JP3819407B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は長手に延び、直平行六面体の弁ハウジングとソレノイド装置とを備え、弁ハウジングは２個の密封着座部と方形のチャンバと棒状の接極子とを有し、接極子はチャンバ内に収納され戻しバネにより２個のスイッチング位置の一に位置するように予め荷重が加えられ、ソレノイド装置は密封着座部と対向するハウジングの側部において弁ハウジングに接合され、接極子は一の鈍縁部がソレノイド装置と対向され旋回可能に装着されてなる電磁弁に関する。

この構成の電磁弁としては従来技術文献が知られている。この電磁弁の接極子はリップ部上に旋回可能に装着される。単一のコイルバネとして構成された戻りバネが接極子の２端部の一方と連合して弁ハウジングの床部から離間するように端部を押圧し、その密封部がその密封着座部に対し上動されると共に、他方の密封部が接極子の反対端部にある密封着座部に対し押し付けられるように設けられている。両密封部はダイアフラムに一体に形成され、弁チャンバがこのダイアフラムを介し電磁弁と隣接するチャンバから分離され、このチャンバ内に接極子が配置される（例えば、特許文献１参照）。
独国実用新案第７３３２４３３３号明細書

この周知の電磁弁はコンパクトで狭い空間に配設される構成のものとして特に好適である。しかしながら接極子のリップ部の取付に際し、設置寸法の許容誤差および製造寸法の許容誤差が小さいために困難になる問題があって、更に小型化が求められる場合に制限がある。

本発明の第１態様によれば、長手に延び平行直六面体の弁ハウジングとソレノイド装置とを備え、弁ハウジングは２個の密封着座部と方形のチャンバと棒状の接極子とを有し、接極子はチャンバ内に収納され、戻しバネにより２個のスイッチング位置の１に位置するように予め負荷が加えられ、ソレノイド装置は密封着座部と対向するハウジングの側部で弁ハウジングに当接され、接極子は鈍縁部がソレノイド装置と対向して旋回可能に装着され、戻しバネは密封着座部と対向する接極子の部位で接極子を窪み部に係入し弁ハウジング上の位置に安定化させる電磁弁において、接極子はチャンバ内に可動に挿入され、接極子の鈍縁部は位置安定化を要することなく平らな支承面上に配置され、鈍縁部が平らな支承面をなす平面内に枢支軸を画定し、枢支軸の位置は戻りバネの強さに伴うすべての支承力および摩擦力に依り自ずと生じる平衡によって画定されることを特徴とする電磁弁が提供される。

本発明によれば、製造が容易で少ない数の分離された部材で構成され、調整作業を不要にし得るため簡潔で、必要ならば自動組立も可能にし得、保守が容易な電磁弁が提供される。

本発明による電磁弁は接極子が弁ハウジングのチャンバ内に可動に挿入され、接極子の鈍縁部が位置安定化を要することなく均等支承面上に配置され、戻りバネが接極子の密封着座部と対向する側において接極子の溝に係合され弁ハウジング上の適所で安定化されることを特徴とする。従って、接極子は空間内に固定されるような枢支軸を必要とせず、接極子の鈍縁部が均等支承面上に支承され、接極子の枢支軸の、支承面としての平面内に位置せしめられるため、戻りバネの強さに伴うすべての支承力および摩擦力に依り自ずと生じる平衡を図るべき制限を受けることがない。

強い衝撃により接極子がその作動位置から外れて移動することを確実に防止するため、接極子は弁ハウジングのチャンバの内壁に比較的接近して配設され、接極子と内壁との間隙がこの接極子を移動自在にするよう十分大にとられる。従って、衝撃若しくは振動を受けても、チャンバの内壁が接極子の止め面として機能する。

好ましい実施例においては、２個の密封部の一方が接極子の溝内に配置され、この密封部が対向する密封着座部と連係するよう設けられ、密封着座部は弁ハウジング内に突出するノズルの端部に配置せしめられる。且つ戻りバネが単一のコイルバネとして構成され、ノズルがこのバネにより外囲され、戻りバネ自体は弁ハウジングの床部上の適所に固定される。

