(57)【要約】 【課題】  可動鉄心がボビンと磁気プレートとの内孔内を摺動するタイプの電磁弁において、該可動鉄心と磁気プレートとが直接接触することのないように構成する。【解決手段】  電磁操作部２の可動鉄心３５の先端部に合成樹脂製のキャップ４２を取り付け、このキャップ４２の基端部に磁気プレート３３の位置まで延びる摺動部４５を形成し、上記磁気プレート３３の内周部には該磁気プレート３３の厚さの１／２以下の深さを有するガイド用の凹段部４７を形成し、この凹段部４７内に上記摺動部４５を摺動自在に嵌合することにより、上記可動鉄心３５と磁気プレート３３とを互いに非接触の状態に保持する。【選択図】        図１
2006145007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路切換用の弁部材を有する主弁部と、上記弁部材を操作するための電磁操作部とを有し、この電磁操作部が、磁気フレームの内部に、励磁コイルが巻かれた中空のボビンと、このボビンの内孔に連なる内孔を備え、該ボビンの軸方向の一端側に配置されて上記磁気フレームに磁気結合された磁気プレートと、上記ボビンの内孔内に固定的に設置されて上記磁気フレームに磁気結合された固定鉄心と、上記ボビン及び磁気プレートの内孔内に可動に配設され、上記励磁コイルへの通電により発生する磁気吸引力で上記固定鉄心に吸着される可動鉄心と、この可動鉄心を上記固定鉄心から離反する初期位置に復帰させる鉄心復帰ばねとを有していて、上記可動鉄心で上記弁部材を駆動するように構成された電磁弁において、
上記可動鉄心の先端部には、合成樹脂製のキャップが嵌め付けられると共に、このキャップの基端部に、上記磁気プレートの位置まで延びる摺動部が形成され、
上記磁気プレートの内周部には、上記キャップと相対する側の面に、該磁気プレートの厚さの１／２以下の深さを有するガイド用の凹段部が形成されていて、この凹段部内に上記キャップの摺動部が摺動自在に嵌合することにより、上記可動鉄心と磁気プレートとが互いに非接触の状態に保たれている、
ことを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
上記キャップが、上記鉄心復帰ばねのためのばね座を兼ねていて、可動鉄心の先端部外周を取り囲む筒状のキャップ本体と、このキャップ本体の先端からフランジ状に張り出すばね座部と、上記キャップ本体の基端に形成されて軸線方向に延びる筒状の上記摺動部とを有し、この摺動部は、軸線方向の切り込みによって複数の構成部分に区分され、これらの各構成部分が、環状をした上記凹段部の内周面に弾力的に摺接していることを特徴する請求項１に記載の電磁弁。
【請求項３】
上記磁気プレートの内周部には、上記ボビンと当接する側の面に環状の突壁部が形成され、この突壁部の高さが上記凹段部の深さと同等以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路切換用の弁部材を電磁操作部の可動鉄心で駆動するように構成された電磁弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、流路切換用の弁部材を備えた主弁部と、上記弁部材を操作するための電磁操作部とからなる電磁弁が開示されている。この電磁弁は、上記電磁操作部が、Ｕ字形をした磁気フレームの内部に、励磁コイルが巻かれた中空のボビンと、このボビンの軸方向の一端側に配置されて上記磁気フレームに磁気結合された磁気プレートと、上記ボビンの内孔内に固定的に設置されて上記磁気フレームに磁気結合された固定鉄心と、上記ボビン及び磁気プレートの内孔内に可動に配設され、上記励磁コイルへの通電により発生する磁気吸引力で上記固定鉄心に吸着される可動鉄心と、この可動鉄心を固定鉄心から離反する初期位置に復帰させる鉄心復帰ばねとを有していて、上記可動鉄心で上記弁部材を駆動するように構成されている。
【特許文献１】特開２００４−１５６７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、この種の電磁弁においては、上記可動鉄心がボビンと磁気プレートとの内孔内を移動するが、その際、磁気プレートと接触した状態で摺動するようになっていると、金属同士の摺接による抵抗が大きくなり、該可動鉄心の動きが滑らかでなくなるおそれがある。また、金属同士が摺接することによって該可動鉄心及び磁気プレートの表面が傷付いたり摩耗するなどの損傷を受け易いという問題も生じ易い。
