特許 7344557 ロータリソレノイド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-06

(45)【発行日】2023-09-14

(54)【発明の名称】ロータリソレノイド

(51)【国際特許分類】

   H01F 7/08 20060101AFI20230907BHJP

【ＦＩ】

H01F7/08 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020012313

(22)【出願日】2020-01-29

(65)【公開番号】P2021118318

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-11-17

(73)【特許権者】

【識別番号】302038741

【氏名又は名称】新電元メカトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111899

【弁理士】

【氏名又は名称】永山 陽二

(72)【発明者】

【氏名】岡田 信秀

【審査官】森岡 俊行

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－１４２２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－６０００８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平２－５４２０３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

全部又は一部が磁性材料からなると共に、略円筒状に形成され、かつ、第１の端面に開口している貫通孔が形成されたケースと、
前記ケースの内部に設けられたコイルと、
前記ケースに固定された、又は、前記ケースと一体に形成されたベースと、
前記コイルに通電したときに、前記ベースに吸引されて前記ケースの前記第１の端面とは反対側の第２の端面に向かって直動するように設けられたプランジャと、
前記プランジャに固定されると共に、第１の端部及びその近傍部分が前記ケースの前記第１の端面に開口している前記貫通孔から突出し、第２の端部及びその近傍部分が前記ケースの内部に位置するように設けられたシャフトと、
前記ケースの内部に設けられると共に略円板状又は略円環板状に形成され、かつ、前記シャフトの前記第２の端部及びその近傍部分に固定されると共に前記ケースの前記第２の端面側の面に、所定回転方向に向かって漸次深くなる円弧状の複数の溝が形成された第１の溝構成部材と、
前記ケースの内部に設けられると共に略円板状又は略円環板状に形成され、かつ、前記第１の溝構成部材に対向した状態で前記ケースに固定されると共に前記所定回転方向に向かって漸次深くなる円弧状で、かつ、前記第１の溝構成部材の前記複数の溝と対向する複数の溝が形成された第２の溝構成部材と、
前記第１の溝構成部材の前記複数の溝と前記第２の溝構成部材の前記複数の溝との間にそれぞれ配置されると共に、前記第１の溝構成部材の前記複数の溝及び前記第２の溝構成部材の前記複数の溝を軌道として転動することによって、前記シャフトの中心軸を中心として前記第２の溝構成部材を回転させる複数の転動体を有することを特徴とするロータリソレノイド。

【請求項2】

前記第１の溝構成部材は、前記複数の溝が形成された第１の凹部形成板と、該第１の凹部形成板が固定されると共に、中央に形成された貫通孔に前記シャフトの前記第２の端部及びその近傍部分が圧入された第１の保持部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載のロータリソレノイド。

【請求項3】

前記第２の溝構成部材は、前記複数の溝が形成された第２の凹部形成板と、該第２の凹部形成板の前記ケースの前記第２の端面側の面に固定されると共に、前記複数の溝に対応する部位にそれぞれ開口部が形成された第２の補強板を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロータリソレノイド。

【請求項4】

前記ケースの内部であって、前記コイルよりも前記ケースの前記第２の端面側となる位置に設けられた別のコイルと
前記ケースの内部であって、前記ベースよりも前記ケースの前記第２の端面側となる位置に設けられると共に、前記ケースに固定された、又は、前記ケースと一体に形成され、かつ、前記シャフトを挿通する貫通孔が形成された別のベースと、
前記ケースの内部であって、前記別のベースよりも前記ケースの前記第１の端面側となる位置に設けられ、かつ、前記シャフトが固定されると共に、前記別のコイルに通電したときに、前記別のベースに吸引されて直動するように設けられた別のプランジャをさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のロータリソレノイド。

【請求項5】

前記ケースは、前記第１の端面の前記貫通孔の周辺領域が前記ケースの外側に突出していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のロータリソレノイド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロータリソレノイドに関し、特に、直動運動の力を回転運動の力に変換する動力変換手段が外部に露出していない構成を有するロータリソレノイドに関する。

【背景技術】

【0002】

ロータリソレノイドにおいて、いわゆるボールレースの構成を有するものは、他の構成よりも回転角を大きくすることが容易である上に、比較的に大きなトルクが得られることから、広く普及している。図９は、従来技術に係るロータリソレノイドを示し、（ａ）は通電前の断面図、（ｂ）は通電によって回転した後の断面図である。図９において、９０はロータリソレノイド、９１はケース、９１ａは第４の溝形成部、９２は溝構成部材、９２ａは第１の溝形成部、９３は鋼球、９４はプランジャ、９５はベース、９６はシャフト、９７は復帰用スプリング、９８はコイル、９９はシャフト用軸受である。

