JPH0448706A - 電磁ソレノイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は作動時に発生する騒音の低賊を計った電磁ソ
レノイドに関するものである。

［従来の技術］ 第３図は従来の電磁ソレノイドの断面図であり、上半部
は非通電状態を、下半部は通電状態をそれぞれ示す。

（２１）は可動鉄心、（２２）は可動鉄心（２１）に連
結して般けられているロンド、（２３）は可動鉄心（２
１）を“周回する円筒形に形成されているコイル、（２
４）、（２５）、（２６）はそれぞれ補極鉄心、継鉄、
固定鉄心であり何れも磁性材からなり可動鉄心（２１）
とともにコイル（２３）によって発生しコイル（２３）
と鎖交する磁束の磁路を構成している。可＃Ｉ鉄心（２
１）と固定鉄心（２６）との対向面はそれぞれが凹凸を
成す円錐面に形成されている。　（２７）は非磁性材よ
りなる摺動ガイドであり可動鉄心（２１）の可動方向を
規定している。　（２８）は固定鉄心（２６）と可動鉄
心（２１）と間に予め圧縮力を与えるスプリング、　（
２９）はカバーであり、非磁性材からなりロンド（２２
）が貫通しており非通電状態におけるスプリング（２８
）に加えられている圧縮力による可動鉄心（２１）のス
トローク端ストッパーを形成している。　（３０）、（
３１）はそれぞれ弾性体からなるフロントストッパーお
よびリアーストッパーであり作動時のｇｊｌ！吸収を目
的として何れも可動鉄心（２１）の端面に装着さ九てい
る。

次に動作について説明する。

第３図上半部に示す非通電状態にある電磁ソレノイドの
コイル（２３）に励磁電流が流されると、可動鉄心（２
１）、補極鉄心（２４）、継鉄（２５）、固定鉄心（２
６）を連通してコイル（２３）と鎖交する磁束が発生す
る。この磁束によって可動鉄心（２１）と固定鉄心（２
６）との間に磁気吸引力が発生し、可動鉄心（２１）は
固定鉄心（２６）に吸引され１３図下半部に示す状態に
達する。

ｍ４図は、第３図に示す電磁ソレノイドのコイル（２３
）に一定の励磁電流を流した場合、可動鉄心（２１）の
ストロークとそのストローク中の可動鉄心の位置におい
て可動鉄心（２１）に発生する磁気吸引力及びスプリン
グ（２８）に発生するスプリング反力との関係を示す特
性図であり、縦軸に可動鉄心（２８）に発生する磁気吸
引力及びスプリング（２８）に発生するスプリング反力
を、横軸に可動鉄心（２１）のストロークをとっである
。

第３図上半部に示す非通電状態にある電磁ソレノイドの
コイル（２３）に励磁電流が流されると、可動鉄心（２
１）には磁気吸引力ＦＥＩが発生する。この磁気吸引力
によって可動鉄心（２１）が移動すると、この移動につ
れて磁気吸引力が次第に増加し、ストローク端では磁気
吸引力はＦＥ２となる。一方スプリング（２８）に生じ
るスプリング反力は、第３図に示す非通電状態において
ＦＳＩであり、可動鉄心（２１）がスプリング（２８）
を圧縮するにフ４Ｌで次第に増加し、第３図下半部に示
すストローク端ではＦＳ２となる０通電状態においては
、可動鉄心（２１）の移動ストロークの全領域において
、磁気吸引力はスプリング反力に比べて大きくなるよう
に構成されているため、コイル（２３）に励磁電流を通
電することによフて、可動鉄心（２１）は確実に全スト
ロークを移動して、ｊ１￥３図下半部に示すストローク
端に至り静止する。コイル（２３）に流される励磁電流
が遮断されると、コイル（２３）と鎖交する磁束の消滅
し、それに伴って磁気吸引力も消滅するため、可動鉄心
（２１）はスプリング（２８）によって押しもどされ、
非通電状態の位置にｆｆｌ帰する。

コイル（２３）に励磁電流が通電さＪＬ、あるいは遮断
されることによって、電磁ソレノイドが作動し、可動鉄
心（２１）が移動し、ストローク端で静止する直前には
、可動鉄心（２１）には磁気吸引力と慣性力とスプリン
グ反力、あるいは慣性力とスプリング反力とが作用して
おり、この可動鉄心の保有するエネルギーに見合ったｗ
撃が、１！磁ソレノイド内部に発生する。このＩＭ撃は
通電よ衝撃音を伴う、この＠撃は、フロントストッパー
（２９）、あるいはりアーストラパー（３１）にストレ
スを発生させ、このストレスが各ストッパーに劣化を生
じさせることになる。従来これらのストッパーは弾性体
で構成さ九、その厚さや硬度をｔ１ｇ整したり、さらに
は発泡材を使用するなど種々の工夫が施され、電磁ソレ
ノイドの作動時に生じる衝撃と、同時に発生する衝撃音
の吸収、さらには衝撃音の音質を改善することがなされ
てきたが、上記改善方法による改善の度合と、ストンパ
ーの耐久性とは互に相反する関係にあり、電磁ソレノイ
ド作動時のｆｆｊ撃音を、充分に改善することができな
かった。

