JP2010192487A - Electromagnetic solenoid device - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an electromagnetic solenoid device used for driving an electrical component mounted on a vehicle.
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。 The electromagnetic solenoid device's reciprocating function includes various valve opening and closing mechanisms, shades that control the light distribution of the low and high discharge headlamps, a leveler that adjusts the irradiation direction up and down, an AFS that adjusts the irradiation direction left and right, And a shift lever locking device of a vehicle (AT vehicle) equipped with an automatic transmission.
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。
As an electromagnetic solenoid device incorporated in the shift lever lock device, there is one in which a movable plunger is inserted so as to be reciprocally movable from a through hole portion of a yoke to a hollow portion of a bobbin (for example, refer to Patent Document 1).
When the brake pedal is depressed with the shift lever operated in the P range, the coil is energized, the movable plunger is magnetically attracted to the core stator and moved, the shift lock is released, and the P range is shifted to another travel range. The shift operation is enabled.
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。
In the electromagnetic solenoid device of
The combined magnetic flux of the electromagnetic coil and the permanent magnet enhances the magnetic attractive force with respect to the output shaft, which is suitable when the output shaft has a large stroke or when the output shaft is moved with a strong magnetic attractive force. Since the magnetic flux of the permanent magnet is used, the power consumption of the electromagnetic coil is reduced, while the permanent magnet has a simple structure, thereby realizing a structure that does not increase the overall size.
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。
That is, in
For this reason, considering the effective arrangement of the permanent magnets, there is still room to improve the magnetic attraction force against the plunger and the holding force at the operating position without increasing power consumption or increasing the overall size. It was.
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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to improve the magnetic attraction force against the plunger without increasing the power consumption and the overall size, and at the operating position relative to the plunger. An object of the present invention is to provide an excellent electromagnetic solenoid device capable of improving the holding force.
(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。
(About claim 1)
In the electromagnetic solenoid device, the yoke is provided with a sleeve made of a magnetic material having a hollow tube portion around which a coil body is wound. The core stator is disposed so as to face the hollow tube portion in the yoke and has a recessed portion. The plunger is provided so as to be capable of reciprocating in the axial direction within the hollow tube portion. The distal end portion of the plunger has a diameter changing portion corresponding to the hollow portion and having a diameter that decreases toward the distal end. The plunger moves from the initial position to the operating position toward the recess by the electromagnetic attractive force acting between the plunger and the core stator as the coil body is energized. A magnet is provided so that the plunger is magnetically attracted by a combined magnetic flux with the coil body in a process in which the plunger is moved from the initial position to the operating position. The magnet is arranged between the initial position and the operating position so as to overlap the diameter change start portion of the diameter change portion in either the hollow tube portion or the core stator.
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。
When energizing the coil body, the magnetic flux of the magnet acts in addition to the magnetic flux of the coil body to the plunger in the process from the initial position to the operating position, so a strong magnetic attraction force is applied, improving the magnetic attraction force against the plunger Can be made.
When the plunger moves to the operating position, the magnet is positioned so as to overlap the diameter change start portion of the diameter change portion of the hollow tube portion and the core stator.
Therefore, the magnetic flux of the magnet changes from the hollow tube portion (core stator) together with the secondary magnetic circuit that flows from the hollow tube portion (core stator) to the diameter change start portion of the diameter changing portion and returns to the hollow tube portion (core stator). A main magnetic circuit is generated that flows to the inner wall portion of the recess portion through the portion and returns to the hollow tube portion (core stator).
By generating the main magnetic circuit and the sub magnetic circuit, the plunger can be held at the operating position with a strong magnetic attractive force, and the holding force at the operating position with respect to the plunger can be improved.
In addition, since the magnetic flux of the magnet is used, the power consumption is not increased, the magnet itself has a simple structure, and the entire size is not increased.
As a result, it is suitable when the magnetic attraction force to the plunger is strengthened or a large movement stroke is set without increasing the power consumption of the electromagnetic solenoid device.
(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。
(About claim 2)
The magnet is composed of a plurality of magnet portions arranged in an annular shape so as to surround the plunger.
For this reason, compared with the case where the integrated annular magnet is provided, less magnet material is required, which contributes to weight saving and cost saving.
