(57)【要約】【課題】  組み立てが簡単で、しかも安定した消音効果を得ることができるソレノイドを提供する。【解決手段】  一対の脚部１ａ、１ｂを有するフレーム１の底部１ｃのほぼ中央に、いわゆる半抜きプレス加工により突出部１ｄを形成し、この突出部１ｄにソレノイド本体２の磁性材料からなる筒体６の一方開口端を挿通して底部１ｃに対して位置決めするとともに、筒体６の一方開口端をシール材７を介してフレーム１の底部１ｃに押し当て、筒体６一方開口端を気密に構成とし、この状態で可動鉄心８を筒体６の他方開口端より挿通し、可動鉄心８の一方端部、筒体６の内面及び突出部１ｄ面で形成される空間をエアーダンパー室９にする。【選択図】      図１
2011071241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイルを巻装した筒状ボビンと、
前記励磁コイルを囲むように配置され、前記筒状ボビンの一方開口端に対応する面に突出部が設けられた磁性材料のフレームと、
前記筒状ボビンの他方開口端より挿通され前記励磁コイルの中空部に沿って移動可能な可動鉄心と、を具備し、
前記筒状ボビンは、一方開口端を前記フレームに対して前記突出部により位置決めされるとともに、該突出部を有するフレーム面に押し当てられて気密構造になっていて、前記筒状ボビンの他方開口端より挿通される前記可動鉄心、前記筒状ボビン内面及び前記突出部端面により得られる空間をエアーダンパー室に形成したことを特徴とするソレノイド。
【請求項２】
前記筒状ボビンは、中空部に、さらに非磁性材料からなる筒体が挿通され、該筒体は、一方開口端を前記フレームに対して前記突出部により位置決めされるとともに、該突出部を有するフレーム面に押し当てられ気密構造になっていることを特徴とする請求項１記載のソレノイド。
【請求項３】
前記筒状ボビンの一方開口端又は前記筒体の一方開口端は、シール手段を介して前記突出部を有するフレーム面に押し当てられ気密構造になっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のソレノイド。
【請求項４】
前記フレームは、前記筒体に対し前記突出部を有するフレーム面に押し当てる力を作用させるサブフレームを有し、
前記筒体は、両開口端のカシメ工程により前記筒状ボビン及びサブフレームとともに一体に構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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、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。
【０００３】
Ｆ［Ｎ］＝（１／２ｘ２）Ｕ２μＳ        …（１）
ここで、μは透磁率、Ｕは励磁アンペアーターン、ｘはストローク、Ｓは断面積
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。
【０００４】
このようなソレノイドは、負荷駆動源として広く利用されており、例えば、マンションなどで玄関ドアを外部からロックするためのドアロック装置などに用いられ、ソレノイドの励磁コイルの励磁により固定鉄心側に直線駆動される可動鉄心の動きに連動させて鍵棒をドア側の鍵穴に挿入させることでドアロックするようなものが知られている。
【０００５】
ところが、このようなドアロック装置にソレノイドを使用した場合、昼間の周囲の騒音が気にならない時間帯では問題ないが、夜間など周囲が静かな時間帯では、ソレノイドが固定鉄心に吸着する際に発生する衝突音や、可動鉄心の動きに連動するドアロック装置の鍵棒などの摺動音や接触音が騒音として問題になることがある。
【０００６】
