JP4465536B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、ソレノイドの励磁作用下に変位する可動鉄心を有し、前記可動鉄心の変位によって流体通路の連通状態を切り換える電磁弁に関する。

従来から、例えば、アクチュエータへ圧力流体を供給する、あるいは圧縮空気を大気中に排気することにより圧縮空気の流れ方向を制御する電磁弁が用いられている。本出願人は、ソレノイドの励磁作用下に弁体を変位させ、流体の流通状態を切換可能な電磁弁を提案している（特許文献１参照）。

この電磁弁では、弁部及びソレノイドとから構成され、前記ソレノイドは、励磁コイルが巻かれたボビンと、それを囲む磁気枠及びモールドと、前記ボビンの中心孔に配置された固定鉄心と、前記ボビンの中心孔を摺動する可動鉄心とを備え、前記可動鉄心の端部に弁体が設けられている。また、可動鉄心の外周面には、複数の案内環が設けられ、前記案内環によって前記可動鉄心が軸方向に案内されると共に、前記可動鉄心には、該可動鉄心の変位を規制するためのクッション部材が設けられている。

特開平１０−８９５２８号公報

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、組付性及び信頼性の向上を図ると共に、製造コストの低減を図ることが可能な電磁弁を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、ソレノイドの励磁作用下に可動鉄心を吸引することにより、バルブボディに形成された流体通路の連通状態を切り換える電磁弁において、
前記可動鉄心には、該可動鉄心の外周部に設けられ、該可動鉄心を軸線方向に沿って案内するガイド部と、前記可動鉄心の軸線方向に沿った変位を規制するストッパ部とを有する円筒体が設けられ、前記ガイド部及びストッパ部が樹脂製材料から一体成形されることを特徴とする。

本発明によれば、可動鉄心を軸線方向に沿って案内するガイド部と、前記可動鉄心の軸線方向に沿った変位を規制するストッパ部とを備えた円筒体を、前記可動鉄心に対して装着すると共に、前記ガイド部及びストッパ部を樹脂製材料から一体成形で形成している。従って、従来、別個に構成されていたガイド部及びストッパ部を一体成形で形成し、可動鉄心に対して装着することにより、その部品点数を削減して製造コストの低減を図ることができると共に、前記可動鉄心に対する組付性を向上できる。

また、可動鉄心に、バルブボディの弁座に臨む端部に弁部を有する保持部を設け、前記弁部を、弾性材料から形成し、前記保持部に形成された孔部に対して一体成形させることにより、前記弁部を可動鉄心に対して組み付ける場合と比較し、その組付精度を向上させることができる。その結果、可動鉄心の保持部に対して常に同一となる位置に弁部を設けることができ、前記弁部を弁座に対して確実に着座させることが可能となるため、その信頼性の向上を図ることができる。

さらに、可動鉄心において弁座に着座可能な弁部を有する保持部を一体的に形成しているため、この保持部をねじ等によって可動鉄心に対して連結していた従来の電磁弁の構成と比較し、その組付工数の削減を図ることができると共に、前記ねじが緩むことによる不具合の発生を防止することができるため、前記可動鉄心を含む電磁弁の信頼性を向上させることができる。

さらにまた、ガイド部を、リング状に形成される一組の環状部と、前記円筒体の軸線方向に沿って延在し、前記環状部の一方と他方とを接続する接続部とから構成し、前記可動鉄心の外周面に形成された溝部にそれぞれ挿入させるとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、可動鉄心を軸線方向に沿って案内するガイド部と、前記可動鉄心の軸線方向に沿った変位を規制するストッパ部とを備えた円筒体を樹脂製材料から一体成形で形成し、前記可動鉄心に対して装着することにより、ガイド部及びストッパ部を別個の構成とした場合と比較し、その部品点数を削減して製造コストの低減を図ることができると共に、前記可動鉄心に対する組付性を向上させることができる。

また、可動鉄心に、バルブボディの弁座に臨む端部に弁部を有する保持部を設け、弾性材料からなる弁部を前記保持部の孔部に対して一体成形させることにより、前記弁部を可動鉄心に対して組み付ける場合と比較し、その組付精度を向上させることができ、それに伴って、弁部を弁座に対して確実に着座させることが可能となるため、その信頼性の向上を図ることができる。

