JP2008306124A - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】ソレノイド部における半径方向への寸法を低減させて小型化を図る。
【解決手段】ソレノイド部１４を構成する第２ソレノイド２４は、第１コイル３８の巻回される第１ボビン４０の両端部側に第１及び第２ホルダ４４、５６を備え、前記第１ボビン４０、第１及び第２ホルダ４４、５６の内部を挿通するようにガイド体３６が配設される。そして、ガイド体３６の内部には、第１コイル３８の励磁作用下に変位する第１プランジャ２８が変位自在に挿通されている。また、第２ソレノイド２６は、第２コイル６６の巻回される第２ボビン６８の端部に第２ホルダ５６が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソレノイド部の励磁作用下に発生する電磁力によって可動コアを固定コアに吸引することにより、移動子を変位させることが可能な電磁アクチュエータに関する。

従来から、ソレノイド部の励磁作用下に発生する電磁力によって可動コアを固定コアに吸引することにより、前記可動コアに連結されたシャフトを軸線方向に沿って変位させる電磁アクチュエータが知られている。

このような電磁アクチュエータは、例えば、図７に示されるように、その一端部に第１固定磁極１が設けられ、スリーブ２を介して前記第１固定磁極１の外周側に第１プランジャ３が変位自在に配設されると共に、前記第１プランジャ３の外周側には第１コイル４ａが設けられている。また、第１コイル４ａ及び第１プランジャ３の下方には、第２固定磁極５が設けられると共に、前記第２固定磁極５の内部に第２プランジャ６が変位自在に設けられている。なお、電磁アクチュエータの他端部には、第３固定磁極７が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

そして、第１コイル４ａを励磁することにより、該第１コイル４ａ、第１プランジャ３、第１固定磁極１及び第２固定磁極５を巡る磁気回路８が発生し、第１及び第２プランジャ３、６が第３固定磁極７側へと吸引される。

特開２００４−６３８２５号公報

ところで、特許文献１に係る従来技術においては、第１固定磁極１の一部が、第１コイル４ａの内周側に配置されているため、電磁アクチュエータの半径方向への大型化を招くこととなる。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、ソレノイド部における半径方向への寸法を低減させることにより、小型化を図ることが可能な電磁アクチュエータを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、ソレノイド部の励磁作用下に移動子を軸線方向に沿って変位可能な電磁アクチュエータにおいて、
第１ボビンに巻回された第１コイルと、該第１コイルの励磁作用下に変位する第１可動コアと、前記第１可動コアと磁路を形成する第１磁極部とを有する第１ソレノイドと、
前記第１ソレノイドと同軸上に配置され、第２ボビンに巻回された第２コイルと、該第２コイルの励磁作用下に変位する第２可動コアと、前記第２可動コアと磁路を形成する第２磁極部とを有する第２ソレノイドと、
を備え、
前記第１磁極部及び第２磁極部が、前記第１及び第２コイルに対して前記第１及び第２ソレノイドの軸線方向に沿って並設され、前記第１磁極部及び第２磁極部、前記第１及び第２コイルの内周面が、前記第１及び第２可動コアに対峙するように配置されることを特徴とする。

本発明によれば、第１ソレノイドを構成する第１磁極部と、第２ソレノイドを構成する第２磁極部とを、第１及び第２コイルに対して軸線方向に沿って並設させ、該第１磁極部及び第２磁極部、前記第１及び第２コイルの内周面が、それぞれ第１及び第２可動コアに対峙するように配置している。

従って、第１及び第２コイルと第１及び第２磁極部とが半径方向に重なり合うことがないため、従来の電磁アクチュエータと比較し、該第１及び第２コイルと、第１及び第２磁極部を含む第１及び第２ソレノイドの半径寸法を抑制することができる。その結果、ソレノイド部を有する電磁アクチュエータの小型化を図ることができる。

また、第１磁極部及び第２磁極部の中央部に、第１及び第２可動コアの挿通される孔部を有することにより、該第１磁極部及び第２磁極部を前記第１及び第２可動コアの外周側に配置することができるため、前記第１磁極部及び第２磁極部が、前記第１及び第２可動コア側に突出するように配置されることがなく、第１及び第２コイルと同軸上に配置することができる。

さらに、孔部には、第１及び第２ボビンの内周側に配設され、内部に前記第１及び第２可動コアの挿通される円筒体を設けることにより、前記円筒体によって前記第１及び第２可動コアと第１及び第２磁極部とを分離して配置することができるため、前記円筒体を中心として前記コイルの巻回された第１及び第２ボビンと第１及び第２磁極部とを軸線方向に沿って容易且つ確実に並設させることができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、第１ソレノイドを構成する第１磁極部と、第２ソレノイドを構成する第２磁極部とを、第１及び第２コイルに対して軸線方向に沿って並設させ、該第１磁極部及び第２磁極部、前記第１及び第２コイルの内周面を、それぞれ第１及び第２可動コアに対峙させることにより、前記第１及び第２コイルと第１及び第２磁極部とが半径方向に重なり合うことがなく、第１及び第２ソレノイドの半径寸法を抑制することができる。そのため、ソレノイド部を有する電磁アクチュエータの小型化を図ることが可能となる。

本発明に係る電磁アクチュエータについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の第１実施の形態に係る電磁アクチュエータを示す。

この電磁アクチュエータ１０は、図１〜図３に示されるように、有底筒状のケーシング１２と、前記ケーシング１２の内部に配設されるソレノイド部１４と、前記ケーシング１２の開口端を閉塞するエンドカバー１６とを含む。

