(57)【要約】【課題】プランジャー１０に対する吸引力を低下させることなく、プランジャー１０の移動方向の偏平化を達成できて車両への搭載性が向上する電磁ソレノイド装置１を提供する。【解決手段】スリーブ７がコイル体３の軸直角方向Ｍ１に沿って立設されたことに伴い、スリーブ７内のプランジャー１０もコイル体３の軸直角方向Ｍ１に沿うように配される。このため、プランジャー１０をコイル体３の内部に設けるものと異なり、全体をプランジャー１０の移動方向となる上下幅寸法の小さい薄型にできて全体の偏平化が可能となる。これにより、車両への搭載空間が狭小になる条件下でも、車両への取り付けを行い易くなって搭載性が向上する。全体の偏平化により小型化・軽量化にも資する。しかも、磁石８からの磁気吸引力によりプランジャー１０への吸引力が向上する。【選択図】図１
2011216561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル体と、
前記コイル体の両端部から軸直角方向に延出するように設けたヨーク部と、
前記ヨーク部から前記コイル体の軸方向に沿って延出形成された取付部に取り付けられたステータコアと、
前記ステータコアを同心的に包囲し、前記コイル体の軸直角方向に沿って立設された磁性材製のスリーブと、
前記スリーブ内で前記ステータコアに対して離接方向に移動可能となるように設けられたプランジャーと、
前記コイル体からの磁束とは逆方向に指向する磁束を有し、前記スリーブと同心的に配置された環状の磁石とを備え、
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ステータコアとの間に働く電磁吸引力および前記磁石からの磁気吸引力により、前記プランジャーの先端部が初期位置から前記ステータコアに対向する作動位置に移動し、前記コイル体への無通電に伴い、戻し手段により前記作動位置から前記初期位置に戻るようにしたことを特徴とする電磁ソレノイド装置。
【請求項２】
前記スリーブは、主体筒部と補助筒部とから成り、前記磁石は前記主体筒部と前記補助筒部との間に挟入され、磁気力により前記主体筒部および前記補助筒部を吸引保持し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。
【請求項３】
前記コイル体の一端部に存する前記ヨーク部から前記コイル体の軸方向に沿って延出形成されて前記コイル体と近接状態で平行に配列された基板部と、
前記コイル体の他端部に存する前記ヨーク部から前記コイル体の軸方向に沿って延出形成され、前記基板部と所定の間隙を介して平行に対向する取付板部とを備え、
前記スリーブを前記基板部と前記取付板部との間に設けた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、車両搭載用の電装部品を駆動する電磁ソレノイド装置に係り、とりわけ車両への搭載性を改良した電磁ソレノイド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、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】
シフトレバー解除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）。
特許文献１では、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が可能となるようにしている。
【０００４】
この一方、磁石を補助吸引力として用いた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（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献２では、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。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
