JP5557396B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、電磁弁に関し、特に、プランジャーの吸引子側に形成されたバネ装着孔と吸引子との間に介装され、プランジャーを弁座方向に付勢するコイルバネを備えた電磁弁に関する。

従来、例えば、パイロット弁を備えたパイロット式の電磁弁は、図９に示したように構成されている。
すなわち、図９に示したように、電磁弁１００は、主弁としてのピストン１０２を備えた制御部１０４を備えている。また、この電磁弁１００の制御部１０４は、駆動部１０６が挿通された電磁コイル１０８を備えている。

そして、電磁コイル１０８は、巻線が巻かれたボビン１１０とボビン１１０の周囲を囲むようにモールド樹脂１１２でモールドされている。さらに、電磁コイル１０８は、磁気フレーム１１４の内部に装着され、磁気フレーム１１４を介して駆動部１０６に固定されている。

すなわち、磁気フレーム１１４の底板部１１６の中央部に形成された駆動部挿通孔１１８、ボビン１１０の駆動部挿通孔１２０に、駆動部１０６が挿通されている。そして、駆動部１０６の吸引子１２２の上部に形成されたメネジ１２４に、磁気フレーム１１４の上板部１２６の中央部に形成されたボルト挿通孔１２８を介して、締結ボルト１３０が螺合されている。

これにより、電磁コイル１０８が駆動部１０６に挿通して固定され、電磁弁１００の制御部１０４が構成されている。

また、駆動部１０６は、プランジャーケース１３２を備え、このプランジャーケース１３２内に上下に移動可能なプランジャー１３４を備えている。そして、吸引子１２２とプランジャー１３４との間に、プランジャー１３４を下方に、すなわち、弁座１５０の方向にピストン１０２を付勢するコイルバネ１３８が介装されている。

すなわち、図１０（Ａ）の拡大図に示したように、コイルバネ１３８は、プランジャー１３４の吸引子１２２の側に形成されたバネ装着孔１４０と吸引子３２との間に介装されている。

なお、図１０は、コイルバネ１３８とバネ装着孔１４０との間隙を広げて示しており。後述する座屈状態を誇張して図示している。
さらに、電磁弁１００は、弁本体１４２を備えており、上側弁本体１４４に形成された弁室１４６内にピストン１０２が収容されるとともに、下側弁本体１４８に形成された弁座１５０に、ピストン１０２が離接するように構成されている。

また、このピストン１０２には、その中央部分に上下に貫通するパイロット通路１５２が形成され、このパイロット通路１５２の上部にパイロット弁座としてのニードル弁座１５４が設けられている。そして、プランジャー１３４の下端には、このニードル弁座１５４に離接するパイロット弁体としてのニードル弁体１５６が突設されている。

一方、下側弁本体１４８には、例えば、冷媒などの流体を流入させる一次側流路１５８と、流体を排出するための二次側流路１６０が形成されている。
なお、下側弁本体１４８には、前述したように、弁座１５０に弁ポート１６２が形成されている。

さらに、ピストン１０２の外周には、スリット１６４が形成されており、このスリット１６４と、ピストン１０２と上側弁本体１４４の弁室１４６の内壁との間のクリアランスにより、環状の副流路１６６が形成されており、上側弁本体１４４の弁室１４６と一次側流路１５８側が連通するように構成されている。

このような電磁弁１００は、電磁コイル１０８への通電を遮断した状態では、プランジャー１３４が、コイルバネ１３８の付勢力により、吸引子１２２から離反する方向に移動する。

これにより、プランジャー１３４の下端に形成されたニードル弁体１５６が、ピストン１０２のパイロット通路１５２の上部に形成されたニードル弁座１５４に当接する方向に移動して、パイロット通路１５２が閉止されることになる。

また、このプランジャー１３４の吸引子１２２から離反する方向への移動によって、下側弁本体１４８に形成された弁座１５０に、ピストン１０２が当接して、弁座１５０に形成された弁ポート１６２が閉止される。

この状態で、高圧側である一次側流路１５８の流体が、ピストン１０２の外周に形成された副流路１６６を介して、上側弁本体１４４の弁室１４６に流入して、弁室１４６が高圧になり、ピストン１０２が弁座１５０に当接する方向に付勢されている状態となる。

一方、電磁弁１００の電磁コイル１０８に通電することにより、プランジャー１３４が、コイルバネ１３８の付勢力に抗して吸引子１２２方向に移動する。
これにより、プランジャー１３４の下端に形成されたニードル弁体１５６が、ピストン１０２のパイロット通路１５２の上部に形成されたニードル弁座１５４から離反する方向に移動して、パイロット通路１５２が開かれることになる。

その結果、上側弁本体１４４の弁室１４６内の高圧の流体が、パイロット通路１５２を介して、低圧側である二次側流路１６０に排出される。これにより、弁室１４６内の圧力が低下して、高圧側である一次側流路１５８の流体との差圧によって、ピストン１０２が弁座１５０から離反する方向に移動して、弁ポート１６２が開放されるように構成されている。

