JPH0613230A - ソレノイド構造及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、比例型ソレノイド及びその
製造方法を提供することである。 【構成】 付勢可能なコイルを有するソレノイド内に使
用する組立体であって、内部にアマチュア室を有し、コ
イル内に受けられるようになっている中空ソレノイドア
マチュア管と、アマチュア室の第１の端を限定する静止
磁極片部材と、アマチュア室の第２の端を限定する端栓
と、流体的に接続されていてアマチュアを通して非層流
である流体の流れを供給するようになっているオリフィ
スと長手方向孔とを有するアマチュア部材とを具備し、
上記長手方向孔の直径がオリフィスの直径の少なくとも
３倍は大きく、上記アマチュア部材が磁極片に対して軸
方向に滑り運動するように、且つ磁極片に対して作業間
隙を限定するように位置決めされていることを特徴とす
る組立体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はソレノイド及びその製造
方法に関し、具体的には比例型ソレノイドに関する。

【０００２】

【従来の技術】ソレノイドの出力を、行程の動作範囲に
わたってコイルに印加される電流に比例させることがで
き、またアマチュア位置には無関係とするような力対行
程曲線を呈する比例ソレノイドは公知である。出力がこ
のような比例性を呈するので、ソレノイドコイルに全電
流または部分的な電流を選択的に印加することによって
負荷をソレノイドの全力でまたは部分的な力で作動さ
せ、選択的な出力を供給させることができる。

【０００３】1985年 9月 3日付の Clarkの合衆国特許
4,539,542号（以下に '542 号特許と呼ぶ。この特許は
1988 年11月16日付で RE 32,782号として再発行されて
いる。）、及び 1986 年 8月 5日付の Clarkの合衆国特
許 4,604,600号（以下に '600号特許と呼ぶ。この特許
は 1989 年 2月 7日付で RE 32,860号として再発行され
ている。）は、従来の比例ソレノイドの典型的な設計の
例である。 '542 号特許のソレノイド設計の概要を図１
に示してあるが、 '600 号特許は本質的に同一であるた
めに図示はしてない。ソレノイド１０は、３片管組立体
と呼ぶものを使用する。詳述すれば、ソレノイド１０は
中空案内管１２を含み、この案内管１２は強磁性材料製
の静止または固定磁極片１４にプレスばめその他によっ
て恒久的に固定されている一端を有している。 '542 号
特許及び '600 号特許には明示されてはいないが、製造
されている公知のこの設計のソレノイドは、案内管１２
の他方の端に恒久的に取り付けられている端冠１６をも
有している。この複合３片管組立体はソレノイドコイル
（図示してない）内に受け入れられ、固定される。案内
管１２は、強磁性材料製のアマチュアまたはコア２２を
受け入れるようになっているアマチュア室２０を限定し
ている。アマチュア２２は、ソレノイドコイルによって
確立された磁束経路の大きさに応答する位置まで、アマ
チュア室２０内を長手方向に運動する。

【０００４】'542 号特許及び '600 号特許に好ましい
ものとして示されている案内管１２は磁性ステンレス鋼
材料製の単片金属管である。案内管１２は２つの磁気端
区分２４、２６と、１つの非磁気区分２８とを含んでい
る。非磁気区分２８は、アマチュア２２の作業間隙と線
形に同延である。 '542 号特許または '600 号特許には
この構造の単一案内管をどのようにして得るかに関して
記載されていないが、公知の製造工程は、所望の磁気特
性を得るために案内管１２を熱処理することを含んでい
る。しかし、この熱処理工程が案内管１２を歪ませる可
能性があり、それが設計公差及び管の同心性を維持する
ことを困難ならしめる。更に局部的熱処理によって磁気
領域と非磁気領域との間に明確な変わり目を与えること
はできない。

【０００５】'542 号特許及び '600 号特許は、単片管
の代わりに、少なくとも１つの非磁気区分を有する多重
区分をろう付けまたは溶接によって製造できるとも述べ
ている。しかしながらこのような多重区分設計は、設計
に伴う製造上の困難さが付加されるので望ましいもので
はない。詳述すれば、多くの片、多くの金属設計が、管
の長さにわたって過大な公差を累積させることになる。
更に、溶接またはろう付け工程は収縮及び反りを導入す
る恐れがあり、そのために設計公差及び同心性の維持を
困難ならしめるのである。

【０００６】どの管設計を使用しようとも、 '542 号特
許及び '600 号特許の管設計は付加的な諸問題をもたら
す。磁極片１４及び端冠１６は管１０に恒久的に固定さ
れているから、一旦ソレノイド１０を組立ててしまうと
金属削り屑のような汚染を検査することは不可能であ
る。また、 '542 号特許の管設計は側荷重、振動及び衝
撃に対して最小の耐性を呈するに過ぎない。これは、ソ
レノイドが極端な状態に屡々曝される建設車両のような
応用においては特に問題である。例えば、運転手が偶然
にソレノイド１０に足を掛けた時に加わるような外部の
力によって管１２が折れたり、または曲げられたりする
ことが多い。

