JPS58214084A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、励磁電流制御によって空気等の流体通路を
開閉し、または２つの流体通路を切換え選択する電磁弁
に関する。

この種の電磁弁は、例えばＥＧＲ制御用として、負圧と
大気圧とを切換えるために使用されているもので、従来
にあっては例えば第１図に示すように構成している。す
なわち、中心軸に沿って流体通路１１を形成した円筒状
の固定鉄芯１２を備えるもので、上記流体通路１１は第
１の入力ポートとなる導管１３によって図示されない例
えは負圧源に接続される。固定鉄芯１２は、合成樹脂で
構成された円筒状ガイド体１４の中空部に挿入設定され
るもので、このガイド体１４の一部で？ビン１４＆を形
成し、このデビン１４ａに対して励磁コイル１５を巻装
する。固定鉄芯１２の磁極面となる先端部には、ガイド
体１４の中空部によりて流体室Ｊ４ｂが形成されるもの
で、この流体室１４ｂ内には磁性材料でなる可動鉄芯１
６を設定する。そして、この可動鉄芯１６と固定鉄芯１
２との間に圧縮はね１７を介在させ、固定鉄芯１２の非
励磁状態で、可動鉄芯１６が固定鉄芯１２の磁極面から
離反設定されるようにする。上記ガイド体１４内の流体
室１４ｂには、大気圧に連通される第２の入力ｌ−トと
なる導管１８の先端が導入され、この導管１８の先端に
は可動鉄芯１６が圧縮ばね１６の力によって押し付けら
れ、可動鉄芯１６の一体の弁部材１９で導管１８の流体
通路２０を閉じるようにしてなる。また可動鉄芯１６に
は他の弁部材２１が設けられ、固定鉄芯１２の励磁状態
で可動鉄芯１６がばね１７に抗して吸引駆動された時に
、弁部材２１で流体通路１１を閉じるようにしてなる。

そして、上記流体室１４ｂには出力導管２２の流体通路
２３が開口されている。

このよう表電磁弁において、励磁コイル１５に対する励
磁電流による弁切換動作を応答性良く円滑に行なわせる
ためには、固定鉄芯１２と可動鉄芯１６との間隙を正確
に設定することである。この間隙は、固定鉄芯１２およ
び可動鉄芯１６を同軸的に配置設定する合成樹脂よりな
るガイド体１４によって決定される。

しかし、このよりなガイド体１４を合成樹脂で成形加工
した場合には、その長さを安定して高精度に設定するこ
とが困難であり、実際には組み立て時において、ガイド
体１４のがビン１４％部と固定鉄芯１２のフランジ部１
２ｈとの間にシム２４を介在させ、固定鉄芯１２と可動
鉄芯１６との間隙を微調整し設定する必要がある。すな
わち、組み立て作業性の悪くなるものであり、安定した
高信頼度を要求することが困難となる。

また、このような電磁弁にあっては磁気回路を構成する
ために、ガイド体１４に対して可動鉄芯１６の外側面に
近接するように磁性体２５を埋め込み設定している。し
かし、この場合も磁性体２５と可動鉄芯１６との間隙を
樹脂の厚み以下にすることができず、磁気効率を充分高
い状態とすることが困難である。

また、合成樹脂で成形加工されたガイド体１，４の流体
室１４ｂ内に可動鉄芯１６を移動自在に収納する構造で
あるため、ある程度以上のエアギヤラグが要求され、ま
た励磁コイル１６の大型化が要求されて重量が増大する
。したがって、比較的大型化し重量も大きなものと々る
。さらに可動鉄芯１６が遊びのある状態であるので、振
動、衝撃に対して充分強いものとすることが困難となり
、例えば自動車に搭載されるエンジン制御系に使用する
場合に難点がある。

この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、組み
立てを簡易化して例えは間隙調整等の作業を不要として
高信頼性、応答性良好なものとすると共に、小型軽量化
して耐振性に優れたものとする電磁弁を提供しようとす
るものである。

すなわち、この発明に係る電磁弁は、励磁制御され固定
鉄芯の外周に磁気回路を構成する磁性体円筒を設け、こ
の磁性体円筒で固定の鉄芯の端面に対向するように薄肉
板状のばね体を設け、このばね体に固定鉄芯に間隙をも
って対向する磁性体を一体的に設けて、固定の鉄芯の励
磁で吸引されるようにし、この吸引状態ではね体に一体
的に設けられる弁部材で流体通路が選択的に閉じられる
ようにしたものである。

