JP2000009245A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気回路中に配設される永久磁石の破損を防
止し、小型化可能な電磁弁を提供する。 【解決手段】 第１対向ヨーク２１ａは永久磁石２７よ
りもハウジング１１にヨーク２１を挿入する方向に配設
されており、永久磁石２７は第２対向ヨーク２１ｂより
もヨーク２１の挿入方向に配設されている。第２対向ヨ
ーク２１ｂは、ハウジング１１の段差１３に係止される
係止部２１ｃと、永久磁石２７と軸方向に対向する対向
部２１ｄとを有する。対向部２１ｄは、段差１３よりも
ハウジング１１の内周側で永久磁石２７と対向してい
る。組付け時に外周ヨーク２１ｅから第２対向ヨーク２
１ｂに加わる力が永久磁石２７に加わらないので、永久
磁石２７が破損することを防止できる。さらに、外周ヨ
ーク２１ｅの磁路面積を小さくすることができるので、
電磁弁を小型化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気回路中に永久
磁石を配設している電磁弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体通路を開閉する電磁弁の磁気回路中
に永久磁石を配設し、弁部材を含む可動子が永久磁石の
磁力により吸引される方向と逆方向に可動子を付勢する
スプリングを配設し、可動子を吸引する力とスプリング
の付勢力とを調整することにより、コイル部への通電オ
フ時において弁座から弁部材を所定距離離間させ、流体
通路を開放する電磁弁が知られている。

【０００３】エンジンのアイドル運転中に吸気バイパス
通路の吸気流量を制御するアイドルスピード制御弁（以
下、「アイドルスピード制御弁」をＩＳＣ弁という）と
して前述した電磁弁を用いることが考えられる。例えば
電流供給源の故障やコイル部の断線等が発生しても永久
磁石の磁力により可動子を開弁方向に吸引することがで
きるので、エンジンへ空気を供給することができる。こ
れにより、アイドル運転時におけるエンジン停止を防ぐ
ことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁気回
路の一部を構成するヨークで永久磁石を挟持すると、ハ
ウジングへの組付け時に圧入等によりヨークが受ける力
が永久磁石に加わるので、永久磁石が破損する恐れがあ
る。

【０００５】また、所定の磁力を発生するために永久磁
石はある程度の磁路面積を必要とする。磁気回路を飽和
させないようにヨークに要求される磁路面積は永久磁石
に要求される磁路面積よりも通常小さい。しかし、永久
磁石に局部的に力が加わらないようにヨークは永久磁石
とほぼ同程度の磁路面積に設定される。磁気回路の構成
部材として要求されるよりもヨークの磁路面積が大きく
なるので、ヨークの外径が大きくなり、電磁弁の体格が
大型化するという問題がある。本発明の目的は、磁気回
路中に配設される永久磁石の破損を防止し、小型化可能
な電磁弁を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
電磁弁によると、固定コア側に可動子を吸引する磁力を
発生する永久磁石をヨークが形成する磁気回路中に配設
している。ヨークは、ハウジングへの挿入時に段差に係
止される係止部と、段差よりもハウジングの内周側に位
置し永久磁石と対向する対向部とを有している。永久磁
石は、ヨークの対向部よりもヨークの挿入方向に配設さ
れている。組付け時にハウジングにヨークを挿入すると
ヨークが段差に係止されるので、挿入時に対向部を介し
て係止部から永久磁石に力が加わらないか、加わっても
小さい。したがって、組付け時および組付け後における
永久磁石の破損を防止できる。

【０００７】さらに、組付け時にヨークに加わる力が永
久磁石に加わらないか、加わっても永久磁石が破損しな
い程度であるから、組付け時に係止部に力を加えるヨー
クの他の部分の磁路面積を磁気回路が飽和しない程度に
小さくしても永久磁石に局部的に力が加わらない。これ
により、ヨークの外径を小さくし、電磁弁の体格を小型
化することができる。

