(57)【要約】【課題】作動時の音の発生を抑えることができる電磁ソレノイド及びそれを使用した車両用エンジン始動装置を提供する。【解決手段】電磁ソレノイド１は、貫通孔３２を有するボビン３０に巻き線を巻き回してなるコイル３と、貫通孔３２に挿入されるコア４と、回転可能にコア４の一方端を保持するコア保持部２１と、コア保持部２１からコイル３の長手方向に延伸する本体部２０と、を有するヨーク２と、コア４の他端に接続され、電流をコイル３に供給することによってコア４と共に回転してヨーク２の本体部２０に磁気的に吸着するストッパプレート５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有するボビンに巻き線を巻き回してなるコイルと、
前記貫通孔に挿入されるコアと、
回転可能に前記コアの一方端を保持するコア保持部と、前記コア保持部から前記コイルの長手方向に延伸する本体部と、を有するヨークと、
前記コアの他端に接続され、電流を前記コイルに供給することによって前記コアと共に回転して前記ヨークの前記本体部に磁気的に吸着するプレートと、
を備えた電磁ソレノイド。
【請求項２】
前記コアは、前記一方端がテーパー形状を有し、
前記コア保持部は、前記テーパー形状に基づくコア受けを有する請求項１に記載の電磁ソレノイド。
【請求項３】
前記コアは、前記一方端に、前記コアの周方向に形成された凹部を有し、
前記コア保持部は、前記凹部が挿入されることで前記コアを回転可能に支持する切欠部を有する請求項１に記載の電磁ソレノイド。
【請求項４】
前記プレートは、弾性部材が接続され、
前記弾性部材は、前記プレートと前記ヨークとが非接触状態を保つ方向に弾性力を付加する請求項２又は３に記載の電磁ソレノイド。
【請求項５】
前記プレートは、前記ヨークの前記本体部に磁気的に吸着することによって、前記ヨーク、前記コア及び前記プレートを経由する磁気回路を形成する請求項４に記載の電磁ソレノイド。
【請求項６】
エンジンを始動するための操作部材と一体的に回転するロータと、
前記プレートに形成され、前記ロータに形成された規制部に接触することにより、前記ロータの回転を規制するロック部と、
非通電時に前記ロック部を回転規制位置から離間させることが可能で、かつ通電時に前記ロック部を回転規制位置に保持する請求項１から５のいずれか１つに記載の電磁ソレノイドと、を有し、
前記ロック部は、車両のシフトレバーがパーキングポジション以外の位置に切り替えられているとき、前記操作部材の回転を阻止する車両用エンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁ソレノイド及びそれを使用した車両用エンジン始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、コイルに通電させることでコイルに挿入されたベースに磁界を発生させ、ケースに形成された切欠部によって支えられたシャフトを挟んだ両端がＮ極とＳ極の永久磁石となるロータを回転させることができる自己保持型ロータリソレノイドが知られている（例えば、特許文献１。）。
【０００３】
この自己保持型ロータリソレノイドによると、コイルに通電することによって発生した磁界の向きに基づいてＮ極又はＳ極側のロータがベースに吸着され、シャフトが回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１―２５０７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の自己保持型ロータリソレノイドは、ロータが永久磁石から形成されているため、ロータがベースに吸着すると、通電が終了してもロータはベースに吸着したままであり、例えば、ロータのＮ極側がベースに吸着しているとき、ロータをベースから離すためには、逆方向の電界を発生させてＳ極側をベースに吸着させるか、Ｎ極側が吸着した際の回転方向とは逆の方向に、永久磁石による吸着力よりも大きい力を付加しなければならないという問題があった。また、従来の自己保持型ロータリソレノイドは、例えば、ロータのＮ極側をベースに吸着させるときに音が発生し、また、Ｎ極側をベースから離すときにも、Ｓ極側が吸着することから音が発生するという問題があった。例えば、従来の自己保持型ロータリソレノイドを車両に搭載されるインターロック機構に使用した場合、ロック時に加え、アンロック時にも音が発生することとなり、適切な使用であるとは言えない。
【０００６】
本発明の目的は、作動時の音の発生を抑えることができる電磁ソレノイド及びそれを使用した車両用エンジン始動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、貫通孔を有するボビンに巻き線を巻き回してなるコイルと、前記貫通孔に挿入されるコアと、回転可能に前記コアの一方端を保持するコア保持部と、前記コア保持部から前記コイルの長手方向に延伸する本体部と、を有するヨークと、前記コアの他端に接続され、電流を前記コイルに供給することによって前記コアと共に回転して前記ヨークの前記本体部に磁気的に吸着するプレートと、を備えた電磁ソレノイドを備えた半導体装置を提供する。