以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。第
２図はその断面構造を示したもので、円柱状の固定の鉄
芯３１を備える。この鉄芯３１の中心軸部には第１の流
体通路３２が形成されており、この第１の流体通路３２
は鉄芯３１に一体にされた導出管３３に連通されている
。そして、この固定の鉄芯３１に対しては、一体内に円
板状にした７ランー）３４が設けられている。

このような固定の鉄芯３１の外周部には、フラング３４
に接するようにして、非磁性材料でなるポビン３５が設
けられ、このがビン３５には励磁コイル３６を巻装し、
図では示されない電源よシ励磁電流を供給することによ
って、固定の鉄芯３１を励磁制御するように構成する。

そして、このコイル３６を巻装したがビン３５の外周部
には、一端を７ランジ３４に当てるようにして磁性筒状
体３７を設け、この筒状体３７の外周には合成樹脂等で
なる円筒状のケース３８が設けられる。磁性筒状体３７
は、段部３７ｍと で径大部を径小部に区画して構成し、その境界段部でポ
ビン３５を保持する。そして、その径小部は？ビン３５
の端面から立上９、ケース３８の端面に当てられ、この
ケース３８の端面と磁性筒状体３７の端面との間で、薄
板状のはね体３９の外周縁を挾持する。

このばね体３９は、第３図に取シ出して示すように環状
の外周部３９ａと、小円板状の中央部３９ｂと、この両
者を結合する複数の折曲した細片でなるたわみ部３９ｃ
とからなり、この複数のたわみ部３９ｃ相互間に流体通
路となる複数の開口３９ｄが形成される構造となる。そ
して、外周部３９息が全周にわたシ、磁性筒状体３７と
ケース３８との間に挾み込まれ、固定保持されるもので
ある。この場合、ばね体３９の外周部３９ｈは！全周に
わたり挾み込まれ固定保持する必要は特に無く、２個所
以上の複数個所で固定保持されるようにしてもよいこと
はもちろんである。

薄板状ばね体３９は、前記固定の鉄芯３１の端面となる
磁極面に中央部３９ｂが対向するようになるものであシ
、この中央部３９ｂには上記磁極面に対向して円板状磁
性体板４０が取シ付けられる。この磁性体板４０には、
第４図に取り出して示すように同じく円板状にした非磁
性材料からなるｇｔの弁部材４１が一体に接合して設け
られるもので、この２重に接合された磁性体板４０およ
び弁部材４ノは固定の鉄芯３１の励磁で吸引される吸引
部材とされ、この吸引部材には流体通路となる複数の開
口４２が形成されている。

また、ばね体３９の中央部３９ｂの上記吸引部材の反対
側の面には、金属板４３を介して非磁性体でなる第２の
弁部材４４が一体的に取９付けられる。この場合、磁性
体板４ｏおよび金、載板４３は、ばね体３９を挾んで一
体的に溶接等によって結合される。

ここで、磁性体板４０は可動鉄芯として作用するもので
、例えは低炭素鋼で構成され、さらに磁気特性を良くす
る場合にはＦｅ−Ｎｉ系合金等の適当な磁性材料を選定
して構成する。また、金属板４３はばね体３９に弁部材
４４が直接的に接合できる場合には特に必要としないも
のであり、その材質も性能上で支障がなければ特にこだ
わる必要はなく、非金属により構成してもよい。要する
にばね体３９に対して弁部材４４が一体的に確実に接合
できるようにすればよい。

さらに第１および第一２の弁部材４１．４４は例えばゴ
ム等の弾性体で構成すればよいものであり、特にシール
する必要のない時は弾性体である必要はない。

ケース３８は、ばね体３９の存在する部分で流体室４５
を形成するもので、この流体室４５には、上記第２の弁
部材４４に対向するように第２の流体通路４６を形成し
た導管４２が設けられる。この導管４７の流体室４５内
に対する開口端面は弁座として作用するもので、この弁
座部にはばね体３９のばね力で第２の弁部材４４が常時
圧接するように設定される。したがって、この導管４７
は薄板状はね体３９の停止体としても作用し、はね体３
９と一体にした磁性体板４０と固定の鉄芯３１の磁極面
との距離δｌを設定するようになる。