ケーシング１２の一端部には、円盤状のエンドカバー１６が装着されて閉塞される。このエンドカバー１６の中央部には、軸線方向に沿って貫通して後述するソレノイド部１４のシャフト１８が挿通される挿通孔２０が形成されている。

また、ケーシング１２の他端部には、該ケーシング１２の軸線と略直交して半径内方向に延在した底部１２ａを備え、前記底部１２ａの略中央には貫通した孔部２２が形成されている。

ソレノイド部１４は、ケーシング１２の内部に配設され、開口端を有するケーシング１２の一端部側に配置される第１ソレノイド２４と、底部１２ａを有する前記ケーシング１２の他端部側に配置される第２ソレノイド２６と、前記第１ソレノイド２４を構成する第１プランジャ（第１可動コア）２８に挿通されるシャフト１８と、前記第２ソレノイド２６に対向するように配置される固定コア３４、前記第１及び第２ソレノイド２４、２６を構成する第１及び第２プランジャ２８、３０を軸線方向に沿ってガイドするガイド体（円筒体）３６とを含む。

第１ソレノイド２４は、第１コイル３８が巻回された合成樹脂製の第１ボビン４０と、該第１ボビン４０の外側を囲繞する第１カバー４２と、前記第１ボビン４０の内部を軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在に設けられる第１プランジャ２８と、前記第１ボビン４０とエンドカバー１６との間に配設される合成樹脂製の第１ホルダ（第１磁極部）４４とから構成される。

第１ボビン４０は、第１カバー４２の内部に設けられ、その両端部には半径外方向へと拡径した第１及び第２拡径部４６ａ、４６ｂがそれぞれ形成される。第１及び第２拡径部４６ａ、４６ｂは、第１カバー４２の張出部４８ａ、４８ｂにそれぞれ覆われている。

また、第１ボビン４０の略中央部には、軸線方向に沿って貫通した貫通孔５２が形成され、該貫通孔５２には、円筒状に形成されたガイド体３６が配設される。

第１カバー４２の張出部４８ａには、第２ソレノイド２６を構成する第２ホルダ（第１、第２磁極部）５６に臨む側面に環状溝を介してＯリング等の弾性部材５４が装着され、該弾性部材５４が前記第２ホルダ５６に当接される。

一方、張出部４８ｂの内周側にはＯリング等の弾性部材５８が装着され、ガイド体３６の外周面に当接される。

第１プランジャ２８は、磁性金属製材料から円筒状に形成され、第１コイル３８に臨むガイド体３６の内部に変位自在に設けられている。この第１プランジャ２８には、軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って延在し、後述するシャフト１８が挿通されるシャフト孔６０が形成される。シャフト孔６０は、第１プランジャ２８の中央に軸線方向に沿って貫通し、略同一直径で形成される。

第１ホルダ４４は、リング状（円盤状）に形成され、ケーシング１２の他端部に対して前記ケーシング１２と同軸で嵌挿されると共に、その内部にガイド体３６が挿通されている。また、第１ホルダ４４は、エンドカバー１６との間にガイド体３６のフランジ部６４を挟持している。なお、このフランジ部６４を、ケーシング１２の開口端側に設けることにより、該フランジ部６４は前記ケーシング１２内に配設された第１及び第２ソレノイド２４、２６の脱落を防止する機能も有している。

第２ソレノイド２６は、第２コイル６６が巻回された合成樹脂製の第２ボビン６８と、該第２ボビン６８の外側を囲繞する合成樹脂製の第２カバー７０と、前記第２ボビン６８の内部を軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在に設けられる第２プランジャ３０と、前記第２ボビン６８と第１ソレノイド２４との間に配設される第２ホルダ５６とから構成される。

第２ボビン６８は、第１ボビン４０と略同一形状に形成され、第２カバー７０の内部に設けられ、その両端部には半径外方向へと拡径した第１及び第２拡径部７２ａ、７２ｂがそれぞれ形成される。第１及び第２拡径部７２ａ、７２ｂは、第２カバー７０の張出部７４ａ、７４ｂにそれぞれ覆われている。

また、第２ボビン６８の略中央部には、軸線方向に沿って貫通した貫通孔７６が形成され、該貫通孔７６には、円筒状に形成されたガイド体３６が配設される。

第２カバー７０の張出部７４ａには、ケーシング１２の底部１２ａに臨む側面に環状溝を介してＯリング等の弾性部材５４が装着され、該弾性部材５４がケーシング１２の底部１２ａに当接される。

一方、張出部７４ｂの内周側にはＯリング等の弾性部材５８が装着され、ガイド体３６の外周面に当接される。

第２プランジャ３０は、磁性金属製材料から形成され、第２コイル６６に臨むガイド体３６の内部に変位自在に設けられている。この第２プランジャ３０には、前記第１プランジャ２８に臨む一端部にねじ穴７８が形成され、該第１プランジャ２８に挿通されたシャフト１８のねじ部８０が螺合される。これにより、第２プランジャ３０を、シャフト１８に対して簡便に装着することができると共に、第２プランジャ３０とシャフト１８とが同軸上となるように連結される。

また、第２プランジャ３０の他端部は、固定コア３４に臨むように配置され、該固定コア３４側（矢印Ａ方向）に向かって徐々に縮径したテーパ部８２が形成される。テーパ部８２は、先細状に形成され、その端部には、固定コア３４との間にリターンスプリング８４が介装される。

第２ホルダ５６は、第１ホルダ４４と同様にリング状（円盤状）に形成されてケーシング１２に同軸で嵌挿されており、その位置は前記ケーシング１２の略中央部、すなわち、第１カバー４２の張出部４８ａと第２カバー７０の張出部７４ｂとの間に配設されている。また、その内部にはガイド体３６が挿通されている。

