TWI426194B

TWI426194B - 電磁閥

Info

Publication number: TWI426194B
Application number: TW100122169A
Authority: TW
Inventors: Yoshihiro Fukano; Masami Yoshida; Takeshi Karibe
Original assignee: Smc Kk
Priority date: 2010-07-01
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2014-02-11
Also published as: US20130099146A1; BR112013000058A2; JP2012031993A; JP5344410B2; CN102959297B; KR20130048232A; TW201229412A; RU2543363C2; BR112013000058B1; DE112011102257B4; WO2012002220A1; DE112011102257T5; US9163744B2; CN102959297A; RU2013103390A; KR101492532B1

Description

電磁閥

本發明係關於一種電磁閥，具有可在電磁線圈的激磁作用下位移的可動鐵芯，且藉由前述可動鐵芯之位移而切換流體通路之連通狀態。

以往，係使用如日本特開平9-210240號公報所揭示的連接於流通有壓力流體的流體通路，而用以控制前述壓力流體流量的電磁閥。該電磁閥係具有電磁線圈(solenoid)部，該電磁線圈部具有捲繞的線圈，藉由於前述線圈通電而將前述電磁線圈部激磁，吸引閥體使其位移，藉此，控制流體之流通狀態。於如上所述的電磁閥中，存有提升電磁線圈部的激磁力，從而使賦予於可動鐵芯之吸引力更加提升的需求。

本發明之一般目的係提供一種電磁閥，係使電磁線圈部的磁通密度增加，提升可動鐵芯之吸引力，並且可謀求削減零件數量及製造步驟。

本發明之電磁閥係藉由在電磁線圈部之激磁作用下將可動鐵心往固定鐵芯側吸引，使前述可動鐵芯與閥體一起位移，而切換形成在閥本體的流體通路之連通狀態，其中，於前述電磁線圈部係具有設置在前述可動鐵芯之外周側且由磁性材料構成的圓筒狀套筒；於成為前述固定鐵芯側的前述套筒之端部具有：於半徑方向形成為較薄的內縮部。

依據本發明，在具有包含可動鐵芯及固定鐵芯的電磁線圈部之電磁閥中，於前述可動鐵芯之外周側設置圓筒狀的套筒，在前述套筒的成為前述固定鐵芯側的端部設置有：於半徑方向形成為較薄的內縮部。

因此，於構成激磁電磁線圈部的磁性迴路時，由於可在套筒之內縮部提高磁通密度，並且前述套筒係以磁性材料構成，故可以消除以非磁性材料形成該套筒時產生的磁性迴路上的空間，而可提昇前述磁性迴路之效率。結果，即可增加激磁電磁線圈部時的可動鐵芯之吸引力。

由附屬之圖式及以下的適切實施形態例之說明，可更明瞭本發明之上述目的及其他目的、特徵、以及優點。

於第1圖中，元件符號10係表示本發明第1實施形態之電磁閥。

如第1圖至第3圖所示，該電磁閥10係具有：閥本體(valve body)16，具有供給/排氣壓力流體的第1及第2埠(流體通路)12、14；電磁線圈部22，透過環狀的密封(seal)構件18而被設置於前述閥本體16之上部，且收容於外殼(casing)20內部；以及閥體24，在前述電磁線圈部22之激磁作用下將前述第1及第2埠12、14之間的連通狀態互相切換的閥體24。

於閥本體16之一側面係設有向外部開口的第1埠12，經由配管等而連接於未圖示的壓力流體供給源，並從該壓力流體供給源供給壓力流體。另外，於閥本體16之另一側面則設有將供給於第1埠12的壓力流體向外部排出的第2埠14。

另外，於閥本體16之大致中央部，形成有與第1及第2埠12、14分別相連通的連通路26，經由前述連通路26而將前述第1埠12與第2埠14連通。於該連通路26之途中係設有閥座部28，該閥座部28係形成為可抵接於閥體24。

更且，於閥本體16之上部裝設有由彈性材料構成的密封構件(制動件，stopper)18，且夾持於後述的套筒(sleeve)40之凸緣(flange)部48及外殼20之間。藉此，防止通過閥本體16與外殼20之間的壓力流體漏出。該密封構件18係使面向閥本體16的下表面形成大致平面狀，且於閥體24之開閥狀態中抵接保持該閥體24的保持件52(於後詳述)(參照第3圖)。

