(57)【要約】【課題】効率や制御性、製造性の向上することができる電磁弁を提供する。【解決手段】可動子１５の固定子６に対して嵌合する先端部側と、前記固定子６の前記可動子１５に対して嵌合する先端部側とのいずれか一方に嵌合孔部９が形成され、かつ前記固定子６の前記可動子１５に対して嵌合する先端部側とのいずれか他方に嵌合軸部１６が形成され、前記嵌合孔部９の内周面には、内径が増減する環状溝１１が形成され、かつ前記嵌合軸部１６の外周面には、外径が増減する他の環状溝１７が形成されており、前記嵌合孔部９の内周面に形成された環状溝１１と前記嵌合軸部１６の外周面に形成された他の環状溝１７とが軸線方向において少なくとも部分的に対向する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ポートと、出力ポートと、これらの入力ポートおよび出力ポートの少なくともいずれか一方を閉止する弁体を備えた可動子と、その可動子に軸線方向で嵌合する固定子と、その固定子を介して前記可動子に対して電磁力を作用させるコイルと、前記電磁力とは反対方向の推力を前記可動子に対して作用させる弾性部材とを有する電磁弁において、
前記可動子の前記固定子に対して嵌合する先端部側と、前記固定子の前記可動子に対して嵌合する先端部側とのいずれか一方に嵌合孔部が形成され、かつ前記固定子の前記可動子に対して嵌合する先端部側とのいずれか他方に嵌合軸部が形成され、
前記嵌合孔部の内周面には、内径が増減する環状溝が形成され、かつ前記嵌合軸部の外周面には、外径が増減する他の環状溝が形成されており、
前記嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と前記嵌合軸部の外周面に形成された他の環状溝とが軸線方向において少なくとも部分的に対向することを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記ポートが閉じられている場合には、前記嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と前記嵌合軸部の外周面に形成された環状溝とに互いに作用する電磁力がキャンセルされた状態となり、前記嵌合孔部が前記嵌合軸部に近づくにつれて前記嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と前記嵌合軸部の外周面に形成された環状溝とに互いに作用する電磁力により、前記可動子に作用する吸引力の増大は抑制されることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
【請求項３】
前記嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と前記嵌合軸部の外周面に形成された環状溝とは、前記嵌合孔部と前記嵌合軸部とで対に、前記嵌合軸部の軸線方向に１箇所もしくは複数箇所に、垂直または傾斜または湾曲した内壁面で区画されて形成されて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
【請求項４】
前記ポートが閉じられている場合には、前記嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と前記嵌合軸部の外周面に形成された環状溝とに互いに作用する電磁力がキャンセルされた状態となり、前記嵌合孔部が前記嵌合軸部に近づくにつれて前記嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と前記嵌合軸部の外周面に形成された環状溝とに互いに作用する電磁力による可動子の移動方向とは反対側に働く逆推力が作用することを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
【請求項５】
前記固定子に形成された環状溝と前記可動子に形成された環状溝とは、前記可動子の軸線方向における可動範囲でその開口している周面が対向していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電磁力によって動作させて流体の流量を調節するように構成された電磁弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体制御装置には、流体の通路である流路が設けられて、これに連通された流体圧力室などの圧力が調整される。このような制御は、流路に設けられたソレノイドなどの流体弁を備えた構成により行われるものが一般的に知られている。このような流体の通路の途中に設けられた比例ソレノイドもしくは圧密な構成ユニットが特許文献１もしくは特許文献２に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の比例ソレノイドでは、比例ソレノイドのストローク−吸引力特性において、水平特性部Ｈを形成するコントロールゾーンが、制御ゾーンＨ１と補助ゾーンＨ２からなる。コントロールゾーンより小ストロークでは急勾配で下降する立ち上がり部Ｌ１が現れ、水平状態を示すコントロールゾーンを越えると急勾配で下降する不用ゾーンが現れる。スペーサの厚みを薄く形成すること、また、固定鉄芯と非磁性部とがテーパ面により接合されていることから、補助ゾーンＨ２に立ち上がり部Ｌ１の一部の立ち上がり部Ｌを現わすことができ、補助ゾーンの吸引力を制御ゾーンの吸引力より増加させることができる。これにより、特許文献１に記載の比例ソレノイドでは、体格を大きくすることなく補助ゾーン内の吸引力を高くする。
【０００４】
