WO2017199803A1

WO2017199803A1 - 電磁弁

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Publication number: WO2017199803A1
Application number: PCT/JP2017/017637
Authority: WO
Inventors: 芳村親一; 梅田和寛
Original assignee: Smc株式会社
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2017-11-23
Also published as: RU2728545C2; DE112017002526T5; MX2018014200A; RU2018144577A3; TW201812199A; RU2018144577A; JP2017207158A; KR102241234B1; US20190154166A1; TWI729123B; KR20190007432A; US10746316B2; JP6698251B2; CN109196260A; BR112018072354A2; CN109196260B

Abstract

【課題】ソレノイドの励磁によって可動鉄芯を変位させることで弁体を動作させる電磁弁において、より合理的な改良設計によって製造コストをより抑制することが可能なものを提供する電磁弁を提供する。【解決手段】可動鉄芯４０が、断面略矩形のプレート状に形成された鉄芯部４３と、該鉄芯部４３に連なる弁支持部とを有し、該弁支持部は、一対の支持アーム４５，４５を有していて、該一対の支持アーム４５，４５は、上記可動鉄芯４０の幅方向に並行して配設されると共に、上記鉄芯部４３に継目無く一体に連なっており、上記可動鉄芯４０の厚さ方向一側の表面５０及び他側の表面５０はそれぞれ、上記鉄芯部４３と上記一対の支持アーム４５，４５とに亘って連続的に延びる単一の平面からなっていて、互いに平行を成しており、上記一対の支持アーム４５，４５の間に弁体３が支持されている。

Description

電磁弁

　本発明は、ソレノイドを励磁して可動鉄芯を変位させることにより弁体を該可動鉄芯の変位方向に動作させ、それによって複数のポート間の接続状態を切り換える電磁弁に関するものである。

　ソレノイドを励磁して可動鉄芯を変位させることによって弁体を該可動鉄芯の変位方向に動作させ、それによって複数のポート間の接続状態を切り換えるように構成された電磁弁は、特許文献１に開示されているように、既に従来からよく知られている。
　この特許文献１に開示された電磁弁においては、上記可動鉄芯が断面略矩形に形成されていて、この可動鉄芯の軸方向の一端に、樹脂製材料から成る弾性部を備えた弁体が固定的に取り付けられてる。また、弁ボディ内には、上記弁体が収容された弁収容室が形成されていて、該弁収容室には複数のポートが連通されている。そして、該弁収容室の底面には、それらポートの中の一つに連通する開口部が開設されており、その開口部の周囲を取り囲むように上記弁体の弾性部が接離する弁座が形成されている。

　しかしながら、この従来の電磁弁においては、上記可動鉄芯と弁体との接続構造が複雑に成りやすいことから、設計上、製造コストが嵩みがちであり、そのため、より合理的な改良設計によって製造コストをより抑制することが望まれる。

特開２００３－１７２４７２号公報

　そこで、本発明の技術的課題は、ソレノイドの励磁によって可動鉄芯を変位させることで弁体を動作させる構造の電磁弁を、より合理的な設計構造に改良することにより、低コストで提供することができるようにすることにある。

　上記課題を解決するため、本発明に係る電磁弁は、軸方向一端側の第１端及び軸方向他端側の第２端を有していて、ソレノイドの励磁作用により上記軸方向に変位する可動鉄芯と、圧力流体が出入りする複数のポート及びこれらポートが連通する弁室を備えた弁ボディと、上記弁室内に収容されていて、上記可動鉄芯の軸方向への変位により該弁室内の弁座に接離して上記ポート間の接続状態を切換える弁体とを有する電磁弁であって、上記可動鉄芯は、断面略矩形のプレート状に形成された上記第１端側の鉄芯部と、該鉄芯部に連なる上記第２端側の弁支持部とを有し、上記弁支持部は、一対の支持アームを有していて、該一対の支持アームは、上記可動鉄芯の幅方向に並行して配設されると共に、上記鉄芯部に継目無く一体に連なっており、上記可動鉄芯の厚さ方向両側の表面はそれぞれ、上記鉄芯部と上記一対の支持アームとに亘って連続的に延びる単一の平面からなっていて、互いに平行を成しており、上記一対の支持アームの間に上記弁体が支持されていることを特徴とするものである。
　このように、本発明によれば、可動鉄芯の鉄芯部と弁支持部とを継ぎ目なく一体成形することで、部品点数を抑制して、可動鉄芯の構造や形態も簡素化することができるようになり、その結果、製造コストを抑制することが可能となる。

　本発明において、好ましくは、上記弁体が、上記一対の支持アームの間で該支持アームに対して軸方向に相対動可能に支持され、上記弁室内には、上記弁体を上記弁座側に向けて付勢することによって該弁体を該弁座に着座させる弾性部材が設けられ、上記一対の支持アームには、可動鉄芯が上記弾性部材による弁体の付勢方向とは逆方向に変位するときに、上記弁座に着座した弁体の被係合部に係合することにより、該弁体を上記弾性部材の付勢力に抗して上記弁座から離間させる弁係合部が設けられていることである。
　このように、弁体を可動鉄芯に固定的に設けることなく別体とすることによって、可動鉄芯の弁支持部の設計自由度がさらに増すため、該弁支持部の構造や形態をより簡素化することが可能となる。

　また、より好ましくは、上記可動鉄芯が上記弾性部材による弁体の付勢方向に変位することによって該弁体が上記弾性部材で上記弁座に着座させられたとき、上記弁係合部が該弁体に対して非接触となるように構成されていることである。
　そうすることにより、弁体が弁座に当接して着座するときに、可動鉄芯の運動エネルギーが弁体に直接作用するのを防ぐことができるため、弁体に対して軸方向に作用する外力を緩和することができる。よって、そのような外力が弁体に繰り返し作用することによる該弁体の摩耗や不可逆的な変形（永久歪み）を抑制することができ、該弁体の軸方向における寸法の経時的な変化を抑制することが可能となる。その結果、可動鉄芯のストローク量、すなわち弁座からの弁体の離間量の変動が抑制されて、該弁座を通じて流れる流体の流量や電磁弁の応答性の変動を可及的に抑制することが可能となる。