ここで、第２ボビン６８、第２ホルダ５６、第１ボビン４０及び第１ホルダ４４は、ケーシング１２の底部１２ａとガイド体３６との間に弾性部材５４、５８が介在しているため弾性挟持され、これにより、前記第２ボビン６８、第２ホルダ５６、第１ボビン４０及び第１ホルダ４４の軸線方向におけるがたつきを防止することができると共に、位置決めすることが可能となる。

シャフト１８は、非磁性材料から形成され、第１プランジャ２８のシャフト孔６０に挿通されると共に、第２プランジャ３０側（矢印Ａ方向）となる一端部に形成されたねじ部８０を介して該第２プランジャ３０に連結される。また、シャフト１８の一端部側には、ねじ部８０の近傍に半径外方向に拡径した鍔部８６を備え、該鍔部８６が前記第１プランジャ２８と第２プランジャ３０との間に配置される。

一方、シャフト１８の他端部は、エンドカバー１６の挿通孔２０に挿通され、該エンドカバー１６の端面から外部に突出している。

固定コア３４は、磁性金属製材料からなり、一端部側に形成され、略中央部にねじ部８８の突出した大径部９０と、他端部側に形成され、第２プランジャ３０のテーパ部８２に対応してテーパ状に窪んだ凹部９２を有する小径部９４とを含む。

大径部９０は、その端部がケーシング１２の底部１２ａに当接するように設けられ、ねじ部８８が前記ケーシング１２の孔部２２に挿通される。そして、ケーシング１２の外部からねじ部８８に対してワッシャ９６を挿通させた後、キャップナット９８を螺合させることにより前記ケーシング１２の底部１２ａに対して固定コア３４が固定される。このように、固定コア３４の端部に、突出したねじ部８８を設けることにより、キャップナット９８を介して簡便にケーシング１２に取り付けることができると共に、前記ケーシング１２の形状を単純化することができる。

一方、小径部９４は、その外周面にガイド体３６を構成する第２ガイド部１０４が挿通されて固着される。すなわち、ガイド体３６の一端部は、固着された固定コア３４によって閉塞されることとなる。なお、固定コア３４における大径部９０の外周径と、ガイド体３６の外周径とは、略同一径となるように設定される。また、小径部９４に対して第２ガイド部１０４が固着されることにより、第１及び第２ガイド部１０２、１０４からなるガイド体３６が有底筒状となり、その内部の気密が保持されることとなる。

凹部９２は、第２プランジャ３０側（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に拡径するように形成され、該第２プランジャ３０の端部との間に介装されたリターンスプリング８４は、前記該第２プランジャ３０を前記固定コア３４から離間させる方向（矢印Ｂ方向）へと付勢している。

ガイド体３６は、第１ソレノイド２４の内部に配設され、その内部に第１プランジャ２８が挿通される第１ガイド部１０２と、前記第１ガイド部１０２の端部に装着され、その内部に第２プランジャ３０が挿通される第２ガイド部１０４とから構成される。

第１ガイド部１０２は、略一定直径からなる円筒状の本体部１０６と、前記本体部１０６の端部に形成され、半径外方向に拡径したフランジ部６４とを有し、前記フランジ部６４が、ケーシング１２の一端部側に配置され、第１ソレノイド２４を構成する第１ホルダ４４とエンドカバー１６との間に挟持される。なお、例えば、エンドカバー１６に臨むフランジ部６４の端面に、環状溝を介してシール部材（図示せず）を設けるようにしてもよい。この場合には、ガイド体３６とエンドカバー１６との間の気密を確実に保持することが可能となる。

また、本体部１０６は、第１ソレノイド２４の第１ボビン４０の内部に挿通されると共に、その内部には第１プランジャ２８が変位自在に設けられている。

第２ガイド部１０４は、円筒状に形成され、第１ガイド部１０２側（矢印Ｂ方向）に設けられ、その外周面が窪んだ第１嵌合部１１０と、固定コア３４側（矢印Ａ方向）に形成され、その内周面が若干だけ拡径した第２嵌合部１１２とを備える。第１嵌合部１１０には、第１ガイド部１０２の本体部１０６が挿通されて固着される。これにより、ガイド体３６を構成する第１ガイド部１０２と第２ガイド部１０４とが同軸上に組み付けられる。この際、第２ガイド部１０４の外周径は、第１ガイド部１０２の外周径と略同一直径で形成される。

第２嵌合部１１２は、固定コア３４の小径部９４に挿通されて嵌合される。これにより、第２ガイド部１０４を介してガイド体３６と固定コア３４とが同軸上となるように配設されると共に、前記第２ガイド部１０４と固定コア３４との軸線方向に位置決めがなされる。

また、第２ガイド部１０４は、第２ソレノイド２６の第２ボビン６８の内部に挿通されると共に、その内部には第２プランジャ３０が変位自在に設けられている。

本発明の第１実施の形態に係る電磁アクチュエータ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ソレノイド部１４を構成する第１及び第２コイル３８、６６が共に通電されていないオフ状態では、図１に示されるように、リターンスプリング８４の弾発力によって第１及び第２プランジャ２８、３０が固定コア３４から離間する方向（矢印Ｂ方向）に付勢された状態（シャフト１８の先端位置は第１の位置となる）にある。

ここで、特に、エンドカバー１６側となる第１プランジャ２８の他端面は、該エンドカバー１６側となる第１ホルダ４４の他端面から突出した位置にあり、第１プランジャ２８の一端面は、該エンドカバー１６側となる第２ホルダ５６の他端面より前記第１ホルダ４４側に寄った位置にある。

