(57)【要約】【課題】制御性の向上と生産性の向上とを両立する電磁駆動装置を提供すること。【解決手段】往復移動する可動子１６と、可動子１６を外周側から摺動支持する円筒孔状の支持孔１４を有する固定子１０と、可動子１６及び固定子１０を通過する磁束を通電により発生して可動子１６を駆動するコイルとを備える電磁駆動装置において、可動子１６は、外周形状が正多角形状である非磁性層１８と、非磁性層１８により外周側が覆われる磁性本体１７とを有することを特徴とする。【選択図】図２
2007321822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復移動する可動子と、
前記可動子を外周側から摺動支持する円筒孔状の支持孔を有する固定子と、
前記可動子及び前記固定子を通過する磁束を通電により発生して前記可動子を駆動するコイルと、
を備える電磁駆動装置において、
前記可動子は、外周形状が正多角形状である非磁性層と、前記非磁性層により外周側が覆われる磁性本体とを有することを特徴とする電磁駆動装置。
【請求項２】
前記磁性本体の外周形状は、前記非磁性層の外周形状に対して同心且つ相似縮小の関係を有する正多角形状であることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電磁駆動装置と、
流体ポートを形成するポート形成部材と、
前記可動子と共に往復移動することにより前記流体ポートを流れる流体を制御する可動部材と、
を備えることを特徴とする流体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁駆動装置及びそれを備えた流体制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体を制御する流体制御装置等では、可動子及び固定子を通過する磁束をコイルへの通電により発生して可動子を駆動する電磁駆動装置が広く使用されている。このような電磁駆動装置の一種として、固定子の支持孔により可動子を外周側から摺動支持するものが特許文献１等に開示されている。
【０００３】
ところで、特許文献１等に開示の従来装置では、可動子の磁性本体を非磁性層で覆っている。そのため、可動子が支持孔に対して偏心することで支持孔と可動子との間の径方向隙間が局所的に小さくなったとしても、支持孔と磁性本体との間の磁気ギャップを非磁性層分は確保して、支持孔に可動子を押し付ける力（以下、サイドフォースという）の増大を抑えることができる。尚、サイドフォースが増大すると、支持孔と可動子との間の摺動抵抗も増大するため、コイルへの通電量に対して可動子の移動位置のヒステリシスが大きくなり、当該移動位置の制御性が低下してしまう。
【特許文献１】特開２００２−２２２７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１等に開示の従来装置では、非磁性層の外周形状が円形状であるため、可動子が支持孔に対して偏心して接触する箇所は、可動子の周方向において任意となる。そのため、支持孔と非磁性層との間の径方向隙間を精細に管理して所望の摺動特性を実現するには、非磁性層の全周において寸法公差を小さくする必要がある。また、支持孔と非磁性層との間において所望の摺動特性を得るには、非磁性層の全周に亘って面粗度を管理する必要がある。こうした必要性は、生産性を悪化させ、コストアップを招く要因となっているため、望ましくない。
【０００５】
本発明の目的は、制御性の向上と生産性の向上とを両立する電磁駆動装置及びそれを備えた流体制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明によると、可動子において磁性本体の外周側を覆う非磁性層の外周形状は正多角形状であるので、固定子の円筒孔状の支持孔に対して非磁性層は正多角形形状の角部において接触する。故に、支持孔と非磁性層との間の径方向隙間を精細に管理して所望の摺動特性を実現するには、非磁性層の角部についてのみ寸法公差を小さくすればよい。また、支持孔と非磁性層との間において所望の摺動特性を得るには、非磁性層の角部についてのみ面粗度を管理すればよい。このように寸法公差及び面粗度に関する要求を非磁性層の一部で満たすだけでよいので、生産性を向上することができる。