JP4706099B2

JP4706099B2 - 電磁開閉弁

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Publication number: JP4706099B2
Application number: JP2000346450A
Authority: JP
Inventors: 秀晴弘中
Original assignee: Advics Co Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2020-11-14
Also published as: JP2002147639A; US6739571B2; US20020056823A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動子の軸方向の移動に伴い開閉するとともに作動流体を流通又は遮断する弁機構部を有する電磁開閉弁に関し、特にその可動子のダンパ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、可動子の軸方向の移動に伴い開閉するとともに作動流体を流通又は遮断する弁機構部を有する電磁開閉弁において、電磁弁の開閉時に発生する作動音の低減等を目的として、可動子の軸方向の移動速度を緩和するダンパ機構を設けたものが知られている。
【０００３】
例えば、特開平８−９３９５５号公報、及び特表平９−５０２９４７号公報には、スリーブ内にて軸方向へ摺動可能に配設された可動子と、可動子の軸方向の移動に伴い開閉するとともに作動流体を流通又は遮断する弁機構部と、可動子の弁機構部側端面及び弁機構部に露呈する弁室と、可動子の弁機構部側端面と軸方向反対側の端面に露呈するダンパ室とを有し、可動子の外周面にリング溝を設け、リング溝に配設されたシールリングとスリーブの内壁面との共働にて弁室とダンパ室とを液密的にシールするとともに、可動子の内部に設けられた連通孔により弁室とダンパ室とが連通され、ダンパ室内の作動流体はこの連通孔を介して弁室内へ移動可能になっている電磁開閉弁が開示されている。かかる電磁開閉弁においては、可動子が駆動されると、その移動に伴い、ダンパ室内の作動流体は、この連通孔を介して弁室内へ出入りすることになるので、作動流体が連通孔を通過する際に発生する差圧により、可動子の軸方向の移動速度が緩和されることになる。従って、このシールリングと連通孔により可動子のダンパ機構が構成されていることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の電磁開閉弁においては、可動子のダンパ機構を付加するために、シールリングを必要とし、また、このシールリングを保持するために、可動子の外周面にリング溝の加工が必要となる。これは、部品点数及び加工費用の観点から、電磁開閉弁全体のコスト上昇に繋がるものであった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、安価かつ製造容易な可動子のダンパ機構を有する電磁開閉弁を提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、スリーブ内にて軸方向へ摺動可能に配設された可動子と、可動子の軸方向の移動に伴い開閉するとともに作動流体を流通又は遮断する弁機構部と、可動子の弁機構部側端面及び弁機構部に露呈する弁室と、可動子の弁機構部側端面と軸方向反対側の端面に露呈するダンパ室とを有し、ダンパ室内の作動流体は弁室と連通する絞り部を介して弁室内へ移動可能である電磁開閉弁において、絞り部は、可動子のスリーブとの摺動面上に一体的に形成された径内方向への窪みからなり、可動子には、窪みと直接連通して軸方向に延びるとともに通路面積が窪みよりも大きい凹部空間が形成され、窪みが形成されていない可動子の摺動面とスリーブとの間の径方向のクリアランスは、可動子のスリーブに対する作動速度において、ダンパ室と弁室との間の作動流体の移動が、窪み及び凹部空間のみを介して行われる大きさに設定されたことを特徴とする電磁開閉弁とした。すなわち、「可動子がスリーブ内にて摺動可能」とは、可動子の外周面とスリーブの内周面とは所定のクリアランスを介して対向しているが、この所定のクリアランスは、可動子の作動速度に対して実質的にシール機能を有する程度まで十分狭い状態にて、可動子がスリーブ内に挿入されていることをいう。
【０００７】
このように、本発明によれば、可動子の摺動面はスリーブの内周面との共働により、弁室とダンパ室とを実質的に液密的にシールしており、可動子の摺動面上に一体的に形成された絞り部を介してのみダンパ室内の作動流体は弁室内へ移動可能であるので、前述の従来技術に係る電磁開閉弁のようにシールリングを新たに設けることなく、可動子のダンパ機構を構成することができる。従って、部品点数削減により電磁開閉弁全体のコスト低減を図ることが可能となる。