本発明に係る電磁弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る電磁弁を示す。

この電磁弁１０は、図１に示されるように、圧力流体が供給・排気される第１及び第２ポート１２、１４を有するバルブボディ１６と、接続ボディ１８を介して前記バルブボディ１６の上部に設けられ、ケーシング２０の内部に収容されるソレノイド部２２と、前記ソレノイド部２２の励磁作用下に前記第１及び第２ポート１２、１４の間の連通状態を相互に切り換える弁体（弁部）２４とを含む。

バルブボディ１６の一側面には、外部に向かって開口した第１ポート１２が設けられ、配管等を介して図示しない圧力流体供給源に接続され、圧力流体が供給される。一方、バルブボディ１６の他側面には、第１ポート１２に供給された圧力流体を外部へと排出する第２ポート１４が設けられる。

また、バルブボディ１６の略中央部には、第１及び第２ポート１２、１４とそれぞれ連通する連通路２６ａ、２６ｂが形成され、前記連通路２６ａ、２６ｂを通じて該バルブボディ１６の上方に設けられた連通室２８と前記第１及び第２ポート１２、１４とが連通している。この連通室２８の下方には、第１ポート１２と連通した連通路２６ａに臨む弁座部３０が設けられ、該弁座部３０には弁体２４が自在に当接する。

ケーシング２０は、例えば、金属製材料から有底筒状に形成され、ソレノイド部２２を上方から覆うように装着されている。このケーシング２０の上部中央部には、ソレノイド部２２を構成する固定鉄心３２の端部が挿通される孔部３４が形成されている。

ソレノイド部２２は、ケーシング２０の内部に配設され、コイル３６の巻回されるボビン３８と、前記ケーシング２０に対して保持された固定鉄心３２と、該ボビン３８の内部に配設され、前記固定鉄心３２から離間する方向（矢印Ａ方向）に付勢される可動鉄心ユニット４０とからなる。

ボビン３８は、その上端部及び下端部に半径外方向に拡径した一組の鍔部４２ａ、４２ｂを備え、前記鍔部４２ａ、４２ｂの間にコイル３６が巻回されて保持される。

固定鉄心３２は、金属製材料から略円柱状に形成され、ボビン３８の内部に挿通されている。そして、固定鉄心３２の上端部は、半径内方向に若干だけ縮径した突部４４が形成され、前記突部４４がケーシング２０の孔部３４に挿通された後、保持プレート４６が係合されることによって前記ケーシング２０の上部に固定される。一方、固定鉄心３２の下端部には、半径内方向に若干だけ縮径して外周面が窪んだ凹部４８が形成され、前記凹部４８には、ボビン３８の内部に設けられたスリーブ５０の一部が係合される。

このスリーブ５０は、フランジ部５２を有する円筒状に形成され、略一定径で形成された一端部側が前記固定鉄心３２側（矢印Ｂ方向）となるように配置され、その一部が前記固定鉄心３２の凹部４８に係合されると共に、他端部が半径外方向に拡径したフランジ部５２を介してバルブボディ１６の端部に当接して保持される。なお、このバルブボディ１６の端部には、環状溝を介してシール部材５４が設けられているため、前記スリーブ５０のフランジ部５２が当接することによって前記バルブボディ１６とスリーブ５０との間の気密が保持される。

また、バルブボディ１６の端部とスリーブ５０のフランジ部５２は、接続ボディ１８の内部に配設され、前記接続ボディ１８によって覆われることにより一体的に固定されている。

可動鉄心ユニット４０は、図１〜図４に示されるように、固定鉄心３２と同軸上に設けられる可動鉄心５６と、前記可動鉄心５６の外周面に装着されるガイド部材５８とを含む。

可動鉄心５６は、例えば、磁性材料から形成され、スリーブ５０の内部に配設される軸部６０と、前記軸部６０の端部に形成され、該軸部６０に対して半径外方向に拡径した保持部６２とから構成される。

