JP2023045243A - ロータリソレノイド - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的簡便で安価に製造できる構造であり、かつ、ある程度の回転範囲においてほぼ一定のトルクを保つことができるロータリソレノイドを提供すること。【解決手段】 ロータリソレノイド１０は、ロータ２０の回転軸に対して、第１のコア３０の第１の内周面３３に一致する第１の仮想的円筒体と、第２のコア３５の第２の内周面３８に一致する第２の仮想的円筒体とをそれぞれ距離Ｄ、かつ、第１の仮想的円筒体と第２の仮想的円筒体とが背向する方向に離隔させることによって、回転角度の範囲をあまり小さくせずにトルクの変化を抑える構成としているので、ロータ２０、又は、第１のコア３０若しくは第２のコア３５を複雑な形状にすることなく、ある程度の回転範囲においてほぼ一定のトルクを保つことができる。【選択図】 図１

Description

本発明は、ロータリソレノイドに関し、特にある程度の回転範囲においてほぼ一定のトルクを保つことができるロータリソレノイドに関する。

マグネットを用いたロータリソレノイドは、回転可能なロータの近傍にコアを設け、コイルへの通電によって磁場が生成され、この磁場とマグネットの間に作用する力を利用して、ロータを回転させている。ところで、このようなロータリソレノイドでは、一般的に、所定の回転角度の範囲において急激なトルク変動がなく、かつ、所望のトルク特性が安定的に得られることが要求されている。これに対して、従来は、例えばロータの回転可能な角度の相当手前となる位置にストッパを設け、回転開始からストッパに当接するまでの範囲のトルクを利用する解決策が採用されていた。しかし、この解決手段を採用すると、ロータの回転角度の範囲が小さくなるという新たな課題を生じることになる。そこで、回転角度の範囲が小さくすることなく、所望のトルク特性を得るために様々な発明がなされている。

図１５は、従来技術に係るロータリソレノイドを示す断面図である。図１５において、９０はロータリソレノイド、９１はマグネットロータ、９２はシャフト、９３はマグネット、９３ａは外周面、９４はヨーク、９４ａは内周面、９５はヨーク、９５ｂは内周面、９６ａ及び９６ｂは規制凸部、９７ａ及び９７ｂはエアギャップ形成部、９８ａ及び９８ｂはギャップ、９９はコイルである。

図１５は、特開２０１２－２０５３４３号公報で開示された発明を表したものである。ロータリソレノイド９０は、マグネットロータ９１を、コイル９９への通電により回動させ、かつ、通電の停止により元の位置へ復帰させる片励磁ロータリソレノイドである。マグネットロータ９１は、シャフト９２と、シャフト９２の中間位置に設けたマグネット９３とを備えている。マグネット９３は、円筒形で、径方向の一方がＳ極、他方がＮ極となっている。ヨーク９４及び９５は、周方向に沿って円弧状に湾曲した形状を有し、所定の厚さを有する矩形のブロック体として焼結材等により形成されている。また、ヨーク９４及び９５には、磁極面となる内周面９４ａ及び９５ｂにおける所定範囲にわたって、内周面９４ａ及び９５ｂとマグネット９３の外周面９３ａとのギャップ９８ａよりも広いギャップ９８ｂを形成する切欠状のエアギャップ形成部９７ａ及び９７ｂをそれぞれ設けている。エアギャップ形成部９７ａ及び９７ｂの範囲は、内周面９４ａ及び９５ｂの周方向の長さに対して１／２以下となるように設定されている。

以上の構成によれば、ヨーク９４及び９５の内周面９４ａ及び９５ｂにおいて、回転方向の後端位置から前方への所定範囲にわたって内周面９４ａ及び９５ｂとマグネット９３ヨーク９４及び９５には、磁極面となる内周面９４ａ及び９５ｂにおける所定範囲にわたって、内周面９４ａ及び９５ｂとマグネット９３の外周面９３ａとのギャップ９８ａよりも広いギャップ９８ｂを形成する切欠状のエアギャップ形成部９７ａ及び９７ｂをそれぞれ設けたので、マグネットロータ９１に対して、トルクの比較的大きい回動範囲を設定する場合であっても、通電によって回動させた後、通電を解除しても、マグネットロータ９１におけるマグネット９３の磁力は、広いギャップ９８ｂ側ではなく、狭いギャップ９８ａ側に引き付けられるので、磁気吸引力のみで回転開始位置へ復帰させることができる。したがって、スプリングを含むリターン機構が不要になるため、回転終了位置に近づくに従ってトルクが大きく低下する不具合を解消でき、安定した良好なトルク特性を得ることができるとともに、通電停止時におけるマグネットロータ９１の回動開始からの十分なトルクを確保でき、回転開始位置への復帰時間が長くなる不具合も解消できる。

しかし、以上の構成では、ヨーク９４及び９５の形状が複雑になる上に、ロータリソレノイド９０の組立時においてギャップ９８ａとギャップ９８ｂとがそれぞれ所定の幅に正確に形成されるようにする必要があるので、高い加工精度や組立技術が要求されることになる。したがって、相対的に安価な製品が求められている市場においては、この構成を採用することは困難となる。

