JP2008190574A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで製造できる電磁弁を提供する。
【解決手段】可動コア７と、電流が流れることで可動コア７を磁力により移動させるコイル４２と、弁座面６１を有する弁座部材６と、弁座面６１に対し進退移動して作動液の流路Ｒを開閉する弁体５と、弁体５を可動コア７と一体に動作させるためのリテーナ５６と、リテーナ５６の進退移動をガイドするための円形断面の貫通孔３４を有するガイド部材（固定コア３）とを備えた常開型電磁弁１である。リテーナ５６は、貫通孔３４との間で作動液の流通を可能にするため、多角形の断面を有するとともに、引き抜き加工により形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁弁に関する。

一般に、作動液の流路を開閉する電磁弁（ソレノイドバルブ）として、コイルの通電により可動コアを固定コアに対し進退移動させ、可動コアと一体的に動く弁体を弁座部材に当接・離間させることで流路を開閉する電磁弁が知られている。弁体と可動コアとを一体に動かすためには円柱形状のリテーナが備えられ、リテーナは、固定コアに形成された円形断面の貫通孔に進退移動がガイドされている。

ところで、リテーナが進退移動すると、その進退方向の前後の空間の液圧を等しくするため、リテーナの迅速な移動のために、リテーナの軸方向の全長にわたって溝が形成されていた。この溝の形成には、従来、円柱形状のリテーナを成形した後、溝を切削などにより機械加工していた（特許文献１）。

特開２００４−３６０７４８号公報

しかしながら、円形断面のリテーナを成形した後、溝を追加工するのは、コストアップの要因になるという問題がある。また、リテーナを用いない場合にも、可動コアに溝を追加工するのは、同様にコストアップの要因になるという問題がある。
そこで、本発明では、低コストで製造できる電磁弁を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するための本発明は、可動コアと、電流が流れることで前記可動コアを磁力により移動させるコイルと、弁座面を有する弁座部材と、前記弁座面に対し進退移動して作動液の流路を開閉する弁体と、前記弁体を前記可動コアと一体的に動作させるためのリテーナと、前記リテーナの進退移動をガイドするための円形断面の貫通孔を有するガイド部材とを備えた電磁弁であって、前記リテーナは、前記貫通孔との間で前記作動液の流通を可能にするため、多角形の断面を有するとともに、引き抜き加工により形成されたことを特徴とする。

このような電磁弁によると、引き抜き加工により形成されるので、従来のように機械加工で追加工するのに比べて製造コストを下げることができるとともに、円形断面の貫通孔との間に隙間ができるので、リテーナの進退方向の前後の空間同士で作動液を流通させることができる。

前記したリテーナは三角形の断面を有するのが望ましい。三角形の断面とすれば、貫通孔との間の隙間を最大限確保することができ、リテーナの進退移動をスムーズにすることができる。

また、前記したリテーナは、正多角形の断面を有するのが望ましい。
このように、リテーナを正多角形の断面とすることで、リテーナの進退方向の前後の空間の間で流れる作動液が、リテーナの周囲で周方向にバランス良く分配されつつ流れるので、リテーナが作動液の圧力により片方に押し付けられることがなく、安定した進退動作を実現することができる。

前記した電磁弁においては、前記ガイド部材は、前記コイルへの通電により、前記可動コアと引き合う固定コアであってもよい。

また、前記リテーナは、前記貫通孔に接する稜線の部分が曲率半径０．５ｍｍ以上のなだらかな曲面で形成されているのが望ましい。
このように、リテーナの稜線がなだらかな曲面で形成されていることで、円形断面の貫通孔との接触圧が小さくなり、摩耗やかじりが防止される。

前記した各電磁弁においては、前記弁体と前記リテーナを一体に形成することも可能である。
このように、弁体とリテーナが一体に形成された形態においても、断面形状を多角形や正三角形とすることで、引き抜き加工により、製造コストの低下を図りつつ、リテーナの進退方向の前後の空間同士での作動液の流通が可能になる。

前記した課題を解決した他の形態の本発明は、可動コアと、電流が流れることで前記可動コアを磁力により移動させるコイルと、弁座面を有する弁座部材と、前記弁座面に対し前記可動コアと一体的に進退移動して作動液の流路を開閉する弁体と、前記可動コアの進退移動をガイドするための円形断面の貫通孔を有するガイド部材とを備えた電磁弁であって、前記可動コアは、前記貫通孔との間で前記作動液の流通を可能にするため、三角形の断面を有して形成されたことを特徴とする。

