(57)【要約】【課題】スプールの引っ掛かり等の作動不良を防止することによりスプールの円滑な動作を実現できるようにした電磁切換弁を提供する。【解決手段】バルブボディ４内を移動可能に設けられたスプール５と、該スプール５を駆動する電磁駆動部３とを備えた電磁切換弁１であって、前記電磁駆動部３は励磁コイル２２，２３と該励磁コイル２２，２３によって駆動される可動鉄心２４とから構成すると共に、該可動鉄心２４の一端部２６は前記スプール５の一端部１８に当接し、前記スプール５の他端部と可動鉄心の他端部にはそれぞれ圧縮ばね２０、２９を配設し、両圧縮ばね２０、２９によって前記スプール５と可動鉄心２４は互いに当接する方向へ付勢されるものである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブボディ内を移動可能に設けられたスプールと、該スプールを駆動する電磁駆動部とを備えた電磁切換弁であって、
前記電磁駆動部は励磁コイルと該励磁コイルによって駆動される可動鉄心とを備えると共に、該可動鉄心の一端部は前記スプールの一端部に当接し、前記スプールの他端部側と前記可動鉄心の他端部側にはそれぞれ圧縮ばねを配設し、両圧縮ばねによって前記スプールと可動鉄心とは、互いに当接する方向へ向けて付勢されていることを特徴とする電磁切換弁。
【請求項２】
励磁コイルの非励磁状態において、スプールの中立位置を調整するスプール位置調整手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電磁切換弁。
【請求項３】
可動鉄心の一端部の端面を凸状の曲面で形成し、該可動鉄心の当該端面に当接するスプールの端面を平面で形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電磁切換弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁切換弁に係り、特に、スプールの引っ掛かり等の作動不良を防止することによりスプールの滑らかな動作を実現できる上に、スプールの精密な動作を可能にした電磁切換弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来技術による電磁弁の断面図を示す（特許文献１を参照）。該電磁弁１００は弁部１０１と電磁駆動部１０２とを備えている。該弁部１０１は弁本体１０３と該弁本体１０３の弁室１０３ａ内に移動可能に設けられた弁体１０４とを備えている。又、電磁駆動部１０２は、励磁コイル１０５、１０６と固定鉄心１０７、１０８と該励磁コイル１０５、１０６によって駆動される可動鉄心１０９とを備えている。前記弁体１０４にはプッシュロッド１１０が一体的に連設され、該プッシュロッド１１０は前記可動鉄心１０９に連結されている。
【０００３】
そして、前記励磁コイル１０５に通電することにより、図中、左方向の電磁力を発生させて可動鉄心１０９を左方向に駆動させて弁体１０４を左方向へ駆動する。又、前記励磁コイル１０６に通電することにより、図中、右方向の電磁力を発生させて可動鉄心１０９を右方向に駆動させて弁体１０４を右方向へ駆動する。このようにして、弁体１０４は電磁駆動部１０２によって電磁的に駆動される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特許文献１に記載の発明においては、弁体１０４とプッシュロッド１１０とが一体的に形成されているため、仮に、図８に示すように、弁体１０４とプッシュロッド１１０との軸心の心合せが高精度に調整されず、両者の軸心Ｌ１，Ｌ２が互いに傾いている場合、プッシュロッド１１０がその軸心Ｌ２方向に沿って前方へ移動することにより、弁体１０４にはその軸心と直交する方向のモーメント（図８中矢示Ａ方向）が加わる。このため、弁体１０４は当該モーメントによって弁本体１０３の弁室１０３ａ内面に押し付けられるようにして当該内面に引っ掛かる等のこじれを起こして、弁体１０４の滑らかな作動を実現できないだけでなく、弁体１０４及び弁本体１０３の損傷の原因になるという問題があった。
【０００５】
一方、プッシュロッドと弁体とを別体に形成して、両者を連結すると共に、これら両者の連結部にガタ（隙間）を設けるようにした発明が提案されている（特許文献２参照）。当該特許文献２に記載の発明は、具体的には、弁体にＵ字形溝を形成する一方、プッシュロッドには鍔部を形成し、該弁体のＵ字形溝にプッシュロッドの鍔部を連結すると共に、該Ｕ字形溝と鍔部との間にガタを設けることにより、弁体とプッシュロッドとは、その軸方向および径方向に対して前記ガタの分だけ互い自由に動けるようになっており、プッシュロッドと弁体とに生じる軸心のズレを吸収するようにしている。
