JP4188250B2 - 電磁弁 - Google Patents

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Description

この発明は、スプールをハウジングに収容して成る弁部と、この弁部に組み付けられてスプールを駆動するソレノイド部とを備えた電磁弁に関するものである。
従来の電磁弁、すなわちソレノイドバルブにおいて、ケース部材は、略円筒形状であり、一端側に内側に曲げられた曲げ部を有している。一方、コネクタ部材は外部に突出する部分よりも径が大きくなるような段差部を有しており、ケース部材の一端側の開口部から挿入すると、段差部が上記曲げ部に引っ掛かって位置決めされるように構成されている。このようにコネクタ部材を挿入した後に、各種ソレノイド構成部材の全てを順次ケース部材の他端側の開口部から挿入できるように、各構成部材の寸法形状を設定している。
ケース部材は、上述した曲げ部とは反対側の端部に、かしめ用の突起が設けられている。そして、このかしめ用の突起が設けられていない領域において、その端縁にブラケットプレートの一方の面が当接するように構成されている。また、ブラケットプレートを取り付けた後に、バルブ本体を取り付けると、そのバルブ本体であるバルブスリーブの一端が、ブラケットプレートの他方の面に当接するように構成されている。この状態で、かしめ用の突起をバルブスリーブの被かしめ部となる段差部にかしめることによって、ソレノイド構成部材、ブラケットプレートおよびバルブ本体が位置決め固定されて組立が完了する。
円筒状のケース部材の端部においては、複数の切り欠き(3箇所の切り欠き)を設けることで、切り欠かれていない部分をかしめ用の突起としている。したがって、かしめ用の突起の内周面は曲面形状となっている。一方、ブラケットプレートには、かしめ用の突起に対応させて複数(3個)の切り欠き溝を形成しており、外周面となる、この切り欠き溝の溝底を、上述したかしめ用の突起の内周面の曲面形状に沿うような曲面形状としている(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−228037公報(第5頁第7欄第9行−第20行、同第26行−第42行、および同第8欄第7行−第18行、並びに図1および図3)。
従来のソレノイドバルブでは、コネクタ部材、ソレノイド構成部材およびブラケットプレートを挿入したケース部材とバルブスリーブとを固定する際に、バルブスリーブの一端を上方に向けてバルブスリーブを保持し、ケース部材のかしめ用の突起を下方に向け、バルブスリーブの一端にブラケットプレートの他方の面を当接させることが好ましい。しかし、ケース部材にはコネクタ部材、ソレノイド構成部材およびブラケットプレートを一方向から挿入しただけであるので、ケース部材のかしめ用の突起を下方に向けた際に、コネクタ部材、ソレノイド構成部材およびブラケットプレートがケース部材から脱落し易く、ケース部材とバルブスリーブを組み立てる作業が容易でない。
また、従来のソレノイドバルブでは、ケース部材の端部に複数の切り欠き(3箇所の切り欠き)を設けることで、切り欠かれていない部分をかしめ用の突起としているので、かしめ用の突起を形成する作業、特に切り欠きの底部を構成する端縁の高さを全ての切り欠きに対して一様に形成する作業は容易でない。したがって、端縁の高さが切り欠き毎に異なっている場合には、ブラケットプレートをケース部材に挿入した際に、ブラケットプレートにがたつきが発生し、ブラケットプレートとケース部材を正確に位置決めすることが困難となる。そして、このような状態でかしめ用の突起をかしめた場合には、その他のソレノイド構成部材の姿勢に影響を及ぼし、磁気回路の能力や可動部材の動作を損なう恐れがあるという課題がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、組付作業性を向上させた電磁弁を得ることを目的とする。
