JP2008039043A

JP2008039043A - 電磁弁

Info

Publication number: JP2008039043A
Application number: JP2006213628A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Ueda; 雅俊上田; Narifumi Sugawara; 済文菅原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2026-08-04
Also published as: JP4611259B2

Abstract

【課題】弁体が弁座に当接するときの作動音を低減した電磁弁を得る。
【解決手段】電磁力を受けて摺動する駆動部と、弁座に対し接離するように前記駆動部の先端に設けられた弁体とを有する電磁弁において、前記駆動部とその案内部であるコアの対向面、すなわちロッドの外周面およびコアの内周面に、コイルの電磁力によりプランジャに付与された軸方向の駆動力によりロッドを回動させるように、相対的に設けた傾斜の緩やかな雄ねじ部と雌ねじ部とからなる動作変換手段を備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、電磁力を受けて摺動する駆動部と、弁座に対し接離するように前記駆動部の先端に設けられた弁体とを有する電磁弁に関するものである。

従来の電磁弁は、特許文献１に示されるように、通電されたコイルにより発生する電磁力で可動子を移動させ、この可動子の先端部に設けた弁体を弁座に当接させて閉弁し、コイルへの通電を遮断することで、予め付与された付勢力で可動子を復元させて開弁させている。

特開２００１−２２７６７１号公報

従来の電磁弁は、上記のように構成されているので、弁体を弁座に押し付けてシール性を確保するため、コイルにより発生する電磁力が強く、前記電磁力により駆動部が加速されるため、前記駆動部に設けられた弁体が弁座に当接する時の音（作動音）や振動が大きいものであった。このため、このような電磁弁を車体に取り付けた場合、作動音や振動による不快感を搭乗者に与えるという課題があった。

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、弁体が弁座に当接するときの作動音を低減した電磁弁を得ることを目的とする。

この発明に係る電磁弁は、電磁力を受けて摺動する駆動部と、弁座に対し接離するように前記駆動部の先端に設けられた弁体とを有する電磁弁において、前記駆動部を摺動過程で回動させる動作変換手段を備える。

この発明によれば、先端に弁体を有する駆動部を摺動過程で回動させる動作変換手段を備えたので、前記駆動部が直線的に摺動移動する場合に比べ、弁体が弁座に当接するときの衝撃力が弱められ、弁体が弁座に当接するときの作動音を低減する効果がある。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による電磁弁の構成の一例を示した断面図である。この電磁弁は、流体の通路と弁座となるシール部１１を備えた上部筐体２２と、前記弁座に対し接離する弁体３を設けた駆動部等を収容する下部筐体２３からなる。また、上部筐体２２の内部には、その一端が弁体３ａと当接するようにスプリング８が設けられている。

下部筐体２３は、鉄等の磁性体により構成されたプランジャ１と、プランジャ１と回動可能に係合されたロッド２と、ロッド２の案内部であるコア４と、前記駆動部及びコア４を収容するパイプ１２と、パイプ１２の周囲に配置され、図示しない外部の電源から供給される電流により電磁力を発生するコイル９と、プランジャ１とストッパ１３との間に介在するスプリング１１と、ストッパ１３とを収容する。また、プレート５は、その中央部にコア４を突出させる開孔部５ａを設けている。

プランジャ１とロッド２は駆動部を構成し、ロッド２の先端には、弁体３が設けられている。弁体３はゴム等の弾性体からなる封止部３ａと、ロッド２の先端と係合する係合部３ｂから構成されている。前記駆動部とその案内部であるコア４の対向面、すなわちロッド２の外周面及びコア４の内周面には、コイル９の電磁力によりプランジャ１に付与された軸方向の駆動力によりロッド２を回動させるように、相対的に設けた傾斜の緩やかな雄ねじ部６と雌ねじ部７からなる動作変換手段が設けられている。また図１中の矢印Ａは、気体や液体等の流体の流れを示している。

次に動作について説明を行う。
図示しない外部の電源から、コイル９に電流が供給されると、コイル９に発生した電磁力により、磁性体であるプランジャ１が閉弁方向の力を受けて、プランジャ１は、閉弁方向にパイプ１２の内面を摺動する。プランジャ１の摺動に伴い、ロッド２の外周面に設けた雄ねじ部６及びコア４の内周面に設けた雌ねじ部７から構成される動作変換手段により、ロッド２が回動しながら摺動する。ロッド２が回動しながら閉弁方向に摺動すると、ロッド２に設けた弁体３がロッド２と同様に回動しながら閉弁方向に移動する。そして弁体３の封止部３ａが回動しながらシール部１０に当接して流体の流れを遮断する。

以上のように、実施の形態１による電磁弁は、動作変換手段を構成する雄ねじ部６及び雌ねじ部７を、それぞれロッド２の外周面及びコア４の内周面に設けたので、プランジャ１及びロッド２から構成される駆動部が、回動しながら閉弁方向へ摺動し、閉弁方向の摺動速度が低減され、封止部３ａとシール部１０が当接するときに生ずる作動音及び振動を低減できる効果がある。また、封止部３ａとシール部１０が当接するときに生ずる衝撃を低減できるため、封止部３ａの磨耗が減り、寿命が長くなる効果がある。また、ロータリー式の電磁弁やステッピングモータを使用する電磁弁に比べ、構造が非常に簡単であり、製造コストを低減できる効果がある。

