JP2003083465A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソレノイド部の耐久性および応答性を向上さ
せ、製造時の組立性を向上させる低コストの電磁弁を提
供する。 【解決手段】 外周面にソレノイドコイル２６を有し鉄
心収容孔３７ａにストッパ３８が形成されるボビン３７
と、鉄心収容孔３７ａに固定される固定鉄心２７と、ス
トッパ３８を介して他端側に軸方向に摺動自在に設けら
れる可動鉄心２８とが装着されている。電磁力により可
動鉄心２８は固定鉄心２７に向かう後退方向に摺動さ
れ、ストッパ３８により摺動が規制されることにより鉄
心の接触が抑制される。可動鉄心に嵌合され給気弁３１
を保持する嵌合スリーブ３０には、ばね受け部３０ａと
排気弁３３を押圧するピン３０ｂとが一体に形成され、
部材が削減されるとともに、ばね部材３４の付勢力は嵌
合スリーブ３０を介して可動鉄心２８に伝達され、可動
鉄心２８製造時の切削量が削減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁力により開閉
が制御される電磁弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気圧源からの圧縮空気により空気圧シ
リンダなどの空気圧機器を駆動する際に、空気圧源と空
気圧機器とを接続する配管には、空気圧機器に圧縮空気
を供給制御するための電磁弁が装着される。

【０００３】この電磁弁としては、実開平６−７１９８
０号公報に開示されるように、ソレノイドコイルへの通
電により駆動される可動鉄心によって弁体を直接駆動す
るようにしたタイプの直動式と、実開平７−１６００６
号公報に開示されるように、可動鉄心によりパイロット
弁体を駆動してパイロット流路を開閉し、パイロット流
体によって主弁軸をさせるようにしたタイプの間接作動
式とがある。いずれのタイプにあっても、ソレノイド部
には、固定される固定鉄心、軸方向に移動自在に装着さ
れる可動鉄心、および鉄心の外周部に巻き付けられるソ
レノイドコイルが設けられる。

【０００４】ソレノイドコイルに通電を行うと、鉄心は
磁化され、固定鉄心に向けて可動鉄心が吸引されて移動
する。一方、ソレノイドコイルの通電を遮断すると、鉄
心の磁化は解除され可動鉄心に装着されるばね部材の反
発力により、可動鉄心は吸引前の位置に戻される。この
ような可動鉄心に弁体を連動させ、流路に開口する弁座
に対して作動させるようにすると、ソレノイドコイルの
通電および通電遮断を制御することによって流路の開放
および閉塞を制御することができる。

【０００５】また、１つのソレノイド部を駆動すること
により２つの流路を開閉する電磁弁として、実開平６−
７１９８０号公報に開示されるように、軸方向に対面し
て配置される２つの流路を２つの連動する弁体で挟み込
むものがある。このような電磁弁は、可動鉄心に固定さ
れる第１の弁体と、２つの流路を介して第１の弁体に対
面する第２の弁体とを有しており、第２の弁体には可動
鉄心との間に配置されるプランジャピンなどが当接する
ことにより可動鉄心の動作が伝達される。２つの流路は
一方が開放されるときには他方が閉塞され、一方が閉塞
されるときには他方が開放されることにより、作動流体
の供給が制御される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の電磁弁は、ソレ
ノイドコイルに通電を行うと、吸引される可動鉄心が固
定鉄心に衝突することで軸方向の移動が規制される。こ
のため、鉄心同士の衝突により鉄心が摩耗されソレノイ
ド部の耐久性が低下するおそれがある。また、吸引中は
鉄心同士が接触しているため、鉄心に残留磁気が発生し
易くソレノイドコイルの通電を遮断し、吸引を解除した
ときの応答性を悪化するおそれがある。