【０００７】1991年 9月24日付、コンドーらの合衆国特
許 5,050,840号（以下に '840 号特許と呼ぶ。）は、 '
542 号特許及び '600 号特許に伴う問題の若干を認識
し、着目している。 '840 号特許のソレノイド設計の概
要を図２に示す。具体的に言えば、 '840 号特許は取り
外し可能な端キャップ１６を設けたことによって、ソレ
ノイド１０が故障した場合に点検できるように、アマチ
ュア２２を外すことが可能になっている。更に '840 号
特許は、管内のアマチュア２２の位置を調整するために
使用される押しねじ３０を設け、それによって管１２の
長さにわたって累積される公差を補償できるようにして
ある。

【０００８】しかしながら押しねじ３０はソレノイド１
０の動作中にゆるむ可能性があるために、付加的な問題
を惹起する。これは特にソレノイド１０を極端な振動及
び衝撃が発生する建設車両上で使用する場合に言えるこ
とである。もし押しねじ３０がゆるんでくると、望まし
くない流体漏洩が発生し得る。加えてもし押しねじ３０
がゆるんでくると、ソレノイドの行程長が長くなるか、
または短くなってソレノイドの性能に対する影響は予期
できないものとなる。更に '840 号特許も実質的な側荷
重に対して抵抗することはできず、 '542 号特許及び '
600 号特許に伴う製造上の問題には触れていない。

【０００９】'840 号特許は公知ソレノイドに伴う付加
的な問題の例である。詳述すれば、ソレノイドを使用し
て流体圧弁を作動させる場合には、アマチュア２２内に
流体通路３２を設ける必要がある。 '840 号特許及び他
の公知のソレノイドは、アマチュア２２内の単一の長手
方向孔からなる油通路を使用している。この流体通路に
よって流体は、アマチュア２２がアマチュア室２０内へ
運動する時にアマチュア２２を通って流れることができ
るのである。しかしこの設計の流体通路がアマチュア減
衰( dampening ) をもたらし、これは温度変化に起因す
る流体粘度の変化に極めて鋭敏であるために、広い温度
範囲にわたってソレノイド１０を正確に制御する制御シ
ステムの設計を困難ならしめている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した諸問
題の１またはそれ以上を解消することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の面におい
ては、付勢可能なコイルを有するソレノイド内に使用す
る組立体が提供される。本装置は、コイル内に受けられ
るようになっている中空のソレノイドアマチュア管を含
む。アマチュア室がアマチュア管内に配置されている。
静止磁極片部材がアマチュア室の第１の端を限定し、端
栓がアマチュア室の第２の端を限定している。組立体は
更に、非層流である流体の流れを供給するようになって
いる流体通路を有するアマチュア部材をも含む。このア
マチュア部材は、磁極片に対して軸方向に滑り運動する
ように、且つ磁極片に対して作業間隙を限定するように
位置決めされている。

【００１２】本発明の第２の面においては、付勢可能な
コイルを有するソレノイド内に使用する組立体が提供さ
れる。本装置は、コイル内に受けられるようになってい
る強磁性主ボディ部材を含む。一定直径のアマチュア室
が主ボディ部材内に配置されている。主ボディ部材の外
面には半径方向外向きのテーパが形成されている。この
テーパはアマチュア室と主ボディ部材の外面との間に伸
びている。静止磁極片がアマチュア室の第１の端を限定
し、また端栓がアマチュア室の第２の端を限定してい
る。アマチュア部材は磁極片に対して軸方向に滑り運動
するように、且つ磁極片に対して作業間隙を限定するよ
うにアマチュア室内に位置決めされている。非強磁性ス
リーブが主ボディ部材上に位置決めされ、且つ該部材に
固定的に接続されている。スリーブは、外向きのテーパ
と、アマチュア部材に選択された磁力を賦課できるのに
充分な作業間隙の少なくとも一部とに線形に同延であ
る。スリーブと、外向きテーパとの接合点は、外向きテ
ーパから第２のボディ部分の内部端面まで伸びる空隙を
限定している。静止磁極片及び主ボディ部材は強磁性材
料の単一の片から作られ、アマチュア室はスリーブを主
ボディ部材に固定した後に形成される。

【００１３】

【実施例】本発明の好ましい実施例を図３及び４に示
す。本発明の構造は流体圧弁を作動させるような比例ソ
レノイドに容易に適合させることができる。また、当業
者ならば理解されるように、本発明はプッシュ・プルソ
レノイドにも容易に適合可能である。

【００１４】図３及び４に示すソレノイド１１０は、取
り外し可能なコイルユニットＡと、アマチュア組立体Ｂ
と、管組立体Ｃとを含む。図３には、本発明の理解を援
助する目的から、流体圧弁組立体Ｄがソレノイド１１０
と関連付けて示されている。流体圧弁組立体Ｄはソレノ
イド１１０の典型的応用を表している。弁組立体Ｄは本
発明の一部を構成するものではなく、本発明の範囲を限
定するものと考えるべきではない。

