JPH05291030A - リニアソレノイド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】軸受の摺動部に偏荷重が加わらないようにして
摩耗やかじりを防止したリニアソレノイド装置を提供す
る。 【構成】ステータコア１に設けた第１の軸受７によって
出力シャフト６を支持するとともに、この第１の軸受に
対して同軸関係を保つ第２の軸受１２によりムービング
コア１１を支持し、上記出力シャフトと上記ムービング
コアを球面連結機構２０により揺動可能に連結し、ステ
ータコアの励磁によりムービングコアおよび出力シャフ
トを軸方向に移動させるようにした。 【作用】出力シャフトとムービングコアは球面連結機構
により互いに傾き自在となり、クリアランスのばらつき
があっても出力シャフトおよびムービングコアは、ぞれ
ぞれ第１の軸受および第２の軸受に対し軸心調節するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に燃料を供給
する燃料噴射ポンプの電子制御式ガバナ等に適用して有
効なリニアソレノイド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンに燃料を供給する燃
料噴射ポンプは、エンジンの運転状況に応じて燃料供給
量を制御する必要があり、このため電子制御式ガバナが
用いられている。この電子制御式ガバナは、電気信号に
よりリニアソレノイド装置を作動させ、このリニアソレ
ノイド装置によって燃料噴射ポンプの燃料調量用ラック
を駆動する構造となっている。

【０００３】上記ラックを駆動するリニアソレノイド装
置は、例えば特開昭６０−９５９０３号に記載されてい
るような構造をなしている。すなわち、この種のリニア
ソレノイド装置は、励磁コイルにより励磁制御されるス
テータコアに対して軸方向に接離移動可能なムービング
コアを設置し、上記ステータコアの励磁作用で発生する
磁力によってムービングコアをステータコア側に引き寄
せ、これによりムービングコアを軸方向に沿って直線移
動させるようになっている。ムービングコアには出力シ
ャフトが連結されており、この出力シャフトの先端は上
記燃料調量用ラックに連結されている。したがって上記
ムービングコアの直線運動は出力シャフトを直線運動さ
せ、この出力シャフトの動きが上記燃料調量用ラックに
伝えられてこのラックを直線駆動するようになってい
る。上記出力シャフトおよびムービングコアは一体とな
って直線運動するので、これら出力シャフトおよびムー
ビングコアはそれぞれ互いに同軸的に配置された第１お
よび第２のすべり軸受に嵌合され、これらすべり軸受に
より摺動自在に支持されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各軸受
部では、軸受の内面と出力シャフトおよびムービングコ
アとの間に数１０μｍのクリアランスがあり、かつこれ
ら第１および第２のすべり軸受間ではクリアランスのば
らつきが発生することがあり、このため出力シャフトお
よびムービングコアが振動などを受けた場合に軸線に対
し傾くことがある。このような場合は、出力シャフトお
よびムービングコアが軸受に片当たりして軸受の角部に
集中して偏荷重が加わったり、局部的に高い面圧が加わ
り易くなる。この結果、出力シャフトやムービングコア
および軸受の摺動部に高い面圧が発生し、この部分が摩
耗を起こして損耗したり、かじり付きを生じ、燃料調量
用ラックを制御できなくなり、エンジンの正常な制御が
不能になる心配がある。

【０００５】上記公報に記載された従来構造の場合、出
力シャフトの端部に形成した鍔部とムービングコアとを
広い面で当接させることにより、これら出力シャフトと
ムービングコアとを相対的に軸方向へ平行に変位させる
ことができるようにし、各軸受に対する軸心の調節を可
能としてある。しかしながら、このような構造の場合、
スプリングの押圧力を受けて出力シャフトとムービング
コアは単に端面同志で当接しているだけであるから、組
み付ける場合に相互が位置ずれするので作業が困難であ
り、また振動や衝撃を受けた場合にこれら当接面間で滑
りを生じ、相互の位置が大幅にずれる心配がある。

【０００６】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、軸受の摺動部に偏
荷重が加わらないようにし、局部的な高い面圧による摩
耗やかじりを防止し、しかも出力シャフトとムービング
コアが相互に位置ずれを起こさずに一体的に作動するよ
うにしたリニアソレノイド装置を提供しようとするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、出力シャフトとムービングコアを球面連結機
構により一体的に移動するようにかつ相互に揺動可能に
連結したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の構成によれば、出力シャフトとムービ
ングコアを球面連結機構により相互に揺動可能に連結し
たので、出力シャフトとムービングコアは互いに傾きが
自在となり、クリアランスのばらつきがあっても出力シ
ャフトは第１の軸受に対し自動的に軸心調節することが
できるとともにムービングコアは第２の軸受に対し自動
的に軸心調節することができ、よって軸受の摺動部に偏
荷重が加わらないようになり、局部的な高い面圧による
摩耗やかじりを防止することができる。しかも、出力シ
ャフトとムービングコアは相互に離れないように連結さ
れるから、位置ずれなどの不具合が防止される。

