TWI524021B - 電磁閥 - Google Patents

Description

電磁閥

本發明係有關於一種利用讓激磁線圈通電藉以切換流體之流路的電磁閥。

過去之可切換流體流路之電磁閥，例如在專利文獻1中所記載的電磁閥，其為藉由讓激磁線圈通電以使得可動鐵芯對固定鐵芯進行相對移動，進而切換與該可動鐵芯連結之閥體相對於閥座之位置而藉以切換流體之流路。在該專利文獻1中所記載的電磁閥係構成為：藉由朝向固定鐵芯之吸引力，而使得可動鐵芯沿著導引軸移動。在該可動鐵芯沿著導引軸進行移動時，自該可動鐵芯起所一體延伸設置的部位係具有做為用以引導移動之導引部的功能。

另外，在上述的導引部與可動鐵芯成為一體化構成的電磁閥方面，則有專利文獻2所記載之電磁閥。在專利文獻2所記載的電磁閥係以樹脂材料來構成上述導引部，並構成為：自該導引部起所延伸設置之臂部係覆蓋著可動鐵芯之卡合溝、且直接連接於該可動鐵芯，藉此使導引部與可動鐵芯成為一體化。 ［先前技術文獻］ ［專利文獻］ ［專利文獻1］日本專利特開2009－275811號公報。 ［專利文獻2］日本專利特開2003－172472號公報。

［發明所欲解決之課題］

不過，藉由對於激磁線圈進行通電，將使得作用於吸引可動鐵芯朝向固定鐵芯的磁力之磁路，成為被形成於由可動鐵芯的外側通過該可動鐵芯內之形態。因此，在上述專利文獻2所記載的電磁閥中，以樹脂材料所構成之導引部的臂部，就可能會有遮蔽那被形成為由可動鐵芯外側通過該可動鐵芯內之形態的磁路之疑慮。此外，特別是在導引部與可動鐵芯的連結部方面，也有可能會發生鬆脫現象，進而也會有難以確保可動鐵芯之移動衝程之虞。

本發明係有鑑於上述實際情形而提出者，其目的在於提供一種可確保磁路且能夠確保可動鐵芯之移動衝程之電磁閥。 ［用以解決課題之方法］

解決上述課題之電磁閥，其係具備有：收容於磁性框架內的固定鐵芯、及配置於與該固定鐵芯同軸上之可動鐵芯，藉由讓激磁線圈通電而使得可動鐵芯對固定鐵芯進行相對移動，進而切換與該可動鐵芯連結之閥體相對於閥座的位置、並切換流體的流路；其中於可動鐵芯內側具備有由樹脂材料所形成的導引部，其用以導引該可動鐵芯之移動，導引部係以對可動鐵芯不能進行相對移動的方式而與可動鐵芯一體化形成。

再者，於此種構成之電磁閥中，導引部為具有自可動鐵芯沿著軸方向突出之突出部，在可動鐵芯移動時係經由突出部的滑動（slide）來引導該可動鐵芯的移動。

此外，突出部係自可動鐵芯起而從軸方向的兩側突出，在突出部之中，自可動鐵芯起向著固定鐵芯突出的第1突出部係：在***至形成於固定鐵芯之***孔，並且在可動鐵芯移動之際係經由與固定鐵芯之間的滑動來導引該可動鐵芯的移動，在突出部之中，自可動鐵芯起向著與第1突出部相反之側突出的第2突出部係在***至形成於收容有閥體的本體之***孔，並且在可動鐵芯移動之際係經由與本體之間的滑動來導引該可動鐵芯的移動。

再者，於此種構成之電磁閥中，較佳者為可動鐵芯與導引部係以鑲嵌成形而成為一體化。

此外，於此種構成之電磁閥中，較佳者為可動鐵芯與導引部經由停止轉動手段而成為一體化，該停止轉動手段係用以限制該導引部對該可動鐵芯進行相對旋轉。 ［發明之效果］

根據本發明，就可以確保磁路並且能夠確保可動鐵芯之移動衝程。

以下，說明電磁閥之一實施形態。

如圖1所示，電磁閥裝設有：用以通過外部控制單元來進行供電用的連接器CN。此外，電磁閥係以：具有用來切換流體流路之閥體21的閥部10、及用以移動閥體21的電磁部（solenoid）30所構成。

