JPS58501351A - ばね偏倚空動リンクを有するソレノイド - 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】 ばね偏倚空動リンクを有するソレノイド技術分野 本発明は、電気的に作動されるソレノイド、特に、負荷に接続するようにしたば ね偏倚空動リンクを有するプランジャを有するソレノイドに関する。

背景技術 この分野において、電磁的に作動されるソレノイドについて、幾多の型式のもの が知られている。か力）るソレノイドの多くは、電気的に励磁可能なコイル内に 配設され、直線方向に移動可能なプランジャを有する型式のものである。このプ ランジャは、通常、プランジャをコイル外に移動させる機械的接続によって作動 される負荷に結合されている。直流電源を使用してコイルを励磁すると、プラン ジャの周囲に磁界が生じ、この磁界は、プランジャをコイルの方向に直魂的に復 帰させ、それにより負荷を変位させる。

従来技術によるソレノイドのある型式のものは、２種類のコイルを使用している 。一方のコイルは、抵抗の少ない種類のものであり、プランジャに対して１強い 初期引張力を加える磁界を生ずるように特別に設計されている。他方のコイルは 、抵抗の大きいオｌ類のものであり、比較的小さい値の引張力を生じ、シランジ ャが負荷を変位させた後は、プランジャをその作動位置に保持するように単に作 用する。

上記型式のソレノイドは、代表的にはエンジンスロットル、チョーク、バルブ、 クラッチや他の装置で直線的なストｌ１ｌ−りを必要とする装置を作動させるの に使用される。これらの応用のあるものは、始動摩擦等のため、ソレノイドに対 して比較的大きな初期抵抗を示す負荷を伴う。これらのソレノイドは、その基本 的な設計によって、シランジャが完全に伸長する時は、最小限度の引張力しか発 生させない。−これは、シランジャの完全伸長の状態において、コイルによシ生 じる磁界は、磁力によって吸引されたプランジャにほとんど影響を与えないから である。

上記の結果、後退ストロークの初期に十分な引張力を生じさせ、これによって、 負荷を「解き放す」だぬ、二重コイルまたは、特大型ソレノイドに頼ることがこ れまで必要であった。二重フィルや特大型の単一のコイルを使用してソレノイド は特定の用途のため、最小限度の引張力要件を満たすようにした簡単な単一コイ ルのソレノイドと比較して、複雑さおよび寸法上の理由によって、製造するのが より高価になることは明らかである。

発明の開示 本発明は、負荷に加わる初期引張力を増加させる正味の効果があり、それにより 最小限度の能力のコイルを特定の用途に使用させる負荷に対しばね偏倚空動リン ク接続を有するプランジャを提供することにより従来技術の欠点を克服する。

さらに詳しくは、このソレノイドは、ケーゾング。

該ケー７ング内の電気的に励磁可能の単一コイル、および該コイルの開口部内に 摺動可能に設けた細長いプランジャ柑ヴ体を含む。シランシャ組立体は、細長い 本体および負荷と結合されるようにされ、かつ該本体に対し摺動するように該本 体の一端に取り付けた空動リンクを含む。リンクとプランジャ本体の間に設けた ばねは通常はリンクに向う方向に本体を偏倚させ、これによって通常はリンクと プランジャ本体を相互に対し後退作動関係に維持する。負荷による異常に大きな 始動抵抗のない場合、プランジャ本体とリンクは、シランシャ組立体の完全な引 張りおよび復帰ストＯ−り中に、相互に対し後退した関係にあり、即ち、プラン ジャ本体は、リンクまたは負荷に対し移動しない。このリンクは、プランジャ本 体の一端内の穴内に摺動可能なように閉じ込められたピストン状一部材により画 成される。負荷がソレノイドに対し異常に高い始動抵抗を加える場合、リンクは 、負荷を変位させることなく所定の距離だけリンクρ・ら（従って、負荷Ｄ・ら ）コイル内にプランジャ本体を移動させる。コイル内へのプラン特装ｇ５８−５ ０１３５１（３） ジャ本体のこの部分的な変位はコイルによりプランジャ本体に加えられろ磁気的 影響を増大させ、従って。

プランジャにより生ずる引張力の大きさは、ソレノイドが負荷に相当な引張力を 加えるのに先立って相当に増大する。シランジャ本体がリンクに対し完全に伸長 すると、リンクは底に達し、最大の引張力がソレノイドにより負荷に対し加えら れ、これにより負荷の始動抵抗に打勝つ。プランジャの運動量により負荷に対し 加わる衡機は若干固着した負荷を解放するのを助ける。

