リニアソレノイド
【課題】 プランジャによるシャフトの移動量（駆動距離）を大きくできるリニアソレノイドを提供する。
【解決手段】 プランジャ３２は、外部プランジャ４１と内部プランジャ４２とを組み合わせて構成され、外部プランジャ４１を後方へ付勢する付勢力Ａが、内部プランジャ４２を後方へ付勢する付勢力Ｂより大きく設けられている。コイル３１の発生する磁力により、磁気吸引ギャップＬ１と磁気吸引ギャップＬ２に磁気吸引力が発生すると、Ａ＞Ｂの関係であるため、先ず内部プランジャ４２が前方へ磁気吸引され、次に外部プランジャ４１が前方へ磁気吸引される。このように、シャフト６の移動距離が長くなり、ボール弁４およびブリード弁５の最大リフト量Ｌａ、Ｌｂを大きくできる。これにより、オイル通過面積が増加し、出力ポート２２の油圧の上昇、下降速度を向上でき、自動変速機の応答性を向上できる。
【解決手段】 プランジャ３２は、外部プランジャ４１と内部プランジャ４２とを組み合わせて構成され、外部プランジャ４１を後方へ付勢する付勢力Ａが、内部プランジャ４２を後方へ付勢する付勢力Ｂより大きく設けられている。コイル３１の発生する磁力により、磁気吸引ギャップＬ１と磁気吸引ギャップＬ２に磁気吸引力が発生すると、Ａ＞Ｂの関係であるため、先ず内部プランジャ４２が前方へ磁気吸引され、次に外部プランジャ４１が前方へ磁気吸引される。このように、シャフト６の移動距離が長くなり、ボール弁４およびブリード弁５の最大リフト量Ｌａ、Ｌｂを大きくできる。これにより、オイル通過面積が増加し、出力ポート２２の油圧の上昇、下降速度を向上でき、自動変速機の応答性を向上できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁力によりシャフトを軸方向へ駆動するリニアソレノイドに関し、バルブ装置の駆動等に用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアソレノイドを用いてバルブ装置を駆動する電磁弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示される電磁弁は、自動変速機の駆動油室（例えば、油圧により駆動される調圧弁の駆動油室、あるいは油圧により係脱がなされる摩擦係合装置の駆動油室など）の油圧を制御する電磁油圧制御弁であり、この電磁油圧制御弁を図２を参照して説明する。なお、符号は後述する実施例１の機能物と共通符号である。
【０００３】
図２に示す電磁油圧制御弁は、入力ポート２１、出力ポート２２、排出ポート２３の連通状態の調整を行う三方弁１と、この三方弁１の駆動を行うリニアソレノイド２とを結合したものである。
三方弁１は、入力ポート２１と出力ポート２２の連通部である入力弁口１４を開閉するボール弁（入力側弁体）４と、出力ポート２２と排出ポート２３の連通部である排出弁口１５を開閉するブリード弁（排出側弁体）５とを備える。
ボール弁４は、リニアソレノイド２によって駆動されるシャフト６の先端部により駆動される。また、ブリード弁５は、シャフト６に形成されており、シャフト６の変位により駆動される。
そして、リニアソレノイド２がシャフト６を駆動することで入力弁口１４と排出弁口１５の開度調整が成されて出力ポート２２の出力油圧が調整される。
【０００４】
自動変速機の変速応答性を向上させるために、出力ポート２２の油圧上昇速度の向上、および油圧下降速度の向上が求められている。
出力ポート２２の油圧上昇速度は、ボール弁４の最大リフト量Ｌａの増加（即ち、入力弁口１４におけるオイル通過面積の増加）によって可能となる。
同様に、出力ポート２２の油圧下降速度は、ブリード弁５の最大リフト量Ｌｂの増加（即ち、排出弁口１５におけるオイル通過面積の増加）によって可能となる。
なお、ボール弁４の最大リフト量Ｌａと、ブリード弁５の最大リフト量Ｌｂとは、同じである（Ｌａ＝Ｌｂ）。
【０００５】
出力ポート２２の油圧上昇は、オイルポンプで圧送された高圧オイルが、入力ポート２１から出力ポート２２へ供給されることで成されるものであるため、ボール弁４の最大リフト量Ｌａが比較的小さくても（即ち、入力弁口１４におけるオイル通過面積が比較的小さくても）、出力ポート２２において高い油圧上昇速度を確保できる。
これに対し、出力ポート２２の油圧下降は、駆動油室（調圧弁の駆動油室、摩擦係合装置の駆動油室等）から排圧される低圧オイルが、出力ポート２２から排出ポート２３へ排出されることで成されるものであるため、ブリード弁５の最大リフト量Ｌｂを大きくしないと（即ち、排出弁口１５におけるオイル通過面積を大きくしないと）、出力ポート２２において高い油圧下降速度を確保できない。
【０００６】
しかし、ブリード弁５の移動量（シャフト６の移動量と同じ）は、リニアソレノイド２におけるプランジャ３２のストローク量であるため、ブリード弁５の最大リフト量Ｌｂは、リニアソレノイド２における磁気吸引ギャップＬ１（磁気吸引固定部３３とプランジャ３２との軸方向間距離）以下に規制される（Ｌａ＝Ｌｂ＜Ｌ１）。
ここで、磁気吸引力は、磁気吸引ギャップＬ１が大きくなると急激に小さくなる特性（磁気吸引力は距離の２乗に反比例する特性）を有する。このため、磁気吸引ギャップＬ１を大きくすることができない。その結果、ブリード弁５の最大リフト量Ｌｂを大きくすることができず、排出弁口１５におけるオイル通過面積を大きく確保することができないため、従来技術では出力ポート２２の油圧下降速度を速めることが困難となっていた。
【０００７】
このように、従来の電磁油圧制御弁では、ブリード弁５の最大リフト量Ｌｂを大きくすることができないため、出力ポート２２の油圧下降速度が遅いものであり、変速応答性の向上を阻害していた。
即ち、従来の電磁油圧制御弁では、変速応答性に優れず、変速時にショックが発生して乗員に不快感を与えたり、変速完了までの時間が長くなることで運転感覚の低下を招いたり、加速悪化を招く等の要因になっていた。
【０００８】
なお、上記では従来技術の問題点を、電磁油圧制御弁におけるブリード弁５の最大リフト量Ｌｂを用いて説明した。
しかし、他の用途に用いられるリニアソレノイド２であっても、シャフト６が駆動する駆動対象物（上記ではブリード弁５）の移動量が磁気吸引ギャップＬ１以下に規制されてしまうことにかわりなく、駆動対象物の移動量を大きくすることができないという不具合があった。
【特許文献１】特開２００５−２０７５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、プランジャによるシャフトの移動量（駆動距離）を大きくできるリニアソレノイドの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用するリニアソレノイドは、コイルが通電されて発生磁力が大きくなると、次の作動を行う。
先ず、磁気吸引可動部と内部プランジャとの間に発生する磁力により、内部プランジャが磁気吸引可動部に磁気吸引されて、内部プランジャが軸方向へ駆動される。
次に、内部プランジャが磁気吸引可動部側へ移動して、内部プランジャが磁気吸引可動部に当接（あるいは非磁性のスペーサ等を介して当接）すると、磁気吸引固定部と外部プランジャとの間に発生する磁力により、外部プランジャが磁気吸引固定部に磁気吸引されて、外部プランジャと内部プランジャとが一体となって軸方向へ駆動される。
【００１１】
これにより、内部プランジャの移動量は、磁気吸引固定部と外部プランジャの間の磁気吸引ギャップＬ１と、磁気吸引可動部と内部プランジャの間の磁気吸引ギャップＬ２とを加算した合計吸引ギャップＬ１＋Ｌ２以下に規制される。
この結果、内部プランジャにより駆動されるシャフトの移動量は、従来技術より磁気吸引ギャップＬ２だけ増加する。
即ち、従来技術であればシャフトの移動量が磁気吸引ギャップＬ１以下に規制されていたが、本発明によりシャフトの移動量を磁気吸引ギャップＬ２により大きくすることができる。
【００１２】
［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用するリニアソレノイドは、バルブ装置の弁体を駆動するものである。
これにより、シャフトによって駆動される弁体の最大リフト量を、従来技術より大きくすることができ、弁体が開弁された際にバルブ装置が制御する流体の流速を速めることができる。即ち、例えば、バルブ装置が流体圧（油圧等）の制御を行うものでは、弁体の最大リフト量の増加によって、流体圧の昇圧速度あるいは降圧速度を速めることができる。
【００１３】
