JP3484776B2 - 電磁弁 - Google Patents

電磁弁

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JP3484776B2
JP3484776B2 JP21676694A JP21676694A JP3484776B2 JP 3484776 B2 JP3484776 B2 JP 3484776B2 JP 21676694 A JP21676694 A JP 21676694A JP 21676694 A JP21676694 A JP 21676694A JP 3484776 B2 JP3484776 B2 JP 3484776B2
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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、たとえば電磁弁に関
し、特に負圧リリーフ機能を有するものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の電磁弁としては、たとえ
ば図5に示すようなものがある。
【0003】すなわち、固定鉄芯100と、固定鉄芯1
00と軸方向に所定距離だけ離間して同軸的に設けられ
る弁孔101を備えた弁座102と、固定鉄芯100と
弁座102間に軸方向に移動自在に設けられる可動鉄芯
103と、固定鉄芯100を取り囲むように配置される
コイル104と、可動鉄芯103を弁座102に常時押
圧して閉弁状態を保持する付勢手段105と、を具備し
ており、コイル104に通電することによって可動鉄芯
103を固定鉄芯100に磁気吸引して開弁する。
【0004】そして、可動鉄芯103に対して弁孔10
1を通じて付勢手段105の付勢力を越える正圧が作用
すると、可動鉄芯103は弁座から離れ、過大な正圧を
リリーフする。
【0005】一方、可動鉄芯103に対して弁孔101
を通じて過大な負圧が作用する場合があり、このような
負圧を解消するために、従来から過大な負圧を逃がす負
圧リリーフ弁106が設けられている。この従来例で
は、負圧リリーフ弁106として、断面三角形状に成形
されたゴム状弾性体の頂部にスリット107を設けたス
リット弁が用いられていた。
【0006】この負圧リリーフ弁106のスリット10
7は、通常はゴム弾性によって閉じており、所定圧より
大きくなるとスリット107が開いて負圧を逃がすよう
になっていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来の電磁弁にあっては、負圧のリリーフ圧は負圧リリ
ーフ弁106のゴム弾性によって決定されるので、リリ
ーフ圧を正確に設定することができないという問題があ
った。すなわち、従来の負圧リリーフ弁106ではスリ
ット107の長さやスリット107部の厚みによってリ
リーフ圧が変化してしまう。
【0008】また、従来の負圧リリーフ弁106は三角
形状に突出させる必要があるために、その分のスペース
が必要となり、電磁弁の大型化を招く。
【0009】さらに、正圧によって負圧リリーフ弁10
6が大きく変形し、スリット部107からシール漏れが
発生するおそれもあり、甚だしい場合には、負圧リリー
フ弁106が損傷するおそれもある。
【0010】本発明は上記した従来技術の問題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、弁
孔を通じて弁体に作用する正圧及び負圧の両方のリリー
フ機能を有し、正確な負圧リリーフ圧を設定可能で、し
かも小型で高圧を制御可能な電磁弁を提供することにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、固定鉄芯と、該固定鉄芯と軸方
向に所定距離だけ離間して同軸的に設けられる弁孔を備
えた弁座と、前記固定鉄芯と弁座間に軸方向に移動自在
に設けられる可動鉄芯と、前記固定鉄芯を取り囲むよう
に配置されるコイルと、前記可動鉄芯の円筒状部に対し
