JP5581973B2 - 電磁ソレノイド - Google Patents

Description

本発明は電磁コイルによる電磁力によって可動鉄心を可動する、電磁ソレノイドに関する。

従来、通電により電磁石を形成する電磁コイルと、電磁コイルによって磁化される固定鉄心と、磁化された固定鉄心に吸引されることにより、軸方向固定鉄心側へと駆動される可動鉄心を有した電磁ソレノイドが知られている。

この電磁ソレノイドは、固定鉄心と可動鉄心との間に、それぞれを引き離す方向に付勢するスプリングが配置されている。これにより可動鉄心は、電磁コイルに通電されている間は軸方向固定鉄心側へと可動し、通電が遮断されると、軸方向反固定鉄心側へと引き離される。

このような電磁ソレノイドについて本願発明者らが検証を行ったところ、可動鉄心を可動させるために必要な作動電圧が、設計上必要な電圧よりも高くなる現象が確認された。しかも、この作動電圧の変動量は作動のたびに変動し、安定しないことがわかった。この現象について本願発明者らが検討を重ねた結果、次のような課題を見出した。

電磁コイルに通電され、電磁コイルから発生した磁束が、電磁コイル、可動鉄心、固定鉄心を通過することで、磁路が形成される。この磁路より漏れ出る漏れ磁束によって、可動鉄心と固定鉄心との間に配置されたスプリングに対して、スプリングを内径側、つまりは形成された磁路側に向かって引き寄せようとする力が働く。その結果、内径側へと寄ろうとするスプリングが可動鉄心に干渉し、可動する可動鉄心に対する抵抗となる。よって、スプリングが可動鉄心に干渉する場合には、設計上の作動電圧では可動鉄心を固定鉄心に吸着させることができず、設計上よりも高い作動電圧が必要となる。

また一般的に、スプリングをその両端から力を加えて圧縮する場合には、スプリングは径方向に若干ずれながら圧縮される。よって、スプリングの場所によって、可動鉄心までの径方向距離が異なる場合がある。さらに、この径方向のずれ量は一定ではない。このため、可動鉄心に対するスプリングの干渉度合いも変動し、作動電圧の変動量が安定しないという課題が生じる。

さらに、特許文献１に示されるような、可動鉄心に、固定鉄心と当接する吸着面よりも軸方向固定鉄心側に向かって突出するテーパを形成した電磁ソレノイドにおいては、スプリングを内径側に向かって引き寄せようとする力がより強く働くため、作動電圧の上昇がより顕著になることが確認された。

特開２０１０−６７４０７号公報

近年、このような電磁ソレノイドは様々な分野にて活用されており、例えば自動車分野においては、エンジンを始動するスタータのピニオン押し出し用ソレノイドとして利用されている。そして、特に自動車分野においては、自動車が使用される様々な使用環境下において確実に動作することが求められるため、最低作動電圧を設計段階で厳格に保障することが求められている。

本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、作動電圧が安定した電磁ソレノイドを提供することを目的とする。

上記目的を解決するために、請求項１に記載の発明は、通電により電磁石を形成する電磁コイルと、この電磁コイルの軸方向一端側に配置され、電磁コイルへの通電によって磁化される固定鉄心と、この固定鉄心に対向して電磁コイルの内周を軸方向に可動する可動鉄心と、を備える電磁ソレノイドにおいて、固定鉄心と可動鉄心の間には、可動鉄心に対して軸方向反固定鉄心側に向かって反力を加えるコイルばねが配置されており、固定鉄心と可動鉄心のうち少なくとも一方は、可動鉄心が固定鉄心に吸着されたときに他方と当接する吸着面と、吸着面から軸方向反対側に所定距離離れた外周にはコイルばねと嵌合する嵌合部が形成されており、嵌合部の最外周部よりも吸着面の最外周部が内径側に位置していることを特徴とする。

これによると、嵌合部の最外周部よりも吸着面の最外周部が内径側に位置しているので、コイルばねの径方向位置を嵌合部の最外周部によって規制できるとともに、吸着面の最外周部へのコイルばねによる干渉を防ぐことができる。よって、可動鉄心の可動に必要な作動電圧が安定した電磁ソレノイドを実現することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電磁ソレノイドにおいて、吸着面と、嵌合部の吸着面側端部との間には、嵌合部よりも径が小さい小径部が形成されており、小径部は、嵌合部の吸着面側端部と吸着面の最外周部とを繋ぐ外周面である縮径面を有しており、縮径面は、軸方向吸着面側に向かって縮径するテーパまたは、可動鉄心の可動軸方向に沿った外周面にて形成されていることを特徴とする。