［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用するリニアソレノイドにおける弁体は、流体圧を受けてシャフトを介して内部プランジャに軸方向の他方側へ向かう付勢力を与えるものであり、内部用付勢力付与手段による内部プランジャへの付勢力は、弁体が受ける流体圧と、シャフトを介して内部プランジャを軸方向の他方側へ付勢する内部用バネとの合力である。
これにより、弁体が流体圧を受ける場合であっても、弁体の最大リフト量を従来技術より大きくすることができる。
【００１４】
［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用するリニアソレノイドにおける外部用付勢力付与手段は、磁気吸引固定部と外部プランジャとの軸方向間に配置されて、外部プランジャを軸方向の他方側へ付勢する非磁性の外部用バネ（例えば、皿バネ、ウェーブワッシャ等）である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
リニアソレノイドは、通電により磁力を発生するコイルと、軸方向へ摺動自在に支持されたプランジャと、コイルの発生する磁力によりプランジャを軸方向の一方側へ磁気吸引する磁気吸引固定部と、プランジャの外周に配置されてプランジャと径方向の磁気の受け渡しを行う磁気受渡固定部と、プランジャを軸方向の他方側へ付勢する付勢力付与手段とを備え、プランジャがシャフトを駆動する。
最良の形態のリニアソレノイドは、次の構成を備える。
プランジャは、磁気吸引固定部に磁気吸引されるとともに、磁気受渡固定部と径方向の磁気の受け渡しを行う外部プランジャと、この外部プランジャの内部において軸方向へ摺動自在に支持される内部プランジャとを備える。
【００１６】
外部プランジャは、磁気吸引固定部に近い側に設けられて内部プランジャを磁気吸引する磁気吸引可動部と、磁気受渡固定部と内部プランジャの径方向間に配置されて磁気受渡固定部および内部プランジャと径方向の磁気の受け渡しを行う磁気受渡可動部と、磁気吸引可動部と磁気受渡可動部の間に配置されて磁気吸引可動部と磁気受渡可動部が直接的に磁気の受け渡しを行うのを阻害する磁気阻害部とを備える。
付勢力付与手段は、外部プランジャを軸方向の他方側へ付勢する外部用付勢力付与手段と、内部プランジャを軸方向の他方側へ付勢する内部用付勢力付与手段とを備える。
そして、内部プランジャがシャフトに軸方向の駆動力を与える構造を有し、外部用付勢力付与手段が外部プランジャへ与える付勢力は、内部用付勢力付与手段が内部プランジャへ与える付勢力より大きく設けられる。
これにより、シャフトが内部プランジャの移動と、外部プランジャの移動とにより駆動されて、シャフトの移動量が大きくなる。
【実施例１】
【００１７】
本発明のリニアソレノイドを、自動変速機に搭載される電磁油圧制御弁に適用した実施例１を説明する。
（電磁油圧制御弁の概略説明）
自動変速機は、変速制御やロックアップ制御等を行うための油圧コントローラを搭載しており、油圧コントローラは油圧制御を行うための電磁油圧制御弁を搭載している。
この実施例に示す電磁油圧制御弁は、油圧により駆動される調圧弁（油路切替弁：スプール弁等）の駆動油室、あるいは油圧により係脱がなされる摩擦係合装置（多板クラッチ、多板ブレーキ等）の駆動油室（油圧サーボ室）などの駆動油室の油圧を制御する。
【００１８】
この実施例１に示す電磁油圧制御弁は、油圧コントローラのケースに組付けられ、通電されると駆動油室に駆動油圧を発生し、通電が停止されると駆動油室の駆動油圧を排圧するＮ／Ｌ（ノーマリ・ロー）タイプのものである。なお、本発明はＮ／Ｌタイプに限定されるものではない。
次に、図１を参照して電磁油圧制御弁の具体構造を説明する。
この実施例に示す電磁油圧制御弁は、三方弁（バルブ装置の一例）１と、この三方弁１を駆動するリニアソレノイド２とを結合して構成される。なお、以下では、実施例１を説明するための便宜上、図１の左側を前、図１の右側を後として説明するが、実際の搭載方向に関わるものではない。
【００１９】
（三方弁１の説明）
三方弁１は、バルブハウジング３、ボール弁（入力側弁体）４、ブリード弁（排出側弁体）５およびシャフト６等で構成される。
バルブハウジング３は、略筒形状を呈するものであり、リニアソレノイド２の固定磁気回路の一部を構成するように磁性体金属（鉄等）によって設けられている。このバルブハウジング３の内部には、前方より後方へ向かって入力室１１、出力室１２、排出室１３が形成されている。
入力室１１は、ボール弁４が配置される空間によって構成されている。出力室１２は、バルブハウジング３によって形成された入力側隔壁（ボール弁シート壁）と排出側隔壁（ブリード弁シート壁）で挟まれた空間によって構成されている。排出室１３は、排出側隔壁より後側のバルブハウジング３内の空間によって構成されている。
【００２０】
入力側隔壁と排出側隔壁のそれぞれは、軸方向（シャフト６の移動方向）に垂直な壁であり、出力室１２を介して対向している。入力側隔壁の中心部には、入力室１１と出力室１２を連通する入力弁口１４が設けられている。また、排出側隔壁の中心部にも、出力室１２と排出室１３を連通する排出弁口１５が設けられている。なお、入力弁口１４と排出弁口１５は、ともにシャフト６の軸線上に設けられている。
【００２１】
バルブハウジング３には、オイルポンプから油路等を介して圧送されたオイルが入力される入力ポート２１と、駆動油室に油路を介して連通する出力ポート２２と、オイルパン内などの低圧側と連通する排出ポート（ドレンポート）２３とが設けられている。
入力ポート２１は、入力室１１と連通するものであり、バルブハウジング３の前端部において開口して設けられている。出力ポート２２は、出力室１２と連通するものであり、バルブハウジング３の径方向に開口して設けられている。排出ポート２３は、排出室１３と連通するものであり、バルブハウジング３の径方向に開口して設けられている。
【００２２】
ボール弁４は、円球形状を呈した金属ボールであり、入力室１１内に配置される。具体的に、ボール弁４は、入力ポート２１の内部にカシメ等で固定されるボールホルダ２４の内部に保持されている。ここで、ボールホルダ２４は、ボール弁４がシャフト６の先端部によりリフトされていない状態の時に、入力ポート２１から供給される油圧により、ボール弁４を入力弁口１４の周囲の入力弁シートに確実に着座させる範囲にボール弁４を保持するものであり、入力ポート２１を閉塞しないように開口部を備えている。なお、ボールホルダ２４の開口部にはメッシュ等のフィルタ２５が設けられている。
即ち、入力ポート２１から供給される油圧によってボール弁４には、入力弁口１４の周囲の入力弁シートに着座する力が与えられる。そして、ボール弁４が入力弁シートに着座することで、入力弁口１４が閉塞されて入力室１１と出力室１２の連通が遮断される。
【００２３】
ブリード弁５は、排出室１３内のシャフト６に形成されたものであり、リニアソレノイド２の駆動力によって、排出弁口１５の周囲の排出弁シートに着座する力が与えられる。このブリード弁５が排出弁シートに着座することで、排出弁口１５が閉塞されて出力室１２と排出室１３の連通が遮断される。
【００２４】
シャフト６は、略棒形状を呈する非磁性体金属製であり、バルブハウジング３の後側の軸中心に形成された軸穴２６内において軸方向へ摺動自在に支持される。具体的に、ブリード弁５の後側におけるシャフト６の中間部には段差２７が形成されており、この段差２７の後側が大径に設けられ、段差２７の前側が大径部よりやや小径に設けられ、この小径部と軸穴２６の間に排出室１３が形成される。
また、段差２７と排出側隔壁の間にはコイルバネよりなるリターンスプリング２８が配置され、リターンスプリング２８の付勢力によってシャフト６が後方へ付勢されるようになっている。
なお、シャフト６の後端は、リニアソレノイド２の内部プランジャ４２（後述する）と常時当接するものであり、シャフト６が内部プランジャ４２と一体に移動する。
【００２５】
（リニアソレノイド２の説明）
リニアソレノイド２は、コイル３１、プランジャ３２、磁気吸引固定部（ステータコア）３３、ヨーク３４、ストッパプレート３５、コネクタ３６等で構成される。
【００２６】
コイル３１は、通電されると磁力を発生して、プランジャ３２と固定磁気回路（ヨーク３４と磁気吸引固定部３３）を通る磁束ループを形成させるものであり、樹脂性のボビンの周囲に、絶縁被覆が施された導線（エナメル線等）を多数巻回したものである。
