JP2019165107A - ソレノイド - Google Patents

Abstract

【課題】ソレノイドの容積をできる限り大きくせずに、圧縮コイルばねやばね受けを設けた構成を有するソレノイドを提供する。【解決手段】可動磁極３０を復帰させる圧縮コイルばね２０のばね受け面として第１のフレーム部材６０の側板部の外側面を利用し、可動磁極３０の環状溝をばね受け領域として利用する。また、圧縮コイルばね２０の挿入部を側板部の孔に挿入して圧縮コイルばね２０の回転を規制し、さらに圧縮コイルばね２０の規制部を可動磁極３０のＤカット面３４に当接させることによって、圧縮コイルばね２０によって可動磁極３０を把持させ、可動磁極３０の回転を規制する。【選択図】図２

Description

本発明は、ソレノイドに関し、特に、可動磁極の復帰に使用する圧縮コイルばねを有しているソレノイドに関する。

ソレノイドには、コイルに通電したときに負荷装置に対して押す力を生成するプッシュ型と、引く力を生成するプル型の２種類のものがある。さらに、これらの２種類のソレノイドには、コイルへの通電を停止したときに、負荷装置からの反発力によって可動磁極が元の位置に自動的に復帰するものと、負荷装置からの反発力がない、又は、弱いことから、可動磁極を元の位置に復帰させるための圧縮コイルばねを有しているものの２種類がそれぞれ存在する。以下に、可動磁極を元の位置に復帰させるための圧縮コイルばねを有している従来のソレノイドについて説明する。

図２２は、従来技術に係る可動磁極の復帰のための圧縮コイルばねを有するソレノイドを示す斜視図である。図２１において、１００はソレノイド、１１０は圧縮コイルばね、１１１は可動磁極、１１２はラッチボルト、１１３は第１のフレーム部材、１１４は前面側板部、１１５は上板部、１１６は底板部、１１７はガイド溝、１１８はガイドピン、１１９はモールドコイル、１２０は中間側板、１２１は後面側板である。

図２２は、特開２０１３−１１１１４号公報で開示された発明を表したものである。図２２に示すように、ソレノイド１００は、可動磁極１１１を収納するヨーク部材であると共に、ヨークとして作用する第１のフレーム部材１１３の上板部１１５及び底板部１１６、中間側板１２０並びに後面側板１２１を設けている。可動磁極１１１は、モールドコイル１１９に通電すると、図示していない固定磁極、並びに、上板部１１５、底板部１１６、中間側板１２０及び後面側板１２１と共に磁気回路を生成し、モールドコイル１１９に囲まれた孔の内部に進入する。同時に、ガイドピン１１８によって可動磁極１１１に接続されたラッチボルト１１２も同方向に直動する。

圧縮コイルばね１１０は、中間側板１２０とガイドピン１１８とがばね受けになるように配置されており、ガイドピン１１８に対して常時弾発力を加えている。したがって、モールドコイル１１９への通電を停止すると、圧縮コイルばね１１０の弾発力によって元の位置に押し戻され、ラッチボルト１１２は前面側板部１１４の開口部から飛び出すように直動する。ガイドピン１１８は、底板部１１６に形成されたガイド溝１１７によって移動範囲が規制されており、可動磁極１１１の直動範囲を規制すると共に、可動磁極が長手方向を軸として回転することを防止する。

以上の構成によれば、ガイドピン１１８は、可動磁極１１１とラッチボルト１１２を接続すると共に、圧縮コイルばね１１０のばね受けとして機能し、さらに可動磁極１１１の回り止めとしても機能する。ところで、ソレノイドを装着する装置における実装空間が狭隘であることなどからガイドピン１１８を設けることができない場合がある。このような場合、ヨーク部材の内部に圧縮コイルばねや、ばね受け、回り止めを設けることが多いが、ヨーク部材に囲まれた部分の容積が大きくなる上に構造も複雑になるので、好ましい解決策とは言えない。

特開２０１３−１１１１４号公報

本発明は、上述の課題を解決するために、ソレノイドの容積をできる限り大きくせずに、圧縮コイルばねやばね受けを設けた構成を有するソレノイドを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、コイルワイヤを巻回して略円筒形状に形成されたコイルと、 略棒状に形成されると共に、該コイルに通電したときに中心軸に沿って直動するよう設けられた可動磁極と、第１の端部及び第２の端部を備え、前記可動磁極が挿通された状態で設けられると共に、前記コイルへの通電を停止したときに弾発力によって前記可動磁極を元の位置に復帰される圧縮コイルばねと、前記コイルの近傍に設けられると共に、前記コイルに通電したときに磁気回路を構成するヨーク部材を有しているソレノイドであって、 前記コイルは、両端部が開口すると共に、前記可動磁極が挿通された中空部を備え、前記可動磁極は、常に前記コイル前記中空部の外部に位置している領域において、前記圧縮コイルばねの前記第１の端部に接すると共に、前記圧縮コイルばねを押し縮めた状態で保持するばね受け領域が形成され、前記ヨーク部材は、前記圧縮コイルばねの前記第２の端部に接すると共に、前記圧縮コイルばねを押し縮めた状態で保持するばね受け面が形成されていることを特徴とするソレノイドである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記可動磁極は、常に前記コイル前記中空部の外部に位置している領域の外周面に環状溝が形成され、前記ばね受け領域は該環状溝の内側面であることを特徴とするソレノイドである。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記可動磁極は、常に前記コイル前記中空部の外部に位置している領域において、所定部位の近傍部分、又は、該所定部位より先端側の部分が、前記所定部位より基端側の部分よりも径が大きい径大部として形成され、前記ばね受け領域は該径大部と所定領域よりも基端寄りの部分との段差面であることを特徴とするソレノイドである。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記圧縮コイルばねは、第１の端部がピッグテールエンドになされると共に前記可動磁極の前記ばね受け領域に接し、第２の端部がクローズドエンドになされると共に、前記ヨーク部材の前記ばね受け面に接していることを特徴とするソレノイドである。