首先，參照圖1及圖2來說明閥部10。

閥部10為具備由樹脂材料等之非磁性材料形成的本體11。在本體11的底面（在圖1中為下面）上係形成有供給埠P、輸出埠A、以及排出埠R。供給埠P為經由配管而連接於流體（例如，壓縮空氣）的供給源，並且輸出埠A為經由配管而連接於流體壓力機器。此外，在排出埠R上則連接有排出用配管等。

此外，在本體11上係形成有：第1收容部12，其係在與上述底面成正交之一側面（在圖1中為右面）開口成圓穴狀；且形成有第2收容部13，其係在與該第1收容部12相反側之另一側面（在圖1中為左面）開口成圓穴狀。各收容部12、13皆係被形成於同軸上，並且在第1收容部12與第2收容部13之間的隔牆14係形成有連通該等部位的導引通路15。在隔牆上，導引通路15係被形成在避開對應於排出埠R的位置上。

在本體11中，上述一側面、亦即在第1收容部12的開口側為隔著O型環等之密封構件16而安裝有栓塞件17，並且在隔牆14與栓塞件17之間係分隔形成有閥室18。此外，閥室18為分別連通於供給埠P、輸出埠A、以及排出埠R。

在閥室18中，於栓塞件17係形成有向著該閥室18內突出的栓塞件突出部19。於栓塞件突出部19之閥室18側的端面係形成有供給閥座19a，其為用於切換閥室18與供給埠P的連通及非連通之際的閥座，也就是具有做為在切換供給埠P與輸出埠A之連通及非連通時的閥座之機能。

此外，於閥室18中，在隔牆14、亦即在本體11上係形成有向著該閥室18內突出的本體突出部20。在本體突出部20之閥室18側的端面係形成有排出閥座20a，其為用於切換閥室18與排出埠R之連通及非連通之閥座，也就是具有做為在切換排出埠R與輸出埠A之連通及非連通時的閥座之機能。

在閥室18中，供給閥座19a與排出閥座20a係形成為相互對向。而在閥室18中，在供給閥座19a與排出閥座20a之間係收容有：圓柱狀的閥體21，其係能夠與供給閥座19a及排出閥座20a接觸或分離。此外，在閥室18中，於栓塞件17與閥體21之間係收容有線圈彈簧等閥彈簧22，其係用以附加勢能於該閥體21遠離供給閥座19a的方向，即附加勢能於排出閥座20a側。另外，在閥室18中，於隔牆14與閥體21之間係收容有：可支撐該閥體21並可一體移動的閥導件23。

閥導件23為具有：自外周側支撐閥體21的筒狀支撐部23a、及引導閥體21移動的閥體導引部23b。閥體導引部23b係被***至隔牆14的導引通路15，且係被形成為具有使其前端可收容至該導引通路15內之長度。因此，有關相對於閥體21之供給閥座19a及排出閥座20a之接觸與分離的移動，就可以經由與閥體導引部23b之導引通路15之間的滑動來引導。

如圖1及圖2之上半部分所示，在閥體21為抵壓而附接於供給閥座19a的狀態下，將會使得閥室18與供給埠P成為非連通狀（閉鎖狀態），並經由閥室18而使得排出埠R與輸出埠A連通（開放狀態）。

另一方面，如圖1及圖2之下半部分所示，在閥體21為抵壓而附接於排出閥座20a的狀態下，則會使得閥室18與排出埠R成為非連通（閉鎖狀態），並經由閥室18而使得供給埠P與輸出埠A連通（開放狀態）。

接著，參照圖1及圖2來說明電磁部30。

電磁部30為具備有：由磁性材料所形成的磁性框架31。磁性框架31係被固定成使其可以覆蓋自本體11內之第2收容部13的開口側至隔牆14為止之區間的外周。在磁性框架31之內側係固設有：由鐵等磁性材料所形成之約略圓柱狀的固定鐵芯32。在固定鐵芯32中，於徑向中心內，由本體11之第2收容部13側沿著軸方向上係凹設有***孔32a。

另外，在磁性框架31的內側固設有：隔著絕緣部33被捲繞於固定鐵芯32的外周上的激磁線圈34。在絕緣部33中，第2收容部13側與本體11之間的縫隙，是經由O型環等之密封構件35所密封著。

