JPH09506743A - ソレノイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ソレノイドは、軸方向に移動可能なプランジャを有し、このプランジャは、そこから伸張されるプランジャロッドを有する。上記プランジャロッドは、ソレノイド内におけるプランジャの軸方向の移動に対して偏向することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 ソレノイド 発明の技術分野 本発明は、ソレノイドに関する。特に、本発明は、特有のプランジャおよびプ ランジャロッドを備え、通常の軸方向の移動に加えて実質的な傾斜方向の移動を 可能とするソレノイドに関する。 背景技術 ソレノイドは、当然のことながら、当業者の間では良く知られている。典型的 なソレノイドの構成にあっては、プランジャ、すなわち円筒型のガイドチューブ 内にスライド可能に収納された磁性材料からなる移動可能な可動鉄片を有してい る。上記ガイドチューブは、非磁性材料から成形され、かつその端末に、ストッ パ、すなわち磁性材料可動鉄片の係止部を有している。バイアス部は、通常、上 記プランジャすなわち移動可能な可動鉄片を、上記ストッパすなわち可動鉄片係 止部から離間する方向に付勢している。 ソレノイドコイルは、円筒型のガイドチューブを囲っており、上記ソレノイド コイルを囲う磁性材料のハウジングは、上記ストッパおよびプランジャとともに 、磁気回路を構成している。上記ソレノイドコイルが励磁されていないとき、上 記プランジャは、上記バイアス部によってストッパから離れた位置に配置される 。上記ソレノイドコイルが電磁回路によって励磁されると、磁気回路によって生 じる磁束によって、上記プランジャが、ストッパに突き当たるまで円筒型ガイド チューブ内を軸方向にスライドさせられる。通常、上 記プランジャの軸方向の移動は非常に高速であり、かつプランジャは、かなりの 力でストッパに突き当たる。ソレノイドコイルが励磁されていない状態となると 、プランジャは、バイアス部の作用によって、ストッパから離れる方向にスライ ドする。 プランジャロッドは、ハウジング内におけるプランジャの軸方向の移動をハウ ジング外側領域へ伝達するために、プランジャに取り付けられており、その構成 には種々の改良なされてきた。ハウジング内側にあるプランジャロッドの端末は 、プランジャに係合するように設けられ、ハウジングの外側に延びる側のプラン ジャロッドの端末は、ソレノイドによって軸方向に移動される構成体との結合部 に設けられている。構成体が軸方向に沿って正しく移動するためには、ソレノイ ドのプランジャロッドの移動がソレノイドの軸に沿うとともに、上記移動される 構成体が、ソレノイドの長手方向軸と同一軸線上に配置されなければならない。 各部の製造時における設計や製造誤差によって、少々の軸心ずれが生じる一方で 、作動中におけるソレノイドの好ましくない結合や固着を避けるために、ソレノ イドと長手方向に移動する構成体とを同一軸線上に配置することは重要である。 以上のように、設計者にとって、より柔軟な設計を可能とするように、ソレノ イドの軸とソレノイドによって移動される構成体の移動軸との間の軸心ずれが所 定量まで許容されるソレノイドを提供することが必要とされている。 発明の開示 本発明は、プランジャロッドとプランジャとの間にインターフェース部を有す るソレノイドを提供し、このインターフェース部により、プランジャロッドとソ レノイドの軸に沿って長手方向に移動するプランジャとの間における、所定量の 偏向を許容する。加えて、ソレノイドのハウジングのエンドカバーもまた、上記 プランジャすなわち上記ソレノイドの軸に対するプランジャロッドの偏向を許容 するように構成されている。 本発明の他の効果や構成は、後述する詳細な説明や添付した各クレームおよび 図面から、当業者であれば容易に理解することができるであろう。 図面の簡単な説明 添付図面は、現在考えられる本発明の最良の実施の形態を示し、 図１は、本発明に係わるソレノイドを長手方向に切断したときの断面図、 図２は、図１に示されたプランジャの拡大図、 図３は、図１に示されたプランジャロッドの端末部の拡大図、 そして図４は、図１に示されたハウジングのエンドキャップの拡大図である。 発明を実施するための最良の形態 ここで添付図面に関し、各図にわたって略同一構成部分には同一参照符号を付 してあり、図１に示されるように、本発明に係わるソレノイドは、参照符号１０ によって概略的に描かれている。ソレノ イド１０は、ハウジング１２と、ソレノイドコイル１４と、Ｎ極ストッパ１６と 、Ｓ極プランジャ１８と、プランジャロッド２０と、エンドキャップ２２と、を 有する。 