(57)【要約】【課題】消費電力の増加や全体の大型化をもたらすことなく、プランジャーに対する磁気吸引力を向上させるとともに、プランジャーに対する作動位置での保持力が向上する電磁ソレノイド装置を提供する。【解決手段】初期位置Ｐ１から作動位置Ｐ２に向かう過程のプランジャー８には、コイル体５の磁束φｃに加えて磁石１０の磁束φｍが働くため、プランジャー８に対する磁気吸引力Ｆｍが向上する。作動位置Ｐ２では、主磁気回路Ｍ２および副磁気回路Ｍ１が生じることにより、プランジャーに対する作動位置での保持力が向上する。磁石１０の磁束φｍを利用しているので、消費電力の増加や全体の大型化を招かない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル体が巻装された中空管部を有する磁性材製のスリーブが内設されたヨークと、
前記ヨーク内で前記中空管部と対向する状態に設けられ、窪み部を有するコアステータと、
前記中空管部内で軸方向に往復移動可能に設けられ、先端部に前記窪み部に対応し、径寸法が先端に向かって減少する径変化部を有するプランジャーとを備え、
前記プランジャーは、前記コイル体への通電に伴って、前記プランジャーと前記コアステータとの間に働く電磁吸引力により、初期位置から前記窪み部に向かう作動位置に移動するようになっており、
前記中空管部および前記コアステータのうちいずれか一方に設けられ、前記プランジャーが前記初期位置から前記作動位置に向かう過程では、前記コイル体との合成磁束により、前記プランジャーを磁気吸引し、前記初期位置から前記作動位置への間で、前記中空管部または前記コアステータのうちいずれかに、前記径変化部の径変開始部と重なり合うように磁石を配置させたことを特徴とする電磁ソレノイド装置。
【請求項２】
前記磁石は、前記プランジャーを囲むように環状に配置された複数の磁石部から成ることを特徴とする請求項１に記載の電磁ソレノイド装置。
【請求項３】
前記中空管部は、互いに同軸的に配された本体管部と先端管部とからなり、前記磁石は環状を成し、自らの磁気力により前記本体管部と前記先端管部との間に同軸状態で固定保持されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁ソレノイド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された電装部品の駆動用に用いられる電磁ソレノイド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁ソレノイド装置の往復動機能は、各種のバルブ開閉機構をはじめ、ディスチャージ形前照灯のロー・ハイを配光制御するシェード、照射方向を上下調節するレベライザー、照射方向を左右に調整するＡＦＳ、および自動変速機を搭載した車両（ＡＴ車）のシフトレバーロック装置等に適用されている。
【０００３】
シフトレバーロック装置に組み込まれた電磁ソレノイド装置としては、可動プランジャーがヨークの透孔部からボビンの中空部に往復移動可能に挿通されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
Ｐレンジにシフトレバーを操作した状態で、ブレーキペダルを踏み込むと、コイルが通電されて、可動プランジャーがコアステータに磁気吸引されて移動し、シフトロックを解除し、Ｐレンジから他の走行レンジへのシフト操作を可能にしている。
【０００４】
特許文献２の電磁ソレノイド装置では、永久磁石が鉄心の磁石保持部に取り付けられており、電磁コイルへの通電時、電磁コイルと永久磁石との合成磁束により、出力軸を吸引部に引き付けて作動位置に移動させている。
電磁コイルと永久磁石との合成磁束により、出力軸に対する磁気吸引力が強化されるため、出力軸の移動ストロークが大きい場合や、出力軸を強い磁気吸引力で移動させる場合に好適となる。永久磁石の磁束を用いているため、電磁コイルの消費電力が少なくなる一方、永久磁石が簡素な構造で済むようになり、全体の大型化をもたらさない構造を実現させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３１４６６２号公報
