JP5584079B2 - ロータリソレノイドの回動範囲規制機構 - Google Patents

Description

本発明は、回動するシャフトの回動範囲を規制するロータリソレノイドの回動範囲規制機構に関する。

従来、回動するシャフトの回動範囲を規制する回動範囲規制機構を備えるロータリソレノイドとしては、特許文献１で開示されるロータリソレノイド（回転電機）が知られている。

同文献１には、シャフトの外周面に径方向の異極を有するマグネットを設けたマグネットロータと、このマグネットロータに対して同心巻きとなるようにコイルボビンに巻回した界磁コイルを有するコイルユニットと、このコイルユニットの両端面及び外周面を覆うアウタヨーク部を有するとともに、当該両端面を覆うアウタヨーク部の各端板部からマグネットの外周面に臨む位置まで矩形状に突出して相対向する異極を形成する一対のインナヨーク部を有するヨークとを備えたロータリソレノイドが開示されている。

そして、このロータリソレノイドには、シャフトに固定し、このシャフトから直角方向に突出した係止アームと、この係止アームに係止可能な一対の離間したストッパとを有し、シャフトの回動角度範囲をストッパの位置により規制する回動範囲規制機構が付設されている。この回動範囲規制機構は、係止アームが一方のストッパに係止すれば、通電が解除されても、マグネットの磁極はインナヨーク部に吸引されて位置が保持されるとともに、界磁コイルに通電し、インナヨーク部に磁極を発生させれば、マグネットとインナヨーク部間の異極同士が吸引し、同極同士が反発するため、マグネットは、他方へ回動変位し、係止アームは他方のストッパに係止して停止する。

特開２００６−１３６０４８号公報

しかし、上述した従来のロータリソレノイドに備える回動範囲規制機構は、次のような解決すべき課題が存在した。

第一に、ロータリソレノイドに対して別途の回動範囲規制機構を付設、特に、機械的に位置を規制する規制機構を付設するため、係止アームは回動変位した後にストッパに衝突して停止する。したがって、衝突時には、その衝撃により、シャフトの位置（回動角）は、図１１に点線で示す回動角変化特性Ｐｒのように、振動による不安定な挙動を経て徐々に静止する。このため、通常、ストッパを緩衝素材により構成するなど、不安定な挙動を抑制する対策を施しているが、ある程度の抑制効果は得られるとしても、その効果は限定的となる。また、緩衝素材により構成する場合、緩衝素材の劣化や変形等が発生し、規制位置精度の大きな低下要因ともなる。

第二に、回動範囲規制機構は、ロータリソレノイドの外部に別途追加して設けるため、結果的に、ロータリソレノイドを取付ける際には、ロータリソレノイドの実質的な大型化を招くことになり、広い取付スペースが強いられる。しかも、回動範囲規制機構の別途の追加により、部品点数の増加及び取付工数の増加を招くとともに、全体のコストアップを招く。

第三に、非通電時には、マグネットの磁極がインナヨーク部に吸引されて位置が保持されるが、可動側となるマグネットと固定側となるインナヨーク部の間には一定のクリアランスが必須となる。結局、このクリアランスの存在により吸引力が必ずしも十分に確保されているとは言えず、停止時（非通電時）における保持力を高める観点からも更なる改善の余地があった。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したロータリソレノイドの回動範囲規制機構の提供を目的とするものである。

本発明は、上述した課題を解決するため、シャフト２ｓに少なくとも一対の異極を有するマグネット部２ｍを設けたマグネットロータ部２と、マグネット部２ｍの外周面に対向する位置に固定して配した少なくとも一対のヨーク３ｐ，３ｑを有するステータ部３と、コイルボビン４ｂに巻回したコイル４ｃによりヨーク３ｐ，３ｑに磁極を発生させるコイルユニット部４とを備えてなるロータリソレノイドＭに付設し、マグネットロータ部２の回動範囲Ｚｒを規制するロータリソレノイドＭの回動範囲規制機構１を構成するに際して、シャフト２ｓが貫通し、一部を径方向Ｆｒに突出させて一対のヨーク３ｐと３ｑ間に位置させ、かつ各ヨーク３ｐ，３ｑの周方向Ｆｆにおける端辺３ｐｓと３ｑｓ間を変位可能にするとともに、周方向Ｆｆにおける幅Ｌｓを回動範囲Ｚｒに対応させた係合部５を一体形成した磁極体部１１，及びこの磁極体部１１における係合部５の反対側に固定したマグネット本体部１２を有するマグネット部２ｍと、各ヨーク３ｐ，３ｑの端辺３ｐｓ，３ｑｓにより又はこの端辺３ｐｓ，３ｑｓの近傍で係合部５に当接して当該係合部４の位置を規制する一対の規制部６ｐ，６ｑとを備えてなることを特徴とする。

