JP2920821B2 - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁性体におけるハ
ウジング、このハウジング内に配設されるコイル、この
コイルに囲繞されてハウジングに固着される固定コア、
コイルの励磁により固定コアに吸着される可動コア、こ
の可動コアを固定コアから離間する方向に付勢する戻し
ばね、及び可動コアの外端部に結合されるジョイント部
材を備える電磁アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】かゝる電磁アクチュエータは、例えば実
開平２−４４１７７号公報に開示されているように、既
に知られている。

【０００３】ところで、従来の電磁アクチュエータで
は、可動コアとジョイント部材の結合に、両者を横方向
に貫通するスプリングピンを用いている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような可動コア
及びジョイント部材の結合構造では、スプリングピンと
いう特別な結合部材を用いることからコストダウンが困
難である上、万一スプリングピンが離脱した場合には、
ジョイント部材が外れてしまうので信頼性にも難があ
る。

【０００５】本発明は、特別な結合部材を用いることな
く可動コア及びジョイント部材の結合が可能である上、
その結合の信頼性が高い前記電磁アクチュエータを提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、前記電磁アクチュエータにおいて、ジョ
イント部材を合成樹脂製として、それに可動コアの外端
部外周面に圧入結合される円筒部を形成し、この円筒部
に、可動コアの外周面に係止する係止爪を一体に形成し
たことを第１の特徴とする。

【０００７】また本発明は、上記特徴に加えて、ジョイ
ント部材の円筒部に、可動コアに外装される戻しばねの
可動端を支承するフランジを形成したことを第２の特徴
とする。

【０００８】さらに本発明は、第２の特徴に加えて、戻
しばねをテーパコイルばねで構成すると共に、該ばねの
小径端を前記ハウジングに、大径端を前記フランジにそ
れぞれ支承させたことを第３の特徴とする。

【０００９】さらにまた本発明は、第３の特徴に加え
て、ジョイント部材の円筒部外周に、戻しばねに囲繞さ
れ且つその大径端と嵌合する大径部を有するテーパ部を
設けたことを第４の特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、添付図面
に示す本発明の実施例に基いて説明する。

【００１１】先ず図１において、電磁アクチュエータＡ
は、ハウジング１、ボビン２、コイル３、案内スリーブ
４、固定コア５、可動コア６及びカバー７を主たる構成
要素とする。

【００１２】図１及び図１２に示すように、ハウジング
１は１枚の磁性鋼板をコ字状にプレス成形してなるもの
で、相対向する左右の端壁１ａ，１ｂと、これらを連結
する側壁１ｃとを有する。側壁１ｃには位置決め突起８
及び取付孔９が設けられ、これらを利用して電磁アクチ
ュエータＡは、適当な支持体Ｓの定位置にボルト１０に
より固着される。ハウジング１の左端壁１ａには、その
中心部に小径支持孔１１が、またその側方に位置決め孔
１３が穿設される。その右端壁１ｂには、上記小径支持
孔１１と同軸線上に並ぶ大径支持孔１２が、またその側
方に係止爪１４が、さらに先端角部に位置決め斜面１５
が形成される。

【００１３】またハウジング１の各端壁１ａ，１ｂ及び
側壁１ｃ間の屈曲部両端面には切欠１６が設けられる。
これら切欠１６はハウジング１の平板時に予め形成され
るもので、各端壁１ａ，１ｂ及び側壁１ｃ間の屈曲時
に、その屈曲部両端の食み出しを防ぐことができる。

【００１４】ボビン２は合成樹脂製であって、コイル３
を巻装する円胴２ｃと、この円胴２ｃの左端に連なる薄
肉フランジ２ａと、円胴２ｃの右端に連なる厚肉フラン
ジ２ｂとからなっている。円胴２ｃの内径は前記大径支
持孔１２と略同径に設定され、また両フランジ２ａ，２
ｂの外面間距離は、前記ハウジング１の両端壁１ａ，１
ｂの内面間距離と略等しく設定される。薄肉フランジ２
ａの外面には、前記位置決め孔１３に嵌合し得る位置決
め突起１７が一体に形成される。また厚肉フランジ２ｂ
の外周縁には、その軸方向外方へ延出するカプラハウジ
ング１８が一体に連設される。このカプラハウジング１
８はボビン２と一体成形されるものである。