【特許文献２】特開２００５−２１７１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
すなわち、特許文献２では、磁気吸引力を強化したり、移動ストロークを大きく設定する場合、消費電力が増えたり、全体が大型化する特許文献１の欠点を解消している。ところが、特許文献２の永久磁石は、ソレノイド本体の内部を通る磁気回路を形成するように配置されておればよく、配置の細かい特定はないものである。
このため、永久磁石の効果的な配置を考慮して、消費電力の増大や全体の大型化を来すことなく、プランジャーに対する磁気吸引力や作動位置での保持力の向上を目指す余地が残っていた。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、消費電力の増加や全体の大型化を来すことなく、プランジャーに対する磁気吸引力を向上させるとともに、プランジャーに対する作動位置での保持力を向上させることができる優れた電磁ソレノイド装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（請求項１について）
電磁ソレノイド装置において、ヨークには、コイル体が巻装された中空管部を有する磁性材製のスリーブが内設されている。コアステータは、ヨーク内で中空管部と対向するように配置されて窪み部を有する。プランジャーは、中空管部内で軸方向に往復移動可能に設けられている。プランジャーの先端部は、窪み部に対応し、径寸法が先端に向かって減少する径変化部を有する。プランジャーは、コイル体への通電に伴って、プランジャーとコアステータとの間に働く電磁吸引力により、初期位置から窪み部に向かう作動位置に移動する
磁石は、中空管部およびコアステータのうちいずれか一方に設けられ、プランジャーが初期位置から作動位置に向かう過程では、コイル体との合成磁束により、プランジャーを磁気吸引するように磁石を設けている。磁石は、初期位置から作動位置への間で、中空管部またはコアステータのうちいずれかに、径変化部の径変開始部と重なり合うように配置されている。
【０００９】
コイル体への通電時、初期位置から作動位置に向かう過程のプランジャーには、コイル体の磁束に加えて磁石の磁束が働くため、強い磁気吸引力が加わり、プランジャーに対する磁気吸引力を向上させることができる。
プランジャーが作動位置に移動した際、磁石は中空管部およびコアステータのうち径変化部の径変開始部に重なり合うように位置する。
このため、磁石の磁束が中空管部（コアステータ）から径変化部の径変開始部に流れて中空管部（コアステータ）に戻る副磁気回路とともに、中空管部（コアステータ）から径変化部を介して窪み部の内壁部に流れて中空管部（コアステータ）に戻る主磁気回路が生じる。
主磁気回路および副磁気回路が生じることにより、プランジャーを作動位置に強い磁気吸引力で保持することができるようになり、プランジャーに対する作動位置での保持力を向上させることができる。
しかも、磁石の磁束を利用しているため、消費電力の増大を招かず、磁石自体が簡素な構造で済み、全体の大型化をもたらすことがない。
この結果、電磁ソレノイド装置の消費電力を増加させることなく、小型なままでプランジャーへの磁気吸引力を強化したり、大きな移動ストロークを設定する場合に好適となる。
【００１０】
（請求項２について）
磁石は、プランジャーを囲むように環状に配置された複数の磁石部から成る。
このため、一体となった環状の磁石を設ける場合に比較して、磁石の材料が少なくて済み、軽量化およびコストの節約に寄与する。
【００１１】
（請求項３について）
中空管部は、互いに同軸的に配された本体管部と先端管部とからなり、磁石は環状を成し、自らの磁気力により本体管部と先端管部との間に同軸状態で固定保持されている。
磁石は、磁気力により、本体管部と先端管部との間に保持されるため、磁石の取付構造が簡素でコスト的に有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電磁ソレノイド装置の縦断面図である（実施例１）。
