(57)【要約】【課題】プランジャを収容する部分とプランジャを吸引する部分とが１つの強磁性体のコアに一体化され、安価で高い磁気性能を有するソレノイド駆動装置を実現する。【解決手段】コア３は、第一仮想境界面Ｖ１よりも付勢方向ＦＦ側の領域にあって径方向Ｒの肉厚が薄く形成された磁束制限部７と、第一仮想境界面Ｖ１から反付勢方向ＦＲ側に向かって径方向Ｒの肉厚が連続的又は段階的に厚くなるように形成された径拡大部８とを備える。径拡大部８は、コア３の軸方向断面において、所定の径拡大基準線Ｌｒｅｆよりも外面が径方向内面側に窪んだ凹部８ｃを有する。【選択図】図２
2014041995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状コイルと、
前記筒状コイルの径方向内側に配置され、内面が有底筒状に形成されたコアと、
前記コアの軸方向に沿って変位可能であると共に前記軸方向に沿って前記コアの底面部から離間する方向の付勢力を受け、前記コアの径方向内側に配置されたプランジャと、
を備え、
前記底面部に対向する前記プランジャの先端面が、前記筒状コイルへの非通電時に前記付勢力によって前記底面部から最も離間した位置である最大ストローク位置と、前記筒状コイルへの通電により前記底面部に最も近づいた位置である最小ストローク位置との間で、前記筒状コイルへの通電量に応じて変位可能に構成されたソレノイド駆動装置であって、
前記軸方向に沿って前記付勢力により前記プランジャが付勢される方向を付勢方向とし、当該付勢方向とは反対方向を反付勢方向とし、
前記軸方向における前記最大ストローク位置又はそれよりも前記付勢方向側に、前記軸方向に直交する仮想面である第一仮想境界面を設定すると共に、前記軸方向における前記最小ストローク位置、又はそれよりも前記付勢方向側かつ前記最大ストローク位置よりも前記反付勢方向側に、前記軸方向に直交する仮想面である第二仮想境界面を設定し、
前記コアは、前記第一仮想境界面よりも前記付勢方向側の領域にあって前記第一仮想境界面よりも前記反付勢方向側の領域に比べて径方向の肉厚が薄く形成された磁束制限部と、前記第一仮想境界面から前記反付勢方向側に向かって径方向の肉厚が連続的又は段階的に厚くなるように形成された径拡大部と、を備え、
前記コアの軸心線を含む平面により切断した前記コアの軸方向断面における前記第一仮想境界面と前記コアの径方向外面との交点である第一基準点と、前記軸方向断面における前記第二仮想境界面と前記コアの径方向外面との交点である第二基準点と、を結ぶ直線を径拡大基準線として、
前記径拡大部は、前記径拡大基準線よりも外面が径方向内面側に窪んだ凹部を有するソレノイド駆動装置。
【請求項２】
前記凹部は、前記軸方向断面において、前記最小ストローク位置に対応する前記コアの径方向内面の点である最小ストローク内面点から前記径拡大基準線への垂線と前記径拡大基準線との交点を含む位置、或いは当該交点を挟んで前記付勢方向側及び前記反付勢方向側の両側に形成されている請求項１に記載のソレノイド駆動装置。
【請求項３】
前記径拡大部は、前記径拡大基準線よりも外面が径方向外面側に突出した凸部を更に有する請求項１又は２に記載のソレノイド駆動装置。
【請求項４】
前記凸部及び前記凹部は、前記軸方向断面における前記第一仮想境界面と前記第二仮想境界面との間の前記コアの断面積である拡大部断面積が、前記径拡大部の外面を前記径拡大基準線により形成した際の前記コアの断面積である基準断面積よりも、周方向の全周に亘る全ての前記軸方向断面において大きくなるように形成されている請求項３に記載のソレノイド駆動装置。
【請求項５】
前記径拡大部は、前記第一仮想境界面から前記反付勢方向側に向かって、前記凸部である第１凸部、前記凹部、前記凸部である第２凸部が順に形成されて構成されている請求項３又は４に記載のソレノイド駆動装置。
【請求項６】
前記第二仮想境界面に対して前記付勢方向側に隣接する前記凸部が、前記第二仮想境界面よりも前記反付勢方向側における前記コアの径方向外面と連なる第１外面と、前記第１外面の前記付勢方向側の端部に接続され、前記径拡大基準線よりも前記軸方向に対する傾斜角度が大きい円錐台面状に形成された第２外面と、を有する請求項３から５のいずれか一項に記載のソレノイド駆動装置。
【請求項７】
前記第一仮想境界面は、前記軸方向における前記最大ストローク位置と前記最大ストローク位置から前記付勢方向側に前記プランジャのストロークの半分の距離だけ離れた位置との間に設定され、前記第二仮想境界面は、前記軸方向における前記最小ストローク位置と前記最小ストローク位置から前記付勢方向側に前記プランジャのストロークの半分の距離だけ離れた位置との間に設定されている請求項１から６のいずれか一項に記載のソレノイド駆動装置。
【請求項８】
前記プランジャは、油圧制御弁のスプールに連動するように構成され、
前記油圧制御弁は、前記スプールのストローク範囲における前記反付勢方向側の端部領域に、前記スプールの位置に関係なく出力油圧が一定状態となる非制御領域を有すると共に、前記非制御領域より前記付勢方向側に前記スプールの位置に応じて出力油圧が変化する制御領域を有し、
前記第二仮想境界面は、前記軸方向における前記最小ストローク位置から前記付勢方向側に、前記非制御領域の前記軸方向の長さに応じた距離だけ離れた位置に設定されている請求項１から７のいずれか一項に記載のソレノイド駆動装置。
【請求項９】
前記第一仮想境界面は前記軸方向における前記最大ストローク位置に設定され、前記第二仮想境界面は前記軸方向における前記最小ストローク位置に設定されている請求項１から６のいずれか一項に記載のソレノイド駆動装置。
【請求項１０】
筒状コイルと、
前記筒状コイルの径方向内側に配置され、内面が有底筒状に形成されたコアと、
前記コアの軸方向に沿って変位可能であると共に前記軸方向に沿って前記コアの底面部から離間する方向の付勢力を受け、前記コアの径方向内側に配置されたプランジャと、
を備え、
前記底面部に対向する前記プランジャの先端面が、前記筒状コイルへの非通電時に前記付勢力によって前記底面部から最も離間した位置である最大ストローク位置と、前記筒状コイルへの通電により前記底面部に最も近づいた位置である最小ストローク位置との間で、前記筒状コイルへの通電量に応じて変位可能に構成されたソレノイド駆動装置であって、
前記軸方向に沿って前記付勢力により前記プランジャが付勢される方向を付勢方向とし、当該付勢方向とは反対方向を反付勢方向として、
前記コアは、前記最大ストローク位置よりも前記付勢方向側の領域に、前記最大ストローク位置よりも前記反付勢方向側の領域に比べて、径方向の肉厚が薄く形成された磁束制限部と、前記磁束制限部の前記反付勢方向側の端部から前記反付勢方向側に向かって径方向の肉厚が厚くなるように形成された径拡大部と、を備え、
前記コアの軸心線を含む平面により切断した前記コアの軸方向断面における、前記最大ストローク位置に対応する前記コアの径方向外面の点である最大ストローク外面点と、前記最小ストローク位置に対応する前記コアの径方向外面の点である最小ストローク外面点とを結ぶ直線を径拡大基準線として、
前記径拡大部は、前記径拡大基準線よりも外面が径方向外面側に突出した凸部と、前記径拡大基準線よりも外面が径方向内面側に窪んだ凹部とを有し、
前記凸部及び前記凹部は、前記軸方向断面における前記最大ストローク位置と前記最小ストローク位置との間の前記コアの断面積である拡大部断面積が、前記径拡大部の外面を前記径拡大基準線により形成した際の前記コアの断面積である基準断面積よりも、周方向の全周に亘る全ての前記軸方向断面において大きくなるように形成されているソレノイド駆動装置。
【請求項１１】
前記径拡大部は、前記磁束制限部の前記反付勢方向側の端部から前記反付勢方向側に向かって、前記凸部である第１凸部、前記凹部、前記凸部である第２凸部が順に形成されて構成されている請求項１０に記載のソレノイド駆動装置。
【請求項１２】
前記凹部は、前記軸方向断面において、前記最小ストローク位置に対応する前記コアの径方向内面の点である最小ストローク内面点から前記径拡大基準線への垂線と前記径拡大基準線との交点を含む位置、或いは当該交点を挟んで前記付勢方向側及び前記反付勢方向側の両側に形成されている請求項１０又は１１に記載のソレノイド駆動装置。
【請求項１３】
前記凹部に対して前記反付勢方向側に隣接する前記凸部が、前記最小ストローク位置よりも前記反付勢方向側における前記コアの径方向外面と連なる第１外面と、前記凹部の前記反付勢方向側の端部から前記第１外面まで前記軸方向に直交する方向に沿って延びる第２外面と、を有する請求項１０から１２のいずれか一項に記載のソレノイド駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状コイルと、この筒状コイルの径方向内側に配置され、内面が有底筒状に形成されたコアと、このコアの軸方向に沿って筒状コイルへの通電量に応じて変位可能な状態でコアの径方向内側に配置されてプランジャとを備えたソレノイド駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなソレノイド駆動装置を用いた電磁弁が特開平１１−２８７３４８号公報（特許文献１）に開示されている。この電磁弁は、円筒コイル（ソレノイド）と、ソレノイドへの通電によって軸方向に移動可能なプランジャと、ソレノイドの励磁に伴ってプランジャを吸引する磁性体のコアとを備えている。ソレノイドの径方向内側には、円筒部を有する磁性体のヨークが備えられている。コアは、径方向内側が円筒面である収容部を有しており、当該収容部は、ソレノイドの径方向内側に配置されている。ヨークとコアとは、ヨークの円筒部の径方向内側の円筒面と、コアの径方向内側の円筒面とが、プランジャの摺動面として機能するように、プランジャの移動方向（軸方向）に並んで配置されている。ヨーク及びコアは磁性体の筒状のカバーに固定されており、ソレノイドと、コアと、プランジャと、ヨークと、カバーとにより、磁気回路が構成される。電磁弁は、この磁気回路においてコアによるプランジャの吸引力を確保するために、所定の位置でコアとヨークとの磁気抵抗が大きくなるように構成されている。具体的には、ヨークとコアとの間に、磁気抵抗の大きい空隙が設けられている（特許文献１：図１〜２、第１８〜２２段落等）。
【０００３】
また、特開２００９−１２７６９２号公報（特許文献２）に開示されたリニアソレノイド装置は、特許文献１のコアに対応する第１のコアと、特許文献１のヨークに対応する第２のコアとの間に、非磁性体の部材を有して構成されている（特許文献２：図１、図５、第１４〜１７段落等）。つまり、特許文献２のリニアソレノイド装置は、特許文献１におけるコアとヨークとの間の空隙に代わり、非磁性体の部材を有して構成されている。非磁性体の部材により、第１のコアの径方向内側の面と、第２のコアの径方向内側の面と、非磁性体の径方向内側の面とが、連続した摺動面となり摺動性が向上する。また、第１のコアと第２のコアとの相対位置精度や、両コアとプランジャとの相対位置精度も向上するため、磁気的なロスも軽減される。