ブランクヤがその引張りストロークを継続するにつれて、ばねはリンクとプラン ジャ本体を、相互に対して通常の後退関係に復帰させ、これによりプランジャ組 立体を次の引張りストロークのためにリセットする。

図面の簡単な説明 第１図は、リンクおよびプランジャ本体が相互に対し通常の後退関係にある状態 で完全に伸長した始動位置にあるプランジャ組立体を示すため部品を切欠いた。

本発明の好適実施例を形成するソレノイドの開立面図；第２図は、リンクが底に ついた状態で引張力ストローク中に部分的に後退したシランシャ組立体を示す第 １図と同様の図、 第３図は、引張りストロークの終シに完全に後退した位置におけるシランシャ組 立体を示し、リンクとプランジャ本体が相互に対し後退した関係に復帰している 第１図および第２図と同様の図、 第４図はシランジャ組立体の一部分を示す第１図から第６図疋示したソレノイド の一端の立面図、および第５図はプランジャ組立体のコイルｈ・らの伸長の程度 の関数として、従来技術の匹敵した特大型の単一コイル型式ソレノイドの引張力 と比較した本発明のソレノイドによる引張り力の大きさを示すグラフである。

地間を実施するたｄ〕の最良の形態 図面を参照すると、全体として番号１０で示すソレノイドは、連接棒１１により ソレノイド１０に接続された種々の型式の負荷（図示せず）を作動させろ引張り ストロークを与えるようにされている。ソレノイド１０は直流型であり、直流電 源に接続するのに適した一対の端子１７を有する。

ソレノイド１０は一端に開口部２２を有する外方の円筒状・・ウジング１２を含 む。通常の型式の単一コイル１４かグーソング１２内に設けられ、その内に円筒 状の開口部２４を備えている。プランジャ組立体１６は、開口部２４内に摺動可 能に閉じ込められ、開口部２２を通ってケーシング１２内に延びている。シラン シャ組立体１６は外端に円筒状の空所２０を備えた磁性相″科の円筒状の本体１ ８を含む。環状の凹形のリム４４は空所２０の付近で本体１８の周縁に固着され ている。リング形状で放射状に延びる保持具３８は溶接などによシリム４４に固 定され、本体１８の端部に概ね円形状の開口部２６を画成する。リンク部材２８ は、本体１８およびソレノイド１０の双方の長手方向軸線と同軸の方向に摺動す るように空所２０内に摺動可能に閉じ込められている。リンク部材２８および保 持具３８は連接棒１１およびシランジャ本体１８の間で相対的に軸線方向に動く ことを可能にする空動リンクを形成する。

リンク部材２８は筒状部分３０およびリング形状の座部分３２を含み、この座部 分は筒状部分３００回りにあって該部分３０から半径方向に離隔し、リンク部材 ２８に環状溝、即ち通路３４を形成する。筒状部分３０は本体１８の開口部２６ を通って外方へ延び、一方、座部分３２の外端は通常は保持具３８ρ・ら離隔し く負荷による異常に大きな始動抵抗がない場合）、空動すきま空間４０を画成す る。すきま空間４０はプランジャ本体１８に対するリンク部材２８の空動、即ち 軸線方向の位置の変位の程度を画定する。らせん形状の圧縮ばね３６と同種の偏 倚装置は、筒状部分３０にはめられ、リンク部材２８と保持具３８の間に取り付 けられるように環状凹所３４内に収容されている。筒状部分３０は連接棒１１と 螺合するようその中央部に位置する長手方向に延びるねじ付き孔４２を備えてい る。平坦部４６により画成される回転防止ガイドが保持具３８の端に沿って設け られである。筒状部分３０ば、プランジャ組立体１６がコイル１４から伸長する と、平坦部４６を離れる長手方向に延びた面取や部分４８を含む。

産業上の利用可能性 以上のように、ソレノイド１ｏは、負荷を移動させるのに直線的な引張りストロ ークを必要とする種々の機械的装置を作動させるのに使用するのに適している。

適当な直流電源が端子１１に接続され、ソレノイド１０は１当な装置によって負 荷の付近の位置に取シ付けられる。連接棒１１はリンク２８の孔４２内にねじ込 まれ、これによりシランジャ組立体１６を負荷に連結する。ソレノイド１０を励 磁する前に、シランシャ組立体１６は第１図に示す完全な伸長位置に位置し、こ の位置において、ばね３６は端部壁４１と係合するリンク部材２８へ向かってシ ランシャ本体１８に偏倚させ、これによりすきま空間４ｏを作りだす。

