JP2690984B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電磁弁に係わり、特に、圧力流体の流量を制
御する電磁弁の電磁操作装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の電磁弁の電磁操作装置は、第６図に示すよう
に、インナヨーク100とプランジャガイド101とを対向配
置させ、これらのインナヨーク100とプランジャガイド1
01によって形成される空間部、即ちプランジャ室102に
プランジャ103を移動可能に配置してある。インナヨー
ク100には蓋体104が嵌着され、プランジャ103の図示左
側の第１のロッド103a及び図示右側の第２のロッド103b
は、プランジャガイド101に装着した軸受105aと、蓋体1
04に装着した軸受105bとに移動可能に支持されている。
また、プランジャガイド101の一部分とインナヨーク100
の一部分を取り囲むように、Ｏリング106,107のそれぞ
れを介して非磁性リング108を嵌着してあり、さらにこ
の非磁性リング108を取り囲むようにボビン枠109を嵌着
させてある。そして、このボビン枠109にコイル110巻回
させ、このコイル110取り囲むようにアウタヨーク111を
嵌着させてある。なお、プランジャガイド101にはプラ
ンジャ室102に連通し、圧力流体の流通を許容する連通
孔112を形成してある。

このように構成した電磁操作装置にあっては、コイル
110を励磁することにより磁界が形成されてプランジャ1
03が移動し、第１のロッド103aに当接する図示しない電
磁弁本体のスプールを移動させる。これによりスプール
に設けられた、例えば可変絞り部の開度が制御され、所
定の弁機能、例えば流量制御機能又は圧力制御機能を果
たすことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記したような電磁操作装置の動作特性の
精度は組立精度に存在するが、これは具体的には、プラ
ンジャ103を支持するプランジャガイド101と蓋体104の
間のセンタリングの精度に依存し、蓋体104はインナヨ
ーク100に嵌装されているので、これはまたプランジャ
ガイド101とインナヨーク100の間のセンタリングの精度
に依存している。しかしながら、上記従来の電磁操作装
置においては、プランジャガイド101とインナヨーク100
を取り囲むように別体の非磁性リング108が嵌着され、
この非磁性リング108を取り囲むように別体のボビン枠1
09が嵌着されていることから、センタリングの精度を出
すためには、加工工数及び組立工数がかかり、製作コス
トが高くなるという問題があった。

即ち、プランジャガイド101とインナヨーク100の間の
センタリングの精度はまずこれら101つの部材の加工精
度に依存する。また、別体の非磁性リング108があり、
かつ非磁性リング108の厚さは薄く、強度部材としての
機能は期待できないので、ボビン枠109の軸心のずれは
プランジャガイド101とインナヨーク100に影響を及ぼ
す。従って、上記センタリングの精度は更に非磁性リン
グ108とボビン枠109の加工精度にも依存する。従って、
センタリングの精度を出すためには、これら４つの部品
を高精度に加工する必要があると共に、これら部品を細
心の注意を払って組立なければならなかった。

また、上記従来の電磁操作装置においては、インナヨ
ーク100及びプランジャガイド101と非磁性リング108は
別体であるため、これらの間の隙間からの油漏れを防止
するため、図示のようにＯリング106,107を必要とし、
全体として部品点数が多くなり、これに伴って上記とは
別の観点から製作コストが高くなるという問題があっ
た。

本発明の目的は、高い組立精度を有しかつ安価に製作
することのできる電磁操作装置を備えた電磁弁を提供す
ることである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、インナーヨークとプランジャガイドとを
対向して配置し、これらインナーヨークとプランジャガ
イドとによって形成される空間部にプランジャを移動可
能に収納し、インナーヨークとプランジャガイドを取り
囲むようにボビン枠を配置し、このボビン枠にコイルを
巻回し、このコイルを取り囲むようにアウタヨークを配
置してなる電磁操作装置を備えた電磁弁において、前記
インナーヨークは中空の円筒形をしており、前記プラン
ジャガイドはこのインナーヨークと対向する外周突出部
を有し、前記インナーヨークの内周面とプランジャガイ
ドの外周突出部の内周面は同一円筒面形状を有しかつこ
れら内周面によって前記プランジャが収納される空間部
が形成されており、前記ボビン枠を高分子材料で構成す
ると共に、このボビン枠を前記インナヨークとプランジ
ャガイドに前記高分子材料の射出成形により接合し一体
化することにより達成される。