これによると、吸着面と、嵌合部の吸着面側端部との間には、嵌合部よりも径が小さい小径部が形成されている。これにより、小径部において、コイルばねの内面との距離を確保することができるので、吸着面の最外周部へのコイルばねによる干渉をより確実に防ぐことができる。よって、可動鉄心の可動に必要な作動電圧が安定した電磁ソレノイドを実現することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電磁ソレノイドにおいて、小径部は、可動鉄心の可動軸方向に沿った外周面を有する円柱形状に形成されていることを特徴とする。

これによると、小径部は、可動鉄心の可動軸方向に沿った外周面を有する円柱形状に形成されているので、可動鉄心が軸方向固定鉄心側へと可動する過程において、小径部の外周面とコイルばね１５との間の距離の変化を小さくできるため、吸着面の最外周部へのコイルばねによる干渉をより確実に防ぐことができる。よって、可動鉄心の可動に必要な作動電圧が安定した電磁ソレノイドを実現することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の電磁ソレノイドにおいて、嵌合部の最外周部と吸着面の最外周部との間の径方向長さよりも、縮径部の軸方向長さが長く形成されていることを特徴とする。

これによると、嵌合部の最外周部と吸着面の最外周部との間の径方向長さよりも、縮径部の軸方向長さが長く形成されているので、可動鉄心と固定鉄心との間にてコイルばねが圧縮され、コイルばねの軸方向に隣り合う線材間の距離が狭まった場合でも、吸着面の最外周部へのコイルばねによる干渉をより確実に防ぐことができる。よって、可動鉄心の可動に必要な作動電圧が安定した電磁ソレノイドを実現することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電磁ソレノイドにおいて、可動鉄心と固定鉄心には、それぞれ吸着面が形成されており、可動鉄心と固定鉄心のうち、一方の吸着面には、軸方向に突出するテーパ状の突出部が形成されており、他方の吸着面には、突出部を受け入れる凹部が形成されていることを特徴とする。

これによると、可動鉄心と固定鉄心のうち、一方の吸着面には、軸方向に突出するテーパ状の突出部が形成されており、他方の吸着面には、突出部を受け入れる凹部が形成されているので、突出部の体格を調整することで、可動鉄心と固定鉄心との間の距離に対する吸引力を調整することが出来るので、電磁ソレノイドの設計の自由度を向上させることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電磁ソレノイドにおいて、コイルばねは磁性体にて形成されていることを特徴とする。

これによると、コイルばねが磁性体にて形成されているので、電磁コイルに通電されたときに、コイルばねの軸方向に隣合う線材の間に互いに引き付けあう力が生じる。よって、吸着面の面積を減少させたとしても、可動鉄心と固定鉄心との間に生じる吸引力の減少を低減することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電磁ソレノイドにおいて、嵌合部の最外周部と吸着面の最外周部との間の径方向距離は、コイルばねの線径の０．６倍以上であることを特徴とする。

これによると、嵌合部の最外周部と吸着面の最外周部との間の径方向距離が、コイルばねの線径の０．６倍以上となるように設定しているので、吸着面の最外周部へのコイルばねによる干渉をより確実に防ぐことができる

本発明の第１実施例における電磁スイッチの断面図である。 本発明の第１実施例におけるスタータを示す一部断面図である。 本発明の第１実施例における距離Ｘと、コイルばね１５の線径と、電磁ソレノイド１０の作動電圧との関係を示したグラフである。 本発明の第１実施例における距離Ｘと、コイルばね１５の線径と、電磁ソレノイド１０の作動電圧との関係を示したグラフである。 本発明の第２実施例における電磁スイッチの断面図である。 本発明の第３実施例における電磁スイッチの断面図である。 本発明の第３実施例における電磁スイッチの断面図である。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

（第１実施例）
以下、本発明を自動車用エンジンの始動に用いられるスタータに適用した例について図１〜図４を用いて説明する。また、以下の説明では、図示右側を軸方向モータ側、図示左側を軸方向ピニオン側と呼ぶ。

