JP6476534B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は、ブロック等に加工された取付穴に組付ける電磁弁に関する。

例えば、図３に示すように、従来例として電磁弁１００全体のカートリッジ化を促進させ、かつ、ソレノイド１０１部分が極端に大型化することなく、流体の漏洩を防止するカートリッジ形の電磁弁１００が知られている（特許文献１参照）。

電磁弁１００は、スリーブ１０２に入力ポート１２３、１２４、出力ポート１２２及び排出ポート１２１が形成されていて、スプール１０３が該スリーブ１０２内を摺動自在に移動する。そして、スプール１０３に作用する流体圧力及びスプリング１０４、１０９の作用力の左右方向の和が小さくするようになっている。これにより、ソレノイド１０１が励磁してプランジャ１１１がスプール１０３を移動させるために出力する作用力も小さくてよいため、ソレノイド１０１部分を大型にする必要がない。

特許２９７０８１９号公報

しかし、電磁弁１００の構成は、スプール１０３に作用する左右方向の力の和を小さくするために、スプール１０３にポペット部１０５が形成され、該ポペット部１０５がキャップ１０６に嵌合し、圧縮コイルスプリング１０４が該キャップ１０６及びストッパー１０７に係合して固定されて、該キャップ１０６を介して圧縮コイルスプリング１０４の作用力がスプール１０３に付勢されている。

さらに、スプール１０３内部に貫通孔１１２が形成され、該貫通孔１１２にポペット１０８及び該ポペット１０８をソレノイド１０１側に付勢する別の圧縮コイルスプリング１０９が具備されている。

これにより、流体の流路が複雑化し、さらに、部品数が増えてコストの増加につながっていた。また、部品数が増えることで、ソレノイド１０１に連結するスリーブ１０２部分が大型化するために、予め決められた寸法の取付穴に組付ける際に大幅な設計変更が余儀なくされる可能性があった。

本発明は係る課題を解決するためになされたもので、ソレノイド部分の出力性能に対して設計変更する必要なく従来と同等以上の性能を有しながら、スリーブ部分を小型化することで、ブロック等に加工された種々の取付穴に組付可能な電磁弁を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するため請求項１記載の発明は、
励磁・非励磁されることによりプランジャがストッパに吸着・脱着されて該ストッパ内に摺動可能に収容されるロッドを摺動孔から出没させるソレノイドと、
前記ソレノイドに連結され入力ポート、出力ポート及び排出ポートが順次形成されたスリーブと、
前記スリーブ内に収容されてスプール弁に係合して該スプール弁が前記ソレノイド方向に付勢する作用力を付与する圧縮コイルスプリングと、
前記スリーブ内に摺動可能に収容され該スリーブとによって前記各ポート間を連通・遮断し前記圧縮コイルスプリングの作用力によって前記ソレノイド方向に付勢されているとともに前記ソレノイドの励磁による前記ロッドの突出により前記圧縮コイルスプリングの作用力に抗して反前記ソレノイド方向に移動せられ軸方向に貫通孔が形成された前記スプール弁と、
を備えた電磁弁において、
前記入力ポート、前記出力ポート及び前記排出ポートは前記ソレノイド側から反前記ソレノイド側に向かって前記スリーブに順次形成されており、かつ、前記入力ポート及び前記出力ポートが前記スリーブ外周面に複数個、前記排出ポートがスリーブ端面にそれぞれ形成されており、
前記スプール弁は第１のランド、第２のランド及びスプリング係合部を有し、
前記スリーブ内は前記スプール弁を介して油室、スプリング室、タンク油室が形成され、
前記第１のランドは前記入力ポートよりも前記ソレノイド側に位置し、前記第２のランドは前記入力ポートよりも反前記ソレノイド側に位置し、
該スリーブが前記ソレノイドに連結していることを特徴とする。

本発明によれば、入力ポート、出力ポート及び排出ポートがソレノイド側から反ソレノイド側に向かってスリーブに順次形成されて、かつ、入力ポート及び出力ポートがスリーブ外周面に複数個、排出ポートがスリーブ端面にそれぞれ形成されている。

また、スプール弁は第１のランド、第２のランド及びスプリング係合部が形成され、第１のランドは入力ポートよりソレノイド側に位置し、第２のランドは入力ポートより反ソレノイド側に位置している。