この発明に係る電磁弁は、ハウジングにスプールを収容して成る弁部と、この弁部に組み付けられて上記スプールを駆動するソレノイド部とを備え、このソレノイド部はソレノイド構成部材を一方向から収容するケースを備えた電磁弁において、ソレノイド構成部材のうちのコイル体の後端部のコネクタ部は、軸線に沿ってケースよりも後方に延在する軸方向部と、この軸方向部の後部から径方向の中心側に延在する径方向部とから構成され、 プレス加工により形成したケースに、ソレノイド構成部材を収容する小径内周部と、この小径内周部から前方に延在してソレノイド構成部材のうちの前端部のプレートを収容する大径内周部とを設け、この大径内周部にケースに各種ソレノイド構成部材を仮止めするための仮止め用突起を設けるとともに、大径内周部を小径内周部よりも薄肉としてその前部をかしめ部としたものである。
この発明によれば、ケースにソレノイド構成部材のうちの前端部の部材を仮止めするための仮止め用突起を設け、このケースの大径内周部を小径内周部よりも薄肉としてその前部をかしめ加工したことにより、ケースの前部を下方に向けても、ケースの内部からソレノイド構成部材が脱落することを防止して、弁部とソレノイド部の組付作業性を向上させることができ、ずれを防止する構成により安定性が増して、さらに気密性を良好に確保することができるという効果がある。

以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における電磁弁を示す縦断面図である。この電磁弁は、例えば、内燃機関の吸気弁や排気弁の開閉のタイミングを調整するための油圧回路に用いられている。図1において、電磁弁は弁部1とソレノイド部2が組み付けられた構成とされている。なお、方向の説明を容易にするため、弁部1に対してはソレノイド部2が存在する方向、そしてソレノイド部2に対しては弁部1が存在する方向を「前」の付いた語で表現し、その反対側を「後」の付いた語で表現する。この図1は通電がOFFされた電磁弁の状態を示したものである。
図2は実施の形態1における電磁弁を示す縦断面図である。図2は、図1に示した電磁弁に通電された、即ち通電がONされ、可動子が最大量動作した状態を示すものである。図1と同一部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。
また、図3は実施の形態1における電磁弁の縦断面の部分拡大図である。図1及び図2と同一部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。
弁部1はハウジング3を備え、このハウジング3の内部にスプール4が軸線方向に移動可能に収容されている。ハウジング3はスプール4を摺動自在に収容する筒部11を有し、この筒部11の後端には穴12を有する端壁13が設けられている。端壁13の近傍において、筒部11の内周面には小径部14が形成され、この小径部14にはスプール4を前方に付勢するスプリング15が配置されている。そして、筒部11の前端の外周面にはフランジ16が設けられ、このフランジ部16の後面の全周縁には段部17が形成されている。
ハウジング3の筒部11には、油圧回路の油圧ポンプから作動油が供給される被供給ポート18、作動油を油圧回路の油圧アクチュエータの進角側油圧室に供給する進角側供給ポート19、作動油を油圧アクチュエータの遅角側油圧室に供給する遅角側供給ポート20、進角側油圧室からの作動油を排出する進角側排出ポート21、遅角側油圧室からの作動油を排出する遅角側排出ポート22、および、作動油の漏出によってスプール4の両端側に生じる圧力やスプール4の移動によって発生する空気圧力を大気へ放出するための2つの端部排出ポート23、24が形成されている。筒部11の内径側には、各作動油の通路を形成するための複数の仕切り部25が設けられている。そして、スプール4には複数のランド部26と複数の小径部27が設けられ、スプール4の移動量に応じて油圧アクチュエータへの作動油の供給量と排出量を調整することが可能となっている。
ソレノイド部2は磁気回路を構成するケース31を備え、このケース31の前端は弁部1のハウジング3のフランジ16に固定されている。ケース31は、断面円形の筒部31aと、この筒部31aの後端から内方に折曲された環状の折曲部31bと、この折曲部31bによって囲まれた円形の穴部31cとを有している。筒部31aの外周面には、ケース31を内燃機関のシリンダヘッドなどに取り付けるためのブラケット32が溶接などによって固着されており、このブラケット32にはボルト挿通穴32aが形成されている。
