(57)【要約】【課題】消音効果を得られるとともに、衝突音（動作音）の調整を簡単に行うことができるソレノイドを提供する。【解決手段】筒状の励磁コイル２の一方開口端部に設けられ、軸方向に沿ってガイド孔３ｂが形成された固定鉄心３と、励磁コイル２の中空部に沿って移動可能で固定鉄心３に吸着可能な可動鉄心４とを有し、固定鉄心３のガイド孔３ｂに可動鉄心４の吸着方向の移動とともに移動されるプッシュバー５を挿通し、さらに固定鉄心３の軸方向に移動調整可能に設けられるとともに、プッシュバー５により押圧され変形される弾性部材７を有するキャップ６を設け、このキャップ６の軸方向の移動調整により可動鉄心４の移動とともにプッシュバー５で押圧変形される前記弾性部材７の変形量が変り可動鉄心４の固定鉄心３への吸着時の動作音を調整可能にする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の励磁コイルと、
前記励磁コイルの一方開口端部に設けられ、且つ軸方向に沿って貫通孔が形成された固定鉄心と、
前記励磁コイルの他方開口端より該励磁コイルの中空部に沿って移動可能に設けられ、且つ前記固定鉄心に吸着可能な可動鉄心と、
前記固定鉄心の貫通孔に挿通され前記可動鉄心の前記固定鉄心への吸着方向の移動とともに移動される操作手段と、
前記固定鉄心の軸方向に移動調整可能に設けられ、且つ前記操作手段の移動により該操作手段に押圧され変形される弾性手段を有する動作音調整手段と
を具備し、
前記動作音調整手段の前記軸方向の移動調整により、前記可動鉄心の移動にともない前記操作手段により押圧変形される前記弾性手段の変形量を可変して前記可動鉄心の前記固定鉄心への吸着時の動作音を調整可能にしたことを特徴とするソレノイド。
【請求項２】
前記固定鉄心は、該固定鉄心の軸方向に突出され周面にねじ部を形成した突出部を有し、
前記動作音調整手段は、前記固定鉄心の突出部のねじ部にねじ込まれ前記軸方向の移動調整を可能にした有底の筒状体と、該筒状体の底部に設けられた弾性部材を有し、
前記操作手段は、前記可動鉄心の移動にともない前記弾性部材を押圧して変形量を可変する棒状のプッシュバーからなることを特徴とする請求項１に記載のソレノイド。
【請求項３】
前記弾性手段は、前記プッシュバーにより押圧され圧縮変形されることを特徴とする請求項２記載のソレノイド。
【請求項４】
前記プッシュバーは、前記弾性部材へ当接される端部に、湾曲面を有する頭部が形成されることを特徴とする請求項２又は３に記載のソレノイド。
【請求項５】
前記固定鉄心の突出部は、筒状をなし、該突出部の中空部に前記プッシュバーの頭部が位置されることを特徴とする請求項４記載のソレノイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直線的な負荷駆動源として用いられるソレノイドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ソレノイドは、励磁コイルを巻いた筒状のコイルボビンの中空部に固定鉄心と、この固定鉄心に接離可能な可動鉄心を配置し、励磁コイルの励磁により可動鉄心を固定鉄心に吸着させることで直線駆動するようにしたもので、プリンタなどのＯＡ機器を始め、自動車のドアロックなどの負荷駆動源として広く利用されている。
【０００３】
ところで、このようなソレノイドは、励磁コイルの励磁により直線駆動される可動鉄心に作用される吸引力Ｆは、下式から与えられることが知られている。
【０００４】
Ｆ［Ｎ］＝（１／２μ0）Ｂg(ｘ)Ｓ        …（１）
ここで、μ0は透磁率、Ｂgは磁束密度、ｘはストローク、Ｓは断面積
（１）式からも明らかなように、可動鉄心の吸引力Ｆは、固定鉄心に近づくにしたがい増加していき、吸着直前で急激に大きくなる。しかし、このように可動鉄心が固定鉄心に近づくに従い吸引力が急激に増加することは、可動鉄心が固定鉄心に吸着する瞬間の衝突により大きな音が発生する。
【０００５】
このため、例えば、医療現場など周囲の騒音を嫌う環境で用いられる場合は、大きな騒音となることがある。そこで、従来では、このような環境で用いられるソレノイドとして可動鉄心と固定鉄心の衝突時の衝突音を低減させる機能を設けたものが用いられ、例えば、可動鉄心の先端にゴムリングなどを装着し、ソレノイド動作時にゴムリングにより可動鉄心と固定鉄心との間に空間を形成し可動鉄心が固定鉄心に直接当たらないような構成にして衝突音を低減したものがある。
【０００６】
