JP3755306B2 - ソレノイド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒンジ構造の作動板をコイルに対する通電により弾性体に抗して吸引するソレノイドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、パチンコ遊戯機の入賞装置に最適に用いられるソレノイドとして次のようなものがある。すなわち、このソレノイドは、ヒンジ型ソレノイドと呼ばれるものであって、コイルの一端に、コイル端部を覆ってヒンジ構造の磁性金属（例えば鉄板）からなる作動板を設けている。さらに、作動板とコイルとの間に、作動板をコイルから離間する方向に付勢する板バネを介装している。そして、コイルに対して通電することで作動板を板バネの付勢力に抗してコイルに吸引させる一方、通電を停止することで作動板を板バネの付勢力でコイルから分離している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のソレノイドには、板バネの弾性力を大きくできないために作動板に対して大きな復帰力（コイルから分離させる力）を付与できないという課題があった。以下、説明する。
【０００４】
この種のソレノイドが組み込まれるパチンコ遊戯機の入賞装置においては、ソレノイドにより駆動される被駆動体（パチンコ入賞機構）を、パチンコ玉が当接した状態で復帰させる必要があるうえ、構造的上、被駆動体の摺動負荷は、経年変化によって増大するのは避けられない。そのため、ソレノイドとしては、復帰力は比較的大きなものが要望されている。
【０００５】
このような要望に対しては、板バネの厚みを厚くしたり、板バネの幅を広くすることで、その弾性力を増して復帰力を増大させることが考えられる。しかしながら、板バネの厚みを厚くすると板バネの耐久力が劣化するという不都合が生じる。また、板バネの幅を広くすると、板バネが大きくなって、ソレノイドを入賞装置に組み込みにくくなるという不都合が生じる。そのため、これらの方策は採用できなかった。
【０００６】
さらには、復帰力を高めると、それに応じて吸引力も高めなければならず、その分コイルが大型化するという不都合があった。すなわち、図６に示すように、ソレノイドの吸引力は、コイルに対して作動板が近づくにつれて二次曲線（等比級数）的に増大するのに対して、板バネの弾性力はコイルに対する作動板の位置にかかわりなく、一次直線（等差級数）的にしか増大しない。そのため、作動板を復帰させるのに最も重要な力となる図中のｃ点（作動板がコイルに最も近づく揺動位置）での復帰力を増大させるために板バネの弾性力を大きくすると、図中ａ点（作動板がコイルに最も遠のく揺動位置）での復帰力も同様に増大する。したがって、図中２点鎖線で示すように、ｃ点での復帰力を十分な大きさにしようとすると、ａ点での復帰力がａ点での吸引力（作動板を吸引するのに最も重要な力）を上回ってしまうことになる。ａ点において、復帰力が吸引力を上回ると、作動板を吸引できなくなるため、コイルを大きくしてその吸引力を高めなければならず、そのためにソレノイドがコストアップするうえ、大型化して入賞装置に組み込みにくくなるという不都合が生じる。
【０００７】
したがって、本発明においては、特性の劣化や大型化やコストアップを招くことなく復帰力を増大させることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次のような手段によって、上述した課題の解決を達成している。
【０００９】
請求項１に記載した発明では、コイルの一端に、コイル端部を覆いかつ揺動自在に作動板を設け、この作動板とコイルとの間に、コイルから離間する方向に作動板を付勢する弾性体を介装し、コイルに対する通電により作動板を弾性体の付勢力に抗してコイルに吸引させるソレノイドであって、前記弾性体は、一枚のバネ板からなり、このバネ板は、前記作動板の揺動基端側に固定される装着片と、主バネ片と、副バネ片とを備えており、前記主バネ片および前記副バネ片は、前記装着片から作動板の揺動先端側に延出されるとともに前記装着片に対する取り付け角度をそれぞれ所定角度に設定されており、前記主バネ片の取り付け角度は、主バネ片が作動板のほぼ全ての揺動範囲において作動板に付勢力を与えるように主バネ片の先端がコイル側の規制個所に対して当接される角度に設定され、前記副バネ片は、副バネ片が作動板のコイルとの最接近位置から揺動途中位置までの限られた揺動範囲において作動板に付勢力を与えるように副バネ片の先端がコイルに対してその限られた揺動範囲でのみ当接される角度に設定されている、ことに特徴を有しており、これにより次のような作用を有する。すなわち、コイルに対して作動板が最も遠のく揺動位置では、主弾性体の付勢力だけが作動板に対して作用するので、この位置での付勢力は比較的小さくなる。一方、コイルに対して作動板が最も近づく揺動位置付近では、主弾性体の付勢力と副弾性体の付勢力とが揃って作動板に対して作用するするので、この位置での付勢力は、両弾性体の付勢力が加算されたものとなって大きくなる。
