JP2003172469A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ソレノイドの励磁作用下に変位する可動鉄心の
摺動抵抗の低減を図る。 【解決手段】第１〜第３のポート１２、１４、１６が形
成されるバルブボディ１８と、該バルブボディ１８の上
部に一体的に連結されるボンネット２０と、前記ボンネ
ット２０の内部に配設され、且つコイル５２が巻回され
たボビン５４と、前記ボビン５４の孔部５５の内周面に
所定長突出した突出部６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｆ
と、該ボビン５４の孔部５５内に軸線方向に沿って変位
自在に挿通された可動鉄心５８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
作用下にボビンの内部を変位する可動鉄心の摺動抵抗の
低減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て
おり、前記電磁弁では、ソレノイド（電磁石）を励磁す
ることによりボビンの孔部の内周面に沿って可動鉄心を
固定鉄心側に吸引して変位させ、該可動鉄心と一体的に
弁体を作動させる方法が一般的に採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術に
係る電磁弁においては、可動鉄心がソレノイドの励磁作
用下にボビンの孔部の内周面を軸線方向に沿って変位す
る際、可動鉄心の摺動面とボビンの内周面とが面接触し
て摺動抵抗が発生し、コントローラ等からの電気信号に
対して電磁弁の応答速度が遅れるという問題がある。

【０００４】また、可動鉄心の摺動面とボビンの内周面
とが面接触しながら摺動するため可動鉄心およびボビン
の摺動部分が磨耗し、耐久性が低下するとともにメンテ
ナンスサイクルが短いという問題がある。

【０００５】本発明は、前記の問題を考慮してなされた
ものであり、可動鉄心がボビンの内部を変位する際の摺
動抵抗を低減することにより、電磁弁の応答性および耐
久性の向上を可能とした電磁弁を提供することを目的と
する。

【０００６】

【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、
前記ソレノイドはコイルが巻回された中空状のボビンを
有し、前記ボビンの孔部の内周面に前記可動鉄心側に向
かって突出させた突出部が設けられ、前記突出部は、前
記可動鉄心の外壁面に当接するように形成されることを
特徴とする。

【０００７】また、前記突出部を前記可動鉄心の軸線方
向に沿って、あるいは前記可動鉄心の軸線と略直交する
方向に沿って単数または複数形成するとよい。

【０００８】本発明によれば、ボビンの孔部の内周面に
可動鉄心側に向かって突出した突出部を設け、前記可動
鉄心をソレノイドの励磁作用下に前記突出部上を摺動さ
せる。従って、本発明では、従来技術に係る電磁弁と比
較して可動鉄心とボビンとの接触面積が小さいため、ボ
ビンの孔部に沿って可動鉄心を円滑に変位させることが
できる。この結果、可動鉄心の摺動抵抗が低減され、電
磁弁の応答性および耐久性が向上する。

【０００９】

【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。

【００１０】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。

【００１１】この電磁弁１０は、所定間隔離間し、並列
に配置された複数の第１〜第３ポート１２、１４、１６
が側面に形成されるバルブボディ１８と、該バルブボデ
ィ１８の上部に一体的に連結される金属製の薄板材から
なるボンネット２０と、前記ボンネット２０の内部に配
設されるソレノイド部２２と、前記ソレノイド部２２の
励磁作用下に第１〜第３ポート１２、１４、１６の連通
状態を相互に切り換える弁機構部２４とを有する。

【００１２】バルブボディ１８の側面には、図示しない
圧力流体供給源から圧力流体が供給される第１ポート１
２と、該第１ポート１２の上方に所定間隔離間して形成
され、流体が排出される第２ポート１４と、さらに該第
２ポート１４の上方に所定間隔離間して形成され、後述
する室２６の内部の流体を大気中に開放する第３ポート
１６とが下から順に形成されている。

【００１３】バルブボディ１８の略中央部には、前記第
１〜第３ポート１２、１４、１６とそれぞれ連通する室
２６が形成され、該室２６の略中央下部には、室２６側
へ所定長突出した弁座部２８が形成されている。該弁座
部２８の略中央には、バルブボディ１８の内部を介して
前記第１ポート１２と連通する通路３０が形成されてい
る。

