(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも可動鉄心と、
該可動鉄心を磁化するためのコイルと、
上記可動鉄心及びコイルを覆い、これらとともに磁気回路を構成するハウジングとを備え、
上記可動鉄心と一体的に形成され該可動鉄心の移動に伴って上記ハウジングから突出する部分に、外部の部材の連結位置を定めるための位置決め部材が設けられているソレノイドであって、
上記可動鉄心の上記ハウジングから突出する部分が非磁性体によって構成されていることを特徴とするソレノイド。
【請求項２】
可動鉄心が、磁性体からなるプランジャと、該プランジャを貫通して固定される非磁性体からなるシャフトとを有し、該シャフトの当該ハウジングから突出する部分に、非磁性体からなる位置決め部材が、上記シャフトの先端部分が外部の部材の連結部として表出するように設けられていることを特徴とする請求項１記載のソレノイド。
【請求項３】
位置決め部材がシャフトの軸方向に沿って移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項記載のソレノイド。
【請求項４】
コイルに流れる電流の大きさに比例して可動鉄心が変位するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のソレノイド。
【請求項５】
可動鉄心のシャフトに、当該ソレノイドの動作位置において上記可動鉄心の位置検出用の差動変圧器内に延在可能な変圧器用鉄心部が設けられていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項記載のソレノイド。
【請求項６】
ソレノイドのハウジングと差動変圧器のハウジングとが一体的に構成されていることを特徴とする請求項５記載のソレノイド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、農業機械、建設機械、自動車等のエンジンを制御するソレノイドに関し、特に、トラクタ等のエンジン内に設けられる電子ガバナを制御するためのソレノイドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のソレノイドとしては、例えば図４（ａ）（ｂ）に示すようなものが知られている。
図４（ａ）（ｂ）に示すように、このソレノイド１０１においては、それぞれ磁性体からなるケース１０２とエンドキャップ１０３とからハウジング１０４が構成され、このハウジング１０４内に、コイルボビン１０９に巻回されたコイルと、可動鉄心１０５とが配設されている。
【０００３】
可動鉄心１０５は、磁性体からなるプランジャ１０７の中心軸部分に非磁性体のシャフト１０６を固着して構成されている。このプランジャ１０７は、磁気回路を形成する可動部１０７ａの先端部に、外部の部材の締結位置を定めるための位置決め部１０７ｂが一体的に形成される。そして、この位置決め部１０７ｂの先端部に固定部１０７ｃが設けられ、さらに固定部１０７ｃにはねじ部１０８が設けられている。
ここで、ねじ部１０８は、本ソレノイド１０１によって構成される磁気回路から外れた部分において図示しない外部の部材と締結されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のソレノイドは、通常、作動油や潤滑油等の油中において使用されるものであるが、上述した従来のソレノイド１０１の場合は、プランジャ１０７の位置決め部１０７ｂが磁性体によって構成されているため、この位置決め部１０７ｂ、固定部１０７ｃ及びねじ部１０８を介して外部の部材とソレノイド１０１の磁気回路との間で漏れ磁束が発生してしまい、その結果、油中に浮遊する鉄粉等がこの部分に引き寄せられてハウジング１０４内に侵入し（コンタミネーション）、可動鉄心１０５の動作不良の原因となるという問題があった。
【０００５】
かかる漏れ磁束を発生させないようにするには、磁気回路を構成するケース１０２及びエンドキャップ１０３の表面積を大きくして十分な磁気回路を形成することも考えられるが、その場合には、ハウジング１０４が大型化してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、ソレノイドの磁気回路と外部の部材の連結部との間において漏れ磁束の発生を防止することによって作動油、潤滑油等の油中で使用可能な小型のソレノイドを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、少なくとも可動鉄心と、この可動鉄心を磁化するためのコイルと、上記可動鉄心及びコイルを覆い、これらとともに磁気回路を構成するハウジングとを備え、上記可動鉄心と一体的に形成され、該可動鉄心の移動に伴って上記ハウジングから突出する部分に、外部の部材の連結位置を定めるための位置決め部材が設けられているソレノイドであって、上記可動鉄心の上記ハウジングから突出する部分が非磁性体によって構成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明の場合、位置決め部材を含む可動鉄心のハウジングから突出する部分が非磁性体によって構成されていることから、ソレノイドの磁気回路とハウジングから突出する部分との間で、特に外部の部材を連結する部分との間において漏れ磁束が発生せず、その結果、例えば鉄粉等を含んだ油中で使用される場合であっても、ハウジング内への鉄粉等の侵入に起因するコンタミネーションが生ずるおそれはない。
