JP2005325940A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 固定鉄心と可動鉄心との間に互換性を持たせることにより、設計や製造を容易にしてコスト面での有利性を高めた電磁弁を得る。
【解決手段】 電磁弁の電磁操作部２が、ボビン３１の内孔３６ａ内に固定的に設置された固定鉄心３４と、上記内孔３６ａ内に可動に配設されて磁気吸引力でこの固定鉄心３４に吸着される可動鉄心３５とを有していて、これらの固定鉄心３４と可動鉄心３５とが、同じ常磁性材によって互いに同一形状及び同一寸法に形成され、相互に互換性を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流路を切り換える弁部材を電磁力の作用で切換操作するように構成された電磁弁に関するものである。

電磁弁は一般に、流路を切り換えるための弁部材を備えた主弁部と、上記弁部材を操作するための電磁操作部とを有していて、この電磁操作部が、ボビンに巻かれた励磁コイルと、この励磁コイルへの通電により磁気吸引力を発生する固定鉄心と、この固定鉄心に吸着される可動鉄心とを有し、この可動鉄心を操作することによって上記弁部材を切り換え操作するように構成されている。そして、上記固定鉄心がボビンの内部に固定的に配設され、可動鉄心はこの固定鉄心に接離できるように可動に配設されていて、互いの機能は異なっている。

このため従来では、固定鉄心と可動鉄心とを別々に用意し、それらを使い分けるようにしていたが、機能に応じて鉄心の形態を違えていたため、形態の異なる２種類の鉄心を用意しなければならず、それに伴ってこれらの鉄心に関連する部品や部分等の形態も多様化し、電磁弁の構造が複雑になって設計や製造に手数がかかるだけでなく、組み立て作業にも手数がかかり、製造コストが高くなるという問題があった。

本発明の課題は、固定鉄心と可動鉄心との間に互換性を持たせることにより、形態の異なる２種類の鉄心を用意する必要をなくし、電磁弁の構造を簡略化して設計や製造及び組み立て作業を容易にすると共に、製造コストの低減化を図ることにある。

上記課題を解決するため本発明の電磁弁は、流路を切り換えるための弁部材を備えた主弁部と、上記弁部材を操作するための電磁操作部とを有していて、上記電磁操作部が、励磁コイルが巻かれた中空のボビンと、このボビンの内孔内に固定的に設置された固定鉄心と、上記ボビンの内孔内に可動に配設されて上記弁部材に連結され、上記励磁コイルへの通電により発生する磁気吸引力で固定鉄心に吸着される可動鉄心と、この可動鉄心を固定鉄心から離反する初期位置に復帰させる鉄心復帰ばねとを有し、上記固定鉄心と可動鉄心とが、互いに同一形状及び同一寸法に形成されると共に、相互に互換性を有している。

また、本発明においては、上記両鉄心が、一定の断面形状を有する主体部と、この主体部の軸線方向の一端に外周方向に張り出すように形成され、軸線方向の長さが上記主体部よりも短いフランジ部とを有するように形成される。

本発明において好ましくは、上記両鉄心の断面形状が長円形をなしていることである。この場合、短径方向の両側面に、軸線方向に延びる窪みを形成することができ、また、長径方向の両側面に、軸線方向に延びる互いに平行な平坦面を形成することもできる。

また、本発明の好ましい具体的な構成態様によれば、上記両鉄心が、主体部の端面同士を対向させた状態で互いに逆向きに配設されていて、固定鉄心のフランジ部はボビンの端部に形成された段部に係止し、可動鉄心のフランジ部には、上記鉄心復帰ばねのためのばね座を形成するキャップが嵌め付けられている。

本発明によれば、固定鉄心と可動鉄心とを互いに同一形状及び同一寸法に形成すると共に、相互に互換性を持たせたので、ただ一種類の鉄心を用意しておくだけで、それを固定鉄心としても可動鉄心としても使用することができ、鉄心を選別して使い分ける必要がないから、電磁弁の組立作業が簡略化される。しかも、鉄心の設計や製造が容易になると同時に、該鉄心の寸法精度の管理が容易になるため精度を高めることもでき、さらに、部品の管理や保管あるいは取り扱いも容易になり、電磁弁の製造コストが削減されて経済性が高くなる。

図は本発明に係る電磁弁の一つの代表的な実施形態を示すもので、この電磁弁は、流路を切り換えるための弁部材４を備えた主弁部１と、上記弁部材４を操作するための電磁操作部２とを有していて、これらの主弁部１と電磁操作部２とが、電磁弁の軸線Ｌ方向に直列状態に結合されている。