【００１０】
請求項２に記載した発明では、請求項１に係るソレノイドであって、前記作動板の揺動先端には、作動板により駆動される被駆動体に係合する鉤爪部が設けられていることに特徴を有しており、これにより次のような作用を有する。すなわち、作動板は、鉤爪部により被駆動体に強固に係合することができるので、作動板の駆動力は確実に被駆動体に伝達される
請求項３に記載した発明では、請求項１または２に係るソレノイドであって、前記作動板の揺動基端側に設けた係合孔を、前記コイルを囲むヨークに設けた係合突起に緩く係合させたうえで、このヨークに係合突起の先端を覆う係止体を装着したことに特徴を有しており、これにより次のような作用を有する。すなわち、係合孔を係合突起に緩く係合させたうえで、ヨークに係止体を装着すれば、作動板がソレノイドに揺動自在に取り付けられるので、作動板の取り付けが容易になる。
【００１１】
請求項４に記載した発明は、請求項３に係るソレノイドであって、前記係止体には前記係合突起の先端側から作動体の揺動先端側に向かって延出する規制片を設けるとともに、この規制片の作動体側側面に作動体の揺動角度を規制する傾斜面を形成したことに特徴を有しており、これにより次のような作用を有する。すなわち、作動板が傾斜面に面着することで、その揺動位置が安定した状態で規制されるので、係合孔を係合突起に緩く係合させることで、係止体をヨークに取り付けているにもかかわらず、作動板の揺動が安定することになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態のヒンジ型ソレノイドの斜視図であり、図２はその分解斜視図である。このソレノイドはコイル１を有している。コイル１は鉄芯２が貫通配置されており、さらには、磁性金属（例えば鉄）からなるヨーク３に収納されている。ヨーク３は、コイル１を収納可能な容積を備えた直方体形状をしており、その一面が開放されている。コイル１は、その一端面１ａ側からヨーク３内に収納されており、ヨーク３の開放面側に位置するコイル１の他端面１ｂには、作動板に相当する鉄片４が設けられている。鉄片４は、磁性金属板（例えば鉄板）からなっており、コイル１の他端面１ｂを覆って配設されている。
【００１４】
鉄片４には係合孔４ａが形成されている。係合孔４ａは、鉄片４の一側縁に沿ってその厚み方向に貫通して形成されている。一方、ヨーク３には係合突起３ａが形成されている。係合突起３ａは係合孔４ａに対向する位置に配設されており、ヨーク３の一側面の端縁から鉄片４側に向かって突出形成されている。係合突起３ａの断面形状は係合孔４ａの大きさより一回り小さくなっている。
【００１５】
ヨーク３の係合突起３ａ形成側面には、係止体に相当するカバー５が外嵌装着されてネジ６によりヨーク３に固定されている。カバー５の鉄片側端縁には、規制片５ａが設けられている。規制片５ａは、カバー５の鉄片側端縁からコイル１の他端面１ｂとほぼ平行にコイル１側に向けて延出している。規制片５ａの形成位置は次のように設定されている。すなわち、カバー５がヨーク３に装着されると、規制片５ａの側面によりヨーク３の係合突起３ａの先端が覆われる位置に規制片５の形成位置は設定されている。
【００１６】
そして、係合突起３ａに係合孔４ａ（係合突起３ａより大きい）を緩く係合させた状態で、カバー５をヨーク３に装着して規制片５ａで係合突起３ａの先端を覆うことで、鉄芯２は、ヨーク３に対して揺動自在に装着されている。この作業は、カバー５の装着作業だけでよいので比較的簡単に行える。なお、カバー５に設けた揺動許容孔５ｂにより鉄片５の揺動基端の運動が許容されるので、鉄片４の揺動は比較的自由なものとなる。また、規制片５ａの鉄片側側面の先端部には、鉄片４の揺動角度を規制する傾斜面５ｃが形成されており、鉄片４は傾斜面５ｃに面着してその角度位置が安定した状態で規制される。そのため、係合孔４ａを係合突起３ａに緩く係合させることで鉄片４の取り付けが幾分不確実であるにもかわらず、鉄片４の揺動は安定している。
【００１７】