【0003】

図９は、特開２０１２－１９９４５７号公報で開示されているロータリソレノイドである。ロータリソレノイド９０は、ボールレースの構成を有しており、プランジャ９４の直動運動をシャフト９６の回転運動に変換して出力する。すなわち、図９（ａ）に示すように、プランジャ９４は、ケース９１の内部に設けられている。さらに、いわゆるアキシャル方向、すなわちシャフト９６の中心軸に沿って形成されたプランジャ９４の貫通孔にシャフト９６が圧入されることによって、プランジャ９４に対してシャフト９６が固定されている。シャフト９６はシャフト用軸受９９に摺動可能に支持されており、シャフト９６及びプランジャ９４はシャフト９６の中心軸方向に一体的に摺動する。また、プランジャ９４は、ケース９１の外部に露出した部分が溝構成部材９２の開口部に圧入されている。溝構成部材９２は、円環板状に形成されており、さらに第１の溝形成部９２ａと図示していない２つの溝形成部が形成されている。第１の溝形成部９２ａと他の２つの溝形成部は、円弧状に、かつ、ケース９１に対向する側の面が凹陥するように形成されている。同様に、ケース９１には、溝構成部材９２に対向する側の面に第４の溝形成部９１ａと図示していない２つの溝形成部が形成されている。第１の溝形成部９２ａと他の２つの溝形成部も、円弧状に、かつ、ケース９１に対向する側の面が凹陥するように形成されている。これら３組の溝形成部は、同じ角度で緩やかに形成している。そして、第１の溝形成部９２ａ及び第４の溝形成部９１ａと他の２組の溝形成部のグループは、鋼球９３と図示していない２つの鋼球を上下から挟むように、かつ、回転可能な状態でそれぞれ保持している。

【0004】

くわえて、シャフト９６は、ケース９１の外部にある部分に対して復帰用スプリング９７が接続されている。復帰用スプリング９７は、その弾発力によってシャフト９６を溝構成部材９２側に常時付勢している。また、プランジャ９４は、コイル９８への通電によって生成される磁界によってベース９５に吸引される。プランジャ９４がベース９５に吸引されると、鋼球９３と図示していない２つの鋼球は、プランジャ９４の推力によって強く押圧され、第１の溝形成部９２ａ及び第４の溝形成部９１ａと他の２組の溝形成部に挟まれた状態のまま転動する。そうすると、鋼球９３と図示していない２つの鋼球は、ケース９１に形成された第４の溝形成部９１ａと他の２つの溝形成部の最も深いところに転動して行く。プランジャ９４は、この転動に従って回転し、図９（ｂ）に示すようにベース９５側に摺動する。コイル９８への通電を停止すると、復帰用スプリング９７の弾発力によって図９（ａ）に示す状態に復帰する。以上のように、ボールレースの構成を有するロータリソレノイドは、直動型ソレノイドにおけるプランジャやベースの構成をそのまま応用できる。例えば、プランジャ９４及びベース９５のように、互いの対向する面に凹凸を形成して、コイル９８への通電開始後、直ちに大きな推力を得られるようにするなど、推力特性を最適なものに近づけることが容易である。

【0005】

ところで、ロータリソレノイド９０は、溝構成部材９２がケース９１の外部に露出しているので、ロータリソレノイド９０を負荷装置に実装する際に、周囲に十分な間隙を確保する必要がある。すなわち、コイル９８に接続したリード線等が振動や外部からの衝撃によって溝構成部材９２に当接し、溝構成部材９２の回転を妨げることのないように配慮する必要がある。さらに、溝構成部材９２を負荷装置に固定することができないので、負荷装置に実装する際の向きにも制約がある。溝構成部材９２を保護するためのカバーを設ければ、この課題を解決することは可能である。しかしながら、カバーをケースに固定するために、例えばケースを肉厚にした上でカバーとケースとを貫通するネジを設けるなど新たな構成を付加することによって、ロータリソレノイドの容積が増加することになるので、好ましい解決策とは言えない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１２－１９９４５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記課題を解決するために、溝構成部材が外部に露出することなく、かつ、ロータリソレノイドの容積をほとんど増加させない構成を有するロータリ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】

【0008】

請求項１に記載の発明は、全部又は一部が磁性材料からなると共に、略円筒状に形成され、かつ、第１の端面に開口している貫通孔が形成されたケースと、前記ケースの内部に設けられたコイルと、前記ケースに固定された、又は、前記ケースと一体に形成されたベースと、前記コイルに通電したときに、前記ベースに吸引されて前記ケースの前記第１の端面とは反対側の第２の端面に向かって直動するように設けられたプランジャと、前記プランジャに固定されると共に、第１の端部及びその近傍部分が前記ケースの前記第１の端面に開口している前記貫通孔から突出し、第２の端部及びその近傍部分が前記ケースの内部に位置するように設けられたシャフトと、前記ケースの内部に設けられると共に略円板状又は略円環板状に形成され、かつ、前記シャフトの前記第２の端部及びその近傍部分に固定されると共に前記ケースの前記第２の端面側の面に、所定回転方向に向かって漸次深くなる円弧状の複数の溝が形成された第１の溝構成部材と、前記ケースの内部に設けられると共に略円板状又は略円環板状に形成され、かつ、前記第１の溝構成部材に対向した状態で前記ケースに固定されると共に前記所定回転方向に向かって漸次深くなる円弧状で、かつ、前記第１の溝構成部材の前記複数の溝と対向する複数の溝が形成された第２の溝構成部材と、前記第１の溝構成部材の前記複数の溝と前記第２の溝構成部材の前記複数の溝との間にそれぞれ配置されると共に、前記第１の溝構成部材の前記複数の溝及び前記第２の溝構成部材の前記複数の溝を軌道として転動することによって、前記シャフトの中心軸を中心として前記第２の溝構成部材を回転させる複数の転動体を有することを特徴とするロータリソレノイドである。

【0009】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の溝構成部材は、前記複数の溝が形成された第１の凹部形成板と、該第１の凹部形成板が固定されると共に、中央に形成された貫通孔に前記シャフトの前記第２の端部及びその近傍部分が圧入された第１の保持部材を備えていることを特徴とするロータリソレノイドである。