プランジャ３２は、軸方向へ摺動自在に支持され、コイル３１の発生磁力により軸方向開弁方向：前方向）へ駆動されるものであり、その詳細は後述する。
【００２７】
磁気吸引固定部３３は、磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料）よりなるバルブハウジング３の後側の小径部（リニアソレノイド２内に挿入される部分）であり、この小径部の後端は、プランジャ３２と軸方向に対向して、プランジャ３２（具体的には後述する外部プランジャ４１）を磁気吸引する。
【００２８】
ヨーク３４は、コイル３１の外周を覆う外部ヨーク３７と、この外部ヨーク３７の後端においてコイル３１の内部に挿入される内部ヨーク３８とからなる。
外部ヨーク３７は、後方へ開口した略カップ形状を呈した磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料）であり、コイル３１の外周を覆う筒状ヨーク３７ａと、小径部の前端の段差に当接した状態で圧入固定されるリング円盤状の前部磁気プレート３７ｂとを一体に設けたものである。
【００２９】
内部ヨーク３８は、筒状ヨーク３７ａの後端において肉厚を薄くして形成されたカシメ爪を内側へカシメることで、ストッパプレート３５とともに外部ヨーク３７の後端に結合される磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料）であり、コイル３１の内周で、且つプランジャ３２の外周を覆う筒状を呈した磁気受渡固定部３８ａと、リング円盤状の後部磁気プレート３８ｂとを一体に設けたものである。なお、磁気受渡固定部３８ａは、プランジャ３２の外周面を摺動自在に支持し、プランジャ３２（具体的には、後述する外部プランジャ４１）と径方向の磁気の受け渡しを行うものである。
【００３０】
ストッパプレート３５は、プランジャ３２の後方への移動を規制する非磁性体材料よりなる円板プレートであり、上述したように筒状ヨーク３７ａの後端のカシメ爪によるカシメにより、内部ヨーク３８とともに外部ヨーク３７に結合されている。なお、ストッパプレート３５の中心部には、軸方向に貫通する呼吸孔３５ａが形成されている。
【００３１】
コネクタ３６は、ＡＴ−ＥＣＵ（自動変速機用電子制御装置：図示しない）と接続線を介して電気的な接続を行う接続手段であり、その内部にはコイル３１の両端にそれぞれ接続される端子３６ａが配置されている。
【００３２】
（実施例１の特徴）
次に、プランジャ３２の構造を具体的に説明する。
プランジャ３２は、磁気受渡固定部３８ａの内周面と直接摺動する外部プランジャ４１と、この外部プランジャ４１の内周面と直接摺動する内部プランジャ４２とを組み合わせて構成される。
【００３３】
外部プランジャ４１は、略円筒形状を呈する磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料）であり、磁気吸引固定部３３（前方）に磁気吸引されるとともに、磁気受渡固定部３８ａと径方向の磁気の受け渡しを行う。
外部プランジャ４１は、磁気吸引固定部３３に近い側（外部プランジャ４１の前部）に設けられて内部プランジャ４２を前方へ磁気吸引するための磁気吸引可動部４１ａと、磁気受渡固定部３８ａと内部プランジャ４２の径方向間に配置されて磁気受渡固定部３８ａおよび内部プランジャ４２と径方向の磁気の受け渡しを行う磁気受渡可動部４１ｂと、磁気吸引可動部４１ａと磁気受渡可動部４１ｂの間に配置されて磁気吸引可動部４１ａと磁気受渡可動部４１ｂが直接的に磁気の受け渡しを行うのを阻害する磁気阻害部４１ｃとを備える。
【００３４】
磁気吸引可動部４１ａの前端中心には、シャフト６が貫通配置されるシャフト挿通穴が設けられており、シャフト６が外部プランジャ４１と軸方向に当接しないように設けられている。シャフト挿通穴の内径寸法は、内部プランジャ４２の外径寸法より小径に設けられており、内部プランジャ４２が前方へ変位した際に、磁気吸引可動部４１ａの内側と内部プランジャ４２の前端面とが軸方向に当接するように設けられている。
外部プランジャ４１の内周には、前端のシャフト挿通穴を除いて、内部プランジャ４２を軸方向へ摺動自在に支持する一定径の摺動穴が形成されている。
磁気阻害部４１ｃは、外部プランジャ４１の外周面に形成された環状の磁気遮断溝であり、磁気遮断溝の底部の薄肉部が磁気飽和することで、磁気吸引可動部４１ａと磁気受渡可動部４１ｂの間に直接的に磁束が流れるのを遮断する。
【００３５】
内部プランジャ４２は、円柱形状を呈する磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料）であり、磁気吸引可動部４１ａ（前方）に磁気吸引されるとともに、外部プランジャ４１の磁気受渡可動部４１ｂと径方向の磁気の受け渡しを行う。
内部プランジャ４２の内部を軸方向へ貫通する孔４２ａは、内部プランジャ４２の両端の室を連通する呼吸孔である。また、内部プランジャ４２の前端面と後端面には、それぞれ中心部を通る溝（図示しない）が形成されており、内部プランジャ４２の両端の室がストッパプレート３５に形成された呼吸孔３５ａに常時連通するように設けられている。
【００３６】
ここで、プランジャ３２には、プランジャ３２を軸方向の後方へ付勢する付勢力付与手段が設けられている。
この実施例のプランジャ３２は、上述したように、外部プランジャ４１と内部プランジャ４２とからなるものであり、外部プランジャ４１を軸方向の後方へ付勢する手段を外部用付勢力付与手段と称し、内部プランジャ４２を軸方向の後方へ付勢する手段を内部用付勢力付与手段と称して説明する。
【００３７】
外部用付勢力付与手段は、磁気吸引固定部３３と外部プランジャ４１との軸方向間に配置されて、外部プランジャ４１を軸方向の他方側へ付勢する非磁性体製（例えば、ステンレス等）の外部用バネ４３であり、皿バネやウェーブワッシャ等により設けられ、外部プランジャ４１と磁気吸引固定部３３が外部用バネ４３を介して磁気接触することを防ぐように設けられている。
【００３８】
内部用付勢力付与手段による内部プランジャ４２への付勢力は、弁体（この実施例では、ボール弁４）が受ける流体圧（この実施例では、入力ポート２１から供給される油圧）と、シャフト６を介して内部プランジャ４２を後方へ付勢する内部用バネ（この実施例では、リターンスプリング２８）との合力である。
そして、外部用付勢力付与手段が外部プランジャ４１へ与える付勢力をＡ、内部用付勢力付与手段が内部プランジャ４２へ与える付勢力（合力）をＢとした場合、Ａ＞Ｂの関係に設けられている。
【００３９】
（実施例１の作動）
出力ポート２２の出力油圧を昇圧させる際は、リニアソレノイド２のコイル３１が通電される。そして、コイル３１が通電されて発生磁力が大きくなる際には、電磁油圧制御弁は次の作動を行う。
コイル３１の発生する磁力により、磁気吸引固定部３３と磁気吸引可動部４１ａの軸方向間の磁気吸引ギャップＬ１と、磁気吸引可動部４１ａと内部プランジャ４２の軸方向間の磁気吸引ギャップＬ２とに、それぞれ磁気吸引力が発生する。
【００４０】
ここで、上述したＡ＞Ｂの関係であるため、先ず、磁気吸引可動部４１ａと内部プランジャ４２との間に発生する磁力により、内部プランジャ４２が磁気吸引可動部４１ａに磁気吸引されて、内部プランジャ４２が前方へ駆動される。これにより、シャフト６が前方へ移動し、シャフト６の先端がボール弁４を入力弁シートから離座させ、入力ポート２１と出力ポート２２の連通度合を大きくするとともに、ブリード弁５が排出弁シートに接近して、出力ポート２２と排出ポート２３の連通度合を小さくする。そして、入力ポート２１と出力ポート２２の連通度合が大きくなり、出力ポート２２と排出ポート２３の連通度合が小さくなることで、出力ポート２２の出力油圧が上昇を開始する。
【００４１】
内部プランジャ４２が磁気吸引可動部４１ａ側へ移動して、内部プランジャ４２が磁気吸引可動部４１ａに当接すると、次に磁気吸引固定部３３と外部プランジャ４１との間に発生する磁力により、外部プランジャ４１が磁気吸引固定部３３に磁気吸引されて、外部プランジャ４１と内部プランジャ４２とが一体となって前方へ駆動される。これにより、シャフト６がさらに前方へ移動し、入力ポート２１と出力ポート２２の連通度合がさらに大きくなるとともに、ブリード弁５が排出弁シートにさらに接近して、出力ポート２２と排出ポート２３の連通度合がさらに小さくなる。これにより、出力ポート２２の出力油圧がさらに上昇する。
【００４２】
