JP6587526B2

JP6587526B2 - 電磁弁

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Publication number: JP6587526B2
Application number: JP2015236926A
Authority: JP
Inventors: 旭藤田; 博昭上; 文雄甲斐; 智宏安田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Nidec Tosok Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Nidec Tosok Corp
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2019-10-09
Anticipated expiration: 2035-12-03
Also published as: JP2017101780A; US9885424B2; US20170159843A1; CN106870768A; CN106870768B

Description

本発明は、電磁弁に関する。

例えば、特許文献１には、永久磁石を備えるラッチ式電磁弁が開示されている。特許文献１の電磁弁は、コイルバネが設けられることで、コイル部材への通電が遮断された状態で弁開状態及び弁閉状態を維持する。

特開２００２−２５０４５７号公報

上記のような電磁弁においては、コイルバネが設けられる分だけ、電磁弁が大型化しやすい問題があった。また、例えば、弁閉状態から弁開状態へと移行する際には、流体の流路を開閉する弁体が連結されたプランジャを、コイルバネのバネ力に抗して移動させる必要がある。そのため、プランジャに磁力を加える永久磁石が大型化しやすく、結果として電磁弁がさらに大型化しやすい問題があった。

本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて、小型化できる構造を有する電磁弁を提供することを目的の一つとする。

本発明の電磁弁の一つの態様は、軸方向に延びる中心軸を中心とする筒状のガイド部を有するソレノイドと、前記ガイド部の径方向内側に配置され、前記軸方向に移動する可動子と、前記ソレノイド及び前記可動子を収容し、孔部を有する磁性体製のカバーと、前記孔部に位置し、前記可動子の移動に伴って移動するピンと、前記カバーの外部に設けられ、前記可動子及び前記ピンの移動とともに開閉される弁部と、を備え、前記可動子は、永久磁石と、前記永久磁石の前記軸方向一方側に位置する第１ヨークと、前記永久磁石の前記軸方向他方側に位置する第２ヨークと、を有し、前記永久磁石は、前記軸方向に沿って配置された２つの磁極を有し、前記ソレノイドは、前記可動子の径方向外側を囲むコアと、前記コアを励磁するコイルと、を有し、前記コアは、前記可動子の径方向外側を囲む環状のリング部と、前記リング部から径方向外側に突出し前記コイルが装着される複数のティース部と、を有する。

本発明の一つの態様によれば、小型化できる構造を有する電磁弁が提供される。

図１は、本実施形態の電磁弁を示す断面図である。図２は、本実施形態の電磁弁を示す断面図である。図３は、本実施形態の電磁弁を示す断面図であって、図１におけるIII−III断面図である。図４は、本実施形態のコアを示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る電磁弁について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、図１に示す中心軸Ｊの軸方向と平行な方向とする。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向の一つの方向、すなわち、図１における左右方向とする。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向とＹ軸方向との両方と直交する方向とする。

また、以下の説明においては、Ｚ軸方向の負の側（−Ｚ側，軸方向一方側）を「下側」と呼び、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側，軸方向他方側）を「上側」と呼ぶ。なお、上側及び下側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

図１から図３は、本実施形態の電磁弁１０を示す断面図である。図１は、弁部６０が開いた状態を示している。図２は、弁部６０が閉じた状態を示している。図３は、図１におけるIII−III断面図である。図４は、本実施形態のコア２１を示す斜視図である。

本実施形態の電磁弁１０は、図１及び図２に示すように、カバー４０と、ピンガイド部材３３と、ソレノイド２０と、可動子５０と、弁部６０と、ピン７０と、コネクタ部８０と、を備える。ソレノイド２０に電流が供給されることで、可動子５０に磁力による推力が与えられ、可動子５０が移動する。ピン７０は、可動子５０の移動に伴って移動する。弁部６０は、可動子５０及びピン７０の移動とともに開閉される。以下、各部の構成について詳細に説明する。

［カバー］
カバー４０は、ソレノイド２０及び可動子５０を収容する。カバー４０は、磁性体製である。カバー４０は、筒状部４３と、下側プレート（第１プレート）４１と、上側プレート（第２プレート）４２と、を有する。

筒状部４３は、ソレノイド２０の径方向外側を囲む筒状である。本実施形態において筒状部４３は、例えば、中心軸Ｊと同心の円筒状である。
下側プレート４１は、ソレノイド２０の下側（−Ｚ側）に位置する。下側プレート４１は、筒状部４３に取り付けられる。本実施形態において下側プレート４１は、例えば、筒状部４３の内側に嵌め合わされている。