また、鉄片４の揺動先端には、鉤爪部４ｂが設けられている。鉤爪部４ｂは、鉄片４の揺動先端の幅方向中央部を鉤型に切り取ったのち、コイル１の外側に向けてほぼ９０°屈曲させて形成している。鉄片４は、このような鉤爪部４ｂを有することで、鉄片４により駆動される被駆動体（被駆動棒Ａや被駆動板Ｂ）に対して強固に係合することができ、鉄片４の駆動力を確実に被駆動体に伝達することができる。
【００１８】
以上のようにして、鉄片４はヨーク３に揺動自在に取り付けられているのであるが、鉄片４には、次のような特徴がある。すなわち、コイル１側にある鉄片４の面には、弾性体である板バネ６が取り付けられている。板バネ６は鉄片４の揺動基端側に固定（本実施の形態ではカシメ固定）される装着片６ａと、装着片６ａから鉄片６の揺動先端側に延出する主バネ片（主弾性体に相当する）６ｂ，６ｂおよび副バネ片（副弾性体に相当する）６ｃとを備えている。主バネ片６ｂは鉄片４の幅方向両端それぞれに設けられており、その先端はヨーク３の内面（図中上側に位置する内面）を臨む位置まで延出している。副バネ片６ｃは鉄片４の幅方向中央部に設けられており、その先端はコイル１の他端面１ｂを臨む位置まで延出している。
【００１９】
装着片６ａに対する主バネ片６ｂ，副バネ片６ｃの取り付け角度は次のように設定されている。すなわち、コイル無通電状態において主バネ片６ｂの先端がヨーク３の内面に当接してヨーク３に対して鉄片４をコイル１の外側に向けて弾性付勢する角度（比較的高角度）に沿って、主バネ片６ｂは装着片６ａから延出している。したがって、コイル無通電状態時、鉄片４はヨーク３に当接する主バネ片６ｂにより付勢され、係合孔４ａと係合突起３ａとの係合部位を揺動中心にして揺動する。そのため、鉄片４は規制片５ａに形成した傾斜面５ｃに面接しコイル１の他端面１ｂから離間する。
【００２０】
これに対して副バネ片６ｃは、主バネ片６ｂの取り付け角度より低い角度に沿って装着片６ａから延出している。そのため、鉄片４が主バネ片６ｂの付勢によって傾斜面５ｃに面接するコイル無通電状態においては、副バネ片６ｃはコイル１の他端面１ｂから離間しており、コイル１の通電により鉄片４が揺動途中位置まで揺動すると、副バネ片６ｃはコイル１の他端面１ｂに当接してその弾性力を鉄片４に付与するようになっている。
【００２１】
次に、このソレノイドの動作を図４、図５を参照して説明する。図４は、それぞれ鉄片４の各動作状態における一部切欠側面図であり、図５は、鉄片４の各揺動位置（ストローク）におけるコイル１の吸引力および板バネ６による復帰力の関係を示す図である。
【００２２】
まず、図４（ａ）に示すように、コイル無通電状態（図５中のａ点）では、主バネ片６ｂはヨーク３の内面に当接してその弾性力で鉄片４に付勢しているものの、副バネ片６ｃはコイル１に当接せず鉄片４を付勢しない。つまり、コイル無通電状態では、主バネ片６ｂの弾性力だけで復帰力が構成されるので、復帰力は比較的小さい状態になる。この状態では復帰力がコイル１の吸引に対する抵抗力となるので、コイル１は比較的小さな吸引力で鉄片４を吸引することができ、比較的吸引力の小さい小型のコイル１であっても鉄片４を確実に吸引することができる。
【００２３】
次に、図４（ｂ）に示すように、コイル１に対する通電を開始して、コイル１が鉄片４を吸引し始めると、鉄片４はコイル１に向けて揺動する。すると、副バネ片６ｃの先端は徐々にコイル１に近接する。そして、鉄片４の揺動途中（図５中のｂ点）において、副バネ片６ｃがコイル１に当接すると、副バネ片６ｃも鉄片４を付勢するようになる。そのため、鉄片４は、主バネ片６ｂおよび副バネ片６ｃ両方により付勢されて、その復帰力は増大する。ただし、このとき、コイル１による吸引力は、鉄片４が近接するにつれて等比級数的に増大するので、板バネ６による復帰力（吸引に対する抵抗力）が増大しても、コイル１は鉄片４を確実に吸引する。
【００２４】
そして、図４（ｃ）に示すように、コイル１に対する通電が継続されて、鉄片４が副バネ片６ｃを挟んでコイル１にほぼ当接する状態まで鉄片４が揺動する（図５中のｃ点）と、復帰力は最大になる。したがって、この位置でコイル１に対する通電を停止すると、鉄片４は、大きな復帰力でもって図４（ａ）に状態まで復帰することになる。
【００２５】
以上のようにして鉄片４は揺動して、コイル１に対して吸着分離を繰り返すが、揺動中、鉄片４はその係合孔４ａの周縁がヨークの係合突起３ａに常時接触して、コイル１に発生する磁束を外部に漏らしにくくなっている。これにより、コイル１は効率よく吸引作用を発揮できる。
【００２６】