先ず、図示しない電源を付勢して第１コイル３８に通電することによりソレノイド部１４を構成する第１ソレノイド２４が励磁されてオン状態となり、図３に示されるような第１磁気回路Ｃが発生する。この第１磁気回路Ｃは、ケーシング１２、第１ホルダ４４、第１プランジャ２８、第２ホルダ５６を順次経由して前記ケーシング１２に復帰する磁束を有する。

そして、この第１磁気回路Ｃによって発生する電磁力により、第１プランジャ２８は、固定コア３４側に向かって変位し、該第１プランジャ２８の変位作用下にシャフト１８の鍔部８６が固定コア３４側（矢印Ａ方向）に向かって押圧されるため、該鍔部８６と共に第２プランジャ３０がリターンスプリング８４の弾発力に抗して固定コア３４側（矢印Ａ方向）へと変位する。

この際、第１及び第２プランジャ２８、３０は、その外周側に配設されたガイド体３６の第１及び第２ガイド部１０２、１０４に沿ってそれぞれ一直線上に変位するように案内される。

そして、第２プランジャ３０は、第１磁気回路Ｃで発生する電磁力によって第１プランジャ２８を介して固定コア３４側（矢印Ａ方向）に押圧され、前記第１プランジャ２８の端部が第２ガイド部１０４の端部に当接するまで変位して停止（シャフト１８の先端位置は第２の位置となる）する。ここで、特に、第１プランジャ２８の他端面は、第１ホルダ４４の他端面と略同一面上の位置、あるいは、若干だけ突出した位置にあり、前記第１プランジャ２８の一端面は、第２ホルダ５６の他端面に対して固定コア３４側に若干だけ進入した位置にある。

さらに、図３に示されるように、第１ソレノイド２４の第１コイル３８に加え、第２ソレノイド２６の第２コイル６６に対して通電することにより、ケーシング１２、第２ホルダ５６、第２プランジャ３０及び固定コア３４を順次経由して前記ケーシング１２へと復帰する磁束を有した第２磁気回路Ｄが新たに発生する。

これにより、第２プランジャ３０は、固定コア３４との間に生じる吸引力によって吸引され、該固定コア３４側（矢印Ａ方向）に向かって変位する。この際、第１プランジャ２８は、第２ガイド部１０４の端面によって係止され、固定コア３４側への変位が規制されているため、前記第２プランジャ３０のみがシャフト１８と共に変位する。そして、第２プランジャ３０がテーパ部８２を介して固定コア３４の凹部９２に当接することにより、前記第２プランジャ３０の変位が停止（シャフト１８の先端位置は第３の位置となる）する。

次に、第２コイル６６に対する電流の供給を停止すると、第２磁気回路Ｄによる固定コア３４側（矢印Ａ方向）への吸引力が滅勢し、リターンスプリング８４の弾発力によって第２プランジャ３０が固定コア３４から離間する方向（矢印Ｂ方向）へと変位する。そして、第２プランジャ３０は、連結されたシャフト１８の鍔部８６が第１プランジャ２８の端部に当接して変位が停止（シャフト１８の先端位置は第２の位置となる）する。この際、第１プランジャ２８は第１コイル３８の励磁作用下に固定コア３４側（矢印Ａ方向）に向かって付勢されているため、前記第１プランジャ２８が前記固定コア３４から離間する方向へと変位することはない。

さらに、第１コイル３８に対する電流の供給を停止すると、第１磁気回路Ｃによる第１プランジャ２８の固定コア３４側へ吸引力も滅勢され、リターンスプリング８４の弾発力によって前記第２プランジャ３０と共に前記第１プランジャ２８がエンドカバー１６側（矢印Ｂ方向）に向かってさらに変位する。これにより、第１プランジャ２８の端部がエンドカバー１６に当接して停止（シャフト１８の先端位置は第１の位置となる）する（図１参照）。なお、エンドカバー１６の端面に、第１プランジャ２８に臨むストッパ（図示せず）を設けるようにしてもよい。この場合、第１プランジャ２８が前記ストッパに当接することにより、該第１プランジャ２８の初期位置を規定することができ、それに伴って、シャフト１８の初期位置を規定することができる。

このようにして、シャフト１８の先端位置が３つの位置を得ることが可能となる。これにより、シャフト１８の作動ストロークをロングストロークとすることができると共に、例えば、前記シャフト１８の先端で流量制御する場合、２段階に流量制御することが可能となり、多流量の制御あるいは所定流量を高精度に制御することが可能となる。

以上のように、第１実施の形態では、第１ソレノイド２４における第１コイル３８、第１プランジャ２８、第１及び第２ホルダ４４、５６及びケーシング１２から第１磁気回路Ｃを構成し、第２ソレノイド２６における第２コイル６６、第２プランジャ３０、第２ホルダ５６、固定コア３４及び前記ケーシング１２から第２磁気回路Ｄを構成している。そして、第１コイル３８の巻回される第１ボビン４０の両端側にそれぞれ第１及び第２ホルダ４４、５６を配置し、第２コイル６６の巻回される第２ボビン６８の両端側にそれぞれ固定コア３４及び第２ホルダ５６を配置している。

すなわち、第１及び第２コイル３８、６６と、第１及び第２ホルダ４４、５６とが半径方向に重なり合うことがなく、図７に示される従来の電磁アクチュエータと比較し、前記第１及び第２コイル３８、６６と、第１及び第２ホルダ４４、５６を含む第１及び第２ソレノイド２４、２６の半径寸法を低減することができる。その結果、ソレノイド部１４を有する電磁アクチュエータ１０の小型化を図ることが可能となる。

