JP3184942B2 - 電磁弁 - Google Patents

電磁弁

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幸生 細谷
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Nisshinbo Holdings Inc
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は例えば車両の各種流体路
を開閉して流体の圧力制御に用いられる電磁弁に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図7に励磁により流体路を開閉する常閉
式の電磁弁aの断面図を示す。bは電磁弁aを取付ける
取付部材で、この取付部材bには異径の収容孔cが穿設
されている。収容孔cには励磁コイルdを収容したケー
スeの下部が内挿され、ケースeと収容孔cとの周面間
はシール材f、gでシールされている。ケースe内には
励磁により摺動するプランジャhが収容され、プランジ
ャhの先端には弁球iが一体に形成されている。ケース
eの有底部には第1ポートjと第2ポートkを結ぶ開口
が穿設されている。この開口に取付けた弁座lと前記弁
球iとにより開閉弁を形成している。この開閉弁はプラ
ンジャhとヨークリングmとの間に縮設したスプリング
nのばね力により、弁球iが弁座lに着座する方向に付
勢されていて第1ポートjと第2ポートkの間の流路を
遮断し、またプランジャhが励磁コイルdに励磁されて
スプリングnの収縮方向に付勢されると、弁球iが弁座
lから離隔して両ポートj、kの間を連通する。ところ
で、この種の電磁弁aは弁機構を閉じた状態で第2ポー
トkに高圧の圧力が発生すると、この圧力は電磁弁aが
収容孔cから抜け出る方向に作用する。この離脱力は、
シール材fとシール材gの受圧面積の差に比例して大き
くなる。 この圧力による軸方向の力(軸力)に対抗す
るため、ヨークリングmの外側に鋼板等の高強度の押え
部材oを配置して電磁弁aを押さえている。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】前記した従来の電磁
弁には次のような問題点がある。
【0004】<イ> 圧力による軸力に対抗するため、
電磁弁a(励磁コイルdのケースe)を高強度に設計す
る必要が有る。
【0005】<ロ> 電磁弁a内の発生最高圧力が高く
なるほど押え部材oの肉厚が増して、装置の重量化と大
型化を強いられる。
【0006】<ハ> 励磁コイルdのケースe或いは押
え部材oを高強度に設計していても、軸力によるこれら
の部材の変形を完全に拘束することは困難である。押え
部材oが僅かでも膨脹変形すると、その膨脹分だけ液量
が消費される。この現象は、例えば電磁弁aを制動要素
として用いた場合に、ブレーキペダルのストローク長が
増えるといった問題を誘発する。
【0007】<ニ> 既述した軸力を小さくする方法と
しては、シール部の受圧面積を小さく設計する方法が考
えられる。ところが電磁弁aの内部部品との関係や強度
の点で限界がある。
【0008】
【本発明の目的】本発明は以上の問題点を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、電磁弁a
の固定構造の簡素化と、装置の小型軽量化が図れる、電
磁弁を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、取付部材の収
容孔に内挿され、各入力ポートと出力ポートに連通した
圧力室を有し、その圧力室間を連通する流路の途上に励
磁式の弁機構の開閉動作によって流路を切り替える電磁
弁において、異径の収容孔内に径の異なる複数の圧力室
を形成し、各圧力室はその軸方向の前後でほぼ同一受圧
面積となるように一対のシールでシールすると共に、各
シール間に各圧力室に対応した各入出力ポートを連通し
たことを特徴とする、電磁弁である。
【0010】
【実施例1】以下図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。
【0011】<イ>全体の構成 図1に取付部材10に常閉式と常閉式の一対の電磁弁2
0,30を組み付けた実施例を示す。両弁20、30は
プランジャの付勢方向が異なるだけで、他の基本構成は
同様であるから、図面右側の常閉式の電磁弁20を説明
し、常開式の電磁弁30についての説明を省略する。
【0012】<ロ>取付部材 取付部材10には各電磁弁20、30を内挿するための
収容孔11、12が穿設され、さらに各収容孔11、1
2の側面に連通する入力ポート11a12a、と出入力
ポート11b、12bが穿設されている。前記した軸力
の発生を回避するためには、各収容孔11、12の内径
を夫々ほぼ同一径に設計すると共に、各ポート11a、
12a、11b、12bを収容孔11、12の側面に連
通させることが肝要である。尚、図中11c、12cは
各収容孔11、12の孔底に穿設した大気連絡孔であ
る。
【0013】<ハ>電磁弁 図2に電磁弁20の拡大図を示す。図中の符号21はヨ
ーク22と一体に形成した筒形のハウジングで、ハウジ
ング21の裾部にフランジ27が形成されている。ハウ
ジング21の外径は収容孔11の内径とほぼ同径に形成
され、またハウジング21の内部には各入力ポート11
aと出入力ポート11bに連通する圧力室21a、21
bが形成され、さらに両圧力室21a、21b間が連通
路21cで連通されている。圧力室21a側の連通路2
1cの端には弁座23が配設されている。ハウジング2
1の外周面の複数箇所にOリング等のシール25a〜2
5cが装着されていて、各圧力室21a、21b間及び
大気とのシール性を確保している。 ハウジング21の
軸心には圧力室21aに面してコアアッセンブリ24が
かしめにより固着されている。さらにハウジング21は
取付部材10のかしめにより取付部材10に固着されて
いる。ハウジング21の他の固着手段としては、取付部
材10及びハウジング21の両部材に跨がってピンまた
