JPS6088286A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液状及びガス状の媒体用の電磁弁であって、
旋回し・ζ−を有しており、該旋回し／々−が電磁石シ
ステムによって可動であって、この旋回し・ζ−に少な
（とも１つの弁閉鎖部材が配属されていて、この弁閉鎖
部材によ−って、少な（とも１つの弁口が閉鎖可能又は
絞り可能である形式のものに関する。

このような形式の電磁弁は、弁閉鎖部材によって閉鎖可
能な弁口の開口する複数の弁室を簡単な形式で互いにシ
ールすることができるという利点を提供する。旋回し・
Ｓ−は、その回転軸線が、旋回し・ζ−の旋回運動時に
弾性変形するシール範囲又はこの範囲に非常に近い範囲
に位置するように、室シール部材を通って案内される。

これによって、シール部材に作用する捏ね変形作用及び
変形作用が最小限に維持される。

このことは、調整力及びエネルギ消費及びシーール部材
の耐用年数に関連して有利である。

先行の技術 以上のような形式の公知の弁においては、旋回レバーが
つり上げ磁石によって操作されるようになっているので
空間需要が比較的大きいという欠点がある。前記つり上
げ磁石は長手方向移動可能な突き棒を有しており、この
突き棒は、電磁石システムが励磁されると旋回レバーの
自由端部に押しつけられて、この自由端部をプレロード
のかけられたばね力に抗してその一方の終端位置から他
方の終端位置へと移動させるようになっている。

本発明の解決しようとする問題点 本発明の課題は、冒頭に述べた形式の電磁弁で、より広
範囲の使用用途を有し、特に４／３弁又は４／２弁とし
ても使用することができ、かつスペースの節約された構
造を有し、できるだけ少ない電気的な切換え効率で切換
え作業が行なわれるようなものを提供することである。

問題点を解決するための手段 この課題を解決した本発明は、 （イ）電磁石システムに付加的に永久磁石システムが設
けられていて、この永久磁石システムの電磁回路が電磁
システムの可動子を介しＣ閉じられるようになっており
、 （ロ）　少なくとも部分的に可動子によって形成された
アームによって、１つ又はそれ以上の付加的な弁閉鎖部
側が移動せしめられるようになっていて、該弁閉鎖部材
によって、第１若しくは第２の弁口と連絡する第３及び
第４の弁１コが閉鎖されるようになっており、 （ハ）第１及び第２の弁口が閉鎖可能に開１コする一方
の室に、及び／又は第３及び第４の弁口が閉鎖可能に開
口する、前記室に対し゛（仕切られた他方の室に、少な
くとも１つの付加的な弁口が開口している。

作用 付加的に永久磁石システムを設けたことにょつてスペー
スの節約が得られた。それというのは、この永久磁石シ
ステムによって、可動子は電磁石が励磁された時に種種
異なる切換え位置で保持され、電気機械式な作用効率が
改良されたからである。それ故、この電磁石システムは
より小さい寸法で構成される。

本発明による弁の別の主な利点は、連続信号によってで
はなく）ｇルス信号によって切換えられるという点にあ
る。また、永久磁石システムは、弁に単安定性、双安定
性又は王女定性の特性を容易に提供する。少なくとも部
分的に可動子より形成されたアームを介して可動である
付加的な弁閉鎖部材を設け、回転する可動子を旋回アー
ムに連結し、前記付加的な２つの弁閉鎖部材によって閉
鎖可能な弁口を第１若しくは第２の弁口に接続すること
によって、及び各１つの付加的な通路を第１若しくＩ・
ま第２の弁閉鎖部材若しくは第３及び第４の弁閉鎖部側
を有する２つの室に開口させたことによって、例えば空
圧式シリンダを制御するための、著しくコンノξクトな
構造の４／３弁又は４／２弁が得られた。

このような構造によれば、圧力及び流れによって生せし
められたトルクが可動子・旋回し、Ｓ−システムに互い
に逆方向に作用し、これによってその調節運動を妨げる
作用が少なくとも部分的に解消される。