このような電磁弁も可動コアに追加工をする必要がなく、簡素な加工方法で形成されるので、機械加工で追加工するのに比べて製造コストを下げることができる。また、円形断面の貫通孔との間に隙間ができるので、可動コアの進退方向の前後の空間同士で作動液を流通させることができる。

また、本発明は、可動コアと、電流が流れることで前記可動コアを磁力により移動させるコイルと、弁座面を有する弁座部材と、前記弁座面に対し前記可動コアと一体的に進退移動して作動液の流路を開閉する弁体と、前記可動コアの進退移動をガイドするための円形断面の貫通孔を有するガイド部材とを備えた電磁弁であって、前記可動コアは、前記貫通孔との間で前記作動液の流通を可能にするため、正多角形の断面を有して形成されたことを特徴とする。

このように、可動コアを正多角形の断面とすることで、可動コアの進退方向の前後の空間の間で流れる作動液が、可動コアの周囲で周方向にバランス良く分配されつつ流れるので、可動コアが作動液の圧力により片方に押し付けられることがなく、安定した進退動作を実現することができる。

前記した可動コアは、前記貫通孔に接する稜線の部分が曲率半径０．５ｍｍ以上のなだらかな曲面で形成されるのが望ましい。
このように、可動コアの稜線がなだらかな曲面で形成されていることで、円形断面の貫通孔との接触圧が小さくなり、摩耗やかじりが防止される。

本発明の電磁弁によれば、引き抜き加工などの簡素な加工方法によりリテーナあるいは可動コアの進退方向の前後の空間同士での作動液の流通を確保する形状を作ることができ、製造コストの低下を図ることができる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は、実施形態に係る常開型電磁弁を示す縦断面図であり、図２は、リテーナの斜視図である。

図１に示すように、常開型電磁弁１は、アンチロックブレーキ装置などの基体Ｂに形成された流路Ｒの閉塞・開放を切り替えるための弁であり、主に、固定コア３、コイルユニット４、弁体５、弁座部材６、および可動コア７を備えて構成されている。
この常開型電磁弁１は、通常時は、弁体５が弁座部材６から離れており、下方（便宜上、上下は図１を基準とする）につながった流路Ｒ１から側部でつながった流路Ｒ２への作動液の流れを許容している。そして、コイルユニット４への通電により弁体５が弁座部材６に当接すると、流路Ｒが閉塞されて作動液の流れが遮断される。また、本実施形態の常開型電磁弁１では、流路Ｒ１の作動液の圧力と、流路Ｒ２の作動液の圧力との差が所定値以上の場合には、その圧力差による作動液の流れが、弁体５に働く閉弁力に打ち勝って流路Ｒが開くようになっている。すなわち、常開型電磁弁１は、コイルユニット４への通電電流値に応じて、弁体５の閉塞力を制御可能なリニアソレノイドバルブ（差圧制御弁）である。

固定コア３は、各部品を収容するハウジングを兼ねており、上下に貫通した孔を有する円筒状の部材である。固定コア３は、基体Ｂに装着されるボディ部３１と、ボディ部３１より細い外径で形成されて上方に延びたコア部３２とから構成されている。ボディ部３１の内部には、弁体５および弁座部材６が収容されている。

弁体５は、先端に半球状に形成されたシール部５１が形成され、このシール部５１に円柱状の軸部５２がつながっている。軸部５２の上には、軸部５２より大きな直径で大径部５３が形成され、軸部５２と大径部５３とは、テーパ形状によりつながった形となっている。すなわち、軸部５２から大径部５３に向けて徐々に拡径している。大径部５３の上には、さらに大きな径で鍔部５４が設けられている。鍔部５４の上には、接続ピン５５が上方に延びて形成されている。

弁座部材６は、扁平な円柱形状の部材であり、上面中央に、漏斗状の弁座面６１が形成され、この弁座面６１の底から上下に貫通する流入路６２が形成されている。この流入路６２は、常開型電磁弁１の下方から弁座部材６の上部の弁室８４に作動液が流入するための通路である。また、弁座部材６には、この流入路６２から径方向外側にずれた位置に上下に貫通する戻り流路６３が形成されている。戻り流路６３の下部には、ボール弁６４が配置されて、戻り流路６３とともにチェック弁を構成している。ボール弁６４は、ボディ部３１の下端の内径に圧入されたフィルタ８３により脱落が防止されている。
このような弁座部材６は、ボディ部３１の内周に圧入されて固定されている。

