(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動子と、
前記可動子を往復移動自在に収容し支持する第１の固定子と、
往復移動方向の一方に前記可動子を吸引する磁力が前記可動子との間に働く第２の固定子と、
通電することにより前記第２の固定子側に前記可動子を吸引する磁力を発生するコイルとを備え、
前記可動子は、磁性材で形成されている可動コアと、前記可動コアの外周側面を覆うように前記可動コアに取り付けられ、非磁性材で形成されている薄膜部材とを有し、
前記薄膜部材は軸方向に延びる間隙を有し、弾性力で前記可動コアに取り付けられていることを特徴とする電磁駆動装置。
【請求項２】
前記可動子の反吸引側端面の一部が非磁性材で覆われていないとき、前記可動子の反吸引側に配設されている端部部材と前記可動子の可動コアとの一方に凹部を形成し、他方に前記凹部に嵌合する凸部を形成していることを特徴とする請求項１記載の電磁駆動装置。
【請求項３】
筒状の周壁を貫通する複数の流体流路を有するハウジングと、
請求項１または２記載の電磁駆動装置と、
前記可動子とともに往復移動することにより前記流体流路の連通を切り換える弁部材と、
前記第２の固定子に前記可動子が吸引される方向と反対方向に前記弁部材を付勢する付勢手段と、
を備えることを特徴とする電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動子を往復移動自在に収容する固定子で可動子を支持する電磁駆動装置およびそれを用いた電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コイルに通電することにより固定コアの吸引部に可動コアを吸引し、この吸引力を駆動力として用いる電磁駆動装置として、特開平１０−２９９９３２号公報に開示されるものが知られている。この電磁駆動装置では、可動コアとしてのプランジャが樹脂製のボビンに往復移動自在に支持されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、樹脂製のボビンで可動コアを支持する構成では、可動コアの外周壁を覆う固定コアの収容部とボビンとが別部材であるため、ボビンと固定コアの収容部とが軸心ずれを起こす恐れがある。ボビンと固定コアの収容部とが軸心ずれを起こすと、可動コアと収容部とが接触し可動コアの往復移動を妨げる恐れがある。そこで、可動コアと収容部との間に形成されるエアギャップを大きくし、可動コアと収容部との接触を防止することが考えられる。
【０００４】
しかし、可動コアと収容部との間に形成されるエアギャップを大きくすると、可動コアを吸引する吸引力が低下する。所望の吸引力を得るためには、コイルの巻数を増やす必要があり、電磁駆動装置が大型化するという問題がある。
本発明の目的は、大型化することなく吸引力を増大する電磁駆動装置およびそれを用いた電磁弁を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の電磁駆動装置によると、可動コアの外周側面を覆うように非磁性材で形成されている薄膜部材を可動コアに取り付けている。そして、薄膜部材で可動コアを覆った可動子を第１の固定子で往復移動自在に支持している。薄膜部材の厚みがそのままエアギャップになるので、薄膜部材の厚みを極力薄くすることにより、吸引力を増大することができる。
【００１０】
また、本発明の請求項１記載の電磁駆動装置によると、可動コアまたは第１の固定子の固定コアに薄膜部材が弾性力で取り付けられているので、薄膜部材の取付が容易である。さらに、溶接や接着等により可動コアまたは第１の固定子の固定コアに薄膜部材を確実に固定してもよい。
【００１２】
本発明の請求項２記載の電磁駆動装置によると、可動子の反吸引側端面が非磁性材で覆われていないとき、可動子の反吸引側に配設されている端部部材と可動子の可動コアの一方に凹部を形成し、他方に凹部に嵌合する凸部を形成している。端部部材と可動子とを組み付けるとき、端部部材および可動子の一方に設けた凹部に他方に設けた凸部が嵌合することにより、端部部材に対する可動子の位置決めを容易に行うことができる。
