JP2005098310A - リニアソレノイド及びソレノイドバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】リニア特性を得つつ、吸引力の増大を図り、さらに小型化が可能な信頼性に優れたリニアソレノイド及びソレノイドバルブを提供する。
【解決手段】環状吸引部２２は、外周にプランジャ１側に向けて縮径する外周テーパ部２２ａと、内周にプランジャ１側に向けて拡径する内周テーパ部２２ｂと、を形成した構成である。また、プランジャ１は、センタポスト２側外周に環状吸引部２２の内周テーパ部２２ｂと等しく傾斜する吸引テーパ部１ａを形成した構成である。そして、磁束は環状吸引部２２の内周テーパ部２２ｂとプランジャ１の吸引テーパ部１ａ間を通過するため、磁気力Ｍ１は軸方向成分が増加し、大きな吸引力Ｆを得ることができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種流体圧力制御等に好適に使用されるリニアソレノイド及びソレノイドバルブに関するもので、例えばリニアソレノイドバルブに適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のソレノイドバルブとしては、例えば、図６に示すものがある。図６は従来技術に係るソレノイドバルブの概略構成断面図である。
【０００３】
ソレノイドバルブ２００は、リニアソレノイドであるソレノイド部２００Ａとバルブ部２００Ｂとから構成される。
【０００４】
ここで、バルブ部２００Ｂはスプールバルブであり、スプールのストロークに応じて開弁量が変化するため、ソレノイド部２００Ａによりスプールのストローク量を制御することによって、流体の流入量や流出量を制御できる構成となっている。
【０００５】
ソレノイド部２００Ａは、概略、コイル２０３と、コイル２０３への通電によってセンタポスト２０２に磁気的に吸引されるプランジャ２０１と、吸引されたプランジャ２０１の移動をバルブ部２００Ｂ（具体的にはスプール）に伝達するためにプランジャ２０１に連結されたロッド２０４と、各種ソレノイド構成部材が組込まれるケース２０８と、コイル２０３に電流を供給するために外部電源に接続されるコネクタ２１１と、を備えている。
【０００６】
また、往復動を行うプランジャ２０１やロッド２０４の同軸度を高めるための第１軸受２０５及び第２軸受２１０とを備えており、プランジャ２０１に嵌合されたロッド２０４を第１及び第２軸受２０５，２１０で支持し、一方の第１軸受２０５はスリーブ２０６で保持されている。他方の第２軸受２１０はセンタポスト２０２で保持されている。また、磁路を形成するアッパプレート２０７及びロアプレート２０９等を備えている。
【０００７】
ここで、プランジャ２０１は、通常状態、即ちコイル２０３に通電していない状態では、センタポスト２０２から離間する方向に位置する構成となっている。
【０００８】
なお、プランジャ２０１をセンタポスト２０２から離間させる方向に位置させる構成としては、一般的にはスプリング等の付勢部材によってプランジャ２０１をセンタポスト２０２から離間する方向に付勢する。図示の例では、バルブ部２００Ｂにスプールをソレノイド部２００Ａ方向に付勢するスプリング２１３を設けることによって、通常状態でプランジャ２０１はスプリングのスプリング力でセンタポスト２０２から離間されるように構成されている。
【０００９】
そして、コイル２０３に電流を供給することによって、センタポスト２０２，ロアプレート２０９，ケース２０８，アッパプレート２０７，スリーブ２０６，プランジャ２０１そしてセンタポスト２０２に戻るような磁路が形成され、プランジャ２０１はセンタポスト２０２に磁気的に吸引される。
【００１０】
プランジャ２０１がセンタポスト２０２に磁気的に吸引される吸引力Ｆは、プランジャ２０１とセンタポスト２０２間のストローク量Ｓｔが変動しても吸引力Ｆが一定となっている。このようなストローク量Ｓｔに対して吸引力Ｆが一定のリニア特性を有するものがリニアソレノイドである。
【００１１】
ここで、リニアソレノイドについて説明すると、リニア（ＬＩＮＥＡＲ）とは、直線性を意味し、リニアソレノイドは電流に比例して直線的に吸引力が増加するソレノイドのことを指している（リニアソレノイドは別名、比例ソレノイドともいう）。
