JP2003056739A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】可動鉄心の摺動抵抗を抑制することにより、耐
久性をより一層向上させることを可能とする。 【解決手段】ボンネット２２と、該ボンネット２２の内
部に配設されるキャップ部材３２と、該キャップ部材３
２の略中央部に連結される固定鉄心３８と、該固定鉄心
３８の下部に設けられ、コイル３４の励磁作用下に変位
し、徐々に縮径する傾斜面５０ａが形成される可動鉄心
４０と、可動鉄心４０の外周面を囲繞するように配設さ
れる環状のスリーブ４６と、可動鉄心４０の環状突起部
４２とスリーブ４６の環状溝部６４との間に介装される
ばね部材６６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ソレノイドの励磁
作用下に可動鉄心が変位する際、可動鉄心の摺動抵抗を
低減させることにより、耐久性の向上を図ることが可能
な電磁弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、アクチュエータへ圧力流体を
供給する、あるいは圧縮空気を大気中に排気することに
より圧縮空気の流れ方向を制御する電磁弁が用いられ、
前記電磁弁では、ソレノイド（電磁石）によって弁体を
操作する方法が一般的に採用されている。

【０００３】この種の従来技術に係る電磁弁は、図６に
示されるように、固定鉄心１、コイル２および可動鉄心
（プランジャ）３、磁気プレート４等が内部に配設され
たコイルハウジング５と、一組の流体出入ポート６ａ、
６ｂが連通する弁座７を開閉するダイヤフラム８が配設
されたバルブボディ９とから構成されている（特開平３
−６１７７６号公報参照）。

【０００４】環状に形成される磁気プレート４の内周面
と可動鉄心３の外周面との間には、所定間隔離間してエ
アーギャップとして機能するクリアランスが形成されて
いる。前記磁気プレート４は、吸引力により可動鉄心３
を半径外方向へ吸引している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来技術に係る電磁弁では、可動鉄心３がコイル２の励
磁作用下に変位する際において、磁気プレート４の吸引
作用下に可動鉄心３が磁気プレート４の方向に吸引さ
れ、磁気プレート４の内周面と可動鉄心３の外周面とが
接触することにより摺動抵抗が大きくなり、耐久性が低
下するという不具合がある。

【０００６】また、磁気プレート４の内周面と可動鉄心
３の外周面とが接触することにより塵埃等が発生する。
その結果、前記塵埃等が電磁弁の内部に拡散することに
より可動鉄心３等の動作に影響を及ぼして作動不良とな
るおそれがある。

【０００７】本発明は、前記の種々の不具合等を考慮し
てなされたものであり、可動鉄心と前記可動鉄心の外周
面を囲繞するスリーブとの摺動抵抗を抑制することによ
り、より一層耐久性を向上させることが可能な電磁弁を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、ソレノイドの励磁作用下に可動鉄心を
吸引することにより、弁体を変位させる電磁弁におい
て、前記可動鉄心の外周面を囲繞する磁性体からなる環
状のスリーブを備え、前記スリーブと略対向する位置の
前記可動鉄心の外周面を、前記弁体の方向に向けて徐々
に縮径するテーパ面とし、あるいは、前記スリーブの内
周面を、前記弁体の方向に向けて徐々に拡径するテーパ
面とすることを特徴とする。

【０００９】また、前記テーパ面を前記可動鉄心、また
は前記スリーブの軸線に対して１°乃至５０°の角度の
範囲内で傾斜させて設定するとよい。

【００１０】さらに、前記可動鉄心の前記テーパ面を非
励磁状態において、前記スリーブのソレノイド側の一端
面の延長と前記可動鉄心の外周面との交点を起点として
徐々に傾斜するように形成するとよい。

【００１１】さらに、前記可動鉄心のテーパ面と前記ス
リーブの内周面との間、または前記可動鉄心の外周面と
前記スリーブのテーパ面との間に、所定間隔延在するエ
アーギャップを形成するとよい。

