JP6021551B2 - 電磁弁 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車に装備されるウインドウォッシャ装置において、ウォッシャ液(洗浄液)の流路の切り換えなどに用いられる電磁弁、あるいはその他の流体の流路を切換える電磁弁に関する。
従来、例えば特許文献1に開示された電磁弁は、1つの入力ポートと2つの出力ポートとを備えており、一の出力ポート(特許文献1では第1の出力ポート)と電磁コイルを巻回する筒形コアとを有する樹脂製のコイルボビンと、入力ポート及び他の出力ポート(特許文献1では第2の出力ポート)とを有し凹部を形成した樹脂製のバルブハウジングとを備え、筒形コアと第1の出力ポートとがコイルボビンと一体的に樹脂成形されている。
コイルボビンとバルブハウジングは、互いに突き合わせた状態で、磁性材料からなるケースにより覆われて固定されている。これにより、コイルボビンの一方の鍔部と凹部とにより弁室が構成され、弁室内には移動自在な弁体が設けられる。また、弁体の一端面と弁室の底面すなわち凹部の底面との間には複数の孔を有する非接着シートが配置され、孔を介してウォッシャ液が第2の出口ポートへ流れるように構成される。
実公平6−49982号公報
しかし、特許文献1に記載の電磁弁においては、弁体が円板状に形成されているため、水平方向に大きく、これに伴って当該電磁弁の全体形状が大型化し、また重くなるという問題があり、特に当該電磁弁が車両に搭載される場合には、小型軽量のものであることが望まれる。
そこで、本発明は、この問題点に鑑みてなされたものであって、全体形状を小型化し、かつ軽量化した電磁弁を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、電磁弁であって、入口ポート及び第1の出口ポートの各々に連通する弁室を有する弁本体と、前記弁室内に配置される弁体と、該弁体を保持する磁性材料からなる弁ホルダと、該弁ホルダを前記第1の出口ポートの方向に付勢する付勢部材と、前記弁室に連通する第2の出口ポートを有し、前記弁室から上方に延設されるパイプ部材と、該パイプ部材を囲繞する吸引子と、該吸引子を囲繞する電磁コイルと、該電磁コイルを巻回し、前記弁ホルダ及び吸引子を囲繞するコイルボビンと、該コイルボビンの全体を囲繞すると共に、前記弁本体と一体化され、前記弁本体、前記パイプ部材及び前記コイルボビンによって前記弁室を画成するモールドカバーとを備え、前記弁本体、パイプ部材、コイルボビン及びモールドカバーは樹脂材料により成形され、前記弁ホルダは、前記コイルボビンの下部内側に摺動自在に配置されると共に、前記吸引子に対向する筒体と、該筒体に穿設された流体挿通孔と、前記弁体を保持する保持部とを有し、前記電磁コイルを励磁することにより、前記弁ホルダが前記吸引子に吸引されて前記弁体が前記パイプ部材の前記第2の出口ポートを閉じ、前記電磁コイルへの励磁を解除することにより、前記弁ホルダが前記付勢部材によって付勢されて前記弁体が前記第1の出口ポートを閉じることを特徴とする。
そして、本発明によれば、弁体を保持する筒状の弁ホルダに流体挿通孔を穿設すると共に弁体を保持したため、弁体をこの弁ホルダと略同径に小さく形成することができ、電磁弁全体を小型化することができる。
また、パイプ部材、コイルボビン、モールドカバー及び弁本体をすべて樹脂製としたため、これらにより組立てられた電磁弁を軽量化することもできる。