【０００４】
また、特開２０００−２１６２８号公報（特許文献３）に開示された電磁アクチュエータは、特許文献２における第１のコアと第２のコアと非磁性体とが、１つの強磁性体の素材から加工されたコア一体型スリーブとして形成されている。このコア一体型スリーブにおいて、特許文献１の空隙、特許文献２の非磁性体に対応する部分である被改質部位には、例えばニッケルなどのオーステナイト生成元素（非磁性体又は弱磁性体を生成する元素）を供給しながらレーザービームが照射される。その結果、被改質部位は、合金化されて非磁性体或いは弱磁性体となる（特許文献３：図２、第２１〜２２段落等）。
【０００５】
このように、磁気性能を向上させるために種々の構造が提案されている。上述した特許文献２の構造は、磁性体及び非磁性体の位置精度が確保し易く、高い磁気性能を得ることができる。しかし、３つの部品を組み合わせるために、製造コストが高くなる。一方、特許文献３の構造は、１つの部品によって構成されるので、製造コストは特許文献２の構造に比べて低くなる。しかし、レーザービーム照射によって生じる合金の範囲や、オーステナイト生成元素の含有割合などを高精度に管理することは容易ではなく、特許文献２の構造に比べて、磁気性能の安定性に欠ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２８７３４８号公報
【特許文献２】特開２００９−１２７６９２号公報
【特許文献３】特開２０００−２１６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記背景に鑑みて、プランジャを収容する部分とプランジャを吸引する部分とが強磁性体のコアに一体化され、安価で高い磁気性能を有するソレノイド駆動装置の実現が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題に鑑みた本発明に係るソレノイド駆動装置は、筒状コイルと、前記筒状コイルの径方向内側に配置され、内面が有底筒状に形成されたコアと、前記コアの軸方向に沿って変位可能であると共に前記軸方向に沿って前記コアの底面部から離間する方向の付勢力を受け、前記コアの径方向内側に配置されたプランジャと、を備え、前記底面部に対向する前記プランジャの先端面が、前記筒状コイルへの非通電時に前記付勢力によって前記底面部から最も離間した位置である最大ストローク位置と、前記筒状コイルへの通電により前記底面部に最も近づいた位置である最小ストローク位置との間で、前記筒状コイルへの通電量に応じて変位可能に構成されたソレノイド駆動装置であって、
前記軸方向に沿って前記付勢力により前記プランジャが付勢される方向を付勢方向とし、当該付勢方向とは反対方向を反付勢方向とし、
前記軸方向における前記最大ストローク位置又はそれよりも前記付勢方向側に、前記軸方向に直交する仮想面である第一仮想境界面を設定すると共に、前記軸方向における前記最小ストローク位置、又はそれよりも前記付勢方向側かつ前記最大ストローク位置よりも前記反付勢方向側に、前記軸方向に直交する仮想面である第二仮想境界面を設定し、
前記コアは、前記第一仮想境界面よりも前記付勢方向側の領域にあって前記第一仮想境界面よりも前記反付勢方向側の領域に比べて径方向の肉厚が薄く形成された磁束制限部と、前記第一仮想境界面から前記反付勢方向側に向かって径方向の肉厚が連続的又は段階的に厚くなるように形成された径拡大部と、を備え、
前記コアの軸心線を含む平面により切断した前記コアの軸方向断面における前記第一仮想境界面と前記コアの径方向外面との交点である第一基準点と、前記軸方向断面における前記第二仮想境界面と前記コアの径方向外面との交点である第二基準点と、を結ぶ直線を径拡大基準線として、
前記径拡大部は、前記径拡大基準線よりも外面が径方向内面側に窪んだ凹部を有する点を特徴とする。
【０００９】
コアの径拡大部に凹部を設けることによって、径拡大部を通る磁束の経路が狭くなり、軸方向に直交する方向への磁束の経路が抑制されて、軸方向に沿う方向へと偏向される。その結果、プランジャに作用する力に占める反付勢方向の成分の割合が高くなり、コアがプランジャを吸引する吸引力が高くなる。この構造により、特に最小ストローク位置付近における吸引力を向上させることができる。また、軸方向における最大ストローク位置又はそれよりも付勢方向側に第一仮想境界面を設定すると共に、軸方向における前記最小ストローク位置、又はそれよりも付勢方向側かつ最大ストローク位置よりも反付勢方向側に第二仮想境界面を設定しているので、プランジャのストローク範囲と一致する領域又はそれよりも付勢方向側にずれた領域に径拡大基準線を設定することができる。これにより、径拡大部及び凹部を適切な位置に配置することができる。即ち、本構成によれば、径拡大部の外形形状に特徴的な構造を有することによって、安価で高い磁気性能を有する一体型コアを備えたソレノイド駆動装置を実現することができる。
【００１０】
ここで、前記拡大部の前記凹部は、前記軸方向断面において、前記最小ストローク位置に対応する前記コアの径方向内面の点である最小ストローク内面点から前記径拡大基準線への垂線と前記径拡大基準線との交点を含む位置、或いは当該交点を挟んで前記付勢方向側及び前記反付勢方向側の両側に形成されていると好適である。最小ストローク内面点から径拡大基準線までの最も短い距離は、最小ストローク内面点から径拡大基準線への垂線の長さである。この垂線と径拡大基準線との交点を含む位置に凹部が形成されると、最小ストローク内面点と径拡大部の外面との間の最も短い距離は、当該垂線の長さよりも短くなる。従って、最小ストローク位置付近において磁束が通る範囲を狭くすることができ、軸方向に沿う方向へと磁束を偏向させることができる。また、垂線と径拡大基準線との交点を挟んで付勢方向側及び反付勢方向側の両側の領域における径拡大部の外面と、最小ストローク内面点との距離は、垂線の長さよりも長い。これらの領域に凹部が形成されると、径拡大部の外面と最小ストローク内面点との距離を短くすることができる。これにより、磁束が通る範囲を狭くすることができ、軸方向に沿う方向へと磁束を偏向させることができる。
【００１１】
また、前記径拡大部は、前記径拡大基準線よりも外面が径方向外面側に突出した凸部を更に有すると好適である。このような凸部を有することによって、径拡大部に凹部を設けたことによって減少する径拡大部の軸方向断面における断面積を補填することができる。従って、径拡大部を通る磁束の量を多く確保することができる。その結果、コアがプランジャを吸引する吸引力が大きくなる。この構造により、特に最大ストローク位置付近における吸引力が高くなる。このように、本構成によれば、最小ストローク位置から最大ストローク位置までの全てのストローク位置における吸引力を向上させることができる。即ち、径拡大部の外形形状に特徴的な構造を有することによって、安価で高い磁気性能を有する一体型コアを備えたソレノイド駆動装置を実現することができる。
【００１２】
また、前記凸部及び前記凹部は、前記軸方向断面における前記第一仮想境界面と前記第二仮想境界面との間の前記コアの断面積である拡大部断面積が、前記径拡大部の外面を前記径拡大基準線により形成した際の前記コアの断面積である基準断面積よりも、周方向の全周に亘る全ての前記軸方向断面において大きくなるように形成されていると更に好適である。本構成によれば、基準断面積よりも拡大部断面積が大きくなるように、凹部及び凸部が形成されるので、径拡大部を通る磁束の量を更に多く確保することができる。その結果、コアがプランジャを吸引する吸引力が大きくなる。この構造により、特に最大ストローク位置付近における吸引力が高くなる。このように、本構成によれば、最小ストローク位置から最大ストローク位置までの全てのストローク位置における吸引力を向上させることができる。即ち、径拡大部の外形形状と拡大部断面積とに特徴的な構造を有することによって、安価で高い磁気性能を有する一体型コアを備えたソレノイド駆動装置を実現することができる。
【００１３】
また、前記径拡大部が、前記第一仮想境界面から前記反付勢方向側に向かって、前記凸部である第１凸部、前記凹部、前記凸部である第２凸部が順に形成されて構成されていると好適である。最小ストローク位置付近においては、凹部を設けることによって、軸方向に直交する方向への磁束の経路が抑制され、軸方向に沿う方向へと偏向される。その結果、プランジャに作用する力に占める反付勢方向の成分の割合が高くなり、コアがプランジャを吸引する吸引力が高くなる。一方、最大ストローク位置付近においては、第１凸部を設けたことによって、プランジャの近傍の磁気抵抗が低くなり、プランジャからコアへと流れる磁束が増加する。また、第１凸部及び第２凸部を設けたことによって、凹部によって減少する径拡大部の断面積が補填され、全体として径拡大部の軸方向断面における断面積が大きくなるので、磁気抵抗が低くなり、磁束を良好に通すことが可能となる。その結果、最大ストローク位置付近における吸引力も高くなる。このように、径拡大部に凸部及び凹部を設けることによって、ストロークに対する安定性を維持した状態で、吸引力を向上させることが可能となる。
【００１４】
また、前記第二仮想境界面に対して前記付勢方向側に隣接する前記凸部が、前記第二仮想境界面よりも前記反付勢方向側における前記コアの径方向外面と連なる第１外面と、前記第１外面の前記付勢方向側の端部に接続され、前記径拡大基準線よりも前記軸方向に対する傾斜角度が大きい円錐台面状に形成された第２外面と、を有すると好適である。この構成によれば、一般的な加工方法により容易に凸部を形成することができる。
【００１５】
また、前記第一仮想境界面は、前記軸方向における前記最大ストローク位置と前記最大ストローク位置から前記付勢方向側に前記プランジャのストロークの半分の距離だけ離れた位置との間に設定され、前記第二仮想境界面は、前記軸方向における前記最小ストローク位置と前記最小ストローク位置から前記付勢方向側に前記プランジャのストロークの半分の距離だけ離れた位置との間に設定されていると好適である。この構成によれば、最大ストローク位置に対して付勢方向側にプランジャのストロークの半分までの比較的近い位置に第一仮想境界面が設定され、最小ストローク位置に対して付勢方向側にプランジャのストロークの半分までの比較的近い位置に第二仮想境界面が設定されているので、プランジャのストローク範囲に合わせて適切な位置に径拡大基準線及び凹部を設定することができる。これにより、安価で高い磁気性能を有する一体型コアを備えたソレノイド駆動装置を実現することができる。