弁座部材６の上面と弁体５の鍔部５４との間には、弁体５を弁座部材６から離間させる付勢力を発生させるリターンスプリング８１が配置されている。

ボディ部３１の側壁には、複数の貫通穴３３が形成され、ボディ部３１の内外を連通している。この貫通穴３３が配置されている部分の外側には、筒状のフィルタ８５が嵌合しており、貫通穴３３を通る作動液中の異物を除去している。
ボディ部３１は、基体Ｂの装着穴Ｂ１に挿入され、装着穴Ｂ１の周囲をかしめることで固定されている。また、ボディ部３１の下端は、装着穴Ｂ１のうち、一回り小径に形成された圧入部Ｂ２に圧入されて固定されている。

コア部３２の内部は、弁室８４より一回り小さい直径の円形断面からなる貫通孔３４が形成され、貫通孔３４内には、可動コア７と弁体５とを一体に動作させるための棒状のリテーナ５６が配置されている。

図２に示すように、リテーナ５６は、外周の輪郭が引き抜き加工により形成された多角形の断面を有する柱状の部材である。例えば、この断面は略正三角形である。より詳しく言えば、リテーナ５６の断面は、正三角形の稜線５６ａの部分の断面形状５６ｂが、略貫通孔３４の内周に沿った曲率半径を有する。曲率半径については、特に限定されるものではないが、なるべくなだらかに、例えば曲率半径０．５ｍｍ以上の曲面とするのが望ましい。このように、リテーナ５６の、貫通孔３４に接する稜線をなだらかに形成することにより、貫通孔３４と滑らかに摺接し、リテーナ５６や貫通孔３４の摩耗やかじりが防止される。

また、リテーナ５６は、多角形の断面形状を有するため、稜線５６ａの部分で貫通孔３４に支持され、上下方向の移動をガイドされつつ、貫通孔３４との間に隙間３７が形成されている。

リテーナ５６は、下端面に接続孔５７が形成され、この接続孔５７と弁体５の接続ピン５５とが嵌合して弁体５と一体に動くようになっている（図１参照）。リテーナ５６は、リターンスプリング８１により弁体５とともに上方に付勢されているため、リテーナ５６の上面５８は、可動コア７の下端面７１と当接している。

コア部３２の上端部３５は、貫通孔３４より内径が若干大きく形成されている。この内径は後述する可動コア７の凸部７２が入ることができる大きさとなっている。すなわち、コア部３２の上面には、凸部７２の先端を収容可能な凹部３６が形成されている。固定コア３は、磁性体からなり、コイルユニット４により励磁されると、可動コア７を引き付けて弁を閉じる機能を果たす。

可動コア７は、リテーナ５６の上部に配置された磁性体からなる円柱状の部材である。可動コア７の側面には、全長にわたって形成された溝７３が形成されており、可動コア７が上下動したときに、可動コア７の上下にある作動液を移動可能とすることで、可動コア７の動きをスムーズにしている。
可動コア７の下端面７１は、中央が円形の輪郭で突出して凸部７２を形成している。この凸部７２は、上述したように固定コア３の上面の凹部３６に対向し、凹部３６に入る大きさとなっている。
コア部３２には、有底円筒状のガイド筒８６が嵌合および溶接により固定されている。可動コア７は、このガイド筒８６内に収容され、上下の進退動作がガイドされている。

コイルユニット４は、樹脂製のボビン４１にコイル４２が巻かれて構成され、ボビン４１の外側には、磁路を形成するヨーク４３が配置されている。

以上のように構成された常開型電磁弁１の作用効果について説明する。
常開型電磁弁１は、通常時において、弁体５がリターンスプリング８１により上に付勢されているので、弁体５のシール部５１は弁座面６１から離間しており、流路Ｒは通じている。弁体５が上に付勢されているのに伴い、リテーナ５６と可動コア７も上に付勢されている。
コイル４２に電流を流すと、可動コア７および固定コア３が励磁され、互いに引き合うことで、可動コア７が下方に引き下げられる。このため、可動コア７の下端面７１に接しているリテーナ５６も下方に引き下げされ、さらに弁体５も下方に移動する。弁体５のシール部５１が弁座部材６の弁座面６１に当接すると、可動コア７、リテーナ５６および弁体５の移動が止まり、流路Ｒが閉塞される。この移動の過程において、リテーナ５６の上下の（進退方向の前後の）空間の液圧が変化するので、この液圧を等しくするため、リテーナ５６の上下にある作動液が隙間３７を通って移動する。