特開２０１２－２０５３４３号公報

本発明は、上述の課題を解決するために、比較的簡便で安価に製造できる構造であり、かつ、ある程度の回転範囲においてほぼ一定のトルクを保つことができるロータリ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、一部又は全部が永久磁石からなり、筒状又は柱状に形成されると共に、外周面の中心軸を回転軸として回転可能に設けられたロータと、前記ロータの近傍に、かつ、前記ロータが互いの間に介在するように配置された第１のコア及び第２のコアを有しているロータリソレノイドであって、前記第１のコアは、第１の磁極部を備え、該第１の磁極部に前記ロータの前記外周面に対向すると共に、中心軸が前記ロータの前記回転軸と平行であり、かつ、前記ロータの前記中心軸から所定距離離隔している第１の仮想的円筒体の外周面に対して一部又は全部が一致する第１の内周面が形成され、前記第２のコアは、第２の磁極部を備え、該第２の磁極部に前記ロータの前記外周面に対向すると共に、中心軸が前記ロータの前記回転軸と平行であり、かつ、前記ロータの前記中心軸から前記第１の仮想的円筒体の前記中心軸に背向する方向に向かって前記所定距離離隔している第２の仮想的円筒体の外周面に対して一部又は全部が一致する第２の内周面が形成されていることを特徴とするロータリソレノイドである。

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、略円筒形状に形成されたケースと、前記ケースの内部に配置されたコイルボビンと、前記第１のコア及び前記第２のコアは、一部が前記コイルボビンによって包まれた状態に設けられていることを特徴とするロータリソレノイドである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第１のコアは、前記第１の磁極部の周方向における中間部に前記第１の磁極部と一体に形成された第１の支持部をさらに備え、前記第２のコアは、前記第２の磁極部の周方向における中間部に前記第２の磁極部と一体に形成された第２の支持部をさらに備え、前記第１の磁極部及び前記第１の支持部、並びに、前記第２の磁極部及び前記第２の支持部は、一部が前記コイルボビンによって包まれた状態に設けられていることを特徴とするロータリソレノイドである。

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、前記ロータに挿通された状態に設けられると共に、中心軸と直交する方向に貫通孔が形成されたシャフトと、前記シャフトの前記貫通孔に圧入する、又は、挿入して接着することによって固定された固定ピンをさらに有し、前記ロータは、前記シャフトの基端側の端部の相対向する部位に第１の切り欠き部及び第２の切り欠き部が形成され、該第１の切り欠き部と該第２の切り欠き部とに前記固定ピンの両端部の近傍部分がそれぞれ圧入されて、又は、挿入されていることを特徴とするロータリソレノイドである。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記固定ピンは、スプリングピン又は平行ピンであることを特徴とするロータリソレノイドである。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の発明において、略円筒形状に形成されると共に、前記ケースの前記シャフトの基端側の開口部に圧入することによって固定された基端側ハウジング部材と、略円筒形状に形成されると共に、前記ケースの前記シャフトの先端側の開口部に圧入することによって固定された先端側ハウジング部材と、外輪が前記基端側ハウジング部材に挿入されることによって固定され、内輪に前記シャフトの基端部の近傍部分が挿入されることによって前記シャフトを回転可能に支持する基端側ベアリングと、外輪が前記先端側ハウジング部材に挿入されることによって固定され、内輪に前記シャフトの先端部の近傍部分が挿入されることによって前記シャフトを回転可能に支持する先端側ベアリングをさらに有することを特徴とするロータリソレノイドである。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記基端側ハウジング部材は、内周面の前記基端側ベアリングよりも前記シャフトの基端側に環状溝が形成され、前記先端側ハウジング部材は、内周面の前記先端側ベアリングよりも前記シャフトの先端側に環状溝が形成され、前記基端側ハウジング部材の前記環状溝に挿入されると共に、前記基端側ベアリングが前記基端側ハウジング部材から離脱することを規制する基端側Ｃ型止め輪と、前記先端側ハウジング部材の前記環状溝に挿入されると共に、前記先端側ベアリングが前記先端側ハウジング部材から離脱することを規制する先端側Ｃ型止め輪をさらに有することを特徴とするロータリソレノイドである。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記コイルボビンにコイルワイヤを巻回して形成された第１のコイル及び第２のコイルと、前記基端側ハウジング部材は、前記コイルボビンに対向する側の端面に、環状に突出するように形成された外周側環状突出部と、該外周側環状突出部よりも内側に設けられると共に環状に突出するように形成された内周側環状突出部と、前記外周側環状突出部の一部を切り欠いたリード線用切り欠き部を備え、前記第１のコイルに接続されると共に、前記基端側ハウジング部材の前記外周側環状突出部と前記内周側環状突出部との間隙に配線された第１のリード線と、前記第２のコイルに接続されると共に、前記基端側ハウジング部材の前記外周側環状突出部と前記内周側環状突出部との間隙に配線された第２のリード線をさらに有することを特徴とするロータリソレノイドである。

請求項１に記載の発明によれば、ロータの回転軸に対して、第１のコアの第１の内周面に一致する第１の仮想的円筒体と、第２のコアの第２の内周面に一致する第２の仮想的円筒体とをそれぞれ所定距離、かつ、第１の仮想的円筒体と第２の仮想的円筒体とが背向する方向に離隔させることによって、回転角度の範囲をあまり小さくせずにトルクの変化を抑える構成としているので、ロータ又はコアを複雑な形状にすることなくある程度の回転範囲においてほぼ一定のトルクを保つことができる。

請求項２に記載の発明によれば、第１のコア及び第２のコアの一部がコイルボビンによって包まれるようにした、つまり、インサート成形によってコイルボビンを形成するので、ロータリソレノイドの組立時に第１のコア及び第２のコアを精確に配置する作業負担が軽減され、ロータリソレノイドの製造コストの低減が可能になる。

