(57)【要約】【課題】  外部機構の有する弾性力を使用でき、かつ、当該弾性力を得る弾性部材を内蔵することも可能であると共に、電流−ストローク特性におけるヒステリシスを小さくしたこと。【解決手段】  ブランジャーが、フロントプランジャー８とリアプランジャー７に２分割されているから、それだけフロントプランジャー８とリアプランジャー７が軽量化され、着磁されたときでも、リアプランジャー７の中心に偶力が作用することなく、全体がフロントヨーク４またはリアヨーク５に引き寄せられ、リアプランジャー７のエッジのみがフロントヨーク４またはリアヨーク５に衝突した状態にならない。【選択図】    図１
2006097734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻回されているボビンと、
前記ボビン内径側に組み込まれ、２分割してなる磁性体からなるフロントヨーク及びリアヨークと、
前記フロントヨークとリアヨークとの間に配設され、両者間を一体に接続する非磁性体からなるスペーサ部材と、
前記フロントヨークとリアヨークの軸方向の往復移動を自在とするように前記フロントヨークに挿通され、前記往復移動の特定された一方向に付勢されている出力ロッドと、
前記フロントヨーク及びリアヨーク及びスペーサ部材で形成された空間内に位置し、前記出力ロッドの端部に配設された磁性体からなるフロントプランジャー及び前記フロントプランジャーと独立に形成され、前記フロントプランジャーの反出力ロッド側に位置する磁性体からなるリアプランジャーと
を具備することを特徴とする電磁アクチュエータ装置。
【請求項２】
前記フロントヨークとリアヨークとスペーサ部材で形成された空間内には、フロントプランジャーの往復移動にかかわらず、フロントプランジャーの周面が前記フロントヨークまたはリアヨークのエッジを越えて移動することがないことを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁アクチュエータ装置に関し、特に、その出力ロッドの往復動によって、弁等を開閉制御するスプール弁、ソレノイド弁等に使用される電磁アクチュエータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電磁アクチュエータ装置において、装置の組み付けの際に固定部分と可動部分との位置関係を高精度にするという技術思想は、特許文献１に記載されている。
【０００３】
即ち、特許文献１に記載の従来のソレノイド弁等においては、調節栓をバルブ本体の取付孔に螺合して、その螺合深さにより弁ばねのセット荷重を調節し、その調節後、調節栓の螺合部をバルブ本体外側からカシメて固定されていた。
【０００４】
しかしながら、このようなソレノイド弁の構造では、カシメて固定する場合、ねじ部の変形により調節栓が軸方向に変位すると、調節済の弁ばねのセット荷重に狂いが生じる。
【０００５】
そこで、特許文献１の技術は、一端にソレノイド部を付設したバルブ本体の弁孔に、ソレノイド部に発生する電磁力により一方向へ押圧されるスプール弁を嵌装し、バルブ本体の他端に形成した取付孔に固定される調節栓とスプール弁との間に、スプール弁を前記電磁力と反対方向へ付勢する弁ばねを縮設したソレノイド弁において、調節栓をバルブ本体の取付孔に圧入される円筒状の胴部と、この胴部の内端壁に形成されて周面で弁ばねを支承する円錐状の座部で構成し、その胴部の取付孔への圧入深さにより弁ばねのセット荷重を調節するようにしている。
【０００６】
このように、調節栓をバルブ本体の取付孔に圧入される円筒状の胴部と、この胴部の内端壁に形成されて周面で弁ばねを支承する円錐状の座部とから構成することによって、その胴部の取付孔への圧入深さにより弁ばねのセット荷重を調節するようにし、弁ばねのセット荷重調節後、カシメを行わずとも調節後の固定状態を保つことができ、しかも、円錐状座部は弁ばねに常に調心作用を与えて、その傾きや倒れによる弁特性の狂いを回避している。
【０００７】
また、特許文献２には、弁特性の狂いを回避する電磁弁の組み付け方法について開示している。
【特許文献１】特開平７−３０１３４６号公報