本発明の請求項３記載の電磁弁によると、請求項１または２記載の電磁駆動装置を備えているので、電磁弁の体格を大型化することなく弁部材の駆動力を増大できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図に基づいて説明する。
（第１参考例）
本発明の第１参考例による電磁弁を図１に示す。
電磁弁１は、車両等の自動変速機の油圧制御装置に供給する作動油の油圧を制御するスプール型油圧制御弁である。
電磁駆動装置としてのリニアソレノイド１０は、有底円筒状のヨーク１１、固定コア１３、可動子としてのプランジャ１７、シャフト２８、コイル２９等を有する。ヨーク１１および固定コア１３は固定子を構成している。ヨーク１１、固定コア１３、プランジャ１７の可動コア１８は磁性材で形成されている。
【００１４】
ヨーク１１は、スプール３０を往復移動自在に支持するハウジング３１をかしめることにより、ヨーク１１とハウジング３１との間に固定コア１３を固定している。
固定コア１３は、プランジャ１７を往復移動自在に収容し支持する第１の固定子としての収容部１４と、プランジャ１７との間にプランジャ１７を吸引する力を発生する第２の固定子としての吸引部１６とを有し、一体に形成されている。
【００１５】
プランジャ１７との摺動抵抗を低減するため、収容部１４の内周壁に被覆としてニッケル・リンめっきが施されている。収容部１４の外周壁に円環状の凹部が形成されており、凹部の形成されている部分が磁気抵抗としての薄肉部１５となっている。薄肉部１５の厚さは、機械的強度を損なわない程度に薄く設定されている。吸引部１６は、プランジャ１７と対向する対向部１６ａを有しており、コイル２０に通電することによりプランジャ１７との間に吸引力を発生する。
【００１６】
プランジャ１７は、磁性材で形成された可動コア１８と、可動コア１８に嵌合している有底筒状部材してのカップ２０とを有している。図２に示すように、カップ２０は、可動コア１８の外周側面を覆う筒部２１と可動コア１８の吸引側端面を覆う底部２２とを有し、プレス加工等により一体に形成されている。カップ２０の筒部２１が図１に示す収容部１４と摺動することにより、プランジャ１７は収容部１４の内周壁に往復移動自在に支持されている。カップ２０は可動コア１８に嵌合しているだけでもよいし、接着または溶接等により可動コア１８に固定されてもよい。
シャフト２８の一端はカップ２０の底部２２と当接しており、シャフト２８の他端はスプール３０の一端に当接している。
【００１７】
コイル２９は樹脂によって円筒形状にモールド成形され、ヨーク１１および固定コア１３により固定されている。コイル２９と電気的に接続している図示しないターミナルからコイル２９に電流が供給されると、ヨーク１１、プランジャ１７、固定コア１３によって構成された磁気回路に磁束が流れ、固定コア１３の吸引部１６とプランジャ１７との間に磁気吸引力が発生する。すると、プランジャ１７およびシャフト２８は図１の下方に移動する。プランジャ１７の図１の下方への移動は、カップ２０の底部２２が吸引部１６の対向部１６ａに係止されることにより規制される。
【００１８】
ハウジング３１は、スプール３０を往復移動自在に収容し支持している。ハウジング３１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および排出ポート３５が形成されている。入力ポート３２は、図示しないタンクからポンプによって供給される作動油が流入するポートである。出力ポート３３は図示しない自動変速機の係合装置に作動油を供給するポートである。出力ポート３３とフィードバックポート３４とは電磁弁１の外部で連通しており、出力ポート３３から流出する作動油の一部がフィードバックポート３４に導入される。フィードバック室３６はフィードバックポート３４と連通している。排出ポート３５はタンクに作動油を排出するポートである。
【００１９】
