(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルの内周側に固定配置されるセンタポストと、
該センタポストに軸方向に対向して設けられ、前記コイルの起磁力で前記センタポストに吸引されるプランジャと、
該プランジャの軸心に挿通されるガイド軸と、を備え、
前記ガイド軸の周りに、前記プランジャの内周及び外周をガイドして前記プランジャを軸方向に移動自在とするプランジャ室が形成されると共に、
前記プランジャの内周と前記プランジャ室の内周壁面との隙間を封止するパッキンと、前記プランジャの外周と前記プランジャ室の外周壁面との隙間を封止するパッキンとが備えられることで、前記プランジャ室内が高圧と低圧の２つに分圧されているソレノイドであって、
前記プランジャには、前記センタポスト側の内周に、前記プランジャ室の内周壁面に摺動する第１軸受が設けられると共に、前記センタポストと反対側の外周に、前記第１軸受とは軸方向にずれた位置に、前記プランジャ室の外周壁面に摺動する第２軸受が設けられることを特徴とするソレノイド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、励磁により吸引されるプランジャを備えるソレノイドに関するもので、例えばプランジャが差圧の影響を受けて作動するもの等があり、プランジャの移動に応じてバルブ手段を開閉弁するソレノイドバルブ等に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のソレノイドとしては、例えば、軸方向に移動自在なプランジャが挿入されたプランジャ室内に、プランジャの軸方向一端側に高圧を、他端側に低圧を送り込み、励磁によりプランジャを吸引させる吸引力を働かせるだけでなく、送り込まれた高圧と低圧の差圧によってもプランジャが高圧側から低圧側へ移動する力（差圧力）を受ける構成としているものがある。
【０００３】
このようなソレノイドについて、図３を用いて説明する。図３のソレノイド１０１は、円筒状に巻かれたコイル１０２内周側に形成されるプランジャ室１１３内に軸方向に移動自在に挿入されるプランジャ１１１と、プランジャ１１１と対向してプランジャ室１１３の隣に固定配置されるセンタポスト１０５と、を備えている。
【０００４】
このソレノイド１０１の軸心には、プランジャ１１１をガイドするガイド軸１０９を設けており、プランジャ１１１及びセンタポスト１０５はガイド軸１０９が挿通された円筒状をしており、プランジャ室１１３は環状になってっている。
【０００５】
プランジャ１１１には、プランジャ１１１自身の移動によるストロークが伝達されるロッド１１８が取り付けられている。ロッド１１８は、センタポスト１０５を貫通してソレノイド１０１外部に軸方向に延びており、例えば先端がバルブ手段等の開閉弁する弁体となっており、外部で開閉弁の作動を行わせる。
【０００６】
また、このソレノイド１０１は、上記したように、プランジャ室１１３内で、プランジャ１１１のセンタポスト１０５側に高圧Ｈを、センタポスト１０５と反対側に低圧Ｌを供給し、プランジャ室１１３を高圧Ｈと低圧Ｌの２つに分圧した状態に保つ構成となっている。
【０００７】
ここで、プランジャ室１１３内を分圧するには、プランジャ１１１の内外周面とそれに対面するプランジャ室１１３の内外周壁面との間の隙間から高圧Ｈが低圧Ｌ側へ流入することを防止する必要があるため、プランジャ１１１の内外周にパッキン１１４，１１５を設けている。
【０００８】
そして、このソレノイド１０１では、ソレノイド１０１を励磁してプランジャ１１１をセンタポスト１０５に吸引する吸引力によって、プランジャ１１１をセンタポスト１０５側に移動させることと、プランジャ室１１３内の高圧Ｈと低圧Ｌの差圧を利用した差圧力によって、プランジャ１１１を高圧Ｈ側から低圧Ｌ側へ向かわせることと、ができるので、吸引力と差圧力を変更することで、プランジャ１１１のストローク量を調整する等の制御が可能となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図３に示す従来技術のソレノイド１０１では、プランジャ１１１の内外周にパッキン１１４，１１５が配置されるため、プランジャ１１１の内外周とそれに対面するプランジャ室１１３の内外周壁面との間の隙間が広がり、プランジャ１１１の移動時の姿勢が傾き易く、プランジャ１１１の移動が阻害されてヒステリシスが大きくなる等の悪影響があった。