そこで、従来、特許文献１に開示されるようにコイルを配置したソレノイド本体の筒体の後端開口部を非磁性材料の蓋部材で閉塞し、筒体の前端開口より挿入される可動鉄心と蓋部材との間の空間をエアーダンパー室に形成し、励磁コイルの励磁により直線駆動される可動鉄心の移動速度をエアーダンパー室の働きにより抑制するようにしたものが知られている。このような特許文献１によれば、可動鉄心の移動速度を抑制することにより、可動鉄心の動きに連動する外部機器の動作速度を低減して摺動音や接触音を低減でき、さらに、可動鉄心が蓋部材に当接しないようにしていることで、この間の衝突音も無くすようにできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１６４４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献１のものは、ソレノイド本体の筒体の後端開口部を蓋部材で閉塞するのに、蓋部材を筒体の後端開口部にカシメる工程が用いられるが、蓋部材による筒体の後端開口部の閉塞は、エアーダンパー室を形成するため確実に気密にすることが重要である。このため、蓋部材の筒体へのカシメ工程には、精度の高い作業が要求され、この作業に多大な時間や手間がかかるという問題がある。
【０００９】
また、特許文献１のものは、筒体をソレノイド本体の中空部に挿通しただけであるため、ソレノイドの組み立ての途中で、筒体がソレノイド本体の中空部より抜け落ちないように保持しながら、筒体の前端開口部をソレノイド本体にカシメなどにより固定する必要があり、このため、ソレノイドの組み立て工程が、さらに面倒になるという問題も生じる。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、組み立てが簡単で、しかも安定した消音効果を得る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】
【００１１】
上記の課題を解決するために、
請求項１記載の発明は、励磁コイルを巻装した筒状ボビンと、前記励磁コイルを囲むように配置され、前記筒状ボビンの一方開口端に対応する面に突出部が設けられた磁性材料のフレームと、前記筒状ボビンの他方開口端より挿通され前記励磁コイルの中空部に沿って移動可能な可動鉄心と、を具備し、前記筒状ボビンは、一方開口端を前記フレームに対して前記突出部により位置決めされるとともに、該突出部を有するフレーム面に押し当てられて気密構造になっていて、前記筒状ボビンの他方開口端より挿通される前記可動鉄心、前記筒状ボビン内面及び前記突出部端面により得られる空間をエアーダンパー室に形成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記筒状ボビンは、中空部に、さらに非磁性材料からなる筒体が挿通され、該筒体は、一方開口端を前記フレームに対して前記突出部により位置決めされるとともに、該突出部を有するフレーム面に押し当てられ気密構造になっていることを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記筒状ボビンの一方開口端又は前記筒体の一方開口端は、シール手段を介して前記突出部を有するフレーム面に押し当てられ気密構造になっていることを特徴としている。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記フレームは、前記筒体に対し前記突出部を有するフレーム面に押し当てる力を作用させるサブフレームを有し、前記筒体は、両開口端のカシメ工程により前記筒状ボビン及びサブフレームとともに一体に構成されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、エアーダンパー室の気密構造を、簡単な組み立て工程で実現できるので、組立作業を簡単にできるとともに、作業時間の大幅な短縮を図ることができる。
【００１６】
本発明によれば、筒状ボビンの一方開口端又は前記筒体の一方開口端とフレーム面の間にシール材が介在するので、これら間に安定した気密構造を得られ、気密性に優れたエアーダンパー室を形成できる。
【００１７】
本発明によれば、筒状ボビン及びサブフレームとともに筒体は、一体に構成されているので、組み立ての際、組み立て部品点数が減少し、作業をさらに効率的に簡単で容易なものにできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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】本発明の第２の実施の形態にかかるソレノイドの概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００２０】