本実施形態において下側プレート４１は、例えば、２枚のプレートで構成されている。すなわち、下側プレート４１は、第１下側プレート４１ａと、第２下側プレート４１ｂと、を有する。第２下側プレート４１ｂは、第１下側プレート４１ａの上側（＋Ｚ側）に重ねられている。軸方向（Ｚ軸方向）から視た第１下側プレート４１ａの形状、及び第２下側プレート４１ｂの形状は、例えば、円形状である。

第１下側プレート４１ａには、第１下側プレート４１ａを軸方向（Ｚ軸方向）に貫通する第１孔部４１ｃが設けられている。第２下側プレート４１ｂには、第２下側プレート４１ｂを軸方向（Ｚ軸方向）に貫通する第２孔部４１ｄが設けられている。第１孔部４１ｃと第２孔部４１ｄとによって、下側プレート４１を軸方向（Ｚ軸方向）に貫通する孔部４１ｅが構成されている。すなわち、カバー４０は、孔部４１ｅを有する。第１孔部４１ｃ及び第２孔部４１ｄは、例えば、中心軸Ｊと同心の円形状である。第２孔部４１ｄの直径は、第１孔部４１ｃの直径よりも小さい。

上側プレート４２は、ソレノイド２０の上側（＋Ｚ側）に位置する。上側プレート４２は、筒状部４３に取り付けられる。本実施形態において上側プレート４２は、例えば、筒状部４３の内側に嵌め合わされている。軸方向（Ｚ軸方向）から視た上側プレート４２の形状は、例えば、円形状である。

本実施形態によれば、下側プレート４１と上側プレート４２と筒状部４３とが別部材である。そのため、電磁弁１０を組み立てる際に、カバー４０の内側にソレノイド２０及び可動子５０を収容しやすい。これにより、電磁弁１０の組み立てを容易にできる。

［ピンガイド部材］
ピンガイド部材３３は、カバー４０に支持された筒状の部材である。ピンガイド部材３３は、非磁性体製である。ピンガイド部材３３は、第１下側プレート４１ａの第１孔部４１ｃに嵌め合わされている。ピンガイド部材３３の上端は、第２下側プレート４１ｂの下面に接触している。

ピンガイド部材３３は、例えば、軸方向（Ｚ軸方向）の両端に開口し中心軸Ｊと同心の円筒状である。すなわち、本実施形態においてピンガイド部材３３は、軸方向に延びている。ピンガイド部材３３の内側には、ピン７０が挿入されている。ピンガイド部材３３は、ピン７０を移動可能に保持する。本実施形態においてピンガイド部材３３は軸方向に延びているため、ピン７０は軸方向に移動する。

［ソレノイド］
ソレノイド２０は、筒状部４３の径方向内側に位置している。ソレノイド２０は、インシュレータ２２と、コア２１と、コイル２３と、ガイドブッシュ（ガイド部）３０と、を有する。

インシュレータ２２は、可動子５０の径方向外側を囲む筒状である。インシュレータ２２は、例えば、樹脂製である。インシュレータ２２は、複数のボビン部２４を有する。図３に示すように、本実施形態においてインシュレータ２２は、ボビン部２４を、例えば、３つ有している。ボビン部２４は、周方向に沿って等間隔に設けられている。ボビン部２４には、コイル２３が巻き回されている。

図１及び図２に示すように、インシュレータ２２の径方向内側の面であるインシュレータ内周面２２ａには、径方向外側に窪む支持凹部２２ｂが設けられている。インシュレータ２２は、例えば、金型にコア２１をインサートするインサート成形によって製造される。

なお、本明細書において、インシュレータ２２の内側面とは、インシュレータ２２の面のうち、インシュレータ２２の径方向内側に臨む面を含む。すなわち、インシュレータ２２の内側面とは、インシュレータ内周面２２ａと、支持凹部２２ｂの底面、すなわち、支持凹部２２ｂの径方向外側の面と、を含む。

コア２１は、磁性体製である。コア２１は、可動子５０の径方向外側に位置する。本実施形態においてコア２１は、図３に示すように、リング部２５と、複数のティース部２６と、を有する。

リング部２５は、インシュレータ２２の内側に位置する。リング部２５は、可動子５０の径方向外側を囲む環状である。すなわち、コア２１は、可動子５０の径方向外側を囲む。リング部２５の径方向内側の面であるリング部内側面２５ｂは、可動子５０と対向する。

リング部２５は、例えば、中心軸Ｊと同心の円環状である。そのため、リング部２５から突出する複数のティース部２６と可動子５０との径方向の距離を、それぞれ等距離にしやすい。これにより、後述するティース部２６を通過する磁気回路によって可動子５０に加えられる磁力を周方向において均一化しやすい。