また、本発明の他の形態は、上述した課題を解決するため、シャフト２ｓに少なくとも一対の異極を有するマグネット部２ｍを設けたマグネットロータ部２と、マグネット部２ｍの外周面に対向する位置に固定して配した少なくとも一対のヨーク３ｐ，３ｑを有するステータ部３と、コイルボビン４ｂに巻回したコイル４ｃによりヨーク３ｐ，３ｑに磁極を発生させるコイルユニット部４とを備えてなるロータリソレノイドＭに付設し、マグネットロータ部２の回動範囲Ｚｒを規制するロータリソレノイドＭの回動範囲規制機構１を構成するに際して、マグネット部２ｍの一部を径方向Ｆｒに突出させて一対のヨーク３ｐ，３ｑ間に位置させ、かつ各ヨーク３ｐ，３ｑの周方向Ｆｆにおける端辺３ｐｓ，３ｑｓ間を変位可能にするとともに、周方向Ｆｆにおける幅Ｌｓを回動範囲Ｚｒに対応させて形成した係合部５と、ヨーク３ｐ，３ｑの周方向ｆｆの端辺３ｐｓ，３ｑｓを直接又は間接的に利用し、係合部５に当接して当該係合部５の位置を規制する一対の規制部６ｐ，６ｑとを備えてなることを特徴とする。

さらに、本発明の他の形態は、上述した課題を解決するため、シャフト２ｓに少なくとも一対の異極を有するマグネット部２ｍを設けたマグネットロータ部２と、マグネット部２ｍの外周面に対向する位置に固定して配した少なくとも一対のヨーク３ｐ，３ｑを有するステータ部３と、コイルボビン４ｂに巻回したコイル４ｃによりヨーク３ｐ，３ｑに磁極を発生させるコイルユニット部４とを備えてなるロータリソレノイドＭに付設し、マグネットロータ部２の回動範囲Ｚｒを規制するロータリソレノイドＭの回動範囲規制機構１を構成するに際して、マグネット部２ｍの一部を径方向Ｆｒに突出させて一対のヨーク３ｐ，３ｑ間に位置させ、かつ各ヨーク３ｐ，３ｑの周方向Ｆｆにおける端辺３ｐｓ，３ｑｓ間を変位可能にするとともに、周方向Ｆｆにおける幅Ｌｓを回動範囲Ｚｒに対応させて形成した係合部５と、各ヨーク３ｐ，３ｑの端辺３ｐｓ，３ｑｓにより又はこの端辺３ｐｓ，３ｑｓの近傍で係合部５に当接して当該係合部５の位置を規制する一対の規制部６ｐ，６ｑと、ケーシング部１３の軸方向両端に有する一方の端面部１３ｓに一方のヨーク３ｐを当接させ、かつ他方の端面部１３ｔに他方のヨーク３ｑを当接させてなるステータ部３とを備えてなることを特徴とする。この場合、発明の好適な態様により、コイルボビン４ｂには、ヨーク３ｐ，３ｑを軸方向Ｆｓに押圧して端面部１３ｓ，１３ｔに当接させる一対の押圧片部１４ｐ，１４ｑを設けることができるとともに、ヨーク３ｐ，３ｑの外側面に当接して当該ヨーク３ｐ，３ｑの径方向Ｆｒにおける位置決めを行う一対の規制条部１６ｐ，１６ｑを設けることができる。

このような構成を有する本発明に係るロータリソレノイドＭの回動範囲規制機構１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） マグネット部２ｍの一部を径方向Ｆｒに突出させて一対のヨーク３ｐと３ｑ間に位置させ、かつ各ヨーク３ｐ，３ｑの周方向Ｆｆにおける端辺３ｐｓと３ｑｓ間を変位可能にするとともに、周方向Ｆｆにおける幅Ｌｓを回動範囲Ｚｒに対応させて形成した係合部５と、端辺３ｐｓ，３ｑｓにより又はこの端辺３ｐｓ，３ｑｓの近傍で係合部５に当接して位置を規制する一対の規制部６ｐ，６ｑとを備えるため、係合部５が回動変位して規制部６ｐ（又は６ｑ）に接近した際には、レンツの法則により、係合部５及び／又はヨーク３ｐ（又は３ｑ）に渦電流が流れ、係合部５とヨーク３ｐ（又は３ｑ）間に発生する反発する力（磁極）により、係合部５を制動する作用が生じる。これにより、係合部５と規制部６ｐ（又は６ｑ）の衝突時の衝撃が緩和されるため、衝突時の振動による不安定な挙動が排除され、係合部５を安定に停止させることができる。しかも、規制部６ｐ，６ｑを緩衝素材により構成する必要がないため、緩衝素材を用いた場合に発生する劣化や変形等に基づく規制位置の精度低下を防止することができる。

（２） 回動範囲規制機構１は、ロータリソレノイドＭの内部に、いわばロータリソレノイドＭと一体に設けるため、従来のように、別途の回動範囲規制機構をロータリソレノイドＭの外部に付設する必要がない。したがって、ロータリソレノイドＭを取付ける際に実質的に大型化してしまう不具合を回避できるとともに、部品点数の削減及び取付工数の削減による全体のコストダウンを図ることができる。

（３） ヨーク３ｐ，３ｑの端辺３ｐｓ，３ｑｓにより又はこの端辺３ｐｓ，３ｑｓの近傍で係合部５に当接して位置を規制する一対の規制部６ｐ，６ｑを設けたため、非通電時には、マグネット部２ｍ（係合部５）が実質的にヨーク３ｐ（又は３ｑ）に当接することになる。したがって、係合部５（マグネット部２ｍ）に対する十分な吸引力が確保され、停止時（非通電時）における保持力を高めることができる。