　また、本発明の好ましい構成によれば、上記弁座は、上記弁室内の上記可動鉄芯の第２端に対向する底壁面に形成され、上記支持アームの先端面は、軸と直交する平面をなし、上記底壁面にはアーム当接面が形成され、該アーム当接面は、上記支持アームの先端面と平行を成す平面により形成されていて、上記可動鉄芯の変位に伴って上記先端面が該アーム当接面に接離し、上記可動鉄芯が第２端側に変位して弁体が上記弁座に着座したとき、上記支持アームの先端面が上記アーム当接面に当接すると共に、上記弁係合部と上記弁体の被係合部との間に、可動鉄芯のストローク量よりも小さい軸方向の空隙が形成される。
　そうすることにより、上記弁体が弁座に当接して着座したときに、可動鉄芯が弁ボディに対して正確に位置決めされるため、電磁弁の応答性をより正確に管理することが可能となる。

　また、本発明の好ましい構成によれば、上記弁座は、上記弁室の底壁面に形成された第１弁座であり、該弁室内の上記軸に沿って該第１弁座と相対する位置に第２弁座が設けられ、上記弁体は、上記第１弁座と第２弁座との間に配置される共に、上記弾性部材により上記第１弁座側に向けて常時付勢されており、上記一対の支持アームに設けられた弁係合部は、軸方向にバネ性を有する薄板から成っていて、可動鉄芯が上記第２端側から第１端側へと変位するときに、上記第１弁座に着座した弁体の被係合部に係合することにより、該弁体を上記弾性部材の付勢力に抗して該第１弁座から離間させると共に上記第２弁座に着座させる。
　このように、一対の支持アームに設けられた弁係合部を軸方向にバネ性を有する薄板によって形成したので、弁体が第２弁座に当接して着座するときに、弁体に対して作用する軸方向の外力を、該弁係合部が吸収することで緩和することができる。そのため、そのような外力が弁体に繰り返し作用することによる該弁体の摩耗や不可逆的な変形（永久歪み）を可及的に抑制することができる。

　本発明のより好ましい構成によれば、上記一対の支持アームは、それらの先端部間に、互いに背向する方向に突出する係合爪をそれぞれ有し、上記一対の支持アームの先端部間には、金属薄板で断面略Ｕ字形に形成されたキャップ部材が取り付けられ、該キャップ部材には、上記一対の支持アームの係合爪に係合する一対の係合用開口と、該一対の係合用開口間に配設されて上記弁体が第１弁座に着座することを許容する弁用開口とが設けられ、上記弁用開口の周縁部に上記弁係合部が形成され、上記弁体の第１弁座側を向いた端面に上記被係合部が形成される。
　このようにすることで、可動鉄芯の弁支持部に対する弁体の装着、及び上記弁係合部の形成を、金属薄板から成る簡単な構造のキャップ部材にて実現することが可能となる。

　さらに、本発明に係る電磁弁において、好ましくは、上記弁体は、互いに逆方向に開口し且つ軸方向に延びる一対のガイド溝を有していて、該一対のガイド溝に上記一対の支持アームが軸方向に相対動可能に嵌合することにより、該一対の支持アームの間に軸方向に摺動自在なるように支持されていることである。
　そうすることにより、弁体が可動鉄芯の軸と直交する方向へ移動するのを防止することができるため、弁体の軸のぶれを防止することができ、弁体を確実に弁座に対して着座させることが可能となる。

　このとき、より好ましくは、上記弁座は、弁室の上記可動鉄芯の第２端と対向する底壁面に形成され、上記一対の支持アームは、互いに背向する方向に突出する係合爪をそれぞれ有し、上記一対の支持アームの先端部間には、金属薄板で断面略Ｕ字形に形成されたキャップ部材が取り付けられ、該キャップ部材には、上記一対の支持アームの係合爪に係合する一対の係合用開口と、該一対の係合用開口間に配設されて上記弁体が第１弁座に着座することを許容する弁用開口とが設けられ、上記弁用開口の周縁部に上記弁係合部が形成され、該弁係合部は、可動鉄芯が上記第２端側から第１端側へと変位するときに、上記弁体の弁座側を向いた端面に係合することである。
　このようにすることで、可動鉄芯の弁支持部に対する弁体の装着、及び上記弁係合部の形成を、金属薄板から成る簡単な構造のキャップ部材にて実現することが可能となる。

　さらに、本発明に係る電磁弁において、好ましくは、該電磁弁はソレノイド部を有し、該ソレノイド部は、中心穴内に上記可動鉄芯の鉄芯部が軸方向に摺動自在に嵌合されると共に外周にコイルが巻かれたボビンと、該ボビンにおける上記弁ボディ側の端部に上記中心穴の開口部を取り囲むように配設された磁性体リングとを有し、上記ボビンの中心穴は、断面略矩形に形成されていて、一対の第１内面と他の一対の第２内面とを有し、上記一対の第１内面は、上記鉄芯部の厚さ方向両側の互いに平行を成す一対の表面に対向し、上記一対の第２内面は、上記鉄芯部の幅方向両端の互いに平行を成す一対の側端面と対向しており、上記一対の第１内面の幅方向の両側部には、第１内面間の距離を中間部よりも狭める段部が形成され、該段部は上記第２内面へと連なり、上記一対の第２内面には、一対の突条が軸方向に形成されており、上記鉄芯部の一対の側端面が上記一対の突条により軸方向に摺動自在に支持されると共に、上記鉄芯部の一対の表面が上記段部により軸方向に摺動自在に支持され、上記鉄心部は、上記磁性体リングを貫通して先端が弁ボディ側へと突出している。
　このように、可動鉄芯における両側端面及び一対の表面の両側部が、ボビンの中心穴内において、突条及び段部によって摺動自在に支持されているため、可動鉄芯の軸がぶれるのを効果的に防止することができる。

