JP5494680B2

JP5494680B2 - 電磁弁

Info

Publication number: JP5494680B2
Application number: JP2012004785A
Authority: JP
Inventors: 直樹三俣; 林野々山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2032-01-13
Also published as: CN103206570A; CN103206570B; US20130181149A1; DE102013100125A1; DE102013100125B4; JP2013144998A; US9046186B2

Description

本発明は、磁気吸引力により移動するアーマチャとアーマチャに固定されたロッドとを有する電磁弁に関する。

従来の電磁弁として、例えば、図４に示すコモンレール内の高圧燃料を排出して減圧する減圧弁がある（特許文献１参照）。
この電磁弁１００は、ハウジング１０１と、ハウジング１０１内で軸方向に摺動自在に支持されるロッド１０２と、ロッド１０２に固定されるとともに、ソレノイドコイル１０３への通電により励磁されて軸方向一端側に磁気吸引されるアーマチャ１０４と、アーマチャ１０４またはロッド１０２の少なくとも一方が突き当たることでアーマチャ１０４の一端側への移動を規制するストッパ１０５とを備える。そして、ロッド１０２の先端に設けられた弁体１０８がロッド１０２の移動に応じて、ハウジング１０１に形成された弁孔１０９を開閉する。

なお、アーマチャ１０４とロッド１０２とは、例えば、アーマチャ１０４に形成されたロッド孔１１０にロッド１０２が圧入されることで固定されている。また、図４に示す電磁弁１００では、ロッド１０２の軸方向一端がストッパ１０５に突き当たることでアーマチャ１０４の移動が規制される構造となっている。

ところで、アーマチャ１０４が軸方向一端側へ移動して、ストッパ１０５に衝突する際、アーマチャ１０４の軸方向一端面は燃料圧力を受ける。このため、アーマチャ１０４は、図４（ｂ）に示すように、ロッド孔１１０を径大化させる方向に変形しようとする。その結果、アーマチャ１０４が破損したり、アーマチャ１０４からロッド１０２が抜けたりする虞がある。

また、アーマチャ１０４が変形すると、ソレノイドコイル１０３によって磁化されてアーマチャ１０４を吸引するステータコア１１１とのギャップが変化し、吸引力が低下し、電磁弁の応答性が悪化する虞もある。

特開２００９−１０３０５０号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、アーマチャとアーマチャに固定されたロッドとを有する電磁弁において、アーマチャが軸方向一端側へ移動して、アーマチャまたはロッドがストッパに衝突する際に、アーマチャの変形を抑制することを目的とする。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の電磁弁は、ハウジングと、ハウジング内で軸方向に摺動自在に支持されるロッドと、ロッドに固定されるとともに、ソレノイドコイルへの通電により励磁されて軸方向一端側に磁気吸引されるアーマチャと、アーマチャまたはロッドの少なくとも一方が突き当たることでアーマチャの一端側への移動を規制するストッパとを備える。

また、ロッドは、アーマチャに固定される被固定部と、被固定部の軸方向一端側で被固定部よりも径大に設けられる鍔部とを有し、アーマチャは、被固定部が挿通されて固定されるロッド孔と、ロッド孔の軸方向一端側周縁で鍔部が軸方向一端側に当接する段部とを有する。

これによれば、アーマチャが軸方向一端側から負荷を受ける場合でも、鍔部が段部に当接していることでアーマチャの変形が鍔部により規制される。このため、アーマチャの変形によるアーマチャの破損やロッドの抜けが生じにくくなる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の電磁弁によれば、ロッドは、鍔部の軸方向一端側に鍔部よりも径小の小径部を有する。
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の電磁弁によれば、鍔部は、ロッドの軸方向一端に設けられている。

〔請求項４〜７の手段〕
請求項４〜７に記載の電磁弁によれば、被固定部とアーマチャとが、圧入固定、溶接固定、かしめ固定、ロー付け固定によって固定されている。これらは、被固定部とアーマチャとの固定態様の一態様を示すものである。
また、圧入固定に加えて、溶接固定、かしめ固定、ロー付け固定のいずれか１つを採用することによって、より強固に固定することができる。