ところで、このような電磁弁１００において、弁ポート１６２から流れる流量を十分に確保するためには、弁座１５０からのピストン１０２の移動距離（リフト）を、弁ポート１６２の口径に対して一定の割合以上に大きくする必要があり、口径の大きい電磁弁である程、ピストン１０２の移動距離が大きくなる。また、ピストン１０２の移動距離が大きくなる程、プランジャー１３４の移動距離も同様に大きくする必要があり、このようなプランジャー１３４の移動距離が大きい電磁弁の場合、縦長のコイルバネ１３８を使用する必要がある。

しかしながら、コイルバネ１３８の圧縮した状態では、図１０（Ｂ）に示したように、コイルバネ１３８が座屈した状態となりやすい。
このため、電磁弁１００の電磁コイル１０８に通電することにより、プランジャー１３４が、コイルバネ１３８の付勢力に抗して吸引子１２２方向に移動する際に、プランジャー１３４が、コイルバネ１３８の付勢力に抗して吸引子１２２に当接した状態では、このコイルバネ１３８の座屈部分１３８ａが、プランジャー１３４と吸引子１２２との間に挟み込まれた状態となる。

従って、このような状態では、プランジャー１３４が吸引子１２２に密着（吸着）しない場合がある。この場合、ピストン１０２が弁座１５０から離反する方向に移動したとしても、弁ポート１６２が開放されない状態となるおそれがある。

また、後述する図３のストロークと荷重の関係を示すグラフの点線で示したように、座屈が生じると、座屈開始点Ａからストロークと荷重の関係が比例関係（いわゆるリニアな関係）でなくなり、例えば、荷重特性が低下してしまう場合には、通電を停止したとしても、プランジャー１３４が吸引子１２２から離反せず、ピストン１０２が弁ポート１６２を閉止しないおそれがある。

さらに、このような状態では、電磁コイル１０８の通電による、いわゆる磁気音が発生しノイズ（騒音）の原因ともなる。
このため、従来より、座屈を防止するために、プランジャーの移動部分、すなわち、コイルバネの吸引子側のコイルバネの部分を全て座巻（密着巻き）にすることが行われている。しかしながら、座巻を片側のみに付けた場合、組立時にコイルバネをプランジャーのバネ装着孔に装着する際に、コイルバネを逆方向に組み込んでしまう可能性があり、その場合、座屈防止効果が得られなくなる。

このため、特許文献１（実開昭５９−１０５６６４号公報）では、図１１に示したように、コイルバネ２００の中央部分２０２の両端側に、密着巻き部分２０４を形成し、これらの密着巻き部分２０４によって座屈を防止するとともに、通電時の吸引子とプランジャーとの間の挟み込みを防止するように構成したコイルバネ２００が提案されている。

また、特許文献２（実開平０４−０９３５７７号公報）では、図１２の概略図に示したように、コイルバネ３００を、２個の上方バネ３０２と下方バネ３０４とから構成するとともに、これらの２個の上方バネ３０２と下方バネ３０４との間に、バネ挿着部３０６を装着している。

これにより、２個の上方バネ３０２と下方バネ３０４を使用し、その間にバネを構成しない（バネとして機能しない）バネ挿着部３０６を設けることによって、図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、バネ部分の長さが短くなるので、座屈によるずれ量が小さくなるとともに、バネ装着孔からバネがはみ出すのが防止でき、通電時の吸引子とプランジャーとの間の挟み込みを防止するように構成している。

実開昭５９−１０５６６４号公報 実開平０４−０９３５７７号公報 特許第４０１６３７０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたコイルバネ２００では、コイルバネ２００の中央部分２０２の両端側に設けた密着巻き部分２０４によって、座屈、挟み込みを防止することができるが、バネとして機能する部分が、中央部分２０２に限定されるので、バネとしての効率が低下することになる。

また、所定のバネの機能を果たそうとするとコイルバネ２００の全長を長くしなければならず、コイルバネ２００を挿入するためのバネ装着孔の全長を長くする必要があり、加工に時間と手間が必要となる、さらに、場合によっては、プランジャーの長さを長くする必要があり、電磁弁自体が大型化してしまうことになる。

また、特許文献２のコイルバネ２００では、２個の上方バネ３０２と下方バネ３０４、バネ挿着部３０６と部品点数が多くなり、組み込み作業が煩雑となるとともに、コストが高くつくことにもなる。

このため、本発明者等は鋭意研究した結果、コイルバネの中間部分に、隣接するコイル部分が相互に密着した状態で巻かれた密着巻き部分を設けることによって、バネ部分の長さが短くなるので、座屈によるずれ量が小さくなるとともに、バネ装着孔からバネがはみ出すのが防止でき、通電時の吸引子とプランジャーとの間の挟み込みを防止することを見出し本発明を完成したものである。

なお、特許文献３（特許第４０１６３７０号公報）では、図１３に示したように、両端側を疎巻にした両端側コイル部４０２、４０４と、中央部を密巻とした中央コイル部４０６とから構成した不等ピッチのコイルバネ４００が提案されている。