【０００８】
本発明の他の一態様は、エンジンを始動するための操作部材と一体的に回転するロータと、前記プレートに形成され、前記ロータに形成された規制部に接触することにより、前記ロータの回転を規制するロック部と、非通電時に前記ロック部を回転規制位置から離間させることが可能で、かつ通電時に前記ロック部を回転規制位置に保持する請求項１から５のいずれか１つに記載の電磁ソレノイドと、を有し、前記ロック部は、車両のシフトレバーがパーキングポジション以外の位置に切り替えられているとき、前記操作部材の回転を阻止する車両用エンジン始動装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、作動時の音の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電磁ソレノイドの全体組立てを示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る電磁ソレノイドを上方から見た概略図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る非通電時の電磁ソレノイドの状態を示した図２のIII（ａ）―III（ａ）線断面図であり、（ｂ）は、通電時の電磁ソレノイドの状態を示すIII（ｂ）―III（ｂ）線断面図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態に係る電磁ソレノイドの全体組立てを示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の第３の実施の形態に係るエンジン始動装置に関する機能ブロック図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施の形態に係る操作ノブの操作位置に関する概略図である。
【図７】図７は、第３の実施の形態に係る電磁ソレノイドを使用したインターロック機構に関する要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[第１の実施の形態]
（電磁ソレノイドの構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電磁ソレノイドの全体組立てを示す斜視図であり、図２は、本発明の第１の実施の形態に係る電磁ソレノイドを上方から見た概略図である。
【００１２】
電磁ソレノイド１は、図１に示すように、主に、ヨーク２と、コイル３と、コア４と、プレートとしてのストッパプレート５と、を備え、箱形状を有し、非磁性材料から形成されるケース１０の収納部１１に収納されている。
【００１３】
ヨーク２は、回転可能にコア４の一方端を保持するコア保持部２１と、コア保持部２１からコイル３の長手方向に延伸する本体部２０と、を有する。また、ヨーク２は、例えば、鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール及びソフトフェライト等の軟磁性材料から形成される。
【００１４】
本体部２０は、例えば、板形状を有している。コア保持部２１は、コア受け２２が形成され、コア受け２２は、コア４の一方端に形成されたテーパー形状に基づいた形状を有している。
【００１５】
コイル３は、ボビン３０と、巻き線部３１と、を備えて概略構成されている。ボビン３０は、例えば、樹脂材料から形成され、円盤形状の２つの板を円柱形状の支柱によって接続したような形状を有している。コイル３は、この支柱に貫通孔３２が形成され、また、支柱の周りに所定の回数巻き線が巻きまわされて巻き線部３１が形成されている。この巻き線は、例えば、銅等の電線であり、図示しないハーネス、コネクタ等を介して電流が供給される。
【００１６】
コア４は、例えば、鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール及びソフトフェライト等の軟磁性材料から形成され、シャフト４０と、テーパー部４１と、突出部４２と、を備えて概略構成されている。また、コア４は、ボビン３０の貫通孔３２に挿入されている。なお、コア４は、ボビン３０との間にグリス等の潤滑材料を塗布されていても良い。コア４は、潤滑材料が塗布されることによって、さらに、音の発生が抑制され、また、通電によるストッパプレート５がヨーク２に磁気的に吸着する際の回転が容易になる。
【００１７】
シャフト４０は、例えば、円柱形状を有し、一方端にテーパー部４１が、他端に突出部４２が形成されている。
【００１８】
テーパー部４１は、例えば、シャフト４０の一方端をテーパー形状となるように形成したものである。突出部４２は、例えば、シャフト４０の他端にシャフト４０よりも半径の小さい円柱形上を有して形成したものである。この突出部４２は、ストッパプレート５の後述する孔５１に圧入又はカシメにより固定され、コア4とストッパプレート５は、一体的に回転する。