すべての弁閉鎖部材は弁座に直接当て付は可能である必
要はなく、この弁閉鎖部４，４自体が弁当り面、弁閉鎖
部、弁ピストン又はこれと類似のものを操作するように
なっている。、もちろん、可動子・旋回レノ々−システ
ムを運動可能にするかわりにこれを不動に保持して、こ
の不動に保持された可動子・旋回し・々−システム・に
対して相対的に鉄心又は弁ケーシング部分を可動に構成
することも可能である。可動子は直線運動をも行なうこ
ともでき、旋回レバーを例えば連行部材を介して移動さ
せることもできイ）。

実施態様 特許請求の範囲第２項記載の実施態様に基づいて電磁石
システムを構成すれば、最小の所要励磁力及びひいては
最小の所要スペースが得られる。しかも、電磁石システ
ム用のＥ字形の又はＭ字形の鉄心は製造上の理由により
有利である。それというのは、１つ又はそれ以上の励磁
め コイルを巻きつけ完成して鉄心にはね込むことができ、
鉄心を積層で構成することができるからである。

特許請求の範囲第３項及び第４項記載の実施態様ニヨッ
ても、ス被−スの節約された構造が得られる。永久磁石
を、可動子を介して接続可能な、電磁石システムの電磁
回路外に配置したことによって、電磁石システムの励磁
効率が減少される。２つの磁極片の永久磁石を越えて突
出する終端区分が可動子を形成しており、これら２つの
磁極片間に永久磁石を配置したことによって、同様にス
ペースの節約された構造が得られ、永久磁石の磁石回路
における磁気抵抗を最小に限少することができるので、
永久磁石の寸法をも最小にすることができる。

特許請求の範囲第５項記載の実施態様によれば、電磁石
システムと永久磁石システムと弁体とが左右対称に構成
されていることによって、構造の異なる構成部分の数を
最小にし、ひいては費用の安価な構造が得られる。

特許請求の範囲第６項記載の実施態様によれば、第３及
び第４の弁口に配属された弁閉鎖部材の有利な配置形式
及び接続が得られた。１それというのは、これによって
、弁閉鎖部拐のための付加的な所要スペース及び付加的
に心安な質量を少なくすることができるからである５、
これは、この弁閉鎖部材を保持する保持ｆ４・が、特許
請求の範囲第７項記載の実施態様にｉＩＹ、つて、永久
磁石と、この永久磁石に当接する、２つの磁極片の区分
とを取り囲む合成樹脂体に一体成形されている場合にも
あてはまる。こＡ１に、ｌ：つて、切換え行程時に可動
な質量をわずかに保一つことができる。

旋回レバーの中間位置で第３及び第４の弁口を閉鎖して
保持することができるように、特許請求の範囲第８項記
載の実施態様によれば、第３及び第４の弁口に配属され
た弁閉鎖部材が各１つのばねによって負荷されている。

それ故、電磁弁を特許請求の範囲第９項記載の実施態様
に従って形成すると有利である。

作業エアギャップを調整するために特許請求の範囲第１
１項記載の実施態様による調整ねじが設けられている。

それ故、各構成部分の製造許容誤差には、調整の可能性
がない場合に必要とされるような、高い要求をかず必要
はない。

特許請求の範囲第９項又は第１０項記載の実施態様によ
れば、可動子・旋回し・ζ−システムの中間位置で多数
の弁横断面を同時に開放又は閉鎖することができること
によって、交差することのない弁及び３位置弁が得られ
る３゜また、外側の２つの脚部の終端区分には各１つの
ばねを受容するための横方向孔を設けることができる。

有利にはねじによってプレロード調節可能であるはねは
、２つの可動子を形成する脚部の一方若しくは他方に常
に当接し、これによって例えば可動子を中間位置で保持
すること又は弁に調和のとれた特性を与えることが可能
である。また、永久磁石システムによって生ぜしめられ
る保持力を避けるために、一方又は他方の終端位置での
み可動子にばねが作用するよう構成することもできる。

次に図面に示した実施例について本発明の構成を具体的
に説明する。

例えば空圧式シリンダを制御するための電磁弁は磁気ヘ
ッドを有しており、この磁気ヘッドはその一方側が仕切
りシート２を介在さ亡て弁ケーシング３に当接している
。この弁ケーシング３は２つの弁ケーシング半部３　′
、　ｌ　３”より成っている。これら２つの弁ケーンン
ク′２１′部３′、３“より成る弁ケーシング３は図示
していないねじによって磁気ヘッドｌに結合されている
３、この磁気ヘッド１は、仕切りシート２によって、電
磁弁によって制御される媒体の侵入１ｔコ対して保護さ
れている。

