JPS5930952B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、中空シリンダ状の巻型に収容されているコイ
ル巻線と、弁室と、該弁室内で軸線方向に移動可能な制
御部材とを備え、該制御部材が可動子と、軸線方向にお
いて相反する方向に作用し、前記可動子と一緒に移動可
能であってかつそれぞれ１つの定置の制御孔に対応しで
いるシール面と、＠配回動子に係合していてかつ該可動
子を２つの軸線方向の室壁のうち第１の室壁に対して押
圧するかないし前記第１室壁の方を向いでいるシール面
を対応する制御孔に対して押圧するばねとを有し、その
際コイル巻線に電流が流れる際に生じる磁気力がはね力
とは反対方向に作用しかつばね力より大きい電磁弁に関
する。

この形式の公知の電磁弁では（ドイツ連邦共和国特許公
開第２０１０９０４号公報）下端部にシール部材が取付
けられている可動子はばねの力によって下方に弁基体に
対して押圧され、これにより円筒形シール部材のシール
面が通路の終端に対してしっかりと押付けられ、これに
より通路の終端を密に閉鎖する。

弁を開放するために磁気ヘッドに電圧が印加され、これ
により可動子を上方の磁心の方に引張る磁界が生じる。

その際円柱シール部材のシール面は通路の終端から持上
げられ、媒体に対する流路を開放する。

磁気ヘッドが電気的に制御されないとき、公知の電磁弁
は閉鎖されている。

即ち“無電流閉鎖゛電磁弁である。この公知の電磁弁は
たゾちにそのま＼では−“′無電流開放“電磁弁として
使用できない。

無電流開放電磁弁は、はね力によって開放位置にバイア
ス負荷されている。

つまり円柱シール部材は、磁気ヘッドが制御さイ”して
いないときは通路の開口部から持上げられており、かつ
電磁弁の投入の際通路の開口部に向かって移動して、終
端を密に閉鎖する。

この切換機能は、公知の電磁弁においてはそのま＼たゾ
ちには実現されない。

というのは円柱シール部材を有する可動子は磁気操作に
より一方の方向にしか移動することができないからであ
る。

従って、′無電流閉鎖゛弁を“無電流開放弁に変換する
ためには、上記公知の弁では外部のボートが交換されな
けれはならない。

しかしこのようなボート位置の反転は実際には役に立た
ない。

というのは弁に規格のボート位置の方が有利であり、ま
たボートは決められたやり方にしか適していないことが
多い。

本発明の課題は、外部の圧力媒体ボートを変更すること
なく、極めて簡単な手段ないし改造によって異なった制
御機能を実現することを可能とする構成の弁を提供する
ことである。

殊に本発明の電磁弁は、迅速かつ簡便に、無電流閉鎖構
造から無電流開放構造形式に変換ないし改造することが
できるようにすべぎである。

この課題は本発明によれば次のようにして解決される。

即ち弁室は半径方向および軸線方向におｔ／）で完全に
巻型内に配置されており、かつ軸線方向の２つの室壁が
それぞれ、前記巻型内に軸線方向に係止されでいる磁心
の端面によって形成され、かつ前記可動子と、第１室壁
との間の距離が可動子と第２室壁との間の距離より大き
くまたは小さくかつ前記制御部材は１８０°反転した状
態で弁室内に装着可能になっているようにする。

これにより、電磁弁を選択的に、“無電流閉鎖″゛制御
は“無電流開放“制御に使用できるという利点が得られ
る。

・無電流閉鎖“制御で使用する場合には円柱形シール部
材の一方のシール面が、下方の磁心内に配置しである通
路の終端にしっかりと押付けられる。

その際可動子と、通路の終端とは反対側に位置する上方
の磁心との間隔は、第２の下方の磁心との間隔に比べて
僅かであるので、電流が流れる際に生じる磁界によって
可動子はばねの力に抗して上方へ引張られ、この結果円
柱形シール部材は通路終端から持上げられ、通路を開放
する。

一方“無電流開放状態“の制御に使用する場合には、可
動子、円柱形シール部材及びばねから形成される制御部
材だけを室内において１８０°ひつくり返し、この結果
円柱形シール部材の別のシール面が通路の終端の方を向
いて、円柱形シール部材はばねの力によって終端から持
ち上げられている。