（４） マグネット部２ｍは、シャフト２ｓが貫通し、かつ係合部５を一体形成した磁性体部１１と、この磁極体部１１における係合部５の反対側に固定したマグネット本体部１２とを備えて構成したため、磁極体部１１とマグネット本体部１２は異なる素材により形成でき、例えば、マグネット本体部１２にはマグネットとして機能させるに適した素材を選定できるとともに、係合部５には機械的強度等を含む係合機能に適した素材を選定できる。

（５） 規制部６ｐ，６ｑは、ヨーク３ｐ，３ｑの周方向Ｆｆの端辺３ｐｓ，３ｑｓを直接又は間接的に利用して構成したため、ヨーク３ｐ，３ｑの周方向Ｆｆの端辺３ｐｓ，３ｑｓをそのまま利用でき、別途の追加部品や追加加工が不要となり、極めて容易に実施できるとともに、停止時（非通電時）における保持力を最大にすることができる。

（６） 好適な態様により、コイルボビン４ｂに、ヨーク３ｐ，３ｑを軸方向Ｆｓに押圧して端面部１３ｓ，１３ｔに当接させる一対の押圧片部１４ｐ，１４ｑを設ければ、各押圧片部１４ｐ，１４ｑにより各ヨーク３ｐ，３ｑを押圧できるため、各ヨーク３ｐ，３ｑを、対応する各端面部１３ｓ，１３ｔに確実に圧接させることができ、もって、接触に伴う無用な損失増加を回避できる。

（７） 好適な態様により、ヨーク３ｐ，３ｑの外側面に当接して当該ヨーク３ｐ，３ｑの径方向Ｆｒにおける位置決めを行う一対の規制条部１６ｐ，１６ｑを設ければ、マグネットロータ部２に対する各ヨーク３ｐ，３ｑの位置決めを正確かつ容易に行うことができるとともに、各ヨーク３ｐ，３ｑの固定を確実に行うことができる。

本発明の好適実施形態に係る回動範囲規制機構を備えるロータリソレノイドの断面正面図、 同ロータリソレノイドの図１中Ａ−Ａ線断面平面図、 同ロータリソレノイドのコイルを除いた内部構造を示す斜視図、 同ロータリソレノイドに用いるコイルボビンの斜視図、 同ロータリソレノイドの図２の一部抽出拡大図、 同ロータリソレノイドの変更例に係る図５と同一部位の構成図、 同ロータリソレノイドの断面側面図、 同ロータリソレノイドの機能説明図、 同ロータリソレノイドの動作（作用）説明図、 同ロータリソレノイドのシャフトの回動角に対する単位体積当たりのトルク特性図、 同ロータリソレノイドの動作時におけるシャフトの回動角，駆動電圧及び駆動電流の変化を示すタイミングチャート、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る回動範囲規制機構１を備えるロータリソレノイドＭの構成について、図１〜図９を参照して説明する。

２は、マグネットロータ部であり、シャフト２ｓと、このシャフト２ｓの中間位置に設けたマグネット部２ｍを備える。マグネット部２ｍは、シャフト２ｓの径方向Ｆｒに突出することにより後述する一対のヨーク３ｐと３ｑ間に位置する係合部５を一体形成した磁性体部１１と、この磁極体部１１における係合部５の反対側に固着（固定）した永久磁石を用いたマグネット本体部１２を備える。この場合、シャフト２ｓにマグネット部２ｍを取付ける際には、まず、図１及び図２に示すように、シャフト２ｓの中間位置に径方向の貫通孔を設け、この貫通孔に断面Ｃ形のスプリングピン２１を装着する。次いで、スプリングピン２１を装着したシャフト２ｓを、磁性体部１１に設けた挿通孔に挿通させるとともに、図１に示すように、スプリングピン２１の両端を当該磁性体部１１の一端側に設けたＵ形係合孔１１ｕ…に係合させ、マグネット部２ｍの回り止めを行う。そして、この状態でインサート成形を行い、マグネット部２ｍを合成樹脂層２２により被覆する。この際、マグネット本体部１２の外面（磁極）と係合部５は、図２に示すように、合成樹脂層２２から露出させる。

例示のマグネット部２ｍは、図９に示すように、マグネット本体部１２における磁性体部１１との固着面がＳ極、この固着面の反対側（外面）がＮ極となり、この結果、磁性体部１１の先端、即ち、係合部５の先端側にＳ極が発生する。これにより、シャフト２ｓに一対の異極（Ｎ極とＳ極）を有するマグネット部２ｍを設けたマグネットロータ部２が構成されるとともに、マグネット部２ｍの一部を径方向Ｆｒに突出させた係合部５が設けられる。このように、マグネット部２ｍを、シャフト２ｓが貫通し、かつ係合部５を一体形成した磁性体部１１と、この磁極体部１１における係合部５の反対側に固定したマグネット本体部１２により構成すれば、磁極体部１１とマグネット本体部１２は異なる素材により形成できるため、例えば、マグネット本体部１２にはマグネットとして機能させるに適した素材を選定できるとともに、係合部５には機械的強度等を含む係合機能に適した素材を選定できる利点がある。