【００１２】本発明によれば、可動鉄心のスリーブと略
対向する位置、またはスリーブの内周面にテーパ面を設
けることにより、可動鉄心が変位する際における可動鉄
心とスリーブとの摺動抵抗が低減される。従って、可動
鉄心に対するソレノイドの吸引力を低下させることがな
く、可動鉄心がより一層円滑に摺動することができると
ともに、塵埃等の発生を抑制することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係る電磁弁について好適
な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳
細に説明する。

【００１４】図１において、参照符号１０は、本発明の
実施の形態に係る電磁弁を示す。

【００１５】この電磁弁１０は、中央部の圧力流体供給
ポート１２、前記圧力流体供給ポート１２を間にして左
右に隣接する一組の圧力流体排出ポート１４ａ、１４ｂ
が形成された第１バルブボディ１６と、環状段部１８を
介して前記第１バルブボディ１６の上部に一体的に連結
された略円筒状の第２バルブボディ２０とを含む。

【００１６】さらに、電磁弁１０は、前記第１および第
２バルブボディ１６、２０の一側面部に一体的に連結さ
れた有底円筒状のボンネット２２と、前記ボンネット２
２の内部に配設されたソレノイド部２４と、前記ソレノ
イド部２４の励磁作用下に圧力流体供給ポート１２と圧
力流体排出ポート１４ａ、１４ｂとの間の連通状態また
は非連通状態を切り換える弁機構部２６とを有する。

【００１７】なお、ボンネット２２の下部にはフランジ
部２８が形成され、前記フランジ部２８の図示しない取
付穴にボルト（図示せず）を挿入することにより、電磁
弁１０を図示しない他の部材に装着することができる。
また、前記圧力流体供給ポート１２および圧力流体排出
ポート１４ａ、１４ｂには、それぞれシール部材３０
ａ、３０ｂが装着されている。

【００１８】ソレノイド部２４は、ボンネット２２の内
部に内嵌され有底円筒状の金属製材料によって形成され
たキャップ部材３２と、前記キャップ部材３２の内部に
配設されコイル３４が巻回されたボビン３６と、前記キ
ャップ部材３２に一端部が連結された固定鉄心３８と、
後述するばね部材６６の弾発力の作用下に固定鉄心３８
より離間する方向に付勢された可動鉄心４０とからな
る。

【００１９】前記可動鉄心４０の下部側には、半径外方
向に拡径することにより周面を有する環状突起部４２が
形成され、前記可動鉄心４０の環状突起部４２の一端部
の略中央には、下方側に向かって突出するロッド部４４
が形成されている。

【００２０】前記コイル３４の下部側には、前記可動鉄
心４０が挿通する孔部を有する環状の磁性体からなるス
リーブ４６が第２バルブボディ２０とボビン３６との間
に挟持されるように設けられる。

【００２１】なお、スリーブ４６の内周面と可動鉄心４
０の外周面との間には所定間隔離間してエアーギャップ
として機能するクリアランス４８が設けられている。

【００２２】また、可動鉄心４０のスリーブ４６と略対
向する位置には、環状突起部４２の方向に徐々に縮径す
るテーパ状の傾斜面（テーパ面）５０ａが形成され、該
傾斜面５０ａは、コイル３４に電流を供給していない非
励磁状態（図１参照）において、図３に示されるよう
に、スリーブ４６とボビン３６との接触面５２、すなわ
ち、ソレノイド側の一端面からの延長線と可動鉄心４０
の外周面の延長線５３との交点５５から傾斜角度Ａだけ
可動鉄心４０側に傾斜している（図３参照）。なお、傾
斜角度Ａを１°乃至５０°の範囲内に設定することによ
り、従来のテーパ形状を設けていない可動鉄心３に対す
る吸引力と比較して略同等の吸引力が得られる。

【００２３】すなわち、可動鉄心４０にテーパ状の傾斜
面５０ａを設けている場合（実線Ｂ参照）と可動鉄心４
０にテーパ状の傾斜面５０ａを設けていない場合（破線
Ｃ参照）との可動鉄心４０のストロークとソレノイド部
２４全体の吸引力との関係を図５に示す。本実施の形態
では、前記実線Ｂと前記破線Ｃとの特性曲線が略重複し
ている可動鉄心４０のストロークの範囲内で使用するこ
とにより、従来の可動鉄心３に傾斜面５０ａが設けられ
ていない形状の電磁弁と略同等の吸引力を得ることがで
きる。