【０００７】また、可動鉄心を吸引前の位置に作動させ
るばね部材を装着するため、従来の電磁弁の可動鉄心に
はばね受け部が形成されていた。このばね受け部を鉄心
本体より大径に形成すると、可動鉄心を製造する際の切
削量が多くなる一方、切削量を減らすため、ばね受け部
を鉄心本体より小径となる溝として形成すると、ばね部
材のコイル直径より大径となる鉄心本体を通す必要があ
り、ばね部材の組み付けが困難となる。また、複数のプ
ランジャピンなどを用いて２つの弁体を作動させる電磁
弁にあっては、部品点数が増加しており組立作業が煩雑
になるおそれがある。

【０００８】本発明の目的は、ソレノイド部の耐久性お
よび応答性が向上する電磁弁を提供することにある。

【０００９】本発明の目的は、製造時の組立性が向上す
る電磁弁を低コストにて提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の電磁弁は、外周
面にソレノイドコイルが巻き付けられ、鉄心収容孔が形
成されるボビンと、前記鉄心収容孔の一端部側に固定さ
れる固定鉄心と、前記鉄心収容孔の他端部側に軸方向に
摺動自在に設けられ、流路を開閉する弁体が取り付けら
れる可動鉄心と、前記固定鉄心と前記可動鉄心との間に
前記鉄心収容孔内に突出して設けられるストッパとを有
し、前記ソレノイドコイルの通電により前記可動鉄心が
前記固定鉄心に向けて後退移動するときに、前記ストッ
パに摺動限位置が規制されて前記可動鉄心が前記固定鉄
心に当接しないことを特徴とする。

【００１１】本発明の電磁弁は、前記固定鉄心または前
記可動鉄心のいずれかの端部に前記ストッパに沿う小径
鉄心が形成され、前記ストッパの軸方向長さよりも前記
小径鉄心の軸方向長さが短く形成されることを特徴とす
る。

【００１２】本発明の電磁弁は、外周面にソレノイドコ
イルが巻き付けられ、鉄心収容孔が形成されるボビン
と、前記鉄心収容孔の一端部側に固定される固定鉄心
と、前記鉄心収容孔の他端部側に軸方向に摺動自在に設
けられる可動鉄心と、前記可動鉄心に嵌合され、第１の
流路を開閉する第１の弁体が設けられる嵌合スリーブ
と、前記第１の弁体に対向して配置され、第２の流路を
開閉する第２の弁体と、前記第２の弁体に向けて突出し
て前記嵌合スリーブに一体に形成され、先端が前記第２
の弁体に接触する複数本のピンと、前記嵌合スリーブに
一体に形成され、ばね部材を支持するばね受け部とを有
することを特徴とする。

【００１３】本発明の電磁弁は、前記可動鉄心の先端面
から軸方向に突出するくびれ部の先端に係合部を設け、
前記係合部が嵌合する大径孔と前記くびれ部が嵌合する
小径孔とを前記嵌合スリーブに形成し、前記嵌合スリー
ブを前記可動鉄心に押し込むことで前記係合部により前
記嵌合スリーブを前記可動鉄心に取り付けることを特徴
とする。

【００１４】本発明の電磁弁は、前記大径孔に前記第１
の弁体を収容することを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１６】図１は本発明の一実施の形態である電磁弁
を示す断面図である。この電磁弁は間接作動式の電磁弁
であり、空気圧機器を作動制御するために適用される。
図１に示すように、この電磁弁は一端部に空気圧機器に
圧縮空気を供給する主弁部１０を有し、他端部にはパイ
ロットブロック１１ａとソレノイド部１１ｂとからな
り、主弁部１０を作動制御するパイロット弁ユニット１
１を有している。

【００１７】主弁部１０は直方体形状の主弁ブロック１
０ａを有しており、主弁ブロック１０ａには一端から他
端に貫通して長手方向に主弁孔１２が形成され、この主
弁孔１２にそれぞれ開口する供給ポートＰ、２つの出力
ポートＡ，Ｂ、および２つの排気ポートＲａ，Ｒｂが形
成されている。主弁孔１２には複数のスプール弁体１３
を有するスプール弁軸１４が軸方向に摺動自在に装着さ
れており、この電磁弁は供給ポートＰからの圧縮空気を
いずれか一方の出力ポートに切換供給し、他方の出力ポ
ートの圧縮空気を排気することのできる５ポート電磁弁
となる。