【０００９】
また、本発明によれば、従来技術の如く十分な磁気回路を形成するためにハウジングの表面積を大きくする必要はないので、ソレノイドの構成を小型にすることが可能になる。
【００１０】
この場合、請求項２記載の発明のように、請求項１記載の発明において、可動鉄心が、磁性体からなるプランジャと、このプランジャを貫通して固定される非磁性体からなるシャフトとを有し、このシャフトの当該ハウジングから突出する部分に、非磁性体からなる位置決め部材が、上記シャフトの先端部分が外部の部材の連結部として表出するように設けられていることも好ましい。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、ハウジングから突出する部分を簡素な構成とすることができ、また、プランジャを貫通するシャフトは一体となっていることから、プランジャと外部の部材の連結部の位置精度を高めることができる。
【００１２】
この場合、請求項３記載の発明のように、請求項２記載の発明において、位置決め部材がシャフトの軸方向に沿って移動可能に設けられていることも効果的である。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、可動鉄心に対する外部の部材の連結位置を変えることができ、その外部の部材の変位量を調整することが可能になる。
【００１４】
また、本発明は、請求項４記載の発明のように、請求項１乃至３のいずれか１項記載の発明において、コイルに流れる電流の大きさに比例して可動鉄心が変位するように構成されている場合に特に効果があるものである。
【００１５】
すなわち、請求項４記載の発明によれば、可動鉄心に対して一体的に連結される外部の部材を、コイルに流れる電流の大きさを変えることにより所望の位置に変位させることができ、例えば電子ガバナのラックアクチュエータに用いられる場合において、常時確実な燃料噴射量の制御を行うことが可能になる。
【００１６】
一方、請求項５記載の発明のように、請求項２乃至４のいずれか１項記載の発明において、可動鉄心のシャフトに、当該ソレノイドの動作位置において上記可動鉄心の位置検出用の差動変圧器内に延在可能な変圧器用鉄心部が設けられていることが好ましい。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、可動鉄心のシャフトの位置を直接検出することができるため、精度の高い可動鉄心の位置検出が可能になることに加え、ソレノイドとその可動鉄心の位置検出手段の小型化を図ることができる。
【００１８】
この場合、請求項６記載の発明のように、請求項５記載の発明において、ソレノイドのハウジングと差動変圧器のハウジングとが一体的に構成されているとより好ましい。
【００１９】
すなわち、請求項６記載の発明によれば、ソレノイドとその可動鉄心の位置検出手段をより一層小型化させることが可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るソレノイドの好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１（ａ）は、本実施の形態のソレノイドを有する電子ガバナ用アクチュエータ１の一例の構成を示すものであり、図１（ｂ）は、本実施の形態のソレノイド２の可動鉄心１３の構成を示すものである。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、本実施の形態の電子ガバナ用アクチュエータ１は、ソレノイド２と、このソレノイド２の動作位置を検出するためのセンサ部（位置検出用の差動変圧器）３と、このセンサ部３にて検出された信号を増幅するためのアンプ部４が一体的に構成されている。
【００２２】
そして、取付板５に固定された円筒状のケース６の図中右側の開口部に、円盤状のフランジ部７ａを有する円筒状のエンドキャップ７が取り付けられてソレノイド２のハウジング８が構成されている。
【００２３】
ここで、取付板５は磁性体である鋼板（例えばＳＰＣＣ）等からなり、ケース６及びエンドキャップ７は、磁性体である鋼（例えばＳＵＭ２３）等からなるものである。
【００２４】
一方、ケース６内には、非磁性体である樹脂（例えばＰＰＳ：ポリフェニレンスルフィド）等からなる中空円筒状のコイルボビン９が配設される。そして、このコイルボビン９にコイルワイヤー１０が巻き付けられてコイル１１が形成されている。なお、このコイルワイヤー１０は、図示しない制御回路に接続されている。
【００２５】