【００１５】取り外し可能なコイルユニットＡは当分野
では一般的な構造のものであり、当業者には明白なよう
に、コイルユニットＡの機能を遂行させるためには数多
くの市販コイルを使用することができる。コイルユニッ
トＡは、強磁性材料製の外側ハウジング１１２を含む。
第１及び第２の端座金１１４ａ、ｂは強磁性材料製であ
り、ハウジング１１２内にプレスばめされている。第１
の端座金１１４ａには回転阻止Ｏリング１１６が設けら
れている。Ｏリング１１６は例えば弁ハウジングと摩擦
係合し、それによってコイルユニットＡの回転を阻止す
る。外側ハウジング１１２及び端座金１１４ａ、ｂは、
コイル形（ボビン）１２０上に巻かれた電気巻線即ちコ
イル１１８を包み込んでいる。コイル１１８を付勢する
ためにコイル１１８に電力を供給する電気導体１２２が
設けてある。

【００１６】アマチュア組立体Ｂは、アマチュア部材１
２６と、押しピン１２８とを含む。アマチュア１２６部
材は、再硫化、または鉛処理低炭素改削鋼のような強磁
性材料から加工する。アマチュア部材１２６は、珪素鋼
のような他の数多くの強磁性材料で構成しても差し支え
ない。押しピン１２８は、オーステナイト系ステンレス
鋼のような非強磁性材料から加工する。押しピン１２８
はアマチュア部材１２６に恒久的に取り付けられ、アマ
チュア部材１２６と共に運動する。これは、アマチュア
部材１２６内に中心孔を設け、その中に押しピン１２８
をプレスばめすることによって達成することが好まし
い。

【００１７】アマチュア組立体Ｂは、アマチュア部材１
２６の総合質量を最小にし、それによってソレノイド１
１０の応答性を向上させるように設計されている。本実
施例では、アマチュア部材１２６の長さは約 29 mmであ
り、一定の外径は約 22 mmである。しかしアマチュア部
材の正確な寸法は、応用及び所望の性能特性に依存して
変化しよう。長さは、アマチュア部材１２６からの利用
可能な力には影響しないことに注意されたい。ソレノイ
ド力は、磁気抵抗及びソレノイドの起磁力( mmf ) の関
数である。ソレノイドの mmfは、ソレノイド内に使用さ
れる特定のコイルによって制御される。更に、磁気抵抗
はアマチュア部材１２６に対する磁極片の質量比、また
は長さ比の何れによっても影響を受けない。これは、任
意のパッケージ寸法、または管の長さに対して総合磁気
抵抗を一定値にしようとするからである。従って、アマ
チュア部材の長さを短縮させる場合には磁極片長を増加
させて総合経路磁気抵抗を不変とすることになろう。比
較的短いアマチュア部材１２６を使用することによっ
て、アマチュア質量を減少させることが可能であり、ソ
レノイド１１０の応答を向上させることができる。後述
するように、短いアマチュア部材１２６を使用すること
によって、より強い管組立体Ｃを構成することが可能に
なるという別の利点も得られる。

【００１８】アマチュア部材１２６はアマチュア軸受
（図示してない）を含む。この軸受はアマチュア部材１
２６内の加工された溝（図示してない）の中に保持さ
れ、またアマチュア部材の外面よりも僅かに大きい直径
を有している。軸受は青銅またはテフロンの何れかで作
ることが好ましい。代替として、軸受は、電解ニッケル
被膜のような特別なアマチュア被膜、またはめっきの形
状とすることができる。

【００１９】アマチュア部材１２６は、アマチュア部材
の運動に対する油粘度の効果を最小にするように設計さ
れている流体通路１３２を含む。詳述すれば、従来のソ
レノイドは、典型的には図２に示すような単一の長手方
向流体通路を使用していた。流体通路は小さい直径を有
している必要がある。何故ならば大直径の通路は、特に
温度が上昇するにつれて、従って粘度が減少するにつれ
て、充分な減衰を与えなくなるからである。つまりこの
ような流体通路は、温度変化に伴う流体粘度の変化に応
答してソレノイド減衰を大幅に変化せしめる。詳述すれ
ば、図２に示す設計の流体通路は層流をもたらす。この
ような流体通路の減衰係数は次式によって表すことがで
きる。

【００２０】Ｂ＝８＊π（Ｄ）⁴ ＊μ＊ｌ／ｄ⁴ ここに、Ｂは通路を通る粘性減衰係数( viscous dampen
ing coefficient ) を表し、Ｄはアマチュアの直径を表
し、μは流体の粘性係数( dynamic fluid viscosity )
を表し、ｌはアマチュア部材の長さを表し、そしてｄは
流体通路の直径を表す。この式から明白なように、減衰
は粘性係数μの関数として変化する。このため、広い動
作温度範囲にわたって良好なソレノイド応答を維持する
ことは極めて困難になる。

【００２１】本発明は、非層流を供給する流体通路１３
２を組入れている。流体通路１３２は、直径を大きくし
た長手方向孔１３４と、オリフィス１３６とを含んでい
る。オリフィス１３６は短い管オリフィスか、または薄
刃オリフィスの何れかであることが好ましい。図３に示
す流体通路１３２は、第１及び第２の長手方向孔１３４
ａ、ｂと、第１及び第２の長手方向孔１３４ａ、ｂを流
体的に接続しているオリフィス１３６とからなってい
る。オリフィス１３６は本質的にアマチュア部材１２６
の中央にあるものとして図示してある。しかしオリフィ
ス１３６の正確な位置は本発明にとって重要ではないこ
とは明白であろう。例えばオリフィス１３６をアマチュ
ア部材１２６の一方の端に配置し、単一の長手方向孔１
３４を設けてもよい。更に、アマチュア部材１２６は１
またはそれ以上のこのような流体通路１３２を含んでい
てもよい。