【０００６】
しかし、特許文献２に記載の発明においては、弁体とプッシュロッドとの間にガタが存在するため、弁体の精密な動作を達成できない。つまり、プッシュロッドが始動する際に、弁体は前記ガタの寸法だけ始動が遅れるだけでなく、弁体の停止位置は当該ガタの寸法だけ本来の停止位置から位置ずれを起こす可能性がある。このように、特許文献２に記載の発明においては、弁体とプッシュロッドとが一体的に形成されていないために、弁体の精密な作動を実現できないという問題がある。又、前記ガタの存在によって、プッシュロッドの始動時と停止時において弁体とプッシュロッドとが衝突し易いため、当該衝突によって両者が損傷しやすく、かつ打撃音が発生するという問題もあった。
【０００７】
このように従来技術においては、弁体とプッシュロッドとを一体に形成することにより、弁体の精密な作動を実現しようとした場合には、弁体の滑らかな作動を実現できない場合がある。一方、弁体の滑らかな作動を実現しようとして弁体とプッシュロッドとの間にガタを設けた場合には、弁体の滑らかな作動を実現できるとしても、弁体の精密な作動を実現できないだけでなく、当該ガタの存在によって弁体とプッシュロッドとが衝突することにより両者が損傷しやすく、かつ打撃音が発生するという問題もあった。
【０００８】
このように従来技術においては、弁体の滑らかな作動を実現すること、弁体の精密な作動を実現することを実現し、しかも弁体とプッシュロッドとの衝突による損傷や打撃音を防止することを一挙に解決することはできなかった。
【０００９】
【特許文献１】
実公昭５２−３６２４６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１７０９４４号公報
【００１０】
そこで、本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、スプールの滑らかな作動を実現できる上に、スプールの精密な作動を実現できるようにし、しかも弁体の損傷や打撃音を防止できるようにした電磁切換弁を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、バルブボディ内を移動可能に設けられたスプールと、該スプールを駆動する電磁駆動部とを備えた電磁切換弁であって、
前記電磁駆動部は励磁コイルと該励磁コイルによって駆動される可動鉄心とを備えると共に、該可動鉄心の一端部は前記スプールの一端部に当接し、前記スプールの他端部側と前記可動鉄心の他端部側にはそれぞればねを配設し、両圧縮ばねによって前記スプールと可動鉄心とは互いに当接する方向へ付勢されるものである。このように、可動部とスプールとは当接しているだけのため、スプールの軸心と可動鉄心の軸心との芯合せが成されていない場合においても、可動鉄心からスプールに対して軸心と直交する方向の力は伝達しない。このように、スプールには、軸心と直交する方向の力が作用しないため、該スプールはバルブボディに引っ掛かってかじる等の作動不良が生じず、その結果、スプールは円滑に作動する。又、スプールと可動鉄心との間にガタが存在しないため、スプールは可動鉄心の動作に精密に追従することができる。このため、スプールは精密な作動を実現する。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、スプールの中立位置を調整するスプール位置調整手段を設けたものである。このように構成した場合、スプール位置調整手段を操作することにより、スプールの中立位置を調整できる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電磁切換弁において、スプールに当接する可動鉄心の端部の端面を凸状の曲面で形成し、該可動鉄心の端面に当接するスプールの端面を平面で形成したものである。このように構成した場合、可動鉄心はスプールの軸心方向に対して直交する方向へ自在に動くことができるため、該スプールは可動鉄心から当該軸心に対して直交する方向の力を受けない。従って、スプールは、バルブボディに対して引っ掛かる等の作動不良を起こさない。
【００１４】
【実施の形態】
図１乃至図５は本発明の第１実施形態を示す。本実施形態の電磁切換弁１は弁部２と電磁駆動部３とを備えている。