上述した実施の形態では、板バネ６は単一の副バネ片６ｃを備えていたが、複数の副バネ片を備えてもよい。この場合、各副バネ片の取り付け角度を互いに異ならせて副バネ片それぞれがコイル１に当接する位置を段階的に設定すれば、コイル無通電状態および鉄片４の揺動途中状態において、板バネ６の復帰力がコイル１の吸引力を上回って、吸引できなくなるという不都合をを生じさせることなく、さらに、図５中のｃ点（復帰点）における復帰力を増大させることができる。
【００２７】
ところで、この種のソレノイドにおいては、鉄片４がコイル１に吸着される際において、鉄片４とコイル１との間に形成されるギャップを一定に維持することが重要となる。これはギャップが安定化しないと復帰力が不安定になるためである。これに対して、上述した実施の形態では、副バネ片６ｃを挟んで鉄片４がコイル１に吸着される構造となっており、吸着時に鉄片４とコイル１との間に形成されるギャップは副バネ片６ｃの厚みにより決まる。副バネ片６ｃの厚みの精度は高く、さらにはこの厚みが経年変化することもほとんどない。そのため、上述した実施の形態のソレノイドでは、上記ギャップの精度が高まって、復帰力が安定している。
【００２８】
さらには、上述した実施の形態では、コイル１にコネクタを７を設けており、コネクタ１に接続されるリード線をこのコネクタ７を介して接続／分離可能に取り付けることができるようになっている。これにより、ソレノイド出荷時に、リード線をソレノイドから分離して梱包することができ、比較的長尺なために従来ではソレノイドの周囲に巻回しなければならなかったリード線の取り扱いが簡単になる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、コイルに対して作動板が最も遠のく揺動位置での付勢力を比較的小さくしたうえて、コイルに対して作動板が最も近づく揺動位置付近での付勢力を大きくすることができた。これにより、弾性体自身の大型化やコイルの大型化を招くことなく、復帰力を大きくすることができる、という効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るソレノイドの外観形状を示す斜視図である。
【図２】実施の形態のソレノイドの分解斜視図である。
【図３】実施の形態のソレノイドの裏面図および一部切欠側面図である。
【図４】実施の形態のソレノイドの動作をそれぞれ示す一部切欠側面図である。
【図５】実施の形態のソレノイドの特性を示す線図である。
【図６】従来例のソレノイドの特性を示す線図である。
【符号の説明】
１ コイル １ａ 磁力線方向一端面
１ｂ 磁力線方向他端面 ２ 鉄芯
３ ヨーク ３ａ 係合突起
４ 鉄片 ４ａ 係合孔
４ｂ 鉤爪部 ５ カバー
５ａ 規制片 ５ｂ 揺動許容孔
５ｃ 傾斜面 ６ 板バネ
６ａ 装着片 ６ｂ 主バネ片
６ｃ 副バネ片

Claims (4)

1. コイルの一端に、コイル端部を覆いかつ揺動自在に作動板を設け、この作動板とコイルとの間に、コイルから離間する方向に作動板を付勢する弾性体を介装し、コイルに対する通電により作動板を弾性体の付勢力に抗してコイルに吸引させるソレノイドであって、
   前記弾性体は、一枚のバネ板からなり、
   このバネ板は、前記作動板の揺動基端側に固定される装着片と、主バネ片と、副バネ片とを備えており、
   前記主バネ片および前記副バネ片は、前記装着片から作動板の揺動先端側に延出されるとともに前記装着片に対する取り付け角度をそれぞれ所定角度に設定されており、
   前記主バネ片の取り付け角度は、主バネ片が作動板のほぼ全ての揺動範囲において作動板に付勢力を与えるように主バネ片の先端がコイル側の規制個所に対して当接される角度に設定され、
   前記副バネ片は、副バネ片が作動板のコイルとの最接近位置から揺動途中位置までの限られた揺動範囲において作動板に付勢力を与えるように副バネ片の先端がコイルに対してその限られた揺動範囲でのみ当接される角度に設定されている、
   ことを特徴とするソレノイド。
2. 請求項１に記載のソレノイドであって、
   前記作動板の揺動先端には、作動板により駆動される被駆動体に係合する鉤爪部が設けられていることを特徴とするソレノイド。
3. 請求項１または２記載のソレノイドであって、
   前記作動板の揺動基端側に設けた係合孔を、前記コイルに囲むヨークに設けた係合突起に緩く係合させたうえで、係合突起の先端を覆う係止体をヨークに装着したことを特徴とするソレノイド。
4. 請求項３記載のソレノイドであって、
   前記係止体に作動体の揺動先端側に向かって延出する規制片を設けるとともに、この規制片の作動体側側面に作動体の揺動角度を規制する傾斜面を形成したことを特徴とするソレノイド。

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