(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心上に並設される２個のコイルと前記コイル間に配設されるヨークとを有するコイルアッシーと、前記コイルアッシー内に挿入されるチューブアッシーと、を有し、前記チューブアッシーの両端部の位置で対向して配設される２個の固定鉄心と、前記固定鉄心間を係合接続するパイプと、前記２個の固定鉄心間に配設されて前記パイプ内を移動する可動鉄心と、を有して構成されるウエットタイプの２方向性比例ソレノイドであって、
前記パイプが、前記パイプの両端に配設された前記固定鉄心の周りを覆う磁性部と、前記パイプの中間部に配設されて前記可動鉄心の周りを覆う磁性部と、前記パイプの両端に配設された前記固定鉄心の周りを覆う磁性部と前記パイプの中間部に配設されて前記可動鉄心の周りを覆う磁性部との間に配設される２個の非磁性部と、の５層で形成され、
前記パイプは、前記ヨークの内周面に嵌合され、
前記非磁性部と両端に配設された前記固定鉄心の周りを覆う前記磁性部とは、それぞれテーパ面で係合され、
前記パイプが、磁性体で形成された筒状体の長手方向中央部を挟んで２箇所に外方に広がるテーパ面を有する有底溝部を形成した後、前記有底溝部に非磁性体を肉盛して溶接し、内周面と外周面とを切削加工して、前記内周面に前記非磁性体が現れるように、形成されていることを特徴とする２方向性比例ソレノイド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可動鉄心が２個の固定鉄心に吸着可能に配置される２方向性比例ソレノイドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ソレノイドは可動鉄心と固定鉄心とを備えてなり、コイルの励磁によって可動鉄心が固定鉄心側に吸着される。コイルの励磁が解除されると戻りばねにより吸着された可動鉄心が復帰される。そして、この可動鉄心の先端側をバルブ体のスプールに連結するとソレノイドバルブとして使用することができる。しかし、このソレノイドバルブでは、供給される電流において、ストロークに対する吸引力は、吸着側が吸引力の上昇する特性の曲線となって現れるため、ソレノイドの吸引力と戻りばねの負荷を釣り合わせることが困難であり、ストロークの途中の位置で可動鉄心を停止させることはできない。
【０００３】
この課題を解決するために比例ソレノイドが使用される。比例ソレノイドは、戻りばねの負荷との釣合位置を取ることができるものであり、制御される電流値において、略全ストロークに対して吸引力が一定になるような水平特性部を形成することによって、上昇する電流に対して吸引力を比例的に上昇させる。この水平特性部は、通常、固定鉄心に係合され可動鉄心を嵌合するパイプに、非磁性部と磁性部とをテーパ面で係合することによって形成される。従って、電流を制御することによって、戻りばねとの釣合の位置を連続的に変化させて、任意の位置に調整することができるため、バルブ体内のスプールの位置の調整を行うことができ、位置精度を保つことができる。その結果、設定したストロークで、バルブに流れる流体の流量あるいは圧力を精度よく保つことができる。
【０００４】
一方、可動鉄心はコイルの励磁によって固定鉄心側に移動され、コイルの励磁が解除されたときに外部のばねによって復帰される。このばねは通常ダブルソレノイドバルブの場合には、他方のソレノイドに装着されるばねによって行なわれる。しかし、シングルソレノイドバルブの場合には、１個のソレノイドの中で２個のコイルと２個の固定鉄心を装着し、可動鉄心の通常位置においてはばねにより可動鉄心を中間位置に保持させ、いずれかの方向に移動する場合には各コイルの励磁により可動鉄心の吸着移動を行なっている。これを一般的に２方向性ソレノイドという。そして２方向ソレノイドで比例ソレノイドとして使用するものが２方向性比例ソレノイドと呼ばれる。