スプール３０には反リニアソレノイド側から大径ランド３７、大径ランド３８、小径ランド３９がこの順で形成されている。小径ランド３９は大径ランド３７、３８よりも外径が小さい。スプール３０はリニアソレノイド１０のシャフト２８と常に当接し、シャフト２８を介してプランジャ１７の動きが伝達されハウジング３１内を往復移動する。
スプール３０の反リニアソレノイド側に設けられている付勢手段としてのスプリング４０は、スプール３０をリニアソレノイド１０方向へ付勢している。
【００２０】
フィードバック室３６は大径ランド３８と小径ランド３９との間に形成されており、ランドの外径の差によりフィードバックされた油圧が作用する面積が異なる。そのため、フィードバック室３６の油圧は反リニアソレノイド方向にスプール３０を押圧するように作用する。電磁弁１において出力される油圧の一部をフィードバックするのは、供給される油圧すなわち入力圧の変動により出力圧が変動することを防止するためである。スプール３０は、スプリング４０の付勢力と、コイル２９に供給される電流により固定コア１３に発生する電磁吸引力によりプランジャ１７がスプール３０を押す力と、フィードバック室３６の油圧からスプール３０が受ける力とがつり合う位置で静止する。
【００２１】
次に、電磁弁１の作動について説明する。
入力ポート３２から出力ポート３３へ流れる作動油量は、ハウジング３１の内周壁３１ａと大径ランド３８の外周壁との重なり部分の長さであるシール長によって決定される。シール長が短くなると入力ポート３２から出力ポート３３へ流れる作動油量が増大し、シール長が長くなると入力ポート３２から出力ポート３３へ流れる作動油量が減少する。同様に、出力ポート３３から排出ポート３５へ流れる作動油量は、ハウジング３１の内周壁３１ｂと大径ランド３７の外周壁とのシール長によって決定される。
【００２２】
(1) コイル非通電時
コイル２０への通電オフ時、図１に示すようにスプリング４０の付勢力、および油圧フィードバックにより作用する力がつり合った位置でスプール３０は停止する。すると、入力ポート３２と出力ポート３３とが連通し入力ポート３２から出力ポート３３へ流れる作動油の流量が増加するとともに、排出ポート３５が閉塞されるので、自動変速機に供給する作動油の圧力は最大となる。
【００２３】
(2) コイル通電時
薄肉部１５が磁気抵抗となるので、コイル２９に電流を供給することにより発生する磁束は収容部１４と吸引部１６との間を流れにくい。したがって、薄肉部１５を避け収容部１４とプランジャ１７、ならびに吸引部１６とプランジャ１７との間に磁束が流れ、プランジャ１７が吸引部１６に向けて吸引される。プランジャ１７が吸引部１６に吸引されることによりスプール３０がスプリング４０方向、つまり図１の下方へ移動すると、内周壁３１ａと大径ランド３８とのシール長が長くなり内周壁３１ｂと大径ランド３７とのシール長が短くなるため、入力ポート３２から出力ポート３３へ流れる作動油量が減少し、出力ポート３３から排出ポート３５へ流れる作動油流量が増大する。その結果、出力ポート３３から流出する作動油の油圧が減少する。
【００２４】
コイル２９に供給する電流値を低減しプランジャ１７を吸引する吸引力が低下することによりスプール３０がリニアソレノイド１０方向へ移動すると、内周壁３１ａと大径ランド３８とのシール長が短くなり内周壁３１ｂと大径ランド３７とのシール長が長くなるため、入力ポート３２から出力ポート３３へ流通する作動油の流量が増大し、出力ポート３３から排出ポート３５へ流通する作動油の流量が減少する。その結果、出力ポート３３から流出する作動油の油圧が増大する。
【００２５】
電磁弁１は、コイル２９に通電する電流値を制御することでリニアソレノイド１０がスプール３０を反リニアソレノイド１０方向へ押す力を調整し、出力ポート３３から流出する作動油の油圧を調整する。コイル２９に通電する電流値を増大させると、電流値に比例して固定コア１３の電磁吸引力が増大し、シャフト２８がスプール３０を反リニアソレノイド１０方向に押す力が増大する。この電磁吸引力によりプランジャ１７からスプール３０に作用する力、スプリング４０の付勢力、ならびにフィードバックされる作動油の圧力によってスプール３０が反リニアソレノイド１０方向へ押される力とがつり合う位置でスプール３０は静止する。したがって、コイル２９に通電する電流値に比例して出力ポート３３から流出する作動油の油圧が減少する。