【0010】

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第２の溝構成部材は、前記複数の溝が形成された第２の凹部形成板と、該第２の凹部形成板の前記ケースの前記第２の端面側の面に固定されると共に、前記複数の溝に対応する部位にそれぞれ開口部が形成された第２の補強板を備えていることを特徴とする。

【0011】

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発明において、ロータリソレノイドである。前記ケースの内部であって、前記コイルよりも前記ケースの前記第２の端面側となる位置に設けられた別のコイルと前記ケースの内部であって、前記ベースよりも前記ケースの前記第２の端面側となる位置に設けられると共に、前記ケースに固定された、又は、前記ケースと一体に形成され、かつ、前記シャフトを挿通する貫通孔が形成された別のベースと、前記ケースの内部であって、前記別のベースよりも前記ケースの前記第１の端面側となる位置に設けられ、かつ、前記シャフトが固定されると共に、前記別のコイルに通電したときに、前記別のベースに吸引されて直動するように設けられた別のプランジャをさらに有することを特徴とするロータリソレノイドである。

【0012】

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記ケースは、前記第１の端面の前記貫通孔の周辺領域が前記ケースの外側に突出していることを特徴とするロータリソレノイドである。

【発明の効果】

【0013】

請求項１に記載の発明によれば、ケースの内部に設けたコイルに通電すると、プランジャに固定されたシャフトは、プランジャがベースに吸引されることによって、ケースの第２の端面側に直動する。シャフトに固定された第１の溝構成部材もケースの第２の端面側に直動するので、複数の転動体は第１の溝構成部材から押圧されて転動して行く。ところが、第２の溝構成部材はケースに固定されているので、第２の溝構成部材が回転することはなく、第１の溝構成部材が直動しながら回転することになる。したがって、第１の溝構成部材及び第２の溝構成部材をケースの内部に設けているので、負荷装置に実装する際にケースの周囲に間隙を確保する必要はない。その一方、シャフト、プランジャ、第１の溝構成部材及び第２の溝構成部材は、従来技術に係るロータリソレノイドよりも外径を大きくすることなく大きなトルクが得られる。また、第１の溝構成部材及び第２の溝構成部材が内装されているので、耐塵を備えており、汚損環境でも問題なく使用できる。

【0014】

請求項２に記載の発明によれば、第１の溝構成部材を第１の凹部形成板及び第１の保持部材からなるものとしたので、第１の凹部形成板の板厚を薄いものにすることができ、比較的深い溝を容易に形成することができる。また、第１の凹部形成板をシャフトに固定するのではなく、第１の保持部材を介して固定するので、第１の凹部形成板及び第１の補強板をシャフトに対して精確に直交させつつ強固に固定することが容易になる。また、第１の凹部形成板は磁気回路から磁気的に絶縁されているので、磁気回路を構成するケースやプランジャを機械的な性質に配慮することなく理想的な磁気的性質を有するもので構成することができる。

【0015】

請求項３に記載の発明によれば、第２の溝構成部材を第２の凹部形成板及び第２の補強板からなるものとしたので、第２の凹部形成板の板厚を薄いものにすることができると共に、第２の凹部形成板と前記ケースとの間に第２の補強板の板厚分の距離を確保できるので、比較的深い溝を容易に形成することができる。また、第２の凹部形成板は磁気回路から磁気的に絶縁されているので、磁気回路を構成するケースやプランジャを機械的な性質に配慮することなく理想的な磁気的性質を有するもので構成することができる。

【0016】

請求項４に記載の発明によれば、２つのプランジャによって推力を生成するので、シャフトから出力されるトルクを大幅に増大させることができる。

【0017】

請求項５に記載の発明によれば、ケースの第１の端面の貫通孔をさらに長く形成できるので、ケースの第１の端面の貫通孔にさらに長い軸受を設けることができ、ロータリソレノイドの動作がよりスムーズになる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電前の状態における断面図である。

【図2】本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電後の状態における断面図である。

【図3】本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電前の状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は底面図である。

【図4】本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの各ケース構成部材を示す図（１）であり、（ａ）は第１のケース構成部材の断面図、（ｂ）は第２のケース構成部材の断面図である。

【図5】本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの各ケース構成部材を示す図（２）であり、（ｃ）は第３のケース構成部材の断面図、（ｄ）は第４のケース構成部材の断面図、（ｅ）は第４のケース構成部材の底面図である。

【図6】本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの動力変換手段を示す図（１）であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は第２の補強板の底面図、（ｅ）は第１の凹部形成板の底面図である。

【図7】本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの動力変換手段を示す図（２）であり、（ｄ）はＡ－Ａ線断面図、（ｅ）はＢ－Ｂ線断面図、（ｆ）は第２の溝構成部材及び鋼球を透視した平面図である。