請求項５に記載の発明は、請求項２又は請求項３の発明において、前記ヨーク部材は前記ばね受け面に開口した孔が形成され、前記圧縮コイルばねは、第１の端部がピッグテールエンド又はクローズドエンドになされると共に前記可動磁極の前記ばね受け領域に接し、第２の端部がタンジェントテールエンドになされると共に、該第２の端部の最先端部及びその近傍部分が折り曲げられて前記ヨーク部材の前記ばね受け面の前記孔に挿入されていることを特徴とするソレノイドである。

請求項６に記載の発明は、請求項２又は請求項３の発明において、前記圧縮コイルばねは、第１の端部がピッグテールエンド又はクローズドエンドになされると共に前記可動磁極の前記ばね受け領域に接し、第２の端部がタンジェントテールエンドになされると共に、該第２の端部の前記最先端部及び前記近傍部分が折り曲げられて前記ヨーク部材の前記ばね受け面の縁辺部に係止されていることを特徴とするソレノイドである。

請求項７に記載の発明は、請求項３乃至請求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記可動磁極は、常に前記コイル前記中空部の外部に位置している領域の一部又は全部にＤカット面が形成され、前記圧縮コイルばねは、前記第１の端部の最先端部及びその近傍部分が前記可動磁極の前記Ｄカット面に接するようになされていることを特徴とするソレノイドである。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の発明において、前記ヨーク部材は、前記コイル及び前記可動磁極の一部を収納する外殻部材の一部又は全部を構成していることを特徴とするソレノイドである。

請求項１に記載の発明によれば、可動磁極のばね受け領域とヨーク部材のばね受け面とで圧縮コイルばねを押し縮めた状態に保持するので、ソレノイドの容積をできる限り大きくせずに、圧縮コイルばねやばね受けを設けることができる。

請求項２に記載の発明によれば、可動磁極の外周面の環状溝をばね受け領域とするので、ガイドピンのような外付け部材を設けることなくばね受けを設けることができる。

請求項３に記載の発明によれば、可動磁極の基端側領域と径部との段差面をばね受け領域とするので、ガイドピンのような外付け部材を設けることなくばね受けを設けることができる。

請求項４に記載の発明によれば、圧縮コイルばねの第１の端部をピッグテールエンドとすることによって、第１の端部がばね受け領域をすり抜けて圧縮コイルばねが機能しなくなることを防止できる。また、圧縮コイルばねの第２の端部をクローズドエンドにすることによって、第２の端部がばね受け面に安定的に接した状態となる。

請求項５に記載の発明によれば、第２の端部の最先端部及びその近傍部分をばね受け面の孔に挿入するようにしたので、可動磁極の回転を抑制することができる。したがって、イドピンのような外付け部材を設けることなく、圧縮コイルばねが可動磁極を復帰させる機能と可動磁極の回転を防止する機能とを併せ持つようになる。

請求項６に記載の発明によれば、第２の端部の最先端部及びその近傍部分をばね受け面の縁辺部に係止するようにしたので、可動磁極の回転を抑制することができる。したがって、ガイドピンのような外付け部材を設けることなく、圧縮コイルばねが可動磁極を復帰させる機能と可動磁極の回転を防止する機能とを併せ持つようになる。

請求項７に記載の発明によれば、第１の端部の最先端部及びその近傍部分をＤカット面に接するようにしたので、可動磁極の回転を抑制することができる。したがって、ガイドピンのような外付け部材を設けることなく、圧縮コイルばねが可動磁極を復帰させる機能と可動磁極の回転を防止する機能とを併せ持つようになる。

請求項８に記載の発明によれば、外殻部材の一部又は全部がヨーク部材であるが、外殻部材の可動磁極が挿通されている側の面は通常平坦面に形成されるので、圧縮コイルばねのばね受け面を設けることが極めて容易になる。

本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの正面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの左側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの通電状態を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの非通電状態を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの可動磁極を示し、（ａ）は右側面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）はＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの第１のフレーム部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は底面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの第２のフレーム部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの圧縮コイルばねの自然長における状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は底面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るソレノイドを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るソレノイドの正面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るソレノイドを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るソレノイドの圧縮コイルばねを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 本発明の第４の実施の形態に係るソレノイドの正面図である。 本発明の第４の実施の形態に係るソレノイドの圧縮コイルばねの自然長における状態を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）はＤ−Ｄ線断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係るソレノイドの圧縮コイルばねの自然長における状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 本発明の第５の実施の形態に係るソレノイドの断面図である。 本発明の第６の実施の形態に係るソレノイドの可動磁極の右側面図である。 本発明の第７の実施の形態に係るソレノイドの正面図である。 本発明の第７の実施の形態に係るソレノイドの断面図である。 本発明の第７の実施の形態に係るソレノイドの圧縮コイルばねの自然長における状態、及び、第１のフレーム部材を示し、（ａ）は圧縮コイルばねの正面図、（ｂ）は圧縮コイルばねの平面図、（ｃ）は第１のフレーム部材の底面図である。 従来技術に係る可動磁極の復帰のための圧縮コイルばねを有するソレノイドを示す斜視図である。