上記主弁部１は、矩形の断面形状を有する非磁性材製のハウジング６を有している。このハウジング６の一つの側面には、供給ポートＰと出力ポートＡと排出ポートＥとが設けられ、ハウジング６の内部には、上記軸線Ｌ上の位置に円形の弁室７が形成され、この弁室７に上記各ポートＰ，Ａ，Ｅが連通している。このうち供給ポートＰと排出ポートＥとは、互いに相対する位置で上記弁室７に連通し、出力ポートＡは、それらの間の位置で該弁室７に連通している。即ち、上記供給ポートＰは、弁室７の底壁における軸線Ｌ上の位置に形成された供給オリフィス１０を通じて該弁室７内に連通し、上記排出ポートＥは、弁室７の天壁における軸線Ｌ上の位置に形成された排出オリフィス１１を通じて該弁室７内に連通し、上記出力ポートＡは、弁室７の側壁に形成された出力オリフィス１２を通じて該弁室７内に連通している。

また、上記弁室７内には、ポペット式の上記弁部材４が軸線Ｌ方向に変移自在なるように収容され、この弁部材４を上記電磁操作部２で駆動操作し、上記供給オリフィス１０の回りの供給弁座１０ａと排出オリフィス１１の回りの排出弁座１１ａとに接離させることにより、これらのオリフィス１０，１１を開閉するように構成されている。そして、この弁部材４が上記排出オリフィス１１を閉鎖したときには、供給オリフィス１０から弁室７及び出力オリフィス１２を通じて供給ポートＰと出力ポートＡとが連通し、供給オリフィス１０を閉鎖したときには、出力オリフィス１２から弁室７及び排出オリフィス１１を通じて出力ポートＡと排出ポートＥとが連通するようになっている。

上記供給オリフィス１０及び供給弁座１０ａは、上記弁室７の端部を区画するリテーナ１４に設けられている。このリテーナ１４は、短円柱状をした部材であって、上記弁室７の一端に連なる取付孔１５内に、２つのシール部材１６ａ，１６ｂを介してハウジング６の端部から挿入され、該ハウジング６に係止する固定板１７で外側から支持されることによって該ハウジング６に取り付けられている。このリテーナ１４の内部には、上記２つのシール部材１６ａ，１６ｂの間の位置に、上記供給ポートＰに通じる連通孔１８が径方向に設けられ、この連通孔１８が上記供給オリフィス１０に連通している。

また、上記弁部材４は、ゴム又は合成ゴムからなる短円柱状をした部材であって、円筒状をした合成樹脂製の弁ホルダ２０内に嵌着されることによってこの弁ホルダ２０に保持され、上記リテーナ１４との間に介設された弁復帰ばね２１のばね力によって排出弁座１１ａ側に向けて弾発されている。上記弁ホルダ２０の左右両側面には、互いに平行しながら軸線Ｌ方向に延びる一対のプッシュロッド２０ａが一体に設けられ、これらのプッシュロッド２０ａの先端が、上記ハウジング６と電磁操作部２との間に形成された鉄心室２２内に、該ハウジング６に形成されたロッド孔を通じて延出している。上記鉄心室２２は、ハウジング６に設けられた凹部内に形成されている。

上記電磁操作部２は、上記主弁部１のハウジング６に結合された常磁性材製の磁気カバー３０を有し、この磁気カバー３０の内部に、励磁コイル３２が巻かれた非磁性材製で中空のボビン３１と、このボビン３１と上記ハウジング６との間に介在する常磁性材製で環状をした磁気プレート３３と、上記ボビン３１及び磁気プレート３３に跨って延びる内孔３６ａ，３６ｂと、この内孔３６ａ，３６ｂ内に設置された常磁性材製の固定鉄心３４及び可動鉄心３５とを備えている。なお、以下の説明においては、ボビン３１の内部に位置する内孔３６ａと磁気プレート３３の内部に位置する内孔３６ｂとを区別して説明する必要があるとき以外は、これらの内孔に共通の符号「３６」を付して説明する。

上記磁気カバー３０は、略長方形の断面形状を有する角筒状をなしていて、軸線Ｌ方向の一端側を覆う天板部３０ａと、長径方向の側板部３０ｂ，３０ｂ及び短径方向の側板部３０ｃ，３０ｃとを有し、長径方向の両側板部３０ｂ，３０ｂの下端部には、切り込みを入れて形成した係止部３０ｄが備えられ、この係止部３０ｄを内側に変形させて上記ハウジング６の側面の係止凹部６ａに係合させることにより、該ハウジング６に結合されている。