【０００９】

【実施例】以下本発明を適用した実施例を、図１ないし
図３にもとづき説明する。

【００１０】図において１は磁性材料からなるステータ
コアであり、このステータコア１の外周には絶縁材料か
らなるボビン２を介して励磁コイル３が巻装されてい
る。この励磁コイル３は磁性材料からなるヨーク４に囲
まれており、このヨーク４と上記ステータコア１および
一端部に設けたマグネチックプレート５とで磁気回路を
構成する。よって、励磁コイル３に励磁電流を流すと、
ステータコア１がその励磁電流値に応じて励磁される。

【００１１】ステータコア１の中心軸上には、非磁性材
料からなる出力シャフト６が軸方向へ移動自在に貫通さ
れている。この出力シャフト６は上記ステータコア１の
中心線上に嵌め込み固定した第１のすべり軸受７に摺動
自在に支持されている。

【００１２】第１のすべり軸受７はりん青銅等のような
非磁性材料からなるスリーブ形をなしており、内面には
上記出力シャフト６の移動を円滑にするための潤滑油溝
８が形成されており、この潤滑油溝８には注入口９を通
じて潤滑油が供給されるようになっている。

【００１３】上記ステータコア１の端面は磁極面となっ
ており、先端が細くなる円錐ガイド部１０を有してい
る。この円錐ガイド部１０に対向して磁性材料からなる
ムービングコア１１が軸方向へ接離自在に、かつ回転自
在に配置されている。ムービングコア１１は第２のすべ
り軸受１２により軸方向および回転方向へ摺動可能に支
持されている。第２のすべり軸受１２もりん青銅等のよ
うな非磁性材料からなるスリーブ形をなしており、上記
マグネチックプレート５に圧入固定されている。上記第
１のすべり軸受７と第２のすべり軸受１２は軸方向に離
間しかつ相互に径が異なるが、本質的には相互に同軸的
に設置されているものである。

【００１４】上記ムービングコア１１には、上記ステー
タコア１の端面に形成した円錐ガイド部１０と対向する
円錐孔１３が形成されており、ムービングコア１１がス
テータコア１２に接近した場合はこれら円錐ガイド部１
０と円錐孔１３が嵌まり合うようになっている。

【００１５】ムービングコア１１と出力シャフト６は軸
方向へ一体的に移動するように連結されており、このた
め球面連結機構２０が構成されている。

【００１６】球面連結機構２０を説明すると、ムービン
グコア１１には中心軸上に貫通孔２１が形成されてお
り、この貫通孔２１には上記出力シャフト６の先端部に
形成した延長部２２が貫通している。出力シャフト６に
は上記延長部２２の根元に位置してフランジ部２３が形
成されている。このフランジ部２３と前記ステータコア
１との間には復帰用圧縮スプリング１５が掛け渡されて
おり、このスプリング１５の復帰力により出力シャフト
６は図示の右側（矢印Ｂ方向）に向けて押圧付勢されて
いる。

【００１７】上記ムービングコア１１には、上記フラン
ジ部２３と当接する半円形断面を有する当接壁２４が形
成されており、この当接壁２４はフランジ部２３に対し
て揺動自在に当接している。また、ムービングコア１１
には、鉄鋼材などからなるボールホルダ２５が嵌挿され
ており、このボールホルダ２５には上記出力シャフト６
の延長部２２を取り巻くように多数個の鋼製ボール２６
…が周方向に配置して収容されており、これらボール２
６間にはボールスペーサ２７…が設けられている。そし
て、これらボールホルダ２５、ボール２６…およびボー
ルスペーサ２７…は、出力シャフト６の先端ねじ部２８
に螺合されたナット２９により抜け出しが防止されてい
る。この場合、ボールホルダ２５、ボール２６…および
ボールスペーサ２７…は、出力シャフト６の延長部２２
に対して所定寸法のクリアランスを保つようになってお
り、このためムービングコア１１は出力シャフト６に対
し図３に示す通り、相互の軸線が傾斜可能となるように
遊隙をもって係合しており、ゆえに首振り揺動自在に連
結されているものである。