まず、以下に説明する本発明の実施の形態のソレノイドの全て、及び、特許請求の範囲において、可動磁極の「先端側」とは、可動磁極の長手方向における中間部位を基準として、圧縮コイルばねを設けている側を示し、可動磁極の「基端側」とは、「先端側」よりも圧縮コイルばねから相対的に遠い側を示すものとする。また、可動磁極の「先端側領域」とは、可動磁極の中間部位よりも「先端側」の領域であり、かつ、可動磁極のモールドコイルへの通電、非通電に関係なく、常にモールドコイルの外部となる領域を示すものとする。さらに、可動磁極の「基端側領域」とは、「先端側領域」以外の領域を示すものとする。したがって、可動磁極の「先端側領域」の長手方向の長さが可動磁極の長手方向の全長の２分の１よりも短い、又は、長い場合がある。また、圧縮コイルばねの「第１の端部」とは、モールドコイルから遠い側の端部とこれに近い領域を示し、「第２の端部」とは、モールドコイルに近い側の端部とこれに近い領域を示すものとする。さらに、第１の端部及び第２の端部の「最先端部及びその近傍部分」とは、第１の端部及び第２の端部に含まれる領域の中で、最も先端部に近い短い範囲の領域を示すものとする。言い換えると、第１の端部及び第２の端部の「最先端部及びその近傍部分」に含まれない領域は、「最先端部及びその近傍部分」よりも圧縮コイルばねの中間部に近い領域と言える。くわえて、以下に説明する各実施の形態のソレノイドにおいては、可動磁極の先端側領域と基端側領域の両方がモールドコイルの長手方向の端部から外側に突出している、又は、突出可能な構成となっているが、可動磁極の基端側領域がヨーク部材の長手方向の端部から外側に突出しない構成としてもよい。例えば、フレーム又はケースの外殻部材において、モールドコイルの基端側となる部位に蓋又は固定磁極が設けられている構成であってもよい。なお、圧縮コイルばねの線径や座巻数などは、図面の記載内容を見やすくするために、一般的なソレノイドと一部異なるものとしている。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの正面図である。図１において、１０はソレノイド、２０は圧縮コイルばね、２３は導出部、２４は第１の端部、３０は可動磁極、３１は基端側領域、３２は先端側領域、３３は先端側端部、３４はＤカット面、６０は第１のフレーム部材、６１は底板部、６２は側板部、６３は上板部、６６は第２のフレーム部材、９０はモールドコイル、９４はスリーブである。また、図２は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの左側面図である。図２において、２５は第２の端部、６１は底板部、６１ａはかしめ端部、６１ｂ及び６１ｃはかしめ部分、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ及び６１ｇはねじ孔であり、その他の符号は図１と同じものを示す。さらに、図３は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。図３において、２１は規制部、２２は挿入部、６３ｂ及び６３ｃはかしめ部分、６４は孔、６７ａは第１のかしめ端部、６７ｂは第２のかしめ端部、６８ａは第３のかしめ端部、６８ｂは第４のかしめ端部であり、その他の符号は図１及び図２と同じものを示す。くわえて、図４は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの通電状態を示す断面図である。図４において、９１はコイルボビン、９２はコイルであり、その他の符号は図１と同じものを示す。また、図５は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの非通電状態を示す断面図である。図５において用いた符号は、すべて図４と同じものを示す。

最初に、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイド１０の概要について説明する。図１及び図２に示すように、第１の実施の形態に係るソレノイド１０は、直動型のソレノイドであり、可動磁極３０がモールドコイル９０の内部空間に配置されている。モールドコイル９０は、外殻部材（フレーム）であると共に、ソレノイド１０のヨーク部材である第１のフレーム部材６０及び第２のフレーム部材６６に囲まれた状態で配置されている。第１のフレーム部材６０及び第２のフレーム部材６６は、矩形板状の磁性材にプレス加工や折曲加工を加えて形成したものであり、ソレノイド１０はいわゆるオープンフレーム型の構成を有している。また、可動磁極３０は、圧縮コイルばね２０に挿通されており、後述するように、可動磁極３０と第１のフレーム部材６０の側板部６２とをばね受けとしている。モールドコイル９０に通電すると、可動磁極３０は、先端側領域３２が側板部６２に接近するようにスリーブ９４の内部を直動して、図４に示す状態になる。可動磁極３０は、モールドコイル９０への通電を停止すると、圧縮コイルばね２０の弾発力によって先端側領域３２が側板部６２から離れて、図５に示す状態に復帰する。また、モールドコイル９０は、コイルボビン９１にコイル９２を設けた後にモールドしたものであるが、モールドは必須のものではない。

なお、この実施の形態に係るソレノイド１０に加えて、以下に説明する各実施の形態に係るソレノイドは、すべてオープンフレーム型のソレノイドであるが、可動磁極又はプッシャが圧縮コイルばねに挿通されている構成であれば、円筒形状の外殻部材（ケース）であるヨーク部材を有するチューブラソレノイドなど他種の直動型ソレノイドにも好ましく適用できる。なお、円筒形状の外殻部材は、全てがヨークである必要はなく、一部を非磁性部材とすることもある。また、ソレノイド１０を含む各実施の形態に係るソレノイドでは、固定磁極を設けず、可動磁極とヨーク部材とで磁気回路を生成する構成としているが、ヨーク部材の内部に固定磁極を設けたものであってもよい。さらに、直動型ソレノイドには、負荷装置に引く力を作用させるプル型と、負荷装置に押す力を作用させるプッシュ型の２種類のタイプがあるが、本発明はいずれのタイプのものにも好ましく適用できる。また、ヨーク部材の一部が非磁性材料から形成されていてもよい。