前記インナヨークとプランジャガイドの外周突出部の
対向端部間には補強用の非磁性リングを配置してもよ
く、この非磁性リングが前記ボビン枠の高分子材料の射
出成形により該高分子材料と一体化されている。

また、前記インナヨークの反プランジャガイド側の端
部に、前記プランジャを収納した空間部に連通する圧力
室を形成し、該空間部に流体圧力が作用したときにその
圧力室に導かれた圧力により該インナヨークを前記プラ
ンジャガイドに向けて付勢するようにしてもよい。

更に前記プランジャガイドは、好ましくは、前記プラ
ンジャを収納した空間部に連通する第１の通路と、前記
プランジャと一体のプランジャロッドが通る空間に連通
し、かつ前記第１の通路と交差する第２の通路からなる
連通孔を有し、前記第１の通路と第２の通路との交差部
には前記第２の通路を横切る底面を有しかつプランジャ
ガイドの外周面に開口するフィルタ収納凹所が設けら
れ、前記凹所に収納されたフィルタは前記ボビン枠を構
成する高分子材料で封入されている。

〔作用〕

このように構成された本発明においては、ボビン枠は
プランジャガイドの外周突出部とインナヨークとを対向
配置し、両者の内周面によって形成される中空部に心金
を入れて外側から高分子材料を射出成形することにより
作られ、この場合、ボビン枠の高分子材料の射出成形と
同時にこのボビン枠はプランジャガイドとインナヨーク
に接合、一体化され、しかもこのときプランジャガイド
とインナヨークは心金により自動的にセンタリングが行
われる。従って、プランジャガイドとインナヨークの加
工精度だけを考慮すれば、それらの間のセンタリングの
精度は確保きる。また、ボビン枠の高分子材料の射出成
形と同時にボビン枠とプランジャガイド及びインナヨー
クとの一体化が図れる。従って、加工工数及び組立工数
が少なくて済む。更に、ボビン枠がプランジャガイドと
インナヨークに接合されるので、ボビン枠それ自体で流
体圧力に耐え得るシール構造を提供でき、Ｏリングが不
要となり、この点でも部品点数が低減し、加工工数及び
組立工数が低減できる。従って、上述のように必要なセ
ンタリングの精度を確保しながら加工工数及び組立工数
が少なくて済むことから、組立精度の高い電磁操作装置
を安価に作ることができる。

インナヨークとプランジャガイドの外周突出部の対向
端部間には補強用の非磁性リングを配置した場合は、こ
の非磁性リングもボビン枠の高分子材料の射出成形によ
り高分子材料に接合、一体化され、対向端部間に十分な
強度を確保できる。

インナヨークの反プランジャガイド側の端部に圧力室
を形成し、内圧がかかったときインナヨークをプランジ
ャガイドに向けて付勢するようにした場合には、インナ
ヨークとプランジャガイドの対向端部間に形成されたボ
ビン枠の一部をなす高分子材料の突出部に軸方向に引張
応力ではなく圧縮応力が作用するようになり、比較的強
度の弱いこの部分での耐圧が向上し、寿命の延長が図れ
る。

更に、フィルタ収納凹所に収納されたフィルタをボビ
ン枠を構成する高分子材料で封入するようにした場合に
は、ボビン枠の成形と同時にフィルタを封入することが
できるので、フィルタの設置が容易となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図において、本実施例の電磁弁は弁本体１と、弁
本体１に一体に結合され、弁本体１を操作する電磁操作
装置２とからなり、弁本体１はハウジング３及びこのハ
ウジング３内を軸線方向に移動するスプール４を有し、
このスプール４の移動によりスプールに設けられた図示
しない、例えば可変絞り部の開度を制御し、所定の弁機
能、例えば流量制御機能又は圧力制御機能を果たす。

電磁操作装置２は、インナヨーク10及びこのインナヨ
ーク10に対向配置されたプランジャガイド11を有し、イ
ンナヨーク10とプランジャガイド11との間にはプランジ
ャ室12を提供する空間部が形成され、プランジャ室12に
プランジャ13が移動可能に配置されている。ここで、イ
ンナーヨーク10は中空の円筒形をしており、プランジャ
ガイド11はこのインナーヨーク10と対向する外周突出部
11bを有し、インナーヨーク10の内周面とプランジャガ
イド11の外周突出部11bの内周面は同一円筒面形状を有
しかつこれら内周面によって上記のプランジャ13が収納
されるプランジャ室12が形成されている。インナヨーク
10の反プランジャガイド側の端部にはねじ部14aを有す
る蓋体14が嵌着されている。プランジャ13は図示左側の
第１のロッド13a及び図示右側の第２のロッド13bを有
し、これらロッド13a,13bは、プランジャガイド11に装
着された軸受15aと、蓋体14に装着された軸受15bとに移
動可能に支持されている。

