JP2004360750A - 電磁弁 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、弁座との着座径を小さくして、小型化が可能な弁体を備えた電磁弁を提供する。また、本発明は、弁体における作動音の発生を抑えた電磁弁を提供する。
【解決手段】電磁弁の弁体30は、弁座40と当接する縦断面円弧状のシール部36と、シール部36から前記プランジャ24側へ向かって徐々に拡径する拡径部35と、を有している。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作動液流路を開閉する弁体を備えた電磁弁に関するものである。
【0002】
【背景技術】
従来、作動液体流路を開閉する電磁弁(ソレノイド・バルブ)は、通常時には閉弁していると共にコイルの通電による固定コアの励磁により開弁する常閉型電磁弁(ノーマルクローズ・バルブ)と、通常時には開弁していると共にコイルの通電による固定コアの励磁により閉弁する常開型電磁弁(ノーマルオープン・バルブ)とがある。このような電磁弁は、作動液流路を開口形成する弁座と、この弁座に対し当接・離間移動可能な弁体とを備えている。弁体は、弁座に当接することで作動液流路を遮蔽し、弁座から離れることで作動液流路を連通させることができる。
【0003】
このような電磁弁として、図5に示すように、球状の弁体300をプランジャ240の先端にかしめて取り付けたものがある(例えば、特許文献1参照。)。この球状の弁体300は、近接・離反移動可能なプランジャ240(常閉型電磁弁の場合は可動コア。常開型電磁弁の場合はリテーナ。)の先端に設けた円形凹部260内に圧入され、さらにプランジャ240の先端を球状の弁体300に対しかしめて結合するものである。このような電磁弁においては、弁体の小径化によって、弁座420への着座径が小さくなり、弁体を開閉するためのコイルの省電力化・小型化が可能となる。
【0004】
しかしながら、球状の弁体300を小径化しても弁体300はプランジャ240の先端でかしめなければならないため、弁座体400との干渉を考慮すると弁体300の小径化にも技術的な限界があった。具体的には、球体である弁体300をかしめるためには、プランジャ240の先端は、弁体300の高さ方向の半分よりも大きく包み込まなければならず、さらにかしめるための十分な肉厚も必要となるため、弁体300がある程度小さくなるとプランジャ240の先端が弁座体400と干渉することになる。
【0005】
また、図6に示すような弁体とプランジャを一体化したPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂製の弁体302も提案されている(例えば、特許文献2参照。)。このようなプランジャと一体化した弁体300は、円柱状の軸部350の先端に半球状のシール部360を形成するものである。しかしながら、このような弁体300においては、固定コア内を摺動しながら進退移動するプランジャとしての加工精度と、弁座と当接することによるシール性及び作動音低減を考慮した弁体としての加工精度と、が要求されるため、両方の機能を備えるための加工管理が必要であり、その管理が大変であった。
【0006】
【特許文献1】
特許第2745339号公報
【特許文献2】
特開2002−347597号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、弁座との着座径を小さくして、小型化が可能な弁体を備えた電磁弁を提供することを目的とする。また、弁体における作動音の発生を抑えた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】
上記課題を解決するため、本発明の第一の態様に係る作動液流路を開閉する弁体と弁座と、
前記弁体と共に前記弁座に対して進退可能なプランジャと、を有する電磁弁において、
前記弁体は、
前記弁座と当接する縦断面円弧状のシール部と、
前記シール部から前記プランジャ側へ向かって徐々に拡径する拡径部と、を有することを特徴とする。
【0009】