【００２２】直径を大きくした長手方向孔１３４ａ、ｂ
の減衰も上式で表される。しかし、オリフィスの直径を
長手方向孔１３４の直径よりも実質的に小さくしてある
ために、アマチュア部材１２６の減衰はオリフィス１３
６にまたがる減衰によって制御される。オリフィス１３
６の減衰係数は次式で表すことができる。 Ｃ＝〔ρ＊( π＊D²/4)³＊（１＋（d /D)²〕² / 2( C _d )² ＊( π＊d²/4)² ここに、Ｃはオリフィスの二次減衰係数を表し、ρは流
体密度を表し、Ｃ_d はオリフィス１３６の流量係数を表
す実験値である。オリフィス１３６は非層流を供給し、
そのため流体減衰は流体の粘性係数μには比較的鈍感に
なる。これは、流体の粘性係数μが上式内に存在しない
ことからも理解できる。当業者には明白なように、オリ
フィス１３６の直径が長手方向孔１３４ａ、ｂの直径よ
りもかなり小さいので、アマチュア部材１２６の減衰は
オリフィス１３６を通る減衰によって制御される。長手
方向孔１３４の直径は、オリフィス１３６の直径の３乃
至４倍大きくすることが好ましい。しかしオリフィス１
３６を横切って非層流を達成し、所望の減衰を得るため
に必要な正確な寸法は実験室試験を通して決定しなけれ
ばならない。約 22 mmの直径を有するアマチュア部材の
場合には、長手方向孔１３４ａ、ｂの直径を５乃至７ m
m とし、オリフィス１３６の直径を 1.5乃至２ mm とす
ることが好ましい。この設計の流体通路は、アマチュア
減衰がオリフィス１３６にまたがる減衰によって制御さ
れ、またオリフィス１３６が非層流を供給するので、ア
マチュア減衰が温度及び流体粘度の変化には比較的鈍感
であるという利点を有している。

【００２３】当業者には明白なように、本発明の流体通
路は本発明の範囲から逸脱することなく種々の他の形状
を取ることができる。不可欠な要求は、アマチュア減衰
をオリフィス１３６、または非層流を供給する他の通路
によって制御するということだけである。流体通路１３
２の代替実施例を図５及び６に示す。図５及び６に示す
流体通路１３２は、押しピン１２８とは反対のアマチュ
ア部材１２６の端にもみ下げた孔１３８を含んでいる。
流体通路１３２は更に横孔１４０をも含んでいる。オリ
フィス１３６はもみ下げた孔１３８と横孔１４０とを流
体的に接続するように設けられている。アマチュア部材
１２６の押しピン端からの少なくとも１つの長手方向孔
１３４が、横孔１４０と交差している。好ましい実施例
では、２つの長手方向孔１３４ａ、ｂが設けられてい
る。長手方向孔１３４ａ、ｂは、オリフィス１３６より
もかなり大きい直径である。これらの直径は図３及び４
で説明したものと同一にすることが好ましい。この設計
の流体通路は利用可能な力に約２乃至４％の損失をもた
らす。しかし粘度に対して鈍感であるということの方
が、この力損失よりも重要である。

【００２４】今度は管組立体Ｃを説明する。図面を明瞭
にするために、管組立体Ｃを説明するのに使用される番
号は図４に示してある。始めに、管組立体Ｃは '542 号
特許及び '600 号特許に記載されている組立体のような
従来の管組立体に類似している。しかしながら本管組立
体Ｃを製造し、構成する新規な手法は、以下の説明から
明白になるように、従来の管組立体に対して数多くの長
所を提供する。

【００２５】管組立体Ｃは、強磁性材料製の主ボディ部
材１５０を含む。珪素鋼、または再硫化または鉛処理低
炭素快削鋼のような種々の材料が主ボディ部材１５０を
形成するのに適している。図３及び４に示すような最終
的な組立体では、主ボディ部材１５０は、静止磁極片１
５３を形成する第１のボディ部分１５２と、第２のボデ
ィ部分１５４とを含む。しかし、後述するように、主ボ
ディ部材１５０は強磁性バーストックの単一片から加工
されており、それによって従来のソレノイド管組立体に
伴う同心性問題を回避している。磁極片１５３はアマチ
ュア室１５６の第１の端を限定している。アマチュア室
１５６は一定の直径を有し、アマチュア部材１２６を受
け入れるようになっている。本管組立体Ｃは比較的短い
アマチュア部材１２６を使用しているので、従来のソレ
ノイドに比して側荷重に対する耐性が増加している。詳
述すれば、管組立体Ｃはアマチュア室１５６において構
造的に最も弱い。それは、この領域の管壁が最も薄いか
らである。アマチュア部材１２６の長さはアマチュア室
１５６の長さの制御要因である。従って、もしアマチュ
ア部材１２６の長さを最小にすれば、より強い管組立体
Ｃが得られる。