しかしながら、このような不等ピッチのコイルバネ４００では、両端側コイル部４０２、４０４と、中央コイル部４０６のばね定数が変化してしまい、本願発明の図３のストロークと荷重の関係を示すグラフに示したようなストロークと荷重の関係が比例関係（いわゆるリニアな関係）でなくなって、制御が難しくなることにもなる。

本発明は、このような現状に鑑み、座屈が生じにくく、座屈によるずれ量が小さくなるとともに、バネ装着孔からバネがはみ出すのが防止でき、通電時の吸引子とプランジャーとの間の挟み込みを防止することができるコイルバネを備え、確実に作動することが可能な電磁弁を提供することを目的とする。

また、本発明は、部品点数も少なくなり、組み込み作業が容易で、コストを低減することができるとともに、電磁弁自体も大型化することなくコンパクトな電磁弁を提供することを目的とする。

本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明の電磁弁は、
電磁コイルの通電により移動して、弁体を作動させるプランジャーと、
前記プランジャーと対峙して配置される吸引子と、
前記プランジャーの吸引子側に形成されたバネ装着孔と吸引子との間に介装され、プランジャーを弁座方向に付勢するコイルバネとを備えた電磁弁であって、
前記コイルバネの特性が、ストロークと荷重の関係が比例関係の特性であり、
前記コイルバネの中間部分に、隣接するコイル部分が相互に密着した状態で巻かれた密着巻き部分を設け、
前記密着巻き部分の外周が、前記バネ装着孔の内周壁と接触しない状態で配置されていることを特徴とする。

このように構成することによって、コイルバネの中間部分にバネを構成しない（バネとして機能しない）密着巻き部分を設けることになり、その両側に２個のバネを上下に直列に配置した場合と同様の状態になる。

従って、短いバネを重ねて使用しているのと同じであり、バネ部分の長さが短くなるので、座屈が生じにくい。これにより、座屈によるずれ量が小さくなるとともに、バネ装着孔からコイルバネがはみ出すのが防止でき、通電時の吸引子とプランジャーとの間の挟み込みを防止することができ、確実に作動することが可能な電磁弁を提供することができる。

さらに、部品点数も少なくなり、組み込み作業が容易で、コストを低減することができるとともに、電磁弁自体も大型化することなくコンパクトな電磁弁を提供することができる。

また、本発明の電磁弁は、前記コイルバネの密着巻き部分の巻径が、密着巻き部分以外の径と同じ巻径を有することを特徴とする。
すなわち、コイルバネにおいて、コイルバネの全長をＬ、コイルバネの巻径をＤとした時に、縦横比Ｌ／Ｄが所定の値を超えると、座屈による変形が急激に増加する。

このため、コイルバネの中間部分にバネを構成しない（バネとして機能しない）密着巻き部分を設けると、縦横比がＬ／２Ｄとなり、座屈を起こす値以下にすることができる。この場合は、コイルバネの中間部分の密着巻き部分を太くしなくても座屈を防ぐことができる。

また、本発明の電磁弁は、前記コイルバネの密着巻き部分の巻径が、密着巻き部分以外の巻径より大きい巻径を有し、
前記バネ装着孔の内周面で、前記コイルバネの密着巻き部分が案内されるように構成したことを特徴とする。

このように構成することによって、巻径が大きいコイルバネの密着巻き部分が、バネ装着孔の内周面で、コイルバネの密着巻き部分が案内されるので、座屈が生じにくくなる。
また、本発明の電磁弁は、前記吸引子が、プランジャー側に突設して、前記コイルバネの吸引子側端部に嵌合される嵌合突設部を備えること特徴とする。

このように構成することによって、吸引子の嵌合突設部が、コイルバネの吸引子側端部に嵌合されるので、コイルバネのバネ装着孔から露出するコイルバネの部分が固定されることになり、座屈が生じにくくなる。

また、本発明の電磁弁は、前記コイルバネの密着巻き部分が、コイルバネの全長の中央部分に形成されていることを特徴とする。

このように、コイルバネの密着巻き部分が、コイルバネの全長の中央部分に形成されていれば、図３のストロークと荷重の関係を示すグラフの実線で示したように、ストロークと荷重の関係が比例関係（いわゆるリニアな関係）であり、荷重特性が変化してしまうことがない。

また、本発明の電磁弁は、前記コイルバネの密着巻き部分が、コイルバネの全長の中央部分から吸引子側にずれた位置に形成されていること特徴とする。
このように、コイルバネの密着巻き部分が、コイルバネの全長の中央部分から吸引子側にずれた位置に形成されていてもよい。

また、本発明の電磁弁は、前記コイルバネの密着巻き部分が、コイルバネの全長の中央部分からプランジャー側にずれた位置に形成されていること特徴とする。
このように、コイルバネの密着巻き部分が、コイルバネの全長の中央部分からプランジャー側にずれた位置に形成されていてもよい。