本発明の第一の態様によれば、電磁弁の弁体が縦断面円弧状のシール部と徐々に拡径する拡径部とを有することで、プランジャに対して弁体先端が先細りする形状となり、したがって、弁座と当接するシール部の着座径を従来より小さくすることができる。特に、シール部近傍に弁座と干渉するかしめ部分がなくなったことで従来より着座径を小さくすることが可能になる。着座径を小さくできることで、弁体を進退させるために必要とされる駆動力を小さくすることができ、コイルの小型化やコイルに通電する消費電力量の削減が可能となる。また、拡径部が、シール部からプランジャ側へ向かって徐々に拡径する形状であるため、作動液がスムーズに流れることができ、流体剥離による流体作動音を防止することができる。
【0010】
さらに、このような弁体に受ける作動液のスムーズな流れは、プランジャの進退方向と直行する方向のふらつきを防止するため、プランジャのふらつきによる弁体の受ける作動液の液圧の望ましくない変化を低減させることができる。このことは、特に、コイルへの電流制御等により、弁体と弁座との開弁圧(リリーフ圧)を調整して液圧を調整するような制御を行う場合、弁体を確実な精度で弁座に着座させることで、弁体の受ける液圧が安定するため、適正な液圧に制御することができる点で有利である。
【0011】
ここで、本発明の第一の態様に係る電磁弁においては、
前記弁体の拡径部は、前記シール部からプランジャ側へ向かって拡径するテーパ面とすることができる。
【0012】
このような構成とすることで、拡径部をテーパ面とすることで、微細な加工であっても容易に加工することができ、また、シール部から拡径部にかけて作動液がスムーズに流れることができるため、流体剥離による流体作動音も防止することができる。
【0013】
さらに、このような弁体に受ける作動液のスムーズな流れは、プランジャの進退方向と直行する方向のふらつきを防止するため、プランジャのふらつきによる弁体の受ける作動液の液圧の望ましくない変化を低減させることができる。このことは、特に、コイルへの電流制御等により、弁体と弁座との開弁圧(リリーフ圧)を調整して液圧を調整するような制御を行う場合、弁体を確実な精度で弁座に着座させることで、弁体の受ける液圧が安定するため、適正な液圧に制御することができる点で有利である。
【0014】
ここで、本発明の第一の態様に係る電磁弁においては、
前記弁体は、前記プランジャの先端に開口する接合部に圧入される接合軸部と、
前記接合軸部と前記拡径部を隔てて環状に突出するフランジ部と、を有することができる。
【0015】
このような構成とすることで、弁体とプランジャとを別体で製造し、弁体の接合軸部をプランジャの接合部に圧入して一体化することができる。例えば常開型電磁弁においては、硬度の必要な弁体と、非磁性体のリテーナを別々の材質で構成することができる。また、弁体にフランジ部を形成することで、小さな弁体をプランジャに圧入する際に、フランジを押して圧入することができる。
【0016】
ここで、本発明の第一の態様に係る電磁弁においては、
前記接合軸部の最大径は、前記拡径部の最大径よりも小さくすることができる。
【0017】
このような構成とすることで、小さな弁体の圧入作業に際して、接合軸部と拡径部とを間違えてプランジャへ挿入することを防止できる。
【0018】
ここで、本発明の第一の態様に係る電磁弁においては、
通電可能なコイルと、
前記コイルに通電することで励磁する固定コアと、を備える常開型電磁弁であって、
前記コイルに通電することで前記固定コアに吸着する可動コアを有し、
前記プランジャは、前記固定コアを貫通する弁孔に案内されて摺動するリテーナであり、
前記弁体は、前記弁座に対して付勢部材によって常時離間して配置され、
前記可動コアの吸着によって前記リテーナを押動して前記弁体を前記弁座と当接することができる。
【0019】
このような構成とすることで、常開型電磁弁のリテーナに設けられた弁体の着座径を小さくすることができる。
【0020】
ここで、前記リテーナは、
軸方向に貫通して形成された貫通孔と、
前記貫通孔の両端に形成された前記弁体を接合可能な接合部と、を有し、
前記接合部は、前記リテーナの軸方向中心に対して対称形状とすることができる。
【0021】
このような構成とすることで、前記リテーナのどちらの端にも同じ形状の接合部が形成されるので、リテーナの向きを確認することなく弁体を圧入する作業を行うことができる。したがって、リテーナに対して弁体を圧入する作業が簡略化できると共に、接合部のない側に弁体を誤って組付することを防止することができる。