此外，於磁性框架31的內側，在本體11的第2收容部13內，可動鐵芯36係被配設於與固定鐵芯32相同軸上，且以可與該固定鐵芯32接觸分離之方式被收容著。可動鐵芯36則具備有：由鐵等磁性材料形成之約略圓筒狀的鐵芯部36a。鐵芯部36a係形成為：其內徑自本體11之隔牆14起往最小內徑部36b逐漸縮小，並且自該最小內徑部36b起往固定鐵芯32，內徑一旦擴大之後就保持一定。此外，鐵芯部36a的外徑為被設定成約略小於第2收容部13的內徑，且被設定成能夠讓可動鐵芯36在該第2收容部13內移動。

在可動鐵芯36中，於鐵芯部36a內部、亦即於徑方向內側，由樹脂材料等非磁性材料所形成的導引部37與該鐵芯部36a成為一體地被收容著。導引部37係在以鍛造成形鐵芯部36a後，再藉由鑲嵌成形而與該鐵芯部36a形成一體化。利用該鑲嵌成形，將鐵芯部36a的最小內徑部36b嵌入導引部37的內面而形成一體化。

特別是如圖2所示，在導引部37中係形成有能夠移動並支撐可動鐵芯36的突出部，亦即形成有能夠導引可動鐵芯36之移動的複數個（在本實施形態，總計為3根）突出部37a、37b。

於導引部37中係形成有一對（2根）閥體側突出部37a，其係自可動鐵芯36向著成為軸方向一端側的閥體21（閥導件23）側突出。一對之閥體側突出部37a係分別***至做為本體11之***孔的導引通路15，且分別被形成為比該導引通路15還更長。亦即，形成為：在可動鐵芯36相對於固定鐵芯32進行有關接觸分離的移動時，閥體側突出部37a則將在導引通路15內進行滑動。再者，一對之閥體側突出部37a係構成為：在可動鐵芯36最接近固定鐵芯32之際，使得閥體21移動至可與排出閥座20a接附的位置，另一方面，在可動鐵芯36成為最遠離固定鐵芯32之際，則將按壓閥導件23而使得閥體21移動至可與供給閥座19a接附的位置。藉此，可動鐵芯36與閥體21就能夠經由一對之閥體側突出部37a及閥導件23而被連結在一起。在本實施形態中，一對之閥體側突出部37a具備做為第2突出部之功用。

此外，在導引部37中係形成有1根之固定鐵芯側突出部37b，其係自可動鐵芯36起而於成為軸方向之另一端側的固定鐵芯32側突出。固定鐵芯側突出部37b係被***至固定鐵芯32之***孔32a，而在可動鐵芯36相對於固定鐵芯32進行有關接觸分離的移動時，則就會變成在***孔32a內滑動。在本實施形態中，固定鐵芯側突出部37b係具備做為第1突出部之功用。

另外，在導引部37中係形成有自固定鐵芯側突出部37b突出的基部起跨越徑向的彈簧承接部37c。並且，於磁性框架31的內側，在固定鐵芯32與導引部37的彈簧承接部37c之間係收容有：用以附加勢能在自固定鐵芯32遠離該可動鐵芯36的方向、亦即閥體21側的線圈彈簧等之柱塞彈簧38。

接著，參照圖1至圖3來說明可動鐵芯36的外形。

在導引部37(鐵芯部36a)中，閥體21側的開口部37d係以開口直徑R1為長徑(長軸)並以開口直徑R2為短徑（短軸）的橢圓形，而且與鐵芯部36a中之最小內徑部36b相較之下，閥體21側之導引部37的部分為形成橢圓形剖面。因此，鐵芯部36a與導引部37係一體化形成而使得導引部37不能夠相對於鐵芯部36a向著徑方向進行旋轉。亦即，導引部37的外觀形狀以及鐵芯部36a之內周形狀具備做為停止轉動手段之功用，該停止轉動手段係用以限制導引部37相對於鐵芯部36a向著上述徑方向進行旋轉。

此外，一對之閥體側突出部37a係分別沿著導引通路15繪成的曲線而被形成為弧狀。另一方面，固定鐵芯側突出部37b則形成為：自一對之閥體側突出部37a之相反側起突出、並且可***至***孔32a的棒狀。