磁気ヘッドｌはＥ形の鉄心４を有して、ｒｄす、このＥ
形の鉄心舎内には、鉄心４の外で巻かれた同軸的に配置
された２つの励磁コイル５が挿入されている。しかしな
がら電磁石は１つの励磁コイルを有しているだけでもよ
い。鉄心４は合成樹脂ケーシング６内に位置している。

この合成樹脂ケーシング６は、鉄心Φの３つの脚部の、
仕切りシート２に当接する端面側だけを解放している。

鉄心生の３つの脚部と仕切りシート２と励磁コイル５と
の間の室には絶縁材７が埋め込まれている。合成樹脂ケ
ーシング６と絶縁材７とは１つの塑性材料ブロックをも
形成している。

図面で解るように、弁ケーシング３は、仕切りシート２
に当接する側で凹部を備えている。

この凹部の深さは、図示の実施例ではこの凹部の方向で
測定した弁ケーシング全体の寸法の約４０％である。第
１の室８を形成するこの四部の外側は弁ケーシングの壁
部９によって制限されており、この壁部９は、合成樹脂
ケーシング６を形成する壁部に向けられていて、この合
成樹脂ケーシング６の壁部と同一列に結合されており、
外側に対して閉じられている。

第１の室８内に位置する、電磁石の５つの磁極１０，１
１．１２を形成するために、良好に電気的に磁化可能な
材料より成る３つの内実の条片が弁ケーシング３内で壁
部９に固定されていて、これらの条片の一方側が仕切り
シート２に完全に当接している。中央の磁極１０を形成
する条片は正方、形の横断面形状を有している。

この中央の条片は、図面で解るように、鉄心牛の中央の
脚部の寸法に合わせられていて、こうして中央の脚部の
横断面形状の同一な延長部を形成している。この中央の
脚部の延長部と同程度に、２つの外側の磁極１１．１２
を形成する条片は鉄心４の２つの外側の脚部を延長して
おり、この条片は同様に、内実で良好に磁化可能な材料
より成っている。しかしながら、これらの条片は方形の
横断面形状を有しているので、その外側は所属の側方の
脚と同一列に延びていて外側を閉鎖しているのに対して
内側、つまり中央の磁極１０に向かう方向では外側の脚
部を越えて延びている。

第１の室８と、弁ケーシング３の、仕切りシート２から
離れた方の外側１３との間の中央には第２の室１４が形
成されている。この第２の室１４内には、外側１３から
延びる弁口１５が開口している。さらに、この中央に配
置された弁口１５の両側には、この弁口１５から同一の
間隔を保ちかつこの弁口１５に対して平行に延びる弁口
１６．１７が貫通している。これらの、外側１３から出
発する弁口１６．１７は、第１の室８内に突入する円筒
形の材料部分にそれぞれ開口している。これらの円筒形
の材料部分はそれぞれ１つの弁座１８，１９を形成して
いる。

これらの弁口１６．１７からは、この弁口１６．１７の
長手方向軸線に対して直角に各１つの弁口２０．２１が
第２の室１４に向かって延びている。この第２の室１４
内で、前記弁口２゜、２１はこの第２の室１４内に突入
する弁座２２．２３の中央妃それぞれ開口している。同
軸的に配置された２つの弁口２０．２１は第１若しくは
第２の弁口を形成し、２つの弁口１６．１７は第５若し
くは第４の弁口を形成している。

