プランジ
ャ３における前記筒状部７を形成する非磁性リング８に
ほぼ対応する位置に形成したところを特徴としている。

【００２４】この実施の形態では、前記絞り１８を形成
する小径孔部分を、前記電磁プランジャ３の非通電時の
停止位置（図１中上半分を参照）や通電時（図１中下半
分を参照）において、この電磁プランジャ３における前
記非磁性リング８の少なくとも軸線方向の一端部から中
央部を越えた位置にかけて対向するように延在して設け
ている。

【００２５】このような構造では、ソレノイドコイル１
０への通電時にこのソレノイドコイル１０から電磁プラ
ンジャ３への磁束は、筒状部７における筒部４ａ、透磁
性スリーブ９を介して電磁プランジャ３における非磁性
リング８にほぼ対応する部分を通って流れる。そして、
この部分に絞り１８を設けているから、従来に比べて磁
気通路の断面積を増加させることができ、その結果電磁
ソレノイド１の効率を向上させることが可能となる。

【００２６】すなわち、電磁プランジャ３を磁気吸引力
により軸線方向に移動させる際の推力は、磁気通路の断
面積が大きい程、優れていることが確認されている。本
発明は、このような磁気吸引力による推力の大きさを確
保するために、電磁プランジャ３において磁束通路とな
る部分での断面積を、この部分に形成する流体通路１７
を前記絞り１８とすることによって大きくしている。

【００２７】ここで、上述した絞り１８は、電磁プラン
ジャ３に形成した一つまたは複数の流体通路１７のうち
の一箇所に設けるとよいが、推力のアンバランスを防ぐ
ためには、電磁プランジャ３において軸対称位置に設け
た二つまたは三つの流体通路１７の前記非磁性リング８
に対応する同一箇所に絞り１８を設けるとよい。また、
このような絞り１８の径寸法や軸線方向の長さ寸法は、
電磁ソレノイド１の使用環境に応じて適宜設定される。

【００２８】ここで、上述した電磁ソレノイド１を、た
とえば車速感応式パワーステアリング装置用コントロー
ルバルブとなる電磁式可変絞り弁となるスプールバルブ
２０に付設し、そのスプール２１を可動ロッド２によ
り、圧縮コイルばね２２の付勢力と協働して進退動作さ
せるように構成した場合を、図２に示す。なお、スプー
ルバルブ２０の詳細な説明はここでは省略する。

【００２９】また、上述した絞り１８を設けることによ
り磁気通路の断面積を確保した場合と、前述した図４の
ように流体通路１７が設けられている場合との比較を、
図３に示す。なお、図中実線は本発明のように磁気通路
の断面積を確保した場合を、破線は従来例を示す。そし
て、この特性図から明らかなように、ソレノイドコイル
１０への通電電流が大きくても、小さくても、ソレノイ
ド推力に差があり、本発明の構造とすればよいことは明
白である。

【００３０】上述した構造によれば、ソレノイドの推力
の増大させるとともに電磁プランジャ３に作用するアン
バランスもなくし、従来に比べてソレノイド効率を向上
させることができる。また、このような構造によれば、
従来に比べてソレノイドの小型化を図ることが可能であ
る。

【００３１】なお、本発明は上述した実施の形態におけ
る構造に限定されず、電磁ソレノイド１を構成する各部
の形状、構造等を、適宜変形、変更することができる。
また、上述した実施の形態では、本発明に係る電磁ソレ
ノイド１をパワーステアリング装置における電磁式可変
絞り弁のようなスプールバルブ２０の駆動源として用い
た場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、種々
の分野に使用される機器、装置において、軸線方向への
推力により駆動制御されるものであれば採用して効果を
発揮することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電磁ソ
レノイドによれば、電磁プランジャの可動ロッド側の一
端から他端にかけて形成した流体通路中のダンパ機能を
もつ絞りを、電磁プランジャを進退自在に保持する筒状
部の非磁性リングにほぼ対応する位置に位置付けて電磁
プランジャに設けているので、以下に述べる優れた効果
を奏する。

【００３３】本発明によれば、流体中に可動ロッドを臨
ませているタイプの電磁ソレノイドにおいて、電磁プラ
ンジャを磁気吸引力により移動させるためのソレノイド
コイルからの磁気通路の断面積を従来に比べて大きくす
ることができるから、ソレノイドにおける推力を増大さ
せ、ソレノイド効率を向上させることができる。

【００３４】また、本発明によれば、電磁ソレノイドと
して構成部品点数は従来と同じで、単に電磁プランジャ
に形成する流体通路における絞りの位置を変更するだけ
であり、構造が簡単であり、さらに必要な推力を従来よ
りも小型なもので得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電磁ソレノイドの一つの実施の
形態を示す断面図である。

【図２】 図１の電磁ソレノイドをスプールバルブの駆
動源として用いた場合の断面図である。

【図３】 本発明に係る電磁ソレノイドによるソレノイ
ド効率を説明するための特性図である。

【図４】 従来の電磁ソレノイドの一例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１…電磁ソレノイド、２…可動ロッド、３…電磁プラン
ジャ、４…透磁性材料からなる本体ハウジング、４ａ…
筒部、５…ロッド保持孔、６…プランジャ保持孔、７…
筒状部、８…非磁性リング、９…透磁性スリーブ、１０
…ソレノイドコイル、１１…コイルボビン、１２…パイ
プハウジング、１３…蓋体、１６…通路孔、１７…流体
通路、１８…絞り、２０…電磁式可変絞り弁を構成する
スプールバルブ、２１…スプール、２２…圧縮コイルば
ね（付勢手段）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端に可動ロッドを有する電磁プランジ
   ャを軸線方向に進退自在に保持する筒状部を有しこの筒
   状部を非磁性リングとその両端側に設けた透磁性スリー
   ブとから構成している本体ハウジングと、 前記本体ハウジングの筒状部の周囲に配置され通電によ
   り前記電磁プランジャを軸線方向に移動させるコイルボ
   ビンに巻回したソレノイドコイルとを備え、 前記電磁プランジャの前記可動ロッド側の一端から他端
   にかけて、ダンパ機能をもつ絞りを有する流体通路を貫
   通して形成している電磁ソレノイドにおいて、 前記絞りを、前記電磁プランジャの前記非磁性リングに
   ほぼ対応する位置に形成したことを特徴とする電磁ソレ
   ノイド。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電磁ソレノイドにおい
   て、 前記可動ロッドの先端部は、被駆動部材の流体通路中に
   臨んでいることを特徴とする電磁ソレノイド。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の電磁ソレ
   ノイドにおいて、 前記絞りを形成する小径孔部分を、前記電磁プランジャ
   における前記非磁性リングの少なくとも軸線方向の一端
   側から中央部を越えた位置にかけて対向するように延在
   させて設けたことを特徴とする電磁ソレノイド。