【図8】本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドにおける動力変換の概要を示す説明図である。

【図9】従来技術に係るロータリソレノイドを示し、（ａ）は通電前の断面図、（ｂ）は通電によって回転した後の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電前の状態における断面図である。図１において、１０はロータリソレノイド、１５は動力変換手段、１９は鋼球、２１は第１の凹部形成板、３０は第２の溝構成部材、３５は第２の補強板、４０は第１のケース構成部材、４１は肉厚側端部領域、４１ａは突出部、４２は肉厚側中間領域、４３は肉薄側中間領域、４４は圧入用端部領域、４５は第２のケース構成部材、４６は第１の圧入用端部領域兼第１のベース領域、４７は中間領域、４８は第２の圧入用端部領域、５０は第３のケース構成部材、５１は第１の圧入用端部領域、５２は肉厚側中間領域、５３は第２のベース領域、５４は肉薄側中間領域、５５は第２の圧入用端部領域、５６は第４のケース構成部材、５６は第４のケース構成部材、５６ｂはリベット孔、５７ｂ及び５８ｂはリベット、５７は肉厚側端部領域、６０は第１のプランジャ、６０ａはシャフト圧入用貫通孔、６１は第２のプランジャ、６１ａはシャフト圧入用貫通孔、６２はシャフト、６３ａは第１の端部及びその近傍部分、６３ｂは中間部、６３ｃは第２の端部及びその近傍部分、６４は第１の保持部材、６４ａは大径部、６４ｂは小径部、６５は軸受、７０は第１のコイル、７１は第１のコイルボビン、７２は第２のコイル、７３は第２のコイルボビンである。さらに、図２は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電後の状態における断面図である。図２において用いた符号は、すべて図１と同じものを示す。くわえて、図３は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの通電前の状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は底面図である。図３において、１６はケース、１６ａは第１の端面、１６ｂは第２の端面、５８ａ、５８ｂ及び５８ｃはリベットであり、その他のものは図１と同じものを示す。また、図８は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドにおける動力変換の概要を示す説明図である。図８において用いた符号は、すべて図１と同じものを示す。なお、ロータリソレノイド１０においては、シャフト６２の中心軸は、第１のプランジャ６０、第２のプランジャ６１、第１のケース構成部材４０、第２のケース構成部材４５、第３のケース構成部材５０、第４のケース構成部材５６、第１のコイル７０及び第２のコイル７２の中心軸と一致している。そこで、以下の説明において「中心軸」と記載した場合は、シャフト６２を初めとするこれらの構成部材に共通する中心軸を指すものとする。

【0020】

まず、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイド１０の概要について説明する。ロータリソレノイド１０は、いわゆるボールレースの構成を有するものであり、直動による動力を回転による動力に変換して出力するものである。すなわち、ロータリソレノイド１０は、図３に示すように、ケース１６が略円筒状に形成されており、ケース１６の第１の端面１６ａからシャフト６２の端部及びその近傍部分６３ａが外部に突出し、第２の端面１６ｂの側は第４のケース構成部材５６によって閉止されている。また、ケース１６は、ロータリソレノイド１０の組立を容易にするために、第１のケース構成部材４０、第２のケース構成部材４５、第３のケース構成部材５０及び第４のケース構成部材５６の４つの部材に分割されている。さらに、図８に示すように、ロータリソレノイド１０は、第１のプランジャ６０と第２のプランジャ６１との２つのプランジャの直動による動力を動力変換手段１５においてシャフト６２の回転力に変換して出力する構成となっている。このような動力変換手段は従来技術に係るロータリソレノイドと同様であるが、この実施の形態に係るロータリソレノイド１０においては、動力変換手段１５がケース１６の内部に完全に内装されている点が相違している。

【0021】

続けて、実施の形態に係るロータリソレノイド１０を構成する各部材について詳しく説明する。図４は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの各ケース構成部材を示す図（１）であり、（ａ）は第１のケース構成部材の断面図、（ｂ）は第２のケース構成部材の断面図である。図４において、４１ｂはシャフト用貫通孔、４２ａは第１のプランジャ用中空部、４３ａは第１のコイルボビン用中空部、４４ａは第２のケース構成部材用中空部、４９ａはシャフト挿通用貫通孔、４９ｂは第２のプランジャ用中空部であり、その他の符号は図１と同じものを示す。さらに、図５は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの各ケース構成部材を示す図（２）であり、（ｃ）は第３のケース構成部材の断面図、（ｄ）は第４のケース構成部材の断面図、（ｅ）は第４のケース構成部材の底面図である。図５において、５１ａは第１の圧入用中空部、５２ａは第２のコイルボビン用中空部、５３ａはシャフト用貫通孔、５４ａは動力変換手段用中空部、５５は第２の圧入用端部領域、５５ａは第２の圧入用中空部、５６ａ及び５６ｃはリベット孔であり、その他の符号は図１と同じものを示す。くわえて、図６は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの動力変換手段を示す図（１）であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は第２の補強板の底面図、（ｅ）は第１の凹部形成板の底面図である。図６において、２０は第１の溝構成部材、２２は第１の溝形成部、２３は第２の溝形成部、２４は第３の溝形成部、２４ａは凹部、３０ａは中央開口部、３１は第２の凹部形成板、３２は第４の溝形成部、３３は第５の溝形成部、３４は第６の溝形成部、３５は第２の補強板、３５ａは中央開口部、３６は第４の開口部、３７は第５の開口部、３８は第６の開口部、２９ａ、２９ｂ及び２９ｃはリベット孔、３０は第２の溝構成部材、３１は第２の凹部形成板、３１ａは中央開口部、３２は第４の溝形成部、３３は第５の溝形成部、３４は第６の溝形成部、３５は第２の補強板、３５ａは中央開口部、３６は第４の開口部、３７は第５の開口部、３８は第６の開口部、３９ａ、３９ｂ及び３９ｃはリベット孔であり、その他の符号は図１と同じものを示す。また、図７は、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイドの動力変換手段を示す図（２）であり、（ｄ）はＡ－Ａ線断面図、（ｅ）はＢ－Ｂ線断面図、（ｆ）は第２の溝構成部材及び鋼球を透視した平面図である。図７において、１７及び１８は鋼球、２１ａは圧入用開口部、２９ａ、２９ｂ及び２９ｃはリベット孔、３４ａは凹部、６４ｃは圧入用開口部であり、その他の符号は図１及び図６と同じものを示す。