また、本発明の電磁弁は、前記コイルバネの密着巻き部分が、コイルバネの中間部分にコイルバネの長さ方向に離間して複数個形成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、コイルバネの中間部分にバネを構成しない（バネとして機能しない）密着巻き部分を、コイルバネの長さ方向に離間して複数個形成することによって、短いバネを複数個重ねて使用しているのと同じであり、バネ部分の長さが短くなるので、座屈が生じにくくなる。

また、本発明の電磁弁は、
前記コイルバネにおいて、コイルバネの全長をＬ、コイルバネの巻径をＤとした時に、
縦横比Ｌ／Ｄが、０．８〜４．０の範囲になるように、前記密着巻き部分が形成されていることを特徴とする。

このように構成することによって、縦横比Ｌ／Ｄが、座屈による変形が生じにくく、座屈を起こす値以下にすることができ、座屈が生じにくくなる。

本発明によれば、コイルバネの中間部分にバネを構成しない（バネとして機能しない）密着巻き部分を設けることになり、その両側に２個のバネを上下に直列に配置した場合と同様の状態になる。

従って、短いバネを重ねて使用しているのと同じであり、バネ部分の長さが短くなるので、座屈が生じにくい。これにより、座屈によるずれ量が小さくなるとともに、バネ装着孔からコイルバネがはみ出すのが防止でき、通電時の吸引子とプランジャーとの間の挟み込みを防止することができ、確実に作動することが可能な電磁弁を提供することができる。

さらに、部品点数も少なくなり、組み込み作業が容易で、コストを低減することができるとともに、電磁弁自体も大型化することなくコンパクトな電磁弁を提供することができる。

図１は、本発明の電磁弁の概略縦断面図である。 図２は、図１の電磁弁の部分拡大断面図である。 図３は、ストロークと荷重の関係の一例を示すグラフである。 図４は、本発明の別の実施例の電磁弁の部分拡大断面図である。 図５は、本発明の別の実施例の電磁弁１０を示す部分拡大断面図である。 図６は、本発明の別の実施例の電磁弁１０を示す部分拡大断面図である。 図７は、本発明の参考例の電磁弁１０を示す部分拡大断面図である。 図８は、本発明の別の実施例の電磁弁１０を示す部分拡大断面図である。 図９は、従来の電磁弁の概略縦断面図である。 図１０は、図９の電磁弁の部分拡大断面図である。 図１１は、従来の電磁弁の概略縦断面図である。 図１２は、従来の電磁弁のコイルバネの概略縦断面図である。 図１３は、従来の電磁弁のコイルバネの概略縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
（実施例１）

図１は、本発明の電磁弁の概略縦断面図、図２は、図１の電磁弁の部分拡大断面図であり、図２（Ａ）は、電磁コイルの通電を遮断した状態で、プランジャーが吸引子から離間し、座屈が生じていない状態を示す部分拡大断面図、図２（Ｂ）は、電磁コイルの通電を開始した状態で、座屈が生じている状態を示す部分拡大断面図、図２（Ｃ）は、電磁コイルに通電し、プランジャーが吸引子に当接した状態を示す部分拡大断面図、図３は、ストロークと荷重の関係を示すグラフである。

図１において、符号１０は、全体で本発明の電磁弁を示している。
本発明の実施例１の電磁弁１０は、パイロット弁を備えたパイロット式の電磁弁であり、図１に示したように構成されている。

すなわち、図１に示したように、電磁弁１０は、主弁としてのピストン１２を備えた制御部１４を備えている。また、この電磁弁１０の制御部１４は、駆動部１６が挿通された電磁コイル１８を備えている。

そして、電磁コイル１８は、巻線が巻かれたボビン２０を備えており、ボビン２０の周囲を囲むようにモールド樹脂２２でモールドされている。さらに、電磁コイル１８は、磁気フレーム２４の内部に装着され、磁気フレーム２４を介して駆動部１６に固定されている。

すなわち、磁気フレーム２４の底板部２６の中央部に形成された駆動部挿通孔２８、ボビン２０の駆動部挿通孔３０に、駆動部１６が挿通されている。そして、駆動部１６の吸引子３２の上部に形成されたメネジ３４に、磁気フレーム２４の上板部３６の中央部に形成されたボルト挿通孔３８を介して、締結ボルト４０が螺合されている。

これにより、電磁コイル１８が駆動部１６に挿通して固定され、電磁弁１０の制御部１４が構成されている。
また、駆動部１６は、プランジャーケース４２を備え、このプランジャーケース４２内に上下に移動可能なプランジャー４４を備えている。そして、吸引子３２とプランジャー４４との間に、プランジャー４４を下方に、すなわち、弁座６０の方向にピストン１２を付勢するコイルバネ４８が介装されている。

すなわち、図２（Ａ）の拡大図に示したように、コイルバネ４８は、プランジャー４４の吸引子３２の側に形成されたバネ装着孔５０と吸引子３２との間に介装されている。
なお、図２は、コイルバネ４８とバネ装着孔５０との間隙を広げて示しており、後述する座屈状態を誇張して図示している。