【００１０】
そこで、図４に示すように、プランジャ１１１外周面若しくは内周面のいずれか一方にパッキン１１４又は１１５を挟んでプランジャ室１１３内壁面と摺動する２つの摺動部１２１，１２２又は１２３，１２４を軸方向に並んで設けた構成とし、移動時のプランジャ１１１が安定した姿勢を保つことができるものも考えられた。
【００１１】
この図４の構成では、移動時のプランジャ１１１の姿勢を安定させるためプランジャ１１１の軸方向長さが冗長となってしまい、ソレノイド１０１が大型化して配置するスペースが大きく必要となってしまう。このため、ソレノイドの小型化の要求に対応することができるものではなかった。そこで、プランジャの軸方向長さを短くして小型化の要求を満たすソレノイドの実現が望まれていた。
【００１２】
また、図４（ａ）のプランジャ１１１外周に２つの摺動部１２１，１２２を設けた場合には、吸引力の特性を調整するためにセンタポスト１０５はプランジャ１１１の外径側でプランジャ室１１３内に突出する環状突起等を設けることがあるが、センタポスト１０５側のプランジャ１１１外周に摺動部１２１があるとプランジャ１１１の磁路が絞られるため、環状突起等に影響を及ぼしてしまい、吸引力の特性が所望に調整することができなくなり、性能の悪化が問題となってしまう。
【００１３】
図４（ｂ）のプランジャ１１１内周に２つの摺動部１２３，１２４を設けた場合には、プランジャ１１１が軸心側に寄せられ、磁束を最も集めるセンタポスト１０５の外径側とプランジャ１１１外周のセンタポスト１０５側端部との間に広い隙間を生じるため、吸引力を発生させる効率が低下し、性能の悪化が問題となってしまう。また、効率の低下を補うためコイル１０２の巻数を増加するとソレノイド１０１が大型化してしまう。
【００１４】
本発明は、上記した従来技術の問題を解決するものであり、その目的とするところは、プランジャの姿勢を安定に保ちつつ、小型化を図る高性能なソレノイドを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、コイルの内周側に固定配置されるセンタポストと、該センタポストに軸方向に対向して設けられ、前記コイルの起磁力で前記センタポストに吸引されるプランジャと、該プランジャの軸心に挿通されるガイド軸と、を備え、前記ガイド軸の周りに、前記プランジャの内周及び外周をガイドして前記プランジャを軸方向に移動自在とするプランジャ室が形成されると共に、前記プランジャの内周と前記プランジャ室の内周壁面との隙間を封止するパッキンと、前記プランジャの外周と前記プランジャ室の外周壁面との隙間を封止するパッキンとが備えられることで、前記プランジャ室内が高圧と低圧の２つに分圧されているソレノイドであって、前記プランジャには、前記センタポスト側の内周に、前記プランジャ室の内周壁面に摺動する第１軸受が設けられると共に、前記センタポストと反対側の外周に、前記第１軸受とは軸方向にずれた位置に、前記プランジャ室の外周壁面に摺動する第２軸受が設けられることを特徴とする。
【００１６】
したがって、第１，第２摺動部がプランジャ室の内外周壁面に軸方向にずれた位置で摺動するので、プランジャの移動時の姿勢が傾くことがなく、移動時のプランジャは安定した姿勢を保つことができる。
【００１７】
また、第１，第２摺動部はプランジャの軸方向長さが短くてもプランジャ室の内外周壁面に摺動するようにそれぞれ設けることができるので、プランジャの軸方向長さを短くしてソレノイドの小型化を図ることができる。
【００１８】
さらに、プランジャにはセンタポスト側の外周に摺動部が設けられていないので、センタポストはプランジャの外径側でプランジャ室内に突出する環状突起等を設けて吸引力の特性を所望に調整することができ、高性能なソレノイドが提供できる。
【００１９】
さらにまた、プランジャは軸心側に寄せられていないので、磁束を最も集めるセンタポストの外径側とプランジャ外周のセンタポスト側端部との間に広い隙間が生じず、吸引力を発生させる効率の低下が防止でき、高性能なソレノイドが提供できる。また、効率の低下を補うためコイルの巻数を増加する必要がなくなり、ソレノイドの大型化の必要がなくなる。