【００１５】而して、ボビン２をハウジング１の両端壁
１ａ，１ｂ間に挿入することにより、ボビン２の薄肉フ
ランジ２ａはハウジング１の左端壁１ａ内面に、厚肉フ
ランジ２ｂは右端壁１ｂ内面にそれぞれ密着すると共
に、位置決め突起１７が位置決め孔１３に嵌合し、カプ
ラハウジング１８が位置決め斜面１５に当接する。こう
してボビン２の円胴２ｃはハウジング１の大小の支持孔
１１，１２と同軸に位置決めされる。

【００１６】ボビン２の前記位置決め突起１７は、図９
に示すように、薄肉フランジ２ａの外面から比較的急角
度で立上がるテーパ部１７ａと、このテーパ部１７ａの
小径端に連なる緩角度の山部１７ｂとからなっていて、
全体として椀形をなしている。したがって、ボビン２を
ハウジング１内に挿入するとき、位置決め突起１７は、
山部１７ｂにより薄肉フランジ２ａに僅かな弾性変形を
与えつゝハウジング１の左端壁１ａ内面をスムーズに滑
り、そして薄肉フランジ２ａの復元力でテーパ部１７ａ
を位置決め孔１３に嵌合させるので、位置決め精度が高
く、しかも良好な節度感をもってその嵌合状態を知るこ
とができる。

【００１７】この位置決め突起１７の高さは位置決め孔
１３の深さに比し充分小さく設定される。これにより、
位置決め孔１３は、上記突起１７と反対側から後述する
カバー７の位置決め突起４４との嵌合をも可能にしてい
る。

【００１８】ボビン２の円胴２ｃ、及びハウジング１の
大径支持孔１２に非磁性金属製の案内スリーブ４が嵌装
され、この案内スリーブ４内に固定コア５及び可動コア
６が配設される。

【００１９】図１及び図６に示すように、固定コア５は
円柱状をなしており、この一端部外周に環状溝１９が、
またその一端面に小軸２０が形成される。さらにその他
端部には、その端面に開口するテーパ孔２１と、このテ
ーパ孔２１の小径端に連なる凹部２２とが設けられる。
この固定コア５は案内スリーブ４の一端部内周面に密合
され、該スリーブ４の、前記環状溝１９との対応部分を
数個所かしめることにより、該スリーブ４の内周面から
隆起させた数個のかしめ突起２３が前記環状溝１９に係
止される。このようなかしめ結合を行うと、比較的軽い
かしめ力をもってかしめ突起２３の形成が可能で、案内
スリーブ４及び固定コア５の歪みを防ぎ、両者４，５の
同軸性を確保できる。

【００２０】また固定コア５は、その小軸２０をハウジ
ング１の左端壁１ａの小径支持孔１１に挿通されて該端
壁１ａの内面に密着するように配置され、小軸２０の外
端は、かしめにより膨大部２０ａに形成される。こうし
て固定コア５はハウジング１の左端壁１ａに固着され
る。したがって、案内スリーブ４は固定コア５を介して
ハウジング１に固定されることになる。

【００２１】案内スリーブ４の他端部は、ハウジング１
の右端壁１ｂの大径支持孔１２に遊嵌されると共に、そ
の右端壁１ｂから外方へ長く突出している。この突出に
より案内スリーブ４の可動コア６に対する支持スパンが
増加し、可動コア６の傾きを極力抑えることができる。
また案内スリーブ４と大径支持孔１２との遊嵌は、両者
の同軸性誤差の吸収に寄与する。