【００１６】
また、前記プランジャは、油圧制御弁のスプールに連動するように構成され、前記油圧制御弁は、前記スプールのストローク範囲における前記反付勢方向側の端部領域に、前記スプールの位置に関係なく出力油圧が一定状態となる非制御領域を有すると共に、前記非制御領域より前記付勢方向側に前記スプールの位置に応じて出力油圧が変化する制御領域を有し、前記第二仮想境界面は、前記軸方向における前記最小ストローク位置から前記付勢方向側に、前記非制御領域の前記軸方向の長さに応じた距離だけ離れた位置に設定されていると好適である。この構成によれば、スプールが前記制御領域の反付勢方向側の端部に位置する状態でのプランジャの先端面の位置と径拡大部の反付勢方向側の端部の位置とを対応させて配置することができる。従って、前記制御領域と径拡大部とが対応する位置関係となる範囲内で最も付勢方向側に寄せて径拡大部を配置することができる。これにより、前記制御領域内ではスプールのストローク位置に拘わらずコアがプランジャを吸引する吸引力が安定する特性を確保しつつ、径拡大部を通る磁束の量を多く確保して吸引力を大きくすることができる。
【００１７】
或いは、前記第一仮想境界面が前記軸方向における前記最大ストローク位置に設定され、前記第二仮想境界面が前記軸方向における前記最小ストローク位置に設定された構成としても好適である。この構成によっても、上述したような効果を有するソレノイド駆動装置を実現することができる。
【００１８】
上記課題に鑑みた本発明に係るソレノイド駆動装置は、筒状コイルと、前記筒状コイルの径方向内側に配置され、内面が有底筒状に形成されたコアと、前記コアの軸方向に沿って変位可能であると共に前記軸方向に沿って前記コアの底面部から離間する方向の付勢力を受け、前記コアの径方向内側に配置されたプランジャと、を備え、前記底面部に対向する前記プランジャの先端面が、前記筒状コイルへの非通電時に前記付勢力によって前記底面部から最も離間した位置である最大ストローク位置と、前記筒状コイルへの通電により前記底面部に最も近づいた位置である最小ストローク位置との間で、前記筒状コイルへの通電量に応じて変位可能に構成されたソレノイド駆動装置であって、
前記軸方向に沿って前記付勢力により前記プランジャが付勢される方向を付勢方向とし、当該付勢方向とは反対方向を反付勢方向として、
前記コアは、前記最大ストローク位置よりも前記付勢方向側の領域に、前記最大ストローク位置よりも前記反付勢方向側の領域に比べて、径方向の肉厚が薄く形成された磁束制限部と、前記磁束制限部の前記反付勢方向側の端部から前記反付勢方向側に向かって径方向の肉厚が厚くなるように形成された径拡大部と、を備え、
前記コアの軸心線を含む平面により切断した前記コアの軸方向断面における、前記最大ストローク位置に対応する前記コアの径方向外面の点である最大ストローク外面点と、前記最小ストローク位置に対応する前記コアの径方向外面の点である最小ストローク外面点とを結ぶ直線を径拡大基準線として、
前記径拡大部は、前記径拡大基準線よりも外面が径方向外面側に突出した凸部と、前記径拡大基準線よりも外面が径方向内面側に窪んだ凹部とを有し、
前記凸部及び前記凹部は、前記軸方向断面における前記最大ストローク位置と前記最小ストローク位置との間の前記コアの断面積である拡大部断面積が、前記径拡大部の外面を前記径拡大基準線により形成した際の前記コアの断面積である基準断面積よりも、周方向の全周に亘る全ての前記軸方向断面において大きくなるように形成されている点を特徴とする。
【００１９】
コアの径拡大部に凹部を設けることによって、径拡大部を通る磁束の経路が狭くなり、軸方向に直交する方向への磁束の経路が抑制されて、軸方向に沿う方向へと偏向される。その結果、プランジャに作用する力に占める反付勢方向の成分の割合が高くなり、コアがプランジャを吸引する吸引力が高くなる。この構造により、特に最小ストローク位置における吸引力を向上させることができる。一方、凹部を設けたことによって減少する拡大部断面積は、凸部によって補填される。本構成によれば、基準断面積よりも拡大部断面積が大きくなるように、凹部及び凸部が形成されるので、径拡大部を通る磁束の量を多く確保することができる。その結果、コアがプランジャを吸引する吸引力が大きくなる。この構造により、特に最大ストローク位置における吸引力が高くなる。このように、本構成によれば、最小ストローク位置から最大ストローク位置までの全てのストローク位置における吸引力を向上させることができる。即ち、径拡大部の外形形状と拡大部断面積とに特徴的な構造を有することによって、安価で高い磁気性能を有する一体型コアを備えたソレノイド駆動装置を実現することができる。
【００２０】
ここで、前記径拡大部が、前記磁束制限部の前記反付勢方向側の端部から前記反付勢方向側に向かって、前記凸部である第１凸部、前記凹部、前記凸部である第２凸部が順に形成されて構成されていると好適である。最小ストローク位置においては、凹部を設けることによって、軸方向に直交する方向への磁束の経路が抑制され、軸方向に沿う方向へと偏向される。その結果、プランジャに作用する力に占める反付勢方向の成分の割合が高くなり、コアがプランジャを吸引する吸引力が高くなる。一方、最大ストローク位置においては、第１凸部を設けたことによって、プランジャの近傍の磁気抵抗が低くなり、プランジャからコアへと流れる磁束が増加する。また、第１凸部及び第２凸部を設けたことによって、凹部によって減少する拡大部断面積が補填され、全体として拡大部断面積が大きくなるので、磁気抵抗が低くなり、磁束を良好に通すことが可能となる。その結果、最大ストローク位置における吸引力も高くなる。このように、径拡大部に凸部及び凹部を設けることによって、ストロークに対する安定性を維持した状態で、吸引力を向上させることが可能となる。
【００２１】
また、前記拡大部の前記凹部が、前記軸方向断面において、前記最小ストローク位置に対応する前記コアの径方向内面の点である最小ストローク内面点から前記径拡大基準線への垂線と前記径拡大基準線との交点を含む位置、或いは当該交点を挟んで前記付勢方向側及び前記反付勢方向側の両側に形成されていると好適である。最小ストローク内面点から径拡大基準線までの最も短い距離は、最小ストローク内面点から径拡大基準線への垂線の長さである。この垂線と径拡大基準線との交点を含む位置に凹部が形成されると、最小ストローク内面点と径拡大部の外面との間の最も短い距離は、当該垂線の長さよりも短くなる。従って、最小ストローク位置において磁束が通る範囲を狭くすることができ、軸方向に沿う方向へと磁束を偏向させることができる。また、垂線と径拡大基準線との交点を挟んで付勢方向側及び反付勢方向側の両側の領域における径拡大部の外面と、最小ストローク内面点との距離は、垂線の長さよりも長い。これらの領域に凹部が形成されると、径拡大部の外面と最小ストローク内面点との距離を短くすることができる。これにより、磁束が通る範囲を狭くすることができ、軸方向に沿う方向へと磁束を偏向させることができる。
【００２２】
また、前記凹部に対して前記反付勢方向側に隣接する前記凸部が、前記最小ストローク位置よりも前記反付勢方向側における前記コアの径方向外面と連なる第１外面と、前記凹部の前記反付勢方向側の端部から前記第１外面まで前記軸方向に直交する方向に沿って延びる第２外面と、を有して構成されていると好適である。この構成によれば、一般的な加工方法により容易に加工可能な範囲内で凸部の断面積を最大限に大きくすることができる。従って、この構成によれば、軸方向断面における拡大部断面積を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第一の実施形態に係るソレノイド駆動装置を含む電磁弁の軸方向断面図
【図２】第一の実施形態に係る軸方向断面における径拡大部の近傍の部分拡大図
【図３】第一の実施形態に係る径拡大部の断面積（拡大部断面積）と基準断面積との比較図
【図４】第一の実施形態に係る径拡大部の一般的構造を示す軸方向断面での部分拡大図
【図５】第一の実施形態に係る径拡大部における拡大角度と磁気性能との関係を模式的に示す図
【図６】第一の実施形態に係る径拡大部における拡大角度と磁気性能との関係を模式的に示す図
【図７】第一の実施形態に係る径拡大部における磁気性能向上の原理を示す説明図
【図８】第二の実施形態に係る軸方向断面における径拡大部の近傍の部分拡大図
【図９】第二の実施形態に係る径拡大部における磁気性能向上の原理を示す説明図
【図１０】径拡大部の他の構成例を示す軸方向断面での部分拡大図
【図１１】径拡大部の他の構成例を示す軸方向断面での部分拡大図
【図１２】径拡大部の他の構成例を示す軸方向断面での部分拡大図
【図１３】径拡大部の他の構成例を示す軸方向断面での部分拡大図
【図１４】径拡大部の他の構成例を示す軸方向断面での部分拡大図
【図１５】径拡大部の他の構成例を示す軸方向断面での部分拡大図
【図１６】径拡大部の他の構成例を示す軸方向断面での部分拡大図
【図１７】径拡大部の他の構成例を示す軸方向断面での部分拡大図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
１．第一の実施形態
以下、本発明のソレノイド駆動装置を電磁弁に適用した例を用いて、本発明の第一の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、ソレノイド駆動装置１０を含む電磁弁２０の軸方向断面図であり、図２は、図１において符号“８”で示され、後述する径拡大部の近傍の部分拡大図である。図１に断面図を示す電磁弁２０は、例えばオートマチックトランスミッションに組み込まれたクラッチやブレーキの油圧制御に用いられるリニアソレノイドバルブとして構成されている。電磁弁２０は、図１に示すように、ソレノイド駆動装置１０と、このソレノイド駆動装置１０により駆動され、入力した油圧を調圧して出力する調圧バルブ部４０とを備えて構成されている。本実施形態では、この調圧バルブ部４０が、本発明における油圧制御弁に相当する。
【００２５】
ソレノイド駆動装置１０は、底付き円筒部材（有底筒状部材）としてのケース１と、ケース１の径方向Ｒの内側に配置された筒状コイル２と、筒状コイル２の径方向Ｒの内側に配置されたコア３と、コア３の径方向Ｒ内側に配置されたプランジャ６と、プランジャ６と同軸上に備えられるシャフト３８とを備えて構成されている。ケース１とコア３とプランジャ６とは、いずれも純度の高い鉄などの強磁性材料により形成されている。尚、プランジャ６は、外表面に例えばニッケルやリンなどの非磁性材を用いてメッキが施されており、これにより非磁性層が形成されている。
【００２６】