さらに、電磁弁１０は、弁本体５２を備えており、上側弁本体５４に形成された弁室５６内にピストン１２が収容されるとともに、下側弁本体５８に形成された弁座６０に、ピストン１２が離接するように構成されている。

また、このピストン１２には、その中央部分に上下に貫通するパイロット通路６２が形成され、このパイロット通路６２の上部にパイロット弁座としてのニードル弁座６４が設けられている。そして、プランジャー４４の下端には、このニードル弁座６４に離接するパイロット弁体としてのニードル弁体６６が突設されている。

一方、下側弁本体５８には、例えば、冷媒などの流体を流入させる一次側流路６８と、流体を排出するための二次側流路７０が形成されている。
なお、下側弁本体５８には、前述したように、弁座６０に弁ポート７２が形成されている。

さらに、ピストン１２の外周には、スリット７４が形成されており、このスリット７４と、ピストン１２と上側弁本体５４の弁室５６の内壁との間のクリアランスにより、環状の副流路７６が形成されており、上側弁本体５４の弁室５６と一次側流路６８側が連通するように構成されている。

このような電磁弁１０は、電磁コイル１８への通電を遮断した状態では、プランジャー４４が、コイルバネ４８の付勢力により、吸引子３２から離反する方向に移動する。
これにより、プランジャー４４の下端に形成されたニードル弁体６６が、ピストン１２のパイロット通路６２の上部に形成されたニードル弁座６４に当接する方向に移動して、パイロット通路６２が閉止されることになる。

また、このプランジャー４４の吸引子３２から離反する方向への移動によって、下側弁本体５８に形成された弁座６０に、ピストン１２が当接して、弁座６０に形成された弁ポート７２が閉止される。

この状態で、高圧側である一次側流路６８の流体が、ピストン１２の外周に形成された副流路７６を介して、上側弁本体５４の弁室５６に流入して、弁室５６が高圧になり、ピストン１２が弁座６０に当接する方向に付勢されている状態となる。

一方、電磁弁１０の電磁コイル１８に通電することにより、プランジャー４４が、コイルバネ４８の付勢力に抗して吸引子３２方向に移動する。
これにより、プランジャー４４の下端に形成されたニードル弁体６６が、ピストン１２のパイロット通路６２の上部に形成されたニードル弁座６４から離反する方向に移動して、パイロット通路６２が開かれることになる。

その結果、上側弁本体５４の弁室５６内の高圧の流体が、パイロット通路６２を介して、低圧側である二次側流路７０に排出される。これにより、弁室５６内の圧力が低下して、高圧側である一次側流路６８の流体との差圧によって、ピストン１２が弁座６０から離反する方向に移動して、弁ポート７２が開放されるように構成されている。

ところで、このような電磁弁１０において、前述のように弁ポート７２から流れる流量を十分に確保するためには、プランジャー４４の移動距離を大きくしなければならず、縦長のコイルバネ４８を使用する必要がある。

しかしながら、コイルバネ４８の圧縮した状態では、前述した従来技術の図１０（Ｂ）に示したように、コイルバネ４８が座屈した状態となりやすい。
このため、本願発明では、図２（Ａ）に示したように、コイルバネ４８の中間部分に、隣接するコイル部分が相互に密着した状態で巻かれた密着巻き部分４８ａを設けている。

なお、本発明において、「密着巻き部分」とは、図２（Ａ）に示したように、隣接するコイル部分が相互に密着した状態で巻かれた状態であって、コイルバネとして機能しない部分を意味し、完全に隣接するコイル部分が相互に密着した状態だけでなく、僅かに隣接するコイル部分が相互に間隙を有する場合も包含する意味である。

ところで、ＪＩＳ Ｂ ２７０４−１により、図２（Ａ）に示したように、コイルバネ４８の全長をＬ、コイルバネ４８の巻径をＤとした時に、縦横比Ｌ／Ｄは、座屈を考慮する場合、４．０以下とする必要がある。

例えば、コイルバネ４８の巻径Ｄ＝φ３ｍｍ、コイルバネ４８の全長Ｌ＝１８ｍｍとした場合に、以下のようになる。

（１）従来の電磁弁１００のように、図１０（Ａ）に示したように、コイルバネ１３８の中間部分に密着巻き部分を設けない場合には、縦横比Ｌ／Ｄ＝１８／３＝６．０となる。
（２）本発明の電磁弁１０のように、図２（Ａ）に示したように、コイルバネ４８の中間部分に密着巻き部分４８ａを設けた場合には、縦横比Ｌ／Ｄ＝（Ｌ／２）／Ｄ＝９／３＝３．０となる。

従って、従来の電磁弁１００のように、コイルバネ１３８の中間部分に密着巻き部分を設けない場合には、縦横比Ｌ／Ｄ＝６．０となり、適正範囲の上限である４．０を超えてしまう。

これに対して、本発明の電磁弁１０のように、コイルバネ４８の中間部分に密着巻き部分４８ａを設けた場合には、縦横比Ｌ／Ｄ＝３．０となり、適正範囲内に収まる。
これにより、縦横比Ｌ／Ｄの大きいコイルバネであっても、中間部分に密着巻き部分を設けることにより、座屈を効果的に防止することができる。