【０００８】本発明の請求項２記載の電磁弁によると、
永久磁石と対向する対向部の対向面積は、対向部と対向
する永久磁石の対向面積以上である。したがって、永久
磁石で発生する磁束が漏れることなくヨークを通る。

【０００９】本発明の請求項３記載の電磁弁によると、
係止部および対向部を一部材で構成しているので、係止
部がハウジングの段差に係止されると対向部の位置が規
定され変動しない。したがって、対向部を固定する構造
を必要としない。

【００１０】また、対向部と永久磁石との間にエアギャ
ップが形成される場合、エアギャップを一定に保持する
ことができるので、永久磁石の磁力により固定コア側に
可動子を吸引する力を一定に保持できる。したがって、
コイル部への通電オフ時における可動子の停止位置を所
定位置に保持できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図に基づいて説明する。本発明の電磁弁をＩＳ
Ｃ弁として用いた一実施例を図２に示す。

【００１２】ＩＳＣ弁１０は、エンジンのアイドル回転
速度制御に用いられるものであり、アイドリング時にお
いて図示しないスロットル弁をバイパスする空気流量を
制御する。ＩＳＣ弁１０のハウジング１１内に空気通路
６０が形成されている。空気通路６０は断面コ字状に形
成されており、流入口６１および流出口６２を有する。
空気通路６０の流入口６１と流出口６２との間には弁部
材４１が当接可能な弁座１２が形成されている。

【００１３】直動型の電磁アクチュエータ２０は、円筒
形状のヨーク２１、ヨーク２１内に収容されボビン２２
に巻回されたコイル部２３、ボビン２２の内周に配設さ
れた固定コア２４、固定コア２４にねじ結合し付勢手段
としてのスプリング２８の付勢力を調節するアジャステ
ィングスクリュウ２５、固定コア２４に対して往復移動
可能に配設された可動コア２６、永久磁石２７からな
る。永久磁石２７に発生する磁束は、可動コア２６を固
定コア２４側に吸引するように働く。固定子としてのヨ
ーク２１および固定コア２４はそれぞれ鉄等の磁性体に
より形成されており、固定の磁気回路を形成している。

【００１４】ヨーク２１は、第１対向ヨーク２１ａ、第
２対向ヨーク２１ｂ、外周ヨーク２１ｅおよび端部ヨー
ク２１ｆを有する。図１に示すように、第１対向ヨーク
２１ａと第２対向ヨーク２１ｂとの間に軸方向に永久磁
石２７が配設されている。第１対向ヨーク２１ａおよび
第２対向ヨーク２１ｂがそれぞれ永久磁石２７と対向す
る対向面の面積は、永久磁石２７の対向面と同じか大き
い。

【００１５】第１対向ヨーク２１ａは永久磁石２７より
も図１の左方向、つまりハウジング１１にヨーク２１を
挿入する方向に配設されており、永久磁石２７は第２対
向ヨーク２１ｂよりもヨーク２１の挿入方向に配設され
ている。第２対向ヨーク２１ｂは、ハウジング１１の段
差１３に係止される係止部２１ｃと、永久磁石２７と軸
方向に対向する対向部２１ｄとを有する。対向部２１ｄ
は、段差１３よりもハウジング１１の内周側で永久磁石
２７と対向している。対向部２１ｄと永久磁石２７との
エアギャップは公差の範囲内として例えば０．１mm以下
に設定されている。