続けて、第１の実施の形態に係るソレノイドの構造及び各部材の形状、第２の実施の形態に係るソレノイド、並びに、本発明の第６の実施の形態に係るソレノイドについて詳細に説明する。図６は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの可動磁極を示し、（ａ）は右側面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）はＡ−Ａ線断面図である。図６において、３１ａは基端側端部、３２ａは段差面、３３ａは段差面、３４はＤカット面、３５は環状溝、３５ａは傾斜面であり、その他の符号は図１と同じものを示す。また、図７は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの第１のフレーム部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は底面図である。図７において、６２ａはばね受け面、６３ａはかしめ端部、６５は開口部であり、その他の符号は図１及び図２と同じものを示す。さらに、図８は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの第２のフレーム部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図８において、６９は開口部であり、その他の符号は図３と同じものを示す。くわえて、図９は、本発明の第１の実施の形態に係るソレノイドの圧縮コイルばねの自然長における状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は底面図である。図９において用いた符号は、すべて図２及び図３と同じものを示す。さらに、図１０は、本発明の第２の実施の形態に係るソレノイドを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。図１０において、１１はソレノイド、２６は圧縮コイルばね、２７は規制部、２８は係止部、２９は導出部、８６は第１のフレーム部材、８７は底板部、８７ａはかしめ端部、８７ｂ及び８７ｃはかしめ部分、８７ｄ、８７ｅ、８７ｆ及び８７ｇはねじ孔、８８は側板部であり、その他の符号は図１と同じものを示す。くわえて、図１８は、本発明の第６の実施の形態に係るソレノイドの可動磁極の右側面図である。図１８において、３６は可動磁極、３７は基端側領域、３７ａは基端側端部、３８は先端側領域、３８ａは段差面、３８ｂはＤカット面、３９は大径部、３９ａは段差面である。

第１の実施の形態に係るソレノイド１０の可動磁極３０は、図６に示すように、略円形棒状に形成されており、外径が相対的に小さい基端側領域３１と、外径が相対的に大きい先端側領域３２とを備えている。なお、可動磁極３０では、軽量化のために貫通孔が形成されているが、この貫通孔は形成しなくてもよい。さらに、この貫通孔の両端部近傍部分には、負荷装置に接続するためのねじ山が形成されている。したがって、ソレノイド１０は、先端側領域３２側に負荷装置を接続するプル型としても、基端側端部３１ａ側に負荷装置を接続するプッシュ型としても利用できる。なお、これらのねじ山は、負荷装置の構成に応じて形成するものであり、形成を必須とするものではない。また、基端側領域３１と先端側領域３２との段差面３２ａは、可動磁極３０の直動を規制するためのストッパの役割を果たす。すなわち、段差面３２ａが第１のフレーム部材６０の側板部６２に当接することによって、可動磁極３０の側板部６２側への直動が停止するようにしている。

さらに、先端側領域３２は、先端側端部３３よりも僅かに基端側領域３１寄りの領域に環状溝３５が形成されている。環状溝３５は、先端側領域３２の外周面を一周する浅い溝であり、先端側端部３３側の内側面を可動磁極３０の中心軸に直交する段差面３３ｂとし、基端側領域３１側の内側面を緩やかな勾配の傾斜面３５ａとしている。段差面３３ｂは、図１及び図２に示すように、圧縮コイルばね２０の第１の端部２４に当接しており、圧縮コイルばね２０の先端側のばね受けとして機能する。したがって、可動磁極３０は、段差面３３ｂに対して圧縮コイルばね２０からの弾発力を常時受けることになる。この弾発力は、モールドコイル９０への通電を停止したときに、可動磁極３０を図５に示す位置まで復帰させるように作用する。傾斜面３５ａは、圧縮コイルばね２０との接触によって、圧縮コイルばね２０の動きを妨げることを防ぐために形成されている。すなわち、環状溝３５の第２の端部２５側の内側面を非常に緩やかなテーパ面とすることによって、圧縮コイルばね２０とこの内側面との間に間隙を確保している。

また、先端側領域３２には、Ｄカット面３４が形成されている。Ｄカット面３４は、Ｄカット領域における環状溝３５が切削されて完全になくなるように形成されており、圧縮コイルばね２０の規制部２１が当接する領域となる。後述するように、規制部２１がＤカット面３４に当接することによって、圧縮コイルばね２０が先端側領域３２を掴むように把持した状態となり、可動磁極３０の長手方向を中心とした回転が圧縮コイルばね２０によって規制される。以上のように、環状溝３５は、可動磁極３０を図５に示す位置まで復帰させるための手段となり、Ｄカット面３４は可動磁極３０の回転を規制する手段となる。なお、可動磁極の環状溝の構成は、ソレノイド１０の環状溝３５に限られるものではなく、後述するように、圧縮コイルばね２０の第１の端部を軽く挟み込むような幅が狭いものとすることも可能である。

さらに、本発明における可動磁極は、図１８に示すように、溝としての形状を有さない段差面のみの構成としてもよい。すなわち、本発明の第６の実施の形態に係るソレノイドの可動磁極３６は、略円形棒状に形成されており、外径が相対的に小さい基端側領域３７と、外径が相対的に大きい先端側領域３８とを備えている。また、基端側領域３７と先端側領域３８との段差面３８ａは、可動磁極３０の直動を規制するためのストッパであり、が第１のフレーム部材６０の側板部６２に当接することによって、可動磁極３６の側板部６２側への直動が停止する。先端側領域３８の先端側には、先端側領域３８よりも径が大きい大径部３９が形成されている。先端側領域３８と大径部３９との段差面３９ａは、可動磁極３０の段差面３３ｂと同様に、圧縮コイルばね２０の第１の端部２４に当接しており、圧縮コイルばね２０の先端側のばね受けとして機能する。なお、可動磁極３６以外の構成は、ソレノイド１０と同様であるので記載を省略する。したがって、溝としての形状を有さない段差面のみの構成においても、同様のばね受けとして機能する。また、可動磁極３６のＤカット面３８ｂも、可動磁極３０のＤカット面３４と同様に、可動磁極３６の長手方向を軸として回転を規制するためのストッパの役割を果たす。なお、可動磁極３６以外の構成は、第１の実施の形態に係るソレノイド１０と同様である。