第１の室８と第２の室１４との間の仕切り壁は、中央で
分割された弁ケーシング３の、互いに向かい合って突出
しかつ互いに間隔を保って終っている２つの材料部分に
よって形成されている。これらの互いに向かい合って突
出する材料部分の互いに向き合う端面には各１つの環状
の台形溝が設けられている。これら２つの台形溝に保合
する横断面が２重合形状の環状シール２４は、第１の室
８を第２の室１４に対してシールしていて、金属より成
る条片２５を受容している。この条片２５は環状シール
２４にすぐ隣接して、第１の室８に向けられた側で昼い
に向き合うエツジ２６（支承部）に支承されている。こ
れらのエツジ２６は２っの材料部分によって形成され、
２腕状の旋回レバー用の旋回軸受けを形成している。条
片２５は第２の室１４内に延びていて、環状シール２４
と一体成形された合成樹脂体の内部に位置している。こ
の合成樹脂体の、横断面形状がほぼ台形の自由な終端区
分は２つの弁閉鎖部材２７．２８を形成しており、この
弁閉鎖部材２７．２８によって、弁座２２若しくは２３
、つまり第１若しくは第２の弁口が選択的に閉鎖可能で
ある。

長手方向で分割された条片２５は第１の室８内にも延び
ている。この条片２５の２つの半部は仕切り壁かられず
かな間隔を保ってまず直角に外側へ、次いで再び直角に
内側へ折り曲げられていて、横断面形状が方形である永
久磁石２９及び鏡像対称的に構成された２つの磁極片３
０を受容す・るためのＵ字形の受容部を形成している。

前記２つの磁極片３０は、永久磁石２９の互いに向き合
う側面に直接当接していて、さら、に、永久磁石２９を
越えて仕切りシート２に向かって延びており、永久磁石
２９と中央の磁極ｌＯとの間には十分な大きさのエアギ
ャップが存在している。磁気化不能な金属より成る条片
２５によって形成されたＵ字形の受容部は、合成樹脂体
３１によって取囲まれていて磁極片３０に向かって押し
つけられており、これによってこの磁極片３０は条片２
５に固く接続されている。エツジ２６から仕切り壁２に
向かって延びる、条片２５の部分と永久磁石２９と２つ
の磁極片３０と合成樹脂体３１とは、自由端部でフォー
ク状の形状を有する２腕状の旋回し、６−の−万のアー
ムを形成している。２腕状の旋回し、６−の他方のアー
ムは、条片２５の第２の室１４内に突入する部分及びこ
の部分のジャケット部によって形成されている。

永久磁石２９を越えて突出する、磁極片３０の区分３０
′（可動子）は、それぞれ２つの作業エアギャップを形
成しつつ磁極ｌＯと１１との間若しくは１０と１２との
間に係合している。

磁極１０〜１２及び磁極片３０の左右対称的な構成及び
配置によって、作業エアギートツゾ内に突入する、磁極
片３０の区分３０’が、２腕状の旋回レバーの両路端位
置で外側の２つの磁極の一方若しくは中央の磁極に確実
に当接する。全部で４つの作業エアギャップが形成され
ていることによって、作業エアギャップの総計は、電磁
石の磁気流のためにも、永久磁石の磁気流（電磁石の磁
気回路外に存在する）のためにも、区分３０’によって
形成された可動子が運動する際に一定に維持される。

合成樹脂体３１の互いに向き合う箇所には、この箇所か
ら直径方向に突き出る保持体３２が一体成形されており
、この保持体３２内に各１つの弁閉鎖部材３３若しくは
３４が挿入されて口 いる。弁閉鎖部材３３は弁孔１６に向けられて口 いて、弁閉鎖部材３４は弁孔１７に向けられている。保
持体３２内における弁閉鎖部材３３゜３４の配置形式は
、図面に示しであるように、これらの弁閉鎖部材３３．
３４が、旋回レバーが図示の中間位置を占める時に所属
の弁孔を閉鎖するように選定されている。弁閉鎖部材の
仕切りシート２に向けられた側にはそれぞれ１つのプレ
ロードのかけられたコイルばね３５の一端部が当接して
いて、このコイルばね３５の他端部は、磁極１１若しく
は１２の、弁閉鎖部材側に形成された孔内に係合してい
る。それ故、旋回レバーの旋回方向に応じて、旋回レノ
々−がその終端位置に旋回せしめられると一方の弁口が
閉鎖されるのに対して、他方の弁［Ｊは開放されるよう
になっている。