【００１２】
また、この直線的な特性（Ｉ−Ｆ特性）が、あるストローク範囲で同様な直線的特性（Ｉ−Ｆ特性）となっている部分（ストロークに対する吸引力Ｆが一定な部分）をリニア域と一般に呼んでいる（リニア域は、ソレノイドバルブのコントロールゾーンであり、このリニア域を用いた特性がリニア特性である）。
【００１３】
なお、吸引力Ｆの全体特性は、図５に示すように、途中のコントロールゾーンではストローク量Ｓｔが変動しても吸引力Ｆが一定となるが、コントロールゾーンよりもプランジャ２０１がセンタポスト２０２から遠く離れた側では、ストローク量Ｓｔが増加する程吸引力Ｆが低下する。また、コントロールゾーンを超えてプランジャ２０１がセンタポスト２０２に近づく側では、近づき過ぎる程吸引力Ｆが増加する。このため、実際のソレノイドバルブ２００では、プランジャ２０１は図５のコントロールゾーンの領域だけをストローク可能に設定されている。
【００１４】
そして、コイル２０３に供給する電流の量によって吸引力Ｆを連続的に制御し、図５のコントロールゾーンに示すように、吸引力Ｆとスプリング２１３のスプリング力とをバランスさせ、これにより吸引力Ｆとスプリング力とのバランス位置でプランジャ２０１を停止させてストローク量Ｓｔを制御することで、スプールのストローク位置を制御し、スプールのストローク位置に応じた開弁量で流体の流量を制御し、油圧制御などの各種流体圧力制御等を行うことができるというものである。
【００１５】
ここで、従来技術のソレノイドバルブ２００においては、上記のようにコントロールゾーン内でプランジャ２０１のストローク量Ｓｔにかかわらず吸引力Ｆが一定であるリニア域を用いたリニア特性とするため、センタポスト２０２のプランジャ２０１側端面にプランジャ２０１が出入りする凹部２２１を形成し、凹部２２１の外周部に外周がプランジャ２０１側に向けて縮径する外周テーパ部２２２ａとなっている環状吸引部２２２を設けた構成としている。
【００１６】
次に、ストローク量Ｓｔが変動しても吸引力Ｆが一定となるリニア域を得る作用について説明する。図７は従来技術に係るソレノイドバルブがリニア域を得る作用を示す説明図である。
【００１７】
まず、図７（ａ）に示すように、ストローク量Ｓｔが大きい場合には、コイル２０３に電流が供給されて発生した磁束が主にセンタポスト２０２の環状吸引部２２２を通過してセンタポスト２０２とプランジャ２０１の間に磁気力Ｍ１が働き、その磁気力Ｍ１の軸方向成分Ｍ１ｃｏｓθがプランジャ２０１をセンタポスト２０２に吸引する吸引力Ｆとなる。
【００１８】
この時、外周テーパ部２２２ａで環状吸引部２２２のプランジャ２０１側の断面積を徐々に小さくしており、環状吸引部２２２のプランジャ２０１側先端を通過する磁束が絞られているので、磁気力Ｍ１は小さい。
【００１９】
そして、図７（ｂ）に示すように、プランジャ２０１が吸引され、ある程度センタポスト２０２の凹部２２１にプランジャ２０１が入り込んだ場合には、プランジャ２０１が入り込んだ位置までの環状吸引部２２２の断面積は大きくなって行き、環状吸引部２２２を通過する磁束が増加するので、磁気力Ｍ１も大きくなる。
【００２０】
しかし、磁気力Ｍ１は、プランジャ２０１がセンタポスト２０２の凹部２２１に入り込む程外周に向かう方向に傾く、即ち、傾斜角度θが大きくなるため、吸引力Ｆとしての磁気力Ｍ１の軸方向成分Ｍ１ｃｏｓθは図７（ａ）と同様な大きさに保たれる。
【００２１】
さらに、図７（ｃ）に示すように、センタポスト２０２の凹部２２１にプランジャ２０１が入り込んだ場合には、磁束は環状吸引部２２２を通過するだけでなく凹部端面２２１ａとプランジャ端面２０１ａ間も通過するようになる。
【００２２】
このため、環状吸引部２２２を通過する磁束による磁気力Ｍ１は径方向に傾き、磁気力Ｍ１の大きさ自体も小さく、磁気力Ｍ１の軸方向成分Ｍ１ｃｏｓθは少ないが、凹部端面２２１ａとプランジャ端面２０１ａ間を通過する磁束による磁気力Ｍ２も働く。よって、吸引力Ｆは磁気力Ｍ１の軸方向成分Ｍ１ｃｏｓθと軸方向成分だけを有する磁気力Ｍ２の総和となり、図７（ａ），（ｂ）と同様な大きさに保たれる。
【００２３】
