JP2017163049A - ソレノイド - Google Patents

Abstract

【課題】外部との呼吸により流入されて可動部の周囲に存在する流体に対するコンタミの混入を相当程度まで低減できるソレノイドを提供する。【解決手段】コイル３５、プランジャ２０、センターポスト１０及びシャフト２５を内部に収納するケース部３０を具備したソレノイド２において、ケース部３０の被駆動体の配設される側と反対の側面にフィルタ４１が設けられ、前記プランジャ２０の収容されるプランジャ収容室２２はフィルタ４１を通して外部空間と連通されることを特徴としている。【選択図】図１

Description

本発明は、例えばショックアブソーバ等の各種油空圧制御機器用ソレノイドバルブ等に用いられるソレノイドに関するものである。

従来、油圧制御用のスプールタイプ３方リニアソレノイドにおいて、可動部の作動をスムーズに行うために、可動部両端部のスペースにある空気、または液体を含む気体の外部との呼吸経路を確保する必要があった。
一方、耐コンタミ性向上のためには、外部との呼吸経路にコンタミの侵入を防止するフィルタ機能を付加し、かつ、外部との流体の進入経路は最小限にする方が望ましい。
しかし、特許文献１に示す従来の技術（以下、「従来技術１」という。）においては、ソレノイド部のエンドプレートにソレノイド部を構成するケース部の内部に存在する制御流体を流動させるための呼吸孔が形成されているものの、該呼吸孔にはフィルタが設けられていない。
なお、本願において、「コンタミ」とはコンタミネーション（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏ）の略称であり、多細粒子状の導電性異物などの「粒子状異物」を意味する。

また、特許文献２には、図３に示すように、被駆動体５０を収容するハウジング５１に、該ハウジング５１の内外を連通する呼吸孔５２を設け、プランジャ収容室５３は、シャフト５４と軸受５５との間の摺動クリアランス５６の流路面積よりも流路面積の大きい呼吸通路５７を介して呼吸孔５２と連通され、呼吸通路５７には、該呼吸通路５７を流れる呼吸用流体に含まれる異物の通過を阻止するフィルタ５８が設けられた発明（以下、「従来技術２」という。）が示されている。

上記の従来技術１においては、呼吸孔にフィルタが設けられていないため、コンタミの侵入する可能性が高まり、コンタミの噛み込みによってプランジャ及びシャフトに摺動不良が発生するという問題があった。

また、上記の従来技術２においては、ハウジング５１の内面とシャフト５４との間にフィルタ５８が設けられているため、呼吸孔５２を介して流入する流体中に含まれるコンタミがフィルタ５８内面とシャフト５４外面との間の摺動部において混入し、シャフト５４外面の呼吸通路５７を介してプランジャ収容室５３にコンタミが侵入するという問題があった。

ＷＯ２０１２−０７７４８６号公報 特開２００５−１５５７９４号公報

本発明は、上記従来技術の有する問題点を解決するためになされたものであって、ソレノイドを構成するケース部にコンタミの侵入を防止するフィルタを設けることにより、プランジャ収容室へのコンタミの侵入を低減させることができ、併せて、プランジャ、シャフト及びスプール等の可動部材と摺動する部分へのフィルタの設置を回避することにより、可動部材とフィルタとの相対摺動によるコンタミの混入を防止でき、外部との呼吸により流入されて可動部の周囲に存在する流体に対するコンタミの混入を相当程度まで低減することのできるソレノイドを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため本発明のソレノイドは、第１に、通電によって磁力を発生するコイル、磁性材料で構成され軸方向へ移動可能に設けられたプランジャ、前記コイルの発生した磁力を前記プランジャの軸方向の対向位置へ導く磁性材料で構成されたセンターポスト、前記プランジャの軸方向の変位を被駆動体へ伝えるシャフト、前記コイル、プランジャ、センターポスト及びシャフトを内部に収納するケース部と、を具備したソレノイドにおいて、
前記ケース部の前記被駆動体の配設される側と反対の側面にフィルタが設けられ、前記プランジャの収容されるプランジャ収容室は前記フィルタを通して外部空間と連通されることを特徴としている。
この特徴によれば、プランジャ収容室へのコンタミの侵入を低減させることができ、併せて、プランジャ、シャフト及びスプール等の可動部材と摺動する部分へのフィルタの設置を回避することができるため、可動部材とフィルタとの相対摺動によるコンタミの混入を防止でき、外部との呼吸により流入されて可動部の周囲に存在する流体に対するコンタミの混入を相当程度まで低減することができる。
また、プランジャ収容室に磁性体からなるコンタミの侵入が低減されるため、磁力特性の変化を防止でき、所定の特性を奏することのできるソレノイドを提供することができる。