逆に、出力ポート２２の出力油圧を降圧させる際は、リニアソレノイド２の通電量が低下するように制御され、あるいは通電が停止される。それにより、上記の作動（昇圧作動）とは逆の作動を行い、出力ポート２２の出力油圧が下降する。
【００４３】
（実施例１の効果）
実施例１のリニアソレノイド２における内部プランジャ４２の移動量は、磁気吸引固定部３３と外部プランジャ４１の間の磁気吸引ギャップＬ１と、磁気吸引可動部４１ａと内部プランジャ４２の間の磁気吸引ギャップＬ２とを加算した合計吸引ギャップＬ１＋Ｌ２以下に規制される。
この結果、内部プランジャ４２により駆動されるシャフト６の移動量は、合計吸引ギャップＬ１＋Ｌ２以下となり、従来技術より磁気吸引ギャップＬ２だけ増加する。
即ち、従来技術であればシャフト６の移動量が磁気吸引ギャップＬ１以下に規制されていたが、この実施例１ではシャフト６の移動量を磁気吸引ギャップＬ２により大きくすることができる。
【００４４】
これによって、リニアソレノイド２の通電時におけるボール弁４の最大リフト量Ｌａを磁気吸引ギャップＬ２だけ多くすることができ、入力ポート２１から出力ポート２２に向かうオイル流量を増やすことができる。即ち、入力弁口１４におけるオイル通過面積の増加により出力ポート２２の油圧上昇速度を向上することができる。
同様に、リニアソレノイド２の通電停止時におけるブリード弁５の最大リフト量Ｌｂも磁気吸引ギャップＬ２だけ多くすることができ、出力ポート２２から排出ポート２３に向かうオイル流量を増やすことができる。即ち、排出弁口１５におけるオイル通過面積の増加により出力ポート２２の油圧下降速度を向上することができる。
【００４５】
具体的に、出力ポート２２の油圧下降は、駆動油室（調圧弁の駆動油室、摩擦係合装置の駆動油室等）から排圧される低圧オイルが、出力ポート２２から排出ポート２３へ排出されることで成されるものであるため、ブリード弁５の最大リフト量Ｌｂを大きくして、排出弁口１５におけるオイル通過面積を大きくしないと、出力ポート２２において高い油圧下降速度を確保できない。
しかるに、この実施例を採用することにより、リニアソレノイド２の通電停止時におけるブリード弁５の最大リフト量Ｌｂを磁気吸引ギャップＬ２だけ多くすることができるため、従来技術に比較して、排出弁口１５におけるオイル通過面積を大きく確保することができる。これにより、出力ポート２２の油圧下降速度を向上することができる。
【００４６】
このように、油圧上昇速度および油圧下降速度を共に向上させることができるため、自動変速機を短時間で変速させることが可能となり、応答性に優れた自動変速機を提供できる。また、油圧上昇速度および油圧下降速度を共に向上できるため、変速遅れによる変速ショックを招かない。また、変速完了までの時間を短縮できるため、運転感覚の向上を図ることができるとともに、変速遅れによる加速の悪化を回避できる。
【００４７】
〔変形例〕
上記の実施例では、外部プランジャ４１を１部品で構成したが、磁気吸引可動部４１ａ（磁性材）＋磁気阻害部４１ｃ（非磁性材）＋磁気受渡可動部４１ｂ（磁性材）からなる３部品を結合して外部プランジャ４１を形成しても良い。
上記の実施例では、プランジャ３２を内外２部品（外部プランジャ４１と内部プランジャ４２）で構成して２段ストロークさせる例を示したが、外部プランジャ４１と内部プランジャ４２の間に他のプランジャを追加して、３段以上のストロークを実行するように設けても良い。
【００４８】
上記の実施例ではリターンスプリング２８がシャフト６に当接してシャフト６を後方へ付勢する例を示したが、リターンスプリング２８がボール弁４に当接してボール弁４を介してシャフト６を後方へ付勢するように設けても良い。その場合、内部プランジャ４２を前方へ付勢して、常にボール弁４とシャフト６の先端とを当接させるためのプランジャスプリングを設けても良い。
上記の実施例では、シャフト６と内部プランジャ４２が軸方向に当接する例を示したが、シャフト６と内部プランジャ４２が結合（圧入等）したものであっても良い。
上記の実施例では、弁体の一例としてボール弁４が用いられるバルブ装置を例に示したが、スプール弁など他のバルブ装置であっても良い。
【００４９】
上記の実施例では、弁体を前方へ駆動するリニアソレノイド２に本発明を適用する例を示したが、入力流体圧（入力オイル等）により一方向へ付勢されない弁体（スプール弁等）の場合では、弁体を後方に駆動するリニアソレノイド２に本発明を適用しても良い。即ち、スプール弁など他のバルブ装置の電磁油圧制御弁では、Ｎ／Ｈ（ノーマリ・ハイ）タイプに本発明を適用しても良い。
上記の実施例で示した三方弁１の構造は、実施例説明のための一例であって、他の三方弁構造を採用しても良い。
上記の実施例では、バルブ装置の一例として三方弁１を示したが、二方弁（開閉弁）や四方弁など他のバルブ構造であっても良い。
【００５０】
上記の実施例では、自動変速機の油圧制御に用いられる電磁油圧制御弁に本発明を適用する例を示したが、自動変速機以外において油圧やオイル流量を制御する電磁油圧制御弁に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、流体の一例として、オイルを示したが、オイルとは異なる液体や気体（ガス等）であっても良い。即ち、オイル以外の流体の調圧や調量を行うリニアソレノイド２に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、バルブ装置を駆動するリニアソレノイド２に本発明を適用したが、バルブ装置とは異なる他の駆動対象物を駆動するリニアソレノイド２に本発明を適用して、駆動対象物の駆動量を増加させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】電磁油圧制御弁の断面図である（実施例１）。
【図２】電磁油圧制御弁の断面図である（従来例）。
【符号の説明】
【００５２】
１ 三方弁（バルブ装置）
２ リニアソレノイド
４ ボール弁（弁体）
５ ブリード弁（弁体）
６ シャフト
２８ リターンスプリング（内部用バネ）
３１ コイル
３２ プランジャ
３３ 磁気吸引固定部
３８ａ 磁気受渡固定部
４１ 外部プランジャ
４２ 内部プランジャ
４１ａ 磁気吸引可動部
４１ｂ 磁気受渡可動部
４１ｃ 磁気阻害部
４３ 外部用バネ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁力によりシャフトを軸方向へ駆動するリニアソレノイドに関し、バルブ装置の駆動等に用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアソレノイドを用いてバルブ装置を駆動する電磁弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示される電磁弁は、自動変速機の駆動油室（例えば、油圧により駆動される調圧弁の駆動油室、あるいは油圧により係脱がなされる摩擦係合装置の駆動油室など）の油圧を制御する電磁油圧制御弁であり、この電磁油圧制御弁を図２を参照して説明する。なお、符号は後述する実施例１の機能物と共通符号である。
【０００３】
図２に示す電磁油圧制御弁は、入力ポート２１、出力ポート２２、排出ポート２３の連通状態の調整を行う三方弁１と、この三方弁１の駆動を行うリニアソレノイド２とを結合したものである。
三方弁１は、入力ポート２１と出力ポート２２の連通部である入力弁口１４を開閉するボール弁（入力側弁体）４と、出力ポート２２と排出ポート２３の連通部である排出弁口１５を開閉するブリード弁（排出側弁体）５とを備える。
ボール弁４は、リニアソレノイド２によって駆動されるシャフト６の先端部により駆動される。また、ブリード弁５は、シャフト６に形成されており、シャフト６の変位により駆動される。
そして、リニアソレノイド２がシャフト６を駆動することで入力弁口１４と排出弁口１５の開度調整が成されて出力ポート２２の出力油圧が調整される。
【０００４】
自動変速機の変速応答性を向上させるために、出力ポート２２の油圧上昇速度の向上、および油圧下降速度の向上が求められている。
出力ポート２２の油圧上昇速度は、ボール弁４の最大リフト量Ｌａの増加（即ち、入力弁口１４におけるオイル通過面積の増加）によって可能となる。
同様に、出力ポート２２の油圧下降速度は、ブリード弁５の最大リフト量Ｌｂの増加（即ち、排出弁口１５におけるオイル通過面積の増加）によって可能となる。
なお、ボール弁４の最大リフト量Ｌａと、ブリード弁５の最大リフト量Ｌｂとは、同じである（Ｌａ＝Ｌｂ）。