【００１８】なお、３０はカバ−である。また、出力シ
ャフト６の他端はステータコア１の他端から突出してお
り、この突出端部には溝付き連結管３１がナット３２に
より固定されている。この溝付き連結管３１には、燃料
調量用ラック３３に取り付けたピン３４が係合されてい
る。よって、出力シャフト６の軸方向への移動は、溝付
き連結管３１およびピン３４を介して燃料調量用ラック
３３に伝えられ、このラック３３を軸方向に直線移動さ
せるようになっている。この場合、上記燃料調量用ラッ
ク３３が図示左側（矢印Ａ）へ移動された場合に、燃料
噴射ポンプは燃料を増量して供給するようになってい
る。

【００１９】このような構成の実施例について作用を説
明する。図示しない電子制御装置から励磁コイル３に駆
動電流を流すと、ステータコア１がその電流値に応じて
励磁される。このため、ムービングコア１１がステータ
コア１に引き寄せられ、このムービングコア１１は出力
シャフト６と一体的に、かつ復帰用圧縮スプリング１５
の押圧力に抗して矢印Ａ方向に移動する。これらムービ
ングコア１１および出力シャフト６の移動は、第２およ
び第１のすべり軸受１２、７により案内され、よってこ
れらムービングコア１１および出力シャフト６は軸線に
沿って直線移動する。出力シャフト６が矢印Ａ方向へ直
線移動すると、溝付き連結管３１およびピン３４を介し
て燃料調量用ラック３３が軸方向に直線移動され、よっ
て燃料噴射ポンプを燃料増量側に制御する。

【００２０】上記励磁コイル３への通電を絶つと、ステ
ータコア１が消磁し、ムービングコア１１および出力シ
ャフト６は復帰用圧縮スプリング１５の押圧力を受けて
矢印Ｂ方向に移動する。この場合も、これらムービング
コア１１および出力シャフト６の移動は、第２および第
１のすべり軸受１２、７により案内され、よってこれら
ムービングコア１１および出力シャフト６は軸線に沿っ
て直線移動する。

【００２１】出力シャフト６が矢印Ｂ方向へ直線移動す
ると、燃料調量用ラック３３も同方向へ復帰移動され、
よって燃料噴射ポンプは燃料減量側に復帰する。

【００２２】このような出力シャフト６およびムービン
グコア１１の直線往復運動は、第１および第２のすべり
軸受７、１２により案内されるものであり、この場合第
１の軸受７と出力シャフト６との間のクリアランス、第
２の軸受１２とムービングコア１１とのクリアランスが
それぞれ製品毎にばらついたり、これら第１および第２
の軸受７、１２間でクリアランスの格差が生じることが
あり、このような場合に出力シャフト６およびムービン
グコア１１が全体として軸線から傾いたり、出力シャフ
ト６とムービングコア１１が互いの軸線に対して傾くな
どの状態が発生する。そして、このような傾きは出力シ
ャフト６およびムービングコア１１が軸受７、１２に対
して片当たりし、軸受７、１２の角部に集中して偏荷重
が加わり、局部的に面圧が高くなり、偏摩耗を起こした
り、かじりを生じる心配がある。

【００２３】しかし、本実施例の場合、出力シャフト６
とムービングコア１１は球面連結機構２０により相互の
軸線が傾くのを許して首ふり可能となるような遊隙をも
って連結されているので、出力シャフト６とムービング
コア１１は図３に示すように、相互に傾斜可能であり、
出力シャフト６およびムービングコア１１は第１の軸受
７および第２の軸受１２に対して自動的に同軸状態とな
るように軸心調節することができる。つまり、球面連結
機構２０は、ムービングコア１１に取着されたボールホ
ルダ２５とボール２６…およびボールスペーサ２７…に
より構成され、これらボールホルダ２５、ボール２６…
およびボールスペーサ２７…が出力シャフト６の延長部
２２に対して所定寸法のクリアランスを保っているの
で、ボールスペーサ２７…内でのボール２６…の移動や
ボール２６…を支点とした出力シャフト６とムービング
コア１１との揺動により出力シャフト６に対してムービ
ングコア１１は傾斜可能であり、このため自在継手をな
しており、よって相互に傾斜可能である。この結果、出
力シャフト６およびムービングコア１１は第１の軸受７
および第２の軸受１２の軸線に倣い、ゆえに軸心調節が
可能である。このことから、出力シャフト６およびムー
ビングコア１１と第１の軸受７および第２の軸受１２間
のずれを吸収し、軸受７、１２の偏荷重を低減し、摩耗
やかじりを防止することができる。

