(57)【要約】【課題】コストの低減および体格の小型化を図る。【解決手段】１つのコイル１０と、コイル１０により誘起された磁束の磁路を構成する磁性体部材１１、１２、２０と、コイル１０により誘起された磁束により作動するプランジャ１３とを備え、プランジャ１３が磁石１３ａを有し、コイル１０に対する通電方向を切り換えることでプランジャ１３を双方向に作動させ、コイル１０への通電が遮断されているときには、プランジャ１３が磁石１３ａの磁力によって保持される。具体的には、コイル１０に通電がなされているときには、磁石１３ａの一方の極と磁性体部材１２との間の反発力、および磁石１３ａの他方の極と磁性体部材１２との間の吸引力によりプランジャ１３が作動し、コイル１０への通電が遮断されているときには、磁石１３ａの一方の極の磁力によりプランジャ１３が磁性体部材１２に吸引されて保持されるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのコイル（１０）と、
前記コイル（１０）により誘起された磁束の磁路を構成する磁性体部材（１１、１２、２０）と、
前記コイル（１０）により誘起された磁束により作動するプランジャ（１３）とを備え、
前記プランジャ（１３）が磁石（１３ａ）を有し、
前記コイル（１０）に対する通電方向を切り換えることで前記プランジャ（１３）を双方向に作動させ、
前記コイル（１０）への通電が遮断されているときには、前記プランジャ（１３）が前記磁石（１３ａ）の磁力によって保持されることを特徴とする双方向ラッチングソレノイド。
【請求項２】
前記コイル（１０）に通電がなされているときには、前記磁石（１３ａ）の一方の極と前記磁性体部材（１２）との間の反発力、および前記磁石（１３ａ）の他方の極と前記磁性体部材（１２）との間の吸引力により前記プランジャ（１３）が作動し、
前記コイル（１０）への通電が遮断されているときには、前記磁石（１３ａ）の一方の極の磁力により前記プランジャ（１３）が前記磁性体部材（１２）に吸引されて保持されることを特徴とする請求項１に記載の双方向ラッチングソレノイド。
【請求項３】
前記コイル（１０）に所定方向に通電がなされているときには、前記磁石（１３ａ）の一方の極と前記磁性体部材（２０）との間の反発力と、前記磁石（１３ａ）の他方の極と前記磁性体部材（２０）との間の反発力との差により前記プランジャ（１３）が作動し、
前記コイル（１０）に前記所定方向と逆方向に通電がなされているときには、前記磁石（１３ａ）の一方の極と前記磁性体部材（２０）との間の吸引力と、前記磁石（１３ａ）の他方の極と前記磁性体部材（２０）との間の吸引力との差により前記プランジャ（１３）が作動し、
前記コイル（１０）への通電が遮断されているときには、前記磁石（１３ａ）の一方の極と前記磁性体部材（２０）との間の吸引力と、前記磁石（１３ａ）の他方の極と前記磁性体部材（２０）との間の吸引力との差により前記プランジャ（１３）が前記磁性体部材（１２）に吸引されて保持されることを特徴とする請求項１に記載の双方向ラッチングソレノイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プランジャが双方向に作動して自己保持（ラッチング）される双方向ラッチングソレノイドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の双方向ラッチングソレノイドは、筒状のボビンの中央外周にマグネット（磁石）を配置し、マグネットの両側におけるボビンの外周に２つのコイルを巻回している（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この従来技術では、２つのコイルのうちいずれか一方のコイルに通電し、通電するコイルを切り換えることでプランジャを双方向に作動させ、コイルへの通電を遮断したときにはマグネットの吸着力によりプランジャを自己保持（ラッチング）するようになっている。
【特許文献１】特開２００２−７５７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この従来技術では、コイルを２つ使用するので、部品コストの上昇を招くのみならず、コイルとの電気接続箇所が多く生産性が良くないので、製造コストの上昇をも招くという問題がある。また、コイルを２つ使用することにより体格の大型化を招くという問題もある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、コストの低減および体格の小型化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、１つのコイル（１０）と、
コイル（１０）により誘起された磁束の磁路を構成する磁性体部材（１１、１２、２０）と、
コイル（１０）により誘起された磁束により作動するプランジャ（１３）とを備え、
