JP2015152093A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数及び組立工数を削減してコストの低減を可能にする電磁弁を提供する。【解決手段】プランジャ２１の端部に第１小径軸部２１ａを，またこの第１小径軸部２１ａの端部に第２小径軸部２１ｂをそれぞれ連設し，弁体２４を，第２小径軸部２１ｂに気密に嵌合されるボス部２４ａと，弁座１０に着座する着座部２４ｃと，これらボス部２４ａ及び着座部２４ｃを相互に傾動可能に接続する薄肉の可撓部２４ｂとで構成し，第１小径軸部２１ａには，弁体２４に当接して弁ばね２８の可動端を支持するばね座板２３を遊嵌する。第２小径軸部２１ｂの端部には，第２小径軸部２１ｂ上にボス部２４ａを保持するフランジ２１ｃを一体に連設し，前記ボス部２４ａには，このフランジ２１ｃを乗り越え得る拡径弾性を付与した。【選択図】図２

Description

本発明は，弁座を有する弁ボディと，この弁ボディに接合されるソレノイド支持体と，前記弁座に着座する弾性材製の弁体と，この弁体を支持して前記ソレノイド支持体に摺動自在に支持されるプランジャと，前記弁体を前記弁座との着座方向に付勢する弁ばねと，前記ソレノイド支持体に取り付けられ，通電時，前記弁ばねの付勢力に抗して前記プランジャを前記弁体の全開側に作動するソレノイドとよりなる電磁弁であって，前記プランジャの前記弁座側の端部に第１環状段部を介して連なる第１小径軸部を，またこの第１小径軸部の端部に第２環状段部を介して連なる第２小径軸部をそれぞれ連設し，前記弁体を，前記第２小径軸部に気密に嵌合，保持されるボス部と，このボス部を囲繞して前記弁座に着座する着座部と，これらボス部及び着座部を相互に傾動可能に接続する，ボス部及び着座部よりも薄肉の可撓部とで構成し，前記第１小径軸部には，前記ボス部及び着座部に当接して前記弁ばねの可動端部を支持するばね座板の取り付け孔を遊嵌して，該ばね座板を前記第１小径軸部に対して傾動可能としたものゝ改良に関する。

かゝる電磁弁は，下記特許文献１に開示されるように，本出願人によって既に提案されている。

特開２０１２−２１５６２号公報

特許文献１に開示される電磁弁では，各部の製作誤差により，弁体及び弁座の対向面の平行精度に狂いがあっても，弁体のボス部及び着座部間の相互傾動と，ばね座板及び第１小径軸部間の相互傾動とにより，弁ばねの荷重をもって着座部を弁座に確実に着座させることができ，良好な閉弁状態を確保することができる。また弁体のボス部は，プランジャの第２小径軸部に単に気密に嵌合，保持されるので，弁体及びプランジャ間には特別なシール部材が不要であり，構造の簡素化を図ることができる。

しかしながら，第２小径軸部上での弁体のボス部の保持のために，第２小径軸部の端部に連設した，第２小径軸部よりも小径の第３小径軸部に，前記ボス部を支承する保持部材を圧入しているので，部品点数及び組立工数が多くなり，コストの低減を困難にしていた。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，部品点数及び組立工数を少なくしてコストの低減を可能にする前記電磁弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，弁座を有する弁ボディと，この弁ボディに接合されるソレノイド支持体と，前記弁座に着座する弾性材製の弁体と，この弁体を支持して前記ソレノイド支持体に摺動自在に支持されるプランジャと，前記弁体を前記弁座との着座方向に付勢する弁ばねと，前記ソレノイド支持体に取り付けられ，通電時，前記弁ばねの付勢力に抗して前記プランジャを前記弁体の全開側に作動するソレノイドとよりなる電磁弁であって，前記プランジャの前記弁座側の端部に第１環状段部を介して連なる第１小径軸部を，またこの第１小径軸部の端部に第２環状段部を介して連なる第２小径軸部をそれぞれ連設し，前記弁体を，前記第２小径軸部に気密に嵌合，保持されるボス部と，このボス部を囲繞して前記弁座に着座する着座部と，これらボス部及び着座部を相互に傾動可能に接続する，ボス部及び着座部よりも薄肉の可撓部とで構成し，前記第１小径軸部には，前記ボス部及び着座部に当接して前記弁ばねの可動端部を支持するばね座板の取り付け孔を遊嵌して，該ばね座板を前記第１小径軸部に対して傾動可能としたものおいて，前記第２小径軸部の端部に，第２小径軸部よりも大径，且つ前記取り付け孔よりも小径で前記第２小径軸部上に前記ボス部を保持するフランジを一体に連設し，前記ボス部には，このフランジを乗り越え得る拡径弾性を付与したことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記フランジの外径を，前記可撓部の最薄肉部の直径よりも小さく設定すると共に，前記可撓部の最薄肉部の肉厚を，前記ボス部の肉厚の１／２以上に設定したことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１又は第２の特徴に加えて，前記フランジの端部に，前記ボス部を前記第２小径軸部に嵌合する際，ボス部の拡径を誘導するテーパ軸部を一体に連設したことを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，第２小径軸部の端部に第２小径軸部よりも大径のフランジを一体に連設し，このフランジを弁体のボス部に乗り越えさせるだけで，特別な保持部材を使用することなく，第２小径軸部上にボス部を容易に保持することができ，部品点数及び組立工数の削減を図り，コストの低減に寄与し得る。またフランジを，ばね座板の取り付け孔より小径にしたことで，ばね座板を，切れ目のない環状体としながら，フランジに干渉されることなく，第２小径軸部上に装着することができ，したがってばね座板は，弁ばねの付勢力をバランス良く受けて弁体を弁座に安定良く着座させることができる。