【００１４】また、前記室２６の上部側に形成される段
部には、樹脂製材料からなるガイド部材３２が一体的に
装着されている。前記ガイド部材３２の外周面の溝部に
は、第１シール部材３４が装着されるとともに、略中央
部には、弁座部２８の方向に向かって所定長突出した凸
部３６が形成されている。前記凸部３６の略中央部に
は、先端部から軸線方向に沿って延在する第１連通路３
８が形成され、また、前記第１連通路３８と連通し、且
つ略直交する第２連通路４０（図５および図７参照）
が、ガイド部材３２の内部に形成されている。

【００１５】前記第２連通路４０は、ガイド部材３２の
外周部に形成される凹部４２に連通している。前記凹部
４２は、ガイド部材３２に装着される第１シール部材３
４および後述する第２シール部材６４によって気密が保
持されている。

【００１６】さらに、図５および図７に示されるよう
に、ガイド部材３２の外側には、弁座部２８の方向に向
かって所定長突出したフランジ部４４が形成されてい
る。

【００１７】さらに、第１〜第３ポート１２、１４、１
６の一端面には、図１および図６に示されるように、内
部に形成される環状溝を介して弾性材料からなるガスケ
ット４６が一体的に装着され、図示しない他の流体機器
等に接続した際における各ポート１２、１４、１６の気
密を保持している。

【００１８】前記ボンネット２０の上面には、図示しな
い電源からソレノイド部２２に電流を供給するための一
組のリード線５０ａ、５０ｂ（図５および図７参照）が
接続されている。

【００１９】ソレノイド部２２は、前記ボンネット２０
の内部に配設され、且つコイル５２が巻回された中空状
のボビン５４と、前記ボンネット２０に一端部が連結さ
れた固定鉄心５６と、該ボビン５４が貫通する孔部５５
内に軸線方向に沿って変位自在に挿通され、後述するば
ね部材７４の作用下に固定鉄心５６から離間する方向に
付勢された可動鉄心５８とからなる。なお、前記固定鉄
心５６および可動鉄心５８は、軸線と直交する断面形状
が略長方形状に形成されるとともに、ボビン５４の孔部
５５の内周面も対応する断面略長方形状に形成される
（図２参照）。なお、ボビン５４の内周面、前記固定鉄
心５６および可動鉄心５８の断面形状は、略長方形状に
限定されるものではなく、長円形状または矩形形状等に
形成してもよい。

【００２０】前記ボビン５４の孔部５５の内周面には、
図２に示されるように、可動鉄心５８側にそれぞれ対向
して所定長突出する複数の突出部６０ａ〜６０ｆが形成
される。

【００２１】また、該突出部６０ａ〜６０ｆは、周方向
に沿って相互に所定間隔離間して形成されるとともに、
ボビン５４の孔部５５の内周側面に突出部６０ａと６０
ｅ、６０ｂと６０ｄ、６０ｃと６０ｆとがそれぞれ対向
して一対となって形成される。すなわち、突出部６０ａ
〜６０ｆを周方向に沿って相互に所定間隔離間して形成
することにより、前記突出部６０ａ〜６０ｆによって可
動鉄心５８の摺動面を略均等に支持することができる。
換言するとボビン５４の摺動面を略均等に支持するため
に、前記ボビン５４の孔部５５の内周面の周方向の寸法
に比例して突出部６０ａ〜６０ｆの数を増減させるとよ
い。

【００２２】さらに、突出部６０ａ〜６０ｆは、図３に
示されるように、弁体７０の係合爪部７６の近傍から可
動鉄心５８の摺動範囲内に軸線方向に沿って所定長延在
するとともに、複数の突出部６０ａ〜６０ｆは可動鉄心
５８の摺動面に当接するように形成されている。すなわ
ち、可動鉄心５８がコイル５２の励磁作用下に軸線方向
に変位する際、対向する突出部６０ａ〜６０ｆの平面上
を摺動する。

【００２３】なお、前記突出部６０ａ〜６０ｆを軸線方
向に沿って可動鉄心５８側から固定鉄心５６側まで延在
するように形成することなく、可動鉄心５８の摺動範囲
内にのみ延在するようにしてもよい。

【００２４】また、前記突出部６０ａ〜６０ｆは、可動
鉄心５８の軸線方向に沿った形状に限定されるものでは
なく、図４に示されるように、可動鉄心５８が摺動する
範囲内においてその軸線と略直交する周方向に沿って所
定間隔離間して複数形成してもよい。すなわち、突出部
６０ｇ〜６０ｉを所定間隔離間させることにより可動鉄
心５８の摺動面を略均等に支持することができる。