しかし、このような構成のものは、可動鉄心が固定鉄心に当たらないため、ソレノイドの動作時の保持力が大幅に減少してしまい、また、可動鉄心と固定鉄心との間の空間により可動鉄心の保持位置（ストローク零位置）が磁力の強い位置から離れるため吸引力も低下してしまうという問題が生じる。
【０００７】
そこで、動作時の保持力の低減を抑制できるソレノイドとして、例えば、特許文献１に開示されるように弾性材を内部に組み込んだ構成のものがある。特許文献１のものによれば、動作時の吸着保持力の低減を抑制できるとともに、可動鉄心が固定鉄心に吸着する際の衝突音を低減することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２６３２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、ソレノイドの動作時、可動鉄心が固定鉄心に吸着する瞬間に発生する衝突音は、ソレノイドの動作が確実に行われたか否かを判断する上で重要になることがある。例えば、自動車のドアロックの場合は、ソレノイドが発生する衝突音を動作音としてドアロックが確実になされたことを確認できるようにしている。しかし、このような要求に対してソレノイドを適用しようとすると、周囲の環境に合わせて動作音も最適に設定しなければならない。例えば医療現場など周囲の騒音を嫌う環境で用いられる場合、他への騒音にならない程度に衝突音を低減させると同時に、ソレノイドの動作確認ができる最適な衝突音（動作音）を発生させる必要がある。
【００１０】
ところが、特許文献１のものは、内部に組み込まれる弾性材によって動作時の保持力及び衝突音（動作音）が決まっており、特に、衝突音（動作音）を周囲環境に合わせて調節するような考えはない。このため、衝突音（動作音）を調節しようとすると、ソレノイドの衝突音（動作音）を実測し、所望する衝突音（動作音）でない場合は、弾性材を他のものと交換して組み立て直すなどして最適な衝突音（動作音）の状態に調整しなくてはならず、そのために多大な手間と時間がかかるという問題を生じる。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、消音効果を得られるとともに、衝突音（動作音）の調整を簡単に行うことができるソレノイドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、
請求項１記載の発明は、筒状の励磁コイルと、前記励磁コイルの一方開口端部に設けられ、且つ軸方向に沿って貫通孔が形成された固定鉄心と、前記励磁コイルの他方開口端より該励磁コイルの中空部に沿って移動可能に設けられ、且つ前記固定鉄心に吸着可能な可動鉄心と、前記固定鉄心の貫通孔に挿通され前記可動鉄心の前記固定鉄心への吸着方向の移動とともに移動される操作手段と、前記固定鉄心の軸方向に移動調整可能に設けられ、且つ前記操作手段の移動により該操作手段に押圧され変形される弾性手段を有する動作音調整手段とを具備し、前記動作音調整手段の前記軸方向の移動調整により、前記可動鉄心の移動にともない前記操作手段により押圧変形される前記弾性手段の変形量を可変して前記可動鉄心の前記固定鉄心への吸着時の動作音を調整可能にしている。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記固定鉄心は、該固定鉄心の軸方向に突出され周面にねじ部を形成した突出部を有し、前記動作音調整手段は、前記固定鉄心の突出部のねじ部にねじ込まれ前記軸方向の移動調整を可能にした有底の筒状体と、該筒状体の底部に設けられた弾性部材を有し、前記操作手段は、前記可動鉄心の移動にともない前記弾性部材を押圧して変形量を可変する棒状のプッシュバーからなることを特徴としている。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記弾性手段は、前記プッシュバーにより押圧され圧縮変形されることを特徴としている。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記プッシュバーは、前記弾性部材へ当接される端部に、湾曲面を有する頭部が形成されることを特徴としている。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記固定鉄心の突出部は、筒状をなし、該突出部の中空部に前記プッシュバーの頭部が位置されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、周囲の環境に合わせて動作音を調整する必要がある場合、動作音調整手段を移動調整するのみで所望する動作音を簡単に得ることができる。また、可動鉄心が固定鉄心に吸着する瞬間の衝突音（動作音）は、弾性部材の変形により低減されるので、衝突音（動作音）を小さくする消音効果を確実に得ることができる。
