JP2006194351A - Solenoid valve - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば内燃機関のバルブタイミング装置の油圧制御系統に適用されるプランジャタイプの電磁弁に関するものである。 The present invention relates to a plunger type electromagnetic valve applied to, for example, a hydraulic control system of a valve timing device of an internal combustion engine.
一般的なプランジャタイプの電磁弁では、特許文献1に示されるように、プランジャに圧入固定されたシャフトを2個の軸受け部材で摺動支持し、シャフトとスプールを当接させて動作伝達するもの、特許文献2に示されるように、固定部材に固定支持されたシャフトでプランジャを摺動支持し、摺動するプランジャで直接ボール弁体を押圧移動させるものがある。
In a general plunger type solenoid valve, as shown in
従来の電磁弁は以上のように構成されているので、特許文献1に記載されたものは、2個の軸受け部材を使用していることにより、部品数が多く、その組み立てが複雑でコストがかかる。また、プランジャと同等レベルの軸受け部のスペースが必要になり、電磁弁の小型化が困難である。また、軸受け部材間の同軸確保が困難なため、摺動異常の原因になる。そして、プランジャにシャフトを圧入固定し、シャフトとスプールが当接することでプランジャの動作伝達を行っているため、その動作伝達時にシャフトの傾きや構造複雑化が課題となっている。
Since the conventional solenoid valve is configured as described above, the one described in
一方、特許文献2に記載されたものは、ボール弁体(流体ポート部)とプランジャ動作伝達部が同一箇所、つまり、プランジャで直接ボール弁体を押圧移動させるものであり、別の箇所としたもの(スプール弁タイプ)とは全く構成を異にする。
On the other hand, what is described in
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、固定されたシャフトに沿って摺動するプランジャでスプールを軸線方向に移動させ、このスプールの移動により弁口を開閉制御するようにして、コスト低減と小型化に対して効果を発揮する電磁弁を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The spool is moved in the axial direction by a plunger that slides along a fixed shaft, and the opening and closing of the valve port is controlled by the movement of the spool. Thus, it is an object of the present invention to obtain a solenoid valve that is effective for cost reduction and miniaturization.
この発明に係る電磁弁は、複数のポートを有するハウジングと、このハウジング内に摺動自在に挿入されて前記ポートを開閉する非磁性のスプールと、このスプールを一方向に付勢する付勢部材と、前記スプールの軸方向一端側に配置された磁気回路を形成するケースと、このケース内に固定され、前記スプールを貫通支持するボスと、前記スプールと同一軸線上において前記ケース内に固定されたシャフトと、このシャフトに軸線方向に移動可能に支持され、磁気吸引側端面で前記スプールの端面を押圧して移動させる磁性のプランジャとを備えたものである。 An electromagnetic valve according to the present invention includes a housing having a plurality of ports, a nonmagnetic spool that is slidably inserted into the housing to open and close the ports, and a biasing member that biases the spool in one direction. A case forming a magnetic circuit disposed on one end side of the spool in the axial direction, a boss that is fixed in the case and supports the spool, and is fixed in the case on the same axis as the spool. And a magnetic plunger that is supported by the shaft so as to be movable in the axial direction and that moves by pressing the end face of the spool at the end face on the magnetic attraction side.
この発明に係る電磁弁は、ケース内に固定されたボスにスプールを貫通支持させ、このスプールと同一軸線上において前記ケース内に固定されたシャフトに、磁気吸引側端面で前記スプールの端面を押圧して該スプールを移動させるプランジャを軸線方向に移動可能に支持させた構成であるから、軸受け部材を廃止することができ、大幅な構造簡素化(軸方向長さ短縮)、コスト低減を実現できる。また、プランジャ動作を直接スプールへ伝達することができ、従来の構造で発生し得るプランジャの軸圧入時の偏心、傾きまたは部品コスト増大といった不具合、弊害を防止できる。さらに、プランジャの軸摺動穴外周部でスプールと当接することで、当接部面積が従来の軸断面積よりも多くとることができ、プランジャ動作伝達時の傾きや当接部の磨耗等を防止することができる効果がある。 In the solenoid valve according to the present invention, the spool is penetrated and supported by a boss fixed in the case, and the end surface of the spool is pressed to the shaft fixed in the case on the same axis as the spool by the end surface on the magnetic attraction side. Since the plunger for moving the spool is supported so as to be movable in the axial direction, the bearing member can be eliminated, and the structure can be greatly simplified (the axial length is shortened) and the cost can be reduced. . In addition, the plunger operation can be directly transmitted to the spool, so that it is possible to prevent inconveniences and adverse effects such as eccentricity, inclination, or part cost increase when the plunger is pressed into the shaft, which can occur in the conventional structure. Furthermore, by contacting the spool at the outer periphery of the shaft sliding hole of the plunger, the contact area can be larger than the conventional shaft cross-sectional area. There is an effect that can be prevented.