３は、ステータ部であり、マグネット部２ｍの外周面に対向する位置に固定して配した一対のヨーク３ｐ，３ｑと、ロータリソレノイドＭの外郭となるケーシング部１３を備える。各ヨーク３ｐ，３ｑとケーシング部１３は、磁性材により形成する。一方のヨーク３ｐは、所定の厚さを有する矩形ブロックを、図２に示すように、周方向Ｆｆに沿った円弧状に湾曲形成する。また、図７に示すように、ヨーク３ｐの軸方向Ｆｓにおける一端を平坦端面３ｐｆに形成するとともに、他端を傾斜端面３ｐｓに形成する。他方のヨーク３ｑもヨーク３ｐと同一形状を有するため、組付時には、二つのヨーク３ｐ…を用意し、一方をヨーク３ｐとして使用するとともに、他方をヨーク３ｑとして使用する。この際、ヨーク３ｑはヨーク３ｐに対して軸方向の位置を反転させる。なお、ヨーク３ｑにおいて、３ｑｆは平坦端面、３ｑｓは傾斜端面をそれぞれ示す。

一方、ケーシング部１３は、図７に示すように、一端に端面部１３ｔを一体に有する円筒状のケーシング本体部１３ｍと、このケーシング本体部１３ｍの他端口を閉塞する平盤状のカバー部１３ｃの組合わせにより構成する。これにより、カバー部１３ｃは、ケーシング本体部１３ｍの他端口を閉塞する部位が端面部１３ｓとなり、この端面部１３ｓよりも外側が取付部２３，２３（図３参照）となる。また、一方の端面部１３ｓの中央にはシャフト２ｓの前側を回動自在に支持する軸受部１５ｓを固定するとともに、他方の端面部１３ｔの中央にはシャフト２ｓの後側を回動自在に支持する軸受部１５ｔを固定する。なお、各軸受部１５ｓ，１５ｔには、図１及び図３に示すように、外周面から径方向Ｆｒに突出する第一位置決め部１５ｓｘ，１５ｔｘを設けるとともに、この第一位置決め部１５ｓｘ，１５ｔｘに対して１８０〔゜〕反対側の外周面から径方向Ｆｒに突出する第二位置決め部１５ｓｙ，１５ｔｙを設ける。この場合、第一位置決め部１５ｓｘ，１５ｔｘは、後述する規制用凹部３３にそれぞれ嵌合して位置決めされるとともに、第二位置決め部１５ｓｙ，１５ｔｙは、ヨーク３ｐと３ｑ間に位置して、各ヨーク３ｐ，３ｑに対する位置決めを行う。

４は、コイルユニット部であり、合成樹脂素材により一体形成したコイルボビン４ｂとこのコイルボビン４ｂにマグネットワイヤＷを巻回して構成したコイル４ｃを備える。これにより、コイル４ｃへの通電により、ヨーク３ｐ，３ｑに磁極（Ｓ極，Ｎ極）を発生させることができる。コイルボビン４ｂは、図３及び図４に示すように、筒状のボビン本体部２５と、このボビン本体部２５の両端に一体形成した鍔状（フランジ状）のボビンバリア部２６ｓ，２６ｔを備える。また、ボビン本体部２５の内面における１８０〔゜〕対向位置には、各ヨーク３ｑ，３ｐをそれぞれ保持するヨーク保持部２７ｐ，２７ｑを設ける。この場合、ヨーク保持部２７ｐ，２７ｑは、ヨーク保持部２７ｐと２７ｑに跨がって設けた規制凸部３１と、各ヨーク保持部２７ｐ，２７ｑ側にそれぞれ設けた規制壁部３２ｐ，３２ｑを有する。これにより、各ヨーク３ｐ，３ｑを各ヨーク保持部２７ｐ，２７ｑに装着した際には、規制凸部３１と規制壁部３２ｐにより、一方のヨーク３ｐの周方向Ｆｆ位置が規制されるとともに、規制凸部３１と規制壁部３２ｑにより、他方のヨーク３ｑの周方向Ｆｆ位置が規制される。

さらに、ヨーク保持部２７ｐ，２７ｑには、ヨーク３ｐ，３ｑを軸方向Ｆｓに押圧して端面部１３ｓ，１３ｔに当接（圧接）させる一対の押圧片部１４ｐ，１４ｑをそれぞれ設けるとともに、ヨーク３ｐ，３ｑの外側面に当接して当該ヨーク３ｐ，３ｑの径方向Ｆｒにおける位置決めを行う一対の規制条部１６ｐ，１６ｑをそれぞれ設ける。

一方の押圧片部１４ｐは、図４及び図７に示すように、ボビン本体部２５の一端側（一方のボビンバリア部２６ｓ側）における内周面から直角に突出する突出片部２８ｐとこの突出片部２８ｐの中央からボビンバリア部２６ｓに至る加圧片部２９ｐからなる。これにより、ヨーク保持部２７ｐに対して他方のボビンバリア部２６ｔ側からヨーク３ｐの傾斜端面３ｐｓ側を挿入することができ、ヨーク３ｐをヨーク保持部２７ｐ内に挿入すれば、傾斜端面３ｐｓの中間位置に沿って突出片部２８ｐの先端縁が線接触する。この際、ヨーク３ｐの平坦端面３ｐｆは、ボビン本体部２５におけるボビンバリア部２６ｓから僅かに突出するように、ヨーク３ｐの軸方向Ｆｓの長さを選定する。また、他方の押圧片部１４ｑは、ボビン本体部２５の他端側（他方のボビンバリア部２６ｔ側）における内周面から直角に突出する突出片部２８ｑとこの突出片部２８ｑの中央からボビンバリア部２６ｔに至る加圧片部２９ｑからなり、上述した押圧片部１４ｐ側と同様に構成する。

