JP2017115936A

JP2017115936A - 電磁弁

Info

Publication number: JP2017115936A
Application number: JP2015250183A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　啓介; Keisuke Suzuki; 鈴木　　啓介
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-06-29

Abstract

【課題】アーマチャとシャフトを接合する際にアーマチャの表裏を不問とし、生産性の向上を図る。【解決手段】円板状のアーマチャ２４は、ステータコア２０内のスプリング室２２とアーマチャ２４が収容されるアーマチャ室２５とを連通させる連通孔２４２を有する。この連通孔２４２を、アーマチャ往復動方向と平行な貫通した孔にすることにより、アーマチャ２４における磁極面２４１とは反対側の面と磁極面２４１とで形状の差異が生じなくする。【選択図】図１

Description

本発明は、液体通路を開閉する電磁弁に関するものである。

従来の平板型の電磁弁は、コイルに通電している時には磁気吸引力によりアーマチャがステータコア側に吸引され、コイルに通電していない時にはスプリングによりアーマチャが反ステータコア側に駆動される。また、スプリングはステータコアに形成されたスプリング室に収容され、アーマチャはアーマチャ室に収容され、スプリング室やアーマチャ室には燃料やオイル等の液体が充填される。

そして、アーマチャが駆動される際の流体抵抗を抑制して応答性を高めるために、また、スプリング室と液体供給側とを連通させて対向磁極面のギャップ部やスプリング室への液体供給性を高めるために、アーマチャにおける磁極面側と反対側とを連通させている（例えば、特許文献１参照）。なお、連通方法としては、アーマチャに座ぐり・斜め穴・スリットを設ける。

このような電磁弁では、一般的には、強磁性体の金属よりなる円板状のアーマチャに、硬度の高い金属よりなる棒状のシャフトが、圧入・溶接・焼結拡散などの方法で接合されて用いられる。

特許第３７５７２６１号公報

しかしながら、従来の電磁弁は、アーマチャにおける磁極面側と反対側とで形状の差異が生じるため、アーマチャは表裏不問とはならず、アーマチャとシャフトを接合する際にアーマチャの表裏の向きを合わせる必要が生じる。

本発明は上記点に鑑みて、アーマチャとシャフトを接合する際にアーマチャの表裏を不問とし、生産性の向上を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、液体が流通する液体通路（１３１、１４１）を開閉する電磁弁であって、通電時に磁界を形成する筒状のコイル（２１）と、コイルへの通電時に磁気吸引力を発生するステータコア（２０）と、一端面がステータコアの磁極面（２０１）に対向し、磁気吸引力によりステータコア側に吸引される円板状のアーマチャ（２４）と、アーマチャが収容されるとともに液体が充填されたアーマチャ室（２５）と、アーマチャに接合された棒状のシャフト（２６）と、シャフトに追従作動して液体通路を開閉する弁体（２８）と、ステータコア内に形成されるとともに、ステータコアの磁極面側が開口部となるスプリング室（２２）と、スプリング室に収容されてアーマチャをステータコアから遠ざかる向きに付勢するスプリング（２３）とを備え、アーマチャは、少なくとも一部がスプリング室の開口部に対向する位置に配置されるとともに、アーマチャ往復動方向と平行な貫通した連通孔（２４２）を有する。

これによると、連通孔は少なくとも一部がスプリング室の開口部に対向する位置に配置されるため、コイルへの通電を停止した際に、対向磁極面のギャップ部を介さずにスプリング室に燃料が流れることになるため、スプリング室に燃料がスムーズに流れ、キャビテーションが発生し難くなる。

また、連通孔はアーマチャ往復動方向と平行な貫通した孔であるため、アーマチャにおける磁極面とは反対側の面と磁極面とで形状の差異が生じない。したがって、アーマチャとシャフトを接合する際にアーマチャの表裏を不問とし、生産性の向上を図ることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る電磁弁を示す正面断面図である。図１の電磁弁におけるステータコアの下面図である。図１の電磁弁におけるアーマチャおよびシャフトの平面図である。図１の電磁弁におけるアーマチャおよびシャフトの下面図である。本発明の第２実施形態に係る電磁弁を示す正面断面図である。図５の電磁弁におけるステータコアの下面図である。図５の電磁弁におけるアーマチャおよびシャフトの平面図である。図５の電磁弁におけるアーマチャおよびシャフトの下面図である。本発明の第３実施形態に係る電磁弁を示す正面断面図である。図９の電磁弁におけるステータコアの下面図である。図９の電磁弁におけるアーマチャおよびシャフトの平面図である。図９の電磁弁におけるアーマチャおよびシャフトの下面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、各実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１、図２に示すように、電磁弁のハウジングは、第１〜第４ハウジング１１〜１４を接合して構成されている。

