(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁手段への通電及び非通電に応じて往復動するプランジャと、
該プランジャに固定されたロッドと、
該プランジャの先端面に対向する第１吸引面と、該プランジャの外周側面に対向する第２吸引面と、内周側に前記ロッドを貫通させるための貫通孔とを有し、前記励磁手段への励磁により前記プランジャを磁気吸引するセンターポストと、
前記プランジャの外周側面と前記センターポスト内周の第２吸引面との間、及び前記ロッドの外周側面と前記貫通孔内周との間に介在する非磁性部材と、を備えるソレノイドであって、
前記非磁性部材は、
前記プランジャの外周側面と前記センターポストの第２吸引面との間に介在して、該プランジャの外周側面を摺動可能に支持するプランジャガイド部と、
前記プランジャの先端面とセンターポストの第１吸引面との間に介在する磁気吸着防止部と、
前記センターポストの貫通孔の内周に嵌合される嵌合部と、
前記ロッドの外周面を摺動可能に支持するロッドガイドと、
を一体的に備えることを特徴とするソレノイド。
【請求項２】
請求項１に記載のソレノイドと、前記プランジャの動きによって開閉するバルブとを備えたことを特徴とするソレノイドバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソレノイド及びこれを備えたソレノイドバルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ソレノイドは、各種流体制御等を行うソレノイドバルブに好適に利用されている。図４を参照して、従来技術に係るソレノイドを備えるソレノイドバルブについて説明する。図４は従来技術に係るソレノイドバルブの模式的断面図である。
【０００３】
ソレノイドバルブ１００は、ソレノイド部１００Ａとバルブ部１００Ｂとから構成される。
【０００４】
ここで、バルブ部１００Ｂは、図示の例では、スプールのストロークに応じて弁の開口面積を変化させて、流体の流入量や流出量を制御できるスプールバルブタイプを示している。
【０００５】
ソレノイド部１００Ａは、概略、通電により磁界を発生する略円筒状のコイル１０３と、コイル１０３により発生した磁界によってセンターポスト１０２に磁気的に吸引されるプランジャ１０１と、プランジャ１０１の駆動をバルブ部１００Ｂ（具体的にはスプール）に伝達するためにプランジャ１０１に連結されたロッド１０５と、プランジャ１０１とセンターポスト１０２の位置決め（軸出し）を行うために、これらの外周面を覆うように設けられる略有底筒状のスリーブ１０４と、を備えている。
【０００６】
次に、ソレノイドバルブ１００の動作について説明する。
【０００７】
プランジャ１０１は、通常状態、すなわちコイル１０３に通電していない状態では、センターポスト１０２から離間する方向に位置する構成となっている。
【０００８】
なお、一般的にはスプリング等の付勢部材によって、プランジャ１０１をセンターポスト１０２から離間する方向に付勢するように構成されている。図示の例では、スプールをソレノイド部１００Ａ方向に付勢するスプリングを設けることによって、プランジャ１０１はスプールを介してセンターポスト１０２から離間されるように構成されている。
【０００９】
そして、コイル１０３に通電することによって、コイル１０３は磁界を発生して、磁路が形成され、プランジャ１０１はセンターポスト１０２に磁気的に吸引される。
【００１０】
従って、コイル１０３に通電する電流の大きさによって、磁気力を制御することができ、これによりプランジャ１０１の移動量を制御することでスプールのストローク量を制御でき、これにより流体の流量を制御し、油圧制御などの各種流体圧力制御等を行うことができるというものである。
【００１１】
ここで、ソレノイドあるいはこれを備えたソレノイドバルブにおいては、装置の小型化や消費電力の点から、プランジャに対するセンターポストによる磁気吸引力が大きいことが望ましい。また、品質性の点から、プランジャがスムーズに往復移動し、また、プランジャは芯ずれが極力小さいこと（中心軸が極力ぶれずに往復移動すること）が望ましい。
【００１２】