本発明の第２の特徴によれば，フランジの外径を，弁体の可撓部の最薄肉部の直径よりも小さく設定したことにより，ボス部がフランジを乗り越える際のボス部の拡径変形をスムーズに行うことができると共に，ボス部の過剰拡径による破損を防ぐことができる。また可撓部の最薄肉部の肉厚を，ボス部の肉厚の１／２以上に設定したことにより，可撓部に適度な剛性を付与して，可撓部の弾性復元力の過度の減少を抑制し，着座部の開弁遅れを極力防ぐことができる。

本発明の第３の特徴によれば，弁体のボス部をテーパ軸部に沿って拡径させて，ボス部にフランジを容易に乗り越えさせ，ボス部を第２小径軸部上に容易にセットすることができ，組立性の向上を図ることができる。

本発明の実施形態に係る電磁弁の縦断面図。 図１の２部拡大図。 図２に対応する作用説明図。

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず図１において，図示しないエンジンに取り付けられるスロットルボディＴは，エンジンの吸気ポートに連なる吸気道１を有しており，この吸気道１を開閉してエンジンの吸気道量を制御するバタフライ型のスロットル弁２がスロットルボディＴに軸支される。またスロットルボディＴには，スロットルボディＴを迂回して吸気道１の上流及び下流部間を連通するバイパス３が接続され，このバイパス３の途中に本発明の電磁弁Ｖが介装される。この電磁弁Ｖは常閉型で，その開弁によりバイパス３を導通させることができる。

この電磁弁Ｖについて図１及び図２により詳しく説明する。

電磁弁Ｖは，スロットルボディＴ又はエンジンに支持される弁ボディ５と，それにボルト７により接合されるソレノイド支持体６とを備える。これら弁ボディ５及びソレノイド支持体６相互の接合位置を規定すべく，弁ボディ５の上面に形成される円形凹部８に，ソレノイド支持体６の下面に突設される位置決め筒部９が嵌合され，その嵌合部にはシール部材２２が介装される。

また弁ボディ５には，前記円形凹部８の底面中心部から環状に***する弁座１０が形成されており，弁座１０の外側の円形凹部８の底面に開口する入口孔１１には，前記バイパス３の上流部３ａが接続され，弁座１０内の弁孔１２には，前記バイパス３の下流部３ｂが接続される。

ソレノイド支持体６は合成樹脂製である。このソレノイド支持体６には，ボビン１３と，それに巻装されるソレノイド１４と，このソレノイド１４の外周を囲んでボビン１３の上下両端側に屈曲するヨーク１５と，ボビン１３の上端からその中間部にかけてその中空部に嵌装されてヨーク１５の上端板１５ａに一体的にカシメ結合される円柱状の固定コア１６と，ソレノイド１４に連なる給電端子１７とが埋設され，その給電端子１７は，ソレノイド支持体６の上部一側面に一体に突設されるカプラ１８内に先端部を臨ませるように配置される。