【００１８】主弁ブロック１０ａの一端面にはエンドカ
バー１０ｂが取り付けられ、エンドカバー１０ｂとスプ
ール弁軸１４の一端に形成されるピストン１５とにより
圧力室１６が形成されている。主弁ブロック１０ａの他
端面にはパイロットブロック１１ａが取り付けられ、パ
イロットブロック１１ａに形成されるピストン室１７に
は、スプール弁軸１４の他端に当接するピストン１８が
軸方向に摺動自在に収容され、ピストン１８の一方面側
に圧力室１９が形成されている。なお、ピストン１８の
受圧面積はピストン１５に比して大きく設定されてい
る。

【００１９】このように形成される圧力室１６にパイロ
ット流体を供給し圧力室１９内を排気すると、スプール
弁軸１４は図１に示す右方向に駆動され、出力ポートＡ
と供給ポートＰとが連通し、出力ポートＢと排気ポート
Ｒｂとが連通する。一方、圧力室１９にパイロット流体
を供給すると、図１に示す左方向に駆動され、出力ポー
トＡと排気ポートＲａとが連通し、出力ポートＢと供給
ポートＰとが連通する。なお、図１はスプール弁軸１４
が右方向に駆動された状態を示す。

【００２０】このようにパイロット流体を供給するた
め、主弁ブロック１０ａにパイロット流路２０とこの流
路２０に開口するパイロットポート２１とが形成されて
おり、パイロット流路２０の一端はエンドカバー１０ｂ
に連通され、図１に矢印２２で示す流路を経て圧力室１
６に連通されている。

【００２１】また、パイロットブロック１１ａには、パ
イロット流路２０の他端と連通する給気流路２３と、外
部およびピストン室１７に連通する排気流路２４とが形
成され、パイロットブロック１１ａの端面に弁室２５が
形成されている。さらに、パイロットブロック１１ａに
は給気流路２３と弁室２５とを連通する連通孔２３ａ
と、排気流路２４と圧力室１９とを連通する連通孔２４
ａとが形成されており、それぞれの連通孔２３ａ，２４
ａを開閉するため、ソレノイドコイル２６の通電により
固定鉄心２７に向けて吸引される可動鉄心２８がソレノ
イド部１１ｂに組み込まれている。

【００２２】可動鉄心２８の先端には、ばね受け部３０
ａと２本のピン３０ｂとが一体に形成される嵌合スリー
ブ３０が装着され、嵌合スリーブ３０には給気弁３１が
装着されている。また、パイロットブロック１１ａに
は、圧力室１９と弁室２５を連通する２つの連通孔３２
が形成され、この連通孔３２に案内されることにより嵌
合スリーブ３０のピン３０ｂの先端が圧力室１９に配置
され、圧力室１９に配置される排気弁３３にピン３０ｂ
の先端が当接する。さらに、嵌合スリーブ３０のばね受
け部３０ａには、給気弁３１を連通孔２３ａに向けて付
勢するばね部材３４が装着されており、排気弁３３には
排気弁３３を連通孔２４ａに向けて付勢するばね部材３
５が装着されている。

【００２３】このように、それぞれの給気弁３１と排気
弁３３とは嵌合スリーブ３０を介して可動鉄心２８と連
動するようになっており、可動鉄心２８の作動により連
通孔２３ａ，２４ａは開閉される。したがって、ソレノ
イドコイル２６に通電を行い可動鉄心２８が磁気力によ
り吸引され後退移動すると、連通孔２３ａが開かれ連通
孔２４ａが閉じられる。一方、ソレノイドコイル２６の
通電を遮断し可動鉄心２８がばね部材３４のばね力によ
り前進移動すると、連通孔２４ａが開かれ連通孔２３ａ
が閉じられることになる。なお、図１はソレノイドコイ
ル２６の通電が遮断されている状態を示す。