　このとき、より好ましくは、上記中心穴の開口部には、上記一対の第２内面から軸方向に延出する一対の係合突壁が設けられ、上記磁性体リングには、上記係合突壁が嵌合する被係合穴部が設けられ、該被係合穴部への係合突壁の嵌合によって磁性体リングがボビンと同軸位置に位置決めされている。
　そうすることで、可動鉄芯が磁性体リングに接触することによるソレノイド部の効率低下をより確実に防止することが可能となる。

　以上のように、本発明に係る電磁弁によれば、可動鉄芯の鉄芯部と弁支持部とを継ぎ目なく一体成形することで、部品点数を抑制して、可動鉄芯の構造や形態も簡素化することができるようになり、その結果、製造コストを抑制することが可能となる。

本発明に係る電磁弁の一実施形態を示す消磁状態での側断面図である。図１の縦断面図である。図１における弁室内周辺の状態を示す概略的な要部拡大断面図である。上記電磁弁における励磁時の状態を示す側断面図である。図４の縦断面図である。図４における弁室内周辺の状態を示す概略的な要部拡大断面図である。本実施形態におけるソレノイド部に関連する部品を分解して示す概略的な斜視図である。図４のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った要部拡大断面図である。可動鉄芯における一対の支持アームにキャップ部材を装着する前の状態を示す概略的な斜視図である。図９の状態から上記一対の支持アーム間に弁体のガイド溝を嵌合させた状態を示す概略的な斜視図である。図１０の状態から一対の支持アーム間にキャップ部材を架設させた状態を示す概略的な斜視図である。ボビンの中心穴内に可動鉄芯を収容した状態を示す概略的な断面図である。ボビンにおける弁ボディ側の開口部を示す概略的な平面図である。図１のＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿った要部拡大断面図である。ボビンの係合突部に磁性体リングを取り付けた状態を示す概略的な斜視図である。

　図１－図１５は、本発明に係る電磁弁の一実施形態を示している。本発明に係る電磁弁１は、大きく分けると、エア等の圧力流体が流れる流路を切り換えるための弁体３を有する主弁部２と、該主弁部２の弁体３を駆動するソレノイド部７とによって構成され、これら主弁部２とソレノイド部７とは、電磁弁１の軸Ｌ方向に直列に結合されている。

　上記主弁部２は、図１及び図２から分かるように、断面形状が矩形の弁ボディ１０を有している。この弁ボディ１０の一方の側面には、供給ポートＰと、出力ポートＡと、排出ポートＲとが設けられている。また、上記弁ボディ１０の内部には、上記供給ポートＰと出力ポートＡと排出ポートＲとがそれぞれ連通する弁室１１が形成されている。なお、これら各ポートにはガスケット２９が装着されている。

　図１及び図４に示すように、上記弁室１１には、上記弁体３が接離する第１弁座１２及び第２弁座１３が設けられ、これら第１弁座１２と第２弁座１３とは、上記軸Ｌ方向に対向して配設されている。上記第１弁座１２は、弁室１１の底壁面１４に、該底壁面１４の略中央位置に形成された供給通孔１５の回りを囲むように形成されていて、ソレノイド部７側に向けて突出している。また、供給通孔１５は、上記底壁面１４よりも弁ボディ１０の底側に設けられた供給用連通路１６に連通し、該供給用連通路１６は、上記供給ポートＰに接続されており、それにより、上記供給ポートＰは、上記供給通孔１５を通じて弁室１１内に連通している。

　一方、上記第２弁座１３は、弁室１１に装着されたリテーナ１７に設けられている。このリテーナ１７は、樹脂製材料から成るもので、上記弁室１１の内部に、上記弁体３より該弁室１１の開口端側（ソレノイド部７側）に位置するように収容されていて、上記弁室１１の内周壁に嵌合する環状外周部２０と、環状外周部２０の内側に上記第１弁座１２に向けて突出するように形成された突出部１９とを有している。

　図１及び図２に示すように、上記リテーナ１７に形成された突出部１９の先端（頂部）には、上記排出ポートＲに連通する排出通孔２１が形成されており、当該排出通孔２１の周囲に円環状の上記第２弁座１３が形成されている。上記環状外周部２０には環状溝２２が形成され、この環状溝２２の軸Ｌ方向両側の位置に、弁室１１内の気密を保つためのシール部材２３がそれぞれ装着されている。上記環状溝２２は、上記排出通孔２１に連通する排出用連通路２４と連通しており、それにより、上記排出ポートＲが、該環状溝２２、排出用連通路２４、排出通孔２１を通じて弁室１１の内部に連通している。また、上記突出部１９と環状外周部２０との間には、後述する可動鉄芯４０の一対の支持アーム４５，４５が挿通される一対の挿通孔２５，２５が形成されている（図１及び図９参照）。

　図１及び図４に示すように、上記弁室１１内の、上記第１弁座１２と第２弁座１３との間の空間には、ポペット式の上記弁体３が収容されている。該弁体３は、例えばゴムのような弾性とシール性とを併せ備えた樹脂素材で略矩形状に形成されていて、この弁体３が第１弁座１２及び第２弁座１３に接離することで、上記各ポートＰ，Ａ，Ｒ間の接続状態が切り換えられる。また、上記弁体３と、上記弁ボディ２に対して固定関係にある上記リテーナ１７との間には、コイルばねから成る弾性部材２６が介装され、この弾性部材２により該弁体３が、第１弁座１２に向けて常時付勢されており、ソレノイド部７が非励磁状態（消磁状態）にあるとき、上記弁体３は、上記弾性部材２６の付勢力によって第１弁座１２に着座する（図１－図３参照）。なお、本実施形態では、リテーナ１７における上記突出部１９の基端側が、上記弾性部材２６のためのばね座として機能する。