【００１６】図２に示す可動コア２６は鉄等の磁性体に
より形成されており、シャフト３０に圧入固定されて第
１対向ヨーク２１ａの中空部に挿入されている。可動コ
ア２６、シャフト３０、および弁部材４１は可動子を構
成している。可動コア２６は、スプリング２８により固
定コア２４から離れる方向、つまり弁部材４１が空気通
路６０を閉塞する方向に付勢されている。図示しない電
流供給手段からコイル部２３への通電オフ時、永久磁石
２７の吸引力とスプリング２８の付勢力とのつり合いに
より可動コア２６は図２に示すリフト位置に保持されて
おり、弁部材４１の当接部４１ａは弁座１２から離座し
ているので、空気通路６０は開放される。アジャスティ
ングスクリュウ２５のねじ込み量を変更してスプリング
２８の付勢力を調整することにより可動コア２６のリフ
ト位置を調整することができる。

【００１７】図示しない電流供給手段からコネクタ５０
を介して駆動回路５１への通電をオンすると、駆動回路
５１へ入力されるDuty信号のDuty比に応じてコイル部２
３に発生する磁力により可動コア２６はスプリング２８
の付勢力に抗して固定コア２４側に吸引される。通電オ
ン方向を反転すると、永久磁石２７の吸引力を打ち消す
方向にコイル部２３から磁力が発生し、固定コア２４側
から離れる。コイル部２３へは駆動回路５１からDuty比
に比例した電流が供給される。

【００１８】シャフト３０の一方の端部はアジャスティ
ングスクリュウ２５の内壁と摺動しており、シャフト３
０の他方の端部は弁部材４１に固定されている。シャフ
ト３０の中央部はシャフト３０の芯出しを行う板ばね３
１に支持されており、板ばね３１の外周部はベロフラム
４２を保持する２個のカバー４３、４４と第１対向ヨー
ク２１ａとの間で挟持されている。シャフト３０は、可
動コア２６および弁部材４１とともに往復移動する。

【００１９】ベロフラム４２は、例えばフロロシリコン
ゴムで形成されている。カバー４３、４４の外周縁は板
ばね３１とともにハウジング１１と第１対向ヨーク２１
ａとの間に挟持されている。弁部材４１の当接部４１ａ
はハウジング１１の内壁に形成された弁座１２に着座可
能である。弁部材４１の内部と空気通路６０の流入口６
１側は弁部材４１に設けた貫通孔４１ｂにより連通され
ている。したがって弁部材４１の内部と空気通路６０の
流入口６１側との差圧がキャンセルされるので空気流れ
の上下流の圧力差により弁部材４１が受ける力をキャン
セルすることができる。

【００２０】次に、ＩＳＣ弁１０の組付け手順について
説明する。 (1) 弁部材４１、ベロフラム４２、カバー４３、４４、
板ばね３１、可動コア２６およびシャフト３０を予め組
付けておき、この構造体をハウジング１１に挿入する。

【００２１】(2) ハウジング１１に第１対向ヨーク２１
ａを圧入することによりハウジング１１と第１対向ヨー
ク２１ａとの間に板ばね３１を挟持する。 (3) ハウジング１１の内周壁に案内されながら第１対向
ヨーク２１ａに永久磁石２７を重ね合わせることによ
り、第１対向ヨーク２１ａに永久磁石２７が吸引され
る。

【００２２】(4) 第２対向ヨーク２１ｂ、外周ヨーク２
１ｅをハウジング１１に挿入する。 (5) ボビン２２、コイル部２３、固定コア２４、端部ヨ
ーク２１ｆを予め組付けておき、この構造体をハウジン
グ１１に挿入し、ハウジング１１に端部ヨーク２１ｆを
圧入固定する。 (6) スプリング２６、アジャスティングスクリュウ２５
を固定コア２４の内部に入れ、固定コア２４にアジャス
ティングスクリュウ２５を固定する。