さらに、第１の実施の形態に係るソレノイド１０のヨーク部材であり、ヨークとして機能する第１のフレーム部材６０及び第２のフレーム部材６６について説明する。第１のフレーム部材６０は、図７に示すように、磁性材から形成された略矩形状の板材を略「コ」字状に加工したものである。すなわち、第１のフレーム部材６０は、モールドコイル９０を三方から囲むように構成された底板部６１、側板部６２及び上板部６３を備えている。底板部６１は、モールドコイル９０の底面側に配置される。また、図に示すように、図７には図示していない負荷装置に実装するためのねじ孔６１ｄ、６１ｆ、６１ｇ及び６１ｈが形成されている。側板部６２は、図７に示すように、底板部６１に連続して、かつ、底板部６１と直交するように形成されると共に、中央に可動磁極３０を挿通するための開口部６５が形成されている。くわえて、底板部６１と上板部６３には、第２のフレーム部材６６をかしめて固定するために、側板部６２と反対側になる端部にかしめ端部６１ａとかしめ端部６３ａとが形成されている。また、上板部６３は、底板部６１に連続して、かつ、底板部６１と平行となるように形成されている。

さらに、側板部６２は、縁辺部の近傍に圧縮コイルばね２０の挿入部２２を係止するための孔６４が形成されている。圧縮コイルばね２０の挿入部２２が孔６４によって形成されていると、負荷装置などから圧縮コイルばね２０に対して右回転又は左回転させる力が加わっても、挿入部２２が孔６４によって実質的に固定された状態になるので、圧縮コイルばね２０の回転が規制される。後述するように、圧縮コイルばね２０は、第１の端部２４側において可動磁極３０を把持しているので、圧縮コイルばね２０と共に可動磁極３０の回転も規制されることになる。

第２のフレーム部材６６は、ヨーク部材の他に、プランジャプレートと称されることもある。第２のフレーム部材６６は、矩形板状に形成され、側板部６２と平行になるように配置される。また、第２のフレーム部材６６は、長手方向の縁辺部に第１のかしめ端部６７ａ及び第２のかしめ端部６７ｂと、第３のかしめ端部６８ａ及び第４のかしめ端部６８ｂとが形成されており、それぞれの間隙に第１のフレーム部材６０のかしめ端部６１ａと第２の端部６３ａとを配置した状態で、図２及び図３のかしめ部分６１ｂ及び６１ｃと、かしめ部分６３ｂ及び６３ｃとに示すようにかしめたものである。さらに、第２のフレーム部材６６は、中央に可動磁極３０及びスリーブ９４を挿通するための開口部６９が形成されている。なお、ヨーク部材の構成は、略「Ｌ」字状に形成されたものを２つ組み合わせたものであってもよく、上板部のない略「コ」字状に形成されたものだけであってもよい。さらに、円筒形状の磁性部材の両端部に円板形状の蓋を設けたものなどであってもよい。

さらに、圧縮コイルばね２０は、図９に示すように、円錐台形状に形成されており、ばねの先端側の第１の端部２４がクローズドエンドに形成され、基端側の第２の端部２５がタンジェントテールエンドに形成されている。第１の端部２４は、図９（ｃ）に示すように、単純な円環状ではなく、最先端部及びその近傍部分が直線状の規制部２１として形成されている。すなわち、規制部２１は、図３（ｂ）に示すように、最先端部及びその近傍部分が可動磁極３０のＤカット面に接するようになされており、可動磁極３０を掴むようにして把持している。第２の端部２５は、直線上に形成された導出部２３の最先端部及びその近傍部分を折り曲げて、圧縮コイルばね２０の中心軸に対して平行な挿入部２２としている

また、圧縮コイルばねは、孔６４を形成せずに回転の規制することも可能である。すなわち、本発明の第２の実施の形態に係るソレノイド１１は、図１０に示すように、圧縮コイルばね２６の最先端部及びその近傍部分を導出部２９に対して直交するように折り曲げ、さらに第１のフレーム部材８６の側板部８８の表面に沿うように折り曲げて係止部２８を形成している。したがって、側板部８８に正対するように見て圧縮コイルばね２６を右回転させる方向の力が加わったときには、係止部２８が側板部８８の縁辺部に係止されて、圧縮コイルばね２６の右回転が規制される。また、側板部８８に正対するように見て圧縮コイルばね２６を左回転させる方向の力が加わったときには、係止部２８が側板部８８の縁辺部から離れるように１８０度程度回転するが、それ以上回転することはない。なお、左回転させる方向の力が加わる可能性がある場合には、係止部２８を側板部８８の反対側の縁辺部に接するように設ければよい。なお、ソレノイド１１は、圧縮コイルばね２６の規制部２７、第１のフレーム部材８６の底板部８７におけるかしめ端部８７ａのかしめ部分８７ｂ及び８７ｃ、並びに、ねじ孔８７ｄ、８７ｅ、８７ｆ及び８７ｇや、側板部８８、上板部８９の形状、その他の構成部材の形状は、ソレノイド１０と同じ構成である。

以上のように、圧縮コイルばね２０を左右いずれの方向にも回転しないようにする場合には、圧縮コイルばね２０の挿入部２２を側板部６２の孔６４に係止させる構成とすればよく、圧縮コイルばね２０を右回転と左回転とのいずれか一方のみを規制する場合には、圧縮コイルばね２６の係止部２８が側板部８８の縁辺部に係止される構成とすればよい。さらに、圧縮コイルばねの回転を規制するために、圧縮コイルばねの最先端部及びその近傍部分をねじで止着してもよく、さらに、圧縮コイルばねの最先端部及びその近傍部分を第１のフレーム部材に形成した開口部、凹陥部、突起部、溝、又は、切り欠きに接するようにしてもよい。