また、特許文献２に記載の流量コントロール弁では、圧力流体を外部に流出させる流出口と、前記流出口を任意に開閉する圧接部を有する弁体と、前記弁体の圧接部を移動させる弁作動体とからなり、流出口から排気する際に、流出口を閉塞している弁体の圧接部の平面が流出口からの排気によって傾斜するように形成されている。すなわち、流出口をカフに連通される連結管の軸心からずらして形成するか、弁体の支持板の一方を他方より短く形成して圧接部の中心からずらすなどの構成により、流出口の中心と弁体の圧接部の中心とがずらされているため、圧接部の平面が流出口からの排気によって傾斜する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２１８８１６号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ０２／００４８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のとおり、特許文献１に記載の比例ソレノイドでは、スペーサの厚さを薄くし、また固定鉄芯と非磁性部とをテーパ面で接合して、それらの厚さおよび、テーパ面の角度を適宜に調整して吸引力と可動変位との関係を適切なものとするとともに、吸引力を各ゾーンで増大させることができる。しかしながら、可動鉄芯と固定鉄芯との間にスペーサを設ける構成やテーパ面を形成した非磁性部を設けて固定鉄心にテーパ面を形成してこれらを接合する構成では、部品点数が増えてしまい、また加工頻度が多くなり部品コストの低下や製造を容易にすることができない。
【０００７】
また、特許文献２に記載の流量コントロール弁では、簡単な構造でありながら、空気流出量を徐々に増大させることができる。さらに、部品点数を少なくしてコストダウンを図ることができる。しかしながら、空気流出量を微細かつ連続的に制御することが可能であるが、車両に搭載された無段変速機などのアクチュエータを作動させる制御などの用途においては、流出口の中心と弁体の圧接部の中心とがずらされている構成では、圧力流体による流圧も大きいため、位置決めなどの制御精度の観点から適用することができない。このように電磁弁の可動子や固定鉄芯もしくはこれと接合させる部材などの形状を相互に変形させる構成により目的にあった電磁弁の効率や制御性、製造性を向上することができるが、さらに、より簡易な構成によりこれらの効果を得るために依然として改善の余地があった。
【０００８】
この発明は上述した技術的課題に着目したものであり、効率や制御性、製造性を向上することができる電磁弁を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、入力ポートと、出力ポートと、これらの入力ポートおよび出力ポートの少なくともいずれか一方を閉止する弁体を備えた可動子と、その可動子に軸線方向で嵌合する固定子と、その固定子を介して前記可動子に対して電磁力を作用させるコイルと、前記電磁力とは反対方向の推力を前記可動子に対して作用させる弾性部材とを有する電磁弁において、前記可動子の前記固定子に対して嵌合する先端部側と、前記固定子の前記可動子に対して嵌合する先端部側とのいずれか一方に嵌合孔部が形成され、かつ前記固定子の前記可動子に対して嵌合する先端部側とのいずれか他方に嵌合軸部が形成され、前記嵌合孔部の内周面には、内径が増減する環状溝が形成され、かつ前記嵌合軸部の外周面には、外径が増減する他の環状溝が形成されており、前記嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と前記嵌合軸部の外周面に形成された他の環状溝とが軸線方向において少なくとも部分的に対向することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ポートが閉じられている場合には、前記嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と前記嵌合軸部の外周面に形成された環状溝とに互いに作用する電磁力がキャンセルされた状態となり、前記嵌合孔部が前記嵌合軸部に近づくにつれて前記嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と前記嵌合軸部の外周面に形成された環状溝とに互いに作用する電磁力により、前記可動子に作用する吸引力の増大は抑制されることを特徴とする電磁弁である。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と前記嵌合軸部の外周面に形成された環状溝とは、前記嵌合孔部と前記嵌合軸部とで対に、前記嵌合軸部の軸線方向に１箇所もしくは複数箇所に、垂直または傾斜または湾曲した内壁面で区画されて形成されて設けられていることを特徴とする電磁弁である。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記ポートが閉じられている場合には、前記嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と前記嵌合軸部の外周面に形成された環状溝とに互いに作用する電磁力がキャンセルされた状態となり、前記嵌合孔部が前記嵌合軸部に近づくにつれて前記嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と前記嵌合軸部の外周面に形成された環状溝とに互いに作用する電磁力による可動子の移動方向とは反対側に働く逆推力が作用することを特徴とする電磁弁である。