【００１５】
前記弁部２はバルブボディ４とスプール５とを備えている。前記バルブボディ４は前記スプール５が移動可能に設けられる弁室６を有する。該バルブボディ４には、第１ポート７乃至第５ポート１１が前記弁室６に開口して設けられている。
【００１６】
前記スプール５の一端部は後述する可動鉄心との当接部１８になり、他端部はばね受部１９になっている。該ばね受部１９と前記弁室６の内面との間には、圧縮ばね２０が設けられている。該圧縮ばね２０は該スプール５を前記電磁駆動部３側へ常時付勢するものである。前記スプール５は二つのランド部１２，１３と該ランド部１２，１３の間に設けられた環状溝１４とを有する。前記ランド部１２，１３によって前記弁室６内は、第１弁室６ａと第２弁室６ｂと第３弁室６ｃに区画されている。
【００１７】
前記電磁駆動部３はハウジング２１と該ハウジング２１内に設けられた二つの励磁コイル２２，２３と、これら励磁コイル２２，２３によって駆動される可動鉄心２４とを備えている。該可動鉄心２４はこれら励磁コイル２２，２３内を貫通するように前記ハウジング２１に設けられた貫通孔２５内を移動可能に設けられている。該可動鉄心２４の一端部は当接部２６になり、他端部はバネ受部２７になっている。該当接部２６は前記スプール５の当接部１８に当接するものである。ここで、図２に示すように、前記可動鉄心２４の当接部２６は凸状の曲面に形成し、スプール５の当接部１８の端面は平面にすることができる。又，前記可動鉄心２４のばね受部２７とばね受部２８との間には、圧縮ばね２９が設けられている。該圧縮ばね２９は前記可動鉄心２４を前記スプール５側へ常時付勢するものである。
【００１８】
又、前記一方の励磁コイル２２は電線３０，３１から電力が供給されて励磁するものであって、前記可動鉄心２４を図１中左方向、即ち、スプール５側へ駆動する電磁力を発生するものである。又、他方の励磁コイル２３は電線３０，３２から電力が供給されて励磁するものであって、前記可動鉄心２４を図１中、右方向、即ち、スプール５から後退させる方向への電磁力を発生するものである。
【００１９】
又、前記スプール５の中立位置は、スプール位置調整手段３３によって調整される。該スプール位置調整手段３３は、前記ばね受け部２８を前記可動鉄心２４側へ向けて前進可能で且つ後退可能に形成することにより、構成される。即ち、前記スプール位置調整手段３３は、前記ハウジング２１の貫通孔２５内に固定されて内面に雌ねじが形成された筒状のねじ受部材３４と、該雌ねじに螺合するように外面に雄ねじが形成されると共に回転させることで前記ねじ受部材３４に対して前進、或いは後退する前記ばね受け部材２８と該ばね受け部材２８を前記ねじ受部材３４、即ちハウジング２１に固定させる固定部材３５とを備える。
【００２０】
前記電磁駆動部３は前記励磁コイル２２，２３、可動鉄心２４、及びスプール位置調整手段３３をハウジング２１に組付けた形態でユニット化させることができるものである。そして、ハウジング２１に設けられたフランジ３６を前記弁部２の側面に当接した状態でボルト等の固定手段３７によって該弁部２のバルブボディ４の側面に取付けすることができるものである。
【００２１】
次に、電磁切換弁１の組立てについて説明する。電磁駆動部３を固定手段３７によって弁部２の側面に取り付ける。この状態において、電磁駆動部３の可動鉄心２４の当接部２６はスプール５の当接部１８に当接する。そして、この状態においては、二つの励磁コイル２２，２３は非励磁状態のため、スプール５の当接部１８と可動鉄心２４の当接部２６とは二つの圧縮ばね２０、２９のばね力によって当接している。
【００２２】
次いで、固定部材３５を緩め、スプール位置調整手段３３のばね受け部材２８を回転操作することにより、図１に示すように、スプール５を中立の位置に位置合せをする。ここで、仮に、スプール５が右側に位置ずれしている場合には、スプール位置調整手段３３のばね受け部材２８を回転操作することによりばね受け部材２８を可動鉄心２４側へ前進させると該可動鉄心２４は圧縮ばね２９によって押圧されて移動して、スプール５を図中左側へ押圧することにより、該スプール５を図１に示す中立の状態に位置合せをする。最後に、固定部材３５を締め込んでばね受け部材２８の位置を固定する。一方、仮に、スプール５が左側に位置ずれしている場合には、スプール位置調整手段３３のばね受け部材２８を回転操作することによりばね受け部材２８を可動鉄心２４側から後退させると、スプール５は、圧縮ばね２０によって押圧されることにより図１中右側へ移動して、図１に示す中立の状態に位置合せする。最後に、固定部材３５を締め込んでばね受け部材２８の位置を固定する。この状態においても、スプール５と可動鉄心２４とは二つの圧縮ばね２０、２９のばね力によって当接している。