実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２による電磁弁の構成の一例を示した図であり、図２（ａ）は、断面図、図２（ｂ）は、その電磁弁のスリーブ１４及び周辺部の拡大断面図である。この場合、ロッド２はスリーブ１４の内面の雌ねじ部７に対応する位置の径を太くして雄ねじ部６を設けてもよい。また、雄ねじ部６は別に作成したのちロッド２に取り付けて一体としても良い。また、スリーブ１４は、例えばナイロン等の樹脂で形成する。なお、図１にて説明した構成と同様の構成には同一の符号を付して、重複説明を省略する。

この実施の形態２では、プレート５の中央部に雌ねじ部７を形成したスリーブ１４を設け、この雌ねじ部７にねじ嵌合する雄ねじ部６をロッド２に設けているので、実施の形態１のように、動作変換手段を構成するために、コア４の内周面を加工して雌ねじ部７を設ける必要がなくなり、加工が簡単になる効果がある。その他の効果は実施の形態１による電磁弁と同様である。

また、雄ねじ６と雌ねじ７との嵌合が閉弁直前から閉弁直後の間で外れるように構成して、プランジャ１に閉弁方向への直線的な摺動力のみを付与するように構成すれば、封止部３ａが回動せずにシール部１０へ当接し、封止部３ａにスクラッチ等の傷が発生しない。また、ロッド２を介してプランジャ１から受ける力がすべて封止部３ａをシール部１０へ押し付ける向きに働くので、封止部３ａをシール部１０へ押し付ける力が強くなるため、シール性向上が可能となる。

本実施の形態２のように、雄ねじ６と雌ねじ７との嵌合を閉弁直前から閉弁直後の間で外れるように構成した場合は、開弁のときには、雄ねじ部６と雌ねじ部７を再度嵌合させる必要があるが、雄ねじ部６が雌ねじ部７と嵌合する位置（嵌合位置）からずれた状態で雌ねじ部７と当接して、雌ねじ部７に再嵌合しないことが考えられる。このため、図２（ｃ）に示すように、スリーブ１４の端面に、中心方向に向かってその径が細くなるテーパーを設けた再嵌合ガイド部２１を設ける必要がある。この再嵌合ガイド部２１により、雄ねじ６が嵌合位置からずれた状態で、雌ねじ部７と当接しても、バネ８の復元力により、雄ねじ部６は開弁方向に移動しながら嵌合位置に規制されて雌ねじ部７と再嵌合する。

実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３による電磁弁の構成の一例を示した図であり、図３（ａ）は、断面図、図３（ｂ）は、ロッド２に設けた突起部１６とコア４の内周面に設けたパイプ１５及びその周辺部の拡大断面図、図３（ｃ）はパイプ１５の斜視図である。この実施の形態３では、動作変換手段は、ロッド２とコア４の内周面に設けたパイプ１５とに相対的に設けた突起部１６と、突起部１６と嵌合する溝１７から構成される。この場合、図示例とは反対に、ロッド２に外周面に溝１７を設け、コア４に内周面に突起部１６を設けても良い。なお、図１にて説明した構成と同様の構成に同一の符号を付して、重複説明を省略する。

図３（ｃ）の符号Ａ及び符号Ｂは、溝１７の端部を示している。パイプ１５は、溝１７のＡ端側を弁体３側にして、Ｂ端側をプランジャ１側にして、コア４の内部に組み込まれる。このパイプ１５の溝１７は、Ａ端側の曲率が大きくなり、回転角度が大きくなるので、プランジャ１とロッド２から構成される駆動部は、閉弁方向に摺動するにつれて摺動速度が低減する。また、溝１７には、ロッド２に設けられた突起部１６が嵌合しており、ロッド２の動作は、溝１７により規制され、閉弁方向に摺動しながら回動するため、摺動速度が低下し、封止部３ａがシール部１０に当接する時に摺動速度が最も遅くなる。

以上のように、実施の形態３による電磁弁は、ロッド２に設けた突起部１６及びコア４の内周面に設けたパイプ１５の溝１７により動作変換手段を構成し、前記溝１７のＡ端側に曲率が大きくなり、回転角度が大きくなる曲線部を設けたので、摺動速度が低減し、実施の形態１と同様の作用効果を得られる。

実施の形態４．
図４は、実施の形態４による電磁弁に使用するパイプの斜視図であり、図３にて説明した構成と同様の構成に同一の符号を付して重複説明を省略する。前記実施の形態１、実施の形態３では、駆動部を回動させながら弁体３を弁座１０に当接させているため、封止部３ａに、スクラッチ等の傷が発生する恐れがある。そこで、本実施の形態４では、曲線部のＡ端側にロッド２の軸に平行な直線部を設け閉弁直前に前記駆動部に摺動力のみを付与するようにしても良い。このように構成すれば、封止部３ａが回動せずにシール部１０へ当接するため、封止部３ａに、スクラッチ等の傷が発生しない。また、ロッド２を介してプランジャ１から受ける力がすべて封止部３ａをシール部１０へ押し付ける向きに働くので、封止部３ａをシール部１０へ押し付ける力が強くなるため、シール性向上が可能となる。その他の効果は実施の形態１と同じある。