上記ボビン３１は、略長円状の断面形状を有するもので、外周に上記コイル３２が巻かれた中央の主体部３１ａと、この主体部３１ａの軸線Ｌ方向の両端部に形成された第１フランジ部３１ｂ及び第２フランジ部３１ｃとを有している。上端の第１フランジ部３１ｂは、シール部材３７を介して上記磁気カバー３０の天板部３０ａに当接し、下端の第２フランジ部３１ｃは、シール部材３８を介して上記磁気プレート３３に当接しており、この磁気プレート３３と上記ハウジング６との間に上記鉄心室２２が形成されている。

また、上記内孔３６も略長円状の断面形状を有している。このうちボビン３１の内部を延びる内孔３６ａは、その断面形状及び寸法が該ボビン３１の軸線Ｌ方向の両端部を除いてほぼ均一であるが、両端部においては孔径が若干拡大され、両フランジ部３１ｂ，３１ｃの内部の位置に段部３６ｃ，３６ｄがそれぞれ形成されている。そして、下方の第２フランジ部３１ｃ側の段部３６ｄには、上記磁気プレート３３の内孔３６ｂの回りに形成された環状の突壁部３３ａが嵌合している。

上記固定鉄心３４と可動鉄心３５とは、同一素材によって互いに同一形状及び同一寸法に形成されると共に、同じ磁気的性質を有するように形成されることにより、相互に互換性を有しており、どちらの用途にも使用できるようになっている。即ち、これらの鉄心３４，３５は、何れも、縦横の径が異なる略長円形の断面形状を有するもので、全長に亘って断面形状が均一である主体部４０と、この主体部４０の軸線Ｌ方向の一端に外周方向に張り出すように形成されたフランジ部４１とを有し、このフランジ部４１の軸線Ｌ方向長さは上記主体部４０の軸線Ｌ方向長さより短く形成されている。また、図３から分かるように、上記主体部４０における短径ｍ方向の両側面には、その中央位置に、軸線Ｌ方向に延びる略Ｕ字形の浅い窪み４３が形成され、長径ｎ方向の両側面には、軸線Ｌ方向に延びる互いに平行な平坦面４４が形成されている。

上記２つの鉄心３４，３５は、上記ボビン３１及び磁気プレート３３の内孔３６ａ，３６ｂの内部に、主体部４０，４０の端面同士を対向させた状態で互いに逆向きに配設されている。そして、上記固定鉄心３４の場合は、フランジ部４１側の端面が上記磁気カバー３０の天板部３０ａの内面に当接することによって該磁気カバー３０と磁気的に結合されると共に、上記フランジ部４１が上記ボビン３１の上方の第１フランジ部３１ｂ側の段部３６ｃに係止することにより、これらの段部３６ｃと天板部３０ａとの間に該フランジ部４１を挟持されて固定されている。また、上記可動鉄心３５の場合は、そのフランジ部４１側の端部が上記内孔３６から鉄心室２２内に延出し、このフランジ部４１に、ばね座を形成する合成樹脂製のリング状をしたキャップ４６が嵌め付けられ、このキャップ４６のフランジ状をした座部４６ａと上記磁気プレート３３との間に、該可動鉄心３５を固定鉄心３４から離反する初期位置に復帰させるためのコイル状の鉄心復帰ばね４７が介設されている。従って上記キャップ４６も、可動鉄心３５に合わせて長円形の断面形状を有するものである。

このように、上記両鉄心を同じ素材で互いに同一形状及び同一寸法に形成し、相互に互換性を持たせたことにより、電磁弁を組み立てる際に、ただ一種類の鉄心を用意しておくだけで、それを固定鉄心３４としても可動鉄心３５としても使用することが可能となる。このため、鉄心を選別する必要がなく、組み立て作業が簡略化される。このことはまた、該鉄心や関連部品の種類を減らしてそれらの設計や製造を容易にすると共に、該鉄心の寸法精度を高めることを可能にし、部品の管理や保管あるいは取り扱いをも容易にするものであり、この結果、電磁弁の製造コストが削減されて経済性が高くなる。

しかも、上記鉄心３４，３５の形状を、図示したように、均一な断面形状を有する主体部４０と、その一端のフランジ部４１とを有する形状とすることにより、固定鉄心３４の場合は、上記フランジ部４１をボビン３１と磁気カバー３０との間に簡単に固定することができ、また、可動鉄心３５の場合は、そのフランジ部４１に、ばね座を形成するキャップ４６を簡単に取り付けることができるという利点がある。