プランジャ（１３）が磁石（１３ａ）を有し、
コイル（１０）に対する通電方向を切り換えることでプランジャ（１３）を双方向に作動させ、
コイル（１０）への通電が遮断されているときには、プランジャ（１３）が磁石（１３ａ）の磁力によって保持されることを特徴とする。
【０００７】
これによると、コイル（１０）を１つのみ使用するので、上記従来技術のようにコイルを２つ使用するものに比べて、部品コストを低減できるのみならず、コイル（１０）との電気接続箇所の低減により生産性が向上し、ひいては製造コストを低減できるので、コストの低減を図ることができるとともに、体格の小型化を図ることができる。
【０００８】
具体的には、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の双方向ラッチングソレノイドにおいて、コイル（１０）に通電がなされているときには、磁石（１３ａ）の一方の極と磁性体部材（１２）との間の反発力、および磁石（１３ａ）の他方の極と磁性体部材（１２）との間の吸引力によりプランジャ（１３）が作動し、
コイル（１０）への通電が遮断されているときには、磁石（１３ａ）の一方の極の磁力によりプランジャ（１３）が磁性体部材（１２）に吸引されて保持されるようにすればよい。
【０００９】
また、具体的には、請求項３に記載の発明のように、請求項１に記載の双方向ラッチングソレノイドにおいて、コイル（１０）に所定方向に通電がなされているときには、磁石（１３ａ）の一方の極と磁性体部材（２０）との間の反発力と、磁石（１３ａ）の他方の極と磁性体部材（２０）との間の反発力との差によりプランジャ（１３）が作動し、
コイル（１０）に前記所定方向と逆方向に通電がなされているときには、磁石（１３ａ）の一方の極と磁性体部材（２０）との間の吸引力と、磁石（１３ａ）の他方の極と磁性体部材（２０）との間の吸引力との差によりプランジャ（１３）が作動し、
コイル（１０）への通電が遮断されているときには、磁石（１３ａ）の一方の極と磁性体部材（２０）との間の吸引力と、磁石（１３ａ）の他方の極と磁性体部材（２０）との間の吸引力との差によりプランジャ（１３）が磁性体部材（１２）に吸引されて保持されるようにしてもよい。
【００１０】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図１に基づいて説明する。本実施形態における双方向ラッチングソレノイドは、例えば、オートマチック車両のエンジンキーをロックするキーロックソレノイド等に用いられるものである。
【００１２】
図１は本実施形態における双方向ラッチングソレノイドの断面図である。双方向ラッチングソレノイドは１つのコイル１０を有している。コイル１０は、筒状のボビン（図示せず）の外周に巻回されている。
【００１３】
コイル１０の内部（より具体的には、ボビンの内部）には、磁性体にて円柱状に形成されたコア（磁性体部材）１１が挿入されている。
【００１４】
コイル１０は、磁性体にてＵ字状に形成されたヨーク（磁性体部材）１２の内部に収納されている。ヨーク１２の底部１２ａにはコア１１の一端部が当接している。これにより、コア１１およびヨーク１２は、コイル１０により誘起された磁束の磁路を構成する。
【００１５】
ヨーク１２の開口部には、プランジャ１３が配置されている。プランジャ１３は、ヨーク１２の幅方向（図１の左右方向）に延びる円筒状の磁石１３ａと、磁石１３ａ内を貫通するシャフト１３ｂとを有している。
【００１６】
磁石１３ａは、その軸方向（図１の左右方向）にＮ極とＳ極とが配置されている。シャフト１３ｂは非磁性体で形成され、その両端部は、ヨーク１２のうち磁石１３ａの軸方向両側に位置する部位に設けられた貫通穴１２ｂを貫通してヨーク１２の外部まで延びている。シャフト１３ｂは、ヨーク１２の貫通穴１２ｂと摺動可能になっていてプランジャ１３を支持している。
【００１７】
ヨーク１２の開口部（図１の上端部）には、磁石１３ａのＮ極側の端面およびＳ極側の端面と対向してプランジャ１３の停止位置を規制するストッパ面１２ｃ、１２ｄが形成されている。
【００１８】
次に、上記構成における作動を図２に基づいて説明する。図示の都合上、図２ではシャフト１３ｂおよびヨーク１２の貫通穴１２ｂを省略している。また、図示の都合上、図２では断面に施すべきハッチングを省略しており、図２（ｂ）〜（ｄ）では符号を省略している。図２（ｂ）、（ｄ）中、コイル１０内に示した記号は、コイル１０を流れる電流の方向を表している。
【００１９】
図２（ａ）は、コイル１０に通電していない時の一状態を示している。この状態では、磁石１３ａのＳ極の磁力によりプランジャ１３がヨーク１２の一方のストッパ面１２ｃに吸着して保持されている。
【００２０】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の状態からコイル１０に所定方向に通電した時の作動を示している。コイル１０に所定方向に通電すると、コイル１０で発生した磁束によりヨーク１２の両ストッパ面１２ｃ、１２ｄがＳ極になる。