請求項３に記載の発明によれば、コイルボビンに第１の支持部及び第２の支持部を設けることによって、インサート成形時に治具によって第１の支持部及び第２の支持部を保持することが可能となり、第１のコア及び第２のコアをさらに精確に配置することができる。

請求項４に記載の発明によれば、固定ピンを用いることによってロータとシャフトとを簡単に一体化できる。

請求項５に記載の発明によれば、スプリングピン又は平行ピンを用いるので、固定ピンをロータに簡単に固定できる。

請求項６に記載の発明によれば、ケースに対して圧入された基端側ハウジング部材と先端側ハウジング部材とが基端側ベアリングと先端側ベアリングとを介してシャフトを支持しているので、シャフトに固定されたロータを精確に配置することができる。

請求項７に記載の発明によれば、基端側Ｃ型止め輪及び先端側Ｃ型止め輪を設けることによって、外部からの衝撃や振動によって基端側ベアリング及び先端側ベアリングが外方へ移動することを防止できる。また、基端側ベアリング又は先端側ベアリングの動作に問題があるときには、基端側Ｃ型止め輪又は先端側Ｃ型止め輪を取り外し、さらに基端側ベアリング又は先端側ベアリングを取り外して交換ができる。

請求項８に記載の発明によれば、第１のリード線及び第２のリード線が基端側ハウジング部材とコイルボビンとの間に挟まれることを防止できる。

本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの基本構造の概略を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの断面図である。 本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドのロータを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。 本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの第１のコアを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの第１のコアを示し、（ｃ）は断面図である。 本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの第１のコア及び第２のコアの配置を示す平面図である。正面図である。 本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドのコア一体型コイルボビンを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。 本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドのコア一体型コイルボビンを示し、（ｄ）は断面図、（ｅ）は第１のコア及び第２のコアの配置図である。 本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドのコア一体型コイルボビンを示し、（ｆ）は斜視図、（ｂ）は配線構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドのシャフトを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの基端側ハウジング部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は断面図である。 本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの先端側ハウジング部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は断面図である。 本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドのケースを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は断面図である。 本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドにおける偏心状態を示し、（ａ）は実施の形態における偏心の説明図、（ｂ）は他の偏心例の説明図である。 従来技術に係るロータリソレノイドを示す断面図である。

まず、以下に説明する本発明の実施の形態のロータリソレノイドの全て、及び、特許請求の範囲において、「先端側」とは、シャフトの先端側、すなわち、外部装置の機構が接続される端部（及びその近傍部分）の側を示すものとし、「基端側」とは先端側とは反対側の端部（及びその近傍部分）の側を示すものとする。また、シャフトの「中心軸」がこの実施の形態に係るロータリソレノイドの回転軸であるが、この「中心軸」はロータ、ケース、基端側ハウジング部材、及び、先端側ハウジング部材の各中心軸とも一致している。したがって、以下の説明及び特許請求の範囲において、シャフトの「回転軸」と述べた場合には、シャフト、ロータ、ケース、基端側ハウジング部材、及び、先端側ハウジング部材の各中心軸と同じものを示していることになる。

図１は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの基本構造の概略を示す説明図である。図１において、２０はロータ、３０は第１のコア、３１ａは第１の磁極部、３１ｂは第２の磁極部、３２は第１の支持部、３３は第１の内周面、３５は第２のコア、３６ａは第２の磁極部、３６ｂは第２の磁極部、３７は第２の支持部、３８は第２の内周面である。また、図２は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの断面図である。図２において、１０はロータリソレノイド、２３はシャフト、２４は中間部、２５は先端側突出部、２６は基端側突出部、２７はスプリングピン、２８は先端側ベアリング２８は基端側ベアリング、４０はコア一体型コイルボビン、６０は基端側ハウジング部材、６６は先端側ハウジング部材、７０はケース、７２は第１のコイル、７３は第２のコイル、７６ａは基端側Ｃ型止め輪、７６ｂは先端側Ｃ型止め輪、７７ａは基端側フェルトワッシャ、７７ｂは先端側フェルトワッシャ、７８ａは第１のリード線、７８ｂは第２のリード線、７９は熱収縮チューブであり、その他の符号は図１と同じものを示す。

最初に、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイド１０の概要について説明する。図２に示すように、この実施の形態に係るロータリソレノイド１０は、ケース７０、基端側ハウジング部材６０及び先端側ハウジング部材６６によって外殻が構成されており、円筒形状に近い外観を呈している。また、シャフト２３の先端側突出部２５の先端部及びその近傍部分は、外部装置の機構に接続されて回転運動を伝達する手段となる。また、ロータ２０の中心軸は、前述したように、シャフト２３の中心軸と一致しているが、ロータ２０は、第１のコイル７２及び第２のコイル７３に通電したときに、このロータ２０とシャフト２３とに共通する中心軸を回転軸として回転する。

さらに、図１に示すように、第１のコア３０は第１の磁極部３１ａ及び３１ｂを備え、第２のコア３５は第２の磁極部３６ａ及び３６ｂを備えている。第１の磁極部３１ａ及び３１ｂの第１の内周面３３は、半円筒形状に形成されており、その中心軸はロータ２０及びシャフト２３の回転軸に平行となるように設けられている。同様に、第２の磁極部３６ａ及び３６ｂの第２の内周面３８も、半円筒形状に形成されており、その中心軸はロータ２０及びシャフト２３の回転軸に平行となるように設けられている。くわえて、第１の内周面３３に一致する第１の仮想的円筒体を想定すると、この第１の仮想的円筒体は、ロータ２０及びシャフト２３の回転軸から所定距離である距離Ｄだけ離隔している。また、第２の内周面３８に一致する第２の仮想的円筒体を想定すると、この第２の仮想的円筒体は、第１の仮想的円筒体の中心軸に背向する方向に向かって、ロータ２０及びシャフト２３の回転軸から距離Ｄだけ離隔している。すなわち、第１の仮想的円筒体及び第２の仮想的円筒体の中心軸と、ロータ２０及びシャフト２３の回転軸とは、一直線上に並んでいる。