図１及び図２に示すように、リング部２５は、例えば、インシュレータ２２の支持凹部２２ｂに嵌め合わされている。リング部２５の径方向外側の面であるリング部外側面２５ｃは、支持凹部２２ｂの底面と対向する。すなわち、リング部外側面２５ｃは、インシュレータ２２の内側面と対向する。リング部外側面２５ｃは、支持凹部２２ｂの底面と接触する。

図４に示すように、リング部２５のリング部端面２５ａ，２５ｄは、平坦面である。リング部端面２５ａは、リング部２５の軸方向上側（＋Ｚ側）の端面である。リング部端面２５ｄは、リング部２５の軸方向下側（−Ｚ側）の端面である。すなわち、リング部２５の軸方向（Ｚ軸方向）のリング部端面２５ａ，２５ｄは、平坦面である。

ティース部２６は、リング部２５から径方向外側に突出する。ティース部２６の形状は、特に限定されず、円柱状であっても、多角形状であっても、その他の形状であってもよい。図４の例では、ティース部２６は、例えば、略四角柱形状である。

図１及び図２に示すように、ティース部２６は、インシュレータ２２のボビン部２４の内側に通されている。ティース部２６には、ボビン部２４を介して、コイル２３が巻き回される。すなわち、ティース部２６には、コイル２３が装着されている。

本実施形態によれば、リング部外側面２５ｃがインシュレータ２２の内側面と対向して設けられ、かつ、リング部２５から径方向外側に延びる複数のティース部２６がボビン部２４に通される。そのため、インシュレータ２２によってコア２１が支持され、コア２１が安定して保持される。

ティース部２６の径方向外側の端部は、ボビン部２４の径方向外側に突出している。ティース部２６の径方向外側の端部は、例えば、カバー４０の筒状部４３の径方向内側の面である筒状部内側面４３ａに固定されている。すなわち、ティース部２６の径方向外側の端部は、カバー４０に固定されている。そのため、後述するコア２１とカバー４０とを通過する磁気回路を構成しやすい。

図３に示すように、本実施形態においてティース部２６は、３つ以上設けられている。図３の例では、ティース部２６は、例えば、３つ設けられている。そのため、カバー４０に対して、コア２１を強固に固定できる。また、インシュレータ２２によってコア２１が安定して支持される。

複数のティース部２６は、周方向に沿って等間隔に設けられている。そのため、後述するティース部２６を通過する磁気回路によって可動子５０に加えられる磁力を、周方向において均一化しやすい。また、コア２１をカバー４０に対して、より安定して固定できる。

図４に示すように、ティース部２６のティース部端面２６ａ，２６ｂは、平坦面である。ティース部端面２６ａは、ティース部２６の軸方向上側（＋Ｚ側）の端面である。ティース部端面２６ｂは、ティース部２６の軸方向下側（−Ｚ側）の端面である。すなわち、ティース部２６の軸方向（Ｚ軸方向）のティース部端面２６ａ，２６ｂは、平坦面である。

リング部端面２５ａとティース部端面２６ａとは、同一平面上に設けられている。リング部端面２５ｄとティース部端面２６ｂとは、同一平面上に設けられている。そのため、板状の磁性体部材をプレスで打ち抜くことによって、本実施形態のコア２１を製造できる。したがって、コア２１を製造することが容易である。本実施形態において、リング部端面２５ａとティース部端面２６ａとが設けられる同一平面、及びリング部端面２５ｄとティース部端面２６ｂとが設けられる同一平面とは、例えば、ＸＹ平面と平行な面である。

本実施形態において、リング部２５とティース部２６とは、単一の部材である。そのため、リング部２５に別部材のティース部２６を固定する場合に比べて、複数のティース部２６同士の相対的な位置精度を向上できる。また、コア２１の製造方法として、上述した板状の磁性体部材をプレスで打ち抜く方法を採用できる。

コイル２３は、図１及び図２に示すように、インシュレータ２２のボビン部２４を介して、コア２１のティース部２６に装着されている。コイル２３は、コア２１を励磁する。

ガイドブッシュ３０は、図１及び図２に示すように、軸方向（Ｚ軸方向）に延びる中心軸Ｊを中心とする筒状である。ガイドブッシュ３０は、例えば、円筒状である。ガイドブッシュ３０は、非磁性体製である。本実施形態においてガイドブッシュ３０は、下側ガイドブッシュ（第１ガイド部）３１と、上側ガイドブッシュ（第２ガイド部）３２と、を含む。

