JPH11311358A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 当該電磁弁の設計時に可動弁体と固定
鉄心の外径の設定に何ら制約を受けることなく、可動弁
体と固定鉄心間の距離変化に対する可動弁体と固定鉄心
間の吸引力の変化を緩やかにさせる。 【解決手段】 可動弁体（２０）に小径円筒部（２
１）を設け、サイドヨーク（１３）をこの小径円筒部に
対向させて吸引力を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、電磁弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電磁弁は、たとえば、特開平１−
９６５８４号公報にみられる如く広く知られ、利用され
ている。この例を図７に示す。

【０００３】電磁弁１は、入口２と出口３とを有するケ
ーシング４を備え、このケーシング４に電気端子５を設
ける。この電気端子５は、合成樹脂材（非磁性材）から
なりかつケーシング４内に収納されたボビン６に巻回さ
れた電気コイル７に電気的に接続される。ボビン６の中
央孔に円筒状の固定鉄心８を挿入し、該固定鉄心８をケ
ーシング４に固定させる。入口２と出口３とを結ぶ通路
９を開閉させる可動弁体１０を通路９と固定鉄心８の端
面との間に配し、可動弁体１０をスプリング１１で附勢
し、可動弁体１０を常時閉の状態とさせる。ケーシング
４の外側に磁性体のヨーク１２を配し、さらに、プレー
トマグネットとしてのサイドヨーク１３を、可動弁体１
０の周囲をその内周縁がとりまくように配す。尚、サイ
ドヨーク１３はボビン６に埋設され、その内周縁と可動
弁体１０の周囲間にはボビン６の合成樹脂材によりギャ
ップが形成され、電気コイル７の通電時に生じる磁束に
より可動弁体１０が偏心するのが抑制されている。可動
弁体１０はボビン６の中央孔に摺接する円筒部とその端
面に固着され、通路９を塞ぐ弾性部材を有し、この弾性
部材に円形の板ばね１４を取付け、この板ばね１４の外
周縁をケーシング４の内周面に支持させる。板ばね１４
は可動弁体１０の回動を防止し、さらに、可動弁体１０
の動きを助勢する。

【０００４】端子５を介して電気コイル７に通電する
と、固定鉄心８と可動弁体１０とはヨーク１２とサイド
ヨーク１３とによりその軸方向に磁気吸引力が作用し、
互いに吸引し合い、可動弁体１０がスプリング１１の附
勢力に抗して、固定鉄心８側へ移動する。この結果、通
路９が開放され、入口２と出口３とが連通する。電気コ
イル７への通電を止めると、磁気による吸引力が消滅
し、スプリング１１の附勢力により可動弁体１０は通路
９を塞ぐ位置に戻る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に電磁弁は、可動
弁体に作用する吸引力が可動弁体と固定鉄心間の距離の
２乗に反比例する。そのため、前述の従来の電磁弁にお
いては、可動弁体の位置制御が困難となるばかりでな
く、可動弁体と固定鉄心とが衝接して異音が発生する。
これら問題は、特開平１−２４７８７７号公報に示され
るように、可動弁体に対向する固定鉄心の端面外縁に、
可動弁体の固定鉄心側への移動に応じて可動弁体の対向
端外周を包囲可能な環状の突起部を設け、可動弁体と固
定鉄心間に生じる磁束を可動弁体と固定鉄心間の距離が
小さくなるにつれて、突起部により径方向に分散させ
て、軸方向の磁束（吸引力に寄与する）を少なくさせ、
可動弁体と固定鉄心間の距離の変化に対する吸引力の変
化を緩やかにすることで解消することができる。しかし
ながら、可動弁体の固定鉄心側への移動に応じて可動弁
体の対向端外周と固定鉄心の環状突起部とが軸方向に重
合する上記した電磁弁では、可動弁体に対して固定鉄心
を大径化する必要がある。そのため、当該電磁弁の設計
上の自由度が小さいという問題がある。それ故に、本発
明は、当該電磁弁の設計時に可動弁体と固定鉄心の外径
の設定に何ら制約を受けることなく、可動弁体と固定鉄
心間の距離変化に対する可動弁体と固定鉄心間の吸引力
の変化を緩やかにさせることを、解決すべき課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願発明は、前述した課
題を解決するために、可動弁体が開方向に動くにつれ、
可動弁体とサイドヨークとの間の距離を大きくなるよう
にさせる技術的手段を用いる。この技術的手段の採用
は、閉弁時と開弁時の、可動弁体とサイドヨークとの間
の距離を変化させ、可動弁体の固定鉄心方向への移動に
つれて該距離を大とさせ、吸引力を小さくさせる（この
吸引力は該距離の２乗に反比例する）。この結果、可動
弁体と固定鉄心の外径の設定に何ら制約を受けることな
く、可動弁体の開動作に必要な吸引力を確保しつつ、可
動弁体と固定鉄心間の距離変化に対する可動弁体と固定
鉄心間の吸引力の変化を緩やかにさせ得る。