電磁ソレノイドの作動時に発生する衝撃と、同時に発生
する衝撃音を改善する目的で、第５図に示すようにスプ
リング（２８）のストロークとスプリング反力との関係
をほぼ２乗曲線で表される特性とした場合は、励磁電流
の通電時における作動衝撃は緩和されるが、遮断時にお
ける作動衝撃は、励磁電流遮断時にスプリング（２８）
に蓄えられている圧縮エネルギーが大きくなるため、可
動鉄心（２１）が復ツ１５するときフロントストッパー
（圓）に与えるｇ！ｉ撃はさらに増大し、同時に発生ず
るｇＪ撃音も増加することが避けられない。

［発明が解決しようとするｌ！ｌ１題コ上記のような従
来の電磁ソレノイドの作動時に発生する衝撃音は、可動
鉄心に生じる磁気吸引力と強い相関性を性をもっており
、作動時に生じる衝撃によってストッパー等の耐久性を
低下させるとともに、この衝撃にともなって必然的にｗ
１！音が発生するという問題があった。

［１１！［を解決するための手段］゛ この発明は、！！電磁ソレノイド作動時に発生する衝撃
音を低減するめに成されたものであり、可動鉄心の主極
側の端面を作動軸に対して法平面になるように形成し、
主極鉄心には可動鉄心の端部が貫通する押通孔を設けこ
の可動鉄心を磁気吸引力とは反対の方向からスプリング
で支えるようにしたものである。

［作用］ 上記のように構成したので、可動鉄心に作用するａ気吸
ＴＪ１力がその移動ストロークの中央付近において最大
になるようになり、また移動ストロークの両端において
は、この磁気吸引力を適当に減少させることが可能とな
るため、スプリングの圧縮力と磁気吸引力とを適当にバ
ランスさせることによって、可動鉄心が移動して静止す
る瞬間に発生する衝撃音を大幅に減少させることができ
る。

［発明の実施例コ ｊＩ１図はこの発明の一実施例における電磁ソレノイド
の断ｉｚであり、上半部は非通電状態を。

下半部は通電状態をそれぞれ示す。

（１）は可動鉄心、（２）は可動鉄心（１）に連結して
設けられているロンド、（３）は可動鉄心（１）を周回
する円筒形に形成さ九ているコイル、（４）、（５）、
（６）はそれぞれ補極鉄心、継鉄、主極鉄心であり、何
れも磁性材からなり可動鉄心（１）とともにコイル（３
）によって発生しコイル（３）と鎖交する磁束の磁路を
橘成している。可動鉄心（１）の主極鉄心（６）との対
向面はその作動軸に対して法平面を成すように形成され
ている。主極鉄心（６）には可動鉄心（１）の貫通する
押通孔（６１）が設けられている。

（７）は底を有する非磁性材よりなる摺動ガイドであり
可動鉄心（１）の可動方向を規定している。（８）は摺
動ガイド（７ンの底と可動鉄心（１）との間に予め所要
の圧縮力を与えるスプリング、（９）はカバーであり、
非磁性材からなりロンド（２）が押通されており非通電
状態においてスプリング（８）に加えられている圧縮力
による可動鉄心（１）のストロークエンドストッパーを
形成している。　（１０）、（１１）はそれぞれ弾性体
からなるフロントストッパーおよびリアーストッパーで
ありフロントストッパー（１０）は可動鉄心（１）のカ
バー（９）との対向面に、リアーストッパー（１１）は
摺動ガイド（７）の底面に装着されている。

次に動作について説明する。

′ｍ１図上半部に示す非通電状態にある電磁ソレノイド
のコイル（３）に励ｒａＸｉ！流が流されると、可動鉄
心（１）、補極鉄心（４）、継鉄（５）、主極鉄心（６
）を連通してコイル（３）と鎖交する磁束が発生する。

この磁束によって可動鉄心（１）と主極鉄心（６）との
間に磁気吸引力が発生し、可動鉄心（１）は主極鉄心（
６）に吸引され第１図下半部に示す状態に達する。

第２図は、第１・図に示す電磁ソレノイドのコイル（３
）に一定の励磁電流を流した場合、可動鉄心（１）のス
トロークとそのストローク中の・可動鉄心の位置におい
て可動鉄心（１）に発生する磁気吸引力、及びスプリン
グ（８）に発生するスプリング反力との関係を示す特性
図であり、縦軸に可動鉄心（１）に発生する磁気吸引力
及びスプリング（８）に発生するスプリング反力を、横
軸に可動鉄心（１）のストロークをとっである。