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明において、前記固定子に形成された環状溝と前記可動子に形成された環状溝とは、前記可動子の軸線方向における可動範囲でその開口している周面が対向していることを特徴とする電磁弁である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、嵌合孔部の内周面には、内径が増減する環状溝が形成され、かつ嵌合軸部の外周面には、外径が増減する他の環状溝が形成されており、前記嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と前記嵌合軸部の外周面に形成された他の環状溝とが軸線方向において少なくとも部分的に対向することを特徴とするものであることから、可動子が固定子側に吸引される際に可動子が吸引される方向に作用する電磁力の増大を抑制して電磁弁の制御性を向上できる。また、可動子が吸引される方向に作用する電磁力の増大が抑制されることから、推力の小さい弾性部材を使用することができ、電磁弁を可動させるための電力の消費が抑制される。
【００１５】
また、請求項２の発明によれば、ポートが閉じられている場合には、嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と嵌合軸部の外周面に形成された環状溝とに互いに作用する電磁力がキャンセルされた状態となり、嵌合孔部が嵌合軸部に近づくにつれて嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と嵌合軸部の外周面に形成された環状溝とに互いに作用する電磁力により、可動子に作用する吸引力の増大は抑制されることから、可動子が固定子側に吸引される際にポートが閉じられている状態から嵌合孔部が嵌合軸部に最も近づく状態までの間で、可動子に作用する吸引力の増大は次第に抑制される。そのため、可動子が吸引される方向に作用する電磁力の増大を抑制して電磁弁の制御性を向上できる。また、可動子が吸引される方向に作用する電磁力の増大が抑制されることから、推力の小さい弾性部材を使用することができ、電磁弁を可動させるための電力の消費が抑制される。
【００１６】
また、請求項３の発明によれば、嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と嵌合軸部の外周面に形成された環状溝とは、嵌合孔部と嵌合軸部とで対に、嵌合軸部の軸線方向に１箇所もしくは複数箇所に、垂直または傾斜または湾曲した内壁面で区画されて形成されて設けられていることから、可動子が固定子側に吸引される際に嵌合孔部と嵌合軸部との内壁面に作用する電磁力によって可動子が吸引される方向に作用する電磁力の増大を抑制して電磁弁の制御性を向上できる。また、可動子が吸引される方向に作用する電磁力の増大が抑制されることから、推力の小さい弾性部材を使用することができ、電磁弁を可動させるための電力の消費が抑制される。
【００１７】
また、請求項４の発明によれば、ポートが閉じられている場合には、嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と嵌合軸部の外周面に形成された環状溝とに互いに作用する電磁力がキャンセルされた状態となり、嵌合孔部が嵌合軸部に近づくにつれて嵌合孔部の内周面に形成された環状溝と嵌合軸部の外周面に形成された環状溝とに互いに作用する電磁力による可動子の移動方向とは反対側に働く逆推力が作用する。そのため、可動子が固定子側に吸引される際に可動子が吸引される方向に作用する電磁力の増大を抑制して電磁弁の制御性を向上できる。また、可動子が吸引される方向に作用する電磁力の増大が抑制されることから、推力の小さい弾性部材を使用することができ、電磁弁を可動させるための電力の消費が抑制される。
【００１８】
また、請求項５の発明によれば、固定子に形成された環状溝と可動子に形成された環状溝とは、可動子の軸線方向における可動範囲でその開口している周面が対向していることから、その可動範囲で常に可動子が固定子側に吸引される際に可動子が吸引される方向に作用する電磁力の増大を抑制して電磁弁の制御性を向上できる。また、可動子の軸線方向における可動範囲で常に可動子が吸引される方向に作用する電磁力の増大が抑制されることから、推力の小さい弾性部材を使用することができ、電磁弁を可動させるための電力の消費が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明に係る電磁弁の第１実施例を示す模式図である。
【図２】この発明に係る電磁弁の第２実施例を示す模式図である。
【図３】この発明に係る電磁弁の第２実施例におけるプランジャが鉄心側へ移動している状態を示す模式図である。
【図４】この発明に係る電磁弁の第３実施例を示す模式図である。
【図５】この発明に係る電磁弁の第４実施例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
つぎに、この発明について図を参照しつつ説明する。図１には、この発明に係る電磁弁の第１実施例が示されている。この電磁弁１は、車両の無段変速機の制御等の圧力制御、流量制御などの流圧コントール精度が要求されるものに好適であり、また、建設機械や射出成形機等の油圧機器、もしくは方向切替をおこなうものに適用できる。また、この電磁弁１は、固定子（鉄心）６と可動子（プランジャ）１４との磁極形状が工夫されたことによる電磁力の作用と、固定子６と可動子１４との間に介装される後述する弾性部材（スプリング）１３により得られる可動子１４に対する反力と、可動子１４に作用する流体の圧力とにより任意の位置に可動子１４を一時的に停止させ、入力ポート２から出力ポート３への入出流量が調整可能な比例ソレノイドである。