実施の形態1.
図面はこの発明の実施の形態1による電磁弁の軸方向断面図を示すもので、図1は電磁弁への通電OFF状態図、図2は電磁弁への通電ON状態図であり、図3は図1のA−A線に沿う横断面図、図4は図1のB−B線に沿う横断面図である。
The drawings show a sectional view in the axial direction of the solenoid valve according to
図に示す電磁弁は、流体通路接続用の複数のポート51〜57を有するハウジング1と、このハウジング1内に軸方向へ摺動可能に挿入されて前記ポート51〜57を開閉する非磁性のスプール2と、このスプール2を軸方向一方に付勢するスプリング3と、前記ハウジング1の軸方向一端に連結された円筒状の磁気回路を形成するケース4とを備えている。
The electromagnetic valve shown in the figure is a
前記ハウジング1は略円筒形状の外周スリーブ面に開口し、図示しないオイルポンプからの作動油の供給を受ける被供給ポート51、作動油を図示しない油圧アクチュエータの進角側油圧室へ供給するための進角側供給ポート52、作動油を油圧アクチュエータの遅角側油圧室へ供給するための遅角側供給ポート53、進角側油圧室からの作動油を排出する進角側ドレンポート54、遅角側油圧室からの作動油を排出する遅角側ドレンポート55、後述するスプール2の両端側に生じる漏出油による圧力やスプール移動時のエア圧力を大気へ開放する2つの端部ドレンポート56,57が形成されている。また、内径側には各油の通路を形成するための複数のしきり部58が形成されている。さらに、一方の端部には、外周スリーブ面よりも大きな径を有し、ハウジング固定の際、ケース4の端部4bがかしめられる大径基端部59を有している。
The
前記スプール2は、ハウジング1内で軸方向に所定量移動可能で、複数のランド部60と複数の凹部61を有し、その移動量により油圧アクチュエータへの供給油量と排出油量を調整可能である。ここで、スプール2は後述するように一方の端面がプランジャと当接するため、ボス13の内径部を貫き、電磁弁内部、つまり、ソレノイド内部まで入り込んでいる。このため、通電時、スプール2が磁気回路に影響を与えたり、スプール2が磁化することで異物を吸着し、摺動性に影響を及ぼすことを防止するため、スプール2はアルミニューム(非磁性材料)で形成されている。また、こうすることで、スプール2の軽量化も実現し可動部分の耐震性も向上するというメリットある。
The
前記スプリング3は、ハウジング内部のスプール端部に挿入され、常にスプール2を矢印A方向へ付勢している。ワッシャ20は、ハウジング1の底面部に設置され、スプリング3の座面を構成している。
The
ケース4は、底部4aを有する有底略円筒形状を成し、軸方向両端部にはその内周面に全周段部4bおよび4cが形成されている。また、底部4aとは反対側の開口部には後述するコネクタ部6を設置するための切り欠き部4dが形成されている。なお、ケース4の外周部には、電磁弁をエンジンのシリンダヘッド等への取り付けの際、ボトル等により締結されるブラケット18が溶接等の手段により固定されている。
The
ケース4内には、コイル体5が設けられている。このコイル体5は一方の端部にコネクタ部6、他方側にはコイル外装部5bが樹脂モールド成形により一体的に形成されている。コネクタ部6はコイル体5の外周面から外方向へ突出するように形成されており、コイル体5がケース4に収納された時、ケース4の切り欠き部4dからケース外部に突出する。
A
コイル体5には、ボビン7、コイル8、ターミナル9がそれぞれインサート成形されている。コア10は磁気回路構成部品であり、鍔部10aと筒部10bとから構成されている。鍔部10aはその外周面がケース4の段部4cで保持され、その段部4cをかしめることで固定される。また、筒部10bは内周側に後述するプランジャ12が収容され、そのプランジャ収容部には油抜き用の複数の凹部10cが形成されている。さらに筒部10bの底面には、後述するシャフト11を固定するための穴10dが形成されている。ケース4の底部4aの中心に形成された穴4eには、磁性材料から形成され略円筒形状を有したボス(固定鉄心)13が圧入固定されている。ボス13は磁気吸引部13aとプランジャ対向面13b、筒部13cとから概略構成されている。なお、コア(固定鉄心)の筒部10bの内周底部及びボス13のプランジャ対向面13bには、後述するプランジャ12が当接することでその動作規制を行っている。
また、コア10に圧入固定されたシャフトでプランジャ12を直接摺動支持している為、プランジャ12とコア10のプランジャ収容部(筒部10b)の同軸性が従来構造と比較して大幅に改善可能な為、プランジャとプランジャ収容部とのクリアランスを小さくすることができる。これにより磁気効率を向上することができる。
A
In addition, since the