【００２５】さらに、図２に示される前記突出部６０ａ
の幅方向の寸法（Ａ）を小さくすると、可動鉄心５８と
の接触面積が従来技術に係る電磁弁と比較してより一層
小さくなるため、摺動抵抗を低減することができる。

【００２６】図１および図６に示されるように、バルブ
ボディ１８とボビン５４との間には、例えば、永久磁石
等の磁性体からなるリング体６２が挟持されるように設
けられ、前記リング体６２とガイド部材３２との接合面
には、ガイド部材３２の溝部を介して第２シール部材６
４が装着されている。該リング体６２は、内部に前記可
動鉄心５８が挿通する孔部６６を有する。なお、可動鉄
心５８の外周面とリング体６２の孔部６６との間には、
所定間隔だけ離間するクリアランスが設けられているた
め、リング体６２と可動鉄心５８とが接触することがな
く、該可動鉄心５８の摺動抵抗となることがない。

【００２７】ボビン５４とボンネット２０との間には、
該ボビン５４の上部に形成される溝部を介して第３シー
ル部材６８が装着され、ボビン５４とボンネット２０と
の気密を保持している。

【００２８】弁機構部２４は、可動鉄心５８と一体的に
連結され、該可動鉄心５８と連動する弁体７０と、該弁
体７０の略中央部に一体的に装着される弾性部材７２
と、ガイド部材３２の凸部３６の段部と弁体７０との間
に介装されるばね部材７４とからなる。前記弁体７０は
断面略コ字状に形成され（図１および図６参照）、該弁
体７０の二又状に分岐した一端部には、所定長内側へ膨
出する一組の係合爪部７６が形成され、前記係合爪部７
６は、可動鉄心５８の側面に形成される係合溝７８に係
合されている。その結果、弁体７０は、可動鉄心５８の
変位作用下に一体的に変位する。

【００２９】また、弁体７０の他端部の略中央部に配設
される弾性部材７２は、弁体７０の略中央部に形成され
る装着孔８０の内部に溶融した樹脂製材料を導入して固
化させる一体成形によって形成されている。すなわち、
弾性部材７２は、装着孔８０の内部に導入された溶融し
た樹脂製材料の固化作用下に弁体７０と一体的に装着さ
れる。その結果、図１に示されるように、可動鉄心５８
の変位作用下に弁座部２８に着座した際において弁座部
２８に押圧されるため、通路３０と室２６との気密が確
実に保持される。

【００３０】さらに、ばね部材７４は、弁体７０を弁座
部２８に押圧する方向に付勢している。

【００３１】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。

【００３２】図１は、コイル５２に対してリード線５０
ａ、５０ｂ（図５参照）より電流を供給していない非励
磁状態にあり、弁体７０の弾性部材７２の下面が弁座部
２８に着座して第１ポート１２と第２ポート１４との連
通が遮断されたオフ状態を示している。

【００３３】また、この際、第２ポート１４は、図５に
示されるように、弾性部材７２の上面とガイド部材３２
の凸部３６およびフランジ部４４との間に画成される間
隙を介して室２６と第１連通路３８とが連通した状態に
あるため、第２ポート１４が第２連通路４０および凹部
４２を介して第３ポート１６と連通している状態にあ
る。そのため、外部に連通された第３ポート１６と連通
している室２６は、大気開放状態となる。

【００３４】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５２に通電することにより該コイ
ル５２が励磁され、その励磁作用下によって可動鉄心５
８がボビン５４の突出部６０に沿って摺動してボンネッ
ト２０の固定鉄心５６側に吸引される。その結果、図５
および図７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。なお、この際、可動鉄心５８
が突出部６０ａ〜６０ｆの平面上を摺動して変位するた
め可動鉄心５８とボビン５４との接触面積が小さく、ボ
ビンに突出部を形成していない従来技術に係る電磁弁と
比較して摺動抵抗が低減されるため、可動鉄心５８がよ
り一層円滑に軸線方向に沿って変位する。

【００３５】そして、ばね部材７４のばね力に抗して、
可動鉄心５８が固定鉄心５６側に向かって微小距離だけ
変位することにより、可動鉄心５８と連結された弁体７
０が一体的に上昇する。その際、可動鉄心５８の上端部
が固定鉄心５６の端面に当接することにより変位終端位
置となる（図６および図７参照）。