【０００４】
そこで本発明の目的は、可動鉄心がボビンと磁気プレートとの内孔内を摺動するタイプの電磁弁において、該可動鉄心と磁気プレートとが直接接触することのないように構成することによって上述した問題点を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、流路切換用の弁部材を有する主弁部と、上記弁部材を操作するための電磁操作部とを有し、この電磁操作部が、磁気フレームの内部に、励磁コイルが巻かれた中空のボビンと、このボビンの内孔に連なる内孔を備え、該ボビンの軸方向の一端側に配置されて上記磁気フレームに磁気結合された磁気プレートと、上記ボビンの内孔内に固定的に設置されて上記磁気フレームに磁気結合された固定鉄心と、上記ボビン及び磁気プレートの内孔内に可動に配設され、上記励磁コイルへの通電により発生する磁気吸引力で上記固定鉄心に吸着される可動鉄心と、この可動鉄心を上記固定鉄心から離反する初期位置に復帰させる鉄心復帰ばねとを有していて、上記可動鉄心で上記弁部材を駆動するように構成された電磁弁において、上記可動鉄心の先端部に、合成樹脂製のキャップが嵌め付けられると共に、このキャップの基端部に、上記磁気プレートの位置まで延びる摺動部が形成され、上記磁気プレートの内周部には、上記キャップと相対する側の面に、該磁気プレートの厚さの１／２以下の深さを有するガイド用の凹段部が形成されていて、この凹段部内に上記キャップの摺動部が摺動自在に嵌合することにより、上記可動鉄心と磁気プレートとが互いに非接触の状態に保たれていることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明においては、上記キャップが、上記鉄心復帰ばねのためのばね座を兼ねていて、可動鉄心の先端部外周を取り囲む筒状のキャップ本体と、このキャップ本体の先端からフランジ状に張り出すばね座部と、上記キャップ本体の基端に形成されて軸線方向に延びる筒状の上記摺動部とを有し、この摺動部は、軸線方向の切り込みによって複数の構成部分に区分され、これらの各構成部分が、環状をした上記凹段部の内周面に弾力的に摺接している。
【０００７】
本発明において、上記磁気プレートの内周部には、上記ボビンと当接する側の面に環状の突壁部が形成され、この突壁部の高さが上記凹段部の深さと同等以上であることが望ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、可動鉄心の先端に嵌め付けられた合成樹脂製のキャップと磁気プレートの凹段部とが摺動し合うことによって該可動鉄心の動作がガイドされ、該可動鉄心自身は磁気プレートに対して非接触の状態に保持されているので、これらの可動鉄心と磁気プレートとが直接摺接することによる従来のような問題が発生せず、該可動鉄心の動作は円滑であるばかりでなく、該可動鉄心及び磁気プレートの表面が傷付いたり摩耗したりするなどの損傷を受けることもない。
また、上記凹段部の深さを磁気プレートの厚さの１／２以下としたことにより、この凹段部を形成することによる磁気損失を小さく抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図は本発明に係る電磁弁の一つの代表的な実施形態を示すもので、この電磁弁は、流路を切り換えるための弁部材４を備えた主弁部１と、上記弁部材４を操作するための電磁操作部２とを有していて、これらの主弁部１と電磁操作部２とが、電磁弁の軸線Ｌ方向に直列状態に結合されている。
【００１０】
上記主弁部１は、矩形の断面形状を有する非磁性材製のハウジング６を有している。このハウジング６の一つの側面には、供給ポートＰと出力ポートＡと排出ポートＥとが設けられ、ハウジング６の内部には、上記軸線Ｌ上の位置に円形の弁室７が形成され、この弁室７に上記各ポートＰ，Ａ，Ｅが連通している。このうち供給ポートＰと排出ポートＥとは、互いに相対する位置で上記弁室７に連通し、出力ポートＡは、それらの間の位置で該弁室７に連通している。即ち、上記供給ポートＰは、弁室７の底壁における軸線Ｌ上の位置に形成された供給オリフィス１０を通じて該弁室７内に連通し、上記排出ポートＥは、弁室７の天壁における軸線Ｌ上の位置に形成された排出オリフィス１１を通じて該弁室７内に連通し、上記出力ポートＡは、弁室７の側壁に形成された出力オリフィス１２を通じて該弁室７内に連通している。