【００２４】しかも、上記実施例では、ムービングコア
１１と球面連結機構２０が、フランジ部２３と先端ねじ
部２８に螺合されたナット２９とで出力シャフト６に取
り付けられているから、相互に位置ずれを生じることが
ない。そして、出力シャフト６とムービングコア１１は
相互に一体的に移動するから、ムービングコア１１がス
テータコア１の励磁および消磁に応じて直線運動する場
合に出力シャフト６の追従性が良く、燃料調量用ラック
３３に応答遅れを生じることはない。

【００２５】また、この実施例の場合、球面連結機構２
０をムービングコア１１に取着されたボールホルダ２５
とボール２６…およびボールスペーサ２７…により構成
してあるから出力シャフト６とムービングコア１１は相
対的に回転可能であるが、これら出力シャフト６とムー
ビングコア１１の回転は本来必要とするものではないか
ら、ボール２６…の支持精度は軸受として用いるボール
ベアリング程に高い精度や高い強度を必要とせず、安価
に製造することができる。

【００２６】なお、上記実施例の場合、球面連結機構２
０を、ムービングコア１１に取着したボールホルダ２５
とボール２６…およびボールスペーサ２７…により構成
したが、本発明は図４に示す第２の実施例ような構造で
あってもよい。すなわち、図４に示す例は、いわゆるボ
ールジョイント機構を採用したものであり、出力シャフ
ト６の先端に鋼球４１を一体またはろう付けにより形成
し、この鋼球４１をムービングコア１１に形成した球面
嵌合部４２に嵌合したものである。ムービングコア１１
には出力シャフト６の先端が遊貫される貫通孔２１を形
成し、この貫通孔２１の内部に上記球面嵌合部４２が形
成されており、この球面嵌合部４２の他端開口部は閉塞
体４３により閉じられている。閉塞体４３はムービング
コア１１に対して圧入され、かつかしめにより固定され
ており、鋼球４１に対向する面は球面４４をなしてい
る。

【００２７】したがって、このような構造の場合は、鋼
球４１がムービングコア１１の球面嵌合部４２内で自在
に回転し得るので出力シャフト６とムービングコア１１
は相対的に揺動可能となり、各軸受７、１２に対して自
在に軸心調節がなされる。そして、鋼球４１は貫通孔２
１の内面に形成した小径球面部４４と閉塞体４３により
抜け止めされているので、出力シャフト６とムービング
コア１１は一体に移動し、相互に位置ずれすることはな
い。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によると、出力
シャフトとムービングコアが球面連結機構により相互に
揺動可能に連結されているので、出力シャフトとムービ
ングコアは互いに傾きが自在となり、軸受部にクリアラ
ンスのばらつきがあっても出力シャフトは第１の軸受に
対し自動的に軸心調節することができるとともに、ムー
ビングコアは第２の軸受に対し自動的に軸心調節するこ
とができ、よって軸受の摺動部に偏荷重が加わらないよ
うになり、局部的な高い面圧による摩耗やかじりを防止
することができる。しかも、出力シャフトとムービング
コアは相互に離れないように連結されているから、位置
ずれなどの不具合が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すリニアソレノイド
装置の全体を示す断面図。

【図２】図１におけるII−II線の断面図。

【図３】同実施例の作用を示す要部の断面図。

【図４】本発明の第２の実施例を示す要部の断面図。

【符号の説明】

１…ステータコア、２…ボビン、３…励磁コイル、４…
ヨーク、６…出力シャフト、７…第１のすべり軸受、１
１…ムービングコア、１２…第２のすべり軸受、１５…
圧縮スプリング、２０…球面連結機構、２５…ボールホ
ルダ、２６…ボール、２７…ボールスペーサ、２９…抜
け止めナット、３３…燃料調量用ラック。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励磁コイルを巻装したステータコアと、 このステータコアの軸線位置に設けられた第１の軸受機
   構と、 この第１の軸受機構に対して同軸関係を保って設置され
   た第２の軸受機構と、 この第２の軸受機構により軸方向へ移動自在に支持され
   るとともに、上記ステータコアに対して軸方向に対向
   し、このステータコアの励磁によりステータコアに吸引
   されて移動可能なムービングコアと、 上記第１の軸受機構により軸方向へ移動自在に支持され
   た出力シャフトと、、 この出力シャフトと上記ムービングコアを一体的に移動
   するようにかつ相互を揺動可能に連結する球面連結機構
   と、 この出力シャフトと上記ステータコアとの間に設けら出
   力シャフトを介して上記ムービングコアをステータコア
   から離反する方向に付勢するスプリングと、 を備えたことを特徴とするリニアソレノイド装置。