ハウジング１２は、内部キャビティ３０を画成するとともに、長手方向軸３４ を規定する外側円筒壁３２を有するカップ状の成形部である。円筒壁３２は、一 端において、端末壁３６によって閉塞されている。円筒型スリーブ３８は、ハウ ジング１２内に配置されている。スリーブ３８は、ソレノイドコイル１４によっ て生じる電磁回路に対する導管の一部として作用する。スリーブ３８は、図１に 示されるようにハウジング１２と別体であってもよく、あるいはスリーブ３８は 、ハウジング１２の一体部品であってもよい。 ソレノイドコイル１４は、キャビティ３０内に配置され、非磁性材料からなる ボビン４０を含むとともに、ボビン４０を貫通して延びる内部キャビティ４４を 画成する円筒壁４２を有している。環状壁４６および４８は、円筒壁４２の各端 部から放射状に外方に延在している。多数のコイル巻線５０は、環状壁４６およ び４８の間で、円筒壁４２の周りを覆っている。コイル巻線５０への電気接続は 、多数のポスト（図示せず）によって環状壁４８から間隙を置いたプリント回路 基板５２を用いてなされている。環状壁４８と回路基板５２との間には、絶縁ワ ッシャ５６と磁性材料からなるワッシャ５８とが配置されている。ワッシャ５８ もまた、ソレノイドコイル１４によって生じる磁気回路の一部を構成している。 非磁性材料からなるガイドチューブ６０は、キャビティ４４内に配置されるとと もに、プランジャ１８の移動を阻害することのない表面を有している。 一対のリード線６２は、ソレノイドコイル１４の配線を容易にするために、回路 基板５２にハンダ付けされている。 ストッパ１６は、ボビン４０の環状壁４６に近接するソレノイドコイル１４の 端部において、キャビティ３０内に配置される。ストッパ１６は、磁性材料から なり、一端に環状フランジ７２を有するとともに他端に円錐状延長部７４を有す る円筒体７０を含んでいる。円筒体７０と延長部７４との中間部には、Ｏ−リン グ７８を配置するための環状溝７６が形成される。Ｏ−リング７８は、後述する ように、プランジャ１８の移動に対するクッション作用を与えている。ストッパ １６は、ボビン４０の環状壁４６に近接するガイドチューブ６０の開口端に向か って挿入される。ストッパ１６もまた、ソレノイドコイル１４によって生じる磁 気回路の一部を構成している。 プランジャ１８もまた、図２にも示されるように、キャビティ３０内に配置さ れ、磁性材料から成形されている。プランジャ１８は、内部キャビティ８２を画 成する円筒体８０を有している。内部キャビティ８２の一端は、ソレノイド１０ の作動時に円錐状延長部７４が係合する面取り部８４を構成している。円筒体８ ０の外径は、ストッパ１６の円筒体７０の外径とほぼ等しい。面取り部８４と反 対側の円筒体８０の端部は、プランジャロッド２０と係合するように形成されて いる。フランジ８６は、内部キャビティ８２から径方向に沿って内方に延在し、 孔８８およびプランジャロッド２０をキャビティ８２内に保持するための肩部９ ０を画成している。孔８８は、プランジャロッド２０が偏向した際にプランジャ ロッド２０に対する間隙を与える面取り部９２を含んでいる。 プランジャロッド２０は、図３にも示されるように、ハウジング１２内におけ るプランジャ１８の軸方向の移動を、ハウジング１２の外側に伝達している。プ ランジャロッド２０は円筒型ステム９４を含み、この円筒型ステム９４は、一端 においてマッシュルームのような形状のスプリングシート９６を有するとともに 、他端が上記移動させられる構成部に係合するように形成されている。円筒型ス テム９４の直径は、フランジ８６によってプランジャ１８内に形成された孔８８ の直径の約半分である。上記直径の差が、プランジャロッド２０がプランジャ１ ８に対して傾斜するときにプランジャロッド２０によって要求される径方向のク リアランスを与えている。マッシュルーム状のスプリングシート９６は、プラン ジャ１８のキャビティ８２の内径よりわずかに小さな外径を有している。これに よって、フランジ８６の肩部９０と係合することでプランジャロッド２０をキャ ビティ８２内に保持すると同時に、プランジャロッド２０はキャビティ８２内部 にスライド可能に保持される。スプリングシート９６もまた、丸みのある半球状 表面９８を含み、この半球状表面９８は、バイアス部、すなわちストッパ１６と プランジャロッド２０との間に配置され、プランジャロッド２０のスプリングシ ート９６をプランジャ１８の肩部９０側に付勢するコイルスプリング１００に係 合している。 エンドキャップ２２は、図４にも示されるように、キャビティ３０内に配置さ れたカップ状の成形部であり、中央筒状孔１１０とエンドキャップ２２の端末に 向かって配置されたアクセス孔１１２とを有する非磁性材料から成形される。