【図２】（ａ）は本体管部、磁石および先端管部の分解斜視図、（ｂ）は本体管部、磁石および先端管部を組み付けた状態を示す斜視図である（実施例１）。
【図３】（ａ）は磁石の位置により磁気吸引力が変化する様子を示す特性図、（ｂ）〜（ｄ）は磁石の取付位置を変えた状態を示す要部の模式図である（実施例１）。
【図４】（ａ）は二個の磁石部から成る磁石の斜視図（実施例２）、（ｂ）は三個の磁石部から成る磁石の斜視図、（変形例）、（ｃ）は四個の磁石部から成る磁石の斜視図である（他の変形例）。
【図５】（ａ）は本体管部、磁石および先端管部の分解斜視図、（ｂ）は本体管部、磁石および先端管部を組み付けた状態を示す斜視図である（実施例３）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明では、磁気吸引力を強化したり、移動ストロークを大きく設定する場合でも、消費電力の増大や全体の大型化をもたらすことなく、磁気吸引力の向上を図ることができ、かつ磁気吸引力による作動位置での保持力が向上し、車両搭載用の電磁ソレノイド装置として好適となる。
【実施例１】
【００１４】
図１ないし図３は本発明の実施例１を示す。図１における電磁ソレノイド装置１は、各種のバルブの開閉を行うアクチュエータをはじめ、ディスチャージ形前照灯のロー・ハイを配光制御するシェード、照射方向を上下調節するレベライザー、照射方向を左右に調整するＡＦＳ、および自動変速機を搭載した車両（ＡＴ車）のシフトレバーロック装置に使用される。
【００１５】
図１における電磁ソレノイド装置１は、ハウジングとしてのヨーク２内に磁性材製のスリーブ３を内設して構成されている。スリーブ３は、ヨーク２の開口端部２ａに配置された鍔部３ａと鍔部３ａからヨーク２の中心部に一体に延びる中空管部４とから成り、中空管部４にはコイル体５を巻装している。
スリーブ３の鍔部３ａは、中空管部４と一体に形成したが、鍔部３ａと中空管部４とは別体であってもよい。
【００１６】
コアステータ６は、ヨーク２内で中空管部４と対向する状態に設けられ、例えば、深さ方向Ｄｐが軸に沿うように形成された窪み部７を有する。窪み部７は、先端側の径小内壁部７ａとテーパ内壁部７ｃとから成り、テーパ内壁部７ｃは、径小内壁部７ａの後端部７ｂから中空管部４に向かって次第に径大となっている。
【００１７】
プランジャー８は、中空管部４内で軸方向に往復移動可能に設けられ、先端部に窪み部７に対応し、径寸法が先端に向かって減少する径変化部９を有している。プランジャー８は、コイル体５への通電に伴い、径変化部９が初期位置Ｐ１から窪み部７内に進行して作動位置Ｐ２（図３（ｃ）参照）に移行するようになっている。
径変化部９は、先細り状のテーパ端部９ａと径小部９ｂから成り、テーパ端部９ａはテーパ内壁部７ｃに対応し、径小部９ｂはテーパ端部９ａの後端部から後方に延出形成されている。
【００１８】
中空管部４は、互いに同軸的に配された本体管部４ａと先端管部４ｂとから成り、先端管部４ｂは、コアステータ６におけるテーパ内壁部７ｃの後端開口部７ｄに同軸状態で当接している。
なお、径変化部９は、テーパ端部９ａと径小部９ｂから構成したが、径小部９ｂを省き、テーパ端部９ａが後述する径変開始部９ｃに連接するテーパ部を単独で形成するようにしてもよい。
【００１９】
本体管部４ａと先端管部４ｂとの間には、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、例えばネオジウム磁石として環状の磁石１０が自らの磁気力により同軸状態で固定保持されている。磁石１０は、本体管部４ａおよび先端管部４ｂに対して接着剤（図示せず）を介在させて固定してもよい。
磁石１０の内径ｄ１および外径ｄ２は、本体管部４ａおよび先端管部４ｂの内径ｄ３および外径ｄ４に等しく設定されており、磁石１０を本体管部４ａに対して起伏のない面一状態にしている。
【００２０】