また、プランジャガイド11の一部分とインナヨーク10
の一部分を取り囲むようにボビン枠16が配置され、ボビ
ン枠16にはコイル17が巻回されている。ボビン枠16は、
PPS（ポリフェニール・スルホイド、PBT（ポリブチル・
テレフタール）等の比較的強度の大きい高分子材料から
なり、かつこのボビン枠16はインナヨーク10とプランジ
ャガイド11とに一体に接合されている。また、ボビン枠
16は、インナヨーク10とプランジャガイド11の対向端部
間に充填位置する突出部18を有している。

更に、プランジャガイド11、ボビン枠16とコイル17、
インナヨーク10を取り囲むようにアウタヨーク19が嵌着
されており、アクタヨーク19はその一端19aをインナヨ
ーク10にかしめることにより固定されている。

なお、プランジャガイド11には、プランジャ室12を第
１のプランジャロッド13aの先端が通る開口20に連通さ
せる連通孔21が設けられている。また、プランジャガイ
ド11の開口20が開けられている端部にはねじ部11aが設
けられ、電磁操作装置２はこのねじ部11aにより弁本体
１のハウジング３に結合されている。

このように構成した電磁操作装置２にあっては、従来
と同様、コイル17を励磁することにより磁界が形成され
てプランジャ13が移動し、第１のプランジャロッド13a
に当接する弁本体１のスプール４を移動させ、これによ
り弁本体１の上述した所定の弁機能が果たされる。な
お、プランジャ室12には弁本体１内の圧油がバランス用
の圧力流体として連通孔21を経て適宜導入されている。

このような電磁弁の電磁操作装置２は、例えば次のよ
うにして製作される。即ち、まず軸受15a,15b、インナ
ヨーク10、プランジャガイド11をそれぞれ単独に加工し
た後、プランジャガイド11に軸受15aを装着し、この状
態でプランジャガイド11の外周突出部11bとインナヨー
ク10とを対向配置させ、これらのインナヨーク10とプラ
ンジャガイド11の中空部に心金を入れて外側から高分子
材料の射出成形を行う。即ち心金を用いたインサート成
形を行う。これにより、突出部18を有するボビン枠16が
形成されると共に、形成されたボビン枠16は同時にイン
ナヨーク10とプランジャガイド11に接合され、インナヨ
ーク10とプランジャガイド11とボビン枠16とが強固に一
体化される。

次いで、ボビン枠16にコイル17を巻回し、アウタヨー
ク19を被覆し、このアウタヨーク19の端部19aをかしめ
る。これにより、アウタヨーク19とインナヨーク10とは
一体化される。

そして、第１及び第２のロッド13a,13bを有するプラ
ンジャ13をプランジャ室12内に挿入し、第１のロッド13
aを軸受15aに支持させた後、軸受15bを装着した蓋体14
をインナヨーク10に挿入し、第２のロッド13bを軸受15b
で支持させる。次いでこの蓋体14を回転させ、そのねじ
部14aによりインナヨーク10と結合させる。

この第１図に示す実施例にあっては、ボビン枠16の射
出成形と同時にこのボビン枠16はプランジャガイド11と
インナヨーク10に一体に接合され、しかもこのときプラ
ンジャガイド11とインナヨーク10は心金により自動的に
センタリングが行われる。従って、プランジャガイド11
とインナヨーク10の加工精度だけを考慮すれば、それら
の間のセンタリングの精度は確保できる。また、ボビン
枠16の成形と同時にボビン枠16とプランジャガイド11及
びインナヨーク10との一体化が図れる。従って、加工工
数及び組立工数が少なくて済む。更に、ボビン枠16がプ
ランジャガイド11とインナヨーク10に接合されるので、
ボビン枠それ自体でプランジャ室12内の流体圧力に耐え
得るシール構造を提供でき、Ｏリングが不要となり、こ
の点でも部品点数が低減し、加工工数及び組立工数が低
減できる。従って本実施例では、上述のように必要なセ
ンタリングの精度を確保しながら加工工数及び組立工数
が少なくて済むことから、組立精度の高い電磁操作装置
を安価に作ることができる。