其次，說明如上述構成之本實施形態之電磁閥的功用。

如圖1及圖2之下半部分所示，在向激磁線圈34進行通電時，可動鐵芯36將會抵抗柱塞彈簧38之附加勢能力而被吸附至固定鐵芯32側，閥體21則被閥彈簧22附加勢能而被擠壓至排出閥座20a。在此之際，作用於使可動鐵芯36被吸引至固定鐵芯32之磁力的磁路X係被形成為：通過磁性框架31並自可動鐵芯36之外側起通過該可動鐵芯36內(鐵芯部36a)。

亦即，由於在可動鐵芯36之徑方向內側具有導引部37，因此，該導引部37就不至於會遮蔽：被形成於自可動鐵芯36之外側通過可動鐵芯36內之磁路X。

因為不至於遮蔽被形成於從此種的可動鐵芯36外側通過該可動鐵芯36內的磁路X，所以就能夠以樹脂材料來構成上述導引部37。

此外，因為是藉由以鑲嵌成形而將可動鐵芯36與導引部37一體化形成，所以即便是在鐵芯部36a與導引部37為由相異材料形成的情況下，仍然可以一體化而使彼等之間毫無縫隙，並且以鐵芯部36a之最小內徑部36b嵌入導引部37而成形。

藉由此種的鑲嵌成形，就能夠阻止對於鐵芯部36a之軸方向或徑方向的相對移動，特別是可以抑制在鐵芯部36a與導引部37之連結部產生鬆脫。

此外，於圖1及圖2之上半部分以及下半部分之間，伴隨著使激磁線圈34通電及停止通電之切換所導致的可動鐵芯36之移動，係經由與一對之閥體側突出部37a在導引通路15間的滑動、及與固定鐵芯側突出部37b在***孔32a間的滑動來引導。

亦即，可動鐵芯36係在移動之際，不需要使該可動鐵芯36之鐵芯部36a於本體11內滑動，便能夠進行移動。

因為使可動鐵芯36能夠進行像這種移動，所以就可以抑制鐵芯部36a之磨耗，並且能夠擴大用以滑動上述導引部37之各突出部37a、37b的相對構件之素材的選擇範圍。

此外，於圖1及圖2之上半部分以及下半部分之間，伴隨著使激磁線圈34通電、及停止通電之切換所導致的可動鐵芯36之移動，則是藉由一對之閥體側突出部37a及固定鐵芯側突出部37b而被導引至該可動鐵芯36之軸方向的兩側。

亦即，在可動鐵芯36移動之際，就能夠抑制因相對於本體11傾斜等因素所產生之橫向吸附力。因此，在可動鐵芯36移動之際，就能夠抑制該可動鐵芯36因所產生的橫向吸附力而導致傾斜，進而就能夠抑制發生無法確保該可動鐵芯36之移動衝程的情況。

如以上說明，根據本實施形態就可以獲得如下所述之效果。

（1）即便是將由樹脂材料構成之導引部37與可動鐵芯36予以一體化，亦仍然可以確保磁路X、且可以確保可動鐵芯36之移動衝程。

（2）從考慮可動鐵芯36的移動來看，由於變成也可以不需要考慮：與具有由鐵等所形成之可動鐵芯36之較高硬度的元件之間的滑動，因此就能夠實現一種電磁閥，特別是能夠藉由可配合用途或狀況的素材來構成有關於進行滑動的導引部37之各突出部37a、37b的相對構件之電磁閥。

（3）由於能夠抑制可動鐵芯36移動時產生橫向吸附力，故能夠抑制：因為無法確保該可動鐵芯36之移動衝程，進而導致發生無法切換閥體21相對於各閥座19a、20a的位置之情況。

（4）即便是鐵芯部36a與導引部37為相異材料所構成，仍可利用鑲嵌成形予以一體化而使彼等之間無間隙。因此，就能夠抑制鐵芯部36a與導引部37之間產生鬆脫。

（5）即使是導引部37相對於可動鐵芯36向著徑方向旋轉，亦能夠更進一步地加以抑制。從而，亦可藉由鐵芯部36a與導引部的一體化而更進一步地抑制發生對鬆脫情形有可能造成影響的事件。