減圧弁の構成を示す断面図である（実施例１）。減圧弁の要部拡大断面図である（実施例１）。減圧弁の要部拡大断面図である（実施例２）。（ａ）は従来の減圧弁の構成を示す断面図であり、（ｂ）は減圧弁の要部拡大断面図である（従来例）。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例１〕
〔実施例１の構成〕
実施例１の電磁弁を、図１、２を用いて説明する。
本実施例の電磁弁は、内部に高圧の燃料を蓄圧するコモンレール（図示せず）内のレール圧の減圧に用いられる減圧弁１である。

減圧弁１は、ハウジング２、ハウジング２内を摺動するロッド３、ロッド３の先端に配置される弁体４、ロッド３を駆動するための駆動手段５等により構成されている。
以下、図示上方を軸方向一端側、図示下方を軸方向他端側という。

ハウジング２は、駆動手段５の一部が収容されるコイル収容部７と、コイル収容部７の軸方向他端側に設けられるとともに、コイル収容部７内の空間に連通するように貫通する貫通穴８を有するスリーブ部９と、スリーブ部９の先端（軸方向他端側）に配されるバルブボディ１０とを有する。

スリーブ部９は、貫通穴８内に軸方向にロッド３を軸方向摺動可能にガイドするためのガイド９ａを有しており、このガイド９ａによりロッド３は軸方向に摺動可能に支持される。

バルブボディ１０は、スリーブ部９とは別体であり、略円盤形状を呈している。そして、その中心部には、スリーブ部９側に開口して弁体４を収容する弁室１０ａと、弁室１０ａに連通して開口する弁孔１０ｂとが形成されている。なお、弁室１０ａを形成するボディ壁面は弁体４が離着座可能なシート部１０ｃを有している。

ロッド３は、スリーブ部９に挿通されて、スリーブ部９内のガイド９ａの内周面によって軸方向に摺動自在に支持される円柱棒状のシャフトである。
ロッド３の軸方向一端部には駆動手段５の一部であるアーマチャ１３（後に詳述する）が固定され、ロッド３の軸方向他端側には弁体４が配置されている。

弁体４は、例えば、ロッド３の軸方向他端側に配置されたボール弁であり、ロッド３の先端に形成された平面部（ボール押圧面）により、図示下方へ押し付けられて、バルブボディ１０のシート部１０ｃに着座するものである。なお、本実施例では、ロッド３の先端部に配置した弁体４が弁孔１０ｂを開閉するものであるが、ロッド３の先端部に直接弁体を形成し、ロッド３が直接、弁孔１０ｂを開閉する構成であってもよい。

駆動手段５は、ロッド３を介して弁体４を駆動するものであり、スプリング１５と電磁アクチュエータ１６で構成される。

スプリング１５は、圧縮コイルバネであり、ロッド３に固定されたアーマチャ１３を閉弁方向（軸方向他端側）に付勢することで、ロッド３を介して弁体４に閉弁方向の付勢力を与えるものである。

電磁アクチュエータ１６は、通電時に磁界を形成する筒状のコイル１８と、コイル１８の内側に配されると共にコイル通電時に磁化されるステータコア１９と、磁化されたステータコア１９に吸引されるアーマチャ１３とを備える。コイル１８とステータコア１９はハウジング２のコイル収容部７内に収容される。

アーマチャ１３は、磁性部材（例えば、鉄などの強磁性材料）で形成されており、ステータコア１９と軸方向に対向するように貫通穴８内に配されるとともに、ロッド３に固定されている。

ステータコア１９は、磁性部材（例えば、鉄などの強磁性材料）で形成されており、軸方向他端側に開口するスプリング収容孔２１を有する有底円筒状を呈しており、コイル１８内に配されている。