この実施の形態に係るロータリソレノイド１０は、このように、第１の仮想的円筒体及び第２の仮想的円筒体の中心軸と、ロータ２０及びシャフト２３の回転軸とを距離Ｄだけ離隔させることによって、ある程度の回転範囲においてほぼ一定のトルクを保つことを実現している。また、ロータ２０は、略円筒形状に形成され、第１の磁極部３１ａ及び３１ｂの第１の内周面３３、並びに、第２の磁極部３６ａ及び３６ｂの第２の内周面３８は、半円筒形状に形成されているが、ロータ２０の外周面と、第１の磁極部３１ａ及び３１ｂの第１の内周面３３、並びに、第２の磁極部３６ａ及び３６ｂの第２の内周面３８との距離は、常に一定であり、回転に伴って変化するようなことはない。したがって、この実施の形態に係るロータリソレノイド１０は、特開２０１４－２２９７３５号公報に記載された発明のように、ロータやコアの形状を複雑な形状に形成していない。また、一部の揺動型ソレノイドのように、ロータの回転に伴ってロータとコアとの対向する面同士の距離が変化するような構成でもない。

続けて、実施の形態に係るロータリソレノイドの構造並びに各部材の形状及び機能について詳細に説明する。図３は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドのロータを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。図３において、２１ａは第１の切り欠き部、２１ｂは第２の切り欠き部、２２ａは外周面、２２ｂは内周面であり、その他の符号は図２と同じものを示す。

ロータ２０は、図２に示すように、第１のコア３０の第１の磁極部３１ａ及び３１ｂ、第２のコア３５の第２の磁極部３６ａ及び３６ｂ、並びに、コア一体型コイルボビン４０に囲まれた空間に配置されており、後述するように、シャフト２３と一体的に設けられている。また、ロータ２０は、図３に示すように、マグネットを略円筒形状に成形したものであり、Ｓ極側とＮ極側とがそれぞれ略半円筒形状となるように着磁されている。外周面２２ａは、僅かな間隙をおいて第１の磁極部３１ａ及び３１ｂ、並びに、第２のコア３５の第２の磁極部３６ａ及び３６ｂに対向している。内周面２２ｂ側には、シャフト２３の中間部２４が挿入される。第１の切り欠き部２１ａ及び第２の切り欠き部２１ｂは、後述するスプリングピン２７を挿入するために形成されている。なお、第１の切り欠き部２１ａ及び第２の切り欠き部２１ｂに対してスプリングピン２７を圧入するようにしてもよい。なお、スプリングピン２７を挿入又は圧入した上で、接着剤を併用してもよい。

なお、ロータ２０の形状は、図３に示している略円筒形状に限られるものではない。例えば、ロータを、永久磁石からなり、中心軸に直行する方向の断面が扇形状である略柱状に形成された第１のロータ部材と第２のロータ部材とから構成されるものとし、第１のロータ部材と第２のロータ部材との扇形状の外周面を互いに背向するように配置してロータとしてもよい。つまり、本発明に係るロータは、ロータ全体として筒状又は柱状に形成されており、ロータ２０の外周面２２ａに一致する外周面を備え、ロータ２０と同様に着磁されていれば、様々な形状に形成することが可能である。さらに、永久磁石からなる部材を補強するために、非磁性部材からなり、永久磁石からなる部材と一体的に設けられた補強部材を備えていてもよい。

さらに、第１のコア３０及び第２のコア３５について説明する。図４は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの第１のコアを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図４において、３２ａは第１の露出面を示し、その他の符号は図１と同じものを示す。また、図５は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの第１のコアを示し、（ｃ）は断面図である。図５において用いた符号は、すべて図１と同じものを示す。くわえて、図６は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの第１のコア及び第２のコアの配置を示す平面図である。図６において、３７ａは第２の露出面、８０は間隙であり、その他の符号は図１及び図４と同じものを示す。また、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドにおける偏心状態を示し、（ａ）は実施の形態における偏心の説明図、（ｂ）は他の偏心例の説明図である。図１４において用いた符号は、すべて図１と同じものを示す。

第１のコア３０は、図４及び図５に示すように、略半円筒形状に形成された第１の磁極部３１ａ及び３１ｂの周方向における中間部に、第１の支持部３２が第１の磁極部３１ａ及び３１ｂと一体に形成されている。第１の支持部３２は、コア一体型コイルボビン４０をインサート成形したときに、外周面である第１の露出面３２ａが樹脂に覆われず、外部に露出した状態になされる。これは、ロータリソレノイド１０の組立後において、第１の露出面３２ａがケース７０と直接に接した状態、又は、極めて接近するように構成したことによって、第１のコイル７２及び第２のコイル７３に通電したときに、第１の支持部３２とケース７０との間の磁気抵抗を低減できることによる。また、図６に示すように、第２のコア３５は、第２の磁極部３６ａ及び３６ｂ、並びに、第２の支持部３７が第１のコア３０の第１の磁極部３１ａ及び３１ｂ、並びに、第１の支持部３２と全く同じ形状に形成されている。くわえて、第１のコア３０と第２のコア３５とは、第１の内周面３３と第２の内周面３８とが正対するように、かつ、シャフト２３の回転軸方向において同じ位置になるように配置されている。さらに、第２の支持部３７においても、第２の支持部３７とケース７０との間の磁気抵抗を低減するために、コア一体型コイルボビン４０をインサート成形したときに、外周面である第２の露出面３７ａが樹脂に覆われず、外部に露出した状態になされる。

