JP4458282B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、電磁弁に関し、特に可動鉄心と吸引部材及び摺動部材との同軸度を高め可動鉄心の吸引力を向上させることが可能な電磁弁に関する。

従来、コイルの内周に固定鉄心及び可動鉄心を配置し、前記可動鉄心は前記固定鉄心に対し軸心方向に移動可能な機能を有する電磁弁駆動装置がある。
この種の電磁弁駆動装置は、プランジャ１７を往復移動自在に収容する収容部材１３の収容母材５０と、前記プランジャ１７との間で磁気吸引力を発生させる吸引部材１４の吸引母材５１とを軸合せして配置し、樹脂でインサート成形してコイル２０を巻回しするボビン２１の巻回母材５２が形成される。次いで、収容母材５０の反吸引母材５１側から吸引母材５１に向けて、収容母材５０、吸引母材５１及び巻回母材５２が同一内径に切削加工されている。
この切削加工工程により、収容部材１３、吸引部材１４及びボビン２１が形成されるので収容部材１３と吸引部材１４との軸を容易に高精度に合せることにより、該収容部材１３及び該吸引部材１４の同軸度が向上し、プランジャ１７と収容部材１３及び吸引部材１４との間に径方向に形成されるクリアランスを極力小さくすることができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２７７２３号公報

しかしながら、特許文献１に記載される収容部材１３と吸引部材１４は、プランジャ１７に効率よく磁束を流すために、磁気的に切断若しくは切断に近い状態にする必要があるので、一体で製作することが困難である。このため、収容部材１３と吸引部材１４を一体成形後、同軸加工が必要であり手間がかかるため電磁弁のコスト増大の要因となっていた。
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、収容部材及び吸引部材を一体成形後、同時加工を必要とすることなく該収容部材及び該吸引部材の同軸度を向上させることが可能な電磁弁を提供することを目的とする。

上記の課題を達成するために、本発明は、コイルの内周に配置した固定部材に嵌挿され可動部材と一体に設けられたロッド部材を移動自在に支持すると共に前記固定部材に摺動可能に設けられた軸受機構を有する電磁弁において、
前記軸受機構は、
前記固定部材の嵌挿されるリテーナ部材と、
前記リテーナ部材の円周方向に回動可能に設けられ、前記ロッド部材を変位自在に支持する少なくとも一組の球状部材と、
前記リテーナ部材の一端部の円周方向に少なくとも３個設けられた内接突出部と、
前記内接突出部に対向して前記リテーナ部材の円周方向に少なくとも３個設けられた外接突起部と、
を備え、
前記内接突出部は前記ロッド部材の外周面に接触して前記リテーナ部材と前記ロッド部材との同軸を確保し、前記外接突起部は前記固定部材の嵌合孔の内周面に接触して前記リテーナ部材と前記固定部材との同軸を確保し、前記ロッド部材と前記円筒部材は前記球状部材により同軸上に設けられることにより、前記リテーナ部材と前記ロッド部材の同軸を確保することができることを特徴とする。
本発明によれば、ロッド部材の外径と可動部材または固定部材との同心度を向上させることが可能であり、クリアランスを小さくすることが可能となり、可動部材の吸引力を増大させることができる。
さらに、射出成形加時に金型を分割構造にすることなく該金型から離脱することができるので、リテーナ部材のコストを下げることが可能であり、結果として電磁弁のコストを低減することができる。

本発明は、内接突出部はロッド部材の外周面に接触してリテーナ部材とロッド部材との同軸を確保し、外接突起部は固定部材の嵌合孔の内周面に接触して前記リテーナ部材と前記固定部材との同軸を確保し、ロッド部材と円筒部材は球状部材により同軸上に設けられることにより、ロッド部材の外径と可動部材または固定部材との同心度を向上させることが可能であり、クリアランスを小さくすることが可能となり、電磁弁の吸引力を増大させることができる。さらに、射出成形加工時に金型を分割構造にすることなく該金型から離脱することができ、リテーナ部材のコストを下げることが可能であり、電磁弁のコストを低減することができる。

本発明の実施の形態に係わる電磁弁１０について図面により詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる電磁弁１０の概略構造を示す縦断面図である。図２は軸受機構１５の側面図、図３は図２の断面図である。
電磁弁１０は、磁性体の金属材料であるハウジング１１を有し、該ハウジング１１は円筒部（固定部材）１２とフランジ部１３とを備える。前記ハウジング１１の内方には、嵌合孔１４が貫通して形成される。この場合、前記円筒部１２は固定鉄心としての機能を有する。

図２及び図３に示すように、軸受機構１５は軸心方向に沿って比較的に肉厚が薄い円筒形状の樹脂製のリテーナ（リテーナ部材）１６と、該リテーナ１６に嵌挿される二組のボール（球状部材）１７ａ〜１７ｄとを備える。前記リテーナ１６には、一端部に該リテーナ１６の同心を確保するための内接突出部１９が内径側に円周の直径方向に突出して等間隔で複数個、例えば１９ａ〜１９ｄの４個が形成されている。前記内接突出部１９ａ〜１９ｄは縦断面略台形状に形成され、ロッド（ロッド部材）１８の外周面に接合する先端に円弧形状の４個の接合面２１が軸心方向に沿って形成される。前記接合面２１は、一側が半径方向に拡径されて後述する切欠溝２０の底面、すなわち内周面２２に連通される。なお、内接突出部１９は、少なくとも３個形成されると望ましいが、５〜８個形成しても勿論よい。