　また、図８に示すように、上記弁体３には、該弁体３の幅方向（図８において左右方向）の端面に、互いに逆方向に開口する一対のガイド溝３ａ，３ａが、それぞれ上記軸Ｌ方向に延在するように形成されている。そして、これらガイド溝３ａ，３ａに後述する可動鉄芯４０の一対の支持アーム４５，４５が嵌合することにより、上記弁体３が、該一対の支持アーム４５，４５間に軸Ｌ方向に摺動自在に支持されている。上記ガイド溝３ａ，３ａを設けたことによって、弁体３が可動鉄芯４０の軸と直交する方向に移動するのを防止することができるため、弁体３の軸のぶれを防止することができ、該弁体３を確実に第１弁座１２及び第２弁座１３に対して着座させることができる。

　次いで、上記ソレノイド部７について説明する。図１及び図７に示すように、このソレノイド部７は、軸Ｌ方向の一端側（図１において上側）がボンネット３１で閉じられた横断面矩形状の磁気カバー３０を有している。図１に示すように、この磁気カバー３０の内部には、外周に励磁コイル３２が巻かれたボビン６０と、このボビン６０の中心穴６０ａに装着された固定鉄芯３５と、該中心穴６０ａ内に軸Ｌ方向に摺動自在に嵌合された可動鉄芯４０と、ボビン６０の弁ボディ２側の端部に、上記中心穴６０ａの開口部を取り囲むように配設された磁性体リング８０とが設けられている。図１及び図４に示されているように、上記ボンネット３１とボビン６０との間、及びボビン６０と磁性体リング８０との間には、それぞれ環状溝６０ｂが形成され、該環状溝６０ｂにシール部材３８がそれぞれ取り付けられている。また、磁気カバー３０の側面からは、上記励磁コイル３２に電気的に接続される一対のコイル端子３９，３９が突出し、これらのコイル端子３９，３９にリード線がそれぞれ接続される。

　上記固定鉄芯３５は、金属製材料で略矩形プレート状に形成されており、その軸Ｌ方向の一端側（図１における上端側）にフランジ部３５ａが設けられている。該固定鉄芯は３５は、上記フランジ部３５ａを、ボビン６０におけるボンネット３１側の端部と係合させた状態で、該ボビン６０と上記ボンネット３１との間で挟持されている。

　一方、上記可動鉄芯４０は、ソレノイド部７の励磁及び消磁作用によって上記軸Ｌ方向に変位し、その軸Ｌ方向の変位により、上記弁体３を、第１弁座１２及び第２弁座１３に着座させるように構成されている。すなわち、励磁コイル３２が通電状態（励磁状態）にあるとき、図４－図６に示すように、上記可動鉄芯４０は固定鉄芯３５に吸着されて、上記弁体３が第１弁座１２を開放して第２弁座１３に着座し、上記供給ポートＰと出力ポートＡとが弁室１１を介して連通する。
　これとは逆に、上記励磁コイル３２が非通電状態（消磁状態）にあるときは、図１－図３に示すように、上記可動鉄芯４０は固定鉄芯３５から離間して、上記弁体３が第２弁座１３を開放して第１弁座１２に着座し、上記出力ポートＡと排出ポートＲとが弁室１１を介して連通する。

　上記可動鉄芯４０は、上記軸Ｌ方向一端側の第１端と他端側の第２端とを有していて、第１端側には、断面が略矩形のプレート状をした鉄芯部４３が形成され、第２端側には、該鉄芯部４３の端面４３ａよりも軸Ｌ方向に突出する弁支持部（支持アーム４５）が形成されている。上記鉄芯部４３は、固定鉄芯３５側を向いていて、上記励磁コイル３２に対する通電又は非通電により、上記固定鉄芯３５に対して吸着或いは離間する部分である。

　図１及び図４に示すように、上記弁支持部は、上記鉄芯部４３に継目無く一体に連なる一対の支持アーム４５，４５によって形成されている。これら支持アーム４５，４５は、上記可動鉄芯４０の幅方向（図１において左右方向）の両端に、軸Ｌに関して左右対称をなすように並設されている。上記可動鉄芯４０は、磁性を有する単一の金属板から成り、このような金属板を打ち抜くことで、上記鉄芯部４３と弁支持部（即ち、支持アーム４５）とが一体に形成されている。それにより、図２及び図９－図１１に示すように、上記可動鉄芯４０の厚さ方向（図２の左右方向）両側の互いに平行を成す一対の表面（側面）５０，５０の各々は、上記鉄芯部４３と支持アーム４５，４５とに亘って連続的に延びる単一の平面をなしている。

　図１及び図４に示すように、上記一対の支持アーム４５，４５は、上記リテーナ１７に開設された上記一対の挿入孔２５，２５を通じて、上記弁ボディ３における弁室１１内まで延出し、当該弁室１１内において、上記弁体３に形成された上記一対のガイド溝３ａ，３ａ（図８参照）に、該弁体３に対して軸Ｌ方向に相対的に変位自在なるように嵌合している。それにより、上記弁体３は、該一対の支持アーム４５，４５間に、上記軸Ｌ方向に摺動自在に支持されていることになる。
　このように、上記弁体３を可動鉄芯４０に固定的に設けることなく、該可動鉄心４０に可動に支持させることにより、該可動鉄芯４０の弁支持部の設計の自由度がさらに増すため、該弁支持部の構造や形態をより簡素化することが可能となる。

　また、図３及び図６に示すように、上記一対の支持アーム４５，４５は、それらの先端部に、互いに背向する方向に突出する鉤状の係合爪４７，４７をそれぞれ有している。この係合爪４７，４７の先端部には、支持アーム４５の先端面４６側に向けて次第に軸Ｌに近づく方向に傾斜する傾斜面４７ａが形成され、係合爪４７，４７の基端部には、軸Ｌと直交する端面から成る係合面４７ｂが形成されている。

　さらに、図３及び図６、図９に示すように、上記一対の支持アーム４５，４５の先端部間には、ばね性を有する金属薄板で断面略Ｕ字形に形成されたキャップ部材７０が架設されている。上記キャップ部材７０には、上記係合爪４７，４７に係合する一対の係合用開口７１，７１と、これら一対の係合用開口７１，７１間に位置する弁用開口７２とが設けられ、この弁用開口７２を通じて弁体３が上記第１弁座１２に着座する。