【００１８】
本発明によれば、弾性部材の広い部分を変形させることで、弾性部材の一部に集中的に力がかかることにより一部のみが劣化するようなことがなくなり、弾性部材を長期間安定して使用することができる。
【００１９】
本発明によれば、動作音を調整するための動作音調整機構のソレノイド軸方向の長さ寸法を小さく設計することができソレノイドの小型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるソレノイドの概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態のソレノイドの要部を拡大して示す図。
【図３】第１の実施の形態のソレノイドの動作を説明するための図。
【図４】第１の実施の形態のソレノイドの吸引力特性を説明するための図。
【図５】第１の実施の形態のソレノイドの音圧と吸引力の関係を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかるソレノイドの概略構成を示している。図において、１は筒状のコイルボビンで、このコイルボビン１には、励磁コイル２が筒状に巻装されている。
【００２３】
コイルボビン１（励磁コイル２）の一方開口端には、固定鉄心３が設けられている。固定鉄心３には、図２に示すようにコイルボビン１の中空部に位置される一方端部に円錐台状の凹部３ａが形成されるとともに、中心軸ａ方向に沿って貫通孔からなるガイド孔３ｂが形成されている。また、固定鉄心３には、他方端部に鍔部３ｃを介して筒状の突出部３ｄが一体に形成されている。この突出部３ｄは、固定鉄心３の中心軸ａ方向に突出されるもので、周面にネジ部３ｅが形成されている。また、突出部３ｄの中空部は、段部３ｆを介してガイド孔３ｂに連通されている。
【００２４】
コイルボビン１（励磁コイル２）の他方開口端より可動鉄心４が挿入されている。可動鉄心４は、コイルボビン１（励磁コイル２）の中空部に沿って移動可能に設けられ、固定鉄心３に吸着可能になっている。この場合、可動鉄心４は、コイルボビン１の中空部に位置される一方端部に、固定鉄心３の凹部３ａに対応する円錐台をした突出部４ａが形成されている。この突出部４ａは、可動鉄心４が固定鉄心３に吸着された状態で、固定鉄心３の凹部３ａに入り込むようになっている。
【００２５】
固定鉄心３のガイド孔３ｂには、操作手段として棒状のプッシュバー５が軸方向に移動可能に挿通されている。プッシュバー５は、先端に湾曲面５ｂを有する径の大きな頭部５ａが一体に形成されている。また、プッシュバー５は、基端部が可動鉄心４の突出部４ａに当接されていて可動鉄心４の固定鉄心３への吸着方向の移動により一緒に移動するようになっている。プッシュバー５は、基端部が可動鉄心４の突出部４ａに固定されていてもよい。
【００２６】
固定鉄心３の筒状の突出部３ｄには、ワッシャ８を介して動作音調整手段としてのキャップ６が設けられている。キャップ６は、有底の筒状体からなるもので、内周面に上述の固定鉄心３に形成された突出部３ｄ周面のねじ部３ｅに対応するねじ部６ａが形成され、突出部３ｄに対してねじ込み可能になっている。この場合、キャップ６は、ワッシャ８の存在により突出部３ｄへのねじ込み量が決定される。なお、ワッシャ８は、省略することができる。
【００２７】
キャップ６内部の底面には、ゴム材などの弾性部材７が配置されている。この場合、図２に示すように可動鉄心４が固定鉄心３から離れた動作初期状態で、キャップ６が固定鉄心３の突出部３ｄに所定量ねじ込まれた状態にあるとき、プッシュバー５の頭部５ａの湾曲面５ｂが弾性部材７に当接される。弾性部材７は、可動鉄心４が固定鉄心３に吸引され吸着位置まで移動するにしたがいプッシュバー５の頭部５ａが次第に強く押し付けられ圧縮変形する。
【００２８】
なお、弾性部材７は、ゴム材に代えて、板ばねやコイルばねを用いることもできる。
【００２９】