ここで、コイルボビン９の内側の空間には、磁性体である鋼（例えばＳＵＭ２３）等からなる円筒状のベース１２が挿入され、このベース１２はケース６の図中左側の底部及び取付板５に設けられた孔部に固定されている。
【００２６】
図１（ｂ）に示すように、本実施の形態の場合は、円筒状のプランジャ１４を貫通するように長尺のシャフト１５が固定されている。ここで、プランジャ１４は磁性体である鋼（例えばＳＵＭ２３）等からなり、他方、シャフト１５は非磁性体であるステンレス（例えばＳＵＳ３０３）等からなるものである。
【００２７】
シャフト１５の一方の端部（図中右側の端部）にはねじ部１５ａが形成され、このねじ部１５ａに非磁性体であるステンレス（例えばＳＵＳ３０３）等からなるキャップナット（位置決め部材）１６がねじ止めされている。図１（ｂ）に示すように、このキャップナット１６は例えばプランジャ１４に当接する位置までねじ込まれ、シャフト１５の先端部分（連結部）１５ｂが表出するようになっている。この場合、キャップナット１６は、回転させることによりその位置を変えられるようになっている。
【００２８】
一方、シャフト１５の他方の端部（図中左側の端部）には、パーマロイ等の非磁性体からなるコア（変圧器用鉄心部）１７が取り付けられている。
【００２９】
図１（ａ）に示すように、可動鉄心１３は、そのシャフト１５の上記コア１７側の部分が上述したベース１２を貫通するように配設される。そして、シャフト１５は、ベース１２の孔部に設けられた磁性体からなる軸受け１８によってその長手方向に摺動自在に支持されている。さらに、可動鉄心１３のプランジャ１４は、上記エンドキャップ７の円筒部分７ｃの内側面に設けられた磁性体からなる軸受け１９によって摺動自在に支持される。そして、エンドキャップ７に設けた孔７ｂからキャップナット１６及びシャフト１５の先端部分１５ｂが突出するように構成されている。
【００３０】
また、シャフト１５のキャップナット１６から突出する部分には、ガイドプレートナット２０が取り付けられる。このガイドプレートナット２０は、図示しない外部の部材と係合するガイドプレート２１に固定されている。ここで、ガイドプレート２１とエンドキャップ７との間にはコイルばね２２が設けられ、ソレノイド２に通電しない状態において、図１（ａ）に示すように、ガイドプレート２１を付勢してプランジャ１４をエンドキャップ７に押圧するように構成されている。
【００３１】
一方、図１（ａ）に示すように、本実施の形態においては、取付板５の上記ソレノイド２が設けられる面と反対側の面に、センサ部３とアンプ部４を収容するための非磁性体からなるハウジング２３が取り付けられている。そして、このハウジング２３内には非磁性体からなる円筒状のボビン２４が設けられ、このボビン２４の中心部分に形成された穴部２４ａに上述した可動鉄心１３のシャフト１５が挿入されるようになっている。
【００３２】
また、上記ソレノイド２のシャフト１５のコア１７を取り囲むように非磁性体からなるボビン２４が設けられる。このボビン２４は上述したベース１２に固定されている。
【００３３】
そして、ボビン２４の周囲を取り囲むように磁性体からなるケース２５が設けられ、このボビン２４には、交流電流が流されるコイル２６と、シャフト１５のコア１７の位置によって変化する磁束を検出するためのコイル２７、２８とが設けられている。そして、これらのコイル２６、２７、２８は、リード線２９及び接続端子３０を介して回路基板３１に接続されている。この回路基板３１は、コイル２７、２８からの出力を増幅する増幅回路を有し、コネクタ３２を介して図示しない制御回路に接続されている。なお、上述したソレノイド２のコイルワイヤー１０もこの回路基板３１に接続されている。
【００３４】
このように構成される本実施の形態において、コイル１１に所定の直流電流を流すと、コイル１１とプランジャ１４との間において磁気回路が形成され、これによりプランジャ１４は、コイルばね２２の付勢力に抗して、コイル１１に流れる電流の大きさに比例して図１（ａ）に示す位置から図中左側へ移動する。
【００３５】
一方、センサ部３においては、コイル２６に所定の交流電流が流され、これによりコイルとコア１７との間において磁気回路が形成される。そして、コア１７の変位により生ずる磁束の変化をコイル２７、２８によって検出し、アンプ部４によって増幅して図示しない制御回路に送出する。この制御回路は、その結果に基づいてソレノイド２のコイル１１に流す電流値を制御する。
【００３６】
以上述べたように本実施の形態によれば、エンドキャップ７から突出するシャフト１５の先端部分１５ｂ及びキャップナット１６が非磁性体によって構成されていることから、ソレノイド２の磁気回路と、ガイドプレートナット２０を連結するシャフト１５の先端部分１５ｂとの間において漏れ磁束が発生せず、その結果、例えば鉄粉等を含んだ油中で使用される場合であっても、ハウジング８内への鉄粉等の侵入に起因するコンタミネーションを防止することができ、信頼性の高いソレノイドを提供することができる。
【００３７】