【００２０】
前記プランジャの内周と前記プランジャ室の内周壁面との隙間及び前記プランジャの外周と前記プランジャ室の外周壁面との隙間を密封するパッキンを備えたことが好ましい。
【００２１】
これにより、プランジャ室内に２分された領域が形成でき、この２分された領域に異なる圧を配圧することができ、配圧した場合には２分された領域間の差圧力によってプランジャを移動することができる。
【００２２】
前記パッキンは、前記プランジャの略軸方向中央部に配置されたことが好ましい。
【００２３】
これにより、パッキンのしめしろが安定するため、シール性が向上する。
【００２４】
【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。
【００２５】
図１を用いて実施の形態に係るソレノイドの構成について説明する。
【００２６】
ソレノイド１は、概略、円筒状に巻かれたコイル２と、コイル２内周側に形成されたプランジャ室１３内に軸方向に移動自在に挿入されるプランジャ１１と、プランジャ１１と軸方向で対向してプランジャ室１３の隣に固定配置されるセンタポスト５と、軸心でプランジャ１１をガイドするガイド軸９と、を備えている。
【００２７】
コイル２は、軸方向両端部に外向きフランジ部３ａ，３ｂを有するボビン３に巻き付けられている。ボビン３には、コイル２に電流を送り込むリード線４が接続されるコネクタ部３ｃが設けられている。
【００２８】
ボビン３内周には、センタポスト５側にガイド筒６と、センタポスト５と反対側にスリーブ７と、が嵌合されている。ガイド筒６とスリーブ７は等しい内外径の円筒状をしている。スリーブ７のセンタポスト５と反対側端部には、外径方向に延びる円板部８が設けてあり、円板部８がボビン３のセンタポスト５と反対側の外向きフランジ部３ｂ端面に当接している。
【００２９】
センタポスト５は、軸心にガイド軸９が挿通されている。また、センタポスト５の外周にはボビン３を囲むケース１０が一体的に設けられている。センタポスト５のプランジャ１１側端面には、環状突起５ａが設けられ、環状突起５ａの外径側にガイド筒６が当接している。
【００３０】
ケース１０は、ボビン３のセンタポスト５側外向きフランジ部３ａに隣接して外径方向に延びて軸方向に折れ曲がり、軸方向にスリーブ７の円板部８まで延びており、その先端で円板部８外径端をカシメている。このため、ガイド筒６とスリーブ７は、ケース１０のカシメによりセンタポスト５側に押し付けられて固定される。
【００３１】
ガイド軸９は、軸心に配置され、軸方向に延びる小径部９ａと、センタポスト５と反対側に向かうほど径が大きくなるように中径部９ｂ及び大径部９ｃと、を備える。大径部９ｃは外周をスリーブ７の内周面に当接させて固定される。
【００３２】
また、センタポスト５と挿通されたガイド軸９との間には、プランジャ１１がセンタポスト５に吸引された時にプランジャ１１と当接するストッパ１２が圧入配置されている。
【００３３】
そして、ガイド軸９の周りに、ガイド筒６及びスリーブ７の内周面とセンタポスト５端面とガイド軸９とで囲まれて環状のプランジャ室１３が形成されている。
【００３４】
プランジャ室１３内には、ガイド軸９が挿通された円筒状のプランジャ１１が軸方向に移動可能に配設されている。プランジャ１１は、センタポスト５側外周がセンタポスト５の環状突起と当接しないように環状に切り欠かれた切り欠き部１１ａと、センタポスト５と反対側内周がガイド軸９の中径部９ｂの凸形状段に合わせて凹んだ段部１１ｂと、を備えている。
【００３５】
また、プランジャ１１の内外周には、それぞれパッキン１４，１５がプランジャ１１の略軸方向中央部に配置されている。パッキン１４，１５は、プランジャ１１に設けられた円環状の溝内に固定され、プランジャ１１内周のパッキン１５はプランジャ室１３の内周壁面であるガイド軸９の小径部９ａ周面と、プランジャ１１外周のパッキン１４はプランジャ室１３の外周壁面であるスリーブ７の内周面と、それぞれ密接する。
【００３６】
さらに、プランジャ１１には、センタポスト５側の内周にプランジャ室１３の内周壁面であるガイド軸９の小径部９ａ周面と摺動する第１軸受１６が設けられ、センタポスト５と反対側の外周にプランジャ室１３の外周壁面であるスリーブ７の内周面と摺動する第２軸受１７が設けられている。