て、その内周面が対向するように配置されるロアプレー
トと、記可動鉄芯を弁座に常時押圧して閉弁状態を保
持する付勢手段と、前記可動鉄芯に対して前記弁孔を通
じて加わる過大な負圧を逃がす負圧リリーフ弁機構と、
を具備する電磁弁において、前記負圧リリーフ弁機構を
内部中空に構成した可動鉄芯の中空内部に設け、かつ、
該負圧リリーフ弁機構を、可動鉄芯に設けた負圧リリー
フ孔と、該負圧リリーフ孔を開閉するリリーフ弁体と、
該リリーフ弁体を可動鉄芯に押圧するリリーフ圧設定用
スプリングと、を備えた構成とすると共に、前記ロアプ
レートに切欠きを設け、かつ該切欠きに嵌り込んでロア
プレートの内周面よりも内方に突出するリブを設けて、
該リブの内周面に対して、前記可動鉄芯の円筒状部を摺
動自在に接触させたことを特徴とする。
【0012】可動鉄芯を、固定鉄芯と対向する略固定鉄
芯と同一径の可動鉄芯本体部と、該可動鉄芯本体部の弁
座側端部に設けられた半径方向外方に張り出すフランジ
部と、から構成し、該フランジ部を弁座に着座させて可
動鉄芯本体部よりも大径の環状のシール部を形成したこ
とを特徴とする。
【0013】可動鉄芯には軸受部を設け、該軸受部に軸
方向に移動自在に挿入される弁軸を設け、該弁軸の弁孔
に臨む側の端部にリリーフ弁体を設けたことを特徴とす
る。
【0014】
【作用】本発明にあっては、可動鉄芯によって弁孔が閉
塞されている状態で、弁孔を通じて可動鉄芯に作用する
正圧が過大になって付勢手段の付勢力より大きくなる
と、可動鉄芯が弁座から離間して過大な正圧が逃がされ
る。
【0015】また、弁孔を通じて可動鉄芯に作用する負
圧が過大になると、負圧リリーフ弁機構が働いて弁孔と
弁本体内部空間が連通されて過大な負圧が逃がされる。
特に負圧リリーフ弁のリリーフ圧はリリーフ圧設定用ス
プリングによって設定するので、正確に設定することが
できる。
【0016】さらに、可動鉄芯を、固定鉄芯と対向する
略固定鉄芯と同一径の可動鉄芯本体部と、該可動鉄芯本
体部の弁座側端部に設けられた半径方向外方に張り出す
フランジ部と、から構成すれば、ソレノイド自体を大型
化することなく正圧の受圧面積を大きくでき、圧力変動
に敏感に応答し、安定したリリーフ性能が得られる。
【0017】さらにまた、負圧リリーフ弁に弁軸を設
け、弁軸を軸受によってガイドするようにすれば、負圧
リリーフ弁体の傾きを防止することができ、負圧シール
機能が安定する。
【0018】
【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。
【0019】本発明の第1実施例に係る電磁弁を示す図
1において、1は電磁弁全体を示しており、概略、弁本
体としての中空のボデイ2と、このボデイ2内に移動自
在に設けられる弁体としてのプランジャ3と、ボデイ2
に組み付けられプランジャ3を駆動するための電磁ソレ
ノイド4と、から構成されている。
【0020】ボデイ2には第1,第2流路6,7が設け
られ、一方の第1流路6のボデイ2内側の開口部には、
プランジャ3が当接する弁座8が設けられている。この
弁座8には第1流路6の開口部となる弁孔9が開口して
おり、プランジャ3によって開閉される。また、第2流
路7のボデイ2内側の開口部はプランジャ3に臨んで開
口しており、第1,第2流路6,7のボデイ2外側の開
口部はボデイ2から突出する第1,第2ニップル10,
11先端に開口形成されている。
【0021】電磁ソレノイド4はボデイ2に一体的に組
み付けられるもので、弁座8と対向配置される固定鉄心
としてのセンタポスト12と、このセンタポスト12を
取り囲むように配置されるコイル13とを有している。
このコイル13外周は樹脂モールド14によって被覆さ
れてケース15内に挿入されている。センタポスト12
の外部端面はケース15上端のアッパプレート16に当
接している。一方、このアッパプレート16に対してコ
イル13を隔てて対向するケース下端開口部にはロアプ
レート17が嵌着されている。これらアッパプレート1
6,ケース15及びロアプレート17が、センタポスト