この場合可動子と下方の第２の磁心との間隔は、相対す
る上方の磁心との間隔に比べて小さい。

電流が流れると磁界によって、可動子はばねの力に抗し
て下方の磁心の方へ引張られ、そこで円柱形シール部材
は通路の終端に対してしっかりと押付けられ、媒体の流
路を遮断する。

このようにして伺か特別な付加部材を用いずに制御機能
の転換を容易に行うことができ、しかも貯蔵保管の点で
も著しく有利であり、後から作動方式を転換する場合に
も電磁弁を多面的に使用する可能性が生じる。

可動子の、磁心と比較して大きい間隔で向かい合ってい
る方の空隙で生じる磁気誘導に基づいて比較的大きな空
気空間にわたり磁気力を妨害する作用が生じるおそれが
あり、例えば性能に極めて高度な要求が立てられている
場合など必ずしも完全に申し分のない切換機能を保証で
きなくなることもあることを排除するために、本発明に
よれば可動子を、この可動子に対して比較的大きな間隔
で配置しである方の磁心に結合する導磁部材が設けられ
ている。

これにより可動子とこの磁心との間の空気室は磁気的に
短絡されるという利点が得られる。

この磁気的な短絡により可動子のこの側での磁気誘導は
実質的に零となり、この結果磁気力は生じない。

このようにして磁気ヘッドに電流が投入接続された際に
、可動子の他方の側でたけ、磁気反力を受けない完全に
有効な磁気誘導が形成されるので、可動子はこの唯一の
磁気力の働く方向において大きな力で相応の磁心の方へ
しっかりと引張られる。

このようにして高い効率が生じ、かつ、性能に対する要
求が非常に高い場合でも許容される機能の信頼性が得ら
れる。

次に本発明を図面を用いて詳細に説明する。

第１図に示す電磁弁の弁基体１には磁気ヘッド２がねじ
３を用いて固定されており、その際弁基体１と磁気ヘッ
ド２の間には偏平なシール部材が設けられている。

磁気ヘッド２はケーシング４を有する。

ケーシング内には、巻枠６、巻線７及び絶縁外とう８を
有する電磁巻線５が配置されていて、又、その両端面に
はそれぞれ磁束板９，９′が取付けられている。

巻枠６の内部には、磁気ヘッド２の、弁基体１とは反対
の方の側に上方に配置されていて、排気孔１１を備えて
いる第１の磁心１０と、磁気ヘッド２の、弁基体１の方
を向いている側に下方に配置されていて、つば１３並び
に媒体を通過させる通路１４及び孔１５を有する第２の
磁心１２とが設けられている。

両磁石１０及び１２の周囲は、パツキンリング１６を用
いて巻枠体６に対して密にされている。

両磁石１０，１２の間には磁気巻線５の中央に、室１１
が設けられている。

この室の周囲は、磁心１０と磁心１２との間隔を保持す
るスペーサリング１８により形成され、又室の上方は磁
心１０に、又下方は磁心１２により形成されている。

従って可動子の運動方向においてこの室は磁界の真中に
配置されている。

これにより、又、両磁石はほぼ同じ大きさに形成されて
いるので、後で説明する制御部材の室内での組込み位置
に無関係に、電流が流れる際に可動子に作用する力が同
じ強さとなることが保証され、この結果“無電流閉鎖状
態“で使用する場合可動子は、これとは反対の“無電流
開放状態“で使用する場合に可動子が弁基体の側の下方
の磁心に引張られるのと同じ強さの磁気力で上方の鉄心
に引張られる。

室１１の高さは室１７の直径の約１７３である。

室１７内には、偏平な円板として形成されている可動子
１９と、両端面がシール面２１．２１’ として形成さ
れでいる円柱形シール部材２０と、基板２３及び環状縁
２４を備えた、即ち深皿状に形成されているはね２２と
を有する制御部材が配置されている。

室の高さは有利にも横方向におけるよりも可動子の運動
方向において低く、しかも可動子は偏平な円板として形
成されているので、コンパクトに実現することができ、
その際可動子、円柱形シール部材及びばねはスペースを
節約して収納されており、相応に小さく形成されている
。