【００３７】
そして、プランジャ１１には、プランジャ１１自身の移動によるストロークが伝達されるロッド１８が取り付けられている。ロッド１８は、センタポスト５を貫通してソレノイド１外部に軸方向に延びており、例えば先端がバルブ手段等の開閉弁する弁体となっており、外部で開閉弁の作動を行わせる。
【００３８】
このソレノイド１では、プランジャ室１３のセンタポスト５側には、ロッド１８が挿通されたセンタポスト５の貫通孔５ｂを介して外部から高圧Ｈが流入する。また、プランジャ室１３のセンタポスト５と反対側には、スリーブ７に設けられた連通孔７ａと、コイル２に接続されたリード線４が外部へ導かれる円板部８のリード線孔８ａと、を介して外部から低圧Ｌが流入する。
【００３９】
このため、プランジャ室１３内は高圧Ｈと低圧Ｌの２つに分圧された状態に保持される。ここで、プランジャ１１の内外周に設けられたパッキン１４，１５によって、プランジャ室１３内で高圧Ｈが低圧Ｌ側へ流入することは防止されている。
【００４０】
なお、プランジャ室１３以外のボビン３とカバー１０やボビン３と円板部８の隙間を介して高圧Ｈが低圧Ｌ側へ流入するおそれがあるので、それぞれの隙間にはＯリング１９，２０が配設されて密封されている。
【００４１】
以上の構成のソレノイド１では、センタポスト５−プランジャ１１−スリーブ７−円板部８−ケース１０−センタポスト５という磁気回路が形成されている。そして、リード線４を介してコイル２に電流を流すと起磁力が発生してソレノイド１が励磁され、プランジャ１１とセンタポスト５との間に吸引力が発生する。この吸引力により、プランジャ１１がセンタポスト５側に移動する。
【００４２】
また、プランジャ室１３内には外部から高圧Ｈと低圧Ｌとが２分して配圧されており、高圧Ｈが低圧Ｌ側へ流れ込もうとする差圧による差圧力が発生する。この差圧力により、プランジャ１１が高圧Ｈ側から低圧Ｌ側へ向かって移動する。
即ち、プランジャ１１はセンタポスト５と反対側へ移動する。
【００４３】
この吸引力と差圧力の関係で、プランジャ１１の位置を制御することができる。即ち、吸引力の方が大きければプランジャ１１はセンタポスト５へ吸引され、差圧力の方が大きければプランジャ１１はセンタポスト５から引き離される。また、吸引力と差圧力とが等しければプランジャ１１は停止する。
【００４４】
このため、本実施の形態のソレノイド１では、コイル２への通電量を変更して吸引力を変更することや、高圧Ｈ又は低圧Ｌの圧を変更して差圧力を変更することで、プランジャ１１のストローク量を調整する等の制御が可能となっている。
【００４５】
これによって、例えばロッド１８先端がバルブ手段等の開閉弁する弁体となっており、外部で開閉弁の作動を行わせる場合には、励磁時のプランジャ１１のストローク量に応じて開弁量を変更することができる。
【００４６】
したがって、本実施の形態のソレノイド１では、プランジャ１１は、センタポスト５側の内周に、ガイド軸９の小径部９ａ周面に摺動する第１軸受１６を設けると共に、センタポスト５と反対側の外周に、スリーブ７の内周面に摺動する第２軸受１７を設けたことで、第１，第２軸受１６，１７がガイド軸９の小径部９ａ周面及びスリーブ７の内周面に軸方向にずれた位置で摺動するので、プランジャ１１の移動時の姿勢が傾くことがなく、移動時のプランジャ１１は安定した姿勢を保つことができる。
【００４７】
また、第１，第２軸受１６，１７はプランジャ１１の軸方向長さが短くてもガイド軸９の小径部９ａ周面及びスリーブ７の内周面に摺動するようにそれぞれ設けることができるので、プランジャ１１の軸方向長さを短くしてソレノイド１の小型化を図ることができる。
【００４８】
さらに、プランジャ１１にはセンタポスト５側の外周に対向面に摺動する摺動部が設けられていないので、センタポスト５はプランジャ１１の外径側でプランジャ室１３内に突出する環状突起５ａ等を設けて吸引力の特性を所望に調整することができ、高性能なソレノイド１が提供できる。
【００４９】