磁石１０は厚みｔの方向に着磁されており、図３（ｃ）に示すように、作動位置Ｐ２における径小部９ｂの径変開始部９ｃに重なり合うように位置している。中空管部４における磁石１０の磁束φｍは、後述するようにコイル体５の磁束φｃとは逆向きに流れるように設定されている。磁石１０に施した斜線は、その所在を確認し易くするためで、断面を示すものではない。
【００２１】
上記構成において、コイル体５への無通電時には、磁石１０の磁束φｍは、図１に破線で示すように、中空管部４、鍔部３ａ、ヨーク２およびコアステータ６を流れる磁気回路Ｈを形成する。
コイル体５への通電時には、図１に実線で示すように、コイル体５の磁束φｃがコアステータ６、ヨーク２、鍔部３ａ、中空管部４、プランジャー８の径変化部９およびコアステータ６の窪み部７に向かって、磁石１０の磁束φｍとは逆に流れる磁気回路Ｋを形成する。
このため、中空管部４を逆向きに流れる磁石１０の磁束φｍは、コイル体５の磁束φｃにより押し戻されて、プランジャー８の径変化部９からコアステータ６の窪み部７に向かって流れる。
【００２２】
初期位置Ｐ１から作動位置Ｐ２に向かう過程のプランジャー８には、コイル体５の磁束φｃに加えて磁石１０の磁束φｍが働くため、プランジャー８に強い磁気吸引力が加わり、プランジャー８に対する磁気吸引力を向上させることができる。
プランジャー８を作動位置Ｐ２に移動させた際、磁石１０は中空管部４のうち径変化部９の径変開始部９ｃに重なり合うように位置する。
このため、磁石１０の磁束φｍが中空管部４から径変化部９の径変開始部９ｃに流れて中空管部４に戻る副磁気回路Ｍ１とともに、中空管部４から径変化部９のテーパ端部９ａを介して窪み部７のテーパ内壁部７ｃに流れて中空管部４に戻る主磁気回路Ｍ２が生じる｛図３（ｃ）参照｝。
【００２３】
主磁気回路Ｍ２および副磁気回路Ｍ１が生じることにより、プランジャー８を強い磁気吸引力で作動位置Ｐ２に保持することができるようになり、プランジャー８に対する保持力を向上させることができる。
しかも、磁石１０の磁束φｍを利用しているため、消費電力の増加を招かず、磁石１０自体が簡素な構造で済み、全体の大型化をもたらすことがない。
この結果、電磁ソレノイド装置１の消費電力を増加させることなく、小型なままで磁気吸引力を強化したり、大きな移動ストロークを設定する場合に好適となる。
【００２４】
ちなみに、図３（ａ）は、作動位置Ｐ２における磁石１０の配置箇所によって、プランジャー８に働く磁石１０の磁気吸引力Ｆｍが変化する様子を示すものである。
図３（ａ）に曲線Ｑで示すように、中空管部４に磁石１０を設けなかった場合、テーパ端部９ａの先端部９ｆと径小内壁部７ａの内底部７ｅとの間のギャップＧが増加するにつれて磁気吸引力Ｆｍが緩やかに減少する。
【００２５】
図３（ａ）に曲線Ｒで示すように、磁石１０の先端側１０ｘとテーパ内壁部７ｃの後端開口部７ｄとの設定離間寸法Ｊが０．０ｍｍの場合｛図３（ｂ）参照｝、磁石１０を設けなかった場合と略同様に、ギャップＧが増加するにつれて磁気吸引力Ｆｍが緩やかに減少する。
図３（ａ）に曲線Ｓで示す本発明のように、設定離間寸法Ｊを３．０ｍｍにした場合｛図３（ｃ）参照｝、ギャップＧが略０．５ｍｍの時に磁気吸引力Ｆｍが極大値となり、その後はギャップＧの増加につれて急減する。
【００２６】
図３（ａ）に曲線Ｔで示すように、設定離間寸法Ｊを６．０ｍｍにした場合｛図３（ｄ）参照｝、ギャップＧが略３．５ｍｍの時に磁気吸引力Ｆｍが急増して極大値に達し、その後はギャップＧの増加につれて急減する。
この場合、磁石１０の位置が径変化部９の径変開始部９ｃに合致する時、磁気吸引力Ｆｍが極大値になることを意味し、曲線Ｓで示す本発明と同様な結果が得られることを表している。
【００２７】
なお、磁石１０は、中空管部４に代わって、コアステータ６に設けてもよく、この場合には、先端管部４ｂがコアステータ６の後端開口部７ｄに一体形成された構造としてもよい。磁石１０は、プランジャー８が初期位置Ｐ１から作動位置Ｐ２への間で径変開始部９ｃに重なり合うように配置されておればよい。
【実施例２】
【００２８】
図４（ａ）は本発明の実施例２を示す。実施例２が実施例１と異なるところは、磁石１０Ａがプランジャー８を囲むように環状に間欠配置された２個の磁石部１０ａ、１０ｂから構成したことである。磁石部１０ａ、１０ｂは、円周角θ１、θ２が１８０度より小さい円弧状を成して対向状態に配置されている。円周角θ１、θ２は、互いに同一でも異なっていてもよい。