このような点から、まず、磁気吸引力を高めるために、図４に示すソレノイドバルブ１００の場合には、センターポスト１０２は、プランジャ１０１の先端面１０１ａに対向する第１吸引面１０２ａだけではなく、プランジャ１０１の外周側面１０１ｂに対向する第２吸引面１０２ｂも設ける構成としていた。
【００１３】
また、プランジャがスムーズに往復移動し、プランジャの芯ずれを極力小さくするために、図４に示すソレノイドバルブ１００の場合には、プランジャ１０１とセンターポスト１０２が吸着（残留磁気吸着）してしまわないように、プランジャ１０１の先端面１０１ａとセンターポスト１０２の第１吸引面１０２ａとの間に非磁性部材で構成されたシム１０６を設け、また、プランジャ１０１をスリーブ１０４によって支持し、かつ、プランジャ１０１に固定されたロッド１０５を軸受１０７によって支持することで同軸度を高めていた。
【００１４】
ここで、上述した磁気吸引力を高めるためには、プランジャ１０１の外周側面とセンターポスト１０２の内周側面との間の間隔（エアギャップ）を極力小さくすることが必要である。
【００１５】
しかし、この間隔が小さすぎるとプランジャ１０１の外周側面とセンターポスト１０２の内周側面が接触してしまうことがあり、これにより接触した部分に磁気吸引力が集中し、プランジャ１０１に働く横力（センターポスト１０２の第２吸引面１０２ｂによる横方向の吸引力）が大きくなり、また、摺動抵抗が大きくなって、ヒステリシスが増加してしまうため、プランジャ１０１の動きがスムーズにいかなくなってしまう。また、ロッドについても、傾きが大きいと、軸受との摺動抵抗が大きくなり、ヒステリシスが高くなってしまう原因となる。
【００１６】
このような摺動抵抗の増加を回避しつつ、プランジャ１０１の外周側面とセンターポスト１０２の内周側面との間の間隔を極力小さくするためには、上述した同軸度を高めることが必要である。
【００１７】
しかし、上述の通り、図４に示す従来技術においては、プランジャ１０１をスリーブ１０４によって支持し、かつ、プランジャ１０１に固定されたロッド１０５を軸受１０７によって支持することで同軸度を高める構成である。
【００１８】
そのため、２つの部材によって同軸度が決まるため、この２つの部材の配置関係も同軸度に影響することになる。従って、この２つの部材及びプランジャとロッドの寸法や形状精度なけでなく、これら２つの部材間に介在する部材の寸法や形状も同軸度に影響を及ぼすことになっていた。
【００１９】
このように、従来技術の構成においては、同軸度を高めるためには、複数の部材が関与するため、これら複数の部材の寸法や形状の精度を高くして、同軸度を一定以上の精度とするのは非常に困難であった。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来技術の場合には、同軸度を向上させることが困難であった。また、同軸度の向上が困難であることに伴い、センターポストによるプランジャの吸引力を高めるのが困難であった。
【００２１】
本発明の目的は、センターポストによるプランジャの吸引力の向上を図り、また、同軸度の向上を図ったソレノイドを提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プランジャの先端面に対向する第１吸引面と、プランジャの外周側面に対向する第２吸引面とを有するセンターポストを備えるソレノイドに適用されるものである。
【００２３】
つまり、ソレノイドは、一般的に、プランジャとセンターポストを備えており、コイルなどの励磁手段を励磁することによって、プランジャとセンターポストを通る磁気回路を形成して、プランジャをセンターポストに磁気的に吸引させることを利用して、プランジャを駆動させる機能を有する。従って、センターポストにはプランジャを好適に吸引するための吸引面を設ける必要がある。
【００２４】
そして、本発明のソレノイドにおいては、センターポストには、このような吸引面として、上述のような第１吸引面と第２吸引面が設けられているものが適用される。
【００２５】
そして、上記目的を達成するために本発明にあっては、プランジャの外周側面とセンターポストの第２吸引面との間に介在する非磁性部材を備えることを特徴とする。
【００２６】