第１の室８内には、壁部９を貫通する孔３６が開口して
いる。さらに、図示の実施例では外側の２つの磁極１１
．．１２が各１つの貫通するねじ山付孔を備えており、
このねじ山伺比内に良好に磁化可能な材料より成る各１
つのねじ３７が外から接近可能にガイドされている。こ
のねじ３７によって、作業エアギャップの有効大きさが
調整される。このねじ３７に対してＦ行に、２つの外側
の磁極１１．１２内に付加的に孔（図示せず）を設けて
もよい。この孔内には各１つのコイルげねの一端部が係
合し、他端部は一方若しくは他方の磁極片３０で支えら
れる。有利には、このコイルばねのゾレロ−１は磁極の
孔内にガイドされたねじによって調節可能である。この
ばねが、磁極片３０を磁極から解除するだめに必要とす
る引き離し力を減少させるためにだけ用いられる場合に
は、ばねを磁極の孔内部に設は抑圧ピンだけを操作させ
るようにすることも可能である。この抑圧ビンによって
、磁極片３０が磁極から分離させられる際に直ちに磁極
片が分離するようになっている。

弁を４／２弁として構成すれば、この永久磁石システム
は２腕状の旋回レバーを一方又は他方の終端位置で保持
し、これらの両路端位置で２つの磁極片３０が磁極１０
．１１又は磁極１０．１２に当接するようになっている
。この場合、弁口１６．２１又は弁口１７．２０が閉じ
られる。切換えは、励磁コイル５をノξルス状に励磁す
ることによって行なわれる。それというのは、電磁石の
電磁流が、次第に縮小する作業エアギャップ内で永久磁
石の磁気流に足し算的に重畳され、次第に拡大する作業
エアギャノゾ内で引き算的に重畳されるからである。

例えば空圧式のシリンダが前記電磁弁によって制御され
るべき場合は、弁口１６が一方〇消費器接続部に接続さ
れ、弁孔１７が他方の消費器接続部に接続される。弁口
１５は圧力源に接続される。孔３６は排気口を形成して
いる。

