JPH0614412Y2 - 電磁比例ソレノイド - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電磁比例制御弁等に使用される電磁比例ソレノ
イドに関する。

（従来の技術） 従来公知のこの種の電磁比例ソレノイドとして、例え
ば、特開昭５６−６５７８２号公報に記載されたものが
ある。

この公報に記載される技術は、第４図に示すように、可
動鉄芯（プランジャ）４が固定鉄芯（第１ヨーク）８の
凹所（孔）８ａに進入した後には、磁力線の数及び吸引
力の一定化を図るべく、前記固定鉄芯８の先端部外周を
先細り状のテーパ部８ｂに形成したものである。

このようにして、磁力線の増加量に変化がなくなれば、
可動鉄芯４が固定鉄芯８側に移動しても吸引力はほぼ一
定であり、スプール９背後のスプリング力と釣り合って
それ以上移動しないことになるのである。

即ち、電流値をパラメータとした吸引力とストロークと
の関係が第６図に示した如くになり、可動鉄芯４が所定
長以上ストロークして固定鉄芯８の凹所８ａ内に進入す
れば、それ以上固定鉄芯８側に近づいても吸引力はそれ
以上大きくならず水平吸引力特性となる。これは電磁比
例ソレノイドの基礎原理として周知である。

これをさらに、詳述すれば、一般に、吸引力Ｆ で表わされるもので、パーミアンスＰ_０は、 （但しμは透磁率、Ｄ_１は固定鉄芯８の凹所８ａ内にお
ける内側直径、ｘはストローク量、δは凹所８ａの環状
内壁の内面と可動鉄芯４の外径との間隔である。） であり、又、アンペアターンＵは電磁コイルの巻回数を
Ｎとすれば、 Ｕ＝ＩＮ …（３） であり、第５図に示す如く固定鉄芯８のテーパ部８ｂ先
端の半径方向の厚さｗとテーパ部８ｂ基部の半径方向の
厚さＷとの比ｗ／Ｗを０〜0.2とし、テーパ部８ｂ軸方
向の長さｌと凹所８ａの軸方向の深さＬとの比ｌ／Ｌを
0.6〜1.0とし、さらに、固定鉄芯８の凹所８ａの内側直
径Ｄ_１と外径直径Ｄ_２との比Ｄ_１／Ｄ_２を0.75〜0.85と
し、パーミアンスＰ_０の変化をストロークに対し無関係
としたからｄＰｏ／ｄｘが一定値（ｋ）となり、結局
（１）乃至（３）式から となり、可動鉄芯４が凹所８ａ内に進入すれば、吸引力
Ｆは（４）式から明らかなようにストローク量ｘとは無
関係となり、電流値Ｉのみの変化により可変となるので
ある。即ち、電流値Ｉを変化させない限りその吸引力は
ほぼ一定となる。

かくして、この電流値Ｉを代えることにより、この水平
吸引力は任意に得られるので、所定の電流値Ｉを選択す
ることにより所定のストローク位置で前記吸引力に応じ
て変化する流入路（Ｐ）と流出路（Ａ）または（Ｂ）と
の開口面積の変化により形成されるスプリング力とが釣
り合うことで可動鉄芯４はこのバランスした位置で停止
することになる。而して、この停止によってスプール９
もその移動途中で停止するから、該スプール９による流
出路（Ａ）または（Ｂ）の弁開度が規制され、流量制御
が行われるようになっている。

また、可動鉄芯４の直角端面４ａが固定鉄芯８の垂直な
面８ｃに接近すれば、軸方向にも磁力線が通ることにな
り、吸引力が急激に立上るようになるが（第６図Ｈ′区
間）、固定鉄芯８のＨ′以内の近傍に可動鉄芯４が接近
しないように非磁性体からなるストッパＳを設けて可動
鉄芯４が固定鉄芯８に直接当接しないようにしている。
これにより、電流値に比例して可動鉄芯が変位する機能
をもたせた電磁比例ソレノイドとしている。