ケース31の内部には、後方にコネクタ部33aを一体に有するコイル体33が前方から挿入されている。コイル体33の前端と後端には第1のOリング34と第2のOリング35がそれぞれ配置され、ソレノイド部2の内外の気密性が保持されている。ケース31には、コイル体33の他にもソレノイド内部構成部材として、プランジャ37、シャフト42、ボス部材39、プレート41が概略組付けられている。
コイル体33はボビン51、コイル52、ターミナル53、コア54および第3のOリング100が樹脂材料部55内にインサート成形された構成とされている。ボビン51は、コイル52が巻回された被巻回部51aと、ターミナル53が挿入された被挿入部51bとから概略構成され、被挿入部51bの外周面にはコイル52をターミナル53の基部まで導く図示しないガイド溝が形成されている。そして、コイル52の巻回開始側と巻回終了側の相互干渉を避けるため、コイル52はボビン51のガイド溝に挿入され、ターミナル53の基部までガイドされた後に、その基部に数回巻回されてヒュージングされている。
コア54は磁気回路を構成する部材とされ、軸線に沿った方向に延びる筒部54aと、筒部54aの外周面の後部において径方向に延びるプレート部54bとを有している。筒部54aの小径部には第1のブッシュ36が圧入されており、同大径部にはプランジャ37が縦方向に移動可能に収容されており、筒部54aの内周面の前部には油抜き用の複数の凹部54cが形成されている。そして、プレート部54bにはボビン51の被挿入部51bが挿入される切欠部54dと、樹脂通しを改善するための複数の図示しない切欠部とが形成されている。
樹脂材料部55は、ケース31の筒部31aの内周面に収容される樹脂外周面55aと、ケース31の折曲部31bの内面に当接される樹脂後端面55bとを有し、この樹脂後端面55bはコイル体33のケース31に対する軸方向の位置決め面とされている。樹脂外周面55aの後端部には第1のOリング34を収容するための環状溝55cが形成され、樹脂外周面55aの前端部には第2のOリング35を収容するための環状溝55dが形成されている。
コネクタ部33aは、樹脂後端面55bの下部、すなわち軸線と離れた位置から軸線に沿って後方に延びる樹脂軸方向部33bと、この樹脂軸方向部33bの後端部から径方向の中心側に延びる樹脂径方向部33cとを有し、この樹脂径方向部33cに相手側のコネクタが径方向から結合されるようになっている。そして、樹脂軸方向部33bの底面には、ケース31またはブラケット32に対するコイル体33の回転方向を位置決めするための樹脂突起部33dが設けられている。
図4は、実施の形態1における電磁弁を構成するブッシュの端面図である。図1〜図3と同一部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。図1〜図3に示した第1、第2のブッシュ36,40は図4に示したような端面形状を有する。
第1、第2のブッシュ36、40はシャフト42の軸受部材とされ、例えば銅系の非磁性材料から形成されている。図3に示すように、ブッシュ36、40の前後の略中間にはシャフト42が挿通されるストレート穴部36a、40aがそれぞれ形成され、ストレート穴部36a、40aの前後(図3では両端に)はそれぞれテーパ穴部(遊挿部)36b、40bが形成され、シャフト42が挿通される内径軸受部を構成している。テーパ穴部36b、40bは、シャフト42がソレノイド発生力の乱れや構造的な要因によって傾いた場合に、ブッシュ36、40とシャフト42との間にこじれが発生することを防止し、ブッシュ36、40の耐久性と機能性の向上を図っている。即ち、ブッシュ36、40の穴部の端部をテーパ状に形成して逃げ部(遊挿部)を設け、シャフト42が傾いたときでもブッシュ36、40の内径軸受部のエッジと当接しないようにしている。テーパ穴部36b、40bのテーパ角度は、ブッシュ36、40が圧入されるコア54あるいはボス部材39などや、それぞれの構成部材が設置されるケース31の部品レベルもしくは各構成部材の圧入体レベルにおける同軸度や各構成部材間のクリアランス等の集積公差により生じるシャフト42の最大傾き量と略同等か、それ以上に大きくなるように、例えば約2°に設定し、当該テーパ穴部36b、40bを設ける。