他方、一方の規制条部１６ｐは、ヨーク保持部２７ｐにおけるボビン本体部２５の内周面に一体形成し、かつ離間した二つの規制凸条３０ｐ，３０ｐにより構成する。これにより、ヨーク保持部２７ｐにヨーク３ｐを挿入すれば、規制凸条３０ｐ，３０ｐがヨーク３ｐの外側面に当接し、ヨーク３ｐに対して径方向Ｆｒの位置決めを行う。また、他方の規制条部１６ｑは、ヨーク保持部２７ｑにおけるボビン本体部２５の内周面に一体形成し、かつ離間した二つの規制凸条３０ｑ，３０ｑにより構成する。これにより、ヨーク保持部２７ｑにヨーク３ｑを挿入すれば、規制凸条３０ｑ，３０ｑがヨーク３ｑの外側面に当接し、ヨーク３ｑに対して径方向Ｆｒの位置決めを行う。

また、コイルボビン４ｂの内周面であって、規制壁部３２ｐと３２ｑ間には、前述した係合部５の変位を許容し、かつ両側壁部がそれぞれ規制部６ｐ，６ｑとして機能する規制用凹部３３を形成する。この場合、図５に示すように、各規制部６ｐ，６ｑの位置は、係合部５に対向するヨーク３ｐ，３ｑの端辺３ｐｓ，３ｑｓに対して僅かな間隔Ｌｇだけ係合部５側に位置するように選定する。これにより、係合部５は、各ヨーク３ｐ，３ｑの周方向Ｆｆにおける端辺３ｐｓと３ｑｓ間を変位可能になるとともに、一対の規制部６ｐ，６ｑは、各ヨーク３ｐ，３ｑの端辺３ｐｓ，３ｑｓの近傍で係合部５に当接して当該係合部５の位置を規制することができる。したがって、係合部５の周方向Ｆｆにおける幅Ｌｓ（寸法及び形状を含む）を選定すれば、マグネットロータ部２の回動範囲Ｚｒを設定することができる。このように、規制部６ｐ，６ｑを、コイルボビン４ｂにより構成するようにすれば、両側壁面で係合部５を係止可能な規制用凹部３３をコイルボビン４ｂに一体形成すれば足りるため、別途の追加部品が不要となり、極めて低コストに実施できる利点がある。

なお、規制部６ｐ，６ｑは、図６に示すように、ヨーク３ｐ，３ｑの周方向Ｆｆの端辺３ｐｓ，３ｑｓを直接又は間接的に利用して構成してもよい。この場合、端辺３ｐｓ，３ｑｓを直接利用するとは、係合部５が直に端辺３ｐｓ，３ｑｓに接触する場合であり、また、端辺３ｐｓ，３ｑｓを間接的に利用するとは、図６に示すように、端辺３ｐｓ，３ｑｓに緩衝又は保護を目的として薄いシート４１ｐ，４１ｑ等を貼着し、係合部５が端辺３ｐｓ，３ｑｓに対して直に接触しないようにした場合である。このように、規制部６ｐ，６ｑを、ヨーク３ｐ，３ｑの周方向Ｆｆの端辺３ｐｓ，３ｑｓを直接又は間接的に利用して構成すれば、ヨーク３ｐ，３ｑの周方向Ｆｆの端辺３ｐｓ，３ｑｓをそのまま利用できるため、別途の追加部品や追加加工が不要となり、極めて容易に実施できるとともに、停止時（非通電時）における保持力を最大にできる利点がある。

このような係合部５と規制部６ｐ，６ｑの構成、即ち、マグネット部２ｍの一部を径方向Ｆｒに突出させて一対のヨーク３ｐと３ｑ間に位置させ、かつ各ヨーク３ｐ，３ｑの周方向Ｆｆにおける端辺３ｐｓと３ｑｓ間を変位可能にするとともに、周方向Ｆｆにおける幅Ｌｓを回動範囲Ｚｒに対応させて形成した係合部５と、端辺３ｐｓ，３ｑｓにより又はこの端辺３ｐｓ，３ｑｓの近傍で係合部５に当接して位置を規制する一対の規制部６ｐ，６ｑとの構成は、本実施形態に係る回動範囲規制機構１を構成する。