【００２２】可動コア６はプランジャ形をなして、案内
スリーブ４に摺動自在に嵌装される。この可動コア６
の、案内スリーブ４から突出した外端にはジョイント部
材２４が付設され、それとハウジング１の右端壁１ｂと
の間に可動コア６を固定コア５から離間する方向に付勢
する戻しばね２５が縮設される。即ち戻しばね２５は可
動コア６に外装される。

【００２３】図１及び図１０に示すように、ジョイント
部材２４は合成樹脂製で、一端に円筒部２４ａと、その
端壁２４ｂから突出する目玉部２４ｃとからなってお
り、その円筒部２４ａが可動コア６の外端部外周面に圧
入結合され、目玉部２４ｃに被作動部材２６が連結され
る。また円筒部２４ａには、複数の横孔２７と、この横
孔２７に臨んで先端の爪部を半径方向内向きに屈曲させ
た係止爪２８とが一体に形成される。この係止爪２８
は、円筒部２４ａに圧入された可動コア６の外端面が端
壁２４ｂに当接したとき、可動コア６の外周の環状溝２
９に自己の弾性力をもって係合する。したがって、円筒
部２４ａ及び可動コア６の圧入結合に万一緩みが生じて
も、ジョイント部材２４の離脱を防ぐことができる。

【００２４】さらにジョイント部材２４の円筒部２４ａ
の内端側外周面には、テーパ部３０と、このテーパ部３
０の大径端から立上るフランジ３１とが形成される。一
方、前記戻しばね２５は、コイルばね、特にテーパコイ
ルばねで構成され、その小径端は前記案内スリーブ４の
外周に嵌合してハウジング１の右端壁１ｂに支承され、
大径端はテーパ部３０の大径部に嵌合してフランジ３１
に支承される。テーパ部３０は、戻しばね２５の大径端
の定位置へのセットを誘導するものであるが、戻しばね
２５の伸縮時には、それとの干渉を避けるべく、該ばね
２５のテーパ角度より大なるテーパ角度が与えられる。

【００２５】可動コア６に外装された戻しばね２５は、
これを他部材に干渉されずに充分大径に形成できるの
で、軸方向長さを短縮しつゝ総合的に低ばね定数を得る
ことができる。特にテーパコイルばねの使用により、図
１５に示すような非線形特性を保有し得る。即ち戻しば
ね２５の圧縮前半では低ばね定数、後半では高ばね定数
となる特性を有する。しかも、戻しばね２５は、案内ス
リーブ４及びテーパ部３０の大径部により支承されるの
で、圧縮時でも倒れや座屈を生じない。

【００２６】再び図１において、可動コア６は、固定コ
ア５のテーパ孔２１に対応するテーパ軸６ａを内端に有
する。このテーパ軸６ａの端面には、膨大頭部３２ａを
有する小軸３２が突設され、これにゴム等からなる弾性
ストッパ３３が装着される。この弾性ストッパ３３は、
可動コア６の固定コア５の近接距離ｇを一定に規制すべ
く固定コア５の前記凹部２２の底面に当接するようにな
っており、その当接衝撃は弾性ストッパ３３自体の圧縮
変形により吸収される。この弾性ストッパ３３の端面に
は、これが前記凹部２２の底面に当接したとき、張付き
防止のために、図７及び図８に示すようなＣ字状、十字
状等の突起３３ａが形成される。

【００２７】いま、コイル３に通電してこれを励磁する
と、ハウジング１を介して固定コア５及び可動コア６に
流れる磁束により、両コア５，６相互に吸引力が発生
し、可動コア６は図１の鎖線位置から戻しばね２５を圧
縮しつゝ固定コア５に向って移動して、被作動部材２６
を作動する。このとき、可動コア６の弾性ストッパ３３
が固定コア５の凹部２２底面に当接することにより、両
コア５，６の近接距離ｇが特定の値に規制される。