12とプランジャ3を通る磁束を案内する継鉄として機
能し磁路を形成する。
【0022】プランジャ3とセンタポスト12の間には
プランジャ3を弁座8に対して付勢する第1スプリング
18が介装され、この第1スプリング18のばね力によ
って閉弁されている。一方、開弁時には、この第1スプ
リング18のばね力に抗してプランジャ3を電磁吸引し
て弁座8から離間させるようになっている。
【0023】プランジャ3には、プランジャ3により弁
孔9を閉塞している状態にて、プランジャ3に対して弁
孔9を通じて所定圧を越える正圧が加わった場合に弁孔
9とボデイ2の内部空間44とを連通して過大な正圧を
逃がす正圧リリーフ弁機構19と、プランジャ3に対し
て弁孔9を通じて所定圧以上の負圧が加わった場合に弁
孔9とボデイ2の内部空間44とを連通して過大な負圧
を逃がす負圧リリーフ弁機構20と、の2種類のリリー
フ弁機構が設けられている。
【0024】正圧リリーフ弁機構19は、弁孔9を開閉
する上記プランジャ3と、このプランジャ3を弁座8に
対して押圧付勢する上記第1スプリング18と、によっ
て構成される。プランジャ3は内部中空の部材で、有底
円筒状のプランジャ本体21と、このプランジャ本体2
1の開口端部を閉塞するスぺーサ22とによって構成さ
れている。プランジャ本体21の弁座当接部には、弁孔
9を取り囲むようにゴム状弾性体により構成される環状
の第1シール部23が設けられている。
【0025】負圧リリーフ弁機構20は、弁孔9とボデ
イ内部空間を連通するプランジャ3に設けられた負圧リ
リーフ通路24と、この負圧リリーフ通路24の弁孔側
開口部に設けられたリリーフ弁座25に接離するリリー
フ弁体26と、リリーフ弁体26をリリーフ弁座25に
押圧付勢して負圧リリーフ通路24を閉塞する第2スプ
リング27と、によって構成される。
【0026】負圧リリーフ通路24は、プランジャ本体
底壁中央に貫通形成された軸受孔45周縁に設けられた
第1通孔28と、プランジャ本体21内部空間と、プラ
ンジャ本体21底壁の前記第1シール部23より外側に
位置する第2通孔29と、から構成され、弁孔9とボデ
イ内部空間とを連通している。
【0027】そして、第1通孔28の弁孔9側開口部に
弁孔9に臨んで上記リリーフ弁座25が設けられ、リリ
ーフ弁体26が弁孔9側から接離自在に配置されてい
る。リリーフ弁体26には、軸受孔45に挿入される弁
軸30が接続されている。弁軸30のプランジャ本体2
1内側の端部にはスプリングリテーナ32が固定され、
スプリングリテーナ32とプランジャ本体21底壁との
間に、上記第2スプリング27が圧縮状態に介装され、
この第2スプリング27のばね力によって、リリーフ弁
体26をリリーフ弁座25に対して常時閉状態にて押圧
付勢している。このリリーフ弁座25は上記したプラン
ジャ3が密接する第1シール部23と、ゴム状弾性体に
よって一体成形されている。
【0028】この弁軸30が案内される軸受孔45の構
成を図2に示す。
【0029】図2は軸受孔45周囲に花びら状に複数の
第1通孔28を形成したものである。図2(a),(b)
は、第1通孔28を断面矩形状に切り欠いたもの、図2
(c),(d)は第1通孔28を波形状に切り欠いたもので
あり、さらにこの例では弁軸30を略断面矩形状とし、
軸受孔45に弁軸30の角部が4点で接触する構成と
し、矩形状の弁軸30と軸受孔45の間にリリーフ用の
大きなスペースが設けられている。
【0030】上記実施例において、第1ニップル10へ
正圧が印加されプランジャ3に弁孔9を通じて正圧が作
用している場合、プランジャ3に作用する荷重がスぺー
サ22上方の第1スプリング18のばね力を越えた時、
プランジャ3が上昇して開弁し、弁孔9とボデイ内部空
間44が連通して過大な正圧の発生が解消される(図1
(b)参照)。
【0031】また、第1ニップル10に負圧が印加され
プランジャ3に弁孔9を通じて負圧が作用している場
合、プランジャ3に設けられた負圧リリーフ弁機構20
のリリーフ弁体26に作用する荷重がプランジャ3内部