【特許文献２】特開平６−７４３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の発明は、弁ばねのセット荷重の調節後、カシメを行わずとも調節栓の固定が可能となり、また、調節栓の固定をより確実にすべくカシメを行っても調節栓に無用な変位を生じさせることがなく、しかも、同一の調節栓で直径の異なる弁ばねにも対応可能としたものである。ここでは、スプール弁を前記電磁力と反対方向へ付勢する弁ばねが必須要件となるから、スプール弁側のスプリングの弾性力を共用したり、外部の弾性力を使用できないものである。即ち、前記電磁力と反対方向へ付勢する弁ばねによって、芯出しを行っているために、外部機構の有する弾性力を使用できず、その用途が限定されるという問題点を有していた。
【０００９】
また、特許文献２の発明のように、特に、ヨークとプランジャーの間隙が大きいと、図５及び図６に示すような現象が生ずる。
【００１０】
図５はヨークとプランジャーの間隙とプランジャーの位置の関係を示す説明図であり、（ａ）はプランジャーが中立位置にある状態、（ｂ）はプランジャー全体がヨークに吸引されている状態、（ｃ）はプランジャーのコーナーがヨークに吸引されている状態を示すものである。図６は従来の電磁アクチュエータ装置の電流−ストローク特性図である。
【００１１】
図５（ａ）に示すように、ヨーク１００とプランジャー２００との間に間隙があると、設計上またはセンター位置にある出力ロッドにプランジャー２００が接続された状態では、プランジャー２００の周囲に間隙があることになる。しかし、ヨーク１００が磁気を帯びると、図５（ｂ）に示すように、プランジャー２００の端部の磁界が強くなり、両端の磁極の作用により、プランジャー２００全体がヨーク１００側に吸引される。
【００１２】
ところが、現実に、プランジャー２００を付勢するスプリング３００が接続されると、ヨーク１００が磁気を帯びたとき、図５（ｃ）に示すように、プランジャー２００の端部の磁界が最も強くなり、それに外力が加わると、両端の磁極の作用により、プランジャー２００の特定の角がヨーク１００の壁面に吸引されるという減少が生じる。このような現象が生じると、プランジャー２００の端部がヨーク１００の壁面を強く摩擦し、その条件に応じて摩擦力が大きくなる。
【００１３】
特に、当該摩擦力は、プランジャー２００の特定の角の移動方向によって大きく変化するものであるから、図６のように、従来の電磁アクチュエータ装置の電流−ストローク特性は、電流を大きく増加させる領域Ａで、プランジャー２００は電流に追随して右に移動したとする。次に、電流を減少させる領域Ｂでは、プランジャー２００は摩擦力のために移動しない。しかし、更に、電流を減少させると領域Ｃでは、プランジャー２００は電流に追随して左に移動する。ここで、再び、電流を増加させても、領域Ｄでは、プランジャー２００は摩擦力のために移動しない。
【００１４】
即ち、特許文献２のような従来の電磁アクチュエータ装置の電流−ストローク特性では、プランジャー２００とヨーク１００との間に間隙があると、プランジャー２００とヨーク１００との摩擦抵抗によって、ヒステリシスが大きくなるという問題点があった。
【００１５】
そこで、本発明は、これらの問題点を解消すべく、外部機構の有する弾性力を使用でき、かつ、当該弾性力を得る弾性部材を内蔵することも可能であると共に、電流−ストローク特性におけるヒステリシスを小さくした電磁アクチュエータ装置の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１にかかる電磁アクチュエータ装置において、２分割してなる磁性体からなるフロントヨークとリアヨークは、その２分割する長さを厳格に特定するものではないが、通常、フロントヨークとリアヨークが略５０％程度に２分割される。
【００１７】
また、フロントヨークとリアヨークとの間を一体に接続するスペーサ部材は、フロントヨークとリアヨークとの芯出しが容易な非磁性体で、特に、フロントプランジャー及びリアプランジャーの移動の障害にならない構造であればよい。
【００１８】
そして、出力ロッドは、前記フロントヨークの中心軸方向の往復移動が自在となるように挿通されておればよく、特に、その機械的精度は、高いのが望ましいが、フロントヨーク及びリアヨークとフロントプランジャー及びリアプランジャーとの間の機械的精度以上のものを必要とするものではない。
【００１９】
更に、２分割してなる磁性体からなるフロントプランジャーとリアプランジャーは、その２分割する長さを特定するものではないが、通常、フロントプランジャーが略１０〜５０％程度以下に２分割される。
【００２０】