有底円筒状の第１ハウジング１１と有底円筒状の第２ハウジング１２とによって円柱状の空間が形成され、その空間には、強磁性体金属よりなる有底円筒状のステータコア２０が配置されている。

ステータコア２０には、コア磁極面２０１側が開口部となる円筒状の空間が形成され、その空間には、通電時に磁界を形成する円筒状のコイル２１が収容されている。そして、コイル２１への通電時にステータコア２０が磁気吸引力を発生するようになっている。

ステータコア２０の径方向中心部には、第１スプリング室２２が形成されている。具体的には、第１スプリング室２２は、コア磁極面２０１側が開口部となる円柱状の空間であるスプリング収容室２２１と、スプリング収容室２２１の開口部の周囲を囲むようにしてコア磁極面２０１側に形成されたリング状の空間である座ぐり部２２２とで構成されている。

スプリング収容室２２１には、後述するアーマチャ２４をステータコア２０から遠ざかる向きに付勢する第１スプリング２３、および硬度の高い金属よりなる段付き円柱状のストッパ４０が収容されている。座ぐり部２２２は、第１スプリング室２２におけるアーマチャ往復動方向の投影面積を増加させるものである。

アーマチャ２４は、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２とによって形成された空間のうち、コア磁極面２０１と第２ハウジング１２との間に位置するアーマチャ室２５に往復動自在に収容されている。

アーマチャ２４は、強磁性体金属にて円板状に形成され、一端面側のアーマチャ磁極面２４１がコア磁極面２０１に対向し、磁気吸引力によりステータコア２０側に吸引されるようになっている。なお、アーマチャ２４は、ステータコア２０およびアーマチャ２４の軸線方向（すなわち、図１の紙面上下方向）に沿って往復動する。

アーマチャ２４の径方向中心部には、硬度の高い金属よりなる棒状（より詳細には、円柱状）のシャフト２６が、圧入・溶接・焼結拡散などの方法で接合されている。

シャフト２６の一端はアーマチャ２４から第２ハウジング１２側に向かって突出しており、第２ハウジング１２に形成されたガイド孔１２１にシャフト２６の突出部位が摺動自在に挿入されている。

有底円筒状の第２ハウジング１２と有底円筒状の第３ハウジング１３とによって円柱状の空間である第２スプリング室２７が形成されている。この第２スプリング室２７とアーマチャ室２５は、第２ハウジング１２に形成された接続孔１２２を介して連通されている。

第３ハウジング１３には、液体が流通する入口側液体通路１３１が形成されている。この入口側液体通路１３１と第２スプリング室２７は、第３ハウジング１３に形成された接続孔１３２を介して連通されている。

第４ハウジング１４には、液体が流通する出口側液体通路１４１が形成されている。この出口側液体通路１４１と入口側液体通路１３１は、第３ハウジング１３に形成された通路接続孔１３３を介して連通されている。

第３ハウジング１３には、通路接続孔１３３における第４ハウジング１４側に、後述する弁体２８が接離する弁座１３４が形成されている。また、第３ハウジング１３には、弁体２８が摺動自在に挿入されるガイド孔１３５が形成されている。

弁体２８は、その一端側に、弁座１３４と接離して入口側液体通路１３１と出口側液体通路１４１との間を開閉する弁部２８１が形成されている。この弁部２８１は、出口側液体通路１４１内に位置している。弁体２８の軸部２８２は、通路接続孔１３３およびガイド孔１３５に挿入され、弁部２８１とは反対側の部位は第２スプリング室２７に侵入し、第２スプリング室２７側の端面はシャフト２６の端面に対向している。

軸部２８２における第２スプリング室２７に侵入した部位には、金属にて円筒状に形成されたスプリングホルダ２９が、圧入やかしめによって固定されている。そして、弁体２８をシャフト２６側に付勢する第２スプリング３０が、スプリングホルダ２９と第３ハウジング１３との間に挟持されている。