これにより、スリーブ内にスプール弁を介して油室、スプリング室、タンク油室が順次形成され、圧油の流路が簡素化されることで、スリーブ内の部品数が減らすことができるので、スリーブ部分の軸方向及び径方向が小型化され、すなわち、電磁弁が小型化される。よって、スリーブの内径をそのままに外径のみを調整することで種々の取付穴に収まることが可能となる。

請求項２記載の発明は、
前記スリーブ内は前記スプール弁を介して前記ソレノイド側から反前記ソレノイド側に向かって前記スプリング室、前記油室、前記タンク油室がそれぞれ形成され、
前記スプリング係合部は一端が前記スプリング室内で前記圧縮コイルスプリングに係合し、もう一端が前記ロッドに当接可能であり、
前記連結がネジ結合により締結されていることを特徴する請求項１に記載の電磁弁とした。

請求項２記載の発明によれば、
スプリング室内でスプリング係合部の一端が圧縮コイルスプリングに係合され、もう一端がロッドに当接されることで、スリーブ内の部品数が減らすことができるので、スリーブの軸方向及び径方向が小型化され、すなわち、電磁弁が小型化される。よって、スリーブ外径を調整することで種々の取付穴に収まることが可能となる。また、取付穴の寸法に合わせてスリーブの取付部及び取付穴にネジ加工を追加するのみで、種々の取付穴に組付けることができる。

請求項３記載の発明は、
前記スプリング係合部が前記スプール弁の反ソレノイド側端面に設けられ該スプリング係合部に形成された段部に前記圧縮コイルスプリングの一端が係合し、もう一端は前記タンク油室内に組みつけられたスナップリングに係合して前記スプリング室が前記タンク油室に設けられ、
前記ストッパは外側に鍔部が設けられ、さらに、内側に形成された段付孔に前記スリーブが嵌合されて前記摺動孔が該ストッパから該スリーブにかけて連続的に繋がっていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁とした。

請求項３記載の発明によれば、
スプリング室がタンク油室に設けられ、さらに、ロッドの摺動孔がストッパ及びスリーブにかけて連続的に繋がって穿孔されて、ストッパの段付孔にスリーブが嵌合されている。

これにより、スリーブ内にスプール弁を介して油室、スプリング室、タンク油室が形成され、圧油の流路が簡素化されることで、スリーブ内の部品数が減らすことができるので、スリーブ部分の軸方向及び径方向が小型化され、すなわち、電磁弁が小型化される。よって、スリーブ外径のみを調整することで種々の取付穴に収まることが可能となる。

また、ストッパの外側に電磁弁取付用の鍔部を設けることで、例えば、ねじ込み式等の取付穴形式に合わせてスリーブの形状を変更する必要がなく、取付面にタップ穴を追加するのみで、種々の取付穴に組付けることができる。

本発明は、ソレノイド部分の出力性能に対して設計変更する必要なく従来と同等以上の性能を有しながら、スリーブ内にスプール弁を介して油室、スプリング室、タンク油室が形成され、圧油の流路が簡素化されることで、スリーブ内の部品数が減らすことができるので、スリーブ部分の軸方向及び径方向が小型化され、すなわち、電磁弁が小型化される。これにより、電磁弁の取付部分を調整するのみで、ブロック等に加工された種々の取付穴に組付可能な電磁弁を提供することができる。

本発明の第一の実施の形態に係る電磁弁の略縦断面図である。 本発明の第二の実施の形態に係る電磁弁の略縦断面図である。 従来例の電磁弁の略縦断面図である。

以下、本発明の電磁弁につき好適な実施の形態を挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、電磁弁１０はソレノイド１１と、該ソレノイド１１に連結部３０でネジ結合により締結される段付円筒形状のスリーブ１２と、該スリーブ１２内を摺動自在に移動する段付円柱形状のスプール弁１３と、該スプール弁１３に閉弁方向（ソレノイド１１方向）に作用力を付勢する圧縮コイルスプリング１４と、から構成されている。また、連結部３０はネジ結合以外に圧入方式でも加締め方式でもよい。さらに、圧縮コイルスプリング１４は、電磁弁１０を小型化するために皿ばねを用いてもよい。