また、本発明のソレノイドは、第２に、前記第１の特徴において、前記フィルタの前記プランジャの収容されるプランジャ収容室側にエンドプレートが設けられ、前記エンドプレートには前記プランジャ収容室側と外部空間とを連通する呼吸孔が形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、フィルタを通った流体が滞ることなく外部空間とプランジャ収容室の間で呼吸される。

また、本発明のソレノイドは、第３に、前記第１または第２の特徴において、前記フィルタの前記プランジャの収容されるプランジャ収容室とは反対側にカバープレートが設けられ、前記カバープレートには前記プランジャ収容室側と外部空間とを連通する連通孔が形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、フィルタに対する外部からの汚染防止及び保護を図ることができる。

また、本発明のソレノイドは、第４に、前記第３の特徴において、前記フィルタは前記エンドプレートと前記カバープレートに挟着されるようにして保持され、前記フィルタの外周縁において前記エンドプレート及び前記カバープレートと一体的に固定されることを特徴としている。
この特徴によれば、フィルタの脱着が容易であり、フィルタとして不織布などが使用可能であり、フィルタの自由度を増大することができる。

また、本発明のソレノイドは、第５に、前記第１ないし第４のいずれかの特徴において、前記プランジャには、前記プランジャ収容室の前記プランジャの移動方向の前後の空間を連通する貫通路が形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、プランジャの移動が阻害されることがなく、また、プランジャ収容室内で流体の循環が行われるため、呼吸孔又はフィルタ及び呼吸孔を通過してプランジャ収容室に混入するコンタミの量を一層低減することができる。

本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）ケース部の前記被駆動体の配設される側と反対の側面にフィルタが設けられ、前記プランジャの収容されるプランジャ収容室は前記フィルタを通して外部空間と連通されることにより、プランジャ収容室へのコンタミの侵入を低減させることができ、併せて、プランジャ、シャフト及びスプール等の可動部材と摺動する部分へのフィルタの設置を回避することができるため、可動部材とフィルタとの相対摺動によるコンタミの混入を防止でき、外部との呼吸により流入されて可動部の周囲に存在する流体に対するコンタミの混入を相当程度まで低減することができる。
また、プランジャ収容室に磁性体からなるコンタミの侵入が低減されるため、磁力特性の変化を防止でき、所定の特性を奏することのできるソレノイドを提供することができる。

（２）フィルタのプランジャの収容されるプランジャ収容室側にエンドプレートが設けられ、エンドプレートにはプランジャ収容室側と外部空間とを連通する呼吸孔が形成されることにより、フィルタを通った流体が滞ることなく外部空間とプランジャ収容室の間で呼吸される。

（３）フィルタのプランジャの収容されるプランジャ収容室とは反対側にカバープレートが設けられ、カバープレートにはプランジャ収容室側と外部空間とを連通する連通孔が形成されることにより、フィルタに対する外部からの汚染防止及び保護を図ることができる。

（４）フィルタはエンドプレートとカバープレートに挟着されるようにして保持され、フィルタの外周縁においてエンドプレート及びカバープレートと一体的に固定されることにより、フィルタの脱着が容易であり、フィルタとして不織布などが使用可能であり、フィルタの自由度を増大することができる。

（５）プランジャには、プランジャ収容室のプランジャの移動方向の前後の空間を連通する貫通路が形成されることにより、プランジャの移動が阻害されることがなく、また、プランジャ収容室内で流体の循環が行われるため、呼吸孔又はフィルタ及び呼吸孔を通過してプランジャ収容室に混入するコンタミの量を一層低減することができる。

本発明の実施例に係るソレノイドを備えたソレノイドバルブを示す縦断面図である。 図１のＡ−Ａ矢視図である。 従来技術２のソレノイドを説明するための図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置などは、特に明示的な記載がない限り、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１及び図２を参照して、本発明の実施例に係るソレノイドについて説明する。
図１は、 本発明の実施例に係るソレノイドを備えたソレノイドバルブ１の断面図を示しており、ソレノイドバルブ１は、スプールタイプのソレノイドバルブであって、例えば自動車の自動変速機等の負圧の制御を行うために好適に用いられる。