【００２６】主ボディ部材１５０は更に、アマチュア室
１５６と同心で押しピン１２８を受けるようになってい
るピン孔１５８をも含む。主ボディ部材１５０の第１の
端付近のピン孔１５８には軸受座１５９が加工されてい
る。ピン軸受１６０が軸受座１５９内に配置されてい
る。ピン軸受１６０は青銅または油含浸焼結軸受である
ことが好ましい。真鍮座金のような非磁性アマチュア止
め１６１が、アマチュア室１５６内のアマチュア部材１
２６と磁極片１５３との間に配置されている。

【００２７】主ボディ部材１５０は、アマチュア部材１
２６が運動した時にピン孔１５８と弁組立体Ｄとの間に
流体を流すことができるピン変位流路１６４を含んでい
る。主ボディ部材１５０の第１の端部分１７０は、弁係
合部分１７２内で終端している。弁係合部分１７２は＃
６ニップルの形状であることが好ましく、その外面上の
雄ねじ１７４は弁組立体Ｄ内の対応雌ねじ１７５と係合
するので、管組立体Ｃを弁組立体Ｄ内にねじ込むことを
可能にしている。代替として、当分野では公知のよう
に、弁係合部分１７２は滑らかな外面と、４本ボルト取
り付け具のようなボルト取り付け具（図示してない）と
を含むことができ、ソレノイド１１０を弁組立体Ｄに取
り付けることができる。レンチ受け面１７８が、第１の
端部分１７０付近の主ボディ部材１５０内に加工されて
いる。レンチ受け面１７８は、レンチを使用して流体を
漏洩させないような充分なトルクで管組立体Ｃを弁組立
体Ｄ内にねじ込むことができるように設けられているの
である。

【００２８】管組立体Ｃは、ステンレス鋼製であること
が好ましい非磁性スリーブ１８０をも含んでいる。スリ
ーブ１８０は主ボディ部材１５０の第２の端部分１８２
上に滑らせるようになっている。詳述すれば、主ボディ
部材１５０は直径を小さくした部分１８４を含み、この
部分１８４の外径はスリーブ１８０の内径と実質的に同
一である。主ボディ部材１５０は直径を大きくした部分
１８６をも含み、この部分１８６の外径はスリーブ１８
０の外径と実質的に同一とすることが好ましい。小直径
部分１８４と大直径部分１８６との接合点は加工された
段１８８を形成し、後述するように組立て中にこの段１
８８を使用してスリーブ１８０を主ボディ部材１５０上
に位置決めすることができる。

【００２９】管組立体Ｃは、ステンレス鋼のような非磁
性材料製の取り外し可能な端栓１９０を含む。端栓１９
０はアマチュア室１５６の第２の端を限定している。好
ましい実施例では、端栓１９０は市販されている＃５ス
テンレス鋼栓の形状である。端栓１９０は第２の端部分
１８２内にねじ込まれ、それによってアマチュア室１５
６を密封する。密封用座金１９１が端栓１９０と主ボデ
ィ部材１５０との間に配置され、流体の漏洩を防いでい
る。代替として、'840号特許に開示されているような端
栓を端栓１９０の代わりに使用してもよい。

【００３０】アマチュア部材１２６は、端栓１９０とア
マチュア止め１６１との間のアマチュア室１５６内を長
手方向に滑るようになっている。アマチュア部材１２６
が運動する距離をアマチュアの作業間隙と呼ぶ。つまり
この作業間隙とは、アマチュア部材１２６がその滅勢さ
れた位置にある時に（即ち、アマチュア部材１２６が磁
極片１５３から最も遠い位置にある時に）、アマチュア
部材１２６とアマチュア止め１６１との間の距離のこと
である。図３及び４には、アマチュア部材１２６が作業
間隙のほぼ中央にあるように示してある。従って図３及
び４では、作業間隙は線ａとｂとの間の距離と、線ｃと
ｄとの間の距離との合計によって表される。アマチュア
室１５６内のアマチュア部材１２６の位置は、コイル１
１８によって確立される磁束通路の大きさと、押しピン
１２８上に加わる抵抗力とによって制御される。

【００３１】スリーブ１８０の一部は空隙１９２を取り
囲んでいる。詳述すれば、磁極片１５３は、環状でアマ
チュア室１５６の中心軸と同心の半径方向外向きのテー
パ１９３を含む。テーパ１９３はアマチュア室１５６の
一部分の外側にあってそれを取り囲んでいる。主ボディ
部材１５０とスリーブ１８０の複合組立体が空隙１９２
を形成している。強磁性スリーブ１８０及び空隙１９２
は各々第２のボディ部分１５４の端面１９４から、テー
パ１９３とスリーブ１８０との交点まで同軸状に伸びて
いる。図３及び４には空隙１９２の一部に非磁性ろう付
け材料１９５が示されている。ろう付け材料１９５は非
磁性であるから、この材料は空隙１９２と同じような効
果を磁束に与える。空隙１９２は、アマチュア部材１２
６の作業間隙よりも実質的に長くしてある。空隙１９２
はアマチュア部材１２６の作業間隙よりも２乃至３倍長
くすることが好ましい。空隙１９２の主な設計基準は、
静止磁極片１５３と第２のボディ部分１５４との間で磁
束が短絡しないように充分に長くすることである。