負荷は、最初に第１図に示す完全な伸長位置までプランシャ組立体１６を移動さ せる連接棒１１と結合した機械式または油圧式のリンク仕掛を代表的に含む。

ソレノイド１０を最初に励磁させるとコイル１４により生じた磁界はプランシャ 本体１８に吸引引張力を加え、この力はシランシャ本体１８を矢印４３の示す方 向に後退させる。しかしながら、プランシャ組立体は完全に伸長するから、本体 １８の大部分はコイル１４により生じた磁界の直接的な影響を受けない。この結 果、シランシャ組立体１６が後退ストロークを開始する際、最小限度の引張力の みがソレノイド１０により負荷に付与される。

負荷が始動摩擦等により異常に大きな抵抗を生じさせない通常の状態において、 負荷を引張るのに要する力より僅かに強いが、ソレノイド１０により生じた最小 限度の引張力より小さいばね予荷重を有するばね３６が選択される。

今、贅重がソレノイド１０に対して異常に大きな抵抗を加えないと仮定すると、 プランシャ本体１８はコイルの励磁の際に直ちに、コイル１４内に後退し始める 。リンク部材２８を端部壁４１へ向かって押圧するばね３６の力は負荷を引張る のに要する力を超過するから、リンク部材２８は端部壁４１と接触を保ち、コイ ル１４によシ生じた引張力は直ちに生動リンクにより連接棒１１に伝達される。

リンク部材２８およびプランジャ本体１８はこの理想的な負荷状態において引張 りおよび復帰ストローク間を通じて、相互に対し後退した関係にある。

しかしながら、負荷が始動摩擦等により最初、抵抗を受け、または固着した場合 、ソレノイド１ｏは次のように作動する。コイル１４が励磁されると、プランシ ャ本体１８が後退し始める。この時点でコイルによりシランシャ本体１８に加え られるカは、負荷を「解き放つ」のに要する力より小さい。これにも拘らず、シ ランジャ本体１８に課せられる引張力は、ばね３６により生ずる圧縮力に打ち勝 つから、シランジャ本体１８はコイル１４の影響を受けて後退させられる。その 結果、ばね３６は圧縮し、これによりシランジャ本体１Ｂをコイル１４へ向かっ て後退させ、一方リンク部材２８および連接棒１１が静止している。プランシャ 本体１８は、第２図に示すように座部分３２の外端が保持具３８と係合し、かつ 突き当るまで、すき捷空間４０１に相当する距離だけ静止リンク部材２８に関し 後退し続ける。この時点で、コイル１４によりシランジャ本体１８に付与される 相当な引張り力は、リンク部材２８を通じ、連接棒１１を介して負荷に伝達され る。リンク部材２８が保持具３８と係合する際に引張りストロークのこの時点で 生ずる引張り力の大きさは、シランシャ本体１８が部分的に後退した時にプラン ジャ本体１８の大部分が、コイル１４の直接の磁気的な影響を受けるため、プラ ンジャ本体が最初に後退し始める時に生じる引張り力よシ大巾に大きいことが認 められよう。負荷に伝達されるこの増大した引張９力は負荷により生じる異常に 大きな抵抗に打ち勝つのに十分なものより大きく、その結果、負荷は「解き放た れ」。

シランシャ本体１８の連続した移行に伴って変位する。

さらに、シランジャ本体の運動量の結果として負荷に加えられる衝撃は、負荷を 解き放つのを助ける。

負荷により生じる異常に大きな抵抗に打ち勝つと直ちに、ばね３６は、それによ り生じる圧縮力が、前述のように通常の状態で負荷を引張るのに要する力を越え るから、リンク部材２８をその通常の端部壁４１と係合する後退位置まで復帰さ せる。リンク部材２８は。

シランジャ本体が第３図に示すようにその引張りストロークを完了させる前に端 部壁４１と係合するその通常の位置まで復帰する。リンク部材２８およびプラン ジャ本体１８は、第１図に示す完全な伸長位置までのプラン１ジャ組立体１６の 復帰ストローク中に相互に対しこの後退関係にとど捷り、その後、異常に大きな 負荷抵抗により引張りストローク中に作用されるまで、この関係にとどまる。