筒状コイル２は、絶縁性のボビン２ａに被覆導線が巻き回されて構成されている。コア３は、内面が有底筒状に形成されており、筒状部分の内部空間は、プランジャ６の収容空間としてのプランジャ収容部３ｃとなる。プランジャ６は、コア３の軸方向Ｌに沿って変位可能であると共に、軸方向Ｌに沿ってコア３の底面部３ａ（図２参照）から離間する方向（付勢方向ＦＦ）の付勢力を受けている。プランジャ６は、底面部３ａに対向するプランジャ６の先端面６ａ（図２参照）が、筒状コイル２への非通電時に付勢力によって底面部３ａから最も離間した位置である最大ストローク位置Ｐｍａｘと、筒状コイルへ２の通電により底面部３ａに最も近づいた位置である最小ストローク位置Ｐｍｉｎとの間で、筒状コイル２への通電量に応じて変位可能に構成されている。筒状コイル２は、ケース１の外周部に形成されたコネクタ部３９に接続されており、このコネクタ部３９を介して筒状コイル２への通電が行われる。
【００２７】
コア３の底面部３ａには、コア３の底を軸方向Ｌに貫通する貫通孔が設けられている。コア３の底は、軸方向Ｌにおいて、プランジャ収容部３ｃの長さと同等の長さを有して形成されており、当該貫通孔は、シャフト３８を収容するシャフト収容部３４ｄとなる。シャフト３８は、シャフト収容部３４ｄの内周面を摺動面として、軸方向Ｌに変位可能である。シャフト３８の一端はプランジャ６に当接しており、シャフト３８とプランジャ６とは一体的に摺動する。言い換えると、シャフト３８とプランジャ６とは連動するように構成されている。
【００２８】
調圧バルブ部４０は、筒状のスリーブ５０と、スリーブ５０の径方向Ｒの内側に配置されて軸方向Ｌの端部がシャフト３８の軸方向Ｌの端部に当接するスプール６０と、スリーブ５０の軸方向Ｌの端部においてスリーブ５０に固定されたエンドプレート４２と、エンドプレート４２とスプール６０との間に配置されたスプリング４４と備えて構成されている。スプリング４４は、スプール６０をソレノイド駆動装置１０の側へ付勢する（付勢方向ＦＦ）。軸方向Ｌにおいてスリーブ５０に対してエンドプレート４２を固定する位置は、調整可能であり、エンドプレート４２の固定位置の調整によって付勢力を調整することができる。スプール６０は、ソレノイド駆動装置１０の側の軸方向Ｌの端部においてシャフト３８に当接する。上述したように、シャフト３８は、ソレノイド駆動装置１０のプランジャ６に当接している。従って、スプリング４４による付勢力は、軸方向Ｌに沿ってプランジャ６に作用する。これにより、プランジャ６とスプール６０とが連動するように構成されている。図１は、スプリング４４の付勢力によって、プランジャ６が軸方向Ｌに沿った付勢方向ＦＦに付勢されて、最大変位している状態（プランジャ６の先端面６ａが最大ストローク位置Ｐｍａｘとなる状態）を示している。
【００２９】
上述したように、筒状コイル２への通電により、プランジャ６は付勢方向ＦＦとは反対方向の反付勢方向ＦＲへ変位する。プランジャ６が、反付勢方向ＦＲへ最大変位した場合に、先端面６ａがコア３に直接当接しないよう非磁性材料により形成されたリング状のスペーサ３７が配置されている。このスペーサ３７は、筒状コイル２への通電を遮断したときに作用する残留磁気によりコア３からプランジャ６が離間しなくなるのを防止する。筒状コイル２への通電により生じた吸引力によって、プランジャ６が付勢力に対抗して最大に反付勢方向ＦＲに変位し、先端面６ａがスペーサ３７に当接している状態の時の先端面６ａの位置が最小ストローク位置Ｐｍｉｎである（図２参照）。
【００３０】
上述したように、最大ストローク位置Ｐｍａｘ及び最小ストローク位置Ｐｍｉｎは、それぞれプランジャ６が、プランジャ６の軸方向Ｌへの変位を規制する部材に当接する位置である。従って、機械的誤差等によってコア３における最大ストローク位置Ｐｍａｘ及び最小ストローク位置Ｐｍｉｎの位置は、個体ごとに異なる可能性がある。本発明において定義される最大ストローク位置Ｐｍａｘ及び最小ストローク位置Ｐｍｉｎはこのような誤差範囲を含む位置である。
【００３１】
スリーブ５０には、その内部空間の開口部として、入力ポート５２と、出力ポート５４と、ドレインポート５６と、フィードバックポート５８とが設けられている。入力ポート５２は、作動油が入力されるポートである。出力ポート５４は、作動油を吐出するポートである。ドレインポート５６は、スリーブ５０から作動油を抜くためのポートである。フィードバックポート５８は、出力ポート５４から吐出される作動油を、電磁弁２０が備えられるバルブボディの内面とスリーブ５０の外面とにより形成されたフィードバック油路５８ａを介してスプール６０に入力するポートである。また、スリーブ５０の軸方向Ｌの両端部には、スプール６０の摺動に伴ってスリーブ５０の内周面とスプール６０の外周面との間から漏れ出た作動油を排出するための排出孔５９ａ，５９ｂも形成されている。
【００３２】
スプール６０は、スリーブ５０の内部に挿入される軸状部材として形成されている。図１に示すように、スプール６０は、スリーブ５０の内径とほぼ同一の外径の円柱状の３つのランド６２，６４，６６と、これらのランドとの間を連通する連通部６８と、フィードバック室７０を形成する連結部６９とを備えて構成される。連通部６８は、ランド６２とランド６４との間を連結し、入力ポート５２と出力ポート５４とドレインポート５６の各ポート間を連通する。連通部６８は、ランド６２及びランド６４の外径よりも小さな外径で且つ互いのランド６２及びランド６４から軸方向Ｌに沿って近づくほど小さな外径となるようなテーパ状に形成されている。連結部６９は、ランド６２とランド６６との間を連結し、スリーブ５０の内壁と共にスプール６０にフィードバック力を作用させるためのフィードバック室７０を形成する。
【００３３】
筒状コイル２への通電が遮断されている状態（非通電時）では、スプール６０は、図１に実線で示されているように、スプリング４４の付勢力により付勢方向ＦＦへ最大変位している。このとき、連通部６８を介して入力ポート５２と出力ポート５４とが連通すると共に、ランド６４により出力ポート５４とドレインポート５６とが遮断される。従って、出力ポート５４に油圧が作用する。
【００３４】
一方、筒状コイル２に通電されると、通電量、即ち筒状コイル２に印加される電流の大きさに応じた吸引力で反付勢方向ＦＲにプランジャ６が吸引される。これに伴って、プランジャ６に当接するシャフト３８が反付勢方向ＦＲに変位し、シャフト３８に当接するスプール６０も反付勢方向ＦＲに変位する。この際、スプール６０は、プランジャ６の吸引力とスプリング４４のバネ力とフィードバックポート５８からスプール６０に作用するフィードバック力とが釣り合う位置で停止する。スプール６０が反付勢方向ＦＲに変位するほど、入力ポート５２の開口面積が狭くなり、ドレインポート５６の開口面積が広がる。図１に一部のランドの位置を二点鎖線で示しているように、スプール６０が最も反付勢方向ＦＲに移動したとき、ランド６２により入力ポート５２が完全に塞がれると共に、出力ポート５４とドレインポート５６とが連通する。これにより、出力ポート５４には油圧が作用しなくなる。
【００３５】
上述したように、プランジャ６は、筒状コイル２の通電量に応じた吸引力で反付勢方向ＦＲに吸引される。従って、ソレノイド駆動装置１０の磁気効率を向上させることにより、より小型のソレノイド駆動装置１０を用いて、必要な吸引力を確保することができる。その結果、より小型の電磁弁２０を得ることができる。或いは、より少ない消費電力で動作する電磁弁２０を得ることができる。
【００３６】
本発明のソレノイド駆動装置１０は、磁気効率を向上させるためのコア３の構成、特にコア３に設けられた径拡大部８の構成に特徴を有している。このようなコア３の形状を規定するために、ソレノイド駆動装置１０には、軸方向Ｌに直交する２つの仮想面である、第一仮想境界面Ｖ１及び第二仮想境界面Ｖ２を設定している。第一仮想境界面Ｖ１は、軸方向Ｌにおける最大ストローク位置Ｐｍａｘ又はそれよりも付勢方向ＦＦ側に設定されている。第二仮想境界面Ｖ２は、軸方向Ｌにおける最小ストローク位置Ｐｍｉｎ、又はそれよりも付勢方向ＦＦ側かつ最大ストローク位置Ｐｍａｘよりも反付勢方向ＦＲ側に設定されている。本実施形態では、第一仮想境界面Ｖ１は、軸方向Ｌにおける最大ストローク位置Ｐｍａｘに設定され（Ｖ１＝Ｐｍａｘ）、第二仮想境界面Ｖ２は、軸方向Ｌにおける最小ストローク位置Ｐｍｉｎに設定されている（Ｖ２＝Ｐｍｉｎ）。以下、詳細に説明する。
【００３７】
上述したように、図２は、図１において符号“８”で示される径拡大部の近傍の部分拡大図である。図１及び図２に示すように、コア３は、磁束制限部７と、径拡大部８と、基底部９とを備えている。磁束制限部７は、磁気回路においてコア３によるプランジャ６の吸引力を確保するために、所定の位置でコア３の磁気抵抗が大きくなるように構成されている。具体的には、磁束制限部７は、最大ストローク位置Ｐｍａｘ（第一仮想境界面Ｖ１）よりも付勢方向ＦＦ側の領域にあり、当該最大ストローク位置Ｐｍａｘよりも反付勢方向ＦＲ側の領域に比べて、径方向Ｒの肉厚が薄くなるように形成されている。径拡大部８は、磁束制限部７の反付勢方向ＦＲの側の端部（第一仮想境界面Ｖ１）から反付勢方向ＦＲの側に向かって径方向Ｒの肉厚が連続的又は段階的に厚くなるように形成されている。従って、ここでは、最大ストローク位置Ｐｍａｘ（第一仮想境界面Ｖ１）が磁束制限部７と径拡大部８との境界の位置となる。基底部９は、有底筒状に形成されたコア３の底面部３ａから反付勢方向ＦＲの側の部位である。コア３は、軸方向Ｌにおいて、磁束制限部７及び径拡大部８を除く領域では、ほぼ同一の外径を有して構成されている。基底部９は、径方向Ｒにおいて、径拡大部８の平均的な肉厚、及び磁束制限部７の肉厚よりも厚い肉厚を有して形成されている。
【００３８】
図２に示すように、径拡大部８は、後述する径拡大基準線Ｌｒｅｆよりも外面が径方向Ｒの内面側に窪んだ凹部８ｃを有して形成されている。また、本実施形態では、径拡大部８は、径拡大基準線Ｌｒｅｆよりも外面が径方向Ｒの外面側に突出した凸部８ｖも有している。図２に例示する形態では、径拡大部８は、磁束制限部７の反付勢方向ＦＲ側の端部（第一仮想境界面Ｖ１）から反付勢方向ＦＲの側に向かって、凸部８ｖである第１凸部１１、凹部８ｃ、凸部８ｖである第２凸部１２が順に形成されて構成されている。また、図２に例示する形態では、凹部８ｃは、軸方向断面において、点“Ｑ４”から径拡大基準線Ｌｒｅｆへの垂線Ｌｐと、径拡大基準線Ｌｒｅｆとの交点Ｑ５を含む位置に形成されている。さらに、図２に例示する形態では、凹部８ｃに対して反付勢方向ＦＲの側に隣接する凸部８ｖ（ここでは第２凸部１２）が、最小ストローク位置Ｐｍｉｎ（第二仮想境界面Ｖ２）よりも反付勢方向ＦＲの側におけるコア３（基底部９）の径方向外面（９ａ）と連なる第１外面８ｖ１と、凹部８ｃの反付勢方向ＦＲ側の端部から第１外面８ｖ１まで軸方向Ｌに直交する方向に沿って延びる第２外面８ｖ２とを有して形成されている。言い換えると、第二仮想境界面Ｖ２に対して付勢方向ＦＦ側に隣接する凸部８ｖ（ここでは第２凸部１２）が、第二仮想境界面Ｖ２よりも反付勢方向ＦＲ側におけるコア３（基底部９）の径方向外面（９ａ）と連なる第１外面８ｖ１と、第１外面８ｖ１の付勢方向ＦＦ側の端部に接続され、軸方向Ｌに直交する方向に沿って延びる第２外面８ｖ２と、を有して形成されている。