このように、本実施形態の常開型電磁弁１では、円形断面の貫通孔３４と三角形断面のリテーナ５６との間に隙間３７ができるので、リテーナ５６が上下にスムーズに移動することができる。そして、リテーナ５６は断面の外形が一様な多角形であることから、引き抜き加工により容易に製造することができ、製造コストを低く抑えることができる。
なお、接続孔５７は、追加工により形成すればよい。この追加工には、それに応じたコストはかかるが、別途リテーナ５６の外周に溝を形成するには、別に部品を固定して加工をしなければならないので、本実施形態の常開型電磁弁１によれば、従来よりも製造コストを低下することができる。
さらに、リテーナ５６は、正多角形断面であるので、リテーナ５６の周囲には、周方向に均等に隙間３７が形成され、作動液も均等に流れる。そのため、リテーナ５６に作動液から掛かる圧力も、周方向で均等となり、上下に進退移動するときにふらつきが生じにくい。また、周方向での重量バランスが均等となることからも、リテーナ５６の動作が安定する。
また、リテーナ５６は、正三角形断面であるから、最小数の稜線５６ａでリテーナ５６の進退移動がガイドされ、かつ、最大限の隙間３７を形成することができる。そのため、隙間３７を大きくとって、作動液の移動を容易にするだけでなく、材料を節約でき、製造コストを低く抑えることができる。

リテーナ５６の上下の移動の際には、なだらかに形成された稜線５６ａで貫通孔３４の内表面と摺接するので、固定コア３とリテーナ５６の摩耗やかじりを防止することができる。

以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されず適宜変更して実施することができる。

例えば、前記実施形態においては、コイル４２に流す電流値に応じて、作動差圧を変化させるリニアソレノイドバルブに本発明を適用したが、作動差圧を変化させない常開型電磁弁であっても構わない。例えば、図３は、他の形態の常開型電磁弁の縦断面図である。
図３の常開型電磁弁１′について、図１の常開型電磁弁１と異なる部分についてのみ説明する。常開型電磁弁１′は、前記した常開型電磁弁１に設けられていた凸部７２と凹部３６が無く、可動コア７の下端面７１が平坦に形成され、固定コア３の上端面も平坦に形成されている。また、弁座部材６の中心に形成された流入路６２には、流入路６２を絞るオリフィス６５が配置されている。

また、本発明は、常開型電磁弁に限らず、通常時に閉じている常閉型電磁弁に適用することもできる。
例えば、図４は、常閉型電磁弁の断面図である。図４の常閉型電磁弁においては、リテーナがなく、可動コアが多角形断面を有している。なお、図４において、図１と同様の部分については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図４に示すように、常閉型電磁弁１″は、アンチロックブレーキ装置などの基体Ｂに形成された流路Ｒの閉塞・開放を切り替えるための弁であり、主に、ハウジング１０２、固定コア１０３、コイルユニット４、弁体５および弁座部材１０６を備えて構成されている。

ハウジング１０２は、略円筒状に形成され、内部に弁座部材１０６が圧入されている。ハウジング１０２の側壁には開口１０２ａが形成され、ハウジング１０２の下端に開いた開口との間で流路Ｒが形成されている。
ガイド筒１２１は、円筒状に形成され、上部で固定コア３が嵌合および溶接により固定され、下部にハウジング１０２が嵌合および溶接により固定されている。

弁体５は、可動コア１０７の下端に形成された接続穴１０７ａに接続ピン５５を介して結合され、可動コア１０７と一体に動作するようになっている。可動コア１０７は、ガイド筒１２１に上下の進退移動がガイドされている。可動コア１０７の上面には、有底の穴１０７ｂが形成され、この穴１０７ｂ内にリターンスプリング１８１が配置されている。リターンスプリング１８１は、固定コア１０３と可動コア１０７との間で常時付勢力を発生しており、可動コア１０７および弁体５を常時弁座部材１０６の弁座面１６１に向けて押圧している。すなわち、流路Ｒを常閉としている。

可動コア１０７は、図５に示すように、略正三角形の断面を有する柱状の部材である。より詳しく言えば、可動コア１０７の断面は、正三角形の稜線１０７ｃの部分の断面形状１０７ｄが、ガイド筒１２１の内周に沿った曲率半径を有する。曲率半径については、特に限定されるものではないが、なるべくなだらかに、例えば曲率半径０．５ｍｍ以上の曲面とするのが望ましい。このように、可動コア１０７の、ガイド筒１２１の内周に接する稜線をなだらかに形成することにより、ガイド筒１２１と滑らかに摺接し、可動コア１０７やガイド筒１２１の摩耗やかじりが防止される。