【０００５】
出力ポート２２の油圧上昇は、オイルポンプで圧送された高圧オイルが、入力ポート２１から出力ポート２２へ供給されることで成されるものであるため、ボール弁４の最大リフト量Ｌａが比較的小さくても（即ち、入力弁口１４におけるオイル通過面積が比較的小さくても）、出力ポート２２において高い油圧上昇速度を確保できる。
これに対し、出力ポート２２の油圧下降は、駆動油室（調圧弁の駆動油室、摩擦係合装置の駆動油室等）から排圧される低圧オイルが、出力ポート２２から排出ポート２３へ排出されることで成されるものであるため、ブリード弁５の最大リフト量Ｌｂを大きくしないと（即ち、排出弁口１５におけるオイル通過面積を大きくしないと）、出力ポート２２において高い油圧下降速度を確保できない。
【０００６】
しかし、ブリード弁５の移動量（シャフト６の移動量と同じ）は、リニアソレノイド２におけるプランジャ３２のストローク量であるため、ブリード弁５の最大リフト量Ｌｂは、リニアソレノイド２における磁気吸引ギャップＬ１（磁気吸引固定部３３とプランジャ３２との軸方向間距離）以下に規制される（Ｌａ＝Ｌｂ＜Ｌ１）。
ここで、磁気吸引力は、磁気吸引ギャップＬ１が大きくなると急激に小さくなる特性（磁気吸引力は距離の２乗に反比例する特性）を有する。このため、磁気吸引ギャップＬ１を大きくすることができない。その結果、ブリード弁５の最大リフト量Ｌｂを大きくすることができず、排出弁口１５におけるオイル通過面積を大きく確保することができないため、従来技術では出力ポート２２の油圧下降速度を速めることが困難となっていた。
【０００７】
このように、従来の電磁油圧制御弁では、ブリード弁５の最大リフト量Ｌｂを大きくすることができないため、出力ポート２２の油圧下降速度が遅いものであり、変速応答性の向上を阻害していた。
即ち、従来の電磁油圧制御弁では、変速応答性に優れず、変速時にショックが発生して乗員に不快感を与えたり、変速完了までの時間が長くなることで運転感覚の低下を招いたり、加速悪化を招く等の要因になっていた。
【０００８】
なお、上記では従来技術の問題点を、電磁油圧制御弁におけるブリード弁５の最大リフト量Ｌｂを用いて説明した。
しかし、他の用途に用いられるリニアソレノイド２であっても、シャフト６が駆動する駆動対象物（上記ではブリード弁５）の移動量が磁気吸引ギャップＬ１以下に規制されてしまうことにかわりなく、駆動対象物の移動量を大きくすることができないという不具合があった。
【特許文献１】特開２００５−２０７５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、プランジャによるシャフトの移動量（駆動距離）を大きくできるリニアソレノイドの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用するリニアソレノイドは、コイルが通電されて発生磁力が大きくなると、次の作動を行う。
先ず、磁気吸引可動部と内部プランジャとの間に発生する磁力により、内部プランジャが磁気吸引可動部に磁気吸引されて、内部プランジャが軸方向へ駆動される。
次に、内部プランジャが磁気吸引可動部側へ移動して、内部プランジャが磁気吸引可動部に当接（あるいは非磁性のスペーサ等を介して当接）すると、磁気吸引固定部と外部プランジャとの間に発生する磁力により、外部プランジャが磁気吸引固定部に磁気吸引されて、外部プランジャと内部プランジャとが一体となって軸方向へ駆動される。
【００１１】
これにより、内部プランジャの移動量は、磁気吸引固定部と外部プランジャの間の磁気吸引ギャップＬ１と、磁気吸引可動部と内部プランジャの間の磁気吸引ギャップＬ２とを加算した合計吸引ギャップＬ１＋Ｌ２以下に規制される。
この結果、内部プランジャにより駆動されるシャフトの移動量は、従来技術より磁気吸引ギャップＬ２だけ増加する。
即ち、従来技術であればシャフトの移動量が磁気吸引ギャップＬ１以下に規制されていたが、本発明によりシャフトの移動量を磁気吸引ギャップＬ２により大きくすることができる。
【００１２】
［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用するリニアソレノイドは、バルブ装置の弁体を駆動するものである。
これにより、シャフトによって駆動される弁体の最大リフト量を、従来技術より大きくすることができ、弁体が開弁された際にバルブ装置が制御する流体の流速を速めることができる。即ち、例えば、バルブ装置が流体圧（油圧等）の制御を行うものでは、弁体の最大リフト量の増加によって、流体圧の昇圧速度あるいは降圧速度を速めることができる。
【００１３】
［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用するリニアソレノイドにおける弁体は、流体圧を受けてシャフトを介して内部プランジャに軸方向の他方側へ向かう付勢力を与えるものであり、内部用付勢力付与手段による内部プランジャへの付勢力は、弁体が受ける流体圧と、シャフトを介して内部プランジャを軸方向の他方側へ付勢する内部用バネとの合力である。
これにより、弁体が流体圧を受ける場合であっても、弁体の最大リフト量を従来技術より大きくすることができる。
【００１４】
［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用するリニアソレノイドにおける外部用付勢力付与手段は、磁気吸引固定部と外部プランジャとの軸方向間に配置されて、外部プランジャを軸方向の他方側へ付勢する非磁性の外部用バネ（例えば、皿バネ、ウェーブワッシャ等）である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
リニアソレノイドは、通電により磁力を発生するコイルと、軸方向へ摺動自在に支持されたプランジャと、コイルの発生する磁力によりプランジャを軸方向の一方側へ磁気吸引する磁気吸引固定部と、プランジャの外周に配置されてプランジャと径方向の磁気の受け渡しを行う磁気受渡固定部と、プランジャを軸方向の他方側へ付勢する付勢力付与手段とを備え、プランジャがシャフトを駆動する。
最良の形態のリニアソレノイドは、次の構成を備える。
プランジャは、磁気吸引固定部に磁気吸引されるとともに、磁気受渡固定部と径方向の磁気の受け渡しを行う外部プランジャと、この外部プランジャの内部において軸方向へ摺動自在に支持される内部プランジャとを備える。
【００１６】
外部プランジャは、磁気吸引固定部に近い側に設けられて内部プランジャを磁気吸引する磁気吸引可動部と、磁気受渡固定部と内部プランジャの径方向間に配置されて磁気受渡固定部および内部プランジャと径方向の磁気の受け渡しを行う磁気受渡可動部と、磁気吸引可動部と磁気受渡可動部の間に配置されて磁気吸引可動部と磁気受渡可動部が直接的に磁気の受け渡しを行うのを阻害する磁気阻害部とを備える。
付勢力付与手段は、外部プランジャを軸方向の他方側へ付勢する外部用付勢力付与手段と、内部プランジャを軸方向の他方側へ付勢する内部用付勢力付与手段とを備える。
そして、内部プランジャがシャフトに軸方向の駆動力を与える構造を有し、外部用付勢力付与手段が外部プランジャへ与える付勢力は、内部用付勢力付与手段が内部プランジャへ与える付勢力より大きく設けられる。
これにより、シャフトが内部プランジャの移動と、外部プランジャの移動とにより駆動されて、シャフトの移動量が大きくなる。
【実施例１】
【００１７】
本発明のリニアソレノイドを、自動変速機に搭載される電磁油圧制御弁に適用した実施例１を説明する。
（電磁油圧制御弁の概略説明）
自動変速機は、変速制御やロックアップ制御等を行うための油圧コントローラを搭載しており、油圧コントローラは油圧制御を行うための電磁油圧制御弁を搭載している。
この実施例に示す電磁油圧制御弁は、油圧により駆動される調圧弁（油路切替弁：スプール弁等）の駆動油室、あるいは油圧により係脱がなされる摩擦係合装置（多板クラッチ、多板ブレーキ等）の駆動油室（油圧サーボ室）などの駆動油室の油圧を制御する。
【００１８】
この実施例１に示す電磁油圧制御弁は、油圧コントローラのケースに組付けられ、通電されると駆動油室に駆動油圧を発生し、通電が停止されると駆動油室の駆動油圧を排圧するＮ／Ｌ（ノーマリ・ロー）タイプのものである。なお、本発明はＮ／Ｌタイプに限定されるものではない。
次に、図１を参照して電磁油圧制御弁の具体構造を説明する。