【００２１】
このため、磁石１３ａのＳ極とヨーク１２の一方のストッパ面１２ｃとの間の反発力、および磁石１３ａのＮ極とヨーク１２の他方のストッパ面１２ｄとの間の吸引力によりプランジャ１３がヨーク１２の他方のストッパ面１２ｄに向かって作動する。
【００２２】
その結果、プランジャ１３がヨーク１２の他方のストッパ面１２ｄに吸着されることとなる。ちなみに、この状態では、コア１１はＮ極になっている。
【００２３】
図２（ｃ）は、図２（ｂ）の作動の後にコイル１０への通電を遮断した時の状態を示している。この状態では、磁石１３ａのＮ極の磁力によりプランジャ１３がヨーク１２の他方のストッパ面１２ｄに吸着して保持される。
【００２４】
図２（ｄ）は、図２（ｃ）の状態からコイル１０に逆方向に通電した時の作動を示している。ここで、「コイル１０に逆方向に通電する」とは、図２（ｂ）における通電方向と逆方向に通電することを意味している。
【００２５】
コイル１０に逆方向に通電すると、ヨーク１２の両ストッパ面１２ｃ、１２ｄがＮ極になるので、磁石１３ａのＳ極とヨーク１２の一方のストッパ面１２ｃとの間の吸着力、および磁石１３ａのＮ極とヨーク１２の他方のストッパ面１２ｄとの間の反発力によりプランジャ１３がヨーク１２の一方のストッパ面１２ｃに向かって作動する。
【００２６】
その結果、プランジャ１３がヨーク１２の一方のストッパ面１２ｃに吸着されることとなる。ちなみに、この状態では、コア１１はＳ極になっている。
【００２７】
そして、図２（ｃ）の作動の後にコイル１０への通電を遮断すると、図２（ａ）に示す状態、つまり、磁石１３ａのＳ極の磁力によりプランジャ１３がヨーク１２の一方のストッパ面１２ｃに吸着して保持される状態になる。
【００２８】
本実施形態によると、コイル１０を１つのみ使用するので、上記従来技術のようにコイルを２つ使用するものに比べて、部品コストを低減できるのみならず、コイルとの電気接続箇所の低減により生産性が向上し、ひいては製造コストを低減できるので、コストの低減を図ることができる。
【００２９】
また、コイル１０を１つのみ使用するので、上記従来技術のようにコイルを２つ使用するものに比べて体格の小型化を図ることができる。
【００３０】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、プランジャ１３がコイル１０の径方向（図１の左右方向）に作動するが、本第２実施形態では、図３、図４に示すように、プランジャ１３がコイル１０の軸方向（図３の上下方向）に作動する。
【００３１】
図３は本実施形態における双方向ラッチングソレノイドの断面図である。本実施形態における双方向ラッチングソレノイドは、上記第１実施形態と同様に、例えば、オートマチック車両のエンジンキーをロックするキーロックソレノイド等に用いられるものである。
【００３２】
本実施形態では、第１実施形態のコア１１を廃止し、コイル１０の内部（より具体的には、ボビンの内部）に、プランジャ１３を同軸状に挿入している。
【００３３】
コイル１０により誘起された磁束の磁路を構成するヨーク（磁性体部材）２０は、磁性体にてＵ字状に形成されてコア１１を収納する。ヨーク２０の底部２０ａにはプランジャ１３のシャフト１３ｂの一端部が貫通する貫通穴２０ｂが設けられている。
【００３４】
ヨーク１２のうちコイル１０よりも開口部側の部位（図３の上端側の部位）には、ヨーク２０の幅方向内側に向かって環状に突出する突出部２０ｃが形成されている。ヨーク２０の開口部（図３の上端部）には、非磁性体にて環状に形成されたストッパ２１が配置されている。
【００３５】
この環状のストッパ２１の中心穴には、プランジャ１３のシャフト１３ｂの他端部が貫通している。ストッパ２１の板面は、磁石１３ａのＮ極側の端面と対向してプランジャ１３の停止位置を規制する。
【００３６】
次に、上記構成における作動を図４に基づいて説明する。図示の都合上、図４では断面に施すべきハッチングを省略しており、図４（ｂ）〜（ｄ）では符号を省略している。図４（ｂ）、（ｄ）中、コイル１０内に示した記号は、コイル１０を流れる電流の方向を示している。
【００３７】
図４（ａ）は、コイル１０に通電していない時の一状態を示している。この状態では、磁石１３ａの磁力によりプランジャ１３がヨーク２０の突出部２０ｃに吸引されて保持されている。
【００３８】
このことを詳細に説明すると、プランジャ１３が図４（ａ）の位置にある場合には、磁石１３ａのＮ極とヨーク２０の突出部２０ｃとの間の吸引力が、磁石１３ａのＳ極とヨーク２０の突出部２０ｃとの間の吸引力よりも大きくなるように、磁石１３ａおよびヨーク１２の各寸法が設定されている。
【００３９】