本発明の他の実施例を第２図及び第３図により説明す
る。これら実施例はインナヨークとプランジャガイドの
対向端部間の構成の点で第１の実施例とは異なるも。

即ち、第２図に示す実施例にあっては、インナヨーク
10とプランジャガイド11の対向端部間に例えばステンレ
ス等の非磁性リング25を配置し、この状態で突出部18を
有するボビン枠16を高分子材料の射出成形により形成し
たものである。また第３図に示す実施例にあっては、当
該対向端部間にインナヨーク10とプランジャガイド11の
外周面に支持される非磁性リング26を配置し、この状態
でボビン枠16を高分子材料の射出成形により形成したも
のである。これら第２図及び第３図に示す実施例にあっ
ては、インナヨーク10とプランジャガイド11の対向端部
間に非磁性リング25又は26を配置してあることから、第
１図の実施例で説明した効果に加えて、インナヨーク10
及びプランジャガイド11の金属部分が位置していないこ
の対向端部間に十分な強度を確保できるという効果があ
る。

本発明の更に他の実施例を第４図及び第５図により説
明する。

第４図及び第５図において、本実施例の電磁操作装置
２が、インナヨーク30、プランジャガイド31、プランジ
ャ室32、プランジャ33、プランジャ33の第１及び第２の
ロッド33a,33b、軸受34a,34b、ボビン枠35、コイル36、
ボビン枠35の突出部37、アウタヨーク38、開口39、連通
孔40、及びねじ部31aを有し、ボビン枠35が高分子材料
製でありかつインナヨーク30とプランジャガイド31とに
一体に接合されているている点は第１の実施例と同じで
ある。ただし本実施例では、以下の点で第１の実施例と
異なる。

即ち、インナヨーク30の反プランジャガイド側の端部
は、第１図の実施例のように蓋体６を嵌着する構造とな
っておらず、プランジャ33の第２のロッド33bを支持す
る軸受34bはインナヨーク30のこの端部に直接装着され
るメタル軸受として構成されている。また、アウタヨー
ク38はこのインナヨークの端部及び軸受34bの側から挿
入されており、アウタヨーク38の同じ側の端部には端壁
38aがあり、当該端部及び軸受34bと端壁38aとの間には
圧力室41が形成されている。軸受34bにはプランジャ室3
2と圧力室40を連通させる連通孔41aが設けられ、端壁38
aにはエア抜きの孔42が設けられ、このエア抜きの孔42
は常時は栓43により閉じられている。一方、端壁38aの
反対側においては、プランジャガイド31の中央部が拡径
され、端壁44を提供しており、アウタヨーク38の対応す
る側の端部はこの端壁44上まで延長され、両者間をプラ
ズマ溶接等により溶接45し、一体化している。

また、プランジャガイド31の連通孔40は、プランジャ
室32に連通する軸線方向の第１の通路40aと、開口39に
連通しかつ第１の通路40aと交差する半径方向の第２の
通路40bとからなり、第１の通路40aと第２の通路40bと
の交差部には第２の通路40bを横切る底面を有しかつプ
ランジャガイド31の外周面に開口する半径方向の凹所46
が設けられ、凹所46にはフィルタ47が収納され、フィル
タ47はボビン枠35の高分子材料で封入されている。

更に、インナヨーク30の外周部中央にはフランジ48が
設けられ、フランジ48には、第５図に破線で部分的に示
すように、直径方向対向位置に切欠き48a,48bが形成さ
れ、コイル36のリード線を通す通路を提供しており、こ
れらリード線はアウタヨーク38に取り付けられた端子49
a,49bに接続され、外部より指令電流が供給される。ま
た、高分子材料製のボビン枠35その切欠き48a,48bを通
って端子49a,49bの位置する箇所まで延長して形成され
ている。

このように構成された本実施例においては、プランジ
ャ室32内に圧力流体が導かれ、内圧が作用したとき、そ
の同じ圧力が圧力室41にも作用し、圧力室41にはプラン
ジャ室32内の受圧面積との関係より、インナヨーク30を
プランジャガイド31に向けて付勢する力が発生する。こ
のため、インナヨーク30とプランジャガイド31の対向端
部間のボビン枠35の一部をなす突出部37には、軸方向に
引張応力ではなく圧縮応力が作用する。その結果、材料
は一般的に引張応力よりも圧縮応力に方に使い強度特性
を有しているので、強度的に比較的弱い高分子材料の突
出部37での流体圧力に対する強度即ち耐圧性が向上し、
寿命の延長が図られる。