【0022】

ロータリソレノイド１０は、図１及び図２に示すように、中心軸方向に直列に配置された第１のプランジャ６０及び第２のプランジャ６１を備えている。第１のプランジャ６０と第２のプランジャ６１とは、中心軸に沿ってシャフト圧入用貫通孔６０ａとシャフト圧入用貫通孔６１ａとが形成されており、さらにこれらの貫通孔に対してシャフト６２の中間部６３ｂが圧入によって固定されている。また、第１のプランジャ６０と第２のプランジャ６１とは、第１のコイル７０と第２のコイル７２との中空部にそれぞれ配置されている。後述するように、第１のプランジャ６０と第２のプランジャ６１とは第１のコイル７０と第２のコイル７２とに通電することによって直動するので、シャフト６２も直動するが、後述するように直動と同時に回転するように構成されている。また、シャフト６２は、第２の端部及びその近傍部分６３ｃに動力変換手段１５が接続されている。

【0023】

動力変換手段１５は、シャフト６２の直動運動をシャフト６２自体の回転運動に変換して出力する機能を持っている。すなわち、動力変換手段１５は、図１及び図６に示すように、シャフト６２に接続された第１の溝構成部材２０と、ケース１６の第４のケース構成部材５６に固定された第２の溝構成部材３０とを備えている。第１の溝構成部材２０と第２の溝構成部材３０とは、中心軸方向から見たときに、円形の外形を有しており、互いに重なり合うように配置されている。さらに、第１の溝構成部材２０は、図６及び図７に示すように、第１の凹部形成板２１及び第１の保持部材６４を備えている。これに対して、第２の溝構成部材３０は、第２の凹部形成板３１及び第２の補強板３５を備えており、第１の溝構成部材２０と第２の溝構成部材３０との構成部材は相違している。なお、必要に応じて、第１の溝構成部材２０に対して、第２の補強板３５と同じ構成の第１の補強板を設けることも可能である。転動体である鋼球１７、１８及び１９は、転動することによってシャフト６２の直動運動をシャフト６２自体の回転運動に変換する。なお、第１の溝構成部材２０及び第２の溝構成部材３０を構成する部材は、非磁性材から形成されている。

【0024】

第１の凹部形成板２１は、図６及び図７に示すように、第３の溝形成部２４の凹部２４ａ、並びに、第１の溝形成部２２及び第２の溝形成部２３の図示していない凹部が第２の溝構成部材３０の側を向くように配置されている。よって、これらの凹部の裏面である凸部は、それぞれ第１の端面１６ａの側を向くことになる。また、第１の溝形成部２２、第２の溝形成部２３及び第３の溝形成部２４は、中心軸から同じ距離離隔したところに、つまり、同心円を描くように、かつ、図８に示している回転方向に向かって漸次深くなるように形成されている。また、第１の溝形成部２２、第２の溝形成部２３及び第３の溝形成部２４は、鋼球１７、１８及び１９を転動可能な状態で保持するために好適な幅に形成されている。また、第１の凹部形成板２１は、第１の保持部材６４を圧入するために、中央に圧入用開口部２１ａが形成されている。

【0025】

第１の保持部材６４は、シャフト６２に対して第１の溝構成部材２０を固定する機能を持つ。すなわち、第１の保持部材６４は、中央に圧入用開口部６４ｃが形成されており、圧入用開口部６４ｃに対してシャフト６２の第２の端部及びその近傍部分６３ｃを圧入した上に、第１の保持部材６４を複数箇所でかしめることによって、シャフト６２に対して強固に固定されている。また、第１の保持部材６４は、その厚み、つまり、中心軸方向における長さが第１の凹部形成板２１よりもかなり長いので、シャフト６２に対して強固に固定できる。以上のように、第１の凹部形成板２１は、第１の保持部材６４を介してシャフト６２に対して固定されている。さらに、第１の保持部材６４を介して固定することによって、ロータリソレノイド１０の組立時や使用時に第１の凹部形成板２１に対して過大な応力が加わることを防止できると共に、シャフト６２に対して強固に固定することが可能となる。

【0026】

第２の溝構成部材３０は、第１の溝構成部材２０とは異なり、第２の凹部形成板３１と第２の補強板３５とから構成されている。すなわち、第２の溝構成部材３０の第２の凹部形成板３１は、第１の凹部形成板２１の第１の溝形成部２２、第２の溝形成部２３及び第３の溝形成部２４に対向するように、第４の溝形成部３２、第５の溝形成部３３及び第６の溝形成部３４が形成されている。第４の溝形成部３２、第５の溝形成部３３及び第６の溝形成部３４は、中心軸から同じ距離離隔したところに、つまり、同心円を描くように、かつ、図８に示している回転方向に向かって漸次深くなるように形成されている。よって、第４の溝形成部３２、第５の溝形成部３３及び第６の溝形成部３４は、相対向する第１の凹部形成板２１の第１の溝形成部２２、第２の溝形成部２３及び第３の溝形成部２４とは逆の傾斜を持つようにそれぞれ形成されていることになる。これらの溝の深さは、鋼球１７、１８及び１９がスムーズに転動するように設定されている。くわえて、第４の溝形成部３２、第５の溝形成部３３及び第６の溝形成部３４は、鋼球１７、１８及び１９を転動可能な状態で保持するために好適な幅に形成されている。また、中央開口部３１ａは第１の保持部材６４が接近したときに、第１の保持部材６４の縁辺部と間隙が確保される径に設定されている。