図１は本発明の電磁ソレノイドを組み込んだ電磁スイッチ１の断面図であり、図２は電磁スイッチ１を搭載したスタータの一部断面図である。

本実施例の電磁スイッチ１は、図２に示すように、図示しない自動車用エンジンを始動するためのスタータ２に搭載されている。そして電磁スイッチ１は、シフトレバー３を介してピニオンギヤ４を図示しないエンジンのリングギヤ側へ押し出す電磁ソレノイド１０と、モータ５への通電電流を断続する電磁リレー２０と、を備えている。そして電磁ソレノイド１０と電磁リレー２０とが軸方向に直列に配置され、電磁スイッチ１の機枠を形成するスイッチケース１１によって一体に構成されている。尚、スイッチケース１１は電磁ソレノイド１０と電磁リレー２０の磁気回路の一部を兼ねている。

本実施例の電磁スイッチ１は、例えば交差点待ちなどの停車時にエンジンを停止させる機能（いわゆるアイドリングストップ機能）を有する車両に搭載されたときに、ピニオンギヤ４の押し出しと、モータ５の通電とを独立して制御することができるものである。よって上述したとおり、電磁ソレノイド１０と電磁リレー２０の機能をそれぞれ独立して有している。よって電磁ソレノイド１０及び電磁リレー２０について以下にそれぞれ説明する。

電磁ソレノイド１０は、通電により電磁力を発生する励磁コイル１２と、励磁コイル１２の内周を軸方向に可動するソレノイド側可動鉄心１３と、励磁コイル１２の軸方向モータ側、つまりは反ソレノイド側可動鉄心１３側に配置された固定鉄心１４と、ソレノイド側可動鉄心１３と固定鉄心１４との間に配置されるコイルばね１５とから構成されている。

励磁コイル１２は、その内周面をソレノイド側可動鉄心１３が可動できるよう、中心に円筒状の貫通穴１２ａを有するとともに、貫通穴１２ａの軸方向両端にそれぞれフランジ状のつば部１２ｂ、１２ｃを有するボビン１２ｄを備えている。そして、つば部１２ｂ、１２ｃとの間である貫通穴の外周面には、導電性を有する線材１２ｅが巻線され、電磁コイルを形成している。尚、本実施例においては、ボビン１２ｄは絶縁部材である樹脂にて形成されている。また、線材１２ｅは、外部に絶縁性を有するエナメル塗装を施された銅線であるエナメル線を用いている。

ソレノイド側可動鉄心１３は、例えば鉄などの磁性体にて形成された有底円筒状の部材であり、その軸方向ピニオン側には、開口部１３ａが開口しており、軸方向モータ側には、ソレノイド側可動鉄心１３が軸方向モータ側に可動した際に後述する固定鉄心１４と当接する吸着面１３ｂが形成されている。尚、この吸着面１３ｂは本発明の特徴部分であるため、後ほど詳述する。

ソレノイド側可動鉄心１３の開口部１３ａには、シフトレバー３と係合するドライブシャフト１６が挿入されている。ドライブシャフト１６の一端側にはシフトレバー３と係合するフック１６ａが形成されており、他端側には、ドライブシャフト１６に対して軸方向モータ側へと付勢するドライブスプリング１７と当接する当接部１６ｂが形成されている。ドライブスプリング１７の一端側は当接部１６ｂに当接しており、他端側は、開口部１３ａを閉塞すると共にその内径をドライブシャフト１６が貫通するキャップ１８に当接している。これにより、電磁ソレノイド１０によってシフトレバー３を介してピニオンギヤ４が図示しないエンジンのリングギヤ側に押し出され、ピニオンギヤ４とリングギヤとが当接した際に、ドライブスプリング１７が圧縮されることで押し出し力を溜めることができる。そして、ピニオンギヤ４とリングギヤの歯が一致した際には、ドライブスプリング１７によってピニオンギヤ４が押し出され、ピニオンギヤ４とリングギヤとを噛み合わせることができる。

固定鉄心１４は、中心に孔を有するドーナツ状のディスク部１４ａと、ディスク部１４ａの孔に嵌合するコア部１４ｂと、から構成されている。尚、本実施例においては、同形の複数の薄板を重ね合わせた積層構造にてディスク部１４ａを構成している。また、コア部１４ｂは本発明の特徴部分であるため、先述した吸着面１３ｂと共に、後ほど詳述する。