【００２１】
図１に示すように、電磁弁１は、入力ポート２と出力ポート３とを備えている。入力ポート２は、エンジンなどの車両の駆動力源からの回転力を動力源とする流体ポンプやアキュムレータ（蓄圧器）などに接続された流路（図示せず）に連通されている。出力ポート３は、例えば無段変速機の変速制御をおこなう流体圧力室などに接続された流路（図示せず）に連通されている。この電磁弁１により流量を調整することによって、前記流体圧力室に供給される流体の量を調整して、例えば無段変速機の変速制御や挟圧制御などがおこなわれる。この入力ポート２と出力ポート３とは、電磁弁１のケーシング４にそれぞれ孔が形成されて構成されている。
【００２２】
ケーシング４には、一方に入力ポート２と出力ポート３とが形成されており、他方にコイル（ソレノイド）５が収納されている。このコイル５は、ケーシング４に形成された収納室に鉄心６と共に設けられている。コイル５は、リード線（図示せず）などによって電力供給状態を制御可能な電力供給装置（図示せず）に接続されて、電力が供給されるように構成されている。鉄心６は、ケーシング４と共に設けられ、材質は鉄などの磁性体により構成されている。このケーシング４には、入力ポート２と出力ポート３とを連通させる空間である通路７が設けられている。また、入力ポート２の通路７側には、後述する弁体１５が当接して入力ポート２を封止する弁座８が形成されている。さらに、この通路７の入力ポート２とは反対側で、ケーシング４もしくは鉄心６に有底筒状の凹部９が形成されている。
【００２３】
この凹部９は、所定の寸法が電磁弁１の用途などに応じて、その深さ方向（図１の左右方向の右側）へと内径が一定に筒状に形成された筒状部１０を有している。この筒状部１０の内周面には、内径が増減する環状溝１１が形成されている。この環状溝１１は、３箇所に設けられ、それぞれ２つのテーパ面１１ａ，１１ｂを合わせた形状をして、所定の深さで内径が増減してＶ字状に形成されている。なお、この環状溝１１は、凹部９の内周面の３箇所に設けられているが、凹部９の内周面のさらに多くの箇所に設けられていてもよい。
【００２４】
また、筒状部１０から凹部９のさらに深さ方向には、筒状部１０より内径が大きくコイル５によってその内径が規定された空間が設けられ、この空間の端部から有底筒状のバネ収容部１２が設けられている。バネ収容部１２には、弾性部材１３、すなわち実施例で一例として設けられたスプリング１３が凹部９の底部に当接して設けられている。このスプリング１３は、凹部９の深さ方向で伸縮して、後述するプランジャ１４の底部に推力を付与する構成となっている。スプリング１３が凹部９の底部に当接している部位の反対側には、プランジャ（可動子）１４が当接して備えられている。すなわち、鉄心６の凹部９に設けられたバネ収容部１２とプランジャ１４との間にスプリング１３が介装されている。また、スプリング１３とプランジャ１４とが当接している部位は、互いに連結しているもしくは当接のみして固定されない構成のいずれでもよい。
【００２５】
このプランジャ１４は、凹部９の筒状部１０に嵌合されて、凹部９の深さ方向に移動可能に設けられている。プランジャ１４の形状は、凹部９の深さ方向に移動可能に構成されて、凹部９の筒状部１０の内径とほぼ同じ寸法で外径が形成されている。プランジャ１４は、ケーシング４の入力ポート２と共に形成される弁座８に当接して入力ポート２を封止する弁体１５を有する。弁体１５は、プランジャ１４における凹部９の通路７側の筒状部１０に嵌合する軸状部１６の端面に一体に形成されている。なお、弁体１５は、ケーシング４の出力ポート３と共に弁座８が形成されて、この出力ポート３の弁座８に当接して出力ポート３を封止する構成であってよい。このプランジャ１４の軸状部１６は、通路７側の凹部９すなわち筒状部１０に嵌合して、凹部９の筒状部１０の寸法に応じて凹部９の深さ方向の長さが設定されている。
【００２６】
この軸状部１６の外周面には、外径が増減する環状溝１７が形成されている。この環状溝１７は、筒状部１０と対応して３箇所に設けられ、それぞれ２つのテーパ面１７ａ，１７ｂを合わせた形状をして、所定の深さで外径が増減してＶ字状に形成されている。この第１実施例の電磁弁１では、コイル５に電流が流れていない状態では、筒状部１０の環状溝１１と軸状部１６の環状溝１７とは、そのＶ字状の隙間が軸線方向で対面して同じ位置に構成される。また、この環状溝１１，１７に設定された溝幅は、プランジャ１４が凹部９の深さ方向に可動する可動範囲よりも狭く設定されている。なお、この環状溝１１は、軸状部１６の外周面の３箇所に設けられているが、軸状部１６の外周面のさらに多くの箇所に設けられていてもよい。また、コイル５に電流が流れていない状態では、筒状部１０の環状溝１１と軸状部１６の環状溝１７とは、その隙間が軸線方向で対面して同じ位置に構成されるが、軸線方向での位置がずらされていてもよい。
【００２７】
このように構成された第１実施例の電磁弁１では、プランジャ１４の弁体１５が弁座８に当接して、入力ポート２が封止されている状態から、コイル５に通電されることにより電磁力が作用することにともない吸引力が作用して、凹部９にプランジャ１４が引き込まれて、プランジャ１４の弁体１５が弁座８から離隔して入力ポート２が次第に開放される。すなわち、コイル５に通電されることによりその電流に応じた磁界が発生して、その作用がケーシング４に設けられた鉄心６およびプランジャ１４に及ぼされる。プランジャ１４が、凹部９に引き込まれる際に作用する吸引力は、コイル５に通電されて発生し、鉄心６とプランジャ１４とに作用する電磁力と入力ポート２が開放されてプランジャ１４がオイルなどの流体により押される圧力とプランジャ１４がスプリング１３に押しつけられることによる反力（推力）とからなる。言い換えると、この電磁力は、入力ポート２から流入する流体により弁体１５を押す圧力がかかって、かつスプリング１３の推力によってその電磁力の力の方向に対して減じられたものとなる。