このように非磁性部材を備えることで、プランジャが傾いたとしても、プランジャとセンターポストとが直接当たることを防止できる。従って、プランジャに対する横方向の磁気吸引力が一部に集中して必要以上に大きくなってしまうことを防止でき、ヒステリシスが大きくなってしまうことを防止できる。
【００２７】
従って、プランジャの外周側面と、センターポストの当該外周側面に対向する対向面との間の隙間は、非磁性部材を備える以上、プランジャ等の同軸度にあまり影響されることなく、十分に小さくすることが可能となる。
【００２８】
これにより、被磁性部材の厚みを薄くすれば、結果的に、プランジャの外周側面と、センターポストの当該外周側面に対向する対向面との間の隙間を小さくして、センターポストによるプランジャの吸引力の向上を図ることができる。
【００２９】
そして、上述した非磁性部材は、プランジャの外周側面を摺動可能に支持する支持機能を有するようにすれば、非磁性部材によってプランジャの芯ずれを防止できる。
【００３０】
また、非磁性部材は、センターポストに対して嵌合固定される構成とすることで、非磁性部材の組み立てが容易となる。そして、非磁性部材がセンターポストに対して嵌合固定される構成であり、かつ、プランジャの外周側面を摺動可能に支持する支持機能を有するようにすれば、プランジャは非磁性部材を介してセンターポストに対して位置決めされることとなり、プランジャとセンターポストとの同軸度が高まる。
【００３１】
また、非磁性部材は、プランジャの先端面とセンターポストの第１吸引面との間に介在する磁気吸着防止部を一体的に有するようにすれば、プランジャとセンターポストとの磁気吸着を防止できる。
【００３２】
また、非磁性部材が、プランジャに固定されたロッドの外周面を摺動可能に支持するガイドを一体的に有するようにすることで、ロッドの芯ずれを防止できる。
【００３３】
特に、非磁性部材が、このようなロッドのガイドを一体的に有し、かつプランジャの外周側面を摺動可能に支持する支持機能を有するようにすることで、プランジャ及びプランジャに固定されたロッドは、いずれも単一の非磁性部材によってガイドされるため、同軸度を極めて高くすることができる。
【００３４】
そして、このような構成で、かつ非磁性部材がセンターポストに対して嵌合固定される構成とすれば、プランジャ及びロッドは非磁性部材を介してセンターポストに対して位置決めされることとなり、プランジャ及びロッドとセンターポストとの同軸度が極めて高まる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３６】
（参考例１）図１を参照して、本発明の参考例１に係るソレノイドについて説明する。なお、本参考例においては、ソレノイドをソレノイドバルブに適用した場合を例にして説明する。
【００３７】
図１は本発明の参考例１に係るソレノイドバルブの模式的断面図である。
【００３８】
ソレノイドバルブ１は、ソレノイド部１Ａとバルブ部１Ｂとから構成される。
【００３９】
ここで、バルブ部１Ｂは、図示の例ではスプールバルブの場合を示しており、バルブスリーブ１０の内部にスプール１１が往復動自在に備えられており、このスプール１１のストロークに応じてバルブスリーブ１０に形成した弁の開口面積が変化するため、ソレノイドによりスプール１１のストローク量を制御することによって流体の流入量や流出量を制御できる構成となっている。
【００４０】
ソレノイド部１Ａは、概略、通電により磁界を発生する略円筒状の励磁手段としてのコイル４と、コイル４への通電によって発生した磁界により磁気回路が形成されることでセンターポスト３に磁気的に吸引されるプランジャ２と、プランジャ２の軸受となる略有底筒状の金属製のスリーブ５と、プランジャ２の駆動をスプール１１に伝達するためにプランジャ２に連結固定されたロッド６と、を備えている。
【００４１】
センターポスト３は、プランジャ２の先端面２１に対向する第１吸引面３１と、プランジャ２の外周側面２２に対向する第２吸引面３２とを有する。
【００４２】
また、磁路を形成するために径方向に拡がる略平面部を有すると共にソレノイドバルブ本体を所定の位置に固定するためのブラケットを有するブラケットプレート９と、コイル４，センターポスト３，プランジャ２，スリーブ５及びブラケットプレート９を含む各種構成部材を内包するケース部材１４と、を備えている。