可動子１９は、深皿状のはね２２に支承されており、か
つこのばねと結合されており、父、上方の磁心１０に当
接している環状縁２４は可動子１９と上方の磁心１０と
の間に小さなギャップ２５が形成される程度に可動子よ
りも突出している０ ばねは深皿状に形成されていて、しかも可動子の円板の
厚みより高い環状縁を備えた基板を有するので、可動子
は皿状のばね内に丁度支承されており、即ち可動子より
、その都度両磁石のいずれかに支持される環状縁の方が
突出している。

更に、円柱形シール部材２０は、ばねの基板２３の中央
孔内に形状結合的に射出成形されていることがわかり、
この結果制御部材は単一の部品であり、円柱形シール部
材として硬い弾性材を使用することができる。

というのはシール面を介して円柱形シール部材内に加わ
る反力は直接ばねによって受容されるからである。

可動子１９と下方の磁心１２との間の間隔は、可動子１
９と上方の磁心１０との間の間隔２５よりも相当太きい
。

第１図には“無電流閉鎖゛°制御機能を示してあり、そ
の際円柱形シール部材２０はばね２２の力によってその
シール面２１が通路１４の終端を閉鎖している。

電圧が投入接続されると、磁気巻線５を介して磁心１０
，１２の領域において磁界が形成され、この磁界により
可動子１９はその僅かなギャップ２５のためばね２２の
力に抗して上方の磁心１０に引張られる。

その際シール面２１は通路１４の終端から持上げられ、
媒体は室１１を介して孔１５内に流れることができる。

第２図では上方の磁心１０及び下方の磁心１２は、案内
管２６内に支承されている。

この管は同時に室１７の周囲を取囲んでいる。

室１７内の制御部材は、それぞれ半分づつだけ異なった
２つの制御機能において示しである。

第２図の左半分で示す制御部材は、“無電流閉鎖状態゛
の位置にあり、第１図の制御機能と同一のものである。

これに対して第２図の右半分に示す制御部材は、制御機
能“無電流開放状態゛にて示しである。

制御機能の転換はこの電磁弁においては、磁気ヘッド２
を開いて制御部材を１８０°ひつくり返して室１７内に
配置することによって簡単に行うことができ、この結果
はね２２の環状縁２４は下方の磁心１２に当接され、そ
の際可動子１９と下方の磁心１２との間に小さなギャッ
プ２５が生じ、通路１４の終端上方でシール面２１′
は持上げられた位置にある。

この場合電圧が投入接続されると小さなギャップ２５に
基づいて可動子１９はばね２２の力に抗して磁心１２の
方へ下方へ引張られ、この結果円柱形シール部材２０の
シール面２１′は通路１４の終端に押圧され、媒体の通
路を遮断する。

第３図から、ばね２２の基板２３が、環状セグメント形
のはねウェブ２７を備えていることがわかる。

ウェブの間には、同様に環状セグメント形に延在する狭
い貫通孔２８が設けられている。

その際複数のはねウェブ２７は互いに平行に並んで配置
されていて、これにより高い弾性を有する大きなばね変
位行程が得られる。

即ちばねの基板はばねウェブを有し、ウェブ間には貫通
孔が設けられているので、有利にもはね装置の弾性度が
高められ、その際貫通孔が基板の剛さを低下させ、ばね
ウェブは比較的大きな変形度を受容することができる。

ばねウェブ及び孔を環状セグメント形にすることにより
基板の平面に対して垂直な方向において大きなばね変位
行程が得られる。

環状縁２４は、こ＼ではばねウェブ２７の自由端部を曲
げて成形されているばね脚部２９から形成されていて、
その際全部で３つのばね脚部２９が基板２３の周囲に均
一に分布して配置しである。

ばね２２は３０で示す３個所にて著しく小さな点状に実
現されたレザービーム溶接により可動子１９に結合され
ている。

環状縁は、ばねの基板から曲げ出されたばね脚部から形
成されているのでこの場合には、例えは連続した環状縁
を有するばねを打抜き又は曲げにより製作する場合に生
じるおそれのある材料のひび割れ乃至変形の危険は回避
され、しかも一層弾性的なばね弾性特性が得られる。