必要ならば第２の密封部も接極子の溝内に配置され、この密封部は好適な密封着座部と対向する第１の密封部から離間して対向する側に配設され、密封着座部も弁チャンバ内に突出するノズルの端部に位置せしめられる。

電磁弁は少ない数の分離された部材からなるため小型化を更に図るに極めて適している。このような分離された部品は簡単な構造であるため製造が容易である。接極子は駆動部材をなし、同時に作動部材として機能し唯一の可動部材である。接極子には密封部が装着され、接極子は弁ハウジングのチャンバ内に固定枢支される、あるいは固定支承されることなく可動に挿入され得る。製造許容誤差の不都合な増加も少ない数の分離された部材で構成されるため避けられる。弁を組み立てる際には２個の部材のみ、即ち接極子と戻りバネのみを弁ハウジングのチャンバに挿入すればよく、この組立構成は自動化に好適である。

加えて高い弁切替速度が、簡潔な弁構成および低い質量の可動部材即ち接極子により得られ、同時に極めて多い切替動作に耐え得る。

本発明による電磁弁の他の実施例の構成では、接極子を内蔵するチャンバがダイアフラムを介在させて、これと隣接する弁チャンバから分離される、この構成は特に不活性容積を小さくできることに特徴がある。このダイアフラムは一体に形成された２個の密封部を有しており、この密封部は弁チャンバの床部上の夫々の密封着座部と対設される。各密封部は突出部により作動され、突出部の一端部がダイアフラム上に柔軟に（柔軟性部材を介在させて）装着され、他端部は接極子の溝内に挿入され、内部に突出部の端部を埋め込んだゴム部材により接極子上に柔軟に装着される。

本発明の別の特徴および利点は図面に示す複数の実施例に沿った以下の説明から明らかになろう。

電磁弁は２個の当接合部、すなわち弁の作動部を有する弁ハウジング１０と、弁ハウジング１０の開放された上部に堅固に嵌入されるソレノイド装置１２とを備える。弁ハウジング１０およびソレノイド装置１２は各々平行直六面体であり、且つ接合されても平行直六面体を形成する。

ソレノイド装置１２にはＵ字状の磁石ヨーク１４と磁石ヨーク１４の一方の第１の磁極１６に付設された磁石コイル１８とが包有される。磁石ヨーク１４および磁石コイル１８はプラスチツク製のブロック２０に埋め込まれている。磁石ヨーク１４の他方の第２の磁極２２は長方形に延びる平行直六面体の弁ハウジング１０の一方の外側端部に位置せしめられ、第１の磁極１６は弁ハウジング１０の上部のほぼ中央に位置せしめられる。磁極面は弁ハウジング１０とソレノイド装置１２との間の分離面２４に整合される。

長方形に延びる平行直六面体のチャンバ２６が弁ハウジング１０の内部に設けられる。このチャンバ２６には棒形の接極子２８が収納される。接極子２８の鈍い縁部３０はソレノイト装置１２と反対する側に配置され、接極子２８は分離面２４上に形成される支承面としての鈍縁部３０で旋回可能に支承される。３個の溝３２、３４、３６が弁ハウジング１０の床部を貫通して延び、これらの溝の内、最外側の溝３２、３６がチャンバ２６の内へ延設され、溝３２、３６は夫々１個のノズル３８、４０を有している。接極子２８にはノズル３８、４０と対面する側に２個の窪み部４２、４４が具備される。弾性材料、例えばゴムで作られたディスク状の密封部４６、４８がそれぞれの窪み部４２、４４に内挿される。ノズル４０に対し渦巻き状の戻しバネ５０が外囲され、一方ノズル４０の一端部はチャンバ２６の床部上に位置し、他端部が接極子２８の窪み部４４内に係入される。各ノズル３８、４０の自由端部は対向する密封部４６、４８と係合するリング状の密封着座部を構成している。