【００３９】
なお、径拡大基準線Ｌｒｅｆは、コア３の軸心線を含む平面により切断したコア３の軸方向断面における第一基準点Ｑ１と、第二基準点Ｑ２とを結ぶ直線である。ここで、第一基準点Ｑ１は、コア３の軸方向断面における第一仮想境界面Ｖ１とコア３の径方向Ｒの外面との交点である。本実施形態では、第一仮想境界面Ｖ１が最大ストローク位置Ｐｍａｘに設定されているので、第一基準点Ｑ１は、最大ストローク位置Ｐｍａｘに対応するコア３の径方向Ｒの外面の点である最大ストローク外面点となる。第二基準点Ｑ２は、コア３の軸方向断面における第二仮想境界面Ｖ２とコア３の径方向Ｒの外面との交点である。本実施形態では、第二仮想境界面Ｖ２が最小ストローク位置Ｐｍｉｎに設定されているので、第二基準点Ｑ２は、最小ストローク位置Ｐｍｉｎに対応するコア３の径方向Ｒの外面の点である最小ストローク外面点となる。尚、図２における点“Ｑ３”は、最大ストローク位置Ｐｍａｘに対応するコア３の径方向Ｒの内面の点であり、最大ストローク内面点Ｑ３と称する。また、点“Ｑ４”は、最小ストローク位置Ｐｍｉｎに対応するコア３の径方向Ｒの内面の点であり、最小ストローク内面点Ｑ４と称する。
【００４０】
図３に示すように、凸部８ｖ及び凹部８ｃは、軸方向断面における最大ストローク位置Ｐｍａｘ（第一仮想境界面Ｖ１）と最小ストローク位置Ｐｍｉｎ（第二仮想境界面Ｖ２）との間のコア３の断面積である拡大部断面積Ｓが、基準断面積Ｓｒｅｆよりも大きくなるように形成されている。基準断面積Ｓｒｅｆは、径拡大部８の外面を径拡大基準線Ｌｒｅｆにより形成した際のコア３の断面積である。ここでは、基準断面積Ｓｒｅｆは、図３に示すように、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を結んだ四角形の面積である。尚、軸方向断面は、コア３の軸心線を含む平面によりコア３を切断したものであるから、コア３の周方向に無限大に設定することができる。拡大部断面積Ｓは、周方向の全周に亘る全ての軸方向断面において、基準断面積Ｓｒｅｆよりも大きい。
【００４１】
ここで、図４〜図７を参照して、径拡大部８の構造と、磁気性能（吸引力の特性）との関係について説明する。図４は、軸方向断面において、径拡大部８の外面を、例えば径拡大基準線Ｌｒｅｆのような直線により形成した場合のコア３を例示している。ここで、軸方向断面において、最大ストローク位置Ｐｍａｘ（第一仮想境界面Ｖ１）から最小ストローク位置Ｐｍｉｎ（第二仮想境界面Ｖ２）へ向かう径拡大部８の外面が、軸方向Ｌと為す角度を径拡大角度θとする。図５は、径拡大角度θが、理想的な角度である“θｃ”よりも小さい“θａ”の場合の磁気性能、及び磁気性能に基づく吸引力の特性を模式的に示している。図６は、径拡大角度θが、理想的な角度である“θｃ”よりも大きい“θｂ”の場合の磁気性能、及び磁気性能に基づく吸引力の特性を模式的に示している。尚、径拡大角度θが理想的な角度“θ”である場合、好適には、軸方向断面における径拡大部８の外面は、径拡大基準線Ｌｒｅｆにほぼ一致する。
【００４２】
図５及び図６の中央のグラフは、プランジャ６の先端面６ａとコア３の底面部３ａとの距離であるストロークと、プランジャ６に作用する吸引力との関係を示している。グラフ上のストロークは、最小ストローク位置Ｐｍｉｎ（第二仮想境界面Ｖ２）での値を“０”とし、最大ストローク位置Ｐｍａｘ（第一仮想境界面Ｖ１）での値を変位可能な最大値として表している。これらのグラフにおいて破線で示す特性“Ｃｃ”は、径拡大角度θが理想的な角度である“θｃ”である場合の特性を示している。つまり、ストロークに拘わらず、吸引力がほぼ一定に推移するような特性が理想的な特性であり、“θｃ”はそのような特性が実現できる径拡大角度θである。吸引力がほぼ一定であると、筒状コイル２の通電量に対して吸引力がほぼ線形応答する。従って、ソレノイド駆動装置１０及び電磁弁２０を、容易に精度良く制御することが可能となる。
【００４３】
図５を参照して、径拡大角度“θａ”が“θｃ＞θａ”の場合について説明する。この場合には、最小ストローク位置Ｐｍｉｎ付近においてプランジャ６及びコア３を通る磁束の向きが、軸方向Ｌに近くなる。その結果、プランジャ６に作用する力に占める、軸方向Ｌに沿った反付勢方向ＦＲの成分の割合が高くなり、吸引力が高くなる。一方、最大ストローク位置Ｐｍａｘ付近では、径拡大部８の拡大部断面積Ｓが減少するために、磁気抵抗が増加してコア３を通る磁束が減少し、吸引力が低くなる。その結果、図５に実線で示すように、吸引力は、ストロークに対して負の比例定数を有して比例するような特性“Ｃａ”となり、ストロークに対して安定的ではなくなる。このような特性のソレノイド駆動装置１０を電磁弁２０に適用した場合、最大ストローク位置Ｐｍａｘ側へ向かうに従って吸引力が低くなるので、油圧振動によってプランジャ６が最大ストローク位置Ｐｍａｘ側へ移動した場合に、元の位置に戻るまでに要する時間が長くなり、油圧振動に対する収束性が悪くなり易い。
【００４４】
続いて、図６を参照して、径拡大角度“θｂ”が“θｃ＜θｂ”の場合について説明する。この場合には、最小ストローク位置Ｐｍｉｎ付近においてプランジャ６及びコア３を通る磁束の向きが、軸方向Ｌに直交する方向に近くなる。その結果、プランジャ６に作用する力に占める、軸方向Ｌに沿った反付勢方向ＦＲの成分の割合が低くなり、吸引力が低くなる。一方、最大ストローク位置Ｐｍａｘ付近では、径拡大部８の拡大部断面積Ｓが増加するために、磁気抵抗が減少してコア３を通る磁束が減少し、吸引力が高くなる。その結果、図６に実線で示すように、吸引力は、ストロークに対して正の比例定数を有して比例するような特性“Ｃｂ”となり、ストロークに対して一定ではなくなる。このような特性のソレノイド駆動装置１０を電磁弁２０に適用した場合、最大ストローク位置Ｐｍａｘ付近での強い吸引力との釣り合いを考慮してスプリング４４の付勢力を強くする必要が生じ、プランジャ６を移動させる指令に対する応答性が低下する。
【００４５】
理想的な径拡大角度“θｃ”は、このような背景に基づき、“θａ＜θｃ＜θｂ”となる範囲内に設定された角度である。この角度“θｃ”は、実験やシミュレーションによって決定される。さらに、磁気性能を向上させることによって、吸引力の向上や通電量の抑制による省エネルギー化を実現することができる。本発明に係るソレノイド駆動装置１０の径拡大部８は、上述したように、凸部８ｖ及び凹部８ｃを設けることによって、径拡大部８の外面を理想的な径拡大角度“θｃ”の円錐面により形成した場合（軸方向断面において理想的な径拡大角度“θｃ”の直線により形成した場合）よりもさらに向上させたものである。
【００４６】
図７の中央のグラフは、図５及び図６と同様に、プランジャ６の先端面６ａとコア３の底面部３ａとの距離であるストロークと、プランジャ６に作用する吸引力との関係を示している。このグラフにおいて破線で示す特性“Ｃｃ”は、図５及び図６と同様に、径拡大角度θが理想的な角度である“θｃ”である場合の特性を示している。図７に実線で示された特性“Ｃｄ”は、径拡大部８の外面に凸部８ｖ及び凹部８ｃを形成した場合の特性を示している。この特性“Ｃｄ”は、特性“Ｃｃ”に比べて、ストロークの全領域において、高い吸引力を有している。また、ストロークに拘わらず吸引力がほぼ一定に推移しており、安定性を維持した状態で吸引力の向上が実現されている。
【００４７】
図７に示すように、最小ストローク位置Ｐｍｉｎ付近においては、凹部８ｃを設けたことによって、プランジャ６からコア３を通る磁束の経路が狭くなる。具体的には、軸方向Ｌに直交する方向への磁束の経路が抑制され、軸方向Ｌに近い方向へと偏向される。その結果、吸引力に占める、軸方向Ｌに沿った反付勢方向ＦＲの成分の割合が高くなり、吸引力が高くなる。一方、最大ストローク位置Ｐｍａｘ付近においては、第１凸部１１（凸部８ｖ）を設けたことによって、プランジャ６の近傍の磁気抵抗が低くなり、プランジャ６からコア３へと流れる磁束が増加する。その結果、最大ストローク位置Ｐｍａｘ付近における吸引力も高くなる。
【００４８】
さらに、第１凸部１１及び第２凸部１２による凸部８ｖを設けたことによって、凹部８ｃによって減少する拡大部断面積Ｓが補填されるだけでなく、全体として拡大部断面積Ｓが増加する。これにより、径拡大部８の磁気抵抗が低くなり、鎖交する磁束も増加する。つまり、ストロークの全域に亘って鎖交磁束が増加し、全体的に吸引力が向上する。このように、径拡大部８に凸部８ｖ及び凹部８ｃを設けることによって、ストロークに対する安定性を維持した状態で、吸引力を向上させることが可能となる。
【００４９】
２．第二の実施形態
次に、本発明の第二の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、コア３に設けられた径拡大部８の具体的構成が、上記第一の実施形態と相違している。図８は、本実施形態における径拡大部８の近傍の部分拡大図である。以下、上記第一の実施形態との相違点を中心に説明する。特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様である。
【００５０】
径拡大部８の具体的構成を除いて、図１に示すようなソレノイド駆動装置１０を含む電磁弁２０の全体の構成は、上記第一の実施形態と同様である。従って、油圧制御弁としての調圧バルブ部４０の構成も、上記第一の実施形態と同様である。但し、上記第一の実施形態では特に説明しなかったが、図１に示すように、調圧バルブ部４０は、スプール６０のストローク範囲における反付勢方向ＦＲ側の端部領域に、スプール６０の位置に関係なく出力油圧が一定状態となる非制御領域Ｄ１を有すると共に、非制御領域Ｄ１より付勢方向ＦＦ側にスプール６０の位置に応じて出力油圧が変化する制御領域Ｄ２を有している。なお、本願において「油圧が一定状態」とは、油圧が厳密に一定であることを指すものではなく、積極的に制御した結果ではない多少の油圧の変化は含まれる。例えばスプール６０とスリーブ５０との隙間から洩れる油圧による微小な油圧変動等がある場合も「油圧が一定状態」に含まれる。
【００５１】