さらに、図1〜図3に示すように、電磁弁が通電、非通電のいずれの動作状態にある場合でも、シャフト42の両端部がブッシュ36、40の内部、即ち内径軸受部に入り込まないように、当該ブッシュ36、40がケース31の内部、即ちソレノイド部2の内部に配置されるように各構成部材を、例えばブッシュ36が圧入されるコア54やブッシュ40が圧入されるボス部材39等を構成する。仮にシャフト42の両端部がブッシュ36、40の内部に入り込む状態となった場合には、次の動作の際、シャフト42の傾き等によりシャフト42の端部エッジがブッシュ36、40の内径軸受部と当接してしまい、過大な摺動負荷によりシャフト42が動作不能になってしまう危険性がある。本発明では、この問題を回避するため、上述のように構成している。
ブッシュ36、40の外周面には、コア54およびボス部材39の内周面に当接されるローレット加工面36c、40cがそれぞれ形成されている。ローレット加工面36c、40cは、コア54やボス部材39の内部の圧力を逃がすとともに、ブッシュ36、40をソレノイド内部構成部材であるコア54あるいはボス部材39の内周面に圧入したときブッシュ36、40の内径軸受部(ストレート穴部36a、40a・テーパ穴部36b、40b)の変形を防止する形状に加工されている。
可動子を構成するプランジャ37は、磁気回路を構成する部材とされ、シャフト42が圧入される軸穴37aと、コア54の筒部54aの内周面に保持される外周面37bと、非磁性体38が固定される端面37cとを有している。外周面37bの前部はテーパ部37dとされ、端面37cには凹部37eが形成され、これらのテーパ部37dと凹部37eとによって磁気吸引部が形成されている。そして、非磁性体38は、シャフト42が挿通される軸穴38aを有し、プランジャ37の磁気吸引部に圧入または焼付けによって固定されている。これにより、非磁性体38は、プランジャ37が磁気吸引力によって移動した際のプランジャ37のストッパ部となっている。
ボス部材39には、後方から順次に磁気吸引部となる凹部39a、シャフト42が遊嵌される軸穴39b、および第2のブッシュ40が圧入される凹部39cが形成されている。そして、ボス部材39はボビン51の被巻回部51aの内周面に挿入される外周面39dを有し、この外周面39dの前部にはプレート41が外嵌される小径部39eが形成されている。
図1に示すように、プレート41は磁気回路を構成し、ドーナツ形状とされている。すなわち、プレート41はボス部材39の小径部39eが圧入される穴部41aと、ケース31の後述する大径内周面に当接される外周面41bとを有している。シャフト42は非磁性体材料から形成され、プランジャ37の軸穴37aに圧入されることによって、プランジャ37と一体に移動するようになっている。そして、シャフト42の前端面は弁部1のスプール4に当接され、シャフト42はスプール4をスプリング15の付勢力に抗して駆動するようになっている。
図5は実施の形態1における電磁弁の右側面図である。図1、図2と同一部分に同じ符号を使用し、その説明を省略する。ここで、図5に示すように、ケース31の折曲部31bには、コイル体33の樹脂突起部33dを受け入れる切欠部31dが形成されている。これにより、ブラケット32とコネクタ部33aの相対方向を決定することができるようになっている。なお、切欠部31dを複数箇所に設ければ、ブラケット32とコネクタ部33aの相対方向の異なる他機種にも対応することが可能となり、いわゆる汎用性を向上させることができる。
図6はブラケット32とともに示す内部に何も収納していないケース31の左側面図である。ケース31の筒部31aは、コイル体33の樹脂外周面55aに当接される小径内周面(小径内周部)31eを有している。この小径内周面31eは、前方よりも後方が直線的に小径となるテーパ面とされ、コア54のプレート部54bの外周面に軽く圧接するようになっている。小径内周面31eの前端には、径方向の段差面31fを介して大径内周面(大径内周部)31gが設けられ、この大径内周面31gを含む筒部31aの部分は薄肉部31hとされている。そして、薄肉部31hの後部にはプレート41を仮止めするための例えば1つの仮止め用突起31iが設けられ、薄肉部31hの前部は弁部1のフランジ16の全周をかしめる、かしめ部31jとされている。
仮止め用突起31iは大径内周面31gから内方に僅かに突出するように形成されている。そして、仮止め用突起31iは、プレート41が挿入された際に変形してプレート41の外周面41bを押圧し、プレート41をケース31に仮止めするようになっている。なお、少なくとも1つの仮止め用突起31iが必要となるが、プレート41の同軸度を確保するためには、3つの仮止め用突起31iを周方向に等間隔で同じ高さに形成することが好ましい。