他方、本実施形態に係る回動範囲規制機構１を備えるロータリソレノイドＭは、次のように組立てることができる。まず、コイルボビン４ｂにコイル４ｃを巻回したコイルユニット部４を用意し、コイルボビン４ｂのヨーク支持部２７ｐ，２７ｑにそれぞれヨーク３ｐ，３ｑを装着する。即ち、一方のヨーク３ｐは、傾斜端面３ｐｓ側を、ヨーク支持部２７ｐに対してボビンバリア部２６ｔ側から挿入するとともに、他方のヨーク３ｑは、傾斜端面３ｑｓ側を、ヨーク支持部２７ｑに対してボビンバリア部２６ｓ側から挿入する。これにより、図７に示すように、ヨーク３ｐの傾斜端面３ｐｓの中間位置は突出片部２８ｐの先端縁に線接触するとともに、ヨーク３ｐの外側面は規制凸条３０ｐ…に当接する。また、ヨーク３ｑの傾斜端面３ｑｓの中間位置は突出片部２８ｑの先端縁に線接触するとともに、ヨーク３ｑの外側面は規制凸条３０ｑ…に当接する。

次いで、ヨーク３ｐ，３ｑを装着したコイルユニット部４を、図１に示すように、ケーシング本体部１３ｍの内部に収容するとともに、さらに、マグネットロータ部２をボビン本体部２５の内部に収容し、シャフト２ｓの後側をケーシング本体部１３ｍに予め固定した軸受部１５ｔに挿通させることにより、マグネット部２ｍをヨーク３ｐと３ｑ間に位置させる。次いで、カバー部１３ｃをケーシング本体部１３ｍの他端口の縁部に装着し、当該他端口を閉塞する。この際、シャフト２ｓの前側をカバー部１３ｃに予め固定した軸受部１５ｓに挿通させる。そして、ケーシング本体部１３ｍの他端口の縁部に一体形成した複数の押止片（不図示）を略直角に折曲してカバー部１３ｃを押さえ、ケーシング本体部１３ｍとカバー部１３ｃを一体化させる。

ところで、ヨーク３ｐの平坦端面３ｐｆは、ボビン本体部２５のボビンバリア部２６ｔから僅かに突出しているため、ケーシング本体部１３ｍにカバー部１３ｃを固定した際には、ヨーク３ｐは端面部１３ｔにより押圧され、平坦端面３ｐｆは、ボビンバリア部２６ｔの位置まで押し込まれる。即ち、平坦端面３ｐｆは、図８に示すように、矢印Ｐｖ方向に押し込まれ、押圧片部１４ｐにおける突出片部２８ｐの先端縁に傾斜端面３ｐｓが圧接する。この際、傾斜端面３ｐｓの圧接により、ヨーク３ｐは、矢印Ｐｖｈ方向（シャフト２ｓ側）にも押圧され、ヨーク３ｐの内側面が軸受部１５ｓの外周面にも圧接する。また、ヨーク３ｑ側においても同様の作用が生じ、ヨーク３ｑは端面部１３ｓにより押圧され、平坦端面３ｑｆは、ボビンバリア部２６ｓの位置まで押し込まれ、押圧片部１４ｑにおける突出片部２８ｑの先端縁に傾斜端面３ｑｓが圧接するとともに、ヨーク３ｑの内側面は軸受部１５ｔの外周面にも圧接する。このように、コイルボビン４ｂに、ヨーク３ｐ，３ｑを軸方向Ｆｓに押圧して端面部１３ｓ，１３ｔに当接させる一対の押圧片部１４ｐ，１４ｑをそれぞれ設ければ、各押圧片部１４ｐ，１４ｑにより各ヨーク３ｐ，３ｑを押圧できるため、各ヨーク３ｐ，３ｑを、対応する各端面部１３ｓ，１３ｔに確実に圧接させることができ、もって、接触に伴う無用な損失増加を回避できる。

さらに、ヨーク３ｐの外側面は、規制条部１６ｐにおける規制凸条３０ｐ，３０ｐに当接（圧接）して位置決めされるとともに、ヨーク３ｐの内側面は軸受部１５ｓ，１５ｔの外周面に当接（圧接）して位置決めされる。また、ヨーク３ｑ側においても同様の作用が生じ、ヨーク３ｑの外側面は、規制条部１６ｑにおける規制凸条３０ｑ，３０ｑに当接（圧接）して位置決めされるとともに、ヨーク３ｑの内側面は軸受部１５ｓ，１５ｔの外周面に当接（圧接）して位置決めされる。このように、ヨーク３ｐ，３ｑの外側面に当接して当該ヨーク３ｐ，３ｑの径方向Ｆｒにおける位置決めを行う一対の規制条部１６ｐ，１６ｑをそれぞれ設ければ、マグネットロータ部２に対する各ヨーク３ｐ，３ｑの位置決めを正確かつ容易に行うことができるとともに、各ヨーク３ｐ，３ｑの固定を確実に行うことができる。

次に、本実施形態に係る回動範囲規制機構１の動作を含むロータリソレノイドＭの全体動作について、図９〜図１１を参照して説明する。

今、係合部５は、図９に仮想線で示すように、ヨーク３ｑ側に回動変位し、規制部６ｑに当接した状態にあるものとする。この場合、通電は解除されているが、係合部５を含むマグネット部２ｍの磁極は、それぞれ対面（対向）するヨーク３ｐ，３ｑに吸引されて位置が保持されている。なお、マグネット部２ｍの磁極は、図９に示すように、係合部５がＳ極となり、係合部５の反対側に位置するマグネット本体１２の外面がＮ極となる。