コイルばね１５は、線材をつるまき状に巻線したいわゆる圧縮コイルばねである。そしてコイルばね１５は、その一端及び他端がソレノイド側可動鉄心１３及び固定鉄心１４にそれぞれ形成された嵌合部１３ｃ、１４ｃに嵌合している。そして、ソレノイド側可動鉄心１３を固定鉄心１４から軸方向ピニオン側へと引き離すように付勢している。尚、本実施例においては、コイルばね１５は、例えば鉄などの磁性体にて形成されている。

次に電磁リレー２０の構成について説明する。

電磁リレー２０は、モータ５の通電回路に接続される接続端子である２本の端子ボルト２１、２２と、この端子ボルト２１、２２が固定される接点カバー２３と、２本の端子ボルト２１、２２と一体に設けられる一組の固定接点２４、２５と、この一組の固定接点２４、２５間を電気的に断続する可動接点２６と、可動接点２６を駆動するスイッチ側可動鉄心２７と、通電により電磁力を発生するスイッチコイル２８と、スイッチコイル２８の軸方向ピニオン側、つまりは反スイッチ側側可動鉄心２７側に配置された固定鉄心１４と、可動鉄心２７と固定鉄心１４との間に配置されるスイッチリターンスプリング２９とから構成されている。尚、本実施例においては、電磁ソレノイド１０と電磁スイッチ２０は、それぞれの磁気回路の一部として固定鉄心１４を共用している。

端子ボルト２１、２２は、それぞれ接点カバーに設けられたボルト穴３０、３１に、軸方向ピニオン側に固定接点２４、２５が位置するように挿入され固定されている。また、端子ボルト２１、２２の反固定接点２４、２５側には、ワッシャ３２、３３がそれぞれ接点カバー２３の軸方向モータ側面に当接するよう固定されている。

接点カバー２３は絶縁部材である樹脂にて形成され、その外周にゴム製のＯリング３４が嵌合する段差３５が形成されている。そして接点カバー２３は、スイッチケース１１の開口側に組み付けられており、スイッチケース１１の内周面と接点カバー２３の外周との間をＯリング３４が密閉している。

固定接点２４、２５は、可動接点２６によって電気的に断続される一対の固定接点であり、端子ボルト２１、２２の首下部に圧入固定されている。

スイッチコイル２８は、その内周面をスイッチ側可動鉄心２７が可動できるよう、中心に形成された円筒状の貫通穴２８ａを有するとともに、貫通穴２８ａの軸方向両端にそれぞれフランジ状のつば部２８ｂ、２８ｃを有するボビン２８ｄを備えている。そして、つば部２８ｂ、２８ｃとの間である貫通穴の外周面には、導電性を有する線材２８ｅが巻線されることでコイルを形成している。尚、本実施例においては、ボビン２８ｄは絶縁部材である樹脂にて形成されている。また、線材２８ｅは、外部に絶縁性を有するエナメル塗装を施された銅線であるエナメル線を用いている。

可動接点２６とスイッチ側可動鉄心２７とは、棒状のプランジャシャフト３６によって軸方向に連動するよう配置されている。そして可動接点２６は、固定接点２４、２５の軸方向モータ側、つまりは接点カバー２３側に配置されている。また、接点カバー２３と可動接点２６との間には、可動接点２６に対して軸方向ピニオン側、つまりは固定鉄心１４側へと付勢する接点スプリング３７が配置されている。

スイッチリターンスプリング２９は、線材をつるまき状に巻線して構成した、いわゆる圧縮コイルばねである。そしてスイッチリターンスプリング２９は、その一端及び他端が、スイッチ側可動鉄心２７及び固定鉄心１４にそれぞれ形成された嵌合部２７ａ、１４ｄに嵌合している。そして、スイッチ側可動鉄心２７を固定鉄心１４から軸方向モータ側へと引き離すように付勢している。そして、スイッチリターンスプリング２９は、プランジャシャフトを介して連動する可動接点２６を、接点スプリング３７を押し縮めながら接点カバー２３の内側底面に設けられた凸部２３ａに当接させるよう付勢している。尚、本実施例においては、スイッチリターンスプリング２９は、例えば鉄などの磁性体にて形成されている。

次に、本発明の特徴部分について、図１及び図３、４を用いて説明する。

本発明は、固定鉄心と可動鉄心のうち少なくとも一方は、電磁コイルに通電され可動鉄心が固定鉄心に吸着されたときに他方と当接する吸着面と、吸着面から軸方向反対側に所定距離離れた外周に形成されたコイルばねと嵌合する嵌合部を有しており、嵌合部の最外周部よりも吸着面の最外周部が内径側に位置していることを特徴としている。これを、本実施例の構成に即して以下に説明する。