にある第2スプリング27のばね力を越えた時、リリー
フ弁体26がリリーフ弁座25が離間して開弁し、リリ
ーフ通路24を介して弁孔9とボデイ内部空間44が連
通して過大な負圧が解消される(図1(c)参照)。
【0032】一方、電磁ソレノイド通電時においては、
電磁ソレノイドの吸引力が第1スプリング18のばね力
及び負圧作用時のプランジャ3に働く力を越えて、プラ
ンジャ3が弁座8から離間上昇して開弁する。この開弁
状態は、図1(b)と同様であるが、正圧リリーフ時とは
異なりプランジャ3がセンタポスト12に磁気吸着され
ている。 (第2実施例)図3には本発明の第2実施例を示してい
る。
【0033】基本的な構成は上記実施例と全く同様であ
り、同一の構成部分については同一の符号を付してその
説明を省略し、ここでは相違点のみ説明するものとす
る。
【0034】この第2実施例ではプランジャの構造のみ
が第1実施例と相違している。
【0035】すなわち、プランジャ200は第1実施例
と同様に中空の部材で、下端が開放された断面ハット形
状のプランジャ本体201と、このプランジャ本体20
1の開口端部に閉塞固定される封止板202と、から構
成される。プランジャ本体201は、上端の天面部20
3と、天面部203の周縁から下方に延びる円筒状部2
04と、から構成され、円筒状部204の下端開口部が
封止板202によって閉塞されている。また、天面部2
03のセンタポスト12端面との当接部には、センタポ
スト12とプランジャ天面部203との間に隙間を設け
るためのシム205が設けられている。また、円筒状部
204が、ロアプレート17内周に対して所定の微小隙
間を介して対向配置される。
【0036】一方、封止板202にはゴム状弾性体によ
り、第1実施例と同様に第1シール部23とリリーフ弁
座25が設けられている。
【0037】その他の構成および作用については、第1
実施例と同一である。
【0038】(第3実施例)図4 は本発明の第3実施例を示している。
【0039】この第3実施例も、基本的な構成は第1実
施例と全く同様であり、同一の構成部分については同一
の符号を付してその説明を省略し、ここでは相違点のみ
説明するものとする。
【0040】この実施例は、磁束が通るプランジャ30
0とロアプレート17のクリアランスを小さく設定して
吸引力増大を図ったものである。
【0041】プランジャ300は第1実施例と同様に中
空の部材で、下端が開放された断面ハット形状のプラン
ジャ本体301と、このプランジャ本体301の開口端
部に閉塞固定される封止板302と、から構成される。
プランジャ本体301は、天面が閉塞された円筒状部3
03と、この円筒状部303の下端から半径方向に張り
出すフランジ部304とから構成され、フランジ部30
4に封止板302が固定されている。封止板302には
ゴム状弾性体により、第1実施例と同様に第1シール部
23とリリーフ弁座25が設けられているが、第1シー
ル部23は円筒状部303よりも外側に位置している。
また、第2通孔29が円筒状部303の下端位置に設け
られている。
【0042】そして、プランジャ本体301の円筒状部
303が、上記ロアプレート17内周に対して所定の微
小隙間を介して対向配置される。
【0043】ロアプレート17も鍔付き円筒形状で、プ
レート円筒部171と、プレート円筒部171の一端か
ら半径方向外向きに張り出す鍔部172とから構成され
ている。この鍔部172がボデイ2と電磁ソレノイドの
樹脂モールド14の間に挟み付けられ外端がケース15
に当接し、プランジャ本体301の円筒状部301はプ
レート円筒部171内周に対して対向している。
【0044】そして、プレート円筒部171のプランジ
ャ3対向部に上端が開いた切欠き51が周方向に所定間
隔でもって複数設けられ、一方、電磁ソレノイドの樹脂
モールド14側に、上記切欠き51に嵌り込むリブ52
が設けられている。このリブ52は切欠き51に嵌り込
むが、高さがプレート円筒部171の厚みよりも高く、
内周面がプレート円筒部171の内周面よりも所定量内