以上、請求項１に記載の発明によれば、所望の摺動特性の実現による可動子の位置制御性の向上と、生産性の向上とを両立することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によると、磁性本体の外周形状は、非磁性層の外周形状に対して同心且つ相似縮小の関係を有する正多角形状であるので、磁性本体と固定子との間の磁気特性は磁性本体の平均外径によって決まる。ここで、磁性本体の正多角形状の角部における外径は平均外径よりも大きくなるので、所望の磁気特性が得られるように磁性本体の平均外径を設定しつつ、磁性本体の角部の外周側において非磁性層の厚さを薄くすることができる。しかも、磁性本体及び非磁性層の外周形状が同心且つ相似縮小の関係を有する正多角形状であることにより、非磁性層の厚さは全周に亘って略均一となるので、非磁性層の厚さを全周においても薄くすることができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明によると、請求項１又は２に記載の電磁駆動装置の可動子と共に可動部材を往復移動させるので、電磁駆動装置の支持孔と可動子との間に所望の摺動特性を発現させて、可動子及び可動部材の位置制御性を向上することができる。ここで請求項３に記載の発明によると、流体ポートを流れる流体を可動部材の往復移動により制御するので、可動部材の位置制御性が向上することにより流体の制御性をも向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態による流体制御装置を示している。流体制御装置１は、例えば車両用自動変速機の油圧制御装置等に供給される作動油の油圧を制御する。
【００１０】
流体制御装置１においてリニアソレノイド２は、固定コア１０、ヨーク１５、可動コア１６、樹脂成形体２０、コイル２４等を備えている。
【００１１】
固定コア１０は鉄等の磁性材により円筒状に形成され、収容部１１、吸引部１２及び磁気抵抗部１３を有している。収容部１１は、可動コア１６を外周側から摺動支持する支持孔１４を円筒孔状に形成している。吸引部１２は、収容部１１に対して軸方向に間をあけて設けられている。吸引部１２は、可動コア１６を軸方向に吸引する磁気吸引力を可動コア１６との間に発生する。磁気抵抗部１３は収容部１１と吸引部１２との間に設けられ、それら各部１１，１２よりも薄肉に形成されている。磁気抵抗部１３は、収容部１１と吸引部１２との間で磁束が漏れることを抑制する。
【００１２】
ヨーク１５は鉄等の磁性材により円筒状に形成され、固定コア１０及びコイル２４を内周側に収容している。ヨーク１５の両端部は、固定コア１０の収容部１１と吸引部１２とに磁気的に接続されている。
【００１３】
可動コア１６は、固定コア１０の内周側に略同軸上に配置されて軸方向に往復移動自在となっている。可動コア１６は、磁性本体１７の外周側を非磁性層１８により覆ってなる複合体である。ここで磁性本体１７は、鉄等の磁性材により柱状に形成されている。非磁性層１８は、ＮｉＰ、樹脂等の非磁性材により筒状に形成されている。
【００１４】
樹脂成形体２０は、ボビン部２１及びコネクタ部２２を有している。ボビン部２１は、固定コア１０の各部１１，１２，１３の外周側に配置されている。ボビン部２１の外周側には、コイル２４が巻装されている。コネクタ部２２には、外部からの電力をコイル２４に供給するターミナル２３が埋設されている。
【００１５】
ターミナル２３からコイル２４に電力が供給されると、固定コア１０、ヨーク１５及び可動コア１６の磁性本体１７を通過する磁束が発生し、固定コア１１の吸引部１２と磁性本体１７との間に磁気吸引力が働く。ここで磁気吸引力は、コイル２４への通電電流が大きいほど、増大する。このような磁気吸引力の発生により可動コア１６は、往復移動方向のうち収容部１１側から吸引部１２側に向かう方向（ここでは、図１の左方向）に駆動される。
【００１６】
流体制御装置１においてスプール弁４は、スリーブ３０、スプール３６、弾性部材４２等を備えている。
【００１７】
スリーブ３０は円筒状に形成され、スプール３６を外周側から摺動支持している。スリーブ３０には、入力ポート３２、出力ポート３３、フィードバックポート３４及び排出ポート３５が径方向に貫通形成されている。入力ポート３２には、タンク（図示しない）側から供給される作動油が入力される。出力ポート３３は、自動変速機の油圧制御装置等の出力側に作動油を出力する。出力ポート３３とフィードバックポート３４とは流体制御装置１の外部で連通しており、出力ポート３３から出力される作動油の一部がフィードバックポート３４に入力される。排出ポート３５は、上記タンク側に作動油を排出する。