【００２３】次に、ＩＳＣ弁１０の作動について説明す
る。 (1) コイル部２３への通電オフ時、ヨーク２１、可動コ
ア２６および固定コア２４からなる磁気回路に永久磁石
２７の磁束が流れる。可動コア２６が磁気回路を流れる
磁束から受ける固定コア２４側への吸引力Ｆ₁ と、固定
コア２４から離れる方向にスプリング２８から受ける付
勢力Ｆ₂ とのつり合いにより可動コア２６は図２に示す
位置に保持されており、このとき、当接部４１ａは弁座
１２から離座している。したがってコイル部２３への通
電オフ時、空気通路６０には流入口６１から弁座１２と
当接部４１ａとのクリアランスを介して流出口６２に空
気が流れるので、電流供給手段の故障やコイル部２３の
断線等でコイル部２３に磁束が発生しない通電オフ時に
おいても、エンジンに空気を吸入可能であり、アイドル
運転中におけるエンジン停止を防止することができる。

【００２４】(2) コイル部２３に発生する磁束方向が永
久磁石２７の磁束方向と反対になるようにコイル部２３
に電流を供給すると、永久磁石２７に発生する磁束とコ
イル部２３で発生する磁束とが打ち消し合うので、通電
オフ時に比べ可動コア２６が受ける固定コア２４側への
吸引力Ｆ₁ が減少し、可動コア２６は通電オフ時よりも
固定コア２４から離間する。そして、弁部材４１の当接
部４１ａが弁座１２に当接し空気通路６０が閉塞され
る。

【００２５】(3) コイル部２３に発生する磁束方向が永
久磁石２７の磁束方向と同一方向になるように前述した
(2) と反対方向にコイル部２３に電流を供給すると、可
動コア２６が受ける固定コア２４側への吸引力Ｆ₁ が増
加するので、可動コア２６は通電オフ時よりも固定コア
２４側に吸引される。したがって、弁座１２と当接部４
１ａとの間に形成されるクリアランスが増大するので空
気通路６０を流れる空気流量が通電オフ時に比べて増加
する。

【００２６】前述した(2) および(3) のコイル部２３へ
の通電オン時において、コイル部２３に供給する電流量
および方向を電流供給手段により調整することにより、
可動コア２６のリフト位置を規定し空気通路６０の吸気
流量を制御することができる。

【００２７】以上説明した本発明の実施の形態を示す上
記実施例では、ハウジング１１の内周壁に形成した段差
１３に第２対向ヨーク２１ｂの係止部２１ｃが係止さ
れ、第２対向ヨーク２１ｂの対向部２１ｄが永久磁石２
７と対向している。そして、永久磁石２７は対向部２１
ｄよりもヨーク２１の挿入方向に配設されている。した
がって、組付け時に外周ヨーク２１ｅから第２対向ヨー
ク２１ｂに加わる力が永久磁石２７に加わらないので、
永久磁石２７が破損することを防止できる。

【００２８】また、ハウジング１１に端部ヨーク２１ｆ
を圧入固定する力が外周コア２１ｅから永久磁石２７に
加わらないので、磁気回路の一部を構成する外周ヨーク
２１ｅの磁路面積を磁気回路が飽和しない程度に小さく
することができる。磁路面積が小さくなった分外周ヨー
ク２１ｅの外径を小さくすることができるので、ＩＳＣ
弁１０の体格を小型化することができる。

【００２９】また、第１対向ヨーク２１ａおよび第２対
向ヨーク２１ｂがそれぞれ永久磁石２７と対向する対向
面の面積を永久磁石２７の対向面と同じか大きくしてい
るので、永久磁石２７から発生する磁束は漏れなく第１
対向部２１ａおよび第２対向部２１ｂを流れる。

【００３０】また、組付け時に力を受ける係止部２１ｃ
と永久磁石２７と対向する対向部２１ｄとが第２対向ヨ
ーク２１ｂにより一部材で構成されているので、組付け
時に係止部２１ｃが受ける力により対向部２１ｄと永久
磁石２７とのエアギャップを一定値に保持できる。これ
により、固定コア２４と可動コア２６との間に働く吸引
力が変動することを防止できる。係止部２１ｃと対向部
２１ｄとを別部材にしてもよい。