また、フィルタ47は連通路40を通る流体内の不純物を
除去するものであるが、このフィルタ47はボビン枠35の
成形と同時に凹所46内に封入されるので、フィルタの位
置を固定するための特別の手段を必要とせず、フィルタ
の設置が容易となる。

更に、インナヨーク30の反プランジャガイド側の端部
よりアウタヨーク38を挿入し、その挿入された端部をプ
ランジャガイド31に結合し、一体化するようにしたの
で、組立時にインナヨーク30に無理な力が加わらず、イ
ンナヨーク30とプランジャガイド31との間のセンタリン
グの精度が一層向上する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ボビン枠を高分子材料で構成すると
共に、このボビン枠をインナヨークとプランジャガイド
に一体に接合したので、組立精度を確保しながら組立工
数および加工工数を少くすることができ、それ故、従来
に比べて品質の優れた電磁弁を安価に製作することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による電磁弁の一部断面図で
あり、第２図は本発明の他の実施例による電磁弁の要部
断面図であり、第３図は本発明の更に他の実施例による
電磁弁の要部断面図であり、第４図は本発明のなお更に
他の実施例による電磁弁の電磁操作装置の断面図であ
り、第５図は同電磁操作装置の端面図であり、この図の
IV−IV線に沿った断面図が第４図であり、第６図は従来
の電磁弁の電磁操作装置の断面図である。 符号の説明 ２……電磁操作装置 10;30……インナヨーク 11;31……プランジャガイド 13;33……プランジャ 16;35……ボビン枠 17;36……コイル 18;37……突出部 19;38……アウタヨーク 25;26……非磁性リング 39……開口 40……連通孔 40a……第１の通路 40b……第２の通路 41……圧力室 46……凹所 47……フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市来 伸彦 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (56)参考文献 実開 昭63−17381（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭49−10371（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インナーヨークとプランジャガイドとを対
   向して配置し、これらインナーヨークとプランジャガイ
   ドとによって形成される空間部にプランジャを移動可能
   に収納し、インナーヨークとプランジャガイドを取り囲
   むようにボビン枠を配置し、このボビン枠にコイルを巻
   回し、このコイルを取り囲むようにアウタヨークを配置
   してなる電磁操作装置を備えた電磁弁において、 前記インナーヨークは中空の円筒形をしており、前記プ
   ランジャガイドはこのインナーヨークと対向する外周突
   出部を有し、前記インナーヨークの内周面とプランジャ
   ガイドの外周突出部の内周面は同一円筒面形状を有しか
   つこれら内周面によって前記プランジャが収納される空
   間部が形成されており、 前記ボビン枠を高分子材料で構成すると共に、このボビ
   ン枠を前記インナヨークとプランジャガイドに前記高分
   子材料の射出成形により接合し一体化したことを特徴と
   する電磁弁。
2. 【請求項２】前記インナヨークとプランジャガイドの外
   周突出部の対向端部間には補強用の非磁性リングが配置
   され、この非磁性リングが前記ボビン枠の高分子材料の
   射出成形により該高分子材料と一体化されていることを
   特徴とする請求項１記載の電磁弁。
3. 【請求項３】前記インナヨークの反プランジャガイド側
   の端部には前記プランジャを収納した空間部に連通する
   圧力室が形成され、該空間部に流体圧力が作用したとき
   にその圧力室に導かれた圧力により該インナヨークを前
   記プランジャガイドに向けて付勢することを特徴とする
   請求項１記載の電磁弁。
4. 【請求項４】前記プランジャガイドは、前記プランジャ
   を収納した空間部に連通する第１の通路と、前記プラン
   ジャと一体のプランジャロッドが通る空間に連通し、か
   つ前記第１の通路と交差する第２の通路からなる連通孔
   を有し、前記第１の通路と第２の通路の交差部に前記第
   ２の通路を横切る底面を有しかつプランジャガイドの外
   周面に開口するフィルタ収納用の凹所を設け、前記凹所
   に収納されたフィルタを前記ボビン枠を構成する高分子
   材料で封入したことを特徴とする請求項１記載の電磁
   弁。