接極子２８はチャンバ２６内で移動可能に位置安定させる構成をとることなく挿入される。接極子２８は最大限移動自在になるよう、且つ遊びなくチャンバ２６の内壁によつて外囲される。これによりチャンバ２６の内壁が接極子２８の止め面として機能し、このため電磁弁に対し強い衝撃を受けても接極子の作動位置がずれて移動するようなことを抑止するように保証される。接極子２８の鈍縁部３０は分離面２４に形成された支承面の最適位置に自動的に移動し得、この最適位置は戻しバネ５０に依るすべての支承力及び摩擦力の平衡化に大きく寄与する。戻しバネ５０は巾方向に堅牢であるため、接極子２８を所定の作動位置に保持し得、この場合密封部４６、４８が各密封着座部の上部のほぼ中央に配設される。このとき高精度に位置決めすることは重要ではない。戻しバネ５０により接極子２８の一端部がチャンバ２６の床部から離間するよう押圧され、同時に密封部４６がその密封着座部に圧接される。図１に示す第１のスイツチ位置では、密封部４８が好適な密封着座部から上動され、これにより溝３４、３６間がチャンバ２６を介して連通せしめられる通路が形成される。図１からも明らかなように、この状態では接極子２８と分離面２４との間に間隙５２が形成される。この間隙に因り磁気あるいは流体の残留して接極子が接着したままの状態になることが防止される。

ソレノイド装置１２が磁石コイル１８の付勢により作動されると、戻しバネ５０から離間して対向する接極子２８が磁石ヨーク１４の磁極１６、２２に吸着される。一方大面積の接触が生じる前に密封部４８は好適な密封着座部上に押し付けられ得、これによりこの別のスイツチ状態でも間隙５２のような狭いクサビ状の空間が形成され、接極子の接着が確実に防止される。

電磁弁は、製造が容易な少ない数の分離された部材で構成されるから、小型化を更に図るに極めて適している。電磁弁を組み立てる際、２個のみの分離された部材、即ち接極子２８および戻しバネ５０のみをチャンバ２６内に挿入すればよい。このとき調整も全く不要である。ソレノイド装置１２は弁ハウジング１０に対し溶接あるいは接着可能である。この結果得られる平行直六面体も、また群をなして横に並設された電磁弁を組み立てる際にも極めて有用である。

上述した電磁弁は少量の媒体を制御する単一の弁として、あるいは大量の媒体を制御するパイロツト弁のいずれにも使用可能である。可動部品の質量が低いので高速スイッチング動作速度および極めて高いスイッチング動作サイクルが得られる。

図３に示される別の実施態様においては、分離プレート６０が弁ハウジング１０とソレノイド装置１２を含むブロック２０との間に挿入される。分離プレート６０が弁ハウジング１０上側に強固に付設されることにより、チャンバ２６が閉鎖され、必要ならばソレノイト装置を有するブロック２０がチャンバ２６を開放することなく割愛することもできよう。分離プレート６０は磁極１６、２２と対向させて配置される領域において磁気が通過され得、これ以外の領域は磁気の通過が完全に遮断される。このような選択的な磁気導通は鉄のような磁気導通材料（磁性材料）と真ちゆう若しくはプラスチツクのような非磁気導通材料（非磁性材料）とを一体化することにより得られ、また一部磁気を導通する好適な特殊な第１鉄合金から分離プレート６０を作ることも可能である。