【0022】
本発明の第一の態様に係る電磁弁においては、
通電可能なコイルと、
前記コイルに通電することで励磁する固定コアと、を備える常閉型電磁弁であって、
前記プランジャは、可動コアであり、
前記可動コアと前記固定コアとの間に設けた付勢部材によって前記弁体を前記弁座に常時当接させ、
前記コイルに通電して前記可動コアを前記固定コアに吸着させることで、前記弁体を前記弁座から離間して配置させることができる。
【0023】
このような構成とすることで、常閉型電磁弁の可動コアに設けられた弁体の着座径を小さくすることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0025】
図1は、本発明の一実施の形態に係る常開型電磁弁の縦断面図である。図2は、弁体及び弁座体の拡大縦断面図である。図3は、リテーナの他の実施態様を示す縦断面図である。図4は、本発明の一実施の形態に係る常閉型電磁弁の縦断面図である。
【0026】
本発明の一実施の形態に係る電磁弁は、例えば車両用アンチロックブレーキシステム(ABS)の作動液流路を開閉するための図1に示すような常開型電磁弁10がある。常開型電磁弁10は、例えばアルミニウム製の基体1に形成された装着孔3にその一部を挿入され、環状の係止部材4によって固定される。常開型電磁弁10は、基体1に対して複数の環状シール部材Cによって液密にシールされた固定コア20と、固定コア20の縦軸方向に貫通する弁孔22内に収容されるプランジャとしてのリテーナ24と、リテーナ24を押動する可動コア28と、可動コア28を固定コア20に吸着させるためのコイル12と、を有する。
【0027】
固定コア20は、例えば鉄や鉄合金等の磁性材料で形成された略円筒状の部材である。固定コア20は、基体1に形成された作動液流路2に対して開口する第1開口部21と第2開口部23とを有し、第1開口部21に第1フィルタ部材F1が装着されている。固定コア20の弁孔22の一方の開口端である第1開口部21側には、円筒状の弁座体40が嵌合固定されている。基体1の上面から突出した固定コア20に対して、有底筒状の案内筒18が溶接固定されると共に、樹脂製のボビン14に巻装されたコイル12と、コイル12の外側を覆うコイルケース16とが取り付けられている。
【0028】
リテーナ24は、円柱形状で、固定コア20の軸方向に貫通する弁孔22内で進退自在に配置される。リテーナ24の先端には略円錐形状の弁体30が固定され、他端には案内筒18内に配置された例えば鉄系金属の可動コア28が当接して配置される。リテーナ24の先端の詳細構造は、図2に示される。リテーナ24の外周壁面には、流通溝25が形成され、作動液を流通可能にしている。リテーナ24の先端に形成された凹入する断面円形の接合部26には、弁体30の接合軸部33が圧入固定されている。リテーナ24と弁体30を別部材で形成するため、高硬度が必要な弁体30と非磁性体とすることが望ましいリテーナ24の材質を変えることができる。また、リテーナ24と弁体30は、それぞれ別体で加工するため、それぞれに要求される高精度の加工を達成することができる。
【0029】
弁体30は、円柱状の接合軸部33と、環状に突出するフランジ部34と、円錐台形状の拡径部35と、該拡径部の先端に形成された略半球状のシール部36とで構成される。接合軸部33は、圧入部32と、該圧入部32よりも多少小さい外径を有するガイド部31からなり、弁体30をリテーナ24に圧入する際に、小さい外径のガイド部31によって挿入を案内させることで、容易に圧入作業を行うことができる。接合軸部33の最大径は、拡径部35の最大径よりも小さく形成されているため、弁体30の組み付け作業において、拡径部35を間違えて接合部26に圧入することを防止できる。弁体30は、フランジ部34がリテーナ24に当接するまで押し込まれる。この圧入作業に際して、フランジ部34は、シール部36側の面で圧入治具を受けることができるので、作業性がよい。また、常開型電磁弁10にリテーナ24を組み付けると、弁体30のフランジ部34は、付勢部材である座ばね50の当接部になる。
【0030】