また、このような第１及び第２磁気回路Ｃ、Ｄを構成することにより、第１及び第２ホルダ４４、５６を単純な円盤形状とし、該第１及び第２ホルダ４４、５６の内部に挿通される第１及び第２プランジャ２８、３０を単純な円柱状及び円筒状とすることができる。そのため、第１及び第２プランジャ２８、３０と第１及び第２ホルダ４４、５６との間に設けられるガイド体３６を、単純形状からなる円筒体とすることができる。これにより、第１及び第２プランジャ２８、３０と、その外周側に設けられる第１及び第２コイル３８、６６との間の気密性の保持を前記ガイド体３６によって容易に行うことができる。

さらに、ガイド体３６を、第１プランジャ２８が挿通される第１ガイド部１０２と、第２プランジャ３０が挿通される第２ガイド部１０４とから構成することにより、前記第１及び第２プランジャ２８、３０を軸線方向に沿ってガイドすることができると共に、前記ガイド体３６によって前記第１及び第２プランジャ２８、３０と第１及び第２ホルダ４４、５６とを好適且つ確実に分離して配置することができる。

次に、第２実施の形態に係る電磁アクチュエータ２００を図４〜図６に示す。なお、上述した第１実施の形態に係る電磁アクチュエータ１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この第２実施の形態に係る電磁アクチュエータ２００では、第１プランジャ（第１可動コア）２０２を固定コア２０４から離間する方向（矢印Ｂ方向）に付勢する第１リターンスプリング２０６と、第２プランジャ（第２可動コア）２０８を前記固定コア２０４から離間する方向（矢印Ｂ方向）に付勢する第２リターンスプリング２１０とを備えている点で、本実施の形態に係る電磁アクチュエータ１０と相違している。

この電磁アクチュエータ２００は、図４〜図６に示されるように、有底筒状のケーシング２１２と、該ケーシング２１２の内部に配設されるソレノイド部２１４と、前記ケーシング２１２の開口端を閉塞するエンドカバー２１６とを含む。

ケーシング２１２の一端部は、円盤状のエンドカバー２１６が装着されて閉塞される。このエンドカバー２１６の中央部には、軸線方向に沿って貫通して後述するソレノイド部２１４のシャフト２１８が挿通される挿通孔２２０が形成されている。

また、ケーシング２１２の他端部には、該ケーシング２１２の軸線と略直交して半径内方向に延在した底部２１２ａを備え、前記底部２１２ａの略中央には貫通した孔部２２２が形成されている。

ソレノイド部２１４は、ケーシング２１２の内部に配設され、開口端を有するケーシング２１２の一端部側に配置される第１ソレノイド２２４と、底部２１２ａを有する前記ケーシング２１２の他端部側に配置される第２ソレノイド２２６と、前記第１ソレノイド２２４を構成する第１プランジャ２０２に挿通されるシャフト２１８と、前記第２ソレノイド２２６に対向するように配置される固定コア２０４と、前記第１及び第２ソレノイド２２４、２２６を構成する第１及び第２プランジャ２０２、２０８を軸線方向に沿ってガイドするガイド体２２８とを含む。

第１ソレノイド２２４は、第１コイル２３０が巻回された合成樹脂製の第１ボビン２３２と、該第１ボビン２３２の外側を囲繞する合成樹脂製の第１カバー２３４と、前記第１ボビン２３２の内部を軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在に設けられる第１プランジャ２０２と、前記第１ボビン２３２とエンドカバー２１６との間に配設される第１ホルダ（第１磁極部）２３６とから構成される。

第１ボビン２３２は、第１カバー２３４の内部に設けられ、その両端部には半径外方向へと拡径した第１及び第２拡径部２３８ａ、２３８ｂがそれぞれ形成される。第１及び第２拡径部２３８ａ、２３８ｂは、第１カバー２３４の張出部２４０ａ、２４０ｂにそれぞれ覆われている。

また、第１ボビン２３２の略中央部には、軸線方向に沿って貫通した貫通孔２４４が形成され、該貫通孔２４４には、円筒状に形成されたガイド体（円筒体）２２８が配設される。

第１カバー２３４の張出部２４０ａには、第２ソレノイド２２６を構成する第２ホルダ２６６に臨む側面に環状溝を介してＯリング等の弾性部材２４６が装着され、該弾性部材２４６が前記第２ホルダ２６６に当接される。

一方、張出部２４０ｂの内周側にはＯリング等の弾性部材２４８が装着され、ガイド体２２８の外周面に当接される。

第１プランジャ２０２は、磁性金属製材料から円筒状に形成され、第１コイル２３０に臨むガイド体２２８の内部に変位自在に設けられている。この第１プランジャ２０２は、軸線方向に沿って延在し、後述するシャフト２１８が挿通されるシャフト孔２５０を有する本体部２５２と、エンドカバー２１６側（矢印Ｂ方向）となる前記本体部２５２の端部に拡径して形成されたフランジ部２５４とを含む。シャフト孔２５０は、本体部２５２の内部を軸線方向に沿って貫通し、略同一直径で形成される。

また、フランジ部２５４は、ガイド体２２８の拡径部２５６とエンドカバー２１６との間となるように配置され、前記フランジ部２５４と拡径部２５６との間には、ガイド溝を介して第１リターンスプリング２０６が介装される。第１リターンスプリング２０６は、第１プランジャ２０２のフランジ部がガイド体２２８から離間する方向（矢印Ｂ方向）へと付勢している。