弁部材の構成上は図３の実施態様が上述した実施態様と異なることはない。

図４に示す本発明の他の実施例においては、チャンバ２６に接極子２８が上述した実施例と同様に収納され、且つチャンバ２６に対し弁チャンバ７０が分離して形成される。弁チャンバ７０は分離した平坦な弁ハウジング１０ａ内に配置され、弁ハウジング１０ａの床部の面積は上述した実施例と実質的に同一である。弁ハウジング１０ａとチャンバ２６を構成する中間ハウジング１０ｂとの間にダイアフラム７２がその外縁部を適所に固定して配設される。ダイアフラム７２には一体に形成された２個の密封部材７４、７６が具備され、密封部材７４、７６は弁チャンバ７０内に突出するノズル３８、４０の自由端部に配置されたリング状の密封着座部に対向される。各密封部材７４、７６の上部には作動突出部７８、８０の夫々の広い端部が例えばダイアフラム７２内に埋め込む、あるいは係入することによりダイアフラム７２と柔軟に連結され、ダイアフラム７２自体はゴムのような弾性材料で作られる。作動突出部７８、８０は中間ハウジンク１０ｂの床部の好適な開口部を介しチャンバ２６内に突出し、各端部が接極子２８と連結される。接極子２８による作動突出部７８、８０の旋回は接極子２８の好適な窪み部内に挿入されるディスク状の連結部材８２、８４を介して実現される。作動突出部７８、８０の広い端部が連結部材８２、８４のゴムのような弾性材料内に埋め込まれる、あるいは係入される。且つ本実施例の場合チャンバ２６内に床部から突出するリングカラー部８６が戻しバネ５０により外囲させるよう配設され、またリングカラー部８６には内部に作動突出部８０が貫通する開口部が延設されている。

図４に示す実施例の場合上述した実施例とは異なり密封部材７４、７６の作動が直接接極子２８を介し行われず、作動突出部７８、８０を介し間接的に行われる。接極子２８は弁チャンバ７０の外側に配置されるため、弁チャンバ７０の非作動空間を極めて小さくできる。接極子２８の構成及び取付については上述した実施例と同一であり、同一の利点を有する。図５ａ、図５ｂ、図５ｃは各々異なる実施態様を示しており、この場合密封部材箱の如き構成をとって接極子に可動に支承される。

図５ａの構成の場合ディスク状の密封部材９０が堅牢なディスク９０ｂとディスクに接着される弾性被覆材９０ａとを有し、接極子２８における窪み部の床部上の円錐部材９２に可動に支承される。密封部材９０のこの支承構成はすべての方向に旋回可能な支承構成を供し、これにより密封部材が自動的に好適なリング状の密封着座部と均一の圧力分布をもつて接触可能になる。

図５ｂの構成の場合ドーム状の背面を有した密封部材９４がすべての方向に旋回可能に接極子２８の窪み部の床上に装着される。本実施態様でも密封部材９４は好適な密封着座部と自動的に整合され得る。

図５ｃの構成の場合ディスク状の密封部材９６の背側面がコイルバネにより接極子２８の窪み部の床上に支承され、この柔軟性を介在させた支承構成により密封部材９６が適所に配置されて好適な密封着座部と最適に整合され得る。

本発明による電磁弁の第１の実施例の簡略断面図である。 本発明による電磁弁の弁チャンバの床部の平面図である。 本発明による電磁弁の別の実施態様の部分断面図である。 本発明による電磁弁の第２の実施例の部分断面図である。 本発明による電磁弁の密封部の異なる構成を示す図である。 本発明による電磁弁の密封部の異なる構成を示す図である。 本発明による電磁弁の密封部の異なる構成を示す図である。

符号の説明

１０ 弁ハウジング
１０ａ 弁ハウジング
１０ｂ 中間ハウジング
１２ ソレノイド装置
１４ 磁石ヨーク
１６、２２ 磁極
１８ 磁石コイル
２０ ブロック
２４ 支承面
２６ チャンバ
２８ 接極子
３０ 鈍縁部
３２、３４、３６ 溝
３８、４０ ノズル
４２、４４ 窪み部
４６、４８ 密封部
５０ 戻しバネ
５２ 間隙
６０ 分離プレート
７０ 弁チャンバ
７２ ダイアフラム
７４、７６ 密封部材
７８、８０ 作動突出部
８２、８４ 連結部材
８６ リングカラー部
９０ 密封部材
９０ａ 弾性被覆材
９０ｂ ディスク
９２ 円錐部材
９４、９６ 密封部材