コイルボビン１の他方開口端周囲には、筒状のフロントフレーム９が設けられている。また、励磁コイル２の周囲には、パイプフレーム１０が設けられている。フロントフレーム９とパイプフレーム１０は磁気回路の一部を構成するもので、フロントフレーム９とパイプフレーム１０の間は磁気的に接続されている。また、パイプフレーム１０は、固定鉄心３に磁気的に接続され、さらにフロントフレーム９は、僅かな空隙を介して可動鉄心と磁気的に接続されている。
【００３０】
なお、１１は励磁コイル２に不図示の電源より電圧を供給するためのリード線である。
【００３１】
このように構成されたソレノイドは、可動鉄心４に不図示の負荷が連結されるとともに、不図示のばねの弾性力により可動鉄心４を固定鉄心３より離間させた状態で使用される。
【００３２】
この状態から、励磁コイル２にリード線１１を介して電圧が印加されると、上述した（１）式に基づいて可動鉄心４に対し吸引力Ｆが作用される。これにより、可動鉄心４は、不図示のばねの弾性力に抗して固定鉄心３に吸着されるまでコイルボビン１の中空部を移動し、負荷を直線的に駆動する。
【００３３】
この状態を図３に示している。まず、図３（ａ）に示すように可動鉄心４が固定鉄心３から離れたストロークの大きい動作初期状態では、可動鉄心４の突出部４ａ先端と固定鉄心３の凹部３ａの開口周縁部の間で吸引力Ｆが作用する。これにより、可動鉄心４は、固定鉄心３に吸引されて移動し、可動鉄心４の移動によりプッシュバー５も移動し頭部５ａにより弾性部材７を押圧する。つまり、可動鉄心４の移動にとともにプッシュバー５の頭部５ａが弾性部材７を次第に強く押すようになり弾性部材７を圧縮変形させる。
【００３４】
その後、可動鉄心４が固定鉄心３に近接して可動鉄心４の突出部４ａが固定鉄心３の凹部３ａ内に入り込みストロークが極めて小さくなると、可動鉄心４の突出部４ａ周面と固定鉄心３の凹部３ａ内周面のほぼ全体で吸引力Ｆが作用し、可動鉄心４は、固定鉄心３に吸着するまで移動する。この場合、図３（ｂ）に示すように可動鉄心４が固定鉄心３に吸着した状態で弾性部材７の圧縮方向の変形が最大になる。これにより、可動鉄心４が固定鉄心３に吸着する瞬間の衝突音（動作音）は、弾性部材７の圧縮方向の変形により低減され、消音効果を得ることができる。
【００３５】
次に、このような構成のソレノイドについて所望の衝突音（動作音）を発生させる場合、以下のような消音調整を行う。この場合、固定鉄心３の突出部３ｄへのキャップ６のねじ込み量を調整する。このときキャップ６のねじ込み量を正確に設定するため最適な厚さ寸法のワッシャ８を介在させる。
【００３６】
まず、衝突音（動作音）を小さく調整するには、キャップ６のねじ込み量を大きく設定する。この状態で、励磁コイル２に電圧を印加すると、可動鉄心４の移動開始とともに、プッシュバー５の頭部５ａが弾性部材７を押圧し、その後、可動鉄心４が固定鉄心３に吸着するまで弾性部材７を圧縮変形させる。この場合、固定鉄心３の突出部３ｄへのキャップ６のねじ込み量は大きく設定されているため、プッシュバー５の頭部５ａによる弾性部材７の押圧力は大きく、可動鉄心４が固定鉄心３に吸着される直前の弾性部材７を圧縮方向の変形は大きなものになる。これにより、可動鉄心４が固定鉄心３に吸着する瞬間の衝突音（動作音）は、このときの弾性部材７を圧縮方向の大きな変形量により大幅に低減され、衝突音（動作音）を小さくすることができる。
【００３７】
一方、衝突音（動作音）を大きめ調整するには、キャップ６のねじ込み量を小さく設定する。この状態で、励磁コイル２に電圧を印加すると、この場合も、可動鉄心４の移動開始とともに、プッシュバー５の頭部５ａが弾性部材７を押圧し、その後、可動鉄心４が固定鉄心３に吸着するまで弾性部材７を圧縮変形させる。この場合、固定鉄心３の突出部３ｄへのキャップ６のねじ込み量は小さく設定されている。このため、プッシュバー５の頭部５ａによる弾性部材７の押圧力は上述のキャップ６のねじ込み量を大きくした場合に比べて小さく、可動鉄心４が固定鉄心３に吸着される直前の弾性部材７を圧縮方向の変形も小さなものになる。これにより、可動鉄心４が固定鉄心３に吸着する瞬間の衝突音（動作音）は、このときの弾性部材７を圧縮方向の変形量の減少により大きくすることができる。
【００３８】
同様にして、固定鉄心３の突出部３ｄへのキャップ６のねじ込み量を適宜調整し、可動鉄心４が固定鉄心３に吸着する瞬間の弾性部材７の圧縮方向の変形量を調整することにより、所望する任意の衝突音（動作音）を発生させることができる。
【００３９】