この場合３つのはね脚部だけを基板の周囲に均一に分布
して配置すると効果的である。

その理由は３点支持により均一で安定したばね装置が保
証されるからである。

ばねは可動子に結合されているので、深皿状のはね内に
支承される可動子が無電流制御状態においてばねの力に
よって結合部を介して相応の磁心に引張られ、一方磁界
が投入接続されればはねは結合部を介して相応の磁心の
方向へ曲がり、これにより磁界が遮断された際には迅速
に戻るばね力が形成されることによって前記両部材は１
ユニツトを形成する。

レーザビーム溶接により、非常に小さな点溶接でも高い
強度が得られる。

第４図には第２図の実施例のように、左半分には゛無電
流閉鎖゛制御時の制御部材を示してあり、右半分の制御
部材はそれとは逆の“無電流開放゛制御時において示す
ものである。

しかしこ＼では円柱形シール部材３１は可動子３２の中
心孔内に形状結合的に射出成形されており、その際円柱
シール部材は有利にも高度な弾性度を有する軟材から形
成されている。

環状縁３４及び基板３５を備えた深皿状のばね３３は、
基板３５中に比較的大きな中心孔を有し、かつ、レーザ
ビーム浴接点３６を介してのみ可動子３２と結合されて
いる。

第５図から、はね３３においても基板３５が環状セグメ
ント形のばねウェブ３７を有し、ウェブの間には狭い貫
通孔３８が設けられていることがわかる。

ばねウェブ３７は比較的小さなはね変位行程を有し、そ
れ故に円柱シール部材３１は弾性度を補償するために比
較的軟性の材料から製作されている。

ばね３３のこの実施例においても環状縁３４は基板３５
の周囲に均一に分布されていて、ばねウェブ３１の自由
端部を曲げ出すこさによって成形されている３つのはね
脚部３９から形成されている。

特に、有利な方法で導磁部材の効果的な配置、形状及び
支承が得られる本発明の有利な実施例も可能である。

本発明のこの実施例の利点及び詳細について以下、例と
して有利な実施例を略示しである図面を用いて説明する
。

第６図及び第７図の実施例においても電磁弁は磁気ヘッ
ド１０２を備えた弁基体１０１を有する。

磁気ヘッド１０２は、ケーシング１０４を有し、ケーシ
ング内には巻枠１０６、巻線１０７及び絶縁外とう１０
８を有する磁気巻線１０５が配置されている。

又、磁気巻線の両端面にはそれぞれ磁束板が取付けられ
ている。

巻枠１０６内には排気孔１１１を有する上方の磁心１１
０と、弁基体１０１に隣接していて、媒体を通過させる
ための通路１↑４及び孔１１５を有する下方の磁心１１
２とが設けられている。

両磁石１１０．１１２の外形は完全に同一に形成されて
いるので、経済的な製作が可能である。

磁心１１０，１１２の周囲はパツキンリング１１６を用
いて巻枠体１０６に対して、密に構成されている。

磁心１１０，１１２の間には、周囲が案内スリーブ１１
８により形成された室１１７がある。

案内スリーブ１１８は、磁心１１０．１１２の周囲の一
部に設けられた空所１４０，１４１内に設けられていて
、両鉄心を軸線方向において間隔を置いて保持する。

室１１７内には、可動子１１９、円柱シール部材１２０
及び円板状のばね１２２を有する制御部材が支承されて
いる。

ばね１２２は基板１２３と、環状縁１２４を形成する３
つのはね脚部１２９とを有する。

基板１２３は環状セグメント状のばねウェブ１２７を有
し、各ウェブの間には貫通孔１２８が設けられている。

可動子１１９はコツプの形をしており、導磁部材１４２
を有する。

この導磁部材は可動子１１９と一体に構成されていて、
コツプの環状壁１４３によって形成されている。

コツプの環状壁１４３は、縦スリットの、はね脚部１２
９が貫通する３つの切欠き１４４を有する。

案内スリーブ１１８の内面にはその長さの一部にわたっ
て切取り部１４５が設けられていて、その中に一方では
はね脚部１２９が、他方ではコツプの環状壁１４３が、
ばね脚部１２９の自由端部１４６が上方の磁心１１０の
方を向くように、又コツプの環状壁１４３の自由縁１４
７が反対の方向、即ち下方の磁心１１２の方を向くよう
に支承されている。