電磁比例ソレノイドでは、一般に、ソレノイドの励磁電
流に応じて弁体の開弁圧を制御する可動鉄芯が固定鉄芯
の凹所に進入して移動する間にＯＮ．ＯＦＦソレノイド
と異なり一定のクリアランスを保持して正確に変位させ
ることを要するが、前記従来例では、可動鉄芯４はその
外周に設けた非透磁性体からなる環状段部４ｂを案内筒
２内に摺動自在に当接させると共に、シャフト３を軸受
５を介して摺動自在に支持しており、さらに、ストッパ
Ｓによりストロークを制限している。

また、第３図に示す他の従来の電磁比例ソレノイドで
は、ハウジング１内に形成した円筒部２に非磁性部材で
形成したシャフト３を貫設したプランジャ４を収納し、
シャフト３の両端を軸受５，６により軸方向に摺動可能
に軸支する一方、円筒部２の内周面とプランジャ４の外
周面との間に僅かなクリアランスを設けて当該プランジ
ャ４の前記円筒部２の内周面への吸着を防止し、円筒部
２の外周面に巻回したソレノイド７の励磁電流に応じて
プランジャ４を正確に変位制御するようにしている。

（考案が解決しようとする課題） しかし、前記最初の従来の電磁比例ソレノイド（第４
図）においては、環状段部４ｂやストッパＳの設定加工
が煩わしく、また、該環状段部４ｂが案内筒２内を摺動
して変位する間には摩擦が生じ、ＯＮ・ＯＦＦソレノイ
ドでは問題とならない軽徴な摩擦も可動・固定両鉄芯間
の摺動抵抗の顕著な変化として現われ、従って、その変
位に円滑性を欠き、両鉄芯間のクリアランスが正確に維
持されないという作動上の難点がある。

また、前記他の従来の電磁比例ソレノイド（第３図）に
おいては、シャフト３及び軸受５，６を必要とすること
等から部品点数が多く、且つ構造が複雑であり、しか
も、シャフト３の両端を軸支する両軸受５，６の加工精
度及び円筒部２の内周面とプランジャ４の外周面との間
のクリアランスの管理等の３個所の加工精度を高めるこ
とが必要であり、非常に高価となると共に、形状も大型
化する等の問題がある。

本考案は前記従来技術の問題点を解決するためになされ
たもので、電磁比例ソレノイドの構造を簡略化し、安価
且つ小型化を図ると共に作動の信頼性の高い電磁比例ソ
レノイドを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本考案は、第１のヨーク１
６と、第２のヨーク１７と、これらの第１・第２ヨーク
１６・１７との間に介在される非磁性の環状部１８とか
らなるハウジング１１内に形成された円筒部１１ａに、
一端面に押圧部材２６の一端が当接または結合されるプ
ランジャ１３を軸方向に移動可能に収納し、該プランジ
ャ１３を当該円筒部１１ａの外周面に巻回したソレノイ
ド１４の励磁電流に応じて変位させるべく、前記第１ヨ
ーク１６の先端内部に前記プランジャ１３を受け入れる
孔１６ｂを有し、且つ前記第１ヨーク１６の先端外周を
テーパ状に形成した電磁比例ソレノイドであって、前記
第２ヨークはその内径は前記第１ヨーク１６の本体１６
ａの貫通孔１６ｃと同心に拡径して形成した前記孔１６
ｂの内径と同径に設定され、前記円筒部１１ａの内周面
と前記プランジャ１３の外周面との間に、非磁性部材で
形成され前記押圧部材２６が遊貫する孔１２ａを有し、
且つ前記孔１６ｂと貫通孔１６ｃとの間の段部に当接す
る底部端壁１２ｂを有する有底管１２を嵌装し、前記プ
ランジャ１３を前記有底管１２内に軸方向に摺動可能に
収納せしめ、更に、前記押圧部材２６をコイルスプリン
グで形成し前記有底管１２の前記孔１２ａを貫通させ、
当該プランジャ１３の前記ハウジング１１の円筒部１１
ａに対する偏心と前記第１ヨーク１６の段部への衝合を
防止するようにしたことを特徴とする。