ソレノイド１１は、通電されることで励磁するコイル１８と、該コイル１８が励磁することにより図１の左方向に変位するプランジャ１７と、該プランジャ１７が当接して図１の左方向に協動するロッド１６と、該ロッド１６が摺動する摺動孔６０が穿設されて該プランジャ１７の変位する範囲を制限するストッパ１５と、を具備している。また、ストッパ１５の外周に取付部４６が形成されていて、該取付部４６は（図示しない）取付穴に係合して電磁弁１０は組付けられる。

スリーブ１２は、ソレノイド１１側から反ソレノイド１１側に向かって入力ポート２１、出力ポート２２及び排出ポート２３が順次形成されている。また、複数個の入力ポート２１及び出力ポート２２がスリーブ１２の外周面２４に軸方向に垂直に形成されている。また、排出ポート２３がスリーブ１２の端面２５に軸方向に平行に形成されている。

さらに、スリーブ１２内は、スプール弁１３を介して、ソレノイド１１側から反ソレノイド１１側に向かってスプリング室２７、油室２６及びタンク油室２８が順次形成されている。また、Ｏリング３１ａ、３１ｂ、３１ｃはスリーブ１２及びストッパ１５に取り付けられて、電磁弁１０が取付穴に組付けられた際に外部への漏れ、各ポート間の漏れがないように仕切っている。

スプール弁１３は、一端（反ソレノイド側）がスプリング室２７内で圧縮コイルスプリング１４に係合し、もう一端（ソレノイド側）がストッパ１５及びロッド１６に当接しているスプリング係合部４１と、スリーブ１２の内壁２９を摺動自在にスプリング室２７と油室２６とを遮断する第１のランド４２と、入力ポート２１が出力ポート２２に連通する際に出力ポート２２とタンク油室２８との連通を遮断する第２のランド４３と、軸方向に形成された貫通孔３７と、排出ポート２３側に形成されてタンク油室２８の内壁２９に当接することにより該スプール弁１３の中心と該スリーブ１２の内径中心を同軸上に支持する複数の支持部４５を有するガイド部４４と、が形成されている。

電磁弁１０は基本的には以上のように構成されており、次に動作について説明する。

コイル１８が無通電の状態では、圧縮コイルスプリング１４の作用力が作用して、スプール弁１３はソレノイド１１方向側に押し付けられている。これにより、入力ポート２１と出力ポート２２との連通は、第２のランド４３が遮断している。また、出力ポート２２は排出ポート２３に連通している。

このとき、入力ポート２１から油室２６に流入した圧油がスプール弁１３に作用するが、第１のランド４２の受圧面積は第２のランド４３の受圧面積に等しいので、スプール弁１３の左右は同圧状態となっている。そのため、入力ポート２１と出力ポート２２とは圧縮コイルスプリング１４の作用力により遮断されている。

コイル１８が通電した場合は、プランジャ１７がストッパ１５に吸着することで、圧縮コイルスプリング１４の作用力に抗して、プランジャ１７によってロッド１６が反ソレノイド方向に押されることでロッド１６に当接するスプール弁１３も反ソレノイド方向に押される。これにより、スプール弁１３が移動して入力ポート２１が出力ポート２２に連通し、出力ポート２２と排出ポート２３との連通は遮断される。これにより、圧油は入力ポート２１から油室２６、出力ポート２２を通って供給される。

再び、コイル１８が無通電の状態になると、プランジャ１７がストッパ１５から離れ、ロッド１６はスプール弁を介して圧縮コイルスプリング１４の作用力によって、摺動孔６０内に戻る。これにより、入力ポート２１と出力ポート２２との連通が遮断され、出力ポート２２が排出ポート２３に連通するので、供給された圧油は（図示しない）タンクに戻される。

次に、図２に示すように、電磁弁２０はソレノイド１１と、該ソレノイド１１に連結部３０で圧入により連結される段付円筒形状のスリーブ３２と、該スリーブ３２内を摺動自在に移動する段付円柱形状のスプール弁３３と、該スプール弁３３に閉弁方向（ソレノイド１１方向）に作用力を付勢する圧縮コイルスプリング１４と、から構成されている。また、連結部３０は圧入方式だけでなく、ねじ込み方式でも加締め方式でもよい。さらに、圧縮コイルスプリング１４は、電磁弁２０を小型化するために皿ばねを用いてもよい。