さらにまた、プランジャ１１は軸心側に寄せられていないので、磁束を最も集めるセンタポスト５の外径側とプランジャ１１外周のセンタポスト５側端部との間に広い隙間が生じず、吸引力を発生させる効率の低下が防止でき、高性能なソレノイド１が提供できる。また、効率の低下を補うためコイル２の巻数を増加する必要がなくなり、ソレノイド１を小型化できる。
【００５０】
プランジャ１１の内周とガイド軸９の小径部９ａ周面との隙間及びプランジャ１１の外周とスリーブ７の内周面との隙間を密封するパッキン１４，１５を備えたことで、プランジャ室１３内に２分された領域が形成でき、この２分された領域に異なる高圧Ｈ及び低圧Ｌを配圧することができ、２分された領域間の差圧力によってプランジャ１１を移動することができる。
【００５１】
なお、パッキン１４，１５は、プランジャ１１の略軸方向中央部に配置されたことで、パッキン１４，１５のしめしろが安定するため、シール性が向上する。
【００５２】
なお、本実施の形態では、第１，第２摺動部としての第１，第２軸受１６，１７をプランジャ１１とは別部材で設けていたが、図２に示すように、第１，第２摺動部としての第１，第２軸受部１１ｃ，１１ｄをプランジャ１１に一体的に設ける構成としてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にあっては、プランジャは、センタポスト側の内周に、プランジャ室の内周壁面に摺動する第１摺動部を設けると共に、センタポストと反対側の外周に、プランジャ室の外周壁面に摺動する第２摺動部を設けたことで、第１，第２摺動部がプランジャ室の内外周壁面に軸方向にずれた位置で摺動するので、プランジャの移動時の姿勢が傾くことがなく、移動時のプランジャは安定した姿勢を保つことができる。
【００５５】
また、第１，第２摺動部はプランジャの軸方向長さが短くてもプランジャ室の内外周壁面に摺動するようにそれぞれ設けることができるので、プランジャの軸方向長さを短くしてソレノイドの小型化を図ることができる。
【００５６】
さらに、プランジャにはセンタポスト側の外周に摺動部が設けられていないので、センタポストはプランジャの外径側でプランジャ室内に突出する環状突起等を設けて吸引力の特性を所望に調整することができ、高性能なソレノイドが提供できる。
【００５７】
さらにまた、プランジャは軸心側に寄せられていないので、磁束を最も集めるセンタポストの外径側とプランジャ外周のセンタポスト側端部との間に広い隙間が生じず、吸引力を発生させる効率の低下が防止でき、高性能なソレノイドが提供できる。また、効率の低下を補うためコイルの巻数を増加する必要がなくなり、ソレノイドの大型化の必要がなくなる。
【００５８】
プランジャの内周と前記プランジャ室の内周壁面との隙間及び前記プランジャの外周と前記プランジャ室の外周壁面との隙間を密封するパッキンを備えたことで、プランジャ室内に２分された領域が形成でき、この２分された領域に異なる圧を配圧することができ、配圧した場合には２分された領域間の差圧力によってプランジャを移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るソレノイドを示す概略構成図である。
【図２】実施の形態に係る他の例のソレノイドを示す概略構成図である。
【図３】従来のソレノイドを示す概略構成図である。
【図４】従来のソレノイドを示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  ソレノイド
２  コイル
３  ボビン
３ａ，３ｂ  外向きフランジ部
３ｃ  コネクタ部
４  リード線
５  センタポスト
５ａ  環状突起
５ｂ  貫通孔
６  ガイド筒
７  スリーブ
７ａ  連通孔
８  円板部
８ａ  リード線孔
９  ガイド軸
９ａ  小径部
９ｂ  中径部
９ｃ  大径部
１０  ケース
１１  プランジャ
１１ａ  切り欠き部
１１ｂ  段部
１１ｃ  第１軸受部
１１ｄ  第２軸受部
１２  ストッパ
１３  プランジャ室
１４，１５  パッキン
１６  第１軸受
１７  第２軸受
１８  ロッド
１９，２０  Ｏリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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