近年、車両搭載部品の合理的な組み付けの実施化に伴い、車両への搭載空間が狭小になり、車両への搭載性を改善するため、上下幅寸法の小さい偏平な電磁ソレノイド装置を開発することが望まれている。
このため、特許文献１では、電磁ソレノイド装置のコイル体やプランジャーなどの構成部品全体を偏平化することもできるが、コイル巻線数が多くなり、磁気回路形成部が長くなり、全体の重量が大きくなる不都合がある。
【０００８】
特許文献２では、電磁ソレノイド装置の鉄心にプランジャーの吸引部を形成している上に、電磁コイルの通電時には、磁石による磁束の方向を逆に流す必要があり、磁石の磁気回路形成に一定の大きさの鉄心が必要となり、軽量化や偏平化を実現し難くしている。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、プランジャーに対する吸引力を低下させることなく、プランジャーの移動方向の偏平化が可能となり、車両への搭載性が向上し、併せて全体の小型化や軽量化にも資する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】
【００１０】
（請求項１について）
電磁ソレノイド装置はコイル体を有し、ヨーク部はコイル体の両端部から軸直角方向に延出するように設けられている。ステータコアは、ヨーク部からコイル体の軸方向に沿って延出形成された取付部に取り付けられている。
磁性材製のスリーブは、ステータコアを同心的に包囲し、コイル体の軸直角方向に沿って立設されている。プランジャーは、スリーブ内でステータコアに対して離接方向に移動可能となるように設けられている。環状の磁石は、コイル体からの磁束とは逆方向に指向する磁束を有し、スリーブと同心的に配置されている。
コイル体への通電に伴って、プランジャーとステータコアとの間に働く電磁吸引力および磁石からの磁気吸引力により、プランジャーの先端部が初期位置からステータコアに対向する作動位置に移動し、コイル体への無通電に伴い、戻し手段により作動位置から初期位置に戻る。
【００１１】
請求項１では、スリーブがコイル体の軸直角方向に沿って立設されたことに伴い、スリーブ内のプランジャーもコイル体の軸直角方向に沿うように配される。
このため、プランジャーをコイル体の内部に設けるものと異なり、全体をプランジャーの移動方向で上下幅寸法の小さい薄型にすることが可能となり、全体の偏平化を達成することができる。
【００１２】
これにより、車両への搭載空間が上下幅寸法の小さく狭小になる条件下であっても、車両への取り付けを行い易くなり、搭載性を向上させることができる。全体の偏平化により全体の小型化や軽量化にも資することができる。
しかも、コイル体の通電時には、磁石からの磁気吸引力がプランジャーに働くので、プランジャーへの吸引力を向上させることができる。
【００１３】
（請求項２について）
スリーブは、主体筒部と補助筒部とから成り、磁石は主体筒部と補助筒部との間に挟入され、磁気力により主体筒部および補助筒部を吸引保持する。
これによれば、磁石を主体筒部と補助筒部との間に挟入するといった比較的簡素な構造で、磁石を組み付けることが可能となる。
【００１４】
（請求項３について）
基板部は、コイル体の一端部に存するヨーク部からコイル体の軸方向に沿って延出形成されてコイル体と近接状態で平行に配列されている。取付板部は、コイル体の他端部に存するヨーク部からコイル体の軸方向に沿って延出形成され、基板部と所定の間隙を介して平行に対向している。スリーブは基板部と取付板部との間に設けられている。
この場合、スリーブを基板部と取付板部との間に設けるといった簡素な構成で、全体の偏平化を合理的に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は電磁ソレノイド装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である（実施例１）。
【図２】（ａ）は電磁ソレノイド装置の斜視図（実施例１）、（ｂ）は実施例１と従来品とにおいてギャップと吸引力との関係を示す特性図である。