【００１１】
また、上記弁室７内には、ポペット式の上記弁部材４が軸線Ｌ方向に変移自在なるように収容され、この弁部材４を上記電磁操作部２で駆動操作し、上記供給オリフィス１０の回りの供給弁座１０ａと排出オリフィス１１の回りの排出弁座１１ａとに接離させることにより、これらのオリフィス１０，１１を開閉するように構成されている。そして、この弁部材４が上記排出オリフィス１１を閉鎖したときには、供給オリフィス１０から弁室７及び出力オリフィス１２を通じて供給ポートＰと出力ポートＡとが連通し、供給オリフィス１０を閉鎖したときには、出力オリフィス１２から弁室７及び排出オリフィス１１を通じて出力ポートＡと排出ポートＥとが連通するようになっている。
【００１２】
上記供給オリフィス１０及び供給弁座１０ａは、上記弁室７の端部を区画するリテーナ１４に設けられている。このリテーナ１４は、短円柱状をした部材であって、上記弁室７の一端に連なる取付孔１５内に、２つのシール部材１６ａ，１６ｂを介してハウジング６の端部から挿入され、該ハウジング６に係止する固定板１７で外側から支持されることによって該ハウジング６に取り付けられている。このリテーナ１４の内部には、上記２つのシール部材１６ａ，１６ｂの間の位置に、上記供給ポートＰに通じる連通孔１８が径方向に設けられ、この連通孔１８が上記供給オリフィス１０に連通している。
【００１３】
また、上記弁部材４は、ゴム又は合成ゴムからなる短円柱状をした部材であって、円筒状をした合成樹脂製の弁ホルダ２０内に嵌着されることによってこの弁ホルダ２０に保持され、上記リテーナ１４との間に介設された弁復帰ばね２１のばね力によって排出弁座１１ａ側に向けて弾発されている。上記弁ホルダ２０の左右両側面には、互いに平行しながら軸線Ｌ方向に延びる一対のプッシュロッド２０ａが一体に設けられ、これらのプッシュロッド２０ａの先端が、上記ハウジング６と電磁操作部２との間に形成された鉄心室２２内に、該ハウジング６に形成されたロッド孔を通じて延出している。上記鉄心室２２は、ハウジング６に設けられた凹部内に形成されている。
【００１４】
上記電磁操作部２は、図２からも明らかなように、上記主弁部１のハウジング６に結合された鉄などの磁性材製の磁気フレーム３０を有し、この磁気フレーム３０の内部に、励磁コイル３２が巻かれた非磁性材製で中空のボビン３１と、このボビン３１の一端と上記ハウジング６との間に介在し、外周部が上記磁気フレーム３０に当接することによって該磁気フレームに磁気結合された磁性材製の磁気プレート３３と、上記ボビン３１及び磁気プレート３３に跨って延びる内孔３６ａ，３６ｂと、この内孔３６ａ，３６ｂ内に設置された磁性材製の固定鉄心３４及び可動鉄心３５とを備えている。
【００１５】
なお、以下の説明においては、上記ボビン３１の内部に位置する内孔３６ａと磁気プレート３３の内部に位置する内孔３６ｂとを区別して説明する必要があるとき以外は、これらの内孔に共通の符号「３６」を付して説明する。
【００１６】
上記磁気フレーム３０は、略長方形の断面形状を有する角筒状をなすもので、軸線Ｌ方向の一端側を覆う天板部３０ａと、長径方向の側板部３０ｂ，３０ｂ及び短径方向の側板部３０ｃ，３０ｃとを有し、長径方向の両側板部３０ｂ，３０ｂの下端部には、切り込みを入れて形成した係止部３０ｄが備えられ、この係止部３０ｄを内側に変形させて上記ハウジング６の側面の係止凹部６ａに係合させることにより、該ハウジング６に結合されている。
【００１７】
上記ボビン３１は、略長円状の断面形状を有するもので、外周に上記コイル３２が巻かれている中央のボビン本体３１ａと、このボビン本体３１ａの軸線Ｌ方向の両端部に形成された第１フランジ部３１ｂ及び第２フランジ部３１ｃとを有している。上端の第１フランジ部３１ｂは、シール部材３７を介して上記磁気フレーム３０の天板部３０ａに当接し、下端の第２フランジ部３１ｃは、シール部材３８を介して上記磁気プレート３３に当接しており、この磁気プレート３３と上記ハウジング６との間に上記鉄心室２２が形成されている。
【００１８】