このようなケース31は、プレス機によるプレス加工によって形成することができる。
ソレノイド部2を組み立てる際には、筒部31aの内部に第1のOリング34を挿入する。次に、第1のブッシュ36がコア54の筒部54aに圧入されたコイル体33を、コネクタ部33aを先にして、先ず樹脂外周面55aをケース31の筒部31aに挿入し、次いでコイル体33の樹脂突起部33dとケース31の切欠部31dで位置決めをした状態で、最後にコア54の外周面で圧入する。続いて、シャフト42が圧入されたプランジャ37をコア54の筒部54aに挿入し、第2のOリング35を環状溝55dに配置する。
そして、第2のブッシュ40およびボス部材39が圧入されたプレート41をケース31の薄肉部31hの内側に挿入し、段差面31fに押し当てる。このとき、図7に示すように、プレート41の外周面41bが仮止め用突起31iを変形させながら移動し、仮止め用突起31iの弾発力がプレート41をケース31に仮止めする。
このソレノイド部2を弁部1に組み付ける際には、弁部1のハウジング3にスプリング15およびスプール4を順次に挿入した後に、フランジ16を上方にしてハウジング3を図示しない組立て治具などに挿入する。その後、コネクタ部33aを上方に向けてソレノイド部2を弁部1に対向させ、弁部1のハウジング3のフランジ16がソレノイド部2のケース31の薄肉部31hの内側に入るように、弁部1とソレノイド部2を接近させる。そして、フランジ16とプレート41を当接させた後に、ケース31のかしめ部31jの全周をプレス機によってかしめ加工し、フランジ16とプレート41、すなわち、弁部1とソレノイド部2の組付けを完了する。
このように構成された電磁弁においては、ソレノイド部2のケース31にプレート41を仮止めする仮止め用突起31iを設けたので、弁部1とソレノイド部2を組み付ける前に、ソレノイド部2を1つのアセンブリとして扱うことが可能となる。このため、弁部1とソレノイド部2を組み付ける際にソレノイド部2のプレート41を下側に向けても、ソレノイド部2の内部の各種ソレノイド構成部材がケース31から脱落することがない。したがって、ソレノイド部2を一方向から組み立てることができ、組立作業を効率良く行うことができ、組付作業性を向上させることができる。
また、ケース31のかしめ部31jの全周をかしめ加工したので、プレート41を1つの面で受けることができ、かしめ加工の際に弁部1とソレノイド部2のずれを確実に防止することができるとともに、第1のOリング34が当接するケース31の折曲部31bとの間の距離や平面度を安定して構成することができる。そして、かしめ加工する際の荷重によってプレート41が段差面31fに当接したとき、第2のOリング35のつぶし代を安定させることができ、結果として気密性を良好に確保することができる。
さらに、大径内周面31gに段差を設けないことによって平面度を確保することができるので、薄肉部31hにかしめ加工による荷重が加わっても、プレート41を傾斜させたり、がたつかせたりすることがない。したがって、ボス部材39が傾斜することやその軸心がずれたりすることを防止することができるとともに、各種ソレノイド構成部材に加わる負荷を低減することができ、それらの信頼性を向上させることができる。そして、ケース31をプレス加工したので、小径内周面31eや大径内周面31gを高精度、容易、かつ安価に形成することができる。
また、ケース31の小径内周面31eの後方の内径を前方の内径よりも小さくしたので、ケース31の小径内周面31eとコア54の外周面のエアギャップをなくすことができ、磁路効率の損失を抑制することができる。そして、コネクタ部33aは樹脂軸方向部33bと樹脂径方向部33cから構成したので、コネクタ部33aをケース31の穴部31cよりも小さくすることができ、コイル体33をケース31に容易に挿入することができる。また、例えば内燃機関のシリンダヘッドカバー内に弁部1が配置され、外部にソレノイド部2が突出するような電磁弁の配置方法をとる場合においても、コネクタ挿入時の軸方向の長さを抑えることができ、例えばボンネットの高い車両などの高さの制限を受ける製品に対して適応することができる。
実施の形態2.