【0027】

第２の溝構成部材３０の第２の補強板３５は、第２の凹部形成板３１を補強するものである。さらに、第２の補強板３５は、第２の凹部形成板と前記ケースとの間に間隙、つまり、第２の補強板の板厚分の距離を確保し、第４の溝形成部３２、第５の溝形成部３３及び第６の溝形成部３４が第２の端面１６ｂの側に突出されるための間隙を確保する役割も持つ。また、第２の補強板３５は、第１の凹部形成板２１に対して密着されるために、第４の溝形成部３２、第５の溝形成部３３及び第６の溝形成部３４に対応する位置及び範囲に第４の開口部３６、第５の開口部３７及び第６の開口部３８が形成されている。くわえて、第２の補強板３５は、その中央付近に中央開口部３５ａが形成されている。

【0028】

さらに、第２の凹部形成板３１と第２の補強板３５とは、リベット孔２９ａ、２９ｂ及び２９ｃと、リベット孔３９ａ、３９ｂ及び３９ｃとがそれぞれ形成されている。リベット孔２９ａ、２９ｂ及び２９ｃと、リベット孔３９ａ、３９ｂ及び３９ｃとには、図１及び図３に示すように、第４のケース構成部材５６のリベット孔５６ａ、５６ｂ及び５６ｃまで貫通するリベット５７ａ、５７ｂ及び５７ｃを打ち込むことによって、第２の凹部形成板３１、第２の補強板３５及び第４のケース構成部材５６が一体化されている。なお、第１の補強板２５の板厚は、第１の凹部形成板２１と第４のケース構成部材５６との間に必要となる間隙によって適宜変更可能である。

【0029】

続けて、ケース１６について説明する。ケース１６は、前述のように、ロータリソレノイド１０の組立を容易にすることを目的として、第１のケース構成部材４０、第２のケース構成部材４５、第３のケース構成部材５０及び第４のケース構成部材５６の４つに部材に分割した状態に構成されている。また、ケース１６は、第１のケース構成部材４０、第２のケース構成部材４５及び第３のケース構成部材が磁性材から形成されており、第１のコイル７０及び第２のコイル７２への通電時に第１のプランジャ６０及び第２のプランジャ６１と共に磁気回路を構成し、さらに、その一部が第１のプランジャ６０及び第２のプランジャ６１に対するベースとして機能する。さらに、第４のケース構成部材５６は、非磁性材から形成されており、第２の溝構成部材３０を支持すると共に、動力変換手段１５を保する役割を持つ。なお、ケース１６は、ロータリソレノイドの構成によっては５つ以上の部材に分割してもよい。

【0030】

第１のケース構成部材４０は、ケース１６の最も第１の端面１６ａ側に配置される部材であり、図４（ａ）に示すように、略有底円筒状に形成されている。肉厚側端部領域４１は、第１の端面１６ａに開口しているシャフト用貫通孔４１ｂが形成されている。シャフト用貫通孔４１ｂには、シャフト６２が直動自在な状態で挿通されており、さらに、シャフト６２の直動を支持するための軸受６５が圧入によって固定されている。なお、プランジャが相当に長い場合など、ロータリソレノイド１０が相当に長くなる場合などには軸受を２つ以上設けてもよい。突出部４１ａは、シャフト用貫通孔４１ｂの中心軸方向における長さを十分に確保し、できる限り長い軸受を固定可能とするために形成されている。肉厚側中間領域４２は、第１のプランジャ用中空部４２ａに第１のプランジャ６０を摺動可能な状態で収納するのに好適な肉厚に形成されている。また、肉薄側中間領域４３は、第１のコイルボビン用中空部４３ａに第１のコイルボビン７１を収納するのに好適な肉厚に形成されている。圧入用端部領域４４は、第２のケース構成部材用中空部４４ａに第２のケース構成部材４５を圧入するために、内周面の肉を切削することによって形成されている。

【0031】

第２のケース構成部材４５は、図４（ｂ）に示すように、第１の圧入用端部領域兼第１のベース領域４６が第２のケース構成部材用中空部４４ａに圧入される。さらに、第１の圧入用端部領域兼第１のベース領域４６は、第１のコイル７０への通電時に第１のプランジャ６０を吸引するベースとして機能する。また、中間領域４７は、外部に露出する部分である。第２の圧入用端部領域４８は、第３のケース構成部材５０に圧入される。また、シャフト挿通用貫通孔４９ａは、シャフト６２を挿通する空間となる。第２のプランジャ用中空部４９ｂは、第２のプランジャ６１が収納される。

