JP2015152093A - 電磁弁 - Google Patents
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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。
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
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)
- 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。 - 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。 - 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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