軸部６０は、略一定直径からなる円柱状に形成され、その一端部が徐々に縮径するようにテーパ状に形成されると共に、他端部には保持部６２が一体的に接合されている。また、軸部６０の外周面には、ガイド部材５８の装着される装着溝６４（図３参照）が設けられ、該装着溝６４は、環状に形成される一組の環状溝６６ａ、６６ｂと、前記環状溝６６ａ、６６ｂ同士を接続する複数（例えば、３本）の接続溝６８とからなる。この環状溝６６ａ、６６ｂ及び接続溝６８を含む装着溝６４は、前記軸部６０の外周面に対して所定深さだけ窪んで形成される。

一組の環状溝６６ａ、６６ｂは、互いに所定間隔離間するように軸部６０の一端部及び他端部側に形成され、前記他端部側の環状溝６６ｂの方が若干だけ幅広状に形成される。

接続溝６８は、軸部６０の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って略平行に配設されると共に、該軸部６０の周方向に沿って等間隔離間するように配置される。そして、接続溝６８の一端部が、軸部６０の一端部側に形成された一方の環状溝６６ａに直交するように接続されると共に、前記接続溝６８の他端部が、軸部６０の他端部側に形成された他方の環状溝６６ｂに直交するように接続される。すなわち、装着溝６４は、一組の環状溝６６ａ、６６ｂと接続溝６８とから梯子状に形成される。

保持部６２は、円盤状に形成され、バルブボディ１６の弁座部３０に臨むように配設される（図１参照）。この弁座部３０に臨む保持部６２の端面には、弁体２４が収容される収容穴（孔部）７０が形成される。収容穴７０は、断面略円形状に開口し、保持部６２の端面から軸部６０側に向かって所定深さで形成されると共に、前記軸部６０側（矢印Ｂ方向）となる内壁面が軸部６０側に向かって徐々に拡径するようにテーパ状に形成される。

また、保持部６２の外周面には、半径外方向に拡径した環状のスプリング受部７２が設けられ、前記スプリング受部７２とスリーブ５０のフランジ部５２との間にはスプリング７４が介装されている。このスプリング７４の弾発力は、保持部６２を含む可動鉄心５６を弁座部３０側（矢印Ａ方向）に向かって付勢している。すなわち、可動鉄心５６は、スプリング７４の弾発力によって常に弁座部３０側（矢印Ａ方向）に向かって押圧されている。

ガイド部材５８は、例えば、樹脂製材料から筒状に形成され、環状に形成される一組のリング部７６ａ、７６ｂと、前記リング部７６ａ、７６ｂ同士を接続する複数の接続部７８と、前記リング部７６ａ、７６ｂの一方に隣接したストッパ部８０とを含む。

一組のリング部７６ａ、７６ｂは、軸線方向に沿って所定幅となる一定厚さで形成され、可動鉄心５６を構成する軸部６０の環状溝６６ａ、６６ｂにそれぞれ装着される。このリング部７６ａ、７６ｂの厚さは、前記環状溝６６ａ、６６ｂに対して装着された際に、軸部６０の外周面から若干だけ突出するように設定される。すなわち、リング部７６ａ、７６ｂの厚さが、環状溝６６ａ、６６ｂの深さに対して若干だけ大きく設定されている。

接続部７８は、一組のリング部７６ａ、７６ｂを接続するように設けられ、該リング部７６ａ、７６ｂの周方向に沿って等間隔離間するように複数（例えば、３本）設けられる。詳細には、リング部７６ａ、７６ｂに対して略直交するように接続される。

この接続部７８は、可動鉄心５６を構成する軸部６０の接続溝６８にそれぞれ装着される。すなわち、接続部７８は、接続溝６８の長さに対応した長さ寸法で形成されている。

また、接続部７８の厚さは、接続溝６８に対して装着された際に、軸部６０の外周面から若干だけ突出するように設定される。すなわち、接続部７８の厚さが、接続溝６８の深さに対して若干だけ大きく設定されている。

ストッパ部８０は、軸部６０の他端部側に配置されるリング部７６ｂに隣接して設けられ、その端部が、可動鉄心５６を構成する保持部６２の上面に当接するように設けられる。換言すれば、ストッパ部８０は、リング部７６ｂに対してさらに半径外方向に膨出するように形成され、その外周径は、保持部６２の外周径と略同等に設定される。そして、ストッパ部８０は、リング部７６ｂと同様に軸部６０の他端部側の環状溝６６ｂに対して装着される。