第１ホルダ２３６は、リング状（円盤状）に形成され、一側端面が拡径部２５６のエンドカバー２１６側端面に隣接配置されると共に、ケーシング２１２の他端部に対して前記ケーシング１２と同軸で嵌挿されている。この際、第１ホルダ２３６の一側端面と拡径部２５６の端面とは、例えば、固着されるようになっている。

第２ソレノイド２２６は、第２コイル２６０が巻回された合成樹脂製の第２ボビン２６２と、該第２ボビン２６２の外側を囲繞する合成樹脂製の第２カバー２６４と、前記第２ボビン２６２の内部を軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在に設けられる第２プランジャ２０８と、前記第２ボビン２６２と第１ソレノイド２２４との間に配設される第２ホルダ（第１、第２磁極部）２６６とから構成される。

第２ボビン２６２は、第１ボビン２３２と略同一形状に形成され、第２カバー２６４の内部に設けられ、その両端部には半径外方向へと拡径した第１及び第２拡径部２６８ａ、２６８ｂがそれぞれ形成される。第１及び第２拡径部２６８ａ、２６８ｂは、第２カバー２６４の張出部２７０ａ、２７０ｂにそれぞれ覆われている。

また、第２ボビン２６２の略中央部には、軸線方向に沿って貫通した貫通孔２７２が形成され、該貫通孔２７２には、円筒状に形成されたガイド体２２８が配設される。

第２カバー２６４の張出部２７０ａには、ケーシング２１２の底部２１２ａに臨む側面に環状溝を介してＯリング等の弾性部材２４６が装着され、該弾性部材２４６がケーシング２１２の底部２１２ａに当接される。

一方、張出部２７０ｂの内周側にはＯリング等の弾性部材２４８が装着され、ガイド体２２８の外周面に当接される。

第２プランジャ２０８は、磁性金属製材料から形成され、第２コイル２６０に臨むガイド体２２８の内部に変位自在に設けられている。この第２プランジャ２０８は、第１プランジャ２０２に臨む一端部にねじ穴２７４が形成され、該第１プランジャ２０２に挿通されたシャフト２１８のねじ部２７６が螺合される。これにより、第２プランジャ２０８とシャフト２１８とが同軸上となるように連結される。また、第２プランジャ２０８の他端部は、固定コア２０４に臨むように配置され、該固定コア２０４側（矢印Ａ方向）に向かって徐々に縮径したテーパ部２７８が形成される。テーパ部２７８は、先細状に形成され、その端部には固定コア２０４との間に第２リターンスプリング２１０が介装される。

また、第２プランジャ２０８は、第１プランジャ２０２と略同一直径で形成され、該第１プランジャ２０２と共にガイド体２２８のガイド部２８２に沿って変位自在に案内される。

第２ホルダ２６６は、リング状（円盤状）に形成され、ケーシング２１２に同軸で嵌挿されており、その位置は前記ケーシング２１２の略中央部、すなわち、第１カバー２３４の張出部２４０ａと第２カバー２６４の張出部２７０ｂとの間に配設されている。また、その内部にはガイド体２２８が挿通されている。

ここで、第２ボビン２６２、第２ホルダ２６６及び第１ボビン２３２は、ケーシング２１２の底部２１２ａとガイド体２２８の拡径部２５６との間に弾性部材２４６、２４８が介在しているため弾性挟持され、これにより、第２ボビン２６２、第２ホルダ２６６及び第１ボビン２３２の軸線方向におけるがたつきを防止することができると共に、位置決めすることが可能となる。

シャフト２１８は、非磁性材料から形成され、第１プランジャ２０２のシャフト孔２５０に挿通されると共に、第２プランジャ２０８側（矢印Ａ方向）となる一端部に形成されたねじ部２７６を介して該第２プランジャ２０８に連結される。また、シャフト２１８の一端部側には、ねじ部２７６の近傍に半径外方向に拡径した鍔部２８４を備え、該鍔部２８４の直径が前記第１及び第２プランジャ２０２、２０８の外周径と略同等に形成されると共に、該鍔部２８４が前記第１プランジャ２０２と第２プランジャ２０８との間に配置される。

一方、シャフト２１８の他端部は、エンドカバー２１６の挿通孔２２０に挿通され、該エンドカバー２１６の端面から外部に突出している。

固定コア２０４は、磁性金属製材料からなる円柱状に形成され、その一端部には、略中央部にねじ部２８６が突出して形成され、他端部には、第２プランジャ２０８のテーパ部２７８に対応してテーパ状に窪んだ凹部２８８が形成される。

凹部２８８は、第２プランジャ２０８側（矢印Ｂ方向）に向かって徐々に拡径するように形成され、該第２プランジャ２０８の端部との間に介装された第２リターンスプリング２１０は、前記第２プランジャ２０８を前記固定コア２０４から離間させる方向（矢印Ｂ方向）へと付勢している。

また、固定コア２０４の外周径は、該固定コア２０４の他端部側が若干だけ縮径して形成され、その半径内方向に窪んだ縮径部２９０には、ガイド体２２８のガイド部２８２が装着されて固着される。すなわち、ガイド体２２８の一端部は、固着された固定コア２０４によって閉塞されることとなる。これにより、ガイド体２２８が固着された固定コア２０４の外周面が、第２ボビン２６２の内周面に対して当接して保持され、前記ガイド体２２８の内部の気密が保持される。