本実施形態では、調圧バルブ部４０は、制御領域Ｄ２に対して反付勢方向ＦＲ側に隣接して第一の非制御領域Ｄ１を有すると共に、制御領域Ｄ２に対して付勢方向ＦＦ側に隣接して第二の非制御領域Ｄ３を有している。そして、第一の非制御領域Ｄ１、制御領域Ｄ２、及び第二の非制御領域Ｄ３を合わせた領域がスプール６０のストローク範囲の全体に相当する。制御領域Ｄ２では、スプール６０の軸方向Ｌの位置に応じて、出力ポート５４に作用する油圧（出力油圧）が変化する。図１に示す例では、スプール６０が反付勢方向ＦＲに変位するに従って、入力ポート５２の開口面積が狭くなると共にドレインポート５６の開口面積が広がり、出力油圧が低くなる。第一の非制御領域Ｄ１では、ランド６２により入力ポート５２が完全に塞がれると共に出力ポート５４とドレインポート５６とが十分に広い開口面積で連通する状態となり、出力油圧はゼロで一定状態となる。第二の非制御領域Ｄ３では、ランド６４によりドレインポート５６が完全に塞がれると共に入力ポート５２と出力ポート５４とが十分に広い開口面積で連通する状態となり、出力油圧は入力ポート５２に作用する油圧と一致する油圧で一定状態となる。即ち、第一の非制御領域Ｄ１及び第二の非制御領域Ｄ３では、スプール６０の位置に関係なく出力油圧が一定状態となる。
【００５２】
なお、図１に示す調圧バルブ部４０の構成は単なる一例である。従って、図１に示す例とは逆に、スプール６０が反付勢方向ＦＲに変位するに従って、入力ポート５２の開口面積が広くなり、出力油圧が高くなるように、調圧バルブ部４０（油圧制御弁）を構成してもよい。
【００５３】
上記のとおり、コア３の形状は、第一仮想境界面Ｖ１及び第二仮想境界面Ｖ２を用いて規定されている。図８に示すように、本実施形態では、第一仮想境界面Ｖ１は、軸方向Ｌにおける最大ストローク位置Ｐｍａｘよりも付勢方向ＦＦ側に設定され、第二仮想境界面Ｖ２は、軸方向Ｌにおける最小ストローク位置Ｐｍｉｎよりも付勢方向ＦＦ側かつ最大ストローク位置Ｐｍａｘよりも反付勢方向ＦＲ側に設定されている。そして、磁束制限部７は、第一仮想境界面Ｖ１よりも付勢方向ＦＦ側の領域にあって第一仮想境界面Ｖ１よりも反付勢方向ＦＲ側の領域に比べて、径方向Ｒの肉厚が薄くなるように形成されている。径拡大部８は、第一仮想境界面Ｖ１から反付勢方向ＦＲの側に向かって径方向Ｒの肉厚が連続的又は段階的に厚くなるように形成されている。従って、ここでは、第一仮想境界面Ｖ１が磁束制限部７と径拡大部８との境界となる。基底部９は、有底筒状に形成されたコア３の底面部３ａから反付勢方向ＦＲの側の部位である。コア３は、軸方向Ｌにおいて、磁束制限部７及び径拡大部８を除く領域では、ほぼ同一の外径を有して構成されている。基底部９は、径方向Ｒにおいて、径拡大部８の平均的な肉厚、及び磁束制限部７の肉厚よりも厚い肉厚を有して形成されている。
【００５４】
また、径拡大部８は、径拡大基準線Ｌｒｅｆよりも外面が径方向Ｒの内面側に窪んだ凹部８ｃを有して形成されている。また、本実施形態では、径拡大部８は、径拡大基準線Ｌｒｅｆよりも外面が径方向Ｒの外面側に突出した凸部８ｖも有している。図８に例示する形態では、径拡大部８は、磁束制限部７の反付勢方向ＦＲ側の端部に位置する第一仮想境界面Ｖ１から反付勢方向ＦＲの側に向かって、第１凹部２１、第１凸部２４、第２凹部２２、第２凸部２５、第３凹部２３、第３凸部２６が順に形成されて構成されている。ここで、第１凹部２１、第２凹部２２、及び第３凹部２３がいずれも凹部８ｃであり、第１凸部２４、第２凸部２５、及び第３凸部２６が、いずれも凸部８ｖである。また、図８に例示する形態では、第３凹部２３は、軸方向断面において、最小ストローク内面点Ｑ４から径拡大基準線Ｌｒｅｆへの垂線Ｌｐと、径拡大基準線Ｌｒｅｆとの交点Ｑ５を含む位置に形成されている。さらに、図８に例示する形態では、第二仮想境界面Ｖ２に対して付勢方向ＦＦ側に隣接する凸部８ｖ（ここでは第３凸部２６）が、第二仮想境界面Ｖ２よりも反付勢方向ＦＲ側におけるコア３（基底部９）の径方向外面（９ａ）と連なる第１外面８ｖ１と、第１外面８ｖ１の付勢方向ＦＦ側の端部に接続され、径拡大基準線Ｌｒｅｆよりも軸方向Ｌに対する傾斜角度が大きい円錐台面状に形成された第２外面８ｖ２と、を有して形成されている。即ち、図８から明らかなように、第３凸部２６は、軸方向断面において２本の直線により形成されている。一方、その他の凸部８ｖである第１凸部２４及び第２凸部２５、並びに、凹部８ｃである第１凹部２１、第２凹部２２、及び第３凹部２３は、軸方向断面において、曲線状に形成されている。従って、第１凸部２４から反付勢方向ＦＲの側に向かって第３凹部２３までは、軸方向断面の形状が曲線の波状に形成されている。
【００５５】
なお、径拡大基準線Ｌｒｅｆは、コア３の軸心線を含む平面により切断したコア３の軸方向断面における第一基準点Ｑ１と、第二基準点Ｑ２とを結ぶ直線である。ここで、第一基準点Ｑ１は、コア３の軸方向断面における第一仮想境界面Ｖ１とコア３の径方向Ｒの外面との交点である。本実施形態では、第一仮想境界面Ｖ１が最大ストローク位置Ｐｍａｘよりも付勢方向ＦＦ側に設定されている。より詳しくは、第一仮想境界面Ｖ１は、軸方向Ｌにおける最大ストローク位置Ｐｍａｘと最大ストローク位置Ｐｍａｘから付勢方向ＦＦ側にプランジャ６のストロークＬＳの半分の距離（ＬＳ／２）だけ離れた位置との間に設定されている。図８に例示する形態では、第一仮想境界面Ｖ１は、最大ストローク位置Ｐｍａｘから付勢方向ＦＦ側にストロークＬＳの約３分の１の距離だけ離れた位置に設定されている。
【００５６】
第二基準点Ｑ２は、コア３の軸方向断面における第二仮想境界面Ｖ２とコア３の径方向Ｒの外面との交点である。本実施形態では、第二仮想境界面Ｖ２が最小ストローク位置Ｐｍｉｎよりも付勢方向ＦＦ側に設定されている。より詳しくは、第二仮想境界面Ｖ２は、軸方向Ｌにおける最小ストローク位置Ｐｍｉｎと最小ストローク位置Ｐｍｉｎから付勢方向ＦＦ側にプランジャ６のストロークＬＳの半分の距離（ＬＳ／２）だけ離れた位置との間に設定されている。図８に例示する形態では、第二仮想境界面Ｖ２は、最小ストローク位置Ｐｍｉｎから付勢方向ＦＦ側にストロークＬＳの約５分の１の距離だけ離れた位置に設定されている。
【００５７】
本実施形態では、この最小ストローク位置Ｐｍｉｎと第二仮想境界面Ｖ２との軸方向Ｌの距離は、以下のように設定されている。即ち、上記のとおり、油圧制御弁としての調圧バルブ部４０は、制御領域Ｄ２に対して反付勢方向ＦＲ側に隣接して第一の非制御領域Ｄ１を有している。そこで、第二仮想境界面Ｖ２は、軸方向Ｌにおける最小ストローク位置Ｐｍｉｎから付勢方向ＦＦ側に、第一の非制御領域Ｄ１の軸方向Ｌの長さに応じた距離ＬＤだけ離れた位置に設定されている。上記のとおり、プランジャ６は、スプール６０と連動するように構成されている。そして、調圧バルブ部４０は、制御領域Ｄ２に対して反付勢方向ＦＲ側及び付勢方向ＦＦ側の両方に非制御領域Ｄ１、Ｄ２を有している。これらの非制御領域Ｄ１、Ｄ２では、スプール６０の位置に関係なく出力油圧が一定状態となるため、スプール６０の位置をプランジャ６により変位させることによる油圧制御は実質的には行われない。従って、プランジャ６のストロークＬＳの範囲における非制御領域Ｄ１、Ｄ２に対応する領域では、プランジャ６のストロークに対する吸引力の一定性（安定性）に対する要求は低い。このため、非制御領域Ｄ１、Ｄ２に対応するプランジャ６のストローク領域では、径拡大部８のように軸方向Ｌの位置に応じてコア３の径方向Ｒの肉厚が変化する構成とする必要性は低い。
【００５８】
そこで、本実施形態では、第二仮想境界面Ｖ２を、軸方向Ｌにおける最小ストローク位置Ｐｍｉｎから付勢方向ＦＦ側に、第一の非制御領域Ｄ１の軸方向Ｌの長さに応じた距離ＬＤだけ離れた位置に設定している。具体的には、最小ストローク位置Ｐｍｉｎと第二仮想境界面Ｖ２との距離ＬＤが、第一の非制御領域Ｄ１の軸方向Ｌの長さと同じとなるようしている。この構成によれば、スプール６０が制御領域Ｄ２の反付勢方向ＦＲ側の端部に位置する状態でのプランジャ６の先端面６ａの位置と径拡大部８の反付勢方向ＦＲ側の端部に位置する第二仮想境界面Ｖ２とを対応（本例では一致）させて配置することができる。従って、制御領域Ｄ２と径拡大部８とが対応する位置関係となる範囲内で最も付勢方向ＦＦ側に寄せて径拡大部８を配置することができる。これにより、上記第一の実施形態に比べて、プランジャ６のストロークＬＳの全領域におけるコア３の径方向Ｒの肉厚を大きく確保することができる。言い換えると、プランジャ６のストロークＬＳの全領域における、軸方向断面でのコア３の断面積を大きく確保することができる。これにより、制御領域Ｄ２内ではスプール６０のストローク位置に拘わらずコア３がプランジャ６を吸引する吸引力が安定する特性を確保しつつ、径拡大部８を通る磁束の量を多く確保して吸引力を大きくすることができる。
【００５９】
本実施形態においても、上記第一の実施形態と同様に、凸部８ｖ及び凹部８ｃは、軸方向断面における第一仮想境界面Ｖ１と第二仮想境界面Ｖ２との間のコア３の断面積である拡大部断面積Ｓが、基準断面積Ｓｒｅｆよりも大きくなるように形成されている。基準断面積Ｓｒｅｆは、径拡大部８の外面を径拡大基準線Ｌｒｅｆにより形成した際の第一仮想境界面Ｖ１と第二仮想境界面Ｖ２との間のコア３の断面積である。ここでは、基準断面積Ｓｒｅｆは、第一仮想境界面Ｖ１と、第二仮想境界面Ｖ２と、径拡大基準線Ｌｒｅｆと、コア３の径方向Ｒの内面と、により囲まれた四角形の面積である。また、拡大部断面積Ｓは、図８に着色して示すように、第一仮想境界面Ｖ１と、第二仮想境界面Ｖ２と、コア３の径方向Ｒの外面と、コア３の径方向Ｒの内面と、により囲まれた領域の面積である。
【００６０】
ここで、図９を参照して、本実施形態における径拡大部８の構造と、磁気性能（吸引力の特性）との関係について、上記第一の実施形態と比較して説明する。図９の中央のグラフは、図５〜図７と同様に、プランジャ６の先端面６ａとコア３の底面部３ａとの距離であるストロークと、プランジャ６に作用する吸引力との関係を示している。このグラフにおいて破線で示す特性“Ｃｃ”は、図５〜図７と同様に、径拡大角度θが理想的な角度である“θｃ”である場合の特性を示している。図９に実線で示された特性“Ｃｅ”は、図８に示す本実施形態に係る径拡大部８の特性を示している。この特性“Ｃｅ”は、上記第一の実施形態に係る図７に示す特性“Ｃｃ”に比べて、ストロークの全領域において、更に高い吸引力を有している。但し、上記特性“Ｃｃ”に比べて、ストロークに対する吸引力の一定性が若干低下しており、プランジャ６のストロークＬＳの範囲の両端部における吸引力が、中央部に比べてやや低くなっている。しかし、上記のとおり、プランジャ６のストロークＬＳの範囲の両端部は、スプール６０のストローク範囲における非制御領域Ｄ１、Ｄ２に対応しているため、この領域における吸引力の低下は大きな問題にはならない。
【００６１】
