JP2014016029A - 平形コア及び板ばねを有する型式の電磁弁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コイル2と、コイルの内部に配置された固定コア3と、コアの外側に配置されて弁ガスケット15を支持する可動コア13と、可動コアを、電磁弁1のオリフィスが弁ガスケットによりシールされる位置である静止位置に押しつける戻りばね20と、を有し、戻りばねは、中央環と、外周環と、これら環を接続する可撓性アームを含むことができ、可撓性アームは、曲げにより作動する部分と、ばねを伸ばすようにねじれにより作動する部分を含み、中央環及び外周環は、電磁弁の対応する表面に埋め込むことなく、表面を支える。
【選択図】図2
Description
ばね20は、弁ガスケット15の上で、端部フィッティング46に係合する部分の高さに、可動コア13に取り付けるために使用する比較的大きい直径Dintの孔22を形成する中央環21を含むことがわかる。
ばね20は、例えば10mm以下である直径Dextの外周環24も含む。Dintは、例えば、4.9mm以上である。
図示する例において、可撓性アームは、例えばばね鋼材などの金属シートを食刻して形成されるが、他の製造方法も用いることができる。
可撓性アームは、曲げにより作動し、端部がねじれにより作動する半円形部28により一緒に接続された同心円部25を含む。
「ねじれにより作動する部分」という表現は、ばねの伸長の際、この部分は、主としてねじれにより変形し、可塑性潜在エネルギーを蓄えることを意味すると理解されたい。ねじれの際、可撓性アームの横方向区画は、アームに直角の軸の周りに回転する。
図示するように、全てのブリッジ23は、ブリッジ29のように、ばねの軸から角度的等距離であることが好ましい。
端部が部分28により接続された2つの部分25により形成された可塑変形可能組立体は、シールされた外郭の腎臓形開口部27を形成する。
従って、各切り欠き部38は、中央環21と外周環24との間を外周環に向けて延びる。
図3に示すように、2つの隣接する部分25の間のスペースは、例えば、半径方向で測定すると、各部分25と隣接する環21及び24の間のスペースより大きい。図示するように、マテリアルブリッジ29を通過する平面は、例えば、角度的に最も近いブリッジ23に対して対称の平面である。
ばね20は、埋め込まずに電磁弁1に取り付けられ、中央環21は、支持環5に向けられた可動コア13の面上に形成された肩部40で自由に支持される。
案内ワッシャ85は、可動コア13の周りに、ハウジング14内に延びる。
軸方向経路90は、可動コア13を通って形成され、流体がハウジング14内により流れやすくし、且つ電磁弁が無励磁の際に内部チャネル11を通って流出しやすくする。
コイル2が励磁されると、磁束が固定コア3の周りを循環し、可動コアとコイルとの間に存在する軸方向の空隙を介して可動コア13に入り、可動コア13とケーシング4との間の半径方向の空隙を通って循環することにより固定コア13、次いでコイル2に戻る。
図4は、図3に示す本発明によるばねと、図1Bに示す従来技術による一定剛性をもつばねについて、ばねの伸長(圧潰とも呼ばれる)の関数としての戻り力の変化を示す。
「一定剛性をもつばね」という表現は、ばねの伸長に伴う戻り力が電磁弁におけるばねの作動範囲にわたってほぼ直線的であり、本明細書において定義する非直線性Cの係数が、例えば、1.1以下であることを意味すると理解されたい。
ばね20は事前荷重されるが、これはすなわち、静止位置における伸長はゼロではなく、例えば、0.2mm以上であるといえる。
C=R2/R1=[(F2b−F2a)/(L2b−L2a)]/[(F1b−F1a)/(L1b−L1a)]
ここで、R1は位置L1における瞬間剛性係数であり、R2は位置L2における瞬間合成係数であり、L1は(ばねが若干圧縮され、)規定最大圧潰の30%に対応する位置であり、L2は(ばねが強く圧縮され、)規定最大圧潰の70%に対応する位置であり、
L1a=L1−規定最大圧潰の10%、
L1b=L1+規定最大圧潰の10%、
L2a=L2−規定最大圧潰の10%、