なお、図７（ｃ）から、さらにセンタポスト２０２の凹部２２１にプランジャ２０１が入り込む場合には、凹部端面２２１ａとプランジャ端面２０１ａ間の隙間が狭まり磁気力Ｍ２が大きくなるが、コイル２０３に電流が供給されて発生する磁束が飽和しており、凹部２２１にプランジャ２０１が入り込む程環状吸引部２２２を通過する磁束の割合が増加し凹部端面２２１ａとプランジャ端面２０１ａ間を通過する磁束の割合が減少するので、磁気力Ｍ２の増加が適度に抑えられ、磁気力Ｍ２の増加分がさらに径方向に傾く磁気力Ｍ１の軸方向成分Ｍ１ｃｏｓθの減少分に相当し、磁気力Ｍ１の軸方向成分Ｍ１ｃｏｓθと磁気力Ｍ２の総和である吸引力Ｆは図７（ａ），（ｂ），（ｃ）と同様な大きさに保たれる。
【００２４】
そして、過剰にセンタポスト２０２の凹部２２１にプランジャ２０１が入り込み過ぎることは、リニア域（コントロールゾーン）を超えてしまい、急激に吸引力Ｆが増加して、バルブコントロールができなくなるため、凹部２２１に第２軸受２１０を介在させて、プランジャ２０１が過剰に入り込み過ぎることを防止している。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、搭載スペースの削減等のためにソレノイドバルブの小型化が要求されている。
【００２６】
しかしながら、上記従来技術のソレノイドバルブ２００の径方向を単純に小型化した場合には、センタポスト２０２の環状吸引部２２２やプランジャ２０１の断面積が小さくなってしまい、多くの磁束を流すために必要となる大きな磁路断面積が十分取れなくなり、通過する磁束が減少して磁気力が減少することによって、吸引力Ｆが減少する。
【００２７】
このため、コイル２０３に高電流を供給したり、コイル２０３の巻数を増加したりする対策がある。しかし、高電流をコイル２０３に供給する対策では、搭載装置に過度の負担を強いることになり、さらに高電流領域では磁束が増加し難く電流変化に対する吸引力Ｆ変化が小さくなってしまう。また、コイル２０３の巻数を増加する対策では、巻数の増加によりコイル２０３の外径或いは軸長が大きくなってしまい、小型化と相反してしまう。
【００２８】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、リニア特性を得つつ、吸引力の増大を図り、さらに小型化が可能な信頼性に優れたリニアソレノイド及びソレノイドバルブを提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のリニアソレノイドにあっては、
固定配置されたセンタポストと、該センタポストと軸方向に対向配置されて励磁手段による磁気力によって前記センタポストへ向けて軸方向に吸引されるプランジャと、を備え、
前記プランジャをセンタポストへ向けて軸方向に吸引する吸引力がリニア特性であるリニアソレノイドにおいて、
前記センタポストに、前記プランジャ側端面に前記プランジャが出入りする凹部を形成し、該凹部の外周部に環状吸引部を設け、
該環状吸引部に、外周にプランジャ側に向けて縮径する外周テーパ部と、内周にプランジャ側に向けて拡径する内周テーパ部と、を形成し、
前記プランジャに、前記センタポスト側外周に前記内周テーパ部とほぼ等しく傾斜する吸引テーパ部を形成したことを特徴とする。
【００３０】
したがって、ストローク量が変動しても吸引力が一定となるリニア特性を得つつ、励磁手段による磁束を環状吸引部の内周テーパ部とプランジャの吸引テーパ部間を通過させて、磁気力の軸方向成分を増加させ、プランジャを軸方向に吸引する吸引力を大きくすることができる。
【００３１】
また、この効果は、環状吸引部の根元の断面積をプランジャ断面積よりも小さくしても発揮されるので、センタポストの外径（環状吸引部の外径）を小さくすることができる分、径方向に小型化しても、リニア特性を得つつ、吸引力を大きくすることができる。
【００３２】
前記外周テーパ部を軸方向から略２０度前後傾け、前記内周テーパ部を軸方向から１０度以下の範囲で傾けた設定としたことが好適である。
【００３３】
これにより、環状吸引部のプランジャ側の断面積を徐々に小さくして磁束を絞る作用と磁気力の軸方向成分を増加させる作用を同時に行う環状吸引部の内周テーパ部と、環状吸引部のプランジャ側の断面積を徐々に小さくして磁束を絞る作用を行う外周テーパ部との相関関係を考慮すると共に、外周テーパ部を軸中心に向かう方向に傾ける程、及び内周テーパ部を外周に向かう方向に傾ける程、プランジャのストローク量が大きいと吸引力が減少する特性となってしまうことを考慮して、外周テーパ部及び内周テーパ部の傾きを設定することができ、リニア特性を得つつ、吸引力を大きくすることができ、さらに小型化が可能となる。