下側ガイドブッシュ３１は、コア２１の下側（−Ｚ側）に設けられる。上側ガイドブッシュ３２は、コア２１の上側（＋Ｚ側）に設けられる。そのため、コア２１を直接的に、可動子５０と対向させる構成とできる。これにより、励磁されたコア２１と可動子５０との間の磁力を可動子５０の軸方向（Ｚ軸方向）の推力に利用しやすい。また、後述するコア２１を通過する永久磁石５４による磁気回路が構成されやすい。

下側ガイドブッシュ３１と上側ガイドブッシュ３２とは、筒状のインシュレータ２２の内側に嵌め合わされている。下側ガイドブッシュ３１の下端は、下側プレート４１の第２下側プレート４１ｂの上面と接触している。下側ガイドブッシュ３１の上端は、コア２１の下面と接触している。上側ガイドブッシュ３２の下端は、コア２１の上面と接触している。

［可動子］
可動子５０は、ソレノイド２０のガイドブッシュ３０の径方向内側に配置されている。本実施形態において可動子５０は、例えば、円柱状である。可動子５０は、ガイドブッシュ３０に沿って、軸方向（Ｚ軸方向）に移動する。可動子５０は、連結部材５３と、永久磁石５４と、ヨーク５５と、を有する。本実施形態においてヨーク５５は、第１ヨーク５１と、第２ヨーク５２と、を含む。すなわち、可動子５０は、第１ヨーク５１と、第２ヨーク５２と、を有する。

連結部材５３は、永久磁石５４と第１ヨーク５１と第２ヨーク５２とを連結する。本実施形態において連結部材５３は、軸方向（Ｚ軸方向）に延びる筒状である。連結部材５３は、非磁性体製である。

永久磁石５４は、例えば、円環状である。永久磁石５４は、連結部材５３の径方向外側の外側面５３ａに固定されている。永久磁石５４は、例えば、連結部材５３の径方向外側に嵌め合わされることで固定されている。永久磁石５４は、軸方向（Ｚ軸方向）に沿って配置された２つの磁極、すなわち、Ｎ極とＳ極とを有する。

第１ヨーク５１は、永久磁石５４の下側（−Ｚ側）に位置する。第２ヨーク５２は、永久磁石５４の上側（＋Ｚ側）に位置する。すなわち、ヨーク５５は、軸方向（Ｚ軸方向）において永久磁石５４と異なる位置に配置されている。第１ヨーク５１と第２ヨーク５２とは、それぞれ永久磁石５４と接触している。本実施形態において第１ヨーク５１と第２ヨーク５２とは、別部材である。

第１ヨーク５１は、上面に下側（−Ｚ側）に窪む第１凹部５１ａを有する。第２ヨーク５２は、下面に上側（＋Ｚ側）に窪む第２凹部５２ａを有する。第１凹部５１ａの内側面及び第２凹部５２ａの内側面は、連結部材５３の径方向外側の外側面５３ａに固定されている。本実施形態において第１凹部５１ａには、連結部材５３の下端部が嵌め合わされている。本実施形態において第２凹部５２ａには、連結部材５３の上端部が嵌め合わされている。

可動子５０には、可動子５０を軸方向（Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔５０ａが設けられている。すなわち、貫通孔５０ａは、永久磁石５４とヨーク５５とを軸方向に貫通する。貫通孔５０ａは、例えば、軸方向に直線状に延びている。貫通孔５０ａの断面形状は、例えば、中心軸Ｊと同心の円形状である。貫通孔５０ａは、第１ヨーク５１に設けられた孔部と、連結部材５３の内側の部分と、第２ヨーク５２に設けられた孔部と、で構成されている。

［弁部］
弁部６０は、カバー４０の外部に設けられている。弁部６０は、カバー４０の下側（−Ｚ側）に取り付けられている。弁部６０は、第１ノズル部材６１と、第２ノズル部材６２と、弁室部材６３と、弁体６４と、を有する。弁室部材６３は、内部に弁室６５を有する。弁体６４は、弁室６５に収容される。弁体６４は、例えば、球体である。

第１ノズル部材６１は、弁室部材６３の下側（−Ｚ側）に取り付けられている。第１ノズル部材６１には、第１ノズル部材６１を軸方向に貫通するインポート６１ａが設けられている。インポート６１ａは、流体の流入口である。インポート６１ａの下端は、例えば、図示しないポンプに接続されている。インポート６１ａの上端は、弁室部材６３の弁室６５に連通可能である。