また、本発明は、電磁弁であって、入口ポート及び第1の出口ポートの各々に連通する弁室を有する弁本体と、前記弁室内に配置される弁体と、該弁体を保持する磁性材料からなる弁ホルダと、該弁ホルダを前記第1の出口ポートの方向に付勢する付勢部材と、前記弁室に連通する第2の出口ポートを有し、前記弁室から上方に延設されるパイプ部材と、該パイプ部材を囲繞する吸引子と、該吸引子を囲繞する電磁コイルと、該電磁コイルを巻回し、前記弁ホルダ及び吸引子を囲繞するコイルボビンと、該コイルボビンの全体を囲繞すると共に、前記弁本体と一体化され、前記弁本体、前記パイプ部材及び前記コイルボビンによって前記弁室を画成するモールドカバーとを備え、前記弁本体、パイプ部材、コイルボビン及びモールドカバーは樹脂材料により成形され、前記弁ホルダは、前記コイルボビンの下部内側に摺動自在に配置されると共に、前記吸引子に対向する筒体と、該筒体の下端に設けられた小筒部と、該小筒部に穿設された流体挿通孔と、前記小筒部に設けられ、前記弁体を保持する保持部とを有し、前記電磁コイルを励磁することにより、前記弁ホルダが前記吸引子に吸引されて前記弁体が前記パイプ部材の前記第2の出口ポートを閉じ、前記電磁コイルへの励磁を解除することにより、前記弁ホルダが前記付勢部材によって付勢されて前記弁体が前記第1の出口ポートを閉じることを特徴とする。これにより、上記発明の効果に加えてさらに弁本体の小型化が可能となる
上記電磁弁において、前記コイルボビンは、前記弁本体に対向する鍔壁と、該鍔壁から前記弁本体に向かって突出し、前記モールドカバーの内周面に溶着される環状溶着突起部を備え、該環状溶着突起部は、該環状溶着突起部の先端側内周面から該環状溶着突起部の根元側内周面へ向かって徐々に縮径するテーパ面と、該テーパ面と前記弁ホルダの外周面との間に構成され、前記コイルボビンに前記モールドカバーを樹脂成形した際に前記環状溶着突起部と前記モールドカバーの内周面との接合面に発生するバリを収容して逃がすバリ収容空間とを設けことができる。これにより、バリによって弁ホルダの円滑な移動が妨げられたり、バリが内部に落下して電磁弁の作動不良が発生するのを防止することができ、テーパ面が存在しない場合に必要となるバリの除去作業の手間を省くことができ、電磁弁の製造工程を簡素化することができる。また、上記電磁弁において、前記パイプ部材、前記コイルボビン及び前記モールドカバー樹脂成形により形成され、前記モールドカバーと前記弁本体とを、レーザー溶接により一体化されるように構成することができる。これにより、電磁弁の製造工程をより簡素化し、当該電磁弁の製造コストを大幅に低下させることができる。
以上のように、本発明によれば、弁体を小さくして電磁弁全体を小型化することなどが可能となる。
本発明に係る電磁弁の一実施の形態を示す図であって、(a)は断面図、(b)は上面図である。 図1のA部拡大図である。
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1及び図2は、本発明に係る電磁弁の一実施の形態を示している。この電磁弁1は、車両に搭載され、洗浄液等の液体やその他の流体の流路を切換えるもので、入口ポート41a及び第1の出口ポート42aの各々に連通する弁室45を有する弁本体40と、弁室45内に配置される弁体64と、弁体64を保持する弁ホルダ60と、弁ホルダ60を第1の出口ポート42aの方向に付勢する付勢部材としてのコイルばね66と、弁室45に連通する第2の出口ポート10aを有し、弁室45から上方に延設されるパイプ部材10と、パイプ部材10を囲繞する吸引子50と、吸引子50を囲繞する電磁コイル21と、電磁コイル21を巻回するためのコイルボビン20と、 コイルボビン20の全体を囲繞するモールドカバー30等を備える。
弁本体40は、樹脂製で、周壁から外方へ延びる流入管41と、下端面から外方へ延びる流出管42とを有している。流入管41には入力ポート41aが形成され、流出管42には第1の出口ポート42aが形成される。弁室45内において、入力ポート41aと第1の出口ポート42aとが断面L字状に連通する。弁本体40の上部開口の周囲には、モールドカバー30へ向けて突出する環状溶着接合壁44が設けられる。流出管42の上端側は、弁室45内に突出している。また、流入管41は、弁本体40の周壁に連結され、入口ポート41aの開口は、弁室45に連通して常時ウォッシャ液を弁室45内へ案内するように構成される。なお、弁本体40は、後述のようにレーザー光線を透過できるように、例えば白色に形成される。