（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。
【００２１】
図１において、１は磁性材料からなるフレームで、このフレーム１は、後述の励磁コイル４を囲むように配置される一対の脚部１ａ、１ｂを有する断面コ字形をしたものである。また、フレーム１の脚部１ａ、１ｂで挟まれた底部１ｃのほぼ中央には、突出部１ｄが形成されている。この突出部１ｄは、後述するソレノイド本体２を組み立てる際の底部１ｃに対する位置決めガイドとして用いられ、例えば、プレス加工において穴抜きを途中で止めた状態にして凸部を形成する、いわゆる半抜き加工により所定寸法だけ脚部１ａ、１ｂ間の空間方向に突出させたものである（図２参照）。この突出部１ｄは、磁性材料からなる所定厚さ寸法の円板部材を底部１ｃのほぼ中央に接着材などにより取り付けてもよい。突出部１ｄの周囲には、Ｏリングやゴムリングなどのシール材７が嵌め込まれている。
【００２２】
フレーム１の脚部１ａ、１ｂ間には、ソレノイド本体２が配置される。ソレノイド本体２は、筒状のコイルボビン３を有している。コイルボビン３には、励磁コイル４が巻装されている。また、コイルボビン３の一方開口端には、フレーム１の一部を構成するサブフレーム５が配置されている。このサブフレーム５には、コイルボビン３の中空部に連通する透孔５ａが形成されている。
【００２３】
コイルボビン３の中空部及びサブフレーム５の透孔５ａには、非磁性材料からなる筒体６が挿通されている。この筒体６は、両方の開口端周縁を外側に広げてカシメることによりサブフレーム５及びコイルボビン３とともに一体に構成されている。
【００２４】
このようなソレノイド本体２は、図２に示すようにフレーム１の脚部１ａ、１ｂの間で、筒体６の一方開口端にフレーム１の底部１ｃの突出部１ｄを挿通して底部１ｃに対し位置決めするとともに、筒体６の一方開口端を、シール材７を介してフレーム１の底部１ｃに押し当て、さらに、この状態から脚部１ａ、１ｂ先端の間にサブフレーム５を固定する。この場合、サブフレーム５は、例えば、カシメ工程により脚部１ａ、１ｂ先端に固定し、この固定によりソレノイド本体２全体をフレーム１の底部１ｃ側に押し付けて押さえ込み、ソレノイド本体２とフレーム１を一体にし、同時に、筒体６の一方開口端で気密を形成する。
【００２５】
ソレノイド本体２には、筒体６の他方開口端より可動鉄心８が挿通されている。可動鉄心８は、筒体６の中空部を移動可能にし、励磁コイル４の励磁によりフレーム１の底部１ｃ方向に吸引動作し（図３（ａ）参照）、励磁コイル４の励磁が解かれると、後述する駆動負荷１０側の不図示のばねなどの負荷により復帰動作される（図３（ｂ）参照）。この場合、可動鉄心８は、筒体６の内径に対して僅かに小さい外径を有するものが用いられ、可動鉄心８の一方端部（フレーム１の底部１ｃ側端部）、筒体６の内面及び突出部１ｄ端面で形成される空間をエアーダンパー室９に形成する。そして、可動鉄心８の吸引方向の移動によりエアーダンパー室９内のエアーを圧縮し、この圧縮されたエアーを可動鉄心８と筒体６の間の僅かな隙間から外部に排出させることにより、可動鉄心８の吸引方向の移動速度を抑制する。
【００２６】
可動鉄心８の他方端部には、図３に示すように駆動負荷１０が連結されている。この駆動負荷１０は、連結部材１１及び回動レバー１２及びストッパー１３ａ、１３ｂを有している。連結部材１１は、可動鉄心８の中心軸上に沿って配置され、可動鉄心８の他方端面に、例えばねじ込みにより取り付けられている。回動レバー１２は、連結部材１１の先端に連結されている。回動レバー１２は、一方端部が不図示の固定部材に支持ピン１４を介して回動可能に支持されている。また、回動レバー１２は、中間部に軸方向に沿った長穴１２ａが形成され、この長穴１２ａにピン１５を介して連結部材１１が連結され、可動鉄心８の吸引及び復帰動作により、連結部材１１を介して回転力が与えられ、支持ピン１４を中心に回動される。
【００２７】
回動レバー１２の回動軌跡内には、ストッパー１３ａ、１３ｂが配置され、回動レバー１２の回動範囲を規制可能にしている。ストッパー１３ａ、１３ｂは、可動鉄心８の可動範囲を規制するものでもあり、図３（ａ）に示す可動鉄心８の吸引動作では、可動鉄心８先端が突出部１ｄ端面より僅かに開離した状態で回動レバー１２がストッパー１３ａに当接し、図３（ｂ）に示す可動鉄心８の復帰動作では、回動レバー１２がストッパー１３ｂに当接するようにしている。