ソレノイド１１は、通電されることで励磁するコイル１８と、該コイル１８が励磁することにより左方向（図１の左方向）に変位するプランジャ１７と、該プランジャ１７が当接して左方向（図１の左方向）に協動するロッド１６と、該ロッド１６が摺動する摺動孔７０が穿設されて該プランジャ１７の変位する範囲を制限するストッパ３５と、を具備している。また、ストッパ３５の外周に鍔部５０が設けられていて、該鍔部５０に固定用ボルトが係合して、いわゆるフランジ構造により（図示しない）取付穴に電磁弁２０は組付けられる。

スリーブ３２は、ソレノイド１１側から反ソレノイド１１側に向かって入力ポート２１、出力ポート２２及び排出ポート２３が順次形成されている。また、複数個の入力ポート２１及び出力ポート２２がスリーブ３２の外周面２４に軸方向に垂直に形成されている。また、排出ポート２３がスリーブ３２の端面２５に軸方向に平行に形成されている。

さらに、スリーブ３２内は、スプール弁３３を介して、ソレノイド１１側から反ソレノイド１１側に向かって油室２６及びタンク油室２８（スプリング室２７）が順次形成されている。また、Ｏリング３１ａ、３１ｂ、３１ｃはスリーブ３２及びストッパ３５に取り付けられて、電磁弁２０が取付穴に組付けられた際に外部への漏れ、各ポート間の漏れがないように、Ｏリング３１ｄは外部から電磁弁２０内に水分が浸入しないように仕切っている。

また、ロッド１６が摺動自在に移動する摺動孔７０、４９は圧入により連結されたストッパ３５及びスリーブ３２に連続的に繋がって形成されている。即ち、ストッパ３５及びスリーブ３２の軸方向にそれぞれに摺動孔が形成されて、さらに、ストッパ３５に穿設された段付孔５１にスリーブ３２の一端が圧入され、連結部３０で連結されて摺動孔７０、４９が形成されている。

スプール弁３３は、内壁２９を摺動自在に該スプール弁３３の両端に形成された第１及び２のランド４２、４３と、軸方向に形成された貫通孔４７と、第２のランド４３の端面に設けられ圧縮コイルスプリング１４が係合するスプリング係合部４１を形成する段部４８と、を有する。また、圧縮コイルスプリング１４のもう一端は、スリーブ３２内にスナップリング３９が組付けられて、該スナップリング３９に支持されている。

電磁弁２０は基本的には以上のように構成されており、次に動作について説明する。

コイル１８が無通電の状態では、圧縮コイルスプリング１４の作用力が作用して、スプール弁３３はソレノイド１１方向側に押し付けられている。これにより、入力ポート２１と出力ポート２２との連通は、第２のランド４３が遮断している。また、出力ポート２２は排出ポート２３に連通している。

このとき、入力ポート２１から油室２６に流入した圧油がスプール弁３３に作用するが、第１のランド４２及び第２のランド４３の受圧面積は等しいので、スプール弁３３の左右は同圧状態となっている。そのため、入力ポート２１と出力ポート２２とは圧縮コイルスプリング１４の作用力により遮断されている。

コイル１８が通電した場合は、プランジャ１７がストッパ３５に吸着することで、圧縮コイルスプリング１４の作用力に抗して、プランジャ１７によってロッド１６が反ソレノイド方向に押されることでロッド１６に当接するスプール弁３３も反ソレノイド方向に押される。これにより、スプール弁３３が移動して入力ポート２１が出力ポート２２に連通し、出力ポート２２と排出ポート２３との連通は遮断される。これにより、圧油は入力ポート２１から油室２６、出力ポート２２を通って供給される。

再び、コイル１８が無通電の状態になると、プランジャ１７がストッパ１５から離れ、ロッド１６はスプール弁３３を介して圧縮コイルスプリング１４の作用力によって、摺動孔７０、４９内に戻る。これにより、入力ポート２１と出力ポート２２との連通が遮断され、出力ポート２２が排出ポート２３に連通するので、供給された圧油は（図示しない）タンクに戻される。