図１、図３、図４に示すように、アーマチャ２４には、アーマチャ磁極面２４１とは反対側の面とアーマチャ磁極面２４１とを連通させる第１連通孔２４２が、アーマチャ２４の周方向に沿って複数個（本例では４個）形成されている。

また、アーマチャ２４には、アーマチャ磁極面２４１とは反対側の面とアーマチャ磁極面２４１とを連通させる第２連通孔２４３が、第１連通孔２４２よりもアーマチャ２４の径方向外側の位置に配置されて、且つアーマチャ２４の周方向に沿って複数個（本例では４個）形成されている。

第１連通孔２４２および第２連通孔２４３は、アーマチャ往復動方向と平行な貫通した孔であり、アーマチャ磁極面２４１とは反対側の面からアーマチャ磁極面２４１まで径が一定である。また、第１連通孔２４２と第２連通孔２４３は、アーマチャ２４の周方向にずらして配置されている。

各第１連通孔２４２は、少なくともその一部が第１スプリング室２２に対向する位置に配置されている。換言すると、各第１連通孔２４２は、少なくともその一部が第１スプリング室２２におけるアーマチャ往復動方向の投影面内に位置している。より詳細には、各第１連通孔２４２は、少なくともその一部が座ぐり部２２２に対向する位置に配置されている。

第２連通孔２４３は、コア磁極面２０１またはコイル２１に対向する位置に配置されている。換言すると、第２連通孔２４３は、コア磁極面２０１またはコイル２１におけるアーマチャ往復動方向の投影面内に位置している。

上記構成になる電磁弁は、入口側液体通路１３１を流通する液体が、接続孔１２２、１３２、および第２スプリング室２７を介して、第１スプリング室２２やアーマチャ室２５に流入する。したがって、第１スプリング室２２やアーマチャ室２５は、液体が充填された状態になっている。

コイル２１に通電すると、アーマチャ２４およびシャフト２６が第１スプリング２３の付勢力に抗してステータコア２０側に吸引され、第２スプリング３０に付勢された弁体２８がアーマチャ２４およびシャフト２６に追従して移動し、弁部２８１が弁座１３４に着座して入口側液体通路１３１と出口側液体通路１４１との間が閉じられる。なお、弁部２８１が弁座１３４に着座後、アーマチャ２４およびシャフト２６は、アーマチャ磁極面２４１がストッパ４０に当接する位置まで移動する。

ここで、各第１連通孔２４２は少なくともその一部が第１スプリング室２２に対向する位置に配置されているため、アーマチャ２４がステータコア２０側に吸引される際、第１スプリング室２２の液体は第１連通孔２４２を介してアーマチャ室２５へスムーズに移動する。また、第２連通孔２４３はコア磁極面２０１またはコイル２１に対向する位置に配置されているため、アーマチャ２４がステータコア２０側に吸引される際、コア磁極面２０１とアーマチャ磁極面２４１との間の液体は、第２連通孔２４３を介してアーマチャ室２５へスムーズに移動する。これにより、流体抵抗が抑制されて閉弁時の応答性の向上が図られる。

一方、コイル２１への通電が停止されると、アーマチャ２４およびシャフト２６は第１スプリング２３に付勢されて弁体２８側に向かって（すなわち、ステータコア２０から遠ざかる向きに）移動し、シャフト２６が弁体２８に当接する。さらに、アーマチャ２４とシャフト２６と弁体２８が、第１スプリング２３の付勢力により第２スプリング３０の付勢力に抗して移動される。これにより、弁体２８が弁座１３４から離れて、入口側液体通路１３１と出口側液体通路１４１との間が開かれる。

ここで、各第１連通孔２４２は少なくともその一部が第１スプリング室２２に対向する位置に配置されているため、アーマチャ２４がステータコア２０から遠ざかる向きに移動される際、アーマチャ室２５の液体は第１連通孔２４２を介して第１スプリング室２２へ移動する。換言すると、アーマチャ室２５の液体は、コア磁極面２０１とアーマチャ磁極面２４１とのギャップ部を介さずに第１スプリング室２２へ移動するため、第１スプリング室２２へスムーズに移動することができる。

また、第２連通孔２４３はコア磁極面２０１またはコイル２１に対向する位置に配置されているため、アーマチャ２４がステータコア２０から遠ざかる向きに移動される際、アーマチャ室２５の液体は第２連通孔２４３を介して、コア磁極面２０１とアーマチャ磁極面２４１との間へスムーズに移動する。