【００２３】
次に、電磁駆動部３の電磁力によってスプール５を作動させる作用について説明する。この場合、先ず、図１に示す状態において、電線３０，３１に通電することにより、励磁コイル２２を励磁させて可動鉄心２４を左側へ移動させると、該可動鉄心２４の当接部２６がスプール５の当接部１８に当接して押圧することにより該スプール５を左側へ移動させ、図３に示すように、第１ポート７は第２弁室６ｂを介して第４ポート１０に連通する。又、第２ポート８は第３弁室６ｃを介して第５ポート１１及び第３ポート９に連通する。
【００２４】
一方、電線３０，３２に通電することにより、励磁コイル２３を励磁させて、圧縮ばね２９のばね力に抗して、可動鉄心２４を右側へ移動させると、スプール５は圧縮ばね２０に押圧されて右側へ移動することにより、スプール５の当接部１８と可動鉄心２４の当接部２６との当接状態が維持される。この状態において、図４に示すように、第１ポート７は第１弁室６ａを介して第３ポート９及び第５ポート１１に連通する。又、第２ポート８は第２弁室６ｂを介して第４ポート１０に連通する。
【００２５】
ところで、電磁駆動部３を弁部２に組付ける際に、図５に示すように、可動鉄心２４の軸心Ｌ３とスプール５の軸心Ｌ４とが正確に同軸になるように姿勢調整ができなかったとする。つまり、図５に示すように、両軸心Ｌ３、Ｌ４が傾斜した状態で、可動鉄心２４がスプール５に当接したとする。そして、この状態で、可動鉄心２４が励磁コイル２２によってその軸心Ｌ３方向へ駆動されたとする。しかし、この場合、該可動鉄心２４のスプール５側への伸張に伴って、可動鉄心２４の当接部２６がスプール５の当接部１８の端面に沿って該スプール５の軸心Ｌ４と直交する方向（矢示Ｂ方向）へ滑るように動くことができる。このため、前記可動鉄心２４の伸長動作に伴って、前記スプール５にはその軸心Ｌ４に対して横方向への力が作用しない。このため、該スプール５はその移動途中において、弁室６の内面に大きな力で押し付けられて引っ掛かってこじれ等を起こすことなく、滑らかに作動することができる。
【００２６】
又、可動鉄心２４とスプール５とは二つの圧縮ばね２０、２９によって常時当接しており、可動鉄心２４とスプール５との間にはガタはない。従って、スプール５は可動鉄心２４の動作に高精度に追従でき、精密な動作を実現できる。しかも、可動鉄心２４とスプール５とは常時当接しており、両者の間にはガタはないため、可動鉄心２４の始動時および停止時において該可動鉄心２４とスプール５とは衝突しない。このため、可動鉄心２４とスプール５との間には、当該衝突に基づく損傷や打撃音は発生しない。
【００２７】
又、スプール位置調整手段３３によってスプール５の中立位置の位置合せを行うことができるため、第１ポート７乃至第５ポート１１の位置やスプール５の寸法等を高精度に加工しなくても所望の性能を得ることができる。つまり、従来技術においては、特に、スプール５の中立位置におけるオーバーラップ量もしくはアンダーラップ量にかなり精密な寸法設定が要求され、これを具現化するには、各部品の関連寸法の加工精度を大幅に高める必要がある。しかし、以上の実施形態においては、スプール５の中立位置を簡単で且つ確実に調整できるスプール位置調整手段３３を設けているため、各部品の加工精度を大幅に高めなくても所望の性能を得ることができるものである。
【００２８】
又、電磁駆動部３の可動鉄心２４とスプール５とは当接する構造であって、可動鉄心２４にスプール５を連結させる必要がない。このため、弁部２と電磁駆動部３とをそれぞれユニット化させることができる。つまり、互いにユニット化した電磁駆動部３とスプール５とを組付けるだけで、可動鉄心２４とスプール５とが当接して電磁切換弁１を製造できる。このため、電磁切換弁１としての組立の作業性が極めて良い。又、スプール５の当接部１８の端面を滑面にすれば、可動鉄心２４は該端面に案内されるようにしてスプール５の軸心Ｌ２と直交する方向へ滑るようにして動くことができるため、該スプール５に対してその軸心Ｌ４と直交する方向への力は作用しない。
【００２９】
図６は、本発明の第２実施形態を示す。この第２実施形態においては、スプール５の当接部１８の端面は該スプールの軸心Ｌ４と直交する平面で形成され、又、可動鉄心２４の当接部２６の端面は該可動鉄心２４の軸心Ｌ３と直交する平面で形成されるものである。