すなわち、可動鉄心５６の装着溝６４には、一組の環状溝６６ａ、６６ｂにガイド部材５８のリング部７６ａ、７６ｂ及びストッパ部８０が装着され、複数の接続溝６８にはそれぞれ接続部７８が装着され、前記リング部７６ａ、７６ｂ及び接続部７８が、前記可動鉄心５６を構成する軸部６０の外周面に対して若干だけ突出している。

弁体２４は、例えば、ゴム等の弾性材料から形成され、可動鉄心５６を構成する保持部６２の収容穴７０に装着されている。この弁体２４は、保持部６２の端面と略同一平面となるように収容穴７０に収容され、前記可動鉄心５６の変位作用下にバルブボディ１６の弁座部３０に着座自在に設けられる。この弁体２４は、例えば、収容穴７０の内部に高温状態でゴム等の弾性材料を流動させて充填し、前記収容穴７０の内部において前記弾性材料を冷却させて固化させることによって形成される。これにより、弁体２４を保持部６２に対して一体的に装着することができると共に、軸部６０側（矢印Ｂ方向）に向かって拡径するように形成された収容穴７０に前記弁体２４を係合させることにより、前記収容穴７０から外部へと移動して脱抜することが防止される。

本発明の実施の形態に係る電磁弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に前記電磁弁１０を構成する可動鉄心ユニット４０の製造方法について説明する。

先ず、軸部６０及び保持部６２を有する可動鉄心５６に対してガイド部材５８を組み付ける。この場合、テーパ状に形成された軸部６０の一端部側からガイド部材５８を挿通させ、保持部６２側（矢印Ａ方向）に向かって変位させる。なお、ガイド部材５８は、ストッパ部８０を有する一端部側から挿通させる。

そして、ストッパ部８０及び隣接するリング部７６ｂを、保持部６２側となる軸部６０の環状溝６６ｂに挿入させると共に、残りのリング部７６ａを、軸部６０の一端部側に形成された環状溝６６ａに挿入させる。また、同時に、ガイド部材５８の接続部７８を、軸部６０の接続溝６８に対してそれぞれ挿入させる。これにより、ガイド部材５８が、装着溝６４を介して可動鉄心５６の軸部６０に対して確実に位置決めされた状態となり、前記ガイド部材５８を構成するリング部７６ａ、７６ｂ及び接続部７８が軸部６０の外周面に対して若干だけ半径外方向に突出した状態となる。

次に、可動鉄心５６の保持部６２に対して弁体２４を組み付ける。この場合には、保持部６２の収容穴７０に対してゴム等の弾性材料を高温状態で流動させながら充填し、その充填作業が完了した後、前記弾性材料を冷却して固化させることによって弁体２４が形成される。

このように、リング部７６ａ、７６ｂ、接続部７８及びストッパ部８０が一体成形されたガイド部材５８を可動鉄心５６の軸部６０に対して挿通させ、該軸部６０の装着溝６４に対して係合させることによって可動鉄心５６に対して簡便に前記ガイド部材５８を可動鉄心５６に対して組み付けることができる。また、弁体２４を、可動鉄心５６の保持部６２に対して充填することによって簡便に装着することができる。

次に、このように可動鉄心ユニット４０が組み付けられた電磁弁１０の作用及び効果について簡単に説明する。なお、図１は、コイル３６に対して通電がなされていない非励磁状態にあり、可動鉄心５６がスプリング７４の弾発力によって弁座部３０側（矢印Ａ方向）へと変位し、弁体２４が前記弁座部３０に着座して第１ポート１２と第２ポート１４との連通が遮断されたオフ状態を示している。

このようなオフ状態において、図示しない電源を付勢してコイル３６に通電することにより該コイル３６が励磁され、その励磁作用下によって可動鉄心５６を含む可動鉄心ユニット４０が固定鉄心３２側（矢印Ｂ方向）に吸引される。この際、可動鉄心５６の外周面より突出したガイド部材５８のリング部７６ａ、７６ｂ及び接続部７８がスリーブ５０の内周面に摺接しながら変位することとなり、前記可動鉄心５６が好適に軸線方向（矢印Ｂ方向）に沿ってガイドされることとなる。また、保持部６２の上部に配設されたストッパ部８０がスリーブ５０のフランジ部５２に当接することによって可動鉄心５６の変位が規制される。この際、ストッパ部８０を含むガイド部材５８が樹脂製材料から形成されているため、スリーブ５０に当接した際の衝撃が好適に吸収される。