孔 １１０は、プランジャロッ ド２０がエンドキャップ２２を貫通するための通路を与え、一方、孔１１２は、 リード線６２がエンドキャップ２２を貫通するための通路を与える。多数のリブ １１４は、エンドキャップ２２に付加強度および安定性を与えるように、エンド キャップ２２の先端からハウジング１２内に延びている。環状フェルトワッシャ １１６は、孔１１０の周りのエンドキャップ２２の内面に取り付けられ、ソレノ イドコイル１４が作動していないときにプランジャ１８に対するクッションを与 えている。孔１１０は、円筒部１１８と円錐状部１２０とを含んでいる。円筒部 １１０と円錐状部１２０は、一旦ソレノイド１０が組み立てられると、プランジ ャロッド２０の偏向を許容するように、エンドキャップ２２とプランジャロッド ２０との間にクリアランスを与える。 ソレノイド１０の組立は、ガイドチューブ６０を、回路基板５２，ワッシャ５ ６，ワッシャ５８およびボビン４０の内部キャビティ４４内に挿入することで開 始する。次いで、ストッパ１６が、環状壁４６に近接するボビン４０の端部にお いて、ガイドチューブ６０内に挿入される。それからコイルスプリング１００が 、ガイドチューブ６０内に挿入され、ストッパ１６の円錐状延長部７４の端部上 に設けられたスプリングシート１３０上に配置される。プランジャロッド２０は 、フランジ８６に近接して配置されたスプリングシート９６と、フランジ８６に よって画成される孔８８を軸方向に貫通して延びるステム９４とを伴って、プラ ンジャ１８のキャビティ８２内に挿入される。そして、プランジャ１８は、コイ ルスプリング１００を覆うように挿入され、プランジャロッド２０のスプリング シー ト９６の半球状表面９８に係合するコイルスプリング１００をともなって、ガイ ドチューブ６０内に挿入される。ソレノイドコイル１４，ストッパ１６，コイル スプリング１００，プランジャ１８およびプランジャロッド２０の組立体が、ハ ウジング１２内に挿入される。そしてリード線６２がエンドキャップ２２の孔１ １２を通されて、エンドキャップ２２は、ハウジング１２内に、ソレノイドコイ ル１４のボビン４０を覆うように配置される。この際、リード線６２は１１２を 貫通し、プランジャロッド２０は孔１１０を貫通する。エンドキャップ２２は、 ハウジング１２の開放端よりもわずかに内側までハウジング１２内に挿入され、 このハウジング１２の開放端は、図１に示されるように、ハウジング１２内にソ レノイド１０の内部構成体を保持するように、エンドキャップ２２側に傾斜する ように変形されている。ハウジング１２内にエンドキャップ２２を挿入すること によって、コイルスプリング１００にわずかな圧力を作用させ、プランジャロッ ド２０およびプランジャ１８を最大伸張位置に付勢するように、プランジャロッ ド２０に初期予圧を与えている。 ソレノイド１０の動作は、図１に示されるような配置状態から開始され、この とき、ソレノイドコイル１４には電力が供給されていない。プランジャ１８およ びプランジャロッド２０は、コイルスプリング１００によって、ストッパ１６か ら離れるように最大伸張位置に向けて付勢されている。電力がソレノイドコイル １４に供給されたとき、磁気回路が、ストッパ１６，ハウジング１２，ワッシャ ５８およびプランジャ１８の間に生成される。この磁気回路によっ て、ストッパ１６にＮ極が生成されるとともに、プランジャ１８にＳ極が生成さ れる。これにより、プランジャ１８が、コイルスプリング９６を圧縮しつつスト ッパ１６に向かって軸方向に引き寄せられる。Ｏ−リング７８は、プランジャ１ ８がストッパ１６に接触した際に、プランジャ１８の係止をやわらげている。次 いでソレノイドコイル１４への電力供給が停止されると、磁気回路が消滅し、再 びコイルスプリング９６がプランジャ１８およびプランジャロッド２０を図１に 示される最大伸張位置に寄せる。環状フェルトワッシャ１１６は、プランジャ１ ８がエンドキャップ２２に接触した際のプランジャ１８の係止をやわらげている 。 磁気回路の生成によるプランジャ１８およびプランジャロッド２０の移動の間 、プランジャロッド２０にあっては、図１の仮想線で示すように、長手方向軸３ ４に対する偏向が許容される。コイルスプリング１００の端末に対してスライド するスプリングシート９６の半球状表面９８，ステム９４とプランジャ１８の孔 ８８との間の間隙，ステム９４とプランジャ１８の面取り部９２との間の間隙， ステム９４とエンドキャップ２２の孔１１０との間の間隙，およびステム９４と エンドキャップ２２上の円錐状表面１２０との間の間隙によって、プランジャロ ッド２０は、円錐状に移動することができる。