さらに、第１のコア３０と第２のコア３５とは、互いに独立した磁極とするために、間隙８０の幅だけ離隔している。前述のように、第１の仮想的円筒体の中心軸と、第２の仮想的円筒体の中心軸とがシャフト２３の回転軸に対して距離Ｄだけ離隔するように配置されているので、第１の磁極部３１ａ及び３１ｂと、第２の磁極部３６ａ及び３６ｂとの間隙８０は、従来技術に係る構成における間隙よりも２Ｄ分だけ幅広いものとなる。また、間隙８０は、後述するように、第１のコイル７２及び第２のコイル７３を形成する際にも必要となる。なお、距離Ｄは、特定の長さに限られるものでなく、若干の変更が可能である。図１４（ａ）は図１と同じく、第１のコア３０と第２のコア３５とが距離Ｄだけいるが、例えば、図１４（ｂ）に示すように、距離Ｄ’（＞Ｄ）だけ偏心させることも可能である。また、第１のコア３０の第１の内周面３３と第２のコア３５の第２の内周面３８とは、半円筒形状に形成されているが、例えば、必要となる特性を得るために縁辺部及びその近傍部分のみを平坦な形状にするなど若干の変更を加えてもよい。

続けて、コア一体型コイルボビン４０について説明する。図７は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドのコア一体型コイルボビンを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図である。図７において、４１は基端側平坦面、４２ａ及び４２ｂは開口部、４３は基端側第１の内周側仕切り板、４４は基端側第２の内周側仕切り板、４５は先端側平坦面、４６ａ及び４６ｂは開口部、４７は第２の側板部、４８は先端側第１の内周側仕切り板、４９は先端側第２の内周側仕切り板、５０は第１の外周側仕切り板、５１ａは第１の側方部、５１ａは第２の側方部、５２は２の外周側仕切り板、５３ａは第１の側方部、５３ａは第２の側方部であり、その他の符号は図１と同じものを示す。くわえて、図８は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドのコア一体型コイルボビンを示し、（ｄ）は断面図、（ｅ）は第１のコア及び第２のコアの配置図である。図８において、５４は第１の被覆部、５５は第２の被覆部、５６は中間部、５７は第１のコア用開口部、５８は第２のコア用開口部であり、その他の符号は図１及び図７と同じものを示す。さらに、図９は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドのコア一体型コイルボビンを示し、（ｆ）は斜視図、（ｂ）は配線構成を示す断面図である。図９において、７４はコイルワイヤ、７５ａは第１の部分、７５ｂは渡り線部分、７５ｃは第２の部分であり、その他の符号は図１及び図７と同じものを示す。

コア一体型コイルボビン４０は、ケース７０の内部で、かつ、基端側ハウジング部材６０及び先端側ハウジング部材との間の位置に配置されている。さらに、前述したように、インサート成形によって第１のコア３０及び第２のコア３５の外周面の一部を包み込むように設けられている。すなわち、図８に示すように、第１のコア３０の第１の磁極部３１ａ、及び、第２のコア３５の第２の磁極部３６ａの外周面側は、コア一体型コイルボビン４０の第１の被覆部５４に包み込まれ、第１のコア３０の第１の磁極部３１ｂ、及び、第２のコア３５の第２の磁極部３６ｂの外周面側は、第２の被覆部５５に包み込まれる。なお、第１のコア３０の第１の支持部３２の外周面と、第２のコア３５の第２の支持部３７の外周面とは、第１のコア用開口部５７と第２のコア用開口部とにおいて外側に露出している。したがって、第１のコア３０及び第２のコア３５は、ロータリソレノイド１０の組立工程においてコア一体型コイルボビン４０によって中間部５６の所定位置に精確に配置され、組立後においても正しい位置に保持され続ける。

また、コア一体型コイルボビン４０は、図７、図８（ｄ）及び図９（ｆ）に示すように、略半円筒形状に形成されると共に、第１のコア３０及び第２のコア３５よりもシャフト２３の基端側突出部２６側に設けられた基端側第１の内周側仕切り板４３と、基端側第１の内周側仕切り板４３に相対向するように、かつ、略半円筒形状に形成されると共に第１のコア３０及び第２のコア３５よりもシャフト２３の基端側突出部２６側に設けられた基端側第２の内周側仕切り板４４を備えている。くわえて、略半円筒形状に形成されると共に第１のコア３０及び第２のコア３５よりもシャフト２３の先端側突出部２５側に設けられた先端側第１の内周側仕切り板４８と、先端側第１の内周側仕切り板４８に相対向するように、かつ、略半円筒形状に形成されると共に第１のコア３０及び第２のコア３５よりもシャフトの先端側に設けられた先端側第２の内周側仕切り板４９を備えている。