外殼20係例如由樹脂製材料形成有底筒狀，且以從上方覆蓋電磁線圈部22的方式裝設。於該外殼20之側部係連接有供給電流的引線30。亦即，以形成有底筒狀的外殼20覆蓋電磁線圈部22之上部及側部，且藉由以設置於外殼20下部的閥本體16將下部覆蓋，而使前述電磁線圈部22不露出於外部而完全成為被覆蓋的狀態。

電磁線圈部22係由下述構件所構成：框體32，配設於外殼20之內部，且抵接於該外殼20之內壁面；捲線軸36，設置於前述框體32之內部且捲繞有線圈34；固定鐵芯38，相對於前述框體32被保持；套筒(管)40，與前述固定鐵芯38設置於同軸上；以及可動鐵芯42，配置於前述套筒40內部，且被向遠離前述固定鐵芯38的方向(箭號A方向)彈壓。

框體32係例如用金屬製材料以包圍捲線軸36之上端部及下端部的方式形成為U字狀剖面，透過外殼20而與引線30電性連接。

捲線軸36係具有從其上端部及下端部往半徑外方向擴徑的一組凸緣部44a、44b，於前述凸緣部44a、44b之間係捲繞線圈34且予以保持。

固定鐵芯38係例如由純鐵等金屬製材料形成大致圓柱狀而插通於捲線軸36之內部。且，固定鐵芯38之上端部係例如藉由熔接等而連結於框體32，另一方面，前述固定鐵芯38之下端部係形成為與該固定鐵芯38之軸線正交的平面狀。

套筒40係具有：圓筒部46，由磁性材料形成，設置於捲線軸36之內周側；以及凸緣部48，形成於該圓筒部46之下端部且朝半徑外方向擴徑；且以前述圓筒部46成為固定鐵芯38側(箭號B方向)，前述凸緣部48成為閥本體16側(箭號A方向)的方式配置。又，套筒40係藉由例如將大致一定厚度的板材衝壓成形而形成。

圓筒部46係其一部分插通於捲線軸36之內周側，並於其內部設有可自由位移的可動鐵芯42。該圓筒部46係形成為大致一定的內周徑，且與插通其內部的可動鐵芯之外周面間存有若干間隙。

另外，於圓筒部46之上端部形成有外周面朝半徑內方向凹陷的前細部(內縮部)50，前述前細部50係例如形成為相對於該前細部50以外之部位為約1/3的厚度，並且以其內周面面向固定鐵芯38之下端部附近的方式配設。亦即，構成套筒40的圓筒部46係形成為其前端部較其他部位薄。該前細部50係例如於衝壓成形套筒40時同時形成。換言之，圓筒部46係僅縮徑前細部50之外周面，內周面則沿著軸方向(箭號A、B方向)而形成大致同一徑。

且，前細部50係例如藉由熔接等而使其內周面相對於固定鐵芯38之外周面接合。藉此，遮斷通過套筒40與固定鐵芯38間的流體之流通。

又，套筒40並不被限定為對於固定鐵芯38接合之情形，例如，亦可採用將前述固定鐵芯38對於套筒40之內周面輕壓入的方式。亦即，套筒40與固定鐵芯38之連接方法只要為可將通過該套筒40與固定鐵芯38間的流體之流通遮斷的方法即可，而不特別限定為某種方法。

另一方面，凸緣部48係對於圓筒部46大致折曲為直角，而被保持於密封構件18與框體32之間。

可動鐵芯42係例如由磁性材料形成為圓柱狀，於其下端部裝設有保持閥體24的保持件52。該保持件52係形成為從可動鐵芯42之外周徑向半徑外方向擴徑的中空狀，且將閥體24夾持於該保持件52與前述可動鐵芯42之端面間而保持。另外，保持件52係以其外緣部面向密封構件18的方式配置。

閥體24係例如藉由橡膠等彈性材料而形成圓盤狀，且透過保持件52而被保持於可動鐵芯42之下端部。且，係以於可動鐵芯42之位移作用下對於閥本體16之閥座部28自由座合的方式設置。

可動鐵芯42與固定鐵芯38之間係隔設有彈簧(spring)54，前述彈簧54之彈壓力係將包含閥體24在內的可動鐵芯42向閥座部28側(箭號A方向)彈壓。

本發明第1實施形態之電磁閥10係基本上如上所述構成者，接著係對於其動作及作用效果進行說明。又，第1圖係表示沒有對於線圈34通電的非激磁狀態，可動鐵芯42係藉由彈簧54之彈壓力而向閥座部28側(箭號A方向)位移，閥體24座合於前述閥座部28而遮斷第1埠12與第2埠14之連通的關斷狀態。