はねじを挿着して固定したり、或いは収容孔11の一部
の内周面とハウジング21の一部の外周面に夫々ねじを
刻設して螺合したり、公知の簡易な固着手段を採用でき
る。コアアッセンブリ24は、スリーブ24a内にアマ
チュア24bとプランジャ24cとマグネットコア24
dとばね24eとを収容して構成される。プランジャ2
4cの先端には弁球24fが設けられ、この弁球24f
と弁座23により、各圧力室21a、21b間を封鎖ま
たは連通する弁機構が構成される。 ばね24eは前記
弁機構を常時封鎖する方向に付勢している。スリーブ2
4aの周囲には中空ボビンにコイルを巻き付けて製作し
た励磁コイル28が外装してあり、励磁コイル28は離
脱しないようヨークリング29を介してヨーク22にか
しめて固定されている。尚、図中26は各圧力室21
a、21b内に収容されたフィルタである。
【0014】
【作用】つぎに前記した電磁弁20の弁機構が閉じた状
態で、各圧力室21a、21bに夫々高圧の圧力が発生
した場合における、軸力の発生について考察する。
【0015】<イ>入力ポートからの給液 図3において、各圧力室21a、21bの両側がシール
25a〜25cでシールされ、各シール25a〜25c
部における受圧面積Sa〜Scがほぼ等しく設定されて
いる。ここで入力ポート11aに連通する圧力室21a
の内圧が上昇した場合、圧力室21aの両側(図面では
上下方向)へ向けて軸力Faが発生する。各シール25
a、25bの受圧面積Sa、Sbがぼ同じであり、圧力
室21aの両側に発生する各軸力Fa、Faがほぼ等し
く、しかも力の向きが逆方向であるから、互いに打ち消
しあって最終的に軸力Faは消散する。その結果、圧力
室21aにどんなに高い圧力が発生しても一方向へ向け
た軸力は発生せず、したがってハウジング21の上端を
押えなくともハウジング21が収容孔11から抜け出す
ことはない。
【0016】<ロ>出力ポートからの給液 図4に示すように、出力ポート11bに連通する圧力室
21bの内圧が上昇した場合は、この圧力は圧力室21
bの両側(図面では上下方向)へ向けて軸力Fbが発生
する。各シール25b、25cの受圧面積Sb、Scが
ほぼ同じで、圧力室21aの両側に発生する各軸力F
b、Fbがほぼ等しく、しかも力の向きが逆方向である
から、互いに打ち消しあって最終的に軸力Fbは消散す
る。その結果、圧力室21bにどんなに高い圧力が発生
しても一方向へ向けた軸力はほとんど発生せず、したが
ってハウジング21の上端を押えなくともハウジング2
1が収容孔11から抜け出すことはない。
【0017】<ハ>差圧発生時 液室21a、21bの間に圧力差を生じた場合も、各圧
力室21a、21b毎に軸方向の力を打ち消し合う。そ
のため、従来のように高圧側から低圧側へ向けた軸力は
発生せず、また逆方向の軸力も発生しない。
【0018】
【実施例2】本発明は圧力室単位で圧力がバランスすれ
ばよいので、図5に示すように収容孔11が異径であっ
ても軸力が発生しない。すなわち、各ポート11a、1
1bに連通する各圧力室21a、21bの軸方向の前後
にシール25d〜25gを取り付け、各圧力室21a、
21bの軸方向の前後がほぼ同一の受圧面積になるよう
に設定する。
【0019】
【実施例3】また図6に示すように、ハウジング21の
外周面の複数箇所に装着したシール25a〜25cのう
ち、最も孔底側のシール25cをOリングに代えてカッ
プシールを用いてもよい。本実施例ではハウジング21
を収容孔11に挿入して組み付ける際に、収容孔11の
孔底に溜まった空気をカップシール製のシール25cで
孔外へ逃がすことができるため、図2に示す大気連絡孔
11cの穿設を省略できる利点がある。
【0020】
【実施例4】以上は2位置2方向の電磁弁20について
説明したが、2位置3方向の電磁弁や3位置3方向の電
磁弁にも適用することができる。また圧力媒体は、液圧
に限らず空圧も使用できる。
【0021】
【発明の効果】本発明は以上説明したようになるから次
のような効果を得ることができる。
【0022】<イ> 圧力室両側の受圧面積をほぼ等し
く設定すると共に、圧力室の側面にポートを連通させた
ことで、圧力室の内圧が上昇しても圧力室内の力がバラ
ンスして電磁弁の軸方向に向けた力はほとんど生じな
い。そのため、電磁弁を構成するハウジング強度を低く
設定できる。
【0023】<ロ> 従来は電磁弁が取付部材から離脱
するのを防止するために、押え部材を必要としていた
が、本発明では押え部材が不要となる。そのため、電磁
弁の大幅な小型軽量化が図れる。
【0024】<ハ> 電磁弁の膨脹変形に伴う、圧力媒
体の消費を回避できる。
【0025】<ニ> 圧力開閉弁や圧力調整弁や開閉弁
や圧力制御弁等の多種の用途に適用できるから、汎用性
に富む。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1に係る電磁弁の全体図
【図2】 常閉式の電磁弁の断面図
【図3】 電磁弁の作用を説明するための概念図
【図4】 電磁弁の作用を説明するための概念図
【図5】 実施例2に係る電磁弁の説明図
【図6】 実施例3に係る電磁弁の説明図
【図7】 本発明が前提とする電磁弁の断面図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16K 31/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 取付部材の収容孔に内挿され、各入力ポ
    ートと出力ポートに連通した圧力室を有し、その圧力室
    間を連通する流路の途上に励磁式の弁機構の開閉動作に
    よって流路を切り替える電磁弁において、 異径の収容孔内に径の異なる複数の圧力室を形成し、 各圧力室はその軸方向の前後でほぼ同一受圧面積となる
    ように一対のシールでシールすると共に、 各シール間に各圧力室に対応した各入出力ポートを連通
    したことを特徴とする、 電磁弁。
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