ヨーク１５の下端板１５ｂには，ボビン１３の中空部に連なる，それと同径もしくはそれより僅かに大径の透孔１９が設けられ，この透孔１９に連なる，それより大径の弁ばね位置決め孔２０が位置決め筒部９の中心部に設けられる。上記ボビン１３，透孔１９，弁弁ばね位置決め孔２０及び弁座１０は，同一軸線上に配置される。

ボビン１３の中空部の下部には，透孔１９を貫通して固定コア１６の下端面に対向する可動コアとしてのプランジャ２１が摺動自在に嵌装される。このプランジャ２１の下端部は，位置決め筒部９の下方に突出しており，その下端部には第１環状段部２１ａ′を介して連なる第１小径軸部２１ａが，またこの第１小径軸部２１ａの端部には第２環状段部２１ｂ′を介して連なる第２小径軸部２１ｂが，さらにこの第２小径軸部２１ｂの端部には第２小径軸部２１ｂよりも大径のフランジ２１ｃが，またこのフランジ２１ｃの端部には先細りのテーパ軸部２１ｄが，またこのテーパ軸部２１ｄの端部には，第２小径軸部２１ｂよりも小径のガイド軸２１ｅが順次同軸状に一体に連設されており，第２小径軸部２１ｂの軸方向長さは，第１小径軸部２１ａ及びフランジ２１ｃの各軸方向長さより長く設定される。

第１小径軸部２１ａには弁座１０より円板状のばね座板２３の取り付け孔２３ａが遊嵌される。而して，ばね座板２３の取り付け孔２３ａを第１小径軸部２１ａより大径に形成すると共に，ばね座板２３の板厚を第１小径軸部２１ａの長さより薄くすることにより，ばね座板２３は，第１小径軸部２１ａに対して傾動可能になっている。またフランジ２１ｃは，前記取り付け孔２３ａへの通過を可能にすべく，その取り付け孔２３ａよりも小径に形成される。

第２小径軸部２１ｂには，前面を弁座１０に着座させる円板状の弁体２４が第２小径軸部２１ｂに気密に嵌合される。

弁体２４はゴム等の弾性材製であって，その背面に環状溝２６を形成することにより，弁体２４の前面側には，薄肉で環状の可撓部２４ｂが形成される。こうして弁体２４は，第２小径軸部２１ｂに気密に嵌合するボス部２４ａと，このボス部２４ａを囲繞して弁座１０に着座する着座部２４ｃと，これらボス部２４ａ及び着座部２４ｃを接続する環状の可撓部２４ｂとを備えることになる。そしてボス部２４ａ及び着座部２４ｃは，可撓部２４ｂの撓みにより相互に傾動が可能となる。上記ボス部２４ａには，これが前記フランジ２１ｃを乗り越え得る拡径弾性が付与されるいる。

こゝで，前記フランジ２１ｃの外径をＤ１，前記可撓部２４ｂの最小肉厚部の直径をＤ２，前記ボス部２４ａの肉厚をＴ２，前記可撓部２４ｂの最小肉厚をＨ１とすると，下記の式が成立するようになっている。

Ｄ１＜Ｄ２・・・・・・（１）
Ｈ１≧Ｈ２／２・・・・（２）
ソレノイド支持体６とばね座板２３との間には，弁体２４を弁座１０への着座方向に付勢する弁ばね２８が縮設され，弁体２４の弁座１０への着座時，固定コア１６及びプランジャ２１間には，弁体２４の開弁ストロークに対応する一定の間隙ｇが設けられる。

上記弁ばね２８は，円錐状コイル部２９と，この円錐状コイル部２９の小径端２９ｂからそれと同径で延出する円筒状コイル部３０とを有する単一弁ばねであり，その円錐状コイル部２９は，その大径端２９ａを前記弁ばね位置決め孔２０の内周面に嵌合させてヨーク１５の下端板１５ｂに支承させるように配置され，円筒状コイル部３０は，プランジャ２１の外周に同心状に配置されると共に，その下端をばね座板２３に当接させる。

ばね座板２３の第１小径軸部２１ａに対する傾動を可能にするために，ばね座板２３の取り付け孔２３ａは，第１小径軸部２１ａより大径に形成されると共に，ばね座板２３の板厚は，第１小径軸部２１ａの長さより薄くなっている。

このように円錐状コイル部２９及び円筒状コイル部３０よりなる弁ばね２８は，線径を均一にした一本の線材よりなるもので，円筒状コイル部３０の弁ばね定数は，円錐状コイル部２９のそれより大きく設定される。また低弁ばね定数の円錐状コイル部２９は，弁体２４の開弁途中で全体が一平面状に圧縮変形してヨーク１５の下端板に密着するようになっている。