於如上所述之關斷狀態中，施以未圖示之電源於線圈34通電而將該線圈34激磁，且在其激磁作用下使可動鐵芯42被朝固定鐵芯38側(箭號B方向)吸引。

此時，磁性迴路雖以使在線圈34產生的磁性通過固定鐵芯38、框體32、套筒40、可動鐵芯42而再度回到該固定鐵芯38的方式形成封閉迴路，但於形成為薄板狀的前述套筒40之前細部50中係使磁通密度增加，從而，可使可動鐵芯42側的磁通密度增加。結果，即使在設置以磁性材料構成的套筒40，且使磁性迴路為封閉迴路的情形中，亦可獲得充分的可動鐵芯42吸引力，且可使該可動鐵芯42往固定鐵芯38側迅速地位移。

另外，由於套筒40係由磁性材料形成，故不會產生在於磁性迴路上設置非磁性體的空間部分的情形，而可提昇前述磁性迴路之效率，且可增加賦予於前述可動鐵芯42的吸引力。

藉此，閥體24係對於閥座部28離開預定間隔，使連通路26連通而切換成第1埠12與第2埠14連通的導通狀態。結果，從第1埠12供給的壓力流體係通過閥體24與閥座部28之間的間隙，經由第2埠14而供給至未圖示的流體機器。

另外，保持器52係與閥體24一起上升，且藉由其外緣部對於密封構件18抵接而限制朝沿著軸方向上方(箭號B方向)之位移。藉此，控制閥體24之開度，並且由於密封構件18係由彈性材料形成故開閥時的衝擊將被吸收，而可防止因該衝擊所產生的碰撞聲或因抵接所產生的磨耗。

換句話說，可動鐵芯42係藉由使連結於其下端部的保持件52抵接於密封構件18，藉此而限制朝固定鐵芯38側(箭號B方向)的位移，且由於其上端部並未對於前述固定鐵芯38之下端部抵接，故亦可防止抵接於前述固定鐵芯38時為人所詬病的碰撞聲之產生或磨耗的產生。亦即，密封構件18係兼具有：保持閥本體16與外殼20間之氣密性的密封功能；以及控制前述閥體24與連接於該閥體24的可動鐵芯之往上方(箭號B方向)的位移量的制動件功能。

另一方面，藉由對於線圈34停止通電，且將包含線圈34的電磁線圈部22設為非激磁狀態，即可減除對於可動鐵芯42的吸引力，從而可使該可動鐵芯42藉由彈簧54之彈開力而向閥座部28側(箭號A方向)推壓。且，藉由使閥體24對於閥座部28座合，而成為遮斷第1埠12與第2埠14間之連通的關斷狀態。

如上所述，第1實施形態係藉由於構成電磁線圈部22的套筒40中，於圓筒部46之前端設置前細部50，且部分地形成為較薄而縮小剖面積，藉此而可提高將前述螺線管部22激磁時的磁通密度。換言之，藉由將套筒40的圓筒部46部分地拉延成前細狀，而得以提高激磁電磁線圈部22的磁通密度。另外，由於套筒40係以磁性材料形成，故可以消除當以非磁性材料形成該套筒40時產生的磁性迴路上的空間，而可提昇包含前述套筒40而構成的磁性迴路之效率。

結果，可增加激磁電磁線圈部22時的可動鐵芯42之吸引力，從而，可使前述可動鐵芯42及閥體24更加高速地位移。

另外，與分別個別設有以磁性材料構成的套筒40、以及設於該套筒40之內部而用以遮斷通過該套筒40與固定鐵芯38間的流體之流通的遮斷構件之習知技術的電磁閥相較之下，本發明由於可以單一個套筒40進行對應，故可以削減電磁線圈部22的零件數量，同時亦可縮短電磁閥10之製造步驟。

更且，由於套筒40之前細部50係連結於固定鐵芯38的下端部之外周面，故可以確實地阻止進入前述套筒40內部的流體往前述固定鐵芯38側(箭號B方向)流通，從而，可以阻止前述流體通過電磁線圈部22而向電磁閥10之外部漏出。