【００３４】
本発明のソレノイドバルブにあっては、
固定配置されたセンタポストと、該センタポストと軸方向に対向配置されて励磁手段による磁気力によって前記センタポストへ向けて軸方向に吸引されるプランジャと、を備え、
前記プランジャをセンタポストへ向けて軸方向に吸引する吸引力がリニア特性であるソレノイドバルブにおいて、
前記センタポストに、前記プランジャ側端面に前記プランジャが出入りする凹部を形成し、該凹部の外周部に環状吸引部を設け、
該環状吸引部に、外周にプランジャ側に向けて縮径する外周テーパ部と、内周にプランジャ側に向けて拡径する内周テーパ部と、を形成し、
前記プランジャに、前記センタポスト側外周に前記内周テーパ部とほぼ等しく傾斜する吸引テーパ部を形成したことを特徴とする。
【００３５】
したがって、ストローク量が変動しても吸引力が一定となるリニア特性を得つつ、励磁手段による磁束を環状吸引部の内周テーパ部とプランジャの吸引テーパ部間を通過させて、磁気力の軸方向成分を増加させ、プランジャを軸方向に吸引する吸引力を大きくすることができる。
【００３６】
また、この効果は、環状吸引部の根元の断面積をプランジャ断面積よりも小さくしても発揮されるので、センタポストの外径（環状吸引部の外径）を小さくすることができる分、径方向を小型化しても、リニア特性を得つつ、吸引力を大きくすることができる。
【００３７】
前記外周テーパ部を軸方向から略２０度前後傾け、前記内周テーパ部を軸方向から１０度以下の範囲で傾けた設定としたことが好適である。
【００３８】
これにより、環状吸引部のプランジャ側の断面積を徐々に小さくして磁束を絞る作用と磁気力の軸方向成分を増加させる作用を同時に行う環状吸引部の内周テーパ部と、環状吸引部のプランジャ側の断面積を徐々に小さくして磁束を絞る作用を行う外周テーパ部との相関関係を考慮すると共に、外周テーパ部を軸中心に向かう方向に傾ける程、及び内周テーパ部を外周に向かう方向に傾ける程、プランジャのストローク量が大きいと吸引力が減少する特性となってしまうことを考慮して、外周テーパ部及び内周テーパ部の傾きを設定することができ、リニア特性を得つつ、吸引力を大きくすることができ、さらに小型化が可能となる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この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。
【００４０】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係るソレノイドバルブについて説明する。図１は実施の形態に係るソレノイドバルブの概略構成断面図である。図２は実施の形態に係るソレノイドバルブの要部を示す拡大断面図である。
【００４１】
ソレノイドバルブ１００は、リニアソレノイドであるソレノイド部１００Ａとバルブ部１００Ｂとから構成される。
【００４２】
ここで、バルブ部１００Ｂはスプールバルブであり、バルブ部本体となるバルブスリーブ１６の内部にスプール１５が往復動自在に備えられており、このスプール１５のストローク位置に応じてバルブスリーブ１６に形成した開口部の開口面積、即ち開弁量が変化するため、ソレノイド部１００Ａによりスプール１５のストローク量を制御することによって、流体の流入量や流出量を制御できる構成となっている。
【００４３】
ソレノイド部１００Ａは、概略、励磁手段としてのコイル３と、コイル３への通電によってセンタポスト２に磁気的に吸引されるプランジャ１と、吸引されたプランジャ１の移動をバルブ部１００Ｂ（具体的にはスプール１５）に伝達するためにプランジャ１に連結されたロッド７と、各種ソレノイド構成部材を組み込むためのケース９と、コイル３に電流を給電するために外部電源に接続される端子１７ａをインサートモールドしたコネクタ１７と、を備えている。
【００４４】