【００３１】また本実施例では、ＩＳＣ弁１０への通電
がオフされるエンジン停止中において、弁部材４１が弁
座１２から離間しているので弁部材４１が弁座１２に凍
りつくことを防止できる。

【００３２】本実施例では、永久磁石２７と第２対向ヨ
ーク２１ｂとの間にエアギャップを形成したが、永久磁
石２７が破損しない程度の力が加わるのであれば、永久
磁石２７は第２対向ヨーク２１ｂと接していてもよい。

【００３３】本実施例では、アイドル運転時における吸
気バイパス通路の吸気流量を調節するＩＳＣ弁に本発明
の電磁弁を用いた例について説明したが、コイル部への
通電をオフした状態においても流体通路を閉塞せず所定
量の流体流量を保持する目的で本発明の電磁弁を用いる
ことは可能である。

【００３４】また本実施例では、永久磁石に発生する磁
力を開弁方向に働かせ、スプリングの付勢力を閉弁方向
に働かせたが、可動子の当接部の構成を変更することに
より永久磁石に発生する磁力を閉弁方向に働かせ、スプ
リングの付勢力を開弁方向に働かせる構成にすることも
可能である。なお、図３は図１に示す実施例に対し、外
周ヨーク２１ｅと対向ヨーク２１ｂとを一体に形成した
変形例を示すものであり、本実施例と同様の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁弁をＩＳＣ弁に用いた一実施例に
おける永久磁石の周囲を示す拡大図である。

【図２】本実施例のＩＳＣ弁を示す断面図である。

【図３】本実施例の変形例における永久磁石の周囲を示
す拡大断面図である。

【符号の説明】

１０ ＩＳＣ弁（電磁弁） １１ ハウジング １２ 弁座 １３ 段差 ２０ 電磁アクチュエータ ２１ ヨーク（固定子） ２１ａ 第１対向ヨーク（固定子） ２１ｂ 第２対向ヨーク（固定子） ２１ｃ 係止部（固定子） ２１ｄ 対向部（固定子） ２１ｅ 外周ヨーク（固定子） ２１ｆ 端部ヨーク（固定子） ２２ ボビン ２３ コイル部 ２４ 固定コア（固定子） ２６ 可動コア（可動子） ２７ 永久磁石 ２８ スプリング（付勢手段） ３０ シャフト（可動子） ４１ 弁部材（可動子） ４１ａ 当接部 ６０ 空気通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H106 DA07 DA23 DA27 DB02 DB12 DB23 DB32 DC02 DC17 DD07 EE16 EE25 EE34 EE35 GA13 GA15 GC15 KK21

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイル部と、 前記コイル部の内周に配設されている固定コア、ならび
   に前記コイル部の外周を覆うヨークを有する固定子と、 前記固定子と磁気回路を形成し、往復移動することによ
   り流体通路を開閉する可動子と、 前記ヨークが形成する磁気回路中に配設され、前記固定
   コア側に前記可動子を吸引する磁力を発生する永久磁石
   と、 前記永久磁石から受ける磁力と反対方向に前記可動子を
   付勢する付勢手段と、 前記コイル部、前記固定子、前記可動子、前記永久磁石
   および前記付勢手段を収容するハウジングとを備え、 前記ハウジングの内周壁に段差が形成されており、前記
   ヨークは、前記ハウジングへの挿入時に前記段差に係止
   される係止部と、前記段差よりも前記ハウジングの内周
   側に位置し前記永久磁石と対向する対向部とを有し、前
   記永久磁石は前記対向部よりも前記ヨークの挿入方向に
   配設されていることを特徴とする電磁弁。
2. 【請求項２】 前記永久磁石と対向する前記対向部の対
   向面積は、前記対向部と対向する前記永久磁石の対向面
   積以上であることを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
3. 【請求項３】 前記係止部および前記対向部を一部材で
   構成することを特徴とする請求項１または２記載の電磁
   弁。