パイプ部材10は、樹脂製で、中間部に円板状溶着突起部11が水平方向に延設され、第2の出口ポート10aが弁室45に連通する。
樹脂製のコイルボビン20は、電磁コイル21を巻回する胴体22と、その胴体22の両端に連成され、電磁コイル21の巻線をばらつき規制する一対の鍔壁23、24とを有する。下方鍔壁24の外周面には円板状溶着突起部24aが形成され、下方鍔壁24の外面には胴体22の延長上に位置する環状溶着突起部25が一体に形成される。また、下方鍔壁24の外面には、下方へ延びる1又は複数の脚部24bが一体に設けられる。
吸引子50は、磁性金属により円筒状に形成され、胴体22の内周面とパイプ部材10の外周面との間に配置される。
モールドカバー30は、樹脂製で、その下端壁31の内面には、コイルボビン20の環状溶着突起部25が溶着され、モールドカバー30の内周面には、コイルボビン20の円板状溶着突起部24aが溶着される。これにより、モールドカバー30は、コイルボビン20を覆うようにパイプ部材10に同軸上に一体的に成形される。モールドカバー30の下端壁31の外面には、環状溶着壁33が形成される。なお、環状溶着壁33は、レーザー光線の照射によって加熱溶融されるように、例えば黒色に形成される。
パイプ部材10の外周面とコイルボビン20の胴体22との間には、円板状溶着突起部11に対して上側には吸引子50が位置し、下側には磁性材料からなる円筒状の弁ホルダ60がパイプ部材10の外周面に沿って上下方向へ移動可能に位置する。
弁ホルダ60は、コイルボビン20の下部内側(コイルボビン20の下部内周とパイプ部材10の下部外周との間)に摺動自在に配置され、パイプ部材10とコイルボビン20との間に位置する筒体61と、筒体61の下端から筒体61より小径の小筒部62とを有する。小筒部62には、その中間部に1又は複数の液体挿通孔(流体挿通孔)63が開設され、小筒部62の下端側には、小筒部62の内径と略同径のゴム等の弾性を有する材料により成形された弁体64が適宜の手法により固定されている。
本実施例においては、この固定は、弁体64の外周に設けられた複数の突起又は環状突起が当該弁体64の弾性を利用して小筒部62の内側に形成された凹部(保持部)に嵌入されることにより行われているが、例えばかしめや接着等の手段(保持部)を用いて弁体64を固定しても良い。
また、小筒部62は必ずしも設けられる必要はなく、筒体61に液体挿通孔63を形成すると共に、筒体61の先端に弁体64を保持する手段(前述の凹部等)を形成しても良い。
筒体61の内周面には、一端を閉じ他端を開いたばね挿入溝65が周設され、ばね挿入溝65には、弁ホルダ60を常時下方に付勢するコイルばね66が挿入されている。
磁性材料からなるプレート26は、モールドカバー30にインサート成形されている。プレート26をパイプ部材10の中心軸と直交するように、かつコイルボビン20の鍔壁24の下面に密着して配置するために、該プレート26の中央には環状溶着突起部25を挿入する大径孔26aが形成され、またその周囲には、1又は複数の脚部24bを係合又は挿入するための、1又は複数の切欠き又は孔が設けられている。環状溶着突起部25に大径孔に26aを挿入すると共に、脚部24bに上記切欠き又は孔を係合又は挿入することにより、コイルボビン20の鍔部24の下面にプレート26が位置決めされる。
プレート26は、モールドカバー30にインサート成形された後は、その端部がモールドカバー30から露出するようにされる。
ハウジング70は磁性材料から成り、パイプ部材10の第2出口ポート10a側及び吸引子50の端部を挿入するための孔70xが形成された天井部70aと、該天井部70aに連結された一対の側面板70b、70cとを備え、断面コ字状に形成されている。ハウジング70は、モールドカバー30をコ字状に覆い、一対の側面板70b、70cの端部が、モールドカバー30から露出したプレート26の端部とかしめ等の手段により連結され、これにより電磁コイル21及び吸引子50がモールドカバーの外側において矩形環状の磁性材料により覆われる。