　図９に示すように、上記キャップ部材７０は、上記軸Ｌと直交する方向に延びて該軸Ｌ方向にバネ性を有する薄板状の弁係合部７３と、該弁係合部７３の左右両端側から略垂直方向に延出する一対の係止部７４，７４とを有し、これら弁係合部７３と係止部７４との連結部分は滑らかな弧状をなしている。上記弁係合部７３は、可動鉄芯４０が固定鉄芯３５に吸着された際に、図６のように、第１弁座１２に着座した弁体３の被係合面４（第１弁座１２側を向く端面）に係合する。それによって、該弁体３を、上記弾性部材２６の付勢力に抗して該第１弁座１２から離間させると共に、上記第２弁座１３に着座させる。また、この弁係合部７３には、上記弁用開口７２が設けられていて、図３に示すように、弁体３がこの弁用開口７２を通じて上記第１弁座１２に着座することができるように成っている。

　また、図９に示すように、上記係合用開口７１，７１は、矩形状に形成され、上記弁係合部７３と上記係止部７４とに跨る位置に設けられている。なお、係止部７４の先端側には、外方に屈曲する屈曲部７５が設けられている。これにより、可動鉄芯４０の弁支持部（支持アーム４５）に対する弁体３の装着、及び弁係合部７３の形成を、金属薄板から成る簡単な構造のキャップ部材７０にて実現することが可能になる。

　上記キャップ部材７０を上記支持アーム４５，４５間に取付ける作業は、次のようにして行う。先ず、図９に示すように、可動鉄芯４０、リテーナ１７、弾性部材２６、弁体３、キャップ部材７０を準備したのち、上記リテーナ１７の突出部１９の外周に、上記コイルばねから成る弾性部材２６を取り付ける。それから、上記可動鉄芯４０と、上記弾性部材２６が装着されたリテーナ１７との軸を合わせ、一対の支持アーム４５，４５を、リテーナ１７の軸Ｌ方向の一方側（突出部１９の反対側）から該リテーナ１７の挿通孔２５，２５に挿通する。それと共に、弁体３を、可動鉄芯４０（支持アーム４５）の反対側（突出部１９側）から、弾性部材２６の付勢力に抗して該リテーナ１７側に向けて押し込み、上記挿通孔２５，２５から延出する一対の支持アーム４５，４５間に該弁体３のガイド溝３ａ，３ａを嵌合させた状態とする（図１０参照）。その状態で、上記キャップ部材７０を該支持アーム４５，４５間に取り付ける。

　その際、図１０に示すように、上記キャップ部材７０の開口側（係止部７４側）を上記支持アーム４５，４５の先端面４６，４６に対向させた状態で、該キャップ部材７０を支持アーム４５，４５に対して相対的に押し込むと、該キャップ部材７０における一対の係止部７４，７４の屈曲部７５が、上記支持アーム４５の先端部に設けられた係合爪４７の傾斜面４７ａに乗り上がるため、上記一対の係止部７４，７４間の間隔が弾性的に拡大する。そして、係止部７４の係止用開口７１の開口縁（自由端側）が、上記係合爪４７の係合面４７ｂの位置まで変位し、当該係止用開口７１の位置と係合爪４７の位置とが合致すると、拡開した係止部７４，７４が弾性で復帰することにより、図１１に示すように、係合爪４７が係止用開口７１に嵌り、支持アーム４５に対するキャップ部材７０の取付が完了する。

　また、図３、図４及び図６に示すように、上記一対の支持アーム４５，４５の上記先端面４６，４６は、軸Ｌと直交する平面に形成されている。一方、これら先端面４６，４６と対向する弁室１１の上記底壁面１４には、該先端面４６，４６が接離する一対のアーム当接面２７，２７が形成されている。一対のアーム当接面２７，２７は、上記支持アーム４５の先端面４６と平行する平面である。また、これらアーム当接面２７，２７は、底壁面１４に設けられた上記第１弁座１２の両側、すなわち、弁ボディ１０の幅方向（図３において左右方向）両側に設けられ、それぞれソレノイド部７側に向けて突出している。アーム当接面２７が底壁面１４から弁室１１内へ突出する高さは、第１弁座１２が底壁面１４から弁室１１へ突出する高さより低い。すなわち、アーム当接面２７は第１弁座１２よりも底壁面１４に近い位置にある。

　本実施形態においては、図１及び図３に示すように、上記可動鉄芯４０が上記第２端側（第１弁座１２側）に変位して弁体３が上記第１弁座１２に着座したとき、上記一対の支持アーム４５，４５の先端面４６，４６は、上記アーム当接面２７，２７に当接する。その際、図３に示すように、上記キャップ部材７０の弁係合部７３は、弁体３の被係合部４に非接触となり、該弁係合部７３と上記被係合部４との間には、上記可動鉄芯４０のストロークよりも小さい空隙Ｇが形成される。

　一方、上記可動鉄芯４０を収容するボビン６０の中心穴６０ａは、図１２に示すように、一対の第１内面６１，６１と他の一対の第２内面６５，６５とによって断面略矩形状に形成されている。上記第１内面６１，６１は、上記可動鉄芯４０の厚さ方向両側に位置する一対の表面５０，５０に対向し、上記第２内面６５，６５は、該可動鉄芯４０（鉄芯部４３）の幅方向（図１２の左右方向）の両端に位置して互いに平行を成す一対の側端面５１，５１に対向している。

　上記一対の第１内面６１，６１の幅方向の両側部６２，６２には、これら第１内面６１，６１間の距離を、それら両側部６２，６２に挟まれた中間部６３よりも狭めるための段部６４が形成されている。この段部６４は、上記軸Ｌ方向に延在すると共に、中心穴６０ａの周方向には、上記第１内面６１の両側部６２，６２から上記第２内面６５へと連なっている。また、上記一対の第２内面６５，６５には、一対の突条６６，６６が上記軸Ｌ方向にそれぞれ形成されている。上記突条６６は、第２内面６５，６５から互いに対向する向き（内向き）に形成され、その断面形状は円弧状である。