ソレノイド１０による改良された性能特注は、同じ負荷に採用した従来技術の代 表的な特大型のソレノイドの性能特性と共に第５図にグラフとして示しである。

第５図において縦軸の高い改は負荷に加えられろ増大した引張り力を示し、横軸 の減少する値は、引張りストローク中に完全な伸長位置から後退位置までプラン ジャ本体１８の変位の大きさを示す。番号５０により示される曲線は１本発明の ソレノイド１０の性能を示し、曲線５２は、従来技術のソレノイドの性能を示す 。

点線５７は、始動摩擦に打ち勝った後に負荷がその変位に対して最小限度の抵抗 を生じる通常の状態で負荷を引張るのに要する最小限度の力を示す。

曲線部分５０ｂは、ばね３６により生ずる力（即ち。

ばね荷重）を示し、曲線部分５０ａは、リンク部材２８が底に当った後、コイル １４により負荷に作用される力を示す。ばね３６は１通常の抵抗状態において負 荷を引張るのに十分な力を生じさせる必要があるため、曲線部分５０ｂの最下点 ５０Ｃは、線５７と交差するＤ・、その僅か上になければならない。曲線部分５ ０ｂは、リンク部材２８が静止し、それによりばね３６に負荷を加える間に、シ ランジャ本体が後退する引張りシトローフの部分に該当する。言い換えると、曲 線部分５０ｂの下のシランシャ本体１８の変位は。

すきま空間４０に等しい。

リンク部材２８が、点５０ｄにおいて保持具３８に突き当る時知、コイル１４に より生じた力は、負荷に伝達される。点５０ｄにおいて、プランジャ組立体１６ から負荷に付与される力の大きさは通常の抵抗状態で負荷を引張るのに要する最 小の大きさの１０倍以上であることが分る。この相当な大きさの力は、負荷によ り生ずる異常な萬さの始動抵抗に実質上、打ち勝つのに十分なものより大きいみ 上述の力の大きさは。

ある程度１選択したばね３６の物理的性質およびばね３６がプランジャの作動中 に圧縮される距離に依存している。

これに対して、従来技術のソレノイドにより点５２ａにおいて生ずる最小限度の 力（そのプランジャが完全に伸長している場合）は、負荷により生ずる始動抵抗 に打ち勝つつに利用できる最大限の力を画定し、ｈ・つ通常の負荷抵抗状態にお いて負荷を引張るのに要する最小限の力の約２倍にしか過ぎない。したがって、 本発明のソレノイド１０は始動摩擦に打ち勝つため従来技術のソレノイドと比較 して負荷に対して５倍以上の力を作用させることが容易に認められよう。

本発明のソレノイド１０の代表的な応用はちょう形弁（図示せず）の作動であり 、この場合１回転可能なシャツ１トによシ担持された弁板は閉鎖位置へ向かって ばね偏倚されている。本発明のソレノイドは１通常。

弁の閉鎖を防止するように回転可能な弁棒の延長部に嵌合するようにされたロッ ド部材を備えている。ソレノイドの作動は、ロッドを動かして弁棒の延長部から 離れる関係にし、これによりばね負荷弁を閉じさせろう前記のようにソレノイド の応用において、ソレノイドを保持するロッドはシャフトの延長部と摩擦係合し 。