また、コア一体型コイルボビン４０は、略半円筒形状に形成されると共に基端側第１の内周側仕切り板４３及び先端側第１の内周側仕切り板４８を外側から覆うように設けられた第１の外周側仕切り板５０と、略半円筒形状に形成されると共に基端側第２の内周側仕切り板４４及び先端側第２の内周側仕切り板４９を外側から覆うように設けられた第２の外周側仕切り板５２を備えている。さらに、第１の外周側仕切り板５０の第１の側方部５１ａ及び第２の側方部５１ｂと基端側平坦面４１との間に形成された間隙と、第２の外周側仕切り板５２の第１の側方部５３ａ及び第２の側方部５３ｂと先端側平坦面４５との間に形成された間隙とに対して、図９（ｇ）に示すように、コイルワイヤ７４の第１の部分７５ａを巻回し、同様に、第２の外周側仕切り板５２の第１の側方部５３ａ及び第２の側方部５３ｂと基端側平坦面４１との間に形成された間隙と、第２の外周側仕切り板５２の第１の側方部５３ａ及び第２の側方部５３ｂと先端側平坦面４５との間に形成された間隙とに対して、図９（ｇ）に示すように、コイルワイヤ７４の第２の部分７５ｃを巻回して、第１のコイル７２と第２のコイル７３とを形成している。なお、第１のコイル７２と第２のコイル７３とのターン数は同一である。

巻き重ねたコイルワイヤ７４の第１の部分７５ａは、基端側第１の内周側仕切り板４３及び先端側第１の内周側仕切り板４８と、第１の外周側仕切り板５０とによって保持されるので、第２の部分７５ｃの巻回中又は巻回後に形が崩れることはない。同様に、第２の部分７５ｃは、基端側第２の内周側仕切り板４４及び先端側第２の内周側仕切り板４９と、第２の外周側仕切り板５２によって保持される。また、コイルワイヤ７４の第１の部分７５ａと第２の部分７５ｃとは、渡り線部分７５ｂを介して連続しているので、第１のコイル７２と第２のコイル７３とは、通電時には同時に磁界を生成する。コア一体型コイルボビン４０の中間部５６には、同じ大きさ及び形状の第１のコア３０と第２のコア３５とが配置されているので、第１のコイル７２と第２のコイル７３とに通電したときには、第１のコア３０を流れる磁束と第２のコア３５を流れる磁束とは同じになる。また、第１のコイル７２と第２のコイル７３との端部は、図２に示している熱収縮チューブ７９を挿通している第１のリード線７８ａと第２のリード線７８ｂとに接続されている。

続けて、図１０は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドのシャフトを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図１０において、２３ａは貫通孔であり、その他の符号は図２と同じものを示す。また、図１１は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの基端側ハウジング部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は断面図である。図１１において、６１は外周側環状突出部、６２は内周側環状突出部、６３は配線溝、６４はリード線用切り欠き部、６５は内周面、６５ａは環状溝であり、その他の符号は図２と同じものを示す。さらに、図１２は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの先端側ハウジング部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は断面図である。図１２において、６７は圧入部、６８は内周側突出部、６９は内周面、６９ａは環状溝であり、その他の符号は図２と同じものを示す。図１３は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドのケースを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は断面図である。図１３は、７１は内周面であり、その他の符号は図２と同じものを示す。

シャフト２３は、ロータ２０を回転可能に支持するものであり、図１０に示すように、中間部２４と、中間部２４から基端側に延びる先端側突出部２５、及び、中間部２４から基端側に延びる基端側突出部２６とを備えている。中間部２４は、図２に示すように、ロータ２０を挿通した状態でスプリングピン２７を圧入し、さらに接着剤によってロータ２０をスプリングピン２７に固定する。また、シャフト２３は、先端側突出部２５に対して先端側ベアリング２８が圧入され、基端側突出部２６に対して基端側ベアリング２９が圧入されており、先端側ベアリング２８及び基端側ベアリング２９によって回転可能に支持されている。なお、シャフトを基端側と先端側との２つの構成部材からなるものとし、ロータの基端側の面と先端側の面とに凹陥部を形成し、これらの凹陥部に２つの構成部材をそれぞれ圧入するようにしてもよい。

基端側ハウジング部材６０は、図１１に示すように、略円筒形状に形成されており、内側の面、つまり、先端側ハウジング部材６６と対向する側の面において、外周側環状突出部６１と内周側環状突出部６２とを形成し、これらの間隙を配線溝６３としている。配線溝６３を設けたことによって、第１のリード線７８ａ及び第２のリード線７８ｂが基端側ハウジング部材６０とコア一体型コイルボビン４０との間に挟まれることを防止できる。さらに、第１のリード線７８ａ及び第２のリード線７８ｂがシャフト２３等に触れることを防止できる。また、配線溝６３には、第１のリード線７８ａ及び第２のリード線７８ｂを外部に導出するためにリード線用切り欠き部６４が形成されている。また、内周面６５には、基端側ベアリング２９の圧入深さを規定するために段差部が形成されている。また、基端側ベアリング２９は、中空部の外側から圧入又は離脱できるので、基端側ベアリング２９に不具合がある場合に交換可能な構成となっている。くわえて、内周面６５には、環状溝６５ａが形成されている。環状溝６５ａは、基端側Ｃ型止め輪７６ａを挿入するために形成されている。基端側Ｃ型止め輪７６ａは、図２に示すように、基端側ベアリング２９が基端側ハウジング部材６０から離脱することを規制する役割を持つ。また、基端側ハウジング部材６０の外側の開口部は、基端側フェルトワッシャ７７ａによって閉止されている。