（作用） 上記構成において、円筒部１１ａ内周面とプランジャ１
３の外周面及び孔１６ｂと貫通孔１６ｃとの間の段部に
は、非磁性体からなる一つの有底管１２が嵌装され、こ
の有底管１２内を前記プランジャ１３はソレノイド１４
とコイルスプリングから成る押圧部材２６とにより、一
定の吸引力で必要なストロークだけで作動し、比例的な
圧力制御を行う。

（考案の実施例） 以下本考案の一実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本考案に係る電磁比例ソレノイドを適用した電
磁比例制御弁を示し、電磁比例ソレノイド１０は、ハウ
ジング１１、該ハウジング１１内に収納される有底管１
２及びプランジャ１３、ハウジング１１に巻回されるソ
レノイド１４、ハウジング１１及びソレノイド１４を収
納するカバー１５等で構成されている。

ハウジング１１は第１のヨーク１６と第２のヨーク１７
と、これらのヨーク１６とヨーク１７との間に介在され
る環状部１８とから成り、ヨーク１６の本体１６ａの一
端面の軸心には孔１６ｂが穿設され、該孔１６ｂの底面
には貫通孔１６ｃが同心状に穿設され、他端にはフラン
ジ１６ｄが形成されている。ヨーク１７は有底円筒体で
その外径はヨーク１６の本体１６ａの外径と同径に、内
径は孔１６ｂの内径と同径に設定されている。また、ヨ
ーク１６の開口端（先端）外周は電磁比例ソレノイドの
特性を付与すべくテーパ状に形成されている。これらの
ヨーク１６の孔１６ｂの開口端とヨーク１７の開口端と
は環状部１８を介して接続されている。

環状部１８は、本実施例では非磁性体部材で形成され、
その外径、内径は夫々ヨーク１７の外径、内径と同径に
設定されている。この環状部材１８はヨーク１６と１７
との間の磁気回路を遮断し、ソレノイド１４により発生
される磁束をヨーク１６、プランジャ１３、ヨーク１７
の経路で流すようにしている。これらのヨーク１６の本
体１６ａと環状部材１８と、ヨーク１７とによりハウジ
ング１１の円筒部１１ａが形成される。この円筒部１１
ａ内には有底管１２及びプランジャ１３が同心的に収納
されている。なお、環状部１８は非磁性の物質、例えば
空気即ち環状の空間でもよい。

有底管１２は第２図に示すように、例えば真鍮等の非磁
性金属部材から成るパイプ部材の一端をプレス成型加工
により中央に孔１２ａを有する底部端壁１２ｂに形成し
たものである。この有底管１２は前記ヨーク１７内に嵌
挿され、その肉厚はヨーク１７の内周面とプランジャ１
３の外周面との間のクリアランス程度に設定され、孔１
２ａはヨーク１６の貫通孔１６ｃと同径に設定され、底
部端壁１２ｂはヨーク１６の孔１６ｂと前記貫通孔１６
ｃとの間の段部に当接するように嵌合されている。この
有底管１２の他端（開口端）とヨーク１７の対向端との
間には非磁性部材より成るストッパ１９が介在され、後
述するコイルスプリング２０のばね受となり、且つ有底
管１２の開口端の真円度を補正している。

プランジャ１３は有底管１２内に嵌挿され、その外径は
有底管１２の内径よりもやや小径をなし、有底管１２内
を軸方向に摺動可能に嵌挿される大きさに設定されてい
る。該プランジャ１３の軸心には孔１３ａが穿設され、
一側開口端１３ａ′は段差をなして大径に拡開されてい
る。プランジャ１３の孔１３ａの開口端１３ａ′の端面
と前記ストッパ１９の対向端面との間にはコイルスプリ
ング２０が介在されている。