以上のように、電磁弁２０を構成することにより、ブロック等に加工された取付穴に電磁弁２０を組付けて使用する際に、ブロックと該ブロックに接する鍔部５０の取付面５２にフランジ固定ボルト用のタップ穴を追加するのみで種々の取付穴に対応することができる。これにより、連結部３０の形状を同一にしておくのみで、ストッパ３５の形状を変更することなく、スリーブ形状の自由度が制限されなくなる。例えば、電磁弁２０に使用されるソレノイド１１については、本発明により、他の電磁弁に使用されるソレノイドと共通化を図ることも可能になる。

また、連結部３０に圧入することでスリーブ３２の形状が変形してスプール弁３３の摺動抵抗が大きくならないように、スリーブ３２とスプール弁３３との隙間を大きく設定することができるし、連結部３０とスプール弁３３の摺動範囲との距離を大きく設定することもできる。

１０、２０ 電磁弁
１１ ソレノイド
１２、３２ スリーブ
１３、３３ スプール弁
１４ 圧縮コイルスプリング
１５、３５ ストッパ
１６ ロッド
１７ プランジャ
２１ 入力ポート
２２ 出力ポート
２３ 排出ポート
２４ 外周面
２５ 端面
２６ 油室
２７ スプリング室
２８ タンク油室
３０ 連結部
３７、４７ 貫通孔
４１ スプリング係合部
４２ 第１のランド
４３ 第２のランド
４９、６０、７０ 摺動孔

Claims (3)

1. 励磁・非励磁されることによりプランジャがストッパに吸着・脱着されて該ストッパ内に摺動可能に収容されるロッドを摺動孔から出没させるソレノイドと、
   前記ソレノイドに連結され入力ポート、出力ポート及び排出ポートが順次形成されたスリーブと、
   前記スリーブ内に収容されてスプール弁に係合して該スプール弁が前記ソレノイド方向に付勢する作用力を付与する圧縮コイルスプリングと、
   前記スリーブ内に摺動可能に収容され該スリーブとによって前記各ポート間を連通・遮断し前記圧縮コイルスプリングの作用力によって前記ソレノイド方向に付勢されているとともに前記ソレノイドの励磁による前記ロッドの突出により前記圧縮コイルスプリングの作用力に抗して反前記ソレノイド方向に移動せられ軸方向に貫通孔が形成された前記スプール弁と、
   を備えた電磁弁において、
   前記入力ポート、前記出力ポート及び前記排出ポートは前記ソレノイド側から反前記ソレノイド側に向かって前記スリーブに順次形成されており、かつ、前記入力ポート及び前記出力ポートが前記スリーブ外周面に複数個、前記排出ポートがスリーブ端面にそれぞれ形成されており、
   前記スプール弁は第１のランド、第２のランド及びスプリング係合部を有し、
   前記スリーブ内は前記スプール弁を介して油室、スプリング室、タンク油室が形成され、
   前記第１のランドは前記入力ポートよりも前記ソレノイド側に位置し、前記第２のランドは前記入力ポートよりも反前記ソレノイド側に位置し、
   該スリーブが前記ソレノイドに連結していることを特徴とする電磁弁。
2. 前記スリーブ内は前記スプール弁を介して前記ソレノイド側から反前記ソレノイド側に向かって前記スプリング室、前記油室、前記タンク油室がそれぞれ形成され、
   前記スプリング係合部は一端が前記スプリング室内で前記圧縮コイルスプリングに係合し、もう一端が前記ロッドに当接可能であり、
   前記連結がネジ結合により締結されていることを特徴する請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記スプリング係合部が前記スプール弁の反ソレノイド側端面に設けられ該スプリング係合部に形成された段部に前記圧縮コイルスプリングの一端が係合し、もう一端は前記タンク油室内に組みつけられたスナップリングに係合して前記スプリング室が前記タンク油室に設けられ、
   前記ストッパは外側に鍔部が設けられ、さらに、内側に形成された段付孔に前記スリーブが嵌合されて前記摺動孔が該ストッパから該スリーブにかけて連続的に繋がっていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
   

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