内接突出部１９に対向してリテーナ１６の他側に位置するボール１７ａ〜１７ｄの近傍には、該リテーナ１６の外周の円周方向に複数個、例えば３個の外接突起部２１ａ〜２１ｃが形成されている。外接突起部２１は球面形状であって、こられの外接突起部２１ａ〜２１ｃは先端が円筒部１２の嵌合孔１４の内周面に均等に当接するように設けられ、リテーナ１６の他側の同心が保持される。よって、リテーナ１６は一側が内接突出部１９ａ〜１９ｄによりロッド１８の外周面に係合すると共に、他側が外接突起部２１ａ〜２１ｃにより円筒部１２の嵌合孔１４の内周面に係合して同心が確保されている。さらに、リテーナ１６はロッド１８と共に嵌合孔１４を軸心方向に変位するときに、内接突出部１９ａ〜１９ｄ及び外接突起部２１ａ〜２１ｃは、ロッド１８が軸心方向に変位するときのガイド機能を有する。

前記内接突出部１９ａ〜１９ｄ（図３では、内接突出部１９ａ〜１９ｃのみ表示する）の間に該内接突出部１９ａ〜１９ｄに隣接して外径側に指向する切欠溝２０が複数個、すなわち切欠溝２０ａ〜２０ｄが形成される。前記切欠溝２０ａ〜２０ｄの底面には内周面２２が形成され、電磁弁１０内の圧力抜きの通路として利用することができる。
前記リテーナ１６には、軸心方向に沿って離間した位置に円周方向に等間隔に複数個、例えば４個のボール１７ａ〜１７ｄが球面形状の穴（凹部）２３に回転自在に嵌挿される。この場合、前記ボール１７ａ〜１７ｄの円周方向の位置は、例えば軸心方向に沿って内接突出部１９ａ〜１９ｄの同心上に設けられるが、切欠溝２０ａ〜２０ｄの幅の略中央に設けても勿論よい。

前記ボール１７ａ〜１７ｄは、穴２３に回転自在に嵌挿され、かつ該穴２３から離脱しないように装着される。なお、ボール１７ａ〜１７ｄをリテーナ１６の穴２３に嵌挿するときは、例えば圧入により行われるが、加締めても勿論よい。
これにより、ボール１７ａ〜１７ｄはリテーナ１６に嵌挿された際に、該ボール１７ａ〜１７ｄの外径部が該リテーナ１６に穴２３より突出した状態に装着され、かつ、円筒部１２の嵌合孔１４の内周面及びロッド１８の外周面に係合するようになる。よって、ロッド１８はボール１７ａ〜１７ｄにより移動自在に支持されているので、摺動抵抗が小さくソレノイドの励磁によるロッド１８の応答性を向上させることができる。
図３に示すようにリテーナ１６は、一側に内接突出部１９ａ〜１９ｄを、他側に外接突起部２１ａ〜２１ｃを設け、かつ該外接突起部２１ａ〜２１ｃを成形時の金型（図示しない）型合せ面に設け、該金型の一方を凸状にしてリテーナ１６の内周面２２を形成するようにし、金型の他方に有底を設けた凹状にして、前記凹状及前記凸の金型を一体にして射出成形加工することにより、射出成形加工時に金型を分割構造にすることなく該金型から離脱することができるので、リテーナ１６のコストを下げることが可能である。

図４は、他の軸受機構４０の概略構造の側面図を示し、図５は軸受機構４０の略縦断面図を示す。図４及び図５中、図２及び図３の構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図４に示す軸受機構４０の特徴は内接突出部１９ａ〜１９ｄの代わりに外接突起部４２ａ〜４２ｃを設けたことである。すなわち、軸受機構４０は、軸心方向に外接突起部２１ａ〜２１ｃ及び４２ａ〜４２ｃを設けて、リテーナ４１の同心を確保することが可能である。
このリテーナ４１は円筒形状に形成されているので射出成形加工時に、金型の構造が図２に示すリテーナ１６よりも簡単になるので、より一層コストを下げることが可能となる。

図１において、ハウジング１１の外周にはソレノイド２４が配設され、該ソレノイド２４はボビン２４ａにコイル２４ｂが巻き回されカバー２５によって覆われている。前記ソレノイド２４の一端には、非磁性体のエンドカバー２６が当接しており、該エンドカバー２６は前記カバー２５の一端（図１で左側）に固着されている。カバー２５には、ハウジング１１の嵌合孔１４と同軸に穴２７が形成されており、該穴２７に可動鉄心（可動部材）２８が変位自在に遊嵌されている。
参照符号２９はスリーブを示し、ハウジング１１に当接した状態でカバー２５の一端を例えば加締めることによりハウジング１１と一体化される。前記スリーブ２９には、嵌合孔１４と同軸にスリーブ孔３０が穿設され、該スリーブ孔３０にスプール３１が摺動自在に嵌挿されている。前記スリーブ２９には、ハウジング１１側から順に図示しないタンクとスリーブ孔３０とを連通するタンク通路３２と、図示しないアクチュエータとスリーブ孔３０とを連通する制御通路３３と、図示しないポンプとスリーブ孔３０とを連通する供給通路３４とを備える。