【００２４】パイロットポート２１にパイロット流体を
供給した状態のもとでソレノイドコイル２６の通電を行
うと、連通孔２４ａは閉じられ連通孔２３ａは開かれる
ため、パイロット流路２０より給気流路２３を経て案内
されるパイロット流体は、弁室２５から連通孔３２を経
て圧力室１９に案内されピストン１８を押圧する。この
とき、圧力室１６にパイロット流路２０を経てパイロッ
ト流体が供給されているが、ピストン１５に比してピス
トン１８の受圧面積は大きく設定されるため、スプール
弁軸１４は図１に示す左方向に摺動を行い、出力ポート
Ａと排気ポートＲａとが連通され、出力ポートＢと供給
ポートＰとが連通される。

【００２５】一方、ソレノイドコイル２６の通電を遮断
すると、連通孔２４ａは開かれ連通孔２３ａは閉じられ
るため、圧力室１９のパイロット流体は排気流路２４を
経て外部に排気される。このとき圧力室１６に供給され
るパイロット流体により、ピストン１５は押圧されスプ
ール弁軸１４は図１に示す右方向に摺動を行い、出力ポ
ートＡと供給ポートＰとが連通され、出力ポートＢと排
気ポートＲｂとが連通される。

【００２６】なお、弁室２５に向けて装着される押ボタ
ン３６を押圧することにより、可動鉄心２８は図１に示
す右方向に移動され、ソレノイドコイル２６に通電する
ことができない状況であっても、出力ポートＡと排気ポ
ートＲａとが連通され、出力ポートＢと供給ポートＰと
が連通される。

【００２７】図２は可動鉄心２８に装着される嵌合スリ
ーブ３０を示す分解斜視図である。図２に示すように、
嵌合スリーブ３０を装着するために、ソレノイド部１１
ｂに摺動自在に組み込まれる可動鉄心２８は、摺動部２
８ａとくびれ部２８ｂとにより構成される。くびれ部２
８ｂは摺動部２８ａの外径より小径に形成され、くびれ
部２８ｂの先端には、くびれ部２８ｂよりも大きな外径
を有する係合部２８ｃが形成されている。

【００２８】このくびれ部２８ｂに装着される嵌合スリ
ーブ３０は、弾性材料により形成されており、図２に破
線で示すように、くびれ部２８ｂに対応する小径孔３０
ｃが形成され、係合部２８ｃおよび給気弁３１を収容す
る大径孔３０ｄが小径孔３０ｃと連通するように形成さ
れている。なお、前述したように嵌合スリーブ３０には
可動鉄心２８を前進方向に付勢するばね部材３４を保持
するためのばね受け部３０ａ、および排気弁３３を押圧
するピン３０ｂが一体に形成されている。

【００２９】このように、可動鉄心２８を前進移動させ
るばね部材３４のばね受け部３０ａを嵌合スリーブ３０
に形成することにより、従来の電磁弁のように摺動部２
８ａの外径よりも大径となるばね受けを形成する必要が
なく、可動鉄心２８を加工する際の切削量を減少するこ
とができる。

【００３０】また、可動鉄心２８と嵌合スリーブ３０と
は別部材であるため、可動鉄心２８の摺動部２８ａの外
径より小径のコイル直径を有するばね部材３４を使用す
る場合であっても、ばね部材３４の装着性が悪化するこ
とはない。ピン３０ｂが嵌合スリーブ３０に一体に形成
されるため、部品点数が削減され組み付け性も向上され
る。係合部２８ｃが嵌合する大径孔３０ｄに給気弁３１
が装着されるため、新たな装着部を設けることなく給気
弁３１を保持することができる。

【００３１】さらに、嵌合スリーブ３０は弾性変形する
ため、くびれ部２８ｂに押圧することで容易に嵌合する
ことができるが、係合部２８ｃと大径孔３０ｄとが嵌合
するため、引っ張り方向に力が加えられても外れること
はない。