効果 以上のように、本発明によれば、Ｊ、り広範囲の使用用
途な有し、特に４／３弁又−１４／２弁としても使用す
ることができ、かつスペースの節約された構造を有し、
できるだけ少ない電気的な切換え効率で切換え作業を行
なうことのできる電磁弁が得られた。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の１実施例による電磁弁の概略的な長手方
向断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液状及びガス状の媒体用の電磁弁であって、旋回レ
   バーを有しており、該旋回し・々−が電磁石システムに
   よって可動であって、この旋回し、Ｓ−に少な（とも１
   つの弁閉鎖部材が配属されていて、この弁閉鎖部材によ
   って、少な（とも１つの弁口が閉鎖可能又は絞り可能で
   ある形式のものにおいて、 （イ）電磁石システムに付加的に永久磁石システム（２
   ９）が設けられていて、この永久磁石システム（２９）
   の電磁回路が電磁石システムの可動子（３０’）を介し
   て閉じられるようＫなっており、 （ロ）少なくとも部分的に可動子（３０’）によって形
   成されたアームによって、ｌ−〕又はそれ以上の付加的
   な弁閉鎖部材（３３，３４）が移動せしめられるように
   なっていて、該弁閉鎖部材（３３，３４）によって、第
   １若しくは第２の弁口（２０、２１）と連絡する第３及
   び第４の弁口（１６，１７）が閉鎖されるようになって
   おり、 （ハ）第１及び第２の弁口（２０，２１）が閉鎖可能に
   開口する一方の室（１４）に、及び／又は第３及び第４
   の弁口（１６，１７）が閉鎖可能に開口する、前記室（
   １４）に対して仕切られた他方の室（δ）に、少な（と
   も１つの付加的な孔（１５，３６）が開口している、 ことを特徴とする、電磁弁。 ２、を磁石システムの１つ又はそれ以上の励磁コイル（
   ５）がＥ字状又はＭ字状の鉄心（４）に設けられており
   、この鉄心（４）の３つの脚部がそれぞれ１つの磁極（
   １０，１１，１２）を形成していて、これらの磁極（１
   ０，１１，１２）間に、４つの作業エアギャップを形成
   しつつ可動子（３０’　）の２つの極が係合している、
   特許請求の範囲第１項記載の電磁弁。 ３．１つ又はそれ以上の永久磁石（２９）が、可動子（
   ３０ｊ）を介して流れる電磁石システムの電磁流の外で
   、磁極片（３０）の間に配置されている、特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の電磁弁。 屯　磁極片（３０）が旋回し・ζ−の支承部（２６）と
   は反対側の、永久磁石（２９）の端部を越えて突出して
   いて、この突出′する区分が可動子（３０’）の２つの
   極を形成している、特許請求の範囲第３項記載の電磁弁
   。 ５８　電磁石システムと弁ケーシング゛１′２部とが、
   鉄心（４）の中央の脚部を通過する中央平面を中心にし
   て左右対称に形成され−Ｃい゛（、永久磁石システムを
   含む可動子（３０’）ノ＋″−旋回し・２−の長手方向
   軸線を中心にして左右対称忙形成されており、旋回レバ
   ーの中間位置でこの旋回レノクーの長手方向中火平面が
   鉄心（４）の中央平面に位置している、特許請求の範囲
   第２項記載の電磁弁。 ６、第３及び第４の弁口（１６，１７）に配属された弁
   閉鎖部材（３３、３４）が側方で、可動子（３０’）を
   形成するアームから突出する保持体（３２）によって保
   持されている、特許請求の範囲第１項から第５項までの
   いずれが１項記載の電磁弁。 ７、　前記保持体（３２）が、永久磁石（２９）と、こ
   の永久磁石（２９）に当接する、２つの磁極片（３０）
   の区分とを取り囲む合成樹脂体（３１）に一体成形され
   ている、特許請求の範囲第６項記載の電磁弁。 ８　第３及び第４の弁口（１６，１７）に配属された弁
   閉鎖部Ｕ’（ａ３．３＋）が、この弁閉鎖部材（３３，
   ３４）を所属の弁座に対して押しつける各１つのばね（
   ３５）によって負荷されている、特許請求の範囲第１項
   から第７項までのいずれか１項記載の電磁弁。 ９、第３及び第４の弁口（１６，１７）に配属された弁
   閉鎖部Ｕ（３３，３４）が、旋回レバーの中間位置で第
   ３の弁口と第牛の弁口とが同時に閉鎖又は開放する形式
   で保持体（３２）内で保持されている、特許請求の範囲
   第８項記載の電磁弁。 １０、第１及び第２の弁口に配属された弁閉鎖部材（２
   ７，２８）が、旋回し・ξ−の中間位置で第１の弁口と
   第２の弁口とが同時に閉鎖又は開放されるような形式で
   保持されている、特許請求の範囲第９項記載の電磁弁。 １１、鉄心（４）の２つの外側の脚部が、磁極（１１，
   １２）を形成する終端区分でそれぞれ少なくとも１つの
   、隣接する作業エアギャップに開口するねじ山付横方向
   孔を備えておりこのねじ山付横方向孔内に外から接近可
   能な各１つのねじ（３７）がガイドされている、特許請
   求の範囲第２項から第１０項までのいずれか１項記載の
   電磁弁。 〕２．鉄心（４）の外側の両脚部が、磁極（１１゜１２
   ）を形成する区分内で、隣接する作業エアギャップに開
   口する少なくとも１つの横方向孔を備えており、該横方
   向孔内に、可動子で支承される各１つのばねが配置され
   ている特許請求の範囲第２項から第１１項までのいずれ
   か１項記載の電磁弁。 １３、旋回レノｚ−がばねシステムによって中間位置に
   保持されていて、この中間位置力・ら無段階に電流又は
   電圧接続位置へ旋回せしめられるようになっている、特
   許請求の範囲第１項から第１２項までのいずれか１項記
   載の電磁弁。 １４、それぞれ１つの弁閉鎖部材が複数の弁座を交互に
   又は同時に閉鎖可能である、特許請求の範囲第１項から
   第１３項までのいずれか１項記載の電磁弁。 １５、可動子（３０’）が回転可能に支承されている、
   特許請求の範囲第１項から第１４項までのいずれか１項
   記載の電磁弁。 １６、電磁場のための作業エアギャップの総言十カー可
   動子の位置とは無関係に一定である、特許請求の範囲第
   １項から第１５項までのいずれか１項記載の電磁弁。 、１７．旋回し４−と可動子とが２腕状のアームの１部
   を形成している、特許請求の範囲第１項から第１６項ま
   でのいずれか１項記載の電磁弁。