これにより、弁体２４が弁座部３０に対して所定間隔離間し、連通室２８及び連通路２６ａ、２６ｂを通じて第１ポート１２と第２ポート１４とが連通したオン状態に切り換わる。その結果、第１ポート１２から供給された圧力流体が、弁体２４と弁座部３０との間の間隙を通過し、第２ポート１４を介して図示しない流体機器へと供給される。

以上のように、本実施の形態では、可動鉄心５６においてスリーブ５０の内部に配設される軸部６０と、弁座部３０に着座可能な弁体２４を有する保持部６２とを一体的に形成しているため、この軸部と弁部とをそれぞれ別個に形成し、ねじ等によって連結していた従来の電磁弁の構成と比較し、その組付工数の削減を図ることができると共に、前記ねじが緩むことによる不具合の発生を防止することができるため、前記可動鉄心５６を含む電磁弁１０の信頼性を向上させることができる。

また、可動鉄心５６を構成する部品点数を削減することができるため、電磁弁１０の製造コストの削減を図ることが可能となる。

さらに、従来、複数の部品で構成されていたガイド部材５８を一体成形で形成し、可動鉄心５６の軸部６０に対して装着することにより、その部品点数を削減して製造コストの低減を図ることができると共に、前記可動鉄心５６に対する組付性を向上させることができるため、組付作業の作業効率を高めることができる。

さらに、可動鉄心５６を構成する保持部６２に対して弾性材料を充填することによって弁体２４を装着しているため、その都度、弁体を保持部６２に対して組み付ける場合と比較し、その組付精度を向上させることができる。その結果、可動鉄心５６の保持部６２に対して常に同一となる位置に弁体２４を設けることができるため、前記弁体２４をバルブボディ１６の弁座部３０に対して確実に着座させることが可能となる。すなわち、バルブボディ１６の弁座部３０に着座可能な弁体２４の信頼性を向上させることができる。また、それに伴って、弁体２４を弁座部３０に着座・離間させることによって第１及び第２ポート１２、１４の連通状態を確実に切り換えることができる。

本発明に係る電磁弁は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明の実施の形態に係る電磁弁の全体縦断面図である。 図１の電磁弁を構成する可動鉄心ユニットの外観斜視図である。 図２に示す可動鉄心ユニットの分解斜視図である。 図２に示す可動鉄心ユニットの断面斜視図である。

符号の説明

１０…電磁弁 １６…バルブボディ
２２…ソレノイド部 ２４…弁体
３０…弁座部 ３２…固定鉄心
４０…可動鉄心ユニット ５６…可動鉄心
５８…ガイド部材 ６０…軸部
６２…保持部 ６４…装着溝
６６ａ、６６ｂ…環状溝 ６８…接続溝
７６ａ、７６ｂ…リング部 ７８…接続部
８０…ストッパ部

Claims (3)

1. ソレノイドの励磁作用下に可動鉄心を吸引することにより、バルブボディに形成された流体通路の連通状態を切り換える電磁弁において、
   前記可動鉄心には、該可動鉄心の外周面に形成された溝部に設けられ、該可動鉄心を軸線方向に沿って案内するガイド部と、前記可動鉄心の軸線方向に沿った変位を規制するストッパ部とを有する円筒体が設けられ、前記ガイド部及びストッパ部が樹脂製材料から一体成形されると共に、前記ガイド部が、リング状に形成される一組の環状部と、前記円筒体の軸線方向に沿って延在し、前記環状部の一方と他方とを互いに接続する接続部とから構成され、前記環状部及び接続部が前記バルブボディの内周面に対してそれぞれ摺接することを特徴とする電磁弁。
2. 請求項１記載の電磁弁において、
   前記可動鉄心には、バルブボディの弁座に臨む端部に弁部を有する保持部が設けられ、前記弁部が、弾性材料から形成され、前記保持部に形成された孔部に対して一体成形されることを特徴とする電磁弁。
3. 請求項１又は２記載の電磁弁において、
   前記接続部は、前記溝部に装着された際、前記可動鉄心の外周面に対して半径外方向に突出するように設けられることを特徴とする電磁弁。

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