非通電状態にある電磁ソレノイドのコイル（３）に励磁
電流が流されると、可動鉄心（１）には磁気吸引力ＦＥ
Ｉが発生する。可動鉄心（１）の移動につれて磁気吸引
力が増加し、移動ストロークの中央付近で最大の磁気吸
引力Ｆ　Ｅｍ、ｌｋＸが開化し、さらに移動して可動鉄
心（１）の端面が主極鉄心（６）の式通孔内に達すると
、！気吸引力は減少する。さらに移動ストローク端に達
すると磁気吸引力はＦＥ２となる。一方スプリング反力
は、非通電状態においてＦＳＩであり、可動鉄心（１）
が移動するにつれて増加し、ストローク端では磁気吸引
力ＦＥ２に等しいＦＳ２となる０通電状態における可動
鉄心（１）の移動ストロークの全領域において、磁気吸
引力はスプリング反力に比べて大きいため、コイル（３
）に通電することによって、可動鉄心（１）は確実に全
ストロークを移動して、ストローク端に至り静止する。

コイル（３）に流される励磁電流が遮断されると、コイ
ル（３）と鎖交する磁束が消滅し、それにともなって磁
気吸引力も消滅するため、可動鉄心（１）はスプリング
（８）によって押しもどされ、非通電状態の位置に復帰
する。

なおストローク端における磁気吸引力ＦＥ２とスプリン
グ反力ＦＳ２を等しくとると、可動鉄心（１）が通電状
態でのストローク端において可動鉄心（１）のａｍとス
プリング（８）のバネ常数で決まる周朋を有する減衰振
動を発生する６通電状態でのストローク端においてＦＥ
２＞ＦＳ２とすることで、この減衰振動を抑ルクする効
果が生じる。これはスプリング（８）、可動鉄心（１）
主＃Ｍ鉄心（０）等の寸法精度、磁気特性のばらつき、
あるいはコイル（３）に通電される励磁電流のばらつき
によるストローク端での可動鉄心の停止位置に生じる誤
差を解消するためにも有効な手段である。またスプリン
グ（８）の設定条件如何、例えばストローク端において
スプリング（８）を全圧縮とすることにより、リアスト
ッパ（１１）を省略することも可能である。

以上の説明ではスプリング（８）は摺動ガイド（７）の
底と可動鉄心（１）との間に予め所要の圧縮力を与えて
組立られているものとしたが、スプリング（８）の取付
位置はこの位置に限られるものではなく、例えばロンド
（２）と継鉄（９）の間に取付けることも可能であり、
その他各種の変形した形態で実現可能である。

以上に述べたとおり、リアストッパ（１１）と接触する
ｌＦ！間に、可動鉄心（１）に作用する力はほぼ慣性力
のみであり、この慣性力もストローク端に近づくにつれ
て減少するため、ストローク端において発生する衝撃力
は、第３図に示す従来構造の電磁ソレノイドに比べ小さ
くなり、同時に発生するＷ撃音も大幅に低減できる。

［発明の効果コ 以上に述べたとおり、本発明によるｔｔｍソレノイドは
、通電時の出力、即ち可動鉄心に生じる磁気吸引力、の
最大値を犠牲にすることなく１作動時に生じる衝撃とこ
の衝撃にともなって必然的に発生する衝撃音を、大福に
低減することが可能となる。本発明による電磁ソレノイ
ドは車両に用いられ、殊に車室内に装着されてその作動
音が車両搭乗者に不快感を与える可能性のあるシフトロ
ック用アクチュエーターやキーインターロック用アクチ
ュエーターなどに適用して大きな効果を発揮するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による電磁ソレノイドの構造
を示す断面図、第２図は本発明の電磁ソレノイドの磁気
吸引力とスプリングの圧縮力の関係を示す特性図、第３
図は従来の電磁ソレノイドの構造を示す断面図、第４図
及びｗ５図は従来の電磁ソレノイドの磁気吸引力とスプ
リングの圧縮力の関係を示す特性図である。 （１）は可動鉄心、（２）はロンド、（３）はコイル、
（４）は磁性プレー）、（５）はヨーク、（６）は固定
鉄心、（７）は摺動ガイド、（８）はスプリングである
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　端面が作動軸に対して法平面をなすように形成された
   端部を有する棒状の可動鉄心、この可動鉄心が挿通する
   貫通孔を有する主極鉄心、一端の側に上記主極鉄心が配
   設され内部を上記可動鉄心が挿通する筒状に形成された
   コイル、このコイルを上記主極鉄心と共に挟みこむよう
   に配設され上記可動鉄心が挿通する貫通孔を有する補極
   鉄心、上記コイルの外周で上記主極鉄心と上記補極鉄心
   とを連接する継鉄、上記主極鉄心と上記コイルと上記補
   極鉄心と上記継鉄等からなる集合体と上記可動鉄心との
   間に配設され上記コイルによる磁気吸引力で生じる上記
   可動鉄心の吸引動作と逆方向に上記可動鉄心を付勢する
   スプリングとから成る電磁ソレノイド。