また、可動コア１０７は、多角形の断面形状を有するため、稜線１０７ｂの部分でガイド筒１２１に支持され、上下方向の移動をガイドされつつ、ガイド筒１２１との間に隙間１３７が形成されている。

このように構成された常閉型電磁弁１″においても、可動コア１０７が正三角形の断面を有するため、引き抜き加工や鍛造などの簡素な加工方法により製造でき、低コスト化が図れる。また、円形断面の貫通孔を有するガイド筒１２１との間に可能な限り大きい通路１３７が確保できるので、可動コア１０７の動作をスムーズにすることができる。
さらに、可動コア１０７は、正多角形の断面を有することから、作動液が可動コア１０７の周囲にバランス良く分配され、可動コア１０７が傾くことなくガイド筒１２１の中でスムーズに進退移動することができる。

前記実施形態においては、弁体５と可動コア７とを別体に構成し、これらが一体に動くようにリテーナ５６を設けたが、リテーナ５６と弁体５とを一体に構成することもできる。この場合、多角形断面の棒を引き抜き加工により成形した後、弁体として機能させるため先端のシール部をヘッダー加工などを利用して成形する必要があるが、溝を追加工する必要はないため、製造コストの低下を図ることができる。
同様に可動コア１０７と弁体５を別体にすることなく、一体に構成することもできる。

前記実施形態においては、リテーナ５６や可動コア１０７の断面形状として最も好適な正三角形を例示したが、多角形であれば、四角形、五角形でもよく、また、必ずしも正多角形である必要もない。

前記実施形態においては、リテーナ５６の進退移動をガイドする円形断面の貫通孔３４を固定コア３に設けたが、別途のガイド部材に円形断面の貫通孔を設けてリテーナ５６の進退移動をガイドさせても構わない。

実施形態に係る常開型電磁弁を示す縦断面図である。 リテーナの斜視図である。 他の形態の常開型電磁弁の縦断面図である。 他の実施形態に係る常閉型電磁弁を示す縦断面図である。 可動コアの斜視図である。

符号の説明

１ 常開型電磁弁
３ 固定コア
４ コイルユニット
５ 弁体
６ 弁座部材
７ 可動コア
３４ 貫通孔
３７ 隙間
４２ コイル
５６ リテーナ
６１ 弁座面
Ｒ（Ｒ１，Ｒ２） 流路

Claims (9)

1. 可動コアと、電流が流れることで前記可動コアを磁力により移動させるコイルと、弁座面を有する弁座部材と、前記弁座面に対し進退移動して作動液の流路を開閉する弁体と、前記弁体を前記可動コアと一体的に動作させるためのリテーナと、前記リテーナの進退移動をガイドするための円形断面の貫通孔を有するガイド部材とを備えた電磁弁であって、
   前記リテーナは、前記貫通孔との間で前記作動液の流通を可能にするため、多角形の断面を有するとともに、引き抜き加工により形成されたことを特徴とする電磁弁。
2. 前記リテーナは、三角形の断面を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記リテーナは、正多角形の断面を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁弁。
4. 前記ガイド部材は、前記コイルへの通電により、前記可動コアと引き合う固定コアであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか1項に記載の電磁弁。
5. 前記リテーナは、前記貫通孔に接する稜線の部分が曲率半径０．５ｍｍ以上のなだらかな曲面で形成されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか1項に記載の電磁弁。
6. 前記弁体と前記リテーナを一体に形成したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか1項に記載の電磁弁。
7. 可動コアと、電流が流れることで前記可動コアを磁力により移動させるコイルと、弁座面を有する弁座部材と、前記弁座面に対し前記可動コアと一体的に進退移動して作動液の流路を開閉する弁体と、前記可動コアの進退移動をガイドするための円形断面の貫通孔を有するガイド部材とを備えた電磁弁であって、
   前記可動コアは、前記貫通孔との間で前記作動液の流通を可能にするため、三角形の断面を有して形成されたことを特徴とする電磁弁。
8. 可動コアと、電流が流れることで前記可動コアを磁力により移動させるコイルと、弁座面を有する弁座部材と、前記弁座面に対し前記可動コアと一体的に進退移動して作動液の流路を開閉する弁体と、前記可動コアの進退移動をガイドするための円形断面の貫通孔を有するガイド部材とを備えた電磁弁であって、
   前記可動コアは、前記貫通孔との間で前記作動液の流通を可能にするため、正多角形の断面を有して形成されたことを特徴とする電磁弁。
9. 前記可動コアは、前記貫通孔に接する稜線の部分が曲率半径０．５ｍｍ以上のなだらかな曲面で形成されたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電磁弁。

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