【００１９】
ここで、コア４とコア受け２２は、コア４の回転時の支点であるとともに、図２に示す磁気回路である磁路７の一部を構成するので、コア４とコア受け２２との間隙は少ないほど磁気抵抗が少なくなり好ましい。磁気抵抗をさらに小さくするために、上記の間隙に公知の磁性流体を充填しても良い。また、電磁ソレノイド１は、ストッパプレート５を介してコア４をコア保持部２１に押し付ける方向の力を付加するように、ケース１０とストッパプレート５の間に弾性部材等を設けても良い。
【００２０】
ストッパプレート５は、例えば、鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール及びソフトフェライト等の軟磁性材料から形成され、孔５１が形成されたプレート本体部５０と、突起部５３と、を備えて概略構成されている。突起部５３は、ケース１０の下面に設けられた開口１３からケース１０の外側に突出するように構成されている。
【００２１】
また、ストッパプレート５は、孔５１に圧入されたコア４の突出部４２の先端に取り付けられるトーションスプリング６によってヨーク２とは離れる方向に、弾性力が付加されている。
【００２２】
このトーションスプリング６は、図２に示すように、端部６０がストッパプレート５のプレート本体部５０の下面側に取り付けられ、端部６０と対向する端部６１がケース１０の収納部１１の側面に設けられた取付部１２に取り付けられている。ストッパプレート５は、トーションスプリング６による弾性力によって、コイル３に通電されていないときは、常に、ヨーク２から離れている。
【００２３】
（電磁ソレノイドの動作）
以下に第１の実施の形態に係る電磁ソレノイドの動作について各図を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
（非通電時の電磁ソレノイドについて）
図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る非通電時の電磁ソレノイドの状態を示した図２のIII（ａ）―III（ａ）線断面図であり、（ｂ）は、通電時の電磁ソレノイドの状態を示すIII（ｂ）―III（ｂ）線断面図である。
【００２５】
電磁ソレノイド１は、コイル３に通電を行わない、つまり、非通電時では、トーションスプリング６によってヨーク２とストッパプレート５とが離れる方向に弾性力がストッパプレート５に付加されるので、図３（ａ）に示すように、ヨーク２とストッパプレート５は接触することなく、離れている。
【００２６】
（通電時の電磁ソレノイドについて）
電磁ソレノイド１は、コイル３に電流が供給される、つまり、通電時では、コイル３に発生した磁界によってコア４のシャフト４０及び突出部４２を介してストッパプレート５が磁化し、ヨーク２に磁気的に吸着する。このとき、図３（ｂ）に示すストッパプレート５の先端部５２の下面の接触面５４がヨーク２の本体部２０の上面に、面で接触し、コア４のシャフト４０、突出部４２、ストッパプレート５の孔５１、プレート本体部５０、接触面５４、ヨーク２の本体部２０、コア保持部２１、コア受け２２、コア４のテーパー部４１へと磁路７が形成される。なお、コイル３に供給される電流の向きに応じて、磁路７の方向は、上記とは逆の道程を経るが、どちらの方向に電流を供給しても、ストッパプレート５は、ヨーク２に磁気的に吸着する。
【００２７】
電磁ソレノイド１は、通電時には、図３（ｂ）に示すように、コア４を支点としてストッパプレート５が図３（ａ）の矢印Ａ方向に回転し、開口１３から突出する突起部５３の突出量が増える。
【００２８】
（第１の実施の形態の効果）
上記した第１の実施の形態に係る電磁ソレノイドによれば、以下の効果が得られる。
（１）電磁ソレノイド１は、通電・非通電によって、コアがコイルの長手方向に突出するタイプのソレノイドに比べて、小型にすることができる。
（２）電磁ソレノイド１は、ストッパプレート５にコア４が圧入されることで一体となっており、また、コア受け２２とテーパー部４１の磁気抵抗を抑えることができるので、接続部分の間隙が大きいもの、つまり、がたが多いものに比べて、全体の磁気抵抗を小さくすることができる。
（３）電磁ソレノイド１は、接続部分の間隙が少ないので、通電時の電磁的に吸着する際の音の発生が少ない。
（４）電磁ソレノイド１は、通電時に、ストッパプレート５の先端部５２の接触面５４とヨーク２とが、面で接触するので、より磁気的に吸着する力が強い。
【００２９】
[第２の実施の形態]
第２の実施の形態における電磁ソレノイドは、コアの端部に凹部が形成され、コア保持部には、凹部に対応する溝が設けられている点で第１の実施の形態の電磁ソレノイドとは異なっている。
【００３０】
以下に、本発明の第２の実施の形態について、各図を参照して詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態において、第１の実施の形態と構成及び機能が同一な部分については、第１の実施の形態と同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