スプリング収容孔２１には、ストッパ２２と、スプリング１５とが収容されている。
ストッパ２２は、スプリング収容孔２１の底部に固定される固定部２２ａと、固定部２２ａよりも小径で固定部２２ａから軸方向他端側に延びる突出部２２ｂを有する。
スプリング１５は、突出部２２ｂの外周に配置され、軸方向一端が固定部２２ａに係止され、軸方向他端はロッド３に係止される（後述する）。

〔本実施例の特徴〕
ロッド３は、ガイド９ａに支持される部分よりも軸方向一端側において、アーマチャに固定される被固定部３ａと、被固定部３ａの軸方向一端側で被固定部３ａよりも径大に設けられる鍔部３ｂと、鍔部３ｂの軸方向一端側に鍔部３ｂよりも径小の小径部３ｃとを有している。

そして、アーマチャ１３は、被固定部３ａが挿通されて固定されるロッド孔１３ａと、ロッド孔１３ａの軸方向一端側周縁で鍔部３ｂが軸方向一端側に当接する段部１３ｂとを有する。

すなわち、アーマチャ１３には、軸方向他端側に開口するとともにロッド３が固定されるロッド孔１３ａと、軸方向一端側でロッド孔１３ａに連通するとともにロッド孔１３ａよりも径大に形成されて軸方向一端側に開口する径大孔１３ｃとが形成されている。なお、ロッド孔１３ａと径大孔１３ｃとはアーマチャ１３の中心において同軸上に形成されている。径の異なるロッド孔１３ａと径大孔１３ｃとの間には段部１３ｂが形成される。

なお、アーマチャ１３は、軸方向一端部が貫通穴８内を軸方向に摺動する摺動部１３ｄを有しており、摺動部１３ｄの軸方向他端側には摺動部１３ｄよりも径小な径小部１３ｅを有している。そして、摺動部１３ｄはロッド孔１３ａ及び径大孔１３ｃの径方向外側において軸方向に貫通する貫通穴１３ｆを有しており、径小部１３ｅの外周面は、貫通穴１３ｆの開口よりも径方向内側に位置するような径に形成されている。
この貫通穴１３ｆは、アーマチャ１３が軸方向一端側へ移動する際の圧抜き穴として機能する。

ロッド３は、被固定部３ａがロッド孔１３ａに圧入固定されるとともに、被固定部３ａの外周面とロッド孔１３ａの内周面とが溶接により接合されることで、アーマチャ１３に固定されている。そして、固定された状態において、段部１３ｂには鍔部３ｂが軸方向一端側から当接している。
鍔部３ｂの軸方向一端面はスプリング１５の軸方向他端を係止する。そして、小径部３ｃはスプリング１５内に配される。

〔減圧弁１の作動〕
次に、減圧弁１の作動を説明する。
閉弁時には、ロッド３がスプリング１５によって軸方向他端側へ付勢されて、ロッド３により弁体４がシート部１０ｃに押圧されている。
この状態から、コイル１８に通電されると、ステータコア１９とアーマチャ１３との間の磁気吸引力によってアーマチャ１３が軸方向一端側へ移動する。これに伴って、ロッド３が軸方向一端側へ移動し、弁体４が離座し弁孔１０ｂが開く開弁状態となる。
なお、アーマチャ１３及びロッド３の軸方向一端側への移動は、小径部３ｃの軸方向一端面が突出部２２ｂの軸方向一端面に突き当たることで規制される。

〔実施例１の効果〕
本実施例では、ロッド孔１３ａの開口周縁部に形成された段部１３ｂに、軸方向一端側からロッド３の鍔部３ｂが固定されている。このため、アーマチャ１３が軸方向一端側から負荷を受ける場合でも、鍔部３ｂが段部１３ｂに当接していることで、アーマチャ１３の変形が鍔部３ｂにより規制される。たとえ、変形するとしても、図２に示すように、段部１３ｂよりも軸方向一端側のみがわずかに変形する程度となり、ロッド孔１３ａが広がってしまうことはない。このため、アーマチャ１３の変形によるアーマチャ１３の破損やロッド３の抜けが生じにくくなる。
また、アーマチャ１３の変形が抑制されるため、ステータコア１９とアーマチャ１３との間のギャップ変化も低減し、電磁弁の応答性が良好に保たれる。