なお、実施の形態1では、プレート41の外周面41bを押圧するように仮止め用突起31iを設けたが、図8に示すようにプレート41の前縁を係止するように仮止め用突起31iを設けることができる。この実施の形態2では、実施の形態1と同様な効果が得られる。
実施の形態3.
実施の形態1、2ではケース31に仮止め用突起31iを予め設けたが、組付工程の間に設けることもできる。この組付工程では、先ず、薄肉部31hを有するが仮止め用突起31iを有しない図示しないケースを準備する。次に、このケースに各種ソレノイド構成部材を挿入する。そして、プレート41を押圧または係止するように、薄肉部31hの外周面を治具などによって内方に押圧し、仮止め用突起31iを形成する。この実施の形態3では、ケースにプレート41を容易に挿入することができ、その他は実施の形態1、2と同様な効果が得られる。
ところで、上記説明では、この発明の電磁弁を内燃機関の吸気弁や排気弁の開閉のタイミングを調整するための油圧回路に利用したが、その他の油圧回路に適用することが可能であることは言うまでもない。
この発明の実施の形態1における電磁弁の縦断面図である。 実施の形態1における電磁弁の縦断面図である。 実施の形態1における電磁弁の縦断面の部分拡大図である。 実施の形態1における電磁弁を構成するブッシュの端面図である。 実施の形態1における電磁弁の右側面図である。 ブラケットとともに示すケースの左側面図である。 仮止め用突起の作用説明図である。 この発明の実施の形態2における仮止め用突起の作用説明図である。
符号の説明
1 弁部、2 ソレノイド部、3 ハウジング、4 スプール、31 ケース、31a 筒部、31b 折曲部、31c 穴部、31d 切欠部、31e 小径内周面(小径内周部)、31f 段差面、31g 大径内周面(大径内周部)、31h 薄肉部、31i 仮止め用突起、31j かしめ部、33 コイル体、33a コネクタ部、33b 樹脂軸方向部、33c 樹脂径方向部、34,35 Oリング。

Claims (4)

  1. ハウジングにスプールを収容して成る弁部と、この弁部に組み付けられて上記スプールを駆動するソレノイド部とを備え、このソレノイド部はソレノイド構成部材を一方向から収容するケースを備えた電磁弁において、
    上記ソレノイド構成部材のうちのコイル体の後端部のコネクタ部は、軸線に沿って上記ケースよりも後方に延在する軸方向部と、この軸方向部の後部から径方向の中心側に延在する径方向部とから構成され、
    プレス加工により形成した上記ケースに、上記ソレノイド構成部材を収容する小径内周部と、この小径内周部から前方に延在して上記ソレノイド構成部材のうちの前端部のプレートを収容する大径内周部とを設け、この大径内周部に上記ケースに上記各種ソレノイド構成部材を仮止めするための仮止め用突起を設けるとともに、上記大径内周部を上記小径内周部よりも薄肉としてその前部をかしめ部としたことを特徴とする電磁弁。
  2. 小径内周部の後部の内径を前部の内径よりも小さくしたことを特徴とする請求項記載の電磁弁。
  3. 仮止め用突起はソレノイド構成部材の組付け後に設けたことを特徴とする請求項記載の電磁弁。
  4. 仮止め用突起をプレートの前縁を係止するように設けたことを特徴とする請求項記載の電磁弁。
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