【００２８】
このとき、電磁力、すなわちコイル５による磁界の作用は、鉄心６からプランジャ１４へと繋がる、もしくは通過する磁束線で表される。この鉄心６からプランジャ１４へと繋がる、もしくは通過する磁束線は、主にプランジャ１４のスプリング１３が当接している底部から鉄心６へと磁束が繋がり、また、この筒状部１０の環状溝１１から軸状部１６の環状溝１７へと磁束が繋がり、これら磁束の方向に沿ってコイル５による磁界によって電磁力が作用する。
【００２９】
この電磁弁１は比例ソレノイドであるから、プランジャ１４が凹部９内を移動する位置（以下、可動位置という）によって、入力ポート２から出力ポート３へと流れる流体の流量が調整可能となっている。そのため、吸引力はプランジャ１４の可動位置によらず、均一であることが制御の上においてのぞましい。この発明では、凹部９の深さ方向に、鉄心６からプランジャ１４の底面へと繋がる、もしくは通過する磁束で表される磁界による電磁力がプランジャ１４の底面へと作用するとともに、筒状部１０の環状溝１１から軸状部１６の環状溝１７へと繋がる、もしくは通過する磁束で表される電磁力が作用する。そのため、プランジャ１４に作用する電磁力の増大が抑制されて、前述のとおり、プランジャ１４が鉄心６に接近するにつれて電磁力が増大することによる、プランジャ１４に作用する吸引力が大きくなることを抑制して均一な状態とされる。
【００３０】
すなわち、コイル５による磁界の作用は、筒状部１０の環状溝１１から軸状部１６の環状溝１７へと繋がる、もしくは通過する磁束により、プランジャ１４が吸引される凹部９の深さ方向に作用させる電磁力とは、反対の電磁力（以下、逆推力という）が作用する。筒状部１０の環状溝１１と軸状部１６の環状溝１７とに作用する逆推力は、コイル５に電流が流れて磁界の作用が働きはじめてプランジャ１４が弁座８から離れる際には、上記のとおり筒状部１０の環状溝１１と軸状部１６の環状溝１７とは、軸線方向で対面すなわちテーパ面１１ａとテーパ面１７ｂとが対面する面積とテーパ面１１ｂとテーパ面１７ａとが対面する面積とが同じであることから、テーパ面１１ａとテーパ面１７ｂとに作用する電磁力とテーパ面１１ｂとテーパ面１７ａとに作用する電磁力とがオフセットされて逆推力が０になっている。
【００３１】
プランジャ１４が弁座８から離れるにつれて、筒状部１０の環状溝１１と軸状部１６の環状溝１７とは、軸線方向で対面する面積が変化すなわちテーパ面１１ａとテーパ面１７ｂとが対面する面積が減少し、テーパ面１１ｂとテーパ面１７ａとが対面する面積が増加することから、プランジャ１４が吸引される側と反対方向にテーパ面１１ａとテーパ面１７ｂとに作用する電磁力とプランジャ１４が吸引される側の方向にテーパ面１１ｂとテーパ面１７ａとに作用する電磁力とによる逆推力が次第に増大する。そのため、この逆推力によりプランジャ１４の底面が鉄心６に近づくにつれて増大する凹部９の深さ方向の電磁力による推力を抑制させる。
【００３２】
つまり、コイル５による磁界の作用により筒状部１０の環状溝１１から軸状部１６の環状溝１７へと繋がる磁束で表される電磁力が凹部９の深さ方向に逆推力として作用するようになり、プランジャ１４が凹部９に接近するにしたがって次第に磁界による力の作用が増大する状態が抑制されて、オイルなどの流体により弁体１５に作用する圧力とスプリング１３からの推力とコイル５による電磁力とがバランスして吸引力がプランジャ１４の可動範囲で均一の状態に設定される。
【００３３】
上述のように構成された第１実施例の電磁弁１では、プランジャ１４が鉄心６に形成された凹部９の深さ方向に吸引される際にストロークが狭くなることに起因する吸引力の増大を抑制して電磁弁１の制御性を向上できる。また、コイル５が通電されることにより作用する磁界による吸引力の増大を抑制できるため、スプリング１３の推力を小さくできることから、電磁弁１を可動させるための電力の消費が抑制される。さらに、鉄心６に形成された凹部９の筒状部１０に環状溝１１が設けられ、軸状部１６に環状溝１７が設けられた簡易な構成により、前述した制御性の向上および省電力化などの効果を得るため製造性が向上する。
【００３４】
つぎに、この発明に係る電磁弁の第２実施例について図を参照しつつ説明する。図２には、この発明に係る電磁弁の第２実施例が示されている。この電磁弁２０は、第１実施例と同様に、車両の無段変速機の制御等の圧力制御、流量制御などの流圧コントール精度が要求されるものに好適であり、また、建設機械や射出成形機等の油圧機器、もしくは方向切替をおこなうものに適用できる。また、この電磁弁２０は、第１実施例と同様に、固定子（鉄心）２１と可動子（プランジャ）２４との磁極形状が工夫されたことによる電磁力の作用と、固定子２１と可動子２４との間に介装される後述する弾性部材（スプリング）１３により得られる可動子２４に対する反力と、可動子２４に作用する流体の圧力とにより任意の位置に可動子２４を一時的に停止させ、入力ポート２から出力ポート３への入出流量が調整可能な比例ソレノイドである。以下、この電磁弁２０について説明をおこない、また、第１実施例と同様の構成については、図２および図３において第１実施例と同じ番号を付して説明を省略する。