このような両吸引力の差によりプランジャ１３に図４（ａ）の矢印方向（図４（ａ）の上方向）の力が作用する。このような力がプランジャ１３に作用している時にストッパ２１が磁石１３ａのＮ極側の端面を規制するので、プランジャ１３が図４（ａ）の位置に保持されることとなる。
【００４０】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の状態からコイル１０に所定方向に通電した時の作動を示している。コイル１０に所定方向に通電すると、コイル１０で発生した磁束によりヨーク２０の底部２０ａがＮ極になり、ヨーク２０の突出部２０ｃがＳ極になる。
【００４１】
これにより、磁石１３ａのＳ極とヨーク２０の底部２０ａとの間で吸引力（以下、底部２０ａ側の吸引力と言う。）が発生するとともに、磁石１３ａのＮ極とヨーク２０の突出部２０ｃとの間でも吸引力（以下、突出部２０ｃ側の吸引力と言う。）が発生する。
【００４２】
このときの底部２０ａ側の吸引力が突出部２０ｃ側の吸引力よりも大きくなるように、磁石１３ａおよびヨーク１２の各寸法が設定されている。このため、両吸引力の差によりプランジャ１３がヨーク１２の底部１２ａに向かって作動する。
【００４３】
図４（ｃ）は、図４（ｂ）の作動の後にコイル１０への通電を遮断した時の状態を示している。この状態では、磁石１３ａの磁力によりプランジャ１３がヨーク１２の底部１２ａに吸着して保持される。
【００４４】
より具体的には、磁石１３ａのＳ極とヨーク１２の底部１２ａとの間の吸引力が、磁石１３ａのＮ極とヨーク２０の突出部２０ｃとの間の吸引力よりも大きくなるので、この両吸引力の差によりプランジャ１３がヨーク１２の底部１２ａに吸着して保持されることとなる。
【００４５】
図４（ｄ）は、図４（ｃ）の状態からコイル１０に逆方向に通電した時の作動を示している。ここで、「コイル１０に逆方向に通電する」とは、図４（ｂ）における通電方向と逆方向に通電することを意味している。
【００４６】
コイル１０に逆方向に通電すると、ヨーク１２の底部１２ａがＳ極になり、ヨーク２０の突出部２０ｃがＮ極になる。これにより、磁石１３ａのＳ極とヨーク１２の底部１２ａとの間で反発力（以下、底部２０ａ側の反発力と言う。）が発生するとともに、磁石１３ａのＮ極とヨーク２０の突出部２０ｃとの間でも反発力（以下、突出部２０ｃ側の反発力と言う。）が発生する。
【００４７】
このとき、底部１２ａ側の反発力が突出部２０ｃ側の反発力よりも大きくなるので、この両反発力の差によりプランジャ１３がヨーク２０の突出部２０ｃ側（図４（ｄ）の上方側）に向かって作動することとなる。
【００４８】
そして、図４（ｃ）の作動の後にコイル１０への通電を遮断すると、図４（ａ）に示す状態、つまり、磁石１３ａの磁力によりプランジャ１３がヨーク２０の突出部２０ｃに吸引されて保持される状態になる。
【００４９】
本実施形態においても、コイル１０を１つのみ使用するので、上記第１実施形態と同様に、コストの低減を図ることができるとともに、体格の小型化を図ることができる。
【００５０】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、本発明による双方向ラッチングソレノイドの具体的構成の一例を示したものに過ぎず、これに限定されることなく、プランジャが磁石を有し、１つのコイルに対する通電方向を切り換えることでプランジャを双方向に作動させ、コイルへの通電が遮断されているときにはプランジャが磁石の磁力によって保持される構成であれば、種々変形が可能である。
【００５１】
例えば、上記第１実施形態では、コア１１を円柱状に形成しているが、円柱以外の柱状に形成してもよい。また、上記第１実施形態では、コア１１とヨーク１２とを別体に形成しているが、コア１１とヨーク１２とを一体に形成してもよい。また、上記第各実施形態では、ヨーク１２、２０をＵ字状に形成しているが、ヨーク１２、２０を有底円筒状に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態における双方向ラッチングソレノイドの断面図であり、（ｂ）は当該双方向ラッチングソレノイドの斜視図である。
【図２】図１の双方向ラッチングソレノイドの作動を示す説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態における双方向ラッチングソレノイドの断面図である。
【図４】図３の双方向ラッチングソレノイドの作動を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    コイル
１１    コア（磁性体部材）
１２    ヨーク（磁性体部材）
１３    プランジャ
１３ａ  磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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