【００３６】従って、可動鉄心５８の変位作用下に弁体
７０の弾性部材７２の下面が弁座部２８から離間するこ
とにより、図６に示されるように、第１ポート１２と第
２ポート１４とが通路３０および室２６を介して連通し
たオン状態となる。その結果、第１ポート１２から図示
しない圧力流体供給源によって供給された圧力流体は、
弾性部材７２と弁座部２８との間の間隙を通過し、室２
６および第２ポート１４を介して図示しない流体機器に
供給される。

【００３７】また、この際、弾性部材７２の上面が弁体
７０の変位作用下に凸部３６の先端およびフランジ部４
４の先端に当接するため、第１連通路３８が閉塞され、
該第１連通路３８と室２６との連通が遮断される。すな
わち第２ポート１４と第３ポート１６との連通が遮断さ
れている状態となる。

【００３８】以上により本実施の形態では、可動鉄心５
８が挿入されるボビン５４の孔部５５の内周面に該可動
鉄心５８側に向かって所定長突出した複数の突出部６０
ａ〜６０ｆ、６０ｇ〜６０ｉを形成し、該突出部６０ａ
〜６０ｆ、６０ｇ〜６０ｉに沿って可動鉄心５８を摺動
させることにより、可動鉄心５８とボビン５４との接触
面積が従来技術に係る電磁弁と比較して小さくなるた
め、前記可動鉄心５８の摺動抵抗を低減することができ
る。その結果、可動鉄心５８をより一層円滑に変位させ
ることができ、電磁弁１０の応答速度を向上させること
ができる。

【００３９】また、突出部６０ａ〜６０ｆ、６０ｇ〜６
０ｉを設けることにより可動鉄心５８とボビン５４との
接触面積が従来技術に係る電磁弁と比較して低減するた
め、可動鉄心５８とボビン５４との摺動時における接触
作用下に発生する磨耗を低減することができる。その結
果、例えば、樹脂製材料によって形成されたボビン５４
の耐久性を向上できるとともに、メンテナンスサイクル
を長期化することができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。

【００４１】すなわち、ボビンの孔部の内周面に可動鉄
心側に突出した突出部を設け、ソレノイドの励磁作用下
に可動鉄心が突出部の平面上を摺動するため、可動鉄心
とボビンとの摺動抵抗を低減することができる。その結
果、可動鉄心の応答速度を向上させることができるとと
もに、可動鉄心とボビンとの摺動部分における磨耗を抑
制できるため耐久性を向上させることができる。

【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】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図である。

【図３】図１において、可動鉄心および固定鉄心を取り
除いてコイルの孔部に形成された突出部を示す縦断面斜
視説明図である。

【図４】図３の突出部の変形例を示す縦断面斜視説明図
である。

【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。

【図６】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７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１０…電磁弁 １２…第１ポート １４…第２ポート １６…第３ポート １８…バルブボディ ２０…ボンネット ２２…ソレノイド部 ２４…弁機構部 ２６…室 ２８…弁座部 ３０…通路 ３２…ガイド部材 ３４…第１シール部材 ３６…凸部 ３８…第１連通路 ４０…第２連通路 ４２…凹部 ４４…フランジ部 ４６…ガスケット ５０ａ、５０ｂ…リー
ド線 ５２…コイル ５４…ボビン ５５…孔部 ５６…固定鉄心 ５８…可動鉄心 ６０ａ〜６０ｆ、６０
ｇ〜６０ｉ…突出部 ６２…リング体 ６４…第２シール部材 ６６…孔部 ６８…第３シール部材 ７０…弁体 ７２…弾性部材 ７４…ばね部材 ７６…係合爪部 ７８…係合溝 ８０…装着孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 則也 茨城県筑波郡谷和原村絹の台４−２−２ エスエムシー株式会社筑波技術センター内 Ｆターム(参考） 3H106 DA08 DA23 DB02 DB12 DB23 DB32 DC02 DC18 DD03 EE04 EE24 EE30 GA10 GA25 KK04

Claims (3)

【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、 前記ソレノイドはコイルが巻回された中空状のボビンを
   有し、前記ボビンの孔部の内周面に前記可動鉄心側に向
   かって突出させた突出部が設けられ、 前記突出部は、前記可動鉄心の外壁面に当接するように
   形成され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、 前記突出部は、前記可動鉄心の軸線方向に沿って形成さ
   れることを特徴とする電磁弁。
3. 【請求項３】請求項１記載の電磁弁において、 前記突出部は、前記可動鉄心の軸線と略直交する方向に
   沿って形成されることを特徴とする電磁弁。