【００３５】
この第２実施例の電磁弁２０は、第１実施例で説明した電磁弁１とは、筒状部１０の環状溝１１と軸状部１６の環状溝１７とが異なっている。すなわち、電磁弁２０では、電磁弁１とは各環状溝幅が異なる、鉄心２１の凹部２２に筒状部２３が設けられ、プランジャ２４に軸状部２５とが設けられている。筒状部２３と軸状部２５とにそれぞれ設けられた環状溝２６，２７は、第１実施例で説明した電磁弁１の環状溝１１と環状溝１７とに相対して溝幅が広く設定されている。すなわち、この環状溝２６，２７に設定された溝幅は、プランジャ２４が凹部２２の深さ方向に可動する可動範囲よりも広く設定されている。
【００３６】
また、第１実施例の電磁弁１と同様に、コイル５に電流が流れていない状態では、筒状部２３の環状溝２６と軸状部２５の環状溝２７とは、その隙間が軸線方向で対面して同じ位置に構成される。なお、この環状溝２６は、軸状部２５の外周面の３箇所に設けられているが、軸状部２５の外周面のさらに多くの箇所に設けられていてもよい。また、筒状部２３の環状溝２６と軸状部２５の環状溝２７とは、コイル５に電流が流れていない状態では、その隙間が軸線方向で対面して同じ位置に構成されるが、軸線方向での位置がずらされていてもよい。
【００３７】
このように構成された第２実施例の電磁弁２０は、第１実施例の電磁弁１とは、筒状部１０の環状溝１１および軸状部１６の環状溝１７の構成と、筒状部２３の環状溝２６および軸状部２５の環状溝２７の構成とが相違するのみである。そのため、第２実施例の電磁弁２０の作用について、この筒状部２３の環状溝２６と軸状部２５の環状溝２７との作用のみ以下に述べる。この第２実施例の電磁弁２０も、第１実施例の電磁弁１と同様に、比例ソレノイドであるから、プランジャ２４が凹部２２内を移動する位置（以下、可動位置という）によって、入力ポート２から出力ポート３へと流れる流体の流量が調整可能となっている。そのため、吸引力はプランジャ２４の可動位置によらず、均一であることが制御の上においてのぞましい。
【００３８】
この第２実施例の電磁弁２０では、第１実施例の電磁弁１と同様に、コイル５による筒状部２３の環状溝２６と軸状部２５の環状溝２７とに作用する電磁力が、プランジャ２４が吸引される方向とは逆向きに作用すなわちプランジャ２４の底面が鉄心２１に惹きつけられてプランジャ２４が移動する方向とは逆向きに作用する。すなわち、凹部２２の筒状部２３は鉄心２１に設けられており、この筒状部２３の環状溝２６から軸状部２５の環状溝２７へと磁束が繋がり、この磁束の方向にコイル５による磁界によって吸引力（電磁力）が作用する。
【００３９】
この吸引力は、入力ポート２から流入する流体により弁体１５を押す圧力がかかって、かつスプリング１３の推力によってその吸引力の力の方向に対して減じられたものとなる。この電磁弁１は比例ソレノイドであるから、プランジャ２４が凹部２２内を移動する位置（以下、可動位置という）によって、入力ポート２から出力ポート３へと流れる流体の流量が調整可能となっている。そのため、吸引力はプランジャ２４の可動位置によらず、均一であることが制御の上でのぞましい。
【００４０】
この発明では、凹部２２の深さ方向に、鉄心２１からプランジャ２４の底面へと繋がる、もしくは通過する磁束で表される磁界による電磁力がプランジャ２４の底面へと作用するとともに、筒状部２３の環状溝２６から軸状部２５の環状溝２７へと繋がる、もしくは通過する磁束で表される電磁力が作用する。そのため、プランジャ２４に作用する電磁力の増大が抑制されて、前述のとおり、プランジャ２４が鉄心２１に接近するにつれて電磁力が増大することによる、プランジャ２４に作用する吸引力が大きくなることを抑制して均一な状態とされる。
【００４１】
すなわち、コイル５による磁界の作用は、筒状部２３の環状溝２６から軸状部２５の環状溝２７へと繋がる、もしくは通過する磁束により、プランジャ２４が吸引される凹部２２の深さ方向に作用させる電磁力とは、反対の電磁力（以下、逆推力という）が作用する。筒状部２３の環状溝２６と軸状部２５の環状溝２７とに作用する逆推力は、コイル５に電流が流れて磁界の作用が働きはじめてプランジャ２４が弁座８から離れる際には、上記のとおり筒状部２３の環状溝２６と軸状部２５の環状溝２７とは、軸線方向で対面すなわちテーパ面２６ａとテーパ面２７ｂとが対面する面積とテーパ面２６ｂとテーパ面２７ａとが対面する面積とが同じであることから、テーパ面２６ａとテーパ面２７ｂとに作用する電磁力とテーパ面２６ｂとテーパ面２７ａとに作用する電磁力とがオフセットされて逆推力が０になっている。
【００４２】
図３に示すようにプランジャ２４が弁座８から離れるにつれて、筒状部２３の環状溝２６と軸状部２５の環状溝２７とは、軸線方向で対面する面積が変化すなわちテーパ面２６ａとテーパ面２７ｂとが対面する面積が減少し、テーパ面２６ｂとテーパ面２７ａとが対面する面積が増加することから、プランジャ２４が吸引される側と反対方向にテーパ面２６ａとテーパ面２７ｂとに作用する電磁力とプランジャ２４が吸引される側の方向にテーパ面２６ｂとテーパ面２７ａとに作用する電磁力とによる逆推力が次第に増大する。そのため、プランジャ２４の底面が鉄心６に近づくにつれて増大する凹部２２の深さ方向の電磁力による推力を抑制させる。また、この第２実施例の電磁弁２０では、環状溝２６，２７に設定された溝幅は、プランジャ２４が凹部２２の深さ方向に可動する可動範囲よりも広く設定されているため、常に前述の逆推力が次第に増大して作用する。
【００４３】