第２ノズル部材６２は、カバー４０の下側プレート４１の下面に固定されている。第２ノズル部材６２には、アウトポート６２ａ，６２ｂと、ドレインポート６２ｃと、が設けられている。アウトポート６２ａ，６２ｂは、流体の流出口である。アウトポート６２ａ，６２ｂは、例えば、下側（−Ｚ側）に開口している。アウトポート６２ａは、弁室部材６３の弁室６５と連通する。ドレインポート６２ｃは、例えば、第２ノズル部材６２を径方向（Ｙ軸方向）に貫通している。ドレインポート６２ｃは、弁室６５と連通可能である。ドレインポート６２ｃは、大気に開放されている。

第２ノズル部材６２には、第２ノズル部材６２のノズル部材上面６２ｅからドレインポート６２ｃまで軸方向（Ｚ軸方向）に貫通する嵌合孔部６２ｄが設けられている。嵌合孔部６２ｄには、ピンガイド部材３３が嵌め合わされている。

弁室部材６３は、第２ノズル部材６２に取り付けられている。弁室部材６３は、第１ノズル部材６１と第２ノズル部材６２との軸方向（Ｚ軸方向）の間に位置する。弁室部材６３には、アウトポート連通孔部６３ａ，６３ｂと、インポート連通孔部６３ｃと、ドレインポート連通孔部６３ｄと、が設けられている。

アウトポート連通孔部６３ａ，６３ｂは、弁室６５とアウトポート６２ａ，６２ｂとを連結する。インポート連通孔部６３ｃは、弁室６５とインポート６１ａとを連結可能である。インポート連通孔部６３ｃの上端には、下側弁座部６３ｅが設けられている。ドレインポート連通孔部６３ｄは、弁室６５とドレインポート６２ｃとを連結可能である。ドレインポート連通孔部６３ｄの下端には、上側弁座部６３ｆが設けられている。

［ピン］
ピン７０は、孔部４１ｅに位置する。ピン７０は、ピンガイド部材３３によって軸方向（Ｚ軸方向）に移動可能に保持されている。ピン７０は、例えば、軸方向（Ｚ軸方向）に延びる円柱状である。ピン７０の下端には、例えば、直径が小さくなる小径部が設けられている。ピン７０は、嵌合孔部６２ｄ及びドレインポート６２ｃを軸方向（Ｚ軸方向）に貫通して、弁室部材６３のドレインポート連通孔部６３ｄまで延びている。ピン７０の上端は、可動子５０の下端と接触可能である。ピン７０の下端は、弁体６４と接触可能である。

［コネクタ部］
コネクタ部８０は、カバー４０に取り付けられている。コネクタ部８０には、上側（＋Ｚ側）に開口するコネクタ開口部８１が設けられている。コネクタ部８０は、接続端子８２を有する。接続端子８２の一端は、コネクタ開口部８１の底面から突出している。図示は省略するが、接続端子８２の他端は、コイル２３と電気的に接続されている。コネクタ部８０には、図示しない外部電源が接続される。外部電源は、接続端子８２を介して、コイル２３に電流を供給する。

以下、本実施形態の電磁弁１０の動作について説明する。まず、電磁弁１０に発生する磁気回路について説明する。

例えば、永久磁石５４の磁極のうち上側（＋Ｚ側）に配置される磁極をＮ極とし、永久磁石５４の磁極のうち下側（−Ｚ側）に配置される磁極をＳ極とした場合、永久磁石５４の磁束は、永久磁石５４の上面から第２ヨーク５２内に放出される。第２ヨーク５２内に放出された磁束は、上側プレート４２、筒状部４３、下側プレート４１、及び第１ヨーク５１をこの順に介して、永久磁石５４に下面から戻る。

これにより、磁気回路が構成され、磁性体で構成される第１ヨーク５１、第２ヨーク５２、及びカバー４０が励磁される。励磁された第１ヨーク５１と下側プレート４１との間には、互いに引き合う磁力が生じる。励磁された第２ヨーク５２と上側プレート４２との間には、互いに引き合う磁力が生じる。

上記の磁気回路に加えて、図１に示す状態では、第２ヨーク５２内に放出された磁束が、上側プレート４２、筒状部４３、及びコア２１をこの順に介して、永久磁石５４に戻る磁気回路が構成される。そのため、図１に示す状態では、第２ヨーク５２と上側プレート４２との間の磁力は、第１ヨーク５１と下側プレート４１との間の磁力よりも大きい。これにより、コイル２３に電流が供給されていない状態であっても、図１の状態、すなわち、弁部６０が開いた状態を保持できる。