（6）在可動鐵芯36移動之際，即便是柱塞彈簧38發生伸縮，導引部37同樣是不會受到由於可動鐵芯36因橫向吸附力而傾斜所造成的影響。從而，就能夠抑制：在可動鐵芯36移動途中，產生因柱塞彈簧38傾斜等而無法獲得所期望之附加勢能力的情況。

（7）在可動鐵芯36移動之際，由於能夠使得該可動鐵芯36之鐵芯部36a於本體11內不產生滑動地進行移動，因此，就能夠抑制鐵芯部36a的磨耗，因而有助於延長使用壽命。

（8）由於是在可動鐵芯36的徑向內側具有導引部37，因此，與在可動鐵芯36的徑向外側具有導引部37的情況相比之下，就能夠使可動鐵芯36的吸附面積更加增大，進而能夠使得將可動鐵芯36吸引至固定鐵芯32的吸引力更加增大。

此外，上述的實施形態，亦能夠是以經由適當變更過的如下所述之形態來實施。

開口部37d亦可是形成正圓形。在此情況下，可以是在開口部37d之周緣上形成一個以上的凸部，而使其能夠具有做為用以限制導引部37相於對鐵芯部36a向著徑方向進行旋轉的停止轉動手段之功用。此外，此種的停止轉動手段，亦能夠藉由螺絲等予以鎖固來實現。

鐵芯部36a與導引部37，亦可以是在分別以不同的工程成形之後，再藉由接著劑等之接著手段來固定。此外，此種接著手段，亦能夠藉由螺絲等予以鎖固來實現。

鐵芯部36a與導引部37，只要是鑲嵌成形即可，也可以是不具有最小內徑部36b為嵌入導引部37之內面的構造。

在進行將鐵芯部36a與導引部37予以一體化之際，為了將導引部37嵌入鐵芯部36a，亦可以在鐵芯部36a的內面設置凹部。

在上述的實施形態中，雖然是形成一對之閥體側突出部37a及固定鐵芯側突出部37b來導引可動鐵芯36的移動，然而也可以是至少以任何的突出部來導引移動。例如，如圖4所示，在只利用閥體側突出部37a來導引可動鐵芯36之移動的情況，就不需要對於固定鐵芯側突出部37b設定成足以收納至鐵芯部36a內的長度，並且不需要形成固定鐵芯32的***孔32a。根據此一例子，構造就可以更加簡化了。此外，此種閥體側突出部37a，亦可以是形成一個或是三個以上之突出部。

只要是能夠確保將可動鐵芯36吸附至固定鐵芯32之充分的磁路X，則就能夠縮小可動鐵芯36之鐵芯部36a的大小，特別是可縮短軸方向的長度。換言之，亦能夠有助於電磁閥的小型化。

閥導件23之閥體導引部23b的長度，亦可以設定為：使其前端由導引通路15突出至可動鐵芯36內部、即突出至導引部37為止之距離。並且亦能夠藉由***閥體導引部23b，而將用來導引可動鐵芯36的移動之閥體側導引部形成於導引部37內部。

在固定鐵芯32的***孔32a中，亦能夠***用來取代固定鐵芯側突出部37b之棒狀的突出部並加以固定，進而藉由***該突出部而能夠將導引可動鐵芯36之移動的固定鐵芯側導引部形成於導引部37內部。

就流體而論，不限於壓縮氣體而已，亦可以是被壓縮之液體等、以及其他的流體。

上述實施形態，亦可適用於埠數為兩個、或四個的結構。

上述實施形態，亦可適用於切換流體之流路的電磁閥，其係藉由讓激磁線圈34通電而使得可動鐵芯36相對於固定鐵芯32分離開來，進而切換與該可動鐵芯36連結之閥體21的相對於各閥座19a、20a的位置。