【０００５】
従来、２方向性比例ソレノイドＳ２は、図３に示すように、同心上にヨーク５３を挟んで並設された２個のコイル５２を有するコイルアッシー５１と、コイルアッシー５１内に挿入されるチューブアッシー５５とを有して構成されている。チューブアッシー５５を構成する固定鉄心５６、は元部にフランジ部５６ａを有してコイル５２を側面で支持し、先端部の内周面に可動鉄心の外周面を嵌合する嵌合孔５６ｂが形成され、先端部外周面が先細りするようなテーパ面５６ｃが形成されている。２個の固定鉄心５６はお互いに先端部どうしを対向するように配置され、非磁性のパイプ５７が２個の固定鉄心５６の先端部外周面を接続するように配置されている。
【０００６】
一方、可動鉄心５８は、一方の固定鉄心５６の軸心部に装着された軸受５９内を摺動するとともに他方の固定鉄心５６の軸心部に装着された軸受５９内を貫通して弁体側に突出する長尺状のピン６０を軸心部に挿通させ、外周面が２個の固定鉄心５６の嵌合部５６ｂ内を移動するように形成されている。一方のコイル５２の励磁によって発生する磁束は一方の固定鉄心５６と可動鉄心５８との間を通って流れる。この際、固定鉄心５６に形成されたテーパ面５６ｃによって比例ソレノイドとしての水平特性部が形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の２方向性比例ソレノイドＳ２は、固定鉄心５６のテーパ面５６ｃがパイプ５７の内周面から可動鉄心５８側に向かって先細りするように形成されているため、パイプ５７の外周面と可動鉄心５８の外周面との間に非磁性部のギャップＨが大きく形成されていた。つまり、パイプ５７を外周面に嵌合されるヨーク５３と可動鉄心５８との距離が大きいので、可動鉄心５８からヨーク５３に流れる磁束がその間で損失となって効率が低下して所定の吸着力が発揮できない。
【０００８】
この発明は、上述の課題を解決するものであり、発生する磁束の流れの効率を良くして吸着力を向上させる２方向性比例ソレノイドを提供することを目的とする。
【０００９】
この発明にかかわる２方向性比例ソレノイドでは、上記の課題を解決するために以下のように構成するものである。即ち、同心上に並設される２個のコイルと前記コイル間に配設されるヨークとを有するコイルアッシーと、前記コイルアッシー内に挿入されるチューブアッシーとを有し、前記チューブアッシーの両端部の位置で対向して配設される２個の固定鉄心と、前記固定鉄心間を係合接続するパイプと、前記２個の固定鉄心間に配設されて前記パイプ内を移動する可動鉄心と、を有して構成されるウエットタイプの２方向性比例ソレノイドであって、前記パイプが、前記パイプの両端に配設された前記固定鉄心の周りを覆う磁性部と、前記パイプの中間部に配設されて前記可動鉄心の周りを覆う磁性部と、前記パイプの両端に配設された前記固定鉄心の周りを覆う磁性部と前記パイプの中間部に配設されて前記可動鉄心の周りを覆う磁性部との間に配設される２個の非磁性部と、の５層で形成され、前記パイプは、前記ヨークの内周面に嵌合され、前記非磁性部と両端に配設された前記固定鉄心の周りを覆う前記磁性部とは、それぞれテーパ面で係合され、前記パイプが、磁性体で形成された筒状体の長手方向中央部を挟んで２箇所に外方に広がるテーパ面を有する有底溝部を形成した後、前記有底溝部に非磁性体を肉盛して溶接し、内周面と外周面とを切削加工して、前記内周面に前記非磁性体が現れるように、形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。第１の形態の２方向性比例ソレノイド（以下、ソレノイドという）Ｓは、図１に示すように、中空状に形成されるボビン１１の外周面上を巻回して同心上に並設される２個のコイル１２Ａ、１２Ｂと２個のコイル１２Ａ、１２Ｂ間に挟持される中空状のヨーク１３とを樹脂で一体的に成形して形成されるコイルアッシー１と、コイルアッシー１内に装着されるチューブアッシー２と、を有して構成されている。