【０００８】
より好ましくは、絞り部は、軸方向に所定の長さを有するとともに、軸方向に直角方向の断面上において所定の長さに渡り径内方向へ窪んだ円弧形状を呈する形状とすることが好ましい。絞り部を可動子の摺動面上すなわち外周面上に形成するにあたり、絞り部をこのような形状にすることにより、絞り部の形成が容易になるとともに、円弧半径及び径内方向への窪み量を変えることにより、絞り部の開口面積のチューニングが容易になる。なお、絞り部の軸方向の所定の長さは、短い方が好ましい。絞り部の長さが長いと、オリフィスではなくいわゆるチョークを形成することになり、作動流体が絞り部を通過する際に作動流体の温度変化に基づく粘度変化の影響を受けやすく、作動流体の温度変化によりダンパ効果に差異が生じやすくなる。しかし、絞り部の長さを短くすると、作動流体が絞り部を通過する際に作動流体の温度変化に基づく粘度変化の影響を受けにくくなるので、作動流体の温度に影響を受けにくい安定したダンパ効果を得ることが可能となる。
【０００９】
さらに好ましくは、絞り部は、塑性加工により形成するのがよい。これにより、可動子を鍛造等にて作製する場合に絞り部を同時に形成することができるので、絞り部を形成するために新たな加工等を追加する必要がなくなり、より安価に、可動子、ひいては電磁開閉弁を作製することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明を採用した第１実施形態にかかる常閉電磁開閉弁の軸方向断面図を示す。まず、図１を用いて、その機械的構成を簡単に説明する。
【００１１】
本発明に係る常閉電磁開閉弁のスリーブ７は、磁性体からなる有底円筒状を呈しており、スリーブ７は、その開口端側からハウジング１７の段付円筒孔１７ｅに挿入されている。スリーブ７とハウジング１７とは、第１かしめ部を構成する７ｃ，１７ａ、及び、第２かしめ部を構成する７ｄ，１７ｂにおいて、２箇所液密的にかしめシールされている。ハウジング１７には、流入孔１７ｃと流出孔１７ｄが設けられており、流入孔１７ｃはスリーブ１７に固設されたフィルタ２３及び横穴７ｅを介してスリーブ７内の弁室２１と連通している。第１かしめ部７ｃ，１７ａは、外部と流入孔１７ｃとの間を遮断し、第２かしめ部７ｄ，１７ｂは、流入孔１７ｃと流出孔１７ｄとの間を遮断し短絡を防止している。
【００１２】
スリーブ７内には、磁性体からなる可動子９が軸方向に摺動可能に挿入され、スリーブ７の開口端部には弁座部材２５が圧入固定されている。弁座部材２５には、弁座２５ａが形成されており、弁座２５ａは、弁座部材２５に同心的に設けられた段付円筒孔２５ｂを介して、ハウジング１７の流出孔１７ｄに連通している。可動子９の弁機構部側端面９ｅと弁座２５ａとの間にはボール２７が介装されている。また、スリーブ７の底面７ａには、同心的に円筒孔７ｂが設けられており、円筒孔７ｂ内には、スプリング１３が配設されている。スプリング１３は、可動子９を弁座部材２５側（図１において下方）に向けて付勢しており、このスプリング１３の付勢力により、可動子９の弁機構部側端面９ｅは、ボール２７を図１において下方へ付勢し、その結果、ボール２７は通常は弁座２５ａに当接している。ここで、弁座２５ａ、ボール２７、及び可動子９（弁機構部側端面９ｅ）は、弁機構部を構成している。
【００１３】
スリーブ７のハウジング１７からはみ出した底面側外周には、磁性体からなるリング１１が配設され、磁性体からなり略筒状のヨーク１が、かかるリング１１及びスリーブ７を覆うように配設されている。
【００１４】
ヨーク１内には、電磁コイル５を保持する非磁性体からなるボビン３が固設されており、ボビン３内部からは、ターミナル１５が突出している。ターミナル１５は、電磁コイル５に接続されているとともに、図示しない外部電源又は電磁開閉弁を制御するコントローラに接続され、電磁コイル５へ電力を通電する機能を有する。電磁コイル５はスリーブ７及び可動子９を覆うように配設されており、電磁コイル５、ヨーク１、リング１１、スリーブ７、及び可動子９は磁気回路を構成している。また、可動子９の弁機構部側端面９ｅとは軸方向反対側の端面９ｄ（図１において上方側端面）とスリーブ７の底面７ａとは、通常状態において所定の隙間を有しており、この所定の隙間は、可動子９の作動ストローク範囲に対応するとともに、磁気ギャップを形成している。
【００１５】