一方、図２に示す状態では、第２ヨーク５２内に放出された磁束が、コア２１、筒状部４３、下側プレート４１、及び第１ヨーク５１をこの順に介して、永久磁石５４に戻る磁気回路が構成される。そのため、図２に示す状態では、第１ヨーク５１と下側プレート４１との間の磁力は、第２ヨーク５２と上側プレート４２との間の磁力よりも大きい。これにより、コイル２３に電流が供給されていない状態であっても、図２の状態、すなわち、弁部６０が閉じた状態を保持できる。

そのため、本実施形態によれば、弁部６０が開いた状態及び弁部６０が閉じた状態を維持するためにコイル２３に電流を供給する必要がなく、電磁弁１０の消費電力を低減できる。

次に、本実施形態における弁部６０の開閉動作について説明する。図１に示す弁部６０が開いた状態においては、可動子５０の上面、すなわち、第２ヨーク５２の上面は、上側プレート４２と接触する。第１ヨーク５１の下面５１ｂとピン７０の上面とは、軸方向（Ｚ軸方向）に離れている。

弁部６０が開いた状態においては、インポート６１ａに流入する流体の圧力によって、弁体６４とピン７０とが上側（＋Ｚ側）に押し上げられた状態となる。これにより、インポート６１ａとアウトポート６２ａ，６２ｂとが、インポート連通孔部６３ｃ、弁室６５、及びアウトポート連通孔部６３ａ，６３ｂを介して連通する。したがって、インポート６１ａから弁部６０に流入した流体は、アウトポート６２ａ，６２ｂから弁部６０の外部に流出する。インポート６１ａに流入した流体によって押し上げられた弁体６４は、上側弁座部６３ｆに嵌まり、ドレインポート連通孔部６３ｄを閉塞している。

弁部６０が開いた状態において、コイル２３に電流が流されると、コイル２３から磁束が生じる。コイル２３から生じる磁束は、例えば、コイル２３の内側を径方向内側から径方向外側に向かう。すなわち、コイル２３から生じる磁束は、例えば、ティース部２６内を径方向内側から径方向外側に進む。ティース部２６内を進む磁束は、ティース部２６と筒状部４３とが接触する部分から、筒状部４３の上側（＋Ｚ側）と下側（−Ｚ側）とに分かれて進む。筒状部４３を上側に進む磁束は、上側プレート４２及び第２ヨーク５２を介して、ティース部２６に戻る。筒状部４３を下側に進む磁束は、下側プレート４１及び第１ヨーク５１を介して、ティース部２６に戻る。このように、コイル２３に電流が流されることで、コイル２３の磁気回路が構成される。

コイル２３の磁気回路においては、磁束が上側プレート４２と第２ヨーク５２とを上側（＋Ｚ側）から下側（−Ｚ側）に向かって流れる。すなわち、コイル２３の磁気回路による上側プレート４２内及び第２ヨーク５２内の磁束の流れは、上述した永久磁石５４の磁気回路による上側プレート４２内及び第２ヨーク５２内の磁束の流れと逆向きである。そのため、上側プレート４２内及び第２ヨーク５２内においては、コイル２３の磁気回路による磁束と永久磁石５４の磁気回路による磁束とが互いに弱め合う。これにより、第２ヨーク５２と上側プレート４２との間の磁力が小さくなる。

一方、コイル２３の磁気回路においては、磁束が下側プレート４１と第１ヨーク５１とを下側（−Ｚ側）から上側（＋Ｚ側）に向かって流れる。すなわち、コイル２３の磁気回路による下側プレート４１内及び第１ヨーク５１内の磁束の流れは、上述した永久磁石５４の磁気回路による下側プレート４１内及び第１ヨーク５１内の磁束の流れと同じ向きである。そのため、下側プレート４１内及び第１ヨーク５１内においては、コイル２３の磁気回路による磁束と永久磁石５４の磁気回路による磁束とが互いに強め合う。これにより、第１ヨーク５１と下側プレート４１との間の磁力が大きくなる。

その結果、第２ヨーク５２と上側プレート４２との間の磁力が、第１ヨーク５１と下側プレート４１との間の磁力よりも小さくなる。したがって、可動子５０は、下側プレート４１に引き寄せられ、ガイドブッシュ３０内を下側（−Ｚ側）に移動する。可動子５０が下側に移動すると、可動子５０の下面５１ｂがピン７０の上側の端部に接触する。これにより、可動子５０が下側に移動すると共に、ピン７０が下側に押し下げられる。

図２に示すように、ピン７０が下側（−Ｚ側）に押し下げられると、ピン７０の下端が弁体６４を下側に押し下げる。これにより、弁体６４は、下側弁座部６３ｅに嵌まり、インポート連通孔部６３ｃを閉塞する。その結果、インポート６１ａとアウトポート６２ａ，６２ｂとの間の流体の流れが遮断され、弁部６０が閉じた状態となる。