そして、固定コア２０４は、そのねじ部２８６をケーシング２１２の孔部２２２に挿通させ、該ケーシング２１２の外部から前記ねじ部２８６に対してワッシャ２９２を挿通させた後、キャップナット２９４を螺合させることにより前記ケーシング２１２の底部２１２ａに対して固定される。

ガイド体２２８は、略一定直径からなり、その内部に第１及び第２プランジャ２０２、２０８が挿通される円筒状のガイド部２８２と、該ガイド部２８２の端部に形成され、半径外方向に拡径した拡径部２５６とを有する。このガイド体２２８は、ガイド部２８２がケーシング２１２の底部２１２ａ側（矢印Ａ方向）、拡径部２５６がケーシング２１２の開口端側（矢印Ｂ方向）となるように配置され、前記ガイド部２８２の端部が、固定コア２０４に対して固着されている。また、拡径部２５６は、第１カバー２３４の外周径と略同等に形成され、該第１カバー２３４の端部とエンドカバー２１６との間となるように配置されている。

本発明の第２実施の形態に係る電磁アクチュエータ２００は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ソレノイド部２１４を構成する第１及び第２コイル２３０、２６０が共に通電されていないオフ状態では、図４に示されるように、第１及び第２リターンスプリング２０６、２１０の弾発力によって第１及び第２プランジャ２０２、２０８が固定コア２０４から離間する方向（矢印Ｂ方向）に付勢された状態（シャフト２１８の先端位置は第１の位置となる）にある。

ここで、特に、エンドカバー２１６側となる第１プランジャ２０２の他端面は、該エンドカバー２１６側となる第１ホルダ２３６の他端面から突出した位置にあり、前記第１プランジャ２０２の一端面は、該エンドカバー２１６側となる第２ホルダ２６６の他端面より前記第１ホルダ２３６側に寄った位置にある。

先ず、図示しない電源を付勢して第１コイル２３０に通電することによりソレノイド部２１４を構成する第１ソレノイド２２４が励磁されてオン状態となり、図５に示されるような第１磁気回路Ｅが発生する。この第１磁気回路Ｅは、ケーシング２１２、第１ホルダ２３６、第１プランジャ２０２、第２ホルダ２６６を順次経由して前記ケーシング２１２に復帰する磁束を有する。

そして、この第１磁気回路Ｅによって発生する電磁力により、第１プランジャ２０２は、第１リターンスプリング２０６の弾発力に抗して固定コア２０４側（矢印Ａ方向）に向かって吸引される。これにより、第１プランジャ２０２の変位作用下にシャフト２１８の鍔部２８４が固定コア２０４側（矢印Ａ方向）に向かって押圧され、且つ、該鍔部２８４と共に第２プランジャ２０８が第２リターンスプリング２１０の弾発力に抗して固定コア２０４側（矢印Ａ方向）へと変位する。この際、第１及び第２プランジャ２０２、２０８は、その外周側に配設されたガイド体２２８の本体部２５２に沿って一直線上に変位するように案内される。

この第１プランジャ２０２は、該第１プランジャ２０２のフランジ部２５４がガイド体２２８の拡径部２５６に当接する位置まで変位して停止（シャフト２１８の先端位置は第２の位置となる）する（図５参照）。

ここで、特に、第１プランジャ２０２の他端面は、第１ホルダ２３６の他端面と略同一面上の位置、あるいは、若干だけ突出した位置にあり、前記第１プランジャ２０２の一端面は、第２ホルダ２６６の他端面に対して固定コア２０４側に若干だけ進入した位置にある。

さらに、第１ソレノイド２２４の第１コイル２３０に加え、第２ソレノイド２２６の第２コイル２６０に対して通電することにより、図６に示されるように、ケーシング２１２、第２ホルダ２６６、第２プランジャ２０８及び固定コア２０４を順次経由して前記ケーシング２１２へと復帰する磁束を有した第２磁気回路Ｆが新たに発生する。

これにより、第２プランジャ２０８は、固定コア２０４との間に生じる吸引力によって吸引され、そのテーパ部２７８が前記固定コア２０４の凹部２８８に向かって変位し、該凹部２８８の内壁面に当接して停止（シャフト２１８の先端位置は第３の位置となる）する（図６参照）。この場合、第１プランジャ２０２は、そのフランジ部２５４がガイド体２２８の拡径部２５６に当接して前記固定コア２０４側への変位が規制されているため、シャフト２１８と共に第２プランジャ２０８のみが前記固定コア２０４側（矢印Ａ方向）に向かって変位する。

次に、第２コイル２６０に対する電流の供給を停止すると、第２磁気回路Ｆによる固定コア２０４側（矢印Ａ方向）への吸引力が滅勢し、第２リターンスプリング２１０の弾発力によって第２プランジャ２０８が固定コア２０４から離間する方向（矢印Ｂ方向）へと変位する。その結果、第２プランジャ２０８は、シャフト２１８と共に第１プランジャ２０２側（矢印Ｂ方向）に向かって変位し、前記シャフト２１８の鍔部２８４が前記第１プランジャ２０２の端面に当接して停止（シャフト２１８の先端位置は第２の位置となる）する。この場合、第１コイル２３０の励磁作用下に第１プランジャ２０２は固定コア２０４側（矢印Ａ方向）に向かって付勢されているため、前記第１プランジャ２０２がエンドカバー２１６側へと変位することはない。

さらに、第１コイル２３０に対する電流の供給を停止すると、第１磁気回路Ｅによる第１プランジャ２０２の固定コア２０４側へ吸引力も滅勢され、第１リターンスプリング２０６の弾発力によって前記第１プランジャ２０２がエンドカバー２１６側（矢印Ｂ方向）に向かってさらに変位する。これにより、第１プランジャ２０２のフランジ部２５４がエンドカバー２１６に当接して停止（シャフト２１８の先端位置は第１の位置となる）する。