実施の形態５．
図５は、本発明の実施の形態４による電磁弁の構成の一例を示した図であり、図５（ａ）は、断面図である。図５（ｂ）は、弁体３とロッド２との係合部及びその周辺部の拡大断面図である。なお、図１と同様の構成に同一の符号を付して、重複説明を省略する。実施の形態５による電磁弁は、ロッド２と弁体３の係合部３ｂとを分離して回動可能に構成したものである。このため、ロッド２が回動しても、スプリング８に抑えられた弁体３は回動せず、封止部３ａにスクラッチ等の傷が発生しない。また、図示していないがロッド２と係合部３ｂとの係合にブッシュやベアリング１８等を使用すれば、よりスムーズにロッド２が回動する効果がある。

また、実施の形態５では、コア４の内周面の一部に雌ねじ部７を設け、ロッド２の雌ねじ部７に対応する部分に雄ねじ部６を設けている。このため、コア４の内周面の一部を加工すればよく、加工が簡単になる効果がある。また、実施の形態２で説明したように、ロッド２の対応する位置の径を太くして雄ねじ部６を設けてもよく、雄ねじ部６を別に作成したのちロッド２に取り付けて一体としても良い。さらに、実施の形態５では、封止部３ａに防塵手段としてダイヤフラム１９を設けたので、係合部１８へ異物が混入することがない。また、防塵手段としてダイヤフラム１９の代わりに、図６に示したようにベローズ２０等の蛇腹状のものを使用してもよい。

以上のように、実施の形態５によれば、ロッド２と弁体３の係合部１８を回動可能に構成したので、弁体３が回動せず、封止部３ａに回動によるスクラッチ等の傷が発生しない効果がある。また、コア４の内周面の一部を加工すればよいので、動作変換手段を構成するための加工が簡単になる効果がある。また、ダイヤフラム１９又はベローズ２０を封止部３ａに設けるようにしたので、係合部１８へ異物が混入しない効果がある。その他の効果については実施の形態２と同様である。なお、実施の形態５は、実施の形態１から４の全てに適用することができる。

なお、実施の形態２と同様に閉弁直前で雄ねじ６と雌ねじ７との嵌合が外れるように構成しても良い。この場合、ロッド２を介してプランジャ１から受ける力がすべて封止部３ａをシール部１０へ押し付ける向きに働くので、封止部３ａをシール部１０へ押し付ける力が強く、確実に流体の流れを遮断できる効果がある。

実施の形態１による電磁弁の構成の一例を示した断面図である。実施の形態２による電磁弁の構成の一例を示した断面図である。実施の形態３による電磁弁の構成の一例を示した断面図である。実施の形態４による電磁弁のパイプの斜視図である。実施の形態５による電磁弁の構成の一例を示した断面図である。実施の形態６による電磁弁の他の構成の一例を示した断面図である。

符号の説明

１プランジャ、２ロッド、３弁体、３ａ封止部、３ｂ係合部、４コア、５プレート、５ａ開孔部、６雄ねじ部、７雌ねじ部、８スプリング、９コイル、１０シール部、１１スプリング、１２パイプ、１３ストッパ、１４スリーブ、１５パイプ、１６突起部、１７溝、１８ベアリング、１９ダイヤフラム、２０ベローズ、２１再嵌合ガイド部、２２上部筐体、２３下部筐体。

Claims

電磁力を受けて摺動する駆動部と、弁座に対し接離するように前記駆動部の先端に設けられた弁体とを有する電磁弁において、
前記駆動部を摺動過程で回動させる動作変換手段を備えたことを特徴とする電磁弁。
前記動作変換手段は、閉弁直前から閉弁直後の間で前記駆動部に摺動力のみを付与することを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
前記動作変換手段は、前記駆動部に付与された軸方向駆動力により該駆動部を回動させるように、前記駆動部と案内部との対向面に相対的に設けた雄ねじと雌ねじからなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電磁弁。
前記閉弁直前から閉弁直後の間で、前記雄ねじと前記雌ねじの嵌合が外れることを特徴とする請求項３記載の電磁弁。
前記動作変換手段は、前記駆動部と前記案内部とに相対的に設けた突起部と、該突起部と嵌合する溝からなり、
該溝は、前記駆動部が閉弁方向に摺動するにつれて、摺動速度が低減するように曲線部を設けていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電磁弁。
前記溝は、前記閉弁直前に、前記駆動部の摺動方向に並行な直線となることを特徴とする請求項５記載の電磁弁。
前記弁は、前記駆動部の端部に回動可能に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項記載の電磁弁。
前記駆動部と前記弁との間に防塵手段を設けたことを特徴とする請求項７記載の電磁弁。