【０００７】好ましくは、円筒状の可動弁体の外周面に
前述距離を小さくさせる変形部を設ける。より好ましく
は、可動弁体に小径部を作る。

【０００８】具体的には、流体用の入口と出口を有する
ケーシングと、入口と出口を結ぶ通路の開閉を制御すべ
く第１位置と第２位置とに移動可能な磁性体からなる可
動弁体と、ケーシングに支持されかつ可動弁体とその軸
心方向で離間対向する固定鉄心と、固定鉄心まわりに配
された非磁性体からなるボビンと、ボビンに巻回される
電気コイルと、ケーシングに支持されかつ磁性体からな
るヨークと、ヨークに磁気的に接続されかつ可動弁体の
外周面に近接するようにその先端が配されたサイドヨー
クと、可動弁体と固定鉄心との間に配されたスプリング
とを有し、前記可動弁体の第１位置のときの可動弁体と
サイドヨークの内側端との距離が可動弁体の第２位置の
ときの同距離よりも大となることを特徴とする電磁弁を
提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本願発明の好ましい実施例を図１
に示すが、図７に示す従来例と同一構成部分には同一引
照番号を記し、その説明を省略する。鉄系材料からなる
可動弁体２０を、固定鉄心８と離間対向させ、固定鉄心
８に結合されたヨーク１２および該ヨーク１２に結合さ
れたサイドヨーク１３とにより、電気コイル７への通電
時、固定鉄心８、ヨーク１２、サイドヨーク１３、可動
弁体２０、固定鉄心８を通る磁路を作ることで、可動弁
体２０の固定鉄心８方向への吸引を可能にさせる。電気
コイル７への通電を止めると、スプリング１１の附勢力
により可動弁体２０は閉位置へ自動的に移動する。

【００１０】図２に示すように、可動弁体２０は、ボビ
ン６の中央孔の内周面に対して摺接する大径円筒部２
４、これにつづく小径円筒部２１、さらに、フランジ部
２２に固定された弾性部材２３とからなり、弾性部材２
３の周縁に板ばね１４に相当する支持手段の内周縁を固
定させる。弾性部材２３の前面中央部が通路９を塞ぎ、
小径円筒部２１側の弾性部材２３の部分がボビン６の端
面に当接し、可動弁体２０の開方向への動きを規制す
る。

【００１１】図３に示すように、可動弁体２０の閉状態
では、サイドヨーク１３と可動弁体２０との径方向の距
離はｌ₁ であるのに対し、図４に示すように、可動弁体
２０の開動作即ち固定鉄心８方向への移動にともなって
距離はｌ₂ （ｌ₂ ＞ｌ₁ ）へと変化する。この結果、可
動弁体２０の開動作に伴い、可動弁体２０と固定鉄心８
間の距離が小さくなり可動弁体２０と固定鉄心８間の吸
引力が大きくなろうとするが、可動弁体２０の開動作に
伴う上記径方向の距離の変化によってサイドヨーク１３
と可動弁体２０間で受け渡される磁束線の数が大きく減
らされ、可動弁体２０と固定鉄心８間の吸引力に寄与す
る磁束が小さくなり、可動弁体２０の開方向への動きに
対する吸引力の変化が緩やかにされる。

【００１２】可動弁体２０の小径円筒部２１は、図２に
示す如く、テーパ面２１′とさせ、このテーパ面２１′
にサイドヨーク１３を対向させ、可動弁体２０の閉弁時
サイドヨーク１３の内周端の一部をこのテーパ面２１′
に対向させ、可動弁体２０の開動作に必要な吸引力を従
来より幾分低く抑え、可動弁体２０の開弁動作に必要な
吸引力をフラットな線上にのるようにさせるとよい。

【００１３】図５は本願発明の第２実施例を示すが、図
１と同構成の部分には同一符号を記す。小径円筒部２１
とテーパ面２１′を有する可動弁体２０は、入口２と出
口３を有するケーシング４の中央孔に挿入され、可動弁
体２０はこの中央孔内を摺動する。即ち、この例では、
図１の板ばね１４に代わってケーシング４の中央孔が支
持手段を構成する。本例も図１の例と同じく、電気コイ
ル７への通電により固定鉄心８に可動弁体２０が磁力に
より吸引されるが、くぼみ状の小径円筒部２１の存在に
よりサイドヨーク１３と可動弁体２０との間の距離に変
化が生じ可動弁体２０への吸引力を可動弁体２０の弁開
方向へのストロークに応じ吸引力を低く抑えることがで
きる。