【図３】比較例と従来品とにおいてギャップと吸引力との関係を示す特性図である。
【図４】（ａ）は主体筒部、磁石および補助筒部を示す拡大分解斜視図、（ｂ）は主体筒部、磁石および補助筒部を組み付けた状態で示す拡大斜視図である（実施例２）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明では、コイル体の通電に伴い、磁石によりプランジャーへの磁気吸引力を補っているので、プランジャーに対する吸引力を低下させることなく、プランジャーの移動方向の偏平化を達成でき、車両への搭載性が向上し、併せて全体の小型化や軽量化に資し、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】
【００１７】
〔実施例１の構成〕
図１および図２は本発明の実施例１を示す。図１（ａ）、（ｂ）および図２（ａ）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等に使用される。
【００１８】
電磁ソレノイド装置１は、外殻として偏平な矩形箱状のヨーク体２を有している。ヨーク体２は、筒状のコイル体３の両端側を軸方向Ｍに挟むようにして固定された二個のヨーク部２ａ、２ｂを備えている｛図１（ａ）、図２（ａ）参照｝。ヨーク部２ａ、２ｂはともに側板状を成し、矩形の基板部２ｃは、ヨーク部２ａの上端からコイル体３の軸方向Ｍに沿って延出形成されてコイル体３と近接状態で平行に配列されている。
【００１９】
取付板部２ｄは矩形の取付部として設けられ、ヨーク部２ｂの下端からコイル体３の軸方向Ｍに沿って基板部２ｃと平行となるように延出形成され、間隙Ｈを介して上下方向Ｎに対向している｛図１（ｂ）および図２（ａ）参照｝。取付板部２ｄから基板部２ｃにわたる高さ寸法Ｌは、コイル体３の外径寸法Ｄに等しくなるように設定されている。
【００２０】
基板部２ｃは開口部４を有し、取付板部２ｄは開口部４に対向する取付穴５を備えている。取付穴５の外側部には、スリーブ７の補助筒部７ａが同心的に設置され、開口部４にはスリーブ７の主体筒部７ｂが嵌合固定されている。
【００２１】
環状の磁石８は、例えば磁極をスリーブ７の軸方向に沿うように設定したネオジウム磁石から成る。この磁石８は、主体筒部７ｂと補助筒部７ａとの間に同心的に挟入され、磁気力により主体筒部７ｂと補助筒部７ａとを同心的に吸引保持している。
磁石８からの磁束φ２は、後述するように、コイル体３からの磁束φ１とは逆方向に指向するように設定配置されている。
【００２２】
この構成により、補助筒部７ａと主体筒部７ｂとから成るスリーブ７が基板部２ｃと取付板部２ｄとの間で、コイル体３の軸直角方向Ｍ１に沿って設けられる。
なお、磁石８、主体筒部７ｂおよび補助筒部７ａの相互間には、接着剤（図示せず）を介在させ、磁石８による主体筒部７ｂおよび補助筒部７ａに対する保持を強化してもよい。
【００２３】
スリーブ７内には、図１（ｂ）に示すように、円錐台部９ｂを成すステータコア９が同心的に配され、下端部９ａを取付穴５に嵌め込みにより固定している。キャップ状を成すプランジャー１０は、内部を窪み部１０Ａとしてスリーブ７内で軸方向Ｓに移動可能に設けられている。
【００２４】
窪み部１０Ａの内周部は、開口端にゆくほど拡径する末広がりの開口テーパ面１０ｂを形成している。プランジャー１０の長さは、スリーブ７の長さと同等あるいはスリーブ７よりも僅かに短くなるように設定されている。
コイル体３への通電時、プランジャー１０の開口テーパ面１０ｂがステータコア９の円錐台部９ｂに僅かな空隙Ｇを介して重なり合う重合領域Ｊに移動し、磁石８の内側に対応するよう位置する。
【００２５】
コイル体３への通電に伴い、コイル体３からの磁束φ１は、ヨーク部２ａ、基板部２ｃ、主体筒部７ｂ、プランジャー１０、ステータコア９、取付板部２ｄおよびヨーク部２ｂを経てコイル体３に帰還する磁気回路Φｎを形成する｛図１（ａ）、（ｂ）参照｝。
ここで、磁石８からの磁束φ２は、コイル体３からの磁束φ１と逆方向に指向するので、磁気回路Φｎの磁束φ１が主体筒部７ｂを流れる際、磁束φ１が磁石８からの磁束φ２に対面して押し戻されるため、プランジャー１０側に多数の磁束φ１が流れることになる。