また、コイル３が巻かれるボビン６と、ボビン６の内側に配置されてプランジャ１をガイドするスリーブ４と、プランジャ１がセンタポスト２から離間し易くするためのシム８と、バルブ部１００Ｂ内部からコイル３側への流体の漏れを防止するパッキン１０と、磁路を形成するアッパプレート１１と、同じく磁路を形成すると共にソレノイドバルブ１００本体を所定の位置に固定するためのブラケットプレート１２とを備えている。
【００４５】
更に、ロッド７の軸受１３と、スプール１５に固定されたＥ型リング１８を付勢することによってスプール１５と共にロッド７を介してプランジャ１をセンタポスト２から離間させる方向に付勢するスプリング１４と、を備えている。
【００４６】
ここで、プランジャ１は、通常状態、即ちコイル３に通電していない状態では、Ｅ型リング１８を介してスプール１５をソレノイド部１００Ａ方向に付勢することによって、プランジャ１はセンタポスト２から離間され、センタポスト２から離間する方向に位置する構成となっている。
【００４７】
そして、コイル３に電流を供給することによってコイル３が磁界を発生し、センタポスト２，ブラケットプレート１２，ケース９，アッパプレート１１，プランジャ１，センタポスト２に戻るような磁路が形成され、プランジャ１はセンタポスト２に磁気的に吸引される。
【００４８】
プランジャ１がセンタポスト２に磁気的に吸引される吸引力Ｆは、プランジャ１とセンタポスト２間のストローク量Ｓｔが変動しても吸引力Ｆが一定となっている。このようなストローク量Ｓｔに対して吸引力Ｆが一定のリニア特性を有するものがリニアソレノイドである。
【００４９】
ここで、リニアソレノイドについて説明すると、リニア（ＬＩＮＥＡＲ）とは、直線性を意味し、リニアソレノイドは電流に比例して直線的に吸引力が増加するソレノイドのことを指している（リニアソレノイドは別名、比例ソレノイドともいう）。
【００５０】
また、この直線的な特性（Ｉ−Ｆ特性）が、あるストローク範囲で同様な直線的特性（Ｉ−Ｆ特性）となっている部分（ストロークに対する吸引力Ｆが一定な部分）をリニア域と一般に呼んでいる（リニア域は、ソレノイドバルブのコントロールゾーンであり、このリニア域を用いた特性がリニア特性である）。
【００５１】
なお、吸引力Ｆの全体特性は、図５に示すように、途中のコントロールゾーンではストローク量Ｓｔが変動しても吸引力Ｆが一定となるが、コントロールゾーンよりもプランジャ１がセンタポスト２から遠く離れた側では、ストローク量Ｓｔが増加する程吸引力Ｆが低下する。また、コントロールゾーンを超えてプランジャ１がセンタポスト２に近づく側では、近づき過ぎる程吸引力Ｆが増加する。このため、実際のソレノイドバルブ１００では、プランジャ１は図５のコントロールゾーンの領域だけをストローク可能に設定されている。
【００５２】
そして、コイル３に供給する電流の量によって吸引力Ｆを連続的に制御し、図５のコントロールゾーンに示すように、吸引力Ｆとスプリング１４のスプリング力とをバランスさせ、これにより吸引力Ｆとスプリング力とのバランス位置でプランジャ１を停止させてストローク量Ｓｔを制御することで、スプール１５のストローク位置を制御し、スプール１５のストローク位置に応じた開弁量で流体の流量を制御し、油圧制御などの各種流体圧力制御等を行うことができるというものである。
【００５３】
次に、本実施の形態に係るソレノイドバルブ１００のストローク量Ｓｔが変動しても吸引力Ｆが一定となるリニア域を用いたリニア特性を得る構成について説明する。
【００５４】
本実施の形態に係るソレノイドバルブ１００の場合には、センタポスト２のプランジャ１側端面にプランジャ１が出入りする凹部２１を形成し、凹部２１の外周部に環状吸引部２２を設けている。この環状吸引部２２の根元の断面積は、プランジャ１断面積よりも小さく設定される。
【００５５】
そして、環状吸引部２２には、外周にプランジャ１側に向けて縮径する外周テーパ部２２ａと、内周にプランジャ１側に向けて拡径する内周テーパ部２２ｂと、を形成した構成である。また、プランジャ１は、センタポスト２側外周に環状吸引部２２の内周テーパ部２２ｂと等しく傾斜する吸引テーパ部１ａを形成した構成である。
【００５６】
この場合のリニア域で動作させるリニア特性を得る作用について説明する。図３は実施の形態に係るソレノイドバルブがリニア特性を得る作用を示す説明図である。
【００５７】