すなわち、コイルバネ４８において、コイルバネ４８の全長をＬ、コイルバネ４８の巻径をＤとした時に、縦横比Ｌ／Ｄが所定の値を超えると、座屈による変形が急激に増加する。

このため、コイルバネ４８の中間部分にバネを構成しない（バネとして機能しない）密着巻き部分４８ａを設けると、縦横比がＬ／２Ｄとなり、座屈を起こす値以下にすることができる。この場合は、コイルバネ４８の中間部分の密着巻き部分４８ａを、後述する実施例２のように太くしなくても座屈を防ぐことができる。

このように構成することによって、コイルバネ４８の中間部分にバネを構成しない（バネとして機能しない）密着巻き部分４８ａを設けることになり、その両側に２個のバネ部分４８ｂ、４８ｃを上下に直列に配置した場合と同様の状態になる。

従って、短いバネを重ねて使用しているのと同じであり、バネ部分（４８ｂ、４８ｃ）の長さが短くなるので、座屈が生じにくい（図２（Ｂ）参照）。これにより、座屈によるずれ量が小さくなるとともに、バネ装着孔５０からコイルバネ４８がはみ出すことを防止できる。これにより、通電時の吸引子３２とプランジャー４４との間の挟み込みを防止することができ（図２（Ｃ）参照）、確実に作動することが可能な電磁弁１０を提供することができる。

さらに、部品点数も少なくなり、組み込み作業が容易で、コストを低減することができるとともに、電磁弁自体も大型化することなくコンパクトな電磁弁１０を提供することができる。

また、本発明の電磁弁１０では、図３のストロークと荷重の関係を示すグラフの実線で示したように、座屈が生じることがなく、ストロークと荷重の関係が比例関係（いわゆるリニアな関係）であり、荷重特性が変化してしまうことがない。その結果、従来の座屈を生じる場合（図３の点線）と比較して、作動不良となるおそれもない。

また、この実施例の電磁弁１０では、図２（Ａ）に示したように、コイルバネ４８の密着巻き部分４８ａが、コイルバネ４８の全長の中央部分に形成されている。
このように、コイルバネ４８の密着巻き部分４８ａが、コイルバネ４８の全長の中央部分に形成されていれば、図３のストロークと荷重の関係を示すグラフの実線で示したように、ストロークと荷重の関係が比例関係（いわゆるリニアな関係）であり、荷重特性が変化してしまうことがない。

なお、図４（Ａ）で示したように、コイルバネ４８の密着巻き部分４８ａが、コイルバネ４８の全長の中央部分から吸引子３２側にずれた位置に形成されていてもよい。
この場合、図３のストロークと荷重の関係を示すグラフの実線で示したように、ストロークと荷重の関係が比例関係（いわゆるリニアな関係）であり、荷重特性が変化しないようにするためには、図４（Ａ）で示したように、プランジャー４４側のバネ部分４８ｃのコイルの巻き方を、吸引子３２側のバネ部分４８ｂのコイルの巻き方に比較して、巻き数を多くしたり、密な巻き方となるようにすればよい。

また、この逆に、図４（Ｂ）で示したように、コイルバネ４８の密着巻き部分４８ａが、コイルバネ４８の全長の中央部分からプランジャー４４側にずれた位置に形成されていてもよい。

この場合、図３のストロークと荷重の関係を示すグラフの実線で示したように、ストロークと荷重の関係が比例関係（いわゆるリニアな関係）であり、荷重特性が変化しないようにするためには、図４（Ｂ）で示したように、吸引子３２側のバネ部分４８ｂのコイルの巻き方を、プランジャー４４側のバネ部分４８ｃのコイルの巻き方に比較して、巻き数を多くしたり、密な巻き方となるようにすればよい。

図２、図４のいずれの場合であっても、座屈を生じにくくするためには、コイルバネ４８において、コイルバネ４８の全長をＬ、コイルバネ４８の巻径をＤとした時に、
縦横比Ｌ／Ｄが、０．８〜４．０の範囲になるように、コイルバネ４８の密着巻き部分４８ａが形成されるようにすればよい（以下の実施例においても同様である）。
（実施例２）

図５は、本発明の別の実施例の電磁弁１０を示す部分拡大断面図であり、図５（Ａ）は、電磁コイルの通電を遮断した状態で、プランジャーが吸引子から離間し、座屈が生じていない状態を示す部分拡大断面図、図５（Ｂ）は、電磁コイルの通電を開始した状態で、座屈が生じている状態を示す部分拡大断面図、図５（Ｃ）は、電磁コイルに通電し、プランジャーが吸引子に当接した状態を示す部分拡大断面図である。

この実施例の電磁弁１０は、実施例１に示した電磁弁１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例の電磁弁１０では、図５（Ａ）に示したように、コイルバネ４８の密着巻き部分４８ａの巻径Ｄ１が、密着巻き部分以外のバネ部分（４８ｂ、４８ｃ）の巻径Ｄ２より大きい巻径を有している。