【００１８】
スプール３６は串形に形成され、スリーブ３０の内周側に略同軸上に配置されて軸方向に往復移動自在となっている。スプール３６の一端部は、可動コア１６の吸引部１２側の端部に当接している。故に、コイル２４への通電に従う可動コア１６の駆動によりスプール３６に働く力は、スプール３６を可動コア１６とは反対側（ここでは、図１の左方向）に押圧するスラスト力となる。
【００１９】
スプール３６は、スリーブ３０に摺動支持されるランド３７，３８，３９を有している。入力ポート３２から出力ポート３３に流れる作動油量は、それらポート３２，３３間におけるスリーブ３０の内周部３０ａとランド３８との重なり代の軸方向長さにより決まる。具体的に本実施形態では、内周部３０ａとランド３８との重なり代が短いほど、入力ポート３２から出力ポート３３への作動油量が増大するように要素３０，３６が構成されている。また、出力ポート３３から排出ポート３５に流れる作動油量は、それらポート３３，３５間におけるスリーブ３０の内周部３０ｂとランド３７との重なり代の軸方向長さにより決まる。具体的に本実施形態では、内周部３０ｂとランド３７との重なり代が短いほど、出力ポート３３から排出ポート３５への作動油量が増大するように要素３０，３６が構成されている。
【００２０】
ランド３８，３９間には、フィードバックポート３４に連通するフィードバック室４０が形成されている。ランド３８，３９においてフィードバック室４０の油圧を受ける受圧面積は相異なるため、フィードバック室４０の油圧によりスプール３６に働く力は、スプール３６を可動コア１６とは反対側に押圧するスラスト力となる。
【００２１】
弾性部材４２は圧縮コイルスプリングからなり、スプール３６を挟んで可動コア１６とは反対側に配置されている。弾性部材４２の一端部はスリーブ３０に固定のリテーナ４３により係止され、弾性部材４２の他端部はスプール３６のランド３７により係止されている。弾性部材４２の弾性変形によりスプール３６に働く付勢力は、スプール３６を可動コア１６側（ここでは、図１の右方向）に押圧するスラスト力となる。
【００２２】
以上の構成からスプール３６は、可動コア１６の駆動によるスラスト力と、フィードバック室４０の油圧によるスラスト力と、弾性部材４２の弾性変形によるスラスト力とが釣り合う位置に移動する。したがって、コイル２４の通電電流の増大により可動コア１６が駆動されてスプール３６が弾性部材４２側（ここでは、図１の左方向）に移動すると、スリーブ３０の内周部３０ａとランド３８との重なり代が長くなる一方、スリーブ３０の内周部３０ｂとランド３７との重なり代が短くなる。その結果、入力ポート３２から出力ポート３３への作動油量が減少する一方、出力ポート３３から排出ポート３５への作動油流量が増大するため、出力ポート３３から出力される作動油の油圧が下がる。これに対し、コイル２４への通電電流の減少によりスプール３６が可動コア１６側に移動すると、内周部３０ａとランド３８との重なり代が短くなる一方、内周部３０ｂとランド３７との重なり代が長くなる。その結果、入力ポート３２から出力ポート３３への作動油量が増大する一方、出力ポート３３から排出ポート３５への作動油流量が減少するため、出力ポート３３から出力される作動油の油圧が上がる。
【００２３】
次に、リニアソレノイド２の特徴部分である可動コア１６について、図２に基づき説明する。
【００２４】
可動コア１６の磁性本体１７は、輪郭形状が正八角形状である外周壁５０を有している。磁性本体１７において外周壁５０の八つの角部５２は、外周壁５０の平均外径を模式的に表わす図２の仮想円Ｃ１よりも外周側に位置する。即ち各角部５２の外径は、外周壁５０の平均外径よりも大きい。
【００２５】
可動コア１６の非磁性層１８は、輪郭形状が正八角形状である外周壁６０を有している。本実施形態では、磁性本体１７の外周壁５０の輪郭形状が非磁性層１８の外周壁６０の輪郭形状に対して同心且つ相似縮小の関係を有するように、非磁性層１８が形成されている。これにより非磁性層１８の径方向における厚さは、全周に亘って略均一化されている。尚、非磁性層１８において外周壁６０の八つの角部６２が内接する図２の仮想円Ｃ２は、仮想円Ｃ１よりも大径の円となる。
【００２６】