ハウジング70の一方の側面板70bには取付部71が一体に設けられ、取付部71を介して当該電磁弁1を車両等に固定することができる。
モールドカバー30の上端壁32の右側には、コネクタ部35が一体成形され、コネクタ部35の内部には電磁コイル21に通電するための外部端子36が突設されている。
コイルボビン20の環状溶着突起部25の先端側内周面には、図2に明示するように、環状溶着突起部25の先端から根元へ向かってテーパ面27が形成され、当該テーパ面27と弁ホルダ60の外周面との間にはバリ収容空間28が形成される。
モールドカバー30の樹脂成形の際には、環状溶着突起部25の先端部は下端壁31の内面に対して平面状に形成されているため、環状溶着突起部25の平面状の先端部と下端壁31の内面との合わせ面(接合面)にバリ46が発生する。しかし、このバリ46をバリ収容空間28に収容して逃がすことにより、バリ46と弁ホルダ60の外周面との接触を回避することができる。そのため、電磁弁1の製造途中において発生するバリ46を取り除く手間を省け、製造工程をより簡素化でき、電磁弁1の製品不良の発生を防止できる。
次に、上記構成を有する電磁弁1の製造工程について説明する。
まず、予め準備された吸引子50に樹脂製のパイプ部材10をインサート成型等により一体的に形成する(第1の工程)。
次に、この一体成形品の外周部、すなわち吸引子50及び円板状溶着突起部11の外周面にコイルボビン20を金型内で樹脂成形する。その際、パイプ部材10の円板状溶着突起部11は、その先端が、コイルボビン20を樹脂成形するための溶融樹脂により一部溶融するので、コイルボビン20の内壁と強固に連結される(第2の工程)。
次に、このようにコイルボビン20を吸引子50の外周に成形した後、コイルボビン20の胴体22の外周面に電磁コイル21を巻回することによりボビン組立体を形成する(第3の工程)。
次に、コイルボビン20の下面にプレート26を配置する。この配置は、前述のようにプレート26の大径孔26aをコイルボビン20の環状溶着突起部25に挿入すると共に、コイルボビン20の脚部24bにプレート26に形成された上記切欠き又は孔を係合又は挿入することにより行われる。この配置を金型内で維持した状態で、磁気コイル21が巻回されたコイルボビン20及びプレート26を覆うように、モールドカバー30を樹脂成形する。
上記樹脂成形の際には、モールドカバー30の溶融樹脂により、コイルボビン20の円形状環状突部24aは、その一部が溶融し、モールドカバー30の内周面に強固に一体化されると共に、コイルボビン20の環状溶着突起部25の先端部も溶融して、モールドカバー30の下端壁31の内面に強固に一体化される。
この溶着の際に、環状溶着突起部25の先端部と、下端壁31の内面との合わせ面にバリ46が発生するが、前述のようにテーパ面27が形成されているため、バリ46がバリ収容空間28に収容可能になり、その空間28内に逃げることができる。このようにして、モールドカバー30をボビン組立体に樹脂成形することによってカバー組立体を形成する(第4の工程)。
次に、弁ホルダ60の小筒62の下端側に弁体64を固定した後、コイルばね66の上端側からコイルばね66をパイプ部材10とコイルボビン20との間のホルダ収容空間15の内部にパイプ部材10と同軸に挿入し、コイルばね66の一端を円板状溶着突起部11の下面に突き当てる。この状態で、コイルばね66をばね挿入溝65に挿入しつつ、弁ホルダ60の上端側から筒体61をホルダ収容空間15内に挿入する。このようにして、弁体64及び弁ホルダ60をカバー組立体に装着することにより弁組立体を構成する(第5の工程)。