つまり、コイル５による磁界の作用により筒状部２３の環状溝２６から軸状部２５の環状溝２７へと繋がる磁束で表される電磁力が凹部２２の深さ方向に常に逆推力として作用するようになり、プランジャ２４が凹部２２に接近するにしたがって次第に磁界による力の作用が増大する状態が常に抑制されて、オイルなどの流体により弁体１５に作用する圧力とスプリング１３からの推力とコイル５による電磁力とがバランスして吸引力がプランジャ２４の可動範囲で均一の状態に設定される。
【００４４】
上述のように構成された第２実施例の電磁弁２０では、プランジャ２４が鉄心２１に形成された凹部２２の深さ方向に吸引される際にストロークが狭くなることに起因する吸引力の増大が常に抑制されて電磁弁２０の制御性を向上できる。また、コイル５から作用する磁界による吸引力の増大を抑制できるため、スプリング１３の推力を小さくできることから、電磁弁１を可動させるための電力の消費が抑制される。さらに、鉄心２１に形成された凹部２２の筒状部２３に環状溝２６が設けられ、軸状部２５に環状溝２７が設けられた簡易な構成により、前述した制御性の向上および省電力化などの効果を得るため製造性が向上する。
【００４５】
つぎに、この発明に係る電磁弁の第３実施例について図４を参照しつつ説明する。図４には、この発明に係る電磁弁の第３実施例が示されている。この電磁弁３０は、第１実施例、第２実施例と同様に、車両の無段変速機の制御等の圧力制御、流量制御などの流圧コントール精度が要求されるものに好適であり、また、建設機械や射出成形機等の油圧機器、もしくは方向切替をおこなうものに適用できる。また、この電磁弁３０は、第１実施例と同様に、固定子（鉄心）３１と可動子（プランジャ）３４との磁極形状が工夫されたことによる電磁力の作用と、固定子３１と可動子３４との間に介装される後述する弾性部材（スプリング）１３により得られる可動子３４に対する反力と、可動子３４に作用する流体の圧力とにより任意の位置に可動子３４を一時的に停止させ、入力ポート２から出力ポート３への入出流量が調整可能な比例ソレノイドである。以下、この電磁弁３０について説明をおこない、また、第１実施例と同様の構成については、図面上に第１実施例と同じ番号を付して説明を省略する。
【００４６】
この第３実施例の電磁弁３０は、第１実施例で説明した電磁弁１とは、筒状部１０の環状溝１１と軸状部１６の環状溝１７とが異なっている。すなわち、電磁弁３０では、電磁弁１とは各環状溝の形状が異なる、鉄心３１の凹部３２に筒状部３３が設けられ、プランジャ３４に軸状部３５とが設けられている。筒状部３３と軸状部３５とにそれぞれ設けられた環状溝３６，３７は、第１実施例で説明した電磁弁１の環状溝１１と環状溝１７とは異なり、断面が矩形に周状に形成されている。また、この環状溝３６，３７に設定された溝幅は、プランジャ３４が凹部３２の深さ方向に可動する可動範囲よりも狭くもしくは広く設定されていてよい。この矩形の環状溝３６，３７は、プランジャ３４が凹部３２に引き込まれるに連れて、溝部３６，３７同士が相対的な位置関係を変化させてコイル５による電磁力の増大を抑制するようにその形状が設定されている。
【００４７】
また、第１実施例の電磁弁１と同様に、コイル５に電流が流れていない状態では、筒状部３３の環状溝３６と軸状部３５の環状溝３７とは、その隙間が軸線方向で対面して同じ位置に構成される。なお、この環状溝３７は、軸状部３５の外周面の３箇所に設けられているが、軸状部３５の外周面のさらに多くの箇所に設けられていてもよい。また、筒状部３３の環状溝３６と軸状部３５の環状溝３７とは、コイル５に電流が流れていない状態では、その隙間が軸線方向で対面して同じ位置に構成されるが、軸線方向での位置がずらされていてもよい。
【００４８】
このように構成された第３実施例の電磁弁３０は、第１実施例の電磁弁１とは、筒状部１０の環状溝１１および軸状部１６の環状溝１７の構成と、筒状部３３の環状溝３６および軸状部３５の環状溝３７の構成とが相違するのみである。そのため、第３実施例の電磁弁３０の作用について、この筒状部３３の環状溝３６と軸状部２５の環状溝３７との作用のみ以下に述べる。この第３実施例の電磁弁３０も、第１実施例の電磁弁１と同様に、比例ソレノイドであるから、プランジャ３４が凹部３２内を移動する位置（以下、可動位置という）によって、入力ポート２から出力ポート３へと流れる流体の流量が調整可能となっている。そのため、吸引力はプランジャ３４の可動位置によらず、均一であることが制御の上においてのぞましい。
【００４９】
この第３実施例の電磁弁３０では、第１実施例の電磁弁１と同様に、コイル５による筒状部３３の環状溝３６と軸状部３５の環状溝３７とに作用する電磁力が、プランジャ３４が吸引される方向とは逆向きに作用すなわちプランジャ３４の底面が鉄心３１に惹きつけられてプランジャ３４が移動する方向とは逆向きに作用する。すなわち、凹部３２の筒状部３３は鉄心３１に設けられており、この筒状部３３の環状溝３６から軸状部３５の環状溝３７へと磁束が繋がり、この磁束の方向にコイル５による磁界によって吸引力（電磁力）が作用する。
【００５０】
この吸引力は、入力ポート２から流入する流体により弁体１５を押す圧力がかかって、かつスプリング１３の推力によってその吸引力の力の方向に対して減じられたものとなる。この電磁弁３０は比例ソレノイドであるから、プランジャ３４が凹部３２内を移動する位置（以下、可動位置という）によって、入力ポート２から出力ポート３へと流れる流体の流量が調整可能となっている。そのため、吸引力はプランジャ３４の可動位置によらず、均一であることが制御の上でのぞましい。
【００５１】