【００３２】ソレノイド１１０は、コイル組立体Ａを管
組立体Ｃに取り付けるためのコネクタ手段１９６をも含
む。好ましい実施例では、コネクタ手段１９６は止め輪
１９７と、座金１９８と、波形ばね１９９とを含む。止
め輪１９７は管組立体の外面内の対応する溝２００（図
９参照）内にはめ込まれ、それによってコイル組立体Ａ
を管組立体Ｃにに固定するようになっている。コネクタ
手段１９６は、本発明の範囲から逸脱することなくねじ
式の固定具のような数多くの他の形状とすることが可能
である。

【００３３】図３に示すように、弁組立体Ｄは、流体通
路２０１（これは油通路とも呼ぶ）と、ポート２０２
と、スプール２０４と、スプール戻しばね２０６とを含
む。スプール２０４は図３において横方向に自由に運動
することが可能であり、スプール２０４の運動によって
弁を開閉させたり、または弁の開きの程度を増減させる
ことができる。スプール戻しばね２０６は、ばね座２０
８を介してスプール２０４へ戻し力を与える。ばね座２
０８はスプール２０４の左右両側に設けられ（右側ばね
だけ図示してある）、ソレノイド１１０から力が加えら
れない場合には、通常はスプール２０４を中立位置にバ
イアスしている。

【００３４】以下に図７、８、及び９に基づいて本発明
による管組立体Ｃの製造段階を説明する。先ず、管組立
体Ｃの作成を強磁性円筒形バーストックの中実の片から
開始する。図７は好ましい製造工程の第１段階の後の管
組立体Ｃを示す。第１段階においては、バーストックを
自動化加工旋盤のような旋削機械上に配置する。この段
階では、主ボディ部材１５０の外面を加工してレンチ受
け面１７８、弁係合部分１７２、小直径部分１８４、外
向きテーパ１９３、及び空隙１９２を形成させる。更に
この第１段階では、中ぐり加工によってピン孔１５８、
軸受座１５９、及びピン変位流路１６４を主ボディ部材
１５０内に加工する。

【００３５】図８は好ましい製造工程の第２段階の後の
管組立体Ｃを示す。第２段階では、非磁性スリーブ１８
０を主ボディ部材１５０の小直径部分１８４上に滑り込
ませる。主ボディ部材１５０上へのスリーブ１８０の配
置は段１８８の加工位置によって制御できる。段１８８
の位置を決定する主な基準は、スリーブ１８０が空隙１
９２全体を覆うことである。スリーブ１８０を主ボディ
部材１５０上に配置する前に、スリーブ１８０が重なっ
ている小直径部分１８４にろう付け用ペーストのような
ろう付け用材料の層を塗布する。次いでスリーブ１８０
を主ボディ部材１５０上に位置決めし、この複合組立体
を炉内ろう付けによって結合する。代替として、周知の
レーザ溶接または電子ビーム溶接によってスリーブ１８
０と主ボディ部材１５０とを結合することもできる。

【００３６】図９は好ましい製造工程の第３段階の後の
管組立体Ｃを示す。第３段階においては、主ボディ部材
１５０内にアマチュア室１５６を加工する。アマチュア
室１５６を加工する前の主ボディ部材１５０は強磁性バ
ーストックの単片からなっている。アマチュア室１５６
を加工すると、主ボディ部材１５０は第１の部分１５２
と第２の部分１５４とに分割され、これら２つの部分は
非磁性スリーブ１８０によって結合されている。この第
３段階中に、取り外し可能な端栓１９０を受け入れる第
２の端部分１８２も加工する。第３加工段階とその後の
清掃が終了すると、管組立体Ｃは最終ソレノイド組立体
内に使用可能になる。

【００３７】本設計によるソレノイドは種々の応用を有
している。しかしながら好ましい応用としては、建設車
両上の作動弁のような流体圧弁の制御にあると考えられ
る。以下に弁組立体Ｄと共に本ソレノイド１１０を使用
することに関して説明する。ソレノイド１１０は、取り
外し可能なコイルユニットＡ、管組立体Ｃ、及びアマチ
ュア組立体Ｂからなるような状態で（即ち図３に示すよ
うな状態で、但し弁組立体Ｄは除く）供給者から出荷さ
れる。

【００３８】ソレノイド１１０の購入者は、以下のよう
にしてソレノイド１１０を弁組立体Ｄに結合する。先ず
管組立体Ｃを弁組立体Ｄ内の対応するねじの中にねじ込
む。管組立体Ｃを流体の漏洩がないように充分なトルク
で弁組立体Ｄ内にねじ込むためにレンチを使用すること
ができる。次にコイルユニットＡを管組立体Ｃ上に滑り
込ませる。波形ばね１９９及び座金１９８を管組立体Ｃ
上に位置決めする。最後に、止め輪１９７を対応する溝
２００内に位置決めし、それによってコイルユニットＡ
を管組立体Ｃに固定する。次いで電気コネクタ１２２を
制御手段（図示してない）に接続する。この制御手段は
コイル１１８を流れる電流を調整してアマチュア室１５
６内のアマチュア部材１２６の位置を制御する。