また、上記内孔３６も略長円状の断面形状を有している。このうちボビン３１の内部を延びる内孔３６ａは、その断面形状及び寸法が該ボビン３１の軸線Ｌ方向の両端部を除いてほぼ均一であるが、両端部においては孔径が若干拡大され、両フランジ部３１ｂ，３１ｃの内部の位置に段部３６ｃ，３６ｄがそれぞれ形成されている。そして、下方の第２フランジ部３１ｃ側の段部３６ｄには、上記磁気プレート３３の上記ボビン３１と当接する面の内周部即ち内孔３６ｂの回りに形成された環状の突壁部３３ａが嵌合している。
【００１９】
上記固定鉄心３４と可動鉄心３５とは、同一素材によって互いに同一形状及び同一寸法に形成されると共に、同じ磁気的性質を有するように形成されることにより、相互に互換性を有しており、どちらの用途にも使用できるようになっている。即ち、これらの鉄心３４，３５は、何れも、縦横の径が異なる略長円形の断面形状を有するもので、全長に亘って断面形状が均一である主体部４０と、この主体部４０の軸線Ｌ方向の一端に形成されたフランジ状の大径部４１とを有し、この大径部４１の軸線Ｌ方向長さは上記主体部４０の軸線Ｌ方向長さより短く形成されている。
【００２０】
上記２つの鉄心３４，３５は、上記ボビン３１及び磁気プレート３３の内孔３６ａ，３６ｂの内部に、主体部４０，４０の端面同士を対向させた状態で互いに逆向きに配設されている。
このうち固定鉄心３４は、大径部４１側の端面が上記磁気フレーム３０の天板部３０ａの内面に当接することによって該磁気フレーム３０と磁気的に結合されると共に、上記大径部４１が上記ボビン３１の上方の第１フランジ部３１ｂ側の段部３６ｃに係止することにより、これらの段部３６ｃと天板部３０ａとの間に該大径部４１を挟持されて固定されている。
また、上記可動鉄心３５は、その大径部４１側の先端部が上記内孔３６から鉄心室２２内に延出していて、この先端部に、合成樹脂製のキャップ４２が装着されている。
【００２１】
上記キャップ４２は、上記可動鉄心３５をガイドする機能と、鉄心復帰ばね３９のためのばね座の機能とを兼ね備えるもので、可動鉄心３５の先端部外周を取り囲む断面が長円形である筒状のキャップ本体４３と、このキャップ本体４３の先端から側方に向けてフランジ状に張り出したばね座部４４と、上記キャップ本体４３の基端から軸線方向に延びる筒状の摺動部４５とを有している。また、該キャップ４２の内孔４６の先端には、上記可動鉄心３５の大径部４１に合わせて内径が拡大された拡大部４６ａが形成されている。そして、該キャップ４２を上記可動鉄心３５にその基端部側から嵌め付け、拡大部４６ａの後端の段部が上記大径部４１の後端部に係止する位置まで前進させることにより、該可動鉄心３５の先端部にそれ以上の前方への移動を規制された状態で取り付けられている。
【００２２】
上記ばね座部４４と上記磁気プレート３３との間には、該可動鉄心３５を固定鉄心３４から離反する初期位置に復帰させるためのコイル状の上記鉄心復帰ばね３９が介設されている。
また、上記摺動部４５は、上記磁気プレート３３の、キャップ４２と相対する側の面（鉄心室２２側の面）の内周部に形成された凹段部４７内に摺動自在に嵌合している。この摺動部４５は、軸線方向に入れられた複数の切り込み４５ｂによって複数の構成部分４５ａに区分され、これらの各構成部分４５ａが上記凹段部４７の内周面に弾力的に摺接しており、このように凹段部４７で該摺動部４５をガイドさせることにより、上記可動鉄心３５が磁気プレート３３及びボビン３１の何れとも非接触の状態に保たれている。
【００２３】
図３に示すように、上記磁気プレート３３の凹段部４７の深さｄは、該磁気プレート３３の厚さｔの１／２以下であるように、換言すれば、ｄ≦ｔ／２なる関係を有するように形成されている。これにより、この凹段部４７を形成することによる該磁気プレート３３と可動鉄心３５との間の磁気損失を極力小さく抑えることができる。この場合、上記突壁部３３ａの高さｈを上記凹段部４７の深さｄと同等以上（ｄ≦ｈ）に形成しておくことにより、上記凹段部４７による磁気損失をこの突壁部３３ａで補うこともできる。
なお、図中４８は、上記ハウジング６と磁気プレート３３との間に介在するシール部材である。
【００２４】