【００２６】
このため、プランジャー１０とステータコア９との間に働く電磁吸引力および磁石８の磁気吸引力が生じ、プランジャー１０の先端部１０ａが初期位置Ｋ１から重合領域Ｊに対向する作動位置Ｋ２に移動し、コイル体３への無通電に伴い、戻し手段（図示せず）により作動位置Ｋ２から初期位置Ｋ１に戻る。
【００２７】
〔実施例１の効果〕
上記構成では、スリーブ７がコイル体３の軸直角方向Ｍ１に沿って立設されたことに伴い、スリーブ７内のプランジャー１０もコイル体３の軸直角方向Ｍ１に沿うように配される。
このため、プランジャー１０をコイル体３の内部に設けるものと異なり、全体をプランジャー１０の移動方向で上下幅寸法の小さい薄型にすることが可能となり、全体の偏平化を達成することができる。
実際、コイル体３の軸方向Ｍに沿う縦幅が同等の条件下で、「背景技術」で示した特許文献１と比較すると、３０％程度の偏平化が可能になった。
【００２８】
これにより、車両への搭載空間が上下幅寸法の小さく狭小になる条件下であっても、車両への取り付けを行い易くなり、搭載性を向上させることができる。全体の偏平化により全体の小型化や軽量化にも資する。
しかも、コイル体３の通電時には、磁石８からの磁気吸引力がプランジャー１０に働くので、プランジャー１０への吸引力を向上させることができる。
【００２９】
ちなみに、図２（ｂ）は、「背景技術」の特許文献１による従来品と実施例１との性能を比較するために、ギャップＲとプランジャー１０への吸引力との関係を示した特性図である。図２（ｂ）の特性図では、ギャップＲは左から右に進むほど増加し、吸引力は上方に行くほど大きくなる。後述する図３の特性図でも同様である。
【００３０】
この場合の吸引力は、コイル体３による電磁吸引力と磁石８による磁気吸引力との合成力（電磁吸引力＋磁気吸引力）を意味する。ギャップＲは離間距離であり、プランジャー１０の移動に伴い、窪み部１０Ａの内底面１０ｅがステータコア９の先端面９ｅからどれだけ離れたかを示す｛図１（ｂ）参照｝。
実施例１での吸引力は、図２（ｂ）に示すダイヤ印のグラフと黒丸印のグラフとの比較により、ギャップＲの全領域において従来品の吸引力を上回り、優れた吸引特性が得られることが分かる。
【００３１】
ところで、スリーブ７に磁石８を設けない場合の電磁ソレノイド装置１を比較例とすると、比較例ではプランジャー１０をコイル体３から外部に分離独立させていることから、コイル体３からの磁束φ１がプランジャー１０やステータコア９に有効に働かない虞がある。このため、比較例では、図３に示す三角印のグラフと黒丸印のグラフとを比べることで分かるように、従来品に比してギャップＲの全領域で吸引力が大幅に低下し、吸引特性が悪化する事情がある。
【００３２】
すなわち、プランジャー１０の移動方向をコイル体３と軸直角方向Ｍ１となるように配しただけでは、全体の偏平化は可能となるものの、吸引力の低下が大きいため、実施例１では吸引力の増強のためスリーブ７に磁石８を設けたものである。
これにより、実施例１では磁石８を設けるだけの簡素な構造で、図２（ｂ）に示すように、吸引力が向上して優れた吸引特性が得られる。
【００３３】
スリーブ７は、主体筒部７ｂと補助筒部７ａとから成り、磁石８を主体筒部７ｂと補助筒部７ａとの間に挟入するといった比較的簡素な構造で、磁石８を組み付けることが可能となる。
ヨーク体２を基板部２ｃおよび取付板部２ｄから構成し、スリーブ７を基板部２ｃと取付板部２ｄとの間に設けたので、簡素な構造により全体の偏平化を合理的に実現することができる。
【００３４】
ステータコア９を円錐台部９ｂとし、プランジャー１０の先端部１０ａ内を開口テーパ面１０ｂとしているので、コイル体３への通電時に円錐台部９ｂから開口テーパ面１０ｂに働く吸引力のうちプランジャー１０の軸方向Ｓの吸引成分が増え、プランジャー１０に対する吸引特性が向上する。
【００３５】
コイル体３への通電時、プランジャー１０の開口テーパ面１０ｂが重合領域Ｊに移動し、磁石８の内側に対応するよう位置する。すなわち、磁石８は重合領域Ｊに対応するように配置されている。