【００３９】ソレノイド１１０が故障した場合には本設
計は有利である。何故ならば、取り外し可能なコイルユ
ニットＡは、管組立体Ｃを弁組立体Ｄから取り外さずに
容易に交換できるからである。これはまた、コイルユニ
ットＡを交換する必要を生じた場合に、流体圧用の流体
を汚染させないという利点をも提供する。本ソレノイド
は端栓１９０を使用しており、これが種々の利点をもた
らす。流体の汚染またはアマチュア部材１２６の破損を
点検するために、端栓１９０は容易に取り外すことがで
きる。また端栓１９０は、ろう付け、溶接、加工及び清
掃の全てまたは何れかの処理を完了した後のアマチュア
部材１２６を挿入可能ならしめる。取り外し可能な端冠
を設けていないソレノイドでは、溶接処理によってテフ
ロン軸受が損傷を受ける恐れがある。また、取り外し可
能な端栓１９０を使用することによって、幾つかの異な
る応用に対して単一のソレノイド設計を使用することが
できる。詳述すれば、異なる機能を遂行させるために異
なる端栓１９０を開発することができる。例えば、コイ
ル１１８が故障した場合にアマチュアの位置を手動で制
御するための手動優先機構（図示してない）を端栓１９
０に設けることができる。若干の応用においては、ソレ
ノイド１１０を弁組立体に結合した後に弁を浄化する必
要があるかも知れない。これらの応用では、'840号特許
に記載されているような浄化機構（図示してない）を設
置することができる。

【００４０】本ソレノイドは管組立体Ｃを使用してお
り、これは従来のソレノイドに伴う多くの問題を解消す
る。詳述すれば、主ボディ部材１５０がバーストックの
単片から作られるために、従来の３片管組立体に付随す
る同心性の諸問題は解消される。更に、長手方向の公差
の累積に起因する諸問題は本設計によって最小になる。
本設計の管組立体Ｃにおいて長手方向公差に影響するの
は、アマチュア室１５６の長さ、アマチュア部材１２６
の長さ、及び端栓１９０の長さだけである。これに対し
て、３片管組立体を使用する従来のソレノイドでは、磁
極片及び案内管の長さの公差が付加される。更に、多重
金属設計を使用して製造されている従来の案内管は個々
の区分を結合している箇所の公差も追加される。従来の
管組立体に伴う公差累積の殆どを排除することによっ
て、本設計は押しねじの必要性を排除し、それによって
押しねじに伴う諸問題をも解消している。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による典型的な比例ソレノイドの断面
図。

【図２】従来技術による別の比例ソレノイドの断面図。

【図３】本発明の一実施例を弁組立体と共に示す断面
図。

【図４】図３の実施例を別の角度から見た断面図。

【図５】第２の流体通路の例を使用している本発明の別
の実施例を弁組立体と共に示す断面図。

【図６】図５の実施例を別の角度から見た断面図。

【図７】本発明によるソレノイド製造工程の第１段階を
終了した後の管組立体を示す断面図。

【図８】本発明によるソレノイド製造工程の第２段階を
終了した後の管組立体を示す断面図。

【図９】本発明によるソレノイド製造工程の第３段階を
終了した後の管組立体を示す断面図。

【符号の説明】

Ａ コイルユニット Ｂ アマチュア組立体 Ｃ 管組立体 Ｄ 流体圧弁組立体 １０ ソレノイド １２ 中空案内管 １４ 固定磁極片 １６ 端冠 ２０ アマチュア室 ２２ アマチュア ２４、２６ 磁気区分 ２８ 非磁気区分 ３０ 押しねじ ３２ 流体通路 １１０ ソレノイド １１２ ハウジング １１４ 端座金 １１８ コイル １２２ 電気導体 １２６ アマチュア部材 １２８ 押しビン １３２ 流体通路 １３６ オリフィス １５０ 主ボディ部材 １５２ 第１のボディ部分 １５３ 静止磁極片 １５４ 第２のボディ部分 １５６ アマチュア室 １５８ ピン孔 １６０ ピン軸受 １６１ アマチュア止め １７０ 第１の端部分 １７２ 弁係合部分 １７４ 雄ねじ １７５ 雌ねじ １８０ スリーブ １８２ 第２の端部分 １８４ 小直径部分 １８６ 大直径部分 １８８ 段 １９０ 端栓 １９２ 空隙 １９３ テーパ １９４ 端面 １９５ ろう付け材料 １９７ 止め輪 ２０１ 流体（油）通路