【００１４】図７に示す従来例の可動弁体１０は１．４
４ｇの重さであるのに対し、小径円筒部２１を有する本
願発明の一例の可動弁体２０は１．２ｇの重さであり、
軽量化が可能である。この軽量な可能弁体１０は通路９
やボビン６への当接音を小さくできる。電気コイル７へ
０．４Ａの電流を流すと従来例は５５０ｇの吸引力で開
弁するのに対し、本願発明の一例では４６０ｇに吸引力
を下げることができる。これにより、板ばね１４への負
荷を小さくでき、板ばね１４の耐久性を向上することが
できると共に、吸引力を下げるために特開平１−２４７
８７７号公報に示される電磁弁のように可動弁体に対し
て固定鉄心を大径化する必要がないため、可動弁体と固
定鉄心の外径設定の制約がなく設計上の自由度が大きく
でき、また当該電磁弁の小型化が図れる。これを図解す
ると図６の如くなる。本願発明の一例の吸引力の傾きは
従来品に比し、緩やかな傾きとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一例の電磁弁の断面図である。

【図２】可動弁体の断面図である。

【図３】可動弁体の閉時の小径円筒部とサイドヨークの
関係を示す部分断面図である。

【図４】可動弁体の開動作につれ、可動弁体とサイドヨ
ークとの間の距離の変化を示す部分断面図である。

【図５】本願発明の第２実施例の電磁弁の断面図であ
る。

【図６】可動弁体のストロークと吸引力を示すグラフ図
である。

【図７】従来の電磁弁を示す断面図である。

【符号の説明】

２ 入口 ３ 出口 ４ ケーシング ６ ボビン ７ 電気コイル ８ 固定鉄心 ９ 通路 １１ スプリング １２ ヨーク １３ サイドヨーク １４ 板ばね ２０ 可動弁体 ２１ 小径円筒部 ２３ 弾性部材 ２４ 大径円筒部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体用の入口と出口を有するケーシング
   と、入口と出口を結ぶ通路の開閉を制御すべく第１位置
   と第２位置とに移動可能な磁性体からなる可動弁体と、
   ケーシングに支持されかつ可動弁体とその軸心方向で離
   間対向する固定鉄心と、固定鉄心まわりに配された非磁
   性体からなるボビンと、ボビンに巻回される電気コイル
   と、ケーシングに支持されかつ磁性体からなるヨーク
   と、ヨークに磁気的に接続されかつ可動弁体の外周面に
   近接するようにその先端が配されたサイドヨークと、可
   動弁体と固定鉄心との間に配されたスプリングとを有
   し、前記可動弁体の第１位置のときの可動弁体とサイド
   ヨークの内側端との距離が可動弁体の第２位置のときの
   同距離よりも大となることを特徴とする電磁弁。
2. 【請求項２】 可動弁体の外周面とケーシングの内周面
   にその内外周縁を支持させた可撓性の支持手段を備える
   と共に、可動弁体がボビンの中央孔内周面に摺接する大
   径円筒部と、該大径円筒部につづく小径円筒部と、入口
   と出口を結ぶ通路を塞ぐ弾性部材とよりなり、支持手段
   の内周縁を弾性部材に支持させることを特徴とする請求
   項１に記載の電磁弁。
3. 【請求項３】 可動弁体の弾性部材が、可動弁体の開
   時、ボビンの端面に当接自在な請求項２に記載の電磁
   弁。
4. 【請求項４】 円筒状の可動弁体の外周面に可動弁体に
   対する磁力による吸引力を弱める変形部を設けている請
   求項１に記載の電磁弁。
5. 【請求項５】 小径円筒部がテーパ面を有し、このテー
   パ面にサイドヨークの少なくとも一部が対向する請求項
   ２に記載の電磁弁。
6. 【請求項６】 流体用の入口と出口を有するケーシング
   と、入口と出口を結ぶ通路の開閉を制御する磁性体から
   なる可動弁体と、ケーシングに支持されかつ可動弁体と
   その軸心方向で離間対向する固定鉄心と、固定鉄心まわ
   りに配された非磁性体からなるボビンと、ボビンに巻回
   されかつ通電時可動弁体を一方向に吸引させる磁束を供
   給する電気コイルと、ケーシングに支持されかつ磁性体
   からなるヨークと、ヨークに磁気的に接続されかつ可動
   弁体の外周面に近接するようにその先端が配されたサイ
   ドヨークと、可動弁体の外周面とケーシングの内周面に
   その内外周縁を支持させた可撓性の支持手段と、および
   可動弁体と固定鉄心との間に配されたスプリングとを有
   し、前記可動弁体の開位置のときの可動弁体とサイドヨ
   ークの内側端との距離が可動弁体の閉位置のときの同距
   離よりも大となることを特徴とする電磁弁。