前記スプール３１は、第１のランド部３５、第２のランド部３６が間隔をおいて同方向に沿って形成されており、第１のランド部３５によりタンク通路３２と制御通路３３との連通制御が行われ、第２のランド部３６により制御通路３３と供給通路３４との連通制御が行われる。スリーブ孔３０にはアジャスタ３７が螺着されており、該アジャスタ３７と第２ランド部３６との間にはスプール３１をロッド１８に当接する方向に付勢するばね部材３８が介装されている。

本発明の実施の形態に係わる電磁弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について説明する。
図１においてソレノイド２４は非励磁であって、スプール３１がばね部材３８の弾発力により矢印Ｘ方向に変位し、第１のランド部３５によってタンク通路３２と制御通路３３とが連通状態に確保され、第２のランド部３６により供給通路３４を閉塞している。このとき、ロッド１８はスプール３１に押圧されて矢印Ｘ方向に変位する。

ソレノイド２４に電流を印加すると、カバー２５、固定鉄心１２、可動鉄心２８を通る磁力線（図示しない）が発生し、可動鉄心２８がばね部材３８の弾発力に抗して矢印Ｙ方向に変位する。
よって、ロッド１８が矢印Ｙ方向に変位する。このとき、リテーナ１６に嵌挿されたボール１７はハウジング１１の内周面とロッド１８の外周面に接触して回転するので、ロッド１８の変位による摺動抵抗が軽減される。さらに、電磁弁１０内の圧力抜きは、リテーナ１６に形成された切欠溝２０により行われるので、ロッド１８をより一層軽く変位させることができる。

スプール３１が矢印Ｙ方向に変位するときに、制御通路３３からタンク通路３２に通じる通路の開度は、第１のランド部３５の外径によりタンク通路３２を閉じるようになるので大きくなり、一方、第２のランド部３６の外径により閉じられていた供給通路
３２が開くので、供給通路３４から制御通路３３に通じる通路(図示しない)は図示しないポンプに制御される圧力まで上昇する。そして、スプール３１の矢印Ｘ方向の変位は、ばね部材３８を介してアジャスタ３７に当接することによって調整され、該スプール３１の作動が制御される。
本実施の形態に係わる電磁弁１０の作動時に固定鉄心１２の外周面とロッド１８の内周面との間に挿入されるボール１７のサイズを適切に抽出して、固定鉄心１２の外周面とロッド１８の内周面に配置することにより、固定鉄心１２とロッド１８との同軸度を向上させることができる。このため、固定鉄心１２の吸着部１２ａと可動鉄心２８の外径とのクリアランスを小さくことが可能になり、可動鉄心２８の吸引力を向上させることができる。
この実施の形態に係わる電磁弁１０は通常の電磁弁について説明したが、比例電磁弁にも適用できる。

本発明の実施の形態に係わる電磁弁の概略構造を示す縦断面図である。 図１の軸受機構の概略構造を示す側面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。 他の軸受機構の概略構造を示す側面図である。 図４のＶ−Ｖ線の断面図である。

１０ 電磁弁 １１ ハウジング
１２ 円筒部（固定鉄心） １５、４０ 軸受機構
１６、４１ リテーナ １７ａ〜１７ｄ ボール
２１ａ〜２１ｃ 外接突起部 ２４ ソレノイド
２８可動鉄心 ２９ スリーブ
３１ スプール

Claims (1)

1. コイルの内周に配置した固定部材に嵌挿され可動部材と一体に設けられたロッド部材を移動自在に支持すると共に前記固定部材に摺動可能に設けられた軸受機構を有する電磁弁において、
   前記軸受機構は、
   前記固定部材に嵌挿されるリテーナ部材と、
   前記リテーナ部材の円周方向に回動可能に設けられ、前記ロッド部材を変位自在に支持する少なくとも一組の球状部材と、
   前記リテーナ部材の一端部の円周方向に少なくとも３個設けられた内接突出部と、
   前記内接突出部に対向して前記リテーナ部材の円周方向に少なくとも３個設けられた外接突起部と、
   を備え、
   前記内接突出部は前記ロッド部材の外周面に接触して前記リテーナ部材と前記ロッド部材との同軸を確保し、前記外接突起部は前記固定部材の嵌合孔の内周面に接触して前記リテーナ部材と前記固定部材との同軸を確保し、前記ロッド部材と前記円筒部材は前記球状部材により同軸上に設けられることにより、前記リテーナ部材と前記ロッド部材の同軸を確保することができることを特徴とする電磁弁。
   

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