コツプの環状壁１４３は、案内スリーブの内側の周囲に
設けられた空所１４１の領域において形状結合的に下方
の磁心１１２内に延在しており、かつ案内スリーブ１１
８内を摺動するように支承されている。

その際コツプの環状壁１４３と下方の磁心１１２との間
並びにコツプの環状壁１４３と案内スリーブ１１８との
間の遊隙は、軸線方向においで正確で、損失のないしか
も摩擦の少ない摺動案内が保証されるように小さく設定
されている。

２つのシール面１２１，１２１’を有する円柱形シール
部材１２０は、可動子１１９に固定されていて、その大
部分がコツプの内室１４８内に突出している。

このコツプの内室１４８においてはね１２２も、可動子
１１９、円柱形シール部材１２０に密に固定されている
。

図示の実施例では円柱形シール部材１２０のシール面１
２１がはね１２２の力によって下方の磁心１１２の弁座
１４９に対してしっかりと押圧されているので、この結
果媒体の貫流は遮断されている。

磁気ヘッド１０２が投入接続されると可動子１１９はば
ね１２２の力に抗して上方の磁心１１０の方へしっかり
と引張られるので、この結果弁座１４９は媒体を貫流せ
しめるために解放され、一方円柱形シール部材１２０の
シール面１２１′が磁心１１０の弁座１５０に尚たり、
排気孔１１１を遮断する。

コツプの環状壁１４３として実現されている導磁部材１
４２によって可動子１１９と下方の磁心との間の空気室
１５１は磁気的に短絡されているので、仁の結果この空
気室１５１には磁気誘導が生じない。

これに比べて反対側の狭い空隙１５２に生じる磁束密度
及びそれによって生じる、可動子１１９と上方の磁心１
１０との間の磁気力は非常に大きいので、この結果申し
分のない、高性能の磁気切換が得られる。

図からはっきりとわかるように案内スリーブ１１８及び
可動子１１９と、内柱形シール部材１２０とばね１２２
を備えた制御部材をひつくり返すことによって簡単に電
磁弁の切換機能を転換することができ、これにより多面
的な応用の可能性が得られる。