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 付勢可能なコイルを有するソレノイド内
   に使用する組立体であって、 内部にアマチュア室を有し、コイル内に受けられるよう
   になっている中空ソレノイドアマチュア管と、 アマチュア室の第１の端を限定する静止磁極片部材と、 アマチュア室の第２の端を限定する端栓と、 流体的に接続されていてアマチュアを通して非層流であ
   る流体の流れを供給するようになっているオリフィスと
   長手方向孔とを有するアマチュア部材とを具備し、 上記長手方向孔の直径がオリフィスの直径の少なくとも
   ３倍は大きく、上記アマチュア部材が磁極片に対して軸
   方向に滑り運動するように、且つ磁極片に対して作業間
   隙を限定するように位置決めされていることを特徴とす
   る組立体。
2. 【請求項２】 端栓が取り外し可能である請求項１に記
   載の組立体。
3. 【請求項３】 付勢可能なコイルを有するソレノイド内
   に使用する組立体であって、 第１及び第２のボディ部分を含み、一定の直径のアマチ
   ュア室を内部に有しており、コイル内に受けられるよう
   になっている強磁性主ボディ部材と、 主ボディ部材の外面に形成され、アマチュア室と主ボデ
   ィ部材の外面との間に伸びる半径方向外向きのテーパ
   と、 第１のボディ部分内に配置され、アマチュア室の第１の
   端を限定する静止磁極片と、 第２のボディ部分内に配置され、アマチュア室の第１の
   端を限定する端栓と、 アマチュア室内に位置決めされ、磁極片に対して軸方向
   滑り運動するように、且つ磁極片に対して作業間隙を限
   定するように位置決めされているアマチュア部材と、 主ボディ部材上に位置決めされ、且つ主ボディ部材に固
   定的に結合されている非磁性円筒形スリーブとを具備
   し、 上記スリーブが、外向きテーパと、アマチュア部材に選
   択された磁力を賦課し得るような充分な作業間隙の少な
   くとも一部分とに線形に同延であり、上記スリーブと外
   向きテーパとの接合点が、外向きテーパから第２のボデ
   ィ部分の内側端面まで伸びる空隙を限定し、そして静止
   磁極片、主ボディ部材、及び第１及び第２のボディ部分
   が強磁性材料の単一片から作成され、スリーブを主ボデ
   ィ部材に固定した後にアマチュア室が形成されることを
   特徴とする組立体。
4. 【請求項４】 アマチュア部材が、非層流である流体の
   流れを供給する流体通路を含む請求項３に記載の組立
   体。
5. 【請求項５】 アマチュア部材が、流体的に接続されて
   いてアマチュアを通して非層流である流体の流れを供給
   するようになっているオリフィスと長手方向孔とを有
   し、上記長手方向孔の直径がオリフィスの直径の少なく
   とも３倍は大きくなっている請求項４に記載の組立体。
6. 【請求項６】 端栓が取り外し可能である請求項３に記
   載の組立体。
7. 【請求項７】 第１のボディ部分が、弁係合部分をも含
   む請求項３に記載の組立体。
8. 【請求項８】 付勢可能なコイルを有するソレノイド内
   に使用する組立体を製造する方法であって、 内部にアマチュア室を有し、コイル内に受けられるよう
   になっている中空ソレノイドアマチュア管を準備する段
   階と、 第１のボディ部分内に配置され、アマチュア室の第１の
   端を限定する静止磁極片部材を準備する段階と、 第２のボディ部分内に配置され、アマチュア室の第２の
   端を限定する端栓を準備する段階と、 流体的に接続されていてアマチュアを通して非層流であ
   る流体の流れを供給するようになっているオリフィスと
   長手方向孔とを有するアマチュア部材を準備する段階と
   を具備し、 上記長手方向孔の直径をオリフィスの直径の少なくとも
   ３倍は大きくし、上記アマチュア部材を磁極片に対して
   軸方向に滑り運動するように、且つ磁極片に対して作業
   間隙を限定するように位置決めすることを特徴とする方
   法。
9. 【請求項９】 端栓が取り外し可能である請求項８に記
   載の方法。
10. 【請求項１０】 付勢可能なコイルを有するソレノイド
    内に使用する組立体の製造方法であって、 第１及び第２のボディ部分を含み、一定の直径のアマチ
    ュア室を内部に有しており、コイル内に受けられるよう
    になっている強磁性主ボディ部材を準備する段階と、 主ボディ部材の外面上に半径方向外向きのテーパを準備
    する段階と、 アマチュア室内に位置決めされ、磁極片に対して軸方向
    滑り運動するように、且つ磁極片に対して作業間隙を限
    定するように位置決めされているアマチュア部材を準備
    する段階と、 非磁性スリーブを主ボディ部材に取り付ける段階とを具
    備し、 上記非磁性スリーブを、外向きテーパと、アマチュア部
    材に選択された磁力を賦課し得るような充分な作業間隙
    の少なくとも一部分とに線形に同延とし、上記スリーブ
    と外向きテーパとの接合点によって半径方向外向きテー
    パから第２のボディ部分の内側端面まで伸びる空隙を限
    定せしめ、そしてスリーブを主ボディ部材に固定した後
    にアマチュア室を形成することを特徴とする方法。
11. 【請求項１１】 アマチュア部材が、非層流である流体
    の流れを供給する流体通路を含む請求項１０に記載の方
    法。
12. 【請求項１２】 アマチュア部材が、オリフィスと、こ
    のオリフィスに流体的に接続されていてアマチュアを通
    して非層流である流体の流れを供給するようになってい
    る長手方向孔とを有し、上記長手方向孔の直径をオリフ
    ィスの直径の少なくとも３倍は大きくしてある請求項１
    １に記載の方法。
13. 【請求項１３】 端栓が取り外し可能である請求項１０
    に記載の方法。
14. 【請求項１４】 第１のボディ部分上に弁係合部分を形
    成する段階をも含む請求項１０に記載の方法。