したがって始動摩擦に打ち勝つように最初、比較的大きな引張り力をロッドに作 用させることが必要である。

この最初の増大した引張り力は、前記のように本発明のソレノイドにより提供さ れる。

本発明の他の局面、目的および利点は１図面、開示内容および請求の範囲を研究 することにより理解されよう。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．　電気的に附勢可能なコイル（１４）および負荷（１１）Ｋ結合するように された磁気的に吸引されるシランジャ（１８）を有し、前記シランジャ（１８） が前記コイル（１４）の作動に応答して、負荷の第１位置と関連のプランジャの 第１位置および負荷の第２位置と関連のプランジャの第２位置の間で移動可能で あるソレノイドにおいて、前記プランジャ（１８）および前′記負荷（１１）と 連結し、かつ前記負荷（１１）が静止している間に前記プランシャを解放して前 記プランジャの第１位＃ｈ・ら前記プランジャの第２位置１で移動させる空動リ ンク装置（２０，２１３，３２゜３８．４０）を含み、前記空動リンク装置（２ ｏ。 ２８．３２，３８．４０）が前記プランジャ（１８）のその第１装置ｎ・らその 第２位置までの移動に応答して、前記負荷（１１）を前記負荷の第２位置へ何カ ・って偏倚させる偏倚装置（３６）を有することを特徴とするソレノイド。 ２、前記シランジャ（１８）がその一端に開口部（２４）を有し、前記空動リン ク装置（２０，２Ｂ。 ３２．３８．４０）が前記開口部（２４）内に摺動可能なように配置されたリン ク部材（２８）および前記開口部（２４）内にｉ＋］記リンク部材（２８）を保 持する装置（３８）を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のソレノイ ド。 ６、　前記偏倚装置（３６）が前記開口部（２４）内に留められ、ρ）つ前記リ ンク部材（２８）と前記保持装置（３８）の間に延びるばね（３６）を含むこと を特徴とする請求の範囲第２項に記載のソレノイド。 ４、前記開口部（２４）が筒状の形状にされ、前記保持装置（３８）が前記プラ ンジャ（１８）に固定され、ｎ・つ孔（２６）を有する環状要素（３８）を含へ 前記リンク部材（２日）が前記孔を通って、＠記空動リンク１装置（２０，２８ ，３２，３８，４０）の前記第２位置へ延びていることを特徴とする請求の範囲 第６項に記載のソレノイド。 ５、　前記リンク部材（２８）が套装し、ばね（３６）をはめられ、力・つ前記 負荷（１１）と貼合するようにされた筒部分（３０）および前記筒部分（３０） から半径方向に離隔し、かつ前記ばねを配設した凹所（３４）を画成する座部分 （３２）を含むことを特徴とする請求の範囲第３項に記載のソレノイド。 ６、　前記プランジャ（１８）および前記筒部分（３０）がそれぞれ筒形状にさ れ、前記筒部分が、ねじ孔（４２）を有することを特徴とする請求の範囲第５項 に記載のソレノイド。 Ｚ　前記リンク部材（２８）の少なくとも一部分（３２）が前記保持装置（３８ 〕ρ・ら離隔し、すきま空間（４Ｇ）を画成することを特徴とする請求の範囲第 ２項に記載のソレノイド。 ８　前記偏倚装置ｆ　（３６）が附記負荷の第２位置へ向Ｄ・つてｌ＋］記負荷 （１１）を引・浸るのに十分であるが前記コイル（１４）により前記シランジャ （１８）に作用される最小の力より小さい直のばね定数を有するばね（３６）を 含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のソレノイド。 ９　前記プランジャに関する前記リンク部材（２８）の回転運動を概ね阻止する 装置（４６，４８）を含むことを特徴とする請求の範囲ア２項に記載のソレノイ ０ １０　ケーシング（１２）、前記ケーゾング（１２）内にあり、かつ内部に開口 部（２４）を備えた電気的に附勢可能なコイル（１４）、および負荷（１１）と 結合するようにされ、β・つ前記負荷（１１）が待機状態にある伸長位置および 前記負荷（１１）が作動位置まで引張られる後退位置の間を前記コイル（１４） の附勢の４に前記開口部（２４）を通って、目１記ケーシング（１２）内で移動 可能な磁気的に吸引されるプランツヤ（１８）を有する型式のソレノイドておい て、前記プランジャ（１８）と前記負荷（１１）の間に結合され、かつ前記コイ ル（１４）の附勢の際に第１位置力・ら第２位置へ移動可能であって、＠記負荷 （１１）が、前記待機状態にある間に、前記シランジャ（１８）を前記伸長位置 から前記後退位置へ向ρ）って予め選択した距離だけ移動させる空動リンク装置 （２０，２８・３２．３８．４０）、および前記空動リンク装置（２０，２８， ３２，３Ｂ、４０）を前記第２位［直ρ・ら前記第１位置まで選択的に移動させ る偏倚装置（３６）を含むことを特徴とするソレノイド。 １１、前記プランシャ（１８）がその一端に開口部（２４）を有し、また前記空 動リンク装置（２０゜２８．３２，３８．４０）が前記開口部（２４）内に慴動 可能に配置されたリンク部材（２８）および前記開口部”（２４）内に前記リン ク部材を保持する装置（３８）を含むことを特徴とする請求の範囲第１０項に記 載のソレノイド。 １２、前記開口部（２４）が前記プランジャ（１８）内の端部壁（４１）により 部分的に形成され、前記リンク装置（２０，２１３，３２，３８，４０）の前記 第１位置捷での移動に応答して、前記リンク部（ｔ（２８）が前記端部壁に着座 することを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のソレノイド。