チューブアッシー２は、対向する位置に配置される２個の固定鉄心２１Ａ、２１Ｂと２個の固定鉄心２１Ａ、２１Ｂ間を接続するパイプ２２とパイプ２２内を移動する可動鉄心２４とを有し、可動鉄心２４内を挿通するピン２５の一方が図示しないソレノイドバルブのスプールに接続され、可動鉄心２４の移動によりスプールを往復移動させる。なお、このソレノイドＳはウエットタイプとして知られているものであり、可動鉄心２４の周りには、例えば油圧が循環される。そのため、油圧が外部に漏れないように２個の固定鉄心２１Ａ、２１Ｂとをパイプ２２で接続することによって可動鉄心２４を覆うように構成されている。
【００１３】
固定鉄心２１は、ボビン１１の側面を支持するフランジ部２１ａとボビン１１の内周面に嵌合するボビン支持部２１ｂとボビン支持部２１ｂより小径に形成されパイプ２２の内周面を嵌合するパイプ支持部２１ｃとを有して段付き円柱状に形成されている。また、固定鉄心２１の軸心部は可動鉄心２４のピン２５が挿通するピン移動孔２１ｄが形成されピン挿通孔２１ｄには軸受２６が装着されている。さらに、固定鉄心２１の可動鉄心２４に対向する端面には残留磁気防止スぺーサ２７が装着され、可動鉄心２４が固定鉄心２１に吸着された後、コイル１２の励磁解除により復帰する際に速やかに離脱できるように構成される。
【００１４】
２個の固定鉄心２１Ａ、２１Ｂを接続するパイプ２２は、従来のパイプ２２に比べて厚肉に形成され、磁性部と非磁性部とを有して形成される。図１に示す第１の形態では、パイプ２２の両端部に磁性部２２ａ、２２ｂ、中央部に磁性部２２ｃが形成されその間に非磁性部２２ｄ、２２ｅが形成される。従って、パイプ２２は磁性部と非磁性部が交互に配置された５層に形成される。
【００１５】
パイプ２２の両端部に形成される磁性部２２ａ、２２ｂは、各固定鉄心２１のパイプ支持部２１ｃに嵌合されるとともに可動鉄心２４の各端部の周りを覆うように嵌合可能に形成され、非磁性部２２ｄ、２２ｅとの間に固定鉄心２１側から可動鉄心２４側に向かって先細りするテーパ面２３で係合されている。パイプ２２の中央部に形成される磁性部２２ｃは、可動鉄心２４の略移動中心位置にあるように形成されるとともにヨーク１３の内周面に嵌合されている。従って、可動鉄心２４の移動時においては、いずれかの固定鉄心２１、可動鉄心２４に流れてきた磁束は可動鉄心２４からパイプ２２の磁性部２２ｃを介してギャップを形成することなくヨーク１３に流れるため、吸着力を効率良く発生させることができる。
【００１６】
このパイプ２２を形成する場合、磁性体で形成された筒状体の長手方向中央部を挟んで２か所に外方にテーパ面を有する溝部（図１における非磁性部）を形成し、溝部に非磁性体を肉盛して溶接する。この状態では筒状体の内周面は全長磁性体で形成されるので、内周面の磁性体部が除かれるまで内周面に切削加工を行ない、さらに外周面も磁性体と非磁性体が同一面になるように切削加工を行なうと図１のようなパイプ２２が形成される。
【００１７】
パイプ２２内を移動する可動鉄心２４は、パイプ２２の両端部に形成されるいずれかの磁性部２２ａ、２２ｂ内を常に移動するように形成されている。また、ピン２５は可動鉄心２４内を挿通して、一端は固定鉄心２１Ａのピン挿通孔２１ｄ内の軸受２６内を摺動し、他端は固定鉄心２１Ｂのピン挿通孔２１ｄを貫通してピン挿通孔２１ｄ内に装着された軸受２６内を摺動する。
【００１８】
なお、固定鉄心２１のピン挿通孔２１ｄ内に装着された軸受２６は、可動鉄心２４がパイプ２２の内周面で摺動案内するように形成されれば、本形態においては除いてもよい。またピン２５は可動鉄心２４を貫通するものでなく可動鉄心２４の両端から別々に突出するように可動鉄心２４に取付けてもよい。
【００１９】