図９に示すように、最小ストローク位置Ｐｍｉｎ付近においては、凹部８ｃを設けたことによって、プランジャ６からコア３を通る磁束の経路が狭くなる。具体的には、軸方向Ｌに直交する方向への磁束の経路が抑制され、軸方向Ｌに近い方向へと偏向される。その結果、吸引力に占める、軸方向Ｌに沿った反付勢方向ＦＲの成分の割合が高くなり、吸引力が高くなる。一方、最大ストローク位置Ｐｍａｘ付近においては、凸部８ｖを設けたことによって、プランジャ６の近傍の磁気抵抗が低くなり、プランジャ６からコア３へと流れる磁束が増加する。その結果、最大ストローク位置Ｐｍａｘ付近における吸引力も高くなる。また、凸部８ｖを設けたことによって、凹部８ｃによって減少する拡大部断面積Ｓが補填されるだけでなく、全体として拡大部断面積Ｓが増加する。これにより、径拡大部８の磁気抵抗が低くなり、鎖交する磁束も増加する。更に、本実施形態では、第一仮想境界面Ｖ１及び第二仮想境界面Ｖ２の双方を、上記第一の実施形態に比べて付勢方向ＦＦ側に配置し、それによって、径拡大基準線Ｌｒｅｆを上記第一の実施形態に比べて付勢方向ＦＦ側に配置している。これにより、プランジャ６のストロークＬＳの全領域における、軸方向断面でのコア３の断面積を大きく確保している。従って、上記第一の実施形態に比べて、プランジャ６のストロークに対する吸引力の一定性が若干低下しているものの、ストロークＬＳの全域に亘って鎖交磁束が増加し、全体的に吸引力が向上している。このように、本実施形態の構成によれば、スプール６０の制御領域Ｄ２内でのプランジャ６のストロークに対する吸引力の一定性を確保しつつ、吸引力を更に向上させることができている。
【００６２】
３．その他の実施形態
以下、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
【００６３】
（１）上記第一の実施形態においては、図２のように、軸方向断面において、最小ストローク内面点Ｑ４から径拡大基準線Ｌｒｅｆへの垂線Ｌｐと径拡大基準線Ｌｒｅｆとの交点Ｑ５を含む位置に１つの凹部８ｃが形成されている例を示した。しかし、凹部８ｃは、１つに限らず、複数設けられていてもよい。例えば、図１０に示すように、交点Ｑ５を挟んで、付勢方向ＦＦの側及び反付勢方向ＦＲの側の両側に凹部８ｃが形成されていてもよい。図１０に示す例では、交点Ｑ５が、最小ストローク内面点Ｑ４を中心とする半径φの円と径拡大基準線Ｌｒｅｆとの接点となるように、径拡大部８の外面が形成されている。この接点を挟んで、付勢方向ＦＦの側には第１凹部１３が形成され、反付勢方向ＦＲの側には第２凹部１４が形成されている。
【００６４】
凹部８ｃは、図７を参照して上述したように、最小ストローク位置Ｐｍｉｎ付近における磁束の向きを調整するために設けられている。凹部８ｃの形成面（軸方向断面における径拡大部８の外形）が、最小ストローク内面点Ｑ４から均等な距離（半径φ）であると、拡大部断面積Ｓを最大限に大きく維持しながら、効果的な凹部８ｃを設けることができる。このような観点にたてば、凹部８ｃの形成面を円弧状とする他の構成も好適である。例えば、図２に示す形態と同様に交点Ｑ５を含む位置に１つの凹部８ｃが設けられる場合、図１１に示すように、当該凹部８ｃの形成面が最小ストローク内面点Ｑ４を中心とする円弧として形成されていてもよい。また、図１０に示す形態と同様に、交点Ｑ５を挟んで付勢方向ＦＦの側及び反付勢方向ＦＲの側の両側に凹部８ｃが設けられ、当該凹部８ｃの形成面が最小ストローク内面点Ｑ４を中心とする円弧として形成される場合に、交点Ｑ５は最小ストローク内面点Ｑ４を中心とする円と径拡大基準線Ｌｒｅｆとの接点である必要はない。例えば、図１２に示すように、円弧は、垂線Ｌｐに沿って径拡大基準線Ｌｒｅｆよりも径方向Ｒの外側に突出していてもよい。
【００６５】
（２）上記第一の実施形態においては、垂線Ｌｐと径拡大基準線Ｌｒｅｆとの交点Ｑ５を含む位置に１つの凹部８ｃが形成されている場合に、図２や図１１のように、当該凹部８ｃの形成面が円弧や直線により形成されている形態を例示した。しかし、凹部８ｃの形成面は、階段状など、軸方向断面において複数の直線や曲線を組み合わせて形成されていてもよい。また、階段状に形成される場合には、垂線Ｌｐと径拡大基準線Ｌｒｅｆとの交点Ｑ５に変曲点や頂点が設定されていてもよい。図１３は、凹部８ｃの形成面が階段状に形成され、その頂点が交点Ｑ５に設定されている例を示している。この場合には、交点Ｑ５を挟んで、付勢方向ＦＦの側には第１凹部１３が形成され、反付勢方向ＦＲの側には第２凹部１４が形成されることになる。また、この場合にも図１２に示す形態と同様に、階段状の頂点が径拡大基準線Ｌｒｅｆよりも径方向Ｒの外側に突出していてもよい（図１４参照）。
【００６６】
（３）図２、図１０〜図１４を参照した上記説明においては、第二仮想境界面Ｖ２に対して付勢方向ＦＦ側に隣接する凸部８ｖ（ここでは第２凸部１２）が、第二仮想境界面Ｖ２よりも反付勢方向ＦＲの側におけるコア３（基底部９）の径方向外面（９ａ）と連なる第１外面８ｖ１と、第１外面８ｖ１の付勢方向ＦＦ側の端部に接続されて軸方向Ｌに直交する方向に沿って延びる第２外面８ｖ２と、を有して形成されている形態を例示した。しかし、拡大部断面積Ｓが必要な面積を確保できれば、第２凸部１２はこのような形態に限定されるものではない。例えば、第１外面８ｖ１及び第２外面８ｖ２の区別なく、凹部８ｃの反付勢方向ＦＲ側の端部から第二仮想境界面Ｖ２まで連続した傾斜面や曲面により形成されていてもよい。また、第１外面８ｖ１及び第２外面８ｖ２がそれぞれ傾斜面や曲面により形成されていてもよい。また、第２凸部１２は、３つ以上の傾斜面や曲面を有して構成されていてもよい。
【００６７】
（４）図２、図１０〜図１４においては、径拡大部８が２つの凸部８ｖを有する形態を例示したが、凸部８ｖは１つであってもよい。拡大部断面積Ｓを大きくする上では、磁束を偏向させるための凹部８ｃを設けることによって生じる拡大部断面積Ｓの減少分を補填すると共に、さらに拡大部断面積Ｓを拡大させるために複数箇所に凸部８ｖが設定されることが好ましい。このため、図２、図１０〜図１４には、凹部８ｃを挟む両側に凸部８ｖが設けられる形態を例示した。しかし、凹部８ｃにより減少する面積を補填可能であって、必要な拡大部断面積Ｓが確保できるのであれば、凹部８ｃの何れか一方側のみに凸部８ｖが設けられる構成であってもよい。好適には、最大ストローク位置Ｐｍａｘ付近における鎖交磁束を増加させるために、凹部８ｃに対して付勢方向ＦＦの側（磁束制限部７の側）に凸部８ｖが設けられるとよい。
【００６８】
（５）上記第二の実施形態においては、図８のように、径拡大部８が、第一仮想境界面Ｖ１から反付勢方向ＦＲの側に向かって順に、第１凹部２１、第１凸部２４、第２凹部２２、第２凸部２５、第３凹部２３、第３凸部２６を有する例について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、図１５に示すように、径拡大部８が、第一仮想境界面Ｖ１から反付勢方向ＦＲの側に向かって順に、第１凹部２１、第１凸部２４、第２凹部２２、第２凸部２５を有する構成としても好適である。この図１５に例示する形態では、第２凹部２２が、軸方向断面において、最小ストローク内面点Ｑ４から径拡大基準線Ｌｒｅｆへの垂線Ｌｐと径拡大基準線Ｌｒｅｆとの交点Ｑ５を含む位置に形成されている。また、図１５に例示する形態でも、第二仮想境界面Ｖ２に対して付勢方向ＦＦ側に隣接する凸部８ｖ（ここでは第２凸部２５）が、第二仮想境界面Ｖ２よりも反付勢方向ＦＲ側におけるコア３（基底部９）の径方向外面（９ａ）と連なる第１外面８ｖ１と、第１外面８ｖ１の付勢方向ＦＦ側の端部に接続され、径拡大基準線Ｌｒｅｆよりも軸方向Ｌに対する傾斜角度が大きい円錐台面状に形成された第２外面８ｖ２と、を有して形成されている。一方、その他の凸部８ｖである第１凸部２４、並びに、凹部８ｃである第１凹部２１、及び第２凹部２２は、軸方向断面において、曲線状に形成されている。従って、第１凸部２４から反付勢方向ＦＲの側に向かって第２凹部２２までは、軸方向断面の形状が曲線の波状に形成されている。
【００６９】
（６）図２、図８、図１０〜図１５では、第二仮想境界面Ｖ２に対して付勢方向ＦＦ側に隣接する領域に、凸部８ｖが形成されている例について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、図１６に示すように、第二仮想境界面Ｖ２に対して付勢方向ＦＦ側に隣接する領域に、凸部８ｖが形成されていない構成としても好適である。図１６に例示する形態では、径拡大部８は、第二仮想境界面Ｖ２に対して付勢方向ＦＦ側に隣接する領域に、軸方向断面の形状が径拡大基準線Ｌｒｅｆと一致する直線となる円錐台面２７を有している。図１６に例示する形態では、径拡大部８は、第一仮想境界面Ｖ１から反付勢方向ＦＲの側に向かって順に、第１凹部２１、第１凸部２４、第２凹部２２、円錐台面２７を有する構成となっている。上記第一及び第二の実施形態では、図３及び図８に示すように、拡大部断面積Ｓが基準断面積Ｓｒｅｆよりも大きくなるように形成されている場合について説明したが、この図１６に示すように、拡大部断面積Ｓが、基準断面積Ｓｒｅｆよりも小さくなるように凸部８ｖ及び凹部８ｃが形成されていてもよい。
【００７０】
（７）上記第二の実施形態においては、図８のように、径拡大部８における第３凸部２６以外の凸部８ｖ及び凹部８ｃの軸方向断面の形状が、曲線で形成されている例について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、図１７に示すように、全ての凹部８ｃ及び凸部８ｖの軸方向断面の形状が、基本的に直線で形成されていても好適である。このような構成とすれば、径拡大部８の外面が、基本的にすべて円錐台面又は円筒面により構成されることになる。従って、径拡大部８の凹部８ｃ及び凸部８ｖを、旋盤等の一般的な加工装置によって容易に形成することができ、製造コストを低減することが容易となる。図１７に例示する形態では、径拡大部８は、第一仮想境界面Ｖ１から反付勢方向ＦＲの側に向かって順に、第１凹部２１、第１凸部２４を有する構成となっている。そして、第二仮想境界面Ｖ２に対して付勢方向ＦＦ側に隣接する第１凸部２４が、第二仮想境界面Ｖ２よりも反付勢方向ＦＲ側におけるコア３（基底部９）の径方向外面（９ａ）と連なる第１外面８ｖ１と、第１外面８ｖ１の付勢方向ＦＦ側の端部に接続され、径拡大基準線Ｌｒｅｆよりも軸方向Ｌに対する傾斜角度が大きい円錐台面状に形成された第２外面８ｖ２と、を有して形成されている。また、第１凸部２４に対して付勢方向ＦＦ側に隣接する第１凹部２１が、第２外面８ｖ２と連なる第１外面２１ａと、第１外面２１ａの付勢方向ＦＦ側の端部に接続され、径拡大基準線Ｌｒｅｆよりも軸方向Ｌに対する傾斜角度が小さい円錐台面状に形成された第２外面２１ｂと、を有して形成されている。ここでは、第１凸部２４の第２外面８ｖ２と第１凹部２１の第１外面２１ａとが同じ円錐台面とされている。第１凹部２１の第２外面２１ｂの付勢方向ＦＦ側の端部は、第一仮想境界面Ｖ１に一致し、磁束制限部７の反付勢方向ＦＲの側の端部に接続されている。この構成によれば、２つの円錐台面（軸方向断面では２つの直線）を形成するのみで、凹部８ｃ及び凸部８ｖを一つずつ設けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、筒状コイルと、この筒状コイルの径方向内側に配置され、内面が有底筒状に形成されたコアと、このコアの軸方向に沿って筒状コイルへの通電量に応じて変位可能な状態でコアの径方向内側に配置されてプランジャとを備えたソレノイド駆動装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