弁座体40は、略円筒状であって、小径の第1弁座体開口部44と、大径の第2弁座体開口部46とを有する。第2弁座体開口部46は、固定コア20の第1開口部21に開口して固定コア20の弁孔22に嵌合固定される。弁体40の第1弁座体開口部44には、弁体30のシール部36が着座する弁座42が形成される。弁座42は、弁座体40の外側に向かって拡径するテーパ面で形成され、弁体30の先端に形成された縦断面円弧状のシール部36が当接することで、第1弁座体開口部44を閉鎖する。
【0031】
弁体30のシール部36は、図2の縦断面図に示されるように、略半球状であるが、弁座42に当接した部分で着座径を形成するので、弁座42と当接する部分の形状が重要である。したがって、シール部36における弁座42と当接する部分は、縦断面形状が設計通りの精密な円弧状に形成されるが、シール部36の先端は、縦断面形状が円弧状でなくてもよい。また、拡径部35は、縦断面円弧状のシール部36の端部からフランジ部34へ向かって拡径したテーパ面に形成されるが、作動液の流れがスムーズになる範囲で複数の角度を有するテーパ面によって形成してもよいし、大きな円弧によって形成してもよい。拡径部35のテーパ面は、拡径部35の開き角度が例えば40度に形成される。
【0032】
シール部36から拡径部35にかけてこのように形成されることで、第1弁座体開口部44から流入する作動液による流体剥離現象に起因する作動音を低減することもできる。さらに、このような弁体30のシール部36から拡径部35への作動液のスムーズな流れは、リテーナ24の進退方向と直行する方向のふらつきを防止するため、シール部36の受ける作動液の液圧の望ましくない変化を低減させることができる。特に、コイルへの電流制御等により、弁体と弁座との開弁圧(リリーフ圧)を調整して液圧を調整するような制御を行う場合、弁体を確実な精度で弁座に着座させることで、弁体の受ける液圧が安定するため、適正な液圧に制御することができる。
【0033】
本実施の形態に係る常開型電磁弁10の動作について説明すると、コイル12が通電しない状態では、図1に示すように弁体30及びリテーナ24は、座ばね50によって弁座42から離間して配置される。したがって、この通常状態で作動液は、第1開口部21から第1弁座体開口部44を通過して、第2開口部23へと流れる。コイル12に通電して励磁すると、可動コア28が固定コア20側に吸引されてリテーナ24の端部を押し、この吸引力が座ばね50と作動液の液圧を上回ることで弁体30は、弁座42に着座して流路を塞ぐ。
【0034】
図3に本発明の他の実施形態に係るリテーナ24の縦断面図を示す。リテーナ24は、その軸方向に貫通する貫通孔が形成されている。貫通孔は、その両端部分において弁体30を圧入可能な接合部26が形成され、接合部26は、前記リテーナの軸方向中心に対して対称形状である。このような対称形状の接合部26を両端に有することで、小さな部品であるリテーナ24の組み付け作業において、接合孔26の形成された端部の確認作業が不要となり、組付作業が簡略化できる。
【0035】
本発明の他の実施態様に係る常閉型電磁弁60について、図4を参照しながら説明する。なお、常開型電磁弁10と同様の部材については、同じ符号で説明する。
【0036】
常閉型電磁弁60は、薄肉円筒状のボディ61の約半分を基体1の装着孔3内で複数の環状シール部材Cによって液密に挿入され、係止部材4によって抜け止め固定されている。ボディ61は、基体1に形成された作動液流路2に対して開口する第1開口部21と第2開口部23とを有し、第1開口部21に第1フィルタ部材F1が装着されている。ボディ61の第1開口部21側には、円筒状の弁座体40が圧入固定されている。基体1の上面から突出したボディ61の外側には、樹脂製のボビン14に巻装されたコイル12と、コイル12の外側を覆うコイルケース16とが取り付けられている。また、基体1の上面から突出したボディ61の内側の上端には磁性材料の固定コア62が溶接され、その下方には付勢部材例えばばね部材66を介してプランジャとしての可動コア64が進退可能に配置されている。
【0037】
可動コア64は、一方の端部に形成された凹部内にばね部材66を装着し、他方の端部に弁体30が圧入されている。可動コア64と弁体30との接合構造及び弁体30の構造は、常開型電磁弁10のリテーナ24と弁体30の接合構造と同じであるので、説明は省略する。
【0038】