【００４３】
更に、磁路を形成するアッパープレート８と、スプール１１と共にロッド６を介してプランジャ２をセンターポスト３から離間させる方向に付勢するスプリング１５と、コイル４に通電を行うための端子を備えたコネクタ１３と、バルブ部１Ｂ内部からコイル４側への流体の漏れを防止すると共に、外部からのコイルの絶縁不良の原因またはショートの原因となる水（異物）の侵入を防止するシール部材１２を備えている。
【００４４】
次に、ソレノイドバルブ１の動作について説明する。
【００４５】
プランジャ２は、通常状態、すなわちコイル４に通電していない状態では、センターポスト３から離間する方向に位置する構成となっており、すなわち、本参考例では、上述のようにスプール１１を、スプリング１５によってソレノイド部１Ａ方向に付勢することによって、プランジャ２はセンターポスト３から離間される。
【００４６】
そして、コイル４に通電することによって、磁路（ケース部材１４，アッパープレート８，プランジャ２，センターポスト３，ブラケットプレート９によって形成される磁路）が形成され、プランジャ２はセンターポスト３に磁気的に吸引される。
【００４７】
従って、コイル４に通電する電流の大きさによって、磁気力を制御することができ、これによりプランジャ２の移動量を制御することでスプール１１のストローク量を制御でき、これにより流体の流量を制御し、油圧制御などの各種流体圧力制御等を行うことができるというものである。
【００４８】
そして、本参考例においては、センターポスト３に非磁性体から構成されたガイド７を嵌合固定している。次に、このガイド７について詳しく説明する。
【００４９】
ガイド７は、プランジャ２の外周側面２２とセンターポスト３の第２吸引面３２との間に介在するプランジャガイド部７１と、プランジャ２の先端面２１とセンターポスト３の第１吸引面３１との間に介在する磁気吸着防止部７２と、センターポスト３におけるロッド６を貫通させるための貫通孔３３の内周に嵌合される嵌合部７３とを備えている。
【００５０】
このガイド７は、ガイド７に備えられた嵌合部７３を、センターポスト３の貫通孔３３の内周に嵌合するだけで、簡単に組み立てることができる。
【００５１】
プランジャガイド部７１は、主として、プランジャ２の外周側面２２とセンターポスト３の第２吸引面３２が接触することを防止する機能と、プランジャ２の外周側面２２を摺動可能に支持する機能とを備える。
【００５２】
プランジャ２の外周側面２２とセンターポスト３の第２吸引面３２との接触が防止されることで、磁気吸引力が一箇所に集中してしまうことはない。
【００５３】
特に、プランジャガイド部７１がプランジャ２の外周側面２２を摺動可能に支持することで、プランジャ２の外周側面２２とセンターポスト３の第２吸引面３２との間の間隔を全周で略等しくすることができる。
【００５４】
より具体的には、例えば、図示のようにプランジャ２とセンターポスト３との間の環状隙間にプランジャガイド部７１が収まり、プランジャガイド部７１の内周面がプランジャ２の外周面に摺動可能に接触し、プランジャガイド部７１の外周面がセンターポスト３の内周面（第２吸引面３２）に接触するようにすることで、プランジャ２の外周側面２２とセンターポスト３の第２吸引面３２との間の間隔は、プランジャガイド部７１の厚みと略等しくなる。
【００５５】
従って、プランジャ２の外周側面２２とセンターポスト３の第２吸引面３２との間の間隔を全周で略等しくすることができる。
【００５６】
これにより、この間隔を均一にすることができるため、軸心方向に向かう磁気吸引力を全周にわたって均一にすることができ、偏った横力の発生を防止できるため、ヒステリシスの増加を防止することができる。
【００５７】
このように、プランジャ２の外周側面２２とセンターポスト３の第２吸引面３２との間の間隔を均一にできることから、プランジャ２等の同軸度にあまり影響されることなく、結果的に、この間隔を従来に比べて小さくすることが可能となる。
【００５８】
つまり、従来、プランジャの外周側面とセンターポストの第２吸引面との間は空間（エアギャップ）としていたため、これらが接触してしまうことを防止するために、エアギャップを十分にとらなければならないため、磁気吸引力を大きくすることの妨げとなっていた。