方に突出しており、このリブ52内周面にプランジャ3
の円筒状部301が摺動自在に接触し、プランジャ円筒
状部301とプレート円筒部171の間に所定の微小隙
間が開くように設定されている。
【0045】この微小隙間の寸法は、樹脂のリブ52の
高さによってきわめて微小な大きさまで設定することが
可能であり、したがって、ロアプレート17とプランジ
ャ3の対向面間の間隔を可及的に小さくして吸引力を増
大させることができる。
【0046】プランジャ3の吸引力を増大させるための
方法としては、一般的にはコイル13を大きくする方法
が取られる。
【0047】しかし、コイル13を大きくすると、電磁
ソレノイドの寸法が大きくなってしまい、コスト,寸
法,重量等の面で不利となる。
【0048】そこでロアプレート17とプランジャ3の
対向面間の間隔を可及的に小さくして吸引力を増大させ
ることが考えられ、そのための構成としては、通常ロア
プレート17とプランジャ3との間にプランジャ3摺動
のためのドライベアリングを介装したり、本出願人が提
案した実開平2ー76280号公報に示されるように、
ロアプレート17の内周面に樹脂によるリブを形成され
るように樹脂モールド14にロアプレート17をインサ
ート成形する方法がある。
【0049】しかし、ドライベアリングを用いる場合に
は部品点数が増大するし、樹脂のリブを設けるもので
は、インサート成形時の樹脂材料の回り込みを確保する
必要からロアプレートをプランジャの距離を有る程度大
きく取る必要があり、それ程吸引力増大に寄与しない。
すなわち、樹脂リブの幅を厚く必要があり、プランジャ
7との距離が大きくなって吸引力が低下する原因となっ
ている。
【0050】そこで、この実施例では、ロアプレート1
7とプランジャ3のクリアランスを可及的に小さくし、
かつロアプレート17のプランジャ3に対向する部分
に、図4(c)に示すように切欠き51を設け、この切欠
き51に背面側のモールド樹脂14から突出する樹脂リ
ブ52を嵌め込む構造としたものである。
【0051】この構造によりロアプレート17とプラン
ジャ3の対向部の距離を、インサート成形の場合よりも
小さくすることが可能となり、この部分での吸引力低下
は回避できる。換言すれば、本実施例によれば、軸受け
となる樹脂リブ52の内径とロアプレート17の内径の
差を小さくすることが可能である。
【0052】吸引力Fは、磁性体磁極面の距離(ロアプ
レート17とプランジャ3間の隙間)をx,対向面積を
Sとすると、F=ーU2μS/2x2で得られる。
【0053】ロアレート17の切欠き51によって対向
面積Sは減少するが、磁極間距離xを小さくすることが
可能であるため、吸引力Fは増大可能である。
【0054】また、吸引力増大を図るために電磁ソレノ
イドを大きくする必要もなくなる。
【0055】一方、摺動部にドライベアリングを使って
摺動性と吸引力の両方の要求を満たしていた構造におい
ても、本実施例のような構造とすることにより、ドライ
ベアリングは不要となり部品点数,工数の削減にもな
る。
【0056】さらに、このような軸受構造は、図4に示
した従来例のプランジャの軸受構造についても適用する
ことができる。
【0057】
【発明の効果】本発明は以上の構成および作用を有する
もので、可動鉄芯で正圧リリーフ弁を構成し、さらに可
動鉄芯自体に負圧リリーフ弁機構を設け、さらに、負圧
リリーフ弁のリリーフ圧をリリーフ圧設定用スプリング
によって設定するようにしたので、負圧のリリーフ圧を
正確に設定することができる。
【0058】また、負圧リリーフ弁機構を可動鉄芯内部
に設けるので、装置の小型化を図ることができる。
【0059】さらに、可動鉄芯を、固定鉄芯と対向する
略固定鉄芯と同一径の可動鉄芯本体部と、該可動鉄芯本
体部の弁座側端部に設けられた半径方向外方に張り出す
フランジ部と、から構成すれば、受圧面積が大きくなる
ので、安定したリリーフ動作を確保できる。
【0060】さらにまた、負圧リリーフ弁に弁軸を設
け、弁軸を軸受によってガイドするようにすれば、リリ
ーフ弁体の傾きを防止することができ、負圧シール機能