したがって、このようにすれば、筒状の励磁コイル２の一方開口端部に設けられ、且つ軸方向に沿ってガイド孔３ｂが形成された固定鉄心３と、励磁コイル２の他方開口端より該励磁コイル２の中空部に沿って移動可能に設けられ、且つ固定鉄心３に吸着可能な可動鉄心４とを有し、固定鉄心３のガイド孔３ｂに可動鉄心４の吸着方向の移動とともに移動されるプッシュバー５を挿通し、さらに固定鉄心３の軸方向に移動調整可能に設けられ、プッシュバー５の移動により押圧され変形される弾性部材７を有する動作音調整手段としてのキャップ６を設け、このキャップ６の軸方向の移動調整により、可動鉄心４の移動にともないプッシュバー５で押圧変形される前記弾性部材７の変形量が変り可動鉄心４の固定鉄心３への吸着時の動作音を調整可能にした。これにより、周囲の環境に合わせてソレノイドの動作音を設定する必要がある場合も、固定鉄心３の突出部３ｄへのキャップ６のねじ込み量を調整するのみで所望する動作音を簡単に得ることができる。また、可動鉄心４が固定鉄心３に吸着する瞬間の衝突音（動作音）は、弾性部材７の圧縮方向の変形により低減されるので、衝突音（動作音）を小さくする消音効果を確実に得ることができる。
【００４０】
さらに、弾性部材７を押圧変形させるプッシュバー５は、弾性部材７に当接される頭部５ａに湾曲面５ｂが形成され弾性部材７との当接面を大きくして弾性部材７の広い部分を圧縮変形させることができるので、弾性部材７の一部に集中的に押圧力がかかることにより弾性部材７の一部のみが劣化するようなことがなくなり、弾性部材７を長期間安定して使用することができる。
【００４１】
さらに、キャップ６がねじ込まれる固定鉄心３の突出部３ｄは筒状をしていて、この突出部３ｄの中空部にプッシュバーの頭部が位置される構成になっているので、動作音を調整するための動作音調整機構のソレノイド軸方向の長さ寸法を小さく設計することができるようになり、ソレノイドの小型化を実現することもできる。
【００４２】
ちなみに、本発明のソレノイドと、従来の非消音ソレノイド及び消音ソレノイド（可動鉄心の先端にゴムリングを装着し、可動鉄心が固定鉄心に直接当たらないように構成したもの）について実験により吸引力特性を求めて比較したところ、図４に示す結果が得られた。この場合、それぞれのソレノイドは、抵抗値８４Ωで、ＤＣ２６Ｖの電圧が印加されるものである。従来の非消音ソレノイドでは、同図（ａ）に示すように大きな吸引力が得ら、従来の消音ソレノイドでは、同図（ｂ）に示すように吸引力が大幅に低下している。これに対し、本発明の消音効果を有するソレノイドによれば、同図（ｃ）に示すように比較的大きな吸引力を得られ、さらにキャップ６のねじ込み量を調整し弾性部材７の圧縮方向の変形量を調整することにより、例えばｃ１、ｃ２に示すように吸引力を調整できることも確認された。
【００４３】
また、本発明のソレノイドと、従来の非消音ソレノイド及び消音ソレノイド（可動鉄心の先端にゴムリングを装着し、可動鉄心が固定鉄心に直接当たらないように構成したもの）について、さらに実験により音圧と吸着力の関係も調べたところ、以下の結果が得られた。この場合も、それぞれのソレノイドは、抵抗値８４Ωで、ＤＣ２６Ｖの電圧が印加されるものである。従来の非消音ソレノイドでは、吸着力４１Ｎに対して音圧７５ｄＢもの動作音が発生し、従来の消音ソレノイドでは、音圧が６５ｄＢとなり消音効果は得られるが吸着力が１７Ｎとなって大幅に低下してしまう。これに対して本発明の消音効果を有するソレノイドによれば、図５に示すようにキャップ６のねじ込み量を調整し弾性部材７の圧縮方向の変形量を調整することにより、例えば音圧６５ｄＢで吸着力２７Ｎ（ａ点参照）、音圧５５ｄＢで吸着力２２Ｎ（ｂ点参照）のように消音効果と同時に大きな吸着力も確保できることが確認された。
【００４４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【００４５】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【符号の説明】
【００４６】
１…コイルボビン、２…励磁コイル、３…固定鉄心
３ａ…凹部、３ｂ…ガイド孔、３ｃ…鍔部、３ｄ…突出部
３ｅ…ネジ部、３ｆ…段部、４…可動鉄心
４ａ…突出部、５…プッシュバー、５ａ…頭部、５ｂ…湾曲面
６…キャップ、７…弾性部材、８…ワッシャ
９…フロントフレーム、１０…パイプフレーム
１１…リード線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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