一方、この状態において、コイル４ｃに通電し、各ヨーク３ｐ，３ｑに、図９に示す磁極、即ち、一方のヨーク３ｐにＮ極、他方のヨーク３ｑにＳ極を発生させれば、マグネット部２ｍとヨーク３ｐ，３ｑ間の異極同士は吸引し、同極同士は反発するため、マグネット部２ｍは、図９中、矢印Ｆｍ方向へ回動変位し、係合部５は、規制部６ｐに係止した実線で示す位置で停止する。この場合、コイル４ｃに対する通電時間は、図１１で示すように、予め設定した一定時間であり、この一定時間が経過したなら通電は解除される。図１１中、Ｖｄは駆動電圧〔Ｖ〕、Ｉｄは駆動電流〔Ａ〕をそれぞれ示すとともに、ｔ１時点からｔ２時点までの区間が正方向の通電時間、ｔ３時点からｔ４時点までの区間が逆方向の通電時間をそれぞれ示す。

ところで、係合部５が回動変位して規制部６ｐに接近した際には、レンツの法則により、係合部５及びヨーク３ｐに、図９に示す方向の渦電流ｉが流れ、係合部５とヨーク３ｐ間に反発する力（磁極）が発生するため、発生した力（磁極）により、係合部５を制動する作用が生じ、この結果、係合部５と規制部６ｐの衝突時の衝撃が緩和される。即ち、シャフト２ｓの回動角には、図１１に実線で示す回動角変化特性Ｐｉのように、衝突時の振動による不安定な挙動は発生せず、係合部５を安定に停止させることができる。この場合、係合部５を制動する作用が生じるため、従来の回動範囲規制機構における回動角変化特性Ｐｒに比べ、規制部６ｐに到達するまでは僅かに時間が長くなるものの、当接時には振動による不安定な挙動が排除される。本実施形態に係る回動範囲規制機構１の場合、わずかに振動が発生するとしても、その振動幅Ｑｉの範囲は、０．１〔゜〕程度である。これに対して、従来の回動範囲規制機構では、振動が大きく、かつ長時間となり、その振動幅Ｑｒの範囲は、３〔゜〕程度となる。このように、本実施形態に係る回動範囲規制機構１によれば、従来の回動範囲規制機構に対して、衝突時に発生する不安定な振動を、１／３０程度まで大幅に低減させることができるとともに、僅かに振動が発生するとしても直ぐに収束するため、特に、高速の振分装置等に利用して好適となる。

また、係合部５が規制部６ｐに当接した状態であって、非通電時には、マグネット部２ｍ（係合部５）が実質的にヨーク３ｐに当接することになる。即ち、係合部５とヨーク３ｐ間には、図９に示すマグネット本体部１２とヨーク３ｑ間のようなクリアランスが生じないため、係合部５（マグネット部２ｍ）に対する十分な吸引力が確保され、停止時（非通電時）における保持力を高めることができる。図１０は、マグネットロータ部２の回動角Ｐ〔゜〕に対する単位体積あたりのトルクＴ×１０¹⁵〔Ｎ・ｍ／ｍｍ³〕の大きさを示しており、同図中、Ｔｏｉは本実施形態に係る回動範囲規制機構１の非通電時のトルク変化特性、Ｔｏｒは従来の回動範囲規制機構の非通電時のトルク変化特性、Ｔｍｉは本実施形態に係る回動範囲規制機構１の３０〔Ｗ〕通電時のトルク変化特性、Ｔｍｒは従来の回動範囲規制機構の３０〔Ｗ〕通電時のトルク変化特性をそれぞれ示す。同図において、係合部５が規制部６ｐ，６ｑに当接する回動角Ｐ〔゜〕は、２０〔゜〕と−２０〔゜〕となる。同図から明らかなように、非通電時における本実施形態に係る回動範囲規制機構１の単位体積あたりのトルクＴ（Ｔｏｉ）は、１．４５×１０¹⁵〔Ｎ・ｍ／ｍｍ³〕となり、非通電時における従来の回動範囲規制機構の単位体積あたりのトルクＴ（Ｔｏｒ）は、０．３×１０¹⁵〔Ｎ・ｍ／ｍｍ³〕となる。したがって、本実施形態に係る回動範囲規制機構１では、従来の回動範囲規制機構に対して、単位体積あたりのトルクＴの大きさ（保持力）を概ね５倍程度まで高めることができる。

さらに、本実施形態に係る回動範囲規制機構１は、ロータリソレノイドＭの内部に、いわばロータリソレノイドＭと一体に設けるため、従来のように、別途の回動範囲規制機構をロータリソレノイドＭの外部に付設する必要がない。このため、ロータリソレノイドＭを取付ける際に実質的に大型化してしまう不具合を回避できるとともに、部品点数の削減及び取付工数の削減による全体のコストダウンを図ることができる。また、規制部６ｐ，６ｑを緩衝素材により構成する必要がないため、緩衝素材を用いた場合に発生する劣化や変形等に基づく規制位置の精度低下を防止することもできる。