続けて、本発明の第３の実施の形態に係るソレノイド、本発明の第４の実施の形態に係るソレノイド、及び、本発明の第５の実施の形態に係るソレノイドについて説明する。図１１は、本発明の第３の実施の形態に係るソレノイドの正面図である。図１１において、１２はソレノイド、４５は可動磁極、４６は先端側端部、４７は環状溝、５０は圧縮コイルばね、５１は第１の端部、７０は第１のフレーム部材、７１は底板部、７２は側板部、７３は上板部、９３はジョイントであり、その他の符号は図１と同じものを示す。また、図１２は、本発明の第３の実施の形態に係るソレノイドを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線断面図である。図１１において、７２ａはばね受け面であり、その他の符号は図４と同じものを示す。さらに、図１３は、本発明の第３の実施の形態に係るソレノイドの圧縮コイルばねを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図１３において、５２は第２の端部であり、その他の符号は図１２と同じものを示す。くわえて、図１４は、本発明の第４の実施の形態に係るソレノイドの正面図である。図１４において、１３はソレノイド、５３は圧縮コイルばね、５４は第１の端部、７４は第１のフレーム部材、７５は底板部、７６は側板部、７７は上板部であり、その他の符号は図４と同じものを示す。また、図１５は、本発明の第４の実施の形態に係るソレノイドの圧縮コイルばねの自然長における状態を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）はＤ−Ｄ線断面図である。図１５において、４７ａはＤカット状底面、７６ａはばね受け面、７６ｂは孔であり、その他の符号は図１４と同じものを示す。さらに、図１６は、本発明の第４の実施の形態に係るソレノイドの圧縮コイルばねの自然長における状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図１６において、５５は第２の端部、５６は挿入部であり、その他の符号は図１４と同じものを示す。くわえて、図１７は、本発明の第５の実施の形態に係るソレノイドの断面図である。図１７において、１４はソレノイド、４８はプッシャ、４８ａは突出部、４９は環状溝、７８は可動磁極、７９は先端側端部、７９ａは嵌合孔であり、その他の符号は図４と同じものを示す。

本発明の第３の実施の形態に係るソレノイド１２は、可動磁極４５を元の位置に復帰させる作用のみを発揮するものである。すなわち、図１３に示すように、ソレノイド１２の圧縮コイルばね５０は、第１の端部５１がピッグテールエンドに形成され、第２の端部５２がクローズドエンドに形成されている。また、可動磁極４５は、図１１及び図１２に示すように、外周面に段差部がなく全体にわたって同じ径に形成されている。また、可動磁極４５は、先端側端部４６の近傍部分に環状溝４７が形成されている。環状溝４７には、図１２（ｂ）に示すように、第１の端部５１が挿入されており、圧縮コイルばね５０が先端側端部４６の近傍部分を掴むように把持した状態となっている。したがって、圧縮コイルばね５０は、また、第１の端部５１が環状溝４７をばね受けとし、第２の端部５２が側板部７２のばね受け面７２ａをばね受けとしている。なお、可動磁極４５の基端側の端部には、負荷装置に接続されるジョイント９３が嵌合されている。以上のように、ソレノイド１２は、可動磁極４５の外周面に段差部がない場合においても、圧縮コイルばね５０が可動磁極４５から離脱せずにしっかり把持した状態になる。

また、本発明の第４の実施の形態に係るソレノイド１３は、図１４に示すように、ソレノイド１２とほぼ同じ外観であるが、可動磁極４５の回転を規制する機能を有している。すなわち、図１６に示すように、圧縮コイルばね５３は、第１の端部５４がピッグテールエンドに形成され、第２の端部５５がクローズドエンドに形成されているのに加えて、第２の端部５５の最先端部に挿入部５６が形成されている。挿入部５６は、第２の端部５５から第１の端部５４に背向するように突出し、かつ、圧縮コイルばね５３の中心軸に対して平行になるように形成されている。また、第１のフレーム部材７４は、側板部７６の挿入部５６に対応する部位に孔７６ｂが形成されている。したがって、圧縮コイルばね５３は、第１の端部５４が環状溝４７をばね受けとし、第２の端部５５が側板部７６のばね受け面７６ａをばね受けとしているのと同時に、ばね受け面７６ａにある孔７６ｂを回り止めとしている。なお、第１のフレーム部材７４の底板部７５及び上板部７７は、ソレノイド１２の第１のフレーム部材７０の底板部７１及び上板部７３と同じ形状である。

さらに、本発明の第５の実施の形態に係るソレノイド１４は、可動磁極７８の先端側端部７９に嵌合孔７９ａが形成されている。さらに、嵌合孔７９ａには、プッシャ４８の突出部４８ａが嵌合されている。くわえて、プッシャ４８は、外周面に環状溝４９が形成されており、圧縮コイルばね５３の第１の端部５４は環状溝４９をばね受けとしている
このように、本発明では、可動磁極の先端側にプッシャを設けている各種のソレノイドにおいても、プッシャの外周面に圧縮コイルばねのばね受けとなる環状溝を形成することによって、可動磁極を復帰させる機能と可動磁極の回転を規制する機能とを併せ持つことが可能である。なお、ソレノイド１４の第１のフレーム部材７４及び圧縮コイルばね５３に代えて、第１のフレーム部材７０及び圧縮コイルばね５０を設ける場合には、可動磁極を復帰させる機能のみを持つようにすることができる。

続けて、本発明の第７の実施の形態に係るソレノイドについて説明する。図１９は、本発明の第７の実施の形態に係るソレノイドの正面図である。図１９において、１５はソレノイド、４０は第１のフレーム部材、４１は底板部、４２は側板部、４３は上板部、８０は可動磁極、８１は基端側領域、８２は先端側領域、８３は先端側端部、９５は圧縮コイルばね、９６は第１の端部、９９は規制部であり、その他の符号は図１と同じものを示す。また、図２０は、本発明の第７の実施の形態に係るソレノイドの断面図である。図２０において、４２ａはばね受け面、４４は溝状孔、８４は環状溝、８５は直動溝、９８は挿入部であり、その他の符号は図１９と同じものを示す。さらに、図２１は、本発明の第７の実施の形態に係るソレノイドの圧縮コイルばねの自然長における状態、及び、第１のフレーム部材を示し、（ａ）は圧縮コイルばねの正面図、（ｂ）は圧縮コイルばねの平面図、（ｃ）は第１のフレーム部材の底面図である。図２１において、９７は第２の端部、９９ａは傾斜部であり、その他の符号は図１９及び図２０と同じものを示す。