この実施例に示す電磁油圧制御弁は、三方弁（バルブ装置の一例）１と、この三方弁１を駆動するリニアソレノイド２とを結合して構成される。なお、以下では、実施例１を説明するための便宜上、図１の左側を前、図１の右側を後として説明するが、実際の搭載方向に関わるものではない。
【００１９】
（三方弁１の説明）
三方弁１は、バルブハウジング３、ボール弁（入力側弁体）４、ブリード弁（排出側弁体）５およびシャフト６等で構成される。
バルブハウジング３は、略筒形状を呈するものであり、リニアソレノイド２の固定磁気回路の一部を構成するように磁性体金属（鉄等）によって設けられている。このバルブハウジング３の内部には、前方より後方へ向かって入力室１１、出力室１２、排出室１３が形成されている。
入力室１１は、ボール弁４が配置される空間によって構成されている。出力室１２は、バルブハウジング３によって形成された入力側隔壁（ボール弁シート壁）と排出側隔壁（ブリード弁シート壁）で挟まれた空間によって構成されている。排出室１３は、排出側隔壁より後側のバルブハウジング３内の空間によって構成されている。
【００２０】
入力側隔壁と排出側隔壁のそれぞれは、軸方向（シャフト６の移動方向）に垂直な壁であり、出力室１２を介して対向している。入力側隔壁の中心部には、入力室１１と出力室１２を連通する入力弁口１４が設けられている。また、排出側隔壁の中心部にも、出力室１２と排出室１３を連通する排出弁口１５が設けられている。なお、入力弁口１４と排出弁口１５は、ともにシャフト６の軸線上に設けられている。
【００２１】
バルブハウジング３には、オイルポンプから油路等を介して圧送されたオイルが入力される入力ポート２１と、駆動油室に油路を介して連通する出力ポート２２と、オイルパン内などの低圧側と連通する排出ポート（ドレンポート）２３とが設けられている。
入力ポート２１は、入力室１１と連通するものであり、バルブハウジング３の前端部において開口して設けられている。出力ポート２２は、出力室１２と連通するものであり、バルブハウジング３の径方向に開口して設けられている。排出ポート２３は、排出室１３と連通するものであり、バルブハウジング３の径方向に開口して設けられている。
【００２２】
ボール弁４は、円球形状を呈した金属ボールであり、入力室１１内に配置される。具体的に、ボール弁４は、入力ポート２１の内部にカシメ等で固定されるボールホルダ２４の内部に保持されている。ここで、ボールホルダ２４は、ボール弁４がシャフト６の先端部によりリフトされていない状態の時に、入力ポート２１から供給される油圧により、ボール弁４を入力弁口１４の周囲の入力弁シートに確実に着座させる範囲にボール弁４を保持するものであり、入力ポート２１を閉塞しないように開口部を備えている。なお、ボールホルダ２４の開口部にはメッシュ等のフィルタ２５が設けられている。
即ち、入力ポート２１から供給される油圧によってボール弁４には、入力弁口１４の周囲の入力弁シートに着座する力が与えられる。そして、ボール弁４が入力弁シートに着座することで、入力弁口１４が閉塞されて入力室１１と出力室１２の連通が遮断される。
【００２３】
ブリード弁５は、排出室１３内のシャフト６に形成されたものであり、リニアソレノイド２の駆動力によって、排出弁口１５の周囲の排出弁シートに着座する力が与えられる。このブリード弁５が排出弁シートに着座することで、排出弁口１５が閉塞されて出力室１２と排出室１３の連通が遮断される。
【００２４】
シャフト６は、略棒形状を呈する非磁性体金属製であり、バルブハウジング３の後側の軸中心に形成された軸穴２６内において軸方向へ摺動自在に支持される。具体的に、ブリード弁５の後側におけるシャフト６の中間部には段差２７が形成されており、この段差２７の後側が大径に設けられ、段差２７の前側が大径部よりやや小径に設けられ、この小径部と軸穴２６の間に排出室１３が形成される。
また、段差２７と排出側隔壁の間にはコイルバネよりなるリターンスプリング２８が配置され、リターンスプリング２８の付勢力によってシャフト６が後方へ付勢されるようになっている。
なお、シャフト６の後端は、リニアソレノイド２の内部プランジャ４２（後述する）と常時当接するものであり、シャフト６が内部プランジャ４２と一体に移動する。
【００２５】
（リニアソレノイド２の説明）
リニアソレノイド２は、コイル３１、プランジャ３２、磁気吸引固定部（ステータコア）３３、ヨーク３４、ストッパプレート３５、コネクタ３６等で構成される。
【００２６】
コイル３１は、通電されると磁力を発生して、プランジャ３２と固定磁気回路（ヨーク３４と磁気吸引固定部３３）を通る磁束ループを形成させるものであり、樹脂性のボビンの周囲に、絶縁被覆が施された導線（エナメル線等）を多数巻回したものである。
プランジャ３２は、軸方向へ摺動自在に支持され、コイル３１の発生磁力により軸方向開弁方向：前方向）へ駆動されるものであり、その詳細は後述する。
【００２７】
磁気吸引固定部３３は、磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料）よりなるバルブハウジング３の後側の小径部（リニアソレノイド２内に挿入される部分）であり、この小径部の後端は、プランジャ３２と軸方向に対向して、プランジャ３２（具体的には後述する外部プランジャ４１）を磁気吸引する。
【００２８】
ヨーク３４は、コイル３１の外周を覆う外部ヨーク３７と、この外部ヨーク３７の後端においてコイル３１の内部に挿入される内部ヨーク３８とからなる。
外部ヨーク３７は、後方へ開口した略カップ形状を呈した磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料）であり、コイル３１の外周を覆う筒状ヨーク３７ａと、小径部の前端の段差に当接した状態で圧入固定されるリング円盤状の前部磁気プレート３７ｂとを一体に設けたものである。
【００２９】
内部ヨーク３８は、筒状ヨーク３７ａの後端において肉厚を薄くして形成されたカシメ爪を内側へカシメることで、ストッパプレート３５とともに外部ヨーク３７の後端に結合される磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料）であり、コイル３１の内周で、且つプランジャ３２の外周を覆う筒状を呈した磁気受渡固定部３８ａと、リング円盤状の後部磁気プレート３８ｂとを一体に設けたものである。なお、磁気受渡固定部３８ａは、プランジャ３２の外周面を摺動自在に支持し、プランジャ３２（具体的には、後述する外部プランジャ４１）と径方向の磁気の受け渡しを行うものである。
【００３０】
ストッパプレート３５は、プランジャ３２の後方への移動を規制する非磁性体材料よりなる円板プレートであり、上述したように筒状ヨーク３７ａの後端のカシメ爪によるカシメにより、内部ヨーク３８とともに外部ヨーク３７に結合されている。なお、ストッパプレート３５の中心部には、軸方向に貫通する呼吸孔３５ａが形成されている。
【００３１】
コネクタ３６は、ＡＴ−ＥＣＵ（自動変速機用電子制御装置：図示しない）と接続線を介して電気的な接続を行う接続手段であり、その内部にはコイル３１の両端にそれぞれ接続される端子３６ａが配置されている。
【００３２】
（実施例１の特徴）
次に、プランジャ３２の構造を具体的に説明する。
プランジャ３２は、磁気受渡固定部３８ａの内周面と直接摺動する外部プランジャ４１と、この外部プランジャ４１の内周面と直接摺動する内部プランジャ４２とを組み合わせて構成される。
【００３３】
外部プランジャ４１は、略円筒形状を呈する磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料）であり、磁気吸引固定部３３（前方）に磁気吸引されるとともに、磁気受渡固定部３８ａと径方向の磁気の受け渡しを行う。
外部プランジャ４１は、磁気吸引固定部３３に近い側（外部プランジャ４１の前部）に設けられて内部プランジャ４２を前方へ磁気吸引するための磁気吸引可動部４１ａと、磁気受渡固定部３８ａと内部プランジャ４２の径方向間に配置されて磁気受渡固定部３８ａおよび内部プランジャ４２と径方向の磁気の受け渡しを行う磁気受渡可動部４１ｂと、磁気吸引可動部４１ａと磁気受渡可動部４１ｂの間に配置されて磁気吸引可動部４１ａと磁気受渡可動部４１ｂが直接的に磁気の受け渡しを行うのを阻害する磁気阻害部４１ｃとを備える。
【００３４】