２        ：筒状コイル
３        ：コア
３ａ      ：底面部
６        ：プランジャ
６ａ      ：先端面
７        ：磁束制限部
８        ：径拡大部
８ｃ      ：凹部
８ｖ      ：凸部
８ｖ１    ：第１外面
８ｖ２    ：第２外面
１０      ：ソレノイド駆動装置
１１      ：第１凸部
１２      ：第２凸部
４０      ：調圧バルブ部（油圧制御弁）
６０      ：スプール
Ｄ１、Ｄ３：非制御領域
Ｄ２      ：制御領域
ＦＦ      ：付勢方向
ＦＲ      ：反付勢方向
Ｌ        ：軸方向
Ｌｐ      ：垂線
Ｌｒｅｆ  ：径拡大基準線
ＬＳ      ：プランジャのストローク
Ｐｍａｘ  ：最大ストローク位置
Ｐｍｉｎ  ：最小ストローク位置
Ｑ１      ：第一基準点（最大ストローク外面点）
Ｑ２      ：第二基準点（最小ストローク外面点）
Ｑ４      ：最小ストローク内面点
Ｒ        ：径方向
Ｓ        ：拡大部断面積
Ｓｒｅｆ  ：基準断面積
Ｖ１      ：第一仮想境界面
Ｖ２      ：第二仮想境界面
【図１】
2014041995.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014041995.tif 000009
【図８】
2014041995.tif 000010
【図９】
2014041995.tif 000011
【図１０】
2014041995.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2014041995.tif 000014
【図１３】
2014041995.tif 000015
【図１４】
2014041995.tif 000016
【図１５】
2014041995.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年7月26日(2013.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
筒状コイルと、
前記筒状コイルの径方向内側に配置され、内面が有底筒状に形成されたコアと、
前記コアの軸方向に沿って変位可能であると共に前記軸方向に沿って前記コアの底面部から離間する方向の付勢力を受け、前記コアの径方向内側に配置されたプランジャと、
を備え、
前記底面部に対向する前記プランジャの先端面が、前記筒状コイルへの非通電時に前記付勢力によって前記底面部から最も離間した位置である最大ストローク位置と、前記筒状コイルへの通電により前記底面部に最も近づいた位置である最小ストローク位置との間で、前記筒状コイルへの通電量に応じて変位可能に構成されたソレノイド駆動装置であって、
前記軸方向に沿って前記付勢力により前記プランジャが付勢される方向を付勢方向とし、当該付勢方向とは反対方向を反付勢方向とし、
前記軸方向における前記最大ストローク位置又はそれよりも前記付勢方向側であって、前記コアの磁束制限部と径拡大部との境界部分に、前記軸方向に直交する仮想面である第一仮想境界面を設定すると共に、前記軸方向における前記最小ストローク位置、又はそれよりも前記付勢方向側かつ前記最大ストローク位置よりも前記反付勢方向側に、前記軸方向に直交する仮想面である第二仮想境界面を設定し、
前記磁束制限部は、前記第一仮想境界面よりも前記付勢方向側の領域にあって前記第一仮想境界面よりも前記反付勢方向側の領域に比べて径方向の肉厚が薄く形成され、
前記径拡大部は、前記第一仮想境界面から前記反付勢方向側に向かって径方向の肉厚が連続的又は段階的に厚くなるように形成され、
前記コアの軸心線を含む平面により切断した前記コアの軸方向断面における前記第一仮想境界面と前記コアの径方向外面との交点である第一基準点と、前記軸方向断面における前記第二仮想境界面と前記コアの径方向外面との交点である第二基準点と、を結ぶ直線を径拡大基準線として、
前記径拡大部は、前記径拡大基準線よりも外面が径方向内面側に窪んだ凹部を有するソレノイド駆動装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題に鑑みた本発明に係るソレノイド駆動装置は、筒状コイルと、前記筒状コイルの径方向内側に配置され、内面が有底筒状に形成されたコアと、前記コアの軸方向に沿って変位可能であると共に前記軸方向に沿って前記コアの底面部から離間する方向の付勢力を受け、前記コアの径方向内側に配置されたプランジャと、を備え、前記底面部に対向する前記プランジャの先端面が、前記筒状コイルへの非通電時に前記付勢力によって前記底面部から最も離間した位置である最大ストローク位置と、前記筒状コイルへの通電により前記底面部に最も近づいた位置である最小ストローク位置との間で、前記筒状コイルへの通電量に応じて変位可能に構成されたソレノイド駆動装置であって、
前記軸方向に沿って前記付勢力により前記プランジャが付勢される方向を付勢方向とし、当該付勢方向とは反対方向を反付勢方向とし、
前記軸方向における前記最大ストローク位置又はそれよりも前記付勢方向側であって、前記コアの磁束制限部と径拡大部との境界部分に、前記軸方向に直交する仮想面である第一仮想境界面を設定すると共に、前記軸方向における前記最小ストローク位置、又はそれよりも前記付勢方向側かつ前記最大ストローク位置よりも前記反付勢方向側に、前記軸方向に直交する仮想面である第二仮想境界面を設定し、
前記磁束制限部は、前記第一仮想境界面よりも前記付勢方向側の領域にあって前記第一仮想境界面よりも前記反付勢方向側の領域に比べて径方向の肉厚が薄く形成され、
前記径拡大部は、前記第一仮想境界面から前記反付勢方向側に向かって径方向の肉厚が連続的又は段階的に厚くなるように形成され、
前記コアの軸心線を含む平面により切断した前記コアの軸方向断面における前記第一仮想境界面と前記コアの径方向外面との交点である第一基準点と、前記軸方向断面における前記第二仮想境界面と前記コアの径方向外面との交点である第二基準点と、を結ぶ直線を径拡大基準線として、
前記径拡大部は、前記径拡大基準線よりも外面が径方向内面側に窪んだ凹部を有する点を特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
コアの径拡大部に凹部を設けることによって、径拡大部を通る磁束の経路が狭くなり、軸方向に直交する方向への磁束の経路が抑制されて、軸方向に沿う方向へと偏向される。その結果、プランジャに作用する力に占める反付勢方向の成分の割合が高くなり、コアがプランジャを吸引する吸引力が高くなる。この構造により、特に最小ストローク位置付近における吸引力を向上させることができる。また、軸方向における最大ストローク位置又はそれよりも付勢方向側であって、前記コアの磁束制限部と径拡大部との境界部分に第一仮想境界面を設定すると共に、軸方向における前記最小ストローク位置、又はそれよりも付勢方向側かつ最大ストローク位置よりも反付勢方向側に第二仮想境界面を設定しているので、プランジャのストローク範囲と一致する領域又はそれよりも付勢方向側にずれた領域に径拡大基準線を設定することができる。これにより、径拡大部及び凹部を適切な位置に配置することができる。即ち、本構成によれば、径拡大部の外形形状に特徴的な構造を有することによって、安価で高い磁気性能を有する一体型コアを備えたソレノイド駆動装置を実現することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
本発明のソレノイド駆動装置１０は、磁気効率を向上させるためのコア３の構成、特にコア３に設けられた径拡大部８の構成に特徴を有している。このようなコア３の形状を規定するために、ソレノイド駆動装置１０には、軸方向Ｌに直交する２つの仮想面である、第一仮想境界面Ｖ１及び第二仮想境界面Ｖ２を設定している。第一仮想境界面Ｖ１は、軸方向Ｌにおける最大ストローク位置Ｐｍａｘ又はそれよりも付勢方向ＦＦ側に設定されている。また後述するように、第一仮想境界面Ｖ１は、コア３の磁束制限部７と径拡大部８との境界部分に設定されている。第二仮想境界面Ｖ２は、軸方向Ｌにおける最小ストローク位置Ｐｍｉｎ、又はそれよりも付勢方向ＦＦ側かつ最大ストローク位置Ｐｍａｘよりも反付勢方向ＦＲ側に設定されている。本実施形態では、第一仮想境界面Ｖ１は、軸方向Ｌにおける最大ストローク位置Ｐｍａｘに設定され（Ｖ１＝Ｐｍａｘ）、第二仮想境界面Ｖ２は、軸方向Ｌにおける最小ストローク位置Ｐｍｉｎに設定されている（Ｖ２＝Ｐｍｉｎ）。以下、詳細に説明する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
上記のとおり、コア３の形状は、第一仮想境界面Ｖ１及び第二仮想境界面Ｖ２を用いて規定されている。図８に示すように、本実施形態では、第一仮想境界面Ｖ１は、軸方向Ｌにおける最大ストローク位置Ｐｍａｘよりも付勢方向ＦＦ側に設定され、第二仮想境界面Ｖ２は、軸方向Ｌにおける最小ストローク位置Ｐｍｉｎよりも付勢方向ＦＦ側かつ最大ストローク位置Ｐｍａｘよりも反付勢方向ＦＲ側に設定されている。そして、磁束制限部７は、第一仮想境界面Ｖ１よりも付勢方向ＦＦ側の領域にあって第一仮想境界面Ｖ１よりも反付勢方向ＦＲ側の領域に比べて、径方向Ｒの肉厚が薄くなるように形成されている。径拡大部８は、第一仮想境界面Ｖ１から反付勢方向ＦＲの側に向かって径方向Ｒの肉厚が連続的又は段階的に厚くなるように形成されている。従って、ここでは、第一仮想境界面Ｖ１が磁束制限部７と径拡大部８との境界となる。言い換えると、第一仮想境界面Ｖ１は、コア３の磁束制限部７と径拡大部８との境界部分に設定されている。基底部９は、有底筒状に形成されたコア３の底面部３ａから反付勢方向ＦＲの側の部位である。コア３は、軸方向Ｌにおいて、磁束制限部７及び径拡大部８を除く領域では、ほぼ同一の外径を有して構成されている。基底部９は、径方向Ｒにおいて、径拡大部８の平均的な肉厚、及び磁束制限部７の肉厚よりも厚い肉厚を有して形成されている。