この発明では、凹部３２の深さ方向に、鉄心３１からプランジャ３４の底面へと繋がる、もしくは通過する磁束で表される磁界による電磁力がプランジャ３４の底面へと作用するとともに、筒状部３３の環状溝３６から軸状部３５の環状溝３７へと繋がる、もしくは通過する磁束で表される電磁力が作用する。そのため、プランジャ３４に作用する電磁力の増大が抑制されて、前述のとおり、プランジャ３４が鉄心３１に接近するにつれて電磁力が増大することによる、プランジャ３４に作用する吸引力が大きくなることを抑制して均一な状態とされる。
【００５２】
すなわち、コイル５による磁界の作用は、筒状部３３の環状溝３６から軸状部３５の環状溝３７へと繋がる、もしくは通過する磁束により、プランジャ３４が吸引される凹部３２の深さ方向に作用させる電磁力とは、反対の電磁力（以下、逆推力という）が作用する。筒状部３３の環状溝３６と軸状部３５の環状溝３７とに作用する逆推力は、コイル５に電流が流れて磁界の作用が働きはじめてプランジャ３４が弁座８から離れる際には、上記のとおり筒状部３３の環状溝３６と軸状部３５の環状溝３７とは、軸線方向で対面すなわち環状溝３６と環状溝３７との周状に形成された部位が軸線方向の位置と同じであることから、環状溝３６と環状溝３７とに作用する電磁力がプランジャ３４が凹部３２の深さ方向に引き込まれる方向とそれとは反対側の方向とに作用する電磁力とがオフセットされて逆推力が０になっている。
【００５３】
プランジャ３４が弁座８から離れるにつれて、筒状部３３の環状溝３６と軸状部３５の環状溝３７とは、軸線方向で対面する面積が変化すなわち環状溝３６と環状溝３７との周状に形成された部位が軸線方向の位置からずれることから、環状溝３６と環状溝３７とに作用する電磁力がプランジャ３４が凹部３２の深さ方向に引き込まれる方向とそれとは反対側の方向とに作用する電磁力とによる逆推力が次第に増大する。そのため、プランジャ３４の底面が鉄心６に近づくにつれて増大する凹部３２の深さ方向の電磁力による推力を抑制させる。なお、この第３実施例の電磁弁３０では、環状溝３６，３７に設定された溝幅は、プランジャ３４が凹部３２の深さ方向に可動する可動範囲よりも広く設定されている場合、常に前述の逆推力が次第に増大して作用する。
【００５４】
このように、コイル５による磁界の作用により筒状部３３の環状溝３６から軸状部３５の環状溝３７へと繋がる磁束で表される電磁力が凹部３２の深さ方向に逆推力として作用するようになり、プランジャ３４が凹部３２に接近するにしたがって次第に磁界による力の作用が増大する状態が抑制されて、オイルなどの流体により弁体１５に作用する圧力とスプリング１３からの推力とコイル５による電磁力とがバランスして吸引力がプランジャ３４の可動範囲で均一の状態に設定される。
【００５５】
上述のように構成された第３実施例の電磁弁３０では、プランジャ３４が鉄心３１に形成された凹部３２の深さ方向に吸引される際にストロークが狭くなることに起因する吸引力の増大が抑制されて電磁弁３０の制御性を向上できる。また、コイル５から作用する磁界による吸引力の増大を抑制できるため、スプリング１３の推力を小さくできることから、電磁弁３０を可動させるための電力の消費が抑制される。さらに、鉄心３１に形成された凹部３２の筒状部３３に環状溝３６が設けられ、軸状部３５に環状溝３７が設けられた簡易な構成により、前述した制御性の向上および省電力化などの効果を得るため製造性が向上する。
【００５６】
図５に示される第４実施例の電磁弁４０は、上記に示した第３実施例の電磁弁３０における矩形の環状溝３６，３７ではなく、鉄心４１の凹部４２に設けられた筒状部４３とプランジャ４４の軸状部４５とに、断面が半円状などの曲線で構成された環状溝４６，４７がそれぞれ設けられる構成となっている。この第４実施例の電磁弁４０では、鉄心４１に設けられた環状溝４６とプランジャ４４に設けられた環状溝４７との構成以外は第３実施例の電磁弁３０と同様の構成となっている。また、この環状溝４６，４７に逆推力などの作用は、第３実施例の電磁弁３０における矩形の環状溝３６，３７と同様であり、同様の効果を奏する。
【００５７】
この発明は、比例ソレノイドなどの電磁弁において、プランジャ（可動子）と鉄心（固定子）とに環状溝が設けられることにより、プランジャの可動方向のみに、コイルに通電されて発生する磁界による吸引力が働く状態から、これとは反対方向の逆推力を作用させて、プランジャが鉄心に近づくにつれて次第に大きくなる吸引力を抑制して、制御性を高めるものである。そのため、第１実施例、第２実施例、第３実施例および第４実施例では環状溝が設けられている。なお、上記の第１実施例、第２実施例、第３実施例および第４実施例では、鉄心６，２１，３１，４１の凹部９，２２，３２，４２が、この発明の嵌合孔部に相当し、プランジャ１５，２４，３４，４４の軸状部１６，２５，３４，４５がこの発明の嵌合軸部に相当する。また、鉄心６，２１，３１，４１から突起部が突設されて、プランジャ１５，２４，３４，４４の軸状部１６，２５，３４，４５に孔が設けられて、鉄心６，２１，３１，４１と軸状部１６，２５，３４，４５とにおいて、この発明の嵌合孔部と嵌合軸部とが入れ代わった構成であってもよい。その場合の作用・効果も上記に説明した第１実施例、第２実施例、第３実施例および第４実施例と同様である。
【符号の説明】
【００５８】
６…固定子、  ９…嵌合孔部、  １１…環状溝、  １５…可動子、  １６…嵌合軸部、  １７…環状溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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