まず、図３（ａ）に示すように、ストローク量Ｓｔが大きい場合には、コイル３に電流が供給されて発生した磁束が主にセンタポスト２の環状吸引部２２を通過してセンタポスト２とプランジャ１の間に磁気力Ｍ１が働き、その磁気力Ｍ１の軸方向成分Ｍ１ｃｏｓθがプランジャ１をセンタポスト２に吸引する吸引力Ｆとなる。
【００５８】
この時、外周テーパ部２２ａ及び内周テーパ部２２ｂで環状吸引部２２のプランジャ１側の断面積を徐々に小さくしており、環状吸引部２２のプランジャ１側先端を通過する磁束が絞られているので、磁気力Ｍ１は小さい。
【００５９】
ここで、本実施の形態では、環状吸引部２２の根元の断面積がプランジャ１断面積よりも小さいために、コイル３に電流が供給されて発生する全体の磁束が減少しているが、磁束は環状吸引部２２の内周テーパ部２２ｂとプランジャ１の吸引テーパ部１ａ間を通過するため、磁気力Ｍ１は軸方向成分Ｍ１ｃｏｓθが増加し、大きな吸引力Ｆを得ることができる。
【００６０】
そして、図３（ｂ）に示すように、プランジャ１が吸引され、ある程度センタポスト２の凹部２１にプランジャ１が入り込んだ場合には、プランジャ１が入り込んだ位置までの環状吸引部２２の断面積は大きくなって行き、環状吸引部２２を通過する磁束が増加するので、磁気力Ｍ１も大きくなる。
【００６１】
しかし、磁気力Ｍ１は、プランジャ１がセンタポスト２の凹部２１に入り込む程径方向に傾く、即ち、傾斜角度θが大きくなるため、吸引力Ｆとしての磁気力Ｍ１の軸方向成分Ｍ１ｃｏｓθは図３（ａ）と同様な大きさに保たれる。
【００６２】
さらに、図３（ｃ）に示すように、センタポスト２の凹部２１にプランジャ１が入り込んだ場合には、磁束は環状吸引部２２を通過するだけでなく凹部端面２１ａとプランジャ端面１ｂ間も通過するようになる。
【００６３】
このため、環状吸引部２２を通過する磁束による磁気力Ｍ１は径方向に傾き、磁気力Ｍ１の大きさ自体も小さく、磁気力Ｍ１の軸方向成分Ｍ１ｃｏｓθは少ないが、凹部端面２１ａとプランジャ端面１ｂ間を通過する磁束による磁気力Ｍ２も働く。よって、吸引力Ｆは磁気力Ｍ１の軸方向成分Ｍ１ｃｏｓθと軸方向成分だけを有する磁気力Ｍ２の総和となり、図３（ａ），（ｂ）と同様な大きさに保たれる。
【００６４】
なお、図３（ｃ）から、さらにセンタポスト２の凹部２１にプランジャ１が入り込む場合には、凹部端面２１ａとプランジャ端面１ｂ間の隙間が狭まり磁気力Ｍ２が大きくなるが、コイル３に電流が供給されて発生した全体の磁束が飽和しており、凹部２１にプランジャ１が入り込む程環状吸引部２２を通過する磁束の割合が増加し凹部端面２１ａとプランジャ端面１ｂ間を通過する磁束の割合が減少するので、磁気力Ｍ２の増加が適度に抑えられ、磁気力Ｍ２の増加分がさらに径方向に傾く磁気力Ｍ１の軸方向成分Ｍ１ｃｏｓθの減少分に相当し、吸引力Ｆは図３（ａ），（ｂ），（ｃ）と同様な大きさに保たれる。
【００６５】
そして、過剰にセンタポスト２の凹部２１にプランジャ１が入り込み過ぎることは、リニア域（コントロールゾーン）を超えてしまい、急激に吸引力Ｆが増加して、バルブコントロールができなくなるため、凹部２１に非磁性体のシム８を介在させて、プランジャ１が過剰に入り込み過ぎることを防止している。
【００６６】
なお、本実施の形態に係るソレノイドバルブ１００で、吸引部におけるセンタポスト２とプランジャ１の位置関係と、ストローク量Ｓｔ−吸引力Ｆ特性と、電流量Ｉ−吸引力Ｆ特性と、の関係は、図４に示すようになる。図４の左上に示す電流量Ｉ−吸引力Ｆ特性では、電流量Ｉに比例して吸引力Ｆが増加する。ただし、実際は低電流域にて、少しであるが電流に対する吸引力の増加の割合が小さくなっている。
【００６７】
また、図４から分かるように、ソレノイドバルブ１００を制御する制御ストローク範囲（リニア域）よりも広い領域に、外周テーパ部２２ａ及び内周テーパ部２２ｂが設けられている。
【００６８】
このように、本実施の形態では、コントロールゾーン内、即ちプランジャ１のストローク可能領域で、ストローク量が変動しても吸引力Ｆが一定となるリニア域を用いたリニア特性を得つつ、磁束を環状吸引部２２の内周テーパ部２２ｂとプランジャ１の吸引テーパ部１ａ間を通過させて、磁気力Ｍ１の軸方向成分Ｍ１ｃｏｓθを増加させ、プランジャ１を軸方向に吸引する吸引力Ｆを大きくすることができる。
【００６９】