【００３２】図３はソレノイド部１１ｂの一部を示す斜
視図である。図１および図３に示すように、ソレノイド
部１１ｂはソレノイドコイル２６が外周面に巻き付けら
れたボビン３７を有し、ボビン３７の鉄心収容孔３７ａ
には固定鉄心２７が固定され、同様に鉄心収容孔３７ａ
には固定鉄心２７に対面して可動鉄心２８が軸方向に摺
動自在に装着されている。また、鉄心収容孔３７ａに突
出するストッパ３８が形成され、これらの鉄心２７，２
８はストッパ３８を挟んで対面している。可動鉄心２８
の端部には、ストッパ３８に沿って形成される小径鉄心
２８ｄが形成されており、小径鉄心２８ｄの軸方向長さ
はストッパ３８の軸方向長さに比して短く形成されてい
る。

【００３３】このようなソレノイド部１１ｂを有する電
磁弁において、ソレノイドコイル２６に通電を行うと、
固定鉄心２７に向けて可動鉄心２８が吸引される。図３
に示すように、吸引されると可動鉄心２８はストッパ３
８に当接することによって軸方向の移動が規制される。
このとき、ストッパ３８に比べて小径鉄心２８ｄの軸方
向長さは短く設定されるため、可動鉄心２８に形成され
る小径鉄心２８ｄと固定鉄心２７とが接触することはな
く、鉄心２７，２８の接触による摩耗を防ぎソレノイド
部１１ｂの耐久性を向上することができる。また、鉄心
２７，２８の接触がないため、鉄心２７，２８に発生す
る残留磁気が抑制されソレノイドコイル２６の通電を遮
断した際の応答性を向上することができる。

【００３４】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。たとえば、図示する電磁弁
は外部パイロット流体により作動する５ポート電磁弁で
あるが、供給ポートＰとパイロット流路２０とを連通さ
せ内部パイロット式の電磁弁としても良く、５ポートに
限定されるものではない。また、間接作動式の電磁弁に
限らず、直動式の電磁弁に使用しても良い。

【００３５】また、図示する嵌合スリーブ３０に一体に
形成されるピン３０ｂは２本であるが、より多くのピン
３０ｂを形成しても良い。さらに、可動鉄心２８に形成
される小径鉄心２８ｄは固定鉄心２７に形成しても良
く、接触することのない長さで可動鉄心２８および固定
鉄心２７のそれぞれに形成しても良い。

【００３６】図示するストッパ３８はボビン３７に一体
に形成されているが別部材として形成しても良く、スト
ッパ３８は環状に限定されるものではない。なお、嵌合
スリーブ３０に装着される給気弁３１を排気弁として使
用し、ピン３０ｂに当接する排気弁３３を給気弁として
使用しても良いことはいうまでもない。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、ストッパにより固定鉄
心と可動鉄心との接触を防ぐことにより、残留磁気を発
生させることがなく電磁弁の応答性を向上することがで
きる。

【００３８】本発明によれば、ストッパの内周に沿う小
径鉄心を形成し固定鉄心と可動鉄心との距離を短縮する
ことにより、通電時の吸引力を大きく発生させることが
できる。

【００３９】本発明によれば、可動鉄心を前進側に付勢
するばね部材のばね受けを嵌合スリーブに形成し、可動
鉄心に装着することにより、可動鉄心の加工時における
切削量を減少することができ、ばね部材の装着性を向上
することができる。

【００４０】本発明によれば、嵌合スリーブに弁体を押
圧する複数本のピンを一体に形成することにより、電磁
弁の部品点数を削減することができる。

【００４１】本発明によれば、可動鉄心のくびれ部に係
合部を形成し、弾性材料による嵌合スリーブに大径孔を
形成することにより、可動鉄心と嵌合スリーブとの結合
を容易に行うことができる。

【００４２】本発明によれば、大径孔に第１の弁体を収
容することにより、加工を追加することなく第１の弁体
を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である電磁弁を示す断面
図である。