ソレノイド側可動鉄心１３には、励磁コイル１２に通電され、ソレノイド側可動鉄心１３が固定鉄心１４に吸着されたときに固定鉄心１４と当接する吸着面１３ｂが設けられている。そしてソレノイド側可動鉄心１３の反吸着面１３ｂ側の外周面には、コイルばね１５と嵌合する嵌合部１３ｃが、外周面に沿った外周面を有する円筒形状に形成されている。

さらに、吸着面１３ｂの最外周部１３ｄは、嵌合部１３ｃの最外周部１３ｅよりも内径側に位置している。つまりは図１に示すように、吸着面１３ｂの最外周部１３ｄと嵌合部１３ｃの最外周部１３ｅとの間には、所定の距離Ｘだけ隙間が空いている。

そして本実施例では、嵌合部１３ｃの固定鉄心１４側端部と吸着面１３ｂとの間には、嵌合部１３ｃよりも小径に形成された小径部１３ｆが形成されている。この小径部の外径は吸着面１３ｂの最外周部１３ｄと同径に形成されており、吸着面１３ｂの最外周部１３ｄと嵌合部１３ｃの最外周部１３ｅと軸方向に接続する外周面である縮径面１３ｇがソレノイド側可動鉄心１３の可動軸に略平行に形成されている。つまり、小径部１３ｆの外径は嵌合部１３ｃの最外周部１３ｅの外径よりも距離Ｘの２倍だけ、小さいこととなる。また、小径部１３ｆの軸方向長さＹは、距離Ｘよりも長く形成されている。

ソレノイド側可動鉄心１３の吸着面１３ｂの軸方向固定鉄心１４側には、軸方向固定鉄心１４側へと突出するテーパ状の突出部１９が設けられている。そして固定鉄心１４のコア部１４ｂの軸方向ソレノイド側可動鉄心１３側には、突出部１９を受け入れる凹部１４ｅが形成されている。尚、本実施例においては、ソレノイド側可動鉄心１３が固定鉄心１４に吸着され、吸着面１３ｂが固定鉄心１４と当接したときに、テーパ状の突出部１９の表面と凹部１４ｅの内面とは接触しないよう構成されている。

次に、本実施例における本発明の動作とその効果について説明する。

電磁ソレノイド１０に対してピニオンギヤ４の押し出し要求が成されると、励磁コイル１２に電圧が印加される。すると、励磁コイル１２が電磁力を発生するため、励磁コイル１２と、固定鉄心１４と、ソレノイド側可動鉄心１３と、スイッチケース１１と、を磁束が通る磁路が形成される。そして、ソレノイド側可動鉄心１３は固定鉄心１４に引き付けられるため、ソレノイド側可動鉄心１３はコイルばね１５の反力に反して固定鉄心１４に向かって可動する。

このときに、ソレノイド側可動鉄心１３と固定鉄心１４との間に配置されたコイルばね１５は、ソレノイド側可動鉄心１３と固定鉄心１４との間で圧縮される。さらにコイルばね１５は、ソレノイド側可動鉄心１３の吸着面１３ｂと固定鉄心１４との間を通る磁束によって、径方向内側、つまりは吸着面１３ｂの最外周部１３ｄの方に向かって引き寄せられる。

ここで、吸着面１３ｂの最外周部１３ｄが嵌合部１３ｃの最外周部１３ｅよりも内径側に位置していない場合には、内径側に引き付けられたコイルばね１５が、最外周部１３ｄに対して干渉する。これにより、ソレノイド側可動鉄心１３の可動に必要な設計上の作動電圧よりも多くの電圧が必要な場合が生じる。

本実施例においては、上述したとおり、吸着面１３ｂの最外周部１３ｄは、嵌合部１３ｃの最外周部１３ｅよりも内径側に位置している。よって、コイルばね１５の径方向内側へ移動が嵌合部１３ｃの最外周部１３ｅによって規制されるとともに、コイルばね１５による吸着面１３ｂの最外周部１３ｄへの干渉を防ぐことができる。