弁部６０が閉じた状態においては、ドレインポート連通孔部６３ｄが開放される。そのため、アウトポート６２ａ，６２ｂとドレインポート６２ｃとが連通する。アウトポート６２ａ，６２ｂ内に残留していた圧力が大きい流体は、ドレインポート６２ｃに流れる。ドレインポート６２ｃは、大気に開放されているため、ドレインポート６２ｃ内に流れた流体の圧力は低下する。

このようにして、弁部６０を開いた状態から閉じた状態にすることができる。ここで、弁部６０が図２に示す閉じた状態に移行した後は、上述したように、コイル２３に供給される電流を止めても、弁部６０の状態は図２の状態に保持される。なお、この場合において、第１ヨーク５１と下側プレート４１との間の磁力は、第２ヨーク５２と上側プレート４２との間の磁力と弁体６４及びピン７０を介して可動子５０に伝わる流体の押し上げ力とを足し合わせた力よりも大きい。

弁部６０が閉じた状態から再び開いた状態にする場合には、コイル２３に供給する電流の向きを、開いた状態から閉じた状態にする場合と逆にする。これにより、コイル２３の磁気回路が、開いた状態から閉じた状態にする場合とは逆向きに構成されるため、第１ヨーク５１内及び下側プレート４１内において磁束が弱め合い、第２ヨーク５２内及び上側プレート４２内において磁束が強め合う。その結果、第２ヨーク５２と上側プレート４２との間の磁力が、第１ヨーク５１と下側プレート４１との間の磁力よりも大きくなり、可動子５０が上側プレート４２に引き寄せられる。

可動子５０が上側（＋Ｚ側）に移動にすると、インポート６１ａに流入する流体の圧力によって、弁体６４とピン７０とが上側に押し上げられる。これにより、インポート６１ａとアウトポート６２ａ，６２ｂとが、インポート連通孔部６３ｃ、弁室６５、及びアウトポート連通孔部６３ａ，６３ｂを介して連通し、弁部６０が再び開かれる。弁部６０が図１に示す開いた状態に移行した後は、上述したように、コイル２３に供給される電流を止めても、弁部６０の状態は図１の状態に保持される。

以上のようにして、ピン７０が可動子５０の移動に伴って移動し、弁部６０が開閉される。すなわち、弁部６０は、可動子５０及びピン７０の移動に伴って開閉される。

本実施形態によれば、磁性体製のカバー４０に収容された可動子５０が、永久磁石５４と、永久磁石５４の下側に位置する第１ヨーク５１と、永久磁石５４の上側に位置する第２ヨーク５２と、を有する。永久磁石５４は、軸方向に沿って配置された２つの磁極を有する。そのため、上述したようにして、永久磁石５４による磁気回路とコイル２３による磁気回路とによって、可動子５０を軸方向に移動させることが可能である。また、弁部６０が開いた状態と閉じた状態とで異なる磁気回路が構成されるため、コイル２３に電流が供給されていない状態であっても、弁部６０の開閉状態を保持できる。

したがって、本実施形態によれば、コイルバネを用いることなく、可動子５０を移動させることができ、かつ、コイル２３への通電が遮断された状態であっても弁部６０の開閉状態を保持できる。そのため、コイルバネが設けられない分、電磁弁１０全体を小型化できる。また、コイルバネが設けられないことで、永久磁石５４によって可動子５０に加える磁力を小さくできる。これにより、永久磁石５４を小型化でき、その結果として電磁弁１０全体をより小型化できる。このように、本実施形態によれば、小型化できる構造を有する電磁弁１０が得られる。

また、本実施形態のように、ソレノイド２０のコア２１が可動子５０を径方向外側に囲む構成において、例えば、コア２１がリング部２５を有しない場合には、複数のティース部２６は、それぞれ別部材として設けられる。そのため、ティース部２６同士の相対位置を精度よく位置決めすることが困難である。ティース部２６同士の相対位置がずれると、可動子５０に加えられる磁力が周方向において不均一となる。これにより、可動子５０に加えられる推力が、中心軸Ｊに対して大きく傾いた方向となりやすく、可動子５０がガイドブッシュ３０に押し付けられる。その結果、ガイドブッシュ３０が摩耗して、可動子５０が正常に移動しなくなる虞がある。

これに対して、本実施形態によれば、コア２１がリング部２５を有するため、複数のティース部２６を連結できる。これにより、各ティース部２６同士の相対位置を精度よく位置決めすることが容易である。その結果、コア２１によって可動子５０に加えられる磁力を周方向において均一化しやすく、可動子５０に加えられる推力を中心軸Ｊに沿った方向としやすい。