次に、本発明のポイントである可動子９の詳細な形状について図２及び図３を用いて説明する。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図、図３は、図２におけるＢ部の拡大図である。図１及び図２に示すように、可動子９は、弁機構部側端面９ｅ側が軸方向反対側の端面９ｄ側に対し細い段付円柱状を呈しているものの、端面９ｄから軸方向に所定の長さに渡り周方向に１８０°対向する位置に、断面コの字状の凹部空間９ａが一箇所づつ形成されている。この凹部空間９ａの軸方向終端位置９ｆから弁機構部側に向けて所定の長さに渡り、摺動面部９ｂが形成されている。この摺動面部９ｂの摺動面を構成する外径は、図３に示すようにスリーブ７の内径と所定のクリアランスｈをもっており、このクリアランスｈは、可動子９のスリーブ７に対する作動速度に対して実質的にシール機能を有する程度まで十分狭い値（例えば３０ミクロン程度）となっている。従って、凹部空間９ａと弁室２１とは可動子９の摺動面部９ｂにより実質的にシールされている。その結果、可動子９の端面９ｄに露呈するダンパ室１９は、スリーブ７の内面、凹部空間９ａ、及び可動子９の摺動面部９ｂに囲まれた空間として形成されており、可動子９の弁機構部側端面９ｅ及び弁機構部に露呈する弁室２１は、スリーブ７の内面、弁座部材２５、ボール２７、及び可動子９の摺動面部９ｂに囲まれた空間として形成されている。
【００１６】
また、図２及び図３に示すように、この摺動面部９ｂには、周方向において凹部９ａに対応する位置にそれぞれ、断面が径内方向へ窪んだ円弧形状を呈する絞り部９ｃが形成されている。絞り部９ｃは、可動子９の摺動面部９ｂが存在する前記所定の長さに渡り、軸方向に平行に形成されており、凹部空間９ａと弁室２１とは、実質的にはこの２箇所の絞り部９ｃを介してのみ連通している。従って、ダンパ室１９内の作動流体は、２箇所の絞り部９ｃを介してのみ弁室２１へ移動可能となっている。なお、前述したように、絞り部９ｃの軸方向の所定の長さは、短い方が好ましい。絞り部９ｃの長さが長いと、オリフィスではなくいわゆるチョークを形成することになり、作動流体が絞り部９ｃを通過する際に作動流体の温度変化に基づく粘度変化の影響を受けやすく、作動流体の温度変化によりダンパ効果に差異が生じやすくなる。しかし、絞り部９ｃの長さを短くすると、作動流体が絞り部９ｃを通過する際に作動流体の温度変化に基づく粘度変化の影響を受けにくくなるので、作動流体の温度に影響を受けにくい安定したダンパ効果を得ることが可能となる。なお、この可動子９は、例えば、前述の２箇所の凹部空間９ａを引き抜いた形状の引き抜き棒を作製しておき、摺動面部９ｂ及び絞り部９ｃを鍛造にて塑性加工することにより作製する。これにより、可動子９を作製するために新たな加工等を追加する必要がなくなり、また、従来技術のようにダンパ室と弁室とをシールするためのシールリング等が不要になるため、より安価に、可動子９、ひいては電磁開閉弁を作製することが可能となる。
【００１７】
以上、本発明を採用した第１実施形態にかかる常閉電磁開閉弁の機械的構成を簡単に説明した。次に、その作動について簡単に説明する。前述のように、電磁コイル５が非励磁の通常の状態においては、可動子９は、スプリング１３の付勢力により図１において下方へ付勢され、ボール２７は弁座２５ａに当接しているので、弁機構部は、流入孔１７ｃと流出孔１７ｄとを遮断している。この状態から図示しないコントローラにより電磁コイル５を励磁すると、可動子９の端面９ｄとスリーブ７の底面７ａとにより形成されている磁気ギャップ間に磁力による吸引力が働き、可動子９は、スプリング１３の付勢力に対抗して図１において上方向へ移動する。これにより、ボール２７と弁座２５ａとは離間するので、弁機構部は、流入孔１７ｃと流出孔１７ｄとを連通する。このようにして電磁コイル５を励磁・非励磁にすることにより、弁機構部は、流入孔１７ｃと流出孔１７ｄとの流通・遮断を制御することができる。
【００１８】
この可動子９が移動する際には、ダンパ室１９内の作動流体は、実質的に絞り部９ｃを介してのみ弁室２１内へ出入りすることになるので、作動流体が絞り部９ｃを通過する際に発生する差圧により、可動子９の軸方向の移動速度が緩和されダンパ効果が発生することになる。従って、絞り部９ｃの開口面積をチューニングすることにより、可動子９のダンパ効果を適切にチューニングすることができる。
【００１９】
次に、本発明を採用した第２実施形態にかかる常開電磁開閉弁について図４を用いて説明する。なお、前記図１〜図３における部材及び部位等と同一ないし均等のものは前記と同一符号をもって示し重複した説明を省略する。以下、第２実施形態にかかる常開電磁開閉弁と第１実施形態にかかる常閉電磁開閉弁との差異点について説明する。
【００２０】