【0032】

第３のケース構成部材５０は、図５（ｃ）に示すように、略円筒状に形成されている。第１の圧入用端部領域５１は、第１の圧入用中空部５１ａに第２のケース構成部材４５を圧入するために、内周面の肉を切削することによって形成されている。肉厚側中間領域５２は、第２のプランジャ６１及び第２のコイル７２を収納する第２のコイルボビン用中空部５２ａを形成するために好適な肉厚になされている。さらに、肉薄側中間領域５４は、動力変換手段１５を収納する動力変換手段用中空部５４ａを形成するために好適な肉厚になされている。また、第２の圧入用端部領域５５は、第２の圧入用中空部５５ａに第４のケース構成部材５６を圧入するために、内周面の肉を切削することによって形成されている。くわえて、第２のコイルボビン用中空部５２ａと動力変換手段用中空部５４ａとの間には、第２のベース領域５３が隔壁のように形成されている。第２のベース領域５３は、第２のコイル７２への通電時に第２のプランジャ６１を吸引するベースとして機能する。また、第２のベース領域５３の中央には、シャフト用貫通孔５３ａが形成されている。シャフト用貫通孔５３ａは、シャフト６２が挿通されている孔である。

【0033】

第４のケース構成部材５６は、非磁性材から形成されており、第３のケース構成部材５０の第２の圧入用中空部５５ａに圧入によって固定されている。また、第４のケース構成部材５６は、図５（ｄ）に示すように、その全体が円板状に形成されており、さらに、第２の溝構成部材３０のリベット孔３４ａ、３４ｂ及び３４ｃに対応する位置にリベット孔５６ａ、５６ｂ及び５６ｃが形成されている。図１及び図３（ｃ）に示すように、リベット孔５６ａ、５６ｂ及び５６ｃと、第２の溝構成部材３０のリベット孔３４ａ、３４ｂ及び３４ｃとには、リベット５８ａ、５８ｂ及び５８ｃが打ち込まれている。

【0034】

続けて、ロータリソレノイド１０の他の構成部材について説明する。シャフト６２は、図１及び図３に示すように、第１の端部及びその近傍部分６３ａがケース１６の第１の端面１６ａからケース１６の外部に突出している。また、中間部６３ｂにおいて、ケース１６の第１の端面１６ａ寄りの部位に第１のプランジャ６０が圧入され、ケース１６の第２の端面１６ｂ寄りの部位に第２のプランジャ６１が圧入されている。さらに、中間部６３ｂにおいて、第１のプランジャ６０に圧入されている部位よりも第１の端部及びその近傍部分６３ａ側の部位が軸受６５に挿通されている。よって、シャフト６２は、軸受６５によって直動可能に、かつ、回転可能に安定的に支持されている。また、第２の端部及びその近傍部分６３ｃは、第１の溝構成部材２０が固定されており、第１のコイル７０及び第２のコイル７２への通電時に第１の溝構成部材２０を第２の溝構成部材３０側に直接押圧する。

【0035】

さらに、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイド１０の動作について説明する。第１のコイル７０と第２のコイル７２とに通電していないときには、図１に示すように、第１の溝構成部材２０と第２の溝構成部材３０とは互いに最も離れた状態で静止している。第１のコイル７０と第２のコイル７２とに通電すると、第１のプランジャ６０、第２のケース構成部材４５の第１の圧入用端部領域兼第１のベース領域４６、第１のケース構成部材４０の圧入用端部領域４４、肉薄側中間領域４３、肉厚側中間領域４２を経由して、第１のプランジャ６０に戻る磁束と、第２のプランジャ６１、第３のケース構成部材の第２のベース領域５３、肉厚側中間領域５２、第１の圧入用端部領域５１、第２のケース構成部材４５の第２の圧入用端部領域４８を経由して、第２のプランジャ６１に戻る磁束とが生成される。

【0036】

これらの磁束によって、第１のプランジャ６０は第１の圧入用端部領域兼第１のベース領域４６に吸引され、第２のプランジャ６１は第２のベース領域５３に吸引され、シャフト６２と共にケース１６の第２の端面１６ｂ側へ直動する。シャフト６２の第２の端部及びその近傍部分６３ｃには第１の溝構成部材２０が固定されている。したがって、第１の溝構成部材２０も、第２の端面１６ｂ側へ直動し、第２の溝構成部材３０に接近して第２の溝構成部材３０を押圧する。この押圧力によって、第１の溝構成部材２０と第２の溝構成部材３０との間に配置されている鋼球１７、１８及び１９は、第１の溝構成部材２０からの押圧力によって転動する。このとき、第２の溝構成部材３０が第４のケース構成部材５６に固定されていることから、第１の溝構成部材２０が自らの押圧力によって回転して行く。第１の溝構成部材２０が固定されているシャフト６２も同時に回転する。

【0037】

以上のように、本発明の実施の形態に係るロータリソレノイド１０においては、ケース１６の内部に設けた第１のコイル７０及び第２のコイル７２に通電すると、第１のプランジャ６０及び第２のプランジャ６１に固定されたシャフト６２は、第１のプランジャ６０と第２のプランジャ６１とが第１の圧入用端部領域兼第１のベース領域４６と第３のケース構成部材の第２のベース領域５３とにそれぞれ吸引されることによって、ケース１６の第２の端面１６ｂ側に直動する。シャフト６２に固定された第１の溝構成部材２０もケースの第２の端面１６ｂ側に直動するので、鋼球１７、１８及び１９は第１の溝構成部材２０から押圧されて転動して行く。ところが、第２の溝構成部材３０はケースに固定されているので、第２の溝構成部材３０が回転することはなく、第１の溝構成部材２０が直動しながら回転することになる。したがって、第１の溝構成部材２０及び第２の溝構成部材３０をケース１６の内部に設けているので、負荷装置に実装する際にケース１６の周囲に間隙を確保する必要はない。その一方、シャフト６２、第１のプランジャ６０及び第２のプランジャ６１、第１の溝構成部材２０及び第２の溝構成部材３０は、従来技術に係るロータリソレノイドと同等の大きさにできるので、ロータリソレノイド１０の容積も従来技術に係るものと同等のものとなる。