次に，この実施形態の作用について説明する。

弁体２４の第２小径軸部２１ｂへの装着に当たっては，先ず，プランジャ２１周りに弁弁ばね２８を配置すると共に，第１小径軸部２１ａ周りにばね座板２３を配置する。その後，弁体２４のボス部２４ａの中空部にガイド軸２１ｅに嵌挿した後，ボス部２４ａをテーパ軸部２１ｄに沿って拡径させてフランジ２１ｃを乗り越えさせると，ボス部２４ａは，それ自体の収縮復元力により第２小径軸部２１ｂの外周面に密着嵌合すると共に，フランジ２１ｃにより軸方向移動が規制されることになり，ボス部２４ａを第２小径軸部２１ｂ上に保持することができると共に，特別なシール部材を使用することなく第２小径軸部２１ｂ及びボス部２４ａ間のシールを確保することができる。

このように，第２小径軸部２１ｂの端部に第２小径軸部２１ｂよりも大径のフランジ２１ｃを一体に連設し，ボス部２４ａにこのフランジ２１ｃを乗り越えさせるだけで，特別な保持部材を使用することなく，第２小径軸部２１ｂ上にボス部２４ａを容易，確実に保持することができ，部品点数及び組立工数の削減を図り，コストの低減に寄与し得る。

またフランジ２１ｃを，ばね座板２３の取り付け孔２３ａより小径にしたことで，ばね座板２３を，切れ目のない環状体としながら，フランジ２１ｃに干渉されることなく，第２小径軸部２１ｂ上に装着することができ，したがってばね座板２３は，弁ばね２８の付勢力をバランス良く受けて弁体２４を弁座１０に安定良く着座させることができる。

しかも前記（１）式，即ちフランジ２１ｃの外径Ｄ１を，弁体２４の可撓部２４ｂの最薄肉部の直径Ｄ２よりも小さく設定したことにより，ボス部２４ａがフランジ２１ｃを乗り越える際のボス部２４ａの拡径変形をスムーズに行うことができると共に，ボス部２４ａの過剰拡径による破損を防ぐことができる。

而して，エンジンの暖機運転時には，ソレノイド１４への通電により，プランジャ２１は，弁ばね２８の付勢力に抗して固定コア１６に吸着され，弁体２４を弁座１０から離座させた全開状態とし，これによりバイパス３の上流部３ａ及び下流部３ｂ間を導通させるので，このバイパス３を通してファーストアイドリング用の吸気をエンジンに供給することができる。また暖機運転完了後には，ソレノイド１４への通電遮断により，プランジャ２１は，弁ばね２８の付勢力をもって弁体２４を弁座１０に着座させる全閉状態（図２参照）として，バイパス３の上流部３ａ及び下流部３ｂ間を遮断するので，アイドル開度のスロットル弁２周りを通して通常のアイドリング用の吸気をエンジンに供給することができる。

ところで，各部の加工誤差や組立誤差を含む製作誤差により，弁体２４及び弁座１０の対向面の平行精度に狂いがあると，弁体２４は，その全閉時，弁座１０に傾いて着座することになって，閉弁不良を生じることになるが，弁体２４が，プランジャ２１の第２小径軸部２１ｂに気密に嵌合，固着されるボス部２４ａと，このボス部２４ａを囲繞して弁座１０に着座する着座部２４ｃと，これらボス部２４ａ及び着座部２４ｃを相互に傾動可能に接続する可撓部２４ｂとで構成され，この弁体２４の背面に密着して弁ばね２８の可動端を支持するばね座板２３は，プランジャ２１の第１小径軸部２１ａ上で傾動可能であるので，弁体２４及び弁座１０の対向面の平行精度に狂いがある場合には，図３に示すように，可撓部２４ｂの変形によるボス部２４ａ及び着座部２４ｃ間の相互傾動と，ばね座板２３及び第１小径軸部２１ａ間の相互傾動とにより，弁ばね２８の荷重をもって着座部２４ｃを弁座１０に確実に着座させることができ，良好な閉弁状態を確保することができる。