Claims (11)

1. 長手に延び平行直六面体の弁ハウジング（１０、１０ａ、１０ｂ）とソレノイド装置（１２）とを備え、弁ハウジングは２個の密封着座部と方形のチャンバ（２６）と棒状の接極子（２８）とを有し、接極子（２８）はチャンバ（２６）内に収納され、戻しバネ（５０）により２個のスイッチング位置の１に位置するように予め負荷が加えられ、ソレノイド装置（１２）は密封着座部と対向するハウジングの側部で弁ハウジング（１０、１０ａ、１０ｂ）に当接され、接極子（２８）は鈍縁部（３０）がソレノイド装置（１２）と対向して旋回可能に装着され、戻しバネ（５０）の一端部はチャンバ（２６）の床部上に載置されて密封着座部を外囲し、かつ該戻しバネ（５０）の他端部は密封着座部と対向する接極子（２８）の部位で該接極子（２８）の窪み部（４４）に係入されて弁ハウジング（１０）上の位置に安定化される電磁弁において、
   接極子（２８）はチャンバ（２６）内に可動に挿入され、
   接極子（２８）の鈍縁部（３０）は位置安定化を要することなく前記ソレノイド装置（１２）の平らな底面である分離面（２４）上に配置され、
   接極子（２８）は分離面（２４）によって形成される支承面上に鈍縁部（３０）で旋回可能に支承され、
   接極子（２８）の鈍縁部（３０）の位置は戻りバネ（５０）の強さに伴うすべての支承力および摩擦力に依り自ずと生じる平衡によって画定されることを特徴とする電磁弁。
2. チャンバ（２６）の内壁は接極子（２８）に対する止め面として機能し、接極子（２８）が２スイッチング位置においてチャンバ（２６）の内壁から移動自在の十分な距離離間されることを特徴とする請求項１の電磁弁。
3. 接極子（２８）の窪み部（４４）が密封着座部の一と対向して配置されることを特徴とする請求項１または請求項２の電磁弁。
4. 別の窪み部（４２）が他方の密封着座部と対向して接極子（２８）に配置されることを特徴とする請求項３の電磁弁。
5. 各密封部（４６、４８）が接極子（２８）の窪み部（４２、４４）内に配置され、各密封着座部がチャンバ内に突出するノズル（３８、４０）の端部に設けられることを特徴とする請求項４の電磁弁。
6. 密封部（４６、４８）が接極子（２８）の窪み部内において全方向に可動に支承されることを特徴とする請求項５の電磁弁。
7. ノズル（４０）の一方がコイル状の戻しバネ（５０）により外囲されることを特徴とする請求項５または請求項６の電磁弁。
8. 窪み部内の各作動突出部（７８、８０）が接極子（２８）と柔軟性を持たせて連結され、且つ作動突出部（７８、８０）はチャンバ（２６）の床部の開口部を貫通しこれと隣接する弁チャンバ（７０）内へ突出するよう設けられ、弁チャンバ（７０）は密封着座部を有し、ダイアフラム（７２）によりチャンバ（２６）から分離され、作動突出部（７８、８０）は接極子（２８）から離間して対向する端部においてダイアフラム（７２）と連結され、ダイアフラムには各密封着座部と対向する密封部材（７４、７６）が一体に形成されることを特徴とする請求項４の電磁弁。
9. 床部の開口部の一方がチャンバ（２６）内に突出するリングカラー部材（８６）により外囲され、リングカラー部材がコイル状の戻しバネ（５０）の一端部を外囲させてなることを特徴とする請求項８の電磁弁。
10. チャンバを閉鎖する分離プレート（６０）がソレノイド装置（１２）と弁ハウジング（１０）との間に挿入されることを特徴とする請求項ｌ〜９のいずれか一の電磁弁。
11. 分離プレート（６０）の、磁極（１６、２２）と対向する領域が磁気的に導通にされ、残領域が磁気的に非導通にされることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一の電磁弁。

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