　このようにして上記可動鉄芯４０の鉄芯部４３は、上記ボビン６０の中心穴６０ａ内に挿入されることにより、一対の側端面５１，５１が上記一対の突条６６，６６によって軸Ｌ方向に摺動自在に支持されると共に、一対の表面５０，５０が上記段部６４によって軸Ｌ方向に摺動自在に支持される。また、該可動鉄心４０は、上記磁性体リング８０を貫通して先端が弁ボディ２側へと突出している。
　このように、本実施形態では、可動鉄芯４０の両側端面５１，５１と、一対の表面５０，５０の両側部とが、ボビン６０の中心穴６０ａ内で突条６６及び段部６４によって摺動自在に支持されているため、可動鉄芯４０の軸がぶれるのを効果的に防止することができる。

　さらに、図７及び図１３－図１５に示すように、上記中心穴６０ａの弁ボディ２側を向く開口部には、上記一対の第２内面６５，６５から上記軸Ｌ方向に延出する一対の係合突壁６７，６７が設けられている。また、中心穴６０ａを取り囲むように配置された上記磁性体リング８０には、被係合穴部８１が設けられ、該被係合穴部８１の内部に上記係合突壁６７，６７が嵌合することにより、上記磁性体リング８０は、上記ボビン６０と同軸をなすように位置決めされている。

　図７及び図１３－図１５に示すように、上記ボビン６０の係合突壁６７は、上記可動鉄芯４０の両側部５１，５１に対向する側壁部６８と、この側壁部６８の両側（図１３における上下方向両側）の半円形状をした弧状壁部６９とから成っている。一方、上記磁性体リング８０の被係合孔部８１は、図７、図１４及び図１５に示すように、上記可動鉄芯４０の一対の表面５０，５０に対向して平行に延びる一対の第１面部８２，８２と、これら第１面部８２，８２の両側に設けられた第２面部８３，８３とから成っている。上記第１面部８２，８２間の距離は、上記可動鉄芯４０の板厚（一対の表面５０，５０間の距離）、及び、中心穴６０ａにおける第１内面６１の中間部６３，６３間の距離より大きく形成されている。
　また、上記第２面部８３は、上記係合突部６７が係合する部分であって、上記第１面部８２と直交する向きに延びる直線部８４と、該直線部８４の両側に形成された半円弧状の弧状部８５とから成っている。上記直線部８４は、係合突壁６７における上記側壁部６８の外周面に係合し、また、弧状部８５は、該係合突壁６７における弧状端部６９の外周面に係合するように構成されている。

　なお、この磁性体リング８０は、図１４に示すように、平面視略矩形状の外周面を有しており、その外周面における幅方向の両側面には、一対の凹部８６，８６が設けられ、該一対の凹部８６，８６は、上記弁ボディ２の弁室１１に形成された一対の内向き突部２８，２８に係合している。
　上述のように、中心穴６０ａの開口部に磁性体リング８０を取付ける際、図１４に示すように、上記ボビン６０の係合突部６７と、該磁性体リング８０の被係合穴部８１とを係合させると共に、上記凹部８６と内向き突部２８とを係合させることにより、磁性体リング８０とボビン６０の中心穴６０ａとの軸心が一致させられる。さらに、上記磁性体リング８０をボビン６０の開口部に取り付けたとき、上記係合突部６７が、上記可動鉄芯４０の両側部５１，５１と磁性体リング８０の第２面部８３との間に介在する。そして、その状態では、磁性体リング８０の第１面部８２と、可動鉄芯４０の表面５０との間にクリアランスが形成されるので、該可動鉄芯４０と磁性体リング８０とが直接接触することがなくなり、ソレノイド部７の効率低下をより確実に防止することが可能となる。

　上記構成を有する電磁弁１において、上記励磁コイル３２が非通電の状態（消磁状態）では、図１及び図２に示すように、可動鉄芯４０が固定鉄芯３５から離間している。この消磁状態にあるとき、上記弁体３は、リテーナ１７を介して作用する弾性部材２６の付勢力により、上記第１弁座１２に着座して、上記供給ポートＰと弁室１１との連通を遮断する。この際、第１弁座１２と軸Ｌ方向で対向する位置にある第２弁座１３は開放されており、上記出力ポートＡが、弁室１１内の上記排出通孔２１及び排出用連通路２４を介して排出ポートＲに連通している。そのため、外部に接続する排出ポートＲを通じて弁室１１内の圧力流体は外部に排出される。

　本実施形態においては、上記励磁コイル３２が消磁状態にあるとき、図３に示すように、可動鉄芯４０の一対の支持アーム４５，４５は、その先端面４６が上記弁室１１の底壁部１４の一対のアーム当接面２７，２７に当接した状態に成っている。また、弁体３は、上記一対の支持アーム４５，４５間において、キャップ部材７０の弁用開口７２内に位置する第１弁座１２に着座している。このとき、該弁体３における上記第１弁座１２と対向する端面（被係合部４）と、上記キャップ部材７０の弁係合部７３とは、互いに非接触の状態にあり、これら被係合部４と弁係合部７３との間には、上記可動鉄芯４０のストローク量よりも小さい空隙Ｇが形成されている。

　この状態から、励磁コイル３２に通電して励磁状態にすると、上記可動鉄芯４０は、固定鉄芯３５に吸引されて、図４－図６に示すように、上記弁体３を第１弁座１２側に向けて付勢する弾性部材２６の付勢力に抗して固定鉄芯３５側に向けて軸Ｌ方向に変位する。図６に示すように、この可動鉄芯４０の軸Ｌ方向への変位に伴い、該可動鉄芯４０の一対の支持アーム４５，４５がアーム当接面２７から離間する共に、該支持アーム４５，４５間に装着されたキャップ部材７０の弁係合部７３が弁体３の被係合面４に係合する。そして、第１弁座１２に着座していた弁体３は、ガイド溝３ａ，３ａが支持アーム４５，４５に支持された状態で、第２弁座１３側へと変位する。