【００２８】
回動レバー１２には、不図示のドアロック装置が接続されている。このドアロック装置では、可動鉄心８の吸引動作による回動レバー１２がストッパー１３ａに当接するまでの回動動作により鍵棒をドア側の鍵穴に挿入させてドアロックし、可動鉄心８の復帰動作による回動レバー１２がストッパー１３ｂに当接するまでの回動動作により鍵棒をドア側の鍵穴から抜き出してドアロックを解除する。
【００２９】
次に、このように構成されたソレノイドの動作を説明する。
【００３０】
いま、ソレノイドは、図３（ｂ）に示すように駆動負荷１０側の不図示のばねなどの負荷により可動鉄心８がフレーム１の底部１ｃより離間した状態にあるものとする。
【００３１】
この状態から、励磁コイル４が励磁されると、可動鉄心８に対し吸引力が作用される。これにより、可動鉄心８は、図３（ａ）に示すように不図示のばねなどの負荷に抗して吸引動作され、筒体６の中空部を移動する。この場合、可動鉄心８の一方端部（フレーム１の底部１ｃ側端部）、筒体６の内面及び突出部１ｄ端面で囲まれる空間には、エアーダンパー室９が形成されており、可動鉄心８の吸引方向の移動によりエアーダンパー室９内のエアーが圧縮され、この圧縮されたエアーが可動鉄心８と筒体６の間の僅かな隙間から外部に排出されることにより可動鉄心８の吸引方向の移動速度が抑制される。そして、可動鉄心８の吸引動作とともに回動動作される回動レバー１２がストッパー１３ａに当接したところで、可動鉄心８の吸引動作が終了する。
【００３２】
この場合、可動鉄心８は、エアーダンパー室９の働きにより吸引方向の移動速度が抑制されるので、駆動負荷１０の連結部材１１及び回動レバー１２の動きも抑制されたものとなる。これにより、回動レバー１２がストッパー１３ａに当接する際の衝突音を大幅に低減でき、さらに回動レバー１２の回動動作に連動する不図示のドアロック装置の鍵棒がドア側の鍵穴に挿入してドアロックする際の摺動音や接触音などの発生音も低減できる。さらに、可動鉄心８の吸引動作では、可動鉄心８先端が突出部１ｄ端面より僅かに開離した状態で回動レバー１２がストッパー１３ａに当接し、吸引動作が終了するので、可動鉄心８先端が突出部１ｄに衝突するようなこともなく、ソレノイド特有の動作時の可動鉄心が固定鉄心に吸着する際の大きな衝突音を無くすこともでき、全体として良好な消音効果を得ることができる。
【００３３】
その後、励磁コイル４の励磁を解くと、図３（ｂ）に示すように可動鉄心８は、駆動負荷１０の不図示のばねなどの負荷により復帰動作され、筒体６の中空部を移動する。この場合、エアーダンパー室９内には、可動鉄心８の復帰動作とともに外部から可動鉄心８と筒体６の間の僅かな隙間を通ってエアーが侵入するようになるので、可動鉄心８の復帰方向の移動速度も抑制される。そして、可動鉄心８の復帰動作とともに回動動作される回動レバー１２がストッパー１３ｂに当接したところで、可動鉄心８の復帰動作が終了する。
【００３４】
この場合も、可動鉄心８は、エアーダンパー室９の働きにより復帰方向の移動速度が抑制されるので、駆動負荷１０側の連結部材１１及び回動レバー１２の動きも抑制されたものとなり、回動レバー１２がストッパー１３ｂに当接する際の衝突音を大幅に低減でき、さらに回動レバー１２の回動動作に連動する不図示のドアロック装置の鍵棒がドア側の鍵穴から抜き出てドアロックを解除する際の摺動音や接触音などの発生音も低減できる。
【００３５】
したがって、このようにすれば、一対の脚部１ａ、１ｂを有する断面コ字形をしたフレーム１の脚部１ａ、１ｂで挟まれた底部１ｃのほぼ中央に、いわゆる半抜きプレス加工により突出部１ｄを形成し、この突出部１ｄにソレノイド本体２を構成する磁性材料の筒体６の一方開口端を挿通して底部１ｃに対して位置決めするとともに、筒体６の一方開口端をシール材７を介してフレーム１の底部１ｃに押し当て、筒体６の一方開口端で気密を形成し、この状態で可動鉄心８を筒体６の他方開口端より挿通し、可動鉄心８の一方端部（フレーム１の底部１ｃ側端部）、筒体６の内面及び突出部１ｄ面で形成される空間をエアーダンパー室９にするようにした。これにより、可動鉄心８が挿通されるコイルボビン３の中空部の気密構造を、フレーム１の半抜きプレス加工による突出部１ｄを位置決めガイドにして、シール材７を介して非磁性材料の筒体６の一方開口端をフレーム１の底部１ｃ側に押し当てるだけの簡単な組み立て工程で実現できるので、従来の筒体の後端開口部を蓋部材で閉塞してエアーダンパー室を形成するのに、気密を維持するため蓋部材のカシメ工程に精度の高い作業が要求され、この作業に多大な時間や手間がかかるものに比べて、組立作業を簡単にできるとともに、作業時間の大幅な短縮を図ることができる。