まず、第２実施形態にかかる常開電磁開閉弁においては、スリーブが第１スリーブ７と第２スリーブ３１とから構成されている点が相違する。また、可動子９とボール２７との間にシャフト２９（可動子）が介在されており、かつ常開電磁開閉弁である点が相違する。すなわちシャフト２９は、その段付部２９ａにおいてスプリング１３と係合しており、シャフト２９はスプリング１３の付勢力により通常は図４において上方へ付勢されている。可動子９は、弁機構部側端面９ｅにてシャフト２９の図４において上方側端面２９ｂと当接しており、結果として図４において上方側へ付勢されている。この状態においては、可動子９の弁機構部側端面９ｅと第２スリーブ３１の図４において上方側端面３１ａとは磁気ギャップを形成している。ボール２７は、シャフト２９の図４において下側端面２９ｃ（可動子の弁機構部側端面）と弁座２５ａとの間に介装されている。ここで、可動子９は、通常はスプリング１３の付勢力により、シャフト２９を介して図４において上方へ付勢されているので、その結果、ボール２７と弁座２５ａとは離間しており、流入孔１７ｃと流出穴１７ｄとは連通している。この状態から電磁コイル５が励磁されると、磁気ギャップ間に磁力による吸引力が発生し、可動子９が図４において下方へ吸引されることに伴い、シャフト２９を介してボール２７は下方へ押圧され、ボール２７と弁座２５ａとは当接し、流入孔１７ｃと流出穴１７ｄとが遮断される。従って、第２実施形態にかかる電磁開閉弁は常開電磁開閉弁を構成している。
【００２１】
また、可動子９の弁機構部側端面９ｅに露呈している弁室２１は、第２スリーブ３１の内周面とシャフト２９の外周面との間のクリアランスにより形成されるドーナツ状の空間２１ｂを介して、シャフト２９の図４において下側端面２９ｃ（可動子の弁機構部側端面）及び弁機構部に露呈する空間２１ｃと連通している。従って、弁室２１、空間２１ｂ、及び空間２１ｃにて１つの弁室を形成している。
【００２２】
以上、第２実施形態にかかる常開電磁開閉弁と第１実施形態にかかる常閉電磁開閉弁との差異点を説明した。その他、第２実施形態にかかる常開電磁開閉弁の可動子９の摺動面部９ｂ・絞り部９ｃ、ダンパ室１９の構成等は、第１実施形態にかかる常閉電磁開閉弁と全く同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００２３】
以上のように、第１実施形態にかかる常閉電磁開閉弁、及び第２実施形態にかかる常開電磁開閉弁によれば、安価かつ製造容易な可動子のダンパ機構を有する電磁開閉弁を提供することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、安価かつ製造容易な可動子のダンパ機構を有する電磁開閉弁を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を採用した第１実施形態にかかる常閉電磁開閉弁の軸方向断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２におけるＢ部の拡大図である。
【図４】本発明を採用した第２実施形態にかかる常開電磁開閉弁の軸方向断面図である。
【符号の説明】
７スリーブ（第１スリーブ），３１第２スリーブ（スリーブ）
９可動子，２９シャフト（可動子）
９ｃ絞り部，９ｄ弁機構部側端面と軸方向反対側の端面，
９ｅ，２９ｃ弁機構部側端面
１９ダンパ室
２１弁室，２１ｂ，２１ｃ空間（弁室）
２５ａ弁座（弁機構部）
２７ボール（弁機構部）
９，２９可動子（弁機構部）

Claims

スリーブ内にて軸方向へ摺動可能に配設された可動子と、前記可動子の軸方向の移動に伴い開閉するとともに作動流体を流通又は遮断する弁機構部と、前記可動子の弁機構部側端面及び前記弁機構部に露呈する弁室と、前記可動子の弁機構部側端面と軸方向反対側の端面に露呈するダンパ室とを有し、前記ダンパ室内の作動流体は前記弁室と連通する絞り部を介して前記弁室内へ移動可能である電磁開閉弁において、
前記絞り部は、前記可動子の前記スリーブとの摺動面上に一体的に形成された径内方向への窪みからなり、
前記可動子には、前記窪みと直接連通して軸方向に延びるとともに通路面積が前記窪みよりも大きい凹部空間が形成され、
前記窪みが形成されていない前記可動子の摺動面と前記スリーブとの間の径方向のクリアランスは、前記可動子の前記スリーブに対する作動速度において、前記ダンパ室と前記弁室との間の作動流体の移動が、前記窪み及び前記凹部空間のみを介して行われる大きさに設定されたことを特徴とする電磁開閉弁。
請求項１において、前記絞り部は、軸方向に所定の長さを有するとともに、軸方向に直角方向の断面上において前記所定の長さに渡り径内方向へ窪んだ円弧形状を呈することを特徴とする電磁開閉弁。
請求項１又は２において、前記絞り部は、塑性加工により形成されていることを特徴とする電磁開閉弁。