(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。
(Claim 3)
The hollow tube portion is composed of a main body tube portion and a tip tube portion arranged coaxially with each other, and the magnet has an annular shape, and is coaxially formed between the main body tube portion and the tip tube portion by its own magnetic force. It is held fixed.
Since the magnet is held between the main body tube portion and the tip tube portion by magnetic force, the magnet mounting structure is simple and advantageous in terms of cost.
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。 In the present invention, even when the magnetic attractive force is strengthened or the moving stroke is set to be large, the magnetic attractive force can be improved without increasing the power consumption and the overall size, and the magnetic attractive force. As a result, the holding force at the operating position is improved, which is suitable as an electromagnetic solenoid device for mounting on a vehicle.
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。
1 to 3 show a first embodiment of the present invention. The
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。
The
The
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。
The
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。
The
The
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。
The
The
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。
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), for example, an
The inner diameter d1 and the outer diameter d2 of the
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。
The
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。
In the above configuration, when the
When the
Therefore, the magnetic flux φm of the
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}。
Since the magnetic flux φm of the
When the
For this reason, the magnetic flux φm of the
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。
By generating the main magnetic circuit M2 and the sub magnetic circuit M1, the
In addition, since the magnetic flux φm of the
As a result, this is suitable for increasing the magnetic attraction force or setting a large movement stroke without increasing the power consumption of the
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。
Incidentally, Fig.3 (a) shows a mode that the magnetic attraction force Fm of the
3A, when the
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。
As shown by the curve R in FIG. 3A, when the set separation dimension J between the
When the set separation dimension J is set to 3.0 mm as in the present invention indicated by the curve S in FIG. 3A (see FIG. 3C), the magnetic attractive force Fm is about 0.5 mm when the gap G is about 0.5 mm. It becomes a maximum value, and then decreases rapidly as the gap G increases.
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。
As shown by a curve T in FIG. 3A, when the set separation dimension J is 6.0 mm {see FIG. 3D}, the magnetic attractive force Fm increases rapidly when the gap G is approximately 3.5 mm. The maximum value is reached, and then decreases rapidly as the gap G increases.
In this case, when the position of the
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。
The
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。
FIG. 4A shows Example 2 of the present invention. The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the
In this case, the material of the
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。
As shown in FIG. 4 (b), the
In addition, as shown in FIG. 4C, the
The
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。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. The difference between the third embodiment and the first embodiment is that the mounting structure of the
As shown in FIG. 5A, a plurality of female screw holes 20 are formed in the opening
As shown in FIG. 5B, the
〔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。
[Modification]
(A) In the first embodiment, the
(B) Although the neodymium magnet was used as the
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。 In the present invention, by using the magnetic flux of the magnet, a strong magnetic attractive force is applied to the plunger in the process from the initial position to the operating position when the coil body is energized, thereby improving the magnetic attractive force with respect to the plunger. be able to. In the operating position, the plunger can be held with a strong magnetic attractive force, and the holding force in the operating position with respect to the plunger can be improved. Nevertheless, since the power consumption supplied to the coil body during energization does not increase and does not increase in size, it is suitable as an electromagnetic solenoid device to be mounted on a vehicle. It can be applied to the machine industry.
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
DESCRIPTION OF
10,
Claims (3)
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。 A yoke in which a sleeve made of a magnetic material having a hollow tube portion around which a coil body is wound;
A core stator provided in a state facing the hollow tube portion in the yoke and having a recess,
A plunger having a diameter changing portion which is provided so as to be capable of reciprocating in the axial direction within the hollow tube portion, corresponds to the hollow portion at the tip portion, and whose diameter dimension decreases toward the tip,
The plunger is adapted to move from the initial position to the operating position toward the recess by an electromagnetic attractive force acting between the plunger and the core stator as the coil body is energized.
Provided in any one of the hollow tube portion and the core stator, and in the process of moving the plunger from the initial position to the operating position, the plunger is magnetically attracted by a combined magnetic flux with the coil body, A magnet is disposed between the initial position and the operating position so as to overlap a diameter change start portion of the diameter change portion in either the hollow tube portion or the core stator. Solenoid device.
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JP2012114309A (en) * | 2010-11-26 | 2012-06-14 | Shindengen Mechatronics Co Ltd | Solenoid |
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