【図２】図１の一部を示す分解斜視図である。

【図３】図１の一部を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ 主弁部 １０ａ 主弁ブロック １０ｂ エンドカバー １１ パイロット弁ユニット １１ａ パイロットブロック １１ｂ ソレノイド部 １２ 主弁孔 １３ スプール弁体 １４ スプール弁軸 １５ ピストン １６ 圧力室 １７ ピストン室 １８ ピストン １９ 圧力室 ２０ パイロット流路 ２１ パイロットポート ２３ 給気流路（流路，第１の流路） ２３ａ 連通孔 ２４ 排気流路（第２の流路） ２４ａ 連通孔 ２５ 弁室 ２６ ソレノイドコイル ２７ 固定鉄心 ２８ 可動鉄心 ２８ａ 摺動部 ２８ｂ くびれ部 ２８ｃ 係合部 ２８ｄ 小径鉄心 ３０ 嵌合スリーブ ３０ａ ばね受け部 ３０ｂ ピン ３０ｃ 小径孔 ３０ｄ 大径孔 ３１ 給気弁（弁体，第１の弁体） ３２ 連通孔 ３３ 排気弁（第２の弁体） ３４ ばね部材 ３５ ばね部材 ３６ 押ボタン ３７ ボビン ３７ａ 鉄心収容孔 ３８ ストッパ Ａ，Ｂ 出力ポート Ｐ 供給ポート Ｒａ，Ｒｂ 排気ポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H106 DA08 DA23 DA33 DB02 DB12 DB23 DB32 DC02 DD09 EE34 EE48 GA14 GA15 GA25 KK02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面にソレノイドコイルが巻き付けら
   れ、鉄心収容孔が形成されるボビンと、 前記鉄心収容孔の一端部側に固定される固定鉄心と、 前記鉄心収容孔の他端部側に軸方向に摺動自在に設けら
   れ、流路を開閉する弁体が取り付けられる可動鉄心と、 前記固定鉄心と前記可動鉄心との間に前記鉄心収容孔内
   に突出して設けられるストッパとを有し、 前記ソレノイドコイルの通電により前記可動鉄心が前記
   固定鉄心に向けて後退移動するときに、前記ストッパに
   摺動限位置が規制されて前記可動鉄心が前記固定鉄心に
   当接しない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、前記固
   定鉄心または前記可動鉄心のいずれかの端部に前記スト
   ッパに沿う小径鉄心が形成され、前記ストッパの軸方向
   長さよりも前記小径鉄心の軸方向長さが短く形成される
   ことを特徴とする電磁弁。
3. 【請求項３】 外周面にソレノイドコイルが巻き付けら
   れ、鉄心収容孔が形成されるボビンと、 前記鉄心収容孔の一端部側に固定される固定鉄心と、 前記鉄心収容孔の他端部側に軸方向に摺動自在に設けら
   れる可動鉄心と、 前記可動鉄心に嵌合され、第１の流路を開閉する第１の
   弁体が設けられる嵌合スリーブと、 前記第１の弁体に対向して配置され、第２の流路を開閉
   する第２の弁体と、前記第２の弁体に向けて突出して前
   記嵌合スリーブに一体に形成され、先端が前記第２の弁
   体に接触する複数本のピンと、 前記嵌合スリーブに一体に形成され、ばね部材を支持す
   るばね受け部とを有することを特徴とする電磁弁。
4. 【請求項４】 請求項３記載の電磁弁において、前記可
   動鉄心の先端面から軸方向に突出するくびれ部の先端に
   係合部を設け、前記係合部が嵌合する大径孔と前記くび
   れ部が嵌合する小径孔とを前記嵌合スリーブに形成し、
   前記嵌合スリーブを前記可動鉄心に押し込むことで前記
   係合部により前記嵌合スリーブを前記可動鉄心に取り付
   けることを特徴とする電磁弁。
5. 【請求項５】 請求項４記載の電磁弁において、前記大
   径孔に前記第１の弁体を収容することを特徴とする電磁
   弁。