上記のように構成されたソレノイドＳにおいて、コイル１２が励磁されていない状態では、可動鉄心２４は図示しない外部の戻りばねによってパイプ２２の略中央部に位置されている。一方のコイル１２、例えば図１における上方のコイル１２Ａが励磁されると、磁束はコイル１２Ａから上方の固定鉄心２１Ａ、可動鉄心２４に流れ、可動鉄心２４からパイプ２２の中央部に形成された磁性部２２ｃを伝わってヨーク１３に流れるループを形成することによって、可動鉄心２４が固定鉄心２１Ａに吸着移動する。可動鉄心２４がパイプ２２の中央位置から固定鉄心２１Ａに吸着移動する間、可動鉄心２４とパイプ２２の中間部の磁性部２２ｃは常に嵌合状態で隣接されているため可動鉄心２４とヨーク１３間に非磁性部のギャップをほとんど形成することとがないため、発生した磁束は可動鉄心２４からヨーク１３に効率よく流れ吸着力を低下させない。そして、コイル１２Ａの励磁が解除されると可動鉄心２４は、再び図示しない外部の戻りばねによってパイプ２２の中央部に移動される。
【００２０】
他方のコイル（図１における下方のコイル）１２Ｂが励磁されると、磁束はコイル１２Ｂから下方の固定鉄心２１Ｂ、可動鉄心２４に流れ、可動鉄心２４からパイプ２２の中央部に形成された磁性部２２ｃを伝わってヨーク１３に流れるループを形成することによって、可動鉄心２４が固定鉄心２１Ｂに吸着移動する。可動鉄心２４がパイプ２２の中央位置から固定鉄心２１Ａに吸着移動する間、磁束は、前述と同様に可動鉄心２４からヨーク１３に効率よく流れるため、固定鉄心２１Ｂへの吸着力は低下することはない。そして、コイル１２Ｂの励磁が解除されると、可動鉄心２４は、前述と同様戻りばねによってパイプ２２の中央部に移動される。
【００２１】
図２に示す第２の形態のソレノイドＳ１においては、コイルアッシー３は、図１と同様にボビン３１、とボビン３１に巻回される２個のコイル３２Ａ、３２Ｂと、２個のコイル３２Ａ、３２Ｂ間に形成されるヨーク３３と、を有して形成され、チューブアッシー４を構成する固定鉄心４１、パイプ４２、可動鉄心４４は、次のように変更される。
【００２２】
固定鉄心４１は、ボビン３１の側面を支持するフランジ部４１ａとボビン３１に嵌合するボビン支持部４１ｂとボビン支持部４１ｂより小径に形成されパイプ４２の内周面に嵌合するパイプ支持部４１ｃと、パイプ支持部４１ｃの先端部に形成されるテーパ面４１ｄと、パイプ支持部４１ｃの内部に形成され可動鉄心４４が移動する内部移動面４１ｅとを有して形成される。さらに、可動鉄心４４のピン４５が挿通されるピン挿通孔４１ｆが形成され、ピン挿通孔４１ｆ内には軸受４７が装着されている。また、固定鉄心４１の内部移動面４１ｅには残留磁気防止スぺーサ４７が取付けられる。
【００２３】
パイプ４２は中央部に磁性部４２ａ、その両側に非磁性部４２ｂ、４２ｃの３層で形成されている。このパイプ４２を形成する場合には、筒状体の磁性部４２ａと筒状体の非磁性部４２ｂ、４２ｃとの端面どうしを圧接することによって行なわれる。
【００２４】
可動鉄心４４は、中央部に形成されパイプ４２内を移動する大径鉄心部４４ａと、両側部に形成され固定鉄心の内部移動面４１ｅを移動する小径鉄心部４４ｂと、を有して形成され、軸心部に長尺状のピン４５が挿通されている。そして、パイプ４２内を移動する大径鉄心部４４ａは常にパイプ４２の磁性部４２ａに隣接するように形成される。
【００２５】
この形態のソレノイドＳ１の作用は、上述の第１の形態のソレノイドＳの作用と略同様のため詳細な説明は省略する。いずれかのコイル（例えば図２における上方のコイル）３２Ａが励磁すると、可動鉄心４４は固定鉄心４１Ａに向かって吸着移動する。可動鉄心４４が移動する際は、大径部４４ａがパイプ４２の磁性部４２ａ内を常に移動するため、磁束は可動鉄心４４からヨーク３３にギャップなく流れるため効率を低下させず吸着力を保持することができる。