【００２６】
第１参考例では、カップ２０で可動コア１８を覆ってプランジャ１７を構成し、ニッケル・リンめっきを施した収容部１４でプランジャ１７を摺動自在に支持している。カップ２０およびニッケル・リンめっきの厚みを極力薄くすることにより、可動コア１８と収容部１４のめっきを除いた磁性部とのエアギャップを小さくすることができる。したがって、コイル２０の巻数を増やすことなくプランジャ１７を吸引する吸引力を増加できる。
【００２７】
また、収容部１４の内周面にめっきを施すことにより、収容部１４とプランジャ１７との摺動抵抗が低減する。これにより、プランジャ１７の往復移動方向毎の摺動抵抗の差が小さくなるので、コイル２９に供給する電流値によりプランジャ１７の変位を高精度に制御できる。
【００２８】
また、カップ２０の底部２２が可動コア１８の吸引側端面を覆っているので、吸引部１６の対向部１６ａと可動コア１８が接触することを防止する非磁性部品を新たに用意する必要がない。部品点数が減少するので、組み付け工数が低減する。さらに、カップの代わりに可動コア１８の外周壁にコーティングを施す場合に比べ、コーティングを研磨する必要がないので、製造工数が減少する。
【００２９】
（第２参考例）
本発明の第２参考例を図３に示す。第１参考例と実質的に同一構成部分に同一符号を付している。
可動子としてのプランジャ５０は、可動コア１８と、カップ２０と、ストッパ５１とを有している。カップ２０の底部２２は可動コア１８の反吸引側端面を覆っている。可動コア１８の吸引側端面がカップ２０で覆われていないので、可動コア１８の吸引側端面に非磁性材で板状に形成されたストッパ５１が接着または溶接等により取り付けられている。
【００３０】
（第１実施例）
本発明の第１実施例を図４および図５に示す。第１参考例と実質的に同一構成部分に同一符号を付している。
可動子としてのプランジャ５５は、可動コア１８と、薄膜部材５６と、ストッパ５１とを有している。薄膜部材５６は、図５に示すように、非磁性材で四角形状に形成された薄膜を円筒状に丸めたものである。可動コア１８に嵌合する前の状態で、薄膜部材５６には軸方向に延びる間隙５６ａが形成されており、薄膜部材５６の内径は可動コア１８の外径よりも小さくなるように設定されている。したがって、可動コア１８に薄膜部材５６を嵌合すると、薄膜部材５６は弾性により可動コア１８に嵌合する。薄膜部材５６は、可動コア１８に弾性力で嵌合しているだけでもよいし、接着または溶接等により可動コア１８に固定されてもよい。
【００３１】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図６に示す。
薄膜部材６０は、非磁性材で形成されており、円筒部６１と、円筒部６１の軸方向に延びる間隙６０ａを形成している両端部６２とを有している。両端部６２は円筒部６１の内側に折り曲げられている。可動コア６５に軸方向に延びる溝６６が形成されている。この溝６６に薄膜部材６０の両端部６２が嵌合することにより、可動コア６５に薄膜部材６０が取り付けられる。
【００３２】
（第３参考例）
本発明の第３参考例を図７に示す。
可動子としてのプランジャ７０は、可動コア１８とストッパ５１とを有している。薄膜部材７１は非磁性材で円筒状に形成されており、軸方向に延びる図示しない間隙が形成されている。収容部１４に取り付ける前の状態で、薄膜部材７１の外径は収容部１４の内径よりも大きくなるように設定されている。したがって、薄膜部材７１は収容部１４の内周壁に弾性により取り付けられている。薄膜部材７１は、収容部１４の内壁に弾性力で取り付けられているだけでもよいし、接着または溶接等により収容部１４に固定されてもよい。
【００３３】