これにより、バネ装着孔５０の内周面５０ａで、コイルバネ４８の密着巻き部分４８ａが案内されるように構成している。
このように構成することによって、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示したように、巻径が大きいコイルバネ４８の密着巻き部分４８ａが、バネ装着孔５０の内周面５０ａで、コイルバネ４８の密着巻き部分４８ａが案内されるので、座屈が生じにくくなる。
（実施例３）

図６は、本発明の別の実施例の電磁弁１０を示す部分拡大断面図であり、図６（Ａ）は、電磁コイルの通電を遮断した状態で、プランジャーが吸引子から離間し、座屈が生じていない状態を示す部分拡大断面図、図６（Ｂ）は、電磁コイルに通電し、プランジャーが吸引子に当接した状態を示す部分拡大断面図である。

この実施例の電磁弁１０は、実施例１に示した電磁弁１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例の電磁弁１０では、図６（Ａ）に示したように、吸引子３２が、プランジャー４４側に突設して、コイルバネ４８の吸引子側端部に嵌合される略円錐形状の嵌合突設部３２ａを備えている。

このように構成することによって、図６（Ａ）〜図６（Ｂ）に示したように、吸引子３２の嵌合突設部３２ａが、コイルバネ４８の吸引子側端部に嵌合されるので、コイルバネ４８のバネ装着孔５０から露出するコイルバネ４８の部分が固定されることになり、座屈が生じにくくなる。

この場合、吸引子３２のプランジャー４４側に突設する嵌合突設部３２ａは、吸引子３２と一体でも、また、別の部材から構成して、例えば、溶接、圧入、ねじ込みなど周知の固定方法で固定してもよい。
（参考例１）

図７（Ａ）は、本発明の参考例の電磁弁の概略縦断面図、図７（Ｂ）は、電磁コイルの通電を遮断した状態で、プランジャーが吸引子から離間し、座屈が生じていない状態を示す部分拡大断面図である。

この参考例の電磁弁１０は、実施例１に示した電磁弁１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この参考例の電磁弁１０では、図７（Ａ）に示したように、コイルバネ４８の密着巻き部分４８ａの巻径Ｄ１が、密着巻き部分以外のバネ部分（４８ｂ、４８ｃ）の巻径Ｄ２より小さい巻径を有している。

また、図７（Ａ）〜図７（Ｂ）に示したように、吸引子３２が、プランジャー４４側に突設する突設案内軸部材３２ｂを備えている。そして、コイルバネ４８の密着巻き部分４８ａが、吸引子３２の突設案内軸部材３２ｂの外周に案内されている。

また、吸引子３２のプランジャー４４側に突設する突設案内軸部材３２ｂは、吸引子３２と一体でも、また、別の部材から構成して、上記のような周知の固定方法で固定してもよい。

このように構成することによって、図７（Ａ）〜図７（Ｂ）に示したように、小さい巻径を有するコイルバネ４８の密着巻き部分４８ａが、吸引子３２の突設案内軸部材３２ｂの外周に案内されるので、コイルバネ４８に座屈が生じにくくなる。
（実施例４）

図８は、本発明の別の実施例の電磁弁１０を示す部分拡大断面図である。
この実施例の電磁弁１０は、実施例１に示した電磁弁１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。

この実施例の電磁弁１０では、図８（Ａ）に示したように、コイルバネ４８の密着巻き部分４８ａが、コイルバネ４８の中間部分にコイルバネ４８の長さ方向に離間して複数個、この実施例の電磁弁１０では、２個の密着巻き部分４８ａが形成されている。

このように構成することによって、コイルバネ４８の中間部分にバネを構成しない（バネとして機能しない）密着巻き部分４８ａを、コイルバネ４８の長さ方向に離間して複数個形成することによって、短いバネを複数個重ねて使用しているのと同じであり、バネ部分（４８ｂ、４８ｃ、４ｂｄ）の長さが短くなるので、座屈が生じにくくなる。

この場合、図８（Ａ）に示したように、密着巻き部分以外のバネ部分（４８ｂ、４８ｃ、４ｂｄ）の巻き方は、バネ部分４８ｂの巻き方Ｂと、バネ部分４８ｃの巻き方Ｃと、バネ部分４８ｄの巻き方Ｄとの関係が、Ｂ＝Ｃ＝Ｄとなるようにするのが、ばね定数が変わらず、図３のストロークと荷重の関係を示すグラフの実線で示したように、ストロークと荷重の関係が比例関係（いわゆるリニアな関係）であり、荷重特性が変化しないようにするには望ましい。

しかしながら、バネ部分４８ｂの巻き方Ｂと、バネ部分４８ｃの巻き方Ｃと、バネ部分４８ｄの巻き方Ｄとの関係を、例えば、Ｃ＞Ｂ＝Ｄとするなど不均一な巻き方とすることも可能である。

また、この図８（Ａ）の実施例の電磁弁１０では、コイルバネ４８の密着巻き部分４８ａの数を２個としたが、図８（Ｂ）に示したように、３個以上の密着巻き部分４８ａと、密着巻き部分以外のバネ部分（４８ｂ、４８ｃ、４ｂｄ、４８ｅ）とすることも可能である。