上記構成において、ヨーク１６及び１７の各内周面とプ
ランジャ１３の外周面とは非磁性体より成る有底管１２
の周壁を介して対向し、これらのヨーク１６及び１７と
プランジャ１３とが磁気的に吸着することが防止され
る。また、有底管１２はプランジャ１３自体を軸支する
軸受機能及びプランジャ１３のヨーク孔１６ｂ内端面へ
の直接の当接吸引を防止する機能をも有している。更
に、有底管１２の底部端壁１２ｂはプランジャ１３の下
方側へのストロークを制限するストッパを成している。

ハウジング１１の円筒部１１ａの外周面にはソレノイド
１４が巻回され、これらのハウジング１１及びソレノイ
ド１４は略碗状のカバー１５に収納されている。カバー
１５は磁性部材で形成され、ヨーク１６のフランジ１６
ｄの外周が当該カバー１５の開口端１５ａに嵌合され、
ヨーク１７の底端が当該カバー１５の底端に設けられ孔
１５ｂに嵌合し、外部磁気回路を形成している。

ヨーク１６のフランジ１６ｄの端面には制御弁を形成す
るハウジング２４が固着され、このハウジング２４には
ヨーク１６の貫通孔１６ｃと対応する孔２４ａ、該孔２
４ａに同心的に連通し弁体２５を収納する孔２４ｂ、該
孔２４ｂに同心的に連通され、弁体２５により閉塞され
る弁孔２４ｃ及び孔２４ｂに連通するドレイン孔２４ｄ
が穿設されている。弁体２５は孔２４ｂ内に収納されて
弁孔２４ｃを閉塞しており、該弁体２５とプランジャ１
３との各対向端面間には有底管１２の孔１２ａ，ヨーク
１６の貫通孔１６ｃを貫通して弁体２５を閉弁方向に付
勢する押圧部材例えばコイルばね２２６が介在してい
る。

プランジャ１３は、ソレノイド１４に供給される励磁電
流に応じて吸引されて有底管１２内をヨーク１７側から
ヨーク１６方向に摺動し、これに応じてコイルばね２６
を圧縮してそのセット荷重、即ち、開弁圧を制御する。

この際、プランジャ１３は、ハウジングの円筒部１１ａ
特に、第１ヨーク１６の孔１６ｂの内周面及び底部（段
部）との間に有底管１２の胴部及び底部端壁１２ｂによ
って均一な間隔を確保され、制御動作が常に滑らかで、
かつ、均一に行なわれる。

（考案の効果） 異常詳述したように、本考案は、第１のヨーク１６と、
第２のヨーク１７と、これら第１・第２ヨーク１６・１
７との間に介在される非磁性の環状部１８とからなるハ
ウジング１１内に形成された円筒部１１ａに、一端面に
押圧部材２６の一端が当接または結合されるプランジャ
１３を軸方向に移動可能に収納し、該プランジャ１３を
当該円筒部１１ａの外周面に巻回したソレノイド１４の
励磁電流に応じて変位させるべく、前記第１ヨーク１６
の先端内部に前記プランジャ１３を受け入れる孔１６ｂ
を有し、且つ前記第１ヨーク１６の先端外周をテーパ状
に形成した電磁比例ソレノイドであって、前記第２ヨー
クはその内径は前記第１ヨーク１６の本体１６ａの貫通
孔１６ｃと同心に拡径して形成した前記孔１６ｂの内径
と同径に設定され、前記円筒部１１ａの内周面と前記プ
ランジャ１３の外周面との間に、非磁性部材で形成され
前記押圧部材２６が遊貫する孔１２ａを有し、且つ前記
孔１６ｂと貫通孔１６ｃとの間の段部に当接する底部端
壁１２ｂを有する有底管１２を嵌装し、前記プランジャ
１３を前記有底管１２内に軸方向に摺動可能に収納せし
め、更に、前記押圧部材２６をコイルスプリングで形成
し前記有底管１２の前記孔１２ａを貫通させ、当該プラ
ンジャ１３の前記ハウジング１１の円筒部１１ａに対す
る偏心と前記第１ヨーク１６の段部への衝合を防止する
ようにしたようにしたので、プランジャ１３は、ハウジ
ング１１の円筒部１１ａの内周面との間に有底管１２に
よって均一な間隔が確保され、プランジャの円筒部１１
ａ軸心に対し偏心した作動が防止されるためプランジャ
１３の励磁電流に比例して正確に、かつ、滑らかに行わ
れる。