図１において、ソレノイドバルブ１は、電動駆動部としてのソレノイド（リニアソレノイド）２、バルブ本体３及びリテーナ４を有し、一方の端部（図１の左端）にはソレノイド２が配設され、右側に向かって順に、バルブ本体３及びリテーナ４が装着されている。
なお、本明細書においては、図１の左側を駆動側、同じく右側を被駆動側と呼ぶことにする。

ソレノイド２は、センターポスト１０、プランジャ２０、シャフト２５及びこれらを内部に収納する筒状のケース部３０を有する。

バルブ本体３は、Ｚ軸方向に連続する内部通路５を有する筒状のバルブスリーブ６と、内部通路５に配置されるスプール７とを有する。バルブスリーブ６の周壁には、バルブスリーブ６の内部通路５と外部とを連通させる複数のポート８が形成されている。複数のポート８は、ドレインポート、制御ポート、入力ポート及びフィードバックポート等によって構成され、制御流体（例えば作動油等）は、これらのポート８を介して内部通路５に流入し、又は内部通路５から他の部材へ流出する。

スプール７における先端側は、リテーナ４の内部に収納されているスプリング９に当接されている。スプリング９は、スプール７とリテーナ４によってＺ軸方向の両側を挟まれており、スプール７をソレノイド２側に向かって押圧するスプリング力を発生させる。

センターポスト１０は、バルブスリーブ６の内部通路５に連通する貫通孔１１を有し、Ｚ軸方向に伸びる筒状の形状を有している。また、貫通孔１１のソレノイド側の開口周辺には、プランジャ２０のリテーナ側の端面２１が接触する段差面１２が形成されている。

センターポスト１０は、鉄等の磁性材料で構成されており、ケース部３０のコイル３５で発生した磁力を受けて磁化される。これにより、センターポスト１０は、磁性材料によって構成されるプランジャ２０をセンターポスト１０に向かって引き寄せ、この力がシャフト２５を介してスプール７へ伝達されることによって、スプール７をＺ軸方向の被駆動側へ押圧する力（電磁力）となる。

プランジャ２０は、センターポスト１０の駆動側に配置される。すなわち、プランジャ２０は、バルブ本体３のスプール７との間に、センターポスト１０を軸Ｚ方向に挟んで、軸方向移動自在に配置される。プランジャ２０は、鉄等の磁性材料で構成されており、コイル４５で発生した磁力によって磁化されたセンターポスト１０に引き寄せられる。

シャフト２５は、プランジャ２０とスプール７の間に配置され、電磁力による押圧力を、プランジャ２０からスプール７に伝達する。

ケース部３０は、ソレノイドケース３１、ロアプレート３２、ベアリング３３、ボビン３４、通電によって磁力を発生するコイル３５、スペーサ３６、サイドリング３７、エンドプレート３８、ターミナル３９及びモールド成型体４０等を有する。

ソレノイドケース３１は、ケース部３０の筐体であり、ケース部３０とバルブ本体３とを連結する。ロアプレート３２は、センターポスト１０、ボビン３４及びコイル３５等を設置するための部材であり、ソレノイドケース３１の内部における被駆動側に配置される。サイドリング３７は主としてプランジャ２０を支持するための部材であり、ソレノイドケース３１の内部における中央部から駆動側に配置される。ベアリング３３は、サイドリング３７の内周面とプランジャ２０の外周面の間に配置されており、プランジャ２０をケース部３０に対して軸方向移動自在に支持する。なお、サイドリング３７及びベアリング３３と、センターポスト１０の間には、スペーサ３６が配置されている。

ボビン３４及びコイル３５は、センターポスト１０の外周面に接触するように配置されており、コイル３５で発生した磁力は、センターポスト１０に対して、効率的に伝達される。モールド成型体４０は、ソレノイド２を構成する各部材の隙間に配置されて各部材間を連結するとともに、ターミナル３９に接続される外部端子のためのコネクタを形成している。ソレノイドバルブ１の使用時には、ターミナル３９に外部端子が接続され、ターミナル３９を介してコイル３５への給電が行われる。