【００２８】ところで、図１５に示すように、両コア
５，６相互の吸引力は、両コア５，６の軸方向間隙が上
記特定の値に減少するまでは漸増し、その値を下回ると
急増するので、この吸引力急増開始点Ｐもしくはその手
前側近傍を可動コア６の作動限とすべく、上記のように
両コア５，６の近接間隙を上記特定の値に規制すること
により、比較的安定した吸引力の下で可動コア６を、そ
のストロークを十分確保しつゝ作動させることができ、
したがって弾性ストッパ３３や凹部２２の寸法誤差に拘
らず被作動部材２６に対する駆動力の安定化を図ること
ができる。

【００２９】またこの場合、戻しばね２５として前述の
ような非線形特性のテーパコイルばねを使用しているの
で、可動コア６のストローク中、両コア５，６相互の吸
引力と戻しばね２５の荷重との差の変化が少なく、可動
コア６の作動衝撃力の増大を極力抑えることができる。

【００３０】また案内スリーブ４は、固定コア５に直接
固着されるので、可動コア６からサイドスラストを受け
ても、案内スリーブ４及び固定コア５相互の同軸性が狂
うことはなく、したがって案内スリーブ４により両コ
ア，６の同軸性を常に保持し、可動コア６の往復動を的
確に誘導し、安定した性能を発揮することができる。

【００３１】またハウジング１は、１枚の磁性鋼板をコ
字状にプレス成形してなるものであるから、各端壁１
ａ，１ｂ及び側壁１ｃ間での磁気損失が無く、両コア
５，６に大なる吸引力を及ぼすことができる。

【００３２】さらに案内スリーブ４及び固定コア５間に
は、従来のような弾性リングを介装する必要もないか
ら、部品点数の削減、延いては構造の簡素化を図ること
ができる。

【００３３】次に図１，図１１及び図１３において、ボ
ビン２の厚肉フランジ２ｂからカプラハウジング１８に
かけて一対の端子部材３４がモード結合される。各端子
部材３４は１枚の導電板をプレス成形したもので、厚肉
フランジ２ｂの外周に配設される接続板３４ａと、カプ
ラハウジング１８内に配設されるカプラ端子３４ｂと、
これらを連結する中間板３４ｃとからなっており、この
中間板３４ｃは結合孔３５を有する。この中間板３４ｃ
が厚肉フランジ２ｂ及びカプラハウジング１８にモール
ド結合されるもので、これを包む周囲の合成樹脂が結合
孔３５を充填することにより、中間板３４ｃと厚肉フラ
ンジ２ｂ及びカプラハウジング１８との結合が強化され
る。

【００３４】各端子部材３４の接続板３４ａは、厚肉フ
ランジ２ｂの周方向に並ぶ一対の接続片３６，３７を備
えており、先端側の接続片３６に前記コイル３の端末が
かしめ結合の上、電着される。また他方の接続片３７に
はノイズ防止用ダイオード３８の端子棒３８ａがかしめ
結合の上、電着される。このダイオード３８及びその端
子棒３８ａを収容するための凹部３９及び凹溝４０が厚
肉フランジ２ｂの外端面に形成され、これらの開口部は
厚肉フランジ２ｂの外端面に密着するハウジング１の右
端壁１ｂによって閉鎖される。これによりダイオード３
８を他物との接触や塵埃等の侵入から保護することがで
きる。

【００３５】上記カプラハウジング１８及び一対のカプ
ラ端子３４ｂはカプラ４１を構成するもので、これに図
示しない電源側カプラが接続される。

【００３６】次に図１ないし図５において、ハウジング
１には、コイル３を覆ってこれを雨水や塵埃から守る合
成樹脂製のカバー７が取付けられる。このカバー７は、
ハウジング１の右端壁１ｂ及び側壁１ｃを除く４面を覆
う天井壁７ａ、一対の側壁７ｂ，７ｃ及び端壁７ｄを有
する。両側壁７ｂ，７ｃの端縁にはハウジング１の右端
壁１ｂ側の一対の切欠１６に係合し得る係止爪４２が、
また側壁７ｃにはハウジング１の係止爪１４が係合し得
る係止孔４３が、さらに端壁７ｄにはハウジング１の位
置決め孔１３に嵌合し得る位置決め突起４４がそれぞれ
形成される。