【0038】

また、第２の溝構成部材３０を第２の凹部形成板３１、第２の補強板３５からなるものとしたので、第２の凹部形成板３１の板厚を薄いものにすることができ、比較的深い溝を容易に形成することができる。さらに、第２の補強板３５によって第２の凹部形成板３１を補強しているので、第１のプランジャ６０及び第２のプランジャ６１の推力を非常に大きなものにしても変形することがない。くわえて、第１の補強板２５をシャフト６２に固定するのではなく、第１の保持部材６４を介して固定するので、第１の凹部形成板２１をシャフト６２に対して精確に直交させつつ強固に固定することが容易になる。また、第１のプランジャ６０と第２のプランジャ６１との２つのプランジャによって推力を生成するので、シャフト６２から出力されるトルクを大幅に増大させることができる。さらに、第１のケース構成部材４０に突出部４１ａを形成したので、ケース１６の第１の端面１６ａのシャフト用貫通孔４１ｂをさらに長く形成できるので、シャフト用貫通孔４１ｂにさらに長い軸受を設けることができ、ロータリソレノイド１０の動作がよりスムーズものになる。

【0039】

本発明は以上に説明した内容に限定されるものではなく、例えば、本発明の第２の実施の形態に係るロータリソレノイドおいて第１のプランジャ６０と第２のプランジャ６１との２つのプランジャを設けるのではなく１つのみ設ける、第１の圧入用端部領域兼第１のベース領域４６及び第３のケース構成部材の第２のベース領域５３においてベース領域を別部材にするなど、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限りにおいて種々の構成にすることが可能である。

【符号の説明】

【0040】

１０ ロータリソレノイド
１５ 動力変換手段
１６ ケース
１６ａ 第１の端面
１６ｂ 第２の端面
１７ 鋼球
１８ 鋼球
１９ 鋼球
２０ 第１の溝構成部材
２１ 第１の凹部形成板
２１ａ 圧入用開口部
２２ 第１の溝形成部
２３ 第２の溝形成部
２４ 第３の溝形成部
２４ａ 凹部
２９ａ リベット孔
２９ｂ リベット孔
２９ｃ リベット孔
３０ 第２の溝構成部材
３１ 第２の凹部形成板
３１ａ 中央開口部
３２ 第４の溝形成部
３３ 第５の溝形成部
３４ 第６の溝形成部
３４ａ 凹部
３５ 第２の補強板
３５ａ 中央開口部
３６ 第４の開口部
３７ 第５の開口部
３８ 第６の開口部
３９ａ リベット孔
３９ｂ リベット孔
３９ｃ リベット孔
４０ 第１のケース構成部材
４１ 肉厚側端部領域
４１ａ 突出部
４１ｂ シャフト用貫通孔
４２ 肉厚側中間領域
４２ａ 第１のプランジャ用中空部
４３ 肉薄側中間領域
４３ａ 第１のコイルボビン用中空部
４４ 圧入用端部領域
４４ａ 第２のケース構成部材用中空部
４５ 第２のケース構成部材
４６ 第１の圧入用端部領域兼第１のベース領域
４７ 中間領域
４８ 第２の圧入用端部領域
４９ａ シャフト挿通用貫通孔
４９ｂ 第２のプランジャ用中空部
５０ 第３のケース構成部材
５１ 第１の圧入用端部領域
５１ａ 第１の圧入用中空部
５２ 肉厚側中間領域
５２ａ 第２のコイルボビン用中空部
５３ 第２のベース領域
５３ａ シャフト用貫通孔
５４ 肉薄側中間領域
５４ａ 動力変換手段用中空部
５５ 第２の圧入用端部領域
５５ａ 第２の圧入用中空部
５６ 第４のケース構成部材
５６ａ リベット孔
５６ｂ リベット孔
５６ｃ リベット孔
５７ａ リベット
５７ｂ リベット
５７ｃ リベット
５８ａ リベット
５８ｂ リベット
５８ｃ リベット
６０ 第１のプランジャ
６０ａ シャフト圧入用貫通孔
６１ 第２のプランジャ
６１ａ シャフト圧入用貫通孔
６２ シャフト
６３ａ 第１の端部及びその近傍部分
６３ｂ 中間部
６３ｃ 第２の端部及びその近傍部分
６４ 第１の保持部材
６４ａ 大径部
６４ｂ 小径部
６４ｃ 圧入用開口部
６５ 第１の軸受
７０ 第１のコイル
７１ 第１のコイルボビン
７２ 第２のコイル
７３ 第２のコイルボビン
９０ ロータリソレノイド
９１ ケース
９１ａ 第４の溝形成部
９２ 溝構成部材
９２ａ 第１の溝形成部
９３ 鋼球
９４ プランジャ
９５ ベース
９６ シャフト
９７ 復帰用スプリング
９８ コイル
９９ シャフト用軸受

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】