これにより、コイル体３への通電時、磁石８による磁束φ２が形成されるため、磁石８の磁気吸引力がプランジャー１０に効果的に働き、プランジャー１０に対する吸引特性が向上する。
【００３６】
〔実施例２〕
図４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８に取付立辺８ａ〜８ｄを設けたことである。
すなわち、図４（ａ）に示すように、磁石８の上端部に径方向に対向し、外方に幅広となる三角状の取付立辺８ａ、８ｂを一体的に設け、下端部にも同形状の取付立辺８ｃ、８ｄを一体的に設けている。補助筒部７ａの上端には、取付立辺８ｃ、８ｄに対応する蟻溝７ｅ、７ｆが形成され、主体筒部７ｂの下端には、取付立辺８ａ、８ｂに対応する蟻溝７ｇ、７ｈが形成されている。
【００３７】
補助筒部７ａ、磁石８および主体筒部７ｂを組み付ける際、取付立辺８ａ、８ｂを蟻溝７ｇ、７ｈにそれぞれ嵌め込み、取付立辺８ｃ、８ｄを蟻溝７ｅ、７ｆにそれぞれ嵌め込み、各嵌込み部で蟻ほぞ継ぎ部Ｐ１、Ｐ２を形成する｛図４（ｂ）参照｝。これにより、補助筒部７ａ、磁石８および主体筒部７ｂを抜け止め状態に連結する。
実施例２によれば、取付立辺８ａ〜８ｄを対応する蟻溝７ｇ、７ｈ、７ｅ、７ｆに嵌め込むだけの簡素な構造により、互いを合理的に組み付けることができる。
【００３８】
〔変形例〕
（ａ）実施例１では、プランジャー１０の長さをスリーブ７の長さと同等あるいはスリーブ７よりも僅かに短くなるように設定したが、プランジャー１０の長さは、スリーブ７の長さとは関係なく、使用状況や設置条件により所望に変更してもよい。
（ｂ）取付板部２ｄから基板部２ｃにわたる高さ寸法Ｌをコイル体３の外径寸法Ｄに等しく設定したが、高さ寸法Ｌおよび外径寸法Ｄの寸法関係は随意に変更してもよい。
【００３９】
（ｃ）磁石８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、バインダーとしてのゴムに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複合磁石を用いてもよい。
（ｄ）実施例１では、プランジャー１０に窪み部１０Ａを設け、ステータコア９を円錐台部９ｂとしたが、逆にプランジャー１０に円錐台部を設け、ステータコア９に窪み部を設けてもよい。また、プランジャー１０の先端部１０ａおよびステータコア９は、等径の円柱状に形成し、コイル体３の通電時にプランジャー１０の先端面とステータコア９の先端面とが僅かな空隙を介して対向するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明では、コイル体の通電に伴い、磁石によりプランジャーへの磁気吸引力が補われ、プランジャーに対する吸引力を低下させることなく、プランジャーの移動方向の偏平化を達成でき、車両への搭載性が向上し、併せて全体の小型化や軽量化にも資する。このため、車両搭載用の電磁ソレノイド装置として好適となり、車両関連事業からの需要を喚起し、部品の流通を介して機械産業に利用可能となる。
【符号の説明】
【００４１】
１      電磁ソレノイド装置
２ａ、２ｂ  ヨーク部
２ｃ    基板部
２ｄ    取付板部（取付部）
３      コイル体
７      スリーブ
７ａ    補助筒部
７ｂ    主体筒部
８      磁石
９      ステータコア
９ｂ    円錐台部
１０    プランジャー
１０Ａ  プランジャーの窪み部
１０ａ  プランジャーの先端部
１０ｂ  窪み部の開口テーパ面
Ｇ      空隙
Ｊ      重合領域
Ｋ１    初期位置
Ｋ２    作動位置
Ｍ      コイル体の軸方向
Ｍ１    コイル体の軸直角方向
Ｓ      プランジャーの軸方向
φ１、φ２  磁束
【図１】
2011216561.tif 000003
【図２】
2011216561.tif 000004
【図３】
2011216561.tif 000005
【図４】
2011216561.tif 000006