本実施の形態に係る常閉型電磁弁60の動作について説明すると、コイル12が通電しない状態では、図4に示すように弁体30及び可動コア64は、ばね部材66によって弁体30が弁座42に当接して配置される。したがって、この通常状態で作動液は、第1開口部21と第2開口部23が連通しておらず、作動液は流れない。コイル12に通電して励磁すると、ばね部材66のばね力に抗して可動コア64が固定コア62側に吸引されて、弁体30が弁座42から離間配置される。したがって、コイル12が通電した状態で、作動液は、第1開口部21から第2開口部23へと流れる。
【0039】
なお、本発明は、本実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態に変形可能である。
【0040】
例えば、付勢部材として座ばね50やばね部材66が用いられているが、これに限らず弾性部材であれば適宜採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る常開型電磁弁の縦断面図である。
【図2】弁体及び弁座体の拡大縦断面図である。
【図3】リテーナの他の実施態様を示す縦断面図である。
【図4】本発明の一実施の形態に係る常閉型電磁弁の縦断面図である。
【図5】従来の電磁弁の弁体取付け構造を示す部分縦断面図である。
【図6】従来の電磁弁の弁体の正面図である。
【符号の説明】
1 基体
10 常開型電磁弁
12 コイル
20 固定コア
28 可動コア
30 弁体
33 接合軸部
34 フランジ部
35 拡径部
36 シール部
40 弁座体
42 弁座
50 座ばね
60 常閉型電磁弁
61 ボディ
62 固定コア
64 可動コア
66 ばね部材
240 プランジャ
300、302 弁体
350 軸部
360 シール部
400 弁座体

Claims (7)

  1. 作動液流路を開閉する弁体と弁座と、
    前記弁体と共に前記弁座に対して進退可能なプランジャと、を有する電磁弁において、
    前記弁体は、
    前記弁座と当接する縦断面円弧状のシール部と、
    前記シール部から前記プランジャ側へ向かって徐々に拡径する拡径部と、を有することを特徴とする電磁弁。
  2. 請求項1記載の電磁弁において、
    前記弁体の拡径部は、前記シール部からプランジャ側へ向かって拡径するテーパ面を有することを特徴とする電磁弁。
  3. 請求項1または2記載の電磁弁において、
    前記弁体は、前記プランジャの先端に開口する接合部に圧入される接合軸部と、
    前記接合軸部と前記拡径部を隔てて環状に突出するフランジ部と、を有することを特徴とする電磁弁。
  4. 請求項3記載の電磁弁において、
    前記接合軸部の最大径は、前記拡径部の最大径よりも小さいことを特徴とする電磁弁。
  5. 請求項1〜4記載の電磁弁のいずれかにおいて、
    前記電磁弁は、
    通電可能なコイルと、
    前記コイルに通電することで励磁する固定コアと、を備える常開型電磁弁であって、
    前記コイルに通電することで前記固定コアに吸着する可動コアを有し、
    前記プランジャは、前記固定コアを貫通する弁孔に案内されて摺動するリテーナであり、
    前記弁体は、前記弁座に対して付勢部材によって常時離間して配置され、
    前記可動コアの吸着によって前記リテーナを押動して前記弁体を前記弁座と当接することを特徴とする電磁弁。
  6. 請求項5記載の電磁弁において、
    前記リテーナは、
    軸方向に貫通して形成された貫通孔と、
    前記貫通孔の両端に形成された前記弁体を接合可能な接合部と、を有し、
    前記接合部は、前記リテーナの軸方向中心に対して対称形状であることを特徴とする電磁弁。
  7. 請求項1〜4記載の電磁弁のいずれかにおいて、
    前記電磁弁は、
    通電可能なコイルと、
    前記コイルに通電することで励磁する固定コアと、を備える常閉型電磁弁であって、
    前記プランジャは、可動コアであり、
    前記可動コアと前記固定コアとの間に設けた付勢部材によって前記弁体を前記弁座に常時当接させ、
    前記コイルに通電して前記可動コアを前記固定コアに吸着させることで、前記弁体を前記弁座から離間して配置させることを特徴とする電磁弁。
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