こうした特徴のリニアソレノイド２では、非磁性層１８の各角部６２が内接する仮想円Ｃ２の半径を、特許文献１等に開示の従来装置における非磁性層１８の外径と略等しく設定することで、支持孔１４に対する可動コア１６の偏心量を従来装置と同程度に確保することができる。また、そのような仮想円Ｃ２の半径設定に加えて、磁性本体１７の外周壁５０の平均外径（ここでは仮想円Ｃ１の半径）を従来装置における円柱状の磁性本体の外径と略等しく設定することで、従来装置と同程度の磁気特性を磁性本体１７と固定コア１０との間に発現させることができる。しかも、磁性本体１７の各角部５２の外径は外周壁５０の平均外径よりも大きいので、それら角部５２と非磁性層１８の各角部６２との間の非磁性層１８を薄くすることができる。ここで、非磁性層１８は全周に亘って略均一の厚さを有しているので、非磁性層１８を全周において薄くしてコストダウンを図ることができる。
【００２７】
さらにリニアソレノイド２では、図２に示すように可動コア１６が支持孔１４に対して偏心すると、その偏心形態に応じて非磁性層１８の八つの角部６２のうち少なくとも一つ（同図の例では二つ）が円筒孔状の支持孔１４に線接触する。一方、非磁性層１８において角部６２間の八つの平面部６４（図２参照）は、任意の偏心形態において支持孔１４に接触することができない。故に、支持孔１４と非磁性層１８との間の径方向隙間を精細に管理して所望の摺動特性を実現するには、非磁性層１８の各角部６２についてのみ寸法公差を小さくすればよい。また、支持孔１４と非磁性層１８との間において所望の摺動特性を得るには、非磁性層１８の各角部６２についてのみ面粗度を管理すればよい。
【００２８】
このようにリニアソレノイド２によれば、寸法公差及び面粗度に関する要求を非磁性層１８の一部において満たすだけでよいので、生産性を向上してコストダウンを図ることができる。また、リニアソレノイド２によれば、支持孔１４と非磁性層１８との接触面積が従来装置に比べて減少するので、非磁性層１８において寸法公差及び面粗度に関する要求に応えることで、支持孔１４と非磁性層１８との間の摺動抵抗を小さくすることができる。したがって、リニアソレノイド２を備えた流体制御装置１によれば、可動コア１６及びスプール３６の移動位置を高精度に制御可能となるので、スプール３６の位置制御に基づく作動油の油圧制御性を向上することができる。
【００２９】
尚、以上説明した実施形態では、リニアソレノイド２が特許請求の範囲に記載の「電磁駆動装置」に相当し、可動コア１６が特許請求の範囲に記載の「可動子」に相当し、固定コア１０が特許請求の範囲に記載の「固定子」に相当する。また、出力ポート３３が特許請求の範囲に記載の「流体ポート」に相当し、スリーブ３０が特許請求の範囲に記載の「ポート形成部材」に相当し、スプール３６が特許請求の範囲に記載の「可動部材」に相当する。
【００３０】
さて、ここまで本発明の一実施形態について説明してきたが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
【００３１】
例えば、磁性本体１７及び非磁性層１８の外周壁５０，６０の輪郭形状については、少なくとも正多角形状であればよく、例えば図３（ａ）に示すような正六角形状等であってもよい。また、磁性本体１７の外周壁５０，６０の輪郭形状については、正多角形状以外の形状、例えば図３（ｂ）に示すような円形状であってもよい。
【００３２】
さらに本発明は、リニアソレノイド２を備えた流体制御装置１に適用する以外にも、電磁駆動装置を備えた各種の機械装置や単体としての電磁駆動装置等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態による流体制御装置を示す断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図２の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  流体制御装置、２  リニアソレノイド（電磁駆動装置）、４  スプール弁、１０  固定コア（固定子）、１１  収容部、１２  吸引部、１３  磁気抵抗部、１４  支持孔、１６  可動コア（可動子）、１７  磁性本体、１８  非磁性層、２４  コイル、３０  スリーブ（ポート形成部材）、３２  入力ポート、３３  出力ポート（流体ポート）、３４  フィードバックポート、３５  排出ポート、３６  スプール（可動部材）、５０  外周壁、５２  角部、６０  外周壁、６２  角部、６４  平面部、Ｃ１  仮想円、Ｃ２  仮想円
【図１】
2007321822.tif 000003
【図２】
2007321822.tif 000004
【図３】
2007321822.tif 000005