【００３１】
（電磁ソレノイドの構成）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る電磁ソレノイドの全体組立てを示す斜視図である。
【００３２】
本実施の形態における電磁ソレノイド１は、図４に示すように、ヨーク２のコア保持部２１、及びコア４のコア保持部２１側の端部が異なっている。
【００３３】
コア保持部２１は、溝２４が形成されたコア受け２３を有している。この溝２４は、コア４の凹部４３が挿入されるように構成され、挿入されたコア４は、回転可能にコア受け２３に支持されることとなる。
【００３４】
コア４の凹部４３は、突出部４２と対向する側の端部に形成され、ヨーク２のコア保持部２１に形成された溝２４に挿入されるように構成されている。
【００３５】
（電磁ソレノイドの動作）
非通電時における電磁ソレノイド１の動作は、第１の実施の形態と同様であるので、通電時の電磁ソレノイド１の動作について説明する。
【００３６】
（通電時の電磁ソレノイドについて）
電磁ソレノイド１は、コイル３に電流が供給されると、コイル３に発生した磁界によってコア４のシャフト４０及び突出部４２を介してストッパプレート５が磁化し、ヨーク２に磁気的に吸着する。このとき、電磁ソレノイド１には、図３（ｂ）に示すストッパプレート５の先端部５２の下面の接触面５４がヨーク２の本体部２０の上面に面で接触し、コア４のシャフト４０、突出部４２、ストッパプレート５の孔５１、プレート本体部５０、接触面５４、ヨーク２の本体部２０、コア保持部２１、コア受け２３、コア４の凹部４３へと磁路７が形成される。
【００３７】
電磁ソレノイド１は、コア４を支点としてストッパプレート５が回転し、開口１３から突出する突起部５３の突出量が増える。
【００３８】
（第２の実施の形態の効果）
上記した第２の実施の形態に係る電磁ソレノイドによれば、以下の効果が得られる。
電磁ソレノイド１は、コア受け２３の溝２４にコア４の凹部４３が挿入されるので、コア４をコア保持部２１方向に押し付ける弾性部材等が無くても、間隙の少ない構成を取ることができ、磁気抵抗が少なく、また、部品点数を削減することができる。
【００３９】
[第３の実施の形態]
第３の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態に係る電磁ソレノイドを車両に搭載される車両用エンジン始動装置に使用した点で上記の実施の形態と異なっている。
【００４０】
（車両用エンジン始動装置の構成）
図５は、本発明の第３の実施の形態に係るエンジン始動装置に関する機能ブロック図であり、図６は、本発明の第３の実施の形態に係る操作ノブの操作位置に関する概略図である。
【００４１】
エンジン始動装置８は、図５に示すように、例えば、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０に接続されている。このエンジン始動装置８は、図６に示す操作ノブ８００に対する操作に基づいてエンジン８１の始動又は停止を行うことができる。エンジン始動装置８は、さらに、インターロック機構の一部を構成するものとして第１又は第２の実施の形態に係る電磁ソレノイド１が設けられている。
【００４２】
エンジン始動装置８の操作部材としての操作ノブ８００は、図６に示すように、回動操作することにより、ＬＯＣＫ位置、ＡＣＣ（アクセサリ）位置、ＯＮ（イグニッションオン）位置、ＳＴ（スタータ駆動）位置に切り換えられる。エンジン始動装置８は、操作者が携帯する図示しない携帯機から送信されるＩＤコード信号が、予め登録してあるＩＤコードと一致するか否かを照合し、一致が確認されたときのみ、操作ノブ８００がＬＯＣＫ位置からＡＣＣ位置に切り換え操作可能となっている。
【００４３】
車両ＥＣＵ８０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。また、車両ＥＣＵ８０は、エンジン８１と、シフト装置８４のシフトノブ８４０の操作位置に基づいてエンジン８１の回転を操舵装置８３に伝達する際のギア比を変更する変速装置８２と、シフトノブ８４０のシフトポジション８４１に基づいて変速装置８２のギア比を変更することができるシフト装置８４と、電磁ソレノイド１等に電流を供給する電源８５と、を制御するものである。
【００４４】
ここで、インターロック機構とは、シフト装置８４のシフトポジション８４１に基づいてエンジン始動装置８の操作ノブ８００の回転を規制するものである。つまり、インターロック機構とは、車両走行中に何らかの原因でＬＯＣＫ位置に操作ノブ８００が操作されることを防ぐ機構である。
【００４５】
シフト装置８４は、例えば、シフトポジション８４１として、エンジン始動装置８によるエンジン８１の始動及び停止が行える操作位置であるＰポジション、エンジン８１の回転を変速装置８２を介して操舵装置８３に伝達することができる操作位置であるＤポジション、変速装置８２とエンジン８１の接続を解除する操作位置であるＮポジション、車両をバックさせることができる操作位置であるＲポジションを有している。