が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の第1実施例に係る電磁弁を示す
もので、同図(a)は全体縦断面図、同図(b),(c)は正
圧,負圧解消状態の要部断面図である。
【図2】図2は図1の負圧リリーフ弁機構の軸受孔周囲
の構成例を示す図である。
【図3】図3は本発明の第2実施例に係る電磁弁の全体
縦断面図である。
【図4】図4は本発明の第3実施例に係る電磁弁を示す
もので、同図(a)は全体縦断面図、同図(b)はロアプレ
ート部の断面図、同図(c)は同図(b)のCーC線断面
図、同図(d)はロアプレート内周の一部破断斜視図であ
る。
【図5】図5は従来の電磁弁を示す図である。
【符号の説明】
1 電磁弁 2 ボデイ(弁本体) 3 プランジャ(弁体) 4 電磁ソレノイド 6 第1流路 7 第2流路 8 弁座 9 弁孔 10 第1ニップル 11 第2ニップル 12 センタポスト 13 コイル 14 樹脂モールド 15 ケース 16 アッパプレート 17 ロアプレート 18 第1スプリング 19 正圧リリーフ弁機構 20 負圧リリーフ弁機構 21 プランジャ本体 22 スペーサ 23 第1シール部 24 リリーフ通路 25 リリーフ弁座 26 リリーフ弁体 27 第2スプリング 28 第1通孔 29 第2通孔 30 弁棒 32 スプリングリテーナ 33 貫通孔 34 ピストン部 44 内部空間 45 軸受孔(軸受) 200 プランジャ 201 プランジャ本体 202 封止板 203 天面部 204 円筒状部 205 シム 300 プランジャ 301 プランジャ本体 302 封止板 303 円筒状部 304 フランジ部 171 プレート円筒部 172 鍔部 51 切欠き 52 樹脂リブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 7/16

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定鉄芯と、 該固定鉄芯と軸方向に所定距離だけ離間して同軸的に設
    けられる弁孔を備えた弁座と、 前記固定鉄芯と弁座間に軸方向に移動自在に設けられる
    可動鉄芯と、 前記固定鉄芯を取り囲むように配置されるコイルと、前記可動鉄芯の円筒状部に対して、その内周面が対向す
    るように配置されるロアプレートと、記可動鉄芯を弁座に常時押圧して閉弁状態を保持する
    付勢手段と、 前記可動鉄芯に対して前記弁孔を通じて加わる過大な負
    圧を逃がす負圧リリーフ弁機構と、を具備する電磁弁に
    おいて、 前記負圧リリーフ弁機構を内部中空に構成した可動鉄芯
    の中空内部に設け、かつ、該負圧リリーフ弁機構を、可
    動鉄芯に設けた負圧リリーフ孔と、該負圧リリーフ孔を
    開閉するリリーフ弁体と、該リリーフ弁体を可動鉄芯に
    押圧するリリーフ圧設定用スプリングと、を備えた構成
    すると共に、 前記ロアプレートに切欠きを設け、かつ該切欠きに嵌り
    込んでロアプレートの内周面よりも内方に突出するリブ
    を設けて、該リブの内周面に対して、前記可動鉄芯の円
    筒状部を摺動自在に接触させた ことを特徴とする電磁
    弁。
  2. 【請求項2】可動鉄芯を、固定鉄芯と対向する略固定鉄
    芯と同一径の可動鉄芯本体部と、該可動鉄芯本体部の弁
    座側端部に設けられた半径方向外方に張り出すフランジ
    部と、から構成し、該フランジ部を弁座に着座させて可
    動鉄芯本体部よりも大径の環状のシール部を形成したこ
    とを特徴とする請求項1に記載の電磁弁。
  3. 【請求項3】可動鉄芯には軸受部を設け、該軸受部に軸
    方向に移動自在に挿入される弁軸を設け、該弁軸の弁孔
    に臨む側の端部にリリーフ弁体を設けたことを特徴とす
    る請求項1または2に記載の電磁弁。
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