このようにして、第１実施の形態と同様に、シャフト２１８の先端位置が３つの位置を得ることが可能となる。

以上のように、第２実施の形態では、第１ソレノイド２２４における第１コイル２３０、第１プランジャ２０２、第１及び第２ホルダ２３６、２６６及びケーシング２１２から第１磁気回路Ｅを構成し、第２ソレノイド２２６における第２コイル２６０、第２プランジャ２０８、第２ホルダ２６６、固定コア２０４及び前記ケーシング２１２から第２磁気回路Ｆを構成している。そして、第１コイル２３０の巻回される第１ボビン２３２の両端側にそれぞれ第１及び第２ホルダ２３６、２６６を配置し、第２コイル２６０の巻回される第２ボビン２６２の両端側にそれぞれ固定コア２０４及び第２ホルダ２６６を配置している。

すなわち、第１及び第２コイル２３０、２６０と、第１及び第２ホルダ２３６、２６６とが半径方向に重なり合うことがなく、図７に示される従来の電磁アクチュエータと比較し、前記第１及び第２コイル２３０、２６０と、第１及び第２ホルダ２３６、２６６を含む第１及び第２ソレノイド２２４、２２６の半径寸法を低減することができる。その結果、ソレノイド部２１４を有する電磁アクチュエータ２００の小型化を図ることが可能となる。

また、第１プランジャ２０２の端部に、半径外方向に拡径したフランジ部２５４を設けることにより、第１磁気回路Ｅにおいて前記第１プランジャ２０２に付与される吸引力を増大させることができる。また、このフランジ部２５４の外周面２５４ａを、第２プランジャ２０８側（矢印Ａ方向）に向かって徐々に縮径するテーパ状とし、且つ、前記フランジ部２５４の外周面２５４ａに臨む第１ホルダ２３６の内周面２３６ａを、エンドカバー２１６側（矢印Ｂ方向）に向かって拡径するテーパ状とすることにより、第１プランジャ２０２の変位量を任意に制御可能な比例ソレノイドとすることができ、それに伴って、前記第１プランジャ２０２の変位量を大きく確保することができる。

また、上述したフランジ部２５４の外周面と第１ホルダ２３６の内周面とを互いに段差状としてもよい。この場合にも、フランジ部２５４の外周面２５４ａと第１ホルダ２３６の内周面２３６ａとをテーパ状とした状態と同様の効果が得られる。

なお、本発明に係る電磁アクチュエータは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明の第１実施の形態に係る電磁アクチュエータの構成を示す全体縦断面図である。 図１の電磁アクチュエータにおいて、第１コイルが励磁されて第１及び第２可動コアが固定コア側に向かって変位した状態を示す縦断面図である。 図２の電磁アクチュエータにおいて、第１コイルに加えて第２コイルが励磁されて第２プランジャが固定コア側に向かってさらに変位した状態を示す縦断面図である。 本発明の第２実施の形態に係る電磁アクチュエータの構成を示す全体縦断面図である。 図４の電磁アクチュエータにおいて、第１コイルが励磁されて第１及び第２可動コアが固定コア側に向かって変位した状態を示す縦断面図である。 図５の電磁アクチュエータにおいて、第１コイルに加えて第２コイルが励磁されて第２プランジャが固定コア側に向かってさらに変位した状態を示す縦断面図である。 従来技術に係る電磁アクチュエータの構成を示す断面図である。

符号の説明

１０、２００…電磁アクチュエータ １２、２１２…ケーシング
１４、２１４…ソレノイド部 １６、２１６…エンドカバー
１８、２１８…シャフト ２４、２２４…第１ソレノイド
２６、２２６…第２ソレノイド ２８、２０２…第１プランジャ
３０、２０８…第２プランジャ ３４、２０４…固定コア
３６、２２８…ガイド体 ８４…リターンスプリング
８６、２８４…鍔部 ９２、２８８…凹部
１０２…第１ガイド部 １０４…第２ガイド部
２０６…第１リターンスプリング ２１０…第２リターンスプリング
２８２…ガイド部

Claims (3)

1. ソレノイド部の励磁作用下に移動子を軸線方向に沿って変位可能な電磁アクチュエータにおいて、
   第１ボビンに巻回された第１コイルと、該第１コイルの励磁作用下に変位する第１可動コアと、前記第１可動コアと磁路を形成する第１磁極部とを有する第１ソレノイドと、
   前記第１ソレノイドと同軸上に配置され、第２ボビンに巻回された第２コイルと、該第２コイルの励磁作用下に変位する第２可動コアと、前記第２可動コアと磁路を形成する第２磁極部とを有する第２ソレノイドと、
   を備え、
   前記第１磁極部及び第２磁極部が、前記第１及び第２コイルに対して前記第１及び第２ソレノイドの軸線方向に沿って並設され、前記第１磁極部及び第２磁極部、前記第１及び第２コイルの内周面が、前記第１及び第２可動コアに対峙するように配置されることを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 請求項１記載の電磁アクチュエータにおいて、
   前記第１磁極部及び第２磁極部の中央部には、前記第１及び第２可動コアの挿通される孔部を有することを特徴とする電磁アクチュエータ。
3. 請求項２記載の電磁アクチュエータにおいて、
   前記孔部には、前記第１及び第２ボビンの内周側に配設され、内部に前記第１及び第２可動コアの挿通される円筒体が設けられることを特徴とする電磁アクチュエータ。

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