〔実施例２〕
実施例２の減圧弁１を、実施例１とは異なる点を中心に、図３を用いて説明する。
本実施例では、鍔部３ｂは、ロッド３の軸方向一端に設けられており、実施例１のような小径部３ｃは存在しない。そして、アーマチャ１３及びロッド３の軸方向一端側への移動は、鍔部３ｂの軸方向一端面が突出部２２ｂの軸方向一端面に突き当たることで規制される。
これによっても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

〔変形例〕
実施例１、２では、ロッド３は、被固定部３ａがロッド孔１３ａに圧入固定されるとともに、被固定部３ａの外周面とロッド孔１３ａの内周面とが溶接により接合されることで、アーマチャ１３に固定されていたが、圧入固定のみで固定してもよい。
また、溶接固定、かしめ固定、ロー付け固定のいずれかによって固定されているのでもよい。なお、かしめ固定の場合には、小径部３ｃの外周からかしめることによって固定する。
また、圧入固定と、溶接固定、かしめ固定、ロー付け固定のいずれか１つを組み合わせることによって固定してもよい。

また、実施例１、２では、ロッド３がストッパ２２に突き当たる構造であったが、アーマチャ１３がストッパ２２に突き当たって軸方向一端側への移動を規制される構造であってもよい。

また、実施例１、２では、減圧弁１に本発明を適用した例を示したが、これに限らず、アーマチャ１３にロッド３が固定され、軸方向一端側への移動がストッパにより規制される構造の様々な電磁弁に適用することができる。

１減圧弁（電磁弁）
２ハウジング
３ロッド
３ａ被固定部
３ｂ鍔部
１３アーマチャ
１３ａロッド孔
１３ｂ段部
１８コイル
２２ストッパ

Claims

ハウジング（２）と、
前記ハウジング（２）内で軸方向に摺動自在に支持されるロッド（３）と、
前記ロッド（３）に固定されるとともに、ソレノイドコイル（１８）への通電により励磁されて軸方向一端側に磁気吸引されるアーマチャ（１３）と、
前記アーマチャ（１３）または前記ロッド（３）の少なくとも一方が突き当たることで前記アーマチャ（１３）の一端側への移動を規制するストッパ（２２）とを備える電磁弁（１）であって、
前記ロッド（３）は、前記アーマチャ（１３）に固定される被固定部（３ａ）と、前記被固定部（３ａ）の軸方向一端側で前記被固定部（３ａ）よりも径大に設けられる鍔部（３ｂ）とを有し、
前記アーマチャ（１３）は、前記被固定部（３ａ）が挿通されて固定されるロッド孔（１３ａ）と、前記ロッド孔（１３ａ）の軸方向一端側周縁で前記鍔部（３ｂ）が軸方向一端側に当接する段部（１３ｂ）とを有することを特徴とする電磁弁。
請求項１に記載の電磁弁において、
前記ロッド（３）は、前記鍔部（３ｂ）の軸方向一端側に前記鍔部（３ｂ）よりも径小の小径部（３ｃ）を有することを特徴とする電磁弁。
請求項１に記載の電磁弁において、
前記鍔部（３ｂ）は、前記ロッド（３）の軸方向一端に設けられていることを特徴とする電磁弁。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の電磁弁において、
前記被固定部（３ａ）が前記ロッド孔（１３ａ）に圧入固定されていることを特徴とする電磁弁。
請求項１〜４のいずれか１つに記載の電磁弁において、
前記被固定部（３ａ）が前記アーマチャ（１３）に溶接固定されていることを特徴とする電磁弁。
請求項１〜４のいずれか１つに記載の電磁弁において、
前記被固定部（３ａ）は前記アーマチャ（１３）にかしめ固定されていることを特徴とする電磁弁。
請求項１〜４のいずれか１つに記載された電磁弁において、
前記被固定部（３ａ）は前記アーマチャ（１３）にロー付け固定されていることを特徴とする電磁弁。