先端側ハウジング部材６６は、図１２に示すように、略円筒形状に形成されており、内周面６９には、環状溝６９ａが形成されている。環状溝６９ａは、先端側Ｃ型止め輪７６ｂを挿入するために形成されている。先端側Ｃ型止め輪７６ｂは、図２に示すように、基端側ベアリング２９が先端側ハウジング部材６６から離脱することを規制する役割を持つ。また、先端側ハウジング部材６６の外側の開口部は、基端側フェルトワッシャ７７ｂによって閉止されている。ケース７０は、図２及び図１３に示すように、略円筒形状に形成されており、内周面７１の両端部に対して、基端側ハウジング部材６０と先端側ハウジング部材６６とが圧入されている。

以上のように、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイド１０は、ロータ２０の回転軸に対して、第１のコア３０の第１の内周面３３に一致する第１の仮想的円筒体と、第２のコア３５の第２の内周面３８に一致する第２の仮想的円筒体とをそれぞれ距離Ｄ、かつ、第１の仮想的円筒体と第２の仮想的円筒体とが背向する方向に離隔させることによって、回転角度の範囲をあまり小さくせずにトルクの変化を抑える構成としているので、ロータ２０、又は、第１のコア３０若しくは第２のコア３５を特開２０１４－２２９７３５号公報の発明のように複雑な形状にすることなく、ある程度の回転範囲においてほぼ一定のトルクを保つことができる。くわえて、ロータが回転するのにつれてロータとコアとの距離が変化するような複雑な配置にする必要もない。また、第１のコア３０及び第２のコア３５の一部がコア一体型コイルボビン４０によって包まれるようにした、つまり、インサート成形によってコア一体型コイルボビン４０を形成するので、ロータリソレノイド１０の組立時に第１のコア３０及び第２のコア３５を精確に配置する作業負担が軽減され、ロータリソレノイド１０の製造コストの低減が可能になる。さらに、コイルボビンに第１の支持部及び第２の支持部を設けることによって、インサート成形時に治具によって第１の支持部及び第２の支持部を保持することが可能となり、第１のコア及び第２のコアをさらに精確に配置することができる。

くわえて、ロータ２０とシャフト２３とを固定ピンであるスプリングピン２７を用いて一体化しているので、ロータ２０とシャフト２３とを簡単に一体化できる。また、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイド１０は、ケース７０に対して圧入された基端側ハウジング部材６０と先端側ハウジング部材６６とが基端側ベアリング２９と先端側ベアリング２８とを介してシャフト２３を支持しているので、シャフト２３の中間部２４に固定されたロータ２０を精確に配置することができる。さらに、基端側Ｃ型止め輪７６ａ及び先端側Ｃ型止め輪７６ｂを設けることによって、外部からの衝撃や振動によって基端側ベアリング２９及び先端側ベアリング２８が外方へ移動することを防止できる。また、基端側ベアリング又は先端側ベアリング２８の動作に問題があるときには、基端側Ｃ型止め輪７６ａ又は先端側Ｃ型止め輪７６ｂを取り外して交換ができる。くわえて、基端側ハウジング部材６０に配線溝６３を設けたので、第１のリード線７８ａ及び第２のリード線７８ｂが基端側ハウジング部材６０とコア一体型コイルボビン４０との間に挟まれることを防止できる。

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、前述のように、ロータを、永久磁石からなり、中心軸に直行する方向の断面が扇形状である略柱状に形成された第１のロータ部材と第２のロータ部材とから構成されるものとし、第１のロータ部材と第２のロータ部材との扇形状の外周面を互いに背向するように配置してロータとするなど、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ロータリソレノイドに適用することが可能である。

１０ ロータリソレノイド
２０ ロータ
２１ａ 第１の切り欠き部
２１ｂ 第２の切り欠き部
２２ａ 外周面
２２ｂ 内周面
２３ シャフト
２３ａ 貫通孔
２４ 中間部
２５ 先端側突出部
２６ 基端側突出部
２７ スプリングピン
２８ 先端側ベアリング
２９ 基端側ベアリング
３０ 第１のコア
３１ａ 第１の磁極部
３１ｂ 第２の磁極部
３２ 第１の支持部
３２ａ 第１の露出面
３３ 第１の内周面
３５ 第２のコア
３６ａ 第２の磁極部
３６ｂ 第２の磁極部
３７ 第２の支持部
３７ａ 第２の露出面
３８ 第２の内周面
４０ コア一体型コイルボビン
４１ 基端側平坦面
４２ａ 開口部
４２ｂ 開口部
４３ 基端側第１の内周側仕切り板
４４ 基端側第２の内周側仕切り板
４５ 先端側平坦面
４６ａ 開口部
４６ｂ 開口部
４７ 第２の側板部
４８ 先端側第１の内周側仕切り板
４９ 先端側第２の内周側仕切り板
５０ 第１の外周側仕切り板
５１ａ 第１の側方部
５１ｂ 第２の側方部
５２ 第２の外周側仕切り板
５３ａ 第１の側方部
５３ｂ 第２の側方部
５４ 第１の被覆部
５５ 第２の被覆部
５６ 中間部
５７ 第１のコア用開口部
５８ 第２のコア用開口部
６０ 基端側ハウジング部材
６１ 外周側環状突出部
６２ 内周側環状突出部
６３ 配線溝
６４ リード線用切り欠き部
６５ 内周面
６５ａ 環状溝
６６ 先端側ハウジング部材
６７ 圧入部
６８ 内周側突出部
６９ 内周面
６９ａ 環状溝
７０ ケース
７１ 内周面
７２ 第１のコイル
７３ 第２のコイル
７４ コイルワイヤ
７５ａ 第１の部分
７５ｂ 渡り線部分
７５ｃ 第２の部分
７６ａ 基端側Ｃ型止め輪
７６ｂ 先端側Ｃ型止め輪
７７ａ 基端側フェルトワッシャ
７７ｂ 先端側フェルトワッシャ
７８ａ 第１のリード線
７８ｂ 第２のリード線
７９ 熱収縮チューブ
８０ 間隙
９０ ロータリソレノイド
９１ マグネットロータ
９２ シャフト
９３ マグネット
９３ａ 外周面
９４ ヨーク
９４ａ 内周面
９５ ヨーク
９５ｂ 内周面
９６ａ 規制凸部
９６ｂ 規制凸部
９７ａ エアギャップ形成部
９７ｂ エアギャップ形成部
９８ａ ギャップ
９８ｂ ギャップ
９８ｃ ギャップ
９９ コイル