これにより、流体抵抗が抑制されて開弁時の応答性の向上が図られるとともに、ステータコア２０における第１スプリング室２２を形成する壁面、コア磁極面２０１、およびアーマチャ磁極面２４１のキャビテーションの発生が防止される。

上記の説明から明らかなように、本実施形態によると、アーマチャ２４がステータコア２０から遠ざかる向きに移動する際のキャビテーションによるエロージョンを防止しつつ、開弁時および閉弁時の応答性を向上させることができる。

また、第１連通孔２４２および第２連通孔２４３は、アーマチャ往復動方向と平行な貫通した孔であるため、アーマチャ２４におけるアーマチャ磁極面２４１とは反対側の面とアーマチャ磁極面２４１とで形状の差異が生じない。したがって、アーマチャ２４とシャフト２６を接合する際にアーマチャ２４の表裏を不問とし、生産性の向上を図ることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について、図５〜図８を用いて説明する。本実施形態では、ステータコア２０の座ぐり部２２２およびアーマチャ２４の第１連通孔２４２が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

図５〜図８に示すように、ステータコア２０の座ぐり部２２２は、スプリング収容室２２１の開口部周囲の一箇所に形成されている。

アーマチャ２４の第１連通孔２４２は、本例では１個形成されている。第１連通孔２４２は、少なくともその一部が第１スプリング室２２に対向する位置に配置されている。より詳細には、第１連通孔２４２は、少なくともその一部が座ぐり部２２２に対向する位置に配置されている。

そして、アーマチャ２４がステータコア２０側に吸引される際、第１スプリング室２２の液体は第１連通孔２４２を介してアーマチャ室２５へ移動する。また、アーマチャ２４がステータコア２０から遠ざかる向きに移動される際、アーマチャ室２５の液体は第１連通孔２４２を介して第１スプリング室２２へ移動する。

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、座ぐり部２２２はスプリング収容室２２１の開口部周囲の一箇所に形成され、アーマチャ２４の第１連通孔２４２は１個であるため、第１実施形態よりも磁路面積を大きくすることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態について、図９〜図１２を用いて説明する。本実施形態では、ステータコア２０の座ぐり部２２２が第１実施形態と相違している。本実施形態では、第１実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。

図９〜図１２に示すように、ステータコア２０の座ぐり部２２２は、スプリング収容室２２１の開口部周囲に、周方向に沿って複数個（本例では４個）形成されている。

各第１連通孔２４２は、少なくともその一部が第１スプリング室２２に対向する位置に配置されている。より詳細には、各第１連通孔２４２は、少なくともその一部が座ぐり部２２２に対向する位置に配置されている。

本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果が得られる。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。

また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。

また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

２０ステータコア
２１コイル
２２第１スプリング室
２３第１スプリング
２４アーマチャ
２５アーマチャ室
２６シャフト
２８弁体
２０１コア磁極面
２４２第１連通孔

Claims

液体が流通する液体通路（１３１、１４１）を開閉する電磁弁であって、
通電時に磁界を形成する筒状のコイル（２１）と、
前記コイルへの通電時に磁気吸引力を発生するステータコア（２０）と、
一端面が前記ステータコアの磁極面（２０１）に対向し、前記磁気吸引力により前記ステータコア側に吸引される円板状のアーマチャ（２４）と、
前記アーマチャが収容されるとともに前記液体が充填されたアーマチャ室（２５）と、
前記アーマチャに接合された棒状のシャフト（２６）と、
前記シャフトに追従作動して前記液体通路を開閉する弁体（２８）と、
前記ステータコア内に形成されるとともに、前記ステータコアの磁極面側が開口部となるスプリング室（２２）と、
前記スプリング室に収容されて前記アーマチャを前記ステータコアから遠ざかる向きに付勢するスプリング（２３）とを備え、
前記アーマチャは、少なくとも一部が前記スプリング室の開口部に対向する位置に配置されるとともに、アーマチャ往復動方向と平行な貫通した連通孔（２４２）を有する電磁弁。
前記スプリング室は、前記ステータコアの磁極面側に形成されて、当該スプリング室におけるアーマチャ往復動方向の投影面積を増加させる座ぐり部（２２２）を含み、
前記連通孔の少なくとも一部が前記座ぐり部に対向する位置に配置される請求項１に記載の電磁弁。