另外，螺線管部22係被以樹脂製材料形成有底筒狀的外殼20覆蓋其上部及側部，故不需要將密封體設置於電磁線圈部22與固定鐵芯38之間，而可削減零件數量而廉價地構成電磁閥10，並且可維持收納有前述電磁線圈部22的外殼20之內部的氣密性。

接著，於第4圖至第6圖示有第2實施形態之電磁閥100。又，對於圖中與上述第1實施形態之電磁閥10為同一之構成要件賦予同一元件符號且省略其詳細說明。

於該第2實施形態之電磁閥100中，構成電磁線圈部102的套筒104係形成有底筒狀，且於該套筒104之底壁部(密封部)106接合於固定鐵芯38之點上來看，其係與第1實施形態之電磁閥10不同。

該套筒104係具有：圓筒部46，於前端具有前細部50；凸緣部48，形成於該圓筒部46之下端部；以及圓形底壁部106，係形成為覆蓋前述前細部50。底壁部106係形成為與圓筒部46之軸線正交，而形成為與凸緣部48及圓筒部46的前細部50以外之部位大效同一的厚度。亦即，套筒104係形成為剖面U字狀的杯體狀。

再者，套筒104係以其底壁部106成為固定鐵芯38側(箭號B方向)的方式插通捲線軸36的內部，且該固定鐵芯38的下端面與前述套筒104的底壁部106係例如藉熔接等接合。

另外，於套筒104之內部係與可動鐵芯42之間隔設有彈簧54，藉由其彈開力而將前述可動鐵芯42向閥座部28側(箭號A方向)彈壓。

如上所述，於第2實施形態中，藉由使套筒104成為有底筒狀，且將其底部對於固定鐵芯38之下端部一體性的接合，而可防止將含有該套筒104的電磁線圈部102激磁時的磁特性降低。因此，可抑制對於可動鐵芯42的吸引力降低。另外，於構成電磁線圈部102的套筒104中，藉由於圓筒部46之前端設置前細部50，將其部分地形成為較薄而縮小剖面積，從而可提高於激磁前述電磁線圈部102時的磁通密度。且，由於套筒104係以磁性材料形成，故可以消除以非磁性材料形成該套筒104時產生的空間，而可提升含有前述套筒104而形成的磁性迴路之效率。

結果，可增加激磁電磁線圈部102時的可動鐵芯42之吸引力，藉此，亦可使前述可動鐵芯42及閥體24更加高速地位移。

另外，由於套筒104係於固定鐵芯38側形成具有底壁部106的有底筒狀，故即使在不將前述套筒104以熔接等連接於前述固定鐵芯38時，仍可確實阻止進入前述套筒104內部的流體向前述固定鐵芯38側(箭號B方向)流通。亦即，可容易地阻止流體通過電磁線圈部102而漏出至電磁閥100之外部的情形。

更且，藉由使套筒104形成為有底筒狀，可防止固定鐵芯38與在閥本體16流通的壓力流體接觸。因此，即使例如在壓力流體為液體且固定鐵芯38係以純鐵形成的情形中，亦可確實地阻止前述固定鐵芯38的腐蝕，與為了防止腐蝕而以不鏽鋼形成前述固定鐵芯38的情形相較之下，可謀求削減製造成本。

又，本發明之電磁閥不限於上述實施形態，在不脫離本發明之技術思想的前提下，當然可採用種種變形結構。

10、100．．．電磁閥

12．．．第1埠

14．．．第2埠

16．．．閥本體

18．．．密封構件

20．．．外殼

22、102．．．電磁線圈部

24．．．閥體

26．．．連通路

28．．．閥座部

30．．．引線

32．．．框體

34．．．線圈

36．．．捲線軸

38．．．固定鐵芯

40、104．．．套筒

42．．．可動鐵芯

44、44a、44b．．．凸緣部

46．．．圓筒部

48．．．凸緣部

50．．．前細部

52．．．保持件

54．．．彈簧部

106．．．底壁部

第1圖係表示本發明第1實施形態之電磁閥的全體剖面圖。

第2圖係第1圖之電磁閥的電磁線圈部附近之放大圖。

第3圖係表示第1圖之電磁閥的開閥狀態的全體剖面圖。

第4圖係表示本發明第2實施形態之電磁閥的全體剖面圖。

第5圖係第4圖之電磁閥的電磁線圈部附近之放大圖。

第6圖係表示第4圖之電磁閥的開閥狀態的全體剖面圖。

10．．．電磁閥