請求項２にかかる電磁アクチュエータ装置の前記フロントヨークとリアヨークとスペーサ部材で形成された空間内には、フロントプランジャーの往復移動にかかわらず、フロントプランジャーの周面が前記フロントヨークまたはリアヨークのエッジを越えて移動することがないから、フロントプランジャーの移動時にフロントヨークまたはリアヨークのエッジに引っ掛かることがない。したがって、フロントプランジャーの周面が前記フロントヨークまたはリアヨークのエッジを越えて移動することがない程度にスペーサ部材の幅を狭くするか、或いは、広くする必要がある。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１にかかる電磁アクチュエータ装置は、フロントプランジャーとリアプランジャーが２分割されているから、それだけフロントプランジャーとリアプランジャーが軽量化され、着磁されたときでも、リアプランジャーの中心に偶力が作用することなく、全体がフロントヨークまたはリアヨークに引き寄せられ、リアプランジャーのエッジのみがフロントヨークまたはリアヨークに衝突した状態にならない。
【００２２】
また、フロントヨークの中心軸方向の往復移動を自在に挿通された出力ロッドの端部に配設されたフロントプランジャーは、出力ロッドの移動に拘束されるから、大きく位置を変化することができない。ところが、フロントプランジャーが着磁されたときには、同時にリアプランジャーも着磁され、両者は互いに吸引し、吸着される。このとき、フロントヨークの中心軸方向に挿通された出力ロッドに配設されたフロントプランジャーは、少なくとも出力ロッドに支持されているから、フロントプランジャーとリアプランジャーの磁路が最も磁気抵抗の低い位置になって安定する。したがって、摩擦力は低くなる。また、コイルの励磁を解くと軽量化されたリアプランジャーは、出力ロッドの移動によって特定方向のみ往復移動可能なものであるから、摩擦力を大きくすることがない。このとき、出力ロッドに加える外力は、外部機構の有する弾性力を使用でき、また、当該弾性力を得る弾性部材を装置内に内蔵することも可能である。
【００２３】
よって、電流−ストローク特性におけるヒステリシスを小さくした電磁アクチュエータ装置とすることができる。
【００２４】
請求項２にかかる電磁アクチュエータ装置は、フロントプランジャーの周面がフロントヨークまたはリアヨークのエッジを越えて移動することがないから、フロントプランジャーまたはリアプランジャーの移動時にフロントヨークまたはリアヨークのエッジに引っ掛かることがない。また、当該エッジとの摩擦により、接触抵抗が急変することがない。したがって、フロントプランジャーまたはリアプランジャーの周面が前記フロントヨークまたはリアヨークのエッジを越えて移動しないから、摩擦力が低く、ヒステリシスも小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００２６】
なお、本実施の形態において、共通する実施の形態の同一または相当する構成部分については、同一記号または同一符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００２７】
［実施の形態１]
図１は本発明の実施の形態１の電磁アクチュエータ装置の構成を示す断面図、図２は本発明の実施の形態１の電磁アクチュエータ装置をバルブ本体に取り付けた構成を示す断面図で、図はコイルが励磁されている状態を示すものである。
【００２８】
図１及び図２において、略筒状のケース１は、金属等の磁性材料から形成されたものである。ボビン２は非磁性体の合成樹脂等の絶縁物等で形成され、そこにコイル３が巻回されている。２分割してなる磁性体からなるフロントヨーク４とリアヨーク５は、コイル３が発生する磁界の磁路となるもので、両者間には、アルミニウム、銅、真鍮等の非磁性体からなるスペーサ部材６が配設されている。このスペーサ部材６は、フロントヨーク４とリアヨーク５との間に配設され、両者間を一体に連続接続する形態となっている。
【００２９】
フロントプランジャー８とリアプランジャー７は、フロントヨーク４とリアヨーク５とスペーサ部材６で形成された空間内に位置し、フロントプランジャー８には出力ロッド９が配設されている。出力ロッド９はその中心部が中空になっていて、液体通路９ａが形成されている。出力ロッド９の外周とフロントヨーク４及びバルブ本体２０のハウジング２１との間には、出力ロッド９とフロントヨーク４との間からの液体流を遮断すると共に出力ロッド９の往復動を自在とするダイヤフラム１２が配設されている。