そして、従来のシャフトを貫設したプランジャを使用す
る電磁比例ソレノイドに比べシャフトの軸受が省略でき
る等で構造が極めて簡単且つ部品点数の低減が図れる。

また、有底管１２の底部端壁１２ｂを孔１６ｂと貫通孔
１６ｃとの間の段部に嵌装するので有底管１２の位置決
めが容易となり組立性が向上する。

この結果、製造コストの低減及び小型化を図ることが可
能となる。

さらに、有底管１２の底部端壁１２ｂがプランジャ１３
のストッパを成すので、プランジャ１３の極端位置での
第１ヨーク１６との直接接触を回避し、励磁電流の大き
さに比例した制御を可能とすると共に、部品点数を更に
低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る電磁比例ソレノイドの一実施例を
示す縦断面図、第２図は本考案に係る有底管の斜視図、
第３図は従来の電磁比例ソレノイドの縦断面図、第４図
は従来の他の電磁比例ソレノイドの縦断面図、第５図は
第４図のＶ矢視拡大図、第６図は同上第４図の電磁比例
ソレノイドの電磁コイルの電流値を変化させたときの吸
引力−ストローク特性図である。 １０…電磁比例ソレノイド、１１…ハウジング、１１ａ
…ハウジングの円筒部、１２…有底管、１２ａ…有底管
の孔、１２ｂ…底部端壁、１３プランジャ、１４…ソレ
ノイド、２６…押圧部材

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】第１のヨーク１６と、第２のヨーク１７
   と、これら第１・第２ヨーク１６・１７との間に介在さ
   れる非磁性の環状部１８とからなるハウジング１１内に
   形成された円筒部１１ａに、一端面に押圧部材２６の一
   端が当接または結合されるプランジャ１３を軸方向に移
   動可能に収納し、該プランジャ１３を当該円筒部１１ａ
   の外周面に巻回したソレノイド１４の励磁電流に応じて
   変位させるべく、前記第１ヨーク１６の先端内部に前記
   プランジャ１３を受け入れる孔１６ｂを有し、且つ前記
   第１ヨーク１６の先端外周をテーパ状に形成した電磁比
   例ソレノイドであって、前記第２ヨークはその内径は前
   記第１ヨーク１６の本体１６ａの貫通孔１６ｃと同心に
   拡径して形成した前記孔１６ｂの内径と同径に設定さ
   れ、前記円筒部１１ａの内周面と前記プランジャ１３の
   外周面との間に、非磁性部材で形成され前記押圧部材２
   ６が遊貫する孔１２ａを有し、且つ前記孔１６ｂと貫通
   孔１６ｃとの間の段部に当接する底部端壁１２ｂを有す
   る有底管１２を嵌装し、前記プランジャ１３を前記有底
   管１２内に軸方向に摺動可能に収納せしめ、更に、前記
   押圧部材２６をコイルスプリングで形成し前記有底管１
   ２の前記孔１２ａを貫通させ、当該プランジャ１３の前
   記ハウジング１１の円筒部１１ａに対する偏心と前記第
   １ヨーク１６の段部への衝合を防止するようにしたこと
   を特徴とする電磁比例ソレノイド。