よって、ソレノイド側可動鉄心１３はコイルばね１５による径方向内側への干渉を受けることなく固定鉄心１４に吸着されるので、作動電圧の上昇を防ぐことができる。

次に、上述の効果について、本願発明者らが行った検証の結果である図３、４を基に、より具体的に説明する。図３は、上述の距離Ｘと、コイルばね１５の線径と、電磁ソレノイド１０の作動電圧との関係を示したグラフである。図３では、上述の吸着面１３ｂの最外周部１３ｄと嵌合部１３ｃの最外周部１３ｅとの間の距離である距離Ｘをコイルばね１５の線径で割った値、つまりは距離Ｘがコイルばね１５の線径の何倍であるかを横軸にとり（以降、値αと呼ぶ）、縦軸には電磁ソレノイド１０の作動電圧をとっている。つまり、コイルばね１５の線径を一定とするならば、値αが大きくなるほど隙間Ｘが大きくなるとともに、吸着面１３ｂの面積は小さくなる。

ここで、横軸が０、つまりは距離Ｘが０であり、吸着面１３ｂの最外周部１３ｄと嵌合部１３ｃの最外周部１３ｅとの径方向位置が一致している場合には、作動電圧は８．７Ｖ必要であった。そして、値αを大きくしていくと、作動電圧はなだらかに低くなる。さらに値αを大きくし、値αが０．６を超えたところから作動電圧の変化が急変している。つまりは、値αが０．６を超えてからの、値αの増加に対する作動電圧の低下が大きくなるとともに、値αが０．８を超えると作動電圧が再び上昇を始めている。

これは、値αを大きくしていくことでコイルばね１５によるソレノイド側可動鉄心１３への干渉が低減され、値αが０．６になった時点でコイルばね１５によるソレノイド側可動鉄心１３への干渉が解消される。そして、値αが０．８を超えると、コイルばね１５によるソレノイド側可動鉄心１３への干渉は無いものの、吸着面１３ｂの面積が減少したために吸引力が低下し、作動電圧が上昇する。尚、本実施例に示した電磁ソレノイド１０においては、値αは０．６〜０．８の間にて設定されている。

次に、図４は図３に加えて、非磁性体にて形成したコイルばね１５を用いた検証結果を示したものである。尚、非磁性体にて形成したコイルばね１５と、磁性体にて形成したコイルばね１５は、同じ線径のときに同じばね定数となるようにしている。

ここで、非磁性体にてコイルばね１５を形成した場合には、コイルばね１５が径方向内側へと引き寄せられるという上述した現象が生じないため、値αが０であっても、コイルばね１５が磁性体である場合と比較して、作動電圧は低くなっている。

そして、値αを大きくしていくと、値αが０．４を超えたところから、作動電圧が上昇している。これは、コイルばね１５が磁性体にて形成されている場合には、励磁コイル１２による電磁力によって、ばね１５の軸方向に隣合う線材同士に引き付けあう力が生じる。つまりは、コイルばね１５が磁性体にて形成されている場合には、吸着面１３ｂの面積が減少しても、コイルばね１５の軸方向に隣合う線材同士に引き付けあう力がそれを補うため、値αが０．４を超えた領域においても値αの増加に対する作動電圧は、低下する。しかしながら、コイルばね１５が非磁性体の場合には、コイルばね１５の軸方向に隣り合う線材間の引き付けあう力は生じないため、値αが０．４を超えると、吸着面の現象によって吸引力も低下し、結果として作動電圧が上昇する。

（第１実施例の効果）
本実施例の電磁スイッチ１に搭載される電磁ソレノイド１０は、ソレノイド側可動鉄心１３の吸着面１３ｂの最外周部１３ｄが、嵌合部１３ｃの最外周部１３ｅよりも内径側に位置している。これにより、コイルばね１５の径方向内側へ移動が嵌合部１３ｃの最外周部１３ｅによって規制されるとともに、コイルばね１５による吸着面１３ｂの最外周部１３ｄへの干渉を防ぐことができる。

よって、ソレノイド側可動鉄心１３はコイルばね１５による径方向内側への干渉を受けることなく固定鉄心１４に吸着されるので、作動電圧の上昇を防ぐことができる。

また本実施例では、小径部１３ｆは、ソレノイド側可動鉄心１３の可動軸方向と略並行な外周面を有する円筒形状に形成されている。これにより、ソレノイド側可動鉄心１３が軸方向固定鉄心１４側へと可動する過程において、小径部１３ｆ外周面とコイルばね１５との間の距離の変化を小さくできるため、コイルばね１５によるソレノイド側可動鉄心１３への干渉をより確実に防ぐことができる。