10‧‧‧閥部
11‧‧‧本體
12‧‧‧第1收容部
13‧‧‧第2收容部
14‧‧‧隔牆
15‧‧‧導引通路
16‧‧‧密封構件
17‧‧‧栓塞件
18‧‧‧閥室
19‧‧‧栓塞件突出部
19a‧‧‧供給閥座
20‧‧‧本體突出部
20a‧‧‧排出閥座
21‧‧‧閥體
22‧‧‧閥彈簧
23‧‧‧閥導件
23a‧‧‧筒狀支撐部
30‧‧‧電磁部
31‧‧‧磁性框架
32‧‧‧固定鐵芯
32a‧‧‧***孔
33‧‧‧絕緣部
34‧‧‧激磁線圈
35‧‧‧密封構件
36‧‧‧可動鐵芯
36a‧‧‧鐵芯部
36b‧‧‧最小內徑部
37‧‧‧導引部
37a‧‧‧閥體側突出部
37b‧‧‧固定鐵芯側突出部
37c‧‧‧彈簧承接部
37d‧‧‧開口部
38‧‧‧柱塞彈簧
R1、R2‧‧‧開口直徑
X‧‧‧磁路

圖1為顯示電磁閥之高度方向的斷面圖。 圖2為顯示電磁閥之寬度方向的斷面圖。 圖3為顯示可動鐵芯的立體圖。 圖4為顯示其他例子中的電磁閥之寬度方向的斷面圖。

10‧‧‧閥部

11‧‧‧本體

12‧‧‧第1收容部

13‧‧‧第2收容部

14‧‧‧隔牆

15‧‧‧導引通路

16‧‧‧密封構件

17‧‧‧栓塞件

18‧‧‧閥室

19‧‧‧栓塞件突出部

19a‧‧‧供給閥座

20‧‧‧本體突出部

20a‧‧‧排出閥座

21‧‧‧閥體

22‧‧‧閥彈簧

23‧‧‧閥導件

23a‧‧‧筒狀支撐部

30‧‧‧電磁部

31‧‧‧磁性框架

32‧‧‧固定鐵芯

32a‧‧‧***孔

33‧‧‧絕緣部

34‧‧‧激磁線圈

35‧‧‧密封構件

36‧‧‧可動鐵芯

36a‧‧‧鐵芯部

36b‧‧‧最小內徑部

37‧‧‧導引部

37a‧‧‧閥體側突出部

37b‧‧‧固定鐵芯側突出部

37c‧‧‧彈簧承接部

37d‧‧‧開口部

38‧‧‧柱塞彈簧

R2‧‧‧開口直徑

X‧‧‧磁路

Claims (6)

1. 一種電磁閥，其係具備有：收容於磁性框架內且配置在與固定鐵芯相同軸上之可動鐵芯，且藉由讓激磁線圈通電而使得前述可動鐵芯相對於前述固定鐵芯進行移動，藉以切換與該可動鐵芯連結之閥體相對於閥座的位置、並切換流體的流路，其特徵在於： 於可動鐵芯之內側具備有由樹脂材料所形成的導引部，其用以導引該可動鐵芯之移動， 前述導引部係以對可動鐵芯不能進行相對移動的方式而與可動鐵芯一體化形成。
2. 如請求項1所記載之電磁閥，其中前述導引部為具有從前述可動鐵芯而沿著軸方向突出的突出部， 在前述可動鐵芯移動時，其係經由前述突出部的滑動來引導該可動鐵芯的移動。
3. 如請求項2所記載之電磁閥，其中前述突出部係從前述可動鐵芯自軸方向的兩側突出； 在前述突出部之中，由前述可動鐵芯向前述固定鐵芯突出的第1突出部係：被***至形成於前述固定鐵芯上的***孔，且在前述可動鐵芯移動時，經由與前述固定鐵芯之間的滑動來導引該可動鐵芯的移動； 在前述突出部之中，由前述可動鐵芯向與前述第1突出部逆向之側突出的第2突出部係：被***至形成於收容前述閥體之本體上的***孔，且在前述可動鐵芯移動時，經由與前述本體之間的滑動來引導該可動鐵芯的移動。
4. 如請求項1至請求項3中任一項所記載之電磁閥，其中前述可動鐵芯與前述導引部係藉由鑲嵌成形(Insert-Molded)而形成為一體化。
5. 如請求項1至請求項3中任一項所記載之電磁閥，其中前述可動鐵芯與前述導引部係經由停止轉動手段而一體化，該停止轉動手段係用以限制該導引部對該可動鐵芯進行相對旋轉。
6. 如請求項4所記載之電磁閥，其中前述可動鐵芯與前述導引部係經由停止轉動手段而一體化，該停止轉動手段係用以限制該導引部對該可動鐵芯進行相對旋轉。