【００３０】
封止板１０は非磁性体からなり、リアヨーク５をカシメて密封状態に固着し、フロントヨーク４とリアヨーク５とスペーサ部材６で形成された閉じられた空間を形成している。フロントヨーク４とリアヨーク５とスペーサ部材６で形成された閉じられた空間の、フロントヨーク４側の内部には、緩衝材１１が固着されている。この緩衝材１１は、フロントヨーク４との衝突を緩和するものである。
【００３１】
リアプランジャー７には、その周囲に細溝７ａが螺旋状に形成されている。この細溝７ａは、フロントヨーク４とリアヨーク５とスペーサ部材６で形成された閉じられた空間に、液体を封入し、その液体移動速度によってソレノイドに電圧を加えてからの応答速度を設定するものである。
【００３２】
また、フロントプランジャー８は、緩衝材１１側が若干小径となった円錐台状に形成され、液体移動速度によってソレノイドの応答速度が調整されている。
【００３３】
なお、コイル３が巻回されたボビン２は、磁界を効率よくリアプランジャー７に導くように端部を段差形状としている。
【００３４】
また、出力ロッド９には、本発明の実施の形態１の電磁アクチュエータ装置と一体に取付けたバルブ本体２０のスプリング２３の弾性力が、スプール弁２２を介して右方向に付与されている。
【００３５】
次に、本実施の形態にかかる電磁アクチュエータ装置の動作を説明する。
【００３６】
まず、コイル３に通電されていない通常状態では、スプール弁２２を付勢するスプリング２３によって、出力ロッド９が図１の右方向に移動させられている。即ち、図１の位置関係にフロントプランジャー８及びリアプランジャー７が位置する。
【００３７】
コイル３に通電されると、フロントヨーク４及びリアヨーク５が着磁し、フロントヨーク４及びリアヨーク５とフロントプランジャー８及びリアプランジャー７との吸引力が、スプール弁２２を付勢するスプリング２３の弾性力に打ち勝って、出力ロッド９を図１の左方向に吸引移動する。
【００３８】
このとき、フロントプランジャー８とリアプランジャー７が２分割されているから、着磁されたときでも、リアプランジャー７の中心に偶力が作用することなく、リアプランジャー７の全体が軽量になり、リアヨーク５に引き寄せられ、リアプランジャー７のエッジがフロントヨーク４またはリアヨーク５に強く吸引され、高い摩擦力になる可能性がなくなる。
【００３９】
そして、フロントヨーク４の中心軸方向の往復移動を自在に挿通された出力ロッド９の端部に配設されたフロントプランジャー８は、出力ロッド９の移動に拘束されるから、大きく往復動以外の動きをすることができない。加えて、フロントプランジャー８が着磁されたときには、同時にリアプランジャー７も着磁され、両者は互いに吸引し、吸着される。このとき、フロントヨーク４の中心軸方向に挿通された出力ロッド９に配設されたフロントプランジャー８は、少なくとも出力ロッド９に支持されているから、フロントプランジャー８とリアプランジャー７の磁路が最も磁気抵抗の低い位置になって安定する。したがって、フロントプランジャー８とリアプランジャー７の端面が略一致し、摩擦力は低くなる。また、コイル３の励磁を解くとスプリング２３の弾性力を受けている出力ロッド９の移動によって、フロントプランジャー８は右方向のみ移動するものであるから、摩擦力を大きくすることがない。即ち、リアプランジャー７のエッジがフロントヨーク４またはリアヨーク５に吸引されないから、高い摩擦力が発生する可能性がない。このとき、出力ロッド９に加わる外力は、バルブ本体２０のスプリング２３等の外部機構の有する弾性力を使用でき、また、当該弾性力を得る弾性部材を装置内に内蔵することも可能である。
【００４０】
よって、電流−ストローク特性におけるヒステリシスを小さくした電磁アクチュエータ装置とすることができる。
【００４１】
［実施の形態２］
図３は本発明の実施の形態２の電磁アクチュエータ装置の構成を示す断面図である。
【００４２】
上記実施の形態１において、フロントヨーク４とリアヨーク５との間のスペーサ部材６は、フロントプランジャー８の厚みＬよりも、フロントヨーク４とリアヨーク５との間の間隔Ｌ1が狭く設定している。また、フロントプランジャー８がストローク距離Ｌsだけ移動しても、フロントプランジャー８のエッジがフロントヨーク４及びリアヨーク５のエッジに衝突しないようにその寸法を、フロントプランジャー８の厚みＬがスペーサ部材６の間隔Ｌ1よりも大きくなるように決定している。即ち、常に、フロントヨーク４とリアヨーク５との間のスペーサ部材６の両端を、フロントプランジャー８が跨ぐように設定している。