この場合、一体となった環状の磁石を設ける場合に比較して、磁石１０Ａの材料が少なくて済み、軽量化およびコストの節約に寄与する。
【００２９】
磁石１０Ａは、図４（ｂ）に示すように、変形例として、円周角θ３、θ４、θ５が１２０度より小さい円弧状を成す３個の磁石部１０ｃ、１０ｄ、１０ｅから構成してもよい。円周角θ３、θ４、θ５は、互いに同一でも異なっていてもよい。
また、磁石１０Ａは、図４（ｃ）に示すように、他の変形例として、円周角θ６、θ７θ８、θ９が９０度より小さい円弧状を成す４個の磁石部１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｉから構成してもよい。円周角θ６、θ７、θ８、θ９は、互いに同一でも異なっていてもよい。
なお、磁石１０Ａは４個より多い磁石部を環状に間欠配置して構成してもよい。
【実施例３】
【００３０】
図５は本発明の実施例３を示す。実施例３が実施例１と異なるところは、磁石１０の取付構造を変更したことである。
本体管部４ａの開口先端面４ｃには、図５（ａ）に示すように、複数の雌ねじ孔２０が形成され、磁石１０の開口端面１０ｙには、雌ねじ孔２０に対応する貫通孔２１が設けられている。先端管部４ｂの開口端面４ｄにも、貫通孔２１に対応する貫通孔２２が形成されている。
螺子２３が、図５（ｂ）に示すように、先端管部４ｂの貫通孔２２から磁石１０の貫通孔２１を挿通して本体管部４ａの雌ねじ孔２０に螺合されている。これにより、磁石１０が本体管部４ａと先端管部４ｂとの間に挟持される。
【００３１】
〔変形例〕
（ａ）実施例１では、中空管部４を本体管部４ａと先端管部４ｂとから構成したが、両者を一体にして、磁石１０を中空管部４の開口先端面に同軸的に固定保持するようにしてもよい。
（ｂ）磁石１０としては、ネオジウム磁石を用いたが、ネオジウム磁石に代わって、ＫＳ鋼、ＭＫ鋼、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、ゴムをバインダーとしてフェライト粉末を配合分散させたゴム磁石、あるいは磁石と磁性体とを組み合わせた磁石を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明では、磁石の磁束を利用することにより、コイル体への通電時、初期位置から作動位置に向かう過程のプランジャーには、強い磁気吸引力が加わり、プランジャーに対する磁気吸引力を向上させることができる。作動位置では、プランジャーを強い磁気吸引力で保持でき、プランジャーに対する作動位置での保持力を向上させることができる。それでいて、通電時のコイル体に供給する消費電力は増加せず、大型化もしないことから、車両に搭載する電磁ソレノイド装置として好適となり、車両関連事業の需要を喚起し、部品の流通を介して機械産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１      電磁ソレノイド装置
２      ヨーク
２ａ    開口端部
３      スリーブ
３ａ    鍔部
４      中空管部
４ａ    本体管部
４ｂ    先端管部
５      コイル体
６      コアステータ
７      窪み部
８      プランジャー
９      径変化部
９ａ    テーパ端部
９ｂ    径小部
９ｃ    径変開始部  
１０、１０Ａ  磁石
１０ａ〜１０ｉ  磁石部
１０ｍ１〜１０ｍ４  磁石辺
２０    雌ねじ孔
２１、２２  貫通孔
２３    螺子
Ｇ      ギャップ
Ｐ１    初期位置
Ｐ２    作動位置
Ｍ１    副磁気回路
Ｍ２    主磁気回路
Ｆｍ    磁気吸引力
【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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