【００３７】而して、カバー７にハウジング１を左端壁
１ａ側から挿入すれば、位置決め孔１３に位置決め突起
４４が嵌合して、カバー７の端壁７ｄにハウジング１の
左端壁１ａが当接し、同時にハウジング１の右端壁１ｂ
側の切欠１６に係止爪４２が、また係止孔４３に係止爪
１４がそれぞれ弾性的に係合する。こうしてカバー７
は、ビス等の固着部材を用いることなく、ハウジング１
の定位置に取付けられる。

【００３８】またカバー７の天井壁７ａと一方の側壁７
ｂには、カプラハウジング１８を挟持する一対の補強板
４５，４６と、これら補強板４５，４６間を連結してカ
プラハウジング１８の段付頸部１８ａに嵌合する補強角
部４７とが一体に延設される。

【００３９】一方、カプラハウジング１８の外側面に
は、両補強板４５，４６の相対向する側縁がカバー７へ
のハウジング１の挿入方向に沿ってカバー７へのハウジ
ング１の挿入方向に沿って摺動自在に係合する溝状の案
内レール４８，４９が形成される。

【００４０】而して、ハウジング１をカバー７に挿入す
るとき、一対の補強板４５，４６を案内レール４８，４
９に滑らせつゝ係合させることにより、カバー７の装着
を容易に行うことができる。しかも、カプラハウジング
１８は両補強板４８，４９により挟持され、また段付頸
部１８ａは補強角部４７に嵌合されるので、これらによ
りカプラハウジング１８を効果的に補強することができ
る。したがって、カプラ４１は電源側カプラからの挿入
荷重や曲げ荷重に十分耐えることができる。

【００４１】このような電磁アクチュエータＡの組立に
当っては、図１４（Ａ）に示すように、最初にハウジン
グ１内にカプラ４１付のボビン２及びコイル３の組立体
を嵌装し、次いで同図（Ｂ）に示すように、固定コア５
とかしめ結合された案内スリーブ４をハウジング１の大
径支持孔１２、ボビン２の円胴２ｃへと挿入すると共
に、固定コア５の小軸２０をハウジング１の小径支持孔
１１に嵌挿する。そして、同図（Ｃ）に示すように、小
軸２０の外端をかしめて膨大部２０ａとなし、固定コア
５をハウジング１に固着し、次いで図１に示すようにハ
ウジング１にカバー７を装着し、最後に、ジョイント部
材２４を付けた可動コア６を、これとハウジング１との
間に戻しばね２５を挟み込むようにして、案内スリーブ
４に嵌装する。

【００４２】このような組立工程において、特に固定コ
ア５をハウジング１にかしめ結合することにより、案内
スリーブ４及びボビン２のハウジング１からの離脱を一
挙に阻止することができるから、組立工数が少なく、組
立作業の能率向上を図ることができる。

【００４３】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱することなく、種々の設計変更
が可能である。例えば、固定コア及び案内スリーブを、
かしめに代えて、溶接、ろう付け等により結合すること
もできる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴によれ
ば、ジョイント部材を合成樹脂製として、それに可動コ
アの外端部外周面に圧入結合される円筒部を形成し、こ
の円筒部に、可動コアの外周面に係止する係止爪を一体
に形成したので、特別な結合部材を用いることなく可動
コア及びジョイント部材の結合を行うことができ、コス
トダウンがもたらされる。しかも、可動コア及びジョイ
ント部材の圧入結合に緩みが生じても、ジョイント部材
の係止爪により該部材の外れを防ぐことができ、結合の
信頼性が高い。