磁気吸引可動部４１ａの前端中心には、シャフト６が貫通配置されるシャフト挿通穴が設けられており、シャフト６が外部プランジャ４１と軸方向に当接しないように設けられている。シャフト挿通穴の内径寸法は、内部プランジャ４２の外径寸法より小径に設けられており、内部プランジャ４２が前方へ変位した際に、磁気吸引可動部４１ａの内側と内部プランジャ４２の前端面とが軸方向に当接するように設けられている。
外部プランジャ４１の内周には、前端のシャフト挿通穴を除いて、内部プランジャ４２を軸方向へ摺動自在に支持する一定径の摺動穴が形成されている。
磁気阻害部４１ｃは、外部プランジャ４１の外周面に形成された環状の磁気遮断溝であり、磁気遮断溝の底部の薄肉部が磁気飽和することで、磁気吸引可動部４１ａと磁気受渡可動部４１ｂの間に直接的に磁束が流れるのを遮断する。
【００３５】
内部プランジャ４２は、円柱形状を呈する磁性体金属（例えば、鉄などの強磁性材料）であり、磁気吸引可動部４１ａ（前方）に磁気吸引されるとともに、外部プランジャ４１の磁気受渡可動部４１ｂと径方向の磁気の受け渡しを行う。
内部プランジャ４２の内部を軸方向へ貫通する孔４２ａは、内部プランジャ４２の両端の室を連通する呼吸孔である。また、内部プランジャ４２の前端面と後端面には、それぞれ中心部を通る溝（図示しない）が形成されており、内部プランジャ４２の両端の室がストッパプレート３５に形成された呼吸孔３５ａに常時連通するように設けられている。
【００３６】
ここで、プランジャ３２には、プランジャ３２を軸方向の後方へ付勢する付勢力付与手段が設けられている。
この実施例のプランジャ３２は、上述したように、外部プランジャ４１と内部プランジャ４２とからなるものであり、外部プランジャ４１を軸方向の後方へ付勢する手段を外部用付勢力付与手段と称し、内部プランジャ４２を軸方向の後方へ付勢する手段を内部用付勢力付与手段と称して説明する。
【００３７】
外部用付勢力付与手段は、磁気吸引固定部３３と外部プランジャ４１との軸方向間に配置されて、外部プランジャ４１を軸方向の他方側へ付勢する非磁性体製（例えば、ステンレス等）の外部用バネ４３であり、皿バネやウェーブワッシャ等により設けられ、外部プランジャ４１と磁気吸引固定部３３が外部用バネ４３を介して磁気接触することを防ぐように設けられている。
【００３８】
内部用付勢力付与手段による内部プランジャ４２への付勢力は、弁体（この実施例では、ボール弁４）が受ける流体圧（この実施例では、入力ポート２１から供給される油圧）と、シャフト６を介して内部プランジャ４２を後方へ付勢する内部用バネ（この実施例では、リターンスプリング２８）との合力である。
そして、外部用付勢力付与手段が外部プランジャ４１へ与える付勢力をＡ、内部用付勢力付与手段が内部プランジャ４２へ与える付勢力（合力）をＢとした場合、Ａ＞Ｂの関係に設けられている。
【００３９】
（実施例１の作動）
出力ポート２２の出力油圧を昇圧させる際は、リニアソレノイド２のコイル３１が通電される。そして、コイル３１が通電されて発生磁力が大きくなる際には、電磁油圧制御弁は次の作動を行う。
コイル３１の発生する磁力により、磁気吸引固定部３３と磁気吸引可動部４１ａの軸方向間の磁気吸引ギャップＬ１と、磁気吸引可動部４１ａと内部プランジャ４２の軸方向間の磁気吸引ギャップＬ２とに、それぞれ磁気吸引力が発生する。
【００４０】
ここで、上述したＡ＞Ｂの関係であるため、先ず、磁気吸引可動部４１ａと内部プランジャ４２との間に発生する磁力により、内部プランジャ４２が磁気吸引可動部４１ａに磁気吸引されて、内部プランジャ４２が前方へ駆動される。これにより、シャフト６が前方へ移動し、シャフト６の先端がボール弁４を入力弁シートから離座させ、入力ポート２１と出力ポート２２の連通度合を大きくするとともに、ブリード弁５が排出弁シートに接近して、出力ポート２２と排出ポート２３の連通度合を小さくする。そして、入力ポート２１と出力ポート２２の連通度合が大きくなり、出力ポート２２と排出ポート２３の連通度合が小さくなることで、出力ポート２２の出力油圧が上昇を開始する。
【００４１】
内部プランジャ４２が磁気吸引可動部４１ａ側へ移動して、内部プランジャ４２が磁気吸引可動部４１ａに当接すると、次に磁気吸引固定部３３と外部プランジャ４１との間に発生する磁力により、外部プランジャ４１が磁気吸引固定部３３に磁気吸引されて、外部プランジャ４１と内部プランジャ４２とが一体となって前方へ駆動される。これにより、シャフト６がさらに前方へ移動し、入力ポート２１と出力ポート２２の連通度合がさらに大きくなるとともに、ブリード弁５が排出弁シートにさらに接近して、出力ポート２２と排出ポート２３の連通度合がさらに小さくなる。これにより、出力ポート２２の出力油圧がさらに上昇する。
【００４２】
逆に、出力ポート２２の出力油圧を降圧させる際は、リニアソレノイド２の通電量が低下するように制御され、あるいは通電が停止される。それにより、上記の作動（昇圧作動）とは逆の作動を行い、出力ポート２２の出力油圧が下降する。
【００４３】
（実施例１の効果）
実施例１のリニアソレノイド２における内部プランジャ４２の移動量は、磁気吸引固定部３３と外部プランジャ４１の間の磁気吸引ギャップＬ１と、磁気吸引可動部４１ａと内部プランジャ４２の間の磁気吸引ギャップＬ２とを加算した合計吸引ギャップＬ１＋Ｌ２以下に規制される。
この結果、内部プランジャ４２により駆動されるシャフト６の移動量は、合計吸引ギャップＬ１＋Ｌ２以下となり、従来技術より磁気吸引ギャップＬ２だけ増加する。
即ち、従来技術であればシャフト６の移動量が磁気吸引ギャップＬ１以下に規制されていたが、この実施例１ではシャフト６の移動量を磁気吸引ギャップＬ２により大きくすることができる。
【００４４】
これによって、リニアソレノイド２の通電時におけるボール弁４の最大リフト量Ｌａを磁気吸引ギャップＬ２だけ多くすることができ、入力ポート２１から出力ポート２２に向かうオイル流量を増やすことができる。即ち、入力弁口１４におけるオイル通過面積の増加により出力ポート２２の油圧上昇速度を向上することができる。
同様に、リニアソレノイド２の通電停止時におけるブリード弁５の最大リフト量Ｌｂも磁気吸引ギャップＬ２だけ多くすることができ、出力ポート２２から排出ポート２３に向かうオイル流量を増やすことができる。即ち、排出弁口１５におけるオイル通過面積の増加により出力ポート２２の油圧下降速度を向上することができる。
【００４５】
具体的に、出力ポート２２の油圧下降は、駆動油室（調圧弁の駆動油室、摩擦係合装置の駆動油室等）から排圧される低圧オイルが、出力ポート２２から排出ポート２３へ排出されることで成されるものであるため、ブリード弁５の最大リフト量Ｌｂを大きくして、排出弁口１５におけるオイル通過面積を大きくしないと、出力ポート２２において高い油圧下降速度を確保できない。
しかるに、この実施例を採用することにより、リニアソレノイド２の通電停止時におけるブリード弁５の最大リフト量Ｌｂを磁気吸引ギャップＬ２だけ多くすることができるため、従来技術に比較して、排出弁口１５におけるオイル通過面積を大きく確保することができる。これにより、出力ポート２２の油圧下降速度を向上することができる。
【００４６】
このように、油圧上昇速度および油圧下降速度を共に向上させることができるため、自動変速機を短時間で変速させることが可能となり、応答性に優れた自動変速機を提供できる。また、油圧上昇速度および油圧下降速度を共に向上できるため、変速遅れによる変速ショックを招かない。また、変速完了までの時間を短縮できるため、運転感覚の向上を図ることができるとともに、変速遅れによる加速の悪化を回避できる。
【００４７】
〔変形例〕
上記の実施例では、外部プランジャ４１を１部品で構成したが、磁気吸引可動部４１ａ（磁性材）＋磁気阻害部４１ｃ（非磁性材）＋磁気受渡可動部４１ｂ（磁性材）からなる３部品を結合して外部プランジャ４１を形成しても良い。
上記の実施例では、プランジャ３２を内外２部品（外部プランジャ４１と内部プランジャ４２）で構成して２段ストロークさせる例を示したが、外部プランジャ４１と内部プランジャ４２の間に他のプランジャを追加して、３段以上のストロークを実行するように設けても良い。
【００４８】
上記の実施例ではリターンスプリング２８がシャフト６に当接してシャフト６を後方へ付勢する例を示したが、リターンスプリング２８がボール弁４に当接してボール弁４を介してシャフト６を後方へ付勢するように設けても良い。その場合、内部プランジャ４２を前方へ付勢して、常にボール弁４とシャフト６の先端とを当接させるためのプランジャスプリングを設けても良い。
上記の実施例では、シャフト６と内部プランジャ４２が軸方向に当接する例を示したが、シャフト６と内部プランジャ４２が結合（圧入等）したものであっても良い。