上記流体室４５には−１さらに第３の流体通路４８を形
成した導管４９が連通されている。

上記のように構成される電磁弁において、励磁コイル３
６に励磁電流の供給されない非励磁状態においては、図
に示すように＠２の弁部材４４が第２の流体通路４６を
閉じ、第１の流体通路３２が流体室４５を介して第３の
流体通路４８に接続される状態となる。この場合、第１
の弁部材４１の厚さをδ２とすると、この弁部材４ノと
第１の流体通路３２の開口面となる磁極面との間隙部δ
３を通って流体が流れるもので、この間隙δ３は適正な
流体流量が得られる状態に設定する。

これに対して、励磁コイル３６に励磁電流を供給すると
、同定の鉄芯３１は磁性体板４１をばね板３９のばね力
に抗して吸引駆動され、第１の弁部材４ノは第１の流体
通路３２の開口部を封するようになる。この時、第２の
弁部材４４は第２の流体通路４６の開口に対応する弁座
から離れ、したがって、この第２の流体通路４６と第３
の流体通路４８とは、流体室４５を介して連通されるよ
うになる。

ここで、磁性体板４０と磁性筒状体３７との間には磁気
回路が形成されるようになるものであり、磁性体板４０
と磁性筒状体３７との間には、小間隙δが形成されるよ
うにする。この間隙δは磁気損失が大きくなら碌いよう
にできるだけ小さくすることが好ましいものであるが、
弁部材４１と共に磁性体板４０が円滑に移動し得る程度
に以設定する必要がある。同様に、間隙δ３および第１
の弁部材４１の厚さδ２は、鉄芯３１の磁極が磁性体板
４０に作用する磁気吸引力が適正となる間隙δ１が設定
されることと、前述したように適正な流体通路が得られ
ることの両条件が満足される範囲に設定する。

上記のような励磁状態から励磁電流が断たれた時は、ば
ね体３９のばね力が流体圧力に打ち勝って、第１の弁部
材４１を鉄芯３１から離反するように作用する。このよ
うな状態で、磁性体板４０および固定の鉄芯３１に磁気
が残留していると、上記のような離反動作は瞬間的に起
らず、流体の流れ方向の切換えは円滑に行なわれない。

このような応答性を良好にするためには、非磁性体でな
る第１の弁座部４１の厚さａ＝を適当に大きくするか、
磁性体板４０および鉄芯３１の材料に保持力の小さなも
のを選定する等の工夫が必要である。特に、流体が第２
の流体通路４６と第３の流体通路４８との間を流れるだ
けの構造の場合は、流体通路３２を閉じる必要のないも
のであるため、第１の弁部材４１に相当する非磁性材料
を任意に選ぶことができる。

また、逆に磁性体板４０と鉄芯３ノとの間の流体流量確
保のための間隙δ３と、第１の弁部材４１の厚みδ２を
必要最小限にすれば、距離８重による磁気漏洩も最小限
とすることができる。この距離δ１は、筒状磁性体３７
の長さ、固定の鉄芯３１の長さ、磁性体板４０の厚さ、
流体通路４６を有する導管４７の長さ等で決まるもので
あるが、これらの寸法を精度良くすることによって距離
δ１は安定して設定され、従来のようにシム等を介在さ
せる調整作業は不要とすることができる。

特に、この電磁弁の場合、各磁性体による構造物は金属
体で構成できるものであるため、精密加工が容易であり
、寸法安定性が良好である。

特に可動鉄芯となる磁性体板４０の外周の間隙δは最小
にできるものであるため、磁気効率の良いものであり、
小さなアンペアターンによって必要な磁気吸引力が容易
に得ることができ、小屋軽量化にも効果的なものとする
ことができる。そして、稼動部が薄板状のばね体で構成
されるものであるため、組み立てが簡単であるばかりか
、充分に小型軽量化され、作動時の衝撃音も充分に小さ
なものとすることができる。

上記実施例では磁性筒状体３７と固定鉄芯３１部とを別
体に構成したが、これは第５図に示すように磁性体板体
を成形加工して一体に構成するようにしてもよい。すな
わち、固定の鉄芯３１を磁性体薄板を有底円筒状に成形
して構成し、その底部に流体通路３２を形成するもので
あり、この鉄芯３ノは磁性筒状体３７と同じく磁性板薄
板によるフランツ３４を介して一体的に構成するもので
おる。この場合、鉄芯３１に相当する円柱部を肉厚に構
成しそ、もよいものであり、また全体を均一薄肉状に構
成すれ汀、さらに効果的に軽量化がはかれる。第５図に
おいて第２図と同一構成部分は同符号を付してその説明
は省略する。