なお、環状吸引部２２の内周テーパ部２２ｂが、環状吸引部２２のプランジャ１側の断面積を徐々に小さくして磁束を絞る作用と磁気力Ｍ１の軸方向成分Ｍ１ｃｏｓθを増加させる作用を同時に行うことから、環状吸引部２２のプランジャ１側の断面積を徐々に小さくして磁束を絞る作用を行う外周テーパ部との相関関係を満たす必要がある。
【００７０】
このため、リニア域を得つつ、吸引力Ｆを大きく得るためには、上記の性質を考慮し、環状吸引部２２に外周テーパ部２２ａと内周テーパ部２２ｂの両方を適正な設定で設ける必要がある。
【００７１】
特に良好であるのは、外周テーパ部２２ａを軸方向から略２０度前後傾け、内周テーパ部２２ｂを軸方向から１０度以下の範囲で傾けた設定とすることが好適である。
【００７２】
一方、環状吸引部２２の内周テーパ部２２ｂとプランジャ１の吸引テーパ部１ａとが等しく傾いていることで、内周テーパ部２２ｂと吸引テーパ部１ａ間の対向する距離が全て均等となるので、１箇所に通過する磁束を集中させてしまうことがなく、磁束の余計な漏れが防止され、磁束を効率的に磁気力Ｍ１とすることができる。
【００７３】
以上説明した本実施の形態では、環状吸引部２２の根元の断面積をプランジャ１断面積よりも小さくしているにもかかわらず、リニア域を用いたリニア特性を得つつ、吸引力Ｆを大きくすることができる。
【００７４】
これによると、従来技術と本実施の形態のソレノイドバルブを比較した場合、両方のプランジャが等しい外径であっても、本実施の形態ではプランジャ１よりも一回り大きいセンタポスト２の外径（環状吸引部２２の外径）を小さくすることができる分、本実施の形態のソレノイドバルブ１００を従来技術に比較して小型化することができる。
【００７５】
実際の検証では、本実施の形態のソレノイドバルブ１００を環状吸引部２２の根元の断面積をプランジャ１断面積の６０％に設定し、プランジャ１の外径を従来技術と同様のφ１０ｍｍとした場合では、ソレノイドバルブ１００の外径は、従来技術ではφ３１ｍｍであったのに対して本実施の形態ではφ２８ｍｍと小型化することができた。
【００７６】
そして、この検証では、本実施の形態のソレノイドバルブ１００は、環状吸引部２２の根元の断面積をプランジャ１断面積の６０％に設定したことから磁気力として働く磁束は従来技術に比して減少したと考えられるが、プランジャ１に作用する吸引力Ｆは従来技術に比して２０％上昇した。
【００７７】
次に、本実施の形態に係るソレノイドバルブ１００の好適な適用例について説明する。
【００７８】
自動車等のエンジンにおいては、エンジンの吸排気バルブをカムシャフトの回転によってバルブ開閉を行うが、運転状態（高速・低速）によって、バルブのタイミングを適切に制御することによって、燃費が向上し、高い排ガス清浄化を得ることが可能になる。
【００７９】
このバルブタイミングの制御は、カムシャフトを回転方向にずらして、位相を変えることにより行うことができ、これをソレノイドバルブによって行う技術が公知技術として知られている。
【００８０】
ここで、カムシャフトを回転方向にずらすために、ソレノイドバルブによる油圧制御を行うことになるが、配置スペース等の関係からエンジンオイルの流路の経路上にソレノイドバルブが設置されて、エンジンオイルを利用するのが一般的である。
【００８１】
従来、オンオフ制御を行うソレノイドバルブを用いることによって、高速時と低速時の２種類の状態に分けて制御を行うことがなされていたが、近年、より高精細な制御を行うべく、リニア制御が可能なソレノイドバルブが用いられるようになっている。
【００８２】
そこで、上述した本実施の形態に係るソレノイドバルブをこのようなバルブタイミングコントロール（ＶＴＣ）用のリニアソレノイドバルブとして好適に用いることが可能となる。
【００８３】
このように、本実施の形態のソレノイドバルブ１００は、例えば上記のスプールバルブタイプ等の高ストローク量（１．５ｍｍ以上）のリニアソレノイドバルブとして有効である。
【００８４】