【００５９】
これに対して、本参考例の場合には、プランジャガイド部７１によって、プランジャ２の外周側面２２とセンターポスト３の第２吸引面３２との接触を防止できるため、このプランジャガイド部７１を薄くする分だけ、プランジャ２の外周側面２２とセンターポスト３の第２吸引面３２との間の間隔を小さくすることができ、磁気吸引力を向上させることが可能となる。従って、装置の小型化や消費電力の低下を実現できる。
【００６０】
なお、プランジャガイド部７１は非磁性体から構成されているため残留磁気吸着による吸着が問題になることはない。
【００６１】
また、プランジャガイド部７１は、プランジャ２の外周側面２２を摺動可能に支持する機能を備えるため、プランジャ２が移動する際に、プランジャ２に対する摺動抵抗を増加させてしまうことはなく、かつ、プランジャ２の芯ずれを防止できるため、プランジャ２の往復移動をスムーズに行わせることができる。
【００６２】
特に、プランジャガイド部７１を備えるガイド７は、嵌合部７３によってセンターポスト３に嵌合されているため、プランジャ２とセンターポスト３との同軸度は精度が高い。従って、プランジャ２は安定した往復移動を行うことができる。
【００６３】
また、ガイド７は磁気吸着防止部７２を備える。つまり、従来技術におけるシムの機能についても一体的に備えている。
【００６４】
これにより、プランジャ２の先端面２１とセンターポスト３の第１吸引面３１が残留磁気吸着によって吸着してしまうことを防止でき、プランジャ２のスムーズな往復移動を可能にしている。
【００６５】
以上のように、本参考例に係るソレノイドバルブ１においては、センターポスト３によるプランジャ２の磁気吸引力を向上させることが可能となる。また、同軸度を図ることができ、プランジャ２の安定した駆動が可能となる。
【００６６】
次に、本参考例に係るソレノイドバルブ１の好適な適用例について説明する。
【００６７】
自動車等のエンジンにおいては、エンジンの吸排気バルブをカムシャフトの回転によってバルブ開閉を行うが、運転状態（高速・低速）によって、バルブのタイミングを適切に制御することによって、燃費が向上し、高い排ガス清浄化を得ることが可能になる。
【００６８】
このバルブタイミングの制御は、カムシャフトを回転方向にずらして、位相を変えることにより行うことができ、これをソレノイドバルブによって行う技術が公知技術として知られている。
【００６９】
ここで、カムシャフトを回転方向にずらすために、ソレノイドバルブによる油圧制御を行うことになるが、配置スペース等の関係からエンジンオイルの流路の経路上にソレノイドバルブが設置されて、エンジンオイルを利用するのが一般的である。
【００７０】
従来、オンオフ制御を行うソレノイドバルブを用いることによって、高速時と低速時の２種類の状態に分けて制御を行うことがなされていたが、近年、より高精細な制御を行うべく、リニア制御が可能なソレノイドバルブが用いられるようになっている。
【００７１】
そこで、上述した本参考例に係るソレノイドバルブをこのようなバルブタイミングコントロール（ＶＴＣ）用のリニア制御ソレノイドバルブとして好適に用いることが可能となる。
【００７２】
（参考例２）図２には、参考例２が示されている。上記参考例１では、軸出しは、プランジャをスリーブとガイドによって支持する構成を説明した。本参考例では、軸出しを、プランジャをガイドによって支持し、プランジャに固定されたロッドを専用の軸受によって支持する構成を説明する。
【００７３】
その他の構成および作用については上記参考例１と同一なので、その説明は省略する。
【００７４】
図２は本発明の参考例２に係るソレノイドバルブの模式的断面図である。
【００７５】
本参考例に係るソレノイドバルブ１ａの場合には、スリーブ５ａの内周側面とプランジャ２の外周側面との間には隙間が設けられており、スリーブ５ａはプランジャ２の軸受としては機能していない。
【００７６】
本参考例においてもガイド７が備えられており、このガイド７については上記参考例１の場合と同一の構成で、同一の機能を有する。従って、プランジャ２は、その外周側面２２が、ガイド７のプランジャガイド部７１によって摺動自在に支持されている。