また、実施例では第１および第２の流体通路３２．４６
に対して第３の流体通路４８を設け、第３の流体通路４
８に対して第１の流体通路３２あるいは第２の流体通路
４６を接続するように切換制御するようにした。しかし
、これは第１゜の流体通路３２あるいは第２の流体通路
４６の一方のみでよく、この場合は流体通路の開閉弁と
して作用する。

その他、薄板状ばね体３９を保持する機構において、振
動等によってばね板３９が外れる等の支障の発生するお
それのある場合は、ケース３８もしくは磁性筒状体３７
のばね板３９との接触面に適当な凹み等を設けてばね板
３９の外周を嵌め込むようにしてもよい。あるいは磁性
筒状体３７に対して溶接等で直接的に結合するようにし
てもよい。また、吸引部材部に開口４２を形成したが、
空気等の流体がその外周縁部から流れる量が充分であれ
ば開口４２は無くともよい。

以上のようにこの発明によれば、充分小型軽量化可能な
状態で、高精度にして簡易に組み立て可能な電磁弁が得
られるものであシ、信頼性を充分に高くすることのでき
る大きな効果が発揮されるものである。特に、可動鉄芯
に相当する部材が、薄板状にしたばね体で保持され、こ
のばね体は確実に固定されるものであるため、振動、衝
撃等に対して充分な耐久性を有するものであシ、例えは
自動車搭載用エンジンの負圧制御系等に応用してその効
果は著るしい。さらに、可動鉄芯それ自体が移動するも
のではないため、切換動作時に不要な衝撃音を発生する
ようなこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電磁弁を示す断面図、第２図はこの発明
の一実施例に係る電磁弁を示す断面図、第３図は上記電
磁弁のばね体を取り出して示す図、第４図の（４）は同
じく磁性板体部を示す図で、（Ｂ）はその断面図、第５
図はこの発明の他の実施例を示す断面図である。 ３１・・・固定の鉄芯、３２，４６．４８・・・流体通
路、３４・−・フランジ、３６・・・励磁コイル、３７
・・・磁性筒状体、３８・・・ケース、３９・・・薄板
状ばね体、４０・・・磁性体板、４１．４４・・・弁部
材、４５・・・流体室。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第２図 第４図 （Ａ）　　　　（Ｂ） 第５６１ 手続補正書 昭和５８年　２月ｌ　日 昭和５７年特許願第９８０１５号 ２発明の名称 電　　磁　　弁 ３補正をする者 事件との関係　　特許出願人 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 ４補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 ５補正の内容 １１）明細書第１５頁第１９行１の「よい、」の後に次
の文章を挿入します。 「更に上述の鍔では吸引部材の磁性体板４０を平板とし
たが、この磁性体板４０外周を磁性筒状体３７内面と平
行に屈曲させてもよい、この場合には磁性体板４０と磁
性筒状体３７との対向面積が増えて、磁気回路における
小間隙８の磁気損失が減少できる。」

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）励磁コイルに対する励磁電流で励磁制御される固
   定の鉄芯と、この鉄芯の外周部に同軸的に配置され磁気
   回路を形成する磁性筒状体と、この磁性筒状体で外周部
   が保持され上記固定の鉄芯の端面に対向しこの端面から
   離れる方向”に付勢された薄肉板状のばね体と、このば
   ね体に一体に設けられ上記固定の鉄芯に対向し上記磁性
   筒状体に微小間隙で設定される薄肉の吸引部材と、上記
   はね体に一体に設けられた弁部材とを具備し、上記固定
   の鉄芯の励磁状態でばね体に一体の吸引部材を吸引し、
   はね体に対向形成される流体通路を開閉制御するように
   したことを特徴とする電磁弁。
2. （２）上記吸引部材は、磁性体板と非磁性体板との組み
   合わせで構成し、固定鉄芯との対向面に非磁性体板が設
   定されるようにした特許請求の範囲第１項記載の電磁弁
   。
3. （３）前記固定鉄芯および磁性筒状体は、磁性体板によ
   って一体に形成した特許請求の範囲第１項記載の電磁弁
   。