なお、本実施形態においては、以下の構成を採用してもよい。

本実施形態においては、複数のティース部２６の数は、特に限定されず、２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。また、ティース部２６は、リング部２５と別部材であってもよい。

また、上記説明においては、第１ヨーク５１、第２ヨーク５２及び永久磁石５４は、連結部材５３に嵌め合わされている構成としたが、これに限られない。本実施形態においては、例えば、連結部材５３の外側面５３ａと、第１ヨーク５１の第１凹部５１ａ、第２ヨーク５２の第２凹部５２ａ及び永久磁石５４の内側面と、にそれぞれネジ部が設けられてもよい。そして、第１ヨーク５１、第２ヨーク５２及び永久磁石５４のネジ部と、連結部材５３のネジ部とが締め合わされることで、連結部材５３の外側面５３ａに第１ヨーク５１、第２ヨーク５２及び永久磁石５４が固定されてもよい。

また、本実施形態においては、第１ヨーク５１と第２ヨーク５２とが単一の部材で構成されていてもよい。また、本実施形態においては、永久磁石５４が周方向に分割されていてもよい。

なお、上記の各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

１０…電磁弁、２０…ソレノイド、２１…コア、２２…インシュレータ、２３…コイル、２４…ボビン部、２５…リング部、２５ａ，２５ｄ…リング部端面、２６…ティース部、２６ａ，２６ｂ…ティース部端面、３０…ガイドブッシュ（ガイド部）、３１…下側ガイドブッシュ（第１ガイド部）、３２…上側ガイドブッシュ（第２ガイド部）、４０…カバー、４１…下側プレート（第１プレート）、４１ｅ…孔部、４２…上側プレート（第２プレート）、４３…筒状部、５０…可動子、５１…第１ヨーク、５２…第２ヨーク、５４…永久磁石、６０…弁部、７０…ピン、Ｊ…中心軸

Claims

軸方向に延びる中心軸を中心とする筒状のガイド部を有するソレノイドと、
前記ガイド部の径方向内側に配置され、前記軸方向に移動する可動子と、
前記ソレノイド及び前記可動子を収容し、孔部を有する磁性体製のカバーと、
前記孔部に位置し、前記可動子の移動に伴って移動するピンと、
前記カバーの外部に設けられ、前記可動子及び前記ピンの移動とともに開閉される弁部と、
を備え、
前記可動子は、永久磁石と、前記永久磁石の前記軸方向一方側に位置する第１ヨークと、前記永久磁石の前記軸方向他方側に位置する第２ヨークと、を有し、
前記永久磁石は、前記軸方向に沿って配置された２つの磁極を有し、
前記ソレノイドは、前記可動子の径方向外側を囲むコアと、前記コアを励磁するコイルと、を有し、
前記コアは、前記可動子の径方向外側を囲む環状のリング部と、前記リング部から径方向外側に突出し前記コイルが装着される複数のティース部と、を有する電磁弁。
前記ティース部は、３つ以上設けられ、周方向に沿って等間隔に設けられる、請求項１に記載の電磁弁。
前記リング部は、前記中心軸と同心の円環状である、請求項１または２に記載の電磁弁。
前記リング部と前記ティース部とは、単一の部材である、請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁弁。
前記リング部の前記軸方向のリング部端面、及び前記ティース部の前記軸方向のティース部端面は、平坦面であり、
前記リング部端面と前記ティース部端面とは、同一平面上に設けられている、請求項１から４のいずれか一項に記載の電磁弁。
前記ガイド部は、前記コアの前記軸方向一方側に設けられる第１ガイド部と、前記コアの前記軸方向他方側に設けられる第２ガイド部と、を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の電磁弁。
前記ティース部の径方向外側の端部は、前記カバーに固定される、請求項１から６のいずれか一項に記載の電磁弁。
前記ソレノイドは、前記可動子の径方向外側を囲む筒状のインシュレータを有し、
前記インシュレータは、前記コイルが巻き回される複数のボビン部を有し、
前記コイルは、前記ボビン部を介して前記ティース部に装着され、
前記リング部の径方向外側の外側面は、前記インシュレータの内側面と対向する、請求項１から７のいずれか一項に記載の電磁弁。
前記カバーは、前記ソレノイドの径方向外側を囲む筒状部と、前記ソレノイドの前記一方側に位置し前記筒状部に取り付けられる第１プレートと、前記ソレノイドの前記他方側に位置し前記筒状部に取り付けられる第２プレートと、を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の電磁弁。