次に、予め準備された樹脂製の弁本体40の上部開口を第2の出口ポート10aの下方開口に対向させた状態で、モールドカバー30の環状溶着壁33が弁本体40の環状溶着接合壁44の内側で上部開口の縁外側に配置されるように配置する。このとき、環状溶着接合壁44は環状溶着壁33の外側に位置し、弁ホルダ60はコイルばね66により下方にばね付勢されて弁体64は第1の出口ポート42aの開口を塞いだ状態となる。
外部からレーザー光線を環状溶着接合壁44の外周面に照射すると、レーザー光線は環状溶着接合壁44を透過して環状溶着壁33の外周面の一点に集中する。当該一点を熱することで環状溶着壁33の外周面の一点が溶融し、溶融した外面に対向する環状溶着接合壁44の内面も溶融し、その結果、レーザー光線が照射された点のみの環状溶着壁33と環状溶着接合壁44とが溶着固定される。弁本体40を回転させることにより環状溶着接合壁44の内周面と環状溶着壁33の外周面とが一周にわたって溶着固定される。こうして、弁組立体に弁本体40を組み付けることにより電磁弁1が完成する(第6の工程)。
次に、上記構成を有する電磁弁1の動作について説明する。
電磁コイル21に通電されないときには、コイルばね66により下方に付勢された弁ホルダ60によって弁体64は下方に押圧され、弁体64の下面が第1の出口ポート42aの開口を塞ぐ。そのため、流入管41の入口ポート41aから弁室45内へ流入した液体(例えばウォッシャ液)は、第1の出口ポート42aへ案内されずに弁室45内を介して弁ホルダ60の液体挿通孔63からパイプ部材10の第2の出口ポート10aの下端開口へ案内され、当該第2の出口ポート10aの上端開口から流出し、例えばフロントやリアのウィンドガラスに噴射される。
一方、外部端子36から電磁コイル21に通電されると電磁コイル21は励磁する。プレート26、ハウジング70、吸引子50及び弁ホルダ60は、磁性材料からなるため、これらにより電磁コイル21による磁界を通す磁路が形成される。そのため、電磁コイル21により発生した磁界は当該磁路を通り、磁界による磁力が吸引子50に作用し、吸引子50には弁ホルダ60を上方向へ移動する力が発生する。その結果、吸引子50はコイルばね66による下向きのばね力に抗して弁ホルダ60を上方へ移動させるため、弁体64の上面は第2の出口ポート10aの下端開口を塞ぐことになる。このため、入口ポート41aから弁室45内へ流入されたウォッシャ液は第2の出口ポート10aへ案内されずに弁室45内を介して第1の出口ポート42aの上端開口へ案内され、第1の出口ポート42aの下端開口から流出し、例えばリアカメラ等に噴射される。
すなわち、弁体64が常時第1の出口ポート42aを塞いで第2の出口ポート10aを開き、かつ、通電された電磁コイル21の磁力による吸引子50の吸引により弁体64が移動して第2の出口ポート10aの下端開口を塞いで第1の出口ポート42aの上端開口を開くように、弁室45内で流路の変換が行われる。
さて、前述の説明においては、当該電磁弁1は、車両に搭載され、洗浄液等の液体やその他の流体の流路を切換えるものであるものとしたが、本発明はこれのみに限定されることはなく、車両以外に設けられるものであっても良いことは当然である。
1 電磁弁
10 パイプ部材
10a 第2の出口ポート
11 円板状溶着突起部
15 ホルダ収容空間
20 コイルボビン
21 電磁コイル
22 胴体
23 上方鍔壁
24 下方鍔壁
24a 円板状溶着突起部
24b 脚部
25 環状溶着突起部
26 プレート
27 テーパ面
28 バリ収容空間
30 モールドカバー
31 下端壁
32 上端壁
33 環状溶着壁
35 コネクタ部
36 外部端子
40 弁本体
41 流入管
41a 入口ポート
42 流出管
42a 第1の出口ポート
44 環状溶着接合壁
45 弁室
46 バリ
50 吸引子
60 弁ホルダ
61 筒体
62 小筒部
63 液体挿通孔(流体挿通孔)
64 弁体
65 ばね挿入溝
66 コイルばね
70 ハウジング
71 取付部

Claims (4)

  1. 入口ポート及び第1の出口ポートの各々に連通する弁室を有する弁本体と、