本発明の第７の実施の形態に係るソレノイド１５は、圧縮コイルばね９５の第２の端部９７側に可動磁極８０の回転を規制する手段を設けている点が他の実施の形態に係るソレノイドと異なっている。すなわち、図２１（ａ）及び（ｂ）に示すように、圧縮コイルばね９５は、第１の端部９６が一般的なクローズドエンドの構成になされている。一方、第２の端部９７は、最先端部及びその近傍部分が巻き線の中心軸側に向かって、かつ、第１の端部９６に背向するように突出した挿入部９８と、挿入部９８から第１の端部９６側に折り返した状態で連続すると共に第１の端部９６側に延在するように形成された規制部９９とを備えている。また、可動磁極８０は、基端側領域８１及び先端側領域８２及び先端側端部８３の径や、環状溝８４の深さについては、ソレノイド１０の可動磁極３０と同じ構成であるが、Ｄカット面３４に代えて直動溝８５を設けている点が相違している。直動溝８５は、先端側領域８２の外周面に可動磁極８０の中心軸に沿って延在し、その底面が規制部９９に対して、可動磁極８０の直動を妨げない程度に軽く接する深さに形成されている。したがって、可動磁極８０を回転させる力が加わると、直動溝８５の側面が規制部９９に当接して可動磁極８０の回転が規制されることになる。さらに、圧縮コイルばね９５の規制部９９の先端面が直動溝８５に当接して可動磁極８０の直動を妨げないように、圧縮コイルばね９５の中心軸から離れる方向に僅かに傾斜するように曲げられた傾斜部９９ａとしている。

また、第１のフレーム部材４０は、底板部４１、側板部４２及び上板部４３の形状については、ソレノイド１０の第１のフレーム部材６０と同じであるが、図２１（ｃ）に示すように、側板部４２に溝状孔４４が形成されている点が相違している。溝状孔４４は、圧縮コイルばね９５の挿入部９８が挿入されており、圧縮コイルばね９５を回転させる力が加わると、挿入部９８が溝状孔４４の内周面に当接して、圧縮コイルばね９５の回転が規制される。なお、以上説明した構成部品以外については、ソレノイド１０と同じ構成である。

以上の本発明の第７の実施の形態に係るソレノイド１５の構成についてまとめると、 前記ヨーク部材は前記ばね受け面に開口した溝状孔が形成され、前記可動磁極は前記先端側領域の外周面に前記可動磁極の中心軸に沿って延在する案内溝が形成され、前記圧縮コイルばねは、前記第１の端部がピッグテールエンド又はクローズドエンドになされると共に前記可動磁極の前記ばね受け領域に接し、前記第２の端部がタンジェントテールエンドになされると共に、前記第２の端部の最先端部及びその近傍部分が巻き線の中心軸側に向かって、かつ、前記第１の端部に背向するように突出して前記溝状孔に挿入された挿入部と、該挿入部から前記第１の端部側に屈曲した状態で連続すると共に前記第１の端部側に延在するように形成され、かつ、前記案内溝に挿入された規制部とを備えている前記孔に挿入されていることを特徴とするソレノイドである。

以上説明した各実施の形態に係るソレノイドは、可動磁極を元の位置（コイルへの通電前の位置）に復帰させるための圧縮コイルばねの第２の端部のばね受け領域を外殻部材でもあるヨーク部材の外側面（コイルとは反対側になる面）をばね受け面とし、さらに、圧縮コイルばねの第１の端部のばね受け領域を可動磁極の先端側領域の外周面に環状溝、又は、所定部位よりも先端側の部分を基端側の部分よりも径を大きくすることによって形成された段差面、又は、環状溝と段差面との組み合わせの３種類のいずれかをばね受け領域とするので、ばね受けとしてピンやＥリングなどを設ける必要がない。また、可動磁極の回転を規制する手段として、可動磁極のＤカット面又は直動溝、並びに、ヨーク部材である第１のフレーム部材の側板部の孔、溝状孔又は縁辺部、並びに、圧縮コイルばねの第１の端部及び第２の端部又は第２の端部のみを利用するので、回転を規制する手段を別途設ける必要がない。したがって、ソレノイドの容積をできる限り大きくせずに、圧縮コイルばねやばね受けを設けた構成を有するソレノイドを提供することができる。

本発明は、以上に説明した実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば、ある実施の形態に係るソレノイドの構成の一部を他の実施の形態に係るソレノイドに適用するなど、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限りにおいて種々のソレノイドに適用することが可能である。