【００２６】
なお、本発明の２方向性比例ソレノイドは上記構成に限定するものではなく、ヨークと可動鉄心との間にパイプの磁性部が形成されているものであれば、パイプあるいは固定鉄心等の構成は上記以外のものであっても良い。
【００２７】
上記のように本発明によれば、２方向性比例ソレノイドは、同心上に並設される２個のコイルと前記コイル間に配設されるヨークとを有するコイルアッシーと、前記コイルアッシー内に挿入されるチューブアッシーと、を有し、前記チューブアッシーの両端部の位置で対向して配設される２個の固定鉄心と、前記固定鉄心間を係合接続するパイプと、前記２個の固定鉄心間に配設されて前記パイプ内を移動する可動鉄心と、を有して構成されるウエットタイプの２方向性比例ソレノイドであって、前記パイプが、前記パイプの両端に配設された前記固定鉄心の周りを覆う磁性部と、前記パイプの中間部に配設されて前記可動鉄心の周りを覆う磁性部と、前記パイプの両端に配設された前記固定鉄心の周りを覆う磁性部と前記パイプの中間部に配設されて前記可動鉄心の周りを覆う磁性部との間に配設される２個の非磁性部と、の５層で形成され、前記パイプは、前記ヨークの内周面に嵌合され、前記非磁性部と両端に配設された前記固定鉄心の周りを覆う前記磁性部とは、それぞれテーパ面で係合され、前記パイプが、磁性体で形成された筒状体の長手方向中央部を挟んで２箇所に外方に広がるテーパ面を有する有底溝部を形成した後、前記有底溝部に非磁性体を肉盛して溶接し、内周面と外周面とを切削加工して、前記内周面に前記非磁性体が現れるように、形成されている。
一方のコイルの励磁により前記可動鉄心により前記可動鉄心がいずれかの固定鉄心に吸着移動する際、前記可動鉄心は前記パイプの磁性部内を常時移動するため、前記コイルの励磁によって発生する磁束は前記可動鉄心と前記ヨークとの間でのギャップを生じることなく流れることができる。そのため、吸着力を低下させずに安定した比例ソレノイドの作用を行うことができる。
【００２８】
また、本発明の２方向性比例ソレノイドは、前記パイプに形成される磁性部が、前記パイプの両端部と中間部に配設され、両端部に配設される磁性部と中間部に配設される磁性部との間に非磁性部が配設され、両端部に配設される磁性部と隣接する非磁性部とが、それぞれテーパ面で肉盛溶接によって係合されている。前記可動鉄心は、前記パイプの中間部に配設される磁性部内で移動するとともに、前記可動鉄心の両端部は前記パイプの両端部に配設される磁性部内でも移動するため、上記と同様の効果を発揮するとともに、前記パイプ内の磁性部と非磁性部とのテーパ面での肉盛溶接による係合によって前記パイプ内で比例ソレノイドとしての水平特性部を形成できるので、前記固定鉄心を簡易な構成で製作することができコスト低減を図ることができる。さらに、前記可動鉄心がパイプの内周面で摺動案内するように形成されれば、前記可動鉄心のピンを摺動案内する軸受を除くことも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２方向性比例ソレノイドの一形態を示す正面断面図
【図２】本発明の別の形態の２方向性比例ソレノイドを示す正面断面図
【図３】従来の２方向性比例ソレノイドを示す正面断面図
【符号の説明】
Ｓ、Ｓ１…ソレノイド
１、３…コイルアッシー
２、４…チューブアッシー
１２、３２…コイル
１３、３３…ヨーク
２１、４１…固定鉄心
２２、４２…パイプ
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、４２ａ…磁性部
２２ｄ、２２ｅ、４２ｂ、４２ｃ…非磁性部
２３…テーパ面
４１ｄ…テーパ面
２４、４４…可動鉄心
【図１】
0004712144.tif 000002
【図２】
0004712144.tif 000003
【図３】
0004712144.tif 000004