エンドプレート３８は、ケース部３０のスプール７の配設される被駆動側と反対の側面に配置され、プランジャ２０等を収納するプランジャ収容室２２の一端を覆う蓋の役割を果たす。プランジャ収容室２２は、駆動側の空間２２−１及び被駆動側の空間２２−２を有し、プランジャ２０のＺ軸方向への移動を許容するように形成されている。
また、プランジャ収容室２２は、センターポスト１０の貫通孔１１を介してバルブスリーブ６の内部通路５に連通している。

エンドプレート３８には、プランジャ２０のＺ軸方向への移動の際に、プランジャ収容室２２、センターポスト１０の貫通孔１１及びバルブスリーブ６の内部通路５の内部（以下、「可動部の内部」ということがある。）に存在する制御流体及び空気を流動させるための呼吸孔３８ａが形成されている。
呼吸孔３８ａは、プランジャ収容室２２等の可動部の内部と外部空間とを連通させる機能を有するもので、例えば、エンドプレート３８のプランジャ収容室２２に面する位置に配設される。

エンドプレート３８の外側（外部空間側）にはフィルタ４１が設けられる。フィルタ４１は、例えば、不織布などから構成されるが、濾過機能があればよく、特に限定されない。

フィルタ４１の外側（外部空間側）にはカバープレート４２が設けられる。カバープレート４２には、図２に示すように、その内外を連通する連通孔４２ａが形成される。
連通孔４２ａは、エンドプレート３８の呼吸孔３８ａの位置と整合するように形成されるのが好ましい。
図２の場合、呼吸孔３８ａ及び連通孔４２ａは周方向に分割されて等配に４個配設されている。

図１に示すように、フィルタ４１はエンドプレート３８とカバープレート４２に挟着されるようにして保持され、フィルタ４１の外周縁においてエンドプレート３８及びカバープレート４２と一体的に固定される。図１においては、エンドプレート３８の外周縁が外側に折り曲げられ、フィルタ４１及びカバープレート４２の外周縁を抱き込むようにして内径側にカシメられている。

一方、プランジャ２０には、プランジャ収容室２２のプランジャ２０の移動方向の前後の空間２２−１、２２−２を連通するように貫通路２０ａが形成される。貫通路２０ａは空間２２−１と２２−２とを連通するものであればよく、位置及び大きさ等は必要に応じて設計的に決定される。
プランジャ２０が軸方向に移動した場合、空間２２−１及び空間２２−２の容積はそれぞれ変化するが、貫通路２０ａが形成されているため、空間２２−１及び空間２２−２の内部に存在する流体はこれらの間で自由に行き来できる。

本発明においては、可動部の内部と外部空間とを連通させる呼吸孔としてはエンドプレート３８に設けられる呼吸孔３８ａのみであり、上記した従来技術２（図３参照。）のようにハウジング５１（図１のバルブスリーブ６）に呼吸孔が設けられることはない。そのため、プランジャ２０、シャフト２５及びスプール７の可動部の移動により、可動部を収容している空間の容積が変動した場合、或いは、可動部の移動に比べ流体の粘性が高く、流体の移動がスムーズに行われない場合、エンドプレート３８の呼吸孔３８ａのみを介して外部空間との流体の出し入れが行われる。
そのため、エンドプレート３８に設けられる呼吸孔３８ａにフィルタ４１を設けることにより、プランジャ収容室へのコンタミの侵入を低減させることができ、併せて、プランジャ、シャフト及びスプール等の可動部材と摺動する部分へのフィルタの設置を回避することができるため、可動部材とフィルタとの相対摺動によるコンタミの混入を防止でき、外部との呼吸により流入されるコンタミの混入を相当程度まで低減することができる。