【００３６】
また、コイルボビン３の中空部及びサブフレーム５の透孔５ａに非磁性材料からなる筒体６が挿通し、この筒体６の両開口端周縁を外側に広げてカシメることによりサブフレーム５、コイルボビン３とともに一体に構成して、これら全体で１個のソレノイド本体２として取り扱いできるようにしたので、このようなソレノイド本体２を予め組み立てて用意してあけば、ソレノイドの組み立ての際の作業をさらに効率的に簡単で容易なものにすることもできる。
【００３７】
さらに、フレーム１の底部１ｃに、いわゆる半抜きプレス加工により形成される突出部１ｄの存在により、可動鉄心８の吸引動作の際に消音効果を得られると同時に、大きな吸引力を得ることもでき、駆動負荷１０を確実に駆動することもできる。
【００３８】
ちなみに、本発明のソレノイドと、従来の特許文献１の非磁性材料の蓋部材を筒体の後端開口部にカシメ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、特許文献１の構成のものでは、非磁性材料の蓋部材を用いるため、同図（ａ）に示すように吸引動作の吸引力最大値がそれほど大きくならないのに対し、本発明のソレノイドによれば、フレーム１の底部１ｃに、いわゆる半抜きプレス加工により形成される突出部１ｄの存在により、同図（ｂ）に示すように飛躍的に大きな吸引力を得られることが確認された。
【００３９】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、励磁コイル４が巻装されるコイルボビン３の中空部に非磁性材料の筒体６を挿通するようにした構成のものについて述べたが、この第２の実施の形態では、非磁性材料の筒体６を省略した場合の例を示している。
【００４０】
図５は、本発明の第２の実施の形態の要部の概略構成を示すもので、図２と同一部分には同符号を付している。この場合、励磁コイル４が巻装されるコイルボビン３の一方開口端をシール材７を介してフレーム１の底部１ｃ側に押し当てることにより、コイルボビン３の一方開口端で気密を形成する。そして、この状態からコイルボビン３の他方開口端より可動鉄心８を挿通し、可動鉄心８の一方端部（フレーム１の底部１ｃ側端部）、コイルボビン３の内面及び突出部１ｄ端面で形成される空間でエアーダンパー室９を形成する。
【００４１】
このようにしても、第１の実施の形態と同様な効果を得られ、さらに、非磁性材料の筒体と固定鉄心を省略できるので、その分、ソレノイドの組立工程を少なくでき、作業が簡単になるとともに、部品点数の減少により価格的にも安価にできる。
【００４２】
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。例えば、上述した実施の形態では、筒体６の一方開口端側又はコイルボビン一方開口端を気密構造とするためＯリングやゴムリングなどのシール材７を介在させるようにしたが、シール材７を用いなくとも気密構造を得られるのであれば、シール材７を省略することができる。
【００４３】
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】
【００４４】
１…フレーム、１ａ．１ｂ…脚部
１ｃ…底部、１ｄ…突出部
２…ソレノイド本体、３…コイルボビン
４…励磁コイル、５…サブフレーム、５ａ…透孔
６…筒体、７…シール材、８…可動鉄心
９…エアーダンパー室、１０…駆動負荷
１１…連結部材、１２…回動レバー
１３ａ、１３ｂ…ストッパー、１４…支持ピン
１５…ピン
【図１】
2011071241.tif 000003
【図２】
2011071241.tif 000004
【図３】
2011071241.tif 000005
【図４】
2011071241.tif 000006
【図５】
2011071241.tif 000007