　このとき、上述したように、上記弁体３の被係合部４とキャップ部材７０の弁係合部７３との間には上記空隙Ｇが形成されているため、励磁コイル３２が励磁状態に切り換わったとき、可動鉄芯４０の変位と同時に弁体３が第２弁座１３側に変位するのではなく、最初に被係合部４と弁係合部７３との間の上記空隙Ｇが縮まり、この空隙Ｇがゼロになった時点で上記弁係合部７３が弁体３の被係合部４に係合し、そのあと該弁体３が第２弁座１３側に移動する。

　そして、可動鉄芯４０の吸着動作により、上記弁体３が第２弁座１３に着座して上記排出通孔２１は閉鎖され、第２弁座１３と対向する第１弁座１２は開放される。その結果、上記供給ポートＰが、上記供給通孔１５及び弁室１１を介して出力ポートＡに連通し、上記供給ポートＰから供給される圧力流体が、該出力ポートＡを通じて出力される（図４－図６参照）。このとき、一対の支持アーム４５，４５に設けられたキャップ部材７０の弁係合部７３は、軸Ｌ方向のバネ性を有する薄板から成っているため、該弁体３が第２弁座１３に着座するときに、弁体３に作用する軸Ｌ方向の作用力を、該弁係合部７３で吸収することができる。そのため、そのような作用力が弁体３に繰り返し作用することによる該弁体３の摩耗や不可逆的な変形（永久歪み）を防止することができる。

　上記励磁コイル３２への通電をオフとし、図１－図３に示す消磁状態に切り替えると、上記可動鉄芯４０が固定鉄芯３５から離間すると共に、上記弁体３が弾性部材２６の付勢力により第２弁座１３から離間する。そして、上述したように、弁体３により第１弁座１２が閉鎖されると共に、第２弁座１３が開放されて、出力ポートＡが弁室１１を介して排出ポートＲに連通し、大気に開放された状態となる。このとき、上記一対の支持アーム４５，４５の平坦な先端面４６，４６が、該先端面４６，４６と平行を成す一対のアーム当接面２７，２７に当接する為、可動鉄芯４０が弁ボディ２に対して正確に位置決めされる。それにより、電磁弁の応答性をより正確に管理することができる。

　また、上記支持アーム４５の先端面４６がアーム当接面２７に当接する際、上記弁体３は、その第１弁座１２に対向する被係合部４と、上記キャップ部材７０における弁係合部７３との間に上記空隙Ｇを設けた状態で当該第１弁座１２に着座するように構成されている。このように構成したことで、この弁体３が第１弁座１２に着座するときに、上記可動鉄芯４０の運動エネルギーが該弁体３に直接作用するのを防止することができるので、弁体３に対して軸Ｌ方向に作用する外力を緩和することができる。よって、そのような外力が上記弁体３に繰り返し作用することによる該弁体３の摩耗や不可逆的な変形（永久ひずみ）を抑制することができ、該弁体３の軸Ｌ方向における寸法の経時的変化を抑制することができる。その結果、可動鉄芯４０のストローク、すなわち第１弁座１２からの弁体３の離間量の変動が抑制されて、該弁座１２を通じて流れる流体の流量や、電磁弁の応答性の変動を可及的に抑制することができる。

　以上のように、本発明に係る電磁弁１によれば、上記可動鉄芯４０の鉄芯部４３と弁支持部とを継ぎ目なく一体成形することで、部品点数を抑制して、可動鉄芯４０の構造や形態も簡素化することができるようになり、その結果、製造コストを抑制することが可能となる。

　本発明に係る電磁弁について説明してきたが、本願発明は上記の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない範囲で様々な設計変更が可能であることは言うまでもない。
　例えば、図示した例では３ポート式電磁弁であるが、ポート数はこのようなものに限定されるものではなく、２ポートであっても構わない。

　　　１　　　電磁弁
　　　３　　　弁体
　　　３ａ　　ガイド溝
　　　４　　　被係合部
　　　７　　　ソレノイド部
　　　１０　　弁ボディ
　　　１１　　弁室
　　　１２　　第１弁座
　　　１３　　第２弁座
　　　１４　　底壁面
　　　２６　　弾性部材
　　　２７　　アーム当接面
　　　４０　　可動鉄芯
　　　４３　　鉄芯部
　　　４３ａ　端面
　　　４５　　支持アーム（弁支持部）
　　　４７　　係合爪
　　　５０　　表面
　　　５１　　側端面
　　　６０　　ボビン
　　　６０ａ　中心穴
　　　６１　　第１内面
　　　６２　　側部
　　　６３　　中間部
　　　６４　　段部
　　　６５　　第２内面
　　　６６　　突条
　　　６７　　係合用突壁
　　　７０　　キャップ部材
　　　７１　　係合用開口
　　　７２　　弁用開口
　　　７３　　弁係合部
　　　８０　　磁性体リング
　　　８１　　被係合用穴部
　　　Ａ　　　出力ポート
　　　Ｐ　　　供給ポート
　　　Ｒ　　　排出ポート