また本実施例では、ソレノイド側可動鉄心１３の嵌合部１３ｃの最外周部１３ｅと、吸着面１３ｂの最外周部１３ｄとの間の径方向長さよりも、縮径部の軸方向長さが長く形成されている。これにより、ソレノイド側可動鉄心１３と固定鉄心１４との間にてコイルばね１５が圧縮され、コイルばね１５の軸方向に隣り合う線材間の距離が狭まった場合でも、コイルばね１５によるソレノイド側可動鉄心１３への干渉をより確実に防ぐことができる。

また本実施例では、ソレノイド側可動鉄心１３の吸着面１３ｂには、軸方向に突出するテーパ状の突出部１９が形成されている。これにより、突出部１９の体格を調整することで、ソレノイド側可動鉄心１３と固定鉄心１４との間の距離に対する吸引力調整することが出来るので、電磁ソレノイド１０の設計の自由度を向上させることができる。

また本実施例では、コイルばね１５が磁性体にて形成されている。これにより、励磁コイル１２による電磁力によって、コイルばね１５の軸方向に隣合う線材同士に引き付けあう力が生じるので、ソレノイド側可動鉄心１３と固定鉄心１４との間に生じる吸引力を向上させることができる。加えて、吸着面１３ｂの面積を減少させたとしても、ソレノイド側可動鉄心１３と固定鉄心１４との間に生じる吸引力の減少を低減することができる。

また本実施例では、ソレノイド側可動鉄心１３の嵌合部１３ｃの最外周部１３ｅと、吸着面１３ｂの最外周部１３ｄとの間の距離が、コイルばね１５の線径の０．６倍以上に設定されている。これにより、コイルばね１５によるソレノイド側可動鉄心１３への干渉をより確実に防ぐことができる。

（第２実施例）
第１実施例においては、嵌合部１３ｃの固定鉄心１４側端部と吸着面１３ｂとの間には、嵌合部１３ｃよりも小径に形成された小径部１３ｆが形成されており、吸着面１３ｂの最外周部１３ｄと嵌合部１３ｃの最外周部１３ｅと軸方向に接続する外周面である縮径面１３ｇがソレノイド側可動鉄心１３の可動軸に略平行に形成されている例について説明したが、第２実施例では、縮径面を軸方向吸着面側に向かって縮径するテーパ形状に形成した例について説明する。尚、第１実施例と同様の部位については同じ符号を付すとともに、説明を省略する。

図５は、本実施例における電磁スイッチ１を示す断面図である。

本実施例では、図５に示すように、縮径面１３ｇが、軸方向吸着面側に向かって縮径するテーパ形状に形成されている。

本実施例においても、第１実施例と同様に、ソレノイド側可動鉄心１３はコイルばね１５による径方向内側への干渉を受けることなく固定鉄心１４に吸着されるので、作動電圧の上昇を防ぐことができる。

（第３実施例）
第１実施例及び第２実施例においては、ソレノイド側可動鉄心１３の吸着面１３ｂの軸方向固定鉄心１４側には、軸方向固定鉄心１４側へと突出するテーパ状の突出部１９を設けた例について説明したが、第３実施例においては、吸着面を突出部のない平面にて形成した例について説明する。尚、第１実施例と同様の部位については同じ符号を付すとともに、説明を省略する。

本実施例では、図６、７に示すように、吸着面１３ｂは突出部のない平面にて形成されている。なお、図６は縮径面１３ｇがソレノイド側可動鉄心１３の可動軸に略平行に形成された例を、図７は縮径面１３ｇが軸方向吸着面側に向かって縮径するテーパ形状に形成された例を示している。

本実施例においても、第１実施例と同様に、ソレノイド側可動鉄心１３はコイルばね１５による径方向内側への干渉を受けることなく固定鉄心１４に吸着されるので、作動電圧の上昇を防ぐことができる。

（他の実施例）
なお、上述の実施例では、本発明を車両用エンジンの始動に用いられるスタータの電磁スイッチに搭載される電磁ソレノイドに適用した例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、励磁コイルにて生じた磁力により駆動される可動鉄心による軸線方向の駆動力を利用する、種々の機器に本発明の電磁ソレノイドを広く適用可能である。例えば、第１実施例にて説明した電磁リレー２０に適用するようにしてもよい。