【００２４】また、図４に示されるように、スリーブ４
６の内周面には、ボビン３６より離間する方向に徐々に
拡径するテーパ状の傾斜面５０ｂを設け、該傾斜面５０
ｂと略対向する可動鉄心４０の外周面を傾斜面５０ａが
設けられていない可動鉄心４０と略同一直径とすること
により、同様に、従来の電磁弁と略同等の吸引力を得る
ことができる。なお、傾斜面５０ｂは、スリーブ４６と
ボビン３６との接触面５２とスリーブ４６の内周面との
交点から１°乃至５０°の範囲内でスリーブ４６側に傾
斜している。

【００２５】従って、スリーブ４６の内周面と略対向す
る位置の可動鉄心４０の外周面、または、スリーブ４６
の内周面のいずれか一方にテーパ状の傾斜面５０ａ、５
０ｂを設けることにより、可動鉄心４０の外周面とスリ
ーブ４６の内周面との接触面積を小さくすることができ
るため、可動鉄心４０の摺動抵抗を低減することができ
るとともに、接触による塵埃等の発生を抑制することが
できる。

【００２６】弁機構部２６は、樹脂製材料によって形成
され、可動鉄心４０のロッド部４４に連結される軸部５
４と前記軸部５４と一体的に形成され、半径外方向に延
在するスカート部５６とからなるダイヤフラム５８と、
可動鉄心４０のロッド部４４に連結されて該可動鉄心４
０と一体的に変位自在に設けられ、前記ダイヤフラム５
８の軸部５４に装着される変位部材６０と、前記変位部
材６０とダイヤフラム５８との間に介装され、ゴム等の
弾性材料によって形成することによりスカート部５６を
保護する弾性部材６２と、スリーブ４６の環状溝部６４
と可動鉄心４０の環状突起部４２との間に介装され、可
動鉄心４０を固定鉄心３８から離間する方向に付勢して
いるばね部材６６とからなる。

【００２７】前記ダイヤフラム５８は、第１バルブボデ
ィ１６に形成された着座部６８に対して着座し、あるい
は着座部６８から離間することにより、圧力流体供給ポ
ート１２と圧力流体排出ポート１４ａ、１４ｂとが連通
する通路７０を開閉自在に設けられている。

【００２８】また、第１バルブボディ１６と第２バルブ
ボディ２０とによって形成された環状凹部７２内にダイ
ヤフラム５８のスカート部５６の周縁部が挿入され、挟
持されている。

【００２９】本発明の実施の形態に係る電磁弁１０は、
基本的には以上のように構成されるものであり、次にそ
の動作並びに作用効果について説明する。

【００３０】図１は、コイル３４に対して電流を供給し
ていない非励磁状態にあり、ダイヤフラム５８が着座部
６８に着座して圧力流体供給ポート１２と圧力流体排出
ポート１４ａ、１４ｂとの連通が遮断されたオフ状態を
示している。

【００３１】このようなオフ状態において、図示しない
電源を付勢してコイル３４に通電することにより該コイ
ル３４が励磁され、その励磁作用によって可動鉄心４０
が固定鉄心３８側に吸引され、図２に示されるように、
電磁弁１０がオフ状態からオン状態に切り換わる。

【００３２】すなわち、ばね部材６６のばね力に抗し
て、可動鉄心４０が固定鉄心３８側に向かって微小距離
だけ変位し、変位部材６０が可動鉄心４０と一体的に上
昇する。その際、可動鉄心４０の上端部が固定鉄心３８
の下端部に当接することにより変位終端位置となる（図
２参照）。

【００３３】従って、可動鉄心４０の変位作用下にダイ
ヤフラム５８が着座部６８から離間することにより、図
２に示されるように、圧力流体供給ポート１２と圧力流
体排出ポート１４ａ、１４ｂとが連通したオン状態とな
る。この結果、圧力流体供給ポート１２から導入された
圧力流体は、ダイヤフラム５８と着座部６８との間の間
隙を通過し、さらに通路７０および圧力流体排出ポート
１４ａ、１４ｂを通じて図示しない流体機器に供給され
る。