L2b=L2+規定最大圧潰の10%、
であり、F1aは位置L1aにおけるばねの作用力であり、F1bは位置L1bにおけるばねの作用力であり、F2aは位置L2aにおけるばねの作用力であり、F2bは位置L2bにおけるばねの作用力である。
一定剛性の場合は、変化の係数Cは上述の通りほぼ1に等しい。
本発明による板ばねに対する係数Cの値は、1.3以上であることが好ましく、1.75がより好ましく、1.9がさらに好ましい。
図4に示す例において、Cは1.897に等しく、ここで、L1=0.15mm、L2=0.35mm、L1a=0.1mm、L1b=0.2mm、L2a=0.3mm、L2b=0.4mm、F1a=0.17N、F1b=0.46N、F2a=0.89N、F2b=1.44N、であり、従って、
C=[(1.44−0.89)/(0.4−0.3)]/[(0.46−0.17)/(0.2−0.1)]=1.897である。
明らかに、本発明は上述した例に限定されない。
部分25は、円弧に沿って延ばさずに、例えば円弧における正中線に従う波線とすることができる。
板ばねは、図示しない変形において、例えば多角形形態、具体的には正方形又は六角形の、非円形中央環を有することができる。
中央孔が多角形形態のものである場合、曲げにより作動する部分は、この孔の側辺に平行に延びることができる。
外周環も、非円形の、例えば多角形、具体的には正方形又は六角形とすることができる。
板ばねは、一定の厚さで製造されることが望ましいが、変形例として、特定の領域を、例えば局所的に剛性を増大させる又は減少させるために、又は繰り返される変形に対する強度を向上させる又は低下させるために、様々な厚さをもって製造することができる。従って、ねじれにより作動する部分は、例えば、厚さを小さく製造することができる。
電磁弁は、必要に応じて1つより多いばねを含むことができる。電磁弁は、例えば、具体的には熱膨張を補償するための、例えば、弁ガスケットと可動コアとの間で作動する、追加のばねを含むことができる。
変形において、電磁弁は、多重で、複数のそれぞれの独立した可動コアの戻りを保証するための、例えば、特許文献4の図5bに示されるように、電磁弁の一つだけの部分に属する、複数の板ばねを含む。
ばねは、オン/オフ作動において、平形可動コア付きのミニチュア電磁弁に使用されることが好ましいが、このようなばねは、例えば他の分野、具体的には計装用の、比例弁又は調整可能可動コア付きの電磁弁における用途もあるとすることができる。
電磁弁は、特許文献3に開示されるように、いわゆる二重パルス運転を行うために、1つ又はそれ以上の永久磁石を含むことができる。
電磁弁は、固定コアを通過する内部チャネルなしに、又は他の流体配置で製造することができる。
流体は、圧縮空気以外に、別のガス又は液体とすることができる。
「1つを備えている」という表現は、「少なくとも1つを備えている」と同義と解釈されたい。
2 コイル
3 固定磁気コア
4 ケーシング
5 支持環
6 シールガスケット
9 中央開口部
11 内部チャネル
13 可動コア
14 ハウジング
15 両面弁ガスケット
17 座
19 オリフィス
20 板戻りばね
21 中央環
22 孔
24 外周環
25 同心円部分
28 半円形部分
46 端部フィッティング
Claims (17)
- コイル(2)と、
前記コイルの内部に配置された固定コア(3)と、
前記コイルの内部に配置され、弁ガスケット(15)を支持する可動コア(13)と、
前記可動コアを静止位置に押しつける板戻りばね(20)と、を有し、
前記板ばね(20)は、前記電磁弁の対応する表面に埋め込むことなしに支持することが好ましい可変剛性を備えていることを特徴とする電磁弁(1)。 - 前記ばねは、中央環(21)と、外周環(24)と、を備え、前記中央環及び外周環は、曲げにより作動する部分(25)と、前記ばねの伸長においてねじれにより作動する他の部分(28)と、を備えた可撓性アームにより接続され、前記ねじれにより作動する部分(28)は、前記中央環(21)及び前記外周環(24)から1つ又はそれ以上の切り欠き部(38)により半径方向に分離されることが有利である請求項1記載の電磁弁。