以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、ロータリソレノイドＭの基本形態は、図１〜図７に示した形態に限定されるものではなく、ステータ部３の形態やコイルユニット部４の形態は、同様の機能を有する各種形態により実施できる。一方、一対の異極は、二極に限定されるものではなく、四極や六極など、その極数は限定されない。また、マグネット部２ｍは、係合部５を一体形成した磁性体部１１とこの反対側に固定したマグネット本体部１２により構成した場合を示したが、マグネット部２ｍの全体を一体化したマグネット（永久磁石）により構成する場合を排除するものではない。さらに、規制部６ｐ，６ｑは、コイルボビン４ｂ及びヨーク３ｐ，３ｑを利用することなく別途の部材により構成し、別途追加的に設ける場合を排除するものではない。なお、押圧片部１４ｐ，１４ｑ及び規制条部１６ｐ，１６ｑは、必ずしも設けることを要しない。したがって、無くてもよいし他の手段と置換してもよい。

本発明に係る回動範囲規制機構は、回動するシャフトの回動範囲を規制する必要がある各種のロータリソレノイドに利用でき、ロータリソレノイドの用途は限定されない。

１：回動範囲規制機構，２：マグネットロータ部，２ｓ：シャフト，２ｍ：マグネット部，３：ステータ部，３ｐ：ヨーク，３ｑ：ヨーク，３ｐｓ：ヨークの端辺，３ｑｓ：ヨークの端辺，４：コイルユニット部，４ｂ：コイルボビン，４ｃ：コイル，５：係合部，６ｐ：規制部，６ｑ：規制部，１１：磁性体部，１２：マグネット本体部，１３：ケーシング部，１３ｓ：端面部，１３ｔ：端面部，１４ｐ：押圧片部，１４ｑ：押圧片部，１６ｐ：規制条部，１６ｑ：規制条部，Ｍ：ロータリソレノイド，Ｚｒ：回動範囲，Ｆｒ：径方向，Ｆｆ：周方向，Ｌｓ：係合部の幅

Claims (5)

1. シャフトに少なくとも一対の異極を有するマグネット部を設けたマグネットロータ部と、前記マグネット部の外周面に対向する位置に固定して配した少なくとも一対のヨークを有するステータ部と、コイルボビンに巻回したコイルにより前記ヨークに磁極を発生させるコイルユニット部とを備えてなるロータリソレノイドに付設し、前記マグネットロータ部の回動範囲を規制するロータリソレノイドの回動範囲規制機構であって、前記シャフトが貫通し、一部を径方向に突出させて前記一対のヨーク間に位置させ、かつ各ヨークの周方向における端辺間を変位可能にするとともに、周方向における幅を前記回動範囲に対応させた係合部を一体形成した磁極体部，及びこの磁極体部における前記係合部の反対側に固定したマグネット本体部を有するマグネット部と、前記端辺により又はこの端辺の近傍で前記係合部に当接して当該係合部の位置を規制する一対の規制部とを備えてなることを特徴とするロータリソレノイドの回動範囲規制機構。
2. シャフトに少なくとも一対の異極を有するマグネット部を設けたマグネットロータ部と、前記マグネット部の外周面に対向する位置に固定して配した少なくとも一対のヨークを有するステータ部と、コイルボビンに巻回したコイルにより前記ヨークに磁極を発生させるコイルユニット部とを備えてなるロータリソレノイドに付設し、前記マグネットロータ部の回動範囲を規制するロータリソレノイドの回動範囲規制機構であって、前記マグネット部の一部を径方向に突出させて前記一対のヨーク間に位置させ、かつ各ヨークの周方向における端辺間を変位可能にするとともに、周方向における幅を前記回動範囲に対応させて形成した係合部と、前記ヨークの周方向の端辺を直接又は間接的に利用し、前記係合部に当接して当該係合部の位置を規制する一対の規制部とを備えてなることを特徴とするロータリソレノイドの回動範囲規制機構。
3. シャフトに少なくとも一対の異極を有するマグネット部を設けたマグネットロータ部と、前記マグネット部の外周面に対向する位置に固定して配した少なくとも一対のヨークを有するステータ部と、コイルボビンに巻回したコイルにより前記ヨークに磁極を発生させるコイルユニット部とを備えてなるロータリソレノイドに付設し、前記マグネットロータ部の回動範囲を規制するロータリソレノイドの回動範囲規制機構であって、前記マグネット部の一部を径方向に突出させて前記一対のヨーク間に位置させ、かつ各ヨークの周方向における端辺間を変位可能にするとともに、周方向における幅を前記回動範囲に対応させて形成した係合部と、前記端辺により又はこの端辺の近傍で前記係合部に当接して当該係合部の位置を規制する一対の規制部と、ケーシング部の軸方向両端に有する一方の端面部に一方のヨークを当接させ、かつ他方の端面部に他方のヨークを当接させてなるステータ部とを備えてなることを特徴とするロータリソレノイドの回動範囲規制機構。
4. 前記コイルボビンには、前記ヨークを軸方向に押圧して前記端面部に当接させる一対の押圧片部を設けることを特徴とする請求項３記載のロータリソレノイドの回動範囲規制機構。
5. 前記コイルボビンには、前記ヨークの外側面に当接して当該ヨークの径方向における位置決めを行う一対の規制条部を設けることを特徴とする請求項３又は４記載のロータリソレノイドの回動範囲規制機構。

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