また、本実施の形態によれば、従来技術の如く十分な磁気回路を形成するためにハウジング８の表面積を大きくする必要はないので、ソレノイド２の構成を小型にすることが可能になる。
【００３８】
さらに、本実施の形態によれば、可動鉄心１３を簡素な構成とすることができ、また、プランジャ１４をシャフト１５が貫通していることから、プランジャ１４に対するシャフト１５の各部分の位置精度を高いものとすることができる。
【００３９】
また、本実施の形態の場合は、キャップナット１６の位置を変えることができるため、プランジャ１４に対するガイドプレートナット２０の連結位置を変えることができ、これによりガイドプレート２１の変位量の微調整をすることができる。
【００４０】
このように、本実施の形態によれば、電子ガバナのラックアクチュエータとして、漏れ磁束に起因する動作不良を生ずることなく、常に確実な燃料噴射量の制御を行うことが可能になる。
【００４１】
さらにまた、本実施の形態の場合は、可動鉄心１３のシャフト１５の位置をセンサ部３によって直接検出するように構成されているため、可動鉄心１３の位置検出を高精度で行うことができる。
【００４２】
しかも、本実施の形態においては、ソレノイド２のハウジング８とセンサ部３のハウジング２３とが一体的に構成されていることから、一層小型のアクチュエータ１を提供することができるものである。
【００４３】
【実施例】
表１に、実施例として、本実施の形態のソレノイド２における漏れ磁束を測定した結果を示す。この場合、図２に示すように、測定位置▲１▼〜▲５▼の５ヶ所において漏れ磁束を測定した。
【００４４】
【表１】
0003554658.tif 000002
【００４５】
一方、比較例として、図３に示すように従来の構成を有する可動鉄心１３Ａを用いて同様のソレノイド２Ａを構成し、その他は同様のセンサ部３及びアンプ部４を用いてアクチュエータ１Ａを作製し、実施例と同様の位置において漏れ磁束を測定した。その結果を表２に示す。
【００４６】
【表２】
0003554658.tif 000003
【００４７】
表１及び表２から明らかなように、本発明によれば、ソレノイド２の磁気回路と、エンドキャップ７から突出するシャフト１５の先端部分１５ｂとの間の漏れ磁束を大幅に低減できることが理解される。
【００４８】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上述の実施の形態においては、プランジャを貫通してシャフトを固定することにより可動鉄心を構成したが、本発明はこれに限られず、プランジャに対して非磁性体からなるシャフトと位置決め部材を固定し、この位置決め部材に外部の部材を連結するための部材を固定することも可能である。
ただし、構成の簡素化及び組立精度の向上を図るためには、上述の実施の形態のように構成することが好ましい。
【００４９】
また、ソレノイドとセンサ部とを別体とすることも可能である。ただし、測定精度の向上及び小型化を図るためには、上述の実施の形態のように構成することが好ましい。
【００５０】
さらに、ソレノイドを構成する磁性体及び非磁性体としては、上述の実施の形態に限られず、種々の材料を用いることができる。
【００５１】
さらにまた、本発明は、電子ガバナ用アクチュエータに限られず、種々のソレノイドに適用しうるものであるが、特に鉄粉等を含む油中において使用されるソレノイドとして好適なものである。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、鉄粉等を含んだ油中で使用される場合であっても、ハウジング内への鉄粉等の侵入に起因するコンタミネーションを防止することができ、信頼性の高いソレノイドを提供することができる。
また、本発明によれば、小型で精度の高いソレノイド及びこれを用いたアクチュエータを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）：本発明の実施の形態のソレノイドを有する電子ガバナ用アクチュエータの一例の構成を示す断面図  （ｂ）：同実施の形態のソレノイドの可動鉄心の構成を示す部分断面図
【図２】実施例における漏れ磁束の測定位置を示す説明図
【図３】比較例における漏れ磁束の測定位置を示す説明図
【図４】（ａ）従来のソレノイドの一例を示す部分断面図  （ｂ）従来のソレノイドの可動鉄心の一例を示す部分断面図
【符号の説明】
１…電子ガバナ用アクチュエータ  ２…ソレノイド  ３…センサ部（位置検出用の差動変圧器）  ４…アンプ部  ６…ケース  ７…エンドキャップ  ８…ハウジング  ９…ボビン  １１…コイル  １３…可動鉄心  １４…プランジャ  １５…シャフト  １５…ねじ部  １５ｂ…先端部分（連結部）  １６…キャップナット（位置決め部材）  １７…コア（変圧器用鉄心部）  ２３…ハウジング  ２４…ボビン  ２６、２７、２８…コイル  ３１…回路基板
【図１】
0003554658.tif 000004
【図２】
0003554658.tif 000005
【図３】
0003554658.tif 000006
【図４】
0003554658.tif 000007