Claims

　軸方向一端側の第１端及び軸方向他端側の第２端を有していて、ソレノイドの励磁作用により上記軸方向に変位する可動鉄芯と、圧力流体が出入りする複数のポート及びこれらポートが連通する弁室を備えた弁ボディと、上記弁室内に収容されていて、上記可動鉄芯の軸方向への変位により該弁室内の弁座に接離して上記ポート間の接続状態を切換える弁体とを有する電磁弁であって、
　上記可動鉄芯は、断面略矩形のプレート状に形成された上記第１端側の鉄芯部と、該鉄芯部に連なる上記第２端側の弁支持部とを有し、
　上記弁支持部は、一対の支持アームを有していて、該一対の支持アームは、上記可動鉄芯の幅方向に並行して配設されると共に、上記鉄芯部に継目無く一体に連なっており、
　上記可動鉄芯の厚さ方向両側の表面はそれぞれ、上記鉄芯部と上記一対の支持アームとに亘って連続的に延びる単一の平面からなっていて、互いに平行を成しており、
　上記一対の支持アームの間に上記弁体が支持されている、
ことを特徴とする電磁弁。
　請求項１に記載の電磁弁であって、
　上記弁体は、上記一対の支持アームの間で該支持アームに対して軸方向に相対動可能に支持され、
　上記弁室内には、上記弁体を上記弁座側に向けて付勢することによって該弁体を該弁座に着座させる弾性部材が設けられ、
　上記一対の支持アームには、可動鉄芯が上記弾性部材による弁体の付勢方向とは逆方向に変位するときに、上記弁座に着座した弁体の被係合部に係合することにより、該弁体を上記弾性部材の付勢力に抗して上記弁座から離間させる弁係合部が設けられている、
ことを特徴とするもの。
　請求項２に記載の電磁弁であって、
　上記可動鉄芯が上記弾性部材による弁体の付勢方向に変位することによって該弁体が上記弾性部材で上記弁座に着座させられたとき、上記弁係合部が該弁体に対して非接触となるように構成されている、
ことを特徴とするもの。
　請求項３に記載の電磁弁であって、
　上記弁座は、上記弁室内の上記可動鉄芯の第２端に対向する底壁面に形成され、
　上記支持アームの先端面は、軸と直交する平面をなし、
　上記底壁面にはアーム当接面が形成され、該アーム当接面は、上記支持アームの先端面と平行を成す平面により形成されていて、上記可動鉄芯の変位に伴って上記先端面が該アーム当接面に接離し、
　上記可動鉄芯が第２端側に変位して弁体が上記弁座に着座したとき、上記支持アームの先端面が上記アーム当接面に当接すると共に、上記弁係合部と上記弁体の被係合部との間に、可動鉄芯のストローク量よりも小さい軸方向の空隙が形成される、
ことを特徴とするもの。
　請求項２に記載の電磁弁であって、
　上記弁座は、上記弁室の底壁面に形成された第１弁座であり、該弁室内の上記軸に沿って該第１弁座と相対する位置に第２弁座が設けられ、
　上記弁体は、上記第１弁座と第２弁座との間に配置される共に、上記弾性部材により上記第１弁座側に向けて常時付勢されており、
　上記一対の支持アームに設けられた弁係合部は、軸方向にバネ性を有する薄板から成っていて、可動鉄芯が上記第２端側から第１端側へと変位するときに、上記第１弁座に着座した弁体の被係合部に係合することにより、該弁体を上記弾性部材の付勢力に抗して該第１弁座から離間させると共に上記第２弁座に着座させる、
ことを特徴とするもの。
　請求項５に記載の電磁弁であって、
　上記一対の支持アームは、それらの先端部間に、互いに背向する方向に突出する係合爪をそれぞれ有し、
　上記一対の支持アームの先端部間には、金属薄板で断面略Ｕ字形に形成されたキャップ部材が取り付けられ、該キャップ部材には、上記一対の支持アームの係合爪に係合する一対の係合用開口と、該一対の係合用開口間に配設されて上記弁体が第１弁座に着座することを許容する弁用開口とが設けられ、
　上記弁用開口の周縁部に上記弁係合部が形成され、
　上記弁体の第１弁座側を向いた端面に上記被係合部が形成されている、
ことを特徴とするもの。
　請求項２に記載の電磁弁であって、
　上記弁体は、互いに逆方向に開口し且つ軸方向に延びる一対のガイド溝を有していて、該一対のガイド溝に上記一対の支持アームが軸方向に相対動可能に嵌合することにより、該一対の支持アームの間に軸方向に摺動自在なるように支持されている、
　ことを特徴とするもの。
　請求項７に記載の電磁弁であって、
　上記弁座は、弁室の上記可動鉄芯の第２端と対向する底壁面に形成され、
　上記一対の支持アームは、互いに背向する方向に突出する係合爪をそれぞれ有し、
　上記一対の支持アームの先端部間には、金属薄板で断面略Ｕ字形に形成されたキャップ部材が取り付けられ、該キャップ部材には、上記一対の支持アームの係合爪に係合する一対の係合用開口と、該一対の係合用開口間に配設されて上記弁体が第１弁座に着座することを許容する弁用開口とが設けられ、
　上記弁用開口の周縁部に上記弁係合部が形成され、該弁係合部は、可動鉄芯が上記第２端側から第１端側へと変位するときに、上記弁体の弁座側を向いた端面に係合する、
ことを特徴とするもの。
　請求項１に記載の電磁弁であって、
　該電磁弁はソレノイド部を有し、該ソレノイド部は、中心穴内に上記可動鉄芯の鉄芯部が軸方向に摺動自在に嵌合されると共に外周にコイルが巻かれたボビンと、該ボビンにおける上記弁ボディ側の端部に上記中心穴の開口部を取り囲むように配設された磁性体リングとを有し、
　上記ボビンの中心穴は、断面略矩形に形成されていて、一対の第１内面と他の一対の第２内面とを有し、上記一対の第１内面は、上記鉄芯部の厚さ方向両側の互いに平行を成す一対の表面に対向し、上記一対の第２内面は、上記鉄芯部の幅方向両端の互いに平行を成す一対の側端面と対向しており、
　上記一対の第１内面の幅方向の両側部には、第１内面間の距離を中間部よりも狭める段部が形成され、該段部は上記第２内面へと連なり、上記一対の第２内面には、一対の突条が軸方向に形成されており、
　上記鉄芯部の一対の側端面が上記一対の突条により軸方向に摺動自在に支持されると共に、上記鉄芯部の一対の表面が上記段部により軸方向に摺動自在に支持され、上記鉄心部は、上記磁性体リングを貫通して先端が弁ボディ側へと突出している、
ことを特徴とするもの。
　請求項９に記載の電磁弁であって、
　上記中心穴の開口部には、上記一対の第２内面から軸方向に延出する一対の係合突壁が設けられ、
　上記磁性体リングには、上記係合突壁が嵌合する被係合穴部が設けられ、該被係合穴部への係合突壁の嵌合によって磁性体リングがボビンと同軸位置に位置決めされている、
ことを特徴とするもの。