上記電磁操作部２において、上記励磁コイル３２が非通電の状態では、図１の左半部に示すように、可動鉄心３５が鉄心復帰ばね４７のばね力で固定鉄心３４から離間する初期位置を占めている。このとき、該可動鉄心３５でプッシュロッド２０ａが押され、弁部材４が供給弁座１０ａに押し付けられるため、供給オリフィス１０が閉鎖して排出オリフィス１１が開放し、出力ポートＡと排出ポートＥとが弁室７を介して相互に連通している。この状態から上記励磁コイル３２に通電すると、図１の右半部に示すように、上記可動鉄心３５が固定鉄心３４に吸着されて作動位置を占めるため、上記弁部材４は弁復帰ばね２１のばね力で排出弁座１１ａに押し付けられ、供給オリフィス１０が開放して排出オリフィス１１が閉鎖される。このため、供給ポートＰと出力ポートＡとが弁室７を介して相互に連通する。

また、電磁弁の側面には、上記電磁操作部２に通電するための端子部５０が設けられている。この端子部５０は、磁気カバー３０とハウジング６とに跨って取り付けられた端子台５１と、この端子台５１に保持されたプリント基板５２と、これらの端子台５１と基板５２を覆う着脱自在の端子カバー５３とを備えている。上記端子台５１は矩形の浅皿形をしていて、その背面に形成された４つのフック５５と、下端部に形成された左右一対の係止用突起５６とを有し、上記フック５５を磁気カバー３０の側板部３０ｂの４つの係止孔５７に係止させると共に、上記突起５６をハウジング６の側面の左右一対の突壁部６ｂに形成された係止孔６ｃに係止させることにより、上記磁気カバー３０とハウジング６とに跨って固定されている。

上記プリント基板５２には、外部接続端子５９や表示ランプ６０その他の電子部品が搭載されている。このうち外部接続端子５９は、上記ボビン３１から延出するコイル端子３２ａに、該基板５２上のプリント配線を通じて電気接続され、先端部が上記端子カバー５３に形成された差込口５３ａ内に延出している。

なお、上記実施例では、ポペット式の３ポート弁が示されているが、電磁弁の切り換え方式やポート数はこのようなものに限定されない。即ち、切り換え方式がスプール式であっても良く、また、ポート数は２ポート又は４ポートあるいは５ポートであっても構わない。

本発明に係る電磁弁の一実施形態を示す断面図である。 図１の電磁弁の電磁操作部の分解斜視図である。 図１の電磁弁をボビンの位置で断面にして示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１ 主弁部
２ 電磁操作部
４ 弁部材
３１ ボビン
３２ コイル
３４ 固定鉄心
３５ 可動鉄心
３６ａ，３６ｂ 内孔
３６ｃ 段部
４０ 主体部
４１ フランジ部
４３ 窪み
４４ 平坦面
４６ キャップ
４７ 鉄心復帰ばね
Ｌ 軸線

Claims (6)

1. 流路を切り換えるための弁部材を備えた主弁部と、上記弁部材を操作するための電磁操作部とを有し、
   上記電磁操作部が、励磁コイルが巻かれた中空のボビンと、このボビンの内孔内に固定的に設置された固定鉄心と、上記ボビンの内孔内に可動に配設されて上記弁部材に連結され、上記励磁コイルへの通電により発生する磁気吸引力で固定鉄心に吸着される可動鉄心と、この可動鉄心を固定鉄心から離反する初期位置に復帰させる鉄心復帰ばねとを有し、上記固定鉄心と可動鉄心とが、互いに同一形状及び同一寸法に形成されると共に、相互に互換性を有する、
   ことを特徴とする電磁弁。
2. 上記両鉄心が、一定の断面形状を有する主体部と、この主体部の軸線方向の一端に外周方向に張り出すように形成され、軸線方向の長さが上記主体部よりも短いフランジ部とを有することを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 上記両鉄心の断面形状が長円形であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電磁弁。
4. 上記両鉄心の主体部が、短径方向の両側面に軸線方向に延びる窪みを有することを特徴とする請求項２に従属する請求項３に記載の電磁弁。
5. 上記両鉄心の主体部が、長径方向の両側面に軸線方向に延びる互いに平行な平坦面を有することを特徴とする請求項２に従属する請求項３又は請求項４に記載の電磁弁。
6. 上記両鉄心が、主体部の端面同士を対向させた状態で互いに逆向きに配設されていて、固定鉄心のフランジ部は、ボビンの端部に形成された段部に係止し、可動鉄心のフランジ部には、上記鉄心復帰ばねのためのばね座を形成するキャップが嵌め付けられていることを特徴とする請求項２、請求項２に従属する請求項３、請求項４、請求項５の何れかに記載の電磁弁。

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