さらには、図８（Ｃ）に示したように、最もプランジャー４４側に位置する密着巻き部分以外のバネ部分４８ｅを省略するとともに、コイルバネ４８の最もプランジャー４４側に位置する密着巻き部分４８ａを、いわゆる座巻きとして使用することも可能である。

以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例では、パイロット弁を備えたパイロット式の電磁弁に適用したが、その他の電磁弁にも用いることも可能であるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本発明は、プランジャーの吸引子側に形成されたバネ装着孔と吸引子との間に介装され、プランジャーを弁座方向に付勢するコイルバネを備えた電磁弁に適用することができる。

１０ 電磁弁
１２ ピストン
１４ 制御部
１６ 駆動部
１８ 電磁コイル
２０ ボビン
２２ モールド樹脂
２４ 磁気フレーム
２６ 底板部
２８ 駆動部挿通孔
３０ 駆動部挿通孔
３２ 吸引子
３２ａ 嵌合突設部
３２ｂ 突設案内軸部材
３４ メネジ
３６ 上板部
３８ ボルト挿通孔
４０ 締結ボルト
４２ プランジャーケース
４４ プランジャー
４８ コイルバネ
４８ａ 密着巻き部分
４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ、４８ｅ バネ部分
５０ バネ装着孔
５０ａ 内周面
５２ 弁本体
５４ 上側弁本体
５６ 弁室
５８ 下側弁本体
６０ 弁座
６２ パイロット通路
６４ ニードル弁座
６６ ニードル弁体
６８ 一次側流路
７０ 二次側流路
７２ 弁ポート
７４ スリット
７６ 副流路
１００ 電磁弁
１０２ ピストン
１０４ 制御部
１０６ 駆動部
１０８ 電磁コイル
１１０ ボビン
１１２ モールド樹脂
１１４ 磁気フレーム
１１６ 底板部
１１８ 駆動部挿通孔
１２０ 駆動部挿通孔
１２２ 吸引子
１２４ メネジ
１２６ 上板部
１２８ ボルト挿通孔
１３０ 締結ボルト
１３２ プランジャーケース
１３４ プランジャー
１３８ コイルバネ
１３８ａ 座屈部分
１４０ バネ装着孔
１４２ 弁本体
１４４ 上側弁本体
１４６ 弁室
１４８ 下側弁本体
１５０ 弁座
１５２ パイロット通路
１５４ ニードル弁座
１５６ ニードル弁体
１５８ 一次側流路
１６０ 二次側流路
１６２ 弁ポート
１６４ スリット
１６６ 副流路
２００ コイルバネ
２０２ 中央部分
２０４ 密着巻き部分
３００ コイルバネ
３０２ 上方バネ
３０４ 下方バネ
３０６ バネ挿着部
４００ コイルバネ
４０２ 両端側コイル部
４０６ 中央コイル部

Claims (9)

1. 電磁コイルの通電により移動して、弁体を作動させるプランジャーと、
   前記プランジャーと対峙して配置される吸引子と、
   前記プランジャーの吸引子側に形成されたバネ装着孔と吸引子との間に介装され、プランジャーを弁座方向に付勢するコイルバネとを備えた電磁弁であって、
   前記コイルバネの特性が、ストロークと荷重の関係が比例関係の特性であり、
   前記コイルバネの中間部分に、隣接するコイル部分が相互に密着した状態で巻かれた密着巻き部分を設け、
   前記密着巻き部分の外周が、前記バネ装着孔の内周壁と接触しない状態で配置されていることを特徴とする電磁弁。
2. 前記コイルバネの密着巻き部分の巻径が、密着巻き部分以外の径と同じ巻径を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記コイルバネの密着巻き部分の巻径が、密着巻き部分以外の巻径より大きい巻径を有し、
   前記バネ装着孔の内周面で、前記コイルバネの密着巻き部分が案内されるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
4. 前記吸引子が、プランジャー側に突設して、前記コイルバネの吸引子側端部に嵌合される嵌合突設部を備えること特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電磁弁。
5. 前記コイルバネの密着巻き部分が、コイルバネの全長の中央部分に形成されていること特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電磁弁。
6. 前記コイルバネの密着巻き部分が、コイルバネの全長の中央部分から吸引子側にずれた位置に形成されていること特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電磁弁。
7. 前記コイルバネの密着巻き部分が、コイルバネの全長の中央部分からプランジャー側にずれた位置に形成されていること特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電磁弁。
8. 前記コイルバネの密着巻き部分が、コイルバネの中間部分にコイルバネの長さ方向に離間して複数個形成されていることを特徴とする請求項1から４のいずれかに記載の電磁弁。
9. 前記コイルバネにおいて、コイルバネの全長をＬ、コイルバネの巻径をＤとした時に、
   縦横比Ｌ／Ｄが、０．８〜４．０の範囲になるように、前記密着巻き部分が形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の電磁弁。

Images