    前記弁室内に配置される弁体と、
    該弁体を保持する磁性材料からなる弁ホルダと、
    該弁ホルダを前記第1の出口ポートの方向に付勢する付勢部材と、
    前記弁室に連通する第2の出口ポートを有し、前記弁室から上方に延設されるパイプ部材と、
    該パイプ部材を囲繞する吸引子と、
    該吸引子を囲繞する電磁コイルと、
    該電磁コイルを巻回し、前記弁ホルダ及び吸引子を囲繞するコイルボビンと、
    該コイルボビンの全体を囲繞すると共に、前記弁本体と一体化され、前記弁本体、前記パイプ部材及び前記コイルボビンによって前記弁室を画成するモールドカバーとを備え、
    前記弁本体、パイプ部材、コイルボビン及びモールドカバーは樹脂材料により成形され、
    前記弁ホルダは、前記コイルボビンの下部内側に摺動自在に配置されると共に、前記吸引子に対向する筒体と、該筒体に穿設された流体挿通孔と、前記弁体を保持する保持部とを有し、
    前記電磁コイルを励磁することにより、前記弁ホルダが前記吸引子に吸引されて前記弁体が前記パイプ部材の前記第2の出口ポートを閉じ、前記電磁コイルへの励磁を解除することにより、前記弁ホルダが前記付勢部材によって付勢されて前記弁体が前記第1の出口ポートを閉じることを特徴とする電磁弁。
  2. 入口ポート及び第1の出口ポートの各々に連通する弁室を有する弁本体と、
    前記弁室内に配置される弁体と、
    該弁体を保持する磁性材料からなる弁ホルダと、
    該弁ホルダを前記第1の出口ポートの方向に付勢する付勢部材と、
    前記弁室に連通する第2の出口ポートを有し、前記弁室から上方に延設されるパイプ部材と、
    該パイプ部材を囲繞する吸引子と、
    該吸引子を囲繞する電磁コイルと、
    該電磁コイルを巻回し、前記弁ホルダ及び吸引子を囲繞するコイルボビンと、
    該コイルボビンの全体を囲繞すると共に、前記弁本体と一体化され、前記弁本体、前記パイプ部材及び前記コイルボビンによって前記弁室を画成するモールドカバーとを備え、 前記弁本体、パイプ部材、コイルボビン及びモールドカバーは樹脂材料により成形され、
    前記弁ホルダは、前記コイルボビンの下部内側に摺動自在に配置されると共に、前記吸引子に対向する筒体と、該筒体の下端に設けられた小筒部と、該小筒部に穿設された流体挿通孔と、前記小筒部に設けられ、前記弁体を保持する保持部とを有し、
    前記電磁コイルを励磁することにより、前記弁ホルダが前記吸引子に吸引されて前記弁体が前記パイプ部材の前記第2の出口ポートを閉じ、前記電磁コイルへの励磁を解除することにより、前記弁ホルダが前記付勢部材によって付勢されて前記弁体が前記第1の出口ポートを閉じることを特徴とする電磁弁。
  3. 前記コイルボビンは、前記弁本体に対向する鍔壁と、該鍔壁から前記弁本体に向かって突出し、前記モールドカバーの内周面に溶着される環状溶着突起部を備え、
    該環状溶着突起部は、該環状溶着突起部の先端側内周面から該環状溶着突起部の根元側内周面へ向かって徐々に縮径するテーパ面と、
    該テーパ面と前記弁ホルダの外周面との間に構成され、前記コイルボビンに前記モールドカバーを樹脂成形した際に前記環状溶着突起部と前記モールドカバーの内周面との接合面に発生するバリを収容して逃がすバリ収容空間とを備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の電磁弁。
  4. 前記パイプ部材、前記コイルボビン及び前記モールドカバーは、樹脂成形により形成されており、前記モールドカバーと前記弁本体とは、レーザー溶接により一体化されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の電磁弁。
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