上記の実施例では、弁体の一例としてボール弁４が用いられるバルブ装置を例に示したが、スプール弁など他のバルブ装置であっても良い。
【００４９】
上記の実施例では、弁体を前方へ駆動するリニアソレノイド２に本発明を適用する例を示したが、入力流体圧（入力オイル等）により一方向へ付勢されない弁体（スプール弁等）の場合では、弁体を後方に駆動するリニアソレノイド２に本発明を適用しても良い。即ち、スプール弁など他のバルブ装置の電磁油圧制御弁では、Ｎ／Ｈ（ノーマリ・ハイ）タイプに本発明を適用しても良い。
上記の実施例で示した三方弁１の構造は、実施例説明のための一例であって、他の三方弁構造を採用しても良い。
上記の実施例では、バルブ装置の一例として三方弁１を示したが、二方弁（開閉弁）や四方弁など他のバルブ構造であっても良い。
【００５０】
上記の実施例では、自動変速機の油圧制御に用いられる電磁油圧制御弁に本発明を適用する例を示したが、自動変速機以外において油圧やオイル流量を制御する電磁油圧制御弁に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、流体の一例として、オイルを示したが、オイルとは異なる液体や気体（ガス等）であっても良い。即ち、オイル以外の流体の調圧や調量を行うリニアソレノイド２に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、バルブ装置を駆動するリニアソレノイド２に本発明を適用したが、バルブ装置とは異なる他の駆動対象物を駆動するリニアソレノイド２に本発明を適用して、駆動対象物の駆動量を増加させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】電磁油圧制御弁の断面図である（実施例１）。
【図２】電磁油圧制御弁の断面図である（従来例）。
【符号の説明】
【００５２】
１ 三方弁（バルブ装置）
２ リニアソレノイド
４ ボール弁（弁体）
５ ブリード弁（弁体）
６ シャフト
２８ リターンスプリング（内部用バネ）
３１ コイル
３２ プランジャ
３３ 磁気吸引固定部
３８ａ 磁気受渡固定部
４１ 外部プランジャ
４２ 内部プランジャ
４１ａ 磁気吸引可動部
４１ｂ 磁気受渡可動部
４１ｃ 磁気阻害部
４３ 外部用バネ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により磁力を発生するコイルと、軸方向へ摺動自在に支持されたプランジャと、前記コイルの発生する磁力により前記プランジャを軸方向の一方側へ磁気吸引する磁気吸引固定部と、前記プランジャの外周に配置されて前記プランジャと径方向の磁気の受け渡しを行う磁気受渡固定部と、前記プランジャを軸方向の他方側へ付勢する付勢力付与手段とを備え、前記プランジャがシャフトを駆動するリニアソレノイドにおいて、
前記プランジャは、前記磁気吸引固定部に磁気吸引されるとともに、前記磁気受渡固定部と径方向の磁気の受け渡しを行う外部プランジャと、この外部プランジャの内部において軸方向へ摺動自在に支持される内部プランジャとを備え、
前記外部プランジャは、前記磁気吸引固定部に近い側に設けられて前記内部プランジャを磁気吸引する磁気吸引可動部と、前記磁気受渡固定部と前記内部プランジャの径方向間に配置されて前記磁気受渡固定部および前記内部プランジャと径方向の磁気の受け渡しを行う磁気受渡可動部と、前記磁気吸引可動部と前記磁気受渡可動部の間に配置されて前記磁気吸引可動部と前記磁気受渡可動部が直接的に磁気の受け渡しを行うのを阻害する磁気阻害部とを備え、
前記付勢力付与手段は、前記外部プランジャを軸方向の他方側へ付勢する外部用付勢力付与手段と、前記内部プランジャを軸方向の他方側へ付勢する内部用付勢力付与手段とを備え、
前記内部プランジャが前記シャフトに軸方向の駆動力を与える構造を有し、
前記外部用付勢力付与手段が前記外部プランジャへ与える付勢力は、前記内部用付勢力付与手段が前記内部プランジャへ与える付勢力より大きく設けられることを特徴とするリニアソレノイド。
【請求項２】
請求項１に記載のリニアソレノイドにおいて、
このリニアソレノイドは、バルブ装置の弁体を駆動することを特徴とするリニアソレノイド。
【請求項３】
請求項２に記載のリニアソレノイドにおいて、
前記弁体は、流体圧を受けて前記シャフトを介して前記内部プランジャに軸方向の他方側へ向かう付勢力を与えるものであり、
前記内部用付勢力付与手段による前記内部プランジャへの付勢力は、前記弁体が受ける流体圧と、前記シャフトを介して前記内部プランジャを軸方向の他方側へ付勢する内部用バネとの合力であることを特徴とするリニアソレノイド。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のリニアソレノイドにおいて、
前記外部用付勢力付与手段は、前記磁気吸引固定部と前記外部プランジャとの軸方向間に配置されて、前記外部プランジャを軸方向の他方側へ付勢する非磁性の外部用バネであることを特徴とするリニアソレノイド。
【請求項１】
通電により磁力を発生するコイルと、軸方向へ摺動自在に支持されたプランジャと、前記コイルの発生する磁力により前記プランジャを軸方向の一方側へ磁気吸引する磁気吸引固定部と、前記プランジャの外周に配置されて前記プランジャと径方向の磁気の受け渡しを行う磁気受渡固定部と、前記プランジャを軸方向の他方側へ付勢する付勢力付与手段とを備え、前記プランジャがシャフトを駆動するリニアソレノイドにおいて、
前記プランジャは、前記磁気吸引固定部に磁気吸引されるとともに、前記磁気受渡固定部と径方向の磁気の受け渡しを行う外部プランジャと、この外部プランジャの内部において軸方向へ摺動自在に支持される内部プランジャとを備え、
前記外部プランジャは、前記磁気吸引固定部に近い側に設けられて前記内部プランジャを磁気吸引する磁気吸引可動部と、前記磁気受渡固定部と前記内部プランジャの径方向間に配置されて前記磁気受渡固定部および前記内部プランジャと径方向の磁気の受け渡しを行う磁気受渡可動部と、前記磁気吸引可動部と前記磁気受渡可動部の間に配置されて前記磁気吸引可動部と前記磁気受渡可動部が直接的に磁気の受け渡しを行うのを阻害する磁気阻害部とを備え、
前記付勢力付与手段は、前記外部プランジャを軸方向の他方側へ付勢する外部用付勢力付与手段と、前記内部プランジャを軸方向の他方側へ付勢する内部用付勢力付与手段とを備え、
前記内部プランジャが前記シャフトに軸方向の駆動力を与える構造を有し、
前記外部用付勢力付与手段が前記外部プランジャへ与える付勢力は、前記内部用付勢力付与手段が前記内部プランジャへ与える付勢力より大きく設けられることを特徴とするリニアソレノイド。
【請求項２】
請求項１に記載のリニアソレノイドにおいて、
このリニアソレノイドは、バルブ装置の弁体を駆動することを特徴とするリニアソレノイド。
【請求項３】
請求項２に記載のリニアソレノイドにおいて、
前記弁体は、流体圧を受けて前記シャフトを介して前記内部プランジャに軸方向の他方側へ向かう付勢力を与えるものであり、
前記内部用付勢力付与手段による前記内部プランジャへの付勢力は、前記弁体が受ける流体圧と、前記シャフトを介して前記内部プランジャを軸方向の他方側へ付勢する内部用バネとの合力であることを特徴とするリニアソレノイド。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のリニアソレノイドにおいて、
前記外部用付勢力付与手段は、前記磁気吸引固定部と前記外部プランジャとの軸方向間に配置されて、前記外部プランジャを軸方向の他方側へ付勢する非磁性の外部用バネであることを特徴とするリニアソレノイド。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−９７６３６（Ｐ２００９−９７６３６Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７０２２１（Ｐ２００７−２７０２２１）
【出願日】平成１９年１０月１７日（２００７．１０．１７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１７日（２００７．１０．１７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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