ところで，可撓部２４ｂの弾性復元力が過度に小さい場合には，ソレノイド１４への通電により，プランジャ２１を固定コア１６に吸着させて，弁体２４を開弁させようとしたときでも，着座部２４ｃの弁座１０との付着力と，可撓部２４ｂの弾性変形とにより，着座部２４ｃの開弁に遅れが生じるが，前記（２）式，即ち可撓部２４ｂの最薄肉部の肉厚Ｔ１を，ボス部２４ａの肉厚Ｔ２の１／２以上に設定したことにより，可撓部２４ｂに適度な剛性を付与して，可撓部２４ｂの弾性復元力の過度の減少を抑制し，着座部２４ｃの開弁遅れを極力防ぐことができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，弁体２４は，環状溝２６を弁座側に向けて配置することもできる。また弁体２４は，ボス部２４ａ，可撓部２４ｂ及び着座部２４ｃの各機能に対応した異なる素材を接続することで構成することもできる。

Ｖ・・・・電磁弁
５・・・・弁ボディ
６・・・・ソレノイド支持体
１０・・・弁座
１４・・・ソレノイド
２１・・・プランジャ
２１ａ，２１ｂ・・・第１，第２小径軸部
２１ａ′，２１ｂ′・・・第１，第２環状段部
２１ｃ・・フランジ
２１ｄ・・テーパ軸部
２３・・・ばね座板
２３ａ・・取り付け孔
２４・・・弁体
２４ａ・・ボス部
２４ｂ・・可撓部
２４ｃ・・着座部
２８・・・弁ばね

Claims (3)

1. 弁座（１０）を有する弁ボディ（５）と，この弁ボディ（５）に接合されるソレノイド支持体（６）と，前記弁座（１０）に着座する弾性材製の弁体（２４）と，この弁体（２４）を支持して前記ソレノイド支持体（６）に摺動自在に支持されるプランジャ（２１）と，前記弁体（２４）を前記弁座（１０）との着座方向に付勢する弁ばね（２８）と，前記ソレノイド支持体（６）に取り付けられ，通電時，前記弁ばね（２８）の付勢力に抗して前記プランジャ（２１）を前記弁体（２４）の全開側に作動するソレノイド（１４）とよりなる電磁弁であって，前記プランジャ（２１）の前記弁座（１０）側の端部に第１環状段部（２１ａ′）を介して連なる第１小径軸部（２１ａ）を，またこの第１小径軸部（２１ａ）の端部に第２環状段部（２１ｂ′）を介して連なる第２小径軸部（２１ｂ）をそれぞれ連設し，前記弁体（２４）を，前記第２小径軸部（２１ｂ）に気密に嵌合，保持されるボス部（２４ａ）と，このボス部（２４ａ）を囲繞して前記弁座（１０）に着座する着座部（２４ｃ）と，これらボス部（２４ａ）及び着座部（２４ｃ）を相互に傾動可能に接続する，ボス部（２４ａ）及び着座部（２４ｃ）よりも薄肉の可撓部（２４ｂ）とで構成し，前記第１小径軸部（２１ａ）には，前記ボス部（２４ａ）及び着座部（２４ｃ）に当接して前記弁ばね（２８）の可動端部を支持するばね座板（２３）の取り付け孔（２３ａ）を遊嵌して，該ばね座板（２３）を前記第１小径軸部（２１ａ）に対して傾動可能としたものにおいて，
   前記第２小径軸部（２１ｂ）の端部に，第２小径軸部（２１ｂ）よりも大径，且つ前記取り付け孔（２３ａ）よりも小径で前記第２小径軸部（２１ｂ）上に前記ボス部（２４ａ）を保持するフランジ（２１ｃ）を一体に連設し，前記ボス部（２４ａ）には，このフランジ（２１ｃ）を乗り越え得る拡径弾性を付与したことを特徴とする電磁弁。
2. 請求項１記載の電磁弁において，
   前記フランジ（２１ｃ）の外径（Ｄ１）を，前記可撓部（２４ｂ）の最薄肉部の直径（Ｄ２）よりも小さく設定すると共に，前記可撓部（２４ｂ）の最薄肉部の肉厚（Ｔ１）を，前記ボス部（２４ａ）の肉厚（Ｔ２）の１／２以上に設定したことを特徴とする電磁弁。
3. 請求項１又は２記載の電磁弁において，
   前記フランジ（２１ｃ）の端部に，前記ボス部（２４ａ）を前記第２小径軸部（２１ｂ）に嵌合する際，ボス部（２４ａ）の拡径を誘導するテーパ軸部（２１ｄ）を一体に連設したことを特徴とする電磁弁。

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