プランジャロッド２０の長手方向 移動中にプランジャロッド２０の偏向を可能とすることによって、ソレノイド１ ０により移動される構成体の軸方向の移動にともなう長手方向軸３４の軸ずれを 吸収する。 上述した詳細な説明では本発明に係わる好適実施例について説明 したが、本発明は、各請求項の範囲や正しい主旨を逸脱することなく、修正，変 形および変更を許容するものであると理解される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 長手方向軸を規定する円筒型ガイドチューブと、 上記ガイドチューブの周りに設けられたソレノイドコイルと、 内部キャビティを有し、上記ガイドチューブ内に配置されるとともに、このガ イドチューブ内を軸方向にスライド可能な略円筒型のプランジャと、 上記円筒型プランジャの上記キャビティ内に配置されたプランジャロッドと、 を備え、 上記［プランジャロッドが配置される］キャビティは、上記ガイドチューブの 上記長手方向軸に対し、上記プランジャロッドの円錐状に傾斜する方向への移動 を許容することを特徴とするソレノイド。 ２．さらに、上記プランジャを所定方向に付勢するバイアス部を有することを特 徴とする請求項１に記載のソレノイド。 ３．上記バイアス部が、上記プランジャロッドを上記所定方向に付勢することを 特徴とする請求項２に記載のソレノイド。 ４．さらに、上記ガイドチューブの第１の端部に配置されたストッパを有するこ とを特徴とする請求項１に記載のソレノイド。 ５．さらに、上記ストッパと上記プランジャとの間に配置され、上記プランジャ を上記ストッパから離間するように付勢するバイアス部を有することを特徴とす る請求項４に記載のソレノイド。 ６．上記バイアス部が、上記プランジャロッドを上記ストッパから離間するよう に付勢することを特徴とする請求項５に記載のソレノイド。 ７．上記プランジャが、上記プランジャの一端に設けられたフランジを有し、上 記フランジが、上記プランジャの内側面から径方向に沿って内方に延在し、かつ 、上記フランジに、第１の孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載 のソレノイド。 ８．上記プランジャロッドが、ステムと頭部とを含み、上記頭部は、上記プラン ジャの上記キャビティ内を軸方向にスライド可能であり、上記ステムは、上記フ ランジによって形成される上記孔を貫通していることを特徴とする請求項７に記 載のソレノイド。 ９．さらに、上記ガイドチューブの第１の端部に設けられたストッパを有するこ とを特徴とする請求項８に記載のソレノイド。 １０．さらに、上記ストッパと上記プランジャロッドとの間に配置され、上記プ ランジャロッドを上記ストッパから離間するように付勢するバイアス部を有する ことを特徴とする請求項９に記載のソレノイド。 １１． 閉塞端と開口端とを有する内部キャビティが形成されたハ ウジングと、 上記内部キャビティ内に配置され、長手方向軸を規定する円筒型ガイドチュー ブと、 上記ガイドチューブの周りに設けられたソレノイドコイルと、 内部キャビティを有し、上記ガイドチューブ内に配置されるとともに、このガ イドチューブ内を軸方向にスライド可能な略円筒型のプランジャと、 上記円筒型プランジャの上記キャビティ内に配置されたプランジャロッドと、 上記ガイドチューブの第１の端部に配置されたストッパと、 上記ハウジングの上記開口端に設けられたエンドキャップと、 を備え、 上記［プランジャロッドが配置される］キャビティは、上記ガイドチューブの 上記長手方向軸に対し、上記プランジャロッドの円錐状に傾斜する方向への移動 を許容し、 かつ、上記エンドキャップに第１の孔が形成され、上記プランジャロッドが上 記エンドキャップの上記第１の孔を貫通していることを特徴とするソレノイド。 １２．さらに、上記プランジャロッドを上記ストッパから離間するように付勢す るバイアス部を有することを特徴とする請求項１１に記載のソレノイド。 １３．上記第１の孔が、上記プランジャロッドが上記長手方向軸に 対して傾斜するときに上記プランジャロッドに対する間隙を与える略円錐状の表 面を含むことを特徴とする請求項１１に記載のソレノイド。 １４．上記プランジャが、上記プランジャの一端に設けられたフランジを有し、 上記フランジが、上記プランジャの内側面から径方向に沿って内方に延在し、こ のフランジに第２の孔が形成され、上記プランジャロッドが、上記第２の孔を貫 通していることを特徴とする請求項１１に記載のソレノイド。 １５．上記第２の孔が、上記プランジャロッドが上記長手方向軸に対して傾斜す るときに上記プランジャロッドに対する間隙を与える略円錐状の表面を含むこと を特徴とする請求項１４に記載のソレノイド。