【００４５】また本発明の第２の特徴によれば、ジョイ
ント部材の円筒部に、可動コアに外装される戻しばねの
可動端を支承するフランジを形成したので、可動コアに
外装される戻しばねは、固定及び可動コア間に戻しばね
を内装した場合のようには両コア間の磁路を絞ることも
なく、したがって良好な吸引力特性を得ることができ
る。その上、大径のコイルばねの使用が可能であるか
ら、ばね長を大きく取らずとも低ばね定数を容易に得る
ことができ、可動コアの作動抵抗の減少とアクチュエー
タのコンパクト化を図ることができる。

【００４６】さらに本発明の第３の特徴によれば、戻し
ばねをテーパコイルばねで構成すると共に、該ばねの小
径端を前記ハウジングに、大径端を前記フランジにそれ
ぞれ支承させたので、戻しばねには、可動コアの吸引力
特性に対応した非線形のばね特性を与えることができる
と共に、該ばねの可動コアへの外装を大径端側から容易
に行うことができる。

【００４７】さらにまた本発明の第４の特徴によれば、
ジョイント部材の円筒部外周に、戻しばねに囲繞され且
つその大径端と嵌合する大径部を有するテーパ部を設け
たので、戻しばねの装着時、その大径端を、テーパ部に
よる誘導によりフランジの定位置に容易、的確にセット
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電磁アクチュエータの
縦断側面図（図２の１−１線断面図）

【図２】図１の２−２線断面図

【図３】図１の３−３線断面図

【図４】図１の４−４線断面図

【図５】図２の５矢視図

【図６】図１の６−６線断面図

【図７】図１の７−７線断面図

【図８】弾性ストッパの変形例を示す、図７に対応した
断面図

【図９】図１の９部拡大図

【図１０】図１の１０−１０線断面図

【図１１】図１の１１−１１線断面図

【図１２】ハウジングの斜視図

【図１３】端子部材の斜視図

【図１４】電磁アクチュエータの組立工程図

【図１５】電磁アクチュエータのストローク・吸引力特
性線図

【符号の説明】

Ａ 電磁アクチュエータ ３ コイル ５ 固定コア ６ 可動コア ２４ ジョイント部材 ２４ａ 円筒部 ２５ 戻しばね ２８ 係止爪 ３０ テーパ部 ３１ フランジ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性体よりなるハウジング（１）、この
   ハウジング（１）内に配設されるコイル（３）、このコ
   イル（３）に囲繞されてハウジング（１）に固着される
   固定コア（５）、コイル（３）の励磁により固定コア
   （５）に吸着される可動コア（６）、この可動コア
   （６）を固定コア（５）から離間する方向に付勢する戻
   しばね（２５）、及び可動コア（６）の外端部に結合さ
   れるジョイント部材（２４）を備える電磁アクチュエー
   タにおいて、 ジョイント部材（２４）を合成樹脂製として、それに可
   動コア（６）の外端部外周面に圧入結合される円筒部
   （２４ａ）を形成し、この円筒部（２４ａ）に、可動コ
   ア（６）の外周面に係止する係止爪（２８）を一体に形
   成したことを特徴とする、電磁アクチュエータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のものにおいて、 ジョイント部材（２４）の円筒部（２４ａ）に、可動コ
   ア（６）に外装される戻しばね（２５）の可動端を支承
   するフランジ（３１）を形成したことを特徴とする、電
   磁アクチュエータ。
3. 【請求項３】 請求項２記載のものにおいて、 戻しばね（２５）をテーパコイルばねで構成すると共
   に、該ばねの小径端を前記ハウジング（１）に、大径端
   を前記フランジ（３１）にそれぞれ支承させたことを特
   徴とする、電磁アクチュエータ。
4. 【請求項４】 請求項３記載のものにおいて、 ジョイント部材（２４）の円筒部（２４ａ）外周に、戻
   しばね（２５）に囲繞され且つその大径端と嵌合する大
   径部を有するテーパ部（３０）を設けたことを特徴とす
   る、電磁アクチュエータ。