- 前記板ばね(20)は、同心円又は平行に配置された、曲げにより作動する部分(25)を備えている請求項1又は2に記載の電磁弁。
- 前記板ばねは、ねじれにより作動する部分(28)を備え、それぞれは、曲げにより作動する2つの部分(25)に接続される請求項1乃至3の何れか1項に記載の電磁弁。
- 前記ねじれにより作動する部分(28)は、半円形形状を備えている請求項4記載の電磁弁。
- 対に配置され、端部がねじれにより作動する部分(28)により接続された、曲げにより作動する部分(25)を含み、曲げにより作動する半径方向の最も外側部分(25)は、前記外周環(24)に接続され、曲げにより作動する半径方向の最も内側部分(25)は、前記中央環(21)に接続される請求項4又は5に記載の電磁弁。
- 前記半径方向の最も外側部分(25)は、好ましくは、中間に配置された単一のマテリアルブリッジ(29)により前記外周環(24)に接続される請求項6記載の電磁弁。
- 前記半径方向の最も内側部分(25)は、好ましくは、前記部分(25)の長さのそれぞれほぼ1/4及び3/4において、互いに離間した2つのマテリアルブリッジ(23)により前記中央環(21)に接続される請求項6又は7に記載の電磁弁。
- 前記ばねは、少なくとも1つが又はそれぞれが前記ばねの軸の周りにほぼ100度を超える角度で延びる、曲げにより作動する部分(25)を備えている請求項1乃至8の何れか1項に記載の電磁弁。
- 前記ばねは、外縁上にノッチ(35)と、内縁上に前記ノッチと対向して突起(36)と、を備えた外周環を含む請求項1乃至9の何れか1項に記載の電磁弁。
- 前記板ばね(20)は、1.3以上、好ましくは、1.75、より好ましくは、1.9の剛性の可変性の係数Cを示す請求項1乃至10の何れか1項に記載の電磁弁。
- 前記ばねは、中央環(21)を含み、具体的に前記中央環(21)によって形成される孔(22)の直径Dintの最大寸法は、3〜10mmである請求項1乃至11の何れか1項に記載の電磁弁。
- 前記ばねの最大寸法、具体的に外径Dextは、6〜20mmである請求項1乃至12の何れか1項に記載の電磁弁。
- 前記ばねは、中央環(21)と、外周環(24)と、を備え、前記中央環(21)の前記孔(22)と前記外周環(24)の前記外縁との間に形成される環状領域は、前記外周環(24)の前記外縁によって形成される円形の表面の80%未満を占有する請求項1乃至13の何れか1項に記載の電磁弁。
- 可変剛性を備え、具体的に請求項1乃至14の何れか1項に記載の電磁弁用の板ばねであって、
曲げにより作動する部分(25)と、ねじれにより作動する部分(28)と、を備えた可撓性アームを有し、中央孔(22)と前記ばねの外縁との間に形成される環状領域は、前記ばねの前記外縁によって形成される円形の表面の80%未満を占有することを特徴とする板ばね。 - 曲げにより作動する部分(25)は、対で、同心円又は平行に配置され、端部が、半円形であることが好ましいねじれにより作動する部分(28)に接続されることが好ましく、曲げにより作動する半径方向の最も外側部分(25)は、好ましくは中間に配置されたマテリアルブリッジ(29)により外周環(24)に接続されることが好ましく、半径方向の最も内側部分は、好ましくは2つのマテリアルブリッジ(23)により中央環(21)に接続されることが好ましい請求項15記載のばね。
- 前記可撓性アームは、それぞれ、少なくとも1つのマテリアルブリッジ(23)、具体的に中間に配置された単一のブリッジにより前記中央環(21)に接続された曲げにより作動する部分(25)と、前記部分(25)の各端部に、具体的に半円形形状の、ねじれにより作動する部分(28)と、を備え、前記部分(28)は、それぞれ曲げにより作動する2つの部分(25)に接続され、前記部分(28)は、対応する前記部分(28)に対向する端部においてマテリアルブリッジ(29)により前記外周環(24)に接続される請求項15記載のばね。
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