Claims (8)

1. 一部又は全部が永久磁石からなり、筒状又は柱状に形成されると共に、外周面の中心軸を回転軸として回転可能に設けられたロータと、
   前記ロータの近傍に、かつ、前記ロータが互いの間に介在するように配置された第１のコア及び第２のコアを有しているロータリソレノイドであって、
   前記第１のコアは、第１の磁極部を備え、該第１の磁極部に前記ロータの前記外周面に対向すると共に、中心軸が前記ロータの前記回転軸と平行であり、かつ、前記ロータの前記回転軸から所定距離離隔している第１の仮想的円筒体の外周面に対して一部又は全部が一致する第１の内周面が形成され、
   前記第２のコアは、第２の磁極部を備え、該第２の磁極部に前記ロータの前記外周面に対向すると共に、中心軸が前記ロータの前記回転軸と平行であり、かつ、前記ロータの前記回転軸から前記第１の仮想的円筒体の前記中心軸に背向する方向に向かって前記所定距離離隔している第２の仮想的円筒体の外周面に対して一部又は全部が一致する第２の内周面が形成されていることを特徴とするロータリソレノイド。
2. 略円筒形状に形成されたケースと、
   前記ケースの内部に配置されたコイルボビンと、
   前記第１のコア及び前記第２のコアは、一部が前記コイルボビンによって包まれた状態に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のロータリソレノイド。
3. 前記第１のコアは、前記第１の磁極部の周方向における中間部に前記第１の磁極部と一体に形成された第１の支持部をさらに備え、
   前記第２のコアは、前記第２の磁極部の周方向における中間部に前記第２の磁極部と一体に形成された第２の支持部をさらに備え、
   前記第１の磁極部及び前記第１の支持部、並びに、前記第２の磁極部及び前記第２の支持部は、一部が前記コイルボビンによって包まれた状態に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のロータリソレノイド。
4. 前記ロータに挿通された状態に設けられると共に、中心軸と直交する方向に貫通孔が形成されたシャフトと、
   前記シャフトの前記貫通孔に圧入する、又は、挿入して接着することによって固定された固定ピンをさらに有し、
   前記ロータは、前記シャフトの基端側の端部の相対向する部位に第１の切り欠き部及び第２の切り欠き部が形成され、該第１の切り欠き部と該第２の切り欠き部とに前記固定ピンの両端部の近傍部分がそれぞれ圧入されて、又は、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に記載のロータリソレノイド。
5. 前記固定ピンは、スプリングピン又は平行ピンであることを特徴とする請求項４に記載のロータリソレノイド。
6. 略円筒形状に形成されると共に、前記ケースの前記シャフトの基端側の開口部に圧入することによって固定された基端側ハウジング部材と、
   略円筒形状に形成されると共に、前記ケースの前記シャフトの先端側の開口部に圧入することによって固定された先端側ハウジング部材と、
   外輪が前記基端側ハウジング部材に挿入されることによって固定され、内輪に前記シャフトの基端部の近傍部分が挿入されることによって前記シャフトを回転可能に支持する基端側ベアリングと、
   外輪が前記先端側ハウジング部材に挿入されることによって固定され、内輪に前記シャフトの先端部の近傍部分が挿入されることによって前記シャフトを回転可能に支持する先端側ベアリングをさらに有することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のロータリソレノイド。
7. 前記基端側ハウジング部材は、内周面の前記基端側ベアリングよりも前記シャフトの基端側に環状溝が形成され、
   前記先端側ハウジング部材は、内周面の前記先端側ベアリングよりも前記シャフトの先端側に環状溝が形成され、
   前記基端側ハウジング部材の前記環状溝に挿入されると共に、前記基端側ベアリングが前記基端側ハウジング部材から離脱することを規制する基端側Ｃ型止め輪と、
   前記先端側ハウジング部材の前記環状溝に挿入されると共に、前記先端側ベアリングが前記先端側ハウジング部材から離脱することを規制する先端側Ｃ型止め輪をさらに有することを特徴とする請求項６に記載のロータリソレノイド。
8. 前記コイルボビンにコイルワイヤを巻回して形成された第１のコイル及び第２のコイルと、
   前記基端側ハウジング部材は、前記コイルボビンに対向する側の端面に、環状に突出するように形成された外周側環状突出部と、該外周側環状突出部よりも内側に設けられると共に環状に突出するように形成された内周側環状突出部と、前記外周側環状突出部の一部を切り欠いたリード線用切り欠き部を備え、
   前記第１のコイルに接続されると共に、前記基端側ハウジング部材の前記外周側環状突出部と前記内周側環状突出部との間隙に配線された第１のリード線と、
   前記第２のコイルに接続されると共に、前記基端側ハウジング部材の前記外周側環状突出部と前記内周側環状突出部との間隙に配線された第２のリード線をさらに有することを特徴とする請求項７に記載のロータリソレノイド。

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