上記電磁操作部２において、上記励磁コイル３２が非通電の状態では、図１の左半部に示すように、可動鉄心３５が鉄心復帰ばね３９のばね力で固定鉄心３４から離間する初期位置を占めている。このとき、該可動鉄心３５でプッシュロッド２０ａが押され、弁部材４が供給弁座１０ａに押し付けられるため、供給オリフィス１０が閉鎖して排出オリフィス１１が開放し、出力ポートＡと排出ポートＥとが弁室７を介して相互に連通している。この状態から上記励磁コイル３２に通電すると、図１の右半部に示すように、上記可動鉄心３５が固定鉄心３４に吸着されて作動位置を占めるため、上記弁部材４は弁復帰ばね２１のばね力で排出弁座１１ａに押し付けられ、供給オリフィス１０が開放して排出オリフィス１１が閉鎖される。このため、供給ポートＰと出力ポートＡとが弁室７を介して相互に連通する。
上記励磁コイル３２を非通電にすると、上記可動鉄心３５は鉄心復帰ばね３９のばね力で初期位置に復帰する。
【００２５】
このとき、上記可動鉄心３５は、合成樹脂製のキャップ４２の摺動部４５が磁気プレート３３の凹段部４７内を摺動することによってガイドされ、該可動鉄心３５自身は磁気プレート３３に対して微細なギャップを保って非接触の状態に保たれているので、これらの可動鉄心３５と磁気プレート３３とが直接接触し合うことはない。このため、金属同士の接触に伴う摺動抵抗の増大という問題が発生せず、該可動鉄心３５の動作は円滑であるばかりでなく、該可動鉄心３５及び磁気プレート３３の表面が傷付いたり摩耗したりするなどの損傷を受けることもない。
また、上記凹段部４７の深さｄを磁気プレート３３の厚さｔの１／２以下としたことにより、この凹段部４７を形成することによる磁気プレート３３と可動鉄心３５との間の磁気損失を極力小さく抑えることができる。
【００２６】
上記電磁弁の側面には、上記電磁操作部２に通電するための端子部５０が設けられている。この端子部５０は、磁気フレーム３０とハウジング６とに跨って取り付けられた端子台５１と、この端子台５１に保持されたプリント基板５２と、これらの端子台５１と基板５２を覆う着脱自在の端子カバー５３とを備えている。上記端子台５１は矩形の浅皿形をしていて、その背面に形成された４つのフック５５と、下端部に形成された左右一対の係止用突起５６とを有し、上記フック５５を磁気フレーム３０の側板部３０ｂの４つの係止孔５７に係止させると共に、上記突起５６をハウジング６の側面の左右一対の突壁部６ｂに形成された係止孔６ｃに係止させることにより、上記磁気フレーム３０とハウジング６とに跨って固定されている。
【００２７】
上記プリント基板５２には、外部接続端子５９や表示ランプ６０その他の電子部品が搭載されている。このうち外部接続端子５９は、上記ボビン３１から延出するコイル端子３２ａに、該基板５２上のプリント配線を通じて電気接続され、先端部が上記端子カバー５３に形成された差込口５３ａ内に延出している。
【００２８】
なお、上記実施例では、ポペット式の３ポート弁が示されているが、電磁弁の切り換え方式やポート数はこのようなものに限定されない。即ち、切り換え方式がスプール式であっても良く、また、ポート数は２ポート又は４ポートあるいは５ポートであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る電磁弁の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の電磁弁の電磁操作部の分解斜視図である。
【図３】図１における磁気プレートの部分拡大図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      主弁部
２      電磁操作部
４      弁部材
３０      磁気フレーム
３１      ボビン
３２      コイル
３４      固定鉄心
３５      可動鉄心３５
３６ａ，３６ｂ      内孔
３９      鉄心復帰ばね
４２      キャップ
４３      キャップ本体
４４      ばね座部
４５      摺動部
４５ａ      構成部分
４５ｂ      切り込み
４７      凹段部
ｄ      凹段部の深さ
ｔ      磁気プレートの厚さ
ｈ      突壁部の高さ
【図１】
2006145007.tif 000003
【図２】
2006145007.tif 000004
【図３】
2006145007.tif 000005