その際導出部材１４２は上方の磁心１１０中に延在し、
シール面１２１′は弁座１５０の方を向いていて、可動
子１１９は下方の磁心１２０の方へ引張られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電磁弁の部分縦断面図、第２図は第２
図の電磁弁の制側塙３材の拡大図であり、その際左右半
分づつを２つの異なった組込み位置にて示しであり、第
３図は本発明の１実施例のばねの平面図、第４図は第１
図の電磁弁の別の実施例の制御部材を第２図同様に２つ
の異なった組込み位置にて示す拡大図、第５図は第４図
の制御部材のばねの平面図、第６図は本発明の電磁弁の
別の実施例の部分縦断面、第１図は第６図の磁気ヘッド
の部分を線■−■に沿って切断した横断面図である。 １、ｉｏｉ；弁基体、２，１０２；磁気ヘッド、５．１
０５；磁気巻線、６，１０６；巻枠、７゜１０７：巻線
、８．１０８；絶縁外とう、１０゜１２．１１０，１１
２；磁心、１１．１１１；排気孔、１４，１１４；通路
、１５，１１５；孔、１６．１１６；パツキンリング、
１７．１１７；室、１８；スペーサリング、？９．３２
，１１９：可動子、２０，３１．１２０；円柱形シール
部材、２４，１２４；環状縁、２６；案内管、２７゜３
７．１２７；はねウェブ、２８，３８．１２８；貫通孔
、２９，３９，１２９；ばね脚部、１１８：案内スリー
ブ蔦１４２；導磁部材、１４３；コツプリング壁、１４
４；空所、１４５；切取り部、１４９．１５０；弁座。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中空シリンダ状の巻型に収容されているコイル巻線
   と弁室と、該弁室内で軸線方向に移動可能な制御部材と
   を備え、該制御部材が可動子と、軸線方向において相反
   する方向に作用し、前記可動子と一緒に移動可能であっ
   てかつそれぞれ１つの定置の制御孔に対応している２つ
   のシール面と、前記可動子に係合していてかつ該可動子
   を２つの軸線方向の室壁のうち第１の室壁に対して押圧
   するかないし前記第１室壁の方を向いているシール面を
   対応する制御孔に対して押圧するばねとを有し、その際
   コイル巻線に電流が流れる際に生じる磁気力がばね力と
   は反対方向に作用ししかもばね力より大きい電磁弁にお
   いて、弁室１７，１１７は半径方向および軸線方向にお
   いで完全に巻型６゜１０６内に配置されており、かつ軸
   線方向の２つの室壁がそれぞれ、前記巻型内に軸線方向
   に係止されている磁心１０，１２ないし１１０，１１２
   の端面によって形成され、かつ前記可動子１９゜３２．
   １１９と第１室壁との間の距離が可動子と第２室壁との
   間の距離より大きく又は小さくかつＡｉＪ記制佃ｊ部材
   は１８０°反転した状態で弁室内に装着可能になってい
   ることを特徴とする電磁弁。 ２ 弁室は、コイル巻線の軸線方向の中心に設けられて
   いる特許請求の範囲第１項記載の電磁弁。 ３ 中空シリンダ状の巻型に収容されているコイル巻線
   と弁室と、該弁室内で軸線方向に移動可能な開側］部材
   とを備え、該制御部材が可動子と、軸線方向において相
   反する方向に作用し、前記可動子と一緒に移動可能であ
   ってかつそれぞれ１つの定置の制御孔に対応している２
   つのシール面と、前記可動子に係合していてかつ該可動
   子を２つの軸線方向の室壁のうち第１の室壁に対して押
   圧するかないし前記第１室壁の方を向いているシール面
   を対応する制御孔に対して押圧するばねとを有し、その
   際コイル巻線に電流が流れる際に生じる磁気力がはね力
   とは反対方向に作用ししかもばね力より大きい電磁弁に
   おいて、弁室１１７は半径方向および軸線方向において
   完全に巻型１０６内に配置されており、かつ軸線方向の
   ２つの室壁がそれぞれ、前記巻型内に軸線方向に係止さ
   れている磁心１１０．１１２の端面によって形成され、
   かつ前記可動子１１９と第１室壁との間の距離が可動子
   と第２室壁との間の距離より大きく又は小さくかつ前記
   制御部材は１８０°反転した状態で弁室内に装着可能に
   なっておりかつ前記可動子１１９に該可動子とより大き
   な間隔をおいで配置されている方の磁心に結合する導磁
   部材１４２が設けられでいることを特徴とする電磁弁。 ４ 中空シリンダ状の巻型に収容されているコイル巻線
   と弁室さ、該弁室内で軸線方向に移動可能な制御部材と
   を備え、該制御部材が可動子と、軸線方向において相反
   する方向に作用し、前記可動子と一緒に移動可能であっ
   てかつそれぞれ１つの定置の制御孔に対応している２つ
   のシール面と、前記可動子に係合していてかつ該可動子
   を２つの軸線方向の室壁のうち第１の室壁に対して押圧
   するかないし前記第１室壁の方を向いているシール面を
   対応する制御孔に対して押圧するばねとを有し、その際
   コイル巻線に電流が流れる際に生じる磁気力がばね力と
   は反対方向に作用ししかもはね力より大きい電磁弁にお
   いて、弁室１７，１１７は半径方向および軸線方向にお
   いで完全に巻型６゜１０６内に配置されており、かつ軸
   線方向の２つの室壁がそれぞれ、前記巻型内に軸線方向
   に係止されている磁心１０，１２ないし１１０，１１２
   の端面によって形成され、かつ前記可動子１９゜３２．
   １１９と第１室壁との間の距離が可動子と第２室壁との
   間の距離より大きく又は小さくかつ前記制御部材は１８
   ０°反転した状態で弁室内に装着可能になっており、か
   つ前記可動子１１９に該可動子とより大きな間隔をおい
   て配置されている方の磁心に結合する導磁部材１４２が
   設けられており、かつ可動子は前記導磁部材と一緒にコ
   ツプ状に形成されており、その際導磁部材はコツプ体の
   環状壁１４３として形成されておりかつ該環状壁の方の
   側の磁心とは形状結合的に係合しでいることを特徴とす
   る電磁弁。