【００３４】以上により本実施の形態では、可動鉄心４
０の外周面を環状突起部４２に向かって徐々に縮径する
傾斜面５０ａ、またはスリーブ４６の内周面にボビン３
６から離間する方向に向かって徐々に拡径する傾斜面５
０ｂを設けることにより、コイル３４の励磁作用下に可
動鉄心４０が軸線方向に変位する際において、可動鉄心
４０の外周面とスリーブ４６の内周面との接触面積を抑
制することができるため、コイル３４の吸引力を低下さ
せることがなく、可動鉄心４０の摺動抵抗を低減するこ
とができる。

【００３５】また、可動鉄心４０が変位する際の摺動抵
抗が抑制されることにより、可動鉄心４０の外周面とス
リーブ４６の内周面との接触による塵埃等の発生を抑制
することができ、塵埃等の発生による作動不良等を防止
することができる。

【００３６】その結果、耐久性をより一層向上させるこ
とができるため、より一層長期にわたって使用すること
が可能となる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。

【００３８】すなわち、可動鉄心のスリーブと略対向す
る位置、またはスリーブの内周面にテーパ状に形成され
たテーパ面を設けることにより、可動鉄心が変位する際
において可動鉄心とスリーブとの摺動抵抗を低減させて
いる。従って、可動鉄心がより円滑に摺動することがで
きるとともに、可動鉄心とスリーブとの接触作用下に発
生する塵埃等を抑制することができる。

【００３９】その結果、電磁弁の耐久性をより一層向上
させるとともに、作動不良を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る電磁弁の弁閉時にお
ける縦断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る電磁弁の弁開時にお
ける縦断面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る電磁弁の弁閉時にお
ける可動鉄心の傾斜面の部分拡大図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る電磁弁の弁閉時にお
けるスリーブの傾斜面の部分拡大図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る電磁弁のストローク
と吸引力との関係を示す特性線図である。

【図６】従来技術に係る電磁弁の縦断面図である。

【符号の説明】

１０…電磁弁 １２…圧力流体供
給ポート １４ａ、１４ｂ…圧力流体排出ポート １６…第１バルブボディ １８…環状段部 ２０…第２バルブボディ ２２…ボンネット ２４…ソレノイド部 ２６…弁機構部 ３０ａ、３０ｂ…シール部材 ３４…コイル ３６…ボビン ３８…固定鉄心 ４０…可動鉄心 ４２…環状突起部 ４４…ロッド部 ４６…スリーブ ４８…クリアランス ５０ａ、５０ｂ…
傾斜面 ５８…ダイヤフラム ６０…変位部材 ６２…弾性部材 ６４…環状溝部 ６６…ばね部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ソレノイドの励磁作用下に可動鉄心を吸引
   することにより、弁体を変位させる電磁弁において、 前記可動鉄心の外周面を囲繞する磁性体からなる環状の
   スリーブを備え、 前記スリーブと略対向する位置の前記可動鉄心の外周面
   を、前記弁体の方向に向けて徐々に縮径するテーパ面と
   し、あるいは、前記スリーブの内周面を、前記弁体の方
   向に向けて徐々に拡径するテーパ面とすることを特徴と
   する電磁弁。
2. 【請求項２】請求項１記載の電磁弁において、 前記テーパ面は、前記可動鉄心、または前記スリーブの
   軸線に対して１°乃至５０°の角度の範囲内で傾斜して
   設定されることを特徴とする電磁弁。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の電磁弁において、 前記可動鉄心の前記テーパ面は、非励磁状態において、
   前記スリーブのソレノイド側の一端面の延長と前記可動
   鉄心の外周面との交点を起点として徐々に傾斜するよう
   に形成されることを特徴とする電磁弁。
4. 【請求項４】請求項１記載の電磁弁において、 前記可動鉄心のテーパ面と前記スリーブの内周面との
   間、または前記可動鉄心の外周面と前記スリーブのテー
   パ面との間には、所定間隔延在するエアーギャップが形
   成されることを特徴とする電磁弁。