【００３０】
この第２実施形態において、図６に示すように、スプール５の軸心Ｌ４と可動鉄心２４の軸心Ｌ３とが平行に位置ずれしているとする。そして、この第２実施形態において、可動鉄心２４がその軸心Ｌ３に沿ってスプール５側へ移動すると、該可動鉄心２４の前記当接部２６の端面は前記スプール５の当接部１８の端面を該スプール５の軸心Ｌ４に沿って押圧する。つまり、スプール５には該軸心Ｌ４と直交する方向への力は発生しない。このため、該スプール５は弁室６内面に引っ掛かってこじれ等の作動不良を起こさない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明は、バルブボディ内を移動可能に設けられたスプールと、該スプールを駆動する電磁駆動部とを備えた電磁切換弁であって、
前記電磁駆動部は励磁コイルと該励磁コイルによって駆動される可動鉄心とを備えると共に、該可動鉄心の一端部は前記スプールの一端部に当接し、前記スプールの他端部側と前記可動鉄心の他端部側にはそれぞればねを配設し、両圧縮ばねによって前記スプールと可動鉄心とは互いに当接する方向へ付勢されるものである。このような構成において、スプールの軸心と可動鉄心の軸心との芯合せが高精度に成されていない場合であっても、スプールには該スプールの横方向に対して無理な力が作用しない。このため、スプールの動きには、引っ掛かる等のこじれが生じず、円滑に作動することができる。又、可動鉄心とスプールとの間にはガタは存在せず、可動鉄心とスプールとは常時当接しているため、スプールは可動鉄心の動きに精密に追従できる。このため、スプールの精密な作動を実現できる。又、可動鉄心とスプールとの間にはガタは存在せず、可動鉄心とスプールとは常時当接しているため、該可動鉄心は始動時と停止時とにおいてスプールに衝突しない。このため、可動鉄心とスプールとは損傷することがなく、又、当該部材間での打撃音も発生しない。
【００３２】
請求項２に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、スプールの中立位置を調整するスプール位置調整手段を設けたものである。このように構成した場合、スプール位置調整手段を操作することにより、スプールの中立位置を調整できる。
【００３３】
又、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の電磁切換弁において、可動鉄心の一端部の端面を凸状の曲面で形成し、該可動鉄心の当該端面に当接するスプールの端面を平面で形成したものである。このように構成することにより、可動鉄心はスプールに対して該スプールの軸心と直交する方向へ容易に動くことができるため、可動鉄心は該スプールに対してその軸心と直交する方向への力を作用させることはない。このため、スプールの動作に引っ掛かりのような不良動作が生じず、該スプールは滑かに作動できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態のスプールと可動鉄心との当接の状態を示す側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態のスプールが左側へ作動した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態のスプールが右側へ作動した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の作用を説明する説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるスプールと可動鉄心との当接の状態を示す側面図である。
【図７】従来技術による電磁切換弁を示す断面図である。
【図８】従来技術による電磁切換弁の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１  電磁切換弁
２  弁部
３  電磁駆動部
４  バルブボディ
５  スプール
１８  当接部
２０  圧縮ばね
２４  可動鉄心
２６  当接部
２９  圧縮ばね
【図１】
2005003013.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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