また、上述の実施例では、ボビン１２ｄを絶縁部材である樹脂にて形成した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、金属部材にて形成するようにしてもよい。加えて、ボビン１２ｄを金属部材にて形成する場合には、ボビン１２ｄの表面に絶縁性を有する塗料等を塗布するようにしてもよい。

また、上述の実施例では線材１２ｅとして外部に絶縁性を有するエナメル塗装を施された銅線であるエナメル線を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばアルミ線にて構成するようにしてもよい。

また、上述の実施例では、固定鉄心１４のディスク部１４ａを同系の複数の薄板を重ね合わせた積層構造にて構成した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、単一の部材にて構成するようにしてもよい。

また、上述の実施例では、電磁ソレノイド１０と電磁スイッチ２０とが、それぞれの磁気回路の一部として固定鉄心１４を共有した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電磁ソレノイド１０と電磁リレー２０とが、それぞれ固定鉄心を備えるようにしてもよい。

また、上述の実施例では、接点カバー２３を絶縁部材である樹脂にて形成した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば接点カバーを金属部材にて形成すると共に、接点カバーと端子ボルトとの間に絶縁部材を介在させるようにしてもよい。

また、上述の第１実施例においては、テーパ状の突出部１９の表面と凹部１４ｅの内面とが接触していない例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、テーパ状の突出部１９の表面と凹部１４ｅの内面とが接触し、突出部１９の表面も吸着面となるようにしてもよい。

また、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、請求項に記載した発明を逸脱しない範囲であれば、どのような形で実施するようにしてもよい。

１ … 電磁スイッチ
２ … スタータ
３ … シフトレバー
４ … ピニオンギヤ
５ … モータ
１０ … 電磁ソレノイド
１１ … スイッチケース
１２ … 励磁コイル
１３ … ソレノイド側可動鉄心
１３ｂ… 吸着面
１３ｃ… 嵌合部
１３ｄ… 最外周部
１３ｅ… 最外周部
１３ｆ… 小径部
１３ｇ… 縮径面
１４ … 固定鉄心
１５ … コイルばね
１９ … 突出部
２０ … 電磁リレー

Claims (7)

1. 通電により電磁石を形成する電磁コイルと、
   この電磁コイルの軸方向一端側に配置され、前記電磁コイルへの通電によって磁化される固定鉄心と、
   この固定鉄心に対向して前記電磁コイルの内周を軸方向に可動する可動鉄心と、を備える電磁ソレノイドにおいて、
   前記固定鉄心と前記可動鉄心の間には、前記可動鉄心に対して軸方向反固定鉄心側に向かって反力を加えるコイルばねが配置されており、
   前記固定鉄心と前記可動鉄心のうち少なくとも一方は、前記可動鉄心が前記固定鉄心に吸着されたときに他方と当接する吸着面と、前記吸着面から軸方向反対側に所定距離離れた外周には前記コイルばねと嵌合する嵌合部が形成されており、
   前記嵌合部の最外周部よりも前記吸着面の最外周部が内径側に位置していることを特徴とする電磁ソレノイド。
2. 前記吸着面と、前記嵌合部の前記吸着面側端部との間には、前記嵌合部よりも径が小さい小径部が形成されており、
   前記小径部は、前記嵌合部の前記吸着面側端部と前記吸着面の最外周部とを繋ぐ外周面である縮径面を有しており、
   前記縮径面は、軸方向吸着面側に向かって縮径するテーパまたは、前記可動鉄心の可動軸方向に沿った外周面にて形成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。
3. 前記小径部は、前記可動鉄心の可動軸方向に沿った外周面を有する円柱形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電磁ソレノイド。
4. 前記嵌合部の最外周部と前記吸着面の最外周部との間の径方向長さよりも、前記縮径部の軸方向長さが長く形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電磁ソレノイド。
5. 前記可動鉄心と前記固定鉄心には、それぞれ前記吸着面が形成されており、
   前記可動鉄心と前記固定鉄心のうち、一方の前記吸着面には、軸方向に突出するテーパ状の突出部が形成されており、他方の前記吸着面には、前記突出部を受け入れる凹部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電磁ソレノイド。
6. 前記コイルばねは磁性体にて形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電磁ソレノイド。
7. 前記嵌合部の最外周部と前記吸着面の最外周部との間の径方向距離は、前記コイルばねの線径の０．６倍以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電磁ソレノイド。

Images