本発明の実施例に係るソレノイドは上記した構成を有し、以下のような顕著な効果を奏する。
（１）ケース部３０の被駆動体の配設される側と反対の側面にフィルタ４１が設けられ、プランジャ２０の収容されるプランジャ収容室２２はフィルタ４１を通して外部空間と連通されることにより、プランジャ収容室２２へのコンタミの侵入を低減させることができ、併せて、プランジャ２０、シャフト２５及びスプール７等の可動部材と摺動する部分へのフィルタの設置を回避することができるため、可動部材とフィルタとの相対摺動によるコンタミの混入を防止でき、外部との呼吸により流入されて可動部の周囲に存在する流体に対するコンタミの混入を相当程度まで低減することができる。
また、プランジャ収容室２２に磁性体からなるコンタミの侵入が低減されるため、磁力特性の変化を防止でき、所定の特性を奏することのできるソレノイドを提供することができる。
（２）フィルタ４１のプランジャ２０の収容されるプランジャ収容室２２側にエンドプレート３８が設けられ、エンドプレート３８にはプランジャ収容室２２側と外部空間とを連通する呼吸孔３８ａが形成されることにより、フィルタ４１を通った流体が滞ることなく外部空間とプランジャ収容室２２の間で呼吸される。
（３）フィルタ４１のプランジャ２０の収容されるプランジャ収容室２２とは反対側にはカバープレート４２が設けられ、カバープレート４２にはプランジャ収容室２２側と外部空間とを連通する連通孔４２ａが形成されることにより、フィルタに対する外部からの汚染防止及び保護を図ることができる。
（４）フィルタ４１はエンドプレート３８とカバープレート４２に挟着されるようにして保持され、フィルタ４１の外周縁においてエンドプレート３８及びカバープレート４２と一体的に固定されることにより、フィルタ４１の脱着が容易であり、フィルタ４１として不織布などが使用可能であり、フィルタの自由度を増大することができる。
（５）プランジャ２０には、プランジャ収容室２２のプランジャ２０の移動方向の前後の空間２２−１、２２−２を連通する貫通路２０ａが形成されることにより、プランジャ２０の移動が阻害されることがなく、また、プランジャ収容室２２内で流体の循環が行われるため、フィルタ４１及び呼吸孔３８ａ通過してプランジャ収容室２２に混入するコンタミの量を一層低減することができる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、ソレノイドの一例として、スプールタイプのソレノイドバルブに用いられるソレノイドについて説明したが、本発明はこれに限らず、バルブに代えて、他の被駆動体を駆動するリニヤアクチュエータに適用してもよい。

１ ソレノイドバルブ
２ ソレノイド（リニアソレノイド）
３ バルブ本体
４ リテーナ
５ 内部通路
６ バルブスリーブ
７ スプール
８ ポート
９ スプリング
１０ センターポスト
１１ 貫通孔
１２ 段差面
２０ プランジャ
２０ａ 貫通路
２１ 端面
２２ プランジャ収容室
２５ シャフト
３０ ケース部
３１ ソレノイドケース
３２ ロアプレート
３３ ベアリング
３４ ボビン
３５ コイル
３６ スペーサ
３７ サイドリング
３８ エンドプレート
３８ａ 呼吸孔
３９ ターミナル
４０ モールド成型体
４１ フィルタ
４２ カバープレート
４２ａ 連通孔

Claims (5)

1. 通電によって磁力を発生するコイル、磁性材料で構成され軸方向へ移動可能に設けられたプランジャ、前記コイルの発生した磁力を前記プランジャの軸方向の対向位置へ導く磁性材料で構成されたセンターポスト、前記プランジャの軸方向の変位を被駆動体へ伝えるシャフト、前記コイル、プランジャ、センターポスト及びシャフトを内部に収納するケース部と、を具備したソレノイドにおいて、
   前記ケース部の前記被駆動体の配設される側と反対の側面にフィルタが設けられ、前記プランジャの収容されるプランジャ収容室は前記フィルタを通して外部空間と連通されることを特徴とするソレノイド。
2. 前記フィルタの前記プランジャの収容されるプランジャ収容室側にエンドプレートが設けられ、前記エンドプレートには前記プランジャ収容室側と外部空間とを連通する呼吸孔が形成されることを特徴とする請求項１に記載のソレノイド。
3. 前記フィルタの前記プランジャの収容されるプランジャ収容室とは反対側にカバープレートが設けられ、前記カバープレートには前記プランジャ収容室側と外部空間とを連通する連通孔が形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のソレノイド。
4. 前記フィルタは前記エンドプレートと前記カバープレートに挟着されるようにして保持され、前記フィルタの外周縁において前記エンドプレート及び前記カバープレートと一体的に固定されることを特徴する請求項３に記載のソレノイド。
5. 前記プランジャには、前記プランジャ収容室の前記プランジャの移動方向の前後の空間を連通する貫通路が形成されることを特徴する請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のソレノイド。

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