シャフト11は、非磁性材料でストレート形状に形成されている。このシャフト11はその一端部がコア10の筒部10bの底面に形成された穴10dに圧入により固定されている。可動子であるプランジャ12は、磁性金属からの粉末冶金もしくは鍛造等により形成され、単純筒形状をしている。このプランジャ12は軸方向に貫通した摺動穴12aが形成されており、この摺動穴12aでシャフト11の自由端側で軸方向に所定量だけ移動可能に支持されている。プランジャ12の一方の端面(磁気吸引側)は、摺動穴12aの周囲でスプール2の端面と当接することで、プランジャ12の動作をスプール2に伝達可能である。さらにプランジャ12のスプール当接部には、図2に示すように、スプール当接により摺動穴12aの空間内にプランジャ摺動による空気圧が発生することを防止するために、摺動穴12aとソレノイド部内部空間とを連通する複数の切欠き状の溝12bが形成されている。この溝12bはプランジャ12の成形時に同時に形成されており、加工等が不要である。なお、この溝12bによって、外部から侵入したり内部で発生する異物(摩擦粉等)が、シャフト11とプランジャ12の摺動部から流出することで、摺動部に堆積することを防止でき、異物に対しても有効なものとなる。
The
プランジャ12の軸方向両端面には、動作時のストッパ及びプランジャ12がコア10及びボス13と当接する時の磁気による吸着防止部として機能するゴム部12c,12dがそれぞれ設置されている。このゴム部12c,12dは非磁性のゴム焼付けにより形成する。すなわち、スプール当接部がある一方の端面には、スプール当接部外径より大きな内径を有するようにゴム部12dが突出形成されている。なお、シャフト11とプランジャ12は、プランジャ12がいずれの動作状態にある時でも、摺動穴12aのエッジとシャフト11のエッジが干渉しない(重なり合わない)ように構成されている。
On both axial end surfaces of the
また、通常シャフト11は非磁性の高硬度ステンレス材を使用するが、純鉄系の非焼入れ材を使用することが多いプランジャ12との表面硬度に差が大きく、繰り返し動作によってプランジャ12の表面が磨耗し耐久性に影響を及ぼす場合がある。このような場合、プランジャ12のシャフト摺動部に硬質系の表面処理を施してもよい。
The
次に動作について説明する。
コイル8への通電OFF時において、スプール2は、スプリング3の付勢力で反吸引側の端部がプランジャ12に圧接した図1の状態に保持される。この状態でコイル8への通電ON時には、ボス13側に発生する磁気吸引力により、前記プランジャ12はスプリング3の付勢力に抗する方向に前記スプール2を押動する。これにより、ハウジング1のポート51〜57が前記スプール2によって所定の流体流路に切り換えられる。そして、前記磁気吸引力によるプランジャ12のフルストローク位置では、図2に示すように、前記プランジャ12の吸引側端部に突出して設けられたゴム部12cがボス13のプランジャ対向面13bに当接した状態に保持される。このように、前記プランジャ12のフルストローク位置では、当該プランジャ12の磁気吸引側端部とボス13のプランジャ対向面13bとの間が非磁性のゴム部12cで遮られるため、コイル8への通電OFF時には、スプリング3の付勢力で前記プランジャ12を図1に示す初期位置に向かって速やかに応答動作させることができる。
Next, the operation will be described.
When the energization of the
以上説明したように実施の形態1によれば、ケース4内に固定されたボス13にスプール2を貫通支持させ、前記スプール2と同一軸線上において前記ケース内に固定されたシャフト11に、磁気吸引側端面で前記スプール2の端面を押圧して移動させる磁性のプランジャ12を軸線方向に移動可能に支持させた構成であるから、軸受け部材を廃止することができ、大幅な構造簡素化(軸方向長さ短縮)、コスト低減を実現できる。また、固定されたシャフトに沿って移動するプランジャ動作を直接スプール2へ伝達するように構成したので、プランジャ12の軸圧入時の偏心、傾きまたは部品コスト増大といった従来の構造で発生し得る不具合、弊害を防止できる。さらに、プランジャ12の軸摺動穴外周部でスプール2と当接するように構成したので、当接部面積が従来の軸断面積よりも多くとることができ、プランジャ動作伝達時の傾きや当接部の磨耗等を防止することができるという効果がある。
As described above, according to the first embodiment, the
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2による電磁弁の磁気吸引部周辺を示した軸方向断面図であり、実施の形態1と同様の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態2は、実施の形態1でプランジャ12の磁気吸引側端面に設けたゴム部12cを、ボス13のプランジャ対向面13bにゴム部13dとして配置したもので、他の構成は実施の形態1と同様である。このように、ボス13のプランジャ対向面13bにスプール2の筒部外径より大きな内径を有するようにゴム部13dを突出形成することにより、プランジャ12の動作時には、プランジャ12の磁気吸引側端面がゴム部13dに当接してプランジャ12の移動を規制することができ、実施の形態1と同様な作用効果が得られる。
FIG. 5 is an axial sectional view showing the vicinity of the magnetic attraction portion of the solenoid valve according to the second embodiment of the present invention, and the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted. .