【００４６】
図７は、第３の実施の形態に係る電磁ソレノイドを使用したインターロック機構に関する要部断面図である。
【００４７】
ボディ９の外周面には、図７に示すように、ロータ９０の回転阻止手段としてのインターロック機構が本発明の第１又は第２の実施の形態に係る電磁ソレノイド１により設けられている。このインターロック機構としての電磁ソレノイド１は、ケース１０によりボディ９の外周面に固定されている。電磁ソレノイド１は、車両に設けられたシフト装置８４がＰポジションに切り替えられているとき、コイル３へは非通電状態とされ、アンロック状態とされる。一方、シフト装置８４がＰポジション以外、例えばＮポジションや、Ｄポジション等に切り替えられているとき、コイル３へは通電状態とされ、ロック状態とされる。
【００４８】
（エンジン始動装置の動作）
以下に、第３の実施の形態に係るエンジン始動装置の動作について各図を参照して説明する。
【００４９】
（シフトノブがＰポジションに切り替えられている場合）
シフトノブ８４０がＰポジションに切り替えられると、車両ＥＣＵ８０は、電磁ソレノイド１のコイル３への電流の供給を停止、すなわち、非通電状態とし、操作ノブ８００は、アンロック状態となる。つまり、図３（ａ）に示すように、ロック部としての突起部５３が、トーションスプリング６の弾性力によって、図３（ａ）において反時計回りに回転するので、突起部５３を回転規制位置から離間させることが可能である。つまり、アンロック状態にあるとき、ロータ９０は、回転可能となり、操作ノブ８００を現在の操作位置から他の操作位置に操作することができる。
【００５０】
（シフトノブがＰポジションに切り替えられていない場合）
シフトノブ８４０がＰポジションから他のポジションに切り替えられると、車両ＥＣＵ８０は、電磁ソレノイド１のコイル３への電流の供給を開始、すなわち、通電状態とし、操作ノブ８００は、ロック状態となる。つまり、電磁ソレノイド１は、突起部５３を回転規制位置に保持することができる。例えば、操作ノブ８００がＡＣＣ位置からＬＯＣＫ位置の方向に操作しようとすると、図７に示すように、ロータ９０の規制部９１が、ストッパプレート５の突起部５３と接触し、操作ノブ８００の回転が突起部５３によって阻止される。
【００５１】
このロック状態では、コア４に磁束が発生し、ストッパプレート５がヨーク２に磁気的に吸着することで磁気回路（図２に示す磁路７）を構成する。このとき、電磁ソレノイド１は、ロータ９０の時計方向へ回転を阻止することができる。従って、操作ノブ８００は、例えば、ＡＣＣ位置からＬＯＣＫ位置に切り替えられなくなる。
【００５２】
（第３の実施の形態の効果）
上記した第３の実施の形態に係る電磁ソレノイドを使用したエンジン始動装置によれば、以下の効果が得られる。
（１）エンジン始動装置８は、第１又は第２の実施の形態に係る電磁ソレノイド１を使用して構成されているので、他の電磁ソレノイドを用いた場合より、簡単な構成にも拘わらず、例えば、シフトポジション８４１がＰポジション以外のとき、操作ノブ８００の操作を確実に阻止することができる。
（２）エンジン始動装置８は、第１又は第２の実施の形態に係る電磁ソレノイド１を用いて構成されているので、エンジン始動装置８の小型化を図ることができる。
（３）エンジン始動装置８は、第１又は第２の実施の形態に係る電磁ソレノイド１を用いて構成されているので、ロック・アンロック時に発生する音を抑制することができる。
【００５３】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形および組み合わせが可能である。
【００５４】
例えば、ヨーク２の本体部２０は、ストッパプレート５の接触面５４近傍における接触面積を大きくするため、ストッパプレート５側の上面に斜面を形成しても良い。
【符号の説明】
【００５５】
１…電磁ソレノイド、２…ヨーク、３…コイル、４…コア、５…ストッパプレート、６…トーションスプリング、７…磁路、８…エンジン始動装置、９…ボディ、１０…ケース、１１…収納部、１２…取付部、１３…開口、２０…本体部、２１…コア保持部、２２、２３…コア受け、２４…溝、３０…ボビン、３１…巻き線部、３２…貫通孔、４０…シャフト、４１…テーパー部、４２…突出部、４３…凹部、５０…プレート本体部、５１…孔、５２…先端部、５３…突起部、５４…接触面、６０…端部、６１…端部、８０…車両ＥＣＵ、８１…エンジン、８２…変速装置、８３…操舵装置、８４…シフト装置、８５…電源、９０…ロータ、９１…規制部、８００…操作ノブ、８４０…シフトノブ、８４１…シフトポジション
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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