なお、本実施の形態に係るソレノイドバルブ１００のソレノイド部１００Ａは、本実施の形態のようにソレノイドバルブに用いるだけでなく、軸方向位置の調整を行う装置の駆動源であるリニアソレノイドとして用いることができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、センタポストに、プランジャ側端面にプランジャが出入りする凹部を形成し、凹部の外周部に環状吸引部を設け、環状吸引部に、外周にプランジャ側に向けて縮径する外周テーパ部と、内周にプランジャ側に向けて拡径する内周テーパ部と、を形成し、プランジャに、センタポスト側外周に内周テーパ部とほぼ等しく傾斜する吸引テーパ部を形成したことで、ストローク量が変動しても吸引力が一定となるリニア特性を得つつ、励磁手段による磁束を環状吸引部の内周テーパ部とプランジャの吸引テーパ部間を通過させて、磁気力の軸方向成分を増加させ、プランジャを軸方向に吸引する吸引力を大きくすることができる。
【００８６】
また、この効果は、環状吸引部の根元の断面積をプランジャ断面積よりも小さくしても発揮されるので、センタポストの外径（環状吸引部の外径）を小さくすることができる分、径方向を小型化しても、リニア特性を得つつ、吸引力を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るソレノイドバルブを示す概略構成断面図である。
【図２】実施の形態に係るソレノイドバルブの要部を示す拡大断面図である。
【図３】実施の形態に係るソレノイドバルブがリニア域を得る作用を示す説明図である。
【図４】実施の形態に係るソレノイドバルブで、センタポストとプランジャの位置関係と、ストローク量−吸引力特性と、電流量−吸引力特性と、の関係を示す図である。
【図５】リニア域を有する吸引力とストローク量との関係を示す全体特性図である。
【図６】従来技術に係るソレノイドバルブを示す概略構成断面図である。
【図７】従来技術に係るソレノイドバルブがリニア域を得る作用を示す説明図である。
【符号の説明】
１ プランジャ
１ａ 吸引テーパ部
１ｂ プランジャ端面
２ センタポスト
３ コイル
４ スリーブ
６ ボビン
７ ロッド
８ シム
９ ケース
１０ パッキン
１１ アッパプレート
１２ ブラケットプレート
１３ 軸受
１４ スプリング
１５ スプール
１６ バルブスリーブ
１７ コネクタ
１７ａ 端子
１８ Ｅ型リング
２１ 凹部
２１ａ 凹部端面
２２ａ 外周テーパ部
２２ 環状吸引部
２２ｂ 内周テーパ部
１００ ソレノイドバルブ
１００Ａ ソレノイド部
１００Ｂ バルブ部

Claims (4)

1. 固定配置されたセンタポストと、該センタポストと軸方向に対向配置されて励磁手段による磁気力によって前記センタポストへ向けて軸方向に吸引されるプランジャと、を備え、
   前記プランジャをセンタポストへ向けて軸方向に吸引する吸引力がリニア特性であるリニアソレノイドおいて、
   前記センタポストに、前記プランジャ側端面に前記プランジャが出入りする凹部を形成し、該凹部の外周部に環状吸引部を設け、
   該環状吸引部に、外周にプランジャ側に向けて縮径する外周テーパ部と、内周にプランジャ側に向けて拡径する内周テーパ部と、を形成し、
   前記プランジャに、前記センタポスト側外周に前記内周テーパ部とほぼ等しく傾斜する吸引テーパ部を形成したことを特徴とするリニアソレノイド。
2. 前記外周テーパ部を軸方向から略２０度前後傾け、前記内周テーパ部を軸方向から１０度以下の範囲で傾けた設定としたことを特徴とする請求項１に記載のリニアソレノイド。
3. 固定配置されたセンタポストと、該センタポストと軸方向に対向配置されて励磁手段による磁気力によって前記センタポストへ向けて軸方向に吸引されるプランジャと、を備え、
   前記プランジャをセンタポストへ向けて軸方向に吸引する吸引力がリニア特性であるソレノイドバルブにおいて、
   前記センタポストに、前記プランジャ側端面に前記プランジャが出入りする凹部を形成し、該凹部の外周部に環状吸引部を設け、
   該環状吸引部に、外周にプランジャ側に向けて縮径する外周テーパ部と、内周にプランジャ側に向けて拡径する内周テーパ部と、を形成し、
   前記プランジャに、前記センタポスト側外周に前記内周テーパ部とほぼ等しく傾斜する吸引テーパ部を形成したことを特徴とするソレノイドバルブ。
4. 前記外周テーパ部を軸方向から略２０度前後傾け、前記内周テーパ部を軸方向から１０度以下の範囲で傾けた設定としたことを特徴とする請求項３に記載のソレノイドバルブ。

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