In this second embodiment, the
実施の形態3.
図6はこの発明の実施の形態3による電磁弁の磁気吸引部周辺を示した軸方向断面図であり、実施の形態1と同様の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態3は、プランジャ12の磁気吸引側端面にゴム部12cに代わり,非磁性金属板により形成したストッパ14を設置したもので、非磁性金属板からプレス加工等により成形されたストッパ14をプランジャ12と所定の位置関係になるように、ガイド部14aをプランジャ外周面に圧入または溶接等の手段により固定する。ストッパ14の先端部は当接時の衝撃による変形を防止するため、スプール2に沿うような折曲げ部14bを有している。この実施の形態3によれば、非磁性部材の配置が容易に可能となるという効果がある。
FIG. 6 is an axial sectional view showing the vicinity of the magnetic attraction portion of the electromagnetic valve according to
In the third embodiment, a
実施の形態4.
図7、図8はこの発明の実施の形態4による電磁弁の軸方向断面図であり、それぞれ通電OFF状態及び通電ON状態を示しており、実施の形態1と同様の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態4は、プランジャ12の一方の端面(磁気吸引側)に非磁性部材を設けず、スプール2とハウジング1で通電ON時の位置規制を行い、連結しているプランジャ12の動作規制を実施するもので、スプール2の一方の先端部2aとハウジング1の底面に設置されたワッシャ20が当接することで、スプール2の動作を規制する。この実施の形態4によれば、プランジャ12もしくはボス13に設置する非磁性部材が不要となる。また、流体ポート51〜57を形成するハウジング1とスプール2で移動量を規制するため、より精度の高い流量制御が可能となるという効果がある。
FIGS. 7 and 8 are axial sectional views of a solenoid valve according to
In the fourth embodiment, a non-magnetic member is not provided on one end face (magnetic attraction side) of the
実施の形態5.
図9、図10はこの発明の実施の形態5による電磁弁の軸方向断面図であり、それぞれ通電OFF状態及び通電ON状態を示しており、実施の形態1と同様の構成要素には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態5は、プランジャ12の一方の端面に設置したゴム部を廃止し、通電OFF側のプランジャ位置規制をこの底部12eとシャフト11の端面が当接することで実現している。通電ON側位置規制は実施の形態1と同様、ゴム部12cを設置している。また、プランジャ12の底部12eの中央部には、貫通穴12fが形成されており、プランジャ12の磁気吸引側端面に形成された複数の溝12bと連通しており、プランジャ12の摺動穴12aとシャフト11で形成される空間内のエア残圧をソレノイド内部へ逃がすような構造となっている。この実施の形態5によれば、非磁性部材の設置なしに通電OFF側の動作規制を容易な構造で可能にできるという効果がある。
FIGS. 9 and 10 are axial sectional views of a solenoid valve according to
In the fifth embodiment, the rubber portion installed on one end surface of the
1 ハウジング、2 スプール、3 スプリング、4 ケース、5 コイル体、6 リニアコイル、7 ボビン、8 コイル、9 ターミナル、10 コア(固定鉄心)、11 シャフト、12 プランジャ、13 ボス(固定鉄心)。 1 housing, 2 spool, 3 spring, 4 case, 5 coil body, 6 linear coil, 7 bobbin, 8 coil, 9 terminal, 10 core (fixed iron core), 11 shaft, 12 plunger, 13 boss (fixed iron core).
Claims (7)
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Cited By (3)
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JP2010225603A (en) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Aisin Aw Industries Co Ltd | Outer yoke of linear solenoid, and mounting method of outer yoke |
US9865385B2 (en) | 2015-02-10 | 2018-01-09 | Denso Corporation | Linear solenoid |
WO2019221171A1 (en) * | 2018-05-16 | 2019-11-21 | 株式会社デンソー | Solenoid valve |
-
2005
- 2005-01-13 JP JP2005006510A patent/JP2006194351A/en active Pending
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