【００７７】
そして、本参考例においては、センターポスト３に設けられた貫通孔３３の内周に、ロッド６の軸受１６が設けられている。なお、軸受１６にはスリット１６ａが設けられており、これにより流体の行き来を可能にして、プランジャ２の応答性を維持している。
【００７８】
このように、本参考例においては、プランジャ２をガイド７により支持し、かつ、プランジャ２に固定されたロッド６を軸受１６により支持して、軸出し（同軸度を出す）構成である。
【００７９】
その他の構成等については上記参考例１の場合と同様である。
【００８０】
（実施の形態）図３には、本発明の実施の形態が示されている。本実施の形態では、ガイドが、プランジャを支持するだけでなく、ロッドをも支持する場合の構成について説明する。
【００８１】
その他の構成および作用については上記参考例１と同一なので、その説明は省略する。
【００８２】
図３は本発明の実施の形態に係るソレノイドバルブの模式的断面図である。
【００８３】
本実施の形態に係るソレノイドバルブ１ｂの場合には、スリーブ５ａの内周側面とプランジャ２の外周側面との間には隙間が設けられており、スリーブ５ａはプランジャ２の軸受としては機能していない。ただし、スリーブに関しては、上記参考例１で説明したような、プランジャ２の軸受として機能するものを用いても良い。
【００８４】
本実施の形態におけるガイド７ａは、上記参考例１の場合と同様に、プランジャ２の外周側面２２とセンターポスト３の第２吸引面３２との間に介在するプランジャガイド部７１ａと、プランジャ２の先端面２１とセンターポスト３の第１吸引面３１との間に介在する磁気吸着防止部７２ａと、センターポスト３におけるロッド６を貫通させるための貫通孔３３の内周に嵌合される嵌合部７３ａとを備えている。
【００８５】
そして、本実施の形態におけるガイド７ａは、更に、プランジャ２に固定されたロッド６の外周面６１を摺動可能に支持するロッドガイド７４ａを一体的に備えている。
【００８６】
このように本実施の形態においては、プランジャ２とプランジャ２に固定されたロッド６とを、一部材、すなわち、ガイド７ａによって支持するように構成した。
【００８７】
これにより、プランジャ２とロッド６の芯ずれ（軸ずれ）を、極めて高い精度で防止することができる。
【００８８】
特に、本実施の形態では、ガイド７ａはセンターポスト３に嵌合されているため、プランジャ２及びロッド６のセンターポスト３に対する同軸度を高精度に維持できる。従って、プランジャ２及びロッド６の往復移動をスムーズに行わせることができる。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、センターポストによるプランジャの吸引力の向上を図ることができる。また、同軸度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例１に係るソレノイドバルブの模式的断面図である。
【図２】  本発明の参考例２に係るソレノイドバルブの模式的断面図である。
【図３】  本発明の実施の形態に係るソレノイドバルブの模式的断面図である。
【図４】従来技術に係るソレノイドバルブの模式的断面図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ  ソレノイドバルブ
１Ａ  ソレノイド部
１Ｂ  バルブ部
２  プランジャ
２１  先端面
２２  外周側面
３  センターポスト
３１  第１吸引面
３２  第２吸引面
３３  貫通孔
４  コイル
５，５ａ  スリーブ
６  ロッド
６１  外周面
７，７ａ  ガイド
８  アッパープレート
９  ブラケットプレート
１０  バルブスリーブ
１１  スプール
１２  シール部材
１３  コネクタ
１４  ケース部材
１５  スプリング
１６  軸受
１６ａ  スリット
７１，７１ａ  プランジャガイド部
７２，７２ａ  磁気吸着防止部
７３，７３ａ  嵌合部
７４ａ  ロッドガイド
【図１】
0004741778.tif 000002
【図２】
0004741778.tif 000003
【図３】
0004741778.tif 000004
【図４】
0004741778.tif 000005