１０ ソレノイド
１１ ソレノイド
１２ ソレノイド
１３ ソレノイド
１４ ソレノイド
１５ ソレノイド
２０ 圧縮コイルばね
２１ 規制部
２２ 挿入部
２３ 導出部
２４ 第１の端部
２５ 第２の端部
２６ 圧縮コイルばね
２７ 規制部
２８ 係止部
２９ 導出部
３０ 可動磁極
３１ 基端側領域
３１ａ 基端側端部
３２ 先端側領域
３２ａ 段差面
３３ 先端側端部
３３ａ 段差面
３４ Ｄカット面
３５ 環状溝
３５ａ 傾斜面
３６ 可動磁極
３７ 基端側領域
３７ａ 基端側端部
３８ 先端側領域
３８ａ 段差面
３８ｂ Ｄカット面
３９ 大径部
３９ａ 段差面
４０ 第１のフレーム部材
４１ 底板部
４２ 側板部
４２ａ ばね受け面
４３ 上板部
４４ 溝状孔
４５ 可動磁極
４６ 先端側端部
４７ 環状溝
４７ａ Ｄカット状底面
４８ プッシャ
４８ａ 突出部
４９ 環状溝
５０ 圧縮コイルばね
５１ 第１の端部
５２ 第２の端部
５３ 圧縮コイルばね
５４ 第１の端部
５５ 第２の端部
５６ 挿入部
６０ 第１のフレーム部材
６１ 底板部
６１ａ かしめ端部
６１ｂ かしめ部分
６１ｃ かしめ部分
６１ｄ ねじ孔
６１ｅ ねじ孔
６１ｆ ねじ孔
６１ｇ ねじ孔
６２ 側板部
６２ａ ばね受け面
６３ 上板部
６３ａ 第２の端部
６３ｂ かしめ部分
６３ｃ かしめ部分
６４ 孔
６５ 開口部
６６ 第２のフレーム部材
６７ａ 第１のかしめ端部
６７ｂ 第２のかしめ端部
６８ａ 第３のかしめ端部
６８ｂ 第４のかしめ端部
６９ 開口部
７０ 第１のフレーム部材
７１ 底板部
７２ 側板部
７２ａ ばね受け面
７３ 上板部
７４ 第１のフレーム部材
７５ 底板部
７６ 側板部
７６ａ ばね受け面
７６ｂ 孔
７７ 上板部
７８ 可動磁極
７９ 先端側端部
７９ａ 嵌合孔
８０ 可動磁極
８１ 基端側領域
８２ 先端側領域
８３ 先端側端部
８４ 環状溝
８５ 直動溝
８６ 第１のフレーム部材
８７ 底板部
８７ａ かしめ端部
８７ｂ かしめ部分
８７ｃ かしめ部分
８７ｄ ねじ孔
８７ｅ ねじ孔
８７ｆ ねじ孔
８７ｇ ねじ孔
８８ 側板部
８９ 上板部
９０ モールドコイル
９１ コイルボビン
９２ コイル
９３ ジョイント
９４ スリーブ
９５ 圧縮コイルばね
９６ 第１の端部
９７ 第２の端部
９８ 挿入部
９９ 規制部
９９ａ 傾斜部
１００ ソレノイド
１１０ 圧縮コイルばね
１１１ 可動磁極
１１２ ラッチボルト
１１３ 第１のフレーム部材
１１４ 前面側板部
１１５ 上板部
１１６ 底板部
１１７ ガイド溝
１１８ ガイドピン
１１９ モールドコイル
１２０ 中間側板
１２１ 後面側板

Claims (8)

1. コイルワイヤを巻回して略円筒形状に形成されたコイルと、
   略棒状に形成されると共に、該コイルに通電したときに中心軸に沿って直動するよう設けられた可動磁極と、
   第１の端部及び第２の端部を備え、前記可動磁極が挿通された状態で設けられると共に、前記コイルへの通電を停止したときに弾発力によって前記可動磁極を元の位置に復帰される圧縮コイルばねと、
   前記コイルの近傍に設けられると共に、前記コイルに通電したときに磁気回路を構成するヨーク部材を有しているソレノイドであって、
   前記コイルは、両端部が開口すると共に、前記可動磁極が挿通された中空部を備え、
   前記可動磁極は、常に前記コイル前記中空部の外部に位置している領域において、前記圧縮コイルばねの前記第１の端部に接すると共に、前記圧縮コイルばねを押し縮めた状態で保持するばね受け領域が形成され、
   前記ヨーク部材は、前記圧縮コイルばねの前記第２の端部に接すると共に、前記圧縮コイルばねを押し縮めた状態で保持するばね受け面が形成されていることを特徴とするソレノイド。
2. 前記可動磁極は、常に前記コイル前記中空部の外部に位置している領域の外周面に環状溝が形成され、前記ばね受け領域は該環状溝の内側面であることを特徴とする請求項１に記載のソレノイド。
3. 前記可動磁極は、常に前記コイル前記中空部の外部に位置している領域において、所定部位の近傍部分、又は、該所定部位より先端側の部分が、前記所定部位より基端側の部分よりも径が大きい径大部として形成され、前記ばね受け領域は該径大部と所定領域よりも基端寄りの部分との段差面であることを特徴とする請求項１に記載のソレノイド。
4. 前記圧縮コイルばねは、前記第１の端部がピッグテールエンドになされると共に前記可動磁極の前記ばね受け領域に接し、前記第２の端部がクローズドエンドになされると共に、前記ヨーク部材の前記ばね受け面に接していることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のソレノイド。
5. 前記ヨーク部材は、前記ばね受け面に開口した孔が形成され、
   前記圧縮コイルばねは、前記第１の端部がピッグテールエンド又はクローズドエンドになされると共に前記可動磁極の前記ばね受け領域に接し、前記第２の端部がタンジェントテールエンドになされると共に、前記第２の端部の最先端部及びその近傍部分が折り曲げられて前記ヨーク部材の前記ばね受け面の前記孔に挿入されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のソレノイド。
6. 前記圧縮コイルばねは、前記第１の端部がピッグテールエンド又はクローズドエンドになされると共に前記可動磁極の前記ばね受け領域に接し、前記第２の端部がタンジェントテールエンドになされると共に、前記第２の端部の前記最先端部及び前記近傍部分が折り曲げられて前記ヨーク部材の前記ばね受け面の縁辺部に係止されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のソレノイド。
7. 前記可動磁極は、常に前記コイル前記中空部の外部に位置している領域の一部又は全部にＤカット面が形成され、
   前記圧縮コイルばねは、前記第１の端部の最先端部及びその近傍部分が前記可動磁極の前記Ｄカット面に接するようになされていることを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか一項に記載のソレノイド。
8. 前記ヨーク部材は、前記コイル及び前記可動磁極の一部を収納する外殻部材の一部又は全部を構成していることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のソレノイド。

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