【００４３】
しかし、本実施の形態２では、フロントヨーク４とリアヨーク５との間のスペーサ部材６は、フロントプランジャー８の厚みＬよりも、フロントヨーク４とリアヨーク５との間の間隔Ｌ2が広く、かつ、フロントプランジャー８がストローク距離Ｌsだけ移動しても、フロントプランジャー８のエッジがフロントヨーク４及びリアヨーク５のエッジに衝突しないようにその寸法を、フロントプランジャー８の厚みＬがスペーサ部材６の間隔Ｌ2よりも狭くなるように決定している。
【００４４】
即ち、本実施の形態２のフロントプランジャー８の周面が、フロントヨーク４またはリアヨーク５のエッジを越えて移動することがないから、フロントプランジャー８、リアプランジャー７の移動時にフロントヨーク４またはリアヨーク５のエッジに引っ掛かることがなくなり、フロントプランジャー８またはリアプランジャー７の周面がフロントヨーク４またはリアヨーク５のエッジを越えて移動することがないから、摩擦力が小さく、かつ、摩擦力の急変がなくヒステリシスも小さくすることができる。
【００４５】
［実施の形態３］
図４は本発明の実施の形態３の電磁アクチュエータ装置の構成を示す断面図である。
【００４６】
上記実施の形態１の出力ロッド９は、バルブ本体２０のスプリング２３の弾性力がスプール弁２２を介して右方向に付与されており、実施の形態１の電磁アクチュエータ装置の外部から弾性力を付勢するものであった。
【００４７】
しかし、本実施の形態３では、電磁アクチュエータ装置の装置内で弾性力を得ることもできる。
【００４８】
実施の形態１の電磁アクチュエータ装置との相違点は、フロントヨーク４のフロントプランジャー８側に収容孔１５を穿設し、その収容孔１５にコイルスプリング１６を収容し、フロントプランジャー８とフロントヨーク４との間に拡張弾性を付与したものである。
【００４９】
この実施の形態３における出力ロッド９は、フロントヨーク４とリアヨーク５の軸方向の往復移動を自在とするようにフロントヨーク４に挿通されている。また、出力ロッド９は、フロントヨーク４に挿通されコイルスプリング１６の弾性を付与することにより、特定された一方向の往復移動に付勢されている。
【００５０】
したがって、出力ロッド９に加える外力は、実施の形態１のように、外部機構の有する弾性力を使用でき、また、実施の形態３のように弾性力を得る弾性部材を装置内に内蔵することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は本発明の実施の形態１の電磁アクチュエータ装置の構成を示す断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１の電磁アクチュエータ装置をバルブ本体に取り付けた構成を示す断面図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態２の電磁アクチュエータ装置の構成を示す断面図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態３の電磁アクチュエータ装置の構成を示す断面図である。
【図５】図５は従来のヨークとプランジャーの間隙とプランジャーの位置の関係を示す説明図であり、（ａ）はプランジャーが中立位置にある状態、（ｂ）はプランジャー全体がヨークに吸引されている状態、（ｃ）はプランジャーのコーナーがヨークに吸引されている状態を示すものである。
【図６】図６は従来の電磁アクチュエータ装置の電流−ストローク特性図である。
【符号の説明】
【００５２】
２      ボビン
３      コイル
４      フロントヨーク
５      リアヨーク
６      スペーサ部材
７      リアプランジャー
８      フロントプランジャー
９      出力ロッド
【図１】
2006097734.tif 000003
【図２】
2006097734.tif 000004
【図３】
2006097734.tif 000005
【図４】
2006097734.tif 000006
【図５】
2006097734.tif 000007
【図６】
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