（第４参考例）
本発明の第４参考例を図８に示す。
収容部１４の内周壁に取り付けられる薄膜部材７５は非磁性材で形成されており、円筒部７６と、円筒部７６の軸方向に延びる間隙７５ａを形成している両端部７７とを有している。両端部７７は円筒部７６の外側に折り曲げられている。収容部１４の内周壁に軸方向に延びる図示しない溝が形成されている。この溝に薄膜部材７５の両端部７７が嵌合することにより、収容部１４に薄膜部材７５が組み付けられる。
【００３４】
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図９に示す。
第３実施例では、第１実施例の構成において、ヨーク１１の端部部材である底部１２に凸部１２ａを形成し、可動コア１８の反吸引側端部に凸部１２ａと嵌合する凹部１８ａが形成されている。ヨーク１１とプランジャ５５とを組み付ける場合、凸部１２ａに凹部１８ａを嵌合することにより、ヨーク１１に対する可動コア１８の位置決めを容易に行うことができる。底部１２に凹部、可動コア１８に凸部を形成してもよい。
【００３５】
以上説明した本発明の実施の形態を示す上記複数の実施例では、(a) 固定子の収容部と吸引部とを一体に形成している。(b) さらに、可動コア１８を収容する収容部１４または可動コア１８を非磁性材で形成したカップ２０または薄膜部材で覆うことにより、収容部１４が可動子としてのプランジャを往復移動自在に支持している。(a) および(b) により、可動コア１８と収容部１４の磁性部とが径方向に形成するエアギャップを極力小さくすることができるので、電磁駆動装置の体格、つまり電磁弁の体格を大型化することなくプランジャの吸引力を増加できる。
【００３６】
上記複数の実施例では固定コア１３の収容部１４と吸引部１６とを一体に形成したが、別部材にしてもよい。
上記複数の実施例では、スプール型油圧制御弁の電磁駆動部に本発明の電磁駆動装置を用いた。これ以外にも、体格を大型化せず可動子の吸引力を増加するのであれば、どうのような電磁弁や装置の駆動装置として本発明の電磁駆動装置を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１参考例による電磁弁を示す断面図である。
【図２】  第１参考例のプランジャを示す断面図である。
【図３】  本発明の第２参考例によるプランジャ周囲を示す断面図である。
【図４】  本発明の第１実施例によるプランジャ周囲を示す断面図である。
【図５】  第１実施例の薄膜部材を示す斜視図である。
【図６】  本発明の第２実施例による薄膜部材および可動コアを示す斜視図である。
【図７】  本発明の第３参考例によるプランジャ周囲を示す断面図である。
【図８】  本発明の第４参考例による薄膜部材を示す斜視図である。
【図９】  本発明の第３実施例によるプランジャ周囲を示す断面図である。
【符号の説明】
１    電磁弁
１０    リニアソレノイド（電磁駆動装置）
１１    ヨーク（固定子）
１２    底部（端部部材）
１２ａ  凸部
１３    固定コア（固定子）
１４    収容部（第１の固定子）
１６    吸引部（第２の固定子）
１７、６５    プランジャ（可動子）
１８    可動コア
１８ａ  凹部
２０    カップ（有底筒状部材）
２１    筒部
２２    底部
３０    スプール（可動部材）
４０    スプリング（付勢部材）
５６、６０、７１、７５    薄膜部材
【図１】
0004058749.tif 000002
【図２】
0004058749.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004058749.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004058749.tif 000007
【図７】
0004058749.tif 000008
【図８】
0004058749.tif 000009
【図９】
0004058749.tif 000010